JP4978513B2 - Engine gas leak detection device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのガス漏れ検出装置に関する。 The present invention relates to an engine gas leak detection apparatus.
排気中の浄化対象成分の少なくとも一つと反応することによりその特性が変化する特性変化物質を排気のガス漏れが生じる部分に配置し、特性変化物質の特性の変化に基づいて排気のガス漏れを検出する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 A characteristic change substance whose characteristic changes by reacting with at least one of the components to be purified in the exhaust is placed in the part where the exhaust gas leak occurs, and the exhaust gas leak is detected based on the change in the characteristic of the characteristic change substance. The technique to do is disclosed (for example, refer patent document 1).
排気系に配置した酸素濃度センサの検出値に基づいて排気のガス漏れを判断する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 A technique for determining a gas leak of exhaust gas based on a detection value of an oxygen concentration sensor arranged in an exhaust system is disclosed (for example, see Patent Document 2).
燃料電池スタック等が配置されたケース内に水素濃度センサを設置し、当該水素濃度センサの検出値に基づいて水素ガスのガス漏れを検出する技術が開示されている(例えば、特許文献3参照)。 A technique is disclosed in which a hydrogen concentration sensor is installed in a case where a fuel cell stack or the like is disposed, and a gas leak of hydrogen gas is detected based on a detection value of the hydrogen concentration sensor (see, for example, Patent Document 3). .
EGR装置のEGR弁の開度に応じた排気の空燃比の変化度合いに基づいてEGR装置のEGRガスのガス漏れを判断する技術が開示されている(例えば、特許文献4参照)。 A technique for determining the gas leakage of the EGR gas of the EGR device based on the degree of change of the air-fuel ratio of the exhaust gas according to the opening degree of the EGR valve of the EGR device is disclosed (for example, see Patent Document 4).
吸気の圧力変化に基づいてインタークーラからの吸気のガス漏れを検出し、ユーザに報知する技術が開示されている(例えば、特許文献5参照)。
ところでエンジンに、タービンより下流の排気系から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、コンプレッサより上流の吸気系へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR装置を備える場合がある。この低圧EGR装置を備える場合には、コンプレッサよりも上流の吸気系に低圧EGRガスが供給される。そしてこの低圧EGRガスが供給された吸気系から吸気のガス漏れが発生すると、吸気系からエンジンルーム内へ漏れる気体に低圧EGRガス、すなわち排気が含まれることになる。このように排気系だけでなく吸気系からも排気が漏れる場合がある。排気にはPMやNOx等の浄化対象成分が含まれているので、排気が漏れると環境に悪影響を及ぼしてしまう。このため排気のガス漏れを早期に見つけ出すことが望まれる。 By the way, the engine may be provided with a low pressure EGR device that takes in a part of the exhaust gas from the exhaust system downstream of the turbine as low pressure EGR gas and recirculates the low pressure EGR gas to the intake system upstream of the compressor. When this low pressure EGR device is provided, low pressure EGR gas is supplied to the intake system upstream of the compressor. When an intake gas leaks from the intake system to which the low-pressure EGR gas is supplied, the low-pressure EGR gas, that is, exhaust gas, is included in the gas leaking from the intake system into the engine room. In this way, exhaust gas may leak not only from the exhaust system but also from the intake system. Since exhaust gas contains components to be purified such as PM and NOx, if the exhaust gas leaks, the environment will be adversely affected. For this reason, it is desirable to find out an exhaust gas leak at an early stage.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンのガス漏れ検出装置において、吸気系若しくは排気系から排気を含んだガス漏れを早期に検出する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technology for early detection of gas leakage including exhaust from an intake system or an exhaust system in an engine gas leak detection device. There is.
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
エンジンルーム内に配置されたエンジンと、
前記エンジンに接続された吸気系及び排気系と、
前記エンジンから排出される排気を前記吸気系に供給する排気供給手段と、
前記エンジンルーム内に配置され前記エンジンルーム内の気体の酸素濃度を検出する酸素濃度検出装置と、
前記酸素濃度検出装置が検出する前記エンジンルーム内の気体の酸素濃度に基づいて前記吸気系若しくは前記排気系からガス漏れが発生したと判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンのガス漏れ検出装置である。
In the present invention, the following configuration is adopted. That is, the present invention
An engine located in the engine room;
An intake system and an exhaust system connected to the engine;
An exhaust supply means for supplying exhaust discharged from the engine to the intake system;
An oxygen concentration detection device arranged in the engine room for detecting the oxygen concentration of the gas in the engine room;
Determining means for determining that a gas leak has occurred from the intake system or the exhaust system based on the oxygen concentration of the gas in the engine room detected by the oxygen concentration detection device;
An engine gas leak detection device characterized by comprising:
エンジンの排気系からはエンジンルーム内へ排気が漏れる場合がある。一方エンジンから排出される排気をエンジンの吸気系に供給する排気供給手段を備える場合には、吸気系からエンジンルーム内へ漏れる気体に排気が含まれることになる。このように排気系だけでなく吸気系からも排気が漏れる場合がある。排気にはPMやNOx等の浄化対象成分が含まれているので、排気が漏れると環境に悪影響を及ぼしてしまう。このため排気のガス漏れを早期に見つけ出し、対処することが望まれる。 The exhaust from the engine exhaust system may leak into the engine room. On the other hand, when an exhaust gas supply means for supplying the exhaust gas discharged from the engine to the intake system of the engine is provided, the exhaust gas is included in the gas leaking from the intake system into the engine room. In this way, exhaust gas may leak not only from the exhaust system but also from the intake system. Since exhaust gas contains components to be purified such as PM and NOx, if the exhaust gas leaks, the environment will be adversely affected. For this reason, it is desirable to detect and deal with exhaust gas leaks at an early stage.
そこで本発明は、酸素濃度検出装置が検出するエンジンルーム内の気体の酸素濃度に基づいて吸気系若しくは排気系からガス漏れが発生したと判断するようにした。 Therefore, in the present invention, it is determined that a gas leak has occurred from the intake system or the exhaust system based on the oxygen concentration of the gas in the engine room detected by the oxygen concentration detection device.
本発明によると、吸気系若しくは排気系からの排気を含むガス漏れを早期に検出できる。よってガス漏れに早期に対処もでき、排気が漏れて環境に悪影響を及ぼすことが抑制できる。 According to the present invention, gas leakage including exhaust from the intake system or the exhaust system can be detected at an early stage. Therefore, it is possible to cope with gas leaks at an early stage, and it is possible to suppress exhaust gas from leaking and adversely affecting the environment.
前記判断手段は、前記酸素濃度検出装置が検出する前記エンジンルーム内の気体の酸素濃度が第1所定濃度以下になる場合に前記吸気系若しくは前記排気系からガス漏れが発生したと判断するとよい。 The determination unit may determine that a gas leak has occurred from the intake system or the exhaust system when the oxygen concentration of the gas in the engine room detected by the oxygen concentration detection device is equal to or lower than a first predetermined concentration.
ここで第1所定濃度とは、それ以下の酸素濃度であると、通常の大気ではありえない濃度であり、エンジンルーム内の気体に吸気系若しくは排気系から漏れた排気が混ざって生じる濃度である。 Here, the first predetermined concentration is a concentration that is not possible in the normal atmosphere when the oxygen concentration is lower than that, and is a concentration generated by mixing exhaust gas leaked from the intake system or the exhaust system with the gas in the engine room.
本発明によると、吸気系若しくは排気系からの排気を含むガス漏れが生じたことを一律に判断できる。 According to the present invention, it is possible to uniformly determine that a gas leak including exhaust from the intake system or the exhaust system has occurred.
前記排気供給手段は、前記排気系から排気の一部をEGRガスとして取り込み、前記吸気系へ当該EGRガスを還流させるEGR装置であり、前記判断手段は、前記吸気系若しくは前記排気系からガス漏れが発生したと判断した場合に前記EGR装置を用いたEGRガスの還流を停止し、当該EGRガスの還流を停止してから所定時間経過後に前記酸素濃度検出装置が検出した前記エンジンルーム内の気体の酸素濃度が第2所定濃度以上である場合には、前記吸気系からガス漏れが発生したと判断し、前記第2所定濃度よりも低い場合には、前記排気系からガス漏れが発生したと判断するとよい。 The exhaust supply means is an EGR device that takes in a part of exhaust gas from the exhaust system as EGR gas and recirculates the EGR gas to the intake system, and the determination means includes gas leakage from the intake system or the exhaust system. The gas in the engine room detected by the oxygen concentration detection device after a lapse of a predetermined time after stopping the reflux of the EGR gas using the EGR device when the EGR gas is stopped. If the oxygen concentration is greater than or equal to a second predetermined concentration, it is determined that a gas leak has occurred from the intake system, and if it is lower than the second predetermined concentration, a gas leak has occurred from the exhaust system. It is good to judge.
ここで所定時間とは、その時間の経過後であると、EGRガスが含まれる吸気が漏れていた場合にはEGRガスの還流が停止されたことでエンジンルーム内の気体の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づくように変化する時間である。 Here, when the predetermined time is after the elapse of the time, when the intake air containing the EGR gas leaks, the recirculation of the EGR gas is stopped, so that the oxygen concentration of the gas in the engine room becomes atmospheric. This is the time that changes so as to approach the oxygen concentration.
また第2所定濃度とは、それ以上の酸素濃度であると、EGRガスが含まれる吸気が漏れていた場合にはEGRガスの還流が停止されたことでエンジンルーム内の気体の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づくように変化し吸気系からガス漏れが発生していたことを示す濃度であり、それよりも低い酸素濃度であると、EGRガスの還流が停止されてもエンジンルーム内の気体の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づかず排気が引き続き漏れており排気系からガス漏れが発生していたことを示す濃度である。 Further, if the second predetermined concentration is an oxygen concentration higher than that, when the intake air containing the EGR gas leaks, the recirculation of the EGR gas is stopped, so that the oxygen concentration of the gas in the engine room is reduced to the atmosphere. It is a concentration that changes to approach the oxygen concentration of the gas and indicates that a gas leak has occurred from the intake system, and if the oxygen concentration is lower than that, the gas in the engine room is stopped even if the recirculation of EGR gas is stopped This is a concentration indicating that the exhaust gas was leaking because the oxygen concentration did not approach the oxygen concentration in the atmosphere and a gas leak occurred from the exhaust system.
本発明によると、EGR装置を用いてEGRガスを吸気系に還流させることで、吸気系を流通する吸気に排気が含まれることになる。そしてこれにより吸気系からエンジンルーム内へ漏れる気体に排気が含まれることになる。そして本発明によると、吸気系と排気系とのどちらからの排気を含むガス漏れかを早期に検出できる。 According to the present invention, exhaust gas is included in the intake air flowing through the intake system by recirculating the EGR gas to the intake system using the EGR device. As a result, exhaust gas is included in the gas leaking from the intake system into the engine room. According to the present invention, it is possible to detect at an early stage whether the gas leakage includes exhaust from either the intake system or the exhaust system.
前記排気系に配置されたタービン及び前記吸気系に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャを備え、前記EGR装置は、前記タービンより下流の前記排気系から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気系へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR装置であるとよい。 A turbocharger having a turbine disposed in the exhaust system and a compressor disposed in the intake system, wherein the EGR device takes a part of the exhaust as low-pressure EGR gas from the exhaust system downstream from the turbine; A low-pressure EGR device that recirculates the low-pressure EGR gas to the intake system upstream from the compressor may be used.
本発明によると、低圧EGR装置を用いて低圧EGRガスをコンプレッサより上流の吸気系に還流させることで、コンプレッサより上流の吸気系を流通する吸気に排気が含まれることになる。そしてこれによりコンプレッサより上流の吸気系からエンジンルーム内へ漏れる気体に排気が含まれることになる。 According to the present invention, the low pressure EGR gas is recirculated to the intake system upstream of the compressor using the low pressure EGR device, so that the exhaust gas is included in the intake air flowing through the intake system upstream of the compressor. As a result, exhaust gas is included in the gas leaking from the intake system upstream of the compressor into the engine room.
前記酸素濃度検出装置は、前記エンジンルーム内における前記吸気系の近傍に配置されるとよい。 The oxygen concentration detection device may be arranged in the vicinity of the intake system in the engine room.
本発明によると、吸気系からの排気を含むガス漏れが生じた場合に酸素濃度検出装置がエンジンルーム内の気体の酸素濃度の変化を早期に検出できる。 According to the present invention, when a gas leak including exhaust from the intake system occurs, the oxygen concentration detection device can early detect a change in the oxygen concentration of the gas in the engine room.
前記吸気系を流通する吸気を冷却するインタークーラを備え、前記酸素濃度検出装置は、前記エンジンルーム内における前記インタークーラの近傍に配置されるとよい。 An intercooler for cooling the intake air flowing through the intake system may be provided, and the oxygen concentration detection device may be disposed in the vicinity of the intercooler in the engine room.
本発明によると、インタークーラからの排気を含むガス漏れが生じた場合に酸素濃度検出装置がエンジンルーム内の気体の酸素濃度の変化を早期に検出できる。 According to the present invention, when a gas leak including exhaust from the intercooler occurs, the oxygen concentration detection device can early detect a change in the oxygen concentration of the gas in the engine room.
前記酸素濃度検出装置は、前記排気系を流通する排気の酸素濃度を検出する内側検出部と、前記内側検出部の零点合わせのための前記排気系の外である前記エンジンルーム内の気体の酸素濃度を検出する外側検出部と、を有する検出装置の前記外側検出部であるとよい。 The oxygen concentration detection device includes an inner detection unit that detects an oxygen concentration of exhaust gas flowing through the exhaust system, and oxygen in the engine room that is outside the exhaust system for zeroing the inner detection unit It is good that it is the said outer side detection part of the detection apparatus which has an outer side detection part which detects a density | concentration.
本発明によると、内側検出部及び外側検出部を有する検出装置を流用してエンジンルーム内の気体の酸素濃度を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect the oxygen concentration of the gas in the engine room by using a detection device having an inner detection unit and an outer detection unit.
前記判断手段は、前記吸気系からガス漏れが発生したと判断した場合には、前記EGR装置を用いたEGRガスの還流を停止するとよい。 The determination means may stop the recirculation of EGR gas using the EGR device when it is determined that gas leakage has occurred from the intake system.
本発明によると、吸気系からガス漏れは発生しているにもかかわらず吸気系からの排気漏れがなくなり、継続してエンジンを運転し続けることができる。 According to the present invention, although there is a gas leak from the intake system, there is no exhaust leak from the intake system, and the engine can be continuously operated.
本発明によると、エンジンのガス漏れ検出装置において、吸気系若しくは排気系から排気を含んだガス漏れを早期に検出できる。 According to the present invention, in an engine gas leak detection device, a gas leak including exhaust from an intake system or an exhaust system can be detected at an early stage.
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。 Specific examples of the present invention will be described below.
<実施例1>
図1は、本実施例に係るエンジンのガス漏れ検出装置を適用するエンジン及びその吸気
系・排気系の概略構成を示す図である。図1に示すエンジン1は、4つの気筒を有する水冷式の4ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。各気筒内では、燃料噴射弁から燃料が噴射される。エンジン1は、車両に搭載されており、車両のエンジンルーム2内に設置されている。エンジン1には、吸気通路3及び排気通路4が接続されている。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an engine to which the gas leak detection apparatus for an engine according to the present embodiment is applied and an intake system / exhaust system thereof. The engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-stroke cycle diesel engine having four cylinders. In each cylinder, fuel is injected from the fuel injection valve. The engine 1 is mounted on a vehicle and is installed in an engine room 2 of the vehicle. An
エンジン1に接続された吸気通路3の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ5のコンプレッサ5aが配置されている。コンプレッサ5aよりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調節する第1スロットル弁6が配置されている。この第1スロットル弁6は、電動アクチュエータにより開閉される。第1スロットル弁6よりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する新気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ7が配置されている。このエアフローメータ7により、エンジン1に吸入される吸入空気量(新気量)が測定される。
In the middle of the
コンプレッサ5aよりも下流の吸気通路3には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ8が配置されている。インタークーラ8よりも下流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調節する第2スロットル弁9が配置されている。この第2スロットル弁9は、電動アクチュエータにより開閉される。これら吸気通路3及びそれに配置された機器がエンジン1に吸気を取り入れるための吸気系を構成している。
An intercooler 8 that performs heat exchange between the intake air and the outside air is arranged in the
一方、エンジン1に接続された排気通路4の途中には、ターボチャージャ5のタービン5bが配置されている。タービン5bよりも下流の排気通路4には、排気浄化装置10が配置されている。排気浄化装置10は、酸化触媒と当該酸化触媒の後段に配置されたディーゼルパティキュレートフィルタ(以下単にフィルタという)とを有して構成される。フィルタには吸蔵還元型NOx触媒(以下単にNOx触媒という)が担持されている。
On the other hand, a
排気浄化装置10よりも下流の排気通路4には、酸素濃度検出センサ11が配置されている。酸素濃度検出センサ11は、排気浄化装置10から排出される排気の酸素濃度を検出する。酸素濃度検出センサ11は、図2に示すように、排気通路4を流通する排気の酸素濃度を実際に検出する内側検出部11aと、内側検出部11aの零点合わせ(校正)のための排気通路4の外であるエンジンルーム2内の気体の酸素濃度を検出する外側検出部11bと、を有する検出装置である。本実施例における酸素濃度検出センサ11の外側検出部11bが、本発明の酸素濃度検出装置に相当する。このように酸素濃度検出センサ11の外側検出部11bを酸素濃度検出装置として流用することで、他の酸素濃度検出装置を設ける必要が無く部品点数が増加しない。そして部品点数が増加しないのでコストアップも抑制できる。これら排気通路4及びそれに配置された機器がエンジン1から排気を排出させるための排気系を構成している。
An oxygen
そして、エンジン1には、排気通路4内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路3へ還流(再循環)させる低圧EGR装置30が備えられている。本実施例では、低圧EGR装置30によって還流される排気を低圧EGRガスと称している。
The engine 1 is provided with a low
低圧EGR装置30は、低圧EGRガスが流通する低圧EGR通路31と、低圧EGR通路31を流通する低圧EGRガスの流量を調節する低圧EGR弁32と、低圧EGRガスを冷却する低圧EGRクーラ33と、を有する。
The low
低圧EGR通路31は、排気浄化装置10よりも下流且つ酸素濃度検出センサ11よりも上流側の排気通路4と、コンプレッサ5aよりも上流且つ第1スロットル弁6よりも下流側の吸気通路3とを接続している。この低圧EGR通路31を通って、排気が低圧EGRガスとして低圧でエンジン1へ送り込まれる。
The low
低圧EGR弁32は、低圧EGRクーラ33よりも下流の低圧EGR通路31に配置され、低圧EGR通路31の通路断面積を調整することにより、該低圧EGR通路31を流れる低圧EGRガスの流量を調節する。この低圧EGR弁32は、電動アクチュエータにより開閉される。なお、低圧EGRガス流量の調節は、低圧EGR弁32の開度の調整以外の方法によって行うこともできる。例えば、第1スロットル弁6の開度を調整することにより、或いは不図示の排気絞り弁の開度を調節することにより、低圧EGR通路31の上流と下流との差圧を変化させ、これにより低圧EGRガスの流量を調節することができる。
The low-
低圧EGRクーラ33は、低圧EGR通路31の途中に配置される。低圧EGRクーラ33は、低圧EGRクーラ33内を通過する低圧EGRガスと機関冷却水とで熱交換をして、低圧EGRガスの温度を低下させる。
The low pressure EGR cooler 33 is disposed in the middle of the low
一方、エンジン1には、排気通路4内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路3へ還流(再循環)させる高圧EGR装置40が備えられている。本実施例では、高圧EGR装置40によって還流される排気を高圧EGRガスと称している。
On the other hand, the engine 1 is provided with a high-
高圧EGR装置40は、高圧EGRガスが流通する高圧EGR通路41と、高圧EGR通路41を流通する高圧EGRガスの流量を調節する高圧EGR弁42と、を有する。
The high
高圧EGR通路41は、タービン5bよりも上流側の排気通路4と、第2スロットル弁9よりも下流側の吸気通路3とを接続している。この高圧EGR通路41を通って、排気が高圧EGRガスとして高圧でエンジン1へ送り込まれる。
The high-
高圧EGR弁42は、高圧EGR通路41に配置され、高圧EGR通路41の通路断面積を調整することにより、該高圧EGR通路41を流れる高圧EGRガスの流量を調節する。この高圧EGR弁42は、電動アクチュエータにより開閉される。なお、高圧EGRガス流量の調節は、高圧EGR弁42の開度の調整以外の方法によって行うこともできる。例えば、第2スロットル弁9の開度を調整することにより、高圧EGR通路41の上流と下流との差圧を変化させ、これにより高圧EGRガスの流量を調節することができる。また、ターボチャージャ5のタービン5bが可変容量型の場合には、タービン5bの流量特性を変更するノズルベーンの開度を調整することによっても高圧EGRガスの量を調節することができる。
The high-
以上のような低圧EGR装置30及び高圧EGR装置40を備えることで、両EGR装置を用いて低圧EGRガスや高圧EGRガス(総じてEGRガスともいう)を吸気系に還流させることで、吸気系を流通する吸気に排気が含まれることになる。そしてこれにより吸気系からエンジンルーム2内へ漏れる気体に排気が含まれる場合が生じる。
By providing the low-
なお、低圧EGR装置30及び高圧EGR装置40は本実施例のように両方を備える場合だけでなく、低圧EGR装置30又は高圧EGR装置40のどちらか一方を備える場合であってもよい。本実施例における低圧EGR装置30及び高圧EGR装置40がEGR装置に相当し、広義には本発明の排気供給手段に相当する。
Note that the low-
以上述べたように構成されたエンジン1には、該エンジン1を制御するための電子制御ユニットであるECU12が併設されている。ECU12は、エンジン1の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン1の運転状態を制御するユニットである。
The engine 1 configured as described above is provided with an
ECU12には、エアフローメータ7、並びに酸素濃度検出センサ11の内側検出部11a及び外側検出部11bが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号が
ECU12に入力されるようになっている。
The
一方、ECU12には、第1スロットル弁6、第2スロットル弁9、低圧EGR弁32、及び高圧EGR弁42の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ECU12によりこれらの機器が制御される。
On the other hand, the actuators of the first throttle valve 6, the second throttle valve 9, the low
ECU12は、クランクポジションセンサ13やアクセルポジションセンサ14等の出力信号を受けてエンジン1の運転状態を判別し、判別された機関運転状態に基づいてエンジン1や上記機器を電気的に制御する。
The
ところでエンジン1の排気系からはエンジンルーム2内へ排気が漏れる場合がある。 By the way, the exhaust gas from the exhaust system of the engine 1 may leak into the engine room 2.
一方、低圧EGR装置30のように排気である低圧EGRガスを冷却すると、酸性凝縮水が凝縮し吸気系で酸性凝縮水によって腐食が発生する場合がある。このとき例えば硫黄成分の多い燃料を使用したり酸性凝縮水の濃化による強酸化が起こったりする等の環境条件によっては腐食環境が劇的に悪化し、吸気系の部品の信頼性に大きな悪影響を及ぼす。そして吸気系で吸気のガス漏れを引き起こすおそれがある。特に吸気系に配置されるアルミ材からなるインタークーラ8では腐食が顕著に生じるため、インタークーラ8で吸気のガス漏れを引き起こすおそれがある。
On the other hand, when the low-pressure EGR gas that is exhaust gas is cooled as in the low-
ここで従来のように吸気系が新気だけを取り込むものであれば、万が一インタークーラ8等の吸気系から吸気のガス漏れが発生しても、大きな問題とはならなかった。 Here, as long as the intake system takes in only fresh air as in the prior art, even if an intake gas leaks from the intake system such as the intercooler 8, it does not become a big problem.
しかし本実施例のように、エンジン1から排出される排気を低圧EGRガスや高圧EGRガスとしてエンジン1の吸気系に供給する低圧EGR装置30や高圧EGR装置40を備える場合には、吸気系からエンジンルーム2内へ漏れる気体に排気が含まれることになる。このように排気系だけでなく吸気系からも排気が漏れる場合がある。
However, when the low-
排気にはPMやNOx等の浄化対象成分が含まれているので、排気が漏れると環境に悪影響を及ぼしてしまう。このため排気のガス漏れを早期に見つけ出し、対処することが望まれる。 Since exhaust gas contains components to be purified such as PM and NOx, if the exhaust gas leaks, the environment will be adversely affected. For this reason, it is desirable to detect and deal with exhaust gas leaks at an early stage.
そこで本実施例では、酸素濃度検出センサ11の外側検出部11bが検出するエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第1所定濃度以下になる場合に、吸気系若しくは排気系からガス漏れが発生したと判断するようにした。
Therefore, in this embodiment, when the oxygen concentration of the gas in the engine room 2 detected by the
ここで第1所定濃度とは、それ以下の酸素濃度であると、通常の大気ではありえない酸素濃度であり、エンジンルーム2内の気体に吸気系若しくは排気系から排気が混ざって生じる酸素濃度である。 Here, the first predetermined concentration is an oxygen concentration that cannot be in the normal atmosphere if the oxygen concentration is lower than that, and is an oxygen concentration generated by mixing the exhaust gas from the intake system or the exhaust system with the gas in the engine room 2. .
本実施例によると、吸気系若しくは排気系からの排気を含むガス漏れが生じたことを一律に判断でき、吸気系若しくは排気系からの排気を含むガス漏れを早期に検出できる。よってガス漏れに早期に対処もでき、排気が漏れて環境に悪影響を及ぼすことが抑制できる。 According to this embodiment, it is possible to uniformly determine that a gas leak including exhaust from the intake system or the exhaust system has occurred, and to detect gas leak including exhaust from the intake system or the exhaust system at an early stage. Therefore, it is possible to cope with gas leaks at an early stage, and it is possible to suppress exhaust gas from leaking and adversely affecting the environment.
さらに本実施例では、上記のように吸気系若しくは排気系からガス漏れが発生したと判断した場合に低圧EGR装置30及び高圧EGR装置40を用いた低圧EGRガス及び高圧EGRガスの還流を停止する。そして両EGRガスの還流を停止してから所定時間経過後に酸素濃度検出センサ11の外側検出部11bが検出したエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第2所定濃度以上である場合には、吸気系からガス漏れが発生したと判断する
。一方、所定時間経過後に酸素濃度検出センサ11の外側検出部11bが検出したエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第2所定濃度よりも低い場合には、排気系からガス漏れが発生したと判断する。
Further, in this embodiment, when it is determined that gas leakage has occurred from the intake system or the exhaust system as described above, the reflux of the low pressure EGR gas and the high pressure EGR gas using the low
ここで所定時間とは、その時間を経過後であると、低圧EGRガス及び高圧EGRガスが含まれる吸気が漏れていた場合には低圧EGRガス及び高圧EGRガスの還流が停止されたことでエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づくように変化する時間である。 Here, when the predetermined time is after the passage of time, when the intake air containing the low pressure EGR gas and the high pressure EGR gas leaks, the recirculation of the low pressure EGR gas and the high pressure EGR gas is stopped. This is the time during which the oxygen concentration of the gas in the room 2 changes so as to approach the oxygen concentration in the atmosphere.
また第2所定濃度とは、それ以上の酸素濃度であると、低圧EGRガス及び高圧EGRガスが含まれる吸気が漏れていた場合には低圧EGRガス及び高圧EGRガスの還流が停止されたことでエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づくように変化し吸気系からガス漏れが発生していたことを示す濃度であり、それよりも低い酸素濃度であると、低圧EGRガス及び高圧EGRガスの還流が停止されてもエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づかず排気が引き続き漏れており排気系からガス漏れが発生していたことを示す濃度である。 In addition, when the oxygen concentration is higher than the second predetermined concentration, when the intake air containing the low pressure EGR gas and the high pressure EGR gas leaks, the recirculation of the low pressure EGR gas and the high pressure EGR gas is stopped. The oxygen concentration of the gas in the engine room 2 changes so as to approach the oxygen concentration of the atmosphere and indicates that gas leakage has occurred from the intake system. If the oxygen concentration is lower than that, the low pressure EGR gas And even if the reflux of the high-pressure EGR gas is stopped, the oxygen concentration of the gas in the engine room 2 does not approach the oxygen concentration in the atmosphere, and the exhaust continues to leak, indicating that the gas leaked from the exhaust system. .
本実施例によると、吸気系と排気系とのどちらからの排気を含むガス漏れかを早期に検出できる。ここで排気を含むガス漏れが発生した部位としての吸気系には低圧EGR弁32よりも吸気系側の低圧EGR通路31及び高圧EGR弁42よりも吸気系側の高圧EGR通路41も含まれ、一方排気を含むガス漏れが発生した部位としての排気系には低圧EGR弁32よりも排気系側の低圧EGR通路31及び高圧EGR弁42よりも排気系側の高圧EGR通路41も含まれる。
According to the present embodiment, it is possible to detect at an early stage whether the gas leakage includes exhaust from either the intake system or the exhaust system. Here, the intake system as a portion where gas leakage including exhaust occurs includes a low
しかも本実施例では、吸気系からガス漏れが発生したと判断した場合には、低圧EGR装置30を用いた低圧EGRガスの還流を停止すると共に高圧EGR装置40を用いた高圧EGRガスの還流を停止する。
In addition, in this embodiment, when it is determined that gas leakage has occurred from the intake system, the low-pressure EGR gas using the low-
本実施例によると、低圧EGRガス及び高圧EGRガスの還流がなくなるため吸気に排気が含まれなくなる。よって吸気系からガス漏れは発生しているにもかかわらず吸気系からの排気漏れがなくなり、継続してエンジンを運転し続けることができる。 According to this embodiment, since the low pressure EGR gas and the high pressure EGR gas are not recirculated, exhaust gas is not included in the intake air. Therefore, the exhaust leakage from the intake system is eliminated despite the occurrence of gas leakage from the intake system, and the engine can be continuously operated.
次に、本実施例によるガス漏れ検出制御ルーチンについて説明する。図3は、本実施例によるガス漏れ検出制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。 Next, the gas leak detection control routine according to this embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a gas leak detection control routine according to this embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time.
ステップS101では、ECU12は、各種センサの出力値から運転状態を検出する。
In step S101, the
ステップS102では、ECU12は、ガス漏れ検出条件が成立しているか否かを判別する。具体的にはステップS101で読み込んだ各種センサの出力値から、例えば酸素濃度検出センサ11が排気の空燃比制御に用いられていることや、酸素濃度検出センサ11の外側検出部11bが内側検出部11aの零点合わせに用いられていること等の用途に用いられているか否かを確認し、酸素濃度検出センサ11が先述の用途に用いられていない場合にガス漏れ検出条件が成立していると判断する。
In step S102, the
ステップS102においてガス漏れ検出条件が不成立であると否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。ステップS102においてガス漏れ検出条件が成立していると肯定判定された場合には、ステップS103へ移行する。 When it is determined negative in step S102 that the gas leak detection condition is not satisfied, this routine is temporarily ended. If an affirmative determination is made in step S102 that the gas leak detection condition is satisfied, the process proceeds to step S103.
ステップS103では、ECU12は、酸素濃度検出センサ11の外側検出部11bか
らエンジンルーム2内の気体の酸素濃度を検出する。
In step S <b> 103, the
ステップS104では、ECU12は、ステップS103で検出したエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第1所定濃度以下であるか否かを判別する。第1所定濃度は、予め実験や検証等により定められた値である。
In step S104, the
ステップS104においてエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第1所定濃度よりも高いと否定判定された場合には、ガス漏れは無いので本ルーチンを一旦終了する。ステップS104においてエンジンルーム内の気体の酸素濃度が第1所定濃度以下と肯定判定された場合には、吸気系若しくは排気系からガス漏れが発生したと判断しステップS105へ移行する。 If it is determined in step S104 that the oxygen concentration of the gas in the engine room 2 is higher than the first predetermined concentration, there is no gas leakage and the routine is temporarily terminated. If it is determined in step S104 that the oxygen concentration of the gas in the engine room is equal to or lower than the first predetermined concentration, it is determined that a gas leak has occurred from the intake system or the exhaust system, and the process proceeds to step S105.
本実施例のステップS104を実行するECU12が、本発明のエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第1所定濃度以下になる場合に吸気系若しくは排気系からガス漏れが発生したと判断する判断手段に相当する。
Determination means for determining that the gas leakage from the intake system or the exhaust system has occurred when the
ステップS105では、ECU12は、低圧EGR弁32を閉弁すると共に高圧EGR弁42を閉弁し、低圧EGR装置30を用いた低圧EGRガスの還流を停止すると共に高圧EGR装置40を用いた高圧EGRガスの還流を停止する。
In step S <b> 105, the
本実施例のステップS105を実行するECU12が、本発明の吸気系若しくは排気系からガス漏れが発生したと判断した場合にEGR装置を用いたEGRガスの還流を停止する判断手段に相当する。 When ECU12 which performs step S105 of a present Example judges that the gas leak has generate | occur | produced from the intake system or exhaust system of this invention, it corresponds to the judgment means which stops the recirculation | reflux of EGR gas using an EGR apparatus.
ステップS106では、ECU12は、所定時間の経過を待つ。
In step S106, the
本実施例のステップS106を実行するECU12が、本発明のEGRガスの還流を停止してから所定時間経過させる判断手段に相当する。
The
ステップS107では、ECU12は、酸素濃度検出センサ11の外側検出部11bからエンジンルーム2内の気体の酸素濃度を検出する。
In step S <b> 107, the
ステップS108では、ECU12は、ステップS107で検出したエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第2所定濃度以上であるか否かを判別する。第2所定濃度は、予め実験や検証等により定められた値である。
In step S108, the
ステップS108においてエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第2所定濃度以上と肯定判定された場合には、吸気系からガス漏れが発生したと判断しステップS109へ移行する。ステップS108においてエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第2所定濃度よりも低いと否定判定された場合には、排気系からガス漏れが発生したと判断しステップS110へ移行する。 If it is determined in step S108 that the oxygen concentration of the gas in the engine room 2 is equal to or higher than the second predetermined concentration, it is determined that a gas leak has occurred from the intake system, and the process proceeds to step S109. If it is determined in step S108 that the oxygen concentration of the gas in the engine room 2 is lower than the second predetermined concentration, it is determined that gas leakage has occurred from the exhaust system, and the process proceeds to step S110.
本実施例のステップS108を実行するECU12が、本発明のEGRガスの還流を停止してから所定時間経過後に酸素濃度検出装置が検出したエンジンルーム2内の気体の酸素濃度が第2所定濃度以上である場合には、吸気系からガス漏れが発生したと判断し、第2所定濃度よりも低い場合には、排気系からガス漏れが発生したと判断する判断手段に相当する。
The oxygen concentration of the gas in the engine room 2 detected by the oxygen concentration detection device after the elapse of a predetermined time after the
ステップS109では、ECU12は、例えば警告灯を点灯させる等して、吸気系からのガス漏れを報知すると共に、それ以後、低圧EGR弁32及び高圧EGR弁42を閉弁
し、低圧EGR装置30及び高圧EGR装置40を用いた低圧EGRガス及び高圧EGRガスの還流を停止してエンジン1を運転する退避走行を行う。
In step S109, the
本実施例のステップS109を実行するECU12が、本発明の吸気系からガス漏れが発生したと判断した場合には、EGR装置を用いたEGRガスの還流を停止する判断手段に相当する。 When ECU12 which performs step S109 of a present Example judges that the gas leak has generate | occur | produced from the intake system of this invention, it corresponds to the judgment means which stops the recirculation | reflux of EGR gas using an EGR apparatus.
一方、ステップS110では、ECU12は、例えば警告灯を点灯させる等して、排気系からのガス漏れを報知する。なおそれ以後には排気系からのガス漏れが少なくなるようにエンジン1を運転する退避走行を行ってもよい。
On the other hand, in step S110, the
以上説明した本ルーチンによれば、既存の酸素濃度検出センサ11の外側検出部11bを用いてエンジンルーム2内の気体の酸素濃度を検出することにより、部品点数の増加無しに、吸気系と排気系とのどちらからの排気を含んだガス漏れかを早期に検出できる。特にエンジン1の運転状態がほとんど変わらない例えば低回転低負荷であっても、エンジンルーム2内の気体の酸素濃度を検出するだけであるので、ガス漏れを容易に検出できる。加えて吸気系からガス漏れを検出した場合には、低圧EGRガス及び高圧EGRガスの還流を停止して早期に対処できる。
According to this routine described above, by detecting the oxygen concentration of the gas in the engine room 2 using the outer
<実施例2>
本実施例では、図4に示すように別途の酸素濃度検出センサ15をエンジンルーム2内におけるインタークーラ8の近傍に配置するようにした。本実施例ではその特徴部分を説明しその他の構成は上記実施例と同様であるので説明は省略する。
<Example 2>
In this embodiment, as shown in FIG. 4, a separate oxygen
吸気系に配置されるアルミ材からなるインタークーラ8では腐食が顕著に生じるため、インタークーラ8で吸気のガス漏れを引き起こすおそれが高い。このため本実施例では、ガス漏れが生じ易いインタークーラ8の近傍に、エンジンルーム2内の気体の酸素濃度を検出する酸素濃度検出センサ15を配置するようにした。本実施例によると、インタークーラ8からの排気を含むガス漏れが生じた場合に酸素濃度検出センサ15がエンジンルーム2内の気体の酸素濃度の変化を早期に検出できる。本実施例の酸素濃度検出センサ15が本発明の酸素濃度検出装置に相当する。
Corrosion occurs remarkably in the intercooler 8 made of an aluminum material arranged in the intake system, and therefore there is a high possibility that the intercooler 8 will cause intake gas leakage. For this reason, in this embodiment, the oxygen
なお、酸素濃度検出センサ15は、インタークーラ8以外のエンジンルーム2内における吸気系の近傍に配置されてもよい。これによると、吸気系からの排気を含むガス漏れが生じた場合に酸素濃度検出センサ15がエンジンルーム2内の気体の酸素濃度の変化を早期に検出できる。
The oxygen
次に、本実施例によるガス漏れ検出制御ルーチンについて説明する。図5は、本実施例によるガス漏れ検出制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。 Next, the gas leak detection control routine according to this embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a gas leak detection control routine according to this embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time.
本ルーチンでは、酸素濃度検出センサ15がガス漏れ検出専用にインタークーラ8の近傍に配置されているので、酸素濃度検出センサ15が他の用途に用いられることがない。このため図3のルーチンにおけるステップS101及び102が必要ない。ステップS103から始まる本ルーチンのそれ以降の処理は実施例1における図3のルーチンと同処理であるので同ステップの符号を付して説明を省略する。
In this routine, since the oxygen
以上説明した本ルーチンによれば、別途の酸素濃度検出センサ15がインタークーラ8の近傍に配置されているので、酸素濃度検出センサ15を用いてエンジンルーム2内の気体の酸素濃度を適宜検出することができる。
According to this routine described above, since the separate oxygen
本発明に係るエンジンのガス漏れ検出装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。 The engine gas leak detection apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
1 エンジン
2 エンジンルーム
3 吸気通路
4 排気通路
5 ターボチャージャ
5a コンプレッサ
5b タービン
6 第1スロットル弁
7 エアフローメータ
8 インタークーラ
9 第2スロットル弁
10 排気浄化装置
11 酸素濃度検出センサ
11a 内側検出部
11b 外側検出部
12 ECU
13 クランクポジションセンサ
14 アクセルポジションセンサ
15 酸素濃度検出センサ
30 低圧EGR装置
31 低圧EGR通路
32 低圧EGR弁
33 低圧EGRクーラ
40 高圧EGR装置
41 高圧EGR通路
42 高圧EGR弁
1 Engine 2
13
Claims (6)
前記エンジンに接続された吸気系及び排気系と、
前記エンジンから排出される排気を前記吸気系に供給する排気供給手段と、
前記エンジンルーム内に配置され前記エンジンルーム内の気体の酸素濃度を検出する酸素濃度検出装置と、
前記酸素濃度検出装置が検出する前記エンジンルーム内の気体の酸素濃度に基づいて前記吸気系若しくは前記排気系からガス漏れが発生したと判断する判断手段と、
を備え、
前記排気供給手段は、前記排気系から排気の一部をEGRガスとして取り込み、前記吸気系へ当該EGRガスを還流させるEGR装置であり、
前記判断手段は、前記酸素濃度検出装置が検出する前記エンジンルーム内の気体の酸素濃度が第1所定濃度以下になる場合に前記吸気系若しくは前記排気系からガス漏れが発生したと判断し、前記吸気系若しくは前記排気系からガス漏れが発生したと判断した場合に前記EGR装置を用いたEGRガスの還流を停止し、当該EGRガスの還流を停止してから所定時間経過後に前記酸素濃度検出装置が検出した前記エンジンルーム内の気体の酸素濃度が第2所定濃度以上である場合には、前記吸気系からガス漏れが発生したと判断し、前記第2所定濃度よりも低い場合には、前記排気系からガス漏れが発生したと判断することを特徴とするエンジンのガス漏れ検出装置。 An engine located in the engine room;
An intake system and an exhaust system connected to the engine;
An exhaust supply means for supplying exhaust discharged from the engine to the intake system;
An oxygen concentration detection device arranged in the engine room for detecting the oxygen concentration of the gas in the engine room;
Determining means for determining that a gas leak has occurred from the intake system or the exhaust system based on the oxygen concentration of the gas in the engine room detected by the oxygen concentration detection device;
Equipped with a,
The exhaust gas supply means is an EGR device that takes a part of exhaust gas from the exhaust system as EGR gas and recirculates the EGR gas to the intake system.
The determination means determines that gas leakage has occurred from the intake system or the exhaust system when the oxygen concentration of the gas in the engine room detected by the oxygen concentration detection device is equal to or lower than a first predetermined concentration, When it is determined that a gas leak has occurred from the intake system or the exhaust system, the recirculation of the EGR gas using the EGR device is stopped, and the oxygen concentration detection device after a predetermined time has elapsed since the recirculation of the EGR gas was stopped. When the oxygen concentration of the gas in the engine room detected is equal to or higher than a second predetermined concentration, it is determined that a gas leak has occurred from the intake system, and when the oxygen concentration is lower than the second predetermined concentration, An engine gas leak detection device characterized in that it is determined that a gas leak has occurred from an exhaust system .
前記EGR装置は、前記タービンより下流の前記排気系から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気系へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR装置であることを特徴とする請求項1に記載のエンジンのガス漏れ検出装置。 A turbocharger having a turbine disposed in the exhaust system and a compressor disposed in the intake system;
The EGR device is a low-pressure EGR device that takes a part of exhaust gas as low-pressure EGR gas from the exhaust system downstream from the turbine and recirculates the low-pressure EGR gas to the intake system upstream from the compressor. The engine gas leak detection device according to claim 1 .
前記酸素濃度検出装置は、前記エンジンルーム内における前記インタークーラの近傍に配置されることを特徴とする請求項3に記載のエンジンのガス漏れ検出装置。 An intercooler for cooling the intake air flowing through the intake system;
The engine oxygen leak detection device according to claim 3 , wherein the oxygen concentration detection device is disposed in the vicinity of the intercooler in the engine room.
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