JP6795636B2 - 内燃機関の異常判定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、吸気口から吸気マニホールドに至る吸気通路の上流側から下流側に向けてエアクリーナ、過給機およびスロットルバルブを順番に配置し、前記スロットルバルブの下流側の前記吸気通路をＰＣＶラインを介してクランクケースに接続するとともに、前記エアクリーナおよび前記過給機間の前記吸気通路をブリーザラインを介して前記クランクケースに接続した内燃機関の異常判定装置に関する。
かかる内燃機関の異常判定装置は、例えば下記特許文献１に第２の実施の形態として記載されている。この内燃機関の異常判定装置は、吸気通路に対するブリーザラインの接続部が外れたような場合に、その接続部が吸気通路の気柱の開放端部となって気柱の共振周波数が変化することに着目し、吸気通路の吸気流量の脈動の大きさを監視することでブリーザラインの接続部の外れを判定するようになっている。
特開２０１７−０７８３７８号公報
ところで、内燃機関の気筒数が増加するとクランクケースの圧力脈動が緩和されるため、このクランクケースの圧力脈動に起因して発生する吸気通路の吸気流量の脈動も小さくなる。そのため、吸気通路の吸気流量の脈動の大きさに基づいてブリーザラインの接続部の外れを判定する上記特許文献１に記載のものは、異常判定の精度が低下する可能性があった。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、内燃機関のブリーザラインの異常を確実に判定することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、吸気口から吸気マニホールドに至る吸気通路の上流側から下流側に向けてエアクリーナ、過給機およびスロットルバルブを順番に配置し、前記スロットルバルブの下流側の前記吸気通路をＰＣＶラインを介してクランクケースに接続するとともに、前記エアクリーナおよび前記過給機間の前記吸気通路をブリーザラインを介して前記クランクケースに接続した内燃機関の異常判定装置であって、前記ブリーザラインの内部空間を密閉して密閉空間を構成する開閉弁と、前記密閉空間に直接接続されて該密閉空間を減圧あるいは加圧するポンプと、前記密閉空間に直接接続されて該密閉空間の圧力を検出する圧力センサと、前記ブリーザラインの異常を判定する異常判定手段とを備え、前記異常判定手段は、前記ポンプで前記密閉空間を減圧あるいは加圧した際の前記密閉空間の圧力変化に基づいて前記ブリーザラインの異常を判定することを特徴とする内燃機関の異常判定装置が提案される。
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記開閉弁は、前記ブリーザラインの前記吸気通路に対する第１接続部を閉塞する第１開閉弁と、前記ブリーザラインの前記クランクケースに対する第２接続部を閉塞する第２開閉弁とからなることを特徴とする内燃機関の異常判定装置が提案される。
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記開閉弁は、前記ブリーザラインの前記吸気通路に対する第１接続部を閉塞する第１開閉弁と、前記ＰＣＶラインの前記クランクケースに対する第２接続部を閉塞する第２開閉弁とからなることを特徴とする内燃機関の異常判定装置が提案される。
なお、実施の形態の第１開閉弁２５および第２開閉弁２６は本発明の開閉弁に対応し、実施の形態の減圧ポンプ２８は本発明のポンプに対応する。
請求項１の構成によれば、内燃機関は、吸気口から吸気マニホールドに至る吸気通路の上流側から下流側に向けてエアクリーナ、過給機およびスロットルバルブを順番に配置し、スロットルバルブの下流側の吸気通路をＰＣＶラインを介してクランクケースに接続するとともに、エアクリーナおよび過給機間の吸気通路をブリーザラインを介してクランクケースに接続したので、クランクケース内のブローバイガスをＰＣＶラインあるいはブリーザラインを通して吸気通路に戻すことができる。
内燃機関は、ブリーザラインの内部空間を密閉して密閉空間を構成する開閉弁と、密閉空間に直接接続されて該密閉空間を減圧あるいは加圧するポンプと、密閉空間に直接接続されて該密閉空間の圧力を検出する圧力センサと、ブリーザラインの異常を判定する異常判定手段とを備えるので、異常判定手段により、ポンプで密閉空間を減圧あるいは加圧した際の密閉空間の圧力変化に基づいてブリーザラインの異常を判定することができるだけでなく、内燃機関の気筒数が多いために吸気通路の吸気流量の脈動が小さい場合であっても、ブリーザラインの異常を精度良く判定することができる。
また請求項２の構成によれば、開閉弁は、ブリーザラインの吸気通路に対する第１接続部を閉塞する第１開閉弁と、ブリーザラインのクランクケースに対する第２接続部を閉塞する第２開閉弁とからなるので、ブリーザラインの何れの個所に異常が発生しても確実に検知して異常判定を行うことができる。
また請求項３の構成によれば、開閉弁は、ブリーザラインの吸気通路に対する第１接続部を閉塞する第１開閉弁と、ＰＣＶラインのクランクケースに対する第２接続部を閉塞する第２開閉弁とからなるので、ブリーザラインの何れの個所に異常が発生しても確実に検知して異常判定を行うことができるだけでなく、クランクケースの異常をも検知することができる。
ブリーザラインの異常判定装置を備える内燃機関の構成を示す図である。（第１の実施の形態） ブリーザラインの異常判定装置のブロック図である。（第１の実施の形態） ブリーザラインの異常判定の原理を説明するタイムチャートである。（第１の実施の形態） ブリーザラインの異常判定装置の作用を示すフローチャートである。（第１の実施の形態） ブリーザラインの異常判定装置を備える内燃機関の構成を示す図である。（第２の実施の形態）
第１の実施の形態
以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１に示すように、自動車に搭載される直列四気筒の４サイクル内燃機関１１の吸気通路１２上には、吸気の流れ方向上流端の吸気口１３から吸気の流れ方向下流端の吸気マニホールド１４に向かって、吸気中の塵埃を除去するエアクリーナ１５と、吸気流量を測定するエアフローメータ１６と、吸気を加圧するターボチャージャあるいはスーパーチャージャよりなる過給機１７と、吸気通路１２を絞って吸気流量を調整するスロットルバルブ１８とが順番に配置される。吸気通路１２におけるエアフローメータ１６および過給機１７に挟まれた位置と、内燃機関１１のクランクケース１９とがブリーザライン２０で接続される。また吸気マニホールド１４と内燃機関１１のクランクケース１９とがＰＣＶ(Positive Crankcase Ventilation)ライン２１で接続され、ＰＣＶライン２１の中間部がＰＣＶバルブ２２で開閉される。
吸気中に含まれる燃料成分の一部が内燃機関１１の燃焼室からピストンおよびシリンダ間の隙間を通ってクランクケース１９に流入したブローバイガスを、ブリーザライン２０を通して吸気通路１２に戻し、あるいはＰＣＶライン２１を通して吸気通路１２に戻すことで、ブローバイガスに含まれる燃料成分の大気への放出が防止される。
すなわち、過給機１７が作動しない自然吸気時にＰＣＶバルブ２２を開弁すると、スロットルバルブ１８の上流側の吸気通路１２には大気圧が作用するのに対し、スロットルバルブ１８の下流側の吸気通路１２には内燃機関１１の吸気負圧が作用するため、スロットルバルブ１８の上流側の吸気通路１２の吸気がブリーザライン２０を通ってクランクケース１９に流入し、そこからブローバイガスと共にＰＣＶライン２１を通って吸気マニホールド１４に戻され、最終的に吸気と共に内燃機関１１の燃焼室に供給される。
また過給機１７が作動する過給時には、過給機１７の下流側の吸気通路１２に過給圧が作用するが、ＰＣＶバルブ２２を閉弁することで過給圧がＰＣＶライン２１を介してクランクケース１９に逃げるのが防止される。そしてクランクケース１９のブローバイガスは、作動中の過給機１７の上流側に発生する負圧により吸気通路１２に吸い出され、そこから吸気と共に吸気通路１２を通って内燃機関１１の燃焼室に供給される。
ところで、内燃機関１１の過給時に、ブリーザライン２０が吸気通路１２に接続される第１接続部２３が外れたような場合、あるいはブリーザライン２０がクランクケース１９に接続される第２接続部２４が外れたような場合、クランクケース１９から吸気通路１２に向けてブリーザライン２０を流れるブローバイガスが大気に放出される可能性があるため、かかるブリーザライン２０の異常を検知して警報を発する必要がある。
そのために、本実施の形態では、第１接続部２３においてブリーザライン２０を開閉する第１開閉弁２５と、第２接続部２４においてブリーザライン２０を開閉する第２開閉弁２６とが設けられる。第１開閉弁２５および第２開閉弁２６を閉弁するとブリーザライン２０の内部には密閉空間２７が構成されるが、第１接続部２３や第２接続部２４でブリーザライン２０が外れた場合や、ブリーザライン２０の中間部が破損した場合には、ブリーザライン２０の密閉空間２７は大気に連通する。ブリーザライン２０の密閉空間２７は減圧ポンプ２８に直接連通しており、減圧ポンプ２８を駆動することで、ブリーザライン２０の密閉空間２７を大気圧よりも低い圧力に減圧可能である。そしてブリーザライン２０の密閉空間２７の圧力は、密閉空間２７に直接接続された圧力センサ２９により検出される。
図２に示すように、ブリーザライン２０の異常を判定する電子制御ユニットよりなる異常判定手段３０には、イグニッションスイッチ３１、エアフローメータ１６、圧力センサ２９、減圧ポンプ２８および警報手段３２が接続される。警報手段３２は、例えばインストルメントパネルに設けられた液晶パネルで構成される。
次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を、図４のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、ステップＳ１でイグニッションスイッチ３１の状態から内燃機関１１が運転中であると判定されると、ステップＳ２でブリーザライン２０の異常判定を中断して第１開閉弁２５および第２開閉弁２６を開弁する。一方、前記ステップＳ１でイグニッションスイッチ３１の状態から内燃機関１１が停止中であると判定されると、ステップＳ３でブリーザライン２０の異常判定を実行すべく第１開閉弁２５および第２開閉弁２６を閉弁してブリーザライン２０の内部に密閉空間２７を構成し、これと同時にステップＳ４で減圧ポンプ２８を駆動して密閉空間２７の減圧を開始する。
続くステップＳ５で減圧ポンプ２８の作動後に異常判定に必要な所定時間が経過すると、ステップＳ６で圧力センサ２９により密閉空間２７の圧力を検出する。その結果、ステップＳ７で密閉空間２７の圧力が充分に減圧せずに閾値以上であれば、ステップＳ８でブリーザライン２０に異常があって密閉空間２７が大気に連通していると判定し、ステップＳ９で警報手段３２を作動させて乗員に警報を発する。一方、前記ステップＳ７で密閉空間２７の圧力が充分に減圧して閾値未満であれば、ステップＳ１０で密閉空間２７に漏洩が発生しておらず、ブリーザライン２０が正常であると判定する。
すなわち、図３のタイムチャートから明らかなように、第１開閉弁２５および第２開閉弁２６を閉弁して構成した密閉空間２７を減圧ポンプ２８で減圧するとき、ブリーザライン２０が正常であって密閉空間２７が密閉状態に維持されていれば、密閉空間２７の圧力が順調に減少して閾値未満になることで、ブリーザライン２０が第１接続部２３や第２接続部２４で外れる異常や、ブリーザライン２０が中間部で破損する異常が発生していないと判定することができる。
逆に、ブリーザライン２０が異常であって密閉空間２７が密閉状態に維持されていなければ、ブリーザライン２０の異常部から密閉空間２７に外気が流入するため、密閉空間２７の圧力が順調に減少しないことで、ブリーザライン２０に異常が発生していると判定することができる。
仮に、内燃機関１１のピストンの上下動に伴って発生するブリーザライン２０の圧力変動から、あるいは吸気通路１２の吸気流量変動からブリーザライン２０の異常を判定しようとすると、気筒数が大きい内燃機関１１ではブリーザライン２０の圧力変動や吸気通路１２の吸気流量変動が小さくなるために判定精度が低下する問題がある。しかしながら、本実施の形態では、第１開閉弁２５および第２開閉弁２６で密閉したブリーザライン２０の密閉空間２７を減圧ポンプ２８で減圧し、その減圧の大きさからブリーザライン２０の異常を判定するので、内燃機関１１の気筒数に関わらずに高精度の異常判定を行うことができる。しかも内燃機関１１の停止中に異常判定を行うことができるので、異常判定により内燃機関１１の出力トルクが変化して車両の走行に影響を与えることがない。
第２の実施の形態
次に、図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態の第２開閉弁２６はブリーザライン２０がクランクケース１９に接続される第２接続部２４に設けられているが（図１参照）、第２の実施の形態の第２開閉弁２６はＰＣＶライン２１がクランクケース１９に接続される第２接続部２４に設けられている。従って、第２の実施の形態では、第１開閉弁２５および第２開閉弁２６が閉弁したときに構成される密閉空間２７が、ブリーザライン２０の内部空間およびクランクケース１９の内部空間に跨がっている。
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用効果に加えて、密閉空間２７がブリーザライン２０の内部空間およびクランクケース１９の内部空間の両方を含むので、ブリーザライン２０に異常が発生して大気に連通した場合だけでなく、オイルフィラーキャップやオイルレベルゲージに異常が発生してクランクケース１９が大気に連通した場合でも異常を判定することが可能となる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、内燃機関１１の気筒数は実施の形態の四気筒に限定されるものではない。
また実施の形態では減圧ポンプ２８で密閉空間２７を減圧しているが、加圧ポンプで密閉空間２７を加圧しても同様の作用効果を達成することができる。この場合、加圧ポンプで密閉空間２７を加圧したときに、密閉空間２７の圧力が閾値以上に増加すればブリーザライン２０は正常であると判定され、密閉空間２７の圧力が閾値未満に留まればブリーザライン２０は異常であると判定される。
また実施の形態ではクランクケース１９にブリーザライン２０およびＰＣＶライン２１を接続しているが、クランクケース１９の内部空間とヘッドカバーの内部空間とを相互に連通させ、ヘッドカバーにブリーザライン２０およびＰＣＶライン２１を接続しても本願発明の作用効果を達成することができる。よって、クランクケース１９に連通する他の空間にブリーザライン２０およびＰＣＶライン２１を接続したものも、本願発明の技術範囲に含まれるものとする。
また第２の実施の形態において、ＰＣＶライン２１がクランクケース１９に接続される部分にＰＣＶバルブ２２を設ければ、このＰＣＶバルブ２２を第２開閉弁２６として利用することが可能となり、部品点数を削減することができる。
１２ 吸気通路
１３ 吸気口
１４ 吸気マニホールド
１５ エアクリーナ
１７ 過給機
１８ スロットルバルブ
１９ クランクケース
２０ ブリーザライン
２１ ＰＣＶライン
２３ 第１接続部
２４ 第２接続部
２５ 第１開閉弁（開閉弁）
２６ 第２開閉弁（開閉弁）
２７ 密閉空間
２８ 減圧ポンプ（ポンプ）
２９ 圧力センサ
３０ 異常判定手段

Claims (3)

  1. 吸気口（１３）から吸気マニホールド（１４）に至る吸気通路（１２）の上流側から下流側に向けてエアクリーナ（１５）、過給機（１７）およびスロットルバルブ（１８）を順番に配置し、前記スロットルバルブ（１８）の下流側の前記吸気通路（１２）をＰＣＶライン（２１）を介してクランクケース（１９）に接続するとともに、前記エアクリーナ（１５）および前記過給機（１７）間の前記吸気通路（１２）をブリーザライン（２０）を介して前記クランクケース（１９）に接続した内燃機関の異常判定装置であって、
    前記ブリーザライン（２０）の内部空間を密閉して密閉空間（２７）を構成する開閉弁（２５，２６）と、前記密閉空間（２７）に直接接続されて該密閉空間（２７）を減圧あるいは加圧するポンプ（２８）と、前記密閉空間（２７）に直接接続されて該密閉空間（２７）の圧力を検出する圧力センサ（２９）と、前記ブリーザライン（２０）の異常を判定する異常判定手段（３０）とを備え、前記異常判定手段（３０）は、前記ポンプ（２８）で前記密閉空間（２７）を減圧あるいは加圧した際の前記密閉空間（２７）の圧力変化に基づいて前記ブリーザライン（２０）の異常を判定することを特徴とする内燃機関の異常判定装置。
  2. 前記開閉弁（２５，２６）は、前記ブリーザライン（２０）の前記吸気通路（１２）に対する第１接続部（２３）を閉塞する第１開閉弁（２５）と、前記ブリーザライン（２０）の前記クランクケース（１９）に対する第２接続部（２４）を閉塞する第２開閉弁（２６）とからなることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の異常判定装置。
  3. 前記開閉弁（２５，２６）は、前記ブリーザライン（２０）の前記吸気通路（１２）に対する第１接続部（２３）を閉塞する第１開閉弁（２５）と、前記ＰＣＶライン（２１）の前記クランクケース（１９）に対する第２接続部（２４）を閉塞する第２開閉弁（２６）とからなることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の異常判定装置。
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