JP6828068B2 - 内燃機関の異常判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機の上流側の吸気通路とクランクケースとをブリーザラインで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において、吸気通路の吸気流量が所定流量以上である内燃機関の高負荷時に、ブリーザラインが正常であるときのブリーザラインの予測圧力の所定時間にわたる積算値と、圧力センサで検出したブリーザラインの実圧力の所定時間にわたる積算値とを算出し、実圧力の積算値の予測圧力の積算値に対する比が閾値以下であるときにブリーザラインの接続部の外れを判定するものが、下記特許文献１により公知である。

ＵＳ２０１６／００９７３５５Ａ１

ところで、上記従来のものは、ブリーザラインの実圧力および予測圧力を比較的に長い時間にわたって積算する必要があるために異常判定に時間がかかるだけでなく、圧力センサの出力のオフセットにより実圧力および予測圧力の対応関係にずれが生じると、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短時間で精度良く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、過給機の上流側の吸気通路とクランクケースとをブリーザラインで接続した内燃機関の異常判定装置であって、前記吸気通路の吸気流量を検出する吸気流量センサと、前記ブリーザライン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、検出された前記圧力を、前記吸気流量に応じて定められた前記圧力の閾値と比較し、前記圧力が前記閾値以上になった回数を積算し、その積算値が所定時間内に所定値以上になった場合に前記ブリーザラインの異常を判定するものであり、その積算時に前記吸気流量に応じた重み係数を算出し、前記重み係数で前記圧力が前記閾値以上になった回数を重み付け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。

なお、実施の形態のエアフローメータ１６は本発明の吸気流量センサに対応する。

請求項１の構成によれば、過給機の上流側の吸気通路とクランクケースとをブリーザラインで接続した内燃機関の異常判定装置は、吸気通路の吸気流量を検出する吸気流量センサと、ブリーザライン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。異常判定手段は、吸気流量に応じた圧力を吸気流量に応じた閾値と比較し、圧力が閾値以上になった回数を積算し、その積算値が所定時間内に所定値以上になった場合にブリーザラインの異常を判定するので、ブリーザラインの異常を短時間で高精度に判定することができる。

また、異常判定手段は、吸気流量に応じた重み係数を算出し、重み係数で圧力が閾値以上になった回数を重み付けするので、吸気流量が増加して判定精度が高まる内燃機関の高負荷時における積算値を大きくし、より短時間でより高精度な判定結果を得ることができるだけでなく、圧力センサの出力のオフセットの影響を受け難くて判定精度を高めることができる。

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。 ブリーザラインの異常判定装置のブロック図である。 吸気通路の吸気流量、ブリーザラインの圧力および重み係数の関係を示すグラフである。 ブリーザラインの異常判定の原理の説明図である。 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。

以下、図１〜図５に基づいて本発明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、ブリーザライン２０にその圧力を検出する圧力センサ２９が設けられる。

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、エアフローメータ１６、圧力センサ２９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、異常判定手段３０により実行されるブリーザライン２０の異常判定の手順を、図５のフローチャートを参照して説明する。

先ず、ステップＳ１でエアフローメータ１６により吸気通路１２の吸気流量を検出するとともに、圧力センサ２９でブリーザライン２０の圧力を検出する。続くステップＳ２で吸気流量が所定値以上であって内燃機関１１が所定の高負荷運転状態にあるとき、ステップＳ３で吸気流量から圧力の閾値をマップ検索する。

この圧力の閾値は以下のようにして設定される。図３および図４において、ブリーザライン２０に漏洩が発生していない正常時に、吸気通路１２の種々の吸気流量に対してブリーザライン２０の圧力を検出すると、そのデータは圧力センサ２９の検出誤差等により領域Ａの範囲に集まる。領域Ａの形状が右下がりになるのは、ブリーザライン２０が正常であるときに吸気流量が増加すると、吸気流量の増加に伴う吸気負圧の増加によりブリーザライン２０の圧力が低下するからである。

またブリーザライン２０に漏洩が発生している異常時に、吸気通路１２の種々の吸気流量に対してブリーザライン２０の圧力を検出すると、そのデータは圧力センサ２９の検出誤差等により領域Ｂの範囲に集まる。領域Ｂの形状が水平になるのは、ブリーザライン２０が異常であるときに吸気流量が増加して吸気負圧が増加しても、大気に連通するブリーザライン２０の圧力は殆ど低下しないからである。

そしてマップの閾値のラインＬ１は、領域Ｂの下限のラインＬ２と、領域Ａの上限のラインＬ３との中間を通るように設定される。したがって、圧力センサ２９で検出された圧力が閾値のラインＬ１の下側にあれば、ブリーザライン２０は一応正常であると推定され、圧力センサ２９で検出された圧力が閾値のラインＬ１の上側にあれば、ブリーザライン２０は一応異常であると推定される。

図５のフローチャートに戻り、ステップＳ４で圧力センサ２９で検出したブリーザライン２０の圧力が閾値以上であり、ブリーザライン２０が一応異常であると推定されたとき、ステップＳ５で吸気流量から重み係数Ｋをマップ検索する。

この重み係数Ｋのマップは以下のようにして設定される。図３および図４に示すように、重み係数Ｋは、圧力の閾値のラインＬ１が設定されている内燃機関１１の高負荷領域において設定されるもので、その値は閾値のラインＬ１と領域Ｂの下限のラインＬ２との距離αが増加するのに応じて１から増加するように設定される。すなわち、重み係数Ｋは、吸気流量が増加するのに応じて１から増加する。

図５のフローチャートに戻り、前記ステップＳ５で重み係数Ｋが検索されると、ステップＳ６で重み係数Ｋを重み付き判定カウンタに積算する。吸気流量が小さいために重み係数Ｋが１であるときには、その演算ループで重み付き判定カウンタに加算される値は１であるが、吸気流量が大きいために重み係数Ｋが１よりも大きいときには、その演算ループで重み付き判定カウンタに加算される値は１よりも大きい値となる。

したがって、吸気流量が大きいときにブリーザライン２０が一応異常であると推定されると、吸気流量が小さいときに比べて、重み付き判定カウンタの積算値は速やかに増加する。このようにする理由は、吸気流量が大きい高負荷時ほど、吸気流量の変化に対する圧力の変化が大きくなって判定精度が高まるため、吸気流量が大きい高負荷時における重み係数Ｋを重くして重み付き判定カウンタに加算するためである。

続くステップＳ７で演算ループ毎に加算される検知カウンタに１を加算する。前記ステップＳ４で圧力センサ２９で検出したブリーザライン２０の圧力が閾値未満であり、ブリーザライン２０が一応正常であると推定されたときには、前記ステップＳ５および前記ステップＳ６をスキップして前記ステップＳ７に移行する。

続くステップＳ８で検知カウンタの積算数が所定値以上になって精度の良い判定を行うのに必要な演算ループ数が消化され、かつステップＳ９で重み付き判定カウンタの積算値が所定値未満であれば、ステップＳ１０で最終的にブリーザライン２０は正常であると判定する。一方、前記ステップＳ９で重み付き判定カウンタの積算値が所定値以上であれば、ステップＳ１１で最終的にブリーザライン２０は異常であると判定し、ステップＳ１２で警報手段３２を作動させて乗員に警報を発する。

以上のように、本実施の形態によれば、検知カウンタで検出される所定時間のうち、ブリーザライン２０が異常であると推定された時間が占める割合が所定値以上であれば、最終的にブリーザライン２０が異常であると判定し、逆にブリーザライン２０が正常であると推定された時間が占める割合が所定値以上であれば、最終的にブリーザライン２０が正常であると判定するので、圧力センサ２９の出力のオフセットの影響を受けにくくなり、２秒〜１０秒程度の短時間でブリーザライン２０の異常判定を精度良く完了させることができる。

しかも、吸気流量が大きいために判定精度が高まる高負荷時ほど、重み係数Ｋを重くして重み付き判定カウンタに加算するので、一層短時間で高精度に異常判定を完了させることができる。

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クランクケース１９にブリーザライン２０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。

１２ 吸気通路
１６ エアフローメータ（吸気流量センサ）
１７ 過給機
１９ クランクケース
２０ ブリーザライン
２９ 圧力センサ
３０ 異常判定手段
Ｋ 重み係数

Claims (1)

1. 過給機（１７）の上流側の吸気通路（１２）とクランクケース（１９）とをブリーザライン（２０）で接続した内燃機関の異常判定装置であって、
   前記吸気通路（１２）の吸気流量を検出する吸気流量センサ（１６）と、前記ブリーザライン（２０）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、検出された前記圧力を、前記吸気流量に応じて定められた前記圧力の閾値と比較し、前記圧力が前記閾値以上になった回数を積算し、その積算値が所定時間内に所定値以上になった場合に前記ブリーザライン（２０）の異常を判定するものであり、その積算時に前記吸気流量に応じた重み係数（Ｋ）を算出し、前記重み係数（Ｋ）で前記圧力が前記閾値以上になった回数を重み付けすることを特徴とする内燃機関の異常判定装置。

Images