JP2020007987A - ブローバイガス経路の凍結診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガス経路の経路内に凍結が生じたことを精度良く診断することができるブローバイガス経路の凍結診断装置を提供する。【解決手段】ブローバイガス経路５０の凍結診断装置１００は、ブローバイガス経路５０の経路内の温度を検出する温度検出手段７０の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で、内燃機関１０のクランクケース１２の内部の圧力を検出する圧力検出手段７１の検出値が上昇したか否かを判定する判定部９１と、温度検出手段の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で圧力検出手段の検出値が上昇したと判定部が判定した場合に、ブローバイガス経路の経路内に凍結が生じたと診断する診断部９１と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、ブローバイガス経路の凍結診断装置に関する。

従来、例えば特許文献１に例示されているように、内燃機関から排出されたブローバイガスを内燃機関の吸気経路へ還流させるブローバイガス経路（特許文献１ではＰＣＶ経路と称されている）が知られている。

特開２００５−４２６８２号公報

例えば寒冷地等においては、ブローバイガス経路がその周囲の大気によって冷却されることで、ブローバイガス経路の経路内の温度が、ブローバイガスに含まれる水分が凍結するほど低下するおそれがある。この結果、このブローバイガスに含まれる水分が実際に凍結した場合、これに起因して、内燃機関に不具合が生じるおそれがある。そこで、このブローバイガス経路の経路内に凍結が生じたか否かを精度良く診断する技術が求められている。

本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ブローバイガス経路の経路内に凍結が生じたことを精度良く診断することができるブローバイガス経路の凍結診断装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の態様に係るブローバイガス経路の凍結診断装置は、内燃機関から排出されたブローバイガスを前記内燃機関の吸気経路へ還流させるブローバイガス経路の凍結診断装置であって、前記ブローバイガス経路の経路内の温度を検出する温度検出手段の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で、前記内燃機関のクランクケースの内部の圧力を検出する圧力検出手段の検出値が上昇したか否かを判定する判定部と、前記温度検出手段の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で前記圧力検出手段の検出値が上昇したと前記判定部が判定した場合に、前記ブローバイガス経路の経路内に凍結が生じたと診断する診断部と、を備える。

本開示によれば、ブローバイガス経路の経路内に凍結が生じたことを精度良く診断することができる。

実施形態に係る内燃機関システムの模式的構成図である。 実施形態に係る凍結診断装置としての制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートの一例である。

以下、本実施形態に係るブローバイガス経路５０の凍結診断装置１００について、図面を参照しつつ説明する。具体的には、最初に、本実施形態に係る凍結診断装置１００が適
用された内燃機関システム１の概略構成について説明し、次いで、凍結診断装置１００について説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関システム１の模式的構成図である。内燃機関システム１は、内燃機関１０、吸気経路２０、エアクリーナ３０、過給機４０、ブローバイガス経路５０、オイルセパレータ６０、温度センサ７０、圧力センサ７１、警報装置８０、及び、制御装置９０を備えている。なお、本実施形態に係る凍結診断装置１００は、制御装置９０の機能によって実現されている。

本実施形態に係る内燃機関システム１は車両に搭載されている。この車両の具体的な種類は特に限定されるものではなく、乗用車や商用車等の種々の車両を用いることができる。内燃機関１０は内燃機関本体１１を備えている。内燃機関本体１１は、気筒が形成されたシリンダブロックと、シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、気筒内に配置されたピストンと、このピストンにコンロッドを介して接続されたクランクシャフトと、を備えている。また、内燃機関１０はクランクケース１２を備えている。クランクケース１２はシリンダブロックの下部に接続されている。クランクケース１２の内部には、クランクシャフトが収容されている。また、内燃機関１０はシリンダヘッドカバー１３を備えている。シリンダヘッドカバー１３はシリンダヘッドの上部に配置されている。このシリンダヘッドカバー１３の内部には、カム等の動弁機構が収容されている。

なお、内燃機関１０の具体的な種類は特に限定されるものではなく、ディーゼル機関やガソリン機関等の種々の内燃機関を用いることができる。本実施形態では、内燃機関１０の一例として、ディーゼル機関を用いている。

吸気経路２０は、内燃機関１０に吸入される吸気（Ａ）が通過する経路である。吸気経路２０の下流側端部は、内燃機関１０の吸気ポートに接続している。なお、図示はされていないが、内燃機関１０は、内燃機関１０から排出された排気が通過する排気経路も備えている。この排気経路の上流側端部は、内燃機関１０の排気ポートに接続している。エアクリーナ３０は、吸気経路２０における過給機４０よりも上流側の部分に配置されている。なお、吸気経路２０の上流側端部から吸気経路２０に流入する吸気は、新気である。エアクリーナ３０は、この新気に含まれる塵や埃等の異物を除去する機能を有する部材である。

過給機４０は、内燃機関１０に吸入される吸気をコンプレッサ４１によって過給する装置である。このような機能を有するものであれば、過給機４０の具体的な構成は特に限定されるものではなく、排気のエネルギを利用してコンプレッサ４１が駆動するターボ式過給機や、内燃機関１０の動力によってコンプレッサ４１が駆動する機械式過給機や、電動モータの動力によってコンプレッサ４１が駆動する電動式過給機等、種々の過給機を用いることができる。本実施形態では、過給機４０の一例として、ターボ式過給機を用いている。具体的には、本実施形態に係る過給機４０は、排気経路に配置されたタービン（図示せず）と、吸気経路２０に配置されたコンプレッサ４１と、このタービン及びコンプレッサ４１を連結する回転シャフト（図示せず）とを備えている。タービンが排気のエネルギを受けて駆動することで、回転シャフトを介してタービンに接続されたコンプレッサ４１が駆動して、吸気を過給する。

なお、上記のように本実施形態に係る内燃機関システム１は過給機４０を備えているが、内燃機関システム１の構成はこれに限定されるものではなく、過給機４０を備えていない構成とすることもできる。

ブローバイガス経路５０は、内燃機関１０から排出されたブローバイガス（Ｇｂ）を吸気経路２０へ還流させる経路である。具体的には、本実施形態に係るブローバイガス経路５０は、その上流側端部が、内燃機関１０のシリンダヘッドカバー１３の側面外壁に設け
られたブローバイガス排出口に接続し、その下流側端部が、吸気経路２０におけるコンプレッサ４１よりも上流側の部分且つエアクリーナ３０よりも下流側の部分に接続している。オイルセパレータ６０は、このブローバイガス経路５０の経路途中に配置されている。すなわち、本実施形態に係るブローバイガス経路５０は、内燃機関１０のシリンダヘッドカバー１３から排出されたブローバイガスを、オイルセパレータ６０を経由させた後に、吸気経路２０におけるコンプレッサ４１よりも上流側の部分且つエアクリーナ３０よりも下流側の部分に還流させている。

オイルセパレータ６０は、オイルセパレータ６０に流入したブローバイガスに含まれるオイルを除去する機能を有している。このような機能を有するものであれば、オイルセパレータ６０の具体的な構成は特に限定されるものではなく、公知のオイルセパレータ（これはオイルミスト分離器と別称されている場合がある）を用いることができる。このため、このオイルセパレータ６０の詳細な構造の説明は省略する。

内燃機関１０において発生したブローバイガスは、気筒と気筒内に配置されたピストンとの間隙からクランクケース１２に漏出後、シリンダヘッドカバー１３の内部を通過して、ブローバイガス経路５０に流入する。次いで、ブローバイガスは、オイルセパレータ６０を経由した後に、吸気経路２０に還流される。そして、内燃機関１０から排出されたブローバイガスに含まれるオイルは、オイルセパレータ６０を経由することで除去される。

温度センサ７０は、ブローバイガス経路５０の内部の温度を検出し、この検出値を制御装置９０に伝える。この温度センサ７０は、ブローバイガス経路５０において、凍結が最も生じ易い箇所（すなわち、最も低温になり易い箇所）に配置されることが好ましい。これに関して、ブローバイガス経路５０のブローバイガスは、下流側に向かうほど、ブローバイガス経路５０の外側の大気によって冷却される時間が長くなるので、下流側に向かうほど、その温度が低下する傾向がある。したがって、本実施形態において、ブローバイガス経路５０の下流側端部が、凍結が最も生じ易い箇所となっている。そこで、本実施形態に係る温度センサ７０は、一例として、ブローバイガス経路５０の下流側端部に配置されており、この部分の温度を検出している。

圧力センサ７１は、クランクケース１２の内部の圧力を検出し、この検出値を制御装置９０に伝える。なお、温度センサ７０は「温度検出手段」の一例であり、圧力センサ７１は「圧力検出手段」の一例である。

警報装置８０は、制御装置９０によって制御されることで、警報を発生する装置である。このような機能を有するものであれば、警報装置８０の具体的な構成は特に限定されるものではなく、警報装置８０として、光を発生する警告ランプや、音を発生するブザー、音声を発生するスピーカ、文字情報等を表示するディスプレイ等、種々の警報装置を用いることができる。

本実施形態に係る警報装置８０は、一例として、ディスプレイによって構成されている。具体的には、この警報装置８０は、車両の運転席のインスツルメントパネルに配置されており、制御装置９０によって制御されることで、「ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じた」旨の文字情報を表示する。

但し、警報装置８０の表示する文字情報はこれに限定されるものではない。他の例を挙げると、警報装置８０は、上記の文字情報に加えて、又は、上記の文字情報に代えて、例えば「内燃機関１０の運転を停止すべき」旨や、「内燃機関１０をアイドリング運転状態に維持すべき」旨や、「内燃機関１０を点検せよ（Ｃｈｅｃｋ Ｅｎｇｉｎｅ）」等のように、ユーザーに対して何等かの対応処置を促すような文字情報を表示することもできる
。

制御装置９０は、電子制御装置によって構成されている。具体的には、本実施形態に係る制御装置９０は、各種の制御処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１と、このＣＰＵ９１の動作に用いられるプログラムやデータ等を記憶する記憶部９２と、を有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部９２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えている。

本実施形態に係る制御装置９０は、内燃機関１０の燃料噴射時期や燃料噴射量等を制御することで内燃機関１０の運転動作を制御する。また、本実施形態に係る制御装置９０は、ブローバイガス経路５０の凍結診断装置１００としての機能も兼務している。なお、凍結診断装置１００の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、凍結診断装置１００は、内燃機関１０を制御する制御装置とは別に設けられた制御装置によって実現されていてもよい。

続いて、凍結診断装置１００としての制御装置９０が実行する制御処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。図２の各ステップは、制御装置９０の具体的にはＣＰＵ９１が、記憶部９２に記憶されたプログラムに基づいて実行する。また、制御装置９０は、内燃機関１０の始動開始と同時に図２のフローチャートを最初にスタートする（すなわち、図２のフローチャートは、内燃機関１０の運転中に周期的に実行されている）。また、図２の最初のスタート時において、警報装置８０は警報を発生していないものとする。

まず、ステップＳ１０において、制御装置９０は、温度センサ７０の検出値（すなわち、ブローバイガス経路５０を通過するブローバイガスの温度）、及び、圧力センサ７１の検出値（すなわち、クランクケース１２の内部圧力）を取得し、この温度センサ７０の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で、圧力センサ７１の検出値が上昇したか否かを判定する。

換言すると、このステップＳ１０において、制御装置９０は、温度センサ７０の検出値が０℃以下の温度で変化しなくなった状態で圧力センサ７１の検出値が上昇したか否か、さらに換言すると、圧力センサ７１の検出値が上昇しているのに温度センサ７０の検出値が０℃以下の一定の値を示しているか否かを判定する。

このステップＳ１０は、ＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、温度センサ７０の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で圧力センサ７１の検出値が上昇した場合）、制御装置９０は、ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じたと診断する（ステップＳ２０）。

ここで、ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合に、ステップＳ２０において上記のように診断できる理由について説明する。まず、温度センサ７０の周辺に凍結が生じる場合、大気温度にかかわらず、この温度センサ７０の検出値は、０℃以下の温度で変化しなくなる（すなわち、０℃以下の一定値を示す）。そして、凍結によって生じた凍結物質（例えば氷塊）はブローバイガスの流動抵抗となり得るため、この凍結物質が成長するに従って、ブローバイガスの流動抵抗が上昇していき、この結果、クランクケース１２の内部の圧力（すなわち、圧力センサ７１の検出値）は上昇していく。したがって、温度センサ７０の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で圧力センサ７１の検出値が上昇した場合、ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じたと精度良く診断することができる。

ステップＳ２０においてブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じたと診断された場合、制御装置９０は、警報装置８０に警報を発生させる制御処理を実行する（ステップＳ３０）。具体的には、本実施形態に係る制御装置９０は、警報装置８０の一例としてのディスプレイに、「ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じた」旨の文字情報を表示させる。ステップＳ３０の後に制御装置９０は、フローチャートをスタートから再度実行する（リターン）。

なお、警報装置８０が警報を一旦発生した場合において、この警報を停止させる時期は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る制御装置９０は、一例として、ユーザー（具体的にはドライバー等）からの警報停止要求を受信した場合に、警報装置８０による警報を停止させる。具体的には、本実施形態に係る車両の運転席には、警報装置８０による警報を停止させるための警報停止スイッチが配置されている。ユーザーは、警報装置８０の警報を停止させることを希望する場合には、この警報停止スイッチをＯＮに操作することで、制御装置９０に対して警報停止要求を伝える。この警報停止要求を受信した制御装置９０は、警報装置８０による警報を停止させる。

なお、ステップＳ１０を実行する制御装置９０のＣＰＵ９１は、温度センサ７０（温度検出手段）の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で圧力センサ７１（圧力検出手段）の検出値が上昇したか否かを判定する「判定部」としての機能を有する部材の一例である。また、ステップＳ２０を実行する制御装置９０のＣＰＵ９１は、温度センサ７０の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で圧力センサ７１の検出値が上昇したと判定部が判定した場合に、ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じたと診断する「診断部」としての機能を有する部材の一例である。また、ステップＳ３０を実行する制御装置９０のＣＰＵ９１は、ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じたと診断部が診断した場合に、警報装置８０に警報を発生させる制御処理を実行する「警報制御部」としての機能を有する部材の一例である。

以上説明したような本実施形態によれば、温度センサ７０の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で圧力センサ７１の検出値が上昇したと判定された場合に、ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じたと診断しているので、ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じたことを精度良く診断することができる。

上記の作用効果について、以下のような比較例に係る凍結診断装置と対比して説明すると次のようになる。まず、比較例として、温度センサ７０の検出値が０℃以下の温度になったか否かを判定し、この結果、温度センサ７０の検出値が０℃以下の温度になったと判定した場合に、直ちに、ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じたと診断する、という凍結診断装置を想定する。このような比較例の場合、ブローバイガス経路５０の経路内に実際に凍結が生じていない場合であっても、温度センサ７０の検出値が０℃以下になった場合には直ちに凍結が生じたと診断してしまうので、診断精度が良好であるとはいえない。これに対して、本実施形態によれば、温度センサ７０の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で圧力センサ７１の検出値が上昇した場合に、凍結が生じたと診断しているので、実際にブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じた場合に、その旨を診断することができる。したがって、本実施形態によれば、比較例に比べて、診断精度が良好である。

また、本実施形態によれば、ブローバイガス経路５０の経路内に凍結が生じたと診断された場合に、警報装置８０に警報を発生させているので（ステップＳ３０）、この警報を受けたユーザーは、例えば内燃機関１０の運転を停止させたり、内燃機関１０をアイドリング運転状態に維持させたりすることで、ブローバイガスの流量の増大を抑制してブローバイガス経路５０の経路内の凍結物質が大きく成長することを効果的に抑制することがで
きる。この結果、この凍結物質に起因して内燃機関１０に不具合が生じることを効果的に抑制することができる。

具体的には、本実施形態によれば、例えば、ブローバイガス経路５０の経路内の凍結物質が大きく成長してクランクケース１２の内部の圧力が高くなり過ぎることを抑制することができ、この結果、クランクケース１２からオイルが漏洩する等の不具合の発生を抑制することができる。また、本実施形態によれば、ブローバイガス経路５０の経路内の凍結物質が大きく成長し、この大きな凍結物質がブローバイガスとともに吸気経路２０に還流してコンプレッサ４１に流入して、例えばコンプレッサ４１が損傷する等の不具合の発生を抑制することもできる。また、仮に、内燃機関システム１が過給機４０を備えていない場合には、このブローバイガス経路５０の経路内の凍結物質が内燃機関本体１１に流入して、内燃機関本体１１に何等かの不具合を生じさせることも抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 内燃機関システム
１０ 内燃機関
１２ クランクケース
２０ 吸気経路
３０ エアクリーナ
４０ 過給機
４１ コンプレッサ
５０ ブローバイガス経路
６０ オイルセパレータ
７０ 温度センサ（温度検出手段）
７１ 圧力センサ（圧力検出手段）
８０ 警報装置
９０ 制御装置
９１ ＣＰＵ（判定部、診断部、警報制御部）
１００ 凍結診断装置

Claims (2)

1. 内燃機関から排出されたブローバイガスを前記内燃機関の吸気経路へ還流させるブローバイガス経路の凍結診断装置であって、
   前記ブローバイガス経路の経路内の温度を検出する温度検出手段の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で、前記内燃機関のクランクケースの内部の圧力を検出する圧力検出手段の検出値が上昇したか否かを判定する判定部と、
   前記温度検出手段の検出値が０℃以下の一定値を示した状態で前記圧力検出手段の検出値が上昇したと前記判定部が判定した場合に、前記ブローバイガス経路の経路内に凍結が生じたと診断する診断部と、を備える、ブローバイガス経路の凍結診断装置。
2. 前記凍結が生じたと前記診断部が診断した場合に、警報装置に警報を発生させる制御処理を実行する警報制御部をさらに備える、請求項１に記載のブローバイガス経路の凍結診断装置。

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