(57)【要約】【課題】ブローバイガスに混入して吸気通路に環流されたオイルに起因するコンプレッサのコーキング異常を検出する。【解決手段】内燃機関１は、吸気通路３に設けられたターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃと、コンプレッサの上流側の位置において吸気通路に接続されたブローバイガス通路２５とを備える。診断装置１００は、内燃機関の運転時間またはその相関値と、コンプレッサのコンプレッサ効率とに基づいて、コンプレッサにコーキング異常が発生したか否かを判定するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の診断装置であって、
前記内燃機関は、
吸気通路に設けられたターボチャージャのコンプレッサと、
前記コンプレッサの上流側の位置において前記吸気通路に接続されたブローバイガス通路と、
を備え、
前記診断装置は、前記内燃機関の運転時間またはその相関値と、前記コンプレッサのコンプレッサ効率とに基づいて、前記コンプレッサにコーキング異常が発生したか否かを判定するように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項２】
前記内燃機関の運転時間またはその相関値と前記コンプレッサ効率との関係を予め記憶し、前記関係を用いて前記コーキング異常が発生したか否かを判定する
請求項１に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項３】
実際の運転時間またはその相関値に対応したコンプレッサ効率を前記関係から取得すると共に、実際のコンプレッサ効率を算出し、前記関係から取得したコンプレッサ効率と、算出した実際のコンプレッサ効率との差を算出し、前記差を所定のしきい値と比較して前記コーキング異常が発生したか否かを判定する
請求項２に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項４】
コンプレッサ入口温度、コンプレッサ出口温度、コンプレッサ入口圧、コンプレッサ出口圧および大気圧に基づいて前記実際のコンプレッサ効率を算出する
請求項３に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項５】
前記内燃機関が車両に搭載され、前記診断装置は、前記内燃機関の運転時間の相関値である車両の走行距離と、前記コンプレッサ効率とに基づいて、前記コーキング異常が発生したか否かを判定する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は内燃機関の診断装置に係り、特に、ターボチャージャのコンプレッサにコーキング異常が発生したか否かを診断するための診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンとシリンダの隙間からクランクケース内に漏出したブローバイガスを吸気通路に環流させるブローバイガス環流装置が公知である。また、ターボチャージャのコンプレッサを吸気通路に備えたターボ過給式内燃機関も公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０８３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸気通路におけるコンプレッサの上流側の位置に、ブローバイガスを環流させるブローバイガス通路が接続されることがある。この場合、ブローバイガスに混入したオイルも吸気通路に環流され、このオイルに起因してコンプレッサにコーキング異常が発生することがある。
【０００５】
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ブローバイガスに混入して吸気通路に環流されたオイルに起因するコンプレッサのコーキング異常を検出することができる内燃機関の診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一の態様によれば、
内燃機関の診断装置であって、
前記内燃機関は、
吸気通路に設けられたターボチャージャのコンプレッサと、
前記コンプレッサの上流側の位置において前記吸気通路に接続されたブローバイガス通路と、
を備え、
前記診断装置は、前記内燃機関の運転時間またはその相関値と、前記コンプレッサのコンプレッサ効率とに基づいて、前記コンプレッサにコーキング異常が発生したか否かを判定するように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の診断装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記診断装置は、前記内燃機関の運転時間またはその相関値と前記コンプレッサ効率との関係を予め記憶し、前記関係を用いて前記コーキング異常が発生したか否かを判定する。
【０００８】
好ましくは、前記診断装置は、実際の運転時間またはその相関値に対応したコンプレッサ効率を前記関係から取得すると共に、実際のコンプレッサ効率を算出し、前記関係から取得したコンプレッサ効率と、算出した実際のコンプレッサ効率との差を算出し、前記差を所定のしきい値と比較して前記コーキング異常が発生したか否かを判定する。
【０００９】
好ましくは、前記診断装置は、コンプレッサ入口温度、コンプレッサ出口温度、コンプレッサ入口圧、コンプレッサ出口圧および大気圧に基づいて前記実際のコンプレッサ効率を算出する。
【００１０】
好ましくは、前記内燃機関が車両に搭載され、前記診断装置は、前記内燃機関の運転時間の相関値である車両の走行距離と、前記コンプレッサ効率とに基づいて、前記コーキング異常が発生したか否かを判定する。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、ブローバイガスに混入して吸気通路に環流されたオイルに起因するコンプレッサのコーキング異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】走行距離とコンプレッサ効率との関係を定めたマップを示す。
【図３】診断処理のルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。
【００１４】
図１は、本開示の実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関（エンジン）１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関すなわちディーゼルエンジンである。車両はトラック等の大型車両である。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジンは火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンであってもよい。図示例は直列４気筒エンジンを示すが、エンジンのシリンダ配置形式、気筒数等も任意である。
【００１５】
エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４と、ターボチャージャ１４と、燃料噴射装置５とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
【００１６】
燃料噴射装置５は、コモンレール式燃料噴射装置であり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ７と、インジェクタ７に接続されたコモンレール８とを備える。インジェクタ７は、シリンダ９内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する。コモンレール８は、インジェクタ７から噴射される高圧燃料を貯留する。
【００１７】
吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量（吸気流量）を検出するためのセンサである。
【００１８】
排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気管２１には排気浄化用の後処理部材（図示せず）が設けられる。後処理部材は、上流側から順に、酸化触媒、パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）およびアンモニア酸化触媒の計四つが設けられる。なお後処理部材の数、配置、種類等は変更可能である。
【００１９】
ターボチャージャ１４は、可変容量型ターボチャージャからなる。タービン入口におけるノズル開度を可変とするノズル開度可変機構２８が設けられ、このノズル開度可変機構２８がノズルアクチュエータ２９により作動される。ノズル開度可変機構２８は、ノズルを開閉する複数の可動ノズルベーンを有し、この可動ノズルベーンが同時に開閉されることでノズル開度が増減される。
【００２０】
エンジン１はＥＧＲ装置３０をも備える。ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気ガスの一部（「ＥＧＲガス」という）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。
【００２１】
またエンジン１はブローバイガス環流装置２３をも備える。ブローバイガス環流装置２３は、エンジン本体２内（特にクランクケース内）のブローバイガスを導入すると共にそのブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ２４と、入口端がオイルセパレータ２４に接続され、出口端が吸気通路３に接続されたブローバイガス通路２５とを備える。ブローバイガス通路２５は、オイルセパレータ２４でオイルが分離された後のブローバイガスを吸気通路３に環流させる。ブローバイガス通路２５の出口端は、コンプレッサ１４Ｃの上流側の位置において吸気通路３に連通接続されている。これによりブローバイガスはコンプレッサ１４Ｃの上流側に環流される。なおブローバイガス通路２５の出口端は、コンプレッサ１４Ｃに比較的近い位置に接続されている。ブローバイガス環流装置２３は、ブローバイガス通路２５の出口端付近の吸気圧力に応じて開閉する周知のＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブを備えてもよい。
【００２２】
また本実施形態においては、制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラをなす電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称す）１００が設けられる。ＥＣＵ１００は、エンジン全体の制御を司るもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、インジェクタ７、吸気スロットルバルブ１６、ＥＧＲ弁３３、ノズルアクチュエータ２９を制御するように構成され、プログラムされている。
【００２３】
またＥＣＵ１００は、特許請求の範囲にいう診断装置を構成するものである。
【００２４】
ＥＣＵ１００には種々のセンサ類が接続されている。このセンサ類に関して、上述のエアフローメータ１３の他、エンジンの回転速度（ｒｐｍ）を検出するための回転速度センサ４０、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１が設けられる。
【００２５】
また、コンプレッサ１４Ｃの入口部における吸気の温度および圧力（以下、コンプレッサ入口温度およびコンプレッサ入口圧力という）を検出するための入口温センサ４７および入口圧センサ４８と、コンプレッサ１４Ｃの出口部における吸気の温度および圧力（以下、コンプレッサ出口温度およびコンプレッサ出口圧力という）を検出するための出口温センサ４９および出口圧センサ５０と、大気圧を検出するための大気圧センサ５１と、車両の走行距離を検出するための走行距離計５２とが設けられる。入口温センサ４７および入口圧センサ４８は、吸気通路３におけるブローバイガス通路接続位置の下流側の位置に設けられる。他方、当該接続位置の上流側の位置にエアフローメータ１３が設けられる。
【００２６】
本実施形態では、それぞれ別体の入口温センサ４７および入口圧センサ４８を設けているが、共通かつ単一のセンサボディに両センサを設けてもよい。出口温センサ４９および出口圧センサ５０についても同様である。
【００２７】
また、吸気スロットルバルブ１６の下流側の位置における吸気圧すなわちブースト圧を検出するためのブースト圧センサ５３が設けられる。ブースト圧は、実際にシリンダ９内に吸入される吸気の圧力である。
【００２８】
さて、このエンジン１においては、吸気通路３におけるコンプレッサ１４Ｃの上流側の位置に、ブローバイガス通路２５の出口端が接続されている。こうすると、ブローバイガスに混入されオイルセパレータ２４で分離しきれなかったミスト状のオイルが、ブローバイガスと共に吸気通路３内に環流される。
【００２９】
この環流されたオイルに起因して、コンプレッサ１４Ｃにコーキング異常が発生することがある。すなわち、コンプレッサ１４Ｃの上流側ではオイルがまだ常温程度の低温であり、比較的低粘度の液体である。しかしながら、このオイルが混入した吸気がコンプレッサ１４Ｃで圧縮され、昇温、昇圧されると、その吸気に含まれていたオイルも高温（１６０〜１７０℃程度）に加熱され、比較的高粘度の液体に変性する。すると、この高粘度オイルがコンプレッサホイールとコンプレッサハウジングの摺動部に付着し、摺動抵抗を増大させる。また高粘度オイルが、コンプレッサホイールの下流側のコンプレッサ出口通路に付着し、これを部分的に閉塞する。このように、高粘度オイルが様々な箇所に付着することをコーキングといい、コーキングによって引き起こされるコンプレッサ１４Ｃの異常をコーキング異常という。
【００３０】
コーキング異常が発生すると、コンプレッサ１４Ｃの本来の性能が発揮できなくなるため、コーキング異常は可能な限り速やかに検出して対処することが望まれる。
【００３１】
そこで本実施形態では、以下に述べるように、コーキング異常を速やかに検出できるようにした。特に本実施形態では、エンジン１の運転時間とコンプレッサ効率の低下度合いとの関係に着目してコーキング異常を検出できるようにした。
【００３２】
コンプレッサ１４Ｃの効率すなわちコンプレッサ効率は、エンジン１の新品時からの累積的な運転時間が長期化するほど、自然劣化により低下する。従ってエンジン１の運転時間とコンプレッサ効率との間には一定の相関性がある。
【００３３】
一方、コーキング異常が発生すると、エンジン１の運転時間に見合ったコンプレッサ効率の値よりも、実際のコンプレッサ効率の値が低下する。そこで、本実施形態の診断装置としてのＥＣＵ１００は、エンジン１の運転時間とコンプレッサ効率とに基づいて、コーキング異常が発生したか否かを判定するように構成されている。
【００３４】
この場合、エンジン１の運転時間の代わりに、その相関値を用いることが可能であるし、そうする方が便利な場合もある。本実施形態では、運転時間の代わりに、その相関値である車両の走行距離を用いる。こうすることで、運転時間を別途計測しなくて済むし、車両に通常装備されている走行距離計５２の検出値を利用できるので、装置の簡素化等に有利である。なお相関値としては他にも、インジェクタ７の燃料噴射量の積算値である積算燃料噴射量、またはエアフローメータ１３で検出された吸入空気量の積算値である積算吸入空気量等を用いることが可能である。
【００３５】
ＥＣＵ１００は、次式に従ってコンプレッサ１４Ｃの実際のコンプレッサ効率ηａ（％）を計算する。
【００３６】
【数１】
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【００３７】
ここで、Ｔ1cは入口温センサ４７により検出されたコンプレッサ入口温度、Ｐ1cは入口圧センサ４８により検出されたコンプレッサ入口圧力、Ｔ2cは出口温センサ４９により検出されたコンプレッサ出口温度、Ｐ2cは出口圧センサ５０により検出されたコンプレッサ出口圧力、Ｐ0は大気圧センサ５１により検出された大気圧である。
【００３８】
他方、ＥＣＵ１００は、走行距離Ｌとコンプレッサ効率ηｍとの関係を予め記憶し、この関係を用いてコーキング異常が発生したか否かを判定する。ここでのコンプレッサ効率ηｍは、コーキング異常が発生していない健全な状態でのコンプレッサ効率であり、予め実機試験等を通じて得られた値である。
【００３９】
具体的にはＥＣＵ１００は、図２に実線で示すような、走行距離Ｌとコンプレッサ効率ηｍとの関係を定めたマップを予め記憶しており、このマップを用いてコーキング異常が発生したか否かを判定する。以下便宜上、関係もしくはマップ上のコンプレッサ効率ηｍを推定コンプレッサ効率という。図示するように、推定コンプレッサ効率ηｍは、走行距離Ｌが長くなる程、自然劣化により低下する傾向にある。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、図２に示すように、走行距離計５２により検出された実際の走行距離Ｌ（例えばＬ１）に対応した推定コンプレッサ効率ηｍ（例えばηｍ１）をマップから取得する。また、実際のコンプレッサ効率ηａ（破線で示す。例えばηａ１）を前式から算出する。そしてＥＣＵ１００は、推定コンプレッサ効率ηｍと実際のコンプレッサ効率ηａとの差Δη（＝ηｍ−ηａ）を算出し、差Δηを所定のしきい値Δηｓと比較する。
【００４１】
ＥＣＵ１００は、差Δηがしきい値Δηｓ以下の場合（Δη≦Δηｓ）には、コーキング異常が発生してないと判定する。他方、ＥＣＵ１００は、差Δηがしきい値Δηｓより大きい場合（Δη＞Δηｓ）には、コーキング異常が発生したと判定する。これにより、コーキング異常が発生した場合にこれを速やかに検出することが可能である。しきい値Δηｓは上述の通り、コーキング異常が発生した場合と発生していない場合との境界を規定する差Δηの値として設定される。より詳細には、しきい値Δηｓは、同一の走行距離Ｌにおいて実際のコンプレッサ効率ηａが推定コンプレッサ効率ηｍより低下した際の低下量の最大許容値として設定されている。
【００４２】
ＥＣＵ１００は、コーキング異常が発生したと判定した場合、図示しない警告装置（警告灯等）を起動させて、ユーザに対し警告を行う。これによりユーザに、コーキング異常を解消するのに必要な点検整備を促すことができ、コーキング異常を早期に解消できる。なおコーキング異常の原因としては、オイルセパレータ２４やＰＣＶバルブの故障等が考えられる。コーキング異常を解消するのに必要な措置としては、ブローバイガス環流装置２３やターボチャージャ１４の分解整備等が考えられる。
【００４３】
因みにＥＣＵ１００は、ブースト圧センサ５３により検出された実際のブースト圧が、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と目標燃料噴射量）に応じて定まる目標ブースト圧に近づくよう、ノズルアクチュエータ２９をフィードバック制御する。これによりノズル開度可変機構２８、ノズル開度ひいてはブースト圧がフィードバック制御され、実際のブースト圧が目標ブースト圧に近づけられる。
【００４４】
コーキング異常が発生した場合、それが発生していない場合よりも、コンプレッサ効率が低下し、同一のノズル開度に制御したとしても実際のブースト圧が低下する。そのため、実際のブースト圧を目標ブースト圧に接近させるべく、ノズル開度はより少ない値に制御され、これによりエンジン背圧が上昇する。するとポンプ損失が増加し、燃費が悪化する。
【００４５】
本実施形態によれば、コーキング異常が発生した場合、これを早期に検出して解消できるので、コーキング異常により燃費が悪化した状態で車両が走行され続けるのを抑制できる。
【００４６】
次に、図３を参照して、本実施形態における診断処理のルーチンを説明する。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ毎に繰り返し実行される。
【００４７】
演算周期τは、時間単位で設定することもできるが、本実施形態では図２のマップと整合させて、走行距離単位で設定している。演算周期τは例えば１ｋｍであり、ＥＣＵ１００は実際の走行距離Ｌがτ＝１ｋｍ増加する度にルーチンを実行する。
【００４８】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、対応する各センサにより検出された実際のコンプレッサ入口温度Ｔ1c、コンプレッサ入口圧力Ｐ1c、コンプレッサ出口温度Ｔ2c、コンプレッサ出口圧力Ｐ2c、大気圧Ｐ0、走行距離Ｌの値を取得する。
【００４９】
次にステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、前式から実際のコンプレッサ効率ηａを算出する。
【００５０】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、図２のマップから、走行距離Ｌの値に対応した推定コンプレッサ効率ηｍの値を算出する。
【００５１】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１００は、推定コンプレッサ効率ηｍと実際のコンプレッサ効率ηａとの差Δη（＝ηｍ−ηａ）を算出する。
【００５２】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１００は、差Δηを所定のしきい値Δηｓと比較する。具体的にはＥＣＵ１００は、差Δηがしきい値Δηｓより大きいか否かを判断する。
【００５３】
差Δηがしきい値Δηｓ以下の場合（Δη≦Δηｓ）、ＥＣＵ１００は直ちにルーチンを終了する。これによりＥＣＵ１００は、コーキング異常が発生してないと実質的に判定することとなる。
【００５４】
他方、差Δηがしきい値Δηｓより大きい場合（Δη＞Δηｓ）、ＥＣＵ１００は、コーキング異常が発生したと実質的に判定してステップＳ１０６に進み、警告装置を起動させて警告を実行する。これによりユーザに必要な点検整備を促すことができる。
【００５５】
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。
【００５６】
（１）例えばしきい値Δηｓの値を、エンジン運転時間またはその相関値、例えば走行距離Ｌに応じて変えることが可能である。図２に示すように、推定コンプレッサ効率ηｍは、走行距離Ｌの増加に応じて自然劣化により低下する。よって、走行距離Ｌの増加に応じてしきい値Δηｓの値を減少させることにより、推定コンプレッサ効率ηｍに対するしきい値Δηｓの割合を、推定コンプレッサ効率ηｍの低下に合わせて一定に保つことができる。これにより、自然劣化による効率低下をより一層加味してコーキング異常発生有無をより適切に判断できる。
【００５７】
（２）実際のコンプレッサ効率ηａは、必ずしも前式から算出する必要はなく、公知方法を含めた任意の方法で算出可能である。
【００５８】
（３）推定コンプレッサ効率ηｍと実際のコンプレッサ効率ηａとの比を所定のしきい値と比較してコーキング異常が発生したか否かを判定してもよい。
【００５９】
本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  内燃機関（エンジン）
３  吸気通路
１４  ターボチャージャ
１４Ｃ  コンプレッサ
２５  ブローバイガス通路
１００  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
2019183674.tif 000004
【図２】
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【図３】
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