(57)【要約】  本発明は、燃焼機関においてクランクケースからのブローバイガス中に存在する油を分離するセパレータの機能診断方法に関する。前記クランクケースは、クランクケース圧力センサを含み、前記セパレータと連通している。前記方法は、第１の動作点又は動作間隔で、前記クランクケース圧力センサの第１の出力信号を検出するステップと、前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号を少なくとも１つの基準値又は基準信号と比較するステップとを含み、前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号と前記少なくとも１つの基準値又は基準信号との比較が、前記セパレータの前記機能診断を達成する。本発明は、付加的なセンサあるいは複雑なアルゴリズムを用いることなく、結果として製造コストが最小限に維持される機能診断を実行する方法を提供することである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関においてクランクケース（１１）からのブローバイガス中に存在する油を分離するセパレータ（１４）の機能診断方法であって、前記クランクケース（１１）は、クランクケース圧力センサを含み、前記セパレータ（１４）と連通する方法において、
第１の動作点又は動作間隔で、前記クランクケース圧力センサの第１の出力信号を検出するステップと、
前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号を少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）と比較するステップとを含み、
前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号と前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）との比較が、前記セパレータ（１４）の前記機能診断を達成することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）は、第２の動作点又は動作間隔で得られるクランクケース圧力を表すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）は、第２の動作点又は動作間隔における前記クランクケース圧力センサの第２の出力信号であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号の検出中は、前記燃焼機関は、実質的に一定のエンジン速度又はエンジントルクで、好ましくはアイドル状態で運転することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）は、前記燃焼機関が動作モードで運転している時の前記クランクケース圧力センサの前記出力信号から導出されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記クランクケース圧力センサの前記出力信号から、ある動作間隔にわたる第１の平均値を判断するステップと、
前記第１の平均値を、前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）と比較するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ある動作間隔における前記少なくとも１つの基準値（Ｃｆ、Ｄｆ）の平均を判断するステップと、前記第１の平均値を前記平均基準値（Ｃｆ、Ｄｆ）と比較するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記平均基準値は、実質的に前記クランクケース圧力センサの前記出力信号の最大値と等価であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記動作間隔は、５〜２４０秒、好ましくは５〜６０秒の時間間隔の範囲内であることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記出力信号と前記少なくとも１つの基準値又は基準信号との差が所定の閾値を超えない場合は、対応処置を開始するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
第１の動作点又は動作区間における前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号は、連続的に受信される個数の測定データ点からなり、前記方法は、前記受信された個数の測定データ点が互いに対して最大約１０％の個別偏差を示す場合に、前記機能診断に関して前記第１の出力信号を第１の出力信号として受け入れるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの基準値は、所定の基準値であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定の基準値は、さもなければ通常運転中のセパレータの５０％未満の効率度を有するセパレータを表すことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の平均値を第１及び第２の基準値と比較するステップをさらに含み、前記第１の基準値は、前記燃焼機関が動作モードで運転している時に得られ、前記第２の基準値は、所定の基準値であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記クランクケース圧力センサの前記出力信号と周囲圧力とを比較するステップをさらに含み、前記周囲圧力は、前記燃焼機関の周りの周囲空気圧であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記セパレータ（１４）は、前記セパレータ（１４）内に回転可能に配置される油分離部材（２１）を含み、前記油分離部材（２１）は、回転手段により回転することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記回転手段は、主ガレーエンジン油、冷却液、加圧空気、電動機又は潤滑用クランクケース油等によって駆動されるタービン駆動コネクタ（２７）であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記基準値又は基準信号は、第２の動作点又は動作間隔における前記クランクケース圧力センサの第２の出力信号であり、前記方法は、
前記第１の出力信号を検出するステップと、
前記回転手段へのエネルギー入力を変化させることにより、前記セパレータ（１４）の効率を変化させるステップと、
前記第２の出力信号を検出するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
燃焼機関においてクランクケース（１１）からのブローバイガス中に存在する油を分離するセパレータ（１４）の機能診断をするためのクランクケース圧力センサの使用。
【請求項２０】
燃焼機関においてクランクケースからのブローバイガス中に存在する油を分離するセパレータ（１４）の機能診断方法であって、前記クランクケースはクランクケース圧力センサを含み、前記セパレータ（１４）と連通し、前記セパレータは、ブローバイガス入口開口（２９）とブローバイガス出口開口（２６）とを含む方法において、
周囲温度を検出するステップと、
前記セパレータ（１４）の前記出口開口（２６）又は前記出口開口の下流においてブローバイガス温度を検出するステップと、
前記周囲温度を前記ブローバイガス温度と比較するステップであって、前記周囲温度と前記ブローバイガス温度との比較が、前記セパレータ（１４）の前記機能診断を達成するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記セパレータ（１４）の前記出口開口（２６）において前記ブローバイガス温度を検出するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載のセパレータの機能診断方法。
【請求項２２】
第１の動作点において前記周囲温度と前記ブローバイガス温度とを検出するステップと、
第２の動作点において周囲温度とブローバイガス温度とを検出するステップと
前記検出された周囲温度を前記検出されたブローバイガス温度と比較するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項２０又は２１に記載のセパレータの機能診断方法。
【請求項２３】
前記周囲温度と前記ブローバイガス温度とをエンジン速度（Ｉ）と比較するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２０〜２２のいずれかに記載のセパレータの機能診断方法。
【請求項２４】
前記周囲温度及び前記ブローバイガス温度と時間的に同じ動作点で前記エンジン速度を検出するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２３に記載のセパレータの機能診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼機関においてクランクケースからのブローバイガス流中に存在する油を分離するセパレータの機能診断方法に関する。燃焼機関は、好ましくは自動車で用いられる。
【背景技術】
【０００２】
自動車排ガス浄化の分野の産業では、一部の消費者により要求される、エンジンから適切な効果を供給することと、その一方で、消費者と製造業者の独自の環境方針とにより要求される、ＮＯｘ、ＣＯｘ、炭化水素及び粒子状物質等といったような大量の有害な排出物を排出しないこととの微妙なバランスに直面している。しかし、燃焼機関と排出量ゼロに向かって邁進する排ガス浄化システムとを得たいという要求は、消費者によって後押しされているだけではなく、法律制定者によっても後押しされている。従って、自動車業界における環境にやさしい対策の必要性に対する認識の高まりによって、許容排出量に関するさらに厳しい法律の制定が具体化している。このような法制化の一例は、まだ世界中で実施されてはいないが、車載式故障診断装置（ＯＢＤ）の必要性である。これらの規制は、自動車業界に新たな課題と機会とを提供する。
【０００３】
簡単に言うと、車載診断システムが適切に機能していないか、接続解除されているか、又は整備後に適切に接続されていないシステムのあらゆる部分を検出することを要求している法律を有する国もある。これは、燃焼機関と自動車と車載コンピュータシステムとの異なる部分に多数のセンサを設けることの必要性を示している。これにより、センサの個数が確実に増加し、車載コンピュータシステムの処理能力をますます高めることを必要とする分析方法がさらに複雑になる。
【０００４】
特許文献１に、ガスを浄化する方法が開示されている。この特許は、加圧空気、加圧潤滑油、加圧冷却水又は加圧燃料により駆動される複数の回転ディスクを有するセパレータを開示している。しかし、この特許は、どのようにしてセパレータの品質管理を行なうかについて記載していない。特許文献２は、機能診断、すなわち機能評価試験を内燃機関のクランクケースの換気システムに関して行なう方法を開示している。このシステムは、クランクケース内の圧力の関数として制御されるパルス弁を含み、圧力は圧力センサを用いて判断される。高圧が検出されると、パルス弁が開き、排気ガスは吸気管を介して排出される。圧力特性に基づいて、例えば油量が十分であるかどうか、換気システム内に漏れがあるか、又は内燃機関の摩耗が増大しているかどうかが検出される。しかし、この文献は、油をガスから分離するセパレータの機能診断をどのように行なうかについては記載していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第１，０８５，９４５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００１／０４７８８０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、セパレータの機能診断を行なって、消費者と法律制定者からの高まりつつある要求だけではなく、製造業者の独自の環境方針をも満たす方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の問題点は、燃焼機関においてクランクケースからのブローバイガス流中に存在する油を分離するセパレータの機能診断方法によって、少なくとも部分的に解消される。クランクケースは、クランクケース圧力センサを含み、セパレータと連通する。この方法は、第１の動作点又は動作間隔で、クランクケース圧力センサの第１の出力信号を検出するステップと、クランクケース圧力センサの第１の出力信号を少なくとも１つの基準値又は基準信号と比較するステップとを含み、クランクケース圧力センサの第１の出力信号と少なくとも１つの基準値又は基準信号との比較が、セパレータの機能診断となる。本発明に従った方法は、余分なセンサの追加を伴うことなく、セパレータの機能診断を達成し、逆に既存のセンサがより適切に利用される。燃焼機関にすでに配置された既存のセンサ、この場合はクランクケース圧力センサを用いることにより、エンジンの製造時に必要とされる製造段階が減り、費用が削減され、環境に対して危険な排出物がより効率的に制御される。
【０００８】
少なくとも１つの基準値又は基準信号は、第２の動作点又は動作間隔で導かれるクランクケース圧力を表すか、又は任意で、第２の動作点又は動作間隔でのクランクケース圧力センサの第２の出力信号である。本発明の後者の実施形態は、第１の登録信号と基準信号との両方が燃焼機関の運転中に登録されるため、第１の登録信号と基準信号との動的比較を達成する。クランクケース圧力センサの第１の出力信号の検出中、燃焼機関は、好ましくは、実質的に一定のエンジン速度又はエンジントルクで、好ましくはアイドリング状態で動作する。必要に応じて、少なくとも１つの基準値又は基準信号は、燃焼機関が動作モードで動作している時に、クランクケース圧力センサの出力信号から導かれる。動作モードという用語は、エンジンがトルクを受けている時、すなわち前進又は後退駆動時を意味する。
【０００９】
動作間隔にわたる第１の平均値は、クランクケース圧力センサの出力信号から判断され、この第１の平均値は、その後、少なくとも１つの基準値又は基準信号と比較される。これにより、より信頼できる値が測定値から得られるため、より確実かつ予測可能な比較ができる。同様に、少なくとも１つの基準値の平均が、動作間隔にわたって判断され、第１の平均値は、その後、平均基準値と比較される。平均基準値は、本発明の一実施形態において、クランクケース圧力センサの出力信号の実質的に最も低い値と等しい。動作間隔は、正確な測定をするために、５〜２４０秒、好ましくは５〜６０秒の時間間隔の範囲内とされる。
【００１０】
本発明の一実施形態において、対応処置が機能診断の結果として開始される。好ましくは、出力信号と少なくとも１つの基準値又は基準信号との差が所定の閾値を超えない場合に、対応処置が開始される。
【００１１】
本発明の一実施形態では、クランクケース圧力センサの第１の出力信号は、受信された個数の測定データ点が互いに最大約１０％の個別偏差を呈する場合に、機能診断に関して第１の出力信号として受け入れられる。代替案として、第１の出力信号は、実質的に一定の圧力（又はデルタ圧）が所定の期間にわたって検出される場合に、機能診断に関して第１の出力信号として受け入れられる。この受け入れ段階は、セパレータが明らかに適切な機能を有する点又は間隔において、登録信号が収集されることを保証する。上述の目的のために、第１の動作点又は動作間隔は、連続的に受信される個数の測定データ点を含み得る。
【００１２】
上述の基準点は、動的に、すなわち燃焼機関の運転中に測定されたが、少なくとも１つの基準値は所定の基準値とされる。そのため、所定の基準値は、異なる程度の機能不良を有する様々なセパレータを表すように選択される。例えば、所定の基準値は、さもなければ通常運転中のセパレータの５０％未満の効率度を有するセパレータを表す。「さもなければ通常運転中」という用語は、この文脈において、機能不良はないが同じ運転条件にさらされている同一のセパレータと比べて効率が低下したセパレータ、すなわち機能不良があるセパレータを意味する。
【００１３】
本発明の一実施形態において、クランクケース圧力センサからの第１の出力信号、好ましくは第１の平均値は、第１及び第２の基準値、基準間隔又は基準信号と比較される。第１の基準値は動的基準値であり、第２の基準値は所定の基準値である。任意で、第１及び第２の基準値の両方を動的基準値としても、又は両方を所定の基準値としてもよい。
【００１４】
正確な示度とより良好な機能診断を提供するために、クランクケース圧力センサの出力信号は、燃焼機関の周りの周囲空気圧である周囲圧力と比較される。このクランクケース圧力の調整は、例えば高い海抜高度の道路上を走行している時に、クランクケース圧力の示度を乱す大気の影響を排除する。
【００１５】
上述のように、セパレータは、多くの異なる構成を有する。しかし、本発明の目的上、セパレータは、セパレータ内において回転可能に配置される回転ディスク等の油分離部材を含むことが好ましい。油分離部材は、主ガレーエンジン油、冷却液、加圧空気又は潤滑用クランクケース油等により駆動されるか、又は任意で電動機又はファンベルト等により直接駆動されるタービン駆動コネクタ等の回転手段によって回転する。
【００１６】
基準値又は基準信号は、第２の動作点又は動作間隔におけるクランクケース圧力センサの第２の出力信号とされる。一方、回転手段のエネルギー入力の変化、ひいてはセパレータの効率の変化は、第１及び第２の出力信号間で生じていた。このエネルギー入力の変化は、例えば回転部材が加圧流体により駆動される場合は加圧流体の圧力を変化させることにより、測定されたエネルギー入力の増加は対応する圧力の増加を引き起こすため、セパレータの機能診断はさらに改善される。
【００１７】
本発明は、さらにまた、燃焼機関においてクランクケースからのブローバイガス流中に存在する油を分離するセパレータの機能診断を目的とした、クランクケース圧力センサの利用に関する。
【００１８】
本発明は、さらにまた、燃焼機関においてクランクケースからのブローガス流中に存在する油を分離するセパレータの機能診断方法に関する。クランクケースは、クランクケース圧力センサを含み、ブローバイガスの入口と出口の開口を含むセパレータと連通する。この方法は、燃焼機関の周りの温度である周囲温度を検出するステップと、セパレータの出口開口又は出口開口の下流において、ブローバイガス温度を検出するステップと、周囲温度をブローバイガス温度と比較するステップとからなり、周囲温度とブローバイガス温度との間において検出される関係がセパレータの機能診断を提供する。好ましくは、ブローバイガス温度は、セパレータの出口開口において検出される。周囲温度及びブローバイガス温度は、好ましくは第１の動作点において検出され、その後、第２の動作点において検出される周囲温度及びブローバイガス温度と比較される。周囲温度及びブローバイガス温度はさらに、エンジン速度と比較される。エンジン速度は、周囲温度及びブローバイガス温度と時間的に同じ動作点で検出される。
【００１９】
（定義）
「動作点」という用語は、システムが運転している時のある点、好ましくは時間的な点を意味する。
【００２０】
添付図を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図は下記の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】油をガスから分離するセパレータを備えた燃焼機関の略全体図である。
【図２】本発明の一実施形態に従って用いられるセパレータの断面図である。
【図３ａ】クランクケース圧力センサを用いて登録される時間の関数としてのデルタ圧を示す図である。
【図３ｂ】クランクケース圧力センサを用いて登録される時間の関数としてのデルタ圧を示す図である。
【図３ｃ】クランクケース圧力センサを用いて登録される時間の関数としてのデルタ圧を示す図である。
【図４ａ】セパレータ温度、エンジン速度及びエンジントルクを、それぞれの時間の関数として示す図である。
【図４ｂ】セパレータ温度、エンジン速度及びエンジントルクを、それぞれの時間の関数として示す図である。
【図４ｃ】セパレータ温度、エンジン速度及びエンジントルクを、それぞれの時間の関数として示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、燃焼機関の部品の略全体図を示す。以下に非限定的な例で説明するように、本発明は、ギアボックス２とエンジンのクランク軸に接続されるクラッチとを有する６気筒４行程ディーゼル機関のエンジンブロック１に関して説明される。エンジンは、周知の種類のターボ圧縮機３によって過負荷をかけられ、ターボ圧縮機はさらに、エンジンの排気マニホルド５に接続されるタービン４と、エンジンの吸気（空気取り入れ）マニホルド７にインタークーラ８を介して接続される圧縮機６とを含む。吸入管９により、圧縮機６の吸入側は空気フィルタ１０に接続される。
【００２３】
クランクケース・ブローバイガスはエンジン内で生じ、エンジンのそれぞれの燃焼室から、潤滑油を内包するそのクランクケース１１内に案内される。これは、主として、エンジンのピストンとそれぞれのシリンダの壁との間における、密着しないピストンリングの結果として起こる。クランクケース・ブローバイガスは、小さい粒子を油滴の形態で含有しており、上述した理由のために、これらの粒子をガスから分離することが要求される。このため、エンジンのクランクケース１１は、一般に周知のスクリーン式セパレータ１２とバッフル式セパレータ１３とを含む。バッフル式セパレータ１３から、クランクケースガスはさらにセパレータ１４内に案内される。セパレータ１４には油溜めが、分離装置によって分離された油粒子を排出する排出路を介して接続されて、油粒子が案内されて油溜めに戻されるようになっている。油は、その後、案内されてクランクケース１１に戻される。クランクケース圧力センサ１５は、クランクケース１１に配置されて、クランクケース１１の内部の圧力を検出する。
【００２４】
本発明を説明するために、セパレータ１４は、特許文献１の公報に記載されるような従来のセパレータとする。セパレータ１４は、本発明の上述の実施形態では、回転中に受ける遠心力によって油滴をブローバイガスから分離する複数の回転ディスクを含む。セパレータ１４は、ポンプにより加圧され、燃焼機関内において潤滑油を必要とする様々な場所をあまねく循環する循環主ガレーエンジン油によって油駆動される。セパレータ１４について、図２を参照してさらに詳細に説明する。
【００２５】
図２は、本発明に従って用いられるセパレータ１４の断面図を示す。セパレータ１４は、複数の回転ディスク２１が配置されるハウジング２０を含み、各ディスクは回転軸２２の周りにおいて回転する。ガスが回転ディスクを通過する時（セパレータ１４内に導かれた後）に、油滴は遠心力を受け、この遠心力によって油滴はハウジング２０の内面の方へと投げ飛ばされ、そこで油滴はハウジング２０の内面に沿って自然に排出部２３の方へと流れる。排出部２３は、分離された油滴をハウジング２０から油溜め２４へ、逆止め弁２５を介して排出する。排出された分離済みの油は、その後、クランクケース導通管路２６を介して案内されてクランクケース１１に戻される。本発明のこの実施形態において、回転ディスクは、クランクケース１１と連通するタービン駆動油接続部２８を介して主ガレーエンジン油の供給を受ける駆動タービン２７によって回転する。ハウジング２０はさらに、未浄化のクランクケース・ブローバイガスが通過してハウジング２０へと流入する入口開口と、浄化されたガスが通過してセパレータから流出する出口開口３０とを備える。圧力調整器３１は、ハウジング２０と流出ガスとの圧力制御をする。
【００２６】
本発明は、燃焼機関においてクランクケースからのブローバイガス中に存在する油を分離するセパレータの機能診断を行なう方法に関する。本発明について、以下の非限定的な態様で、上記のエンジンブロック１とクランクケース１１とセパレータ１４とを参照して説明する。
【００２７】
本発明に従ったセパレータの機能診断の方法を例証するために、燃焼機関とセパレータ１４との作用を記載し、図３に示す。運転時の様々なパラメータを、燃焼機関による運転を研究室内でシミュレートして登録した。燃焼機関はブレーキ装置を備えており、このブレーキ装置は、制御されると、上り坂又は下り坂等といったような異なる運転状況をシミュレートするのに役立つ。これは、判断する必要のある状況によって、例えば急加速、緩慢な減速等と組み合わされる。燃焼機関の既存のセンサは、センサからの出力信号を登録するためにインストールされた適切なソフトウェアを有するコンピュータに接続される。上記の試験装置は、それ自体が従来的であり、従ってこれ以上は説明しない。
【００２８】
上述の装置による試験結果は、合計５つの異なるグラフを有する３つの図を示す図３ａ〜３ｃに示されている。図３ａは、回転／分（ｒｐｍ）で示されるエンジン速度を時間の関数として示す第１のグラフＡと、Ｎｍで示されるエンジントルクを時間の関数として示す第２のグラフＢとを示す。図３ｂは、通常運転時における、機能不良のセパレータの場合のクランクケース圧力−周囲空気圧を時間の関数として示す第３のグラフＣと、機能するセパレータの場合のクランクケース圧力−周囲空気圧を時間の関数として示す第４のグラフＤとを示す。図３ｃは、主ガレーエンジン油圧力を時間の関数として示す第５のグラフＥを示す。
【００２９】
一方、図３ｂの第３のグラフＣと第４のグラフＤは、セパレータ１４において設定された２つの異なる条件での２つの異なる運転で得られた登録データであることに注意されたい。第１のグラフＡと第２のグラフＢと第５のグラフＥは、これらの２つの運転とは無関係に、すなわちセパレータが機能不良であるか否かとは関係なく同一となる。従って、これらのグラフは同じ状態のままであり、セパレータに設定される条件とは無関係に、システムを解釈するために用いられる。
【００３０】
図３ａ〜３ｃに示されたグラフは、完全な試験運転の一部分のみを示している。理解されるように、これらのグラフは、１５０秒後の試験運転を表す１５０の時点から始まり、約２７０秒で終わる。理解されるように、エンジントルクである図３ａのグラフＢは、１５０〜１８０秒の時間間隔においていくつかの山を示しており、これらの山は、エンジンが、トルクの谷によって分離されるいくつかのトルクの山を有して動作していることを示す。トルクの谷は、例えば歯車を切り替えるためのクラッチの押下、及びエンジンにガスを供給するためのその後のクラッチの解放をシミュレートしている。約１６５〜１７３秒の間はトルクが全く検出されず、これは、エンジンブレーキ作動状況としても知られる、ガスの供給がない下り坂走行状況で運転しているエンジンをシミュレートしている。約１９０〜２２８秒の間は、５つの全てのグラフがそれぞれ実質的に水平な区間を示している。理解されるように、エンジン速度である図３ａの第１のグラフＡは一定の低速度を示し、第２のグラフＢは一定の低トルクを示している。この状況は、例えば赤信号による停止を表し、エンジンはアイドル状態で運転している。エンジンがアイドル状態で運転している区間は、より短い約１０秒の先行区間を有しており、この先行区間においてエンジン速度は低下する。約２３０秒以降では、エンジンは再び田舎道又は同様の道路上における走行をシミュレートするように運転している。
【００３１】
上述のように、図３ｂの第３のグラフＣは、機能不良のセパレータを示す。このセパレータは、欠陥を与えられて回転ディスク２１を回転させることができなくなっている。一方、第４のグラフＤは、通常運転中、完全に機能する正常なセパレータを示す。第３のグラフＣ及び第４のグラフＤに示される信号は、クランクケース圧力センサを用いて測定されたクランクケース１１の内側の圧力であるが、その圧力から周囲空気圧を差し引いたものである。周囲空気圧を差し引くことにより、システムは、例えば海面より上又ははるかに上の高度での走行時に生じる周囲空気圧の差を補償する。さもなければ、周囲空気圧の差がクランクケース圧力の変化を測定するシステムの能力を低下させる（ただし、妨げはしない）ことになろう。第３のグラフＣと第４のグラフＤを分析すると理解されるように、この評価に用いる機能するセパレータは、通常運転中にクランクケース内において負圧を提供する。この負圧は、エンジンがアイドル状態で運転している時、すなわち１９０〜２２８秒の時間間隔の区間と、エンジン速度が低下する約１０秒の先行遷移期間とを見ると、より容易に目視で検出される。
【００３２】
例えば、図３ｂ及び第４のグラフＤを参照する。約１８０秒において、（クランクケース圧力と周囲空気圧の）デルタ圧は約−１．９ｋＰａである。エンジンがさらされている一定の周囲空気圧のために、デルタ圧は、エンジンがアイドル状態で運転する均衡状態に向かって移行する際に、１９０秒において約−１．２ｋＰａのレベルまで低下する。従って、エンジンがアイドル状態で運転している時のクランクケース内の負圧は、エンジンがより高速かつより低トルクで運転している時と比べて小さくなった。この負圧の効果は、セパレータがどのようにクランクケースに接続されるかの結果であり、セパレータがどのようにクランクケースに接続されるかによって正圧になり得る。図３ｃの第５のグラフＥは、セパレータ１４のタービン駆動コネクタ２７を駆動する主ガレー油圧を示し、理解されるように、クランクケース圧力は主ガレー油圧の関数である。上記から結論として、クランクケース圧力センサの出力信号は、回転ディスクの回転速度に、つまりセパレータの効率に反比例する。
【００３３】
上記のことを認識するとすぐに、本発明者らは、セパレータの機能診断を行なういくつかの異なる方法を見出した。これらの方法を、以下の非限定的な例を手段としていくつか説明する。
【実施例１】
【００３４】
エンジンがアイドル状態、すなわち低回転数かつ実質的にトルクなしの状態で運転している間は、クランクケース圧力センサからの信号は第１の点又は間隔で登録される。図３ｂにおいて、この登録は、１９０〜２２８秒の時間間隔又はその間のいずれかの点に対応する。信号は、その後、基準信号、基準値又は基準間隔と比較される。図３から、この基準値は、第３のグラフＣ及び第４のグラフＤのそれぞれに関して、Ｃｆ及びＤｆと示される領域から収集される。区間Ｃｆ及びＤｆは外観という点では非常に似ており、よって、この場合の基準間隔はセパレータの機能とは明らかに無関係である。領域Ｃｆ及びＤｆからの基準値は実質的に最大デルタ圧となり、この図示された実施例では、グラフＣ及びＤに関して約１０〜２０秒の期間にわたって続く。登録信号と基準信号との差は、セパレータの状態を示す。第３のグラフＣ及び（回転させることができないディスクを有する）機能不良のセパレータに関しては、差は実質的に無視できるが、第４のグラフＤでは、差は著しい。従って、差が検出されない場合又は無視できる差が検出される場合は、セパレータは適切に機能していないと結論付けられる。
【実施例２】
【００３５】
実施例１と同じであるが、基準が動的に提供されず、代わりに、記憶された基準、すなわち制御装置に接続される記憶装置に記憶された基準が用いられるという相違点がある。このため、クランクケース圧力センサからの登録信号は、この記憶された基準と比較される。
【実施例３】
【００３６】
実施例１と同じものを実施例２のような記憶された基準と組み合わせたものである。
【実施例４】
【００３７】
このセパレータの機能診断方法は、圧力センサ信号の特定のパターン（例えば第３のグラフＣ又は第４のグラフＤ）を識別する方法を用いる。特定のパターンとは、この実施例において、所定の値毎時間単位シーケンス、すなわち基準を意味する。図３ｂに示すように、第４のグラフＤの時間間隔１８０〜１９０秒において、グラフは明確なパターンを呈する。この明確なパターンは、初期には関数ｆ（ｘ）＝ｌｎ  Ｘ＋ｍに類似し、それがある点で、グラフに存在するその他の明確な急な山と容易に区別可能な実質的に水平な線（１９０〜２２０の時間間隔）へと突如超越する。上述の対数関数は１８０〜１９０秒の間隔のグラフ区間を１００％示してはいないかもしれないが、識別された区間を第４のグラフＤのその他の部分に対して区別できる程度に、十分明確にグラフを示していると考えられる。このため、この方法は、クランクケース圧力センサ信号を登録し、かつ所定の圧力毎時間単位シーケンス（又はデルタ圧毎時間単位シーケンス）を識別するものとなる。所定の圧力毎時間単位シーケンスが識別される場合、それは、セパレータが適切に機能していることの明白な指示となる。この実施例は、実施例１、２又は３のいずれとも組み合わされ得る。
【００３８】
実施例としては示されない第５のまた他の方法では、グラフＤの機能するシステムとグラフＣの機能不良のシステムとの間において検出される振幅の差が、セパレータの機能診断に用いられ得る。
【００３９】
燃焼機関においてクランクケースからのブローバイガス流中に存在する油を分離するセパレータの機能診断方法は、速度センサと、さらに少なくとも１つの温度センサとの使用を含みうる。上述のように、回転ディスクを含むセパレータが用いられる時は、クランクケース圧力センサの出力信号は、回転ディスクの回転速度に、つまりセパレータの効率に反比例する。従って、この観点において、クランクケース圧力センサは、間接的に回転ディスクの速度センサとして用いられる。少なくとも１つの温度センサは、セパレータの空気取入口においてブローバイガスを測定するために配置される。ブローバイガスの温度は、その後、周囲空気の温度と比較される。ブローバイガスの温度を周囲温度と比較することにより、接続部が空気取入口に接続されているかどうかが検出され、セパレータの機能又はガス漏れがあるかどうかを確認する第２の機能診断がなされる。従って、本発明はさらに、温度センサを用いてセパレータの入口開口におけるガスの温度を周囲空気温度と比較することにより、燃焼機関においてクランクケースからのブローバイガス流中に存在する油を分離するセパレータの機能診断方法に関する。周囲温度は、例えば自動車の通常の周囲温度センサを用いて測定される。
【００４０】
上述のセパレータのような、クランクケースからのブローバイガスを浄化するセパレータは、ディスクが回転していない時でも、より低い度合いにではあるが、ガスを浄化する。セパレータは、ディスクが回転していない時に、ブローバイガス中の油を７０％まで除去することもある。例えば電動機をディスクに対する駆動装置として用いると、毎分回転数が容易に登録されながら、クランクケースからのブローバイガスがセパレータ内に適切に導かれない時でも、依然としてセパレータを通る空気流が存在する。このため、流れセンサはそれほど効果的でないことがわかった。図４ａを参照すると、図４ａは、セパレータの出口開口における温度を時間の関数としてグラフＧに、周囲温度を時間の関数としてグラフＦに示している。図４ｂは、エンジン速度を時間の関数としてグラフＩに示している。グラフＦ、Ｇ及びＩは、同じ試験サイクル中に記録され、よって、時間尺度は、図４ａ及び４ｂにおいては互いに等価である。図４ｃは、同じ試験サイクル中におけるエンジントルクを時間の関数として示している。
【００４１】
図４ａ及び４ｂに示すように、間隔０〜３６０秒において、エンジンはアイドル状態で運転している。エンジン速度は、この間隔内では約６５０ｒｐｍである。約３６０秒後に、エンジン速度は変動し始めるが、約１２００ｒｐｍの平均を維持しながら、ブローバイガス温度は、約６０００秒において最大の約６５°Ｃに上昇する。従って、セパレータの機能性は、エンジンがアイドル状態で運転している時とエンジンがアイドル状態より高いエンジン速度で運転している時、すなわちエンジンが動作している時とのブローガス温度と周囲温度とを関連付けることによって評価される。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月30日(2009.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関においてクランクケース（１１）からのブローバイガス中に存在する油を分離するセパレータ（１４）の機能診断方法であって、前記クランクケース（１１）は、クランクケース圧力センサを含み、前記セパレータ（１４）と連通する方法において、
第１の動作点又は動作間隔で、前記クランクケース圧力センサの第１の出力信号を検出するステップと、
前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号を少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）と比較するステップとを含み、
前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号と前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）との比較が、前記セパレータ（１４）の前記機能診断を達成することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）は、第２の動作点又は動作間隔で得られるクランクケース圧力を表すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）は、第２の動作点又は動作間隔における前記クランクケース圧力センサの第２の出力信号であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号の検出中は、前記燃焼機関は、実質的に一定のエンジン速度又はエンジントルクで、好ましくはアイドル状態で運転することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）は、前記燃焼機関が動作モードで運転している時の前記クランクケース圧力センサの前記出力信号から導出されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記クランクケース圧力センサの前記出力信号から、ある動作間隔にわたる第１の平均値を判断するステップと、
前記第１の平均値を、前記少なくとも１つの基準値又は基準信号（Ｃｆ、Ｄｆ）と比較するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ある動作間隔における前記少なくとも１つの基準値（Ｃｆ、Ｄｆ）の平均を判断するステップと、前記第１の平均値を前記平均基準値（Ｃｆ、Ｄｆ）と比較するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記平均基準値は、実質的に前記クランクケース圧力センサの前記出力信号の最大値と等価であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記動作間隔は、５〜２４０秒、好ましくは５〜６０秒の時間間隔の範囲内であることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記出力信号と前記少なくとも１つの基準値又は基準信号との差が所定の閾値を超えない場合は、対応処置を開始するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
第１の動作点又は動作区間における前記クランクケース圧力センサの前記第１の出力信号は、連続的に受信される個数の測定データ点からなり、前記方法は、前記受信された個数の測定データ点が互いに対して最大約１０％の個別偏差を示す場合に、前記機能診断に関して前記第１の出力信号を第１の出力信号として受け入れるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの基準値は、所定の基準値であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定の基準値は、さもなければ通常運転中のセパレータの５０％未満の効率度を有するセパレータを表すことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の平均値を第１及び第２の基準値と比較するステップをさらに含み、前記第１の基準値は、前記燃焼機関が動作モードで運転している時に得られ、前記第２の基準値は、所定の基準値であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記クランクケース圧力センサの前記出力信号と周囲圧力とを比較するステップをさらに含み、前記周囲圧力は、前記燃焼機関の周りの周囲空気圧であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記セパレータ（１４）は、前記セパレータ（１４）内に回転可能に配置される油分離部材（２１）を含み、前記油分離部材（２１）は、回転手段により回転することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記回転手段は、主ガレーエンジン油、冷却液、加圧空気、電動機又は潤滑用クランクケース油等によって駆動されるタービン駆動コネクタ（２７）であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記基準値又は基準信号は、第２の動作点又は動作間隔における前記クランクケース圧力センサの第２の出力信号であり、前記方法は、
前記第１の出力信号を検出するステップと、
前記回転手段へのエネルギー入力を変化させることにより、前記セパレータ（１４）の効率を変化させるステップと、
前記第２の出力信号を検出するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
燃焼機関においてクランクケースからのブローバイガス中に存在する油を分離するセパレータ（１４）の機能診断方法であって、前記クランクケースはクランクケース圧力センサを含み、前記セパレータ（１４）と連通し、前記セパレータは、ブローバイガス入口開口（２９）とブローバイガス出口開口（２６）とを含む方法において、
周囲温度を検出するステップと、
前記セパレータ（１４）の前記出口開口（２６）又は前記出口開口の下流においてブローバイガス温度を検出するステップと、
前記周囲温度を前記ブローバイガス温度と比較するステップであって、前記周囲温度と前記ブローバイガス温度との比較が、前記セパレータ（１４）の前記機能診断を達成するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記セパレータ（１４）の前記出口開口（２６）において前記ブローバイガス温度を検出するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載のセパレータの機能診断方法。
【請求項２１】
第１の動作点において前記周囲温度と前記ブローバイガス温度とを検出するステップと、
第２の動作点において周囲温度とブローバイガス温度とを検出するステップと
前記検出された周囲温度を前記検出されたブローバイガス温度と比較するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１９又は２０に記載のセパレータの機能診断方法。
【請求項２２】
前記周囲温度と前記ブローバイガス温度とをエンジン速度（Ｉ）と比較するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれかに記載のセパレータの機能診断方法。
【請求項２３】
前記周囲温度及び前記ブローバイガス温度と時間的に同じ動作点で前記エンジン速度を検出するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載のセパレータの機能診断方法。
【国際調査報告】
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