JP7193017B2 - 内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断方法およびリーク診断装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関のクランクケース内におけるブローバイガスを燃焼室内に導いて処理するブローバイガス処理装置に関し、特に、ブローバイガス処理装置における配管からのガスのリークの有無を診断する装置に関する。

内燃機関のブローバイガス処理装置は、一般に、吸気通路などから新気導入配管を介してクランクケース内に新気を導入し、この新気とともにブローバイガスをクランクケースからブローバイガス配管を介して吸気通路に導き、最終的に燃焼室に供給する構成となっている。過給機を具備しない自然吸気機関では、特許文献１に記載のように、ブローバイガス配管の先端は、吸気通路のスロットル弁下流側に接続され、吸入負圧を利用してブローバイガスの流れが形成される。また、ブローバイガス配管は、一般に、クランクケース内と吸気通路（スロットル弁下流側）との差圧によって開くＰＣＶバルブを具備している。

一方、過給機を具備した過給機関に適したブローバイガス処理装置として、特許文献２には、スロットル弁下流側に接続されるブローバイガス配管のほかに、過給時にクランクケースからコンプレッサの上流側へブローバイガスを導くための第２のブローバイガス配管を備えた構成が記載されている。つまり、このブローバイガス処理装置では、新気導入配管と２本のブローバイガス配管とを備えており、２本のブローバイガス配管の各々は、ガスの逆流を防ぐワンウェイバルブを具備している。

このようなブローバイガス処理装置においては、配管に孔が生じたり配管が外れるなどでリークが生じた場合に、有害なブローバイガスを環境に放出しないように直ちに検知し、警告灯の点灯などで報知する必要がある。とりわけ車両用の内燃機関にあっては、多くの地域の法規で、配管からのガスのリークを診断し、異常時に警告灯の点灯などを行うことが求められている。

特許文献１には、リーク診断のために新気導入配管を一時的に閉じ、その後のクランクケース内の圧力低下を監視してリーク診断を行うことが開示されている。内燃機関の回転中に新気の導入が停止するとスロットル弁下流側の負圧がクランクケース内に作用するため、孔あきや配管の外れなどがなければ、クランクケース内の圧力は低下していく。従って、クランクケース内の圧力低下が不十分な場合は、何らかのリークがあるものと診断される。

しかしながら、このようなリーク診断手法を過給機関に適用し、過給域でリーク診断を行おうとすると、厳密な意味でのリーク（つまりブローバイガス処理装置の系外へのリーク）ではないブローバイガス処理装置の系内での何らかの故障をも、孔あきや配管の外れなどのリークと誤診断してしまうことがある。例えば、特許文献２における第２のブローバイガス配管のワンウェイバルブが閉固着したような場合に、第２のブローバイガス配管を介した負圧導入がなされないので、クランクケース内の圧力低下が不十分となる。

孔あきや配管の外れなどの系外へのリークが存在すると、有害なブローバイガスが環境に放出されてしまうのに対し、上述したワンウェイバルブの閉固着のような系内の何らかの故障では外部環境へブローバイガスが流れ出ることはない。このように両者は明らかに深刻度が異なるのであるが、従来のリーク診断をそのまま過給機関に適用した場合に、これら２つを区別することができない。

特開２０１８－４４４８６号公報 特表２０１０－５１１８３５号公報

この発明は、内燃機関のクランクケースへ新気を導入する新気導入配管と、吸気通路のスロットル弁上流側でかつコンプレッサ上流側に設けられた圧力制御バルブと、ブローバイガスを上記クランクケースから上記吸気通路の上記コンプレッサと上記圧力制御バルブとの間へ導くブローバイガス第１配管と、ブローバイガスを上記クランクケースから上記吸気通路のコンプレッサ下流側でかつスロットル弁下流側へ導くブローバイガス第２配管と、上記新気導入配管を遮断可能な遮断バルブと、上記ブローバイガス第１配管において上記クランクケースから上記吸気通路へ向かうガスの流れのみを許容するワンウェイバルブと、上記ブローバイガス第２配管に設けられたＰＣＶバルブと、を含む内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断である。

この発明においては、過給条件において上記遮断バルブを閉じ、その後の上記クランクケース内の圧力低下が正常か異常かを判別する第１の診断と、非過給条件において上記圧力制御バルブを開側状態と閉側状態とに制御し、開側状態で検出される開側時吸入空気量と閉側状態で検出される閉側時吸入空気量とが等しいか否かを判別する第２の診断と、を行う。

第１の診断で異常と判別しかつ第２の診断で開側時吸入空気量と閉側時吸入空気量とが異なると判別した場合にはブローバイガス処理装置の系外に対するリークが存在すると判定し、第１の診断で異常と判別しかつ第２の診断で開側時吸入空気量と閉側時吸入空気量とが等しいと判別した場合にはブローバイガス処理装置の系内での故障が存在すると判定する。

このように、この発明ではブローバイガスが外部環境へ流出してしまう系外に対するリークとブローバイガス処理装置の系内での故障（弁を通したリークなど）とを識別でき、各々についての対応がより容易となる。

一実施例のリーク診断装置を備えたブローバイガス処理装置のシステム構成を示す構成説明図。 非過給条件において実行されるリーク診断Ａの処理の流れを示すフローチャート。 リーク診断Ａの第１ステージにおけるクランクケース内の圧力低下の様子を示すタイムチャート。 リーク診断Ａの第２ステージにおける吸入空気量の変化を示す特性図。 過給条件において開始されるリーク診断Ｂの処理の流れを示すフローチャート。 リーク診断Ｂの第１ステージにおけるクランクケース内の圧力低下の様子を示すタイムチャート。 リーク診断Ｂの第２ステージにおける吸入空気量の変化を示す特性図。 リーク診断Ｂの第２ステージにおける圧力制御バルブ全閉時のガスの流れを示す説明図。

図１は、この発明に係る内燃機関１のブローバイガス処理装置およびリーク診断装置のシステム構成を示している。実施例の内燃機関１は、過給機としてターボ過給機を備えた火花点火式機関である。内燃機関１においては、各気筒の燃焼室２からクランクケース３へ未燃成分を含むガスつまりブローバイガスを漏れ出る。このブローバイガスは、内燃機関１内部に上下方向に沿って形成されたブローバイガス通路４を介して、シリンダヘッドカバー５頂部に設けられた第１オイルセパレータ室６に導かれる。シリンダヘッドカバー５頂部には、第１オイルセパレータ室６に加えて第２オイルセパレータ室７が形成されており、この第２オイルセパレータ室７は、クランクケース３に連通したシリンダヘッド内部の空間に連通している。

内燃機関１の適宜位置には、クランクケース３内の圧力を検出するクランクケース圧力センサ８が配置されている。

内燃機関１の吸気通路１１は、上流端となる入口部にエアクリーナ１２を有し、通路途中にターボ過給機のコンプレッサ１３を備えている。内燃機関１の吸入空気量を制御するスロットル弁１４は、コンプレッサ１３の下流側に位置している。スロットル弁１４は、モータ等の電動アクチュエータを備え、エンジンコントローラ１５によって開度が制御されるいわゆる電子制御型スロットル弁である。コンプレッサ１３とスロットル弁１４との間には、コンプレッサ１３により圧縮された吸気を冷却するインタクーラ１６が配置されている。スロットル弁１４は、吸気コレクタ１７の上流側に位置し、この吸気コレクタ１７から各気筒へ至る複数の吸気ブランチ管１７ａが分岐している。吸気コレクタ１７は、吸気圧（過給圧）を検出するための過給圧センサ２０を備えている。

吸気通路１１のコンプレッサ１３の上流側には、コンプレッサ１３との間の領域に負圧を生成するための圧力制御バルブ１８が設けられている。この圧力制御バルブ１８は、スロットル弁１４に類似したバタフライバルブ型の構成を有し、内燃機関１の運転条件に応じて必要な負圧を生成するように、電動アクチュエータを介してエンジンコントローラ１５によって開度が制御される。内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフロメータ１９は、圧力制御バルブ１８よりも上流側つまり圧力制御バルブ１８とエアクリーナ１２との間に配置されている。エアフロメータ１９は、例えば熱線式エアフロメータであるが、他の形式のエアフロメータであってもよい。

ブローバイガス処理装置は、それぞれ外部配管からなる３本の配管を含む。すなわち、クランクケース３内へ新気を導入する新気導入配管２１と、ブローバイガスを吸気通路１１のコンプレッサ１３の上流側へ導くブローバイガス第１配管２２と、ブローバイガスを吸気通路１１のスロットル弁１４の下流側へ導くブローバイガス第２配管２３と、を有する。

新気導入配管２１は、新気の流れにおいて上流端となる一端が吸気通路１１の圧力制御バルブ１８よりも上流側に接続されており、新気の流れにおいて下流端となる他端が内燃機関１の第２オイルセパレータ室７に接続されている。新気導入配管２１の上流端つまり吸気通路１１との接続部には、リーク診断のために新気導入配管２１を遮断可能な遮断バルブ２４が設けられている。この遮断バルブ２４は、オン・オフ型電磁弁からなり、エンジンコントローラ１５によって開閉される。通常の内燃機関１の運転中は、遮断バルブ２４は開状態にあり、新気導入配管２１を介してクランクケース３内へ新気の導入が可能である。エアフロメータ１９は、吸気通路１１における新気導入配管２１の上流端接続位置よりも上流側に位置しており、吸入空気量として新気導入配管２１へと流れる新気を含めたガス流量を計量している。

ブローバイガス第１配管２２は、ブローバイガスの流れにおいて上流端となる一端が内燃機関１の第１オイルセパレータ室６に接続されており、ブローバイガスの流れにおいて下流端となる他端が吸気通路１１の圧力制御バルブ１８とコンプレッサ１３との間に接続されている。ブローバイガス第１配管２２と第１オイルセパレータ室６との接続部には、クランクケース３（第１オイルセパレータ室６）から吸気通路１１へと向かうガスの流れのみを許容するワンウェイバルブ２５が設けられている。このワンウェイバルブ２５は、例えば圧力差で開閉動作する傘状の弁体を有する機械的な構成の逆止弁であり、吸気通路１１側からクランクケース３内へ向かう逆流がこのワンウェイバルブ２５によって阻止される。

ブローバイガス第２配管２３は、ブローバイガスの流れにおいて上流端となる一端が内燃機関１の第１オイルセパレータ室６に接続されており、ブローバイガスの流れにおいて下流端となる他端が吸気通路１１のスロットル弁１４の下流側、具体的には吸気コレクタ１７に接続されている。ブローバイガス第２配管２３と第１オイルセパレータ室６との接続部には、圧力差に応じてブローバイガスの流量を機械的に調節するＰＣＶバルブ２６が設けられている。ＰＣＶバルブ２６は、また、吸気コレクタ１７側から第１オイルセパレータ室６側へ向かうガスの流れを阻止する逆止弁としても機能している。

エンジンコントローラ１５には、上述したエアフロメータ１９等のほか、運転者によるアクセルペダルの踏込量を示すアクセル開度センサ３１、内燃機関１の回転速度を示すクランク角センサ３２、図示しない排気通路において排気空燃比を検出する空燃比センサ３３（酸素センサもしくはいわゆる広域空燃比センサ）、冷却水温を示す水温センサ３４、等の種々のセンサ類の検出信号が入力されている。

エンジンコントローラ１５は、内燃機関１の図示しない燃料噴射弁による燃料噴射量や噴射時期の制御、図示しない点火プラグによる点火時期の制御、スロットル弁１４の開度制御、ターボ過給機による過給圧の制御、などに代表される内燃機関１の種々の制御を実行する。そして、これらの制御に加えて、種々の自己診断機能を有しており、その一つとしてブローバイガス処理装置のリーク診断を実行する。エンジンコントローラ１５には警告灯３５が接続されており、リーク診断の結果、系外へのリークが存在すると診断したときに、警告灯３５を点灯するように構成されている。

上記のように構成されたブローバイガス処理装置におけるガスの流れを説明すると、非過給条件においては、スロットル弁１４の下流側つまり吸気コレクタ１７内が負圧となる。そのため、新気導入配管２１を介して吸気通路１１からクランクケース３内へ新気が流入し、クランクケース３内を換気する。クランクケース３内のブローバイガスは、新気とともに第１オイルセパレータ室６に流れ、第１オイルセパレータ室６からブローバイガス第２配管２３を通って吸気コレクタ１７に流入する。最終的に吸気コレクタ１７から燃焼室２に吸入され、燃焼処理される。

過給条件においては、スロットル弁１４下流側の吸気コレクタ１７内が正圧となるため、ブローバイガス第２配管２３を通したブローバイガスの処理が不能となる。そのため、過給条件においては、圧力制御バルブ１８がエンジンコントローラ１５によって適宜な開度に制御され、圧力制御バルブ１８とコンプレッサ１３との間の領域に負圧が生成される。この負圧により、新気導入配管２１を介して吸気通路１１からクランクケース３内へ新気が流入し、クランクケース３内のブローバイガスが、第１オイルセパレータ室６からブローバイガス第１配管２２を介してコンプレッサ１３の上流側に還流する。

次に、上記のブローバイガス処理装置において配管２１，２２，２３に孔が生じたり、これらの配管２１，２２，２３が外れるなどによるリークを検知するためのリーク診断について説明する。

本実施例では、非過給条件において実行されるリーク診断Ａと、過給条件において開始されるリーク診断Ｂと、の２つの診断を備えている。図２のフローチャートが、リーク診断Ａの処理の流れを示し、図５のフローチャートが、リーク診断Ｂの処理の流れを示す。本発明においては、リーク診断Ａは、付加的に実行される任意の診断であるので、初めに図５のフローチャートを参照してリーク診断Ｂについて説明する。

リーク診断Ｂは、適当な頻度例えば１トリップについて１回実行されるもので、ステップ１１では、過給条件にあるかどうかを判定する。これは、内燃機関１の負荷および回転速度から判定してもよく、あるいは、過給圧センサ２０によって実際に吸気圧が正圧になっているかどうかから判定してもよい。過給条件にあればステップ１１からステップ１２へ進み、診断開始条件が成立したかどうかを判定する。内燃機関１の運転条件（負荷、回転速度）や冷却水温等の諸条件が特定の条件を満たし、かつ今回のトリップにおいてまだリーク診断Ｂを実行していない場合に、診断開始条件が成立したとして診断開始が許可される。なお、診断開始条件においては、圧力制御バルブ１８はその下流側に負圧を生成するように適宜な開度に制御されている。ステップ１２でＹＥＳとなったら、ステップ１３へ進み、第１ステージの診断（請求項における第１の診断）として、新気導入配管２１における遮断バルブ２４を閉とし、その後のクランクケース３内の圧力変化をクランクケース圧力センサ８によって監視する。

遮断バルブ２４により新気導入配管２１が遮断される一方でブローバイガス第１配管２２を介してクランクケース３内に負圧が作用するので、正常つまりリークがなければクランクケース３内の圧力が徐々に低下する。何らかのリークがあれば、圧力低下が不十分となる。なお、ブローバイガス第２配管２３を介した新気の流入（ブローバイガス第２配管２３の逆流）は、ＰＣＶバルブ２６によって阻止される。図６の線Ｌ１１は、正常である場合の圧力低下の例を示し、線Ｌ１２は、リークがある場合の圧力低下の例を示す。両者を識別するために、適当な閾値となる圧力Ｐ２が設定される。圧力Ｐ２は固定値であってもよく、運転条件（診断開始条件）に応じて異なる値に設定されるものであってもよい。

ステップ１４では、図６に時間ｔ２として示すように、遮断バルブ２４の遮断後、適当な遅れ時間の後に、圧力Ｐ２まで低下したか否かを判別する。遅れ時間は、例えば数秒程度となる。ステップ１４においてＹＥＳであれば、ステップ１５へ進み、リーク（系外へのリークおよび系内でのリークの双方を含む）がないものと判定し、リーク診断Ｂを終了する。

一方、ステップ１４においてＮＯであった場合には、第１ステージの診断では異常と判断したことを意味し、系外に対するリークと系内でのリークとを識別するために、さらに、ステップ１６以降の第２ステージの診断（請求項における第２の診断）を実行する。ステップ１６では、第２ステージの診断の許可条件が成立したかどうかを判定する。第２ステージの診断は、非過給条件とりわけ吸入空気量の一時的な急減が許容される運転条件下において実行されるものであり、好ましくは、アクセル開度が０となった車両減速時におけるフューエルカット中に実行される。この場合には、ステップ１６ではフューエルカット中かどうかを判定することとなる。内燃機関１がハイブリッド車両用のものであって、電動モータにより内燃機関１をモータリングできる構成である場合には、モータリング中に第２ステージの診断を行うことも好ましい。なお、非過給条件においては、圧力制御バルブ１８は基本的に全開となっている。

ステップ１６において第２ステージの診断が許可されたと判定したら、ステップ１７へ進み、圧力制御バルブ１８を全開状態から全閉状態へと連続的に制御し、各々の状態の下でエアフロメータ１９によって全開時吸入空気量（Ｑopen）および全閉時吸入空気量（Ｑclose）の検出を行う。次にステップ１８へ進み、全開時吸入空気量と全閉時吸入空気量とが互いに等しいかどうかを判別する。これは、実質的には、全閉時吸入空気量が全開時吸入空気量よりも少なく計量されていないかどうかを判別している。なお、この大小比較には、適当な許容範囲が与えられる。

ステップ１８においてＹＥＳつまり全開時吸入空気量と全閉時吸入空気量とが実質的に等しい場合には、ステップ１９へ進み、系外に対するリークではなく、ブローバイガス処理装置の系内でのリーク（つまり弁の動作不良や系内でのシール不良等の故障）が存在するものと判定する。この場合には、外部環境にブローバイガスが流出することはないので、エンジンコントローラ１５のメモリにエラー情報を残すにとどめ、警告灯３５は点灯しない。

ステップ１８においてＮＯつまり全開時吸入空気量と全閉時吸入空気量とが互いに異なる場合には、ステップ２０へ進み、ブローバイガス処理装置の系外へのリーク（配管の孔あきや配管の外れ）があるものと判定する。この場合には、運転者に報知するために警告灯３５を点灯する。

上述した系内でのリークの代表的な例としては、ブローバイガス第１配管２２におけるワンウェイバルブ２５の閉固着（十分に開かない状態）や、ブローバイガス第２配管２３におけるＰＣＶバルブ２６の開固着（逆流を阻止できない状態）が挙げられる。

図８は、圧力制御バルブ１８を全閉としたときのガス（エアフロメータ１９を通過して計量された新気）の基本的な流れを示している。図中の点線矢印で示すように、圧力制御バルブ１８が全閉となると吸気通路１１の下流側への流れが遮断されるが、新気導入配管２１を介して第２オイルセパレータ室７へ新気が流れ、クランクケース３内をショートカットして第１オイルセパレータ室６からブローバイガス第１配管２２を介して吸気通路１１（圧力制御バルブ１８の下流側）へと新気が戻る。そのため、内燃機関１の回転速度が変化しないものと仮定すれば、基本的に、エアフロメータ１９によって計量される全開時吸入空気量と全閉時吸入空気量とは等しくなる。

換言すれば、系外に対する孔あき等のリークがなければ、圧力制御バルブ１８の全開および全閉のいずれでも、燃焼室２に吸入される新気の全てがエアフロメータ１９を通過し、エアフロメータ１９によって計量されるため、全閉時吸入空気量は全開時吸入空気量に対し変化しない。

ここで、例えばいずれかの配管で孔あきがあったような場合には、スロットル弁１４下流側で生じる負圧の作用により、孔あき箇所から外気が侵入し、最終的に燃焼室２に取り込まれる。このような孔あき箇所から侵入した外気はエアフロメータ１９を通過せず、エアフロメータ１９では計量されない。圧力制御バルブ１８の全開状態および全閉状態を比較すると、図８のように全閉状態にあるときの方が孔あき箇所から加わる吸入空気量の割合が大となり、エアフロメータ１９で計量される全閉時吸入空気量は全開時吸入空気量よりも少なくなる。従って、第１ステージの診断に加えて第２ステージの診断を行うことによって、系外へのリークであることが確実に診断される。

図７は、全開時吸入空気量（Ｑopen）および全閉時吸入空気量（Ｑclose）の比（Ｑclose／Ｑopen）と孔あき等の開口の等価直径との関係を示したもので、孔あき等の系外へのリークがなければ、線Ｌ１３で示すように、比（Ｑclose／Ｑopen）は１を保つ。孔あきがある場合には、線Ｌ１４で示すように、比（Ｑclose／Ｑopen）は等価直径が大きいほど小さな１未満の値となる。従って、診断の目標とする等価直径に応じて閾値が線Ｌ１５に示すように設定され、この閾値に基づいて、系外へのリークであることが診断される。

一方、ブローバイガス第１配管２２のワンウェイバルブ２５が閉固着していると、第１ステージの診断においては、圧力制御バルブ１８下流に生成された負圧がクランクケース３内に作用しないことから、圧力低下が不十分となり、ステップ１４でＮＯ（異常）となる。しかしながら、第２ステージの診断では、ブローバイガス第１配管２２を通して新気が吸気通路１１に戻らなくても、ブローバイガス第２配管２３を通して新気が吸気コレクタ１７に戻る。従って、全開時吸入空気量と全閉時吸入空気量とが実質的に等しい値に計量される。

ＰＣＶバルブ２６の開固着の場合も同様であり、ブローバイガス第２配管２３が連通状態となることから、第１ステージの診断では圧力低下が不十分となり、ステップ１４でＮＯ（異常）となる。しかしながら、第２ステージの診断では、外部環境との間でのガスの出入りはないので、全開時吸入空気量と全閉時吸入空気量とが実質的に等しい値に計量される。

なお、上記実施例では、第１ステージの診断で異常（ステップ１４でＮＯ）と判別された場合に第２ステージの診断へ進むようにしているが、第１ステージの診断と第２ステージの診断とはそれぞれ個別に行うこともでき、両者の結果を組み合わせて同様の診断結果を得ることができる。

また、全開時吸入空気量および全閉時吸入空気量は、必ずしも連続的に検出することに限定されず、例えば、適当なタイミングで全開時吸入空気量と全閉時吸入空気量とを個々に検出するようにしてもよい。

また、上記実施例では、圧力制御バルブを全開状態に制御して第２ステージの診断を行ったが、必ずしも全開状態に制御する必要はなく、圧力制御バルブを開側状態（バルブ開度が全開側に位置している状態）に制御し、開側状態で検出される開側時吸入空気量で第２ステージの診断を行っても構わない。さらに、上記実施例では、圧力制御バルブを全閉状態に制御して第２ステージの診断を行ったが、必ずしも全閉状態に制御する必要はなく、新気の圧力制御バルブ下流側への流れが遮断できる範囲で、圧力制御バルブを閉側状態（バルブ開度が全閉側に位置している状態）に制御し、閉側状態で検出される閉側時吸入空気量で第２ステージの診断を行っても構わない。

次に、付加的に実行されるリーク診断Ａの処理について図２のフローチャートを参照して説明する。

リーク診断Ａは、適当な頻度例えば１トリップについて１回実行されるもので、ステップ１では、非過給条件にあるかどうかを判定する。これは、内燃機関１の負荷および回転速度から判定してもよく、あるいは、過給圧センサ２０によって実際に吸気圧が負圧になっているかどうかから判定してもよい。非過給条件にあればステップ１からステップ２へ進み、診断開始条件が成立したかどうかを判定する。内燃機関１の運転条件（負荷、回転速度）や冷却水温等の諸条件が特定の条件を満たし、かつ今回のトリップにおいてまだリーク診断Ａを実行していない場合に、診断開始条件が成立したとして診断開始が許可される。なお、診断開始条件においては、スロットル弁１４は、その下流側に負圧を生成するように適宜な開度にある。ステップ２でＹＥＳとなったら、ステップ３へ進み、第１ステージの診断として、新気導入配管２１における遮断バルブ２４を閉とし、その後のクランクケース３内の圧力変化をクランクケース圧力センサ８によって監視する。

遮断バルブ２４により新気導入配管２１が遮断される一方でブローバイガス第２配管２３を介してクランクケース３内に吸気コレクタ１７内の負圧が作用するので、正常つまりリークがなければクランクケース３内の圧力が徐々に低下する。何らかのリークがあれば、圧力低下が不十分となる。なお、ブローバイガス第１配管２２を介した新気の流入（ブローバイガス第１配管２２の逆流）は、ワンウェイバルブ２５によって阻止される。図３の線Ｌ１は、正常である場合の圧力低下の例を示し、線Ｌ２は、リークがある場合の圧力低下の例を示す。両者を識別するために、適当な閾値となる圧力Ｐ１が設定される。圧力Ｐ１は固定値であってもよく、運転条件（診断開始条件）に応じて異なる値に設定されるものであってもよい。

ステップ４では、図３に時間ｔ１として示すように、遮断バルブ２４の遮断後、適当な遅れ時間の後に、圧力Ｐ１まで低下したか否かを判別する。遅れ時間は、例えば数秒程度となる。ステップ４においてＹＥＳであれば、ステップ５へ進み、リーク（系外へのリークおよび系内でのリークの双方を含む）がないものと判定し、リーク診断Ａを終了する。

一方、ステップ４においてＮＯであった場合には、第１ステージの診断では異常と判断したことを意味し、系外に対するリークと系内でのリークとを識別するために、さらに、ステップ６以降の第２ステージの診断を実行する。なお、図示例では第１ステージの診断に続いて第２ステージの診断が行われるので、内燃機関１の運転条件は同様に非過給条件にある。

ステップ６では、エアフロメータ１９によって計量された吸入空気量（すなわち検出吸入空気量）と内燃機関１のシリンダ内に流入する実吸入空気量とが互いに等しいかどうかを判定する。なお、両者の比較には適当な許容範囲が与えられる。具体的な一実施例においては、これは、空燃比センサ３３を用いた空燃比フィードバック制御の下で、検出吸入空気量に基づく基本燃料噴射量に対し加えられる増量側の補正の大きさが所定レベル以上であるか、によって判別される。

当業者に知られているように、例えば理論空燃比を目標空燃比とした空燃比フィードバック制御においては、燃料噴射弁から噴射される噴射量（詳しくは燃料噴射弁に印加される噴射パルスの幅）Ｔｉは、検出吸入空気量と機関回転速度とから求めた基本燃料噴射量Ｔｐを用いて下記の式のように求められる。

Ｔｉ＝Ｔｐ×（α＋αｍ）×Ｋ＋Ｔｓ
ここで、αは、空燃比センサ３３の検出信号に基づき目標空燃比に収束するようにＰＩＤ制御等によって逐次演算されるフィードバック補正係数、αｍは、個体差や経年変化に対応するようにフィードバック補正係数αの偏りに応じて求められた補正係数学習値であり、この補正係数学習値は、例えば負荷と回転速度とをパラメータとしたマップに割り付けられ、かつ学習・更新される。Ｋは水温増量等の各種増量補正係数を含む増量補正係数であり、Ｔｓは燃料噴射弁の応答遅れに対応する電圧補正分である。

従って、上記の式におけるフィードバック補正係数αと補正係数学習値αｍとの和（α＋αｍ）が、基本燃料噴射量Ｔｐに対し加えられる増量側の補正に相当する。後述するように、配管の孔あきや配管の外れなどの系外へのリークが存在すると、エアフロメータ１９によって計量される検出吸入空気量に対し実際にシリンダに流入する実吸入空気量が大となる。換言すれば、検出吸入空気量が実際よりも少なく計量される。そのため、空燃比フィードバック制御においては、検出吸入空気量に基づく基本燃料噴射量Ｔｐでは目標空燃比（例えば理論空燃比）よりもリーンとなってしまうことから、補正量（α＋αｍ）が大きく与えられる。ステップ６では、補正量（α＋αｍ）が所定値未満であればＹＥＳつまり検出吸入空気量と実吸入空気量とが実質的に等しいと判別し、所定値以上であればＮＯつまり検出吸入空気量に対し実吸入空気量が過大であると判別する。

ステップ６においてＹＥＳつまり検出吸入空気量と実吸入空気量とが実質的に等しい場合には、ステップ７へ進み、ブローバイガス処理装置の系内でのリーク（つまり弁の動作不良や系内でのシール不良等の故障）が存在するものと判定する。この場合には、外部環境にブローバイガスが流出することはないので、エンジンコントローラ１５のメモリにエラー情報を残すにとどめ、警告灯３５は点灯しない。

ステップ６においてＮＯつまり検出吸入空気量に対し実吸入空気量が過大である場合には、ステップ８へ進み、ブローバイガス処理装置の系外へのリーク（配管の孔あきや配管の外れ）があるものと判定する。この場合には、運転者に報知するために警告灯３５を点灯する。

上述した系内でのリークの代表的な例としては、ブローバイガス第１配管２２におけるワンウェイバルブ２５の開固着（逆流を阻止できない状態）が挙げられる。

第１ステージの診断においては、新気導入配管２１が遮断バルブ２４で遮断されたときにブローバイガス第２配管２３を介して吸気コレクタ１７の負圧が作用することでクランクケース３内の圧力が低下していく。このときにワンウェイバルブ２５が開固着していると、ブローバイガス第１配管２２を通って吸気通路１１からクランクケース３内へ新気が流入するので、クランクケース３内の圧力低下が不十分となる。そのため、第１ステージの診断（ステップ４）では異常と判別される。

しかしながら、ワンウェイバルブ２５が開固着していても、ブローバイガス第１配管２２から第１オイルセパレータ室６に流入した新気は、ブローバイガス第２配管２３を介して吸気コレクタ１７に流れ、最終的に燃焼室２へと供給される。また、ブローバイガス第２配管２３を通る新気は、エアフロメータ１９を通過するため、吸入空気量の一部としてエアフロメータ１９によって計量される。そのため、ワンウェイバルブ２５の開固着があっても、エアフロメータ１９によって計量された検出吸入空気量と内燃機関１のシリンダ内に流入する実吸入空気量とは基本的に等しくなる。

換言すれば、系外に対する孔あき等のリークがなければ、ワンウェイバルブ２５の開固着に代表される系内でのリークがあったとしても、燃焼室２に吸入される新気の全てがエアフロメータ１９を通過し、エアフロメータ１９によって計量されるため、実吸入空気量は検出吸入空気量から大きく乖離することはない。

これに対し、例えばいずれかの配管で孔あきがあったような場合には、スロットル弁１４下流側で生じる負圧の作用により、孔あき箇所から外気が侵入し、最終的に燃焼室２に取り込まれる。このような孔あき箇所から侵入した外気はエアフロメータ１９を通過せず、エアフロメータ１９では計量されない。従って、内燃機関１のシリンダ内に流入する実吸入空気量に比較してエアフロメータ１９によって計量された検出吸入空気量が相対的に小さくなる。従って、第１ステージの診断に加えて第２ステージの診断を行うことによって、系外へのリークであることが確実に診断される。

図４は、検出吸入空気量（Ｑafm）および実吸入空気量（Ｑcylin）の比（Ｑafm／Ｑcylin）と孔あき等の開口の等価直径との関係を示したもので、孔あき等の系外へのリークがなければ、線Ｌ３で示すように、比（Ｑafm／Ｑcylin）は１を保つ。孔あきがある場合には、線Ｌ４で示すように、比（Ｑafm／Ｑcylin）は等価直径が大きいほど小さな１未満の値となる。従って、診断の目標とする等価直径に応じて閾値が線Ｌ５に示すように設定され、この閾値に基づいて、系外へのリークであることが診断される。

なお、図２のリーク診断Ａの例では、第１ステージの診断で異常（ステップ４でＮＯ）と判別された場合に第２ステージの診断へ進むようにしているが、第１ステージの診断と第２ステージの診断とはそれぞれ個別に行うこともでき、両者の結果を組み合わせて同様の診断結果を得ることができる。

また、ステップ６における検出吸入空気量と実吸入空気量との比較を空燃比フィードバック制御における補正量（α＋αｍ）を用いて行う例を説明したが、実吸入空気量を例えば吸気コレクタ１７における過給圧センサ２０の検出値から演算して求め、これを検出吸入空気量と比較するようにしてもよい。

上記実施例では、非過給条件においてリーク診断Ａが実行され、リーク診断Ｂは過給条件において第１ステージの診断が実行された後、非過給条件（好ましくはフューエルカット中もしくはモータリング中）において第２ステージの診断が実行される。

この実施例のように、リーク診断Ａとリーク診断Ｂとの双方を実行するようにすれば、リーク診断の精度がより高く得られ、かつ誤診断が少なくなる。必要に応じて、リーク診断Ａの診断結果とリーク診断Ｂの診断結果とを適宜に組み合わせて用いることができる。

例えば、リーク診断Ａのステップ５（リークがないとの判定）では、少なくとも新気導入配管２１とブローバイガス第２配管２３とを含む配管経路に孔あき等がないと判断でき、リーク診断Ｂのステップ１５では、少なくとも新気導入配管２１とブローバイガス第１配管２２とを含む配管経路に孔あき等がないと判断できる。また、ワンウェイバルブ２５の開固着はリーク診断Ａで、閉固着はリーク診断Ｂで、それぞれ検出することが可能である。

Claims (8)

1. 吸気通路のエアフロメータ下流側からクランクケースへ新気を導入する新気導入配管と、上記吸気通路のスロットル弁上流側でかつコンプレッサ上流側に設けられた圧力制御バルブと、ブローバイガスを上記クランクケースから上記吸気通路の上記コンプレッサと上記圧力制御バルブとの間へ導くブローバイガス第１配管と、ブローバイガスを上記クランクケースから上記吸気通路のコンプレッサ下流側でかつスロットル弁下流側へ導くブローバイガス第２配管と、上記新気導入配管を遮断可能な遮断バルブと、上記ブローバイガス第１配管において上記クランクケースから上記吸気通路へ向かうガスの流れのみを許容するワンウェイバルブと、上記ブローバイガス第２配管に設けられたＰＣＶバルブと、を含む内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断方法であって、
   過給条件において上記遮断バルブを閉じ、その後の上記クランクケース内の圧力低下が正常か異常かを判別する第１の診断と、非過給条件において上記圧力制御バルブを開側状態と閉側状態とに制御し、開側状態で検出される開側時吸入空気量と閉側状態で検出される閉側時吸入空気量とが等しいか否かを判別する第２の診断と、を行い、
   第１の診断で異常と判別しかつ第２の診断で開側時吸入空気量と閉側時吸入空気量とが異なると判別した場合にはブローバイガス処理装置の系外に対するリークが存在すると判定し、第１の診断で異常と判別しかつ第２の診断で開側時吸入空気量と閉側時吸入空気量とが等しいと判別した場合にはブローバイガス処理装置の系内での故障が存在すると判定する、内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断方法。
2. 第１の診断を先に実行し、異常と判別した場合に、次に第２の診断を実行する、
   請求項１に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断方法。
3. 第２の診断では、上記圧力制御バルブを開側から閉側へと連続的に制御し、各々の状態で開側時吸入空気量および閉側時吸入空気量の検出を行う、請求項１または２に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断方法。
4. 第２の診断は、車両減速時のフューエルカット中あるいは外部駆動力によるモータリング中に実行する、請求項１～３のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断方法。
5. 上記の系内での故障は、上記ワンウェイバルブの閉固着もしくは上記ＰＣＶバルブの開固着であると判定する、
   請求項１～４のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断方法。
6. ブローバイガス処理装置の系外に対するリークが存在すると判定したときは警告灯を点灯し、ブローバイガス処理装置の系内での故障が存在すると判定したときは警告灯を点灯しない、
   請求項１～５のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断方法。
7. 第２の診断では、非過給条件において上記圧力制御バルブを全開状態と全閉状態とに制御し、全開状態で検出される全開時吸入空気量と全閉状態で検出される全閉時吸入空気量とが等しいか否かを判別し、
   第１の診断で異常と判別しかつ第２の診断で全開時吸入空気量と全閉時吸入空気量とが異なると判別した場合にはブローバイガス処理装置の系外に対するリークが存在すると判定し、第１の診断で異常と判別しかつ第２の診断で全開時吸入空気量と全閉時吸入空気量とが等しいと判別した場合にはブローバイガス処理装置の系内での故障が存在すると判定する、請求項１～６のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断方法。
8. 過給用のコンプレッサを吸気通路に備えた内燃機関と、
   上記吸気通路のエアフロメータ下流側からクランクケースへ新気を導入する新気導入配管と、吸気通路のスロットル弁上流側でかつコンプレッサ上流側に設けられた圧力制御バルブと、ブローバイガスを上記クランクケースから上記吸気通路の上記コンプレッサと上記圧力制御バルブとの間へ導くブローバイガス第１配管と、ブローバイガスを上記クランクケースから上記吸気通路のコンプレッサ下流側でかつスロットル弁下流側へ導くブローバイガス第２配管と、上記新気導入配管を遮断可能な遮断バルブと、上記ブローバイガス第１配管において上記クランクケースから上記吸気通路へ向かうガスの流れのみを許容するワンウェイバルブと、上記ブローバイガス第２配管に設けられたＰＣＶバルブと、を含むブローバイガス処理装置と、
   上記ブローバイガス処理装置のリークを診断する制御部と、
   を備えた内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断装置であって、
   上記制御部は、過給条件において上記遮断バルブを閉じ、その後の上記クランクケース内の圧力低下が正常か異常かを判別する第１の診断と、非過給条件において上記圧力制御バルブを開側状態と閉側状態とに制御し、開側状態で検出される開側時吸入空気量と閉側状態で検出される閉側時吸入空気量とが等しいか否かを判別する第２の診断と、を行い、第１の診断で異常と判別しかつ第２の診断で開側時吸入空気量と閉側時吸入空気量とが異なると判別した場合にはブローバイガス処理装置の系外に対するリークが存在すると判定し、第１の診断で異常と判別しかつ第２の診断で開側時吸入空気量と閉側時吸入空気量とが等しいと判別した場合にはブローバイガス処理装置の系内での故障が存在すると判定する、内燃機関のブローバイガス処理装置のリーク診断装置。

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