工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法以及使用了所述方法的工作氣體循環(huán)型...的制作方法

文檔序號：5197592閱讀：282來源：國知局

專利名稱：工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法以及使用了所述方法的工作氣體循環(huán)型 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常進行檢測的方法以及使用了所述方法的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機。
背景技術：
以往，提出有如下所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機向燃燒室供應燃料氣體(例如，氫氣)、氧化劑氣體(例如，氧氣)、以及工作氣體(例如，惰性氣體)從而使所述燃料氣體燃燒，并使從所述燃燒室排出的已燃氣體中的工作氣體通過循環(huán)通路在所述燃燒室內(nèi)循環(huán)。優(yōu)選所述工作氣體具有惰性、比熱比大、能夠提高發(fā)動機的熱效率。因此，作為所述工作氣體，能夠舉出例如，作為屬于稀有氣體類的單原子氣體的氦氣、氖氣、以及氬氣等。在現(xiàn)實中，作為所述發(fā)動機的工作氣體，上述單原子氣體中的氬氣被廣泛使用。在所述發(fā)動機的已燃氣體中，包含有由于燃料氣體的燃燒產(chǎn)生的燃燒生成物(例如，H2o(水蒸氣)、co2(二氧化碳)等)和工作氣體(例如，氬氣、氦氣等)。在所述燃燒生成物中，特別地，水蒸氣是三原子分子的氣體，其不只相對于氬氣、氦氣等單原子的惰性氣體，即使與空氣和氮氣相比，比熱比也更小(參照圖I)。因此，當如上述那樣將含有具有低比熱比的水蒸氣的已燃氣體原封不動地再此供應至燃燒室時，工作氣體全體的比熱比減小，結果，發(fā)動機的熱效率降低。因此，一般情況下，所述發(fā)動機包括用于使從燃燒室排出的已燃氣體在燃燒室內(nèi)循環(huán)(再供應)的循環(huán)通路、以及介入安裝在所述循環(huán)通路、并且分離去除已燃氣體中包含的燃燒生成物(例如，H2o(水蒸氣)、co2(二氧化碳)等)的燃燒生成物去除裝置(例如，冷凝劑、吸附材料等)。工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機是所謂“閉路式循環(huán)發(fā)動機(Closed Cycle Engine) ”的一種，從而需要保持使從燃燒室排出的已燃氣體在燃燒室內(nèi)循環(huán)(再供應)的循環(huán)通路的氣密性。當所述循環(huán)通路發(fā)生泄漏時，包含工作氣體的循環(huán)氣體漏出到大氣中，或者相反地，大氣中的空氣流入到循環(huán)通路內(nèi)。如圖I所示，作為空氣的主要成分的氮氣(以及氧氣)比作為工作氣體使用的具有惰性的單原子氣體(例如，氬氣)的比熱比低，因此當空氣流入循環(huán)通路內(nèi)時，存在如下可能循環(huán)氣體全體的比熱比減小，上死點(TDC，Top DeadCenter)附近的燃燒室內(nèi)的溫度和壓力降低，發(fā)動機的熱效率減小，從而發(fā)動機不能夠進行正常地運轉。因此，在工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，需要迅速且高精度地判斷已燃氣體的循環(huán)通路的氣密性是否存在異常。在本技術領域中，例如，進行了以下嘗試在混合動力車(HV, Hybrid Vehicle)中，關閉配設在連通貯存氣體燃料的燃料罐和發(fā)動機側的燃料供應裝置的燃料供應通路的隔斷閥，并且利用壓力檢測裝置來檢測隔斷閥與燃料供應裝置之間的壓力，由此來對氣體燃料的泄露進行檢測(例如，參照專利文獻I)。但是，如上所述的現(xiàn)有技術是用來檢測氣體燃料的供應系統(tǒng)的泄漏的技術，如果在供應系統(tǒng)與外部氣體之間存在充分大的壓力差，則能夠容易地確保氣體燃料的泄露的檢測性能，但在如上所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的循環(huán)通路中，除非采取特別的對策，難以期待在供應系統(tǒng)與外部氣體之間存在充分大的壓力差，從而難以檢測出循環(huán)氣體從循環(huán)通路泄漏到大氣中、或者相反地、大氣中的空氣侵入到循環(huán)通路內(nèi)的情況。為了在如上所述的、除非采取特別的對策、否則難以期待在供應系統(tǒng)與外部氣體之間存在充分大的壓力差的構成中進行氣密性的檢查，在本技術領域內(nèi)還進行了其他嘗試。例如，進行了以下嘗試利用隔斷閥關閉從貯存液體燃料的燃料罐到發(fā)動機的進氣系統(tǒng)的蒸發(fā)燃料供應系統(tǒng)(包含容納罐)，并通過加壓泵對密閉空間加壓，并通過壓力傳感器對所述密閉空間的壓力的變化進行檢測，由此判斷所述密閉空間是否存在泄露(例如，參照專利文獻2以及專利文獻3)。但是，在如上所述的現(xiàn)有技術中，為了使供應系統(tǒng)與外部氣體之間存在充分大的壓力差從而確保檢測性能，需要加壓泵等加壓裝置。另外，當在連通容納罐與外界的通路上配設有加壓泵時，存在以下可能性因為供油時的排氣和對蒸發(fā)燃料進行凈化處理時的進·氣也經(jīng)過加壓裝置而產(chǎn)生通路壓損、或者異物(灰塵或水)伴隨著供油時的排氣或者對蒸發(fā)燃料進行凈化處理時的進氣混入加壓裝置。例如，在專利文獻2中，為了防止上述不良情況，在連通容納罐與外界的通路和連通容納罐與燃料罐的通路之間設置旁通管，并在所述旁通管上介入安裝加壓裝置。S卩，在如上所述的現(xiàn)有技術中，需要新設置加壓裝置和旁通管等，結果導致包含所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的系統(tǒng)的大型化、復雜化、以及高成本化。由此，在本技術領域中，針對利用低成本來高精度地檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常的簡潔技術，存在進一步的要求。在先技術文獻專利文獻I :日本特開2006-250024號公報；專利文獻2 :日本特開2005-54696號公報；專利文獻2 :日本特開平11-336620號公報。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在本技術領域中，針對利用低成本來高精度地檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常的簡潔技術，存在進一步的要求。本發(fā)明正是為了應對所述要求而完成的。更具體地說，本發(fā)明的目的在于提供一種利用低成本來高精度地檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常的簡潔方法以及使用了所述方法的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機。本發(fā)明的上述目的通過一種工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法達成，所述氣密異常檢測方法用來檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常，其中，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體引導至燃燒室，并使所述燃料氣體在燃燒室內(nèi)燃燒，從而獲得動力，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機包括燃料氣體供應裝置，所述燃料氣體供應裝置供應所述燃料氣體；氧化劑氣體供應裝置，所述氧化劑氣體供應裝置供應所述氧化劑氣體；
工作氣體供應裝置，所述工作氣體供應裝置供應所述工作氣體；密閉的循環(huán)通路，所述循環(huán)通路使從與所述燃燒室連通的排氣口排出的已燃氣體循環(huán)至與所述燃燒室連通的進氣口；以及燃燒生成物去除裝置，所述燃燒生成物去除裝置將由于所述燃料氣體的燃燒而產(chǎn)生的燃燒生成物從所述已燃氣體中分離并去除掉，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的特征在于，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括氣體量檢測裝置，所述氣體量檢測裝置檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體量；以及氣密判斷裝置，所述氣密判定裝置判斷所述循環(huán)通路的氣密性；并且所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法包括剩余氣體供應步驟，將所述燃料氣體、所述氧化劑氣體、以及所述工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體供應至所述循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量I ;循環(huán)氣體增加量檢測步驟，利用所述氣體量檢測裝置對循環(huán)氣體增加量進行檢測，所述循環(huán)氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量；以及氣密判斷步驟，當作為所述預定量I與所述循環(huán)氣體增加量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量2時，判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常，當所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于所述預定量2時，判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常。本發(fā)明的上述目的通過一種工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機達成,所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體引導至燃燒室，并使所述燃料氣體在燃燒室內(nèi)燃燒，從而獲得動力，其包括燃料氣體供應裝置，所述燃料氣體供應裝置供應所述燃料氣體；氧化劑氣體供應裝置，所述氧化劑氣體供應裝置供應所述氧化劑氣體；工作氣體供應裝置，所述工作氣體供應裝置供應所述工作氣體；密閉的循環(huán)通路，所述循環(huán)通路使從與所述燃燒室連通的排氣口排出的已燃氣體循環(huán)至與所述燃燒室連通的進氣口；以及燃燒生成物去除裝置，所述燃燒生成物去除裝置將由于所述燃料氣體的燃燒而產(chǎn)生的燃燒生成物從所述已燃氣體中分離并去除掉，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的特征在于，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括氣體量檢測裝置，所述氣體量檢測裝置檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體量；以及氣密判斷裝置，所述氣密判定裝置判斷所述循環(huán)通路的氣密性；并且在所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，所述燃料氣體供應裝置、所述氧化劑氣體供應裝置、以及所述工作氣體供應裝置中的至少一種供應裝置將所述燃料氣體、所述氧化劑氣體、以及所述工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體供應至所述循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量I ;
所述氣體量檢測裝置對循環(huán)氣體增加量進行檢測，所述循環(huán)氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在向所述循環(huán)通路內(nèi)供應所述剩余氣體前后的增量，當作為所述預定量I與所述循環(huán)氣體增加量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量2時，所述氣密判斷裝置判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常，當所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于所述預定量2時，所述氣密判斷裝置判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體而多出預定量I地供應至循環(huán)通路內(nèi)，并基于所述預定量I與循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量的差來判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常，其中，所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量通過氣體量檢測裝置來另外進行檢測。結果，根據(jù)本發(fā)明，能夠利用低成本的、簡潔的構成以及方法，高精度地檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常。

圖I是對各種氣體的比熱比進行比較的圖表；圖2是示出了壓縮比與理論熱效率的關系的圖表，所述壓縮比是使用具有各種比熱比的工作氣體的發(fā)動機的壓縮比；圖3是示出了包含有工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的系統(tǒng)的構成的示意圖，其中，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機使用了本發(fā)明的一個實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法；圖4是示出了在本發(fā)明的一個實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中執(zhí)行的一連串處理的流程圖；圖5是示出了在剩余氣體被供應至循環(huán)通路內(nèi)并且進行了氣密性的判斷后、作為剩余氣體被供應的氣體的供應量減小時觀測到的所述循環(huán)氣體的量的變遷的圖表；圖6是示出了在本發(fā)明的另一個實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中執(zhí)行的一連串處理的流程圖；圖7是示出了在向循環(huán)通路內(nèi)供應剩余氣體時、剩余氣體的供應量與檢測量的關系的圖表。
具體實施例方式如上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種利用低成本來高精度地對工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常進行檢測的簡潔方法以及使用了所述方法的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機。為了達成所述目的，本發(fā)明人進行了研究，結果思考出如下方案將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體而多出預定量I地供應至循環(huán)通路內(nèi)，并且，基于所述預定量I與循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量的差來判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常，其中，所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量通過氣體量檢測裝置來另外進行檢測，由此，高精度地檢測出工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常。
即，本發(fā)明的第一方式涉及一種工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，所述氣密異常檢測方法用來檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常，其中，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體引導至燃燒室，并使所述燃料氣體在燃燒室內(nèi)燃燒，從而獲得動力，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機包括燃料氣體供應裝置，所述燃料氣體供應裝置供應所述燃料氣體；氧化劑氣體供應裝置，所述氧化劑氣體供應裝置供應所述氧化劑氣體；工作氣體供應裝置，所述工作氣體供應裝置供應所述工作氣體；
密閉的循環(huán)通路，所述循環(huán)通路使從與所述燃燒室連通的排氣口排出的已燃氣體循環(huán)至與所述燃燒室連通的進氣口；以及燃燒生成物去除裝置，所述燃燒生成物去除裝置將由于所述燃料氣體的燃燒而產(chǎn)生的燃燒生成物從所述已燃氣體中分離并去除掉，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的特征在于，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括氣體量檢測裝置，所述氣體量檢測裝置檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體量；以及氣密判斷裝置，所述氣密判定裝置判斷所述循環(huán)通路的氣密性；并且所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法包括剩余氣體供應步驟，將所述燃料氣體、所述氧化劑氣體、以及所述工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體供應至所述循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量I ;循環(huán)氣體增加量檢測步驟，利用所述氣體量檢測裝置對循環(huán)氣體增加量進行檢測，所述循環(huán)氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量；以及氣密判斷步驟，當作為所述預定量I與所述循環(huán)氣體增加量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量2時，判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常，當所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于所述預定量2時，判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常。如上所述，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機通過向燃燒室供應燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體并使所述燃料氣體燃燒來獲得動力。作為所述工作氣體，可以使用例如，空氣或者氮氣等各種氣體。但是，如上所述，作為所述工作氣體，優(yōu)選使用例如氬氣、氦氣、氖氣等比熱比大于空氣的惰性氣體作為工作氣體。相比于使用具有比較小的比熱比的氣體(例如，空氣、氮氣等)作為工作氣體的情況，使用所述比熱比大的氣體作為工作氣體能夠以高的熱效率使發(fā)動機運轉，并且能夠實現(xiàn)更安定的燃燒。S卩，如通過示出了使用具有各種比熱比的工作氣體的發(fā)動機的壓縮比與理論熱效率的關系的圖2能夠了解的那樣，工作氣體的比熱比越大，發(fā)動機的熱效率越高。具體地說，使用壓縮比e以及工作氣體的比熱比K，發(fā)動機的理論熱效率(Ilth)通過以下的式(I)表達。(數(shù)I)
nth = I-e (B) (I)另外，以通過活塞進行壓縮前后的缸內(nèi)壓力分別為Pl和P2、以壓縮比為e、工作氣體的比熱比為K，上述各物理量的關系通過以下的式(2)表達。(數(shù)2)P2 = PlX eK (2)當涉及到缸內(nèi)溫度時，同樣的關系也成立。即，當工作氣體的比熱比降低時，通過活塞進行壓縮前后的缸內(nèi)壓力以及缸內(nèi)溫度降低，從而導致燃燒狀態(tài)的惡化。所述工作氣體可以貯存在工作氣體貯存部(例如，罐、儲氣瓶等)。另外，所述工作氣體能夠從所述工作氣體貯存部，例如，經(jīng)由與配設在所述發(fā)動機的循環(huán)通路上的填充口連通的工作氣體供應通路填充至所述發(fā)動機的循環(huán)通路內(nèi)。所述工作氣體供應通路可以被構成為例如，介入安裝有響應來自后述的電子控制裝置(ECU)的指示信號而開閉的閥體，并且，當所述工作氣體供應通路通過所述閥體被打開時，由于工作氣體的壓力，工作氣體被供應(填充)至循環(huán)通路內(nèi)。此外，用于工作氣體的填充的壓力可以基于例如作為工作氣體貯存部的工作氣體罐內(nèi)的工作氣體的壓力，也可以基于例如通過用來提高誘導氣體的壓力的壓縮機(例如，壓縮機、泵等)而被增大的工作氣體的壓力。另外，用于工作氣體的填充的壓力可以通過介入安裝在工作氣體貯存部與填充口之間的填充壓力調整裝置(例如，壓力調節(jié)器等)被限制為不會大于等于一定的設定壓力。通過上述說明，說明了向工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機供應工作氣體的工作氣體供應裝置的構成的一個例子，但工作氣體供應裝置的構成并不僅限于此，只要能夠向工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機供應工作氣體，所述工作氣體供應裝置可以采用任何構成。作為所述燃料氣體，可以使用例如，天然氣、丙烷、氫氣等各種燃料。所述燃料氣體可以貯存在燃料氣體貯存部(例如，罐、儲氣瓶等)。另外，所述燃料氣體，例如，可以從所述燃料氣體貯存部直接噴射至發(fā)動機的燃燒室內(nèi)(所謂“缸內(nèi)噴射”)，或者也可以通過從所述燃料氣體貯存部噴射至發(fā)動機的進氣口內(nèi)等來事先與工作氣體進行混合。進行所述燃料氣體的噴射的噴射裝置可以是例如噴射閥，所述噴射閥響應來自后述的電子控制裝置(ECU)的指示信號而通過閥體開閉噴射口，并且，當所述噴射口通過所述閥體被打開時，所述噴射閥利用被供應至噴射裝置的燃料氣體的壓力噴射燃料氣體。此夕卜，用于燃料氣體的噴射的壓力可以基于例如作為燃料氣體貯存部的燃料氣體罐內(nèi)的燃料氣體的壓力，也可以基于例如通過用來提高燃料氣體的壓力的壓縮機(例如，壓縮機、泵等)而被增大的燃料氣體的壓力。另外，用于燃料氣體的噴射的壓力可以通過介入安裝在燃料氣體貯存部與噴射裝置之間的噴射壓力調整裝置(例如，壓力調節(jié)器等)被限制為不會大于等于一定的設定壓力。通過上述說明，說明了向工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機供應燃料氣體的燃料氣體供應裝置的構成的一個例子，但燃料氣體供應裝置的構成并不僅限于此，只要能夠向工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機供應燃料氣體，所述燃料氣體供應裝置可以采用任何構成。作為用來使所述燃料氣體燃燒的氧化劑氣體，只要能夠使所述燃料氣體燃燒，并沒有特別的限定，但作為一個例子，可以舉出例如氧氣。氧化劑氣體可以貯存在例如儲氣瓶等氧化劑氣體貯存部，并且，所述氧化劑氣體，例如，可以從所述氧化劑氣體貯存部直接噴射至所述發(fā)動機的燃燒室內(nèi)，或者也可以在被供應至所述發(fā)動機的燃燒室內(nèi)之前事先與工作氣體進行混合。與進行燃料氣體的噴射的噴射裝置相同，進行所述燃料氣體的噴射的噴射裝置可以是例如噴射閥，所述噴射閥響應來自后述的電子控制裝置(ECU)的指示信號而通過閥體開閉噴射口，并且，當所述噴射口通過所述閥體被打開時，所述噴射閥利用被供應至噴射裝置的燃料氣體的壓力噴射燃料氣體。此外，用于氧化劑氣體的噴射的壓力可以基于例如作為氧化劑氣體貯存部的氧化劑氣體罐內(nèi)的氧化劑氣體的壓力，也可以基于例如通過用來提高氧化劑氣體的壓力的壓縮機(例如，壓縮機、泵等)而被增大的氧化劑氣體的壓力。另夕卜，用于氧化劑氣體的噴射的壓力可以通過介入安裝在氧化劑氣體貯存部與噴射裝置之間的噴射壓力調整裝置(例如，壓力調節(jié)器等)被限制為不會大于等于一定的設定壓力。通過上述說明，說明了向工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機供應氧化劑氣體的氧化劑氣體供應裝置的構成的一個例子，但氧化劑氣體供應裝置的構成并不僅限于此，只要能夠向工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機供應氧化劑氣體，所述氧化劑氣體供應裝置可以采用任何構成。此外，所述燃料氣體的燃燒模式可以根據(jù)使用的燃料氣體的性狀和發(fā)動機的規(guī)格等來適當?shù)剡M行選擇。更具體地說，例如可以在預定的期間將燃料氣體直接噴射至燃燒室內(nèi)(所謂“高壓噴射”)從而使燃料氣體擴散燃燒，所述預定的期間在以下的期間內(nèi)即，至少包含氧化劑氣體和工作氣體的氣體處于在燃燒室內(nèi)被壓縮的高壓縮狀態(tài)的期間。另外，也可以利用通過設置在燃燒室內(nèi)的點火裝置產(chǎn)生的火花來進行點火從而使如上述那樣事先與工作氣體進行了混合的燃料氣體進行火花點火燃燒。如上所述，工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體引導至燃燒室，并使所述燃料氣體在燃燒室內(nèi)燃燒，從而獲得動力。另外，工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機使從所述燃燒室排出的已燃氣體通過循環(huán)通路在所述燃燒室內(nèi)循環(huán)。在所述已燃氣體中包含有伴隨著燃料氣體的燃燒產(chǎn)生的燃燒生成物，所述燃燒生成物在每次燃料氣體進行燃燒時產(chǎn)生，因此，除非采取一些方法將所述燃燒生成物從已燃氣體中去除，所述燃燒生成物會在已燃氣體內(nèi)積蓄，從而持續(xù)增加。因此，工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機需要包括從已燃氣體中分離去除由于燃料氣體的燃燒產(chǎn)生的燃燒生成物的燃燒生成物去除裝置。此外，燃燒生成物根據(jù)作為燃料氣體使用的物質的種類而不同。因此,燃燒生成物去除裝置也需要與作為燃料氣體使用的物質的種類相對應。例如，在使用氫氣作為燃料氣體時，在已燃氣體中包含有H2O (水蒸氣)。在該情況下，所述發(fā)動機一般包括循環(huán)通路，所述循環(huán)通路用來使從燃燒室排出的已燃氣體在燃燒室內(nèi)循環(huán)(再供應)；以及冷凝劑，所述冷凝劑介入安裝在所述循環(huán)通路上，并使已燃氣體中包含的H20(水蒸氣)冷凝從而分離去除所述1120(水蒸氣)?；蛘?，也可以取代冷凝劑，或者在冷凝劑之外，在循環(huán)通路上配設用來吸附H2O(水蒸氣)的吸附材料。另外，例如在使用烴類的燃料氣體時，在已燃氣體中除了H20(水蒸氣)，還包含有CO2(二氧化碳)。在該情況下，所述發(fā)動機除了如上所述的用來分離去除H20(水蒸氣)的裝置(例如，冷凝劑、吸附材料等)，一般還在循環(huán)通路上配設有用來分離去除co2(二氧化碳)的裝置。作為所述用來分離去除CO2(二氧化碳)的裝置，例如，舉出有溶解進而吸收CO2 (二氧化碳)的單乙醇胺溶液、或者吸附進而吸收CO2 (二氧化碳)的沸石系吸附劑等。除上述裝置之外，如上所述，使用了本實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括檢測循環(huán)通路內(nèi)的氣體量的氣體量檢測裝置以及判斷循環(huán)通路的氣密性的氣密判斷裝置。只要能夠對循環(huán)通路內(nèi)的氣體量進行檢測，所述氣體量檢測裝置并不限于指定的構成或者形態(tài)。例如，所述氣體量檢測裝置也可以是對循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力進行檢測的氣壓檢測裝置。在該情況下，所述氣體量檢測裝置基于通過氣壓檢測裝置檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力來對循環(huán)通路內(nèi)的氣體量進行檢測。此外，可以從本領域的技術人員公知的各種方法中、根據(jù)發(fā)動機的構成等選擇適當?shù)姆椒ㄗ鳛檠h(huán)通路內(nèi)的氣體量的具體檢測方法。例如，可以通過將所述氣體量檢測裝置設置在設置在循環(huán)通路上的燃料氣體、氧化劑氣體、或者工作氣體的供應裝置的上游等來對循環(huán)通路內(nèi)的氣體量進行檢測。如上所述，氣體量檢測裝置產(chǎn)生與循環(huán)通路內(nèi)的氣體量對應的測量信號(檢測信號)，因此，例如，能夠通過使氣壓檢測裝置與電子控制裝置(ECU)連接，在通過所述電子控制裝置進行的各種控制中使用所述氣壓檢測裝置。另外，電子控制裝置(Era=ElectixmicControl Unit)是指例如以公知的微型計算機為主體的電子裝置，所述微型計算機包含中央處理裝置(CPU :Central Processing Unit)、以及 ROM (Read Only Memory,只讀存儲器)、RAM (Random Access Memory，隨機存取存儲器)、非易失性存儲器等存儲裝置、以及接口。但是，針對氣體量檢測裝置以及ECU的所述說明只是舉例，氣體量檢測裝置以及ECU的構成并僅不限于所述說明。如上所述，本實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法被使用于在以上進行了說明的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法包括剩余氣體供應步驟，將所述燃料氣體、所述氧化劑氣體、以及所述工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體供應至所述循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量I ;循環(huán)氣體增加量檢測步驟，利用所述氣體量檢測裝置對循環(huán)氣體增加量進行檢測，所述循環(huán)氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量；以及氣密判斷步驟，當作為所述預定量I與所述循環(huán)氣體增加量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量2時，判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常，當所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于所述預定量2時，判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常。首先，在剩余氣體供應步驟中，如上所述，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量I。由此，循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量應該增加預定量I。此外，預定量I可以例如通過斟酌作為剩余氣體供應的氣體的供應裝置的供應量控制的精度、以及氣體量檢測裝置的檢測精度等來適當?shù)剡M行設定。另外，所述預定量I的剩余氣體可以通過所述發(fā)動機的一次燃燒循環(huán)來供應，或者，也可以使所述發(fā)動機的多次燃燒循環(huán)分散并且逐漸地供應剩余氣體，使得在遍及所述多次燃燒循環(huán)的過程中被供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的總計剩余量達到預定量I。無論采用哪一種方法，如果被供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量達到所述預定量1，則停止剩余氣體的供應。在此，作為剩余氣體被供應到循環(huán)通路內(nèi)的氣體可以是燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的任一者，或者，也可以以組合多種氣體(例如，燃料氣體和工作氣體、氧化劑氣體和工作氣體等)的方式來進行供應。但是，當組合了燃料氣體和氧化劑氣體時，由于需要在氣密判斷步驟中的判斷中考慮燃燒室內(nèi)的燃料氣體的由于燃燒而被消耗的量等，判斷條件變得復雜，因此優(yōu)選回避包括所述組合的組合。更優(yōu)選的是，只以燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的任一者作為剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)。接下來，在循環(huán)氣體增加量檢測步驟中，如上所述，利用氣體量檢測裝置對循環(huán)氣體增加量進行檢測，所述循環(huán)氣體增加量是循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在剩余氣體供應步驟前后的增量。更具體地說，通過氣體量檢測裝置分別檢測循環(huán)通路內(nèi)的氣體在剩余氣體供應步驟前后的量，從而檢測出這些量的差作為循環(huán)氣體增加量，所述循環(huán)氣體增加量是循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量。也就是說，所述循環(huán)氣體增加量是伴隨著剩余氣體供應步驟中的剩余氣體的供應的、循環(huán)通路內(nèi)的循環(huán)氣體的增加量的實際測量值。在氣密判斷步驟中，如上所述，求出循環(huán)氣體量偏差的絕對值，所述循環(huán)氣體量偏差是預定量I與循環(huán)氣體增加量的差。更具體地說，以預定量I減去循環(huán)氣體增加量，并求出該結果的絕對值，由此求出循環(huán)氣體量偏差的絕對值。即，所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值是被供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量與循環(huán)通路內(nèi)的循環(huán)氣體的增加量的實際測量值的差的絕對值。接下來，當所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量2時，判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常，當循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于預定量2時，判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常。在此，所述預定量2是基于所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值來判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常時的閾值。換而言之，可以說所述預定量2是以下兩個量的差的最大允許值即，應該作為剩余氣體通過上述供應裝置供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量(預定量I)、以及通過氣體量檢測裝置實際檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量(循環(huán)氣體增加量)。此外，預定量2可以例如通過斟酌作為剩余氣體供應的氣體的供應裝置的供應量控制的精度、以及氣體量檢測裝置的檢測精度等來適當?shù)剡M行設定。在所述氣密判斷步驟中，所述氣密判斷裝置基于作為所述閾值的預定量2來判斷循環(huán)通路的氣密性是否存在異常，所述判斷結果例如可以用于是否執(zhí)行其他處理的條件分支等，所述條件分支包括通知循環(huán)通路的氣密性的異常的警告和發(fā)動機的再發(fā)動的禁止
坐寸o此外，上述預定量I以及預定量2也可以與作為用來判斷循環(huán)通路的氣密性是否存在異常的算法的程序一起，例如，被保存在ECU具有的ROM或者RAM等存儲裝置，并在利用ECU具有的CPU執(zhí)行處理(例如，判斷循環(huán)通路的氣密性是否存在異常等)時用作參照，其中，所述處理由與所述算法對應的程序規(guī)定。如上所述，根據(jù)本實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體多出預定量I地供應至循環(huán)通路內(nèi)，并且，基于應該被供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量(預定量I)與循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量的差來判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常，其中，所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量通過氣體量檢測裝置來另外進行檢測，由此，能夠高精度地檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常。另外，作為在本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中使用的所述燃料氣體，可以使用例如，天然氣、丙烷、氫氣等各種燃料。但是，如上所述，在工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，需要從已燃材料中去除作為燃燒室中的燃料氣體的燃燒的結果產(chǎn)生的燃燒生成物。另外，從地球環(huán)境保護的觀點出發(fā)，優(yōu)選燃燒生成物對自然環(huán)境無害，對地球溫暖化的影響小。從所述觀點出發(fā)，作為所述燃料氣體，優(yōu)選只生成能夠容易地從已燃氣體中去除的無害的燃燒生成物。具體而言，作為所述燃料氣體，優(yōu)選使用氫氣。當使用氫氣作為燃料時，優(yōu)選只生成容易從已燃氣體中去除并且無害的水(H2O)作為燃燒生成物。另外，作為所述氧化劑氣體，只要能夠使燃料在發(fā)動機的燃燒室內(nèi)氧化從而產(chǎn)生熱、使工作氣體膨脹從而產(chǎn)生動力，則所述氧化劑氣體可以是任一種氧化劑氣體。但是，作為使燃料(被氧化劑)發(fā)生了氧化(燃燒)的結果，一般情況下，氧化劑除了燃料的氧化體之外，還生成自身的還原體。在工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，需要將所述氧化體和還原體都從已燃氣體中去除。從所述觀點出發(fā)，作為所述氧化劑氣體，優(yōu)選只生成能夠容易地從已燃氣體中去除的燃料氣體的氧化體以及氧化劑氣體的還原體。具體地說，作為所述氧化劑氣體，優(yōu)選使用氧氣。當組合作為氧化劑氣體的氧氣與作為上述優(yōu)選的燃料氣體的氫氣來使用時，優(yōu)選只生成既是燃燒氣體(氫氣)的氧化體又是氧化劑氣體(氧氣)的還原體的水(H2O)作為燃燒生成物。此外，作為所述工作氣體，例如，可以使用空氣或者氮氣等各種氣體，從提高發(fā)動機的熱效率的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用具有大的比熱比的氣體。另外，從伴隨著燃燒室內(nèi)的燃料的燃燒而不產(chǎn)生有害物質的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用惰性氣體。具體地說，優(yōu)選使用例如氬氣、氖氣、氦氣等具有惰性的單原子氣體作為所述工作氣體。相比于使用具有比較小的比熱比的氣體(例如，空氣、氮氣等)作為工作氣體的情況，使用所述比熱比大的氣體作為工作氣體能夠以更高的熱效率使發(fā)動機運轉。另外，因為這些氣體是具有惰性的稀有氣體，所以不會產(chǎn)生例如在使用空氣作為工作氣體時產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)之類的有害物質，所以是優(yōu)選的。在這些氣體中，廣泛使用氬氣作為工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中的工作氣體。因此，本發(fā)明的第二方式涉及本發(fā)明的所述第一方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，其特征在于，所述燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體分別為氫氣、氧氣、以及氬氣。如上所述，當分別使用氫氣、氧氣、以及氬氣作為所述燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體時，作為燃燒生成物只生成水(H2O)，從而能夠容易地從已燃氣體中去除燃燒生成物，并且因為工作氣體的比熱比高，所以發(fā)動機的熱效率提高，此外，工作氣體不具有活性，所以有害物質不會伴隨著燃料的燃燒而產(chǎn)生，因此，這些燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體的組合是極優(yōu)選的。另外，如上所述，只要能夠檢測循環(huán)通路內(nèi)的氣體量，所述氣體量檢測裝置并不限于指定的構成或者形態(tài)。例如，所述氣體量檢測裝置也可以是檢測循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力的氣壓檢測裝置。即，所述氣體量檢測裝置可以基于通過氣壓檢測裝置檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力來對循環(huán)通路內(nèi)的氣體量進行檢測。因此，本發(fā)明的第三方式涉及本發(fā)明的所述第一方式或所述第二方式中的任一者涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，其特征在于，所述氣體量檢測裝置是檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力的氣壓檢測裝置。所述氣壓檢測裝置不僅限于指定的形態(tài)，而是可以是包含在本技術領域中廣泛使用的各種類型的壓力傳感器(例如，電容型壓力傳感器、半導體式壓力傳感器等)的構成。另外，所述氣壓檢測裝置可以被構成為檢測循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力，并產(chǎn)生表示循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力的測量信號(檢測信號)。在該情況下，所述氣體量檢測裝置檢測循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力，并產(chǎn)生表示循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力的測量信號(檢測信號)。另外，如上所述，在本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中，以對工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常進行檢測為目的，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量I。如上所述，在遍及所述發(fā)動機的一次以上的燃燒循環(huán)的過程中向循環(huán)通路內(nèi)過量地供應所述剩余氣體，由此，所述剩余氣體被供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多(事先確定的)預定量I。然后，停止供應剩余氣體(即，只供應對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量)，并如上述那樣，在循環(huán)氣體增加量檢測步驟中利用氣體量檢測裝置檢測循環(huán)氣體增加量，在氣密判斷步驟中基于循環(huán)氣體量偏差的絕對值判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常。也就是說，在該情況下，只要如上述那樣供應的剩余氣體沒有通過某種方法減少，多出了預定量I的量的剩余氣體以被供應至循環(huán)通路內(nèi)時的狀態(tài)被貯存。與沒有供應剩余氣體的通常狀態(tài)相比，剩余氣體如上述那樣被供應至循環(huán)通路內(nèi)的狀態(tài)下的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力更高，結果，當以與通常狀態(tài)相同的壓縮比壓縮所述氣體時，最大缸內(nèi)壓力(Pfflax)比所需要的更高，從發(fā)動機的運轉效率以及設計強度的角度出發(fā)，這不是優(yōu)選的。因此，在對發(fā)動機的氣密性是否存在異常進行了檢測后，優(yōu)選被供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體盡可能地快速減少，從而使循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力返回到通常狀態(tài)。但是，當供應燃料氣體或者氧化劑氣體作為剩余氣體時，在所述發(fā)動機的燃燒循環(huán)中，這些氣體被消耗。因此，如果使在循環(huán)氣體增加量檢測步驟結束后向循環(huán)通路內(nèi)供應的對應于所述剩余氣體的氣體的供應量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少，則如上述那樣貯存的剩余氣體伴隨著燃燒而被消耗減少。如上所述，當供應作為在所述發(fā)動機的燃燒循環(huán)中消耗的氣體的燃料氣體或者氧化劑氣體作為剩余氣體時，即使不采用特別措施，例如，新設置用來減少被過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的裝置等，而僅通過使在循環(huán)氣體增加量檢測步驟結束后向循環(huán)通路內(nèi)供應的與所述剩余氣體對應的氣體的供應量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少，貯存的剩余氣體也會伴隨著燃燒被消耗，結果，循環(huán)通路內(nèi)的對應于剩余氣體的氣體的量能夠返回到剩余氣體供應步驟前的量，因此是方便的。因此，本發(fā)明的第四方式涉及本發(fā)明的所述第一方式至所述方式中的任一項涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，其特征在于，
所述剩余氣體是所述燃料氣體或者所述氧化劑氣體中的任一者，并且在所述循環(huán)氣體增加量檢測步驟之后，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法還包括剩余氣體減量步驟，將在所述剩余氣體供應步驟中作為所述剩余氣體而過量供應的氣體供應至所述循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少事先確定的預定量3，由此，使所述循環(huán)通路內(nèi)的所述氣體的量返回到所述剩余氣體供應步驟前的量。如上所述，在本實施方式中，假定了供應燃料氣體或者氧化劑氣體作為剩余氣體的情況。另外，在本實施方式中，在利用氣體量檢測裝置檢測循環(huán)氣體增加量的循環(huán)氣體增加量檢測步驟后，將作為所述剩余氣體而過量供應的氣體(燃料氣體或者氧化劑氣體)供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少事先確定的預定量3。由此，根據(jù)本實施方式，即使不采用特別措施，例如，新設置用來減少被過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的裝置等，也能夠可靠地減少循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量。此外，在以下情況下，所述剩余氣體減量步驟中的預定量3與所述剩余氣體供應步驟中的預定量I相等即，不存在來自循環(huán)通路的循環(huán)氣體的泄露以及外部氣體的朝向循環(huán)通路內(nèi)的侵入等，并且循環(huán)通路的氣密性不存在異常，并且作為剩余氣體被過量供應至循環(huán)通路內(nèi)的氣體(燃料氣體或者氧化劑氣體)不存在設想之外的消耗的情況。另外，所述預定量3的剩余氣體可以通過所述發(fā)動機的一次燃燒循環(huán)減少，或者，也可以使所述發(fā)動機的多次燃燒循環(huán)分散并且逐漸地減少剩余氣體，使得在遍及所述多次燃燒循環(huán)的過程中減少的剩余氣體的總量達到預定量3。無論采用哪一種方法，如果被供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量減少了所述預定量3，則停止減少剩余氣體。此外，本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法利用氣體的各自的供應裝置將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體(比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量)多出預定量I地供應至循環(huán)通路內(nèi)，并利用氣體量檢測裝置(例如，氣壓檢測裝置)對由此增加的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量進行檢測，并根據(jù)預定量I與循環(huán)氣體增加量是否一致，判斷循環(huán)通路的氣密性是否存在異常。如上所述，本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法以剩余氣體的供應裝置將正確的量的剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)為前提。在剩余氣體的供應裝置產(chǎn)生異常、從而剩余氣體的供應裝置不能夠將正確的量的剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)的情況下，難以達到本發(fā)明的目的，即，高精度地對工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常進行檢測。因此，在本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中，優(yōu)選在判斷循環(huán)通路的氣密性是否存在異常之前，判斷剩余氣體的供應裝置是否存在異常。即，本發(fā)明的第五方式涉及本發(fā)明的所述第一方式至所述第四方式中的任一項涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，其特征在于，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括剩余氣體濃度檢測裝置，所述剩余氣體濃度檢測裝置檢測作為所述剩余氣體的濃度的剩余氣體濃度；以及
供應裝置異常判斷裝置，所述供應裝置異常判斷裝置判斷所述剩余氣體的供應裝置是否存在異常，并且所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法還包括剩余氣體增加量檢測步驟，基于通過所述剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的剩余氣體濃度在所述剩余氣體供應步驟前后的變化來檢測剩余氣體增加量，所述剩余氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量；以及供應裝置異常判斷步驟，當作為所述預定量I與所述剩余氣體增加量的差的剩余氣體量偏差的絕對值大于等于預定量4時，判斷所述剩余氣體的供應裝置存在異常，當所述剩余氣體量偏差的絕對值小于所述預定量4時，判斷所述剩余氣體的供應裝置不存在異
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巾o只要能夠檢測循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的濃度，所述剩余氣體濃度檢測裝置并不僅限于指定的構成。例如，所述剩余氣體濃度檢測裝置也可以是所謂“氣體濃度傳感器”，所述“氣體濃度傳感器”以電流或者電壓的形式發(fā)送與存在于傳感器元件周邊的氣體的濃度對應的信號。在本技術領域內(nèi)，根據(jù)想要檢測濃度的氣體的性狀等，開發(fā)有具有各種構成的裝置作為所述氣體濃度傳感器。因此，在本實施方式中也可以根據(jù)作為剩余氣體供應的氣體來適當?shù)剡x擇合適的氣體濃度傳感器。例如，當供應作為燃料氣體的氫氣作為剩余氣體時，選擇氫氣濃度傳感器作為剩余氣體濃度檢測裝置。例如，可以使用接觸燃燒式或者半導體式等類型的裝置作為氫氣濃度傳感器。另外，當供應作為氧化劑氣體的氧氣作為剩余氣體時，選擇氧氣濃度傳感器作為剩余氣體濃度檢測裝置。一般情況下，氧氣濃度傳感器是例如利用被加熱至高溫的穩(wěn)定氧化鋯(陶瓷)的氧離子傳導性來檢測傳感器周邊的氧氣濃度的類型的傳感器。這些剩余氣體濃度檢測裝置也可以被構成為發(fā)送與檢測出的剩余氣體的濃度對應的測量信號(檢測信號)。另外，只要能夠檢測循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的濃度，所述剩余氣體濃度檢測裝置不需要選擇設置場所。此外，在作為內(nèi)燃機構的發(fā)動機中，以進行空燃比控制等為目的、例如在發(fā)動機的排氣歧管的下游周邊配設氧氣濃度傳感器的情況較多。因此，在采用氧氣作為本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中的剩余氣體、使用所述已有的氧氣濃度傳感器作為剩余氣體濃度檢測裝置的方式中，不必追加新的構成單元，因此，從防止包含使用有本實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的發(fā)動機的系統(tǒng)的大型化、復雜化、高成本化的觀點出發(fā)，所述方法也是優(yōu)選的。在本實施方式中，所述供應裝置異常判斷裝置判斷剩余氣體的供應裝置是否存在異常。具體地說，首先，在剩余氣體增加量檢測步驟中，基于利用剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的剩余氣體濃度在剩余氣體供應步驟前后的變化，檢測出剩余氣體增加量，所述剩余氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量在剩余氣體供應步驟前后的增量。即，所述剩余氣體增加量示出了在剩余氣體供應步驟中，剩余氣體的量通過剩余氣體供應裝置在實際上增加了多少。接下來，在供應裝置異常判斷步驟中，求出作為預定量I與所述剩余氣體增加量的差的剩余氣體量偏差的絕對值。如上所述，預定量I是應該在剩余氣體供應步驟中作為剩余氣體而通過供應裝置供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量(為了過量供應而應該增加的量)。即，所述剩余氣體量偏差的絕對值是應該在剩余氣體供應步驟中通過供應裝置增加的剩余氣體的量、與在剩余氣體增加量檢測步驟中通過剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的剩余氣體的增加量的差的絕對值。因此，在剩余氣體的供應裝置不存在異常、從而剩余氣體的供應裝置將正確的量的剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)的情況下，剩余氣體量偏差的絕對值為零或者極小值。另一方面，當剩余氣體的供應裝置存在異常，從而剩余氣體的供應裝置不將正確的量的剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)時，剩余氣體量偏差的絕對值不為零，而是成為與剩余氣體的供應裝置的異常程度對應的值。因此，在供應裝置異常判斷步驟中，當剩余氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量4時，判斷剩余氣體的供應裝置存在異常，當剩余氣體量偏差的絕對值小于預定量4時，判斷剩余氣體的供應裝置不存在異常。在此，所述預定量4是基于所述剩余氣體量偏差的絕對值判斷剩余氣體的供應裝置是否存在異常時的閾值。換而言之，可以說所述預定量4是以下兩個量的差的最大允許值即，應該在剩余氣體供應步驟中通過供應裝置增加的剩余氣體的量、以及在剩余氣體增加量檢測步驟中利用剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的剩余氣體的增加量。此外，預定量4可以例如通過斟酌作為剩余氣體供應的氣體的供應裝置的供應量控制的精度、以及氣體量檢測裝置的檢測精度等來適當?shù)剡M行設定。如上所述，根據(jù)本實施方式，基于利用剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的濃度，驗證作為剩余氣體被供應至循環(huán)路徑內(nèi)的氣體是否增加了預定量1，其中，所述剩余氣體的供應是通過剩余氣體的供應裝置在剩余氣體供應步驟中的正常工作進行的。因此，根據(jù)本實施方式，能夠進行作為判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常的前提的、針對剩余氣體的供應裝置是否正常工作的確認，因此能夠進一步提高本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的可靠性。以上，對本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的幾個實施方式進行了說明，但本發(fā)明的范圍并不僅限于這些方法，使用有這些方法的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機也包含在本發(fā)明的范圍中。針對所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的詳細情況，可以通過到目前為止進行了說明的針對各實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的說明了解，因此在此并不另行對其進行說明，而是在以下僅僅列舉各個工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的構成要素。S卩，本發(fā)明的第六方式涉及一種工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體引導至燃燒室，并使所述燃料氣體在燃燒室內(nèi)燃燒，從而獲得動力，其包括燃料氣體供應裝置，所述燃料氣體供應裝置供應所述燃料氣體；氧化劑氣體供應裝置，所述氧化劑氣體供應裝置供應所述氧化劑氣體；工作氣體供應裝置，所述工作氣體供應裝置供應所述工作氣體；密閉的循環(huán)通路，所述循環(huán)通路使從與所述燃燒室連通的排氣口排出的已燃氣體循環(huán)至與所述燃燒室連通的進氣口；以及燃燒生成物去除裝置，所述燃燒生成物去除裝置將由于所述燃料氣體的燃燒而產(chǎn)生的燃燒生成物從所述已燃氣體中分離并去除掉，
所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的特征在于，
所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括
氣體量檢測裝置，所述氣體量檢測裝置檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體量；以及
氣密判斷裝置，所述氣密判定裝置判斷所述循環(huán)通路的氣密性；并且
在所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，
所述燃料氣體供應裝置、所述氧化劑氣體供應裝置、以及所述工作氣體供應裝置中的至少一種供應裝置將所述燃料氣體、所述氧化劑氣體、以及所述工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體供應至所述循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量1，
所述氣體量檢測裝置對循環(huán)氣體增加量進行檢測，所述循環(huán)氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在向所述循環(huán)通路內(nèi)供應所述剩余氣體前后的增量，
當作為所述預定量I與所述循環(huán)氣體增加量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量2時，所述氣密判斷裝置判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常，當所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于所述預定量2時，所述氣密判斷裝置判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常。
另外，本發(fā)明的第七方式涉及本發(fā)明的所述第六方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，其特征在于，
所述燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體分別為氫氣、氧氣、以及氬氣。
此外，本發(fā)明的第八方式涉及本發(fā)明的所述第六方式或所述第七方式中的任一項涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，其特征在于，
所述氣體量檢測裝置是檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力的氣壓檢測裝置。
此外，本發(fā)明的第九方式涉及本發(fā)明的所述第六方式至所述第八方式中的任一項涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，其特征在于，
所述剩余氣體是所述燃料氣體或者所述氧化劑氣體中的任一者，并且
在所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，
在所述氣體量檢測裝置檢測出所述循環(huán)氣體增加量之后，
所述剩余氣體的供應裝置將在所述剩余氣體供應步驟中作為所述剩余氣體而過量供應的氣體供應至所述循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少事先確定的預定量3，由此，使所述循環(huán)通路內(nèi)的所述氣體的量返回到所述剩余氣體供應步驟前的量。
此外，本發(fā)明的第十方式涉及本發(fā)明的所述第六方式至所述第九方式中的任一項涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，
其特征在于，
所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括
剩余氣體濃度檢測裝置，所述剩余氣體濃度檢測裝置檢測作為所述剩余氣體的濃度的剩余氣體濃度；以及
供應裝置異常判斷裝置，所述供應裝置異常判斷裝置判斷所述剩余氣體的供應裝置是否存在異常，并且
在所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，
基于通過所述剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的剩余氣體濃度在所述剩余氣體供應步驟前后的變化來檢測剩余氣體增加量，所述剩余氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量，
當作為所述預定量I與所述剩余氣體增加量的差的剩余氣體量偏差的絕對值大于等于預定量4時，所述供應裝置異常判斷裝置判斷所述剩余氣體的供應裝置存在異常，當所述剩余氣體量偏差的絕對值小于所述預定量4時，所述供應裝置異常判斷裝置判斷所述剩余氣體的供應裝置不存在異常。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法以及使用了所述方法的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，通過氣體的各自的供應裝置將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體(比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量)多出預定量I地供應至循環(huán)通路內(nèi)，并利用氣體量檢測裝置(例如，氣壓檢測裝置)對由此增加的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量 (循環(huán)氣體增加量)進行檢測，并根據(jù)所述循環(huán)氣體增加量與預定量I是否一致(作為這兩個量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值是否小于預定量2)，判斷循環(huán)通路的氣密性是否存在異常。結果，根據(jù)本發(fā)明，能夠高精度地判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性是否存在異常。
以下，參照附圖對本發(fā)明的幾個實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法以及使用了所述方法的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機進行說明。但是，如下所述的說明完全是以舉例說明為目的，本發(fā)明的范圍不應該被視為受到以下的說明的限定。
實施例
I)包含工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的系統(tǒng)的構成
如上所述，圖3是示出了包含有工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的系統(tǒng)的構成的示意圖，其中，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機使用了本發(fā)明的一個實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法。所述系統(tǒng)包括工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的主體部110、燃料氣體供應裝置130、氧化劑氣體供應裝置140、工作氣體供應裝置150、循環(huán)通路 160、以及燃燒生成物去除裝置170。如圖3所示，所述發(fā)動機是以下形式的發(fā)動機向燃燒室供應作為氧化劑氣體的氧氣以及作為工作氣體的氬氣，并向通過壓縮所述氣體成為高溫高壓的氣體中噴射作為燃料氣體的氫氣，由此使燃料氣體擴散燃燒。此外，圖I僅僅示出了發(fā)動機主體部Iio的指定氣缸的截面,但在發(fā)動機包含多個氣缸時,其他氣缸也具有相同的構成。
發(fā)動機主體部110并不僅限于指定的構成，但是在本實施方式中，采用活塞往返運動型發(fā)動機，所述活塞往返運動型發(fā)動機包括氣缸蓋111、形成有氣缸體的氣缸112、在氣缸內(nèi)進行往返運動的活塞113、曲軸114、用來連結活塞113與曲軸114并將活塞113的往返運動變換為曲軸114的旋轉運動的連接棒115、以及與氣缸體連接的油底殼116。
在該情況下，在活塞113的側面配設有活塞環(huán)(未圖示)，由氣缸蓋111、氣缸112、以及油底殼116形成的空間通過活塞113被劃分為活塞的頂面?zhèn)鹊娜紵?17和容納曲軸的曲軸箱118。
在氣缸蓋111上形成有與燃燒室117連通的進氣口和與燃燒室117連通的排氣口(任一項均未圖示)。在進氣口配設有用于開閉進氣口的進氣閥121，在排氣口配設有用于開閉排氣口的排氣閥122。此外，在氣缸蓋配設有用于將作為燃料的氫氣直接噴射至燃燒室 117內(nèi)的燃料噴射閥123。
燃料氣體供應裝置130可以包括燃料氣體貯存罐131 (氫氣罐)、燃料氣體通路 132、燃料氣壓調節(jié)器(未圖示)、燃料氣體流量計(未圖示)、以及平衡罐(未圖示)等。另夕卜，氧化劑氣體供應裝置140可以包括氧化劑氣體貯存罐141 (氧氣罐)、氧化劑氣體通路 142、氧化劑氣壓調節(jié)器(未圖示)、氧化劑氣體流量計(未圖示)、以及氧化劑氣體攪拌器 (未圖示)。此外，工作氣體供應裝置140可以包括工作氣體貯存罐141 (氬氣罐)、工作氣體通路142、工作氣壓調節(jié)器(未圖示)、工作氣體流量計(未圖示)、以及工作氣體攪拌器 (未圖示)。
此外，在關于工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機等的技術領域，發(fā)動機主體部110、燃料供應裝置130、氧化劑供應裝置140、以及工作氣體供應裝置150的具體構成以及動作是公知的，因此本說明書省略其詳細說明。
循環(huán)通路160包括第一和第二通路部(第一和第二流路形成管)161以及162，在第一通路部161和第二通路部162之間介入安裝有具有入口部和出口部的燃燒生成物去除裝置170 (冷凝劑)。循環(huán)通路160構成在燃燒室117的外部連接排氣口和進氣口的“已燃氣體(循環(huán)氣體)的循環(huán)通路”。
第一通路部161連接排氣口和燃燒生成物去除裝置170的入口部。第二通路部 162連接燃燒生成物去除裝置170的出口部和進氣口，在其中途，氧化劑氣體供應裝置140 以及工作氣體供應裝置150經(jīng)由氧化劑氣體攪拌器以及工作氣體攪拌器等(任一項均未圖示)合流。
如上所述，在本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量I。所述剩余氣體供應步驟可以通過基于例如容納在ECU包括的存儲裝置(例如， ROM)中的程序控制上述燃料氣體供應裝置130、氧化劑氣體供應裝置140、以及工作氣體供應裝置150中的至少一種供應裝置等來執(zhí)行。此外，在本實施方式中，通過使用氧化劑氣體供應裝置140，將氧化劑氣體(在本實施方式中為氧氣)作為剩余氣體多出預定量I地供應至循環(huán)通路內(nèi)。
在本實施方式中，燃燒生成物去除裝置170是將在使作為燃料氣體的氫氣燃燒時產(chǎn)生的作為燃燒生成物的水(H2O)從已燃氣體中去除的冷凝劑。如上所述，燃燒生成物去除裝置170(冷凝劑)包括已燃氣體(循環(huán)氣體)的入口部和出口部。此外，燃燒生成物去除裝置170包括冷卻劑導入口 171、冷卻劑排出口 172、以及冷凝水排出口 173，在連接冷卻劑導入口 171和冷卻劑排出口 172的冷卻劑循環(huán)部中介入安裝有用于冷卻劑的冷卻的放熱器(散熱器)174。此外，例如可以使用水作為冷卻劑。
燃燒生成物去除裝置170利用從冷卻劑導入口 171導入并在通過了燃燒生成物去除裝置170的內(nèi)部后從冷卻劑排出口 172排出的冷卻劑對包含在從入口部導入并從出口部排出的已燃氣體(循環(huán)氣體)中的水蒸氣(H2O)進行冷卻，從而使其冷凝。經(jīng)冷凝的水暫時積存在燃燒生成物去除裝置170的底部，并且在用來開閉冷凝水排出口 173的閥體(未圖示)被打開時通過冷凝水排出口 173排出到系統(tǒng)外。即，在本實施方式中，燃燒生成物去除裝置170的底部發(fā)揮積存冷凝水的作用，冷凝水排出口 173以及所述閥體構成排水裝置。另一方面，已去除(分離)了作為燃燒生成物的水蒸氣(H2O)的氣體被從燃燒生成物去除裝置170的出口部排出到循環(huán)通路160 (第二通路部162)。
此外，如上所述，在本實施方式中，使用能夠使用冷卻水作為冷卻劑的水冷式冷凝劑作為燃燒生成物去除裝置170，但是燃燒生成物去除裝置170也可以是使用水以外的冷卻劑的冷凝劑，或者也可以是包括空氣冷卻式冷凝部的裝置，所述空氣冷卻式冷凝部利用空氣(輸送空氣)使通過內(nèi)部的氣體的水分冷凝。另外，當使用產(chǎn)生水(H2O)以外的燃燒生成物的燃料氣體時，當然所述系統(tǒng)應該包括與產(chǎn)生的燃燒生成物對應的燃燒生成物去除裝置170。
接下來，在本實施方式中，在比所述氧化劑氣體供應裝置140和工作氣體供應裝置150更靠近上游的循環(huán)通路160 (第二通路部162)配設有氣體量檢測裝置180 (在本實施方式中為氣壓檢測裝置)。氣體量檢測裝置180包括用于檢測循環(huán)通路160內(nèi)的循環(huán)氣體的壓力的氣體量傳感器181、以及發(fā)送與通過氣體量傳感器181檢測出的循環(huán)氣體的壓力對應的測量信號(檢測信號)的氣體量檢測信號發(fā)送線182。
如上所述，與通過氣體量檢測裝置180包括的氣體量傳感器181檢測出的循環(huán)氣體的壓力對應的測量信號(檢測信號)，例如，通過氣體量檢測信號發(fā)送線182被提供至 E⑶(未圖示)，并且，當基于容納在所述E⑶包括的存儲裝置(例如，ROM)中的程序而在所述ECU包括的CPU中執(zhí)行以下處理時，所述測量信號被使用即，在循環(huán)氣體增加量檢測步驟中檢測循環(huán)氣體增加量的處理，其中，所述循環(huán)氣體增加量是循環(huán)通路160內(nèi)的氣體的量在剩余氣體供應步驟前后的增量；以及，在氣密判斷步驟中，當作為所述預定量I與循環(huán) 氣體增加量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于預定的閾值(預定量2)時，判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常、當循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于預定量2時，判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常的處理。
接下來，在本實施方式中，在比所述燃燒生成物去除裝置170更靠近上游的循環(huán) 通路160 (第一通路部161)配設有剩余氣體濃度檢測裝置190 (在本實施方式中為氧氣濃度傳感器)。剩余氣體濃度檢測裝置190包括用于檢測第一通路部161內(nèi)的剩余氣體的濃度的剩余氣體濃度傳感器191、以及發(fā)送與通過剩余氣體濃度傳感器191檢測出的剩余氣體的濃度對應的測量信號(檢測信號)的剩余氣體濃度檢測信號發(fā)送線192。
如上所述，與通過剩余氣體濃度檢測裝置190包括的剩余氣體濃度傳感器191檢測出的剩余氣體的濃度對應的測量信號(檢測信號)，例如，通過剩余氣體濃度檢測信號發(fā) 送線192被提供至ECU(未圖示)，并且，當基于容納在所述ECU包括的存儲裝置(例如，ROM) 中的程序而在所述ECU包括的CPU中執(zhí)行以下處理時，所述測量信號被使用即，在剩余氣體增加量檢測步驟中，從通過剩余氣體濃度檢測裝置190檢測出的剩余氣體濃度在剩余氣體供應步驟前后的變化，計算出剩余氣體增加量的處理，其中，所述剩余氣體增加量是循環(huán) 通路160內(nèi)的剩余氣體的量在剩余氣體供應步驟前后的增量；以及，在供應手段異常判斷步驟中，當作為所述預定量I與剩余氣體增加量的差的剩余氣體量偏差的絕對值大于等于預定閾值(預定量4)時，判斷剩余氣體的供應裝置(在本實施方式中為氧化劑氣體供應裝置140)存在異常，當剩余氣體量偏差的絕對值小于預定量4時，判斷剩余氣體的供應裝置不存在異常的處理。
在本實施方式中，如上所述，在剩余氣體供應步驟中，通過氧化劑氣體供應裝置 140將氧化劑氣體(在本實施方式中為氧氣)作為剩余氣體供應至循環(huán)通路160內(nèi)，供應的量比對伴隨著發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多預定量1，在循環(huán)氣體增加量檢測步驟中，通過氣體量檢測裝置180 (在本實施方式中為氣壓檢測裝置)對循環(huán)氣體增加量進行檢測，所述循環(huán)氣體增加量是循環(huán)通路160內(nèi)的氣體的量在剩余氣體供應步驟前后的增量，并且在氣密判斷步驟中，當作為預定量I與循環(huán)氣體增加量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于預定量2時，判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常，當循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于預定量2時，判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常。由此，根據(jù)本實施方式，能夠高精度地判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性是否存在異常。
另外，在本實施方式中，如上所述，在剩余氣體增加量檢測步驟中，基于通過剩余氣體濃度檢測裝置190(在本實施方式中為氧氣濃度檢測裝置)檢測出的剩余氣體(在本實施方式中為氧氣)的濃度在剩余氣體供應步驟前后的變化，對剩余氣體增加量進行檢測，其中，所述剩余氣體增加量是循環(huán)通路160內(nèi)的剩余氣體的量在剩余氣體供應步驟前后的增量，在供應裝置異常判斷步驟中，當作為預定量I與剩余氣體增加量的差的剩余氣體量偏差的絕對值大于等于預定量4時，判斷剩余氣體的供應裝置存在異常，當剩余氣體量偏差的絕對值小于預定量4時，判斷剩余氣體的供應裝置不存在異常。由此，根據(jù)本實施方式，能夠進行作為判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常的前提的、針對剩余氣體的供應裝置是否正常工作的確認，因此能夠進一步提高本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的可靠性。
以下，參照附圖對在所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中執(zhí)行的一連串處理進行詳細的說明。
2)工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的具體例(I)
如上所述，根據(jù)本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體多出預定量I地供應至循環(huán)通路內(nèi)，從而基于應該被供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量(預定量I)與通過氣體量檢測裝置另行檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量(循環(huán)氣體增加量)的差(循環(huán)氣體量偏差)的絕對值判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常，由此，能夠高精度地判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常。另外，還可以基于這樣獲得的判斷結果對各種動作(例如，發(fā)出警告等)進行控制。
在此，參照圖4對所述一連串處理進行說明。如上所述，圖4是示出了在本發(fā)明的一個實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中執(zhí)行的一連串處理的流程圖。在所述流程圖中示出的一連串處理，例如，可以作為每個預定的曲軸轉角的中繼處理在ECU (未圖示)中執(zhí)行。
如圖4所示，在本實施方式中，首先，在步驟S401中，判斷是否在工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，點火開關成為“開”、并且所述發(fā)動機處于還未啟動的狀態(tài)。此外，所述步驟不是本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的必需的構成要素，而是在作為一個實施例而舉例說明的本實施方式中，作為一個變形例被公開的。
在所述步驟S401中，當判斷點火開關成為“開”、并且所述發(fā)動機處于還未啟動的狀態(tài)時(步驟S401 :是)，執(zhí)行步驟S413以后的一連串處理。關于所述一連串處理，在后面另行說明。
另一方面，當所述發(fā)動機已啟動時(步驟S401 :否)，判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的運轉狀態(tài)是否處于穩(wěn)定狀態(tài)(步驟S402)。在此，作為用于判斷所述發(fā)動機的運轉狀態(tài)是否處于穩(wěn)定狀態(tài)的條件，例如，可以舉出所述發(fā)動機是否處于空轉狀態(tài)、或者加速裝置的變化量是否小于等于預定值等條件。此外，所述步驟也不是本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的必需的構成要素，而是在作為一個實施例而舉例說明的本實施方式中，作為一個變形例被公開的。
在所述步驟S402中，當判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的運轉狀態(tài)不處于穩(wěn)定狀態(tài)時(步驟S402 :否)，在所述發(fā)動機的燃燒循環(huán)中消耗的燃料氣體和氧化劑氣體的量的變動大，并且循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力和這些氣體的濃度也發(fā)生大的變動。因此，難以判斷處于所述狀態(tài)的發(fā)動機的氣密性是否存在異常，因此，在本實施方式中，如圖4所示，當發(fā)動機的運轉狀態(tài)不處于穩(wěn)定狀態(tài)時(步驟S402 :否)，按照圖4所示的流程圖執(zhí)行的一連串處理結束。
另一方面，在所述步驟S402中，當判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的運轉狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(步驟S402 :是)，作為剩余氣體供應步驟，在本實施例中，將作為氧化劑氣體的氧氣作為剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)(步驟S403)，供應的量比對伴隨·著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多預定量I (Ps)。在此，如上所述，預定量I (Ps)通過斟酌作為剩余氣體供應的氧氣的供應裝置的供應量控制的精度、以及氣體量檢測裝置的檢測精度等來適當?shù)剡M行設定。
接下來，在循環(huán)氣體增加量檢測步驟中，通過氣體量檢測裝置(在本實施方式中為氣壓檢測裝置)檢測出循環(huán)氣體增加量(Pd)(步驟S404)，所述循環(huán)氣體增加量是循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量。此外，在步驟S405中，計算出作為預定量I(Ps)與循環(huán)氣體增加量(Pd)的差的循環(huán)氣體量偏差(ΛΡ)的絕對值(I ΛΡ|)，在步驟S406中，判斷所述循環(huán)氣體量偏差ΛΡ的絕對值(I ΔΡ|)是否小于預定量2。
在此，如上所述，所述預定量2是在基于循環(huán)氣體量偏差Λ P的絕對值(I ΛΡ|)判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常時的閾值。換而言之，可以說所述預定量2是以下兩個量的差的最大允許值即，應該作為剩余氣體通過氧化劑氣體供應裝置供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體(在本實施方式中為氧氣)的量(Ps)、以及通過氣體量檢測裝置(在本實施方式中為氣壓檢測裝置)實際檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的氣體量的增量(循環(huán)氣體增加量Pd)。如上所述，預定量2可以例如通過斟酌作為剩余氣體供應的氣體的供應裝置的供應量控制的精度、以及氣體量檢測裝置的檢測精度等來適當?shù)剡M行設定。
在所述步驟S406中，當判斷循環(huán)氣體量偏差Λ P的絕對值(| ΛΡ|)小于預定量2 時(步驟S406 :是)，判斷所述發(fā)動機的氣密性不存在異常，即，所述發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性正常(步驟S407)。另一方面，在所述步驟S406中，當判斷循環(huán)氣體量偏差ΛΡ的絕對值(I ΛΡ|)大于等于預定量2時(步驟S406:否)，判斷所述發(fā)動機的氣密性存在異常，即，所述發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性異常(步驟S408)。S卩，步驟S405至步驟S408相當于所述氣密異常判斷步驟。
然后，在本實施方式中，與本發(fā)明的所述第四實施方式相同地，執(zhí)行剩余氣體減量步驟(步驟S409)，即，將在剩余氣體供應步驟(在本實施方式中為步驟S403)中作為剩余氣體而過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的氧氣供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少預定量3，由此，使所述循環(huán)通路內(nèi)的氧氣的量減少到所述剩余氣體供應步驟前的通常運轉時的量。
在此，參照圖5對循環(huán)通路內(nèi)的循環(huán)氣體的量(氣壓)的變遷進行說明，所述循環(huán)氣體的量是指在如上述那樣將氧氣過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)從而判斷出循環(huán)通路的氣密性是否存在異常后、針對循環(huán)通路內(nèi)的氧氣的供應量減少時觀察到的所述循環(huán)氣體的量。如上所述，圖5是示出了循環(huán)通路內(nèi)的循環(huán)氣體的量的變遷的圖表，其中，所述循環(huán)氣體的量是指在剩余氣體被供應至循環(huán)通路內(nèi)從而進行了氣密性的判斷后、作為剩余氣體被供應的氣體的供應量減小時觀測到的所述循環(huán)氣體的量。
在如圖5所不的圖表中，縱軸表不循環(huán)通路內(nèi)的氣體量(在本實施方式中為氣壓)，橫軸表示時間。另外，圖表中的線LI(實線)示出了在氣密性正常時所述氣體量的變遷，線L2(虛線)示出了在氣密性異常時所述氣體量的變遷。首先，參照線LI (實線)，對氣密性正常時的循環(huán)通路內(nèi)的氣體量的變遷進行說明。在所述發(fā)動機通常運轉的狀態(tài)下，因為供應了對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量的燃料氣體和氧化劑氣體，所以循環(huán)通路內(nèi)的氣體量穩(wěn)定在PO。
在時刻Tl，剩余氣體(在本實施方式中為氧氣)的供應開始，在到時刻T2為止的期間(在圖5中表示為“增量期間”)，多出了所述預定量I的氧氣被供應至循環(huán)通路內(nèi)(在圖中通過“Ps”表示)。結果，在線I上，氣體量從PO上升至P1。所述上升的量(Pl-PO)相當于所述循環(huán)氣體增加量(在圖中通過“Pdl”表示)。這樣，當氣密性正常時，如利用線I 所示，作為剩余氣體的供應量的預定量I(Ps)與通過氣體量檢測裝置檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的循環(huán)氣體的增加量(Pdl) —致(或者，作為這兩個量的差的循環(huán)氣體量偏差(ΛΡ)的絕對值(I ΔΡ|)小)。由此，能夠確定所述發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性被維持在正常。·
如利用線I所示，在本實施方式中，隨后，直到時刻Τ3為止，將循環(huán)通路內(nèi)的氣體量原封不動地維持在Pl (在圖5中表示為“穩(wěn)定期間”)。即，在此期間，不供應剩余氣體，而供應對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量的燃料氣體和氧化劑氣體。在圖5所示的圖表中，隨后，在時刻Τ3，將氧氣的供應量減少到比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量(預定量3)少的量。結果，循環(huán)通路內(nèi)的氣體量開始從Pl減少，并在時刻Τ4返回到PO，所述PO是在所述發(fā)動機通常運轉的狀態(tài)下的循環(huán)通路內(nèi)的氣體量(在圖5中表示為“減少期間”)。
接下來，參照線L2(虛線)對氣密性異常時的循環(huán)通路內(nèi)的氣體量的變遷進行說明。在該情況下，與上述情況相同，在所述發(fā)動機通常運轉的狀態(tài)下，因為供應了對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量(在該情況下，嚴格地說，也包含由于氣密性的異常而泄露出的部分)進行補充所需要的量的燃料氣體和氧化劑氣體，所以循環(huán)通路內(nèi)的氣體量穩(wěn)定在PO。
在時刻Tl，剩余氣體(在本實施方式中為氧氣)的供應開始，在到時刻T2為止的期間(增量期間)，多出了所述預定量I的氧氣被供應至循環(huán)通路內(nèi)(在圖中通過“Ps”表示)。但是，在線2上，循環(huán)通路的氣密性不充分，因此，氣體量只從PO上升至P2。所述上升的量(P2-P0)相當于所述循環(huán)氣體增加量(在圖中通過“Pd2”表示)。這樣，當氣密性異常時，如利用線2所示，作為剩余氣體的供應量的預定量I (Ps)與通過氣體量檢測裝置檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的循環(huán)氣體的增加量(Pd2)不一致(或者，作為這兩個量的差的循環(huán)氣體量偏差(ΛΡ)的絕對值(I ΛΡ|)大)。在本實施方式中，根據(jù)所述循環(huán)氣體量偏差(ΛΡ) 的絕對值(I ΛΡ|)是否小于作為所述閾值的預定量2，能夠正確地判斷所述發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性是否正常。
如利用線2所示，在本實施方式中，隨后，在直到時刻Τ3為止的期間(穩(wěn)定期間)，循環(huán)通路內(nèi)的氣體量從Ρ2開始逐漸減小。在本實施方式中，在此期間，不供應剩余氣體，而供應對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量的燃料氣體和氧化劑氣體，因此，此期間內(nèi)的循環(huán)通路內(nèi)的氣體量本來應該與線I相同地被維持在定值。但是，在圖5所示的圖表中，在線2上，循環(huán)通路的氣密性不充分，因此，在此期間，循環(huán)通路內(nèi)的氣體量不能夠被維持在定值。隨后，在時刻Τ3，將氧氣的供應量減少到比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少的量。結果，循環(huán)通路內(nèi)的氣體量開始從Ρ2減少，并在時刻Τ4返回到PO，所述PO是在所述發(fā)動機通常運轉的狀態(tài)下的循環(huán)通路內(nèi)的氣體量(減少期間)。
如在以上參照圖5進行的詳細說明所示，根據(jù)本實施方式，在以穩(wěn)定狀態(tài)運轉的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，將氧氣作為剩余氣體供應至所述循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多預定量I (Ps)，并通過氣壓檢測裝置檢測出循環(huán)氣體增加量(Pd)，所述循環(huán)氣體增加量(Pd)是與所述剩余氣體的供應對應的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量，基于作為預定量I (Ps)與循環(huán)氣體增加量(Pd)的差的循環(huán)氣體量偏差(ΛΡ)的絕對值(I ΔΡΙ)是否小于預定量2，能夠高精度地判斷所述發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性是否存在異常。
此外，在本實施方式中，在所述判斷后，將作為剩余氣體而過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的氧氣供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少，由此，即使不采用特別措施，例如，新設置用來減少被過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的氧氣的裝置等，循環(huán)通路內(nèi)的氧氣的量也能夠返回到剩余氣體供應步驟前的通常運轉時的量。
此外，在本實施方式中，對在圖5所示的穩(wěn)定期間檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性是否存在異常的方法進行了說明，但本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法并不僅限于所述實施方式。具體地說，在本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中，也可以在圖5所示的穩(wěn)定期間以外的期間(即，增量期間或者減量期間)檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性是否存在異常。
在本實施方式中，如上所述，當在所述步驟S401中、判斷點火開關為“開”并且所述發(fā)動機處于還未啟動的狀態(tài)時(步驟S401 :是)，執(zhí)行步驟S413以后的一連串處理。
在該情況下，因為所述發(fā)動機還未啟動，所以在步驟S413中，將氧氣比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多預定量I(Ps)地供應至所述循環(huán)通路內(nèi)時的“伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量”為零。即，如圖4的步驟S413所示，在該情況下，單獨將預定量I(Ps)的氧氣作為剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)。
此外，從步驟S413到步驟S418的各處理與判斷所述發(fā)動機處于已啟動的狀態(tài) (步驟S401 :否)并且判斷所述發(fā)動機的運轉狀態(tài)為穩(wěn)定狀態(tài)(步驟S402 :是)時的從步驟S403到步驟S408的各處理相同，因此在此并不另行對其進行說明。但是，在該情況下，所述發(fā)動機還未啟動，因此不執(zhí)行步驟S409涉及的處理(在判斷了氣密性后、減少氧氣的供應量從而通過所述發(fā)動機的運轉減少過量的氧氣的處理)。
3)工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的具體例(2)
如上所述，根據(jù)本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體多出預定量I地供應至循環(huán)通路內(nèi)，從而基于應該被供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量(預定量I)與通過氣體量檢測裝置另行檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量(循環(huán)氣體增加量)的差(循環(huán)氣體量偏差)的絕對值判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常，由此，能夠高精度地判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常。另外，還可以基于這樣獲得的判斷結果對各種動作(例如，發(fā)出警告等)進行控制。
在此，參照圖6對所述一連串處理進行說明。如上所述，圖6是示出了在本發(fā)明的另一個實施方式涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法中執(zhí)行的一連串處理的流程圖。在所述流程圖中示出的一連串處理也同樣，例如，可以作為每個預定的曲軸轉角的中繼處理在ECU(未圖示)中執(zhí)行。
如圖6所示，在本實施方式中，省略相當于圖4所示的實施方式的步驟S401(判斷是否點火開關成為“開”并且所述發(fā)動機處于還未啟動的狀態(tài))以及步驟S402 (判斷發(fā)動機的運轉狀態(tài)是否處于穩(wěn)定狀態(tài))的處理。
在本實施方式中，首先，作為剩余氣體供應步驟，在本實施例中，將作為氧化劑氣體的氧氣作為剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多預定量I (Ps)(步驟S501)。在此，如上所述，預定量I可以通過斟酌作為剩余氣體供應的氧氣的供應裝置的供應量控制的精度、以及氣體量檢測裝置的檢測精度等來適當?shù)剡M行設定。
接下來，作為剩余氣體增加量檢測步驟，基于通過剩余氣體濃度檢測裝置(在本實施方式中為氧氣濃度檢測裝置)檢測出的剩余氣體濃度(氧氣濃度)在剩余氣體供應步驟(步驟S501)前后的變化來檢測剩余氣體增加量(在本實施方式中為氧氣增加量)(Cd)，所述剩余氣體增加量是循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體(氧氣)的量在剩余氣體供應步驟(步驟 S501)前后的增量(步驟S502)。
此外，在步驟S503中，計算出作為預定量I(Ps)與剩余氣體增加量(Cd)的差的剩余氣體量偏差(在本實施方式中為氧氣量偏差)(AC)的絕對值(I八(|)，在步驟5504中，判斷所述剩余氣體量偏差(AC)的絕對值(I AC|)是否小于預定量4。
在此，如上所述，所述預定量4是在基于剩余氣體量偏差(λ C)的絕對值(|ac|) 判斷剩余氣體的供應裝置是否存在異常時的閾值。換而言之，可以說所述預定量4是以下兩個量的差的最大允許值即，應該在剩余氣體供應步驟(步驟S501)中通過氧氣供應裝置增加的氧氣的量(預定量l)Ps、以及在剩余氣體增加量檢測步驟(步驟S502)中利用剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的剩余氣體增加量Cd。此外，預定量4可以例如通過斟酌作為剩余氣體供應的氣體的供應裝置的供應量控制的精度、以及剩余氣體濃度檢測裝置的檢測精度等來適當?shù)剡M行設定。
當在所述步驟S504中、判斷剩余氣體量偏差(AC)的絕對值(| AC|)小于預定量4時(步驟S504 :是)，判斷剩余氣體供應裝置不存在異常，即，剩余氣體的供應裝置供應正確的量的剩余氣體。另一方面，當在所述步驟S504中、判斷剩余氣體量偏差(AC)的絕對值(I AC|)大于等于預定量4時(步驟S504:否)，判斷剩余氣體供應裝置存在異常，S卩，剩余氣體的供應裝置不供應正確的量的剩余氣體(步驟S511)。S卩，步驟S502至步驟S504以及步驟S511相當于所述供應裝置異常判斷步驟。
如上所述，當在步驟S504中、判斷剩余氣體量偏差(AC)的絕對值(|AC|)大于等于預定量4時(步驟S504:否)，判斷剩余氣體供應裝置存在異常(步驟S511)。另一方面，如上所述，本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法以剩余氣體的供應裝置將正確的量的剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)為前提。因此，在剩余氣體的供應裝置產(chǎn)生異常、從而剩余氣體的供應裝置不能夠將正確的量的剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)的情況下，難以達到本發(fā)明的目的，即，高精度地對工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常進行檢測。
因此，在本實施方式中，如圖6所示，當判斷剩余氣體供應裝置存在異常時(步驟 S504:否一步驟S511)，按照圖6所示的流程圖執(zhí)行的一連串處理結束。這樣，根據(jù)本實施方式，能夠進行作為判斷工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性是否存在異常的前提的、針對剩余氣體的供應裝置是否正常工作的確認，因此能夠進一步提高本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的可靠性。
在此，參照圖7對如上述那樣將剩余氣體(在本實施方式中為氧氣)過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)時的、剩余氣體的供應量(應該已經(jīng)由供應裝置供應了的量)與實際檢測出的量(從通過剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體濃度導出的量)的關系進行說明。如上所述，圖7是示出了在向循環(huán)通路內(nèi)供應剩余氣體時的剩余氣體的供應量與檢測量的關系的圖表。
圖7所示的圖表的橫軸表示基于指示信號(控制信號)計算出的剩余氣體的供應量，所述指示信號被發(fā)送至剩余氣體供應裝置(在本實施方式中為氧氣供應裝置)，使得剩余氣體(在本實施方式中為氧氣)被多出預定的量地供應至循環(huán)通路內(nèi)。S卩，橫軸表示應該由剩余氣體供應裝置過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量。另一方面，縱軸表示從被過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體(在本實施方式中為氧氣)的、在循環(huán)通路內(nèi)實際檢測出的剩余氣體濃度導出的剩余氣體的量。即，縱軸表示由剩余氣體供應裝置實際供應至循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量。另外，圖表中的線LI(實線)示出了剩余氣體的供應裝置 (在本實施方式中為氧氣供應裝置)正常時的剩余氣體的供應量與檢測量的關系，線L2(虛線)以及線L3(虛線)分別示出了由剩余氣體供應裝置供應的剩余氣體的實際供應量(SP，實際檢測出的量)過多以及過少時的剩余氣體的供應量與檢測量的關系。
首先，參照線LI (實線)對剩余氣體供應裝置(在本實施方式中為氧氣供應裝置) 正常時的循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的供應量與檢測量的關系進行說明。在該情況下，剩余氣體供應裝置基于從例如E⑶發(fā)送的指示信號(控制信號)供應正確的量的剩余氣體(在本實施方式中為氧氣)，因此，剩余氣體的供應量與檢測量為一對一的對應關系。
但是，線L2(虛線)以及線L3(虛線)分別示出了剩余氣體供應裝置出現(xiàn)異常時的、更詳細地說、由剩余氣體供應裝置供應的剩余氣體的實際供應量過多以及過少時的剩余氣體的供應量與檢測量的關系。如圖7所示，當由剩余氣體供應裝置供應的剩余氣體的實際供應量過多時，標繪出現(xiàn)在比線LI更靠上的位置(線L2)，當由剩余氣體供應裝置供應的剩余氣體的實際供應量過少時，標繪出現(xiàn)在比線LI更靠下的位置(線L3)。
在本實施方式中，將剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多預定量I (Ps)。當剩余氣體供應裝置正常工作時，從在供應后實際檢測出的剩余氣體濃度導出的剩余氣體的檢測量(剩余氣體增加量 Cd)與預定量I (Ps) —致(或者，二者的差小)。但是，當剩余氣體供應裝置出現(xiàn)異常時，可能出現(xiàn)由剩余氣體供應裝置供應的剩余氣體的實際供應量過多或者過少的情況。在圖 7中，設與剩余氣體的供應裝置正常的情況對應的線LI (實線)涉及的剩余氣體增加量為 Cdl，設與由剩余氣體供應裝置供應的實際供應量(即，實際檢測出的量)過多以及過少的情況分別對應的線L2(虛線)以及線L3(虛線)涉及的剩余氣體增加量分別為Cd2以及 Cd3。根據(jù)作為所述預定量I (Ps)與實際檢測出的量(Cd)的差的剩余氣體量偏差(AC = Ps-Cd)的絕對值(I AC|)是否小于作為所述閾值的預定量4，其中，所述預定量I (Ps)是應該供應的剩余氣體的量，能夠正確地判斷剩余氣體供應裝置是否存在異常。
這樣，根據(jù)本實施方式，能夠在判斷所述發(fā)動機的氣密性之前，事先進行作為本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的前提的、針對剩余氣體的供應裝置是否正常工作的判斷。在認定剩余氣體供應裝置產(chǎn)生異常、從而剩余氣體的供應裝置不能夠將正確的量的剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)的情況下，難以達到本發(fā)明的目的，即，高精度地對工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常進行檢測，因此可以中止針對所述發(fā)動機的氣密性的判斷。另一方面，在認定剩余氣體供應裝置正常工作的情況下，能夠高精度地執(zhí)行針對所述發(fā)動機的氣密性的判斷，并且能夠提高本發(fā)明涉及的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的可靠性。
S卩，在步驟S504中，當判斷剩余氣體量偏差(AC)的絕對值(| AC|)小于預定量 4時(步驟S504:是)，判斷剩余氣體供應裝置不存在異常，因此不存在上述擔心。因此，在該情況下，與圖4所示的實施方式相同地，在循環(huán)氣體增加量檢測步驟中，通過氣體量檢測裝置(在本實施方式中為氣壓檢測裝置)檢測作為循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量的循環(huán)氣體增加量(Pd)(步驟S505)。
此外，在步驟S506中，計算出作為預定量I(Ps)與循環(huán)氣體增加量(Pd)的差的循環(huán)氣體量偏差(ΛΡ)的絕對值(I ΛΡ|)，在步驟S507中，判斷所述循環(huán)氣體量偏差(ΛΡ)的絕對值(I ΔΡ|)是否小于預定量2。在此，如上所述，作為所述判斷的閾值的所述預定量2 可以例如通過斟酌作為剩余氣體供應的氣體的供應裝置的供應量控制的精度、以及氣體量檢測裝置的檢測精度等來適當?shù)剡M行設定。
當在所述步驟S507中、判斷循環(huán)氣體量偏差(ΛΡ)的絕對值(| ΔΡ|)小于預定量2時(步驟S507 :是)，判斷所述發(fā)動機的氣密性不存在異常，即，判斷所述發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性正常(步驟S508)。另一方面，當在所述步驟S507中、判斷循環(huán)氣體量偏差 (Δ P)的絕對值(I △ P I)大于等于預定量2時(步驟S507 :否)，判斷所述發(fā)動機的氣密性存在異常，即，判斷所述發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性異常(步驟S509)。S卩，步驟S506乃至步驟S509相當于所述氣密異常判斷步驟。
然后，在本實施方式中，與本發(fā)明的所述第四實施方式相同地，執(zhí)行剩余氣體減量步驟(步驟S510)，即，將在剩余氣體供應步驟(在本實施方式中為步驟S501)中作為剩余氣體而過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的氧氣供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少預定量3，由此，使循環(huán)通路內(nèi)的氧氣的量減少到剩余氣體供應步驟前的通常運轉時的量。
如在以上參照圖6以及圖7進行了的詳細說明所述，根據(jù)本實施方式，在工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，將氧氣作為剩余氣體供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多預定量I (Ps)，首先，通過氧氣濃度檢測裝置從與上述剩余氣體的供應對應的、在循環(huán)通路內(nèi)檢測出的氧氣濃度檢測出剩余氣體的實際增加量(Cd)，基于作為預定量I (Ps)與剩余氣體增加量(Cd)的差的剩余氣體量偏差 (Ac)的絕對值(|ac|)是否小于預定量4，能夠判斷剩余氣體(氧氣)供應裝置是否存在異常。
并且，當認定剩余氣體(氧氣)供應裝置存在異常時，中止針對所述發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性的異常的判斷，當認為不存在異常時，通過氣壓檢測裝置檢測出循環(huán)氣體增加量(Pd)，所述循環(huán)氣體增加量(Pd)是與將剩余氣體(氧氣)多出預定量I (Ps)地供應至循環(huán)通路內(nèi)的情況對應的循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量，并基于作為預定量I(Ps)與循環(huán)氣體增加量(Pd)的差的循環(huán)氣體量偏差(ΛΡ)的絕對值(I ΛΡ|)是否小于預定量2，高精度地判斷出所述發(fā)動機的循環(huán)通路的氣密性是否存在異常。
此外，在本實施方式中，在所述判斷后，將作為剩余氣體而過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的氧氣供應至循環(huán)通路內(nèi)，供應的量比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少，由此，即使不采用特別措施，例如，新設置用來減少被過量地供應至循環(huán)通路內(nèi)的氧氣的裝置等，循環(huán)通路內(nèi)的氧氣的量也能夠返回到剩余氣體供應步驟前的通常運轉時的量。
以上，以對本發(fā)明進行說明為目的、對具有指定的構成以及執(zhí)行順序的組合的幾個實施例進行了說明，但本發(fā)明的范圍并不僅限于這些舉例說明的實施方式，而是能夠在記載于專利的權利要求書以及說明書中的事項的范圍內(nèi)適當?shù)剡M行修正。
符號說明
110:發(fā)動機主體部；
111:氣缸蓋；
112:氣缸；
113:活塞；
114:曲軸；
115:連接桿；
116:油底殼；
117:燃燒室；
118:曲軸箱；
121 :進氣閥；
122:排氣閥；
123 :燃料噴射閥；
130 :燃料氣體供應裝置；
131 :燃料氣體貯存罐；
132 :燃料氣體通路；
140 :氧化劑氣體供應裝置；
141 :氧化劑氣體貯存罐；
142:氧化劑氣體通路；
150 :工作氣體供應裝置；
151 :工作氣體貯存罐；
152 :工作氣體通路；
160 :循環(huán)通路；
161 :第一通路部(第一流路形成管);
162 :第二通路部(第二流路形成管)；
170 :燃燒生成物去除裝置；
171:冷卻劑導入口；
172:冷卻劑排出口；
173:冷凝水排出口；
174 :放熱器(散熱器);
180 :氣體量檢測裝置；
181 :氣體量傳感器；
182 :氣體量檢測信號發(fā)送線；
190 :剩余氣體濃度檢測裝置；
191 :剩余氣體濃度傳感器；
192 :剩余氣體濃度檢測信號發(fā)送線。
權利要求
1.一種工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，用來檢測工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常，其中，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機將燃料氣體、氧化劑氣體以及工作氣體引導至燃燒室，并使所述燃料氣體在燃燒室內(nèi)燃燒，從而獲得動力，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機包括燃料氣體供應裝置，所述燃料氣體供應裝置供應所述燃料氣體；氧化劑氣體供應裝置，所述氧化劑氣體供應裝置供應所述氧化劑氣體；工作氣體供應裝置，所述工作氣體供應裝置供應所述工作氣體；密閉的循環(huán)通路，所述循環(huán)通路使從與所述燃燒室連通的排氣口排出的已燃氣體循環(huán)至與所述燃燒室連通的進氣口；以及燃燒生成物去除裝置，所述燃燒生成物去除裝置將由于所述燃料氣體的燃燒而產(chǎn)生的燃燒生成物從所述已燃氣體中分離并去除掉，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法的特征在于，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括氣體量檢測裝置，所述氣體量檢測裝置檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體量；以及氣密判斷裝置，所述氣密判定裝置判斷所述循環(huán)通路的氣密性；并且所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法包括剩余氣體供應步驟，將所述燃料氣體、所述氧化劑氣體、以及所述工作氣體中的至少一種氣體向所述循環(huán)通路內(nèi)供應下述量來作為剩余氣體，所述量是比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量I的量；循環(huán)氣體增加量檢測步驟，利用所述氣體量檢測裝置對循環(huán)氣體增加量進行檢測，所述循環(huán)氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量；以及氣密判斷步驟，當作為所述預定量I與所述循環(huán)氣體增加量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量2時，判斷為所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常，當所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于所述預定量2時，判斷為所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常。
2.如權利要求I所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，其特征在于，所述燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體分別為氫氣、氧氣、以及氬氣。
3.如權利要求I或2中任一項所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，其特征在于，所述氣體量檢測裝置是檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力的氣壓檢測裝置。
4.如權利要求I或3中任一項所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，其特征在于，所述剩余氣體是所述燃料氣體和所述氧化劑氣體中的任一者，并且所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法在所述循環(huán)氣體增加量檢測步驟之后，還包括剩余氣體減量步驟，將在所述剩余氣體供應步驟中作為所述剩余氣體而過量供應的氣體向所述循環(huán)通路內(nèi)供應下述量，所述量是指比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少事先確定的預定量3的量，由此，使所述循環(huán)通路內(nèi)的所述氣體的量恢復到所述剩余氣體供應步驟前的量。
5.如權利要求I或4中任一項所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法，其特征在于，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括剩余氣體濃度檢測裝置，所述剩余氣體濃度檢測裝置檢測作為所述剩余氣體的濃度的剩余氣體濃度；以及供應裝置異常判斷裝置，所述供應裝置異常判斷裝置判斷所述剩余氣體的供應裝置是否存在異常，并且所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密異常檢測方法還包括剩余氣體增加量檢測步驟，基于通過所述剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的剩余氣體濃度在所述剩余氣體供應步驟前后的變化來檢測剩余氣體增加量，所述剩余氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量；以及供應裝置異常判斷步驟，當作為所述預定量I與所述剩余氣體增加量的差的剩余氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量4時，判斷為所述剩余氣體的供應裝置存在異常，當所述剩余氣體量偏差的絕對值小于所述預定量4時，判斷為所述剩余氣體的供應裝置不存在異常。
6.一種工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，其中，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體引導至燃燒室，并使所述燃料氣體在燃燒室內(nèi)燃燒，從而獲得動力，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機包括燃料氣體供應裝置，所述燃料氣體供應裝置供應所述燃料氣體；氧化劑氣體供應裝置，所述氧化劑氣體供應裝置供應所述氧化劑氣體；工作氣體供應裝置，所述工作氣體供應裝置供應所述工作氣體；密閉的循環(huán)通路，所述循環(huán)通路使從與所述燃燒室連通的排氣口排出的已燃氣體循環(huán)至與所述燃燒室連通的進氣口；以及燃燒生成物去除裝置，所述燃燒生成物去除裝置將由于所述燃料氣體的燃燒而產(chǎn)生的燃燒生成物從所述已燃氣體中分離并去除掉，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的特征在于，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括氣體量檢測裝置，所述氣體量檢測裝置檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體量；以及氣密判斷裝置，所述氣密判定裝置判斷所述循環(huán)通路的氣密性；并且在所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，所述燃料氣體供應裝置、所述氧化劑氣體供應裝置、以及所述工作氣體供應裝置中的至少一種供應裝置將所述燃料氣體、所述氧化劑氣體、以及所述工作氣體中的至少一種氣體向所述循環(huán)通路內(nèi)供應下述量來作為剩余氣體，所述量是比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量多事先確定的預定量I的量，所述氣體量檢測裝置對循環(huán)氣體增加量進行檢測，所述循環(huán)氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量在向所述循環(huán)通路內(nèi)供應所述剩余氣體前后的增量，當作為所述預定量I與所述循環(huán)氣體增加量的差的循環(huán)氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量2時，所述氣密判斷裝置判斷為所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性存在異常，當所述循環(huán)氣體量偏差的絕對值小于所述預定量2時，所述氣密判斷裝置判斷所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性不存在異常。
7.如權利要求6所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，其特征在于，所述燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體分別為氫氣、氧氣、以及氬氣。
8.如權利要求6或7中任一項所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，其特征在于，所述氣體量檢測裝置是檢測所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的壓力的氣壓檢測裝置。
9.如權利要求6至8中任一項所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，其特征在于，所述剩余氣體是所述燃料氣體和所述氧化劑氣體中的任一者，并且在所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，在所述氣體量檢測裝置檢測出所述循環(huán)氣體增加量之后，所述剩余氣體的供應裝置將在所述剩余氣體供應步驟中作為所述剩余氣體而過量供應的氣體向所述循環(huán)通路內(nèi)供應下述量，所述量是比對伴隨著所述發(fā)動機的運轉而減少的量進行補充所需要的量少事先確定的預定量3的量，由此，使所述循環(huán)通路內(nèi)的所述氣體的量恢復到所述剩余氣體供應步驟前的量。
10.如權利要求6至9中任一項所述的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機，其特征在于，所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機還包括剩余氣體濃度檢測裝置，所述剩余氣體濃度檢測裝置檢測作為所述剩余氣體的濃度的剩余氣體濃度；以及供應裝置異常判斷裝置，所述供應裝置異常判斷裝置判斷所述剩余氣體的供應裝置是否存在異常，并且在所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，基于通過所述剩余氣體濃度檢測裝置檢測出的剩余氣體濃度在所述剩余氣體供應步驟前后的變化來檢測剩余氣體增加量，所述剩余氣體增加量是所述循環(huán)通路內(nèi)的剩余氣體的量在所述剩余氣體供應步驟前后的增量，當作為所述預定量I與所述剩余氣體增加量的差的剩余氣體量偏差的絕對值大于等于事先確定的預定量4時，所述供應裝置異常判斷裝置判斷為所述剩余氣體的供應裝置存在異常，當所述剩余氣體量偏差的絕對值小于所述預定量4時，所述供應裝置異常判斷裝置判斷為所述剩余氣體的供應裝置不存在異常。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用低成本來高精度地對工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機的氣密性的異常進行檢測的簡潔方法以及使用了所述方法的工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機。在所述工作氣體循環(huán)型氣體發(fā)動機中，將燃料氣體、氧化劑氣體、以及工作氣體中的至少一種氣體作為剩余氣體多出預定量1地供應至循環(huán)通路內(nèi)，并且，基于所述預定量1與循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量的差來判斷所述發(fā)動機的氣密性是否存在異常，其中，所述循環(huán)通路內(nèi)的氣體的量的增量通過氣體量檢測裝置來另外進行檢測。
文檔編號F02D19/02GK102985667SQ20118001750
公開日2013年3月20日申請日期2011年7月11日優(yōu)先權日2011年7月11日
發(fā)明者黒木煉太郎, 澤田大作, 加藤享申請人:豐田自動車株式會社

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