(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンのＥＧＲクーラーの冷却効率を診断するＥＧＲクーラー診断システムであって、
前記ディーゼルエンジンのインテークマニホールドに設置されたシリンダー吸気圧力センサ及びインテークマニホールド温度センサと、そのインテークマニホールドに接続する吸気管の吸入口近傍に設置された吸入空気量センサと、それら３台のセンサの測定値を処理し、かつＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁を制御する処理手段とを備え、
前記処理手段は、前記ＥＧＲクーラーの作動時に、前記ＥＧＲ弁を一時的に閉止して前記インテークマニホールド温度センサの測定値Ｔ４OFFを記憶し、次いで前記ＥＧＲ弁を開放して、前記インテークマニホールド温度センサの測定値Ｔ４、シリンダー吸気圧力センサの測定値Ｐ２、吸入空気量センサーの測定値ｍ１及びＴ４OFFを用いて予め設定された一群の式により診断値ΔＴ４を算出し、
前記診断値ΔＴ４が所定値以下であるときに前記ＥＧＲクーラーの冷却効率が劣化していると診断することを特徴とするＥＧＲクーラー診断システム。
【請求項２】
前記予め設定された一群の式が、以下の（１）〜（７）式からなる請求項１に記載のＥＧＲクーラー診断システム。
0005857665.tif 000004
但し、Ｔ４calc：インテークマニホールド温度計算値、Ｔ１：インタークーラー出口温度計算値、Ｔ２：ＥＧＲクーラー出口温度計算値、ｍ２：ＥＧＲクーラー出口ガス質量流量計算値、ｍ３：インテークマニホールドガス質量流量計算値、ｎ：ディーゼルエンジンのシリンダー数、Ｒ：空気のガス定数、Ｖ：ディーゼルエンジンの排気量、η：体積効率、ηEGR：ＥＧＲクーラー効率（正常時）、ｄＴ：燃焼によるガスの温度上昇をそれぞれ示す。
【請求項３】
前記所定値が２０〜３０℃である請求項１又は２に記載のＥＧＲクーラー診断システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＥＧＲクーラー診断システムを搭載するとともに、前記処理手段が前記ＥＧＲクーラーの冷却効率の診断結果を通知する通知手段を備えることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＥＧＲクーラー診断システムに関し、更に詳しくは、ＥＧＲクーラーの冷却効率を低コストで診断することができるＥＧＲクーラー診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ：Nitrogen Oxide）を低減することを目的として、排気ガスの一部を吸気に還流させることで、燃焼温度を低く抑えてＮＯｘの生成を抑制する排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が広く実用化されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
通常、ＥＧＲは、ディーゼルエンジンの排気管から吸気管へ接続するＥＧＲ通路に設けたＥＧＲ弁で、排気ガスの分流（ＥＧＲガス）量を調整することにより行われる。このとき、ＥＧＲガスをそのまま吸気側に循環させると、高温で膨張しているＥＧＲガスがインテークマニホールドに供給されるので、吸気時に気筒内でＥＧＲガスが占める割合が増加し、その分だけ空気量が減少してしまう。その結果、気筒内での燃焼状態が悪化して、排気ガス中の不純物が増加してしまうことになる。そのため、ＥＧＲ通路の途中に水冷式のＥＧＲクーラーを設置して、ＥＧＲガスを冷却して体積を減少させてから、インテークマニホールドに供給することが行われている。
【０００４】
一方、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラーにおいて過度に冷却されると、エンジンの暖機が遅れたり、ＥＧＲガス中の水分が結露して気筒内での燃焼不良やエンジンの耐久性低下などを招くおそれがある。このようなことから、ＥＧＲクーラーの冷却効率を診断することが重要になっている。
【０００５】
従来より、ＥＧＲクーラーの冷却効率の診断は、ＥＧＲクーラーの出入口にそれぞれ温度センサを設置して、それらの測定値の偏差をモニタすることにより実施されている。しかし、このような方法では、新たに複数台の温度センサを追加することが必要となるため、製造コストの増加を招くという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−４１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ＥＧＲクーラーの冷却効率を低コストで診断することができるＥＧＲクーラー診断システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明のＥＧＲクーラー診断システムは、ディーゼルエンジンのＥＧＲクーラーの冷却効率を診断するＥＧＲクーラー診断システムであって、前記ディーゼルエンジンのインテークマニホールドに設置されたシリンダー吸気圧力センサ及びインテークマニホールド温度センサと、そのインテークマニホールドに接続する吸気管の吸入口近傍に設置された吸入空気量センサと、それら３台のセンサの測定値を処理し、かつＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁を制御する処理手段とを備え、前記処理手段は、前記ＥＧＲクーラーの作動時に、前記ＥＧＲ弁を一時的に閉止して前記インテークマニホールド温度センサの測定値Ｔ４OFFを記憶し、次いで前記ＥＧＲ弁を開放して、前記インテークマニホールド温度センサの測定値Ｔ４、シリンダー吸気圧力センサの測定値Ｐ２、吸入空気量センサーの測定値ｍ１及びＴ４OFFを用いて予め設定された一群の式により診断値ΔＴ４を算出し、前記診断値ΔＴ４が所定値以下であるときに前記ＥＧＲクーラーの冷却効率が劣化していると診断することを特徴とするものである。
【０００９】
予め設定された一群の式は、以下の（１）〜（７）式からなることが望ましい。
0005857665.tif 000002
但し、Ｔ４calc：インテークマニホールド温度計算値、Ｔ１：インタークーラー出口温度計算値、Ｔ２：ＥＧＲクーラー出口温度計算値、ｍ２：ＥＧＲクーラー出口ガス質量流量計算値、ｍ３：インテークマニホールドガス質量流量計算値、ｎ：ディーゼルエンジンのシリンダー数、Ｒ：空気のガス定数、Ｖ：ディーゼルエンジンの排気量、η：体積効率、ηEGR：ＥＧＲクーラー効率（正常時）、ｄＴ：燃焼によるガスの温度上昇をそれぞれ示す。
【００１０】
ＥＧＲクーラーの冷却効率を診断するための所定値としては２０〜３０℃の範囲の値を用いることが望ましい。
【００１１】
また、処理手段がＥＧＲクーラーの冷却効率の診断結果を通知する通知手段を備えることで、車両の運転者などにＥＧＲクーラーの冷却効率の劣化を早期かつ確実に伝達することができる。
【００１２】
本発明のＥＧＲクーラー診断システムは、一般の内燃機関に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＥＧＲクーラー診断システムによれば、ＥＧＲクーラーの出入口に新たに温度センサを設置することなく、従来のセンサを用いるだけでよいため、ＥＧＲクーラーの冷却効率を低コストで診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態からなるＥＧＲクーラー診断システムの構成図である。
【図２】処理手段の処理内容を示すフロー図である。
【図３】本発明の別の実施形態からなるＥＧＲクーラー診断システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態からなるＥＧＲクーラー診断システムを示す。
【００１７】
このＥＧＲクーラー診断システムが装備されるディーゼルエンジン１では、吸入口２から吸気管３内へ吸入された空気は、エアクリーナー４を通過してからターボチャージャー５により圧縮され、インタークーラー６で冷却された後にインテークマニホールド７を経て４つの気筒８のそれぞれに供給される。そして、各気筒８から燃焼ガスとなって排気管９へ排気されるが、その一部はインタークーラー６の下流側の吸気管３に接続するＥＧＲ通路１０にＥＧＲガスとなって分流する。ＥＧＲ通路１０には、水冷式のＥＧＲクーラー１１と、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁１２とが、排気管９側から順に配置されている。また、ＥＧＲクーラー１１によるＥＧＲガスの過冷却を防止するために、ＥＧＲクーラー１１の出口と上流側の排気管９とを接続する排気戻し通路１３が設けられている。ＥＧＲ通路１０に分流しなかった排気ガスは、ターボチャージャー５を回転駆動させた後に、排出口１４から外部へ放出される。
【００１８】
本発明のＥＧＲクーラー診断システムは、インテークマニホールド７に設置されたシリンダー吸気圧力センサ１５及びインテークマニホールド温度センサ１６と、エアクリーナー４とターボチャージャー５との間の吸気管３に設置された吸入空気量センサ１７と、それら３台のセンサ１５〜１７、ＥＧＲ弁１２及びＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１８に、それぞれ信号線１９ａ〜１９ｅを通じて接続する処理手段２０とから構成されている。
【００１９】
シリンダー吸気圧力センサ１５及びインテークマニホールド温度センサ１６は、インテークマニホールド７内の空気の圧力及び温度をそれぞれ測定するものである。また、吸入空気量センサ１７は、吸入口２から吸入された空気の質量流量を測定する。これら３台のセンサ１５〜１７は、ディーゼルエンジン１の運転状態を示す測定値をＥＣＵ１８に提供するために、従来から設置されているものである。
【００２０】
処理手段２０は、記憶部を備えたＣＰＵ（中央演算処理装置）から構成され、信号線１９ａ〜１０ｃを通じて３台のセンサ１５〜１７から測定値を取得するとともに、その処理結果に基づいて、信号線１９ｄを通じてＥＧＲ弁１２の開度を制御する。なお、図１の例では、処理手段２０とＥＣＵ１８とを別体にしているが、処理手段２０の機能をＥＣＵ１８に持たせることで一体化するようにしてもよい。
【００２１】
このような構成を有するＥＧＲクーラー診断システムの機能を、図２に示すフロー図を基に以下に説明する。
【００２２】
処理手段２０は、ディーゼルエンジン１の運転条件が成立していることをＥＣＵ１８から送られる信号で確認（Ｓ１０）すると、ＥＧＲ弁１２を閉止してＥＧＲクーラー１１の機能を一時的にオフにする（Ｓ２０）。そして、インテークマニホールド温度センサ１６の測定値をＴ４OFFとして記憶部に格納する。なお、運転条件が成立する場合としては、ＥＧＲクーラー１１の入口ガス温度が比較的高温になる高回転かつ高負荷の運転時などが例示される。
【００２３】
次に、ＥＧＲ弁１２を開放してＥＧＲクーラー１１の機能をオンにしてから（Ｓ４０）、インテークマニホールド温度センサ１６の測定値Ｔ４、シリンダー吸気圧力センサ１５の測定値Ｐ２及び吸入空気量センサ１７の測定値ｍ１を取得する（Ｓ５０）。それら取得した測定値Ｔ４、Ｐ２、ｍ１及び記憶部に格納している測定値Ｔ４OFFを用いて、予め設定された一群の式、例えば以下に示す（１）〜（７）式によりＥＧＲクーラーの冷却効率の診断値ΔＴ４を算出する（Ｓ６０）。
0005857665.tif 000003
【００２４】
但し、Ｔ４calcはインテークマニホールド７の温度の計算値を、Ｔ１はインタークーラー６の出口温度の計算値を、Ｔ２はＥＧＲクーラー１１の出口温度の計算値を、ｍ２はＥＧＲクーラー１１の出口ガス質量流量の計算値を、ｍ３はインテークマニホールド７のガス質量流量の計算値をそれぞれ示す。また、定数として、ｎはディーゼルエンジン１のシリンダー数（気筒８の数）を、Ｒは空気のガス定数を、Ｖはディーゼルエンジン１の排気量をそれぞれ示す。更に、ηは体積効率を、ηEGRは正常時におけるＥＧＲクーラー１１の冷却効率を、ｄＴは燃焼によるガスの温度上昇をそれぞれ示すが、それらは機器の特性を表すマップデータから得ることができる。例えば、ｄＴは、ディーゼルエンジン１の種類毎に設定された燃料噴射量とエンジン回転数とからなるマップデータから得ることができる。また、通常のηの値は７０〜１００％、ηEGRの値は８０〜１００％となる。
【００２５】
そして、診断値ΔＴ４と所定値とを比較して（Ｓ７０）、診断値ΔＴ４が所定値以下の場合には、ＥＧＲクーラー１１の冷却効率が劣化していると診断し（Ｓ８０）、反対に所定値よりも大きい場合には、ＥＧＲクーラー１１の冷却効率が正常であると診断する（Ｓ９０）。
【００２６】
以上のように、ＥＧＲクーラー１１の出入口に新たに温度センサを設置することなく、従来のセンサ１５〜１７を用いて診断を行うので、ＥＧＲクーラー１１の冷却効率を低コストで診断することができる。また、従来のセンサ１５〜１７をそのまま利用するため、既存のディーゼルエンジン１へのＥＧＲクーラー診断システムの取り付けが容易である。
【００２７】
ＥＧＲクーラー１１の冷却効率の診断に用いる所定値は、ディーゼルエンジン１のサイズや性能により変化するが、一般的な大型車両を対象にした場合には、約２０〜３０℃の範囲の値を用いることが望ましい。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態からなるＥＧＲクーラー診断システムを示す。
【００２９】
このＥＧＲクーラー診断システムは、ＥＧＲクーラー１１の冷却効率の診断結果を通知する通知手段２１を、信号線１９ｆを通じて処理手段２０に接続したものである。通知手段２１としては、ディーゼルエンジン１を搭載する車両の運転席などに設置されたモニタや警報器などが例示される。
【００３０】
このように通知手段２１を設けることにより、ＥＧＲクーラー１１の冷却効率の劣化を、車両の運転者などに早期かつ確実に伝達することができる。
【００３１】
本発明のＥＧＲクーラー診断システムの用途は、上述したような車両のディーゼルエンジン１に限るものではなく、その他一般の内燃機関にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  ディーゼルエンジン
２  吸入口
３  吸気管
４  エアクリーナー
５  ターボチャージャー
６  インタークーラー
７  インテークマニホールド
８  気筒
９  排気管
１０  ＥＧＲ通路
１１  ＥＧＲクーラー
１２  ＥＧＲ弁
１３  排気戻し通路
１４  排出口
１５  シリンダ吸気圧力センサ
１６  インテークマニホールド温度センサ
１７  吸入空気量センサ
１８  ＥＣＵ
１９ａ〜１９ｆ  信号線
２０  処理手段
２１  通知手段
【図１】
0005857665.tif 000005
【図２】
0005857665.tif 000006
【図３】
0005857665.tif 000007