(57)【要約】【課題】診断装置に関し、クーラ上流側に温度センサを設けることなく、クーラの診断を効果的に実施する。【解決手段】エンジン１０の吸排気系１１，１２を流れる流体を冷却するクーラ１６，２２の診断装置であって、クーラよりも下流側の流体温度を検出する下流側温度センサ３４，３７と、流体状態量に基づいてクーラ上流側の流体温度を演算する流体温度演算部４２，５２，５３と、クーラ上流側の流体温度を検出する上流側温度センサを仮定し、演算される流体温度にセンサ応答遅れを反映させて、上流側温度センサの推定センサ出力値を演算するセンサ出力値演算部４４，５４と、下流側温度センサ３４，３７から入力される実センサ入力値と、演算される推定センサ出力値とに基づいてクーラの冷却効率を診断するクーラ診断部４５，５５とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸排気系を流れる流体を冷却するクーラの診断装置であって、
前記クーラよりも下流側の流体温度を検出する下流側温度センサと、
少なくとも流体の状態量に基づいて、前記クーラよりも上流側の流体温度を演算する流体温度演算手段と、
前記クーラよりも上流側の流体温度を検出する上流側温度センサを仮定し、前記流体温度演算手段で演算される流体温度にセンサの応答遅れを反映させて、当該上流側温度センサの推定センサ出力値を演算するセンサ出力値演算手段と、
前記下流側温度センサから入力される実センサ入力値と、前記センサ出力値演算手段で演算される推定センサ出力値とに基づいて、前記クーラの冷却効率を診断するクーラ診断手段と、を備える
ことを特徴とする診断装置。
【請求項２】
前記センサ出力値演算手段は、前記流体温度演算手段で演算される流体温度及び、予め記憶した温度センサの温度変化時定数と流体流量と流体温度との関係を規定するモデル式に基づいて、前記推定センサ出力値を演算する
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記モデル式は、前記流体が流れる流路管の温度変化時定数と流体流量と流体温度との関係をさらに含む
請求項２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記流体は、前記エンジンに接続された吸気管を流れる吸気であり、
前記クーラは、前記吸気管に設けられたインタークーラである
請求項１から３の何れか一項に記載の診断装置。
【請求項５】
前記流体は、前記エンジンから排出されて吸気系に還流される環流排気であり、
前記クーラは、前記環流排気を冷却する環流排気クーラである
請求項１から３の何れか一項に記載の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断装置に関し、特に、エンジンの吸排気系に設けられたクーラの診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気系に設けられるクーラとして、例えば、エンジンに導入される吸気を冷却するインタークーラが知られている。また、エンジンの排気系に設けられるクーラとして、排気の一部を吸気系に環流する排気環流装置（Exhaust Gas Recirculation System：以下、ＥＧＲ装置）に設けられたＥＧＲクーラ等も知られている。
【０００３】
これらクーラの冷却効率が著しく低下すると、エンジン性能に影響を与える可能性がある。そのため、クーラ下流側に温度センサを配置すると共に、クーラ上流側の流体温度を流体の状態量等に基づいて演算し、これらセンサ値と演算値とを比較してクーラの冷却効率を診断する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０８４１６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０８４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、クーラ上流側の流体温度を演算して、クーラ下流側のセンサ値と比較する診断手法では、センサの応答遅れがない演算値と、応答遅れが生じる実センサ値との比較になるため、正確な診断を行えない可能性がある。また、比較を容易に行うために、クーラの上流側及び下流側にそれぞれ温度センサを設ける構成では、センサ数の増加により装置全体のコスト上昇を招く課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、クーラ上流側に温度センサを設けることなく、クーラの診断を効果的に実施することができる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】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明の診断装置は、エンジンの吸排気系を流れる流体を冷却するクーラの診断装置であって、前記クーラよりも下流側の流体温度を検出する下流側温度センサと、少なくとも流体の状態量に基づいて、前記クーラよりも上流側の流体温度を演算する流体温度演算手段と、前記クーラよりも上流側の流体温度を検出する上流側温度センサを仮定し、前記流体温度演算手段で演算される流体温度にセンサの応答遅れを反映させて、当該上流側温度センサの推定センサ出力値を演算するセンサ出力値演算手段と、前記下流側温度センサから入力される実センサ入力値と、前記センサ出力値演算手段で演算される推定センサ出力値とに基づいて、前記クーラの冷却効率を診断するクーラ診断手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記センサ出力値演算手段は、前記流体温度演算手段で演算される流体温度及び、予め記憶した温度センサの温度変化時定数と流体流量と流体温度との関係を規定するモデル式に基づいて、前記推定センサ出力値を演算することが好ましい。
【０００９】
また、前記モデル式は、前記流体が流れる流路管の温度変化時定数と流体流量と流体温度との関係をさらに含むものであってもよい。
【００１０】
また、前記流体は、前記エンジンに接続された吸気管を流れる吸気であり、前記クーラは、前記吸気管に設けられたインタークーラであってもよい。
【００１１】
また、前記流体は、前記エンジンから排出されて吸気系に還流される環流排気であり、前記クーラは、前記環流排気を冷却する環流排気クーラであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の診断装置によれば、クーラ上流側に温度センサを設けることなく、クーラの診断を効果的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る診断装置を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る診断装置による制御内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第二実施形態に係る診断装置を示す模式的な全体構成図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る診断装置による制御内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面により、本発明に係る診断装置の各実施形態について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
［第１実施形態］
図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジン）１０には、吸気マニホールド１０Ａ及び、排気マニホールド１０Ｂが設けられている。吸気マニホールド１０Ａには、新気を導入する吸気通路（吸気管）１１が接続され、排気マニホールド１０Ｂには、排気を大気に放出する排気通路（排気管）１２が接続されている。
【００１６】
排気通路１２には、排気上流側から順に、過給機１４のタービン１４Ｂ、図示しない排気後処理装置等が設けられている。吸気通路１１には、吸気上流側から順に、エアクリーナ１５、吸気流量センサ３３、吸気温度センサ３２、過給機１４のコンプレッサ１４Ａ、インタークーラ１６、クーラ出口吸気温度センサ３４、スロットルバルブ１７、吸気酸素濃度センサ３５、ブースト圧センサ３６が設けられている。これら各種センサ３２〜３６で検出されるセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）４０に出力される。なお、クーラ出口吸気温度センサ３４は、本発明の下流側温度センサの一例である。
【００１７】
エンジン回転センサ２９は、図示しないクランク軸の回転数を検出する。アクセル開度センサ３０は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出する。大気圧センサ３１は、図示しない車両に搭載されており、大気圧を検出する。これらセンサ２９〜３１で検出されるセンサ値は、電気的に接続されたＥＣＵ４０に出力される。
【００１８】
ＥＣＵ４０は、エンジン１０の燃料噴射等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。また、ＥＣＵ４０は、吸気温度演算部４２と、センサ出力値演算部４４と、インタークーラ診断部４５とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ４０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００１９】
吸気温度演算部４２は、本発明の流体温度演算手段の一例であって、吸気の状態量等に基づいて、インタークーラ１６よりも上流側、すなわちコンプレッサ１４Ａとインタークーラ１６との間の吸気温度（以下、クーラ入口吸気温度）Ｔ2を演算する。より詳しくは、ＥＣＵ４０には、クーラ入口吸気温度：Ｔ2、コンプレッサ入口吸気温度：Ｔ1、コンプレッサ入口吸気圧：Ｐ1、コンプレッサ出口吸気圧：Ｐ2、吸気の比熱比：ｋとする以下の数式（１）が記憶されている。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
吸気温度演算部４２は、この数式（１）に、吸気温度センサ３２で検出されるコンプレッサ入口吸気温度Ｔ1、大気圧センサ３１で検出されるコンプレッサ入口吸気圧Ｐ1、ブースト圧センサ３６で検出されるコンプレッサ出口吸気圧Ｐ2をそれぞれ代入することで、クーラ入口吸気温度Ｔ2をリアルタイムで演算する。
【００２２】
なお、クーラ入口吸気温度Ｔ2を演算する数式は、数式（１）に限定されず、例えば、クーラ入口吸気温度：Ｔ2、コンプレッサ入口吸気温度：Ｔ1、コンプレッサ入口吸気圧：Ｐ1、コンプレッサ出口吸気圧：Ｐ2、比熱比：ｋ、コンプレッサ効率：ηcomとする以下の数式（２）に基づいて演算してもよい。
【００２３】
【数２】
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【００２４】
数式（２）において、コンプレッサ入口吸気温度Ｔ1は吸気温度センサ３２、コンプレッサ入口吸気圧Ｐ1は大気圧センサ３１、コンプレッサ出口吸気圧Ｐ2はブースト圧センサ３６で検出される。コンプレッサ効率ηcomは、予めＥＣＵ４０に記憶した過給機１４の特性データマップから得られる。
【００２５】
センサ出力値演算部４４は、本発明のセンサ出力値演算手段の一例であって、コンプレッサ１４Ａとインタークーラ１６との間に仮想の上流側吸気温度センサ（以下、仮想吸気温度センサという）を仮定する。そして、吸気温度演算部４２で演算されるクーラ入口吸気温度Ｔ2に、二次のＬＰＦ（Low Pass Filter）を用いてセンサの応答遅れを反映させることで、仮想吸気温度センサの推定センサ出力値Ｔestを演算する。以下、その演算の詳細手順を説明する。
【００２６】
温度センサの時定数は流体流量等に依存するため一定ではない。そのため、時定数と物理量との依存関係を物理式から導き出す必要がある。流体から温度センサの外壁面又は吸気管の内壁面に伝わる熱エネルギと、これら壁面の温度変化に必要なエネルギとが等しいと仮定すると、熱伝達式は、固体の密度：ρw、固体の比熱：ｃp、固体の体積：Ｖw、壁面温度：ＴS、熱伝達率：ｈ、伝熱面積：Ｓ、流体温度：Ｔfとする以下の数式（３）で表される。
【００２７】
【数３】
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【００２８】
数式（３）をラプラス変換して変形すると、以下の数式（４）で表される。
【００２９】
【数４】
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【００３０】
数式（４）から、温度変化の時定数は、流体と壁面との間の熱伝達率ｈに反比例することが分かる。
【００３１】
本実施形態では、まず温度センサの熱伝達率と物理量との関係を考慮する。例えば、流体の流れを一様、センサ形状を略円柱状と仮定すると、公知の熱伝達率の実験式から、一様流中に置かれた円柱センサの平均熱伝達率は、ヌセルト数：Ｎｕ、レイノルズ数：Ｒｅ、プラント数：Ｐｒ、定数：Ｃとする以下の数式（５）で表される。
【００３２】
【数５】
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【００３３】
数式（５）を熱伝達率ｈについ解き、種々の仮定・近似を行い、流体温度Ｔfと質量流量ｍfとを抽出すると、以下の数式（６）が得られる。
【００３４】
【数６】
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【００３５】
数式（６）を数式（４）に代入すると、温度センサの温度変化時定数τ1が流体温度Ｔfと質量流量ｍfとに比例する以下の数式（７）を得ることができる。なお、数式（７）において、Ｔf0は流体温度の基準値、ｍf0は質量流量の基準値を示している。
【００３６】
【数７】
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【００３７】
次に、本実施形態では、吸気通路（吸気管）１１の熱伝達率と物理量との関係を考慮する。吸気通路１１を滑らかな円筒管と仮定すると、円管内部の平均熱伝達率は、公知の経験式から以下の数式（８）で表される。
【００３８】
【数８】
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【００３９】
上述の数式（７）と同様の変形を施すと、吸気管の温度変化時定数τ2と物理量（流体温度Ｔf、質量流量ｍf）との比例関係は、以下の数式（９）で表される。
【００４０】
【数９】
2015031167.tif 000011
【００４１】
さらに、本実施形態では、温度センサの推定センサ出力値Ｔestと吸気通路（吸気管）１１の壁面温度との関係についても考慮する。推定センサ出力値Ｔestは、センサ壁面温度Ｔs1と吸気管温度Ｔs2との中間値になると仮定すると、重み係数をαとする以下の数式（１０）で示すこができる。
【００４２】
【数１０】
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【００４３】
センサ壁面温度Ｔs1及び吸気管温度Ｔs2がそれぞれ個別の時定数を有し、上述の数式（７）又は数式（９）に従って変化すると仮定すると、推定センサ出力値Ｔestの変化を表す伝達関数は、二次のＬＰＦとして以下の数式（１１）（モデル式）で示される。
【００４４】
【数１１】
2015031167.tif 000013
【００４５】
センサ出力値演算部４４は、数式（１１）の流体温度Ｔfに吸気温度演算部４２で演算されるクーラ入口吸気温度Ｔ2を代入することで、仮想吸気温度センサの推定センサ出力値Ｔestを演算する。これにより、エンジン１０の運転状態に応じて変化するクーラ入口吸気温度Ｔ2に基づいて、センサの応答遅れを反映した推定センサ出力値Ｔestがリアルタイムで演算される。
【００４６】
インタークーラ診断部４５は、本発明のクーラ診断手段の一例であって、クーラ出口吸気温度センサ３４から入力される実センサ入力値Ｔactと、センサ出力値演算部４４で演算される推定センサ出力値Ｔestとに基づいて、インタークーラ１６の冷却効率を診断する。
【００４７】
より詳しくは、ＥＣＵ４０には、予め実験等により求めたインタークーラ１６の故障を示す冷却効率の下限閾値ηminが記憶されている。ここで故障とは、例えば、部品の劣化や吸気中の混入物等の付着により、吸気と冷却水との熱交換が著しく低下した状態等をいう。インタークーラ診断部４５は、推定センサ出力値Ｔestと実センサ入力値Ｔactとに基づいて演算される冷却効率ηICが下限閾値ηminよりも低下した場合は、インタークーラ１６を故障と判定する。なお、冷却効率ηICは、以下の数式（１２）から演算することができる。
【００４８】
【数１２】
2015031167.tif 000014
【００４９】
次に、図２に基づいて、本実施形態の診断装置による制御フローを説明する。
【００５０】
まず、イグニッションキーのＯＮ操作と同時に、ステップ１００では、各種センサ２９〜３６のセンサ値がＥＣＵ４０に入力される。
【００５１】
ステップ１１０では、数式（１）又は（２）に基づいて、クーラ入口吸気温度Ｔ2が演算される。さらに、ステップ１２０では、センサの応答遅れを反映させる数式（１１）のモデル式を用いて、クーラ入口吸気温度Ｔ2から仮想吸気温度センサの推定センサ出力値Ｔestが演算される。
【００５２】
ステップ１３０では、クーラ出口吸気温度センサ３４から入力される実センサ入力値Ｔactと、ステップ１２０で演算された推定センサ出力値Ｔestとに基づいて、インタークーラ１６の冷却効率ηICが演算される。
【００５３】
ステップ１４０では、冷却効率ηICと下限閾値ηminとを比較するインタークーラ１６の診断が実行される。冷却効率ηICが下限閾値ηminよりも低い場合（ＹＥＳ）、ステップ１５０でインタークーラ１６は故障と判定される。一方、冷却効率ηICが下限閾値ηmin以上の場合（ＮＯ）、本制御はステップ１００に戻される。その後、ステップ１００〜１５０までの各制御ステップは、イグニッションキーのＯＦＦ操作まで繰り返し実行される。
【００５４】
次に、本実施形態に係る診断装置による作用効果を説明する。
【００５５】
従来は、インタークーラ下流側の吸気温度を吸気温度センサで検出すると共に、インタークーラ上流側の吸気温度を吸気の状態量等に基づいて演算し、これらセンサ値と演算値とを比較してインタークーラの冷却効率を診断していた。しかしながら、センサの応答遅れがない演算値と、応答遅れが生じる実センサ値との比較になるため、特に過渡運転時は正確な診断を行えない可能性があった。また、比較を容易に行うために、インタークーラの上流側及び下流側にそれぞれ吸気温度センサを設ける構成では、センサ数の増加により装置全体のコスト上昇を招く課題があった。
【００５６】
これに対し、本実施形態の診断装置は、センサの応答遅れを反映させる数式（１１）を用いて、仮想吸気温度センサの推定センサ出力値Ｔestをリアルタイムで演算する。この数式（１１）は、センサの応答遅れを高精度に反映させるように、吸気温度センサの温度変化時定数τ1と物理量（排気流量ｍf、排気温度Ｔf）との関係及び、吸気通路（吸気管）１１の温度変化時定数τ2と物理量（排気流量ｍf、排気温度Ｔf）との関係を含む二次のＬＰＦとして構成されている。このような二次のＬＰＦとすることで、エンジン１０の過渡運転を含めた全運転領域において、センサの応答遅れを反映した仮想吸気温度センサの推定センサ出力値Ｔestを高精度に演算することができる。
【００５７】
したがって、本実施形態の診断装置によれば、インタークーラ１６の上流側の吸気温度センサを廃止することが可能となり、装置全体のコスト上昇を効果的に抑制することができる。また、センサの応答遅れを反映した推定センサ出力値Ｔestをリアルタイムで演算することが可能となり、演算値とセンサ値とを単純に比較する従来技術に比べて、過渡運転を含めた広い運転領域でインタークーラ１６の冷却効率を高精度に診断することができる。
【００５８】
［第二実施形態］
以下、図３，４に基づいて、本発明の第二実施形態に係る診断装置を説明する。本発明の第二実施形態は、ＥＧＲクーラ２２の診断に適用されるものである。第一実施形態と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。
【００５９】
ＥＧＲ装置２０は、排気の一部を吸気系に環流するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲガス流量を調整するＥＧＲバルブ２３とを備えている。ＥＧＲクーラ２２よりも下流側（出口）のＥＧＲ通路２１には、ＥＧＲクーラ２２で冷却されたＥＧＲガスの温度を検出するクーラ出口排気温度センサ３７が設けられている。クーラ出口排気温度センサ３７で検出されるセンサ値は、電気的に接続されたＥＣＵ５０に出力される。
【００６０】
ＥＣＵ５０は、燃料噴射制御部５１と、図示熱効率演算部５２と、排気温度演算部５３と、センサ出力値演算部５４と、ＥＧＲクーラ診断部５５とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ５０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００６１】
燃料噴射制御部５１は、エンジン回転センサ２９から入力される回転数Ｎ及び、アクセル開度センサ３０から入力されるアクセル開度Ｑに基づいて、エンジン１０の図示しない燃料噴射装置による燃料噴射時期や燃料噴射量を制御する。
【００６２】
図示熱効率演算部５２は、本発明の流体温度演算手段の一部を構成するもので、各種センサ２９〜３７で検出されるセンサ値及び、後述する数式等に基づいて、エンジン１０の図示熱効率変化量Δηiを演算する。以下、その演算手順を詳述する。
【００６３】
エンジン１０の筒内におけるエネルギ保存から、排気エネルギＨexは、吸気エネルギ：Ｈin、燃料の燃焼エネルギ：Ｑfuel、冷却損失エネルギ：Ｕhloss、エンジン１０の図示熱効率：ηiとする以下の数式（１３）で示される。
【００６４】
【数１３】
2015031167.tif 000015
【００６５】
さらに、数式（１３）に基づいて、燃料噴射量は一定、冷却損失エネルギＵhlossの変化は微小であると仮定すると、基準排気エネルギＨex,refからの変化量ΔＨexは以下の数式（１４）で近似される。
【００６６】
【数１４】
2015031167.tif 000016
【００６７】
さらに、エンジン１０から排出されてＥＧＲクーラ２２の入口に達する排気の温度（以下、クーラ入口排気温度）Ｔ3は、以下の数式（１５）で表される。
【００６８】
【数１５】
2015031167.tif 000017
【００６９】
数式（１５）に数式（１４）を代入すると、クーラ入口排気温度Ｔ3は、吸気の定圧比熱：Ｃp,in、排気流量：ｍex、基準排気エネルギ：Ｈex、ref、基準吸気エネルギ：Ｈin、ref、排気エネルギ：Ｈin、燃焼エネルギ：Ｑfuelとする以下の数式（１６）で表される。
【００７０】
【数１６】
2015031167.tif 000018
【００７１】
ここで、図示熱効率ηiの変化要因として、燃料の噴射開始時期φ及び、吸気酸素濃度ＸO2を考慮する。図示熱効率変化量Δηiの吸気酸素濃度ＸO2に対する変化を線形と仮定すると、図示熱効率変化量Δηiは、テイラー展開により、吸気酸素濃度：ＸO2、噴射開始時期：φ、吸入酸素濃度補正係数：ｋ1,O2、基準吸入酸素濃度：ＸO2、ref、噴射開始時期補正係数：ｋn(n=1,2),soi、基準噴射開始時期：φrefとする以下の数式（１７）で近似される。
【００７２】
【数１７】
2015031167.tif 000019
【００７３】
数式（１７）において、噴射開始時期φに対する吸入酸素濃度ＸO2の変化の影響を微小と仮定すると、図示熱効率変化量Δηiは以下の数式（１７）で表される。
【００７４】
【数１８】
2015031167.tif 000020
【００７５】
図示熱効率演算部５２は、この数式（１８）に基づいて、図示熱効率変化量Δηiをリアルタイムで演算する。より詳しくは、ＥＣＵ５０には、予め実験等により作成したエンジン回転数Ｎとアクセル開度Ｑと吸入酸素濃度補正係数ｋ1,O2との関係を規定する補正値マップ（不図示）及び、エンジン回転数Ｎとアクセル開度Ｑと基準吸入酸素濃度ＸO2、refとの関係を規定する基準値マップ（不図示）が記憶されている。さらに、ＥＣＵ５０には、予め実験等により作成したエンジン回転数Ｎとアクセル開度Ｑと噴射開始時期補正係数ｋn(n=1,2),soiとの関係を規定する補正値マップ（不図示）及び、エンジン回転数Ｎとアクセル開度Ｑと基準噴射開始時期φrefとの関係を規定する基準値マップ（不図示）が記憶されている。
【００７６】
図示熱効率演算部５２は、数式（１８）にこれらマップからエンジン１０の運転状態に応じた値を読み取って代入すると共に、吸気酸素濃度センサ３５から入力される吸気酸素濃度ＸO2及び、燃料噴射制御部５１で決定される噴射開始時期φをそれぞれ代入する。これにより、基準吸入酸素濃度ＸO2、refからの変化量及び、基準噴射開始時期φrefからの変化量を反映した図示熱効率変化量Δηiが、リアルタイムで演算される。
【００７７】
排気温度演算部５３は、本発明の流体温度演算手段の一部を構成するもので、上述の数式（１６）に基づいて、クーラ入口排気温度Ｔ3をリアルタイムで演算する。より詳しくは、ＥＣＵ５０には、予め実験等により作成したエンジン回転数Ｎとアクセル開度Ｑと基準吸気エネルギＨin、refとの関係を示す基準値マップ（不図示）及び、エンジン回転数Ｎとアクセル開度Ｑと基準排気エネルギＨex、refとの関係を示す基準値マップ（不図示）が記憶されている。
【００７８】
排気温度演算部５３は、これらマップからエンジン１０の運転状態に応じて読み取った値、吸気の状態量等から演算した吸気エネルギＨin及び、燃料の低位発熱量や燃料噴射量から演算した燃焼エネルギＱfuelを数式（１６）に代入することで、クーラ入口排気温度Ｔ3をリアルタイムで演算する。
【００７９】
センサ出力値演算部５４は、本発明のセンサ出力値演算手段の一例であって、ＥＧＲクーラ２２の上流側に仮想の上流側排気温度センサ（以下、仮想排気温度センサという）を仮定する。そして、排気温度演算部５３で演算されるクーラ入口排気温度Ｔ3に、二次のＬＰＦを用いてセンサの応答遅れを反映させることで、仮想排気温度センサの推定センサ出力値Ｔestを演算する。
【００８０】
より詳しくは、ＥＣＵ５０には、第一実施形態で用いた数式（１１）が記憶されている。センサ出力値演算部５４は、数式（１１）の流体温度Ｔfに、排気温度演算部５３で演算されるクーラ入口排気温度Ｔ3を代入することで、仮想排気温度センサの推定センサ出力値Ｔestを演算する。これにより、エンジン１０の運転状態に応じて変化するクーラ入口排気温度Ｔ3に基づいて、センサの応答遅れを反映した推定センサ出力値Ｔestがリアルタイムで演算される。
【００８１】
ＥＧＲクーラ診断部５５は、本発明のクーラ診断手段の一例であって、クーラ出口排気温度センサ３７から入力される実センサ入力値Ｔactと、センサ出力値演算部５４で演算される推定センサ出力値Ｔestとに基づいて、ＥＧＲクーラ２２の冷却効率を診断する。
【００８２】
より詳しくは、ＥＣＵ５０には、予め実験等により求めたＥＧＲクーラ２２の故障を示す温度偏差の下限閾値Ｔminが記憶されている。ここで故障とは、例えば、部品の劣化や排気中の煤等の付着により、排気と冷却水との熱交換が著しく低下した状態等をいう。ＥＧＲクーラ診断部５５は、推定センサ出力値Ｔestと実センサ入力値Ｔactとの温度偏差ΔＴを演算すると共に、この温度偏差ΔＴが下限閾値Ｔminよりも低くなった場合は、ＥＧＲクーラ２２を故障と判定する。
【００８３】
次に、図４に基づいて、本実施形態の診断装置による制御フローを説明する。
【００８４】
まず、イグニッションキーのＯＮ操作と同時に、ステップ２００では、各種センサ２９〜３７のセンサ値がＥＣＵ５０に入力される。
【００８５】
ステップ２１０では、数式（１８）に基づいて図示熱効率変化量Δηiが演算される。さらに、ステップ２２０では、数式（１６）に基づいてクーラ入口排気温度Ｔ3が演算される。
【００８６】
ステップ２３０では、センサの応答遅れを反映させる数式（１１）のモデル式を用いて、クーラ入口排気温度Ｔ3から仮想排気温度センサの推定センサ出力値Ｔestが演算される。
【００８７】
ステップ２４０では、クーラ出口排気温度センサ３７から入力される実センサ入力値Ｔactと、ステップ２３０で演算された推定センサ出力値Ｔestとに基づいて、ＥＧＲクーラ２２の冷却効率を示す温度偏差ΔＴが演算される。
【００８８】
ステップ２５０では、温度偏差ΔＴと下限閾値Ｔminとを比較するＥＧＲクーラ２２の診断が実行される。温度偏差ΔＴが下限閾値Ｔminよりも低い場合（ＹＥＳ）、ステップ２６０でＥＧＲクーラ２２は故障と判定される。一方、温度偏差ΔＴが下限閾値Ｔmin以上の場合（ＮＯ）、本制御はステップ２００に戻される。その後、ステップ２００〜２６０までの各制御ステップは、イグニッションキーのＯＦＦ操作まで繰り返し実行される。
【００８９】
次に、本実施形態に係る診断装置による作用効果を説明する。
【００９０】
従来は、ＥＧＲクーラ下流側の排気温度を排気温度センサで検出すると共に、ＥＧＲクーラ上流側の排気温度を排気の状態量等に基づいて演算し、これらセンサ値と演算値とを比較してＥＧＲクーラの冷却効率を診断していた。しかしながら、センサの応答遅れがない演算値と、応答遅れが生じる実センサ値との比較になるため、特に過渡運転時は正確な診断を行えない可能性があった。また、比較を容易に行うために、ＥＧＲクーラの上流側及び下流側にそれぞれ排気温度センサを設ける構成では、センサ数の増加により装置全体のコスト上昇を招く課題があった。
【００９１】
これに対し、本実施形態の診断装置は、センサの応答遅れを反映させる数式（１１）を用いて、仮想排気温度センサの推定センサ出力値Ｔestをリアルタイムで演算する。この数式（１１）は、センサの応答遅れを高精度に反映させるように、排気温度センサの温度変化時定数τ1と物理量（排気流量ｍf、排気温度Ｔf）との関係及び、排気通路（排気管）１２の温度変化時定数τ2と物理量（排気流量ｍf、排気温度Ｔf）との関係を含む二次のＬＰＦとして構成されている。このような二次のＬＰＦとすることで、エンジン１０の過渡運転を含めた全運転領域において、センサの応答遅れを反映した仮想排気温度センサの推定センサ出力値Ｔestを高精度に演算することができる。
【００９２】
したがって、本実施形態の診断装置によれば、ＥＧＲクーラ２２の上流側の排気温度センサを廃止することが可能となり、装置全体のコスト上昇を効果的に抑制することができる。また、センサの応答遅れを反映した推定センサ出力値Ｔestをリアルタイムで演算することが可能となり、演算値とセンサ値とを単純に比較する従来技術に比べて、過渡運転を含めた広い運転領域でＥＧＲクーラ２２の冷却効率を高精度に診断することができる。
【００９３】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００９４】
例えば、上述の各実施形態では、インタークーラ１６及び、ＥＧＲクーラ２２の冷却効率を診断するものとして説明したが、多段過給システムの各コンプレッサ間に配置されたクーラ等の診断に適用することも可能である。また、エンジン１０はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他のエンジンにも広く適用することが可能である。これら何れの場合も、上述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００９５】
１０  エンジン
１１  吸気通路（吸気管）
１２  排気通路（排気管）
１６  インタークーラ
２２  ＥＧＲクーラ
３４  クーラ出口吸気温度センサ（下流側温度センサ）
３７  クーラ出口排気温度センサ（下流側温度センサ）
４０  ＥＣＵ
４２  吸気温度演算部（流体温度演算手段）
４４  センサ出力値演算部（センサ出力値演算手段）
４５  インタークーラ診断部（クーラ診断手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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