(57)【要約】【課題】  センサの追加やドライバビリティの低下等を伴うことなく、インタークーラの速やかな異常検出を行えるようにした異常検出装置を提供する。【解決手段】  ＥＣＵ１０は、ステップＳ１３で、現在の吸気温度Ｔｉと基準吸気温度Ｔｉ０との差ΔＴｉが異常判定閾値Ｔｉｔｈよりも小さいか否かを判定し、この判定がＹｅｓ、すなわち、ラジエータ冷却ファン５２の起動／停止によるインタークーラ４での放熱量の十分な変化が認められない場合、ステップＳ１４でタイマカウンタＴＣがカウントアップ（例えば、数秒経過）したか否かを判定し、この判定もＹｅｓになると、ステップＳ１５でインタークーラ４の異常判定時処理を行う。。【選択図】      図３
2008190435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系に設置されたインタークーラの異常検出を行う異常検出装置であって、
前記内燃機関に付設されたラジエータ冷却ファンを駆動制御するファン駆動制御手段と、
前記インタークーラの下流側における吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、
前記ラジエータ冷却ファンの作動時における前記吸気温度検出手段の検出結果と、前記ラジエータ冷却ファンの非作動時における前記吸気温度検出手段の検出結果とに基づき、前記インタークーラの異常を判定する異常判定手段と
を備えたことを特徴とするインタークーラの異常検出装置。
【請求項２】
前記ファン駆動制御手段は、前記内燃機関が所定の運転状態にあるときに、前記ラジエータ冷却ファンの起動または停止を行い、
前記異常判定手段は、前記ラジエータ冷却ファンの起動または停止による前記吸気温度検出手段の検出結果の変化が所定値以下であった場合に、前記インタークーラが異常であると判定することを特徴とする、請求項１に記載されたインタークーラの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給器付内燃機関の吸気系に設置されたインタークーラの異常を検出する異常検出装置に係り、詳しくは、センサの追加やドライバビリティの低下等を伴うことなく、速やかな異常検出を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の内燃機関（以下、エンジンと記す）では、シリンダのボア径とピストンのストロークとにより決定される量（幾何学的吸気量）以上の空気を燃焼室に供給すべく、種々の過給器が採用されることがある。過給器としては、ルーツ式やリショルム式のスーパチャージャも存在するが、現在の自動車用エンジンにおいては、排気エネルギの有効利用を図れることからターボチャージャが主流となっている。過給器で加圧された空気は、断熱圧縮によって高温となり、そのまま燃焼室に供給されると充填効率の低下等を招くため、インタークーラによって冷却されることが望ましい。通常、インタークーラは、インレット側およびアウトレット側のタンクや、加圧空気が通過する多数本のチューブ、各チューブ間に介装された放熱フィン等からなっており、自動車の走行風やラジエータ冷却ファンの冷却風が通過する位置に設置されている。
【０００３】
インタークーラでは、放熱フィンに塵埃や泥が詰まることや、ブローバイガス中の油分がチューブ内で固化すること等により、その放熱性能が低下することがある。この場合、エンジンの燃焼室に十分に冷却されていない加圧空気が供給されるため、燃焼温度が上昇してＮＯｘ等の有害排出ガス成分が増加したり、ノッキングが生じやすくなったりする問題が起こる。そこで、インタークーラの上流側吸気温度と下流側吸気温度とを比較し、その比較結果に基づきインタークーラでの放熱量を算出し、その算出結果が所定の異常判定値以下であった場合にインタークーラに異常があると判定する方法が提案されている（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８０８８９号公報
【特許文献２】特開２００５−１８８４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１，２の方法を採用する場合、一般に設置されている下流側の吸気温センサに加え、インタークーラの上流側にも吸気温センサを設置する必要があることから、吸気系の部品点数や配線作業が増えて自動車の製造コストが上昇する問題があった。そこで、本発明者等は、インタークーラの下流側に設置されたスロットル弁を開閉して吸気流量を増減させ、その際に生じる吸気温の変化に基づいてインタークーラの異常を検出する方法を試みた。しかしながら、この異常検出方法では、新たに部品を設置することなく異常検出が行える反面、スロットル弁の開閉を行ってもドライバビリティに影響が生じない運転状況（例えば、フュエルカット制御が行われている減速走行時）でしか実施できないため、高速道路を長時間にわたってクルーズ走行している場合等には、インタークーラに生じた異常が速やかに検出されない虞があった。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、センサの追加やドライバビリティの低下等を伴うことなく、インタークーラの速やかな異常検出を行えるようにした異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、内燃機関の吸気系に設置されたインタークーラの異常検出を行う異常検出装置であって、前記内燃機関に付設されたラジエータ冷却ファンを駆動制御するファン駆動制御手段と、前記インタークーラの下流側における吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、前記ラジエータ冷却ファンの作動時における前記吸気温度検出手段の検出結果と、前記ラジエータ冷却ファンの非作動時における前記吸気温度検出手段の検出結果とに基づき、前記インタークーラの異常を判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るインタークーラの異常検出装置において、前記ファン駆動制御手段は、前記内燃機関が所定の運転状態にあるときに、前記ラジエータ冷却ファンの起動または停止を行い、前記異常判定手段は、前記ラジエータ冷却ファンの起動または停止による前記吸気温度検出手段の検出結果の変化が所定値以下であった場合に、前記インタークーラが異常であると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ラジエータ冷却ファンを起動あるいは停止した際にインタークーラの放熱量が有意に変化するか否かを検出することにより、インタークーラの上流側に吸気温センサを追加することなく、種々の運転状態におけるインタークーラの異常を判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明が適用された自動車用エンジンシステムの一実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図であり、図２はエンジンシステムの構成要素とエンジンＥＣＵとの接続状態を示すブロック図である。
【００１０】
≪実施形態の構成≫
図１に示すように、本実施形態のエンジンシステム１は、自動車のエンジンルーム（図示せず）に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）Ｅを中核に、エアクリーナ２や吸気管３、インタークーラ４、吸気マニホールド５等からなる吸気系と、排気マニホールド６や排気管７等からなる排気系と、コモンレール８や電子制御式の燃料噴射弁９等からなる燃料供給系とを備えている。本実施形態では、車室内にエンジンシステム１を統括制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit：異常判定手段：以下、単にＥＣＵと記す）１０が設置される一方、運転席には運転者によって操作されるアクセルペダル１１が設置されている。なお、エンジンＥには、図２に示すように、クランク角度を検出するクランク角センサ１２、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ１３、インタークーラの下流側における吸気温度を検出する吸気温センサ（吸気温度検出手段）１４、エンジン水温を検出する水温センサ１５等が設置されている。また、アクセルペダル１１には、その踏込量を検出するアクセルペダルセンサ１６が付設されている。
【００１１】
吸気管３と排気管７との間には可変容量型ターボチャージャ（Variable Geometry Turbocharger:以下、ＶＧターボと記す）２１が設置され、排気ガスのエネルギーによって加圧された空気がエンジンＥに常に供給される。また、吸気管３の管路には電子制御式のスロットル弁２２が設置され、所定の運転領域でエンジンＥの吸気量が絞られる。また、吸気管３と吸気マニホールド４との間には、低回転低負荷運転域等で流路断面積を絞って吸気流速が高めるべく、スワールコントロール弁２３が設けられている。なお、吸気管３には、ＶＧターボ２１の上流側に吸気流量を検出する吸気流量センサ２４が設置され、ＶＧターボ２１の下流側に過給圧を検出する過給圧センサ２５が設置されている。また、スロットル弁２２にはその開度を検出するスロットル開度センサ２６が付設されており、図示しないトランスミッションには自動車の車速を検出する車速センサ２７が取り付けられている。
【００１２】
吸気マニホールド５と排気マニホールド６とは、高温の排気ガスを燃焼室に導くべく、排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと記す）通路３１を介して互いに連結されている。ＥＧＲ通路３１には、燃焼室に流入させる排気ガス（ＥＧＲガス）の量を調節するＥＧＲ弁３２が設けられている。また、排気管７の管路には、ディーゼル酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst：以下、ＤＯＣと記す）４１と、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter：以下、ＤＰＦと記す）４２と、リーンＮＯｘ触媒（Lean NOx Catalyst：以下、ＬＮＣと記す）４３とが排気の流れに沿って設置されている。
【００１３】
エンジンルームの前部には、エンジン冷却水の冷却に供されるラジエータ５１と、電動式のラジエータ冷却ファン５２とが設置されている。ラジエータ冷却ファン５２は、ラジエータ５１の後面に取り付けられており、エンジン温度（冷却水温）等に応じて駆動されてラジエータ５１前部から外気を吸い込む。ラジエータ５１やラジエータ冷却ファン５２を通過した外気は、エンジンルーム内を流通してエンジンＥの表面やインタークーラ４を冷却した後、図示しない排出開口から車外に放出される。
【００１４】
ＥＣＵ１０は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されている。図２に示すように、ＥＣＵ１０には各センサ１２〜１６，２４〜２７等からの検出信号が入力する一方、ＥＣＵ１０からは各エンジン制御機器（燃料噴射弁９、ＶＧターボ２１等）やラジエータ冷却ファン５２への駆動信号が出力される。
【００１５】
≪実施形態の作用≫
エンジンシステム１が起動されると、ＥＣＵ１０は、運転者の操作に応じてエンジンＥを始動した後、上述した各種センサ１２〜１６，２４〜２７等の検出信号に基づき、図示しないマップから目標燃料噴射量や目標過給圧等を検索／設定した後、燃料噴射弁９やＶＧターボ２１等を駆動することでエンジンＥを運転制御する。そして、本実施形態のＥＣＵ１０は、エンジンＥの始動や運転制御と並行して、図３のフローチャートにその手順を示すインタークーラ異常判定制御を所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し実行する。
【００１６】
ＥＣＵ１０は、インタークーラ異常判定制御を開始すると、先ず、図３のステップＳ１でエンジンＥの各種運転情報（すなわち、各種センサ１２〜１６，２４〜２７等の検出信号）を読み込んだ後、ステップＳ２でエンジンＥが運転中であるか否かを判断し、この判断がＮｏであれば、ステップＳ３で判定開始フラグＦchk（後述）を０とし、ステップＳ４でラジエータ冷却ファン５２を通常制御としてスタートに戻る。
【００１７】
エンジンＥが運転中であり、ステップＳ２の判断がＹｅｓとなった場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ５で判定許可条件が成立しているか否かを判断し、この判断がＮｏであれば、ステップＳ３で判定開始フラグＦchkを０とし、ステップＳ４でラジエータ冷却ファン５２を通常制御としてスタートに戻る。判定許可条件は、エンジン水温や吸気温等が所定の温度範囲にあることや、ラジエータ５１やインタークーラ４の冷却負荷が大きくなる加速走行中でないこと、前回の異常判定から所定時間が経過していること等であり、これらが全て満たされた場合にステップＳ５の判断がＹｅｓとなる。なお、前回の異常判定から所定時間が経過していることが必要である理由は、異常判定が頻繁に行われた場合、ラジエータ冷却ファン５２が短時間で起動／停止を繰り返すことにより、エンジンＥ等の冷却に悪影響が生じたり、ラジエータ冷却ファン５２等の耐久性が低下したりするためである。
【００１８】
ステップＳ５の判断もＹｅｓとなると、ＥＣＵ１０は、ステップＳ６でインタークーラ４の異常判定が開始されたことを示す判定開始フラグＦchkが１であるか否かを判断する。ステップＳ５の初回の判断はＮｏとなるため、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７でインタークーラ４の異常判定閾値Ｔｉｔｈを設定し、ステップＳ８で現在の吸気温度を基準吸気温度Ｔｉ０として記憶する。なお、異常判定閾値Ｔｉｔｈは、エンジン回転速度や吸気流量、エンジン水温、過給圧等の他、車速（すなわち、走行風の流量）等に基づき、マップや演算式から設定される。
【００１９】
異常判定閾値Ｔｉｔｈの設定を終えると、ＥＣＵ１０は、ステップＳ９でラジエータ冷却ファン５２の起動／停止を行う。すなわち、ＥＣＵ１０は、ラジエータ冷却ファン５２が停止状態にあればこれを起動し、作動状態にあればこれを停止させる。これにより、インタークーラ４では、ラジエータ冷却ファン５２からの送風を受けて放熱量が増大する、あるいは、ラジエータ冷却ファン５２からの送風が無くなって放熱量が減少し、その下流側の吸気温度が有意に変化する。ラジエータ冷却ファン５２の起動／停止を行った後、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０で判定開始フラグＦchkを１とし、ステップＳ１１でアップカウント型のタイマカウンタＴＣを起動してスタートに戻る。
【００２０】
ラジエータ冷却ファン５２の起動／停止後にステップＳ２，Ｓ５の判断がともにＹｅｓになると、判定開始フラグＦchkが１であることから、ステップＳ６の判断がＹｅｓとなる。この場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１２で現在のエンジンＥの運転状態や車速がステップＳ６での値から変化していないか否かを判断し、この判断がＮｏであれば異常判定を中止し、ステップＳ３で判定開始フラグＦchk（後述）を０とし、ステップＳ４でラジエータ冷却ファン５２を通常制御としてスタートに戻る。
【００２１】
エンジンＥの運転状態や車速が変化せず、ステップＳ１２の判断がＹｅｓとなった場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１３で、現在の吸気温度Ｔｉと基準吸気温度Ｔｉ０との差ΔＴｉが異常判定閾値Ｔｉｔｈよりも小さいか否かを判定し、この判定がＮｏ、すなわちインタークーラ４での放熱が十分に行われていれば異常判定を中止し、ステップＳ３で判定開始フラグＦchk（後述）を０とし、ステップＳ４でラジエータ冷却ファン５２を通常制御としてスタートに戻る。
【００２２】
ステップＳ１３の判断がＹｅｓ、すなわち、ラジエータ冷却ファン５２の起動／停止によるインタークーラ４での放熱量の十分な変化が認められない場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１４でタイマカウンタＴＣがカウントアップ（例えば、数秒経過）したか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。これは、ラジエータ冷却ファン５２の起動／停止が行われても、インタークーラ４での放熱量が瞬時には変化しないためである。
【００２３】
所定時間にわたってインタークーラ４での放熱量が十分に変化せず、タイマカウンタＴＣのカウントアップが完了してステップＳ１４の判定がＹｅｓになると、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１５でインタークーラ４の異常判定時処理を行う。なお、異常判定時処理としては、例えば、インストルメントパネル内の警告灯（図示せず）を点灯させて運転者に整備工場への入庫を促すことや、燃料噴射弁９からの燃料噴射量を制限すること、ＶＧターボ２１による過給圧を制限すること等が行われる。
【００２４】
本実施形態では、このような構成を採ったことにより、吸気温センサの追加やドライバビリティの悪化等を招くことなく、アイドリング時を始め、種々の運転状況下でインタークーラ４の異常を定期的に判定できるようになり、従来装置でのクルーズ走行時におけるインタークーラの異常が速やかに検出できない等の問題を解消できた。
【００２５】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態はディーゼルエンジンを搭載した自動車のエンジンシステムに本発明を適用したものであるが、本発明は、ガソリンエンジン等を搭載した自動車のエンジンシステムや、自動車以外のエンジンシステムに適用してもよい。また、エンジンシステムの具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】エンジンシステムの構成要素とエンジンＥＣＵとの接続状態を示すブロック図である。
【図３】インタークーラ異常判定制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１      エンジンシステム
３      吸気管
４      インタークーラ
１０    ＥＣＵ（異常判定手段）
１４    吸気温センサ（吸気温度検出手段）
５２    ラジエータ冷却ファン
Ｅ      ディーゼルエンジン（内燃機関）
【図１】
2008190435.tif 000003
【図２】
2008190435.tif 000004
【図３】
2008190435.tif 000005