(57)【要約】【課題】二重管の外管と内管の間を真空状態にして内管の内側に流体を流す二重管構造において、この真空状態の真空度を容易に判定することができる、二重管構造の真空度推定システム、内燃機関、及び、二重管構造の真空度推定方法を提供する。【解決手段】二重管２０の外管２１と内管２２の間を真空状態にし、内管２２の内側に流体を流す二重管構造における真空状態の真空度を判定する二重管構造の真空度推定システム１０で、内管２１の内部を流れる流体の温度Ｔを測定する温度測定手段３１と、この温度測定手段３１で測定した、流体の二重管構造の入口側温度Ｔｉと出口側温度Ｔｏの温度差ΔＴ、又は、この流体の出口側温度Ｔｏから、真空度を推定する真空度推定手段３２を備えて構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重管の外管と内管の間を真空状態にし、前記内管の内側に流体を流す二重管構造における真空状態の真空度を判定する二重管構造の真空度推定システムであって、
前記内管の内部を流れる流体の温度を測定する温度測定手段と、
この温度測定手段で測定した、流体の前記二重管構造の入口側温度と出口側温度の温度差、又は、この流体の出口側温度から、真空度を推定する真空度推定手段を備えたことを特徴とする二重管構造の真空度推定システム。
【請求項２】
前記二重管が内燃機関の排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置の上流側の排気ガス通路に配置され、前記温度測定手段が、前記排気ガス浄化装置の入口側に配置した排気ガスの温度を測定する温度センサを備えて構成された請求項１に記載の二重管構造の真空度推定システム。
【請求項３】
前記二重管の前記外管と前記内管の間を真空引きするための真空引き配管に逆止弁を設けた請求項１又は２に記載の二重管構造の真空度推定システム。
【請求項４】
前記排気ガス浄化装置の浄化能力回復制御における、内燃機関の気筒から排出される排気ガスの温度を、請求項２又は３のいずれか１項に記載の二重管構造の真空度推定システムで、推定した真空度に応じて、制御することを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
前記真空度推定手段で推定した真空度が予め設定した真空度以下になったときに、前記二重管構造の真空引きを促す警報を出すことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
二重管の外管と内管の間を真空状態にし、前記内管の内側に流体を流す二重管構造における真空状態の真空度を判定する二重管構造の真空度推定方法であって、
前記内管の内部を流れる流体の温度を測定し、流体の前記二重管構造の入口側温度と出口側温度の温度差、又は、流体の出口側温度から、真空度を判定することを特徴とする二重管構造の真空度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系配管等の保温構造に使用される二重管の外管と内管との間を真空状態にする二重管構造において、二重管構造の保温性を維持するためのメンテナンス用に、二重管内の真空度を容易に推定できる、二重管構造の真空度推定システム、内燃機関、及び、二重管構造の真空度推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにおいては、排気ガス中のＮＯｘ等の排気ガス成分を浄化するために、後処理装置として触媒を備えた排気ガス浄化装置が備えられており、触媒を活性温度以上に保つために、排気管からの放熱により内部を流れる排気ガスが冷却されるのを防止する必要がある。
【０００３】
この排気ガスの冷却防止の手段の一つとして、例えば、エンジンの排ガス処理装置とこの排気ガス処理装置に至る排気通路の少なくとも一方において、外装を内壁と外壁を有する二重構造に形成し、この二重構造の内壁と外壁の間に、置換ガスを吸収するガス吸収剤と輻射熱遮蔽板を配備し、この二重管構造内の空気と置換した置換ガスをガス吸収剤に吸収させて二重管内を真空にすることで、比較的簡単に、しかも、保温能力が高く放熱による温度低下を防止する排ガス処理装置及び排気通路の保温構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この二重管構造は保温性が良いが、二重管構造の内壁と外壁の間の真空度が徐々に低下するという問題があり、これに対応するために、内燃機関ではなく、給湯器等の給湯配管に関するものであるが、例えば、内管部と、この内管部との間に隙間を形成した状態で、内管部に外嵌される外管部とを備えて、外管部となる２本の外管部材を、この２本の外管部材の間に介在する吸引口付き継手を用いて気密に連結するとともに、吸引口付き継手の吸引口に真空バルブを設け、必要に応じて真空バルブを開放して隙間内の空気を真空ポンプで吸引排気することによって、隙間内を所望の減圧状態にできるようにした二重管構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この二重管構造の外管と内管との間の真空度は、車両に搭載される内燃機関等においては、二重管構造の保温性能、強いては、排気ガス浄化装置における排気ガスの浄化性能に直接関係してくるため、メイテナンス上、重要な項目となっている。しかしながら、この二重管構造の真空度を常時圧力計で測定する場合には、圧力計を取付ける必要が生じ、部品点数や配線及び取付け工数が増加するという問題がある。
【０００６】
一方、排気ガス浄化装置には、排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための、微粒子捕集装置に捕集されたＰＭ（微粒子）を燃焼除去するために一時的に排気ガス温度を上昇するＰＭ強制再生や、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵力の再生を行うために一時的に排気ガス温度を上昇するＮＯｘ強制再生等が行われ、これらの再生制御のために排気ガス浄化装置の入口に排気ガスの温度を測定する温度センサが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３４９２５９号公報
【特許文献２】特開２０１２‐７７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、二重管の外管と内管の間を真空状態にして内管の内側に流体を流す二重管構造において、この真空状態の真空度を容易に判定することができる、二重管構造の真空度推定システム、内燃機関、及び、二重管構造の真空度推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の二重管構造の真空度推定システムは、二重管の外管と内管の間を真空状態にし、前記内管の内側に流体を流す二重管構造における真空状態の真空度を判定する二重管構造の真空度推定システムであって、前記内管の内部を流れる流体の温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手段で測定した、流体の前記二重管構造の入口側温度と出口側温度の温度差、又は、この流体の出口側温度から、真空度を推定する真空度推定手段を備えて構成される。
【００１０】
この構成によれば、二重管の外管と内管の間の真空状態を、この二重管で放熱又は受熱した熱量の変化、即ち、内管の内側を流れる流体の温度の変化によって、判断するので、温度センサという比較的丈夫で安価なセンサで、真空度を推定することができるようになる。
【００１１】
一般的に、外管の外側の環境の変化は少ないか、環境状態を表す、外気温などのパラメータを測定できるので、これらの環境状態を示すパラメータに基づく、内管の内部を流れる流体の入口側温度と出口側温度の温度差に対する真空度の関係を、予めマップデータ等のデータベースで備えておき、温度差からこのデータベースを参照して真空度を推定することができる。
【００１２】
特に、二重管の入口側の流体の温度が予め予測又は算出できる場合には、出口側温度のみで、二重管の放熱量又は受熱量ができ、二重管の伝熱状態が分かり、これから、真空度を推定できる。通常は、この出口側温度と真空度の関係を予めマップデータ等のデータベースで備えておき、出口側温度からこのデータベースを参照して真空度を推定することができる。
【００１３】
上記の二重管構造の真空度推定システムにおいて、前記二重管が内燃機関の排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置の上流側の排気ガス通路に配置され、前記温度測定手段が、前記排気ガス浄化装置の入口側に配置した排気ガスの温度を測定する温度センサを備えて構成されると、通常は、排気ガス浄化装置には、排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための、微粒子捕集装置におけるＰＭ強制再生や、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ強制再生の制御のために排気ガス浄化装置の入口に排気ガスの温度を測定する温度センサが配置されているので、これを利用して真空度の推定ができるようになる。
【００１４】
上記の二重管構造の真空度推定システムにおいて、前記二重管の前記外管と前記内管の間を真空引きするための真空引き配管に逆止弁を設けて構成すると、真空度が低下し、二重管の外管と内管の間の空気圧力が高くなっているときに、真空度を回復するための真空引き配管に、真空ポンプあるいは真空タンクに接続する外部配管を接続するだけで、外管と内管の間の真空引きを行うことができ、外部配管を取り外すだけで逆止弁により真空度を保つことができるようになるので、メンテナンスを簡単にすることができて、工数を減少することができる。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、前記排気ガス浄化装置の浄化能力回復制御における、内燃機関の気筒から排出される排気ガスの温度を、上記の二重管構造の真空度推定システムで、推定した真空度に応じて、制御するように構成される。
【００１６】
この構成によれば、経年変化により二重管構造の真空度が変化して、二重管構造の出口側の排気ガスの温度が低下するようになった場合でも、浄化能力回復制御においては、気筒から排出される排気ガスの温度を上昇させて、浄化能力の回復に必要な排気ガス温度を維持できるので、二重管構造の真空度の変化に対応して排気ガスの浄化性能を良好な状態で維持できる。
【００１７】
上記の内燃機関において、前記真空度推定手段で推定した真空度が予め設定した真空度以下になったときに、前記二重管構造の真空引きを促す警報を出すように構成されると、この警報を受けた運転者が排気ガスの浄化性能が劣化する前に点検工場などでメンテナンスすることができるので、排気ガスの浄化性能を良好な状態で維持できる。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明の二重管構造の真空度推定方法は、二重管の外管と内管の間を真空状態にし、前記内管の内側に流体を流す二重管構造における真空状態の真空度を判定する二重管構造の真空度推定方法であって、前記内管の内部を流れる流体の温度を測定し、流体の前記二重管構造の入口側温度と出口側温度の温度差、又は、流体の出口側温度から、真空度を判定することを特徴とする方法である。この方法によれば、二重管構造の真空度推定システムと同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の二重管構造の真空度推定システム、内燃機関、及び、二重管構造の真空度推定方法によれば、二重管の外管と内管の間の真空状態を、この二重管で放熱又は受熱した熱量の変化、即ち、内管の内側を流れる流体の温度の変化によって、判断するので、温度センサという比較的丈夫で安価なセンサで、真空度を推定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施の形態の二重管構造の真空度推定システムの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態の二重管構造の真空度推定システム、内燃機関、及び、二重管構造の真空度推定方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、本発明に係る実施の形態の二重管構造の真空度推定システムを備えた内燃機関である。
【００２２】
図１に示すように、本発明に係る実施の形態の二重管構造の真空度推定システム１０は、二重管２０の外管２１と内管２２の間を真空状態にし、内管２２の内側に流体を流す二重管構造における真空状態の真空度を判定するシステムであり、この二重管構造の真空度推定システム１０は、内管２２の内部を流れる流体の温度Ｔを測定する温度測定手段３１と、この温度測定手段３１で測定した、流体の二重管構造の入口側温度Ｔｉと出口側温度Ｔｏの温度差ΔＴ（＝Ｔｉ−Ｔｏ）、又は、この流体の出口側温度Ｔｏから、真空度を推定する真空度推定手段３２を備えて構成される。
【００２３】
また、この二重管構造の真空度推定システム１０は、二重管２０が内燃機関の排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置３の上流側の排気ガス通路２に配置され、温度測定手段３１が、二重管２０の入口側の排気ガスの温度Ｔｉを測定する入口側温度センサ３１ａと、二重管２０の出口側、即ち、排気ガス浄化装置３の入口側の排気ガスの温度Ｔｏを測定する出口側温度センサ３１ｂを備えて構成される。
【００２４】
通常は、排気ガス浄化装置３には、排気ガス浄化装置３の浄化能力を回復するための、微粒子捕集装置におけるＰＭ強制再生や、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ強制再生の制御のために排気ガス浄化装置３の入口に排気ガスの温度を測定する温度センサが配置されているので、これを真空度の推定用の出口側温度センサ３１ｂとして利用することができる。
【００２５】
また、二重管２０の外管２１と内管２２の間を真空引きするための真空引き配管２３に逆止弁２４を設けて構成する。これにより、真空度が低下し、二重管２０の外管２１と内管２２の間の空気圧力が高くなっているときに、真空度を回復するための真空引き配管２３に、真空ポンプあるいは真空タンクに接続する外部配管４０を接続するだけで、外管２１と内管２２の間の真空引きを行うことができ、外部配管４０を取り外すだけで逆止弁２４により真空度を保つことができるようになる。従って、メンテナンスを簡単にすることができて、工数を減少することができる。
【００２６】
そして、本発明に係る実施の形態の内燃機関において、排気ガス浄化装置３の浄化能力回復制御における、内燃機関の気筒から排出される排気ガスの温度Ｔｇを、二重管構造の真空度推定システム１０で、推定した真空度に応じて、制御するように構成される。
【００２７】
これにより、経年変化により二重管構造の真空度が変化して、二重管構造の出口側の排気ガスの温度Ｔｏが低下するようになった場合でも、浄化能力回復制御においては、気筒から排出される排気ガスの温度Ｔｇを上昇させて、浄化能力の回復に必要な排気ガス温度を維持できるので、二重管構造の真空度の変化に対応して排気ガスの浄化性能を良好な状態で維持できるようになる。
【００２８】
また、二重管構造の真空度推定システム１０で推定した真空度が予め設定した真空度以下になったときに、二重管構造の真空引きを促す警報を出すように構成する。これにより、この警報を受けた運転者が点検工場などでメンテナンスすることを促されるので、排気ガスの浄化性能が劣化する前に点検工場などでメンテナンスして真空度を回復することができるので、排気ガス浄化装置３の排気ガスの浄化性能を良好な状態で維持できる。
【００２９】
次に、本発明に係る実施の形態の二重管構造の真空度推定方法について説明する。この方法は、二重管２０の外管２１と内管２２の間を真空状態にし、内管２２の内側に流体を流す二重管構造における真空状態の真空度を判定する二重管構造の真空度推定方法であり、この方法において、内管２２の内部を流れる流体の温度Ｔを測定し、流体の二重管構造の入口側温度Ｔｉと出口側温度Ｔｏの温度差ΔＴ、又は、流体の出口側温度Ｔｏから、真空度を判定することを特徴とする方法である。
【００３０】
上記の構成の二重管構造の真空度推定システム１０、エンジン２０、及び、二重管構造の真空度推定方法によれば、一般的に、外管２１の外側の環境の変化は少ないか、環境状態を表す、外気温などのパラメータを測定できるので、これらの環境状態を示すパラメータに基づく、内管２２の内部を流れる流体の入口側温度Ｔｉと出口側温度Ｔｏの温度差ΔＴに対する真空度の関係を、予めマップデータ等のデータベースで備えておき、この温度差ΔＴからこのデータベースを参照して真空度を推定することができる。
【００３１】
特に、二重管２０の入口側の流体の温度Ｔｉが予め予測又は算出できる場合には、出口側温度Ｔｏのみで、二重管２０の放熱量又は受熱量ができ、二重管２０の伝熱状態が分かり、これから、真空度を推定できる。通常は、この出口側温度Ｔｏと真空度の関係を予めマップデータ等のデータベースで備えておき、出口側温度Ｔｏからこのデータベースを参照して真空度を推定することができる。
【００３２】
従って、二重管２０の外管２１と内管２２の間の真空状態を、この二重管２０で放熱又は受熱した熱量の変化、即ち、内管２２の内側を流れる流体の温度の変化によって、判断するので、温度センサ３１ａ、３１ｂという比較的丈夫で安価なセンサで、真空度を推定することができるようになる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  二重管構造の真空度推定システム
２０  二重管
２１  外管
２２  内管
２３  真空引き配管
２４  逆止弁
３０  制御装置
３１  温度測定手段
３１ａ  入口側温度センサ
３１ｂ  出口側温度センサ
３２  真空度推定手段
４０  外部配管
Ｔｉ  入口側温度
Ｔｏ  出口側温度
【図１】
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