(57)【要約】【課題】排気系部材が所定の基準温度以上となったことを適切に判定できるようにする。【解決手段】エンジン１０の排気系で用いられ、所定の基準温度以上となった場合に性能劣化が懸念されるエキゾーストマニホールド２０において、少なくとも一部に、基準温度をキュリー温度とする材料により構成され、且つ磁場を発生させる状態となっている判定領域部２３を備えるように構成する。また、部材検査装置１において、少なくとも一部に、所定の基準温度をキュリー温度とする材料により構成され、且つ初期状態において磁場を発生させる状態となっている判定領域部２３を有するエキゾーストマニホールド２０と、判定領域部２３による磁場の状態を検出する磁気センサ３０と、磁気センサ３０による検出結果に基づいて、エキゾーストマニホールド２０が基準温度以上となったことがあるか否かを判定する温度履歴判定部４１とを備えるように構成する。【選択図】図１
2017186981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気系で用いられ、所定の基準温度以上となった場合に劣化が懸念される排気系部材であって、
少なくとも一部に、前記基準温度をキュリー温度とする材料により構成され、且つ磁場を発生させる状態となっている判定領域部を備える排気系部材。
【請求項２】
前記排気系部材は、前記エンジンの排気ポートから排出される排気が流れるエキゾーストマニホールドである
請求項１に記載の排気系部材。
【請求項３】
前記判定領域部は、前記エンジンの複数の前記排気ポートから排出される排気が集合する排気集合部に設けられている
請求項２に記載の排気系部材。
【請求項４】
前記判定領域部は、前記排気系部材の他の部位と異なる材料で構成されている
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の排気系部材。
【請求項５】
前記判定領域部は、前記排気系部材の他の部位と同一の部材で構成されている
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の排気系部材。
【請求項６】
少なくとも一部に、所定の基準温度をキュリー温度とする材料により構成され、且つ初期状態において磁場を発生させる状態となっている判定領域部を有する排気系部材と、
前記判定領域部による磁場の状態を検出する磁気センサと、
前記磁気センサによる検出結果に基づいて、前記排気系部材が前記基準温度以上となったことがあるか否かを判定する温度履歴判定手段と、
を備える部材検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気系に用いられ、所定の基準温度以上となった場合に性能劣化が懸念される排気系部材及び排気系部材の状態を検査する部材検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トラック等の車両に備えられるエンジンには、エンジンの燃焼室で発生した燃焼ガスを排出するためのエキゾーストマニホールドが設けられている。
【０００３】
エキゾーストマニホールドには、燃焼直後の高温の燃焼ガスが流れるので、特に高温になり易い。このため、想定外の高負荷の運転状態が続いた場合や、エンジンに不具合が発生してしまった場合等には、エキゾーストマニホールドの温度が高くなって、エキゾーストマニホールドに亀裂が発生してしまう虞がある。
【０００４】
例えば、エキゾーストマニホールドが高温になることを防止するために、エキゾーストマニホールドを冷却水で冷却するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、エキゾーストマニホールドに亀裂が発生してしまうと、燃焼ガスが漏れだしてしまう虞があり、エキゾーストマニホールドを交換する必要がある。また、エキゾーストマニホールドに亀裂が発生していなくても、エキゾーストマニホールドが過去に或る一定以上の高温になったことがあれば、亀裂が発生し易くなる。このため、エキゾーストマニホールドが所定の基準温度以上となった場合に、エキゾーストマニホールドを交換するようにすることが好ましい。
【０００７】
また、エキゾーストマニホールドに限らず、車両のターボチャージャーのタービンを収容するタービンハウジングや、排気を処理する排気処理装置の各部を収容するケーシング等の高温環境下で使用されたり、高温流体を流すために使用されたりする他の排気系部材においても、エキゾーストマニホールドと同様なことがいえる。すなわち、それぞれの排気系部材毎に、それぞれの排気系部材に対応する所定の基準温度以上となった場合には、劣化している可能性があり、排気系部材を交換等することが好ましい。
【０００８】
排気系部材が所定の基準温度以上となったか否かについては、例えば、排気系部材の温度を測定することが考えられるが、高温の温度を測定可能な温度センサを用意するとコストがかかるという問題がある。
【０００９】
更に、排気系部材の温度が所定の基準温度以上となったことを検出するためには、温度センサのセンサ値を常時に検出しておかなければならないという問題もある。
【００１０】
また、温度センサによるセンサ値が所定の基準温度以上である、またはあったことを示していたとしても、温度センサ自体に故障が発生している場合も考えられ、このような場合には、実際に排気系部材の温度が所定の基準温度以上となっている、またはなっていたか否かについては、確証が得られないこととなる。
【００１１】
そこで、本発明は、排気系部材が所定の基準温度以上となったことを適切に判定することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成するため、本発明の一観点に係る排気系部材は、エンジンの排気系で用いられ、所定の基準温度以上となった場合に劣化が懸念される排気系部材であって、少なくとも一部に、基準温度をキュリー温度とする材料により構成され、且つ磁場を発生させる状態となっている判定領域部を備える。
【００１３】
上記排気系部材において、排気系部材は、エンジンの排気ポートから排出される排気が流れるエキゾーストマニホールドであってもよい。
【００１４】
また、上記排気系部材において、判定領域部は、エンジンの複数の排気ポートから排出される排気が集合する排気集合部に設けられていてもよい。
【００１５】
また、上記排気系部材において、判定領域部は、排気系部材の他の部位と異なる材料で構成されていてもよい。
【００１６】
また、上記排気系部材において、判定領域部は、排気系部材の他の部位と同一の部材で構成されていてもよい。
【００１７】
また、上記した目的を達成するため、本発明の他の観点に係る部材検査装置は、少なくとも一部に、所定の基準温度をキュリー温度とする材料により構成され、且つ初期状態において磁場を発生させる状態となっている判定領域部を有する排気系部材と、判定領域部による磁場の状態を検出する磁気センサと、磁気センサによる検出結果に基づいて、排気系部材が基準温度以上となったことがあるか否かを判定する温度履歴判定手段とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、排気系部材が所定の基準温度以上となったことを適切に判定することのできる技術を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る部材検査装置の模式的な構成図である。
【図２】図２は、本発明の変形例に係る部材検査装置の模式的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る部材検査装置を説明する。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。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る部材検査装置の模式的な構成図である。
【００２２】
部材検査装置１は、例えば、車両に搭載される装置であり、ディーゼルエンジン１０（以下、エンジンという）と、排気系部材の一例としてのエキゾーストマニホールド２０と、磁気センサ３０と、制御装置４０とを備える。
【００２３】
エンジン１０は、シリンダヘッド１１と、シリンダブロック１２とを備える。シリンダヘッド１１には、各排気ポート（不図示）から排気を導出させるエキゾーストマニホールド２０が設けられている。
【００２４】
エキゾーストマニホールド２０は、シリンダヘッド１１の側壁部に取り付けられて各排気ポートから排気を導出させる複数本（図では、４本）の排気導出管２１と、各排気導出管２１内の排気を集合させる排気集合部２２とを備えている。排気導出管２１及び排気集合部２２は、例えば、鋳鉄で構成されており、耐熱温度は、例えば、約８００度となっている。ここで、エキゾーストマニホールド２０においては、複数の排気導出管２１内の排気が集合される排気集合部２２の温度が最も高くなる傾向にある。排気集合部２２の下流側には、図示しないターボチャージャーのタービンや、排気の浄化処理を行う排気浄化装置等が配置される。
【００２５】
排気集合部２２の外周には、判定領域部２３が設けられている。ここで、判定領域部２３を排気集合部２２の外周に設けたのは、エキゾーストマニホールド２０において、最も温度が高くなる可能性があるからである。本実施形態では、排気集合部２２の外周に形成された、判定領域部２３の形状に対応する凹部２４に対して、判定領域部２３が嵌め込まれている。排気集合部２２に判定領域部２３を設ける方法としてはこれに限られず、排気集合部２２から判定領域部２３に効率良く熱が伝われば、すなわち、排気集合部２２と判定領域部２３とが熱的に強く接続されていればどのような方法でもよい。
【００２６】
判定領域部２３は、排気導出管２１及び排気集合部２２の耐熱温度より低く且つ排気導出管２１及び排気集合部２２の劣化が懸念されると想定される所定の基準温度をキュリー温度とする材料により、初期状態において磁場が発生される状態（すなわち、磁石となる状態）に形成されている。例えば、排気導出管２１及び排気集合部２２が鋳鉄で構成されている場合には、その耐熱温度である約８００度よりも低い７７０度がキュリー温度となっている鉄を判定領域部２３の材料とすることができる。なお、判定領域部２３の材料は、排気導出管２１及び排気集合部２２の材料に応じて適切なものに決定すればよい。
【００２７】
ここで、エキゾーストマニホールド２０の温度が変化した場合における判定領域部２３の物性の変化について説明する。
【００２８】
排気集合部２２の温度が低く、排気集合部２２からの熱が伝えられる判定領域部２３の温度がキュリー温度よりも低い場合には、判定領域部２３は磁場を発生させる状態が維持される。
【００２９】
これに対して、排気集合部２２の温度が高くなり、排気集合部２２からの熱が伝えられる判定領域部２３の温度がキュリー温度に到達すると、判定領域部２３の材料の物性により、熱消磁状態、すなわち、完全に磁力を失った状態（全く磁場を発生させられない状態）となり、後に判定領域部２３の温度が低下したとしてもその磁力を失った状態が維持される。
【００３０】
本実施形態では、上述した判定領域部２３の物性の変化を利用して、エキゾーストマニホールド２０の温度の履歴を特定するようにしている。すなわち、判定領域部２３が磁場を発生させられず、磁力を失った状態となっている場合には、過去にキュリー温度（基準温度）に到達したことを意味しているので、排気集合部２２の温度も基準温度以上になっていたことが特定できる。
【００３１】
磁気センサ３０は、判定領域部２３の近傍に配置され、判定領域部２３による磁場の強さを検出し、検出結果（センサ値）を制御装置４０に通知する。
【００３２】
制御装置４０は、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。
【００３３】
また、制御装置４０は、温度履歴判定手段の一例としての温度履歴判定部４１と、警告処理部４２とを一部の機能要素として有する。これらの機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアで構成される制御装置４０に含まれるものとして説明するが、これらの何れか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００３４】
温度履歴判定部４１は、磁気センサ３０からのセンサ値に基づいて、判定領域部２３の磁力が失われているか、すなわち、判定領域部２３による磁場の発生がされていないか否かを判定し、その結果、磁力が失われている場合には、過去において、エキゾーストマニホールド２０が基準温度以上になったことがあると判定し、その結果を警告処理部４２に通知する一方、磁力が失われていない場合には、エキゾーストマニホールド２０が基準温度以上となったことがないと判定する。なお、本実施形態によると、判定領域部２３による現在の磁場の発生状態により、過去にキュリー温度（基準温度）に到達したか否かを適切に判定することができるので、エキゾーストマニホールド２０が基準温度に到達したか否かをリアルタイムで特定する必要がない場合には、エンジン動作時に逐次、磁気センサ３０からのセンサ値により磁力が失われているか否かを検出する必要がなく、例えば、数時間おき、数日おきといったように時間をあけて検出するようにしてもよい。
【００３５】
警告処理部４２は、温度履歴判定部４１からエキゾーストマニホールド２０が基準温度に到達したことがあるとの判定結果を受けた場合には、図示しない運転席のメータ部に、エキゾーストマニホールド２０の交換を促す警告を出力するとともに、制御装置４０の図示しないメモリに、エキゾーストマニホールド２０の交換が必要であるとの情報を記憶する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係るエキゾーストマニホールド２０によると、エキゾーストマニホールド２０の排気集合部２２に、排気導出管２１及び排気集合部２２の劣化が懸念されると想定される所定の基準温度をキュリー温度とする材料により、初期状態において磁界が発生される状態に形成されている判定領域部２３を設けるようにしたので、エキゾーストマニホールド２０が基準温度以上となったことがあるか否かの温度履歴を、判定領域部２３による磁界の状態により適切に判定することができる。
【００３７】
次に、本発明の変形例に係る部材検査装置を説明する。なお、図１に示す実施形態に係る部材検査装置と同様な構成には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３８】
図２は、本発明の変形例に係る部材検査装置の模式的な構成図である。
【００３９】
変形例に係る部材検査装置１Ａは、エキゾーストマニホールド２０の排気下流側にターボチャージャーのタービンハウジング２６が接続されている。
【００４０】
エキゾーストマニホールド２０の各排気導出管２１には、判定領域部２３が設けられている。また、タービンハウジング２６の外側には、判定領域部２７が設けられている。判定領域部２７は、タービンハウジング２６の耐熱温度より低く且つタービンハウジング２６の劣化が懸念されると想定される所定の基準温度をキュリー温度とする材料により、初期状態において磁場が発生される状態（すなわち、磁石となる状態）に形成されている。なお、各判定領域部２３及び判定領域部２７の近傍には、磁気センサ３０と同様な図示しない磁気センサが配置されている。
【００４１】
変形例に係る部材検査装置１Ａによると、各排気導出管２１やタービンハウジング２６がそれぞれに対応する基準温度以上となったことがあるか否かの温度履歴を、それぞれに設けられた判定領域部２３又は判定領域部２７による磁界の状態により適切に判定することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上述の実施形態及び変形例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。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、判定領域部２３の近傍に磁気センサ３０を備え、制御装置４０に磁気センサ３０からのセンサ値に基づいて、エキゾーストマニホールド２０が基準温度以上となったことがあるか否かを判定する機能を備えるようにしていたが、本発明はこれに限られず、車両に磁気センサ３０を備えず、また、制御装置４０にエキゾーストマニホールド２０が基準温度以上となったことがあるか否かを判定する機能を備えなくてもよい。この場合には、例えば、磁気センサと、磁気センサからのセンサ値に基づいてエキゾーストマニホールド２０が基準温度以上となったことがあるか否かを判定する機能を有する処理装置とを有する検査装置を用意して、その磁気センサにより判定領域部２３による磁界の状態を検出して、エキゾーストマニホールド２０が基準温度以上となったことがあるか否かを判定するようにすればよい。
【００４４】
また、上記実施形態において、エキゾーストマニホールド２０全体を、基準温度をキュリー温度とする同一の材料により構成するとともに、少なくとも一部を磁界が発生される状態となるように構成してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態及び変形例では、排気系部材の一例として、エキゾーストマニホールド及びタービンハウジングを例に示していたが、本発明はこれに限られず、例えば、排気を浄化する排気浄化装置における排気が流れるケーシング等の他の排気系部材に対しても適用することもできる。
【００４６】
また、上記実施形態では、エンジンをディーゼルエンジンとしていたが、本発明はこれに限られず、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できる。
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ  部材検査装置
１０  エンジン
１１  シリンダヘッド
１２  シリンダブロック
２０  エキゾーストマニホールド
２１  排気導出管
２２  排気集合部
２３  判定領域部
２４  凹部
２６  タービンハウジング
２７  判定領域部
３０  磁気センサ
４０  制御装置
４１  温度履歴判定部
４２  警告処理部
【図１】
2017186981.tif 000003
【図２】
2017186981.tif 000004