(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に拘わらずＥＧＲクーラの劣化検出を安定的に行うことができるＥＧＲクーラの劣化検出装置を提供する。【解決手段】エンジン１０の排気系に排出された排気ＥＧを吸気系に還流させる際に排気ＥＧを冷却するためのＥＧＲクーラ５０の劣化検出装置としてのＥＣＵ１００であって、ＥＧＲクーラ５０に新気ＮＡを導入し、その新気ＮＡの温度変化に基づいて、ＥＧＲクーラ５０の劣化検出を行うものとした。【選択図】図１
2009046993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に排出された排気を吸気系に還流させる際に前記排気を冷却するためのＥＧＲクーラの劣化検出装置であって、
前記ＥＧＲクーラに新気を導入し、その新気の温度変化に基づいて、ＥＧＲクーラの劣化検出を行う、
ことを特徴とするＥＧＲクーラの劣化検出装置。
【請求項２】
前記劣化検出を内燃機関の排気系に排出された排気を吸気系に還流させる際ではなく、内燃機関の減速時に行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラの劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に排出された排気を吸気系に還流させる際に前記排気を冷却するためのＥＧＲクーラの劣化検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＥＧＲシステムは、エンジンから排出される排ガスの一部を排気パイプ側からＥＧＲパイプを介して吸気パイプ側へ再循環させ、吸気マニホールドからエンジンの各気筒へ送り込むことにより、排ガスの大部分を構成する不活性ガスのもつ熱容量により燃焼温度を低下させ、排ガス中におけるＮＯｘを低減するようにしたものである。
【０００３】
ＥＧＲシステムでは、排気の一部を吸気系に戻す途中に装着し、排気を冷やしてエンジンに送り込むために、ＥＧＲクーラを用いる。ディーゼルエンジンの場合、内燃機関の理論空燃比（効率の良い空気と燃料の混合比）に対し、空気が過剰燃焼のため、かなりの量の排気ガスを再循環することができる（ＥＧＲ率を上げることができる）。多量の再循環をするとＥＧＲガスの温度が高くなり、このまま吸気側へ戻したのではエンジン内燃焼温度が高くなり、ＮＯｘは発生し易くなり（燃焼温度が低いと一酸化炭素（ＣＯ）が増え、高いとＮＯｘが増える）これを防ぐためＥＧＲクーラで再循環するガス温度を下げ、吸気側に戻してやることが必要になる。ＥＧＲクーラーを付けることにより、ＮＯｘが減りかつエンジンの出力がアップし、燃料消費率も改善される。
【０００４】
このように、ＥＧＲシステムでは、ＥＧＲクーラの役割は重要であり、ＥＧＲクーラが適切に動作しないと、ＮＯｘの増大の原因となるので、ＥＧＲクーラの劣化検出をして、ＥＧＲクーラの性能を維持する必要がある。尚、ＥＧＲクーラの性能維持や劣化検出に関する技術は、例えば、特許文献１−３等に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５７１６７号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０２６６号公報
【特許文献３】特開２０００−２１３４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来におけるＥＧＲクーラの劣化検出は、例えば、排気ガス再循環を行っている際に、ＥＧＲクーラを通過したガスの温度を検出し、この検出温度から冷却度合いを判断することで劣化を検出していた。
【０００７】
しかしながら、この劣化検出方法では、ＥＧＲクーラを通過したガスの温度は、ＥＧＲクーラを通過する前のガスの温度や、ＥＧＲガス量に依存して変化する。ＥＧＲクーラを通過する前のガスの温度や、ＥＧＲガス量は、エンジンの運転状態によって著しく変化してしまうため、ＥＧＲクーラを通過したガスの温度を検出するだけでは、ＥＧＲクーラの劣化検出を安定的に行うことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、内燃機関の運転状態に拘わらずＥＧＲクーラの劣化検出を安定的に行うことができるＥＧＲクーラの劣化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】
【０００９】
本発明は、内燃機関の排気系に排出された排気を吸気系に還流させる際に前記排気を冷却するためのＥＧＲクーラの劣化検出装置であって、前記ＥＧＲクーラに新気を導入し、その新気の温度変化に基づいて、ＥＧＲクーラの劣化検出を行う、ことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、新気は常温に近く大きく変化することがないので、ＥＧＲクーラを通過する新気の温度変化を検出することにより、ＥＧＲクーラの劣化検出を安定的に行うことができる。
【００１１】
上記構成において、前記劣化検出を内燃機関の排気系に排出された排気を吸気系に還流させる際ではなく、内燃機関の減速時に行う、構成を採用できる。
【００１２】
この構成によれば、減速時であれば、ＥＧＲクーラに高温の排気ガスではなく、常温に近い新気を導入することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、内燃機関の運転状態に拘わらずＥＧＲクーラの劣化検出を安定的に行うことができるＥＧＲクーラの劣化検出装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラの劣化検出装置を備えるＥＧＲシステムが適用されたエンジンシステムの構成図である。
【００１５】
図１において、ディーゼル機関であるエンジン１０は、エアクリーナ２０から導かれた吸気（新気）ＮＡがコンプレッサ３０の上流側の吸気管を通じてコンプレッサ３０へと送られる。尚、図示しないが、コンプレッサ３０は、後述するタービン６０と連結されて過給機を構成している。コンプレッサ３０で加圧された吸気ＮＡは、コンプレッサ３０の下流側の吸気管１０１を通じてインタークーラ４０へ送られて冷却され、スロットルバルブ４５を通じてエンジン１０に接続された吸気マニホールドに送られ、エンジン１０の図示しない各気筒に分配されるようになっている。尚、スロットルバルブ４５は、後述するＥＣＵ１００により駆動制御される。
【００１６】
エンジン１０の図示しない各気筒から排出された排ガスＥＧは、排気マニホールドを通じて排気管１０２に送られ、排気管１０２に設けられたタービン６０に送られ、タービン６０を駆動した排ガスＥＧが図示しない排気管を通じてタービン６０より下流の図示しないＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）で排ガスＥＧに含まれるパティキュレートが捕集されたのち、図示しないマフラを通じて車外へ排出される。
【００１７】
スロットルバルブ４５より下流の吸気管１０１と排気管１０２との間は、ＥＧＲ管１０３により接続されている。ＥＧＲ管１０３には、ＥＧＲクーラ５０が設けられているとともに、ＥＧＲクーラ５０の下流には排ガスＥＧの再循環を適宜に停止し得るよう開閉自在なＥＧＲバルブ７０が設けられている。また、ＥＧＲ管１０３のＥＧＲクーラ５０の上流には、切り替えバルブ８０が設けられている。尚、ＥＧＲバルブ７０及び切り替えバルブ８０は、後述するＥＣＵ１００により駆動制御される。
【００１８】
吸気管１０１のインタークーラ４０の下流（スロットルバルブ４５の上流）とＥＧＲ管１０３のＥＧＲクーラ５０の上流との間は、新気導入管１０４により接続されている。上記した切り替えバルブ８０を適宜切り替えることにより、インタークーラ４０を通じて供給された新気ＮＡが新気導入管１０４を通じてＥＧＲクーラ５０に導入されるようになっている。
【００１９】
吸気管１０１のインタークーラ４０の下流には、吸気（新気）ＮＡの温度を検出する温度センサ９０Ａが設けられており、温度センサ９０Ａの検出信号はＥＣＵ１００へ入力される。
【００２０】
ＥＧＲ管１０３のＥＧＲクーラ５０の下流には、ＥＧＲクーラ５０を通過した出ガスの温度を検出する温度センサ９０Ｂが設けられており、温度センサ９０Ｂの検出信号はＥＣＵ１００へ入力される。
【００２１】
ＥＧＲクーラ５０へ循環させる冷却水ＣＬの供給経路には、冷却水ＣＬの水温を測定する温度センサ９０Ｃが設けられており、温度センサ９０Ｃの検出信号はＥＣＵ１００へ入力される。
【００２２】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等のハードウエアと所要のソフトウエアで構成され、エンジン１０を制御し、スロットルバルブ４５、ＥＧＲバルブ７０及び切り替えバルブ８０を駆動制御し、又、ＥＧＲクーラ５０の劣化検出装置として機能する。
【００２３】
次に、ＥＧＲクーラ５０の劣化検出方法の一例について図１ないし図３を参照して説明する。図２はエンジンが減速時のエンジン負荷、ＥＧＲクーラの入出ガス温、ＥＧＲクーラの効率の関係の一例を示すグラフ、及び図３はエンジン負荷が増大する際の、ＥＧＲクーラの入出ガス温、ＥＧＲクーラの効率の関係の一例を示すグラフである。
【００２４】
ここで、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲクーラ５０の劣化を、例えば、次式（１）で表されるＥＧＲクーラ５０の冷却効率ηegrに基づいて判断する。尚、ＥＧＲクーラ５０に導入される前のガスの温度、すなわち、入りガス温をＴin，ＥＧＲクーラ５０を通過した後のガスの温度、すなわち、出ガス温をＴout，ＥＧＲクーラ５０の冷却水ＣＬの水温をＴcとする。  
ηegr＝（Ｔin−Ｔout）／（Ｔin−Ｔc）  …（１）
【００２５】
ＥＣＵ１００は、例えば、（１）で示した冷却効率ηegrが所定の閾値を下回る場合には、ＥＧＲクーラ５０が劣化していると判断する。
【００２６】
次いで、ＥＣＵ１００によるＥＧＲクーラ５０の劣化検出の際の各種検出条件について説明する。
【００２７】
ＥＣＵ１００は、先ず、図１に示したように、ＥＧＲクーラ５０の劣化検出の際には、新気ＮＡをＥＧＲクーラ５０へ導入し、その新気ＮＡの温度変化に基づいて、ＥＧＲクーラ５０の劣化検出を行う。具体的には、ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ４５を全閉にしてエンジン１０の吸気マニホールド側を負圧にし、ＥＧＲバルブ７０を全開にし、切り替えバルブ８０を適宜切り替えて、新気ＮＡがＥＧＲクーラ５０に導入されるように制御する。そして、このときの入りガス温Ｔin，出ガス温Ｔout，水温Ｔcから冷却効率ηegrを算出して劣化を検出する。
【００２８】
また、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲクーラ５０の劣化検出の際には、図２に示すように、エンジン１０の排気系に排出された排ガスＥＧを吸気系に還流させる際ではなく、エンジン１０の減速時に行う。
【００２９】
図２に示すように、エンジン１０の減速中には、新気ＮＡの温度は、大気温に近く、温度が安定しているので、円Ａ１内に示す出ガス温Ｔoutも安定し、結果として、円Ａ２内に示す冷却効率ηegrの値も安定し、ＥＧＲクーラ５０の効率劣化等を安定的に検出できる。また、ＥＧＲクーラ５０の劣化検出の際には、減速開始から所定時間経過して、出ガス温Ｔoutが略一定になったところで検出するのが好ましい。
【００３０】
図３を比較例として挙げると、図３（Ａ）に示すように、エンジン１０の負荷が増加している際に冷却効率ηegrを算出すると、図３（Ｂ），（Ｃ）の円Ｃ１及び円Ｃ２内に示すように、ある程度のエンジン負荷、ガス流量までは、排気ガスは比較的良く冷却され、冷却効率ηegrも比較的高いが、円Ｂ１及び円Ｂ２内に示すように、エンジン負荷、ガス流量が増大していくと、冷却効率ηegrは著しく低下していくことが分かる。すなわち、冷却効率ηegrは、運転状態によって著しく変化するので、ＥＧＲクーラ５０の劣化検出を安定的に行うのは困難である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラの劣化検出装置を備えるＥＧＲシステムが適用されたエンジンシステムの構成図である。
【図２】エンジンが減速時のエンジン負荷、ＥＧＲクーラの入出ガス温、ＥＧＲクーラの効率の関係の一例を示すグラフである。
【図３】エンジン負荷が増大する際の、ＥＧＲクーラの入出ガス温、ＥＧＲクーラの効率の関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０…エンジン（内燃機関）
２０…エアクリーナ
３０…コンプレッサ
４０…インタークーラ
４５…スロットルバルブ
５０…ＥＧＲクーラ
６０…タービン
７０…ＥＧＲバルブ
８０…切り替えバルブ
９０Ａ…温度センサ
９０Ｂ…温度センサ
９０Ｃ…水温センサ
１００…ＥＣＵ（劣化検出装置）
１０１…吸気管
１０２…排気管
１０３…ＥＧＲ管
１０４…新気導入管
ＥＧ…排ガス
ＮＡ…新気
【図１】
2009046993.tif 000003
【図２】
2009046993.tif 000004
【図３】
2009046993.tif 000005