JP2008051019A - Exhaust heat recovery device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガスと冷却水との間で熱交換を行う内燃機関の排気熱回収装置に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine that performs heat exchange between exhaust gas and cooling water.
従来から、排気ガスと冷却水との間で熱交換を行い、排気熱を回収する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、内燃機関からの排気熱を冷却水により回収する排気熱回収器において、内燃機関停止直後に電動ポンプを駆動することによって冷却水の循環を行い、排気熱の回収部分での冷却水の沸騰を防止する技術が記載されている。 Conventionally, techniques for exchanging heat between exhaust gas and cooling water to recover exhaust heat have been proposed. For example, in Patent Document 1, in an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat from an internal combustion engine with cooling water, the cooling water is circulated by driving an electric pump immediately after the internal combustion engine is stopped, and an exhaust heat recovery portion A technique for preventing the boiling of cooling water at the factory is described.
しかしながら、上記した特許文献1に記載された技術では、排気熱を過剰に回収してしまい、冷却水の温度が上昇し、内燃機関の効率が低下する場合などがあった。ところで、排気熱回収器における熱交換を制限する機構を設けて、上記のような排気熱の過剰な回収を抑制する方法が考えられる。しかし、このような機構を用いた場合にも、当該機構に作動異常が生じた場合に、内燃機関の運転不調や排気熱回収器の破壊などが生じる可能性がある。 However, in the technique described in Patent Document 1 described above, exhaust heat is excessively recovered, the temperature of the cooling water increases, and the efficiency of the internal combustion engine decreases. By the way, there can be considered a method in which a mechanism for restricting heat exchange in the exhaust heat recovery unit is provided to suppress the excessive recovery of exhaust heat as described above. However, even when such a mechanism is used, if an abnormality occurs in the mechanism, malfunction of the internal combustion engine or destruction of the exhaust heat recovery device may occur.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、排気熱回収器における熱交換と熱交換の制限との切り換えを行う切換弁の作動異常を検出し、作動異常に対して適切な処置を取ることが可能な内燃機関の排気熱回収装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and detects an abnormal operation of a switching valve that switches between heat exchange and heat exchange restriction in an exhaust heat recovery device, and prevents the abnormal operation. It is an object of the present invention to provide an exhaust heat recovery device for an internal combustion engine capable of taking appropriate measures.
本発明の1つの観点では、内燃機関の排気通路上に配設され、内部を通過する冷却水と排気ガスとの熱交換を行う排気熱回収器と、前記冷却水の循環を行う電動ポンプと、を有する内燃機関の排気熱回収装置は、前記排気熱回収器が設けられた排気通路上の箇所を通過する前記排気ガス及び前記冷却水のうちの少なくともいずれかの流量を制御する流路切換弁と、前記流路切換弁に対する制御を行う流路切換弁制御手段と、前記流路切換弁の作動異常を検出する作動異常検出手段と、前記作動異常検出手段が前記流路切換弁の作動異常を検出した場合に、前記作動異常に対して対処するための制御を実行する作動異常対処実行手段と、を備えることを特徴とする。 In one aspect of the present invention, an exhaust heat recovery unit that is disposed on an exhaust passage of an internal combustion engine and exchanges heat between cooling water passing through the interior and exhaust gas, and an electric pump that circulates the cooling water, An exhaust heat recovery device for an internal combustion engine having a flow path switching for controlling a flow rate of at least one of the exhaust gas and the cooling water passing through a location on an exhaust passage provided with the exhaust heat recovery device A valve, a flow path switching valve control means for controlling the flow path switching valve, an operation abnormality detection means for detecting an operational abnormality of the flow path switching valve, and the operation abnormality detection means for operating the flow path switching valve. An operation abnormality coping execution means for executing control for coping with the operation abnormality when an abnormality is detected.
上記の内燃機関の排気熱回収装置は、排気熱回収器を用いて冷却水と排気ガスとの熱交換を行うために好適に利用される。具体的には、流路切換弁(以下、単に「切換弁」とも呼ぶ。)は、排気熱回収器が設けられた排気通路上の箇所を通過する排気ガス及び冷却水のうちの少なくともいずれかの流量を制御し、流路切換弁制御手段は、流路切換弁に対する制御を行う。また、作動異常検出手段は、流路切換弁の作動異常を検出し、作動異常対処実行手段は、流路切換弁の作動異常が発生した場合に、当該作動異常に対して対処するための制御を実行する。これにより、流路切換弁の作動異常を適切に検出し、流路切換弁の作動異常に起因する内燃機関の運転不調や排気熱回収器の破壊などを抑制することが可能となる。 The exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine is preferably used for exchanging heat between cooling water and exhaust gas using an exhaust heat recovery device. Specifically, the flow path switching valve (hereinafter also simply referred to as “switching valve”) is at least one of exhaust gas and cooling water passing through a location on the exhaust passage provided with the exhaust heat recovery device. The flow path switching valve control means controls the flow path switching valve. The operation abnormality detection means detects an operation abnormality of the flow path switching valve, and the operation abnormality countermeasure execution means controls to cope with the operation abnormality when the operation abnormality of the flow path switching valve occurs. Execute. Accordingly, it is possible to appropriately detect an operation abnormality of the flow path switching valve, and to suppress malfunction of the internal combustion engine, destruction of the exhaust heat recovery device, and the like due to the operation abnormality of the flow path switching valve.
上記の内燃機関の排気熱回収装置の一態様では、前記流路切換弁は、前記排気熱回収器が設けられた排気通路上の箇所を通過する第1の排気通路と、前記箇所を迂回する第2の排気通路と、を流れる排気ガスの流量を調整するように構成することができる。 In one aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine, the flow path switching valve bypasses the first exhaust passage that passes through a location on the exhaust passage provided with the exhaust heat recovery device, and the location. The second exhaust passage and the flow rate of exhaust gas flowing through the second exhaust passage can be adjusted.
上記の内燃機関の排気熱回収装置の他の一態様では、前記作動異常検出手段は、前記流路切換弁に対する作動指令と、水温センサが検出した前記冷却水の温度との関係に基づいて、当該流路切換弁の作動異常を検出する。 In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine, the operation abnormality detection means is based on a relationship between an operation command for the flow path switching valve and a temperature of the cooling water detected by a water temperature sensor. An abnormal operation of the flow path switching valve is detected.
この態様では、作動異常検出手段は、例えば、作動指令に応じて流路切換弁が適切に動作した場合に想定される冷却水の温度と、センサから取得された冷却水の温度とを比較することによって、流路切換弁の作動異常を検出する。これにより、水温センサが検出した温度に基づいて、適切に流路切換弁の作動異常を検出することができる。 In this aspect, the operation abnormality detection means compares, for example, the temperature of the cooling water that is assumed when the flow path switching valve appropriately operates according to the operation command and the temperature of the cooling water acquired from the sensor. Thus, an abnormal operation of the flow path switching valve is detected. Thereby, based on the temperature detected by the water temperature sensor, an abnormal operation of the flow path switching valve can be detected appropriately.
上記の内燃機関の排気熱回収装置において好適には、前記排気熱回収器の下流側を流れる冷却水の温度を検出する第1の水温センサを備え、前記作動異常検出手段は、前記第1の水温センサが検出した温度に基づいて、前記流路切換弁の作動異常を検出する。 Preferably, the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine includes a first water temperature sensor that detects a temperature of cooling water flowing downstream of the exhaust heat recovery device, and the operation abnormality detection means includes the first abnormality detection unit. An abnormal operation of the flow path switching valve is detected based on the temperature detected by the water temperature sensor.
この場合、前記作動異常検出手段は、前記流路切換弁制御手段が、前記排気熱回収器による熱交換を制限するために、前記第1の排気通路へ流れる排気ガスの流量が抑制されるように前記流路切換弁を制御した際に、少なくとも前記内燃機関の運転状態に基づいて前記冷却水の温度を推定し、前記第1の水温センサが検出した温度が前記推定された温度を所定値以上上回る場合、又は前記第1の水温センサが検出した温度が低下しない場合、前記排気熱回収器による熱交換を制限するための前記流路切換弁の作動に異常が発生していると判定することができる。 In this case, the operation abnormality detection means is configured such that the flow rate of the exhaust gas flowing into the first exhaust passage is suppressed so that the flow path switching valve control means restricts heat exchange by the exhaust heat recovery device. When the flow path switching valve is controlled, the temperature of the cooling water is estimated based on at least the operating state of the internal combustion engine, and the temperature detected by the first water temperature sensor is a predetermined value. When the temperature exceeds the above or when the temperature detected by the first water temperature sensor does not decrease, it is determined that an abnormality has occurred in the operation of the flow path switching valve for restricting heat exchange by the exhaust heat recovery device. be able to.
また、上記の内燃機関の排気熱回収装置において好適には、前記排気熱回収器の上流側を流れる冷却水の温度を検出する第2の水温センサを更に備え、前記作動異常検出手段は、前記第1の水温センサが検出した温度、及び前記第2の水温センサが検出した温度に基づいて、前記流路切換弁の作動異常を検出する。 In the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine, preferably, the exhaust heat recovery device further includes a second water temperature sensor for detecting a temperature of the cooling water flowing upstream of the exhaust heat recovery device, An abnormal operation of the flow path switching valve is detected based on the temperature detected by the first water temperature sensor and the temperature detected by the second water temperature sensor.
この場合、前記作動異常検出手段は、前記流路切換弁制御手段が、前記排気熱回収器による熱交換を制限するために、前記第1の排気通路へ流れる排気ガスの流量が抑制されるように前記流路切換弁を制御した際に、前記第1の水温センサが検出した温度と前記第2の水温センサが検出した温度との差が所定値以上である場合、前記排気熱回収器による熱交換を制限するための前記流路切換弁の作動に異常が発生していると判定することができる。 In this case, the operation abnormality detection means is configured such that the flow rate of the exhaust gas flowing into the first exhaust passage is suppressed so that the flow path switching valve control means restricts heat exchange by the exhaust heat recovery device. If the difference between the temperature detected by the first water temperature sensor and the temperature detected by the second water temperature sensor is greater than or equal to a predetermined value when the flow path switching valve is controlled, the exhaust heat recovery device It can be determined that an abnormality has occurred in the operation of the flow path switching valve for limiting heat exchange.
上記の内燃機関の排気熱回収装置の他の一態様では、前記作動異常検出手段は、前記流路切換弁に対する作動指令と、前記冷却水の水圧との関係に基づいて、当該流路切換弁の作動異常を検出する。 In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine, the operation abnormality detection means may be configured such that the flow path switching valve is based on a relationship between an operation command for the flow path switching valve and a water pressure of the cooling water. Detects abnormal operation.
この態様では、作動異常検出手段は、例えば、作動指令に応じて流路切換弁が適切に動作した場合に想定される冷却水の水圧と、センサから取得された冷却水の水圧とを比較することによって、流路切換弁の作動異常を検出する。これにより、水圧センサが検出した水圧に基づいて、適切に流路切換弁の作動異常を検出することができる。 In this aspect, the operation abnormality detection means compares, for example, the coolant pressure assumed when the flow path switching valve appropriately operates according to the operation command and the coolant pressure acquired from the sensor. Thus, an abnormal operation of the flow path switching valve is detected. Thereby, based on the water pressure detected by the water pressure sensor, an abnormal operation of the flow path switching valve can be detected appropriately.
上記の内燃機関の排気熱回収装置において好適には、前記排気熱回収器の下流側を流れる冷却水の水圧を検出する第1の水圧センサを備え、前記作動異常検出手段は、前記第1の水圧センサが検出した水圧に基づいて、前記流路切換弁の作動異常を検出する。 Preferably, the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine includes a first water pressure sensor that detects a water pressure of cooling water flowing downstream of the exhaust heat recovery device, and the operation abnormality detection means includes the first abnormality detection unit. Based on the water pressure detected by the water pressure sensor, an abnormal operation of the flow path switching valve is detected.
この場合、前記作動異常検出手段は、前記流路切換弁制御手段が、前記排気熱回収器による熱交換を制限するために、前記第1の排気通路へ流れる排気ガスの流量が抑制されるように前記流路切換弁を制御した際に、少なくとも前記内燃機関の運転状態に基づいて前記冷却水の水圧を推定し、前記第1の水圧センサが検出した水圧が前記推定された水圧を所定値以上上回る場合、又は前記第1の水圧センサが検出した水圧が低下しない場合、前記排気熱回収器による熱交換を制限するための前記流路切換弁の作動に異常が発生していると判定することができる。 In this case, the operation abnormality detection means is configured such that the flow rate of the exhaust gas flowing into the first exhaust passage is suppressed so that the flow path switching valve control means restricts heat exchange by the exhaust heat recovery device. When the flow path switching valve is controlled, the water pressure of the cooling water is estimated based on at least the operating state of the internal combustion engine, and the water pressure detected by the first water pressure sensor is set to a predetermined value. When the pressure exceeds the above or when the water pressure detected by the first water pressure sensor does not decrease, it is determined that an abnormality has occurred in the operation of the flow path switching valve for restricting heat exchange by the exhaust heat recovery device. be able to.
上記の内燃機関の排気熱回収装置において好適には、前記排気熱回収器の上流側を流れる冷却水の水圧を検出する第2の水圧センサを更に備え、前記作動異常検出手段は、前記第1の水圧センサが検出した水圧、及び前記第2の水圧センサが検出した水圧に基づいて、前記流路切換弁の作動異常を検出する。 Preferably, the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine further includes a second water pressure sensor for detecting a water pressure of cooling water flowing upstream of the exhaust heat recovery device, and the operation abnormality detection means includes the first abnormality detector. The abnormal operation of the flow path switching valve is detected based on the water pressure detected by the water pressure sensor and the water pressure detected by the second water pressure sensor.
この場合、前記作動異常検出手段は、前記流路切換弁制御手段が、前記排気熱回収器による熱交換を制限するために、前記第1の排気通路へ流れる排気ガスの流量が抑制されるように前記流路切換弁を制御した際に、前記第1の水圧センサが検出した水圧と前記第2の水圧センサが検出した水圧との差が所定値以上である場合、前記排気熱回収器による熱交換を制限するための前記流路切換弁の作動に異常が発生していると判定することができる。 In this case, the operation abnormality detection means is configured such that the flow rate of the exhaust gas flowing into the first exhaust passage is suppressed so that the flow path switching valve control means restricts heat exchange by the exhaust heat recovery device. If the difference between the water pressure detected by the first water pressure sensor and the water pressure detected by the second water pressure sensor is greater than or equal to a predetermined value when the flow path switching valve is controlled, the exhaust heat recovery device It can be determined that an abnormality has occurred in the operation of the flow path switching valve for limiting heat exchange.
上記の内燃機関の排気熱回収装置の他の一態様では、前記作動異常対処実行手段は、前記作動異常検出手段が熱交換を制限するための前記流路切換弁の作動に異常が発生していると判定した場合に、前記電動ポンプの流量を増加させる制御を行う。これにより、流路切換弁の作動異常が発生した場合に、冷却水温の上昇を適切に抑制することができる。よって、内燃機関のオーバーヒートを抑制することが可能となる。 In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine described above, the operation abnormality countermeasure execution means has an abnormality in the operation of the flow path switching valve for the operation abnormality detection means to restrict heat exchange. When it is determined that the electric pump is present, control is performed to increase the flow rate of the electric pump. Thereby, when the operation abnormality of a flow-path switching valve generate | occur | produces, the raise of a cooling water temperature can be suppressed appropriately. Therefore, it is possible to suppress overheating of the internal combustion engine.
上記の内燃機関の排気熱回収装置の他の一態様では、前記作動異常対処実行手段は、前記電動ポンプの流量を増加させる制御を行った後に、所定条件が成立する場合、前記冷却水をヒータコアに循環させて放熱を促進させる制御を更に行う。 In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine, the operation abnormality countermeasure execution means performs control to increase the flow rate of the electric pump, and then, when a predetermined condition is satisfied, the cooling water is supplied to the heater core. The control is further performed to circulate the air and promote heat dissipation.
この態様では、作動異常対処実行手段は、電動ポンプの流量を増加させる制御を行ったにも拘らず、例えば冷却水温が比較的高温である場合に、冷却水をヒータコアに循環させて放熱を促進させる制御を更に行う。これにより、流路切換弁の作動異常が発生した場合に、冷却水温の上昇を効果的に抑制し、内燃機関のオーバーヒートを確実に抑制することが可能となる。 In this mode, the operation abnormality countermeasure executing means promotes heat dissipation by circulating the cooling water to the heater core, for example, when the cooling water temperature is relatively high, even though control for increasing the flow rate of the electric pump is performed. Further control is performed. Thereby, when the operation abnormality of a flow-path switching valve generate | occur | produces, it becomes possible to suppress the raise of a cooling water temperature effectively, and to suppress the overheating of an internal combustion engine reliably.
好ましくは、前記内燃機関はハイブリッド車両に搭載され、前記作動異常検出手段による前記流路切換弁の作動異常の検出を実行する際に、前記内燃機関を所定の運転状態に設定する手段を備える。 Preferably, the internal combustion engine is mounted on a hybrid vehicle, and includes means for setting the internal combustion engine to a predetermined operation state when the operation abnormality detection unit detects the operation abnormality of the flow path switching valve.
更に好ましくは、前記作動異常検出手段による前記流路切換弁の作動異常の検出を実行する際に、前記電動ポンプを所定の駆動状態に設定する手段を備える。 More preferably, there is provided means for setting the electric pump to a predetermined driving state when detecting the operation abnormality of the flow path switching valve by the operation abnormality detecting means.
上記の内燃機関の排気熱回収装置の他の一態様では、前記電動ポンプを停止した状態において、前記水温センサの異常検出を行う手段を備える。このように電動ポンプを停止した場合には、実際の冷却水温に変化が生じ得るため、この変化が検出できたか否かに基づいて水温センサの異常検出を行うことができる。 In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine described above, there is provided means for detecting an abnormality of the water temperature sensor in a state where the electric pump is stopped. When the electric pump is stopped in this way, a change may occur in the actual cooling water temperature, so that the abnormality of the water temperature sensor can be detected based on whether or not this change has been detected.
上記の内燃機関の排気熱回収装置において好適には、前記水温センサの異常が検出された場合、前記作動異常検出手段による前記流路切換弁の作動異常の検出を禁止する手段を備える。このように流路切換弁に対する作動異常の検出を禁止することによって、作動異常の検出精度を確保することができる。 Preferably, the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine includes means for prohibiting detection of an operation abnormality of the flow path switching valve by the operation abnormality detection means when an abnormality of the water temperature sensor is detected. By prohibiting the detection of the operation abnormality for the flow path switching valve in this way, the detection accuracy of the operation abnormality can be ensured.
上記の内燃機関の排気熱回収装置の他の一態様では、前記水温センサの異常が検出されなかった場合において、前記内燃機関の始動後に前記水温センサによって前記冷却水の温度の変化が検出された場合、サーモスタットが異常であると判定する手段を備える。この場合、水温センサが正常であると判定された場合において、電動ポンプの停止後に冷却水温の変化が検出された場合には、サーモスタットが開故障等していると判定することができる。 In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine, when the abnormality of the water temperature sensor is not detected, a change in the temperature of the cooling water is detected by the water temperature sensor after the internal combustion engine is started. The thermostat is provided with means for determining that the thermostat is abnormal. In this case, when it is determined that the water temperature sensor is normal, if a change in the cooling water temperature is detected after the electric pump is stopped, it can be determined that the thermostat has an open failure or the like.
上記の内燃機関の排気熱回収装置において好適には、前記流路切換弁制御手段は、前記サーモスタットの異常が検出された場合、前記排気熱回収器による熱交換を制限するための前記流路切換弁の作動を解除する。即ち、排気熱回収器において排気熱の回収が行われるように、切換弁を制御することができる。サーモスタットが開故障等している場合にはラジエータによって冷却水が冷却され、内燃機関の温度が低下する傾向にあるが、上記のように熱交換の制限を解除して排気熱を回収することにより、冷却水温の低下を抑制することができる。よって、サーモスタットの異常に起因する内燃機関のオーバークールを適切に抑制することが可能となる。 Preferably, in the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine, the flow path switching valve control means is configured to change the flow path for limiting heat exchange by the exhaust heat recovery device when an abnormality of the thermostat is detected. Release the valve. That is, the switching valve can be controlled so that the exhaust heat recovery is performed in the exhaust heat recovery unit. When the thermostat has an open failure, etc., the cooling water is cooled by the radiator and the temperature of the internal combustion engine tends to decrease, but as described above, the restriction of heat exchange is canceled and exhaust heat is recovered. And the fall of cooling water temperature can be suppressed. Therefore, it is possible to appropriately suppress the overcooling of the internal combustion engine due to the abnormality of the thermostat.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[冷却系システムの構成]
図1は、本発明の実施形態に係る排気熱回収装置が適用された冷却系システム100の概略構成を示す図である。なお、図1においては、実線矢印が冷却水の流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。また、太線で表した実線は、冷却水が流れる通路(冷却水通路)を示している。
[Configuration of cooling system]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
本実施形態に係る冷却系システム100は、冷却水を用いてエンジン1の冷却を行うと共に、この冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって排気熱を回収し、エンジン1の暖機やヒータの熱源に利用するシステムである。この場合、冷却水は、冷却水通路7a、7b、7cを通過することによって、エンジン1の冷却及び暖機などを行う。冷却水通路7a上には排気熱回収器2が設けられており、冷却水通路7b上にはラジエータ3が設けられており、冷却水通路7c上には電動ポンプ5が設けられている。なお、以下では、冷却水通路7a〜7cを区別しない場合には、単に冷却水通路7として用いるものとする。
The
エンジン(内燃機関)1は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることによって動力を発生する装置である。例えば、エンジン1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。また、エンジン1は、ハイブリッド車両などに搭載される。更に、エンジン1には、冷却水の温度を検出する水温センサ6が設けられている。水温センサ6は、検出した温度に対応する検出信号S6をECU50に供給する。
The engine (internal combustion engine) 1 is a device that generates power by burning a mixture of supplied fuel and air. For example, the engine 1 is configured by a gasoline engine, a diesel engine, or the like. The engine 1 is mounted on a hybrid vehicle or the like. Further, the engine 1 is provided with a
排気熱回収器2は、エンジン1からの排気ガスが通過する排気通路(不図示)上に設けられている。排気熱回収器2は、内部に冷却水が通過し、この冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって、排気熱を回収する。また、排気熱回収器2は、熱交換の実行と熱交換の制限との切り換えが可能に構成されている。具体的には、排気通路中に設けられた切換弁(不図示)の動作に応じて、このような切換が行われる。切換弁は、ECU50から供給される制御信号S2によって制御される。
The exhaust
ラジエータ3では、その内部を通過する冷却水が外気によって冷却される。この場合、電動ファン(不図示)の回転により導入された風によって、ラジエータ3内の冷却水の冷却が促進される。また、電動ポンプ(以下、「電動WP」とも呼ぶ。)5は、電動式のモータを備えて構成され、このモータの駆動により冷却水を冷却水通路7内で循環させる。具体的には、電動WP5は、バッテリから電力が供給され、ECU50から供給される制御信号S5によって回転数などが制御される。
In the radiator 3, the cooling water passing through the inside thereof is cooled by outside air. In this case, cooling of the cooling water in the radiator 3 is promoted by the wind introduced by the rotation of the electric fan (not shown). The electric pump (hereinafter also referred to as “electric WP”) 5 includes an electric motor, and the cooling water is circulated in the cooling
サーモスタット4は、冷却水の温度に応じて開閉する弁によって構成される。基本的には、サーモスタット4は、冷却水の温度が高温となったときに開弁する。この場合、サーモスタット4を介して冷却水通路7bと冷却水通路7cとが接続され、冷却水はラジエータ3を通過することとなる。これにより、冷却水が冷却され、エンジン1のオーバーヒートが抑制される。これに対して、冷却水の温度が比較的低温である場合には、サーモスタット4は閉弁している。この場合には、冷却水はラジエータ3を通過しない。これにより、冷却水の温度低下が抑制されるため、エンジン1のオーバークールが抑制される。
The thermostat 4 is configured by a valve that opens and closes according to the temperature of the cooling water. Basically, the thermostat 4 opens when the temperature of the cooling water becomes high. In this case, the cooling
ECU(Engine Control Unit)50は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などを備える。ECU50は、上記した各種センサから供給される出力などに基づいて、種々の制御を行う。本実施形態では、ECU50は、主に、排気熱回収器2内の切換弁における開閉の制御を行う。基本的には、ECU50は、冷間時には、エンジン1の暖機やヒータの加熱などを行うために、排気熱回収器2において熱交換が実行されるように(排気熱が回収されるように)切換弁を制御する。一方、ECU50は、温間時には、エンジン1の冷却を優先するために、排気熱回収器2において熱交換が制限されるように切換弁を制御する。
The ECU (Engine Control Unit) 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like (not shown). The
更に、ECU50は、各種センサの出力に基づいて、切換弁の作動異常を検出する。具体的には、ECU50は、切換弁に対して供給する作動指令と、その作動指令を出したときに取得された水温や水圧等との関係に基づいて、切換弁の作動異常を検出する。そして、ECU50は、切換弁の作動異常が発生している場合、これに対処するための制御を実行する。このように、ECU50は、流路切換弁制御手段、作動異常検出手段、及び作動異常対処実行手段として動作する。
Further, the
なお、ECU50は、切換弁の作動異常の検出を行う際、エンジン1を所定の運転状態に設定することができる。また、ECU50は、切換弁の作動異常の検出を行う際に、電動WP5を所定の駆動状態に設定することもできる。このような制御を行うことにより、作動異常の検出の精度を向上させることができると共に、エミッションやドライバビリティーの悪化等を抑制することが可能となる。
The
[排気熱回収器の構成]
ここで、排気熱回収器2の構成について、図2を参照して具体的に説明する。図2は、本実施形態に係る排気熱回収器2の概略構成を示す図である。図2は、主に、上記したエンジン1の排気系と排気熱回収器2とを示している。なお、実線矢印が排気ガス及び冷却水の流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
[Configuration of exhaust heat recovery unit]
Here, the configuration of the exhaust
排気熱回収器2は、エンジン1からの排気ガスが流通する排気通路10上に設けられている。詳しくは、排気熱回収器2は、排気ガスを浄化する触媒11の下流側の排気通路10上に設置されている。
The exhaust
排気熱回収器2は、排気通路10の外壁面を覆うように配設された冷却水通路12を有している。例えば、冷却水通路12は、排気通路10に対してらせん状に巻きついて囲む形状を有している。冷却水通路12は、矢印B1で示すように冷却水通路7aより冷却水が流入し、矢印B2で示すように冷却水通路7aに対して冷却水を流出させる。
The exhaust
更に、排気通路10の内部には、切換弁15が設けられている。切換弁15は、開閉することによって、排気ガスが通過する排気通路を切り換える。具体的には、切換弁15は、第1の排気通路10aと第2の排気通路10bとの切り換えを行う。これにより、排気熱回収器2における熱交換の実行と、排気熱回収器2における熱交換の制限との切り換えを行う。即ち、切換弁15は、本発明における流路切換弁に相当する。
Further, a switching
詳しくは、切換弁15が閉となっている場合には、矢印A1、A3で示すように第1の排気通路10aに排気ガスが流れる。この場合には、排気ガスは、排気熱回収器2における冷却水通路12が設けられた排気通路10上の箇所を通過する。これにより、排気通路10の壁面を介して、冷却水通路12内の冷却水に対して排気熱が伝達され、熱交換が実行されることとなる。基本的には、切換弁15は、冷間時において閉に設定される。こうするのは、排気熱回収器2で回収された排気熱によって、エンジン1の暖機やヒータの加熱などを行うためである。
Specifically, when the switching
一方、切換弁15が開となっている場合には、矢印A2で示すように第2の排気通路10bに排気ガスが流れる。この場合には、排気ガスは、冷却水通路12が設けられた排気通路10上の箇所を迂回する通路を通過することとなる。そのため、排気ガスと冷却水との熱交換はほとんど実行されない(即ち熱交換が制限される)。基本的には、切換弁15は、温間時において開に設定される。こうするのは、排気熱回収器2における熱交換を制限することで、冷却水の温度上昇を抑制することによって、冷却水によりエンジン1を効率的に冷却するためである。
On the other hand, when the switching
また、切換弁15は、VSV(Vacuum Switching Valve)16によって開閉が制御される。また、このVSV12は、ECU50から供給される制御信号S16(図1に示した制御信号S2に対応する)によって制御される。即ち、ECU50は、VSV12を介して切換弁15の開閉の制御を行う。
The switching
なお、上記ではECU50が切換弁15の開閉を制御する例を示したが、この代わりに、ECU50が切換弁15の開度を制御することも可能である。即ち、第1の排気通路10a及び第2の排気通路10bを通過する排気ガスの流量を調整しても良い。
Although the example in which the
また、上記では、切換弁15によって、排気ガスが流れる通路を第1の排気通路10aと第2の排気通路10bとに切り換える例を示したが、これに限定はされない。他の例では、排気ガスが流れる通路を切り換える代わりに、冷却水が通過する通路を切り換えることによって、熱交換の実行及び熱交換の制限を切り換えることも可能である。即ち、排気熱回収器2が設けられた排気通路10上の箇所を通過する冷却水通路と、当該箇所を迂回する冷却水通路と、を切り換えられるように切換弁及び冷却水通路を構成しても良い。
In the above description, the switching
以下では、本発明の実施形態に係る、切換弁15の作動異常の検出方法や、切換弁15の作動異常が検出された場合に実行する制御などについて具体的に説明する。
Below, the detection method of the operation abnormality of the switching
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態について説明する。第1実施形態では、ECU50は、冷却水の水温に基づいて切換弁15の作動異常を検出する。こうすることにより、エンジン1の運転不調(エミッションの悪化やエンジン出力の低下など)や排気熱回収器2の破壊などを抑制する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the
図3は、第1実施形態に係る排気熱回収器2の構成などを示す図である。なお、図2に示した構成要素と同一のものに対して同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the exhaust
第1実施形態に係る構成においては、冷却水通路7a上に水温センサ30、31が設けられている。水温センサ30は、排気熱回収器2の上流側を流れる冷却水の温度を検出し、水温センサ31は、排気熱回収器2の下流側を流れる冷却水の温度を検出する。即ち、水温センサ30は、本発明における第2の水温センサに相当し、水温センサ31は、本発明における第1の水温センサに相当する。水温センサ30は、検出した温度に対応する検出信号S30をECU50に供給し、水温センサ31は、検出した温度に対応する検出信号S31をECU50に供給する。
In the configuration according to the first embodiment, the
第1実施形態では、ECU50は、水温センサ30、31が検出した水温に基づいて、切換弁15の作動異常を検出する。具体的には、ECU50は、切換弁15に対する作動指令と、水温センサ30、31が検出した水温の温度差との関係に基づいて、切換弁15が開いたまま閉じない故障(以下、「開故障」と呼ぶ。)と、切換弁15が閉じたまま開かない故障(以下、「閉故障」と呼ぶ。)とを検出する。
In the first embodiment, the
詳しくは、ECU50は、切換弁15に対して開弁指令を出している際に、上記した温度差が所定値以上である場合、切換弁15の閉故障と判定し、逆に、温度差が所定値未満である場合、切換弁15が正常である(閉故障していない)と判定する。開弁指令に応じて切換弁15が適切に開弁している場合(即ち正常である場合)には、排気熱回収器2において熱交換が制限されるため、水温センサ30、31が検出した水温に温度差がほとんど生じない、即ち排気熱回収器2の上流側と下流側とにおいて水温に差がほとんど生じないと言える。逆に、水温センサ30、31が検出した水温に温度差が生じている場合には、切換弁15が閉じたまま開いておらずに、熱交換が実行されていると言える。したがって、ECU50は、切換弁15に対して開弁指令を出している際に、上記した温度差が所定値以上である場合、切換弁15の閉故障と判定する。
Specifically, the
一方、ECU50は、切換弁15に対して閉弁指令を出している際に、上記した温度差が所定値未満である場合、切換弁15の開故障と判定し、逆に、温度差が所定値以上である場合、切換弁15が正常である(開故障していない)と判定する。閉弁指令に応じて切換弁15が適切に閉弁している場合(即ち正常である場合)には、排気熱回収器2において熱交換が行われるため、水温センサ30、31が検出した水温に温度差が生じる、即ち排気熱回収器2の上流側と下流側とにおいて水温に差が生じると言える。具体的には、排気熱回収器2の下流側に設けられた水温センサ31が検出した温度が、排気熱回収器2の上流側に設けられた水温センサ30が検出した温度よりも高くなる。逆に、水温センサ30、31が検出した水温に温度差がほとんど生じていない場合には、切換弁15が開いたまま閉じておらずに、熱交換が制限されていると言える。したがって、ECU50は、切換弁15に対して閉弁指令を出している際に、上記した温度差が所定値未満である場合、切換弁15の開故障と判定する。
On the other hand, when the
このように、第1実施形態によれば、水温センサ30、31が検出した温度に基づいて、適切に切換弁15の作動異常を検出することができる。これにより、切換弁15の作動異常に起因するエンジン1の運転不調や排気熱回収器2の破壊などを抑制することが可能となる。
Thus, according to the first embodiment, it is possible to appropriately detect an abnormal operation of the switching
なお、上記では冷却水の水温に基づいて切換弁15の作動異常を検出する例を示したが、水温の代わりに、冷却水の水圧に基づいて切換弁15の作動異常の検出を行っても良い。この場合にも、排気熱回収器2の上流側を流れる冷却水の水圧を検出する水圧センサ(第2の水圧センサに対応する)と、排気熱回収器2の下流側を流れる冷却水の水圧を検出する水圧センサ(第1の水圧センサに対応する)とを冷却水通路7a上に設け、これらが検出した水圧の差に基づいて、切換弁15の作動異常を検出することができる。これらの水圧センサは、上記した水温センサ30、31を設けた箇所と同様の箇所に設けることができる。
In the above description, an example in which the operation abnormality of the switching
上記の場合、ECU50は、切換弁15に対して開弁指令を出している際に、上記した水圧の差が所定値以上である場合、切換弁15の閉故障と判定する。開弁指令に応じて切換弁15が適切に開弁している場合(即ち正常である場合)には、排気熱回収器2において熱交換が制限されるため、水圧センサが検出した水圧に差がほとんど生じない、即ち排気熱回収器2の上流側と下流側とにおいて水圧に差がほとんど生じないと言える。よって、水圧センサが検出した水圧に差が生じている場合には、切換弁15の閉故障が生じていることに他ならないと言える。
In the above case, the
これに対して、ECU50は、切換弁15に対して閉弁指令を出している際に、上記した水圧の差が所定値未満である場合、切換弁15の開故障と判定する。閉弁指令に応じて切換弁15が適切に閉弁している場合(即ち正常である場合)には、排気熱回収器2において熱交換が実行されるため、水圧センサが検出した水圧に差が生じる、即ち排気熱回収器2の上流側と下流側とにおいて水圧に差が生じると言える。よって、水圧センサが検出した水圧に差がほとんど生じていない場合には、切換弁15の開故障が生じていることに他ならないと言える。このように、水圧センサが検出した水圧に基づいても、適切に切換弁15の作動異常を検出することができる。
In contrast, when the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態では、水温センサ30、31が検出した温度の代わりに、水温センサ6(図1参照)が検出した温度に基づいて、切換弁15の作動異常を検出する点で第1実施形態と異なる。詳しくは、第2実施形態では、エンジン1の運転状態などに基づいて推定された冷却水の温度(以下、「冷却水温推定値」と呼ぶ。)と、水温センサ6が検出した温度(以下、「冷却水温検出値」と呼ぶ。)とを比較することによって、切換弁15の作動異常を検出する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, instead of the temperature detected by the
ここで、図4及び図5を参照して、第2実施形態に係る切換弁15の作動異常の検出処理について具体的に説明する。図4は、切換弁15における閉故障の検出処理を示すフローチャートである。この処理は、上記した冷却系システム100におけるECU50が、所定の周期で繰り返し実行する。
Here, with reference to FIG.4 and FIG.5, the detection process of the operation abnormality of the switching
まず、ステップS101では、ECU50は、切換弁15の開弁時の冷却水温を推定する。具体的には、ECU50は、外気温、車速、エンジン負荷に対する排気温度推定値、冷却水温の推定値、及び排気熱回収器2の効率などに基づいて、開弁時における冷却水温推定値を求める。そして処理はステップS102に進む。ステップS102では、ECU50は、切換弁15に対して開弁指令を出す。そして、処理はステップS103に進む。
First, in step S101, the
ステップS103では、ECU50は、水温センサ6から取得した冷却水温検出値と、ステップS101で得られた冷却水温推定値とを比較する。具体的には、ECU50は、冷却水温検出値が冷却水温推定値を第1所定温度以上上回っているか否かを判定する。第2実施形態においては、このような判定を行うことによって、切換弁15における閉故障を検出する。
In step S103, the
ステップS103の判定により、閉故障の検出を行うことができる理由は以下の通りである。切換弁15が正常であれば、開弁指令に応じて切換弁15は開弁する。この場合には、排気熱回収器2において熱交換が制限されるため、冷却水温検出値と開弁時における冷却水温推定値との間には、ほとんど差がないと考えられる。逆に、切換弁15が閉故障していれば、切換弁15は開弁せず、閉のままである。この場合には、排気熱回収器2において熱交換が実行されるため、冷却水温検出値が冷却水温推定値よりも比較的大きくなると考えられる。以上より、冷却水温検出値と冷却水温推定値とを比較することによって、切換弁15における閉故障を検出することができる。
The reason why the closed failure can be detected by the determination in step S103 is as follows. If the switching
冷却水温検出値が冷却水温推定値を第1所定温度以上上回っている場合(ステップS103;Yes)、処理はステップS104に進む。この場合、ECU50は、ステップS104において、切換弁15が閉故障していると判定する。このように冷却水温検出値が冷却水温推定値を第1所定温度以上上回っている場合には、切換弁15が閉故障していることにより開弁せずに、排気熱回収器2において熱交換が実行されたことに他ならないと言える。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
When the detected coolant temperature value exceeds the estimated coolant temperature by a first predetermined temperature or more (step S103; Yes), the process proceeds to step S104. In this case, the
一方、冷却水温検出値が冷却水温推定値を第1所定温度以上上回っていない場合(ステップS103;No)、処理はステップS105に進む。この場合、ECU50は、ステップS105において、切換弁15が正常であると判定する。即ち、ECU50は、切換弁15が閉故障していないと判定する。このように冷却水温検出値が冷却水温推定値を第1所定温度以上上回っていない場合には、切換弁15が適切に開弁して、排気熱回収器2において熱交換が制限されたことに他ならないと言える。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。上記の処理によれば、適切に切換弁15の閉故障を検出することができる。
On the other hand, when the detected coolant temperature does not exceed the estimated coolant temperature by the first predetermined temperature or more (step S103; No), the process proceeds to step S105. In this case, the
次に、切換弁15における開故障の検出について説明する。図5は、切換弁15の開故障の検出処理を示すフローチャートである。この処理も、上記した冷却系システム100におけるECU50が、所定の周期で繰り返し実行する。
Next, detection of an open failure in the switching
まず、ステップS201では、ECU50は、切換弁15の閉弁時の冷却水温を推定する。具体的には、ECU50は、外気温、車速、エンジン負荷に対する排気温度推定値、冷却水温の推定値、及び排気熱回収器2の効率などに基づいて、閉弁時における冷却水温推定値を求める。そして処理はステップS202に進む。ステップS202では、ECU50は、切換弁15に対して閉弁指令を出す。そして、処理はステップS203に進む。
First, in step S201, the
ステップS203では、ECU50は、水温センサ6から取得した冷却水温検出値と、ステップS201で得られた冷却水温推定値とを比較する。具体的には、ECU50は、冷却水温推定値が冷却水温検出値を第2所定温度以上上回っているか否かを判定する。第2実施形態においては、このような判定を行うことによって、切換弁15における開故障を検出する。
In step S203, the
ステップS203の判定により、開故障の検出を行うことができる理由は以下の通りである。切換弁15が正常であれば、閉弁指令に応じて切換弁15は閉弁する。この場合には、排気熱回収器2において熱交換が実行されるため、閉弁時における冷却水温推定値と冷却水温検出値との間には、ほとんど差がないと考えられる。逆に、切換弁15が開故障していれば、切換弁15は閉弁せず、開のままである。この場合には、排気熱回収器2において熱交換が制限されるため、冷却水温検出値は冷却水温推定値に対して比較的小さくなると考えられる。以上より、冷却水温検出値と冷却水温推定値とを比較することによって、切換弁15における開故障を検出することができる。
The reason why the open failure can be detected based on the determination in step S203 is as follows. If the switching
冷却水温推定値が冷却水温検出値を第2所定温度以上上回っている場合(ステップS203;Yes)、処理はステップS204に進む。この場合、ECU50は、ステップS204において、切換弁15が開故障していると判定する。このように冷却水温推定値が冷却水温検出値を第2所定温度以上上回っている場合には、切換弁15が開故障していることにより閉弁せずに、排気熱回収器2において熱交換が制限されたことに他ならないと言える。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
When the estimated coolant temperature exceeds the detected coolant temperature by a second predetermined temperature or more (step S203; Yes), the process proceeds to step S204. In this case, the
一方、冷却水温推定値が冷却水温検出値を第2所定温度以上上回っていない場合(ステップS203;No)、処理はステップS205に進む。この場合、ECU50は、ステップS205において、切換弁15が正常であると判定する。即ち、ECU50は、切換弁15が開故障していないと判定する。このように冷却水温推定値が冷却水温検出値を第2所定温度以上上回っていない場合には、切換弁15が適切に閉弁して、排気熱回収器2において熱交換が実行されたことに他ならないと言える。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
On the other hand, when the estimated coolant temperature does not exceed the detected coolant temperature by the second predetermined temperature or more (step S203; No), the process proceeds to step S205. In this case, the
このように、第2実施形態によれば、適切に切換弁15の閉故障及び開故障を検出することができる。また、第2実施形態では、通常のエンジンに設けられている水温センサ6に基づいて、切換弁15の作動異常を適切に検出することができるため、例えば切換弁15にポテンションメータなどを設け、これに基づいて切換弁15の作動異常を検出する必要がないため、装置のコストを低減することができる。
As described above, according to the second embodiment, it is possible to appropriately detect the closing failure and the opening failure of the switching
なお、上記では、切換弁15の閉故障及び開故障を別々に行う例を示したが、これに限定はされない。他の例では、切換弁15の閉故障及び開故障を1つの処理において行うことができる。
In addition, although the example which performs the close failure and the open failure of the switching
また、上記では、冷却水温推定値と冷却水温検出値とを比較することによって切換弁15の作動異常を検出する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、冷却水温推定値を用いる代わりに、冷却水温検出値の変化に基づいて切換弁15の作動異常を検出することができる。例えば、切換弁15に対して開弁指令を出した際に、冷却水温検出値が低下しない場合には、閉故障していると判定することができる。また、切換弁15に対して閉弁指令を出した際に、冷却水温検出値が上昇しない場合には、開故障していると判定することができる。
Moreover, although the example which detects the operation abnormality of the switching
更に、上記では冷却水温に基づいて切換弁15の作動異常を検出する例を示したが、冷却水温の代わりに冷却水の水圧に基づいて、切換弁15の作動異常の検出を行うことも可能である。具体的には、エンジン1の運転状態などに基づいて推定された冷却水の水圧と、検出された冷却水の水圧とを比較することによって、或いは冷却水の水圧の変化に基づいて、切換弁15の作動異常を検出することができる。
Furthermore, although the example which detected the operation abnormality of the switching
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態では、切換弁15の作動異常が検出された場合に、これに対処するための制御を実行する点で、前述した第1実施形態及び第2実施形態とは異なる。具体的には、第3実施形態に係る制御は、切換弁15が閉故障した場合に、排気熱回収器2による排気熱の過度の回収により冷却水温が上昇して、エンジン1がオーバーヒートしてしまうことを抑制するために行う。具体的には、第3実施形態では、冷却水温の上昇を抑制するために、電動WP5の流量を増加させたり、冷却水をヒータコアに循環させて放熱を促進させたりする制御を行う。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment is different from the first embodiment and the second embodiment described above in that control for coping with the abnormal operation of the switching
図6は、切換弁15の閉故障が生じた際に実行する制御を示すフローチャートである。この処理は、上記した冷却系システム100におけるECU50が、所定の周期で繰り返し実行する。
FIG. 6 is a flowchart showing the control executed when the closing failure of the switching
まず、ステップS301では、ECU50は、切換弁15が閉故障しているか否かを判定する。切換弁15が閉故障しているか否かの判定は、前述した第1実施形態及び第2実施形態で示した処理を実行することにより行うことができる。切換弁15が閉故障している場合(ステップS301;Yes)、処理はステップS303に進む。これに対して、切換弁15が閉故障していない場合(ステップS301;No)、処理はステップS302に進む。この場合、ECU50は、通常の制御を実行する(ステップS302)。即ち、冷却水温の上昇を抑制するための制御を実行しない。そして、処理は当該フローを抜ける。
First, in step S301, the
ステップS303では、ECU50は、切換弁15が閉故障していることを示す故障ランプを点灯する。そして、処理はステップS304に進む。
In step S303, the
ステップS304では、ECU50は、水温センサ6から取得された冷却水温検出値が第1の上限値を超えたか否かを判定する。ここでは、冷却水温の上昇を抑制すべき状況であるか否かを判定する。冷却水温検出値が第1の上限値を超えている場合(ステップS304;Yes)、処理はステップS305に進む。この場合、冷却水温の上昇を抑制すべき状況であると言える。言い換えると、オーバーヒートなどが生じるおそれがある状況であると言える。一方、冷却水温検出値が第1の上限値を超えていない場合(ステップS304;No)、処理は当該フローを抜ける。この場合には、冷却水温の上昇を抑制する必要はないと言える。
In step S304, the
ステップS305では、ECU50は、電動WP5を全開動作(最大回転)させる、即ち電動WP5の流量を増加する。このように電動WP5を全開動作させることにより、冷却水温の上昇を適切に抑制することができる。そして、処理はステップS306に進む。
In step S305, the
ステップS306では、ECU50は、水温センサ6から取得された冷却水温検出値が第2の上限値を超えたか否かを判定する。第2の上限値は、ステップS304で用いた第1の上限値よりも大きな値である。ここでは、冷却水温の上昇を抑制するための制御を、更に行うべき状況であるか否かを判定する。冷却水温検出値が第2の上限値を超えている場合(ステップS306;Yes)、処理はステップS307に進む。この場合には、冷却水温の上昇を抑制するための制御を更に行うべき状況であると言える。一方、冷却水温検出値が第2の上限値を超えていない場合(ステップS306;No)、処理は当該フローを抜ける。この場合には、冷却水温の上昇を抑制するための制御を更に行う必要はないと言える。
In step S306, the
ステップS307では、ECU50は、ヒータコアからの放熱量を最大にするために、ヒーターブロアを全開動作(最大回転)させる制御を行う。このヒータコアは冷却水通路7上に設けられており、ヒーターブロアはヒータコア付近に設置されている。このように電動WP5を全開動作させると共に、ヒーターブロアを全開動作させる制御を行うことにより、冷却水温の上昇を効果的に抑制することができ、エンジン1のオーバーヒートなどを確実に抑制することが可能となる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
In step S307, the
このように、第3実施形態によれば、切換弁15の作動異常が発生した場合に、冷却水温の上昇を適切に抑制することができる。よって、エンジン1のオーバーヒートなどを効果的に抑制することができる。
Thus, according to 3rd Embodiment, when the abnormal operation of the switching
なお、上記では、冷却水温検出値が第2の上限値を超えている場合に、ヒーターブロアを全開動作させる制御のみを行う例を示したが、これに限定はされない。他の例では、冷却水温検出値が第2の上限値を超えている場合に、ヒーターブロアを全開動作させると共に、ラジエータ3付近に設けられた電動ファンを全開動作(最大回転)させ、且つEGRバルブを閉に設定する制御を行うことができる。これにより、冷却水温の上昇を更に効果的に抑制することが可能となる。 In addition, although the example which performs only the control which fully opens a heater blower when the cooling water temperature detection value has exceeded the 2nd upper limit value was shown above, it is not limited to this. In another example, when the detected coolant temperature exceeds the second upper limit value, the heater blower is fully opened, and the electric fan provided near the radiator 3 is fully opened (maximum rotation), and EGR is performed. Control can be performed to set the valve to closed. Thereby, it becomes possible to suppress the increase in the cooling water temperature more effectively.
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態では、前述した第1実施形態及び第2実施形態のように切換弁15の作動異常を検出する代わりに、サーモスタット4及び水温センサ6(図1参照)の異常を検出する点で、前述した第1実施形態等と異なる。即ち、第4実施形態では、冷却系システム100において異常が発生した場合(例えば冷却水温が上昇するような状況において、この上昇が検出されなかった場合など)において、その異常の原因が、サーモスタット4の異常であるのか、或いは水温センサ6の異常であるのかを特定する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, instead of detecting an abnormal operation of the switching
図7は、第4実施形態に係るサーモスタット4及び水温センサ6の異常検出処理を示すフローチャートである。この処理は、上記した冷却系システム100におけるECU50が、所定の周期で繰り返し実行する。
FIG. 7 is a flowchart showing an abnormality detection process of the thermostat 4 and the
まず、ステップS401では、ECU50は、冷却水温がある程度上昇した後の状況であるか否かを判定する。このような判定を行うのは、第4実施形態では、冷却水温の変化に基づいてサーモスタット4及び水温センサ6の異常検出を行うため、冷却水温がある程度上昇した後の状況でなければ精度良く異常検出を行うことができないからである。具体的には、ステップS401では、ECU50は、累積吸入空気量が第1所定値よりも大きいか否かを判定する。累積吸入空気量は、エンジン1の発生熱量、言い換えると冷却の熱量(冷損)に対応する。よって、累積吸入空気量に基づいて、冷却水温がある程度上昇した後の状況であるか否かを判定することができる。この場合、第1所定値は、冷却水温がある程度上昇するような累積吸入空気量に設定される。
First, in step S401, the
累積吸入空気量が第1所定値よりも大きい場合(ステップS401;Yes)、処理はステップS402に進む。一方、累積吸入空気量が第1所定値以下である場合(ステップS401;No)、処理は当該フローを抜ける。この場合には、異常検出を精度良く行うことが可能な状況であるとは言えないため、異常検出を行わないで処理を終了する。 When the accumulated intake air amount is larger than the first predetermined value (step S401; Yes), the process proceeds to step S402. On the other hand, when the accumulated intake air amount is equal to or less than the first predetermined value (step S401; No), the process exits the flow. In this case, since it cannot be said that the abnormality detection can be performed with high accuracy, the processing is terminated without detecting the abnormality.
ステップS402では、ECU50は、水温センサ6が検出した水温の変化量(以下、「THW変化量」と表記する。)が第2所定値未満であるか否かを判定する。ここでは、THW変化量に基づいて、サーモスタット4及び水温センサ6のうちの少なくともいずれかが異常であるか否かを判定する。ステップS402の処理を実行している状況においては、累積吸入空気量が第1所定値よりも大きいために、サーモスタット4が正常である場合(即ちサーモスタット4が閉である場合)には、排気熱の回収に起因して実際の冷却水温は上昇しているはずである。よって、水温センサ6が検出したTHW変化量を用いることによって、サーモスタット4及び水温センサ6の異常を検出することができると言える。
In step S402, the
THW変化量が第2所定値未満である場合(ステップS402;Yes)、処理はステップS403に進む。この場合には、検出された冷却水温がほとんど変化していないため、サーモスタット4及び水温センサ6のうちの少なくともいずれかが異常であると考えられる。よって、ECU50は、ステップS403において、サーモスタット4又は水温センサ6が異常であると判定する。この場合、サーモスタット4が開故障しているか、或いは水温センサ6が故障しているものと考えられる。この処理が終了すると、処理はステップS404に進む。一方、THW変化量が第2所定値以上である場合(ステップS402;No)、処理は当該フローを抜ける。この場合には、サーモスタット4及び水温センサ6は正常であると言える。
If the THW change amount is less than the second predetermined value (step S402; Yes), the process proceeds to step S403. In this case, since the detected cooling water temperature has hardly changed, it is considered that at least one of the thermostat 4 and the
ステップS404では、ECU50は、電動WP5を停止する。このように電動WP5を停止した場合、ステップS404の処理を行っている状況においては、実際の冷却水温は変化するものと考えられる。したがって、冷却水温に基づいてサーモスタット4及び水温センサ6のいずれが異常であるかを判別するために、ステップS404において電動WP5を停止する。以上の処理が終了すると、処理はステップS405に進む。
In step S404, the
ステップS405では、ECU50は、累積吸入空気量が第3所定値より大きいか否かを判定する。この判定は、実際の冷却水温に確実な変化が生じるまで待機するために行う。実際の冷却水温に変化が生じていなければ、精度良く異常判定を行うことができないからである。累積吸入空気量が第3所定値より大きい場合(ステップS405;Yes)、処理はステップS406に進む。一方、累積吸入空気量が第3所定値未満である場合(ステップS405;No)、処理は当該フローを抜ける。この場合には、精度良く判定を行うことができない可能性が高いため、異常判定を行わずに処理を終了する。
In step S405, the
ステップS406では、ECU50は、THW変化量が第4所定値よりも大きいか否かを判定する。ここでは、THW変化量に基づいて、サーモスタット4及び水温センサ6のいずれが異常であるかを判定する。ステップS406の処理を実行している状況においては、実際の冷却水温は変化しているはずである。詳しくは、実際の冷却水温は上昇しているものと考えられる。よって、水温センサ6が検出したTHW変化量を用いることによって、サーモスタット4及び水温センサ6の異常を検出することができると言える。
In step S406, the
THW変化量が第4所定値よりも大きい場合(ステップS406;Yes)、処理はステップS407に進む。この場合には、水温センサ6によって、実際に生じている冷却水温の変化が検出されている。詳しくは、冷却水温の上昇が検出されている。したがって、水温センサ6は正常であると言える。よって、ECU50は、ステップS407において、サーモスタット4が異常であるとの判定を行う。このように判定するのは、電動WP5を停止するまでは冷却水温がほとんど変化せず、電動WP5の停止後に冷却水温が上昇した場合には、サーモスタット4が開いたままで閉じていないことに他ならないからである。よって、ECU50は、サーモスタット4が開故障していると判定する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
When the THW change amount is larger than the fourth predetermined value (step S406; Yes), the process proceeds to step S407. In this case, the
一方、THW変化量が第4所定値以下である場合(ステップS406;No)、処理はステップS408に進む。この場合には、実際の冷却水温が変化しているにも拘らず、水温センサ6によって冷却水温の変化が検出されていない。したがって、ECU50は、ステップS408において、水温センサ6が異常であるとの判定を行う。そして、処理は当該フローを抜ける。
On the other hand, when the THW change amount is equal to or smaller than the fourth predetermined value (step S406; No), the process proceeds to step S408. In this case, although the actual cooling water temperature has changed, the
このように、第4実施形態によれば、サーモスタット4及び水温センサ6の異常検出を精度良く行うことができる。
Thus, according to the fourth embodiment, abnormality detection of the thermostat 4 and the
なお、上記では、サーモスタット4及び水温センサ6の異常検出を行う際に電動WP5を停止する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、エンジン1が高回転、高負荷などである場合には、電動WP5を停止する代わりに電動WP5の流量を増加させる制御を行うことによって、上記した異常検出を実行することができる。こうするのは、電動WP5の流量を上昇させることによって、エンジン1の熱を効率的に奪うことができるからである。
In addition, although the example which stops the electric WP5 when performing abnormality detection of the thermostat 4 and the
更に、上記の処理により水温センサ6の異常が検出された場合、ECU50は、前述したような切換弁15の作動異常の検出を禁止することができる。こうするのは、水温センサ6が異常である場合には、切換弁15の作動異常を精度良く検出することができないからである。このように切換弁15の作動異常の検出を禁止することによって、切換弁15の作動異常に対する検出精度を確保することができる。
Furthermore, when the abnormality of the
また、ECU50は、サーモスタット4の開故障が検出された場合、排気熱回収器2における熱交換を制限するために行う切換弁15の制御を解除することができる。即ち、排気熱回収器2において排気熱の回収が行われるように、切換弁15を閉に制御する。サーモスタット4が開故障している場合にはラジエータ3によって冷却水が冷却され、エンジン1の温度が低下する傾向にあるが、上記のようにして排気熱を回収することにより、冷却水温の低下を抑制することができる。よって、サーモスタット4の開故障に起因するエンジン1のオーバークールを適切に抑制することが可能となる。
Further, when an open failure of the thermostat 4 is detected, the
1 エンジン(内燃機関)
2 排気熱回収器
3 ラジエータ
4 サーモスタット
5 電動ポンプ(電動WP)
6、30、31 水温センサ
7 冷却水通路
10 排気通路
10a 第1の排気通路
10b 第2の排気通路
15 切換弁
50 ECU
100 冷却系システム
1 engine (internal combustion engine)
2 Exhaust heat recovery device 3 Radiator 4
6, 30, 31
100 Cooling system
Claims (20)
前記排気熱回収器が設けられた排気通路上の箇所を通過する前記排気ガス及び前記冷却水のうちの少なくともいずれかの流量を制御する流路切換弁と、
前記流路切換弁に対する制御を行う流路切換弁制御手段と、
前記流路切換弁の作動異常を検出する作動異常検出手段と、
前記作動異常検出手段が前記流路切換弁の作動異常を検出した場合に、前記作動異常に対して対処するための制御を実行する作動異常対処実行手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気熱回収装置。 Exhaust heat of the internal combustion engine, which is disposed on the exhaust passage of the internal combustion engine and has an exhaust heat recovery device that exchanges heat between the cooling water passing through the interior and the exhaust gas, and an electric pump that circulates the cooling water A recovery device,
A flow path switching valve for controlling a flow rate of at least one of the exhaust gas and the cooling water passing through a location on an exhaust passage provided with the exhaust heat recovery device;
Channel switching valve control means for controlling the channel switching valve;
An operation abnormality detecting means for detecting an operation abnormality of the flow path switching valve;
An internal combustion engine comprising: an operational abnormality countermeasure executing means for executing control for coping with the operational abnormality when the operational abnormality detection means detects an operational abnormality of the flow path switching valve. Exhaust heat recovery device.
前記作動異常検出手段は、前記第1の水温センサが検出した温度に基づいて、前記流路切換弁の作動異常を検出することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気熱回収装置。 A first water temperature sensor for detecting a temperature of cooling water flowing downstream of the exhaust heat recovery unit;
The exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the operation abnormality detection means detects an operation abnormality of the flow path switching valve based on the temperature detected by the first water temperature sensor. .
前記作動異常検出手段は、前記第1の水温センサが検出した温度、及び前記第2の水温センサが検出した温度に基づいて、前記流路切換弁の作動異常を検出することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気熱回収装置。 A second water temperature sensor for detecting the temperature of the cooling water flowing upstream of the exhaust heat recovery unit;
The operation abnormality detecting means detects an operation abnormality of the flow path switching valve based on a temperature detected by the first water temperature sensor and a temperature detected by the second water temperature sensor. Item 5. An exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to Item 4.
前記作動異常検出手段は、前記第1の水圧センサが検出した水圧に基づいて、前記流路切換弁の作動異常を検出することを特徴とする請求項8に記載の内燃機関の排気熱回収装置。 A first water pressure sensor that detects a water pressure of the cooling water flowing downstream of the exhaust heat recovery unit;
The exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the operation abnormality detection means detects an operation abnormality of the flow path switching valve based on a water pressure detected by the first water pressure sensor. .
前記作動異常検出手段は、前記第1の水圧センサが検出した水圧、及び前記第2の水圧センサが検出した水圧に基づいて、前記流路切換弁の作動異常を検出することを特徴とする請求項9に記載の内燃機関の排気熱回収装置。 A second water pressure sensor for detecting the water pressure of the cooling water flowing upstream of the exhaust heat recovery unit;
The operation abnormality detecting means detects an operation abnormality of the flow path switching valve based on a water pressure detected by the first water pressure sensor and a water pressure detected by the second water pressure sensor. Item 10. An exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to Item 9.
前記作動異常検出手段による前記流路切換弁の作動異常の検出を実行する際に、前記内燃機関を所定の運転状態に設定する手段を備えることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の内燃機関の排気熱回収装置。 The internal combustion engine is mounted on a hybrid vehicle,
15. The apparatus according to claim 1, further comprising means for setting the internal combustion engine to a predetermined operation state when the operation abnormality detection unit detects the operation abnormality of the flow path switching valve. An exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to item.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010013970A (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Toyota Motor Corp | Abnormality determination device of exhaust heat recovery equipment |
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-
2006
- 2006-08-25 JP JP2006228857A patent/JP2008051019A/en active Pending
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