JP2010000848A - 大気浄化触媒装置の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、大気浄化触媒装置の異常検出装置に関し、車両に搭載された大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否か、または、ラジエータ温度検出手段を備えるラジエータが正規の状態で車両に搭載されているか否かを、簡便な手法で判定することを目的とする。
【解決手段】ラジエータ１８入口の冷却水温度Ｔａを検出するための水温センサ２０を備える。ラジエータ１８の熱交換コア部１６の表面温度Ｔｂを検出するためのコア温度センサ２２を備える。水温センサ２０により検出されるラジエータ入口の冷却水温度Ｔａと、コア温度センサ２２により検出される熱交換コア部１６の表面温度Ｔｂとの温度差（Ｔａ−Ｔｂ）が、予め設定された判定閾値Ａ、Ｂに基づく所定の範囲内（Ａ＜（Ｔａ−Ｔｂ）＜Ｂ）にあるか否かを判別することで、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、大気中に含まれる汚染物質を浄化する大気浄化触媒装置の異常検出装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、オゾンなどの大気中の汚染物質の浄化を目的として、車両に搭載されたラジエータなどに大気浄化触媒を備える装置が開示されている。

特表平１１−５０７２８９号公報 特開２００１−３４７８２９号公報 特開２００６−７０７８２号公報 特開平１０−１２１９６８号公報 特開平１０−１８４４３３号公報

ところで、ラジエータの交換やラジエータからの大気浄化触媒装置の剥がれもしくは当該触媒自体の劣化によって、ラジエータに塗布された大気浄化触媒装置が正常に機能しなくなった場合には、大気中に含まれる汚染物質を浄化できなくなるので問題となる。従って、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かといった大気浄化触媒装置の異常検出を簡便に検出できる仕組みが必要とされる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、車両に搭載された大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否か、または、ラジエータ温度検出手段を備えるラジエータが正規の状態で車両に搭載されているか否かを、簡便な手法で判定し得る大気浄化触媒装置の異常検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、車両に搭載された熱交換器に設けられ大気中に含まれる汚染物質を浄化する大気浄化触媒装置の異常検出装置であって、
前記熱交換器における入口側の部位で当該熱交換器内を流れる流体の入口側温度を取得する入口側温度取得手段と、
前記入口側部位よりも出口側の部位で前記流体の出口側温度を取得する出口側温度取得手段と、
前記入口側温度と前記出口側温度との温度差に基づいて、前記大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かの判定を行う異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記出口側温度取得手段は、前記熱交換器の表面温度を検出する表面温度検出手段を含み、
前記異常判定手段は、前記入口側温度と前記表面温度との温度差に基づいて、前記判定を行うことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記車両は、内燃機関を備え、
前記熱交換器は、ラジエータであって、
前記異常判定手段は、前記車両の停止中のアイドリング時に、前記判定を行うことを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記ラジエータに送風するラジエータファンを更に備え、
前記異常判定手段は、前記車両の停止中のアイドリング時に、前記ラジエータの通過風速変化に対する前記表面温度の変化に基づいて、前記表面温度検出手段を備える前記ラジエータが正規の状態で前記車両に搭載されているか否かを判定することを特徴とする。

また、第５の発明は、第２の発明において、
前記表面温度検出手段は、前記熱交換器内の前記流体の出口部位に近接して配置されていることを特徴とする。

また、第６の発明は、内燃機関を備える車両に搭載されたラジエータに設けられ大気中に含まれる汚染物質を浄化する大気浄化触媒装置の異常検出装置であって、
前記ラジエータに設けられ、前記ラジエータの温度を検出するラジエータ温度検出手段と、
前記ラジエータの通過風速変化と前記内燃機関の発熱量変化のうちの少なくとも前記通過風速変化に対する前記ラジエータの温度変化に基づいて、前記ラジエータ温度検出手段を備える前記ラジエータが正規の状態で前記車両に搭載されているか否かを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第７の発明は、第６の発明において、
前記ラジエータに送風するラジエータファンを更に備え、
前記異常判定手段は、前記車両の停止中のアイドリング時に、前記通過風速変化に対する前記ラジエータの温度変化に基づいて、前記ラジエータ温度検出手段を備える前記ラジエータが正規の状態で前記車両に搭載されているか否かを判定することを特徴とする。

また、第８の発明は、第７の発明において、
前記異常判定手段は、前記車両の走行時における前記通過風速変化と前記発熱量変化のうちの少なくとも前記通過風速変化に対する前記ラジエータの温度変化と、前記車両の停止中のアイドリング時における前記通過風速変化に対する前記ラジエータの温度変化とに基づいて、前記ラジエータファンの異常の有無を判定するラジエータファン異常判定手段を含むことを特徴とする。

大気浄化触媒装置における汚染物質の浄化反応の有無は、熱交換器の入口側温度と出口側温度との温度差に影響を及ぼす。このため、熱交換器において大気浄化触媒装置が正常に機能している場合には、そうでない場合に比して、上記温度差が異なるものとなる。第１の発明によれば、そのような温度差に基づいて、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かを判定することが可能となる。

第２の発明によれば、熱交換器の出口側温度として当該熱交換器の表面温度を用いて、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かを判定することが可能となる。

第３の発明によれば、車速変化や内燃機関の発熱量変化に起因するノイズの影響を避けて、上記判定の精度を良好に確保することが可能となる。

第４の発明によれば、内燃機関の発熱量変化の影響を回避しつつ、ラジエータの通過風速変化に対してラジエータの表面温度変化が正しく連動しているかどうかの判断に基づき、表面温度検出手段を備えるラジエータが正規の状態で車両に搭載されているか否かを精度良く判定することができる。

第５の発明によれば、上記温度差を極力大きな値とすることができ、ノイズの影響を小さくして判定精度を良好に高めることができる。

第６の発明によれば、ラジエータの通過風速変化と内燃機関の発熱量変化のうちの少なくとも通過風速変化に対してラジエータの温度変化が正しく連動しているかどうかの判断に基づき、仮にラジエータ温度検出手段が出力を発する状態に維持された態様で他のラジエータに交換されているような場合であっても、ラジエータ温度検出手段を備えるラジエータが正規の状態で車両に搭載されているか否かを判定することができる。

第７の発明によれば、内燃機関の発熱量変化の影響を回避しつつ、ラジエータの通過風速変化に対してラジエータの温度変化が正しく連動しているかどうかの判断に基づき、ラジエータ温度検出手段を備えるラジエータが正規の状態で車両に搭載されているか否かを精度良く判定することができる。

車両の走行時の判定結果が正常を示すものであって、車両の停止中のアイドリング時の判定結果が異常を示すものである場合には、車速変化に対してラジエータ温度が正しく連動しているにも関わらず、ラジエータファンの作動に伴うラジエータの通過風速変化に対してはラジエータ温度が正しく連動していないことになる。このように、車両走行時とアイドリング時とで判定結果の相違が生ずる理由は、ラジエータ温度検出手段を備える正規のラジエータが他のラジエータに交換されたからではなく、ラジエータファンに異常が生じているからであると判断することができる。このように、第８の発明によれば、更にラジエータファンの異常の有無を判別することが可能となる。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１における大気浄化触媒装置の異常検出装置の構成を説明するための図である。より具体的には、図１（Ａ）は、車両後方側からラジエータ１０を見た図であり、図１（Ｂ）は、車両側方側からラジエータ１０を見た図である。
ここでは、図１に示すラジエータ１０は、一例として、内燃機関（図示省略）を動力源とする車両（図示省略）の前面に搭載されているものとする。

図１に示すように、ラジエータ１０は、内燃機関を循環する冷却水の供給を受ける入口側タンク部１２と、冷却水の排出側に配置された出口側タンク部１４と、当該入口側タンク部１２と出口側タンク部１４との間に位置する熱交換コア部１６とを備えている。この熱交換コア部１６は、冷却水がその内部を流通する複数本のチューブ１６ａと、それらのチューブ１６ａ間に配置されたフィン１６ｂとを備えている。

上記のような構成によって、入口側タンク部１２から出口側タンク部１４に向けてチューブ１６ａ内を流れる冷却水が、外気との間で熱交換されることによって冷却されるようになっている。また、図１（Ｂ）に示すように、ラジエータ１０の後方には、ラジエータ１０に送風するための電動式のラジエータファン１８が配置されている。

また、ラジエータ１０の熱交換コア部１６の表面には、大気中に含まれるオゾンなどの汚染物質を浄化するための大気浄化触媒装置（個々の大気浄化触媒とその担体からなる集合体）がコーティングされている。このような大気浄化触媒装置の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、特表平１１−５０７２８９号公報に記載された構成を用いることができる。

また、ラジエータ１０の入口側タンク部１２には、当該入口側タンク部１２内を流通する冷却水の温度（ラジエータ入口冷却水温度）を検出するための水温センサ２０が組み込まれている。更に、ラジエータ１０の熱交換コア部１６には、当該熱交換コア部１６（チューブ１６ａ）の表面温度を検出するためのコア温度センサ２２が取り外し不可能な態様で取り付けられている。

また、コア温度センサ２２は、コア温度のセンシング位置が入口側タンク部１２から極力遠くなるようにすべく、図１に示すように、出口側タンク部１４に近接して配置されている。また、コア温度センサ２２は、可能な限り、風当たりの良い場所に配置されていることが望ましい。

また、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０を備えている。ＥＣＵ３０には、上述したセンサ以外にも、吸入空気量を計測するためのエアフローメータなどの内燃機関の制御に用いる各種センサ、外気温度を検出するための外気温度センサ、および車速を検出するための車速センサなどが接続されている。また、ＥＣＵ３０には、上述したラジエータファン１８以外にも、燃料噴射弁などの内燃機関を制御するための各種アクチュエータが接続されている。

［大気浄化触媒装置の異常検出手法］
ところで、ラジエータ１０の交換やラジエータ１０からの大気浄化触媒装置の剥がれもしくは当該触媒自体の劣化によって、ラジエータ１０に塗布された大気浄化触媒装置が正常に機能しなくなった場合には、大気中に含まれる汚染物質を十分に浄化できなくなるので問題となる。本実施形態では、以下に説明する手法を用いて、ラジエータ１０にコーティングされた大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かを検出するようにしている。

更に、本実施形態では、以下に説明する手法を用いることで、コア温度センサ２２を備える大気浄化触媒装置付きの正規のラジエータ１０が他のラジエータに交換されることなく、正しく車両に搭載されているか否かを検出するようにしている（タンパリング検出）。

（大気浄化触媒装置有無の検出手法）
先ず、ラジエータ１０にコーティングされた大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否か（より具体的には、大気浄化触媒装置が剥がれずにラジエータ１０に適切（正常）にコーティングされているか否か、更には、当該大気浄化触媒自体が劣化していないか否か）を検出する手法について説明する。

本実施形態では、水温センサ２０により検出されるラジエータ入口の冷却水温度Ｔａと、コア温度センサ２２により検出される熱交換コア部１６の表面温度Ｔｂとの温度差（Ｔａ−Ｔｂ）を、外気温度に応じて変化する所定の閾値と比較することで、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かを判定するようにしている。

大気浄化触媒装置におけるオゾンなどの汚染物質の浄化反応は発熱反応であるため、大気浄化触媒装置によって汚染物質が浄化されることで、大気浄化触媒装置がコーティングされた熱交換コア部１６の温度が上昇する。また、熱交換コア部１６の表面に大気浄化触媒装置がコーティングされていることで、ラジエータ１０の冷却性能（放熱性能）が低下する。

これらの要因により、ラジエータ１０において大気浄化触媒装置が正常に機能している場合には、そのような大気浄化触媒装置がコーティングされていないラジエータが使用された場合に比して、上記温度差（Ｔａ−Ｔｂ）が小さくなる。このため、当該温度差（Ｔａ−Ｔｂ）が予め設定された判定閾値Ａ、Ｂに基づく所定の範囲内（Ａ＜（Ｔａ−Ｔｂ）＜Ｂ）にあるか否かを判別することで、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否か（
大気浄化触媒装置がラジエータ１０に正常にコーティングされているか否か、更には、当該大気浄化触媒自体の劣化により当該触媒の浄化能が低下していないか否か）を判定することが可能となる。

しかしながら、汚染物質が大気浄化触媒装置で浄化される際に生ずる熱量は微量である。また、車両走行中には、車速に応じて変化するラジエータ１０の通過風量（風速）が、ラジエータ１０の冷却性能に影響を及ぼす。また、走行中には、内燃機関の発熱量変化が、ラジエータ１０の冷却性能に影響を及ぼす。

そこで、本実施形態では、上記判定の実行タイミングを次のように特定している。すなわち、本実施形態では、車両の停止中に内燃機関がアイドリング状態にあるときに上記判定を実行するようにしている。更に、ラジエータファン１８を所定の回転数（一定値）で作動させた状態で上記判定を実行するようにしている。このように上記判定の実行タイミングを制限することで、上記のノイズの影響を避けて上記判定の精度を良好に確保することが可能となる。

また、本実施形態では、上述したように、コア温度センサ２２は、出口側タンク部１４に近接して配置されている。ラジエータ１０の内部では、入口側タンク部１２から出口側タンク部１４に向かうにつれ、放熱が進む。このため、このような構成によって、コア温度のセンシング位置を入口側タンク部１２から極力遠くなるようにすることで、上記温度差（Ｔａ−Ｔｂ）を極力大きな値とすることができ、ノイズの影響を小さくして判定精度を良好に高めることができる。

（タンパリング検出手法）
次に、コア温度センサ２２を備える大気浄化触媒装置付きの正規のラジエータ１０が他のラジエータに交換されることなく、正規の状態で車両に搭載されているか否かを検出（以下、「タンパリング検出」と略する場合がある）する手法について説明する。
本実施形態では、ラジエータ１０の通過風速変化や内燃機関の発熱量変化に対するコア温度センサ２２の出力変化（コア温度変化）に基づいて、タンパリング検出を行うようにしている。

図２は、車両走行時の車速変化や吸入空気量変化に対するラジエータ１０の温度変化を説明するための図である。
図２より、加速時には、吸入空気量（発熱量）が多くなるのに伴って、ラジエータ１０のコア温度が高くなっていることが判る。また、加速時には、車速が高まるのに伴って、コア温度が高くなっていることが判る。また、減速開始時には、内燃機関の負荷が直ちに下がるのに対して車速の低下が遅れて進行するので、それに伴い、コア温度が低下することが判る。

上述した大気浄化触媒装置有無の検出手法では、検出を行う条件が限定されることになるため、検出頻度を向上させるべく、本実施形態では、上記タンパリング検出の一態様として、車両の走行中に次のようなタンパリング検出を行うようにしている。すなわち、ラジエータ１０の通過風速変化に相当する情報として車速変化を用い、また、内燃機関の発熱量変化に相当する情報として内燃機関の吸入空気量変化を用いるようにし、これらの車速変化と吸入空気量変化に対してコア温度センサ２２の出力変化が正しく連動しているか否かを判断することで、車両の走行中にタンパリング検出を行うようにしている。

このようなタンパリング検出手法によれば、車速変化や吸入空気量変化に対して、コア温度センサ２２の出力変化が正しく連動しているか否かを判断することで、コア温度センサ２２を備える大気浄化触媒装置付きのラジエータ１０が正規の状態で車両に搭載されているか否かを判定することができる。

ところで、上記検出手法とは異なり、コア温度センサ２２が信号を発しているか否かを検出するという手法では、例えば、取り外し不可能な態様で熱交換コア部１６に固定されているコア温度センサ２２を当該コア温度センサ２２の周囲の熱交換コア部１６とともに切り取ったうえでそれを車両に放置しつつ、他のラジエータに交換されたような場合には、そのようなラジエータ１０の取り替えを検出することができない。これに対し、本実施形態の検出手法によれば、そのような態様でのラジエータ１０の取り替えについても正しく検出することが可能となる。

図３は、ラジエータ１０のコア温度と車速との関係を説明するための図である。図３より、車速が高まるにつれ、基本的にラジエータ１０の通過風速が高まっていくことでラジエータ１０の冷却性能が向上するので、コア温度が下がっていくことが判る。また、図２中に破線で示す波形は、ラジエータファン１８が作動した際の波形を表している。

ラジエータファン１８が作動している場合には、実線で示す波形（ラジエータファンを停止させた状態の波形）と比べ、特に低車速領域において、ラジエータファン１８を作動させることに伴うラジエータ１０の通過風速の向上によるラジエータ１０の冷却性能の向上分だけ、コア温度が低下する。このように、ラジエータファン１８を作動させた状態であると、車速変化に対するコア温度変化が表れにくくなる。このため、本実施形態では、車速変化に対するコア温度変化を高い信頼性をもって判定するために、ラジエータファン１８を停止させた状態で、車両走行中のタンパリング検出を行うようにしている。

次に、上記タンパリング検出の判定精度を更に向上させるべく、車両停止中のアイドリング時に実施するタンパリング検出手法について説明する。
本実施形態では、車両の停止中のアイドリング時に、ラジエータ１０の通過風速変化に対するラジエータ１０のコア温度センサ２２の出力変化（コア温度変化）に基づいて、タンパリング検出を行うようにしている。

より具体的には、車両の停止中のアイドリング時に、ラジエータファン１８を停止させた状態でコア温度を安定化させたうえで、ラジエータファン１８を所定の回転数で作動させることによってラジエータ１０の通過風速を一定とした条件下で、コア温度変化やコア温度の最終到達温度を所定の判定閾値と比較することで、タンパリング検出を行うようにしている。

既述したように、車両の走行中に上記タンパリング検出を行うことで、検出頻度を良好に確保することができる。しかしながら、車両の走行中に車速変化に対するコア温度変化を判定する際には、車速変化（通過風速変化）に加え、内燃機関の発熱量変化の影響が加わる。これに対し、アイドリング時には、発熱量が一定となり、車両走行時に比して、判定に関係するパラメータが少なくなる。つまり、車両の停止中には、ラジエータファン１８をＯＦＦ状態からＯＮ状態にするだけで、発熱量変化の影響を回避しつつ、ラジエータ１０の通過風速変化に対してコア温度センサ２２の出力が正しく連動しているか否かを判定することができるので、タンパリングの判定精度を向上させることができる。

図４は、以上説明した大気浄化触媒装置有無の検出手法およびタンパリング検出手法を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ３０が実行するルーチンのフローチャートである。
図４に示すルーチンでは、先ず、コア温度センサ２２に断線やショートといった異常が生じているか否かが当該コア温度センサ２２の出力に基づいて判別される（ステップ１００）。その結果、コア温度センサ２２の断線やショートの発生が認められる場合には、当該コア温度センサ２２が異常であると判定される（ステップ１０２）。

一方、上記ステップ１００において、コア温度センサ２２に断線やショートの発生が認められない場合には、次に、内燃機関が完全暖機状態にあるか否かが内燃機関本体の水温情報に基づいて判別される（ステップ１０４）。その結果、内燃機関が完全暖機状態にあると判定された場合には、（車両が停止中であって）内燃機関がアイドリング状態にあるか否かが判別される（ステップ１０６）。

上記ステップ１０６において、内燃機関がアイドリング状態にあると判定された場合には、次いで、触媒装置有無検出モードが実行される（ステップ１０８）。具体的には、ラジエータファン（冷却ファン）１８の回転数が所定の回転数に固定されたうえで（ステップ１１０）、ラジエータ入口冷却水温度Ｔａとコア温度Ｔｂとの温度差（Ｔａ−Ｔｂ）が所定の範囲内（Ａ＜（Ｔａ−Ｔｂ）＜Ｂ）にあるか否かが判別される（ステップ１１２）。

既述した要因により、ラジエータ１０において大気浄化触媒装置が正常に機能している場合には、そのような大気浄化触媒装置がコーティングされていないラジエータが使用された場合に比して、上記温度差（Ｔａ−Ｔｂ）が小さくなる。上記の判定閾値Ａ、Ｂは、大気浄化触媒装置が正常に機能していると判断できる範囲内に上記温度差（Ｔａ−Ｔｂ）があることを判別できる値として予め設定された値である。

また、外気温度が変化すると、ラジエータ１０の冷却性能が変化するので、上記温度差（Ｔａ−Ｔｂ）も変化する。そこで、本実施形態では、これらの判定閾値Ａ、Ｂは、外気温度に応じて変化するように設定されている。これにより、外気温度の影響に関わらず、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かを判定することができる。

上記ステップ１１２において、Ａ＜（Ｔａ−Ｔｂ）＜Ｂが成立すると判定された場合には、大気浄化触媒装置が正常に機能していると判定される（正常判定）（ステップ１１４）。一方、上記ステップ１１２において、Ａ＜（Ｔａ−Ｔｂ）＜Ｂが不成立であると判定された場合には、次いで、タンパリング検出モード（以下のステップ１１８〜１２８の処理）が実行される（ステップ１１６）。

上記ステップ１１６の（車両停止中の）タンパリング検出モードの実行時には、先ず、ラジエータファン（冷却ファン）１８が停止されたうえで（ステップ１１８）、所定時間毎に取得されるコア温度Ｔｂの変化量ΔＴｂが所定の閾値Ｃより小さいか否か、つまり、ラジエータファン１８の停止後にコア温度Ｔｂが安定した値になったか否かが判別される（ステップ１２０）。

その結果、上記ΔＴｂ＜Ｃが成立した場合には、ラジエータファン１８が所定の作動回転数に固定された状態で駆動される（ステップ１２２）。次に、当該ステップ１２２におけるラジエータファン１８の作動前後でのコア温度の変化量の絶対値｜ΔＴｂ｜が所定の閾値Ｄよりも大きいか否かが判別される（ステップ１２４）。

上述したように、ラジエータ１０が他のラジエータに交換され、かつ、コア温度センサ２２が当該コア温度センサ２２の周囲の熱交換コア部１６とともに切り取られた状態で車両に放置されている場合には、コア温度センサ２２の出力は、偶然的にラジエータファン１８による冷却風の影響を受け得る位置に放置されたような稀な場合を除き、ラジエータファン１８の作動に連動した変化を表さない。上記閾値Ｄは、ラジエータファン１８の作動に連動したコア温度の変化を判別できる値として予め設定された値である。また、外気温度が低いほど、ラジエータファン１８の作動前後でのコア温度の変化量｜ΔＴｂ｜が大きくなる。このため、ここでは、当該閾値Ｄは、外気温度が低いほど、大きくなるように設定されている。

上記ステップ１２４において、｜ΔＴｂ｜＞Ｄが成立しない場合、つまり、コア温度センサ２２の出力がラジエータファン１８の作動に連動した変化を示していないと判断できる場合には、上述したような態様でコア温度センサ２２が車両に放置された状態でラジエータの交換がなされていると判定される（異常判定）（ステップ１２６）。

一方、上記ステップ１２４において、｜ΔＴｂ｜＞Ｄが成立すると判定された場合には、次いで、ラジエータファン１８の作動後のコア温度変化量ΔＴｂが上記閾値Ｃよりも小さく、かつ、コア温度Ｔｂが所定の閾値Ｅよりも高いか否かが判別される（ステップ１２８）。すなわち、本ステップ１２８では、ラジエータファン１８の作動後にコア温度が安定した状態になった際に、コア温度Ｔｂが閾値Ｅよりも高くなっているかどうかが判断される。

正規のラジエータ１０が車両に正常に搭載されている場合には、熱交換コア部１６には冷却水が流れているので、コア温度Ｔｂは熱交換後の冷却水温度が反映された値となる。これに対し、上述したような態様でコア温度センサ２２が車両に放置されている場合には、切り取られた熱交換コア部１６には冷却水が流れないので、コア温度センサ２２の出力は、冷却水温度が反映された値となることはない。当該閾値Ｅは、そのような判定を可能とする閾値として外気温度に応じた値で予め設定されたものである。

上記ステップ１２８における判定が不成立である場合、つまり、ラジエータファン１８の作動後にコア温度が安定した状態になった際に、コア温度Ｔｂが閾値Ｅに達していないと判定された場合には、コア温度センサ２２が固定された熱交換コア部１６に冷却水が通っておらず、上述したような態様でコア温度センサ２２が車両に放置された状態でラジエータの交換がなされていると判定される（異常判定）（ステップ１２６）。

また、上述した態様で周囲の熱交換コア部１６ごと切り取られたコア温度センサ２２がラジエータファン１８の作動に伴う冷却風の影響を受け得る位置に偶然的に放置されていたためにラジエータファン１８の作動に連動した出力を示すようになっている稀なケースでは、上記ステップ１２４の判定では異常と判定されなくなる。これに対し、このようなステップ１２８の判定を上記ステップ１２４の判定とともに実行することで、そのような稀なケースでも検出が可能となり、タンパリングの検出精度をより高めることができる。

一方、上記ステップ１２８における判定が成立する場合には、コア温度センサ２２を備える大気浄化触媒装置付きのラジエータ１０が他のラジエータに交換されることなく、正しく車両に搭載されていると判定される（正常判定）（ステップ１１４）。

また、図４に示すルーチンにおいては、上記ステップ１０６において、アイドリング状態でない、すなわち、車両の走行中であると判断できる場合には、タンパリング検出モード（以下のステップ１３２〜１３８の処理）が実行される（ステップ１３０）。

上記ステップ１３０の（車両走行中の）タンパリング検出モードの実行時には、先ず、ラジエータファン１８が停止される（ステップ１３２）。そして、コア温度Ｔｂが所定の閾値Ｉよりも高く、かつ、車速Ｖｈのときのコア温度Ｔｂ（Ｖｈ）と車速ゼロのときのコア温度Ｔｂ（０）との温度差（Ｔｂ（Ｖｈ）−Ｔｂ（０））が車速Ｖｈに所定の閾値Ｈを乗じた判定値よりも大きいか否かが判別される（ステップ１３４）。当該閾値Ｉ、Ｈは、上記の他の閾値Ａ、Ｂ、Ｅと同様に、外気温度に応じて変化する値である。

本ステップ１３４において、コア温度Ｔｂが常に閾値Ｉよりも高いか否かを判断することで、上記ステップ１２８と同様に、コア温度センサ２２が冷却水の流れている熱交換コア部１６の温度を正しく検出できているか否かを判断することができる。また、温度差（Ｔｂ（Ｖｈ）−Ｔｂ（０））が車速Ｖｈに所定の閾値Ｈを乗じた判定値よりも大きいか否かを判断することで、車速変化に対してコア温度センサ２２の出力変化が正しく連動しているか否かを判断することができる。尚、本ステップ１３４において、車速変化の場合と同様の手法で、吸入空気量変化に対してコア温度センサ２２の出力変化が正しく連動しているか否かを判断するようにしてもよい。

上記ステップ１３４の判定が成立した場合には、コア温度センサ２２を備える大気浄化触媒装置付きのラジエータ１０が正規の状態で車両に搭載されていると判定される（正常判定）（ステップ１３６）。この場合には、次いで、上述したステップ１０８以降の処理が実行される。一方、上記ステップ１３４の判定が不成立である場合には、上述したような態様でコア温度センサ２２が車両に放置された状態でラジエータの交換がなされていると判定される（異常判定）（ステップ１３８）。

（ラジエータファンの異常検出手法）
以上説明した処理に加え、車両走行中のタンパリング検出モード（上記ステップ１３０）の実行結果と、車両停止中のタンパリング検出モード（上記ステップ１１６）の実行結果とを比較して、次のような判定を行ってもよい。すなわち、車両走行中のタンパリング検出モードで正常と判定された場合であって、車両停止中のタンパリング検出モードで異常と判定された場合には、車速変化に対してコア温度センサ２２の出力が正しく連動しているにも関わらず、ラジエータファン１８の作動に伴うラジエータ１０の通過風速変化に対してはコア温度センサ２２の出力が正しく連動していないことになる。このように、車両走行時とアイドリング時とで判定結果の相違が生ずる理由は、コア温度センサ２２を備える正規のラジエータ１０が他のラジエータに交換されたからではなく、ラジエータファン１８に異常が生じているからであると判断することができる。以上のような判定結果の比較を行うことで、上記タンパリングがされているか、或いはラジエータファン１８が異常であるかを判別することが可能となる。

（その他の処理）
また、以上説明した処理に加えて、次のような処理を行うようにしてもよい。
エアコンの作動中には、ラジエータ１０の前に設けられるエアコンコンデンサにおける放熱が、ラジエータ１０の冷却性能に影響を及ぼす。より具体的には、エアコンが作動すると、ラジエータ１０に導入される冷却風の温度が高くなるため、外気温度が高くなった場合と同様の影響をラジエータ１０に与える。そこで、車両が備えるエアコンの作動状況に応じて、上述した各判定閾値Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｈ、Ｉを変化させるようにしてもよい。或いは、エアコンの作動中は、上述した大気浄化触媒装置有無の検出やタンパリング検出を禁止するようにしてもよい。

また、以上説明した処理に加えて、次のような処理を行うようにしてもよい。
雨や雪が降っている場合には、ラジエータ１０にかかった水の蒸発熱が、ラジエータ１０の冷却性能に影響を及ぼす。そこで、別途備えるようにした車室外湿度センサによって湿度が高いと判定された場合やワイパーの作動中であると判定された場合に、上記検出を禁止するようにして、誤検出を防止するようにしてもよい。

また、以上説明した処理に加えて、次のような処理を行うようにしてもよい。
すなわち、ラジエータ１０の熱交換コア部１６を通過する冷却風の風速を検出するための風速センサを当該熱交換コア部１６などに備えるようにしてもよい。そして、ラジエータ１０の通過風速を当該風速センサで直接的にモニターするようにし、当該風速センサの出力変化に対するコア温度センサ２２の出力変化の連動性に基づき、タンパリング検出を行うようにしてもよい。このような手法によれば、判定精度を良好に高めることができる。更に、風速センサの出力と車速との相関を予め測定しておき、風速センサの出力が現在の車速に応じた所定の判定幅に入っているかどうかを判断することで、当該風速センサの異常の有無を判定してもよい。

ところで、上述した実施の形態１においては、水温センサ２０により検出されるラジエータ入口の冷却水温度Ｔａと、コア温度センサ２２により検出される熱交換コア部１６の表面温度Ｔｂとの温度差（Ｔａ−Ｔｂ）に基づいて、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かを判定するようにしている。しかしながら、本発明において、熱交換器における入口側温度と出口側温度との温度差に基づいて、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かを判定する手法は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、ラジエータ１０の出口側タンク部１４内を流通する冷却水の温度（ラジエータ出口冷却水温度）を検出するための水温センサを別途備えるようにしておき、ラジエータ入口の冷却水温度Ｔａとラジエータ出口冷却水温度との温度差に基づいて、大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かを判定してもよい。また、熱交換器における入口側温度は、ラジエータ入口冷却水温度に限らず、内燃機関本体を流れる冷却水の温度であってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、大気浄化触媒装置を備える熱交換器として、内燃機関を冷却するためのラジエータを例に挙げて説明を行っている。しかしながら、本発明の対象となる熱交換器は、ラジエータに限定されるものではなく、例えば、エアコンコンデンサ、インバータ冷却用のラジエータ、およびインタークーラー等であってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、水温センサ２０が前記第１の発明における「入口側温度取得手段」に、コア温度センサ２２が前記第１の発明における「出口側温度取得手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ３０が上記ステップ１０８〜１１２、１１４、および１２６の処理を実行することにより前記第１の発明における「異常判定手段」が実現されている。
また、コア温度センサ２２が前記第２の発明における「表面温度検出手段」に相当している。
また、コア温度センサ２２が前記第６の発明における「ラジエータ温度検出手段」に相当している。
また、ＥＣＵ３０が上記ステップ１３０のタンパリング検出モードの実行結果と、上記ステップ１１６のタンパリング検出モードの実行結果とを比較して、タンパリング検出モードで異常と判定された場合にラジエータファン１８に異常が生じていると判断することにより前記第８の発明における「ラジエータファン異常判定手段」が実現されている。

本発明の実施の形態１における大気浄化触媒装置の異常検出装置の構成を説明するための図である。 車両走行時の車速変化や吸入空気量変化に対するラジエータの温度変化を説明するための図である。 ラジエータのコア温度と車速との関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ ラジエータ
１２ 入口側タンク部
１４ 出口側タンク部
１６ 熱交換コア部
１６ａ チューブ
１６ｂ フィン
１８ ラジエータファン
２０ 水温センサ
２２ コア温度センサ
３０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)

Claims (8)

1. 車両に搭載された熱交換器に設けられ大気中に含まれる汚染物質を浄化する大気浄化触媒装置の異常検出装置であって、
   前記熱交換器における入口側の部位で当該熱交換器内を流れる流体の入口側温度を取得する入口側温度取得手段と、
   前記入口側部位よりも出口側の部位で前記流体の出口側温度を取得する出口側温度取得手段と、
   前記入口側温度と前記出口側温度との温度差に基づいて、前記大気浄化触媒装置が正常に機能しているか否かの判定を行う異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする大気浄化触媒装置の異常検出装置。
2. 前記出口側温度取得手段は、前記熱交換器の表面温度を検出する表面温度検出手段を含み、
   前記異常判定手段は、前記入口側温度と前記表面温度との温度差に基づいて、前記判定を行うことを特徴とする請求項１記載の大気浄化触媒装置の異常検出装置。
3. 前記車両は、内燃機関を備え、
   前記熱交換器は、ラジエータであって、
   前記異常判定手段は、前記車両の停止中のアイドリング時に、前記判定を行うことを特徴とする請求項１または２記載の大気浄化触媒装置の異常検出装置。
4. 前記ラジエータに送風するラジエータファンを更に備え、
   前記異常判定手段は、前記車両の停止中のアイドリング時に、前記ラジエータの通過風速変化に対する前記表面温度の変化に基づいて、前記表面温度検出手段を備える前記ラジエータが正規の状態で前記車両に搭載されているか否かを判定することを特徴とする請求項３記載の大気浄化触媒装置の異常検出装置。
5. 前記表面温度検出手段は、前記熱交換器内の前記流体の出口部位に近接して配置されていることを特徴とする請求項２記載の大気浄化触媒装置の異常検出装置。
6. 内燃機関を備える車両に搭載されたラジエータに設けられ大気中に含まれる汚染物質を浄化する大気浄化触媒装置の異常検出装置であって、
   前記ラジエータに設けられ、前記ラジエータの温度を検出するラジエータ温度検出手段と、
   前記ラジエータの通過風速変化と前記内燃機関の発熱量変化のうちの少なくとも前記通過風速変化に対する前記ラジエータの温度変化に基づいて、前記ラジエータ温度検出手段を備える前記ラジエータが正規の状態で前記車両に搭載されているか否かを判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする大気浄化触媒装置の異常検出装置。
7. 前記ラジエータに送風するラジエータファンを更に備え、
   前記異常判定手段は、前記車両の停止中のアイドリング時に、前記通過風速変化に対する前記ラジエータの温度変化に基づいて、前記ラジエータ温度検出手段を備える前記ラジエータが正規の状態で前記車両に搭載されているか否かを判定することを特徴とする請求項６記載の大気浄化触媒装置の異常検出装置。
8. 前記異常判定手段は、前記車両の走行時における前記通過風速変化と前記発熱量変化のうちの少なくとも前記通過風速変化に対する前記ラジエータの温度変化と、前記車両の停止中のアイドリング時における前記通過風速変化に対する前記ラジエータの温度変化とに基づいて、前記ラジエータファンの異常の有無を判定するラジエータファン異常判定手段を含むことを特徴とする請求項７記載の大気浄化触媒装置の異常検出装置。

Images