JP2010151040A - インタークーラの異常検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インタークーラの効率低下を適切に検出するインタークーラの異常検出装置を提供する。
【解決手段】吸気通路3で圧縮機8からインテークマニホールド2の間に位置するインタークーラ1に対して用いられるインタークーラ12の異常検出装置であって、ブースト圧が高い条件を前提条件とし、インタークーラ12の出口側吸気温度を閾値と比較してインタークーラ12の効率低下を検出するように構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、インタークーラの異常検出装置に関する。
図4は過給機付き内燃機関の一例を示したもので、この内燃機関は、エンジン1のインテークマニホールド2に接続された給気通路3及びイクゾーストマニホールド4に接続された排気通路5を有している。前記排気通路5には排気ガス6により駆動されるタービン7を備えると共に前記給気通路3には該タービン7によって圧縮空気9を生成する圧縮機8を設け、タービン7及び圧縮機8によりターボチャージャからなる過給機10を構成し、過給機10の圧縮機8で圧縮した圧縮空気9を前記給気通路3に供給するようにしている。図4中、符号11はエアクリーナ、12はインタークーラ、13はエンジン1の気筒、14は燃料噴射装置である。
前記吸気通路3と排気通路5との間にはEGR手段15が設けられている。図4のEGR手段15は、インテークマニホールド2と前記イクゾーストマニホールド4との間をEGR配管16によって接続しており、該EGR配管16には、EGRクーラ17が備えられると共に、アクチュエータ18により開閉するEGRバルブ19が設けられている。
図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をエンジン1の負荷として検出するアクセルセンサ(負荷センサ)20が備えられていると共に、エンジン1の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ21が装備されており、これらアクセルセンサ20及び回転センサ21からのアクセル開度信号20a及び回転数信号21aが、エンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置22に対し入力されるようになっている。
一方、制御装置22においては、EGRバルブ19のアクチュエータ18に対し開度を指令する開度指令信号18aが出力されるようになっている。また各気筒13に燃料を噴射する燃料噴射装置14に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号14aが出力されるようになっている。
エンジン1の運転時には、アクセル開度信号20a及び回転数信号21aに基づいて制御装置22からEGRバルブ19を制御し、EGRバルブ19の開度をエンジン1の運転状態に応じた位置に保持し、これによりEGRガスが吸気通路3に再循環されて排気ガスのNOx低減が図られている。
また先行技術文献の中には、ターボチャージャにおいてインタークーラの故障を検出するものが考えられている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−146712号公報
しかしながら、このような従来のターボチャージャの構成においては、インタークーラ12の効率低下を適切に検出することできないという問題があった。また先行技術文献のごとくインタークーラ12の故障を検出するものは、吸気量制限手段により吸気量を変化させるものであるため、吸気量の変化に依存し、インタークーラ12の効率低下や故障を容易に測定することができないという問題があった。
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、インタークーラの効率低下を容易且つ適切に検出するインタークーラの異常検出装置を提供することを目的としている。
本発明は、吸気通路で圧縮機からインテークマニホールドの間に位置するインタークーラに対して用いられるインタークーラの異常検出装置であって、ブースト圧が高い条件を前提条件とし、インタークーラの出口側吸気温度を閾値と比較してインタークーラの効率低下を検出するように構成したものである。
本発明において、インタークーラの出口側吸気温度が閾値を超え、且つ閾値を超えている状態が判定基準時間以上である場合に、インタークーラに効率低下があると判断するように構成することが好ましい。
本発明において、ブースト圧が高い条件を、燃料の噴射量及びエンジン回転数が所定の領域内にあることに基づいて判定するように構成することが好ましい。
而して、ブースト圧が高い条件を前提条件とすることにより、インタークーラが劣化して効率が低下した時の出口側吸気温度と、インタークーラが正常である時の出口側吸気温度とについて温度差を生じ、インタークーラの効率低下時と正常時とを容易に区別することが可能となる。またインタークーラが劣化して効率が低下した時のインタークーラの出口側吸気温度を閾値として、実測の出口側吸気温度と比較し、インタークーラの効率低下を検出し得る。
上記した本発明のインタークーラの異常検出装置によれば、ブースト圧が高い条件を前提条件とし、インタークーラの出口側吸気温度を閾値と比較するので、インタークーラの効率低下を容易且つ適切に検出することができるという優れた効果を奏し得る。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図1〜図3は本発明を実施する形態例を示すものであり、図中、図4と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
実施の形態例のインタークーラの異常検出装置は内燃機関に配置されるものであり、内燃機関は、エンジン1のインテークマニホールド2に接続された吸気通路3及びイクゾーストマニホールド4に接続された排気通路5を有しており、前記排気通路5には排気ガス6により駆動されるタービン7を備えると共に前記給気通路3には該タービン7によって圧縮空気9を生成する圧縮機8を設け、タービン7及び圧縮機8によりターボチャージャからなる過給機10を構成している。また吸気通路3で圧縮機8の下流側からインテークマニホールドまでの間にはインタークーラ12を配置している。
吸気通路3のインタークーラ12の下流側からEGR配管16の出口までの間には、インタークーラ出口温度センサ23を備え、EGRクーラ17の出口側吸気温度信号を検出するようにしている。またエンジン1には、冷却水の温度を検出する水温センサ24が装備されている。ここでインタークーラ出口温度センサ23は、インタークーラ12の出口近傍に配置されることが好ましい。
また図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をエンジン1の負荷として検出するアクセルセンサ(負荷センサ)20が備えられていると共に、エンジン1の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ21が装備されている。
更に、インタークーラ出口温度センサ23から出口側吸気温度信号23a、水温センサ24からの冷却水温度信号24a、及びアクセルセンサ20及び回転センサ21からのアクセル開度信号20a及び回転数信号21aが、エンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置25に対し入力されるようになっている。
一方、制御装置25においては、入力された信号からEGRバルブ19のアクチュエータ18に対し開度を指令する開度指令信号18aが出力されると共に、故障ランプ等の表示手段26に対し表示信号26aが出力されるようになっている。また各気筒13に燃料を噴射する燃料噴射装置14に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号14aが出力されるようになっている。
また制御装置25には、図2に示すフローの制御が入力されると共に、ブースト圧が高い条件を前提条件として判断し得るように、図3に示す燃料噴射信号14a(燃料の噴射量)及び回転数信号21a(エンジン回転数)の関係が入力されている。
以下、本発明の実施の形態例の作用を説明する。
NOxの発生を低減する際には、エンジン1の運転域におけるアクセル開度信号20a及び回転数信号21a等に基づいて制御装置25がEGRバルブ19のアクチュエータ18に開度指令信号18aを出し、EGR配管16の開度を調整して排気の一部をイクゾーストマニホールド4からEGR配管16を介してインテークマニホールド2へ流入させ、気筒13内の燃焼温度の低下を図ってNOxの発生を低減する。
また制御装置25は、エンジンスタートに伴い、図2の手順に従って以下の処理を行う。
最初に、検出前の前提条件としてブースト圧が高い条件になっているか否かを判断する。具体的には、燃料噴射信号14a(燃料の噴射量)及び回転数信号21a(エンジン回転数)で規定された関数等で処理し、燃料の噴射量及びエンジン回転数が図3の所定の領域内にあるか否かにより判断する(ステップS1)。ここで、図3に示す燃料の噴射量とエンジン回転数との関係は、実験データに基づき予め求められたものであり、燃料の噴射量及びエンジン回転数で規定される領域において、ブースト圧が高い領域(エンジン1の運転状態で過給圧が高く且つ過給後の吸気温度が高い領域)を設定している。また制御装置25は、燃料噴射信号14a(燃料の噴射量)及び回転数信号21a(エンジン回転数)を、エンジンの水温等により適宜補正することも可能となっている。
そして燃料噴射信号14a(燃料の噴射量)及び回転数信号21a(エンジン回転数)が所定の領域にない場合(ステップS1のNO)には、インタークーラ12が劣化して効率が低下した時の出口側吸気温度と、インタークーラ12が正常である時の出口側吸気温度とについて適切な温度差を生じないとして、システム確認不要の段階へ移行し、インタークーラ12の効率低下等の有無を確認することなく終了する(ステップS2)。
一方、燃料噴射信号14a(燃料の噴射量)及び回転数信号21a(エンジン回転数)が所定の領域にある場合(ステップS1のYES)には、インタークーラ12が劣化して効率が低下した時の出口側吸気温度と、インタークーラ12が正常である時の出口側吸気温度とについて適切な温度差を生じるとして、システム確認(インタークーラ12の確認)の段階へ移行し、インタークーラ12の効率低下等の有無を確認する(ステップS3)。
次にインタークーラ12の効率低下等の有無を確認する段階(ステップS3)へ移行した後には、インタークーラ12が劣化して効率が低下した時のインタークーラ12の出口側吸気温度を閾値として、インタークーラ12の出口側吸気温度信号23a(出口側吸気温度)が所定の閾値を超えているか否かを判断する(ステップS4)。ここで閾値は、インタークーラ12の効率低下時の温度に限定されるものではなく、インタークーラ12の修理や交換が必要な異常時の温度を含むものでも良いし、インタークーラ12の効率低下時とインタークーラ12の異常時とを区別するものでも良い。
そして出口側吸気温度信号23aが所定の閾値よりも低い場合(ステップS4のNO)には、システム正常の段階へ移行し、インタークーラ12に効率低下や異常が存在する可能性がないとして終了する(ステップS5)。一方、出口側吸気温度信号23aが所定の閾値を超えた場合(ステップS4のYES)には、インタークーラ12に効率低下や異常が存在する可能性があるとして次の段階へ移行する。
次の段階では、出口側吸気温度信号23aが所定の閾値を超えた時点からカウントを開始し(ステップS6)、インタークーラ12の吸気の出口側吸気温度信号23a(出口側吸気温度)が閾値を超えている状態が判定基準時間(所定値)以上であるか否かを判断する(ステップS7)。
インタークーラ12の吸気の出口側吸気温度信号23a(出口側吸気温度)が閾値を超えている状態が判定基準時間を満たさない場合(ステップS7のNO)には、システム正常の段階へ移行し、インタークーラ12の効率低下や異常でないと判断して終了する(ステップS5)。
一方、インタークーラ12の吸気の出口側吸気温度信号23a(出口側吸気温度)が閾値を超えている状態が判定基準時間以上の場合(ステップS7のYES)には、システム異常の段階へ移行し、インタークーラ12の効率低下や異常があると判断する(ステップS8)。
システム異常の段階へ移行した際(ステップS8)には、制御装置25が故障ランプ等の表示手段26に表示信号26aを出力し、表示手段26に点灯等の表示をして異常がある旨を知らせる(ステップS9)。
而して、このように実施の形態例によれば、ブースト圧が高い条件を前提条件とし、インタークーラ12の出口側吸気温度信号23a(出口側吸気温度)を閾値と比較するので、インタークーラ12の効率低下や異常を容易且つ適切に検出することができる。またインタークーラ12の出口側吸気温度信号23a(出口側吸気温度)を用いるので、インタークーラ12の効率低下や異常を好適に検出することができる。
またブースト圧が高い条件を前提条件とすることにより、インタークーラ12が劣化して効率が低下した時の出口側吸気温度と、インタークーラ12が正常である時の出口側吸気温度とについて温度差を生じるので、インタークーラ12の効率低下時と正常時とを容易に区別し、誤検出に対するロバスト性を向上することができる。ここでブースト圧が高くない場合には、正常時と異常時の区別が容易でなく、インタークーラ12の効率低下や異常を適切に測定することができないと共に、誤検出に対するロバスト性が低下する。
実施の形態例において、インタークーラ12の出口側吸気温度信号23a(出口側吸気温度)が閾値を超え、且つ閾値を超えている状態が判定基準時間以上である場合に、インタークーラ12に効率低下や異常があると判断するように構成すると、吸気の温度の一時的な変化でなく、インタークーラ12の出口側吸気温度信号を閾値と十分に比較してインタークーラ12の効率低下や異常を適切に検出することができる。
実施の形態例において、ブースト圧が高い条件を、燃料噴射信号14a(燃料の噴射量)及び回転数信号21a(エンジン回転数)が所定の領域内にあることに基づいて判定するように構成すると、ブースト圧が高い条件を前提条件として適切に設定し得るので、インタークーラ12の効率低下時と正常時とを極めて容易に区別し、インタークーラ12の出口側吸気温度信号23a(出口側吸気温度)を閾値と比較してインタークーラ12の効率低下や異常を好適に検出することができると共に、誤検出に対するロバスト性を一層向上することができる。
尚、本発明のインタークーラの異常検出装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、内燃機関にEGR配管等のEGR手段を備えるものでなくても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明を実施する形態例を示す全体概略図である。 本発明の実施の形態例で処理を示すフロー図である。 ブースト圧が高い条件を概念的に示すグラフである。 従来の内燃機関のターボチャージャを示す全体概略図である。
符号の説明
1 エンジン
2 インテークマニホールド
3 吸気通路
12 インタークーラ
14a 燃料噴射信号(燃料の噴射量)
21a 回転数信号(エンジン回転数)
23a 出口側吸気温度信号(出口側吸気温度)
25 制御装置

Claims (3)

  1. 吸気通路で圧縮機からインテークマニホールドの間に位置するインタークーラに対して用いられるインタークーラの異常検出装置であって、ブースト圧が高い条件を前提条件とし、インタークーラの出口側吸気温度を閾値と比較してインタークーラの効率低下を検出するように構成したことを特徴とするインタークーラの異常検出装置。
  2. インタークーラの出口側吸気温度が閾値を超え、且つ閾値を超えている状態が判定基準時間以上である場合に、インタークーラに効率低下があると判断するように構成した請求項1記載のインタークーラの異常検出装置。
  3. ブースト圧が高い条件を、燃料の噴射量及びエンジン回転数が所定の領域内にあることに基づいて判定するように構成した請求項1または2記載のインタークーラの異常検出装置。
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