JP6450248B2 - インテークヒータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、インテークヒータ制御装置に関する。

従来、内燃機関においてインテークマニホールドに流入する吸気を加熱するインテークヒータを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の内燃機関では、インテークヒータを作動させることで、吸気を昇温して凝縮水の発生を抑制している。

特開２０１３−１９４６９１号公報

吸気に水分が含まれていると、寒冷地などにおいては、インテークマニホールドの内部で水分が凍ってしまい、流路が狭まることで、エンジンに吸気される吸気量が低下するおそれがある。また、インテークマニホールドに流入する吸気をヒータによって加熱すると、ヒータによる電力消費が増え、バッテリの負荷が増大する。

本発明は、ヒータによる電力消費を抑制すると共に、インテークマニホールドの内部に生じた氷による吸気量の低下を抑制するインテークヒータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明のインテークヒータ制御装置は、エンジンのインテークマニホールドに流入する吸気を加熱するインテークヒータと、インテークヒータを制御するヒータ制御部と、を備え、ヒータ制御部は、外気温度が外気温判定閾値以下であり、インテークマニホールド内の吸気温度が吸気温判定閾値以下であり、エンジンのアイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値以上である場合において、エンジンの吸気量が吸気量判定閾値以下であるときに、インテークヒータを起動する。

このインテークヒータ制御装置では、外気温度が外気温判定閾値以下であり、インテークマニホールド内の吸気温度が吸気温判定閾値以下であり、エンジンのアイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値以上であるという条件が揃った場合に、エンジンの吸気量が吸気量判定閾値以下であるか否かを判定するので、インテークマニホールドの内部に氷が生じて流路が狭まることで、吸気量が低下しているか否かを確実に判定することができる。そのため、不要にインテークヒータが起動されることが防止され、インテークヒータによる電力消費が抑えられる。また、インテークマニホールドの内部に氷が生じて、吸気量が低下している場合には、確実にインテークヒータを起動して、吸気量の低下が増大する前に、氷を溶かすことができる。

また、アイドル制御は、第１のエンジン回転数でエンジンを制御する低回転アイドル制御と、第１のエンジン回転数よりも高い回転数である第２のエンジン回転数でエンジンを制御する高回転アイドル制御とを交互に行うものであり、ヒータ制御部は、低回転アイドル制御における吸気量が吸気量判定閾値以下であるか否かを判定してもよい。エンジン回転数が低い場合には、エンジン回転数が高い場合と比較して、吸気量が低くインテークマニホールドの内部に氷が生じ易くなる。アイドル制御において吸気量が低い方の低回転アイドル制御時の吸気量を計測することで、インテークマニホールドの内部に氷が生じて流路が狭まっているか否かを確実に判定することができる。また、エンジン回転数が低いときの方が、正常時（流路が狭まっていない状態）において吸気量の変動のばらつきが少なく安定するので、エンジン回転数が低いときの吸気量同士を比較することで、吸気量の低下を精度良く検出することができる。

また、ヒータ制御部は、交互に実行される低回転アイドル制御及び高回転アイドル制御のうち、最初に実行された低回転アイドル制御における吸気量を、吸気量判定閾値として設定してもよい。これにより、最初に実行された低回転アイドル制御における吸気量と、その後の低回転アイドル制御における吸気量とを比較して、吸気量の低下を検出することができる。アイドル制御が開始された時に、一連のアイドル制御における吸気量を比較することで、確実に吸気量の低下を検出することができる。

ヒータ制御部は、吸気量がヒータ停止吸気量判定閾値を超えた場合に、ヒータを停止させてもよい。これにより、吸気量がヒータ停止吸気量判定閾値を超えて回復したときに、ヒータを停止させて、不要に長時間、ヒータが使用されることが防止される。

本発明によれば、ヒータによる電力消費を抑制すると共に、インテークマニホールドの内部に生じた氷による吸気量の低下を抑制するインテークヒータ制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態のインテークヒータ制御装置が適用されるエンジンを示す概略図である。 本発明の一実施形態のインテークヒータ制御装置のブロック構成図である。 アイドル制御時におけるエンジン回転数及び吸気量の変化を示すグラフである。 インテークヒータ制御装置における制御処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示されるエンジン１０は、例えばディーゼルエンジンであり、ターボチャージャ１１を備えた過給機付きエンジンである。エンジン１０には、エンジン本体１０ａの燃焼室から排出された排ガスの少なくとも一部をエンジン１０の吸気側に還流するＥＧＲシステム１が搭載されている。

エンジン１０のエンジン本体１０ａは、１又は複数の気筒（図示する例では、６気筒）を有している。なお、エンジン１０としては、ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンであってもよい。また、適用される車両は限定されるものではなく、例えばトラック、バスもしくは重機等の大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等であってもよい。また、エンジン１０は、例えば船舶等に適用されるものでもよい。

ターボチャージャ１１には、エンジン１０の排気ガスが供給されて回転駆動される排気タービン１１ａが設けられている。排気タービン１１ａの入口側は、エンジン１０のエキゾーストマニホールド１２に接続され、排気タービン１１ａの出口側は、排気管１４に接続されている。

ターボチャージャ１１は、排気タービン１１ａと同軸で接続されて回転エネルギが伝達されるコンプレッサ１１ｂを有する。このコンプレッサ１１ｂの入口側は、外気を吸入する吸い込みダクト１６に接続され、コンプレッサ１１ｂの出口側は、エンジン１０の吸気管１３に接続されている。吸い込みダクト１６を介して吸い込まれた外気は、図示しないエアークリーナによって粉塵などの不純物が除去された後、コンプレッサ１１ｂで圧縮されて、吸気管１３に供給される。吸気管１３は、コンプレッサ１１ｂの出口とエンジン１０のインテークマニホールド１７とを接続している。

吸気管１３には、コンプレッサ１１ｂで昇圧された圧縮空気を冷却するインタークーラ１５が設けられている。インタークーラ１５から排出された空気（新気）は、ＥＧＲシステム１によって還流された排気ガス（ＥＧＲガス）と合流されて、インテークマニホールド１７を介してエンジン本体１０ａに吸気される。

ＥＧＲシステム１は、ターボチャージャ１１の排気タービン１１ａの通過前の高圧の排気ガスを吸気側に還流するＨＰＬ（High Pressure Loop）方式のものであって、ＥＧＲ配管２、ＥＧＲクーラ３、ＥＧＲバルブ４を備えている。なお、ＥＧＲシステムとしては、排気タービン１１ａを通過後の低圧の排気ガスを吸気側に（排気管１４から吸い込みダクト１６に）、還流するＬＰＬ（Low Pressure Loop）方式のものでもよい。

ＥＧＲ配管２は、その一端側がエキゾーストマニホールド１２に接続されていると共に、その他端側が吸気管１３におけるインタークーラ１５下流側のＥＧＲ合流部１３ａに接続されている。このＥＧＲ配管２は、排気ガスの少なくとも一部をＥＧＲ合流部１３ａへ還流させる。

ＥＧＲクーラ３は、排気ガスを冷却するものであり、ＥＧＲ配管２に設けられている。ＥＧＲクーラ３としては、特に限定されず、様々なＥＧＲクーラを用いることができる。ＥＧＲクーラ３は、例えば空冷式のものでもよく、水冷式のものでもよい。ＥＧＲバルブ４は、ＥＧＲ配管２において、ＥＧＲクーラ３とＥＧＲ合流部１３ａとの間に配置されている。このＥＧＲバルブ４として、例えば電磁弁が採用され、弁の開閉によって排気ガスの吸気側への還流を許容又は停止させる。

また、エンジン１０には、インテークマニホールド１７に流入する新気を加熱するインテークヒータ１８が設けられている。このインテークヒータ１８は、インタークーラ１５とＥＧＲ合流部１３ａとの間の流路に配置され、流路内を通過する空気を加熱する。インテークヒータ１８は、図示しないバッテリから電力が供給されて発熱する。インテークヒータ１８は、例えば、エンジン始動時に使用される。また、インテークヒータ１８は、インテークマニホールド１７の内部に発生した氷を溶かす際に使用される。インテークヒータ１８は、後述するインテークヒータ制御装置２０によって制御される。

また、エンジン１０では、通常のアイドル制御とは異なる長時間アイドル制御が実行される。通常のアイドル制御及び長時間アイドル制御は、図２に示されるエンジンＥＣＵ２１によって実行される。長時間アイドル制御は、アイドル制御を開始後、例えば３０分経過したら実行される。

図３（ａ）は、アイドル制御時におけるエンジン回転数の変化を示すグラフである。図３（ａ）では、横軸に時間の経過〔ｍｉｎ〕を示し、縦軸にエンジン回転数〔ｒｐｍ〕を示している。長時間アイドル制御では、第１のエンジン回転数でエンジンを制御する低回転アイドル制御と、第１のエンジン回転数よりも高い第２のエンジン回転数でエンジンを制御する高回転アイドル制御と、を交互に実行する。低回転アイドル制御における第１のエンジン回転数は、例えば６００〔ｒｐｍ〕であり、高回転アイドル制御における第２のエンジン回転数は、例えば８５０〔ｒｐｍ〕である。長時間アイドル制御では、例えば３０〜４０分毎に、低回転アイドル制御と高回転アイドル制御とを交互に実行する。

図３（ａ）に示される場合には、アイドル制御が開始されて所定の時間が経過した時間ｔ１において、通常のアイドル制御から長時間アイドル制御に移行される。長時間アイドル制御では、時間ｔ１から時間ｔ２まで、高回転アイドル制御が実行される。時間ｔ２において、高回転アイドル制御から低回転アイドル制御に切替えられる。続く時間ｔ２から時間ｔ３まで、低回転アイドル制御が実行される。時間ｔ３において、低回転アイドル制御から高回転アイドル制御に切り替えられる。このように、エンジン１０では、長時間アイドル制御において、高回転アイドル制御と、低回転アイドル制御とが交互に行われる。

図３（ｂ）は、アイドル制御時における吸気量の変化を示すグラフである。図３（ｂ）では、横軸に時間の経過〔ｍｉｎ〕を示し、縦軸に吸気量〔ｋｇ／ｈ〕を示している。図３（ｂ）は、エアーフローセンサ２３によって測定された吸気量であり、図３（ａ）に示されるグラフと時間的に対応している。なお、この吸気量は、後述するインテークヒータ制御装置２０が適用されていない場合について示している。

次に、インテークヒータ１８を制御するインテークヒータ制御装置２０について説明する。エンジン１０を備える車両には、インテークヒータ制御装置２０が搭載されている。インテークヒータ制御装置２０は、インテークマニホールド１７の内部で発生した氷を溶かして、エンジン１０に吸気される吸気量の低下を抑制する制御を行う。

インテークヒータ制御装置２０は、外気温センサ２２、エアーフローセンサ２３、インテークマニホールド温度センサ２４、及びインテークヒータ制御ユニット（ヒータ制御部）２５を備えている。インテークヒータ制御ユニット２５は、インテークヒータ１８、外気温センサ２２、エアーフローセンサ（吸気量センサ）２３、インテークマニホールド温度センサ２４、及びエンジンＥＣＵ２１と電気的に接続されている。

外気温センサ２２は、外気温度を検出するものであり、例えば、サーミスタの抵抗の変化を検出することにより、外気温度に関するデータを検出する。外気温センサ２２で検出されたデータは、インテークヒータ制御ユニット２５に出力される。

エアーフローセンサ２３は、インテークマニホールド１７に流入する空気の流量（吸気量）を検出するものである。エアーフローセンサ２３は、例えば、吸い込みダクト１６に設けられている。エアーフローセンサ２３では、コンプレッサ１１ｂに流入する前の吸い込みダクト１６の内部の圧力を検出することで、吸気量に関するデータを検出する。エアーフローセンサ２３で検出されたデータは、インテークヒータ制御ユニット２５に出力される。

インテークマニホールド温度センサ２４は、インテークマニホールド１７内の吸気温度を検出するものであり、例えば、サーミスタの抵抗の変化を検出することにより、インテークマニホールド１７内の吸気温度に関するデータを検出する。インテークマニホールド温度センサ２４は、例えば、インテークマニホールドにおいて、インテークヒータ１８より下流で、ＥＧＲ合流部１３ａより上流に配置されている。インテークマニホールド温度センサ２４は、例えば、ＥＧＲ合流部１３ａより下流に配置されていてもよい。インテークマニホールド温度センサ２４で検出されたデータは、インテークヒータ制御ユニット２５に出力される。

また、エンジンＥＣＵ２１は、エンジン１０のアイドル制御の継続時間に関するデータを検出する。エンジンＥＣＵ２１は、アイドル制御の開始から、アイドル制御が継続している時間を算出する。また、エンジンＥＣＵ２１は、長時間アイドル制御の継続時間に関するデータを検出する。アイドル制御の継続時間及び長時間アイドル制御の継続時間に関するデータは、インテークヒータ制御ユニット２５に出力される。エンジンＥＣＵ２１は、アイドル制御の継続時間を検出するアイドル制御時間検出部として機能する。

なお、外気温センサ２２、エアーフローセンサ２３、及びインテークマニホールド温度センサ２４から出力されたデータは、エンジンＥＣＵ２１を介して、インテークヒータ制御ユニット２５に出力されてもよく、その他のＥＣＵを介して、インテークヒータ制御ユニット２５に出力されてもよい。

インテークヒータ制御ユニット２５は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを含むものである。インテークヒータ制御ユニット２５は、判定部２６、制御部２７、及び記憶部２８を有する。判定部２６は、外気温判定部３１、インテークマニホールド吸気温判定部（以下、「吸気温判定部」という。）３２、アイドル制御時間判定部３３、及び吸気量低下率判定部３４を備えている。

外気温判定部３１は、外気温センサ２２から出力された外気温度に関するデータに基づいて、外気温度が外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈ以下であるか否かを判定する。外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈは、インテークマニホールド１７の内部での氷の発生のし易さを判定するための判定閾値である。外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈは、例えば０℃とすることができる。外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈは、実験や、過去の実績値に基づいて設定することができる。外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈは、０℃以外の値でもよい。

吸気温判定部３２は、インテークマニホールド温度センサ２４から出力されたインテークマニホールド１７内の吸気温度（インテークマニホールド吸気温度）に関するデータに基づいて、インテークマニホールド吸気温度が吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈ以下であるか否かを判定する。吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈは、インテークマニホールド１７の内部での氷の発生のし易さを判定するための判定閾値である。吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈは、例えば−１６℃とすることができる。吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈは、実験や、過去の実績値に基づいて設定することができる。吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈは、−１６℃以外の値でもよい。

アイドル制御時間判定部３３は、エンジンＥＣＵ２１から出力された長時間アイドル制御の継続時間に基づいて、長時間アイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈ以上であるか否かを判定する。アイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈは、インテークマニホールド１７の内部での氷の発生のし易さを判定するための判定閾値である。アイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈは、例えば３０分とすることができる。アイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈは、実験や、過去の実績値に基づいて設定することができる。アイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈは、３０分以外の値でもよい。

また、アイドル制御時間判定部３３は、アイドル制御の継続時間に基づいて、アイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈ以上であるか否かを判定する。このときのアイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈは、例えば６０分とすることができる。

吸気量低下率判定部３４は、エアーフローセンサ２３から出力された吸気量に基づいて、吸気量が低下しているか否かを判定する吸気量低下判定を行う。吸気量低下率判定部３４は、吸気量低下判定として、吸気量が吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であるか否かを判定する。吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈは、吸気量の低下を検出するための判定閾値である。吸気量低下率判定部３４は、基準となる吸気量（ベース吸気量）を設定し、このベース吸気量Ａと、エアーフローセンサ２３から出力された判定用吸気量Ｂとを比較して、判定用吸気量Ｂが吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であるか否かを判定する。例えば、ベース吸気量Ａに対する判定用吸気量Ｂの吸気量低下率Ｒ（＝（Ｂ／Ａ）×１００）が判定値（例えば１０％）以上である場合に、判定用吸気量Ｂが吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であると判定することができる。

吸気量低下率判定部３４は、低回転アイドル制御における吸気量に基づいて、吸気量が吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であるかを判定する。例えば、長時間アイドル制御を開始して、最初の低回転アイドル制御（図３参照、時間ｔ２〜時間ｔ３）における吸気量を、吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈとして記憶部する。例えば、最初の低回転アイドル制御における吸気量の平均値を吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈとする。なお、最初の低回転アイドル制御における吸気量の平均値ではなく、最高値、最低値、中間値を吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈとしてもよい。また、最初の低回転アイドル制御が開始されて、所定時間が経過したときの吸気量を吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈとしてもよい。

吸気量低下率判定部３４では、低回転アイドル制御における吸気量同士を比較して、吸気量低下判定を行う。例えば、最初の低回転アイドル制御における吸気量をベース吸気量Ａと設定し、その後の低回転アイドル制御における吸気量を判定用吸気量Ｂとして、吸気量低下率Ｒを算出して、判定用吸気量Ｂが吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であるか否かを判定する。低回転アイドル制御（時間ｔ４〜時間ｔ５、時間ｔ６〜ｔ７、時間ｔ６〜ｔ７、時間ｔ８〜ｔ９、時間ｔ１０〜ｔ１１）ごとに判定用吸気量Ｂを算出して、ベース吸気量Ａと比較して、吸気量低下判定を行う。

例えば、図３に示す場合には、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの間の低回転アイドル制御における判定用吸気量Ｂは、時間ｔ２から時間ｔ３までの間の低回転アイドル制御におけるベース吸気量Ａに対して、吸気量低下率Ｒが１０％以上となっている。

吸気量低下率判定部３４は、長時間アイドル制御が一度、終了して、再びアイドル制御が開始された後、長時間アイドル制御が開始されたときは、前回の吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈに代えて、新たな吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈを設定する。例えば、車両が走行するとき、エンジン１０が停止したときには、長時間アイドル制御は終了する。

また、吸気量低下率判定部３４は、外気温判定部３１による判定の結果、吸気温判定部３２による判定の結果、及びアイドル制御時間判定部３３による判定の結果に基づいて、吸気量低下判定を実行するか否かを判定する。吸気量低下率判定部３４は、外気温度が外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈ以下であり、吸気温度が吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈ以下であり、長時間アイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈ以上である場合に、吸気量低下判定を実行すると決定し、吸気量低下判定を実行する。

判定部２６は、吸気量低下率判定部３４による吸気量低下判定に基づいて、インテークヒータ１８を起動するか否かを判定する。判定部２６は、吸気量が吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であると判定した場合に、インテークヒータ１８を起動すると判定する。

また、判定部２６は、インテークヒータ１８が起動されている状態において、エアーフローセンサ２３から出力された吸気量に基づいて、インテークヒータ１８を停止させるか否かの判定を実行してもよい。判定部２６は、吸気量がヒータ停止吸気量判定閾値を超えたか否かを判定し、ヒータ停止吸気量判定閾値を超えた場合に、インテークヒータ１８を停止させると判定する。ヒータ停止吸気量判定閾値は、吸気量の回復を検出するための判定閾値である。

制御部２７は、判定部２６による判定の結果に従い、インテークヒータ１８の起動及び停止を制御する。制御部２７は、インテークヒータ１８の起動又は停止に関する指令信号をインテークヒータ１８に出力して、インテークヒータ１８を起動又は停止させる。

記憶部２８は、インテークヒータ制御ユニット２５で使用される判定閾値を記憶する。記憶部２８に記憶されている判定閾値としては、上記の外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈ、吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈ、アイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈ、吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ、ヒータ停止吸気量判定閾値がある。なお、これらの判定閾値は、固定値であってもよく、変動値であってもよい。

次に、図４を参照して、インテークヒータ制御装置２０における制御処理について説明する。図４に示される処理は、一定時間ごとに繰返し実行される。

インテークヒータ制御装置２０では、所定時間ごとに各種データを入力する（ステップＳ１）。具体的には、外気温センサ２２から外気温度に関するデータがインテークヒータ制御ユニット２５に入力される。同様に、インテークマニホールド温度センサ２４からインテークマニホールド吸気温度に関するデータが入力され、エンジンＥＣＵ２１から長時間アイドル制御の継続時間に関するデータが入力される。

次に、ステップＳ２では、外気温判定部３１は、外気温度が外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈ以下であるか否かを判定する。例えば、外気温度が０℃以下である場合には、外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈ以下であると判定する。外気温度が外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈ以下である場合（ステップＳ２、ＹＥＳ）には、ステップＳ３に進み、外気温度が外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈを超えている場合（ステップＳ２、ＮＯ）には、ここでの処理を終了する。

ステップＳ３では、インテークマニホールド吸気温度が吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈ以下であるか否かを判定する。例えば、インテークマニホールド吸気温度が−１６℃以下である場合には、吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈ以下であると判定する。インテークマニホールド吸気温度が吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈ以下である場合（ステップＳ３、ＹＥＳ）には、ステップＳ４に進み、インテークマニホールド吸気温度が吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈを超えている場合（ステップＳ３、ＮＯ）には、ここでの処理を終了する。

ステップＳ４では、アイドル制御時間判定部３３は、長時間アイドル制御が開始されているか否かを判定する。アイドル制御時間判定部３３は、エンジンＥＣＵ２１から出力された信号に基づいて、長時間アイドル制御が開始されているか否かを判定する。長時間アイドル制御が開始されている（ステップＳ４、ＹＥＳ）場合には、ステップＳ５に進み、長時間アイドル制御が開始されていない（ステップＳ４、ＮＯ）場合には、ここでの処理を終了する。

ステップＳ５では、最初の低回転アイドル制御における吸気量を測定し、ベース吸気量Ａを設定する。吸気量低下率判定部３４は、エアーフローセンサ２３から吸気量に関するデータを入力し、この吸気量をベース吸気量Ａとして、記憶部２８に記憶する。

次に、ステップＳ６では、長時間アイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈ以上であるか否かを判定する。例えば、長時間アイドル制御の継続時間が３０分以上である場合には、アイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈ以上であると判定する。長時間アイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈ以上である場合（ステップＳ６、ＹＥＳ）には、ステップＳ７に進み、長時間アイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈに達していない場合（ステップＳ６、ＮＯ）には、ここでの処理を終了する。

ステップＳ７では、低回転アイドル制御における吸気量を測定し、判定用吸気量Ｂとして設定する。吸気量低下率判定部３４は、エアーフローセンサ２３から吸気量に関するデータを入力し、この吸気量を判定用吸気量Ｂとして設定する。

次に、ステップＳ８では、吸気量低下率判定部３４は、吸気量低下率R＝（Ｂ／Ａ）×１００％を算出する。続くステップＳ９では、吸気量低下率判定部３４は、吸気量低下率Ｒが１０％以上であるか否かを判定する。吸気量低下率Ｒが１０％以上である場合（ステップＳ９、ＹＥＳ）には、ステップＳ１０に進み、吸気量低下率Ｒが１０％未満である場合（ステップＳ９、ＮＯ）には、ここでの処理を終了する。

ステップＳ１０では、制御部２７はインテークヒータ１８に指令信号を送信して、インテークヒータ１８を起動して発熱させる。これにより、インテークマニホールド１７の内部には、インテークヒータ１８によって加熱された空気が流入し、インテークマニホールド１７の内部の氷が解かされる。

次に、ステップＳ１１では、吸気量が回復したか否かを判定する。吸気量低下率判定部３４は、エアーフローセンサ２３から吸気量に関するデータを入力し、この吸気量に基づいて吸気量低下率Ｒを算出して、吸気量が回復したか否かを判定する。例えば吸気量低下率Ｒが５％未満となった場合には、吸気量が回復したと判定する。吸気量が回復していない場合（ステップＳ１１、ＮＯ）には、吸気量が回復するまで、インテークヒータ１８の起動状態を継続し、吸気量が回復した場合（ステップＳ１１、ＹＥＳ）にはステップＳ１２に進み、インテークヒータ１８を停止して、ここでの処理を終了する。

次に、インテークヒータ制御装置２０の作用について説明する。

エンジン１０では、吸い込みダクト１６を介して吸入された外気は、吸気管１３を通り、インテークマニホールド１７に吸入される。また、ＥＧＲシステム１では、エンジン本体１０ａから排出された排気ガスの一部がＥＧＲ配管２に供給される。ＥＧＲ配管２に供給された排気ガスは、ＥＧＲクーラ３によって冷却された後、ＥＧＲバルブ４によって流量が調整されて、ＥＧＲ合流部１３ａを通過して、新気と混合されて、インテークマニホールド１７に流入されて、エンジン本体１０ａに吸気される。

例えば、寒冷地などにおいて、外気温度が０℃以下に下がった場合には、インテークマニホールド１７に流入した水分が凍って、氷が発生することがある。この氷の結晶が大きくなると、インテークマニホールド１７の内部の流路が狭まり、エンジン本体１０ａに吸入される吸気量が低下することになる。

インテークヒータ制御装置２０では、外気温度、インテークマニホールド吸気温度、長時間アイドル制御の継続時間を監視して、外気温度が外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈ以下であり、インテークマニホールド吸気温度が吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈ以下であり、長時間アイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈ以上である場合に、吸気量低下判定を行う。そして、吸気量低下判定において、吸気量が、吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下である場合には、インテークヒータ１８を起動する。これにより、吸気管１３を通じて流入した空気は、インテークヒータ１８によって加熱される。加熱された空気は、インテークマニホールド１７の内部に流入して、氷を溶かすので、吸気量の低下が抑制される。

氷が溶けて、吸気量の低下が回復した場合には、インテークヒータ制御装置２０は、インテークヒータ１８を停止させる。これにより、インテークヒータ１８が不要に長く使用されることが防止される。

以上、本実施形態のインテークヒータ制御装置２０によれば、外気温度が外気温判定閾値Ｔ_ｏｔｈ以下であり、インテークマニホールド吸気温度が吸気温判定閾値Ｔ_Ｉｔｈ以下であり、エンジン１０の長時間アイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値Ｔ_Ｌｔｈ以上であるという条件が揃った場合に、吸気量が吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であるか否かを判定するので、インテークマニホールド１７の内部に氷が生じて流路が狭まることで、吸気量が低下しているか否かを確実に判定することができる。そのため、不要にインテークヒータ１８が起動されることが防止され、インテークヒータ１８による電力消費が抑えられる。また、インテークマニホールド１７の内部に氷が生じて、吸気量が低下している場合には、確実にインテークヒータ１８を起動して、吸気量の低下が増大する前に、氷を溶かすことができる。

インテークヒータ制御装置２０は、長時間アイドル制御のうち、最初に実行された低回転アイドル制御における吸気量をベース吸気量Ａとして設定し、判定用吸気量Ｂとして、その後の低回転アイドル制御における吸気量を設定して、吸気量低下率Ｒを算出して、吸気量低下判定を実行する。これにより、アイドル制御が開始された時に、一連のアイドル制御における吸気量を比較することで、確実に吸気量の低下を検出することができる。

また、インテークヒータ制御装置２０では、低回転アイドル制御における吸気量に基づいて、吸気量が吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であるか否かを判定している。エンジン回転数が低い場合には、エンジン回転数が高い場合と比較して、吸気量が低くインテークマニホールドの内部に氷が生じ易くなる。アイドル制御において吸気量が低い方の低回転アイドル制御時の吸気量を計測することで、インテークマニホールド１７の内部に氷が生じて流路が狭まっているか否かを確実に判定することができる。また、エンジン回転数が低いときの方が、正常時（流路が狭まっていない状態）において吸気量の変動のばらつきが少なく安定するので、エンジン回転数が低いときの吸気量同士を比較することで、吸気量の低下を精度良く検出することができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記の実施形態では、インテークヒータ１８は、ＥＧＲ合流部１３ａの上流側に配置されているが、ＥＧＲ合流部１３ａの下流側に配置されているものでもよい。

また、上記の実施形態では、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２において外気温度が判定閾値以下であるか否かを判定した後に、ステップＳ３においてインテークマニホールド吸気温度が判定閾値以下であるか否かを判定しているが、インテークマニホールド吸気温度についての判定を行った後に、外気温度についての判定を行ってもよい。

また、ステップＳ３においてインテークマニホールド吸気温度について判定をした後に、ステップＳ６において長時間アイドル制御の継続時間が判定閾値以上であるか否かを判定しているが、長時間アイドル制御の継続時間について判定をした後に、インテークマニホールド吸気温度について判定や、外気温度についての判定を行ってもよい。

また、上記の実施形態では、吸気量が回復したか否かを判定して、インテークヒータを停止させているが、インテークヒータの起動時間を予め設定しておき、この設定された起動時間の経過後にインテークヒータを停止させてもよい。

また、上記の実施形態では、低回転アイドル制御における吸気量同士を比較して、吸気量が吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であるか否かを判定しているが、高回転アイドル制御における吸気量同士を比較して、吸気量が吸気量判定閾値Ｑ_ｔｈ以下であるか否かを判定してもよい。

１…ＥＧＲシステム、１０…エンジン、１０ａ…エンジン本体、１７…インテークマニホールド、１８…インテークヒータ、２０…インテークヒータ制御装置、２１…エンジンＥＣＵ、２２…外気温センサ、２３…エアーフローセンサ（吸気量センサ）、２４…インテークマニホールド温度センサ、２５…インテークヒータ制御ユニット（ヒータ制御部）。

Claims (4)

1. エンジンのインテークマニホールドに流入する吸気を加熱するインテークヒータと、前記インテークヒータを制御するヒータ制御部と、を備え、
   前記ヒータ制御部は、外気温度が外気温判定閾値以下であり、前記インテークマニホールド内の吸気温度が吸気温判定閾値以下であり、前記エンジンのアイドル制御の継続時間がアイドル制御時間判定閾値以上である場合において、前記エンジンの吸気量が吸気量判定閾値以下であるときに、前記インテークヒータを起動させる、インテークヒータ制御装置。
2. 前記アイドル制御は、第１のエンジン回転数で前記エンジンを制御する低回転アイドル制御と、前記第１のエンジン回転数よりも高い回転数である第２のエンジン回転数で前記エンジンを制御する高回転アイドル制御とを交互に行うものであり、
   前記ヒータ制御部は、前記低回転アイドル制御における前記吸気量が前記吸気量判定閾値以下であるか否かを判定する、請求項１に記載のインテークヒータ制御装置。
3. 前記ヒータ制御部は、交互に実行される前記低回転アイドル制御及び前記高回転アイドル制御のうち、最初に実行された前記低回転アイドル制御における吸気量を、前記吸気量判定閾値として設定する請求項２に記載のインテークヒータ制御装置。
4. 前記ヒータ制御部は、前記吸気量がヒータ停止吸気量判定閾値を超えた場合に、前記ヒータを停止させる請求項１〜３の何れか一項に記載のインテークヒータ制御装置。