JP6559291B1 - 内燃機関の吸気冷却装置異常検知システム - Google Patents

内燃機関の吸気冷却装置異常検知システム Download PDF

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Abstract

【課題】吸気温センサに特性異常が生じている場合においても、遅れることなく確実に吸気冷却装置の異常を検知することができる内燃機関の吸気冷却装置異常検知システムを提供すること。【解決手段】インタークーラー１３の下流側の吸気管１６内の吸気温を検出する第１吸気温センサ１７と、インテークマニホールド１５内の吸気温を検出する第２吸気温センサ１９と、を備えた、エンジン１の吸気冷却装置異常検知システムであって、異常判定部４は、負荷状態判定部３によりエンジン１の負荷状態が高負荷状態であると判定された場合において、第１吸気温センサ１７の出力に基づく値と第２吸気温センサ１９の出力に基づく値のうち少なくともいずれか一方の値があらかじめ定めた閾値を超えた状態が、所定時間以上となった場合に、インタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の吸気冷却装置異常検知システムに関する。詳しくは、内燃機関の吸気路に設けられた吸気温センサのセンサ出力に基づいて、内燃機関の吸気冷却装置の異常を検知するシステムに関する。
従来、過給機により空気を圧縮し、この圧縮した過給空気を内燃機関に供給するシステムにおいて、圧縮により温度が上昇した過給空気を冷却するためのインタークーラーを設けたシステムが知られている。
このようなシステムにおいて、効果的に過給空気の温度上昇を抑制するために、内燃機関の吸気路に吸気温センサを設け、この吸気温センサの検出値に基づいて、過給圧を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開昭６０−３６７２８号公報
しかしながら、内燃機関の吸気路に設けられた１つの吸気温センサに基づいて内燃機関のインタークーラーを含む吸気冷却装置の異常を検知するシステムの場合、その吸気温センサに特性異常（例えば、劣化によるゼロ点ずれや、実温度とセンサ出力の相関性異常）が生じている場合、実際には異常を検知すべき温度になっているにもかかわらず、異常を検知しない場合があった。例えば、吸気冷却装置の異常を検知する温度の閾値が１００℃に設定されており、かつ吸気温センサの検出値が、特性異常により実際の温度に対して−２０℃ずれている場合においては、実際の温度が１１０℃であっても、吸気温センサの検出値は９０℃となり、吸気冷却装置の異常を検知できないという問題があった。
そして、吸気冷却装置の異常を適切に検知できない場合、特に吸気温が上昇するエンジンが高負荷状態のときにおいて、内燃機関の吸気路に設けられたスロットルバルブ等の部品に熱損傷が生じる可能性があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気温センサに特性異常が生じている場合においても、遅れることなく確実に吸気冷却装置の異常を検知することができる内燃機関の吸気冷却装置異常検知システムを提供することにある。
（１）本発明は、過給機（例えば、ターボチャージャー１２）の下流側に設けられた熱交換器（例えば、インタークーラー１３）の下流側であって、吸気弁（例えば、スロットルバルブ１４）の上流側の吸気管（例えば、吸気管１６）内の吸気温を検出する第１吸気温センサ（例えば、第１吸気温センサ１７）と、前記吸気弁の下流側に設けられた吸気多岐管（例えば、インテークマニホールド１５）内の吸気温を検出する第２吸気温センサ（例えば、第２吸気温センサ１９）と、を備えた、内燃機関（例えば、エンジン１）の吸気冷却装置異常検知システムであって、前記内燃機関の負荷状態を判定する負荷状態判定部（例えば、負荷状態判定部３）と、前記熱交換器を含む吸気冷却装置（例えば、インタークーラー用冷却水回路３０）に異常が生じていると判定する異常判定部（例えば、異常判定部４）と、を備え、前記異常判定部は、前記負荷状態判定部により前記内燃機関の負荷状態が所定の負荷状態（例えば、高負荷状態）であると判定された場合において、前記第１吸気温センサの出力に基づく値と前記第２吸気温センサの出力に基づく値のうち少なくともいずれか一方の値があらかじめ定めた閾値を超えた状態が、所定時間以上となった場合に、前記吸気冷却装置に異常が生じていると判定する。
（１）の発明に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、内燃機関の負荷状態が所定の負荷状態であると判定された場合において、第１吸気温センサの出力に基づく値と第２吸気温センサの出力に基づく値のうち少なくともいずれか一方の値があらかじめ定めた閾値を超えた状態が、所定時間以上となった場合に、吸気冷却装置に異常が生じていると判定する。
これにより、一方の吸気温センサに特性異常が発生しても、内燃機関が高負荷状態の場合においては、遅れることなく確実に吸気冷却装置の異常が生じていると判定することができる。
（２）前記所定時間は、大気圧と前記吸気多岐管内の圧力との圧力差に応じて設定される。
（２）の発明に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、前記所定時間を、大気圧と前記吸気多岐管内の圧力との圧力差に応じて設定する。
ここで、大気圧と吸気多岐管内の圧力との圧力差は、過給機の過給状態を反映した値である。したがって、（２）の発明によれば、過給機の過給状態に応じて、吸気冷却装置の異常が生じていると判定するまでの所定の時間を適切に設定することができる。
（３）前記所定時間は、大気圧と前記吸気多岐管の圧力との圧力差が大きいほど短く設定される。
（３）の発明に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、前記所定時間を、大気圧と前記吸気多岐管の圧力との圧力差が大きいほど短く設定する。
ここで、大気圧と吸気多岐管内の圧力との圧力差が大きいほど、より強い過給状態になっているということができる。このときは吸気温の上昇がはやいため、吸気冷却装置の異常を早期に検知することが好ましい。したがって、（３）の発明によれば、過給機の過給状態に応じて、吸気冷却装置の異常が生じていると判定するまでの所定の時間を短く設定することにより、より適切に、吸気冷却装置の異常を検知することができる。
（４）前記異常判定部が、前記吸気冷却装置に異常が生じていると判定した場合、前記過給機に対して過給の停止を要求する過給停止要求信号を出力する。
（４）の発明に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、前記吸気冷却装置に異常が生じていると判定した場合、前記過給機に対して過給の停止を要求する過給停止要求信号を出力する。したがって、一方の吸気温センサに特性異常が発生しても、吸気弁等の熱損傷を防ぐことができる。
（５）前記負荷状態判定部は、大気圧と前記吸気多岐管内の圧力との圧力差が所定値よりも大きい状態および／または前記吸気弁の開度が所定の開度よりも大きい状態の場合に、前記内燃機関の負荷状態が前記所定の負荷状態であると判定する。
（５）の発明に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、前記負荷状態判定部は、大気圧と前記吸気多岐管内の圧力との圧力差が所定値よりも大きい状態および／または前記吸気弁の開度が所定の開度よりも大きい状態の場合に、前記内燃機関の負荷状態が前記所定の負荷状態であると判定する。したがって、正確に内燃機関の負荷状態を判定することができる。
本発明によれば、吸気温センサに特性異常が生じている場合においても、遅れることなく確実に吸気冷却装置の異常を検知することができる内燃機関の吸気冷却装置異常検知システムを提供できる。
本発明の第１実施形態に係る内燃機関、内燃機関の吸気路、吸気冷却装置および、これらを制御する電子制御ユニットの構成を示す図である。 上記実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムにおける、異常判定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 上記実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムにおける、エンジンの負荷状態と吸気温との関係を示すグラフである。 上記実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムにおける、異常判定処理の手順を示すタイムチャートである。 本発明の第２実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムにおける、異常判定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 上記実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムにおける、大気圧と吸気多岐管内の圧力との圧力差と、タイマーの設定時間との関係を示すグラフである。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関としてのエンジン１、エンジンの吸気路１０、吸気冷却装置としてのインタークーラー用冷却水回路３０、エンジン冷却水回路４０および、これらを制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）２の構成を示す図である。
エンジン１は、図示しない各気筒の燃焼室内に燃料を直接噴射するガソリンエンジンであり、各気筒には図示しない燃料噴射弁が設けられている。これら燃料噴射弁の開弁時間および閉弁時間は、ＥＣＵ２により制御される。ＥＣＵ２は、後述するエンジンの吸気路におけるターボチャージャー１２、スロットルバルブ１４等の制御も行う。
エンジン１の上流側にはエンジンの吸気路１０が連結されている。このエンジンの吸気路１０は、上流側から下流側に向かって配置された、図示しないエアインテーク、エアクリーナー１１、過給機としてのターボチャージャー１２、熱交換器としてのインタークーラー１３、吸気弁としてのスロットルバルブ１４、吸気多岐管としてのインテークマニホールド１５を備え、これらの各構成要素の間は、直接または吸気管１６によって連結されている。
ここで、エアインテークより取り込まれた空気は、エアクリーナー１１によりゴミ等が除去され、ターボチャージャー１２に吸入される。ターボチャージャー１２により過給され、温度が上昇した空気は、その下流側に設けられたインタークーラー１３により冷却された状態で、吸気管１６、スロットルバルブ１４、インテークマニホールド１５を介して、エンジン１の燃焼室に送り込まれる。
そして、インタークーラー１３とスロットルバルブ１４の間の吸気管１６には、吸気管内の吸気温ＴＡ１を検出するための第１吸気温センサ１７と、吸気管内の圧力ＰＡ１を検出するための第１吸気圧センサ１８が設けられている。また、インテークマニホールド１５には、インテークマニホールド内の吸気温ＴＡ２を測定するための第２吸気温センサ１９と、インテークマニホールド内の圧力ＰＡ２を検出するための第２吸気圧センサ２０が設けられている。さらに、エアクリーナー７の出口付近には、この部分の吸気温ＴＡ３を測定するための第３吸気温センサ２１が設けられている。また、図示しないエアインテーク付近には、エアインテーク付近の吸気温ＴＡを測定するための温度センサ２２と、大気圧ＰＡを測定するための大気圧センサ２３が設けられている。そして、スロットルバルブ１４には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ２４が設けられている。これらのセンサは、そのセンサ出力をＥＣＵ２に出力する。
インタークーラー用冷却水回路３０は、ターボチャージャー１２の下流側の吸気路１０における吸気を冷却するためのものであり、インタークーラー１３を備えている。このインタークーラー用冷却水回路３０は、インタークーラー１３、膨張タンク３１、低温ラジエーター３２、電動ウォーターポンプ３３を含み、これらの各構成要素の間は、インタークーラー冷却水を循環させるためのインタークーラー冷却水通路３４によって連結されている。
このように構成されたインタークーラー用冷却水回路３０は、吸気管１６の第１吸気温センサ１７のセンサ出力に応じて、電動ウォーターポンプ３３がパルス幅変調信号などを受信して作動することにより、回路内のインタークーラー冷却水が循環する。具体的には、インタークーラー冷却水は、電動ウォーターポンプ３３、インタークーラー１３、膨張タンク３１、低温ラジエーター３２の順に流れ、さらに電動ウォーターポンプ３３に戻り、循環していく。
エンジン冷却水回路４０は、エンジン１、エンジンラジエーター４１、膨張タンク４２、ウォーターポンプ４３を含み、これらの各構成要素の間は、エンジン冷却水を循環させるためのエンジン冷却水通路４４によって連結されている。
このように構成されたエンジン冷却水回路４０は、ウォーターポンプ４３が作動することにより、回路内の冷却水が循環する。具体的には、エンジン冷却水は、ウォーターポンプ４３、エンジン１、エンジンラジエーター４１、膨張タンク４２の順に流れ、さらにウォーターポンプ４３に戻り、循環していく。
ここで、上述のとおり、ＥＣＵ２には、複数の吸気温センサと、複数の吸気圧センサと、大気圧センサと、スロットル開度センサとが接続されている。
そして、ＥＣＵ２は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下、ＣＰＵという）とを備える。また、ＥＣＵ２は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラムおよび演算結果等を記憶する記憶回路と、エンジン１に制御信号を出力する出力回路とを備える。
さらに、ＥＣＵ２は、エンジン１の負荷状態を判定する負荷状態判定部３を備える。
通常、エンジン１が高負荷状態となると、大気圧センサ２３により検出された大気圧ＰＡとインテークマニホールド内の圧力を検出するための第２吸気圧センサ２０により検出された圧力ＰＡ２との圧力差ΔＰが大きくなる。また、エンジン１が高負荷の状態においては、スロットルバルブ１４のスロットル開度が大きくなっている。
したがって、負荷状態判定部３は、圧力差ΔＰが所定値より大きく、かつスロットル開度が所定の開度よりも大きい場合、所定の負荷状態、すなわち高負荷状態であると判定する。このように、本実施形態の負荷状態判定部３は、圧力差ΔＰとスロットル開度との両方の値に基づいて負荷状態を判定しているため、より正確に負荷状態を判定することができる。
なお、負荷状態判定部は、圧力差ΔＰとスロットル開度のどちらか一方の値に基づいて負荷状態を判定する態様としてもよい。また、他の情報に基づいて、エンジンの負荷状態を判定する態様としてもよい。
上記の構成を備えるＥＣＵ２は、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９のセンサ出力等に基づき、吸気温異常状態を検知し、インタークーラー１３を含むインタークーラー用冷却水回路３０、すなわち吸気冷却装置に異常が生じていると判定する異常判定部４を備える。
ここで、本実施形態においては、第１吸気温センサ１７、第２吸気温センサ１９、ＥＣＵ２の負荷状態判定部３、異常判定部４が、本願発明の吸気冷却装置異常検知システムを構成する。
以下、図２のフローチャートを用いて、吸気温センサのセンサ出力等に基づき、吸気温異常状態を検知し、インタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定する判定処理について説明する。
ステップＳ１では、ＥＣＵ２が、第１吸気温センサ１７、第２吸気温センサ１９およびスロットル開度センサ２４等の各センサから、センサ出力が得られていること、すなわち、各センサが故障していないことを判定する。
ステップＳ１において、各センサのうち、少なくとも１つ以上のセンサから、センサ出力が得られていない場合、すなわち、少なくとも１つ以上のセンサが故障している場合（Ｓ１でＮＯ）は、ステップＳ２へ移行し、センサ故障対応処理を実行する。例えばセンサが故障していることを外部に報知する。
ステップＳ１において、各センサから検出可能なセンサ出力が得られている場合、すなわち、各センサが故障していない場合（Ｓ１でＹＥＳ）は、ステップＳ３に移行する。
ステップＳ３では、ＥＣＵ２の負荷状態判定部３が、大気圧センサ２３により検出された大気圧ＰＡとインテークマニホールド１５内の圧力を検出するための第２吸気圧センサ２０により検出された圧力ＰＡ２との圧力差ΔＰが所定値より大きく、かつスロットル開度が所定の開度よりも大きいか否かを判定する。
ステップＳ３において、圧力差ΔＰが所定値以下の場合、あるいはスロットル開度が所定の開度以下の場合（Ｓ３でＮＯ）は、ステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ３において、圧力差ΔＰが所定値より大きく、かつスロットル開度が所定の開度よりも大きい場合（Ｓ３でＹＥＳ）は、所定の負荷状態としての高負荷状態であると判定し、ステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、ＥＣＵ２の異常判定部４が、第１吸気温センサ１７のセンサ出力に基づく値ＴＡ１と第２吸気温センサ１９のセンサ出力に基づく値ＴＡ２のうち少なくともいずれか一方の値が、あらかじめ定められた閾値を超えているか否かを判定する。
ステップＳ４において、第１吸気温センサ１７のセンサ出力に基づく値ＴＡ１と第２吸気温センサ１９のセンサ出力に基づく値ＴＡ２のいずれも、あらかじめ定められた閾値を超えていない場合（Ｓ４でＮＯ）、ステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ４において、第１吸気温センサ１７のセンサ出力に基づく値ＴＡ１と第２吸気温センサ１９のセンサ出力に基づく値ＴＡ２のうち少なくともいずれか一方の値が、あらかじめ定められた閾値を超えている場合（Ｓ４でＹＥＳ）は、ステップＳ５へ移行する。
そして、ステップＳ５では、タイマーのカウントダウンを開始する。
ステップＳ６では、再度、ＥＣＵ２の異常判定部４が、第１吸気温センサ１７のセンサ出力に基づく値ＴＡ１と第２吸気温センサ１９のセンサ出力に基づく値ＴＡ２のうち少なくともいずれか一方の値が、あらかじめ定められた閾値を超えているか否かを判定する。
ここで、第１吸気温センサ１７のセンサ出力に基づく値ＴＡ１と第２吸気温センサ１９のセンサ出力に基づく値ＴＡ２のいずれも、あらかじめ定められた閾値を超えていない場合（Ｓ６でＮＯ）は、ステップＳ７に移行し、タイマーをリセットした上で、ステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ６において、第１吸気温センサ１７のセンサ出力に基づく値ＴＡ１と第２吸気温センサ１９のセンサ出力に基づく値ＴＡ２のうち少なくともいずれか一方の値が、あらかじめ定められた閾値を超えている場合（Ｓ６でＹＥＳ）は、ステップＳ８へ移行し、タイマーの値がゼロに到達したか否かを判定する。
ステップＳ８において、タイマーの値がゼロに到達していない場合（Ｓ８でＮＯ）は、ステップＳ９に移行し、タイマーのカウントダウンを継続した上で、ステップＳ６に戻る。
一方、ステップＳ８において、タイマーの値がゼロに到達した場合（Ｓ８でＹＥＳ）、ステップＳ１０に移行し、吸気温異常状態として検知し、インタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定する。そして、本判定処理を終了する。
そして、上記判定処理により、吸気温異常状態を検知し、インタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定された場合は、例えば、ターボチャージャー１２に対して過給の停止を要求する過給停止要求信号を出力する。
これにより、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９のうち、一方の吸気温センサに特性異常（例えば、劣化によるゼロ点ずれや、実温度とセンサ出力の相関性異常）が生じている場合においても、遅れることなく確実に吸気温異常状態を検知し、インタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定することができる。そしてこの場合には、過給の停止等の制御を行うことにより、スロットルバルブ１４等の熱損傷を防ぐことができる。
ここで、本判定処理においては、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９を用いることにより異常時の検出力を高めている一方、タイマーのカウントダウン処理を行っている。よって、ノイズ等による各吸気温センサの瞬時的な異常値によって吸気温異常状態であると誤って判定し、不必要な過給の停止制御等を行うようなこともない。
以上の処理により、インタークーラー１３を含むインタークーラー用冷却水回路３０が故障した場合においても、遅れることなく確実に吸気温異常状態を検知でき、さらにこのとき、過給の停止等の制御を行うことにより、スロットルバルブ１４等の熱損傷を防ぐことができる。
なお、ステップＳ３において、圧力差ΔＰが所定値より大きく、かつスロットル開度が所定の開度よりも大きい場合は、所定の負荷状態としての高負荷状態であると判定し、ステップＳ４に移行しているが、いずれか一方の条件を満たしているときに、所定の負荷状態としての高負荷状態であると判定し、ステップＳ４に移行してもよい。
なお、ステップＳ４、Ｓ６における、各吸気温センサの出力に基づく値は、吸気温センサの出力値自体でもよく、また、吸気温センサの出力値に基づく信号値や温度であってもよい。また、吸気管内および吸気多岐管内の吸気の温度を直接測定して得られた値に限らず、吸気管内および吸気多岐管内の吸気の温度を反映する測定値、例えば吸気管および吸気多岐管自体の温度等であってもよい。
なお、ステップＳ４、Ｓ６における、第１吸気温センサ１７のセンサ出力に基づく値ＴＡ１と比較する閾値と、第２吸気温センサ１９のセンサ出力に基づく値ＴＡ２と比較する閾値は、同じ値としてもよく、別の値としてもよい。
なお、ステップＳ４において、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９のうち、例えば第１吸気温センサ１７のセンサ出力に基づく値ＴＡ１が、あらかじめ定められた閾値を超えた場合は、ステップＳ４以降の処理については、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９のうち、第１吸気温センサ１７のセンサ出力に基づく値ＴＡ１のみに基づいて処理を実行してもよい。すなわち、この場合においては、ステップＳ６において、ステップＳ４の状態（ＴＡ１が閾値を超えている状態）が維持されているかのみを判定する。
また、ステップＳ４において、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９のうち、例えば第２吸気温センサ１９のセンサ出力に基づく値ＴＡ２が、あらかじめ定められた閾値を超えた場合は、ステップＳ４以降の処理については、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９のうち、第２吸気温センサ１９のセンサ出力に基づく値ＴＡ２のみに基づいて処理を実行してもよい。すなわち、この場合においては、ステップＳ６において、ステップＳ４の状態（ＴＡ２が閾値を超えている状態）が維持されているかのみを判定する。
ここで、本判定処理においては、ステップＳ３において、負荷状態判定部３が、所定の負荷状態として高負荷状態であると判定した場合において、異常判定部４が吸気の冷却状態を判定している。次に、図３を用いて、この理由を説明する。
図３は、エンジンの負荷状態と吸気温との関係を示すグラフである。
一般に、スロットルバルブ１４の定常使用限界温度は１００℃程度であることから、スロットルバルブ１４の熱損傷を防ぐために、吸気温が１００℃程度になったときに、過給の停止処理を行うことが好ましい。そして、図３のＢの領域に示されるように、吸気温が１００℃程度となるときは、エンジンが高負荷状態のときである。よって、エンジンが高負荷状態であると判定した場合において、複数の吸気温センサを用いた正確な吸気温の状態の確認処理をすればよい。
なお、図３のＡの領域に示されるように、エンジンが低負荷状態のときは、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９によって測定される吸気温に乖離が生じる一方、図３のＢの領域に示されるエンジンが高負荷状態のときは、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９によって測定される吸気温が概ね一致する。
すなわち、エンジンが高負荷状態のときは、インテークマニホールド１５内の吸気温ＴＡ２が、インタークーラー１３により冷却された直後の吸気温ＴＡ１と概ね一致する状態となるので、インテークマニホールド１５内の吸気温ＴＡ２を測定する第２吸気温センサ１９によっても、インタークーラー１３による冷却機能に異常があるのか否かを適切に判定することができる。
また、エンジンが高負荷状態のときは、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９によって測定される吸気温に対して、概ね同じ閾値を用いることができる等、閾値を用いた異常判定処理を、より適切に行うことができる。
なお、図３に示される特性を利用すれば、吸気温センサの特性異常を判定することも可能である。具体的には、エンジン１が低負荷状態であって、吸気温が低温状態のときにおける、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９によって測定される吸気温の第１の温度差と、エンジン１が高負荷状態であって、吸気温が高温状態のときにおける、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９によって測定される吸気温の第２の温度差とを比較する。図３に示されるように、通常、第１の温度差の方が、第２の温度差よりも大きな値になる。この値が逆転している場合、すなわち、第２の温度差の方が、第１の温度差よりも大きな値となっている場合は、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９のいずれか一方の吸気温センサに特性異常が生じていると判定できる。このときの特性異常としては、実温度とセンサ出力の相関性異常が考えられる。
図４は、吸気温センサのセンサ出力等に基づき、吸気温異常状態を検知し、インタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定する手順を示すタイムチャートである。
ここでは、図４（ａ）に示されるように、時刻ｔ０において、インタークーラー用冷却水回路３０のインタークーラー冷却水通路３４の冷却水漏れが発生した場合について説明する。
時刻ｔ０において冷却水漏れが発生すると、その後、インタークーラー１３の冷却力が不十分となり、図４（ａ）に示されるように、第１吸気温センサ１７による吸気管１６内の吸気温ＴＡ１と、第２吸気温センサ１９によるインテークマニホールド１５内の吸気温ＴＡ２とが、それぞれ上昇する。
ここで、アクセルが踏み込まれると、図４（ｃ）に示されるように、スロットルバルブ１４のスロットル開度が大きくなる。そして、時刻ｔ１において、スロットル開度が所定の開度よりも大きくなったことが検知される。
また、ターボチャージャー１２による過給により、図４（ｂ）に示されるように、第２吸気圧センサ２０によって測定されたインテークマニホールド１５内の圧力ＰＡ２と、大気圧センサ２３によって測定された大気圧ＰＡとの圧力差ΔＰが大きくなっていく。そして、時刻ｔ２において、この圧力差ΔＰが所定値より大きくなったことが検知される。
ここで、時刻ｔ２においては、スロットル開度が所定の開度よりも大きいことが検知され、かつ、前述の圧力差ΔＰが所定値よりも大きいことが検知されていることから、負荷状態判定部３は、時刻ｔ２において、エンジン１の負荷状態が、高負荷状態であると判定する。
時刻ｔ２において、エンジン１の負荷状態が高負荷状態であると判定されると、図４（ｄ）に示されるように、「異常判定開始許可フラグ」が「０」から「１」に切り替わる。これにより、異常判定部４は、第１吸気温センサ１７による吸気温ＴＡ１および第２吸気温センサ１９による吸気温ＴＡ２と、あらかじめ定められた閾値とを比較する処理を開始する。
時刻ｔ２においては、エンジン１の負荷状態が高負荷状態であることから、図４（ａ）に示されるように、吸気温ＴＡ１、ＴＡ２は依然として上昇し続けている。
その後、時刻ｔ３において、第１吸気温センサ１７による吸気温ＴＡ１が閾値を超える。このとき、第２吸気温センサ１９による吸気温ＴＡ２は、まだ閾値を超えていない。しかしながら、２つの吸気温センサのうち、少なくとも一方の吸気温センサによって測定される吸気温が閾値を超えた状況となっているため、図４（ｅ）に示されるように、この時刻ｔ３において、異常判定タイマーのカウントダウンを開始する。
なお、第２吸気温センサ１９は、ゼロ点ずれによる特性異常が発生しており、実温度よりも低い温度を出力している。このような場合においても、本実施形態においては、２つの吸気温センサを用いていることから、吸気温異常状態を検知するための処理を適切に実行することができる。なお、第１吸気温センサ１７に特性異常が発生し、第２吸気温センサ１９が正常である場合においても、同様に、適切に異常検知処理を実行することができる。
その後、図４（ａ）に示されるように、第１吸気温センサ１７による吸気温ＴＡ１が閾値を超えた状態が継続している間、異常判定タイマーのカウントダウンは継続し、図４（ｅ）に示されるように、時刻ｔ４において、異常判定タイマーの値がゼロとなる。
異常判定タイマーの値がゼロとなると、ＥＣＵ２の異常判定部４は、吸気温異常状態を検知し、図４（ｆ）に示されるように、時刻ｔ４において、「吸気温異常確定フラグ」が「０」から「１」に切り替わり、吸気冷却装置としてのインタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定する。
そして、時刻ｔ４において、図４（ｆ）に示されるように、「吸気温異常確定フラグ」が「０」から「１」に切り替わったとき、図４（ｇ）に示されるように、ターボチャージャー１２に対して過給の停止を要求する「過給停止要求フラグ」を「０」から「１」に切り替える。
これにより、第１吸気温センサ１７と第２吸気温センサ１９のうち、一方の吸気温センサに特性異常（例えば、劣化によるゼロ点ずれや、実温度とセンサ出力の相関性異常）が生じている場合においても、遅れることなく確実に吸気温異常状態を検知し、インタークーラー１３を含むインタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定することができる。本実施形態においては、異常判定部４により、冷却水漏れによってインタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていることを、適切に検知している。さらに本実施形態においては、このときに過給停止制御を行っているため、図４（ａ）に示されるハードウェアＮＧゾーンの温度領域となる前に、吸気温が低下している。よって、冷却水のボイリングや、スロットルバルブ１４の熱損傷等のトラブルを適切に防いでいる。
なお、上記実施形態においては、吸気冷却装置として、水冷式のインタークーラー用冷却水回路を用いているが、これに限られない。例えば、吸気冷却装置として、空冷式の吸気冷却装置を用いてもよい。
本実施形態の吸気冷却装置異常検知システムによれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、エンジン１の負荷状態が所定の負荷状態であると判定された場合において、第１吸気温センサ１７の出力に基づく値と第２吸気温センサ１９の出力に基づく値のうち少なくともいずれか一方の値があらかじめ定めた閾値を超えた状態が、所定時間以上となった場合に、インタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定する。
これにより、一方の吸気温センサに特性異常が発生しても、エンジン１が高負荷状態の場合においては、遅れることなく確実にインタークーラー用冷却水回路３０の異常が生じていると判定することができる。
（２）本実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、インタークーラー用冷却水回路３０に異常が生じていると判定した場合、ターボチャージャー１２に対して過給の停止を要求する過給停止要求信号を出力する。したがって、スロットルバルブ１４等の熱損傷を防ぐことができる。
（３）本実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、負荷状態判定部３は、大気圧とインテークマニホールド１５内の圧力との圧力差が所定値よりも大きい状態および／またはスロットルバルブ１４の開度が所定の開度よりも大きい状態の場合に、エンジン１の負荷状態が高負荷状態であると判定する。したがって、正確にエンジン１の負荷状態を判定することができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、また詳細な説明を省略する。
図５は、本実施形態におけるフローチャートである。
本実施形態においては、図５に示されるように、図２に示される第１実施形態のフローチャートのステップＳ４とステップＳ５の間に、タイマーをセットするステップである、ステップＳ１１が挿入されている。
通常、ターボチャージャー１２により過給されているほど、吸気温がはやく上昇する。したがって、ターボチャージャー１２により強く過給されているときほど、インタークーラー用冷却水回路３０の異常を早期に検知することが好ましい。
ここで、大気圧ＴＰとインテークマニホールド１５内の圧力ＴＰ２との圧力差ΔＰは、ターボチャージャー１２による過給状態を反映した値である。
そこで、本実施形態においては、ステップＳ１１において、ステップＳ５以降でカウントダウンが始まるタイマーの設定時間を、大気圧ＴＰとインテークマニホールド１５内の圧力ＴＰ２との圧力差ΔＰに応じて設定している。より具体的には、図６のグラフに示されるように、タイマーの設定時間を、大気圧ＴＰとインテークマニホールド１５内の圧力ＴＰ２との圧力差ΔＰが大きいほど、短く設定している。
このように設定することで、ターボチャージャー１２の過給状態に応じて、インタークーラー用冷却水回路３０の異常が生じていると判定するまでの所定の時間を短く設定することができ、より適切にインタークーラー用冷却水回路３０の異常を検知することができる。
なお、本実施形態においては、大気圧ＴＰとインテークマニホールド１５内の圧力ＴＰ２との圧力差ΔＰを、エンジン１の負荷状態を把握するための情報として用いると共に、インタークーラー用冷却水回路３０の異常が生じていると判定するまでの所定の時間を設定するための情報として用いている。
これにより、少ない信号処理によって、適切な異常判定処理を行うことができる。
本実施形態の吸気冷却装置異常検知システムによれば、上記（１）〜（３）に加えて以下の効果を奏する。
（４）本実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、前述の所定時間を、大気圧とインテークマニホールド１５内の圧力との圧力差に応じて設定する。
ここで、大気圧とインテークマニホールド１５内の圧力との圧力差は、ターボチャージャー１２の過給状態を反映した値である。したがって、本実施形態によれば、ターボチャージャー１２の過給状態に応じて、インタークーラー用冷却水回路３０の異常が生じていると判定するまでの所定の時間を適切に設定することができる。
（５）本実施形態に係る吸気冷却装置異常検知システムでは、前述の所定時間を、大気圧とインテークマニホールド１５の圧力との圧力差が大きいほど短く設定する。
ここで、大気圧とインテークマニホールド１５内の圧力との圧力差が大きいほど、より過給している状態となっているということができる。このときは吸気温がはやく上昇するため、インタークーラー用冷却水回路３０の異常を早期に検知することが好ましい。したがって、本実施形態によれば、ターボチャージャー１２の過給状態に応じて、インタークーラー用冷却水回路３０の異常が生じていると判定するまでの所定の時間を短く設定することで、より効果的に、インタークーラー用冷却水回路３０の異常を検知することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に含まれる。
１…エンジン（内燃機関）
２…ＥＣＵ
３…負荷状態判定部
４…異常判定部
１０…エンジンの吸気路（内燃機関の吸気路）
１２…ターボチャージャー（過給機）
１３…インタークーラー（熱交換器）
１４…スロットルバルブ（吸気弁）
１５…インテークマニホールド（吸気多岐管）
１６…吸気管
１７…第１吸気温センサ
１９…第２吸気温センサ
２０…第２吸気圧センサ
２３…大気圧センサ
３０…インタークーラー用冷却水回路（吸気冷却装置）

Claims (5)

  1. 過給機の下流側に設けられた熱交換器の下流側であって、吸気弁の上流側の吸気管内の吸気温を検出する第１吸気温センサと、
    前記吸気弁の下流側に設けられた吸気多岐管内の吸気温を検出する第２吸気温センサと、を備えた、内燃機関の吸気冷却装置異常検知システムであって、
    前記内燃機関の負荷状態を判定する負荷状態判定部と、
    前記熱交換器を含む吸気冷却装置に異常が生じていると判定する異常判定部と、を備え、
    前記異常判定部は、
    前記負荷状態判定部により前記内燃機関の負荷状態が所定の負荷状態であると判定された場合において、
    前記第１吸気温センサの出力に基づく値と前記第２吸気温センサの出力に基づく値のうち少なくともいずれか一方の値があらかじめ定めた閾値を超えた状態が、所定時間以上となった場合に、前記吸気冷却装置に異常が生じていると判定する、吸気冷却装置異常検知システム。
  2. 前記所定時間は、大気圧と前記吸気多岐管内の圧力との圧力差に応じて設定される、請求項１に記載の吸気冷却装置異常検知システム。
  3. 前記所定時間は、大気圧と前記吸気多岐管の圧力との圧力差が大きいほど短く設定される、請求項２に記載の吸気冷却装置異常検知システム。
  4. 前記異常判定部が、前記吸気冷却装置に異常が生じていると判定した場合、前記過給機に対して過給の停止を要求する過給停止要求信号を出力する、請求項１から３のいずれかに記載の吸気冷却装置異常検知システム。
  5. 前記負荷状態判定部は、大気圧と前記吸気多岐管内の圧力との圧力差が所定値よりも大きい状態および／または前記吸気弁の開度が所定の開度よりも大きい状態の場合に、前記内燃機関の負荷状態が前記所定の負荷状態であると判定する、請求項１から４のいずれかに記載の吸気冷却装置異常検知システム。
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