JP7313132B2 - インテークホース劣化判定方法及び車両動作制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ターボチャージャを搭載した車両においてターボチャージャを構成する圧縮機とエンジンとを接続するインテークホースの劣化判定方法に関し、特に、信頼性の向上、構成の簡素化等を図ったものに関する。

内燃機関においては、エミッション対策等に有効な手段であること等から、内燃機関の吸入空気を過給するターボチャージャ（過給装置）が用いられることは従来から良く知られている通りである（例えば、特許文献１等参照）
かかるターボチャージャを構成する圧縮機とエンジンのインテークマニホールドとの接続には、従来、ゴム製のホース（インテークホース）が用いられることが多い。

このため、金属製の部材を用いたもの等に比して、環境条件等による劣化が発生し易く、劣化を要因とする吸気漏れなどを招き、最悪の場合には過給制御の停止による走行不能を招く畏れがあるため、劣化状態の確実な把握、監視が必要とされる。
このようなインテークホースの劣化状態等の監視は、従来、目視や手による触診が殆どである。

特開２００９－１６８００７号公報

しかしながら、目視や触診は、一般に、その判断基準の客観化が難しく、また、判断の精度は、作業者の熟練度に負うところが大きいため、判断の信頼性が一定しないという問題がある。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、ゴム製のインテークホースの劣化を作業者の熟練度に依存することなく客観的、かつ、確実に把握可能とし、信頼性の高い劣化判定を可能とするインテークホース劣化判定方法及び車両動作制御装置を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るインテークホース劣化判定方法は、
車両に搭載された過給装置を構成するコンプレッサとエンジンとを接続するインテークホースの劣化判定方法であって、
吸気温度が基準吸気温度を上回り、かつ、冷却水温が基準冷却水温を上回った場合に、前記過給装置における過給圧の増加指示の有無を判定し、前記増加指示が発生したと判定された場合、実過給圧が当該増加指示発生時から判定基準圧力に達するまでの過給圧上昇時間を計測し、計測された前記過給圧上昇時間が所定の閾値時間を上回っていないと判定された場合に、前記インテークホースが劣化していると判定し、
前記基準吸気温度は、低い吸気温度においてゴム製であるインテークホースが硬化し、過給圧の上昇時間に影響を与えることがなくなり、的確な判定が確保できなくなる事態を回避できるよう予め定められ、前記基準冷却水温は、冷却水温が低い状態にあって、エンジンが十分に動作している状態ではなくなり、的確な判定が確保できなくなる事態を回避できるよう予め定められてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るインテークホース劣化判定装置は、
車両に搭載された過給装置を構成するコンプレッサとエンジンとを接続するインテークホースの劣化を電子制御ユニットにより判定可能に構成されてなるインテークホース劣化判定装置であって、
前記電子制御ユニットは、
吸気温度が基準吸気温度を上回り、かつ、冷却水温が基準冷却水温を上回った場合に、前記過給装置における過給圧の増加指示の有無を判定し、前記増加指示が発生したと判定された場合、実過給圧が当該増加指示発生時から判定基準圧力に達するまでの過給圧上昇時間を計測し、計測された前記過給圧上昇時間が所定の閾値時間を上回っていないと判定された場合、前記インテークホースが劣化していると判定するよう構成されてなり、前記基準吸気温度は、低い吸気温度においてゴム製であるインテークホースが硬化し、過給圧の上昇時間に影響を与えることがなくなり、的確な判定が確保できなくなる事態を回避できるよう予め定められ、前記基準冷却水温は、冷却水温が低い状態にあって、エンジンが十分に動作している状態ではなくなり、的確な判定が確保できなくなる事態を回避できるよう予め定められてなるものである。

本発明によれば、過給圧の増圧の際の圧力の上昇時間によってインテークホースの劣化を判断するようにしたので、従来の目視や触診などによる劣化判定とは異なり、劣化判定における作業者の熟練度のような不安定な要因を排除して客観的で、より確実で信頼性のある劣化判定を確保することができるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態における車両動作制御装置の構成例を示す構成図である。 本発明の実施の形態における車両動作制御装置により劣化判定されるインテークホースと周辺の概略構成を模式的に示す模式図である。 本発明の実施の形態におけるインテークホース劣化判定処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるインテークホース劣化判定処理における劣化判定に用いられる過給圧上昇時間を説明する模式図であって、図４（Ａ）は吸入空気量の変化を説明する模式図、図４（Ｂ）は過給圧の変化と過給圧上昇時間の関係を説明する模式図である。 本発明の実施の形態におけるエンジンオイル劣化判定処理において用いられる温度補正係数表の一例を示す表である。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるエンジンオイル劣化判定方法が適用される車両動作制御装置の構成例について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態における車両動作制御装置は、自動車両５０に搭載された電子制御ユニット１００を主たる構成要素として構成されてなるものである。

この電子制御ユニット１００は、内燃機関としてのエンジン５１の動作制御などが実行可能に構成されたものであり、それ自体は、電子制御を可能とした従来の自動車両に搭載されたものと基本的に同一のものである。
すなわち、本発明の実施の形態における電子制御ユニット１００は、従来同様、エンジン５１の回転制御や燃料噴射制御など、車両の走行制御として必要な種々の制御が実行可能に構成されたものであることを前提とする。

また、さらに、本発明の実施の形態における自動車両５０は、過給装置を備えたものを前提としている。
すなわち、エンジン５１には、コンプレッサ５２によりインテークホース１を介して圧縮された吸入空気が供給されるようになっている（図２参照）。このコンプレッサ５２は、良く知られているように図示されないタービンと共に過給装置を構成するものである。したがって、電子制御ユニット１００は、従来同様の過給圧制御が実行可能に構成されたものであることを前提とする。

かかる電子制御ユニット１００には、図示されないセンサにより検出されたエンジン回転数、車速、エンジン５１の冷却水温、吸気温度などと共に、エアフロセンサ２により検出された吸気流量、過給圧センサ３により検出された過給圧など、エンジン５１の動作制御等に必要な種々の検出信号等が入力され、燃料噴射制御処理や後述するインテークホース劣化判定処理などに供されるようになっている。
なお、過給圧センサ３は、例えば、エンジン５１の吸気口（図示せず）近傍のインテークホース１の適宜な部位などに設けられる。また、エアフロセンサ２は、コンプレッサ５２の上流側に設けられたエアフィルタ５３の適宜な部位に設けられる（図２参照）。

また、電子制御ユニット１００は、後述するようにインテークホース劣化判定処理を実行し、インテークホース異常と判定された場合に、自動車両５０に設けられた計器盤（図１においては「ＩＮＰ」と表記）４の報知灯４ａを点灯させる等の報知動作を実行可能となっている。

次に、本発明の実施の形態におけるインテークホース劣化判定処理について、図３乃至図５を参照しつつ説明する。
最初に、電子制御ユニット１００により実行される本発明の実施の形態におけるインテークホース劣化判定処理について概括的に説明する。
ゴム製のインテークホース１が劣化して硬化してくると、過給の際の過給圧の上昇時間が、正常の場合に比して減少する傾向にある。本発明の実施の形態におけるインテークホース劣化判定は、この過給圧の上昇時間に着目し、過給圧の上昇時間によってインテークホース１の劣化の有無を判定するようにしたものである。

以下、具体的に説明すれば、まず、電子制御ユニット１００により処理が開始されると、最初に、判定環境条件の一つである吸気温度が基準吸気温度Ｔinを上回っているか否かが判定される（図３のステップＳ１１０参照）。
このように吸気温度を判定するのは、吸気温度が低い場合、ゴム製のインテークホース１が硬化する傾向にあり、この劣化判定において判断対象とされる過給圧の上昇時間にさほどの影響を与えず、的確な判定が確保できない畏れがあるためである。

このステップＳ１１０の判定は、吸気温度が基準吸気温度Ｔinを上回ったと判定されるまで繰り返され、吸気温度が基準吸気温度Ｔinを上回ったと判定されると（ＹＥＳの場合）、次述するステップＳ１２０の処理へ進むこととなる。
ステップＳ１２０においては、判定環境条件の一つである冷却水温が基準冷却水温Ｔwaを上回っているか否かが判定される。

このように冷却水温を判定するのは、冷却水温が低い状態にあっては、エンジン５１が十分に動作している状態であるとは言えず、吸気温度が低い場合と同様、的確な判定が確保できない畏れがあるためである。

しかして、ステップＳ１２０において、冷却水温が基準冷却水温Ｔwaを上回っていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１３０の処理へ進む一方、冷却水温が基準冷却水温Ｔwaを上回っていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ１１０へ戻り、一連の処理が繰り返されることとなる。

ステップ１３０においては、過給圧の増圧指示が発生しているか否かが判定される。
先に述べたように、本発明の実施の形態における電子制御ユニット１００は、従来同様の過給圧制御処理の実行を可能としたものを前提としており、この過給圧の増圧指示は、過給圧制御処理の実行過程において生ずるものである。
したがって、このステップＳ１３０においては、過給圧の増圧指示が必要か否かなどを新たに判定する必要は無く、別途、実行されている過給圧制御処理における過給圧の増圧指示の有無を流用すれば足りるものである。

しかして、ステップＳ１３０において、過給圧の増圧指示が発生していると判定された場合（ＹＥＳの場合）、次述するステップＳ１４０の処理へ進む一方、過給圧の増圧指示は発生していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ１１０へ戻り、一連の処理が繰り返されることとなる。

ステップＳ１４０においては、過給圧上昇時間Ｔbupの計測が開始される。
この過給圧上昇時間Ｔbupの計測は、過給圧が判定基準圧力Ｐrefを上回ったと判定されるまで行われ（図３のステップＳ１５０参照）、過給圧が判定基準圧力Ｐrefを上回ったと判定された時点で過給圧上昇時間Ｔbupが確定される。

ここで、図４を参照しつつ、過給圧上昇時間の計測について説明する。
先ず、過給圧は、通常、過給圧の増圧指示が発生した時点から、ある程度の過給圧に達するまでは、比較的緩慢に上昇してゆき、その後、それ依然よりも早い速度で上昇する傾向にある。
この過給圧の変化は、インテークホース１の異常の有無に関わらず基本的に同一であるが、インテークホース１が硬化すると、過給圧の上昇速度が増す箇所までの過給圧の上昇に要する時間が短くなる傾向にある。

例えば、図４（Ａ）には、過給圧の増圧指示に応じた吸入空気量の変化例が二点鎖線の特性線により示されている。この例は、時刻ｔ１において過給圧の増圧指示がなされ、それに伴い、指示圧、すなわち、目標の過給圧が時間の経過と共に増加するに伴い吸入空気量が増加する場合の一例である。

そして、図４（Ｂ）において、インテークホース１が正常な場合の過給圧の上昇特性の一例が実線の特性線で、また、インテークホース１が劣化し硬化している場合の過給圧の上昇特性の一例が一点鎖線の特性線で、それぞれ示されている。
インテークホース１に劣化が生ずると、過給圧の上昇速度が増す箇所である判定基準圧力までの過給圧の上昇時間に違いが生じ、劣化が進むに従い時間が短くなる傾向にある。

本発明の実施の形態においては、上述のようにインテークホース１の劣化によって生ずる過給圧の上昇時間の違いに着目し、これを劣化判定に用いることとしている。
すなわち、先に述べたように過給圧の上昇速度がそれ依然よりも増加する箇所、いわば変曲点に相当する箇所の過給圧を判定基準圧力Ｐrefとして、過給圧の増圧指示の発生時点から、過給圧がこの判定基準圧に達するまでの時間を過給圧上昇時間Ｔbupとして計測している。

計測された過給圧上昇時間Ｔbupは、後述するように閾値時間と比較される（図３のステップＳ１７０参照）。
ここで、閾値時間Ｔbrefは、過給圧上昇時間Ｔbupが正常か否かを判断するための判断基準である。
例えば、図４（Ｂ）において、点線の特性線は、過給圧上昇時間Ｔbupが正常か否かを判定する際の基準となる過給圧変化の例であり、この基準の特性線において、過給圧が判定基準圧力に達するまでの時間が閾値時間Ｔbrefである。

この基準の特性線や閾値時間、さらに、判定基準圧は、インテークホース１の直径や長さ、指示圧の勾配（変化率）に応じて異なるものであるので、車両の具体的な仕様等を勘案して、試験結果やシミュレーション結果に基づいて定めるのが好適である。

しかして、過給圧上昇時間Ｔbupが計測された後、閾値時間Ｔbrefの補正処理が行われる（図３のステップＳ１６０参照）。
先に述べたように、閾値時間Ｔbrefは、試験結果やシミュレーション結果に基づいて定められるが、その際、閾値時間Ｔbrefを選定する際の条件とされる吸気温度や冷却水温は、通常、過給圧制御が比較的理想的な状態となる場合の温度が選択される。それ故、このようにして定められた閾値時間Ｔbrefは、いわば標準値と言うべきものである。

そのため、本発明の実施の形態においては、判定の精度を高めるため、劣化判定を行う際に、予め標準値として設定された閾値時間Ｔbrefを、吸気温度と冷却水温を用いて補正し、補正された閾値時間Ｔbrefを、次述するステップＳ１７０の判定に用いることとしている。

ここで、上述の閾値時間Ｔbrefの補正は、閾値時間Ｔbrefに補正係数を乗ずることで行われる。補正係数は、例えば、図５に示されたように、試験結果やシミュレーション結果に基づいて予めテーブル化された補正係数表から、その時の吸気温度と冷却水温に対応する補正係数が選定される。なお、補正係数表に記載された吸気温度と冷却水温の組み合わせ以外の組み合わせに対する補正係数は、いわゆる補間法を用いて求めるのが好適である。

すなわち、補正により得られた時間を、例えば、補正閾値時間Ｔbref(am)とすると、補正閾値時間Ｔbref(am)は、補正閾値時間Ｔbref(am)＝閾値時間Ｔbref×Ｋとして求められる。なお、ここで、”Ｋ”は、補正係数であり、図５に例示されたような補正係数表を用いて定められる値である。

補正係数表は、吸気温度と冷却水温とを補正係数選択の際のパラメータとして、対応する補正係数が選択されるよう構成されてなるものである。
なお、図５に示された補正係数は、あくまでも一例であり、これに限定されるものではない。

次いで、過給圧上昇時間Ｔbupが、補正閾値時間Ｔbref(am)を上回っているか
否かが判定される（図３のステップＳ１７０参照）。
そして、過給圧上昇時間Ｔbupが補正閾値時間Ｔbref(am)を上回っていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、インテークホース１は正常であると判定され、一連の処理は終了されることとなる。

一方、過給圧上昇時間Ｔbupが補正閾値時間Ｔbref(am)を上回っていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、劣化判定回数計数が行われる（図３のステップＳ１９０参照）。
過給圧上昇時間Ｔbupが補正閾値時間Ｔbref(am)を上回っていないとの判定がなされたことは、インテークホース１が劣化していること意味する。したがって、即座に異常と判定して、必要な安全措置を施すようにしても良いが、本発明の実施の形態においては、より確実性、信頼性を確保する等の観点から、複数回劣化判定がなされた後に、インテークホース１は異常であると判定するようにしている。

そのため、ステップＳ１９０においては、過給圧上昇時間Ｔbupが補正閾値時間Ｔbref(am)を上回っていないと判定された回数である劣化判定回数の計数が行われる。
次いで、劣化判定回数が基準回数を上回ったか否かが判定され（図３のステップＳ２００）、劣化判定回数が基準回数を上回ったと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ２１０の処理へ進むこととなる。

一方、ステップＳ２００において、劣化判定回数が基準回数を上回っていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、一連の処理は終了され、一旦、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。メインルーチンにおいては、他の所用の処理が実行された後、再び、この一連の処理が開始されることとなる。
なお、基準回数は、過給装置の具体的な仕様やインテークホースの長さや直径等などによって、その最適値は異なるので、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて定めるのが好適である。

ステップＳ２１０においては、劣化判定回数が基準回数を上回ったことで、インテークホース１の劣化が確実だとして、異常の判定がなされて、報知処理が実行されることとなる。
報知処理は、インテークホース１が劣化していること（異常であること）を、車両のユーザ、運転者（ドライバ）等に音や表示等によって知らしめる処理、動作等を意味する。

例えば、自動車両５０に設けられた計器盤５３の報知灯５３ａを点灯させる等の報知動作が実行されるようになっている。
なお、報知処理は、勿論、報知灯５３ａを点灯に限定される必要はなく、液晶表示素子等の表示デバイスに所望の図形や文字等を表示したり、鳴動素子を鳴動させても良く、さらには、これらを任意に組み合わせて実行するようにしても好適である。

客観的、かつ、確実なインテークホースの劣化把握が所望される車両に適用できる。

１…インテークホース
２…エアフロセンサ
３…過給圧センサ
１００…電子制御ユニット
５１…エンジン
５２…コンプレッサ

Claims (2)

1. 車両に搭載された過給装置を構成するコンプレッサとエンジンとを接続するインテークホースの劣化判定方法であって、
   吸気温度が基準吸気温度を上回り、かつ、冷却水温が基準冷却水温を上回った場合に、前記過給装置における過給圧の増加指示の有無を判定し、前記増加指示が発生したと判定された場合、実過給圧が当該増加指示発生時から判定基準圧力に達するまでの過給圧上昇時間を計測し、計測された前記過給圧上昇時間が所定の閾値時間を上回っていないと判定された場合に、前記インテークホースが劣化していると判定し、
   前記基準吸気温度は、低い吸気温度においてゴム製であるインテークホースが硬化し、過給圧の上昇時間に影響を与えることがなくなり、的確な判定が確保できなくなる事態を回避できるよう予め定められ、前記基準冷却水温は、冷却水温が低い状態にあって、エンジンが十分に動作している状態ではなくなり、的確な判定が確保できなくなる事態を回避できるよう予め定められたものであることを特徴とするインテークホース劣化判定方法。
2. 車両に搭載された過給装置を構成するコンプレッサとエンジンとを接続するインテークホースの劣化を電子制御ユニットにより判定可能に構成されてなるインテークホース劣化判定装置であって、
   前記電子制御ユニットは、
   吸気温度が基準吸気温度を上回り、かつ、冷却水温が基準冷却水温を上回った場合に、前記過給装置における過給圧の増加指示の有無を判定し、前記増加指示が発生したと判定された場合、実過給圧が当該増加指示発生時から判定基準圧力に達するまでの過給圧上昇時間を計測し、計測された前記過給圧上昇時間が所定の閾値時間を上回っていないと判定された場合、前記インテークホースが劣化していると判定するよう構成されてなり、前記基準吸気温度は、低い吸気温度においてゴム製であるインテークホースが硬化し、過給圧の上昇時間に影響を与えることがなくなり、的確な判定が確保できなくなる事態を回避できるよう予め定められ、前記基準冷却水温は、冷却水温が低い状態にあって、エンジンが十分に動作している状態ではなくなり、的確な判定が確保できなくなる事態を回避できるよう予め定められたものであることを特徴とするインテークホース劣化判定装置。

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