特開 2024-176644 車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176644

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20241212BHJP

   F02B 29/04 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 368Z

F02B29/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095367

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北岡 樹

(72)【発明者】

【氏名】中村 嘉寿

【テーマコード（参考）】

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G384BA41

3G384DA42

3G384FA11B

3G384FA85B

3G384FA86B

(57)【要約】

【課題】エンジン周辺構造を簡素化し得る技術を提供する。
【解決手段】前記車両は、前記車両を駆動するエンジンと、前記エンジン内に圧縮空気を供給する過給機と、前記エンジンと前記過給機との間に配置されるとともに、前記圧縮空気を冷却するインタクーラと、前記インタクーラを通過した前記圧縮空気の温度を検出する温度センサと、前記インタクーラの冷却性能を監視する監視装置とを備える。前記監視装置は、前記車両の車速、外気温、大気圧、及び、前記過給機による過給圧のデータを用いて、前記インタクーラの正常時の放熱量を推定し、前記外気温、前記大気圧、前記過給圧、前記温度センサによる検出温度、エンジン回転数、及び、エンジン負荷のデータを用いて、前記インタクーラの実際の放熱量を算出し、前記実際の放熱量が前記正常時の放熱量を下回るときに、前記インタクーラの冷却性能に異常が生じていると判断する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両であって、
前記車両を駆動するエンジンと、
前記エンジン内に圧縮空気を供給する過給機と、
前記エンジンと前記過給機との間に配置されるとともに、前記圧縮空気を冷却するインタクーラと、
前記インタクーラを通過した前記圧縮空気の温度を検出する温度センサと、
前記インタクーラの冷却性能を監視する監視装置と、
を備え、
前記監視装置は、
前記車両の車速、外気温、大気圧、及び、前記過給機による過給圧のデータを用いて、前記インタクーラの正常時の放熱量を推定し、
前記外気温、前記大気圧、前記過給圧、前記温度センサによる検出温度、エンジン回転数、及び、エンジン負荷のデータを用いて、前記インタクーラの実際の放熱量を算出し、
前記実際の放熱量が前記正常時の放熱量を下回るときに、前記インタクーラの冷却性能に異常が生じていると判断する、
車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、エンジンを有する車両のエンジン周辺構造が記載されている。当該車両は、エンジンに加え、過給機と、インタクーラと、を備える。インタクーラは、過給機によって圧縮された空気を冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２１３４７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記した車両では、インタクーラの冷却性能が正常に機能しない場合、過給機の圧縮により高温となった空気が、そのままエンジン内に流入するおそれがある。この場合、異常燃焼の発生を回避するため、点火タイミングを遅延させる制御が作動することで、エンジンのエミッションが悪化し得る。そのため、インタクーラを備える車両では、インタクーラの冷却性能を常時監視し、その異常を検出する必要がある。しかしながら、インタクーラの入口温度及び出口温度の両方を検出する温度センサを設ける場合、エンジン周辺構造が比較的大型化や複雑化し得る。本明細書は、このような問題を回避又は抑制し得る技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する技術は、車両に具現化される。前記車両は、前記車両を駆動するエンジンと、前記エンジン内に圧縮空気を供給する過給機と、前記エンジンと前記過給機との間に配置されるとともに、前記圧縮空気を冷却するインタクーラと、前記インタクーラを通過した前記圧縮空気の温度を検出する温度センサと、前記インタクーラの冷却性能を監視する監視装置とを備える。前記監視装置は、前記車両の車速、外気温、大気圧、及び、前記過給機による過給圧のデータを用いて、前記インタクーラの正常時の放熱量を推定し、前記外気温、前記大気圧、前記過給圧、前記温度センサによる検出温度、エンジン回転数、及び、エンジン負荷のデータを用いて、前記インタクーラの実際の放熱量を算出し、前記実際の放熱量が前記正常時の放熱量を下回るときに、前記インタクーラの冷却性能に異常が生じていると判断する。

【0006】

上記した構成では、車速、外気温、大気圧、及び、過給圧のデータからインタクーラの正常時の放熱量が推定されるとともに、外気温、大気圧、過給圧、インタクーラの出口温度、エンジン回転数、及びエンジン負荷のデータからインタクーラの実際の放熱量が算出される。そして、これらの放熱量を比較することで、インタクーラの冷却性能について異常の有無が判断される。従って、インタクーラの出口温度に加えて、入口温度を検出する温度センサをさらに設ける必要がない。結果として、車両のエンジン周辺構造は、比較的に簡素化される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】車両の構成を示すブロック図である。

【図2】監視装置が実行する異常判定処理の一連の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図面を参照して、実施例の車両１０について説明する。図１に示すように、車両１０は、エンジン１２と、過給機１４と、ブーストセンサ１６と、インタクーラ１８と、温度センサ２０と、監視装置２２と、を備える。

【0009】

エンジン１２は、車両１０を駆動する内燃機関である。エンジン１２は、ガソリンエンジンである。

【0010】

過給機１４は、エンジン内に圧縮空気を供給する。過給機１４は、いわゆるターボチャージャであり、タービンとコンプレッサとを有する。過給機１４は、吸気した排気ガスの流れをタービンにより回転運動に変換し、コンプレッサを回転させて圧縮空気を生成する。他の実施形態では、過給機１４が、いわゆるスーパーチャージャであって、クランクシャフトの回転を動力とするものであってもよい。

【0011】

ブーストセンサ１６は、過給機１４に接続されており、過給機１４が圧縮した空気の圧力（即ち過給圧）を計測する。ブーストセンサ１６は、監視装置２２と通信可能に接続されている。

【0012】

インタクーラ１８は、エンジン１２と過給機１４との間に配置される。インタクーラ１８は、過給機１４の圧縮により高温になった圧縮空気を冷却する。

【0013】

温度センサ２０は、エンジン１２とインタクーラ１８との間に配置される。温度センサ２０は、インタクーラ１８を通過した圧縮空気の温度（即ち、インタクーラ１８の出口温度）を検出する。温度センサ２０は、監視装置２２と通信可能に接続されている。

【0014】

監視装置２２は、インタクーラ１８の冷却性能を監視する。監視装置２２は、例えばプロセッサとメモリとを有する。監視装置２２は、所定の時間毎に各種センサ等から様々なデータを取得する。そして、監視装置２２は、それらのデータに基づいて、メモリに予め記憶されたプログラムに従って、インタクーラ１８の冷却性能が正常／異常状態であるかを判断する異常判定処理を繰り返し実行する。監視装置２２が取得する様々なデータには、車速、外気温、大気圧、ブーストセンサ１６による過給圧（ブースタ圧とも称する）、温度センサ２０による検出温度、エンジン回転数及びエンジン負荷等が含まれる。

【0015】

次いで、図２を参照して、監視装置２２が実行するインタクーラ１８の異常判定処理の一例について説明する。

【0016】

ステップＳ１２において、監視装置２２は、エンジン回転数、ユーザによる要求エンジン負荷から要求吸気量（即ち、エンジン１２に供給する空気量）を算出する。

【0017】

ステップＳ１４において、監視装置２２は、外気温センサ、大気圧センサ、及びブーストセンサ１６の各検出データから、インタクーラ１８に供給される圧縮空気の温度（即ちインタクーラ１８の入口温度）を算出する。

【0018】

ステップＳ１６において、監視装置２２は、Ｓ１２で算出した要求吸気量と、ステップＳ１４で計算したインタクーラ１８の入口温度と、温度センサ２０によるインタクーラ１８の出口温度とから、インタクーラ１８の実際の放熱量Ｑrealを算出する。具体的には、実際の放熱量Ｑrealは、Ｑreal＝ｍ＊Ｃ＊ΔＴにより算出される。ここで、ｍは、要求吸気量であり、Ｃは、比熱（一定値）であり、ΔＴは、インタクーラ１８の入口温度とインタクーラ１８の出口温度との差分温度である。

【0019】

ステップＳ１８において、監視装置２２は、車速データから熱伝導率を算出する。一例ではあるが、監視装置２２には、様々な車速に対してインタクーラ１８の熱伝導率の標準値を記述するマップが記憶されており、監視装置２２は、そのマップを用いて、現在の車速データからインタクーラ１８が正常時のときの熱伝導率を導出する。

【0020】

ステップＳ２０において、監視装置２２は、外気温センサによる検出データと、ステップＳ１４で計算したインタクーラ入口温度とから、対数平均温度差ΔＴlmを算出する。

【0021】

ステップＳ２２において、監視装置２２は、ステップＳ１８で算出した熱伝導率と、ステップＳ２０で算出した対数平均温度差ΔＴlmとから、インタクーラ１８の正常時の放熱量Ｑestを算出する。具体的には、正常時の放熱量Ｑestは、Ｑest＝Ｕ＊Ａ＊ΔＴlmにより算出される。ここで、Ｕは、総括熱伝達係数であって、即ちステップＳ１８による熱伝導率である、Ａは、伝達面積（一定値）である。

【0022】

ステップ２４において、監視装置２２は、ステップＳ１８で算出した実際の放熱量Ｑrealが、ステップＳ２２で算出した正常時の放熱量Ｑest以上であるのか否かを判断する。監視装置２２は、実際の放熱量Ｑrealが正常時の放熱量Ｑest以上であるときに（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ２６の処理に進み、インタクーラ１８の冷却性能が正常であると判定する。実際の放熱量Ｑrealが正常時の放熱量Ｑestを下回るときに（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ２８の処理に進み、インタクーラ１８の冷却性能が異常であると判定する。

【0023】

以上により、監視装置２２による一連の処理が終了する。このように、監視装置２２は、車両１０の車速、外気温、大気圧、及び、過給機１４による過給圧のデータを用いて、インタクーラ１８の正常時の放熱量Ｑestを推定する。また、監視装置２２は、外気温、大気圧、過給圧、温度センサ２０による検出温度（即ち、インタクーラ１８の出口温度）、エンジン回転数、及び、エンジン負荷のデータを用いて、インタクーラ１８の実際の放熱量Ｑrealを算出する。そして、監視装置２２は、実際の放熱量Ｑrealが正常時の放熱量Ｑestを下回るときに、インタクーラ１８の冷却性能に異常が生じていると判断する。このような構成によると、インタクーラ１８の出口温度に加えて、入口温度を検出する温度センサをさらに設ける必要がない。結果として、車両１０のエンジン１２の周辺構造は、比較的に簡素化される。

【符号の説明】

【0024】

１０：車両、１２：エンジン、１４：過給機、１６：ブーストセンサ、１８：インタクーラ、２０：温度センサ、２２：監視装置

【図1】

【図2】