JP2011247181A - Failure detecting device of internal combustion engine with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給器を備えた内燃機関の故障検出装置に関する。 The present invention relates to a failure detection apparatus for an internal combustion engine including a supercharger.
内燃機関においては、該内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して駆動されるターボチャージャを設けると、燃焼室の充填効率を高めて機関出力をより大きくすることができる。 In the internal combustion engine, if a turbocharger that is driven by using the energy of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is provided, the charging efficiency of the combustion chamber can be increased and the engine output can be further increased.
そして、可変ディフューザを有するターボチャージャは、ディフューザベーンの開度(以下、VGD開度ともいう。)を変えることにより過給圧を変えることができる。ここで、機関回転数やコンプレッサ出口の圧力(過給圧)に基づいて、ディフューザベーンの開度を制御する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 And the turbocharger which has a variable diffuser can change a supercharging pressure by changing the opening (henceforth VGD opening) of a diffuser vane. Here, a technique for controlling the opening degree of the diffuser vane based on the engine speed and the pressure (supercharging pressure) at the compressor outlet is known (for example, see Patent Document 1).
ところで、実際のVGD開度(以下、実VGD開度ともいう。)が目標のVGD開度(以下、目標VGD開度ともいう。)からずれる異常、またはディフューザベーンの一部が破損若しくは脱落する異常が生じると、コンプレッサ効率が変化する。ここで、実VGD開度が目標VGD開度からずれる異常が生じた場合には、ディフューザベーンを基準位置に戻して、その位置を学習(記憶)させることにより、この異常を解消することができる。しかし、ディフューザベーンの一部が破損若しくは脱落する異常が生じた場合には、内燃機関の出力を抑える制御をすると共に、この異常を運転者に警告する必要がある。このように、ディフューザベーンの開度が目標からずれる異常と、ディフューザベーンが欠損する異常と、では対処法が異なるため、どのような異常が生じているのか判定する必要がある。 By the way, the actual VGD opening (hereinafter also referred to as the actual VGD opening) is deviated from the target VGD opening (hereinafter also referred to as the target VGD opening), or a part of the diffuser vane is damaged or dropped out. When an abnormality occurs, the compressor efficiency changes. Here, when an abnormality occurs in which the actual VGD opening deviates from the target VGD opening, the abnormality can be solved by returning the diffuser vane to the reference position and learning (memory) the position. . However, when an abnormality occurs in which a part of the diffuser vane is broken or dropped, it is necessary to control the output of the internal combustion engine and warn the driver of this abnormality. As described above, since the countermeasures are different between the abnormality in which the opening degree of the diffuser vane deviates from the target and the abnormality in which the diffuser vane is lost, it is necessary to determine what abnormality has occurred.
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディフューザベーンに異常が生じていることを検出すると共に、その異常の種類を特定することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to detect that an abnormality has occurred in the diffuser vane and to identify the type of the abnormality.
上記課題を達成するために本発明による過給器を備えた内燃機関の故障検出装置は、
ディフューザベーンの角度を変更する可変ディフューザをコンプレッサ部に有する過給器を備えた内燃機関の故障検出装置において、
前記内燃機関の吸入空気量が第1所定値よりも小さなときのコンプレッサ効率と、前記内燃機関の吸入空気量が前記第1所定値よりも大きな第2所定値よりも大きなときのコンプレッサ効率と、に基づいて前記ディフューザベーンの異常の状態を判定する判定手段を備える。
In order to achieve the above object, a failure detection apparatus for an internal combustion engine equipped with a supercharger according to the present invention comprises:
In a failure detection device for an internal combustion engine provided with a supercharger having a variable diffuser for changing the angle of a diffuser vane in a compressor part,
Compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than a first predetermined value, and compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is larger than a second predetermined value larger than the first predetermined value; And determining means for determining an abnormal state of the diffuser vane based on the above.
第1所定値は、ディフューザベーンの開度が50%よりも閉じ側となるような吸入空気量である。第1所定値は、ディフューザベーンの開度が変化する範囲の中心よりも開度が小さな側における吸入空気量としてもよい。これは、吸入空気量が比較的少ないとき、またはディフューザベーンの開度が比較的小さいときとすることができる。また、第2所定
値は、ディフューザベーンの開度が50%よりも開き側となるような吸入空気量である。第2所定値は、ディフューザベーンの開度が変化する範囲の中心よりも開度が大きな側における吸入空気量としてもよい。これは、吸入空気量が比較的多いとき、またはディフューザベーンの開度が比較的大きいときとすることができる。なお、第1所定値と第2所定値とを同じ値とすることもできる。そして、吸入空気量が多いときと少ないときとでコンプレッサ効率を夫々求め、このコンプレッサ効率に基づいてディフューザベーンの異常を判定する。すなわち、ディフューザベーンの開度のずれと、ディフューザベーンの欠損とで、吸入空気量が多いときと少ないときとのコンプレッサ効率の変化の仕方が異なるため、該コンプレッサ効率に基づいてディフューザベーンの異常を判定することができる。
The first predetermined value is an intake air amount such that the opening degree of the diffuser vane is closer to the closing side than 50%. The first predetermined value may be an intake air amount on the side where the opening is smaller than the center of the range in which the opening of the diffuser vane changes. This can be when the amount of intake air is relatively small or when the opening of the diffuser vane is relatively small. Further, the second predetermined value is an intake air amount such that the opening degree of the diffuser vane is on the opening side with respect to 50%. The second predetermined value may be the intake air amount on the side where the opening is larger than the center of the range in which the opening of the diffuser vane changes. This can be when the amount of intake air is relatively large or when the opening of the diffuser vane is relatively large. Note that the first predetermined value and the second predetermined value may be the same value. Then, the compressor efficiency is obtained when the intake air amount is large and when the intake air amount is small, and abnormality of the diffuser vane is determined based on the compressor efficiency. That is, because the difference in the compressor efficiency between when the intake air amount is large and when the amount of intake air is small, the difference in the opening degree of the diffuser vane and the loss of the diffuser vane are different. Can be determined.
本発明においては、前記判定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が前記第1所定値よりも小さなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも大きく、且つ前記内燃機関の吸入空気量が前記第2所定値よりも大きなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さい場合に、前記ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも閉じ側にずれていると判定することができる。 In the present invention, the determination means has a compressor efficiency greater than a normal range of the compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than the first predetermined value, and the intake air amount of the internal combustion engine is When the compressor efficiency when the compressor efficiency is greater than the second predetermined value is smaller than the normal range of the compressor efficiency, it is determined that the actual opening degree of the diffuser vane is deviated from the target opening degree toward the closing side. Can do.
ここで、ディフューザベーンが正常の場合には、内燃機関の吸入空気量が第1所定値よりも小さなときのコンプレッサ効率及び内燃機関の吸入空気量が第2所定値よりも大きなときのコンプレッサ効率が、夫々、正常範囲に収まる。コンプレッサ効率の正常範囲は、ディフューザベーンに異常がないときのコンプレッサ効率が取り得る範囲であり、実験等により求めても良い。なお、正常範囲は、吸入空気量毎に異なり、誤差などの影響を考慮してある程度の幅を持たせてもよい。 Here, when the diffuser vane is normal, the compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than the first predetermined value and the compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is larger than the second predetermined value are obtained. Each falls within the normal range. The normal range of the compressor efficiency is a range that the compressor efficiency can take when there is no abnormality in the diffuser vane, and may be obtained by experiments or the like. Note that the normal range differs for each intake air amount, and may have a certain range in consideration of the influence of errors and the like.
しかし、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも閉じ側にずれていると、正常時と比較して吸入空気量が制限される。ここで、吸入空気量が少ない運転状態のときには、ディフューザベーンの開度が比較的小さくされるが、このときに、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも閉じ側にずれていると、コンプレッサ効率は正常時よりも高くなる。すなわち、吸入空気量が少ないときには、ディフューザベーンの開度を小さくすることによりコンプレッサ効率が高まるため、ディフューザベーンの開度が閉じ側にずれることでコンプレッサ効率がより高くなる。 However, if the actual opening degree of the diffuser vane is shifted to the closing side from the target opening degree, the intake air amount is limited as compared with the normal time. Here, when the intake air amount is low, the diffuser vane opening is relatively small. At this time, the actual opening of the diffuser vane is shifted to the closing side from the target opening. And compressor efficiency becomes higher than normal. That is, when the amount of intake air is small, the compressor efficiency is increased by reducing the opening degree of the diffuser vane. Therefore, the compressor efficiency is further increased by shifting the opening degree of the diffuser vane toward the closing side.
一方、吸入空気量が多い運転状態のときには、ディフューザベーンの開度が比較的大きくされるが、このときに、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも閉じ側にずれていると、コンプレッサ効率は正常時よりも低くなる。すなわち、吸入空気量が多いときには、ディフューザベーンの開度を大きくすることによりコンプレッサ効率が高まるため、ディフューザベーンの開度がずれにより小さくなるとコンプレッサ効率が低くなる。 On the other hand, when the intake air amount is in an operating state, the opening degree of the diffuser vane is relatively large. At this time, if the actual opening degree of the diffuser vane is shifted to the closing side from the target opening degree, The compressor efficiency is lower than normal. That is, when the amount of intake air is large, the compressor efficiency is increased by increasing the opening degree of the diffuser vane. Therefore, when the opening degree of the diffuser vane is reduced due to the deviation, the compressor efficiency is lowered.
これらの関係をまとめると、内燃機関の吸入空気量が第1所定値よりも小さなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも大きく、且つ内燃機関の吸入空気量が第2所定値よりも大きなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さい場合に、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも閉じ側にずれていると判定することができる。 To summarize these relationships, the compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than the first predetermined value is larger than the normal range of the compressor efficiency, and the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than the second predetermined value. When the compressor efficiency when it is large is smaller than the normal range of the compressor efficiency, it can be determined that the actual opening degree of the diffuser vane is shifted to the closing side from the target opening degree.
なお、本発明においては、前記判定手段により前記ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも閉じ側にずれていると判定された場合に該ディフューザベーンの位置を学習する学習手段を備えることができる。 In the present invention, it is provided with learning means for learning the position of the diffuser vane when it is determined by the determining means that the actual opening of the diffuser vane is shifted to the closing side from the target opening. be able to.
たとえば、ディフューザベーンの開度の変化量を積算して現時点での開度を算出する場合には、誤差が蓄積されるため、算出される開度と実際の開度との差が次第に大きくなっ
ていく。これに対し、ディフューザベーンをたとえば全開または全閉とすれば、その後は、全開又は全閉からの開度の変化量を積算すれば良い。すなわち、ディフューザベーンをたとえば全開または全閉としてその位置を記憶した後は、それまでに蓄積された誤差の影響を受けずに開度を算出することができるため、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも閉じ側にずれる異常を解消することができる。
For example, when calculating the current opening by adding the amount of change in the opening of the diffuser vane, the error accumulates, so the difference between the calculated opening and the actual opening gradually increases. To go. On the other hand, if the diffuser vane is, for example, fully open or fully closed, thereafter, the amount of change in opening from the fully open or fully closed may be integrated. That is, after storing the position of the diffuser vane as fully open or fully closed, for example, the opening degree can be calculated without being affected by the error accumulated so far. An abnormality that shifts closer to the closing side than the target opening degree can be resolved.
本発明においては、前記判定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が前記第1所定値よりも小さなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さく、且つ前記内燃機関の吸入空気量が前記第2所定値よりも大きなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも大きい場合に、前記ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれているか又は前記ディフューザベーンが欠損したと判定することができる。 In the present invention, the determination means is configured such that the compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than the first predetermined value is smaller than the normal range of the compressor efficiency, and the intake air amount of the internal combustion engine is When the compressor efficiency when larger than the second predetermined value is larger than the normal range of the compressor efficiency, the actual opening degree of the diffuser vane is shifted to the opening side from the target opening degree or the diffuser vane Can be determined to be missing.
ディフューザベーンが欠損することには、ディフューザベーンの一部が脱落または破損することを含む。ディフューザベーンが欠損した場合には、ベーンの間隔が広くなり吸気の抵抗が小さくなるので、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれている場合と同じようにコンプレッサ効率が変化する。 Loss of the diffuser vane includes a portion of the diffuser vane falling off or breaking. If the diffuser vane is missing, the vane spacing is increased and the intake resistance is reduced, so the compressor efficiency is the same as when the actual opening of the diffuser vane deviates from the target opening. Changes.
ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれているか又はディフューザベーンが欠損した場合には、正常時と比較して吸入空気の抵抗が小さくなる。ここで、吸入空気量が少ない運転状態のときには、ディフューザベーンの開度が比較的小さくされるが、このときに、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれていると、コンプレッサ効率は正常時よりも低くなる。すなわち、吸入空気量が少ないときには、ディフューザベーンの開度を小さくすることによりコンプレッサ効率が高まるため、ディフューザベーンの開度が開き側にずれることでコンプレッサ効率がより低くなる。これは、ディフューザベーンが欠損した場合も同じである。 When the actual opening degree of the diffuser vane is shifted to the opening side from the target opening degree or when the diffuser vane is lost, the resistance of the intake air becomes smaller than that in the normal state. Here, when the intake air amount is low, the diffuser vane opening is relatively small. At this time, the actual opening of the diffuser vane is shifted to the opening side from the target opening. Compressor efficiency is lower than normal. That is, when the amount of intake air is small, the compressor efficiency is increased by reducing the opening of the diffuser vane. Therefore, the compressor efficiency is further lowered by shifting the opening of the diffuser vane to the open side. The same is true if the diffuser vane is missing.
一方、吸入空気量が多い運転状態のときには、ディフューザベーンの開度が比較的大きくされるが、このときに、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれていると、コンプレッサ効率は正常時よりも高くなる。すなわち、吸入空気量が多いときには、ディフューザベーンの開度を大きくすることによりコンプレッサ効率が高まるため、ディフューザベーンの開度がずれにより大きくなるとコンプレッサ効率が高くなる。これは、ディフューザベーンが欠損した場合も同じである。 On the other hand, when the intake air amount is in an operating state, the opening degree of the diffuser vane is relatively large. At this time, if the actual opening degree of the diffuser vane is shifted to the opening side from the target opening degree, The compressor efficiency will be higher than normal. That is, when the amount of intake air is large, the compressor efficiency is increased by increasing the opening degree of the diffuser vane. Therefore, if the opening degree of the diffuser vane is increased due to the deviation, the compressor efficiency is increased. The same is true if the diffuser vane is missing.
これらの関係をまとめると、内燃機関の吸入空気量が第1所定値よりも小さなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さく、且つ内燃機関の吸入空気量が第2所定値よりも大きなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも大きい場合に、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれているか又はディフューザベーンが欠損したと判定することができる。 To summarize these relationships, the compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than the first predetermined value is smaller than the normal range of the compressor efficiency, and the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than the second predetermined value. When the compressor efficiency when it is large is larger than the normal range of the compressor efficiency, it can be determined that the actual opening of the diffuser vane is shifted to the open side from the target opening or the diffuser vane is missing. .
なお、本発明においては、前記判定手段により前記ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれているか又は前記ディフューザベーンが欠損したと判定された場合に該ディフューザベーンの位置を学習する学習手段を備え、
前記判定手段は、前記学習手段により前記ディフューザベーンの位置を学習した後においても、前記内燃機関の吸入空気量が前記第1所定値よりも小さなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さく、且つ前記内燃機関の吸入空気量が前記第2所定値よりも大きなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも大きい場合には、前記ディフューザベーンが欠損したと判定することができる。
In the present invention, the position of the diffuser vane is determined when it is determined by the determination means that the actual opening of the diffuser vane is shifted to the open side from the target opening or the diffuser vane is missing. With learning means to learn
The determination means has a compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than the first predetermined value even after learning the position of the diffuser vane by the learning means. If the compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller and larger than the second predetermined value is larger than the normal range of the compressor efficiency, it can be determined that the diffuser vane is missing.
ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれているか又はディフ
ューザベーンが欠損した場合には、どちらも吸気の抵抗が小さくなるために、コンプレッサ効率が同じように変化する。ここで、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれている場合には、学習手段によりディフューザベーンの位置を学習すれば、その後は、ディフューザベーンの開度を目標に合わせることができる。したがって、学習手段による学習後にコンプレッサ効率が正常範囲内となれば、それ以前は、ディフューザベーンの実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれていたと判定できる。一方、学習手段による学習後にコンプレッサ効率が正常範囲に入らないのであれば、ディフューザベーンが欠損したと判定できる。ディフューザベーンが欠損した場合には、たとえばフェールセーフモードに移行して内燃機関の出力を抑えるようにすることで、それ以降のディフューザベーンの脱落や破損を抑制することができる。
When the actual opening degree of the diffuser vane is shifted to the opening side from the target opening degree or when the diffuser vane is lost, since the resistance of the intake air is reduced, the compressor efficiency changes in the same way. Here, if the actual opening of the diffuser vane is shifted to the open side from the target opening, the learning vane learns the position of the diffuser vane and then the opening of the diffuser vane is targeted. Can be matched. Therefore, if the compressor efficiency is within the normal range after learning by the learning means, it can be determined that the actual opening of the diffuser vane has shifted to the opening side from the target opening before that time. On the other hand, if the compressor efficiency does not fall within the normal range after learning by the learning means, it can be determined that the diffuser vane has been lost. When the diffuser vane is lost, for example, by shifting to the fail-safe mode and suppressing the output of the internal combustion engine, it is possible to suppress the subsequent dropout and breakage of the diffuser vane.
本発明によれば、ディフューザベーンに異常が生じていることを検出すると共に、その異常の種類を特定することができる。 According to the present invention, it is possible to detect that an abnormality has occurred in the diffuser vane and to specify the type of the abnormality.
以下、本発明に係る過給器を備えた内燃機関の故障検出装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of a failure detection apparatus for an internal combustion engine including a supercharger according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る内燃機関1とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式の4サイクル・ディーゼル機関である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
内燃機関1には、吸気通路3及び排気通路4が接続されている。吸気通路3は吸気ポート2Aを介して気筒2と接続されており、排気通路4は排気ポート2Bを介して気筒2と接続されている。
An
また、本実施例による内燃機関1は可変ディフューザ付きターボチャージャ50(以下、単に「ターボチャージャ50」という。)を備えている。このターボチャージャ50は、コンプレッサハウジング51、タービンハウジング52、及びセンタハウジング53を備えて構成されている。コンプレッサハウジング51は吸気通路3の途中に設けられ、該コンプレッサハウジング51の内部は吸気通路3の一部を構成している。また、タービンハウジング52は排気通路4の途中に設けられ、該タービンハウジング52の内部は排気通路4の一部を構成している。そして、コンプレッサハウジング51とタービンハウジング52とは、センタハウジング53を介して連結されている。
Further, the
コンプレッサハウジング51内には複数の羽根をもったコンプレッサインペラ54が備えられ、タービンハウジング52内には複数の羽根を持ったタービンインペラ55が備えられている。コンプレッサインペラ54とタービンインペラ55とは、ロータシャフト56を介して連結されている。コンプレッサハウジング51には、後述するディフューザベーン61を回転させるためのアクチュエータ57が、リンクロッド58を介して接続されている。
A
図2は、ディフューザベーン61の作動状態を示す図である。図2において実線は、ディフューザベーン61が全閉の状態を示し、破線は、ディフューザベーン61が全開の状態を示している。図3は、可変ディフューザ60の構成を説明するための図である。
FIG. 2 is a view showing an operating state of the
コンプレッサハウジング51内の空気通路におけるコンプレッサインペラ54の下流側に、可変ディフューザ60が配置されている。
A
コンプレッサインペラ54の外周には、可変ディフューザ60のディフューザベーン61が複数個配置されている。それぞれのディフューザベーン61は、コンプレッサハウジング51に固定されたドーナツ盤状のベースプレート62に、回動軸63を介して回動可能に取り付けられている。回動軸63は、当該コンプレッサインペラ54と同心状に等角度間隔で配置されている。
A plurality of
可変ディフューザ60は、上記複数のディフューザベーン61の開度を一斉に変更させるための構成を備えている。ベースプレート62には、内周側に複数の半円状の切欠部64aを有するユニゾンリング64が配置されている。また、ディフューザベーン61の回動軸63には、従動アーム65の一端が固定されている。
The
従動アーム65の他端は、円状に形成されており、ユニゾンリング64の切欠部64aに係合されている。ユニゾンリング64の内周は、ユニゾンリング64がベースプレート62に対して同心を保ちながら回動できるように、ベースプレート62に付設された複数のガイドローラ66によって案内されている。
The other end of the driven
ユニゾンリング64に設けられた突起部64bには、リンクロッド58の一端が回動自
在に取り付けられている。リンクロッド58の他端は、アクチュエータ57に接続されている。
One end of a
以上の構成によれば、ECU10によってアクチュエータ57に駆動指令が与えられることにより、リンクロッド58が図3中に示す矢印方向に駆動される。このリンクロッド58の運動により、ユニゾンリング64が図3中の矢印方向に回転操作されるようになる。そして、ユニゾンリング64の回転運動が従動アーム65を介して伝達されることにより、すべてのディフューザベーン61の開度が一斉に変更される。このように、ECU10の駆動指令に基づいて、ディフューザベーン61の開度を図2中の実線から破線の間の任意の開度に調整することが可能となる。
According to the above configuration, when the
なお、ベースプレート62にはユニゾンリング64の回転を規制するためのストッパー70が設けられている。このストッパー70は、ユニゾンリング64に設けられた突起部64bが該ストッパー70に当たった状態で、ディフューザベーン61が全閉の位置となるように設置されている。
The
以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU10が併設されている。このECU10は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて該内燃機関1を制御するユニットである。
The
ECU10には、アクチュエータ57が電気配線を介して接続され、該アクチュエータ57をECU10により制御することが可能になっている。
An
また、コンプレッサハウジング51よりも上流側の吸気通路3には、吸気の圧力を測定する入口側圧力センサ11及び吸気の温度を測定する入口側温度センサ12が取り付けられている。また、コンプレッサハウジング51よりも下流側の吸気通路3には、吸気の圧力を測定する出口側圧力センサ13、吸気の温度を測定する出口側温度センサ14、及び吸気の流量を測定するエアフローメータ15が取り付けられている。これらセンサは、ECU10と電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がECU10に入力される。
Further, an inlet
また、ECU10には、上記センサの他、機関回転数を検知するクランクポジションセンサ16が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU10に入力される。
In addition to the above sensors, a crank
そして、ECU10は、内燃機関1の始動時に、ユニゾンリング64の突起部64bをストッパー70に当てた状態で、ディフューザベーン61の位置を学習(記憶)している。このときのディフューザベーン61の位置を基準位置とする。すなわち、ユニゾンリング64の突起部64bをストッパー70に当てた状態では、ディフューザベーン61が全閉となっているため、このときの位置をディフューザベーン61の全閉の位置として記憶しておく。このようにディフューザベーン61の基準位置を学習する。そして、基準位置からディフューザベーン61がどれだけ動いたのかをアクチュエータ57の作動状況から算出することで、現時点でのVGD開度を算出している。
The
しかし、アクチュエータ57の作動状況から得られるVGD開度の変化量には誤差が含まれているため、内燃機関1が作動している時間が長くなると、VGD開度の算出値と実際の値とにずれが生じることがある。そうすると、VGD開度の実際の値(以下、実VGD開度とする。)が目標値(以下、目標VGD開度とする。)からずれてしまい、コンプレッサ効率が目標値から外れる虞がある。また、ディフューザベーン61が欠損した場合にも、コンプレッサ効率が目標値から外れる虞がある。これらの異常が生じても過給圧の
変化は小さいために、これらの異常は検出し難い。また、VGD開度の算出値と実際の値とにずれが生じたのであれば、ディフューザベーン61の基準位置を再度記憶させれば良いが、ディフューザベーン61が欠損した場合には運転者への警告などが必要となる。このため、両者を区別する必要がある。なお、目標VGD開度は、たとえば機関回転数や過給圧に応じて設定される。
However, since the amount of change in the VGD opening obtained from the operating state of the
そこで本実施例では、コンプレッサ効率に基づいてこれらの異常を判別する。なお、ターボチャージャ50以外の機器には異常がないことを予め他の周知の技術により確認しておいてもよい。ここで、コンプレッサ効率ηcは以下の式により算出する。
ηc=T0×{(P3/P0)0.286−1}/(T3−T0)
ただし、T0はコンプレッサ入口温度(入口側温度センサ12により得られる温度)、T3はコンプレッサ出口温度(出口側温度センサ14により得られる温度)、P0はコンプレッサ入口圧力(入口側圧力センサ11により得られる圧力)、P3はコンプレッサ出口圧力(出口側圧力センサ13により得られる圧力)である。
Therefore, in this embodiment, these abnormalities are determined based on the compressor efficiency. It should be noted that it may be confirmed in advance by other known techniques that there is no abnormality in the devices other than the
ηc = T0 × {(P3 / P0) 0.286 −1} / (T3−T0)
However, T0 is compressor inlet temperature (temperature obtained by the inlet side temperature sensor 12), T3 is compressor outlet temperature (temperature obtained by the outlet side temperature sensor 14), and P0 is compressor inlet pressure (obtained by the inlet side pressure sensor 11). Pressure), P3 is the compressor outlet pressure (pressure obtained by the outlet side pressure sensor 13).
そして、VGD開度が50%よりも閉じ側のときの所定の吸入空気量GaAのときにおけるコンプレッサ効率ηcAr(以下、閉側実コンプレッサ効率ηcArとする。)を求める。同様に、VGD開度が50%よりも開き側のときの所定の吸入空気量GaBのときにおけるコンプレッサ効率ηcBr(以下、開側実コンプレッサ効率ηcBrとする。)を求める。なお、VGD開度は、ディフューザベーン61が全閉のときを0%とし、全開のときを100%とする。そして、全閉から全開までの間の中心の開度が50%となる。なお、開度は、回動軸63の角度に基づいて設定しても良く、隣り合うディフューザベーン61で囲まれる通路の断面積に基づいて設定しても良い。すなわち、回動軸63の回動範囲の中心をディフューザベーン61の開度の50%としても良く、前記通路の断面積の変化範囲の中心をディフューザベーン61の開度の50%としても良い。また、VGD開度が50%よりも閉じ側のときの所定の吸入空気量GaAは、アイドル運転時の吸入空気量としても良い。さらに、「VGD開度が50%よりも閉じ側のとき」とは、ディフューザベーン61が全閉のときとしても良く、「VGD開度が50%よりも開き側のとき」とは、ディフューザベーン61が全開のときとしても良い。
Then, a compressor efficiency ηcAr (hereinafter referred to as a closed-side actual compressor efficiency ηcAr) when a predetermined intake air amount GaA when the VGD opening is closer than 50% is obtained. Similarly, a compressor efficiency ηcBr (hereinafter referred to as an open side actual compressor efficiency ηcBr) at a predetermined intake air amount GaB when the VGD opening is on the open side with respect to 50% is obtained. The VGD opening degree is 0% when the
また、閉側実コンプレッサ効率ηcAr及び開側実コンプレッサ効率ηcBrの基準値を予め実験等により求めておく。この基準値は、ディフューザベーン61が正常であるときのコンプレッサ効率である。なお、閉側実コンプレッサ効率ηcArの基準値を閉側基準コンプレッサ効率ηcAとし、開側実コンプレッサ効率ηcBrの基準値を開側基準コンプレッサ効率ηcBとする。また、閉側実コンプレッサ効率ηcArと閉側基準コンプレッサ効率ηcAとの差(ηcAr−ηcA)を、閉側コンプレッサ効率差ΔηcAとし、開側実コンプレッサ効率ηcBrと開側基準コンプレッサ効率ηcBとの差(ηcBr−ηcB)を、開側コンプレッサ効率差ΔηcBとする。
Further, reference values for the closed side actual compressor efficiency ηcAr and the open side actual compressor efficiency ηcBr are obtained in advance by experiments or the like. This reference value is the compressor efficiency when the
そして、ディフューザベーン61の異常の状態によって、閉側コンプレッサ効率差ΔηcA及び開側コンプレッサ効率差ΔηcBが変わるため、これらの値に基づいてディフューザベーン61の異常の状態を判定する。
Since the closed side compressor efficiency difference ΔηcA and the open side compressor efficiency difference ΔηcB vary depending on the abnormal state of the
ここで、図4は、VGD開度が50%よりも閉じ側のときの吸入空気量と圧力比との関係を示した図である。また、図5は、VGD開度が50%よりも開き側のときの吸入空気量と圧力比との関係を示した図である。なお、圧力比とは、コンプレッサハウジング51よりも下流側の圧力P3を、コンプレッサハウジング51よりも上流側の圧力P0で除した値(P3/P0)である。実線は効率等高線を示し、一点鎖線はサージ限界を示している。サージ限界よりも右側の領域は、サージによる影響を受けずに安定してターボチャージャ50を作動させることのできる領域である。また、サージ限界よりも左側の領域は、
サージによる影響でターボチャージャ50の作動が不安定となる領域である。また、効率等高線よりも内側の領域のほうが、外側の領域よりもコンプレッサ効率は高い。
Here, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the intake air amount and the pressure ratio when the VGD opening is closer to the closing side than 50%. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the intake air amount and the pressure ratio when the VGD opening is on the open side of 50%. The pressure ratio is a value (P3 / P0) obtained by dividing the pressure P3 downstream from the
This is a region where the operation of the
また、VGD開度が50%よりも閉じ側のときの所定の吸入空気量GaAのときにおける圧力比を、閉側実圧力比πcAとする。同様に、VGD開度が50%よりも開き側のときの所定の吸入空気量GaBのときにおける圧力比を、開側実圧力比πcBとする。閉側実圧力比πcAは、開側実圧力比πcBよりも小さい。 Further, the pressure ratio when the VGD opening degree is a predetermined intake air amount GaA when the opening is closer than 50% is defined as a closed-side actual pressure ratio πcA. Similarly, the pressure ratio when the VGD opening degree is a predetermined intake air amount GaB when the opening is more than 50% is defined as an open side actual pressure ratio πcB. The closed side actual pressure ratio πcA is smaller than the open side actual pressure ratio πcB.
図4と図5を比較すれば分かるように、VGD開度に応じてコンプレッサ効率の高い領域が変化し、VGD開度が閉じ側のほうが開き側よりもコンプレッサ効率の高い領域が狭い。 As can be seen from a comparison between FIG. 4 and FIG. 5, the region where the compressor efficiency is high varies depending on the VGD opening, and the region where the VGD opening is on the closed side and the compressor efficiency is narrower than on the open side.
ここで、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じている場合において、吸入空気量が少ない領域では、実VGD開度が閉じ側となることによりコンプレッサ効率が高くなると考えられる。一方、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じている場合において、吸入空気量が多い領域では、吸気の流量が制限されるためにコンプレッサ効率が低くなると考えられる。 Here, when an abnormality occurs in which the actual VGD opening is closer to the closing side than the target VGD opening, in a region where the intake air amount is small, the actual VGD opening becomes the closing side and the compressor efficiency increases. Conceivable. On the other hand, when there is an abnormality in which the actual VGD opening is closer to the closing side than the target VGD opening, it is considered that in a region where the intake air amount is large, the flow rate of the intake air is limited and the compressor efficiency is lowered.
図6は、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じている場合におけるVGD開度が50%よりも閉じ側の所定開度のときの吸入空気量とコンプレッサ効率との関係を示した図である。また、図7は、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じている場合におけるVGD開度が50%よりも開き側の所定開度のときの吸入空気量とコンプレッサ効率との関係を示した図である。実線は基準値(目標値としても良い)を示し、破線は実測値を示している。図6は、吸入空気量が比較的少ない場合の関係を示し、図7は、吸入空気量が比較的多い場合の関係を示しているといえる。また、図6を見れば分かるように、VGD開度が50%よりも閉じ側のときの所定の吸入空気量GaAは、そのときのVGD開度のときのコンプレッサ効率が最大となる吸入空気量よりも小さな値に設定される。同様に、図7を見れば分かるように、VGD開度が50%よりも開き側のときの所定の吸入空気量GaBは、そのときのVGD開度のときのコンプレッサ効率が最大となる吸入空気量よりも大きな値に設定される。たとえば、VGD開度が0%のときに最もコンプレッサ効率が高くなる吸入空気量よりも少ない吸入空気量を所定の吸入空気量GaAとすることができる。また、たとえば、VGD開度が100%のときに最もコンプレッサ効率が高くなる吸入空気量よりも多い吸入空気量を所定の吸入空気量GaBとすることができる。 FIG. 6 shows the intake air amount and the compressor efficiency when the VGD opening is a predetermined opening closer to the closing side than 50% when the actual VGD opening is closer to the closing side than the target VGD opening. FIG. Further, FIG. 7 shows the intake air amount and the compressor when the VGD opening is a predetermined opening on the opening side of more than 50% when an abnormality occurs where the actual VGD opening is closer to the target VGD opening. It is the figure which showed the relationship with efficiency. A solid line indicates a reference value (which may be a target value), and a broken line indicates an actual measurement value. FIG. 6 shows the relationship when the intake air amount is relatively small, and FIG. 7 shows the relationship when the intake air amount is relatively large. As can be seen from FIG. 6, the predetermined intake air amount GaA when the VGD opening is closer to the closing side than 50% is the intake air amount at which the compressor efficiency at the VGD opening is maximized. Is set to a smaller value. Similarly, as can be seen from FIG. 7, the predetermined intake air amount GaB when the VGD opening is more than 50% is the intake air that maximizes the compressor efficiency at the VGD opening at that time. It is set to a value larger than the amount. For example, the intake air amount smaller than the intake air amount at which the compressor efficiency is highest when the VGD opening is 0% can be set as the predetermined intake air amount GaA. Further, for example, the intake air amount larger than the intake air amount at which the compressor efficiency becomes highest when the VGD opening degree is 100% can be set as the predetermined intake air amount GaB.
図6及び図7に示されるように、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じている場合には、吸入空気量が制限されるために、コンプレッサ効率の実測値は、基準値に対して、図6及び図7の左側にずれる。すなわち、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じている場合に、実VGD開度が50%よりも閉じ側(図6参照)では、所定の吸入空気量GaAのときにおける閉側コンプレッサ効率差ΔηcAは正の値となる。また、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じている場合に、実VGD開度が50%よりも開き側(図7参照)では、所定の吸入空気量GaBのときにおける開側コンプレッサ効率差ΔηcBは負の値となる。 As shown in FIG. 6 and FIG. 7, when an abnormality occurs in which the actual VGD opening is closer to the closing side than the target VGD opening, the intake air amount is limited. Shifts to the left in FIGS. 6 and 7 with respect to the reference value. That is, when there is an abnormality in which the actual VGD opening is closer to the closing side than the target VGD opening, when the actual VGD opening is closer than 50% (see FIG. 6), the predetermined intake air amount GaA The closed-side compressor efficiency difference ΔηcA at the time becomes a positive value. Further, when an abnormality occurs in which the actual VGD opening is closer to the closing side than the target VGD opening, when the actual VGD opening is larger than 50% (see FIG. 7), the predetermined intake air amount GaB is The open side compressor efficiency difference ΔηcB at the time becomes a negative value.
ここで、図8は、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じている場合の閉側コンプレッサ効率差ΔηcAと開側コンプレッサ効率差ΔηcBとの関係を示した図である。斜線の領域は、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じている場合における閉側コンプレッサ効率差ΔηcA及び開側コンプレッサ効率差ΔηcBが取り得る値を示している。なお、正常といえる範囲にはある程度の幅を持たせており、閉側コンプレッサ効率差ΔηcA及び開側コンプレッサ効率差ΔηcBが、それぞ
れ「−D」から「+D」の範囲内であれば正常の範囲内であるとしている。このDは、正常の範囲を規定する値として予め実験等により求めておく。
Here, FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the closed side compressor efficiency difference ΔηcA and the open side compressor efficiency difference ΔηcB when an abnormality occurs where the actual VGD opening is closer to the closing side than the target VGD opening. is there. The hatched area indicates values that can be taken by the closed side compressor efficiency difference ΔηcA and the open side compressor efficiency difference ΔηcB when an abnormality occurs in which the actual VGD opening is closer to the closing side than the target VGD opening. The range that can be said to be normal is given a certain range, and if the closed side compressor efficiency difference ΔηcA and the open side compressor efficiency difference ΔηcB are within the range of “−D” to “+ D”, respectively, the normal range. It is said to be within. This D is obtained in advance by experiments or the like as a value that defines the normal range.
一方、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じている場合において、吸入空気量が少ない領域では、実VGD開度が開き側となることにより、コンプレッサ効率が低くなると考えられる。一方、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じている場合において、吸入空気量が多い領域では、吸気の抵抗が少なくなるためにコンプレッサ効率が高くなると考えられる。 On the other hand, when an abnormality occurs in which the actual VGD opening is on the open side with respect to the target VGD opening, in a region where the intake air amount is small, the actual VGD opening is on the open side, thereby reducing the compressor efficiency. Conceivable. On the other hand, when there is an abnormality that causes the actual VGD opening to be more open than the target VGD opening, it is considered that in a region where the intake air amount is large, the resistance of the intake air decreases and the compressor efficiency increases.
図9は、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じている場合におけるVGD開度が50%よりも閉じ側の所定開度のときの吸入空気量とコンプレッサ効率との関係を示した図である。また、図10は、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じている場合におけるVGD開度が50%よりも開き側の所定開度のときの吸入空気量とコンプレッサ効率との関係を示した図である。実線は基準値(目標値としても良い)を示し、破線は実測値を示している。図9は、吸入空気量が比較的少ない場合の関係を示し、図10は、吸入空気量が比較的多い場合の関係を示しているといえる。 FIG. 9 shows the intake air amount and the compressor efficiency when the VGD opening is a predetermined opening on the closing side of more than 50% when an abnormality occurs where the actual VGD opening is on the opening side with respect to the target VGD opening. FIG. FIG. 10 shows the intake air amount and compressor when the VGD opening is a predetermined opening that is more than 50% open when the actual VGD opening is larger than the target VGD opening. It is the figure which showed the relationship with efficiency. A solid line indicates a reference value (which may be a target value), and a broken line indicates an actual measurement value. FIG. 9 shows the relationship when the intake air amount is relatively small, and FIG. 10 shows the relationship when the intake air amount is relatively large.
図9及び図10に示されるように、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じている場合には、吸入空気量がより多くなるために、コンプレッサ効率の実測値は、基準値に対して、図9及び図10の右側にずれる。すなわち、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じている場合に、実VGD開度が50%よりも閉じ側(図9参照)では、所定の吸入空気量GaAのときにおける閉側コンプレッサ効率差ΔηcAは負の値となる。また、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じている場合に、実VGD開度が50%よりも開き側(図10参照)では、所定の吸入空気量GaBのときにおける開側コンプレッサ効率差ΔηcBは正の値となる。 As shown in FIG. 9 and FIG. 10, when an abnormality occurs in which the actual VGD opening is more open than the target VGD opening, the intake air amount increases, and thus the actual measured value of the compressor efficiency. Is shifted to the right side of FIGS. 9 and 10 with respect to the reference value. That is, when there is an abnormality that causes the actual VGD opening to be more open than the target VGD opening, when the actual VGD opening is closer than 50% (see FIG. 9), the predetermined intake air amount GaA The closed-side compressor efficiency difference ΔηcA at the time becomes a negative value. Further, when an abnormality occurs in which the actual VGD opening is more open than the target VGD opening, when the actual VGD opening is larger than 50% (see FIG. 10), the predetermined intake air amount GaB The open side compressor efficiency difference ΔηcB at the time becomes a positive value.
ここで、図11は、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じている場合の閉側コンプレッサ効率差ΔηcAと開側コンプレッサ効率差ΔηcBとの関係を示した図である。斜線の領域は、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じている場合における閉側コンプレッサ効率差ΔηcA及び開側コンプレッサ効率差ΔηcBが取り得る値を示している。Dの値は図8の場合と同じである。 Here, FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the closed side compressor efficiency difference ΔηcA and the open side compressor efficiency difference ΔηcB when an abnormality occurs in which the actual VGD opening is more open than the target VGD opening. is there. The hatched area indicates the values that can be taken by the closed side compressor efficiency difference ΔηcA and the open side compressor efficiency difference ΔηcB when an abnormality occurs in which the actual VGD opening is more open than the target VGD opening. The value of D is the same as in FIG.
なお、ディフューザベーン61の一部が脱落したり又は破損したりした場合には、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じた場合と同様に、吸入空気量がより多くなる。このため、図9,10,11に示される関係は、ディフューザベーン61が欠損した場合にも当てはまる。
When a part of the
また、コンプレッサ効率が全領域で低下した場合には、上述の異常とは異なる他の異常が生じていると考えられる。図12は、他の異常が生じている場合におけるVGD開度が50%よりも閉じ側の所定開度のときの吸入空気量とコンプレッサ効率との関係を示した図である。また、図13は、他の異常が生じている場合におけるVGD開度が50%よりも開き側の所定開度のときの吸入空気量とコンプレッサ効率との関係を示した図である。実線は基準値(目標値としても良い)を示し、破線は実測値を示している。そして、図14は、他の異常が生じている場合の閉側コンプレッサ効率差ΔηcAと開側コンプレッサ効率差ΔηcBとの関係を示した図である。斜線の領域は、他の異常が生じている場合における閉側コンプレッサ効率差ΔηcA及び開側コンプレッサ効率差ΔηcBが取り得る値を示している。Dの値は図8の場合と同じである。 Further, when the compressor efficiency is reduced in the entire region, it is considered that another abnormality different from the abnormality described above has occurred. FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the intake air amount and the compressor efficiency when the VGD opening is a predetermined opening closer to the closing side than 50% when another abnormality occurs. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the intake air amount and the compressor efficiency when the VGD opening degree is a predetermined opening degree that is larger than 50% when another abnormality occurs. A solid line indicates a reference value (which may be a target value), and a broken line indicates an actual measurement value. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the closed-side compressor efficiency difference ΔηcA and the open-side compressor efficiency difference ΔηcB when another abnormality occurs. The hatched area indicates the possible values of the closed-side compressor efficiency difference ΔηcA and the open-side compressor efficiency difference ΔηcB when another abnormality occurs. The value of D is the same as in FIG.
このように、他の異常が生じている場合に、実VGD開度が50%よりも閉じ側(図12参照)では、所定の吸入空気量GaAのときにおける閉側コンプレッサ効率差ΔηcA
は負の値となる。また、他の異常が生じている場合に、実VGD開度が50%よりも開き側(図13参照)では、所定の吸入空気量GaBのときにおける開側コンプレッサ効率差ΔηcBは負の値となる。
As described above, when another abnormality occurs, the closed side compressor efficiency difference ΔηcA when the actual VGD opening is closer than 50% (see FIG. 12) when the predetermined intake air amount is GaA.
Is negative. Further, when other abnormality occurs, on the side where the actual VGD opening is more than 50% (see FIG. 13), the open side compressor efficiency difference ΔηcB at a predetermined intake air amount GaB is a negative value. Become.
このように、ディフューザベーン61の異常の種類によって、閉側コンプレッサ効率差ΔηcA及び開側コンプレッサ効率差ΔηcBが変わるため、これらの値に基づいてディフューザベーン61のどこに故障があるのかを判定することができる。
As described above, the closed-side compressor efficiency difference ΔηcA and the open-side compressor efficiency difference ΔηcB change depending on the type of abnormality of the
図15は、本実施例に係る故障検出のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ECU10により所定の時間毎に実行される。なお、本実施例では図15に示すフローを実行するECU10が、本発明における判定手段に相当する。
FIG. 15 is a flowchart illustrating a flow of failure detection according to the present embodiment. This routine is executed every predetermined time by the
ステップS101では、閉側コンプレッサ効率差ΔηcAが算出される。また、ステップS102では、開側コンプレッサ効率差ΔηcBが算出される。 In step S101, a closed side compressor efficiency difference ΔηcA is calculated. In step S102, an open side compressor efficiency difference ΔηcB is calculated.
ステップS103では、閉側コンプレッサ効率差ΔηcAが「0+所定値D」よりも大きく、且つ開側コンプレッサ効率差ΔηcBが「0−所定値D」よりも小さいか否か判定される。所定値Dは、ディフューザベーン61が正常であるときの閉側コンプレッサ効率差ΔηcAおよび開側コンプレッサ効率差ΔηcBの範囲を示す値として実験等により求められる値である。すなわち、本ステップでは、VGD開度が50%よりも閉じ側のときの所定の吸入空気量GaAのときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも大きく、且つVGD開度が50%よりも開き側のときの所定の吸入空気量GaBのときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さいか否か判定している。ステップS103で肯定判定がなされた場合にはステップS104へ進み、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じていると判定される。一方、ステップS103で否定判定がなされた場合には、ステップS105へ進む。
In step S103, it is determined whether or not the closed side compressor efficiency difference ΔηcA is larger than “0 + predetermined value D” and the open side compressor efficiency difference ΔηcB is smaller than “0−predetermined value D”. The predetermined value D is a value obtained by experiments or the like as a value indicating the range of the closed side compressor efficiency difference ΔηcA and the open side compressor efficiency difference ΔηcB when the
ステップS105では、閉側コンプレッサ効率差ΔηcAが「0−所定値D」よりも小さく、且つ開側コンプレッサ効率差ΔηcBが「0+所定値D」よりも大きいか否か判定される。すなわち、本ステップでは、VGD開度が50%よりも閉じ側のときの所定の吸入空気量GaAのときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さく、且つVGD開度が50%よりも開き側のときの所定の吸入空気量GaBのときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも大きいか否か判定している。ステップS105で肯定判定がなされた場合にはステップS106へ進み、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じているか又はディフューザベーン61が欠損したと判定される。一方、ステップS105で否定判定がなされた場合には、ステップS107へ進む。
In step S105, it is determined whether or not the closed-side compressor efficiency difference ΔηcA is smaller than “0−predetermined value D” and the open-side compressor efficiency difference ΔηcB is larger than “0 + predetermined value D”. That is, in this step, the compressor efficiency when the VGD opening is closer to the closing side than 50% and the predetermined intake air amount GaA is smaller than the normal range of the compressor efficiency, and the VGD opening is less than 50%. It is determined whether or not the compressor efficiency at the predetermined intake air amount GaB on the open side is larger than the normal range of the compressor efficiency. If an affirmative determination is made in step S105, the process proceeds to step S106, where it is determined that an abnormality has occurred where the actual VGD opening is more open than the target VGD opening, or that the
ステップS107では、閉側コンプレッサ効率差ΔηcAが「0−所定値D」よりも小さく、且つ開側コンプレッサ効率差ΔηcBが「0−所定値D」よりも小さいか否か判定される。すなわち、本ステップでは、VGD開度が50%よりも閉じ側のときの所定の吸入空気量GaAのときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さく、且つVGD開度が50%よりも開き側のときの所定の吸入空気量GaBのときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さいか否か判定している。ステップS107で肯定判定がなされた場合には、コンプレッサ効率が低下する他の異常が生じていると判定される。一方、ステップS107で否定判定がなされた場合には、ディフューザベーン61は正常であり、本ルーチンを終了させる。
In step S107, it is determined whether or not the closed side compressor efficiency difference ΔηcA is smaller than “0−predetermined value D” and the open side compressor efficiency difference ΔηcB is smaller than “0−predetermined value D”. That is, in this step, the compressor efficiency when the VGD opening is closer to the closing side than 50% and the predetermined intake air amount GaA is smaller than the normal range of the compressor efficiency, and the VGD opening is less than 50%. It is determined whether or not the compressor efficiency at a predetermined intake air amount GaB on the open side is smaller than the normal range of the compressor efficiency. If an affirmative determination is made in step S107, it is determined that another abnormality that causes a reduction in compressor efficiency has occurred. On the other hand, if a negative determination is made in step S107, the
なお、実VGD開度が目標VGD開度よりも閉じ側となる異常が生じていると判定された場合(ステップS104が実行された場合)には、その後に、実VGD開度を目標VG
D開度に合わせる基準位置学習制御を実行する。すなわち、ユニゾンリング64の突起部64bがストッパー70に当たるまで、アクチュエータ57を作動させ、このときの位置を記憶させる。このときには、ディフューザベーン61が全閉となっているため、このときの位置をディフューザベーン61の全閉の位置として記憶しておく。これ以降は、新たに記憶された位置に基づいてVGD開度を制御する。なお、本実施例では基準位置学習制御を行うECU10が、本発明における学習手段に相当する。
If it is determined that an abnormality has occurred where the actual VGD opening is closer to the closing side than the target VGD opening (when step S104 is executed), then the actual VGD opening is set to the target VG.
Reference position learning control to match the D opening is executed. That is, the
また、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じているか又はディフューザベーン61が欠損したと判定された場合(ステップS106が実行された場合)には、まず、実VGD開度を目標VGD開度に合わせる基準位置学習制御を実行する。すなわち、ユニゾンリング64の突起部64bがストッパー70に当たるまで、アクチュエータ57を作動させ、このときの位置を記憶させる。このときには、ディフューザベーン61が全閉となっているため、このときの位置をディフューザベーン61の全閉の位置として記憶しておく。これ以降は、新たに記憶された位置に基づいてVGD開度を制御する。そして、この後に、再度、図15に示すフローを実行し、この結果、ディフューザベーン61に異常がない場合には、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じていたが、基準位置学習制御により異常が解消されたと考えられる。一方、図15に示すフローを再度実行したときにも、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じているか又はディフューザベーン61が欠損したと判定された場合には、ディフューザベーン61が欠損したと判定される。すなわち、基準位置学習制御によっては異常が解消されないため、実VGD開度が目標VGD開度よりも開き側となる異常が生じているのではなく、ディフューザベーン61が欠損したと考えられる。この場合には、運転者などに異常を知らせるために、たとえば警告灯を点灯させる。このときには、内燃機関1の出力を抑制するフェールセーフモードに移行する。フェールセーフモードでは、内燃機関1への燃料供給量を制限したり、過給圧を制限したりする。
In addition, when it is determined that there is an abnormality that causes the actual VGD opening to be larger than the target VGD opening or that the
ところで、本実施例では、VGD開度が50%よりも閉じ側のときの所定の吸入空気量GaAと、VGD開度が50%よりも開き側のときの所定の吸入空気量GaBと、の2つの吸入空気量が得られる運転状態となれなければ故障検出を行うことができない。これに対し、他の運転状態のときに得られる吸入空気量に基づいて故障検出を行うことができるように、判定基準となる所定の吸入空気量をより多く設定しても良い。それぞれの吸入空気量においてコンプレッサ効率の基準値を予め求めておけば、故障検出をより広い運転領域で行うことができる。 By the way, in the present embodiment, a predetermined intake air amount GaA when the VGD opening is closer to the closing side than 50% and a predetermined intake air amount GaB when the VGD opening is the opening side from 50%. Failure detection cannot be performed unless the operating state is such that two intake air quantities can be obtained. On the other hand, the predetermined intake air amount serving as a determination criterion may be set to be larger so that failure detection can be performed based on the intake air amount obtained in another operating state. If a reference value for compressor efficiency is previously determined for each intake air amount, failure detection can be performed in a wider operating range.
以上説明したように本実施例によれば、コンプレッサ効率に基づいてディフューザベーン61の異常の種類を判別することができる。これにより、適切な処置を施すことができる。
As described above, according to this embodiment, the type of abnormality of the
1 内燃機関
2 気筒
2A 吸気ポート
2B 排気ポート
3 吸気通路
4 排気通路
10 ECU
11 入口側圧力センサ
12 入口側温度センサ
13 出口側圧力センサ
14 出口側温度センサ
15 エアフローメータ
16 クランクポジションセンサ
50 ターボチャージャ
51 コンプレッサハウジング
52 タービンハウジング
53 センタハウジング
54 コンプレッサインペラ
55 タービンインペラ
56 ロータシャフト
57 アクチュエータ
58 リンクロッド
60 可変ディフューザ
61 ディフューザベーン
62 ベースプレート
63 回動軸
64 ユニゾンリング
64a 切欠部
64b 突起部
65 従動アーム
66 ガイドローラ
70 ストッパー
1
11 Inlet
Claims (5)
前記内燃機関の吸入空気量が第1所定値よりも小さなときのコンプレッサ効率と、前記内燃機関の吸入空気量が前記第1所定値よりも大きな第2所定値よりも大きなときのコンプレッサ効率と、に基づいて前記ディフューザベーンの異常の状態を判定する判定手段を備えることを特徴とする過給器を備えた内燃機関の故障検出装置。 In a failure detection device for an internal combustion engine provided with a supercharger having a variable diffuser for changing the angle of a diffuser vane in a compressor part,
Compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than a first predetermined value, and compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is larger than a second predetermined value larger than the first predetermined value; A failure detection device for an internal combustion engine having a supercharger, comprising: a determination unit that determines an abnormal state of the diffuser vane based on
前記判定手段は、前記学習手段により前記ディフューザベーンの位置を学習した後においても、前記内燃機関の吸入空気量が前記第1所定値よりも小さなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも小さく、且つ前記内燃機関の吸入空気量が前記第2所定値よりも大きなときのコンプレッサ効率が該コンプレッサ効率の正常範囲よりも大きい場合には、前記ディフューザベーンが欠損したと判定することを特徴とする請求項4に記載の過給器を備えた内燃機関の故障検出装置。 Learning means for learning the position of the diffuser vane when it is determined by the determining means that the actual opening of the diffuser vane is shifted to the open side from the target opening or the diffuser vane is missing; ,
The determination means has a compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is smaller than the first predetermined value even after learning the position of the diffuser vane by the learning means. Determining that the diffuser vane is missing if the compressor efficiency is smaller and the compressor efficiency when the intake air amount of the internal combustion engine is greater than the second predetermined value is greater than the normal range of the compressor efficiency. An internal combustion engine failure detection apparatus comprising the supercharger according to claim 4.
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