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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Fehlfunktionsbestimmungsvorrichtung und
ein Fehlfunktionsbestimmungsverfahren für ein Abgassystem
einer Brennkraftmaschine, zum Bestimmen, ob Düsenschaufeln einer
Turbine einer Fehlfunktion unterliegen, und zum Bestimmen, ob ein
Abgasbypassventil einer Fehlfunktion unterliegt.
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2. Beschreibung des zugehörigen
Stands der Technik
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Die
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-095587
(
JP-A-2008-095587 )
beschreibt eine Technologie zum Erfassen einer Fehlfunktion in einem
Waste-Gate-Ventil bei einer Brennkraftmaschine mit einem Turbolader.
In der
Veröffentlichung
Nr. 2008-095587 wird ein Ladedruckanstiegsindexwert, der
den Grad eines Anstiegs eines Ladedrucks während einer
Aufladungsperiode angibt, bezogen. Wenn der Ladedruckanstiegsindexwert
gleich wie oder größer als ein Referenzwert ist, wird
dann bestimmt, dass das Waste-Gate-Ventil normal funktioniert. Wenn
der Ladedruckanstiegsindexwert niedriger als der Referenzwert ist,
wird bestimmt, dass das Waste-Gate-Ventil einer Fehlfunktion unterliegt,
so dass der Öffnungsgrad des Waste-Gate-Ventils nicht geeignet
verringert werden kann.
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Wenn
eine Turbine eines Turboladers in einem Abgasdurchgang einer Brennkraftmaschine
vorgesehen ist, kann ein Bypassdurchgang vorgesehen werden, so dass
Abgas strömt, während es ein Turbinenrad der Turbine
umgeht. In diesem Fall ist ein Abgasbypassventil in dem Bypassdurchgang
vorgesehen und stellt das Abgasbypassventil die Durchflussrate des
Abgases ein, das durch den Bypassdurchgang strömt. Das
Waste-Gate-Ventil ist ein Beispiel des Abgasbypassventils. Ebenso
können Düsenschaufeln in der Turbine des Turboladers
vorgesehen werden, um den Ladedruck zu steuern. Die Düsenschaufeln ändern
die Strömungsgeschwindigkeit des zu dem Turbinenrad geblasenen
Abgases.
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In
dem Fall, dass die Düsenschaufeln und das Abgasbypassventil
in dem Abgassystem vorgesehen sind, wird dann, wenn die Düsenschaufeln
einer Fehlfunktion unterliegen oder das Abgasbypassventil einer
Fehlfunktion unterliegt, der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln
verschieden von demjenigen, wenn die Düsenschaufeln normal
funktionieren, oder wird der Öffnungsgrad des Abgasbypassventils
von demjenigen verschieden, wenn das Abgasbypassventil normal funktioniert.
Als Folge kann sich die Abgasemissionen oder die Fahrleistung verschlechtern. Wenn
somit die Düsenschaufeln einer Fehlfunktion unterliegen
oder das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion unterliegt, ist es
wichtig, die Fehlfunktion der Düsenschaufeln oder des Abgasbypassventils
genau zu erfassen, um die vorstehend beschriebene Situation zu vermeiden.
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Es
ist denkbar, eine Fehlfunktionsbestimmung auf der Grundlage des
Gegendrucks des Abgases vorzunehmen. Jedoch ändert sich
sowohl in dem Fall, dass die Düsenschaufeln einer Fehlfunktion
unterliegen, als auch in dem Fall, dass das Abgasbypassventil einer
Fehlfunktion unterliegt, der Gegendruck des Abgases. Wenn daher
die Fehlfunktionsbestimmung auf der Grundlage des Gegendrucks des
Abgases vorgenommen wird, ist es schwierig zu bestimmen, ob die
Düsenschaufeln einer Fehlfunktion unterliegen, und zu bestimmen,
ob das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion unterliegt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung stellt eine Technologie zur Verfügung, mit der
eine Fehlfunktionsbestimmung durchgeführt wird, um zu bestimmen,
ob eine Düsenschaufel einer Fehlfunktion unterliegt, und
um zu bestimmen, ob ein Abgasbypassventil einer Fehlfunktion unterliegt.
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Gemäß der
Erfindung wird eine Fehlfunktionsbestimmung durchgeführt,
um zu bestimmen, ob eine Düsenschaufel einer Fehlfunktion
unterliegt, und um zu bestimmen, ob ein Abgasbypassventil einer
Fehlfunktion unterliegt, nämlich unter Verwendung einer
Tatsache, dass die Temperatur des Abgases, das von einer Turbine
ausgestoßen wird, sich von der Temperatur des Abgases unterscheidet,
das durch einen Bypassdurchgang getreten ist, und einer Tatsache,
dass ein Ladedruck sich ändert, wenn der Öffnungsgrad
der Düsenschaufel oder der Öffnungsgrad des Abgasbypassventils
sich ändert.
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Im
Einzelnen bezieht sich ein erster Gesichtspunkt der Erfindung auf
eine Fehlfunktionsbestimmungsvorrichtung für ein Abgassystem
einer Brennkraftmaschine. Das Abgassystem weist eine Turbine eines
Turboladers, die in einem Abgasdurchgang der Brennkraftmaschine
vorgesehen ist und der eine Düsenschaufel aufweist; einen
Bypassdurchgang, der so ausgebildet ist, dass das Abgas strömt, während
es ein Turbinenrad der Turbine umgeht; und ein Abgasbypassventil
auf, das in dem Bypassdurchgang vorgesehen ist und das eine Durchflussrate
des Abgases einstellt, das durch den Bypassdurchgang strömt.
Die Fehlfunktionsbestimmungsvorrichtung weist eine Abgastemperaturerfassungseinrichtung zum
Erfassen einer Temperatur des Abgases, nachdem das von der Turbine
ausgestoßene Abgas mit dem Abgas vereinigt wird, das durch
den Bypassdurchgang getreten ist; eine Ladedruckerfassungseinrichtung
zum Erfassen eines Ladedrucks; und eine Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung
zum Bestimmen auf, ob die Düsenschaufel einer Fehlfunktion
unterliegt, und zum Bestimmen, ob das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion
unterliegt, auf der Grundlage der Temperatur des Abgases, die durch die
Abgastemperaturerfassungseinrichtung erfasst wird, und des Ladedrucks,
der durch die Ladedruckerfassungseinrichtung erfasst wird.
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Die
Temperatur des Abgases, das von der Turbine ausgestoßen
wird (im Folgenden als ”turbinenseitiges Abgas” bezeichnet),
ist verringert, da das turbinenseitige Abgas zu der Drehung des
Turbinendrahts beigetragen hat. Daher ist die Temperatur des turbinenseitigen
Abgases niedriger als die Temperatur des Abgases, das durch den
Bypassdurchgang getreten ist (im Folgenden als ”bypassdurchgangsseitiges
Abgas” bezeichnet). Da es die Temperaturdifferenz zwischen
dem turbinenseitigen Abgas und dem bypassseitigen Abgas gibt, wenn
die Düsenschaufel oder das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion
unterliegen, unterscheiden sich die Anteile der Durchflussraten
des turbinenseitigen Abgases und des bypassdurchgangsseitigen Abgases
von demjenigen, wenn die Düsenschaufel und das Abgasbypassventil
normal funktionieren, und unterscheidet sich daher die Temperatur
des Abgases, nachdem das turbinenseitige Abgas mit dem bypassdurchgangsseitigen
Abgas vereinigt ist (im Folgenden als ”vereinigtes Abgas” bezeichnet),
von derjenigen, wenn die Düsenschaufel und das Abgasbypassventil normal
funktionieren.
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Sowohl
in dem Fall, dass die Düsenschaufel einer Fehlfunktion
unterliegt, so dass der Öffnungsgrad der Düsenschaufel
größer ist, als wenn die Düsenschaufel
normal funktioniert, als auch dem Fall, dass das Abgasbypassventil
einer Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad
des Abgasbypassventils kleiner ist als derjenige, wenn das Abgasbypassventil
normal funktioniert, erhöht sich der Anteil der Durchflussrate
des turbinenseitigen Abgases und verringert sich der Anteil der
Durchflussrate des bypassseitigen Abgases. Daher ändert
sich in beiden Fällen die Temperatur des vereinigten Abgases
auf dieselbe Weise (verringert sich nämlich die Temperatur
des vereinigten Abgases). Sowohl in dem Fall, dass die Düsenschaufel
einer Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad
der Düsenschaufel kleiner als derjenige ist, wenn die Düsenschaufel
normal funktioniert, als auch dem Fall, dass das Abgasbypassventil
einer Fehlfunktion unterliegt, dass der Öffnungsgrad des
Abgasbypassventils größer ist als derjenige, wenn
das Abgasbypassventil normal funktioniert, verringert sich der Anteil
der Durchflussrate des turbinenseitigen Abgases und vergrößert
sich der Anteil der Durchflussrate des bypassdurchgangsseitigen
Abgases. Daher ändert sich in beiden Fällen die
Temperatur des vereinigten Abgases auf dieselbe Weise (erhöht
sich insbesondere die Temperatur des vereinigten Abgases). Somit
ist es auf der Grundlage von lediglich der Änderung der
Temperatur des vereinigten Abgases schwierig zu bestimmen, ob die
Düsenschaufel einer Fehlfunktion unterliegt, und zu bestimmen,
ob das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion unterliegt.
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Wenn
die Düsenschaufel oder das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion
unterliegt, unterscheidet sich die Strömungsgeschwindigkeit
des Abgases, das zu dem Turbinenrad geblasen wird, von derjenigen,
wenn die Düsenschaufel und das Abgasbypassventil normal
funktionieren, und unterscheidet sich daher der Ladedruck von demjenigen,
wenn die Düsenschaufel und das Abgasbypassventil normal funktionieren.
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Sowohl
in dem Fall, dass die Düsenschaufel einer Fehlfunktion
unterliegt, so dass der Öffnungsgrad der Düsenschaufel
größer als derjenige ist, wenn die Düsenschaufel
normal funktioniert, als auch in dem Fall, dass das Abgasbypassventil
einer Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des
Abgasbypassventils größer als derjenige ist, wenn
das Abgasbypassventil normal funktioniert, verringert sich jedoch
die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das zu dem Turbinenrad
geblasen wird, und ändert sich daher der Ladedruck auf
dieselbe Weise (verringert sich insbesondere der Ladedruck). Sowohl
in dem Fall, dass die Düsenschaufel einer Fehlfunktion
unterliegt, so dass der Öffnungsgrad der Düsenschaufel
kleiner als derjenige ist, wenn die Düsenschaufel normal
funktioniert als auch dem Fall, dass das Abgasbypassventil einer
Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des Abgasbypassventils
kleiner als derjenige ist, wenn das Abgasbypassventil normal funktioniert,
vergrößert sich die Strömungsgeschwindigkeit
des Abgases, das zu dem Turbinenrad geblasen wird, und ändert sich
daher der Ladedruck auf dieselbe Weise (erhöht sich insbesondere
der Ladedruck). Daher ist es auf der Grundlage von lediglich der Änderung
des Ladedrucks schwierig zu bestimmen, ob die Düsenschaufel
einer Fehlfunktion unterliegt, und zu bestimmen, ob das Abgasbypassventil
einer Fehlfunktion unterliegt.
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Demgemäß wird
in dem vorstehend beschriebenen Gesichtspunkt der Erfindung die
Fehlfunktionsbestimmung auf der Grundlage von sowohl der Temperatur
des vereinigten Abgases als auch dem Ladedruck durchgeführt.
Somit ist es möglich zu bestimmen, ob die Düsenschaufel
einer Fehlfunktion unterliegt und zu bestimmen, ob das Abgasbypassventil
einer Fehlfunktion unterliegt.
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Die
Fehlfunktionsbestimmungsvorrichtung gemäß dem
vorstehend beschriebenen Gesichtspunkt kann ferner eine Referenzabgastemperaturberechnungseinrichtung
zum Berechnen einer Referenzabgastemperatur, die ein Referenzwert
der Temperatur des Abgases ist, nachdem das von der Turbine ausgestoßene
Abgas mit dem Abgas vereinigt ist, das durch den Bypassdurchgang
getreten ist, auf der Grundlage eines Befehlswerts für
einen Öffnungsgrad der Düsenschaufel und eines
Befehlswerts für einen Öffnungsgrad des Abgasbypassventils;
und eine Referenzladedruckberechnungseinrichtung zum Berechnen eines
Referenzladedrucks aufweisen, der ein Referenzwert des Ladedrucks
ist, auf der Grundlage des Befehlswerts für den Öffnungsgrad der
Düsenschaufel und des Befehlswerts für den Öffnungsgrad
des Abgasbypassventils.
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Die
Referenzabgastemperatur ist die Temperatur des vereinigten Abgases,
wenn der Öffnungsgrad der Düsenschaufel und der Öffnungsgrad
des Abgasbypassventils gleich den entsprechenden Befehlswerten sind,
nämlich die Temperatur des vereinigten Abgases, wenn die
Düsenschaufel und das Abgasbypassventil normal funktionieren.
Der Referenzladedruck ist der Ladedruck, wenn der Öffnungsgrad
der Düsenschaufel und der Öffnungsgrad des Abgasbypassventils
gleich den entsprechenden Befehlswerten sind, nämlich der
Ladedruck, wenn die Düsenschaufel und das Abgasbypassventil
normal funktionieren. Die Beziehung zwischen den Öffnungsgraden
der Düsenschaufel und des Abgasbypassventils und der Referenzabgastemperatur
kann im Voraus durch ein Experiment oder Ähnliches eingerichtet
werden. Die Beziehung zwischen den Öffnungsgraden der Düsenschaufel
und des Abgasbypassventils und dem Referenzladedruck kann im Voraus
durch ein Experiment oder Ähnliches eingerichtet werden.
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In
dem vorstehend beschriebenen Gesichtspunkt kann die Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung
bestimmen, ob die Düsenschaufel einer Fehlfunktion unterliegt,
und kann bestimmen, ob das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion
unterliegt, durch Vergleichen der Temperatur des Abgases, die durch die
Abgastemperaturerfassungseinrichtung erfasst wird, mit der Referenzabgastemperatur
und durch Vergleichen des Ladedrucks, der durch die Ladedruckerfassungseinrichtung
erfasst wird, mit dem Referenzladedruck.
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Wenn
insbesondere die Temperatur des Abgases, die durch die Abgastemperaturerfassungseinrichtung
erfasst wird, höher als die Referenzabgastemperatur ist,
und der Ladedruck, der durch die Ladedruckerfassungseinrichtung
erfasst wird, höher als der Referenzladedruck ist, bestimmt
die Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung, dass die Düsenschaufel
einer Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad
der Düsenschaufel kleiner ist als derjenige, wenn die Düsenschaufel
normal funktioniert. Wenn die Temperatur des Abgases, die durch
die Abgastemperaturerfassungseinrichtung erfasst wird, höher
als die Referenzabgastemperatur ist, und der Ladedruck, der durch
die Ladedruckerfassungseinrichtung erfasst wird, niedriger als der
Referenzladedruck ist, bestimmt die Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung,
dass das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion unterliegt, so dass
der Öffnungsgrad des Abgasbypassventils größer
als derjenige ist, wenn das Abgasbypassventil normal funktioniert.
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Wenn
die Temperatur des Abgases, die durch die Abgastemperaturerfassungseinrichtung
erfasst wird, niedriger als die Referenzabgastemperatur ist, und
der Ladedruck, der durch die Ladedruckerfassungseinrichtung erfasst
wird, höher als der Referenzladedruck ist, bestimmt die
Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung, dass das Abgasbypassventil
einer Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad
des Abgasbypassventils kleiner als derjenige ist, wenn das Abgasbypassventil
normal funktioniert. Wenn die Temperatur des Abgases, die durch die
Abgastemperaturerfassungseinrichtung erfasst wird, niedriger als
die Referenzabgastemperatur ist, und der Ladedruck, der durch die
Ladedruckerfassungseinrichtung erfasst wird, niedriger als der Referenzladedruck
ist, bestimmt die Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung, dass die
Düsenschaufel einer Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad
der Düsenschaufel größer als derjenige
ist, wenn die Düsenschaufel normal funktioniert.
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Ein
zweiter Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf ein Fehlfunktionsbestimmungsverfahren
für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine. Das Abgassystem
weist eine Turbine eines Turboladers, die in einem Abgasdurchgang
der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und die eine Düsenschaufel
aufweist; einen Bypassdurchgang, der so ausgebildet ist, dass Abgas
strömt, während es ein Turbinenrad der Turbine
umgeht; und ein Abgasbypassventil auf, das in dem Bypassdurchgang
vorgesehen ist und das eine Durchflussrate des Abgases einstellt, das
durch den Bypassdurchgang strömt. Das Fehlfunktionsbestimmungsverfahren
umfasst Erfassen einer Temperatur des Abgases, nachdem das Abgas, das
von der Turbine ausgestoßen wird, mit dem Abgas vereinigt
ist, das durch den Bypassdurchgang getreten ist; Erfassen eines
Ladedrucks; und Bestimmen, ob die Düsenschaufel einer Fehlfunktion
unterliegt, und Bestimmen, ob das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion
unterliegt, auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Abgases
und des erfassten Ladedrucks.
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Gemäß dem
ersten und zweiten Gesichtspunkt ist es möglich zu bestimmen,
ob die Düsenschaufel einer Fehlfunktion unterliegt, und
zu bestimmen, ob das Abgasbypassventil einer Fehlfunktion unterliegt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung
dieser Erfindung werden in der folgenden genauen Beschreibung von
beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen ähnliche
Bezugszeichen, ähnliche Elemente bezeichnen, und wobei:
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1 ein
Diagramm ist, das die schematische Konfiguration einer Brennkraftmaschine
und ihres Einlass- und Auslasssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
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2 ein
Ablaufdiagramm ist, das den Ablauf einer Fehlfunktionsbestimmung
für Düsenschaufeln und ein WGV gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der technische Anwendungsbereich
der Erfindung ist nicht auf Abmessungen, Werkstoffe, Formung, relative
Positionen und dergleichen von Bauteilen beschränkt, die
in den Ausführungsbeispielen beschrieben sind, außer
es ist anders angegeben.
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1 ist
ein Diagramm, das die schematische Konfiguration einer Brennkraftmaschine
und ihrer Einlass- und Auslasssysteme gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Eine Brennkraftmaschine 1 ist
eine Dieselkraftmaschine zum Antreiben eines Fahrzeugs, die vier
Zylinder 2 hat. Ein Kraftstoffeinspritzventil 3 ist
für jeden Zylinder 2 zum direkten Einspritzen
von Kraftstoff in den Zylinder 2 vorgesehen. Jedoch ist
die Erfindung nicht auf die Dieselkraftmaschine beschränkt
und kann diese auf eine Benzinkraftmaschine angewendet werden.
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Ein
Einlasskrümmer 5 und ein Auslasskrümmer 7 sind
mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Ein Ende eines
Einlassdurchgangs 4 ist mit dem Einlasskrümmer 5 verbunden.
Ein Ende eines Abgasdurchgangs 6 ist mit dem Auslasskrümmer 7 verbunden.
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Ein
Verdichter 8a eines Turboladers 8 ist in dem Einlassdurchgang 4 vorgesehen.
Eine Turbine 8b des Turboladers 8 ist in dem Abgasdurchgang 6 vorgesehen.
Ein Luftdurchflussmessgerät 11 ist in dem Einlassdurchgang 4 an
einer Position vorgesehen, die stromaufwärts von dem Verdichter 8a gelegen
ist. Ein Drosselventil 12 ist in dem Einlassdurchgang 4 an
einer Position vorgesehen, die stromabwärts von dem Verdichter 8a gelegen
ist.
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Düsenschaufeln 9 sind
in der Turbine 8b vorgesehen. Wenn der Öffnungsgrad
der Düsenschaufeln 9 verändert wird,
wird die Strömungsgeschwindigkeit des zu einem Turbinenrad
geblasenen Abgases verändert und wird demgemäß eine
Ausgangsleistung des Turboladers 8 verändert.
Der Turbolader 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist nämlich ein Turbolader mit variabler Kapazität,
dessen Ladedruck durch Verändern des Öffnungsgrads
der Düsenschaufeln 9 gesteuert wird.
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Der
Abgasdurchgang 6 ist mit einem Bypassdurchgang 17 versehen,
der so ausgebildet ist, dass das Abgas strömt, während
es die Turbine 8b umgeht. Ein Endabschnitt des Bypassdurchgangs 17 ist mit
einem Abschnitt des Abgasdurchgangs 6 verbunden, der direkt
stromaufwärts der Turbinen 8b gelegen ist, und
der andere Endabschnitt des Bypassdurchgangs 17 ist mit
einem Abschnitt des Abgasdurchgangs 6 verbunden, der direkt
stromabwärts der Turbinen 8b gelegen ist. Ein
Waste-Gate-Ventil (im Folgenden als ”WGV” bezeichnet) 18 ist
in dem Bypassdurchgang 17 vorgesehen. Das WGV 18 stellt die
Durchflussrate des Abgases ein, das durch den Bypassdurchgang 17 strömt,
um dadurch die Durchflussrate des Abgases zu steuern, das in die
Turbine 8b strömt. Der stromaufwärtige
Endabschnitt des Bypassdurchgangs 17 kann mit der Turbine 8b verbunden
werden, solange der Bypassdurchgang 17 so ausgebildet ist,
dass das Abgas strömt, während es das Turbinenrad
der Turbine 8b umgeht.
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Ein
Abgasreinigungskatalysator 10 ist in dem Abgasdurchgang 6 an
einer Position vorgesehen, die stromabwärts von der Turbine 8b gelegen
ist. Ein Drucksensor 23 ist in dem Auslasskrümmer 7 vorgesehen.
Der Drucksensor 23 erfasst den Druck des Abgases. In dem
Ausführungsbeispiel wird der Druck des Abgases, der durch
den Drucksensor 23 erfasst wird, als Ladedruck verwendet.
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Ein
Temperatursensor 24, der die Temperatur des Abgases erfasst,
ist in einem Verbindungsabschnitt vorgesehen, an dem der stromabwärtige
Endabschnitt des Bypassdurchgangs 17 mit dem Abgasdurchgang 6 verbunden
ist. Der Temperatursensor 24 erfasst die Temperatur des
Abgases. Der Temperatursensor 24 erfasst die Temperatur
des vereinigten Abgases, nachdem das turbinenseitige Abgas, das
von der Turbine 8b ausgestoßen wird, mit dem bypassdurchgangsseitigen
Abgas vereinigt ist, das durch den Bypassdurchgang 17 getreten
ist.
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Die
Brennkraftmaschine 1 in dem Ausführungsbeispiel
weist eine Abgasrezirkulationsvorrichtung (EGR-Vorrichtung) 14 auf,
die einen Teil des Abgases in das Einlasssystem als EGR-Gas einführt. Die
EGR-Vorrichtung 14 weist einen EGR-Durchgang 15 und
ein EGR-Ventil 16 auf. Ein Ende des EGR-Durchgangs 15 ist
mit dem Auslasskrümmer 7
verbunden. Das andere
Ende des EGR-Durchgangs 15 ist mit dem Einlasskrümmer 5 verbunden.
Das EGR-Gas wird aus dem Auslasskrümmer 7 in den Einlasskrümmer 5 durch
den EGR-Durchgang 15 eingeführt. Das EGR-Ventil 16 ist
in dem EGR-Durchgang 15 vorgesehen. Das EGR-Ventil 16 steuert
die Menge des EGR-Gases, das in den Einlasskrümmer 5 eingeführt
wird.
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Eine
elektronische Steuereinheit (ECU 20) ist für die
Brennkraftmaschine 1 vorgesehen. Die ECU 20 ist
eine Einheit, die beispielsweise den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 steuert.
Die ECU 20 ist elektrisch mit dem Luftdurchflussmessgerät 11,
dem Drucksensor 23, dem Temperatursensor 24, einem
Kurbelpositionssensor 21 und einem Beschleunigerbetätigungsbetragssensor 22 verbunden.
Signale von den Sensoren werden in die ECU 20 eingegeben.
Die ECU 20 berechnet die Kraftmaschinendrehzahl für
die Brennkraftmaschine 1 auf der Grundlage eines Werts,
der durch den Kurbelpositionssensor 21 erfasst wird. Die
ECU 20 berechnet die Kraftmaschinenlast der Brennkraftmaschine 1 auf der
Grundlage eines Werts, der durch den Beschleunigerbetätigungsbetragssensor 22 erfasst
wird.
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Ebenso
ist die ECU 20 elektrisch mit jedem Kraftstoffeinspritzventil 3,
dem Drosselventil 12, den Düsenschaufeln 9,
dem WGV 18 und dem EGR-Ventil 16 verbunden. Die
ECU 20 steuert jedes Kraftstoffeinspritzventil 3,
das Drosselventil 12, die Düsenschaufeln 9,
das WGV 18 und das EGR-Ventil 16.
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In
dem Ausführungsbeispiel kann der Bypassdurchgang 19 als
Bypassdurchgang gemäß der Erfindung betrachtet
werden. Das WGV 18 kann als Abgasbypassventil gemäß der
Erfindung betrachtet werden. Das Bypassventil gemäß der
Erfindung ist nicht auf das WGV beschränkt. Beispielsweise
kann ein Bypassdurchgang, von dem ein Ende mit dem Auslasskrümmer verbunden
ist und von dem ein anderes Ende mit dem Abgasdurchgang an einer
Position verbunden ist, die stromabwärts von der Turbine gelegen
ist, vorgesehen werden und kann ein Abgasbypassventil in dem Bypassdurchgang
vorgesehen werden.
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In
dem Ausführungsbeispiel kann der Drucksensor 23 als
Ladedruckerfassungseinrichtung gemäß der Erfindung
betrachtet werden. Die Ladedruckerfassungseinrichtung gemäß der
Erfindung ist nicht auf einen Sensor beschränkt, der den
Druck des Abgases erfasst, wie z. B. den Drucksensor 23. Wenn
beispielsweise ein Drucksensor, der den Druck der Einlassluft in
dem Einlasskrümmer erfasst, vorgesehen wird, kann der Drucksensor
als Ladedruckerfassungseinrichtung gemäß der Erfindung
betrachtet werden. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann
der Temperatursensor 24 als Abgastemperaturerfassungseinrichtung
gemäß der Erfindung betrachtet werden.
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In
dem Ausführungsbeispiel richtet die ECU 20 einen
Befehlswert für den Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 und
einen Befehlswert für den Öffnungsgrad des WGV 18 auf
der Grundlage des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 ein.
Die Beziehung zwischen dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und
den Öffnungsgraden der Düsenschaufeln 9 des
WGV 18 wird im Voraus durch ein Experiment oder Ähnliches
eingerichtet. Ein Kennfeld, das die Beziehung zeigt, ist in der
ECU 20 gespeichert. Die ECU 20 richtet den Befehlswert
für den Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 und
den Befehlswert für den Öffnungsgrad des WGV 18 unter Verwendung
des Kennfelds ein. Der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 und
der Öffnungsgrad des WGV 18 werden so gesteuert,
dass die Öffnungsgrade gleich den entsprechenden Befehlswerten
sind.
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Wenn
jedoch die Düsenschaufeln 9 einer Fehlfunktion
unterliegen oder das WGV 18 einer Fehlfunktion unterliegt,
wird der Ist-Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 oder
des WGV 18 verschieden von dem Befehlswert. Wenn die Düsenschaufeln 9 einer
Fehlfunktion unterliegen oder das WGV 18 einer Fehlfunktion
unterliegt, wird es daher schwierig, den Ladedruck und den Gegendruck
des Abgases auf gewünschte Werte zu steuern. Ebenso wird
es schwierig, die Durchflussrate und die Temperatur des Abgases,
das in den Abgasreinigungskatalysator 10 strömt,
auf gewünschte Werte zu steuern. Das beschleunigt die Alterung
des Abgasreinigungskatalysators 10 oder verzögert
ein Aufwärmen. Als Folge können sich die Abgasemissionen
und die Fahrleistung verschlechtern. Wenn die Düsenschaufeln 9 einer
Fehlfunktion unterliegen oder das WGV 18 einer Fehlfunktion
unterliegt, ist es somit wichtig, die Fehlfunktion der Düsenschaufeln 9 oder
des WGV 18 genau zu erfassen, um diese Situation zu vermeiden.
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Veränderungen
der Temperatur des vereinigten Abgases und des Ladedrucks, die verursacht werden,
wenn eine Fehlfunktion bei den Düsenschaufeln 9 oder
dem WGV 18 auftritt, werden beschrieben. Die Temperatur
des turbinenseitigen Abgases hat sich verringert, da das turbinenseitige
Abgas zu der Drehung des Turbinenrads der Turbine 8b beigetragen
hat. Daher ist die Temperatur des turbinenseitigen Abgases geringer
als die Temperatur des bypassseitigen Abgases. Da eine Temperaturdifferenz
zwischen dem turbinenseitigen Abgas und dem bypassdurchgangsseitigen
Abgas vorliegt, wenn die Düsenschaufeln 9 einer
Fehlfunktion unterliegen oder das WGV 18 einer Fehlfunktion
unterliegt, werden die Anteile der Durchflussraten des turbinenseitigen
Abgases und des bypassdurchgangsseitigen Abgases verschieden von
denjenigen, wenn die Düsenschaufeln 9 und das
WGV 18 normal funktionieren, und wird daher die Temperatur
des vereinigten Abgases verschieden von derjenigen, wenn die Düsenschaufeln 9 und
das WGV 18 normal funktionieren.
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Wenn
nämlich die Düsenschaufeln 9 einer Fehlfunktion
unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 größer
als derjenige ist, wenn die Düsenschaufeln 9 normal
funktionieren, wenn nämlich der Öffnungsgrad der
Düsenschaufeln 9 größer als
der Befehlswert ist, oder wenn das WGV 18 einer Fehlfunktion
unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des WGV 18 geringer
als derjenige ist, wenn das WGV 18 normal funktioniert,
wenn nämlich der Öffnungsgrad des WGV 18 geringer
als der Befehlswert ist, vergrößert sich der Anteil
der Strömungsrate des turbinenseitigen Abgases und verringert
sich der Anteil der Durchflussrate des bypassdurchgangsseitigen
Abgases. Daher wird die Temperatur des vereinigten Abgases geringer
als diejenige, wenn die Düsenschaufeln 9 und das
WGV 18 normal funktionieren. Wenn die Düsenschaufeln 9 einer
Fehlfunktion unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der
Düsenschaufeln 9 geringer als derjenige ist, wenn
die Düsenschaufeln 9 normal funktionieren, wenn
nämlich der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 geringer
als der Anweisungswert ist, oder wenn das WGV 18 einer
Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des WGV 18 größer
als derjenige ist, wenn das WGV 18 normal funktioniert,
wenn nämlich der Öffnungsgrad des WGV 18 größer
als der Befehlswert ist, verringert sich der Anteil der Durchflussrate
des turbinenseitigen Abgases und vergrößert sich
der Anteil der Durchflussrate des bypassdurchgangsseitigen Abgases.
Daher wird die Temperatur des vereinigten Abgases höher
als diejenige, wenn die Düsenschaufeln 9 und das
WGV 18 normal funktionieren.
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Wenn
ferner die Düsenschaufeln 9 einer Fehlfunktion
unterliegen oder das WGV 18 einer Fehlfunktion unterliegt, wird
die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das zu dem Turbinenrad
geblasen wird, verschieden von derjenigen, wenn die Düsenschaufeln 9 und
das WGV 18 normal funktionieren, und wird daher der Ladedruck
verschieden von demjenigen, wenn die Düsenschaufeln 9 und
das WGV 18 normal funktionieren.
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Wenn
nämlich die Düsenschaufeln 9 einer Fehlfunktion
unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 größer
als derjenige ist, wenn die Düsenschaufeln 9 normal
funktionieren, oder wenn das WGV 18 einer Fehlfunktion
unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des WGV 18 größer
als derjenige ist, wenn das WGV 18 normal funktioniert,
verringert sich nämlich die Strömungsgeschwindigkeit des
zu dem Turbinenrad geblasenen Abgases und wird daher der Ladedruck
niedriger als derjenige, wenn die Düsenschaufeln 9 und
das WGV 18 normal funktionieren. Wenn die Düsenschaufeln 9 einer Fehlfunktion
unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 kleiner
als derjenige ist, wenn die Düsenschaufeln 9 normal
funktionieren, oder wenn das WGV 18 einer Fehlfunktion
unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des WGV 18 kleiner
als derjenige ist, wenn das WGV 18 normal funktioniert,
wird die Strömungsgeschwindigkeit des zu dem Turbinenrad
geblasenen Abgases höher als diejenige, wenn die Düsenschaufeln 9 und
das WGV 18 normal funktionieren.
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Demgemäß wird
in dem Ausführungsbeispiel eine Fehlfunktionsbestimmung
durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Düsenschaufeln 9 einer
Fehlfunktion unterliegen, und zu bestimmen, ob das WGV 18 einer
Fehlfunktion unterliegt, nämlich unter Berücksichtigung
der Änderung der Temperatur des vereinigten Abgases und
der Veränderung des Ladedrucks, wenn eine Fehlfunktion
auftritt. Im Folgenden wird der Ablauf der Fehlfunktionsbestimmung
für die Düsenschaufeln und das WGV gemäß dem
Ausführungsbeispiel auf der Grundlage eines Ablaufdiagramms
in 2 beschrieben. Der Ablauf wird im Voraus in der
ECU 20 gespeichert. Die ECU 20 führt wiederholt
den Ablauf bei vorbestimmten Zeitintervallen aus. In dem Ausführungsbeispiel
kann die ECU 20, die den Ablauf ausführt, als
Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung gemäß der
Erfindung betrachtet werden.
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In
dem Ablauf wird zuerst in Schritt S101 eine Referenzabgastemperatur
Tgbase auf der Grundlage eines Befehlswerts für den Öffnungsgrad der
Düsenschaufeln 9 und eines Befehlswerts für
den Öffnungsgrad des WGV 18 berechnet. Die Referenzabgastemperatur
Tgbase ist ein Referenzwert der Temperatur des vereinigten Abgases.
Insbesondere ist die Referenzabgastemperatur Tgbase die Temperatur
des vereinigten Abgases, wenn der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 und
der Öffnungsgrad des WGV 18 gleich den entsprechenden
Befehlswerten sind, nämlich die Temperatur des vereinigten
Abgases, wenn die Düsenschaufeln 9 und das WGV 18 normal
funktionieren. Die Beziehung zwischen den Öffnungsgraden
der Düsenschaufeln 9 und des WGV 18 und
der Referenzabgastemperatur Tgbase kann im Voraus durch ein Experiment
oder Ähnliches eingerichtet werden. In dem Ausführungsbeispiel
ist ein die Beziehung zeigendes Kennfeld in der ECU 20 gespeichert.
Die ECU 20, die den Prozess in Schritt S101 ausführt,
kann als Referenzabgastemperaturberechnungseinrichtung gemäß der
Erfindung betrachtet werden.
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Als
nächstes wird in Schritt S102 ein Referenzladedruck Pcbase
auf der Grundlage des Befehlswerts für den Öffnungsgrad
der Düsenschaufeln 9 und des Befehlswerts für
den Öffnungsgrad des WGV 18 berechnet. Der Referenzladedruck
Pcbase ist ein Referenzwert des Ladedrucks. Genauer gesagt ist der
Referenzladedruck Pcbase der Ladedruck, wenn der Öffnungsgrad
der Düsenschaufeln 9 und der Öffnungsgrad
des WGV 18 gleich den entsprechenden Befehlswerten sind,
nämlich der Ladedruck, wenn die Düsenschaufeln 9 und
das WGV 18 normal funktionieren. Die Beziehung zwischen
den Öffnungsgraden der Düsenschaufeln 9 und
des WGV 18 und dem Referenzladedruck Pcbase kann im Voraus
durch ein Experiment oder Ähnliches eingerichtet werden.
In dem Ausführungsbeispiel ist ein die Beziehung zeigendes
Kennfeld in der ECU 20 gespeichert. Die ECU 20,
die den Prozess in Schritt S102 ausführt, kann als die
Referenzladedruckberechnungseinrichtung gemäß der
Erfindung betrachtet werden.
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Als
nächstes wird in Schritt S103 bestimmt, ob eine Temperatur
Tg des vereinigten Abgases, die durch den Temperatursensor 24 erfasst
wird, gleich der Referenzabgastemperatur Tgbase ist, und ob ein Ladedruck
Pc, der durch den Drucksensor 23 erfasst wird, gleich dem
Referenzladedruck Pcbase ist. Wenn eine zustimmende Bestimmung in
Schritt S103 vorgenommen wird, ist es möglich zu bestimmen, dass
der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 und der Öffnungsgrad
des WGV 18 gleich den entsprechenden Befehlswerten sind.
Somit wird ein Prozess im nächsten Schritt S107 ausgeführt,
wird nämlich bestimmt, dass die Düsenschaufeln 9 und
das WGV 18 normal funktionieren.
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Auch
wenn die Temperatur Tg des vereinigten Abgases, die durch den Temperatursensor 24 erfasst
wird, nicht vollständig gleich der Referenzabgastemperatur
Tgbase ist, oder auch wenn der Ladedruck Pc, der durch den Drucksensor 23 erfasst
wird, nicht vollständig gleich dem Referenzladedruck Pcbase
ist, wird eine zustimmende Bestimmung in Schritt S103 vorgenommen,
wenn eine Differenz zwischen der Temperatur Tg und der Referenzabgastemperatur
Tgbase sich in einem zulässigen Bereich befindet, und eine Differenz
zwischen dem Ladedruck Pc und dem Referenzladedruck Pcbase sich
in einem zulässigen Bereich befindet. Die zulässigen Bereiche
werden so eingerichtet, dass es möglich ist zu bestimmen,
dass die Düsenschaufeln 9 und das WGV 18 normal
funktionieren, wenn die Differenzen sich in den entsprechenden zulässigen
Bereichen befinden.
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Wenn
eine negative Bestimmung in Schritt S103 vorgenommen wird, wird
ein Prozess in Schritt S104 ausgeführt. In Schritt S104
wird bestimmt, ob die Temperatur Tg des vereinigten Abgases, die durch
den Temperatursensor 24 erfasst wird, höher als
die Referenzabgastemperatur Tgbase ist. Wenn eine zustimmende Bestimmung
in Schritt S104 vorgenommen wird, wenn nämlich die Temperatur
Tg des vereinigten Abgases höher als die Referenzabgastemperatur
Tgbase ist, ist es möglich zu bestimmen, dass die Düsenschaufeln 9 einer
Fehlfunktion unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der
Düsenschaufeln 9 kleiner als derjenige ist, wenn
die Düsenschaufeln 9 normal funktionieren, oder
das WGV 18 einer Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad
des WGV 18 größer als derjenige ist,
wenn das WGV 18 normal funktioniert, wobei die vorstehend beschriebene
Veränderung der Temperatur des vereinigten Abgases berücksichtigt
wird, wenn eine Fehlfunktion auftritt. In diesem Fall wird als nächstes ein
Prozess in Schritt S105 ausgeführt.
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In
Schritt S105 wird bestimmt, ob der Ladedruck Pc, der durch den Drucksensor 23 erfasst
wird, höher als der Referenzladedruck Pcbase ist. Wenn eine
zustimmende Bestimmung in Schritt S105 vorgenommen wird, wenn nämlich
der Ladedruck Pc höher als der Referenzladedruck Pcbase
ist, ist es möglich zu bestimmen, dass die Düsenschaufeln 9 einer Fehlfunktion
unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 kleiner
als derjenige ist, wenn die Düsenschaufeln 9 normal
funktionieren, wobei die vorstehend beschriebene Veränderung
des Ladedrucks berücksichtigt wird, wenn eine Fehlfunktion auftritt.
Daher wird ein Prozess in Schritt S108 ausgeführt, wird
nämlich bestimmt, dass die Düsenschaufeln 9 einer
Fehlfunktion unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der
Düsenschaufeln 9 kleiner als derjenige ist, wenn
die Düsenschaufeln 9 normal funktionieren.
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Wenn
eine negative Bestimmung in Schritt S105 vorgenommen wird, wenn
nämlich der Ladedruck Pc niedriger als der Referenzladedruck
Pcbase ist, ist es möglich zu bestimmen, dass das WGV 18 einer
Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des WGV 18 größer
als derjenige ist, wenn das WGV 18 normal funktioniert.
Daher wird ein Prozess in Schritt S109 ausgeführt, wird
nämlich bestimmt, dass das WGV 18 einer Fehlfunktion
unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des WGV 18 größer
als derjenige ist, wenn das WGV 18 normal funktioniert.
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Wenn
eine negative Bestimmung in Schritt S104 vorgenommen wird, wenn
nämlich die Temperatur Tg des vereinigten Abgases niedriger
als die Referenzabgastemperatur Tgbase ist, ist es möglich zu
bestimmen, dass die Düsenschaufeln 9 einer Fehlfunktion
unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 9 größer
als derjenige ist, wenn die Düsenschaufeln 9 normal
funktionieren, oder das WGV 18 einer Fehlfunktion unterliegt,
so dass der Öffnungsgrad des WGV 18 kleiner als
derjenige ist, wenn das WGV 18 normal funktioniert. In
diesem Fall wird als nächstes ein Prozess in Schritt S106
ausgeführt.
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In
Schritt S106 wird bestimmt, ob der Ladedruck Pc, der durch den Drucksensor 23 erfasst
wird, niedriger als der Referenzladedruck Pcbase ist. Wenn eine
zustimmende Bestimmung in Schritt S106 vorgenommen wird, wenn nämlich
der Ladedruck Pc niedriger als der Referenzladedruck Pcbase ist,
ist es möglich zu bestimmen, dass die Düsenschaufeln 9 einer
Fehlfunktion unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der
Düsenschaufeln 9 größer als
derjenige ist, wenn die Düsenschaufeln 9 normal
funktionieren. Daher wird ein Prozess in Schritt S110 als nächstes ausgeführt,
wird nämlich bestimmt, dass die Düsenschaufeln 9 einer
Fehlfunktion unterliegen, so dass der Öffnungsgrad der
Düsenschaufeln 9 größer als derjenige
ist, wenn die Düsenschaufeln 9 normal funktionieren.
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Wenn
eine negative Bestimmung in Schritt S106 vorgenommen wird, wenn
nämlich der Ladedruck Pc höher als der Referenzladedruck
Pcbase ist, ist es möglich zu bestimmen, dass das WGV 18 einer
Fehlfunktion unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des WGV 18 kleiner
als derjenige ist, wenn das WGV 18 normal funktioniert.
Somit wird ein Prozess in Schritt S111 ausgeführt, wird
nämlich bestimmt, dass das WGV 18 einer Fehlfunktion
unterliegt, so dass der Öffnungsgrad des WGV 18 kleiner
als derjenige ist, wenn das WGV 18 normal funktioniert.
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Gemäß dem
Ablauf, der beschrieben wurde, ist es möglich zu bestimmen,
ob die Düsenschaufeln 9 einer Fehlfunktion unterliegen
und zu bestimmen, ob das WGV 18 einer Fehlfunktion unterliegt.
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Somit
sind Düsenschaufeln in der Turbine des Turboladers vorgesehen.
Das Abgasbypassventil ist in dem Bypassdurchgang vorgesehen, der
so ausgebildet ist, dass das Abgas strömt, während
es das Turbinenrad der Turbine umgeht. Die Fehlfunktionsbestimmung,
um zu bestimmen, ob die Düsenschaufeln einer Fehlfunktion
unterliegen, und um zu bestimmen, ob das Abgasbypassventil einer
Fehlfunktion unterliegt, nämlich die Schritte S107, S108, S109,
S110, S111, wird auf der Grundlage des Ladedrucks und der Temperatur
des Abgases, nachdem das von der Turbine ausgestoßene Abgas
mit dem Abgas vereinigt ist, das durch den Bypassdurchgang vertreten
ist, vorgenommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2008-095587
A [0002, 0002]
