-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Bereich der Erfindung
-
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.
-
Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
-
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
JP 2008 -
95 587 A beschreibt eine Technologie zum Erfassen einer Fehlfunktion in einem Waste-Gate-Ventil bei einer Brennkraftmaschine mit einem Turbolader. Dafür offenbart diese Druckschrift eine Fehlfunktionsbestimmungsvorrichtung für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine, wobei das Abgassystem eine Turbine eines Turboladers, die in einem Abgasdurchgang der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, einen Bypassdurchgang, der so ausgebildet ist, dass Abgas strömt, während es ein Turbinenrad der Turbine umgeht, und ein Abgasbypassventil aufweist, das in dem Bypassdurchgang vorgesehen ist und das eine Durchflussrate des Abgases, das durch den Bypassdurchgang strömt, einstellt. Ferner offenbart diese Druckschrift eine Ladedruckerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ladedrucks.
-
In der
JP 2008 -
95 587 A 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Ferner ist aus der
JP 2010 -
151 038 A eine Fehlfunktionsbestimmungsvorrichtung für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei das Abgassystem eine Turbine eines Turboladers, die in einem Abgasdurchgang der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, einen Bypassdurchgang, der so ausgebildet ist, dass Abgas strömt, während es ein Turbinenrad der Turbine umgeht, und ein Abgasbypassventil aufweist, das in dem Bypassdurchgang vorgesehen ist und das eine Durchflussrate des Abgases, das durch den Bypassdurchgang strömt, einstellt. Ferner offenbart diese Druckschrift eine Abgastemperaturerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Temperatur des Abgases, nachdem das von der Turbine ausgestoßene Abgas mit dem Abgas vereinigt ist, das durch den Bypassdurchgang getreten ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Figurenliste
-
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:
- 1 ein Diagramm ist, das die schematische Konfiguration einer Brennkraftmaschine und ihres Einlass- und Auslasssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
- 2 ein Ablaufdiagramm ist, das den Ablauf einer Fehlfunktionsbestimmung für Düsenschaufeln und ein WGV gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
-
GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 Düsenschaufein 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.