DE102016203417B4

DE102016203417B4 - Elektronische steuereinheit

Info

Publication number: DE102016203417B4
Application number: DE102016203417.0A
Authority: DE
Inventors: Yuuichirou Takai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2036-03-03
Also published as: DE102016203417A1; JP2016173036A; JP6468011B2

Abstract

Elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Verbrennungsmotors (12), welcher mit einem Turbolader (13) ausgestattet ist, umfassend:eine Abnormalitätsermittlungseinheit, welche eine Abnormalität bei dem Turbolader (13) basierend auf einer von einer Ansaugluftmengendetektionseinheit (17) detektierten Ansaugluftmenge von Ansaugluft von außen in einer Ansaugleitung (15), einem von einem Behälterinnendrucksensor (21) detektierten Innendruck eines Ausgleichsbehälters (20) und einem offenen/geschlossenen Zustand eines Wastegate-Ventils (23) ermittelt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit, welche einen mit einem Turbolader ausgestatteten Verbrennungsmotor steuert, wobei die elektronische Steuereinheit fähig ist, eine Kompressorsystemabnormalität zu ermitteln.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotorsysteme für Fahrzeuge (z.B. Autos) sind bekannt, Turbolader zu haben. Bei solch einem Turbolader wird eine Turbine mit Abgas gedreht. Ein Kompressor wird von der Turbine angetrieben und verdichtet Ansaugluft. Ferner offenbart JP 2013 - 19 319 A eine Abnormalitätsermittlungsvorrichtung zum Ermitteln einer Alterungsabnormalität eines Turboladers. Ein Drehzahlsensor, welcher eine Drehzahl des Turboladers detektiert, ist in der Abnormalitätsermittlungsvorrichtung angeordnet. Gemäß dieser Abnormalitätsermittlungsvorrichtung wird eine Alterungsabnormalität detektiert, wenn die tatsächliche Drehzahl des Turboladers, wie sie von dem Drehzahlsensor detektiert wird, mehr abnimmt als eine geschätzte Drehzahlabnahme wegen Alterung.
9 zeigt eine Überblicksanordnung eines Verbrennungsmotorsystems, welches diesen Typ von Turbolader beinhaltet. Insbesondere ist eine Turbinenseite eines Turboladers 3 mit einer Abgasleitung 2 eines Verbrennungsmotors 1 verbunden. Ferner ist ein Wastegate-Ventil 4 in einer Bypassleitung 2a, welche den Turbolader 3 überbrückt, angeordnet. Eine Einlassseite einer Ansaugleitung 5 beinhaltet einen Luftmengenmesser 6, der darin angeordnet ist, und ist mit einer Kompressorseite des Turboladers 3 verbunden. Ansaugluft von außen wird von dem Turbolader 3 verdichtet, und nachdem sie von einem Ladeluftkühler 7 gekühlt ist, wird die Luft über eine Drosselklappe 8 und einen Ausgleichsbehälter 9 an den Verbrennungsmotor 1 geliefert. Ein Innendrucksensor 9a ist in dem Ausgleichsbehälter 9 angeordnet, und ein Drehzahlsensor 10 ist in dem Turbolader 3 angeordnet.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß der oben beschriebenen JP 2013 - 19 319 A ist der Drehzahlsensor 10 in dem Turbolader 3 angeordnet, um eine Alterungsabnormalität in dem Turbolader 3 zu ermitteln. Jedoch können Kosten erhöht werden, wenn ein Drehzahlsensor 10 verwendet wird, um eine Alterungsabnormalität bei dem Turbolader 3 zu ermitteln. Außerdem ist üblicherweise, wenn eine Kompressorsystemabnormalität an einer anderen Stelle als dem Turbolader auftritt, ein Detektions-(oder Ermittlungs-)Verfahren nicht eingerichtet. Zum Beispiel kann es Schwierigkeiten beim Identifizieren einer Ansaugluftleckabnormalität geben.
Ferner wird auf die Druckschriften DE 10 2005 056 316 A1 , DE 10 2004 036 064 A1 und DE 10 2014 213 106 A1 verwiesen, die Verfahren und Vorrichtungen zur Diagnose von Turboladern von Brennkraftmaschinen beschreiben. Dabei werden Abnormalitäten bzw. Fehler im Turboladersystem erkannt.
Im Lichte der obigen Überlegungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Steuereinheit bereitzustellen, welche einen mit einem Turbolader ausgestatteten Verbrennungsmotor steuert und welche Kompressorsystemabnormalitäten ohne einen Drehzahlsensor ermitteln kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im Lichte der obigen Aufgaben ist eine elektronische Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zum Steuern eines mit einem Turbolader ausgestatteten Verbrennungsmotors vorgesehen und beinhaltet eine Abnormalitätsermittlungseinheit, welche eine Abnormalität bei dem Turbolader basierend auf einer Ansaugluftmenge einer Ansaugluft von außen in einer Ansaugluftleitung, welche von einer Ansaugluftmengendetektionseinheit detektiert wird, einem Innendruck eines Ausgleichsbehälters, welcher von einem Behälterinnendrucksensor detektiert wird, und einem offenen/geschlossenen Zustand eines Wastegate-Ventils (Bypassventils) ermittelt.
Gemäß der obigen Ausgestaltung detektiert die elektronische Steuereinheit eine Abnormalität in dem Turbolader basierend auf der Ansaugluftmenge von außen in der Ansaugluftleitung, dem Innendruck (Ladedruck) des Ausgleichsbehälters und dem offenen/geschlossenen Zustand eines Wastegate-Ventils. Zum Beispiel kann dann, wenn das Wastegate-Ventil in einem geschlossenen Zustand ist, eine normale Menge von Ansaugluft erhalten wird, aber der Innendruck des Ausgleichsbehälters zu niedrig ist, eine Abnormalität insofern ermittelt werden, dass der Turbolader nicht ordnungsgemäß arbeitet oder Ähnliches. In diesem Fall kann eine Abnormalität bei dem Turbolader mit ausreichender Sicherheit festgestellt werden, ohne einen Drehzahlsensor in dem Turbolader vorzusehen.
Figurenliste
Die Erfindung wird zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen davon am besten von der folgenden Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:

1 eine Überblicksanordnung eines mit einem Turbolader ausgestatteten Verbrennungsmotorsystems zeigt, welches eine elektronische Steuereinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beinhaltet;
2 ein Flussdiagramm ist, welches einen Abnormalitätsermittlungsprozess zeigt, der von einer ECU durchgeführt wird;
3 ein Ablaufdiagramm ist, welches einen beispielhaften Fall einer Alterung bei einem Turbolader zeigt;
4 ein Ablaufdiagramm ist, welches einen beispielhaften Fall einer Blockierungsabnormalität in einem Kompressorsystem zeigt;
5 ein Ablaufdiagramm ist, welches einen beispielhaften Fall einer Ansaugluftleckabnormalität in einer Ansaugleitung zeigt;
6 ein Beispiel eines vorbestimmten Verbrennungsmotordrehzahlbereichs zeigt, welches beim Durchführen einer Abnormalitätsdetektion verwendet wird;
7 ein Beispiel eines ersten Grenzwerts in Bezug auf eine Verbrennungsmotordrehzahl zeigt;
8 ein Beispiel eines zweiten Grenzwerts in Bezug auf eine Verbrennungsmotordrehzahl zeigt; und
9 eine Überblicksanordnung eines üblichen Verbrennungsmotorsystems zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie sie auf ein Verbrennungsmotorsystem eines Fahrzeugs (oder Autos) angewandt wird, wird mit Bezug auf 1 bis 8 erklärt werden. 1 zeigt einen Überblick der gesamten Ausgestaltung eines mit einem Turbolader ausgestatteten Verbrennungsmotorsystems 11. Dieses Verbrennungsmotorsystem 11 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12 (welcher zum Beispiel ein Benzinmotor, ein Dieselmotor oder Ähnliches sein kann), einen Turbolader (oder Kompressor) 13 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 14. Die ECU 14 entspricht einer elektronischen Steuereinheit gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und steuert den Verbrennungsmotor 12.
Der Verbrennungsmotor 12 ist mit einer Ansaugleitung 15 und einer Abgasleitung 16 verbunden. Luft von außen (d.h. außerhalb des Fahrzeugs) wird in die Ansaugleitung 15 gesaugt, und Abgas fließt über die Abgasleitung 16 nach außen (d.h. aus dem Fahrzeug heraus). Ein Luftmengenmesser 17 ist in der Ansaugleitung 15 angeordnet. Der Luftmengenmesser 17 entspricht einer Ansaugluftmengendetektionseinheit und detektiert eine Ansaugluftmenge. Ein von dem Luftmengenmesser 17 detektiertes Signal der Ansaugluftmenge wird in die ECU 14 eingegeben.
Eine Kompressorseite des Turboladers 13 ist mit der Ansaugleitung 15 stromabwärts des Luftmengenmessers 17 verbunden. Obwohl die Details nicht dargestellt sind, ist, wie allgemein verstanden, eine Turbine an einem Ende der Drehachse des Turboladers 13 angeordnet und ein Kompressor ist an dem anderen Ende der Drehachse des Turboladers 13 angeordnet. In diesem Fall wird die Turbine durch Verwendung des Abgases von dem Verbrennungsmotor 12 gedreht, und der Kompressor wird von der Turbine angetrieben, die eingesaugte Ansaugluft in der Ansaugleitung 15 zu verdichten.
Ein Ladeluftkühler (Zwischenkühler) 18 ist in der Ansaugleitung 15 stromabwärts des Turboladers 13 angeordnet. Der Ladeluftkühler 18 kühlt die verdichtete Luft. Ferner sind eine Drosselklappe 19 und ein Ausgleichsbehälter 20 in dieser Reihenfolge stromabwärts des Ladeluftkühlers 18 angeordnet. Ein Behälterinnendrucksensor 21 ist in dem Ausgleichsbehälter 20 angeordnet, um den Innendruck des Ausgleichsbehälters 20 zu detektieren. Das von dem Behälterinnendrucksensor 21 detektierte Ausgleichsbehälterinnendrucksignal wird in die ECU 14 eingegeben. Ferner wird die Drosselklappe 19 von der ECU 14 gesteuert.
Die Turbinenseite des Turboladers 13 ist mit der Abgasleitung 16 verbunden. Ferner ist eine Bypassleitung 22, welche den Turbolader 13 überbrückt, in der Abgasleitung 16 ausgebildet. Ein Wastegate-Ventil (gezeigt als „WSG“ in 1) 23 ist in der Bypassleitung 22 angeordnet, um die Bypassleitung 22 zu öffnen und zu schließen. Wenn das Wastegate-Ventil 23 offen ist, durchströmt das Abgas von dem Verbrennungsmotor 12 die Bypassleitung 22, ohne den Turbolader 13 zu durchströmen. Umgekehrt wird der Turbolader 13 angetrieben, wenn das Wastegate-Ventil 23 geschlossen ist. Die ECU 14 steuert das Öffnen und Schließen des Wastegate-Ventils 23.
Die ECU 14 wird hauptsächlich von einem Mikrocomputer gebildet, welcher eine CPU, ein ROM, ein RAM und Ähnliches beinhaltet. Die ECU 14 steuert die Gesamtheit des Verbrennungsmotorsystems 11. Insbesondere werden ein Gaspedalstellungssignal (Gaspedalöffnungssignal), ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal und Ähnliches in die ECU 14 eingegeben, und basierend auf diesen Signalen führt die ECU 14 eine Vielzahl von Steuerprozessen durch. Diese Steuerprozesse beinhalten ein Steuern einer Zündvorrichtung (nicht dargestellt), ein Steuern des Öffnungsgrades der Drosselklappe 19, ein Steuern des Wastegate-Ventils zu öffnen oder zu schließen, ein Steuern eines Automatikgetriebes (nicht dargestellt) und Ähnliches. Ferner ist, obgleich nicht im Detail dargestellt, eine Benachrichtigungseinheit 24, welche ein Display, einen Summer und Ähnliches beinhaltet, in der Fahrzeugkabine angeordnet. Die ECU 14 stellt unter Verwendung der Benachrichtigungseinheit 24 Benachrichtigungen bereit.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen die Softwarefunktionen (d.h. durch Durchführen eines Abnormalitätsermittlungsprogramms) der ECU 14 einer Abnormalitätsermittlungseinheit, welche Abnormalitäten bei dem Turbolader 13 ermittelt. Insbesondere ermittelt die ECU 14 eine Abnormalität bei dem Turbolader 13 basierend auf der von dem Luftmengenmesser 17 detektierten Ansaugluftmenge, dem von dem Behälterinnendrucksensor 21 detektierten Ausgleichsbehälterinnendruck und dem offenen/geschlossenen Zustand des Wastegate-Ventils 23. Zudem kann das Abnormalitätsermittlungsprogramm in dem ROM oder Ähnlichem vorgespeichert sein, oder es kann von einem externen Aufzeichnungsmedium wie beispielsweise einer optischen Platte (Disc) bereitgestellt werden. Alternativ kann das Abnormalitätsermittlungsprogramm über ein Netzwerk heruntergeladen werden.
Insbesondere ermittelt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie während der unteren Operationsbeschreibung (Flussdiagrammerklärung) ebenso erklärt werden wird, die ECU 14, dass Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, wenn das Wastegate-Ventil 23 in einem geschlossenen Zustand ist, die Verbrennungsmotordrehzahl ansteigt und die Verbrennungsmotordrehzahl in einem vorbestimmten Drehzahlbereich ist. Dann, wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, stellt die ECU 14 eine Alterungsabnormalität bei dem Turbolader 13 fest, wenn die von dem Luftmengenmesser 17 detektierte Ansaugluftmenge weniger als ein erster Grenzwert ist und der von dem Behälterinnendrucksensor 21 detektierte Ausgleichsbehälterinnendruck unter einem zweiten Grenzwert ist.
Ferner stellt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die ECU 14, wenn die oben beschriebenen Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, eine Blockierungsabnormalität bei dem Kompressorsystem (d.h. dem Wastegate-Ventil 23 oder dem Turbolader 13) fest, wenn die von dem Luftmengenmesser 17 detektierte Ansaugluftmenge weniger als der erste Grenzwert ist und der von dem Behälterinnendrucksensor 21 detektierte Ausgleichsbehälterinnendruck auf oder unter einem Atmosphärendruck ist. In diesem Falle kann zum Beispiel 120 kPa als der Grenzwertwert zum Ermitteln, ob ein Druck auf oder unter dem Atmosphärendruck ist, verwendet werden. Ferner stellt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die ECU 14, wenn die oben beschriebenen Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, eine Ansaugluftleckabnormalität fest, wenn die von dem Luftmengenmesser 17 detektierte Ansaugluftmenge auf oder größer als der erste Grenzwert ist. Ferner benachrichtigt die ECU 14 den Benutzer über die Benachrichtigungseinheit 24, wenn irgendeine der Abnormalitäten festgestellt wird.
Von den oben erwähnten Ermittlungsbedingungen ist der vorbestimmte Drehzahlbereich eingestellt, einer Verbrennungsmotordrehzahl unter einem Ladedruck zu entsprechen, welcher ausreichend höher als ein Atmosphärendruck ist. Als ein spezifisches Beispiel kann unter einer Annahme eines Systems, bei welchem der maximale Ladedruck des Turboladers 13 erhalten wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 während eines normalen Betriebs von 1800 bis 4000 rpm reicht, eine Verbrennungsmotordrehzahl bei einem Ladedruck, welcher ausreichend höher als der Atmosphärendruck ist, auf einen etwas breiteren Bereich von 1500 bis 4500 rpm eingestellt werden (siehe 6).
Ferner ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der oben beschriebene erste Grenzwert auf einen variablen Wert eingestellt, welcher sich in Abhängigkeit von dem Ausgleichsbehälterinnendruck und der Verbrennungsmotordrehzahl ändert. Dieser erste Grenzwert ist vorzugsweise etwas höher als eine Ansaugluftmenge während eines normalen Betriebs, um festzustellen, ob die Ansaugluftmenge übermäßig hoch ist. Als ein spezifisches Beispiel kann der erste Grenzwert eingestellt sein, etwa 10 % höher als eine Ansaugluftmenge während eines Normalbetriebs zu sein (siehe 3 bis 5 und 7).
Zudem ist der oben beschriebene zweite Grenzwert auf einen variablen Wert eingestellt, welcher sich in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl ändert. Dieser zweite Grenzwert ist vorzugsweise etwas niedriger als der Ausgleichsbehälterinnendruck während eines normalen Betriebs, um festzustellen, ob sich der Ausgleichsbehälterinnendruck zu seinem ursprünglichen Wert erhöht hat. Als ein spezifisches Beispiel kann der zweite Grenzwert eingestellt sein, etwa 10 % niedriger als der Ausgleichsbehälterinnendruck während eines Normalbetriebs zu sein. In diesem Fall nimmt der Ausgleichsbehälterinnendruck zu, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl zunimmt, und ändert sich nach Erreichen des maximalen Ladedrucks nicht weiter. Dementsprechend kann der zweite Grenzwert eingestellt sein, sich in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl zu ändern (siehe 3 und 8).
Als nächstes wird der Betrieb (die Operation) der oben beschriebenen Anordnung mit Bezug auf 2 bis 8 beschrieben werden. Das Flussdiagramm von 2 zeigt einen von der ECU 14 durchgeführten Prozess zum Ermitteln einer Abnormalität bei dem Turbolader 13, wenn der Verbrennungsmotor 12 und der Turbolader 13 in Betrieb sind. Als erstes wird in Schritt S1 ermittelt, ob das Wastegate-Ventil 23 geschlossen ist (d.h., der Turbolader 13 in Betrieb ist) und eine Beschleunigung auftritt. Eine Beschleunigung kann als auftretend festgestellt werden, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl zunimmt oder wenn die Ansaugluftmenge zunimmt.
Wenn das Wastegate-Ventil 23 als geschlossen indiziert ist und eine Beschleunigung auftritt (JA in Schritt S1), dann wird als nächstes in Schritt S2 ermittelt, ob die Verbrennungsmotordrehzahl in dem vorbestimmten Drehzahlbereich ist. Wie oben beschrieben ist dieser vorbestimmte Drehzahlbereich ein Verbrennungsmotordrehzahlbereichs unter einem Ladedruck, welcher ausreichend höher als ein Atmosphärendruck ist (zum Beispiel ein Bereich von 1500 bis 4500 rpm). Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl in dem vorbestimmten Drehzahlbereich ist (JA in Schritt S2), werden die Ermittlungsbedingungen erachtet, erfüllt zu sein. Dementsprechend wird die Abnormalitätsermittlung von Schritt S3 und fortschreitend durchgeführt.
Ferner werden dann, wenn das Wastegate-Ventil 23 nicht angezeigt wird, geschlossen zu sein, d.h. wenn das Wastegate-Ventil 23 offen ist (NEIN in Schritt S1) oder wenn die Verbrennungsmotordrehzahl nicht in dem vorbestimmten Drehzahlbereich ist (NEIN in Schritt S2), die Ermittlungsbedingungen nicht erachtet, erfüllt zu sein, und die Abnormalitätsdetektion wird nicht durchgeführt. Als Bedingungen zum Durchführen der Abnormalitätsermittlung muss diesbezüglich der Turbolader 13 in Betrieb sein und der Verbrennungsmotordrehzahlbereichs muss einem Ladedruck entsprechen, welcher ausreichend höher als ein Atmosphärendruck ist (Schritt S2). Dementsprechend ist es möglich, Fälle auszuschließen, in welchen die Verbrennungsmotordrehzahl extrem hoch oder extrem niedrig ist, wodurch durch den Fahrzustand oder den Umgebungszustand verursachte Fehldetektionen verhindert werden.
Wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, schreitet der Prozess zu Schritt S3 fort, in welchem festgestellt wird, ob die von dem Luftmengenmesser 17 detektierte Ansaugluftmenge weniger als der erste Grenzwert ist. Hier tritt eine Beschleunigung auf, da die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind (d.h. das Wastegate-Ventil 23 geschlossen ist und die Verbrennungsmotordrehzahl zunimmt). Dementsprechend nimmt die Ansaugluftmenge zu und der Innendruck des Ausgleichsbehälters 20 steigt, wenn das System normal arbeitet. Wie oben beschrieben ist der erste Grenzwert ein Wert, welcher sich in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl (zum Beispiel proportional) ändert und etwa 10 % größer als die Ansaugluftmenge während eines Normalbetriebs ist.
Diesbezüglich kann, wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, wenn die Ansaugluftmenge übermäßig hoch ist (d.h. auf oder über dem ersten Grenzwert) in Bezug auf die Verbrennungsmotordrehzahl und den Ausgleichsbehälterinnendruck, ein Teil der Ansaugleitung 15 unfähig sein, der Zunahme beim Druck, welche durch den Turbolader 13 verursacht wird, zu widerstehen und ein Luftleck kann auftreten. Dementsprechend schreitet dann, wenn die Ansaugluftmenge auf oder über dem ersten Grenzwert ist (NEIN in Schritt S3), der Prozess zu Schritt S4 fort, im welchem eine Ansaugluftleckabnormalität in der Ansaugleitung 15 festgestellt wird.
Wenn die Ansaugluftmenge weniger als der erste Grenzwert ist (JA in Schritt S3), dann wird in Schritt S5 ermittelt, ob der von dem Behälterinnendrucksensor 21 detektierte Ausgleichsbehälterinnendruck größer als ein Atmosphärendruck (ATM) (in diesem Fall etwa 120 kPa) ist. Wenn der Innendruck des Ausgleichsbehälters 20 auf oder unter dem Atmosphärendruck ist, bedeutet dies hier, dass der Turbolader 13 überhaupt nicht arbeitet (d.h., sich nicht dreht). In anderen Worten wird das erachtet, dass der Turbolader 13 blockiert ist (d.h. steckengeblieben ist) und sich nicht dreht, oder dass das Wastegate-Ventil 23 im offenen Zustand festgesetzt ist und Abgas nicht zu dem Turbolader 13 schickt. Dementsprechend wird dann, wenn der Innendruck des Ausgleichsbehälters 20 auf oder unter dem Atmosphärendruck ist (NEIN in Schritt S5) in Schritt S6 eine Blockierungsabnormalität des Wastegate-Ventils 23 oder des Turboladers 13 festgestellt.
Wenn der Ausgleichsbehälterinnendruck größer als der Atmosphärendruck ist (JA in Schritt S5), dann wird in Schritt S7 ermittelt, ob der Ausgleichsbehälterinnendruck weniger als der zweite Grenzwert ist. Wie oben beschrieben ändert sich der zweite Grenzwert in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl und ist auf einen Wert von etwa 10 % weniger als der Ausgleichsbehälterinnendruck während eines Normalbetriebs eingestellt. Wenn die Ansaugluftmenge nicht abnormal hoch ist und der Ausgleichsbehälterinnendruck niedrig ist (d.h. niedriger als der zweite Grenzwert) in Bezug auf die Verbrennungsmotordrehzahl, dann gibt es eine ungenügende Kompression (Verdichtung). In anderen Worten wird als die Grundursache erachtet, dass sich der Turbolader 13 nicht gut dreht.
Dementsprechend wird, wenn der Ausgleichsbehälterinnendruck weniger als der zweite Grenzwert ist (JA in Schritt S7), dann den Schritt S8 festgestellt, dass es eine Alterungsabnormalität bei der Drehfähigkeit des Turboladers 13 gibt. Wenn der Ausgleichsbehälterinnendruck auf oder über dem zweiten Grenzwert ist (NEIN in Schritt S7), dann wird ein normaler Betrieb festgestellt und der Prozess endet. Ferner wird, obgleich nicht in 2 dargestellt, wenn eine Abnormalität bei dem Turbolader 13, der Ansaugleitung 15 oder dem Wastegate-Ventil 23 detektiert wird, dann der Benutzer über die Benachrichtigungseinheit 24 benachrichtigt. Diese Benachrichtigung wird in Abhängigkeit von den drei Typen von Abnormalitäten geliefert.
3 bis 5 sind (Zeit-)Ablaufdiagramme, welche eine Abnormalität von jeder der oben beschriebenen Abnormalitätsdetektionen zeigen. Als erstes ist 3 ein Ablaufdiagramm, welches eine Alterung in der Drehfähigkeit des Turboladers 13 zeigt. Hier erhöht sich, nach dem Ändern des Wastegate-Ventils 23 zu einem geschlossenen Zustand/zu einer geschlossenen Indikation (Zeitpunkt t1), die Verbrennungsmotordrehzahl mit der Zeit und zur gleichen Zeit erhöhen sich auch die Ansaugluftmenge und der Ausgleichsbehälterinnendruck mit der Zeit. Der erste Grenzwert ändert sich (proportional) in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl und ist etwa 10 % größer als eine Ansaugluftmenge während eines Normalbetriebs. Dementsprechend erhöht sich die Ansaugluftmenge so, dass sie dem ersten Grenzwert folgt. Ferner erhöht sich der zweite Grenzwert mit der Verbrennungsmotordrehzahl, und nach Ansteigen von dem Zeitpunkt t1 zu dem maximalen Ladedruck(zeit-)punkt (t3) bleibt der zweite Grenzwert auf einem konstanten Wert (d.h. einem maximalen Wert).
Zu einem Zeitpunkt t2 tritt die Verbrennungsmotordrehzahl in den vorbestimmten Bereich ein (in diesem Fall ist die untere Grenze des vorbestimmten Bereichs 1500 rpm). Weiter erreicht die Verbrennungsmotordrehzahl die obere Grenze des vorbestimmten Bereichs (in diesem Fall 4500 rpm) zu einem Zeitpunkt t5. Dementsprechend spannt sich der Ermittlungsbereich (d.h., wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind) von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t5. In 3 wird, da es eine Alterungsabnormalität in dem Turbolader 13 gibt, zu dem Zeitpunkt t2 festgestellt, dass der Ausgleichsbehälterinnendruck unter dem zweiten Grenzwert ist. Von diesem Zeitpunkt an beginnt ein Turboladeralterungsabnormalitätsermittlungszähler zu zählen. Wenn diese Abnormalitätsermittlung für mehr als eine vorbestimmte Zeitmenge (zum Beispiel 1 Sekunde) andauert, dann wird zum Zeitpunkt t4 ein Turboladeralterungsabnormalitäts-Flag von aus auf an gesetzt, und die Abnormalität ist bestätigt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Blockierungsabnormalität bei dem Wastegate-Ventil 23 oder dem Turbolader 13 zeigt. In diesem Fall wird, nach dem Eintreten in den Ermittlungsbereich (d.h., wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind) zum Zeitpunkt t2, der Ausgleichsbehälterinnendruck ermittelt, auf oder unter dem Atmosphärendruck (120 kPa) zu sein. Von diesem Zeitpunkt an fängt ein Kompressorsystemblockierungsabnormalitätsermittlungszähler an zu zählen. Wenn diese Abnormalitätsermittlung für mehr als eine vorbestimmte Zeitmenge (zum Beispiel 1 Sekunde) andauert, dann wird zum Zeitpunkt t4 ein Kompressorsystemblockierungsabnormalitäts-Flag von aus auf an gesetzt und die Abnormalität ist bestätigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Ansaugluftleckabnormalität in der Ansaugleitung 15 zeigt. In diesem Fall wird, nach dem Eintreten in den Ermittlungsbereich (d.h., wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind) zu dem Zeitpunkt t2, die Ansaugluftmenge kontinuierlich mit dem ersten Grenzwert verglichen. An irgendeinem Punkt (Zeitpunkt t7) erreicht oder überschreitet die Ansaugluftmenge den ersten Grenzwert. Von diesem Zeitpunkt an fängt ein Ansaugluftleckabnormalitätsermittlungszähler an zu zählen. Wenn diese Abnormalitätsermittlung für mehr als eine vorbestimmte Zeitmenge (zum Beispiel 1 Sekunde) andauert, dann wird zum Zeitpunkt t8 ein Ansaugluftleckabnormalitäts-Flag von aus auf an gesetzt, und die Abnormalität ist bestätigt.
Ferner zeigt 6 einen beispielhaften vorbestimmten Verbrennungsmotordrehzahlbereich, in welchem die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind. Wie oben in Bezug auf 3 und derartige erklärt ist, erhöht sich, nachdem sich das Wastegate-Ventil 23 in einen geschlossenen Zustand/eine geschlossene Indikation geändert hat (Zeitpunkt t1), die Verbrennungsmotordrehzahl mit der Zeit und zur gleichen Zeit erhöht sich der Ausgleichsbehälterinnendruck auch mit der Zeit. Der Ausgleichsbehälterinnendruck erreicht den maximalen Ladedruckpunkt, wenn zum Beispiel die Verbrennungsmotordrehzahl 1800 rpm erreicht (Zeitpunkt t3). Danach bleibt der Ausgleichsbehälterinnendruck auf einem konstanten Wert (d.h. einem maximalen Wert). In diesem Fall reicht der vorbestimmte Drehzahlbereich von 1500 rpm bis 4500 rpm.
7 zeigt ein Beispiel des ersten Grenzwerts. Wie oben beschrieben dient der erste Grenzwert zum Ermitteln, ob die Ansaugluftmenge übermäßig hoch ist. Insbesondere ist der erste Grenzwert eingestellt, sich in Abhängigkeit von dem Ausgleichsbehälterinnendruck und der Verbrennungsmotordrehzahl zu ändern, und er ist auf etwa 10 % höher als eine Ansaugluftmenge während eines Normalbetriebs eingestellt. Wie dargestellt ist, wenn der Ausgleichsbehälterinnendruck 100 kPa ist, der erste Grenzwert 40 g/s, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 1200 rpm ist, 80 g/s, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 3600 rpm ist, und 120 g/s, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 6000 rpm ist.
Ferner ist, wenn der Ausgleichsbehälterinnendruck 150 kPa ist, der erste Grenzwert 60 g/s, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 1200 rpm ist, 120 g/s, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 3600 rpm ist, und 180 g/s, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 6000 rpm ist. Wenn der Ausgleichsbehälterinnendruck 200 kPa ist, ist der erste Grenzwert 80 g/s, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 1200 rpm ist, 160 g/s, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 3600 rpm ist, und 240 g/s, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 6000 rpm ist.
8 zeigt ein Beispiel des zweiten Grenzwerts und zeigt einen Fall, in welchem der maximale Ladedruck erreicht wird, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl 1800 rpm ist. Der zweite Grenzwert dient zum Ermitteln, ob der Ausgleichsbehälterinnendruck auf seinen ursprünglichen Wert zurückgekehrt ist, und er ist deshalb eingestellt, leicht niedriger (zum Beispiel um etwa 10 %) als ein Ausgleichsbehälterinnendruck während eines Normalbetriebs zu sein. In diesem Fall steigt der Ausgleichsbehälterinnendruck in Abhängigkeit von einem Ansteigen der Verbrennungsmotordrehzahl an, bis er den maximalen Ladedruck erreicht. Nach Erreichen des maximalen Ladedrucks bleibt der Ausgleichsbehälterinnendruck auf einem konstanten Wert, selbst wenn die Verbrennungsmotordrehzahl zunimmt. Dementsprechend steigt, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl zwischen 1200 und 1800 rpm ist, der zweite Grenzwert von 120 auf 180 kPa in einer proportionalen Weise in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl an. Sobald die Verbrennungsmotordrehzahl 1800 rpm übersteigt, wird der zweite Grenzwert auf einen konstanten Wert (180 kPa) eingestellt.
In dieser Beziehung ermittelt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die ECU 14, ob Ermittlungsbedingungen erfüllt sind derart, dass das Wastegate-Ventil 23 einen geschlossenen Zustand angibt und die Verbrennungsmotordrehzahl ansteigt und in einem vorbestimmten Drehzahlbereich ist. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, ermittelt die ECU 14 eine Kompressorsystemabnormalität oder eine Abnormalität bei dem Turbolader 13 selbst basierend auf der von dem Luftmengenmesser 17 detektierten Ansaugluftmenge in der Ansaugleitung 15 und basierend auf dem von dem Behälterinnendrucksensor 21 detektierten Ausgleichsbehälterinnendruck (Ladedruck).
Dementsprechend können, anstelle von einem Detektieren der Drehzahl des Turboladers 3 mit einem Drehzahlsensor 10, wie es üblicherweise gemacht wird, Abnormalitäten mit ausreichender Genauigkeit detektiert werden, ohne die Drehzahl des Turboladers 13 zu detektieren. Deshalb ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Drehzahlsensor 10 nicht vorgesehen und eine Abnormalität kann in einem Kompressorsystem, welches den Turbolader 13 beinhaltet, detektiert werden.
Insbesondere wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, dann eine Alterungsabnormalität bei der Drehfähigkeit des Turboladers 13 festgestellt, wenn die Ansaugluftmenge unter dem ersten Grenzwert ist und der Ausgleichsbehälterinnendruck unter dem zweiten Grenzwert ist. Dementsprechend kann eine Alterungsabnormalität des Turboladers 13 mit ausreichender Sicherheit festgestellt werden.
Ferner wird, wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, eine Blockierungsabnormalität bei dem Wastegate-Ventil 23 oder dem Turbolader 13 dann festgestellt, wenn die Ansaugluftmenge unter dem ersten Grenzwert ist und der Ausgleichsbehälterinnendruck auf oder unter dem Atmosphärendruck ist. Dementsprechend kann eine Blockierungsabnormalität bei dem Wastegate-Ventil 23 oder dem Turbolader 13 mit ausreichender Sicherheit festgestellt werden. Ferner wird, wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, eine Ansaugluftleckabnormalität in der Ansaugleitung 15 festgestellt, wenn die Ansaugluftmenge auf oder über dem ersten Grenzwert ist. Dementsprechend kann eine Ansaugluftleckabnormalität in der Ansaugleitung 15 mit ausreichender Sicherheit festgestellt werden.
Zu dieser Zeit ist der vorbestimmte Drehzahlbereich der oben beschriebenen Ermittlungsbedingungen eingestellt, einem Verbrennungsmotordrehzahlbereich unter einem Ladedruck zu entsprechen, welcher ausreichend höher als der Atmosphärendruck ist. Dementsprechend ist es möglich, Fälle auszuschließen, in welchen die Verbrennungsmotordrehzahl extrem hoch oder niedrig ist, wodurch durch den Fahrtzustand oder den Umgebungszustand verursachte Fehldetektionen vermieden werden. Ferner wird der erste Grenzwert auf einen variablen Wert eingestellt, welcher sich in Abhängigkeit von dem Ausgleichsbehälterinnendruck und der Verbrennungsmotordrehzahl ändert. Dementsprechend kann ein angemessenerer erster Grenzwert eingestellt werden, und genaue Ermittlungen können durchgeführt werden. Gleichzeitig wird der zweite Grenzwert auf einen Wert eingestellt, welcher sich in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl ändert. Dementsprechend kann ein angemessenerer zweiter Grenzwert eingestellt werden, und genaue Ermittlungen können durchgeführt werden.
Außerdem werden bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel Ermittlungen für drei Typen von Abnormalitäten durchgeführt, d.h. eine Alterungsabnormalität bei dem Turbolader, eine Blockierungsabnormalität bei dem Kompressorsystem und eine Ansaugluftleckabnormalität bei der Ansaugleitung 15. Jedoch können als eine Alternative Ermittlungen für beliebige ein oder zwei Typen der Abnormalitäten durchgeführt werden. Ferner sind gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel spezifische Werte für die Abnormalitätsermittlungszeitperiode, Verbrennungsmotordrehzahlen, Drücke, verschiedene Grenzwerte und Ähnliches vorgesehen. Jedoch werden diese spezifischen Werte angesehen, Beispiele zu sein, und können während einer Implementierung wie angemessen geändert werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, und eine Vielzahl von Modifikationen zu dem gesamten System, welche nicht von dem Kern der vorliegenden Erfindung abweichen, werden erwogen.

Claims

Elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Verbrennungsmotors (12), welcher mit einem Turbolader (13) ausgestattet ist, umfassend: eine Abnormalitätsermittlungseinheit, welche eine Abnormalität bei dem Turbolader (13) basierend auf einer von einer Ansaugluftmengendetektionseinheit (17) detektierten Ansaugluftmenge von Ansaugluft von außen in einer Ansaugleitung (15), einem von einem Behälterinnendrucksensor (21) detektierten Innendruck eines Ausgleichsbehälters (20) und einem offenen/geschlossenen Zustand eines Wastegate-Ventils (23) ermittelt.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, wobei die Abnormalitätsermittlungseinheit, wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, eine Alterungsabnormalität bei dem Turbolader (13) feststellt, wenn die von der Ansaugluftmengendetektionseinheit (17) detektierte Ansaugluftmenge weniger als ein erster Grenzwert ist und der von dem Behälterinnendrucksensor (21) detektierte Innendruck des Ausgleichsbehälters (20) weniger als ein zweiter Grenzwert ist, und die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, wenn das Wastegate-Ventil (23) in einem geschlossenen Zustand ist, die Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) ansteigt und die Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) in einem vorbestimmten Drehzahlbereich ist.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abnormalitätsermittlungseinheit, wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, eine Blockierungsabnormalität bei dem Wastegate-Ventil (23) oder dem Turbolader (13) feststellt, wenn die von der Ansaugluftmengendetektionseinheit (17) detektierte Ansaugluftmenge weniger als ein erster Grenzwert ist und der von dem Behälterinnendrucksensor (21) detektierte Innendruck des Ausgleichsbehälters (20) auf oder unter einem Atmosphärendruck ist, und die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, wenn das Wastegate-Ventil (23) in einem geschlossenen Zustand ist, eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) ansteigt und die Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) in einem vorbestimmten Drehzahlbereich ist.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Abnormalitätsermittlungseinheit, wenn die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, eine Luftleckabnormalität in der Ansaugleitung (15) feststellt, wenn die von der Ansaugluftmengendetektionseinheit (17) detektierte Ansaugluftmenge auf oder über einem ersten Grenzwert ist, und die Ermittlungsbedingungen erfüllt sind, wenn das Wastegate-Ventil (23) in einem geschlossenen Zustand ist, eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) ansteigt und die Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) in einem vorbestimmten Drehzahlbereich ist.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der vorbestimmte Drehzahlbereich eingestellt ist, einem Verbrennungsmotordrehzahlbereich unter einem Ladedruck zu entsprechen, welcher ausreichend höher als der Atmosphärendruck ist.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste Grenzwert auf einen Wert eingestellt ist, welcher sich in Abhängigkeit von dem Innendruck des Ausgleichsbehälters (20) und der Verbrennungsmotordrehzahl ändert.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der zweite Grenzwert auf einen Wert eingestellt ist, welcher sich in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl ändert.