JP2005188479A - エンジンシステムの異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンプレッサおよびインタークーラの異常を判定する。
【解決手段】ＥＣＵは、吐出空気温度ＴＣを検出し、推定吐出空気温度マップを用いて、推定吐出空気温度ＴＣ（Ｘ）を取得するステップ（Ｓ１００）と、吐出空気温度ＴＣが、推定吐出空気温度ＴＣ（Ｘ）より高い場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）、ターボ異常判定フラグをセットするステップ（Ｓ４００）と、吸気温度ＴＩＭを検出するステップ（Ｓ５００）と、吐出空気温度ＴＣと吸気温度ＴＩＭとから、インタークーラの冷却効率を算出するステップ（Ｓ６００）と、インタークーラの冷却効率が低下した場合（Ｓ７００にてＹＥＳ）、インターク−ラ異常判定フラグをセットするステップ（Ｓ８００）とを含むプログラムを実行する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、エンジンシステムの異常判定装置に関し、特に、エンジンから排出された排気ガスによって駆動されるタービンに連結され、エンジンへ供給される空気を圧縮するコンプレッサを有するターボチャージャが設けられたエンジンシステムの異常判定装置に関する。

従来より、エンジンの出力を向上させるために、エンジンに供給される空気をコンプレッサにより圧縮し、過給するターボチャージャが知られている。このターボチャージャにおいては、エンジンに吸入される空気の圧力が所望の過給圧となるように、ターボチャージャが作動させられる。

特開平１０−４７０７１号公報（特許文献１）は、運転状態に応じた最適な過給圧制御となるように、ノズル開度を制御するバリアブルノズル式ターボチャージャを開示する。特許文献１に記載のバリアブルノズル式ターボチャージャは、回動可能な複数のノズルベーンと、ノズルベーン間に形成されるタービンノズルにより導かれる排気ガスにより駆動するタービンと、タービンに連結されたコンプレッサとを含む。タービンノズルの開度、すなわち面積は、ノズルベーンを回動させることにより変化する。タービンノズルの開度を小さくすると、排気ガスの流速および圧力が増加して、タービン、すなわちコンプレッサに与える運動エネルギが増大し、過給圧が上がる。タービンノズルの開度を大きくすると、排気ガスの流速および圧力が低下して、タービン、すなわちコンプレッサに与える運動エネルギが減少し、過給圧が下がる。

この公報に記載されたバリアブルノズル式ターボチャージャによると、ノズル開度を制御することにより、所望の過給圧を得ることができる。
特開平１０−４７０７１号公報

ところで、このようなターボチャージャにおいては、コンプレッサによる過給圧が上昇するにつれて、コンプレッサから吐出される圧縮空気の温度が上昇する。コンプレッサが圧縮する空気には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）パイプを通って、クランクケースやターボチャージャからコンプレッサの上流側に戻された空気（ブローバイガスや、ターボチャージャの軸受け部から漏れた排気ガスなど）が含まれる。この空気には、エンジンやターボチャージャの潤滑油（オイル）によるオイルミストが含まれている。コンプレッサから突出される圧縮空気の温度が高温になると、オイルミストが炭化し、コンプレッサの吐出口付近に固着するコーキングが発生する。

コーキングが発生すると、コンプレッサの吐出口の面積が小さくなるため、圧縮空気が流れる流路抵抗が増大する。そのため、コーキングが発生する前と同じ回転数でコンプレッサを駆動させても、過給圧が低下する。過給圧が低下した場合、目標の過給圧を得るためには、たとえばノズルの開度を小さくしてコンプレッサの回転数を上げ、より多くの空気を、より高い圧力まで圧縮しなければならなくなる。その結果、吐出空気温度（圧縮空気の温度）や、タービンおよびコンプレッサの回転数が過度に高くなり、ターボチャージャの故障を招くおそれがある。

一方、一般的に、ターボチャージャには、コンプレッサから吐出された圧縮空気を冷却するインタークーラが設けられている。このインタークーラが詰まるなどした場合であっても、空気が流れる流路抵抗が増大する。このため、コーキングが発生していなくても、コーキングが発生した場合と同様に過給圧が低下する。この場合も、コーキングが発生した場合と同様に、目標の過給圧を得るためには、たとえばノズルの開度を小さくしてコンプレッサの回転数を上げ、より多くの空気を、より高い圧力まで圧縮しなければならなくなる。その結果、吐出空気温度（圧縮空気の温度）や、タービンおよびコンプレッサの回転数が過度に高くなり、ターボチャージャの故障を招くおそれがある。

したがって、コーキングの発生によりコンプレッサに異常が発生した場合や、インタークーラに異常が発生した場合には、エンジンシステムの修理および整備を行なう必要がある。しかしながら、コーキングやインタークーラの詰まりは、外部からの目視により、点検することができない。そのため、コンプレッサの異常およびインタークーラの異常を、たとえばＥＣＵ（Electronic Control Unit）などにより判定しなければならない。しかしながら、特許文献１においては、このような問題はなんら考慮されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンプレッサおよびインタークーラの異常を判定することができる、エンジンシステムの異常判定装置を提供することである。また、本発明の目的は、コンプレッサから吐出される圧縮空気の温度上昇を抑制することができるエンジンシステムの異常判定装置を提供することである。

第１の発明に係るエンジンシステムの異常判定装置は、エンジンから排出された排気ガスによって駆動されるタービンに連結され、エンジンへ供給される空気を圧縮するコンプレッサを有するターボチャージャと、コンプレッサから吐出された圧縮空気を冷却するためのインタークーラとが設けられたエンジンシステムの異常を判定する。この異常判定装置は、コンプレッサとインタークーラとの間に設けられ、コンプレッサから吐出された空気に関する情報を検出するための第１の検出手段と、インタークーラとエンジンとの間に設けられ、インタークーラにより冷却された空気に関する情報を検出するための第２の検出手段と、第１の検出手段により検出された情報に基づいて、コンプレッサの異常を判定するための第１の判定手段と、第１の検出手段により検出された情報と第２の検出手段により検出された情報とに基づいて、インタークーラの異常を判定するための第２の判定手段とを含む。

第１の発明によると、コンプレッサとインタークーラとの間に設けられた第１の検出手段により、コンプレッサから吐出された空気に関する情報（たとえば温度）が検出され、インタークーラとエンジンとの間に設けられた第２の検出手段により、インタークーラにより冷却された空気に関する情報（たとえば温度）が検出される。第１の判定手段は、第１の検出手段により検出された情報に基づいて、たとえば、検出された温度が、予めマップとして記憶されていた温度と異なっていると、コンプレッサが異常であると判定する。第２の判定手段は、第１の検出手段により検出された情報と、第２の検出手段により検出された情報とに基づいて、たとえば、第１の検出手段により検出された温度と第２の検出手段により検出された温度とから算出されたインタークーラの冷却効率が低下したり、第１の検出手段により検出された温度から推定される温度と第２の検出手段により検出された温度とが異なっていると、インタークーラが異常であると判定する。これにより、コンプレッサから吐出された空気に関する情報に基づいて、コンプレッサの異常を判定することができ、コンプレッサから吐出された空気に関する情報と、インタークーラにより冷却された空気に関する情報とに基づいて、インタークーラの異常を判定することができる。その結果、コンプレッサおよびインタークーラの異常を判定することができる、エンジンシステムの異常判定装置を提供することができる。

第２の発明に係るエンジンシステムの異常判定装置は、第１の発明の構成に加え、コンプレッサから吐出される空気に関する情報を予め記憶しておくための記憶手段と、第１の検出手段により検出された情報と、記憶手段に記憶された情報とを比較するための比較手段とをさらに含む。第１の判定手段は、比較手段による比較の結果に基づいて、コンプレッサが異常であるか否かを判定するための手段を含む。

第２の発明によると、記憶手段により、コンプレッサから吐出される空気に関する情報（たとえばコンプレッサが正常である場合の情報）が予め記憶されており、比較手段により、第１の検出手段により検出された情報と、記憶手段に記憶された情報とが比較される。第１の判定手段は、比較手段による比較の結果に基づいて、コンプレッサが異常であるか否かを判定する。これにより、実際にコンプレッサに異常が発生し、たとえば、第１の検出手段により検出された情報と、予め記憶された情報とが異なる場合に、コンプレッサが異常であると判定できる。

第３の発明に係るエンジンシステムの異常判定装置は、第１の発明の構成に加え、第１の検出手段により検出された情報に基づいて、インタークーラにより冷却された空気に関する情報を推定するための推定手段と、第２の検出手段により検出された情報と、推定手段により推定された情報とを比較するための比較手段とをさらに含む。第２の判定手段は、比較手段による比較の結果に基づいて、インタークーラが異常であるか否かを判定するための手段を含む。

第３の発明によると、推定手段は、第１の検出手段により検出された情報に基づいて、インタークーラにより冷却された空気に関する情報（たとえばインタークーラが正常時である場合の情報）を推定する。推定手段により推定された情報と、第２の検出手段により検出された情報とは比較手段により比較され、比較の結果に基づいて、第２の判定手段が、インタークーラが異常であるか否かを判定する。これにより、実際にインタークーラに異常が発生し、たとえば第２の検出手段により検出された情報と、推定された情報とが異なる場合に、コンプレッサが異常であると判定できる。

第４の発明に係るエンジンシステムの異常判定装置は、第１の発明の構成に加え、第１の検出手段により検出された情報と、第２の検出手段により検出された情報とに基づいて、インタークーラの冷却効率を算出するための手段をさらに含む。第２の判定手段は、インタークーラの冷却効率が低下した場合に、インタークーラが異常であると判定するための手段を含む。

第４の発明によると、第１の検出手段により検出された情報と、第２の検出手段により検出された情報とに基づいて、インタークーラの冷却効率が算出され、インタークーラの冷却効率が低下した場合に、第２の判定手段が、インタークーラが異常であると判定する。これにより、たとえば実際にインタークーラに異常が発生して、インタークーラの冷却効率が低下した場合に、インタークーラが異常であると判定することができる。

第５の発明に係るエンジンシステムの異常判定装置においては、第１ないし４のいずれかの発明の構成に加え、各検出手段は、空気の温度および圧力の少なくともいずれか一方を検出するための手段を含む。

第５の発明によると、空気の温度および圧力の少なくともいずれか一方が、各検出手段により検出される。これにより、各検出手段が空気の温度を検出する場合は、コーキングへの影響およびコーキングによる影響が大きい温度を用いて、コンプレッサおよびインタークーラの異常を判定することができる。その結果、精度良くコンプレッサおよびインタークーラの異常を判定することができる。一方、各検出手段が空気の温度を検出する場合は、検出された圧力から空気の温度を算出し、算出された温度を用いて、精度良くコンプレッサおよびインタークーラの異常を判定することができる。

第６の発明に係るエンジンシステムの異常判定装置は、第１ないし５のいずれかの発明の構成に加え、ターボチャージャおよびインタークーラの少なくともいずれか一方が異常であると判定された場合に、コンプレッサによる過給圧を下げるように、エンジンシステムを制御するための制御手段をさらに含む。

第６の発明によると、制御手段は、ターボチャージャおよびインタークーラの少なくともいずれか一方が異常であると判定された場合に、コンプレッサによる過給圧を下げるように、エンジンシステムを制御する。これにより、ターボチャージャおよびインタークーラの少なくともいずれか一方が異常であると判定された場合に、コンプレッサによる過給圧が下げられる。コンプレッサによる過給圧が下げられると、圧縮による空気の温度上昇が抑制される。その結果、コンプレッサから吐出された圧縮空気の温度上昇を抑制することができるエンジンシステムの異常判定装置を提供することができる。

第７の発明に係るエンジンシステムの異常判定装置においては、第６の発明の構成に加え、ターボチャージャは、エンジンシステムの運転状態に応じて開度が変化するノズルにより導かれた排気ガスによって、タービンを駆動させるバリアブルノズル式ターボチャージャである。制御手段は、ターボチャージャおよびインタークーラの少なくともいずれか一方が異常であると判定された場合に、ノズル開度を過給圧が下がるように、エンジンシステムを制御するための手段を含む。

第７の発明によると、制御手段は、エンジンシステムの運転状態に応じて開度が変化するノズルにより導かれた排気ガスによって、タービンを駆動させるバリアブルノズル式ターボチャージャのノズル開度を、過給圧が下がるように、たとえば開かせる（ノズル開度を大きくする）。ノズル開度が開くと、エンジンから排出された排気ガスの流速および圧力が下がる。排気ガスの流速および圧力が下がると、タービン回転数、すなわちコンプレッサの回転数が下がり、過給圧が下がる。これにより、コンプレッサから吐出された圧縮空気の温度上昇を抑制することができるエンジンシステムの異常判定装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置について説明する。エンジンシステムは、エンジン１００と、ターボチャージャ２００と、インタークーラ３００と、ＥＣＵ４００と、ＰＣＶ５００とを含む。本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置は、ＥＣＵ４００が実行するプログラムにより実現される。このエンジンシステムは、自動車などの車両に搭載される。

エンジン１００は、エアクリーナ１０２と、インテークマニホールド（以下、インマニと略す）１０４と、エキゾーストマニホールド（以下、エキマニと略す）１０６と、触媒１０８と、ウエイストゲートバルブ１１０と、排気バイパス通路１１２とを含む。

エンジンに吸入される空気は、エアクリーナ１０２によりろ過される。エアクリーナ１０２によりろ過された空気は、ターボチャージャ２００により圧縮され、インタークーラ３００で冷却される。インタークーラ３００で冷却された空気は、エンジン１００の各気筒の吸気側に接続されたインマニ１０４を通過してエンジン１００に吸入される。エンジン１００で燃料と混合され燃焼させられた空気、すなわち排気ガスは、エンジン１００の各気筒の排気側に接続されたエキマニ１０６から、ターボチャージャ２００を介して触媒１０８に導かれる。また、ターボチャージャ２００に過度の量の排気ガスが流入することを防止する必要がある場合には、排気ガスはウエイストゲートバルブ１１０を介して排気バイパス通路１１２を通る。バイパス通路１１２を通ることにより、排気ガスは、ターボチャージャ２００を迂回して触媒１０８に導かれる。排気ガスは、触媒１０８により浄化された後、車外に排出される。

ターボチャージャ２００は、タービン２１０と、シャフト２２０と、コンプレッサ２３０と、アクチュエータ２４０とを含む。このターボチャージャ２００は、ノズル開度をエンジン（車両）の運転状態に応じて変化させることができる可変（バリアブル）ノズル式ターボチャージャである。

タービン２１０は、タービンロータ（タービンホイール、タービンブレードなどとも呼ばれる）２１２と、ノズルベーン２１４とを含む。タービンロータ２１２は、排気ガスにより回転させられる。ノズルベーン２１４は、ノズル開度、すなわち面積を変化させ、タービン２１０を駆動させる排気ガスの流速および圧力を変えることができる。ノズルベーン２１４は、アクチュエータ２４０により、駆動させられる。

コンプレッサ２３０のコンプレッサブレード２３２は、タービンロータ２１２とシャフト２２０を介して連結されている。排気ガスにより、タービンロータ２１２が回転させられると、コンプレッサブレード２３２が回転させられる。コンプレッサブレード２３２は、エアクリーナ１０２によりろ過された空気を圧縮（過給）する。

インタークーラ３００は、コンプレッサ２３０により圧縮されて温度が上昇した空気を冷却する。冷却された空気の体積は、冷却前に比べて小さくなるため、より多くの空気がエンジンに送り込まれる。

ＥＣＵ４００には、エンジン１００、アクチュエータ２４０、エアフローメータ４０２、吐出空気温度センサ４０４、過給圧センサ４０６およびインマニ温度センサ４０８が接続されている。エアフローメータ４０２は、吸入空気量ＧＡを検出する。吐出空気温度センサ４０４は、コンプレッサ２３０の吐出口２３４の近傍に設けられている。吐出空気温度センサ４０４は、コンプレッサ２３０により圧縮されて温度が上昇した後であって、インタークーラ３００により冷却される前の圧縮空気の温度（吐出空気温度）ＴＣを検出する。過給圧センサ４０６は、インマニ１０４に設けられており、インマニ内の圧力、すなわち過給圧（吸気圧）ＰＩＭを検出する。インマニ温度センサ４０８は、インマニ１０４に設けられている。インマニ温度センサ４０８は、インタークーラ３００により冷却された後であって、エンジン１００に吸入される前の空気の温度（吸気温度）ＴＩＭを検出する。

なお、吐出空気温度センサ４０４により、吐出空気温度ＴＣを検出する代わりに、吐出空気圧力センサ（図示せず）により、コンプレッサ２３０により圧縮されて温度が上昇した後であって、インタークーラ３００により冷却される前の圧縮空気の圧力を検出するように構成してもよい。この場合、検出された圧力と吸入空気量ＧＡとから、吐出空気温度ＴＣを算出すればよい。

ＥＣＵ４００は、吸入空気量ＧＡ、吐出空気温度ＴＣ、過給圧ＰＩＭ、吸気温度ＴＩＭ、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０１に記憶されたマップなどに基づいて、エンジン１００への燃料供給量Ｑおよびノズル開度などが所望の値となるようにアクチュエータ２４０やインジェクタ４１０などの機器類を制御し、エンジン１００を所望の回転数ＮＥで駆動させる。これにより、車両が所望の状態で走行する。

ＰＣＶ５００は、ＰＣＶパイプ５０２により、エンジン１００のクランクケース内にたまったブローバイガスや、ターボチャージャ２００の軸受け部から漏れた排気ガスなどを、コンプレッサ２３０の手前に戻す。ブローバイガスや、ターボチャージャ２００の軸受け部から漏れた排気ガスには、エンジン１００およびターボチャージャ２００の潤滑油（オイル）が微細な粒子の状態で空気と混ざり合ったオイルミストを含む。したがって、コンプレッサ２３０が圧縮する空気には、オイルミストが含まれる。

このオイルミストは、吐出空気温度ＴＣが高くなると、炭化するという特性を有する。オイルミストが炭化すると、コンプレッサ２３０の吐出口２３４近辺に炭化したオイルミストが固着するコーキングが発生する。このコーキングが発生すると、コンプレッサ２３０の吐出口２３４の面積が小さくなるため、圧縮空気が流れる流路抵抗が増大する。そのため、コーキングが発生する前と同じ回転数でコンプレッサ２３０を駆動させても、過給圧ＰＩＭが低下する。したがって、目標の過給圧を得るためには、コンプレッサ２３０の回転数を上げ、より多くの空気を、より高い圧力まで圧縮しなければならなくなる。その結果、吐出空気温度ＴＣが過度に高くなりすぎて、ターボチャージャ２００の動作異常や故障を引き起こすおそれが生じる。また、コーキングがさらに進行してしまうという悪循環に陥る。

一方、コーキングは発生していないが、コンプレッサ２３０から吐出された圧縮空気中の不純物により、インタークーラ３００が詰まるなどした場合においても、圧縮空気が流れる流路抵抗が増大する。そのため、コーキングが発生した場合と同様に、過給圧ＰＩＭが低下する。したがって、目標の過給圧を得るためには、コンプレッサ２３０の回転数を上げ、より多くの空気を、より高い圧力まで圧縮しなければならなくなる。その結果、吐出空気温度ＴＣが過度に高くなりすぎて、コーキングが発生してしまう。本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置は、コンプレッサおよびインタークーラの異常を判定する。

図２を参照して、ターボチャージャ２００についてさらに説明する。タービンロータ２１２に排気ガスを導くタービン入口のガス通路には、複数の回動可能なノズルベーン２１４が設けられている。ノズルベーン２１４間に形成されるバリアブルノズルの開度は、リンク２１６を介して駆動リング２１８を回転させることによって調整されるようになっており、リンク２１６は、アクチュエータ２４０のロッド２５０に連結されている。図２において、ロッド２５０が左側に作動させられると、ノズルベーン２１４はピン２１９を中心として反時計方向に回転し、ノズルベーン間に形成されるノズルの開度すなわち面積は大きくなる（ノズル開度を開く）。一方、ロッド２５０が右側に作動させられると、ノズルベーン２１４はピン２１９を中心として時計方向に回転し、ノズル開度が小さくされる（閉じられる）。そして、ノズル開度が小さくなるほど、排気ガスの流速および圧力が増大する。排気ガスの流速および圧力が増大すると、タービンロータ２１２を駆動させるエネルギが増大するため、タービンロータ２１２、すなわちコンプレッサブレード２３２の回転数が増大する。コンプレッサブレード２３２の回転数が増大すると、過給圧ＰＩＭが増大し、より多くの空気がエンジン１００に送り込まれる。過給圧ＰＩＭの増大に伴って、吐出空気温度ＴＣが上昇する。

アクチュエータ２４０には、ダイアフラム２４２によって隔成されたダイアフラム室２４４が形成されている。ダイアフラム２４２には、ロッド２５０が連結されている。また、ダイアフラム２４２は、スプリング２４６によってノズルベーン２１４を閉じる方向に付勢されている。ダイアフラム室２４４の入口ポート２４８は、負圧制御弁２６０に接続されている。負圧制御弁２６０は、ＥＣＵ４００に接続されており、ＥＣＵ４００からの信号に基づき、ダイアフラム室２４４に導入する負圧を調整する。なお、本実施形態では、ダイアフラム室２４４に大気圧が導入された場合に、ノズル開度が最小となる。

図３ないし図５を参照して、本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置において、ＥＣＵ４００のメモリ４０１に記憶されたマップについて説明する。図３に、基本ＶＮ（Variable Nozzle）開度マップを示す。図４に、目標過給圧マップを示す。図５に、補正開度マップを示す。図６および図７に、推定吐出空気温度マップを示す。

図３に示す基本ＶＮ開度マップは、エンジン回転数ＮＥと燃料供給量Ｑとにより、ノズル開度（Ｆ（Ａ）＞Ｆ（Ｂ）＞Ｆ（Ｃ）＞・・・＞Ｆ（Ｚ））を決定するマップである。ノズル開度が小さいほど、コンプレッサ２３０から吐出される圧縮空気の流速および圧力が増大し、過給圧が上昇する。なお、ノズル開度は最小値Ｆ（Ｚ）よりも小さくならない。このため、過給圧が制限される。ＥＣＵ４００は、ノズル開度が、基本ＶＮ開度マップにより決定されたノズル開度となるように、アクチュエータ２４０を制御する。なお、エンジン回転数ＮＥおよび燃料供給量Ｑを取得する方法は、一般的な公知技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。

図４に示す目標過給圧マップは、エンジン回転数ＮＥと燃料供給量Ｑとにより、目標過給圧（Ｐ（Ａ）＜Ｐ（Ｂ）＜・・・＜Ｐ（Ｚ））を決定するマップである。エンジン回転数ＮＥが高く、燃料供給量Ｑが多いほど、すなわちエンジン１００の負荷が大きいほど、目標過給圧が高い。ＥＣＵ４００は、目標過給圧と、過給圧センサ４０６により検出された過給圧ＰＩＭとの差ΔＰＩＭ（ΔＰＩＭ＝目標過給圧−ＰＩＭ）を算出する。

図５に示す補正開度マップは、目標過給圧と過給圧ＰＩＭとの差ΔＰＩＭ（ＰＩＭ（１）＜ＰＩＭ（２）＜ＰＩＭ（３）＜ＰＩＭ（４）＜・・・）から、ノズル開度の補正値を決定するマップである。ＥＣＵ４００は、ノズル開度が、基本ＶＮ開度マップにより決定されたノズル開度に補正開度マップにより決定された補正値を加えた開度となるように、アクチュエータ２４０を制御する。ΔＰＩＭが大きいほど、補正値が大きい。

図６に示す推定吐出空気温度マップは、コーキングが発生しておらず、インタークーラ３００の詰まりが発生していない場合、すなわち、コンプレッサ２３０およびインタークーラ３００が正常である場合の、エンジン回転数ＮＥと燃料供給量Ｑと吐出空気温度ＴＣ（ＴＣ（１）＞ＴＣ（２）＞ＴＣ（３）＞ＴＣ（４）＞・・・）との関係を示したマップである。このマップは、予め実験値として検出された値を記憶したものである。ＥＣＵ４００は、この推定吐出空気温度マップを用い、エンジン回転数ＮＥおよび燃料供給量Ｑとから、推定吐出空気温度（正常時の吐出空気温度）ＴＣ（Ｘ）を取得する。

なお、図６に示す吐出空気温度マップの代わりに、図７に示すように、吸入空気量ＧＡと過給圧ＰＩＭと吐出空気温度ＴＣとの関係を示したマップをメモリ４０１に記憶させておいてもよい。

図８を参照して、本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置において、ＥＣＵ４００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ４００は、吐出空気温度ＴＣを検出する。また、推定吐出空気温度マップを用いて、推定吐出空気温度ＴＣ（Ｘ）を取得する。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ４００は、判定条件が満たされているか否かを判別する。ここで判定条件とは、たとえば、検出される吐出空気温度ＴＣが変わらない状態が、予め定められた時間以上経過した場合など、車両が安定して走行していると判別し得る条件をいう。判定条件が満たされている場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３００に移される。そうでない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ３００にて、ＥＣＵ４００は、吐出空気温度ＴＣが、推定吐出空気温度ＴＣ（Ｘ）よりも高いか否かを判別する。吐出空気温度ＴＣが、推定吐出空気温度ＴＣ（Ｘ）より高い場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００に移される。そうでない場合（Ｓ３００にＮＯ）、処理はＳ５００に移される。

Ｓ４００にて、ＥＣＵ４００は、ターボ異常判定フラグをセットする。Ｓ５００にて、ＥＣＵ４００は、吸気温度ＴＩＭを検出する。Ｓ６００にて、ＥＣＵ４００は、吐出空気温度ＴＣと吸気温度ＴＩＭとから、インタークーラ３００の冷却効率（インタークーラ３００冷却効率（％）＝吐出空気温度ＴＣ−吸気温度ＴＩＭ）／吐出空気温度ＴＣ×１００）を算出する。

Ｓ７００にて、ＥＣＵ４００は、インタークーラ３００の冷却効率が低下したか否かを判別する。インタークーラ３００の冷却効率が低下したか否かは、たとえば、インタークーラ３００に詰まりが発生していない場合（インタークーラ３００の正常時）における、吐出空気温度ＴＣとインタークーラ３００の冷却効率との関係をマップとしてメモリ４０１に記憶しておき、記憶されたインタークーラ３００の冷却効率と、算出された冷却効率とを比較して判別すればよい。インタークーラ３００の冷却効率が低下した場合（Ｓ７００にてＹＥＳ）、処理はＳ８００に移される。そうでない場合（Ｓ７００にてＮＯ）、処理はＳ９００に移される。

Ｓ８００にて、ＥＣＵ４００は、インターク−ラ異常判定フラグをセットする。Ｓ９００にて、ＥＣＵ４００は、ターボ異常判定フラグおよびインタークーラ異常判定フラグの少なくともいずれか一方がセットされているか否かを判別する。ターボ異常判定フラグおよびインタークーラ異常判定フラグの少なくともいずれか一方がセットされている場合（Ｓ９００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０００に移される。そうでない場合（Ｓ９００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０００にて、ＥＣＵ４００は、保護制御を実施する。ここで、保護制御とは吐出空気温度ＴＣを下げるために、過給圧ＰＩＭを下げる制御をいう。具体的には、ノズル開度を開いたり（大きくしたり）、目標過給圧を下げたり、ノズル開度の最小値を大きくしたりする。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置における、ＥＣＵ４００の動作について説明する。

吐出空気温度センサ４０４により、吐出空気温度ＴＣが検出され、推定吐出空気温度マップを用いて、推定吐出空気温度ＴＣ（Ｘ）が取得されると（Ｓ１００）、判定条件が満たされているか否かが判別される（Ｓ２００）。ここで、たとえば、検出される吐出空気温度ＴＣが変わらない状態が、予め定められた時間以上経過した場合など、車両が安定して走行していると判別し得る場合には、判定条件が満たされていると判別される（Ｓ２００にてＹＥＳ）。そうでない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、判定条件が満たされる（Ｓ２００にてＹＥＳ）まで、Ｓ１００とＳ２００とが繰返される。

判定条件が満たされると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、吐出空気温度ＴＣが、推定吐出空気温度ＴＣ（Ｘ）よりも高いか否かが判別される（Ｓ３００）。ここで、コーキングの発生およびインタークーラの詰まりの少なくともいずれかの一方が発生していれば、過給圧ＰＩＭが目標過給圧よりも低下するため、ノズル開度が補正されて小さくされる。ノズル開度が小さくされると、コンプレッサ２３０の回転数が増加して、コンプレッサ２３０により圧縮される空気の圧力が増加し、吐出空気温度ＴＣが、推定吐出空気温度ＴＣ（Ｘ）より高くなり（Ｓ３００にてＹＥＳ）、ターボ異常判定フラグがセットされる（Ｓ４００）。そうでない場合（Ｓ３００にＮＯ）、ターボ異常判定フラグはセットされない。

吸気温度ＴＩＭが検出されると（Ｓ５００）、インタークーラ３００の冷却効率が算出される（Ｓ６００）。このとき、コンプレッサ２３０から吐出された圧縮空気（吐出空気）に混在した不純物などにより、インタークーラ３００に詰まりが発生していれば、それだけインタークーラ３００の冷却効率が落ち、吐出空気温度ＴＣと吸気温度ＴＩＭとの差が小さくなる。そのため、インタークーラ３００の冷却効率が低下する。

このインタークーラ３００の冷却効率が低下したか否かを判別するために、たとえば、インタークーラ３００に詰まりが発生していない場合（インタークーラ３００の正常時）における、吐出空気温度ＴＣとインタークーラ３００の冷却効率との関係をマップとしてメモリ４０１に記憶しておく。記憶されたインタークーラ３００の冷却効率よりも、算出されたインタークーラ３００の冷却効率が低い場合（インタークーラ３００の冷却効率が低下した場合）は（Ｓ７００にてＹＥＳ）、インターク−ラ異常判定フラグがセットされる（Ｓ８００）。そうでない場合（Ｓ７００にてＮＯ）、インターク−ラ異常判定フラグはセットされない。

ターボ異常判定フラグおよびインタークーラ異常判定フラグの少なくともいずれか一方がセットされていれば（Ｓ９００にてＹＥＳ）、吐出空気温度ＴＣを下げるために、過給圧ＰＩＭを下げる制御である保護制御が実施される（Ｓ１０００）。具体的には、ノズル開度が開かれたり（大きくされたり）、目標過給圧が下げられたり、ノズル開度の最小値が大きくされたりする。ターボ異常判定フラグおよびインタークーラ異常判定フラグのどちらもセットされていなければ（Ｓ９００にてＮＯ）、コーキングおよびインタークーラの詰まりのどちらも発生していないため、通常の制御が行なわれる。

以上のように、本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置において、ＥＣＵは、吐出空気温度センサにより検出された吐出空気温度ＴＣが、推定吐出空気温度マップを用いて取得された吐出空気温度の推定値ＴＣ（Ｘ）よりも高い場合、コンプレッサが異常であると判別する。吐出空気温度センサにより検出された吐出空気温度ＴＣとインマニ温度センサにより検出された吸気温度ＴＩＭとにより、インタークーラの冷却効率を算出し、冷却効率が低下した場合に、インターク−ラが異常であると判別する。これにより、コーキングによるコンプレッサの異常とインタークーラの詰まりによるインタークーラの異常とを判定することができる。

＜第２の実施の形態＞
図９および１０を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置について説明する。前述の第１の実施の形態においては、インタークーラの冷却効率を算出して、インタークーラの異常を判定していたが、本実施の形態においては、吐出空気温度センサ４０４により検出された吐出空気温度ＴＣから、推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）が求められ、この推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）と、インマニ温度センサ４０８により検出された吸気温度ＴＩＭとを比較して、インタークーラの異常を判定する。

その他のハードウエア構成は、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図９を参照して、本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置において、ＥＣＵ４００のメモリ４０１に記憶されたインタークーラ異常判定マップについて説明する。なお、本実施の形態において、メモリ４０１には、前述の第１の実施の形態における各マップに加えて、推定吸気温度マップが記憶されている。

図９に示す推定吸気温度マップは、吐出空気温度センサ４０４により検出された吐出空気温度ＴＣと、推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）との関係を示すマップである。この推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）（ＴＩＭ（１）＞ＴＩＭ（２）＞ＴＩＭ（３）＞ＴＩＭ（４））は、インタークーラ３００に詰まりが発生していない状態（正常状態）で、実験値として検出された吸気温度ＴＩＭを記憶したものである。

図１０を参照して、本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置において、ＥＣＵ４００が実行するプログラムの制御構造を説明する。前述の第１の実施の形態において、ＥＣＵ４００が実行するプログラムと同一のステップには、同一の符号を付してある。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

Ｓ６０２にて、ＥＣＵ４００は、吐出空気温度センサ４０４により検出された吐出空気温度ＴＣを用い、推定吸気温度マップから、推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）を取得する。

Ｓ７０２にて、ＥＣＵ４００は、インマニ温度センサ４０８により検出された吸気温度ＴＩＭが、推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）よりも高いか否かを判別する。吸気温度ＴＩＭが、推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）よりも高い場合（Ｓ７０２にてＹＥＳ）、処理はＳ８００に移される。そうでない場合（Ｓ７０２にてＮＯ）、処理はＳ９００に移される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置における、ＥＣＵ４００の動作について説明する。なお、前述の第１の実施の形態のおけるＥＣＵ４００と同じ動作については、ここではその詳細な説明は繰返さない。

吸気温度ＴＩＭが検出されると（Ｓ５００）、推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）が取得される（Ｓ６０２）。このとき、コンプレッサ２３０から吐出された圧縮空気（吐出空気）に混在した不純物などにより、インタークーラ３００に詰まりが発生していれば、それだけインタークーラ３００の冷却効率が落ち、吸気温度ＴＩＭは、推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）（正常時の吸気温度ＴＩＭ）よりも高くなる。

吸気温度ＴＩＭが、推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）（正常時の吸気温度ＴＩＭ）よりも高くなっていれば（７０２にてＹＥＳ）、インターク−ラ異常判定フラグがセットされる（Ｓ８００）。そうでない場合（Ｓ７００にてＮＯ）、インターク−ラ異常判定フラグはセットされない。

以上のように、本実施の形態に係るエンジンシステムの異常判定装置において、ＥＣＵは、吐出空気温度センサ４０４により検出された吐出空気温度ＴＣと推定吸気温度マップとにより、推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）を取得する。吸気温度ＴＩＭが推定吸気温度ＴＩＭ（Ｘ）よりも高い場合、インタークーラの詰まりが発生し、インタークーラが異常であると判定する。このように構成しても、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

第１の実施の形態のエンジンシステムを示す図である。 エンジンシステムに設けられたターボチャージャにおいて、ノズル開度を可変とする構造を示す図である。 エンジン回転数ＮＥと燃料供給量Ｑとにより、ノズル開度を決定する基本ＶＮ開度マップである。 エンジン回転数ＮＥと燃料供給量Ｑとにより、目標過給圧を決定する目標過給圧マップである。 目標過給圧と過給圧ＰＩＭとの差ΔＰ（ＩＭ）から、ノズル開度の補正値を決定する補正開度マップである。 コンプレッサおよびインタークーラが正常時である場合のエンジン回転数ＮＥと燃料供給量Ｑと吐出空気温度ＴＣとの関係を示す推定吐出空気温度マップである。 コンプレッサおよびインタークーラが正常時である場合の吸入空気量ＧＡと、過給圧ＰＩＭと吐出空気温度ＴＣとの関係を示す推定吐出空気温度マップである。 第１の実施の形態において、ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 第２の実施の形態において、ＥＣＵのメモリに記憶された、吐出空気温度ＴＣと吸気温度ＴＩＭとの関係を示す、推定吸気温度マップである。 第２の実施の形態において、ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、２００ ターボチャージャ、２１０ タービン、２１２ タービンロータ、２１４ ノズルベーン、２１６ リンク、２１８ 駆動リング、２１９ ピン、２２０ シャフト、２３０ コンプレッサ、２３２ コンプレッサブレード、２３４ 吐出口、２４０ アクチュエータ、２４２ ダイアフラム、２４４ ダイアフラム室、２４６ スプリング、２４８ 入口ポート、２５０ ロッド、２６０ 負圧制御弁、３００ インタークーラ、４００ ＥＣＵ、４０１ メモリ、４０２ エアフローメータ、４０４ 吐出空気温度センサ、４０６ 過給圧センサ、４０８ インマニ温度センサ。

Claims (7)

1. エンジンから排出された排気ガスによって駆動されるタービンに連結され、前記エンジンへ供給される空気を圧縮するコンプレッサを有するターボチャージャと、前記コンプレッサから吐出された圧縮空気を冷却するためのインタークーラとが設けられたエンジンシステムの異常判定装置であって、
   前記コンプレッサと前記インタークーラとの間に設けられ、前記コンプレッサから吐出された空気に関する情報を検出するための第１の検出手段と、
   前記インタークーラと前記エンジンとの間に設けられ、前記インタークーラにより冷却された空気に関する情報を検出するための第２の検出手段と、
   前記第１の検出手段により検出された情報に基づいて、前記コンプレッサの異常を判定するための第１の判定手段と、
   前記第１の検出手段により検出された情報と、前記第２の検出手段により検出された情報とに基づいて、前記インタークーラの異常を判定するための第２の判定手段とを含む、エンジンシステムの異常判定装置。
2. 前記エンジンシステムの異常判定装置は、
   前記コンプレッサから吐出される空気に関する情報を予め記憶しておくための記憶手段と、
   前記第１の検出手段により検出された情報と、前記記憶手段に記憶された情報とを比較するための比較手段とをさらに含み、
   前記第１の判定手段は、前記比較手段による比較の結果に基づいて、前記コンプレッサが異常であるか否かを判定するための手段を含む、請求項１に記載のエンジンシステムの異常判定装置。
3. 前記エンジンシステムの異常判定装置は、
   前記第１の検出手段により検出された情報に基づいて、前記インタークーラにより冷却された空気に関する情報を推定するための推定手段と、
   前記第２の検出手段により検出された情報と、前記推定手段により推定された情報とを比較するための比較手段とをさらに含み、
   前記第２の判定手段は、前記比較手段による比較の結果に基づいて、前記インタークーラが異常であるか否かを判定するための手段を含む、請求項１に記載のエンジンシステムの異常判定装置。
4. 前記エンジンシステムの異常判定装置は、前記第１の検出手段により検出された情報と、前記第２の検出手段により検出された情報とに基づいて、前記インタークーラの冷却効率を算出するための手段をさらに含み、
   前記第２の判定手段は、前記インタークーラの冷却効率が低下した場合に、前記インタークーラが異常であると判定するための手段を含む、請求項１に記載のエンジンシステムの異常判定装置。
5. 各前記検出手段は、空気の温度および圧力の少なくともいずれか一方を検出するための手段を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載のエンジンシステムの異常判定装置。
6. 前記エンジンシステムの異常判定装置は、前記ターボチャージャおよびインタークーラの少なくともいずれか一方が異常であると判定された場合に、前記コンプレッサによる過給圧を下げるように、前記エンジンシステムを制御するための制御手段をさらに含む、請求項１ないし５のいずれかに記載のエンジンシステムの異常判定装置。
7. 前記ターボチャージャは、前記エンジンシステムの運転状態に応じて開度が変化するノズルにより導かれた排気ガスによって、前記タービンを駆動させるバリアブルノズル式ターボチャージャであって、
   前記制御手段は、前記ターボチャージャおよびインタークーラの少なくともいずれか一方が異常であると判定された場合に、前記ノズル開度を過給圧が下がるように、前記エンジンシステムを制御するための手段を含む、請求項６に記載のエンジンシステムの異常判定装置。

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