JP2006057526A - Failure diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機(ターボチャージャ)の故障の有無を診断する機能を備えた過給機付き内燃機関の故障診断装置に関する発明である。 The present invention relates to a failure diagnosis device for a supercharger-equipped internal combustion engine having a function of diagnosing whether or not a turbocharger (turbocharger) has failed.
車両に搭載した過給機の故障の有無を診断する従来技術としては、例えば、特許文献1(特開平3−23320号公報)に示すように、過給機の回転速度を検出する過給機回転速度センサを設け、この過給機回転速度センサによって検出した過給機回転速度がエンジン運転状態に応じて設定された適正回転速度範囲内にあるか否かで、過給機の正常・故障を判定するようにしたものがある。 As a conventional technique for diagnosing the presence or absence of a failure of a supercharger mounted on a vehicle, for example, as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 3-23320), a supercharger that detects the rotation speed of the supercharger A turbo speed sensor is provided, and whether the turbocharger speed detected by the turbocharger speed sensor is within the appropriate speed range set according to the engine operating condition. There is a thing to judge.
或は、特許文献2(実開平4−125635号公報)に示すように、過給機のコンプレッサ吐出圧力(過給圧)を検出する過給圧センサと、排気タービンの入口の排気圧力を検出する排気圧力センサとを設け、これら2つのセンサで検出した過給圧と排気圧力との関係から過給機の故障の有無を診断するようにしたものがある。
しかし、特許文献1のように、過給機回転速度センサによって検出した過給機回転速度がエンジン運転状態に応じて設定された適正回転速度範囲内にあるか否かで過給機の正常・故障を判定する方法では、ターボラグ等によってエンジン運転状態と過給機回転速度との関係がかなりばらつくため、このばらつきを考慮して適正回転速度範囲をある程度幅広く設定する必要があり、その分、故障診断精度が悪くなるという欠点がある。しかも、過給圧を発生させる運転領域では、過給機回転速度が非常に高回転になるため、過給機回転速度を精度良く検出することが困難であるばかりか、過給機回転速度センサの信号処理のために非常に高速の演算処理が必要となり、CPUの演算負荷が大きくなり過ぎるという欠点もある。 However, as in Patent Document 1, whether the turbocharger rotation speed detected by the turbocharger rotation speed sensor is within an appropriate rotation speed range set according to the engine operating state is normal / In the method of determining failure, the relationship between the engine operating state and the turbocharger rotational speed varies considerably due to turbo lag, etc., so it is necessary to set the appropriate rotational speed range to some extent in consideration of this variation. There is a drawback that the diagnostic accuracy is deteriorated. Moreover, in the operation region where the supercharging pressure is generated, the supercharger rotation speed becomes very high, so it is difficult to accurately detect the supercharger rotation speed, and the supercharger rotation speed sensor. For this signal processing, a very high-speed calculation process is required, and there is a disadvantage that the calculation load of the CPU becomes too large.
また、特許文献2のように、過給圧センサと排気圧力センサとで検出した過給圧と排気圧力との関係から過給機の故障の有無を診断する方法では、過給圧と排気圧力との関係がエンジン運転状態によって様々に変化するため、上記特許文献1と同様に、正常と判定する範囲をある程度幅広く設定する必要があり、その分、故障診断精度が悪くなるという欠点がある。しかも、故障診断のために新たな排気圧力センサを設ける必要があるため、コストアップするという問題もある。 Further, as disclosed in Patent Document 2, in the method of diagnosing the presence or absence of a turbocharger failure from the relationship between the supercharging pressure and the exhaust pressure detected by the supercharging pressure sensor and the exhaust pressure sensor, the supercharging pressure and the exhaust pressure are determined. Therefore, there is a disadvantage in that the failure diagnosis accuracy is deteriorated accordingly. In addition, since it is necessary to provide a new exhaust pressure sensor for failure diagnosis, there is a problem that the cost increases.
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、本発明の主たる目的は、過給機の故障診断精度を向上することができる過給機付き内燃機関の故障診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to provide a fault diagnosis device for an internal combustion engine with a supercharger that can improve the fault diagnosis accuracy of the supercharger. There is.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンによって吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機と、前記吸気通路のスロットルバルブよりも上流側において前記コンプレッサの上流側と下流側とをバイパスさせる吸気バイパス通路と、この吸気バイパス通路を開閉するエアバイパスバルブと、前記スロットルバルブが閉じられた直後に前記エアバイパスバルブを一時的に開放して前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の過給圧を逃がすように制御する制御手段とを備えた過給機付き内燃機関の故障診断装置において、コンプレッサ回転速度を検出又は推定するコンプレッサ回転速度検出手段を設け、前記エアバイパスバルブを開放位置から閉鎖位置に切り換える前後のコンプレッサ回転速度の変化量に基づいて過給機の故障の有無を故障診断手段により診断するようにしたものである。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a supercharger that supercharges intake air by driving a compressor provided in an intake passage by an exhaust turbine provided in an exhaust passage of an internal combustion engine; An intake bypass passage that bypasses the upstream side and the downstream side of the compressor upstream of the throttle valve of the intake passage, an air bypass valve that opens and closes the intake bypass passage, and immediately after the throttle valve is closed In a failure diagnosis apparatus for an internal combustion engine with a supercharger, comprising: a control means for controlling to release a supercharging pressure between the compressor and the throttle valve by temporarily opening an air bypass valve; Compressor rotation speed detecting means for detecting or estimating the air bypass valve is closed from the open position. Is obtained as diagnosed by the failure diagnosis means the presence or absence of a failure of the supercharger based on the amount of change in the compressor rotational speed before and after switching the location.
過給機付き内燃機関の運転中に、スロットルバルブが閉じられて、コンプレッサの吐出側の吸気通路が閉塞されると、サージングが発生して振動・騒音が発生することが知られている。このサージングを防止するために、コンプレッサの上流側と下流側とをバイパスさせる吸気バイパス通路を設け、図2に示すように、スロットルバルブが閉じられた直後に吸気バイパス通路のエアバイパスバルブを一時的に開放してコンプレッサとスロットルバルブとの間の過給圧を逃がすようにしている。 It is known that when the internal combustion engine with a supercharger is operated and the throttle valve is closed and the intake passage on the discharge side of the compressor is closed, surging occurs and vibration and noise are generated. In order to prevent this surging, an intake bypass passage for bypassing the upstream side and the downstream side of the compressor is provided. As shown in FIG. 2, the air bypass valve in the intake bypass passage is temporarily set immediately after the throttle valve is closed. To release the supercharging pressure between the compressor and the throttle valve.
図2に示すように、スロットルバルブが閉じられた状態で、エアバイパスバルブが開放されると、コンプレッサの回転状態がフリーな状態となってコンプレッサ回転速度が急速に低下し、その後、エアバイパスバルブが閉じられると、コンプレッサ回転速度がアイドル運転時の最終的な収束回転速度に向かって上昇する。スロットルバルブが閉じられる直前のコンプレッサ回転速度は、スロットル開度等のエンジン運転状態によって大きく変動するが、スロットルバルブが閉じられてエアバイパスバルブが開放されると、コンプレッサの回転状態がフリーな状態となるため、コンプレッサ回転速度が最低回転速度まで急速に低下する。過給機が正常であれば、エアバイパスバルブの開閉に応じてコンプレッサ回転速度が応答良く変化するが、過給機が故障すると、エアバイパスバルブを開閉してもコンプレッサ回転速度の変化が小さくなる。 As shown in FIG. 2, when the air bypass valve is opened while the throttle valve is closed, the rotation state of the compressor becomes free and the compressor rotation speed decreases rapidly. When is closed, the compressor rotational speed increases toward the final convergent rotational speed during idle operation. The compressor rotation speed immediately before the throttle valve is closed varies greatly depending on the engine operating state such as the throttle opening, but when the throttle valve is closed and the air bypass valve is opened, the compressor rotation state becomes free. Therefore, the compressor rotation speed rapidly decreases to the minimum rotation speed. If the turbocharger is normal, the compressor rotation speed changes with good response according to the opening and closing of the air bypass valve. However, if the turbocharger fails, the change in the compressor rotation speed is small even if the air bypass valve is opened and closed. .
本発明は、このエアバイパスバルブの開閉動作に伴うコンプレッサ回転速度の変化特性に着目して、スロットルバルブが閉じられたときに、エアバイパスバルブを開放位置から閉鎖位置に切り換える前後のコンプレッサ回転速度の変化量に基づいて過給機の故障の有無を診断するようにしたものである。エアバイパスバルブを開放位置から閉鎖位置に切り換える前後は、スロットルバルブが閉じられているため、エンジン運転状態が安定しているアイドル運転時に過給機の故障診断を行うことができ、過給機の故障診断精度を向上することができる。 The present invention pays attention to the change characteristic of the compressor rotation speed accompanying the opening and closing operation of the air bypass valve, and the compressor rotation speed before and after switching the air bypass valve from the open position to the closed position when the throttle valve is closed. The presence or absence of a turbocharger failure is diagnosed based on the amount of change. Before and after switching the air bypass valve from the open position to the closed position, the throttle valve is closed, so the turbocharger can be diagnosed during idle operation when the engine operating state is stable. Failure diagnosis accuracy can be improved.
しかも、本発明は、アイドル運転時の回転速度以下の低回転領域を使用して過給機の故障診断を行うため、故障診断時にコンプレッサ回転速度を回転速度センサで検出する構成としても、回転速度センサの信号処理のためのCPUの演算負荷を前記特許文献1よりも軽減することができる。 In addition, since the present invention performs failure diagnosis of the turbocharger using a low rotation region that is equal to or less than the rotation speed during idle operation, the rotation speed sensor can detect the rotation speed of the compressor at the time of failure diagnosis. The calculation load of the CPU for signal processing of the sensor can be reduced as compared with Patent Document 1.
従って、本発明は、故障診断時にコンプレッサ回転速度を回転速度センサで検出する構成としても良いが、請求項2のように、過給圧検出手段で検出した過給圧に基づいてコンプレッサ回転速度を推定するようにしたり、請求項3のように、吸気管圧力検出手段で検出した吸気管圧力に基づいてコンプレッサ回転速度を推定するようにしたり、或は、請求項4のように、吸入空気量検出手段で検出した吸入空気量に基づいてコンプレッサ回転速度を推定するようにしても良い。 Therefore, the present invention may be configured such that the compressor rotational speed is detected by the rotational speed sensor at the time of failure diagnosis. However, as in claim 2, the compressor rotational speed is determined based on the supercharging pressure detected by the supercharging pressure detecting means. The compressor rotational speed may be estimated based on the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure detecting means, or the intake air amount may be estimated as in claim 4. The compressor rotation speed may be estimated based on the intake air amount detected by the detection means.
図2に示すように、コンプレッサ回転速度と、過給圧、吸気管圧力、吸入空気量との間には相関関係があるため、過給圧、吸気管圧力、吸入空気量のいずれかからコンプレッサ回転速度を推定することが可能である。これにより、エンジン制御や過給圧制御用として設けられている既存のセンサの信号を利用してコンプレッサ回転速度を推定することができるため、コンプレッサ回転速度を検出する回転速度センサが不要となり、低コスト化の要求を満たすことができると共に、回転速度センサを用いる場合よりもCPUの演算負荷を軽減することができる。 As shown in FIG. 2, since there is a correlation between the compressor rotation speed and the supercharging pressure, the intake pipe pressure, and the intake air amount, the compressor is calculated from any of the supercharging pressure, the intake pipe pressure, and the intake air amount. It is possible to estimate the rotational speed. As a result, the compressor rotation speed can be estimated using the signal of an existing sensor provided for engine control or supercharging pressure control. It is possible to satisfy the demand for cost reduction and to reduce the calculation load of the CPU as compared with the case of using the rotation speed sensor.
また、請求項5のように、エアバイパスバルブを開放位置から閉鎖位置に切り換える前後にそれぞれ設定された所定期間にコンプレッサ回転速度検出手段で検出又は推定したコンプレッサ回転速度を平均化処理した値を用いてコンプレッサ回転速度の変化量を算出するようにすると良い。このようにすれば、コンプレッサ回転速度検出手段(過給圧、吸気管圧力、吸入空気量を検出するセンサ)の出力信号にノイズや吸気脈動の波形が重畳しても、その影響をほぼ排除することができ、コンプレッサ回転速度の検出・推定精度を向上することができる。 Further, as in claim 5, a value obtained by averaging the compressor rotational speed detected or estimated by the compressor rotational speed detecting means during a predetermined period before and after switching the air bypass valve from the open position to the closed position is used. Thus, it is preferable to calculate the amount of change in the compressor rotation speed. In this way, even if noise or intake pulsation waveforms are superimposed on the output signal of the compressor rotation speed detecting means (a sensor for detecting the boost pressure, intake pipe pressure, intake air amount), the effect is almost eliminated. It is possible to improve the detection / estimation accuracy of the compressor rotation speed.
また、請求項6のように、エアバイパスバルブを開放位置から閉鎖位置に切り換える直前のコンプレッサ回転速度と、エアバイパスバルブを閉鎖位置に切り換えた後にコンプレッサ回転速度が最終的に収束する回転速度(アイドル運転時の収束回転速度)の50〜90%の回転速度に上昇するまでの標準的な応答時間に相当する所定時間が経過した時点におけるコンプレッサ回転速度とを用いてコンプレッサ回転速度の変化量を算出するようにすると良い。このようにすれば、コンプレッサ回転速度が最低回転速度からアイドル運転時の収束回転速度に向かって上昇する応答性の尺度となるコンプレッサ回転速度の変化量を精度良く検出することができ、このコンプレッサ回転速度の変化量を判定値と比較することで、過給機の故障診断を精度良く行うことができる。 Further, as in claim 6, the compressor rotational speed immediately before switching the air bypass valve from the open position to the closed position, and the rotational speed at which the compressor rotational speed finally converges after switching the air bypass valve to the closed position (idle The amount of change in the compressor rotation speed is calculated using the compressor rotation speed at the time when a predetermined time corresponding to the standard response time until the rotation speed increases to 50 to 90% of the rotation speed (convergence rotation speed during operation). It is good to do. In this way, it is possible to accurately detect the amount of change in the compressor rotation speed, which is a measure of responsiveness in which the compressor rotation speed increases from the minimum rotation speed toward the convergence rotation speed during idle operation. By comparing the amount of change in speed with the determination value, it is possible to accurately diagnose the failure of the turbocharger.
この場合、請求項7,8のように、エアバイパスバルブを開放位置から閉鎖位置に切り換える前後の2つの時点におけるコンプレッサ回転速度の差又は比をコンプレッサ回転速度の変化量として用いるようにすれば良い。コンプレッサ回転速度の比を用いれば、センサの経年変化等による出力(検出値)のずれの影響を取り除くことができる。 In this case, as in claims 7 and 8, the difference or ratio between the compressor rotational speeds at two points before and after the air bypass valve is switched from the open position to the closed position may be used as the amount of change in the compressor rotational speed. . If the ratio of the compressor rotation speed is used, it is possible to remove the influence of output (detection value) deviation due to aging of the sensor or the like.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した2つの実施例1,2を説明する。 Hereinafter, two Examples 1 and 2, which embody the best mode for carrying out the present invention, will be described.
本発明の実施例1を図1乃至図4に基づいて説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸気管12(吸気通路)の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ14(吸入空気量検出手段)が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、後述する排気タービン式過給機25のコンプレッサ27と、このコンプレッサ27で加圧された吸入空気を冷却するインタークーラー31が設けられている。このインタークーラー31の下流側には、過給圧を検出する過給圧センサ39(過給圧検出手段)と、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ15と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ16とが設けられている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG. An
更に、スロットルバルブ15の下流側には、サージタンク17が設けられ、このサージタンク17には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ18(吸気管圧力検出手段)が設けられている。また、サージタンク17には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド19が設けられ、各気筒の吸気マニホールド19の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁20が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ21が取り付けられ、各点火プラグ21の火花放電によって各気筒の混合気に着火される。
Further, a
一方、エンジン11の排気管22(排気通路)には、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ24が設けられ、この空燃比センサ24の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒23が設けられている。
On the other hand, an air-
このエンジン11には、排気タービン式過給機25が搭載されている。この過給機25は、排気管22のうちの空燃比センサ24と触媒23との間に排気タービン26が配置され、吸気管12のうちのエアフローメータ14とスロットルバルブ15との間にコンプレッサ27が配置されている。過給機25は、排気タービン26とコンプレッサ27とが連結され、排出ガスの運動エネルギーで排気タービン26を回転駆動することでコンプレッサ27を回転駆動して吸入空気を過給するようになっている。尚、触媒23を空燃比センサ24と排気タービン26との間に配置した構成としても良い。
An
更に、吸気管12には、スロットルバルブ15の上流側においてコンプレッサ27の上流側と下流側とをバイパスさせる吸気バイパス通路28が設けられ、この吸気バイパス通路28の途中に、吸気バイパス通路28を開閉するエアバイパスバルブ(以下「ABV」と表記する)29が設けられている。このABV29は、ABV用バキュームスイッチングバルブ30を制御することでABV29の開閉動作が制御されるようになっている。
Further, the
一方、排気管22には、排気タービン26の上流側と下流側とをバイパスさせる排気バイパス通路32が設けられ、この排気バイパス通路32の途中に、排気バイパス通路32を開閉するウェイストゲートバルブ(以下「WGV」と表記する)33が設けられている。このWGV33は、WGV用バキュームスイッチングバルブ34を制御してダイヤフラム式のアクチュエータ35を制御することでWGV33の開度が制御されるようになっている。
On the other hand, the
また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ36や、エンジン11のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ37が取り付けられている。このクランク角センサ37の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
A cooling
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)38に入力される。このECU38は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御ルーチンを実行することで、燃料噴射量や点火時期を制御すると共に、WGV33の開度を制御して排気タービン26に供給する排出ガス量を制御することで、排気タービン26とコンプレッサ27の回転を制御して過給圧を制御する。
Outputs of these various sensors are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 38. The
更に、このECU38は、エンジン運転中にROMに記憶された図4の故障診断ルーチンを所定周期で実行することで、過給機25の故障診断を実行する。以下、過給機25の故障診断方法を図2及び図3のタイムチャートを用いて説明する。
Further, the
通常は、ABV29を閉鎖した状態で運転されるが、図2に示すように、スロットルバルブ15が全閉されると、ABV29を一時的に開放して吸気バイパス通路28を一時的に開通させることで、コンプレッサ27とスロットルバルブ15との間の過給圧を逃がしてサージングを防止するようにしている。スロットルバルブ15が閉じられた状態で、ABV29が開放されると、コンプレッサ27の回転状態がフリーな状態となってコンプレッサ回転速度が急速に低下し、その後、ABV29が閉じられると、コンプレッサ回転速度がアイドル運転時の最終的な収束回転速度に向かって上昇する。スロットルバルブ15が閉じられる直前のコンプレッサ回転速度は、スロットル開度等のエンジン運転状態によって大きく変動するが、スロットルバルブ15が閉じられてABV29が開放されると、コンプレッサ27の回転状態がフリーな状態となるため、コンプレッサ回転速度が最低回転速度まで急速に低下する。過給機25が正常であれば、ABV29の開閉に応じてコンプレッサ回転速度が応答良く変化するが、過給機25が故障すると、ABV29を開閉してもコンプレッサ回転速度の変化が小さくなる。
Normally, the engine is operated with the
本実施例1では、このABV29の開閉動作に伴うコンプレッサ回転速度の変化特性に着目して、スロットルバルブ15が閉じられたときに、ABV29を開放位置から閉鎖位置に切り換える前後のコンプレッサ回転速度の変化量(コンプレッサ回転速度の上昇応答性)を検出して、このコンプレッサ回転速度の変化量に基づいて過給機25の故障の有無を診断するようにしている。ABV29を開放位置から閉鎖位置に切り換える前後は、スロットルバルブ15が閉じられているため、エンジン運転状態が安定しているアイドル運転時に、過給機25の故障診断を行うことができる。
In the first embodiment, paying attention to the change characteristic of the compressor rotational speed associated with the opening / closing operation of the
しかも、本実施例1では、アイドル運転時の回転速度以下の低回転領域を使用して過給機25の故障診断を行うため、故障診断時にコンプレッサ回転速度を回転速度センサで検出する構成としても、回転速度センサの信号処理のためのECU38の演算負荷を前記特許文献1よりも軽減することができる。
In addition, in the first embodiment, since the failure diagnosis of the
従って、本発明は、故障診断時にコンプレッサ回転速度を回転速度センサで検出する構成としても良いが、本実施例1では、過給圧センサ39で検出した過給圧と、吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力と、エアフローメータ14で検出した吸入空気量のうちの少なくとも1つに基づいてコンプレッサ回転速度を推定するようにしている。
Therefore, the present invention may be configured to detect the compressor rotational speed with the rotational speed sensor at the time of failure diagnosis. However, in the first embodiment, the supercharging pressure detected by the supercharging
図2に示すように、コンプレッサ回転速度と、過給圧、吸気管圧力、吸入空気量との間には相関関係があるため、過給圧、吸気管圧力、吸入空気量のいずれかからコンプレッサ回転速度を推定することが可能である。これにより、エンジン制御や過給圧制御用として設けられている既存の過給圧センサ39、吸気管圧力センサ18、エアフローメータ14の信号を利用してコンプレッサ回転速度を推定することができるため、コンプレッサ回転速度を検出する回転速度センサが不要となる。
As shown in FIG. 2, since there is a correlation between the compressor rotation speed and the supercharging pressure, the intake pipe pressure, and the intake air amount, the compressor is calculated from any of the supercharging pressure, the intake pipe pressure, and the intake air amount. It is possible to estimate the rotational speed. As a result, the compressor rotational speed can be estimated using signals from the existing
また、本実施例1では、ABV29を開放位置から閉鎖位置に切り換える前後のコンプレッサ回転速度の変化量を検出する際に、図3に示すように、ABV29を開放位置から閉鎖位置に切り換える直前のタイミングt1 におけるコンプレッサ回転速度NC(t1)と、ABV29を閉鎖位置に切り換えた後にコンプレッサ回転速度がアイドル運転時の収束回転速度NCclosedの50〜90%(例えば63%)の回転速度に上昇するまでの標準的な応答時間に相当する所定時間T2 が経過した時点t2 におけるコンプレッサ回転速度NC(t2)とを用いてコンプレッサ回転速度の変化量[NC(t2)−NC(t1)]を算出するようにしている。このようにすれば、コンプレッサ回転速度が最低回転速度からアイドル運転時の収束回転速度NCclosedに向かって上昇する応答性の尺度となるコンプレッサ回転速度の変化量[NC(t2)−NC(t1)]を精度良く検出することができる。
In the first embodiment, when detecting the amount of change in the compressor rotation speed before and after switching the
但し、本発明は、コンプレッサ回転速度がアイドル運転時の収束回転速度NCclosedの50%以下又は90%以上に設定した回転速度に上昇するまでの標準的な応答時間に相当する所定時間が経過した時点におけるコンプレッサ回転速度を用いるようにしても良いことは言うまでもない。 However, in the present invention, when a predetermined time corresponding to a standard response time elapses until the compressor rotation speed increases to a rotation speed set to 50% or less or 90% or more of the convergence rotation speed NCclosed during idle operation. Needless to say, the compressor rotational speed in the above may be used.
以上説明した過給機25の故障診断は、図4の故障診断ルーチンによって次のようにして実行される。図4の故障診断ルーチンは、ECU38によってエンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう故障診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ101で、ABV29が開放されているか否かを判定し、ABV29が開放されていると判定されれば、ステップ102に進み、ABV開放時間を計測する処理を行う。
The failure diagnosis of the
この後、ステップ103に進み、ABV開放時間が所定時間T1 を越えたか否かによって、ABV29が閉鎖される直前のタイミングt1 であるか否かを判定し、ABV開放時間が所定時間T1 を越えていない(ABV29が閉鎖される直前のタイミングt1 でない)と判定されれば、以降の処理を行うことなく本ルーチンを終了する。
Thereafter, the routine proceeds to step 103, where it is determined whether or not the
その後、ABV開放時間が所定時間T1 を越えてABV29が閉鎖される直前のタイミングt1 に到達した時点で、本ルーチンが起動された時に、ステップ103で「Yes」と判定されて、ステップ104に進み、ABV29が閉鎖される直前のタイミングt1 におけるコンプレッサ回転速度NC(t1)を検出する。この際、過給圧センサ39で検出した過給圧と、吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力と、エアフローメータ14で検出した吸入空気量のうちの少なくとも1つに基づいてマップ等によりコンプレッサ回転速度NC(t1)を推定する。更に、このコンプレッサ回転速度NC(t1)を、ABV29が閉鎖されるまでの所定期間(t1 前後の所定時間)にわたって平均化処理すると良い。この平均化処理は、所定期間内の検出値(推定値)を積算してその積算値を積算回数で割り算して平均値を求めるようにしても良いし、なまし処理やフィルタ処理の手法を用いるようにしても良い。
Thereafter, when this routine is started when the ABV opening time exceeds the predetermined time T1 and reaches the timing t1 immediately before the
以上のようにして、ABV29が閉鎖される直前のタイミングt1 におけるコンプレッサ回転速度NC(t1)を検出した後、ステップ105に進み、ABV閉鎖フラグをABV29の閉鎖を意味する“1”にセットした後、本ルーチンを終了する。
As described above, after detecting the compressor rotational speed NC (t1) at the timing t1 immediately before the
ABV29の閉鎖後に本ルーチンが起動されると、ステップ101で「No」と判定されてステップ106に進み、ABV閉鎖フラグが“1”であるか否かを判定し、ABV閉鎖フラグが“1”であれば、ステップ107に進み、ABV閉鎖時間を計測する処理を行う。
When this routine is started after the
この後、ステップ108に進み、ABV閉鎖時間が、コンプレッサ回転速度がアイドル運転時の収束回転速度NCclosedの50〜90%(例えば63%)に上昇するまでの標準的な応答時間に相当する所定時間T2 を越えたか否かを判定し、ABV閉鎖時間が所定時間T2 を越えていなければ、以降の処理を行うことなく本ルーチンを終了する。 After this, the routine proceeds to step 108, where the ABV closing time is a predetermined time corresponding to a standard response time until the compressor speed increases to 50 to 90% (for example, 63%) of the convergence speed NCclosed during idling operation. It is determined whether or not T2 has been exceeded. If the ABV closing time has not exceeded the predetermined time T2, this routine is terminated without performing the subsequent processing.
その後、ABV閉鎖時間が所定時間T2 を越えた時点t2 で、本ルーチンが起動された時に、ステップ108で「Yes」と判定されて、ステップ109に進み、ABV閉鎖時間が所定時間T2 を越えた時点t2 におけるコンプレッサ回転速度NC(t2)を前記ステップ104と同様の方法で検出する。これらステップ104と109の処理が特許請求の範囲でいうコンプレッサ回転速度検出手段としての役割を果たす。
Thereafter, when this routine is started at the time point t2 when the ABV closing time exceeds the predetermined time T2, it is determined "Yes" at
そして、次のステップ110で、上記2つの時点t1,t2 におけるコンプレッサ回転速度NC(t1),NC(t2)の差をコンプレッサ回転速度変化量ΔNCとして算出する。
ΔNC=NC(t2)−NC(t1)
In the
ΔNC = NC (t2) −NC (t1)
この後、ステップ111に進み、コンプレッサ回転速度変化量ΔNCを所定の判定値と比較して、コンプレッサ回転速度変化量ΔNCが判定値よりも大きければ、ステップ112に進み、過給機25が正常であると判定し、コンプレッサ回転速度変化量ΔNCが判定値以下であれば、過給機25が故障していると判定し、その故障情報をECU38のバックアップRAM等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶すると共に、警告ランプの点灯又は運転席のインストルメントパネルの表示部に警告表示する。
このようにして過給機25の故障の有無を判定した後、ステップ114に進み、ABV閉鎖フラグをリセットして、本ルーチンを終了する。
Thereafter, the process proceeds to step 111, where the compressor rotation speed change amount ΔNC is compared with a predetermined determination value. If the compressor rotation speed change amount ΔNC is larger than the determination value, the process proceeds to step 112, where the
After determining whether or not the
以上説明した本実施例1によれば、図2及び図3に示すようなABV29の開閉動作に伴うコンプレッサ回転速度の変化特性に着目して、スロットルバルブ15が閉じられたときに、ABV29を開放位置から閉鎖位置に切り換える前後のコンプレッサ回転速度の変化量を検出して、このコンプレッサ回転速度の変化量に基づいて過給機25の故障の有無を診断するようにしたので、エンジン運転状態が安定しているアイドル運転時に過給機25の故障診断を行うことができ、過給機25の故障診断精度を向上することができる。
According to the first embodiment described above, the
しかも、本実施例1では、図2に示すように、コンプレッサ回転速度と、過給圧、吸気管圧力、吸入空気量との間に相関関係があることに着目して、過給圧、吸気管圧力、吸入空気量の少なくとも1つに基づいてコンプレッサ回転速度を推定するようにしたので、エンジン制御や過給圧制御用として設けられている既存の過給圧センサ39、吸気管圧力センサ18、エアフローメータ14の信号を利用してコンプレッサ回転速度を推定することができて、コンプレッサ回転速度を検出する回転速度センサが不要となり、低コスト化の要求を満たすことができると共に、ECU38の演算負荷を軽減することができる利点もある。
Moreover, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, paying attention to the fact that there is a correlation among the compressor rotation speed, the supercharging pressure, the intake pipe pressure, and the intake air amount, Since the compressor rotational speed is estimated based on at least one of the pipe pressure and the intake air amount, the existing
上記実施例1では、ABV29を開放位置から閉鎖位置に切り換える前後の2つの時点t1,t2 におけるコンプレッサ回転速度NC(t1),NC(t2)の差[NC(t2)−NC(t1)]をコンプレッサ回転速度変化量ΔNCとして算出するようにしたが、本発明の実施例2では、図5の故障診断ルーチンを実行することで、ABV29を開放位置から閉鎖位置に切り換える前後の2つの時点t1,t2 におけるコンプレッサ回転速度NC(t1),NC(t2)の比[NC(t2)/NC(t1)]をコンプレッサ回転速度変化量ΔNCとして算出するようにしている(ステップ110a)。これ以外の処理は、上記実施例1で説明した図4の故障診断ルーチンの各ステップの処理と同じである。
In the first embodiment, the difference [NC (t2) −NC (t1)] between the compressor rotational speeds NC (t1) and NC (t2) at two time points t1 and t2 before and after switching the
本実施例2のように、ABV29を開放位置から閉鎖位置に切り換える前後の2つの時点t1,t2 におけるコンプレッサ回転速度NC(t1),NC(t2)の比[NC(t2)/NC(t1)]をコンプレッサ回転速度変化量ΔNCとして用いれば、コンプレッサ回転速度の推定に用いるセンサの経年変化等による出力(検出値)のずれの影響を取り除くことができる利点がある。
As in the second embodiment, the ratio of the compressor rotational speeds NC (t1) and NC (t2) at two time points t1 and t2 before and after switching the
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管(吸気通路)、14…エアフローメータ(吸入空気量検出手段)、15…スロットルバルブ、18…吸気管圧力センサ(吸気管圧力検出手段)、20…燃料噴射弁、21…点火プラグ、22…排気管(排気通路)、24…空燃比センサ、25…過給機、26…排気タービン、27…コンプレッサ、28…吸気バイパス通路、29…ABV(エアバイパスバルブ)、32…排気バイパス通路、33…WGV(ウェイストゲートバルブ)、38…ECU(故障診断手段,コンプレッサ回転速度検出手段)、39…過給圧センサ(過給圧検出手段)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
コンプレッサ回転速度を検出又は推定するコンプレッサ回転速度検出手段と、
前記エアバイパスバルブを開放位置から閉鎖位置に切り換える前後のコンプレッサ回転速度の変化量に基づいて前記過給機の故障の有無を診断する故障診断手段と
を備えていることを特徴とする過給機付き内燃機関の故障診断装置。 A turbocharger that drives a compressor provided in an intake passage by an exhaust turbine provided in an exhaust passage of an internal combustion engine to supercharge intake air; and an upstream side of the compressor upstream of a throttle valve of the intake passage And an air bypass valve that opens and closes the air intake bypass passage, and immediately after the throttle valve is closed, the air bypass valve is temporarily opened to In the failure diagnosis device for an internal combustion engine with a supercharger that controls so as to release the supercharging pressure between the throttle valve,
Compressor rotation speed detecting means for detecting or estimating the compressor rotation speed;
A turbocharger comprising failure diagnosis means for diagnosing the presence or absence of a failure of the turbocharger based on a change amount of a compressor rotation speed before and after switching the air bypass valve from an open position to a closed position Fault diagnosis device for internal combustion engine with a valve.
前記コンプレッサ回転速度検出手段は、前記過給圧検出手段で検出した過給圧に基づいてコンプレッサ回転速度を推定することを特徴とする請求項1に記載の過給機付き内燃機関の故障診断装置。 A supercharging pressure detecting means for detecting a supercharging pressure between the compressor and the throttle valve;
2. The failure diagnosis apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, wherein the compressor rotation speed detection means estimates a compressor rotation speed based on a boost pressure detected by the boost pressure detection means. .
前記コンプレッサ回転速度検出手段は、前記吸気管圧力検出手段で検出した吸気管圧力に基づいてコンプレッサ回転速度を推定することを特徴とする請求項1に記載の過給機付き内燃機関の故障診断装置。 An intake pipe pressure detecting means for detecting an intake pipe pressure downstream of the throttle valve;
2. The failure diagnosis apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, wherein the compressor rotation speed detection means estimates a compressor rotation speed based on the intake pipe pressure detected by the intake pipe pressure detection means. .
前記コンプレッサ回転速度検出手段は、前記吸入空気量検出手段で検出した吸入空気量に基づいてコンプレッサ回転速度を推定することを特徴とする請求項1に記載の過給機付き内燃機関の故障診断装置。 Intake air amount detection means for detecting the intake air amount,
2. The failure diagnosis apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, wherein the compressor rotation speed detection means estimates a compressor rotation speed based on the intake air amount detected by the intake air amount detection means. .
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