JP2011220219A - 過給機の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変ディフューザ及び可変ノズルを有する過給機に対して、可変ディフューザの異常判定を精度良く行う。
【解決手段】過給機の異常判定装置は、可変ディフューザ付きのコンプレッサ及び可変ノズル付きのタービンを備える過給機に好適に適用される。異常判定手段は、可変ノズルのノズルベーンの開度変化が所定値以下である際に、可変ディフューザのディフューザベーンの開度を変化させた際に生じる過給圧の変化に基づいて、可変ディフューザの異常判定を行う。これにより、可変ディフューザ及び可変ノズルを有する過給機に対して、ディフューザベーンの開度を検出する開度センサなどを用いずに、ディフューザベーンの異常判定を精度良く行うことが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、可変ノズル及び可変ディフューザを備える過給機の異常判定装置に関する。

従来から、タービンの入口であるタービンホイールの外周に複数のノズルベーンを設け、各ノズルベーンの傾き角度を変更してタービンの入口面積を変化させることにより容量を変更可能にした可変ノズル付きのタービン（ＶＮＴ；Variable Nozzle Turbine）を有する過給機が広く知られている。また、コンプレッサの出口であるコンプレッサホイールの外周に複数のディフューザベーンを設け、各ディフューザベーンの傾き角度を変更してサージングを防止できるように過給特性を変更可能にした可変ディフューザ付きのコンプレッサ（ＶＧＣ；Variable Geometry Compressor）を有する過給機が広く知られている。例えば、特許文献１には、タービンの排気ガス入口に可変ノズルリングを設けると共に、そのブロワ入口にインレットガイドベーンを設け、且つその羽根車出口に可変ディフューザリングを備えた過給機が提案されている。

その他にも、本発明に関連する技術が特許文献２及び３に提案されている。特許文献２及び３には、実過給圧と目標過給圧との差に基づいて、可変ノズルにおけるノズルベーンの固着を判定する技術が提案されている。

特開昭６１−２０５３３０号公報 特開２００５−３１５１６３号公報 特開２００５−２７３５６８号公報

ところで、可変ディフューザについても、上記した特許文献２及び３に記載された技術と同様に、過給圧に基づいて固着判定などの異常判定を行うことができると考えられる。しかしながら、上記した特許文献１に記載されたような可変ディフューザ及び可変ノズルを有する過給機に対しては、特許文献２及び３に記載された技術を単純に適用して、可変ディフューザの異常判定を適切に行うことは困難であると考えられる。というのは、可変ディフューザ及び可変ノズルの双方が過給圧に影響を及ぼすからである。特に、可変ノズルはターボ回転数を変化させるものであるため、可変ノズルのノズルベーン開度が過給圧に与える影響が可変ディフューザのディフューザベーン開度が過給圧に与える影響よりも相対的に大きいので、ノズルベーン開度が連続的に制御されるような状況では可変ディフューザの異常判定を精度良く行うことは困難になる。他方で、可変ディフューザの異常判定を行うためにディフューザベーン開度を検出可能な開度センサを設けることが考えられるが、この場合には当該開度センサの追加によってコストが高くなってしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、可変ディフューザ及び可変ノズルを有する過給機に対して、可変ディフューザの異常判定を精度良く行うことを目的とする。

本発明の１つの観点では、可変ディフューザ付きのコンプレッサ及び可変ノズル付きのタービンを備える過給機の異常判定装置は、前記可変ノズルのノズルベーンの開度変化が所定値以下である際に、前記可変ディフューザのディフューザベーンの開度を変化させたときの過給圧の変化に基づいて、前記可変ディフューザの異常判定を行う異常判定手段を備える。

上記の過給機の異常判定装置は、可変ディフューザ付きのコンプレッサ及び可変ノズル付きのタービンを備える過給機に好適に適用される。異常判定手段は、可変ノズルのノズルベーンの開度変化が所定値以下である際に、可変ディフューザのディフューザベーンの開度を変化させた際に生じる過給圧の変化に基づいて、可変ディフューザの異常判定を行う。例えば、異常判定手段は、可変ディフューザのディフューザベーンに対する固着判定を行う。上記の過給機の異常判定装置によれば、可変ディフューザ及び可変ノズルを有する過給機に対して、ディフューザベーン開度を検出する開度センサなどを用いずに、ディフューザベーンの異常判定を精度良く行うことが可能となる。

上記の過給機の異常判定装置の一態様では、前記異常判定手段は、前記ノズルベーンの開度が全閉に設定される運転状態である際に、前記可変ディフューザの異常判定を行う。

この態様では、異常判定手段は、ノズルベーンの開度が全閉に設定されるような運転状態である際に、可変ディフューザの異常判定を行う。このような運転状態では、ノズルベーン開度の変化はかなり小さく、且つ、ディフューザベーン開度をある程度変化させてもエンジンの出力に対して与える影響は小さいと言える。したがって、当該運転状態で異常判定を行うことで、エンジン出力に対して与える影響を抑制しつつ、ディフューザベーンの異常判定をより精度良く行うことが可能となる。

例えば、上記した「ノズルベーンの開度が全閉に設定される運転状態」とは、加速時である。

本実施形態に係る車両の概略構成を示す図である。 ディフューザベーンの構成を示す概略平面図である。 ディフューザベーンの閉固着判定の具体例を説明するための図を示す。 ディフューザベーンの開固着判定の具体例を説明するための図を示す。 本実施形態におけるディフューザベーンの固着判定処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
図１は、本実施形態に係る車両１００の構成を示す構成図である。図１に示すように、車両１００は、主に、複数の気筒を有するエンジン１０と、ターボ過給機（ターボチャージャ）３０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１と、を備える。エンジン１０は、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。

エンジン１０は、吸気マニホールド１２を介して吸気通路１４と接続されている。吸気通路１４には、吸入空気量を検出可能に構成されたエアフロメータ３５が設けられていると共に、エアフロメータ３５の下流側に、ターボ過給機３０が有するコンプレッサ４０のコンプレッサハウジング４１が設けられている。また、コンプレッサハウジング４１の下流側の吸気通路１４には、吸気を冷却可能に構成されたインタークーラ１５が設けられている。空気は大気中から吸気通路１４に取り込まれ、吸気マニホールド１２を介して各気筒の燃焼室に分配される。吸気通路１４内の矢印は、空気の流れる方向を示している。吸気マニホールド１２には、吸気の圧力（過給圧に相当する）を検出可能に構成された圧力センサ３１が設けられている。

また、エンジン１０は、排気マニホールド２２を介して排気通路２４と接続されている。排気通路２４には、ターボ過給機３０が有するタービン５０のタービンハウジング５１が設けられている。エンジン１０の各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド２２に集められ、排気マニホールド２２を介して排気通路２４へ排出される。排気通路２４内の矢印は、排気ガスの流れる方向を示している。

ターボ過給機３０は、可変ノズル付きのタービン（以下、適宜「ＶＮＴ；Variable Nozzle Turbine」と表記する。）５０と、ＶＮＴアクチュエータ５８と、ターボ回転軸３９と、可変ディフューザ付きのコンプレッサ（以下、適宜「ＶＧＣ；Variable Geometry Compressor」と表記する。）４０と、ＶＧＣアクチュエータ４８と、を備える。

ＶＮＴ５０は、タービンハウジング５１と、タービンブレード５２と、ノズルベーン５３と、を備える。タービンハウジング５１は、タービンブレード５２及びノズルベーン５３を収容する筐体である。タービンブレード５２は、排気通路２４に導かれた排気の圧力（即ち、排気圧）によりターボ回転軸３９を中心として回転可能に構成された、セラミック製の回転翼車である。

ノズルベーン５３は、タービンハウジング５１においてタービンブレード５２に対する排気の入口に相当する排気インレット部に、タービンブレード５２を囲むように等間隔で複数設置された、羽根状部材である。これらノズルベーン５３の各々は、不図示のリンク式回動機構により所定の回転軸を中心として当該排気インレット部内で一斉に回動可能であり、その開閉状態に応じて、排気通路２４とタービンブレード５２との連通面積（ノズルベーン５３によって規定される排気流路の流路面積である）を変化させることが可能である。当該連通面積は、ノズルベーン５３が全閉状態である場合に最小となり、全開状態である場合に最大となる。

ここで、連通面積が小さくなれば排気の流速が高まるため、排気量が比較的小さい軽負荷領域においては、このノズルベーン５３を閉じ側に制御することによって、効率的にタービンブレード５２を駆動することが可能となる。

ＶＮＴアクチュエータ５８は、ノズルベーン５３を回動させる上述したリンク式回動機構に備わる各リンクに対し、ノズルベーン５３を一斉に回動させるための駆動力を付与可能な油圧式のアクチュエータである。このＶＮＴアクチュエータ５８における油圧制御ユニットは、ＥＣＵ１と電気的に接続されており、ノズルベーン５３の開閉状態は、エンジン１０の運転条件に応じてＥＣＵ１から供給される制御信号Ｓ５８によって制御される構成となっている。

なお、ノズルベーン５３の制御態様は、公知のものであってよく、ここではその詳細を省略する。但し、定性的には、軽負荷領域においては先述したようにノズルベーン５３は閉じ側に制御され、高負荷領域においてはノズルベーン５３による排気の調速作用は必要ないため、エンジン背圧の上昇を避けるべくノズルベーン５３は開き側に制御される。

ターボ回転軸３９は、タービンブレード５２と後述するコンプレッサインペラ４２とを連結する回転軸体である。ターボ回転軸３９により相互に連結された構成を採るため、コンプレッサインペラ４２とタービンブレード５２とは略一体に回転する。

ＶＧＣ４０は、コンプレッサハウジング４１と、コンプレッサインペラ４２と、ディフューザベーン４３と、ディフューザ４４と、を備える。ＶＧＣ４０は、所謂スイング式可変ディフューザと称される形態を採る。

コンプレッサハウジング４１は、コンプレッサインペラ４２、ディフューザベーン４３及びディフューザ４４を収容する筐体である。コンプレッサインペラ４２は、外界から吸気通路１４に吸入された空気を、タービンブレード５２の回転に伴う回転により生じる圧力により圧送供給可能に構成されている。このコンプレッサインペラ４２による吸入空気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。

ディフューザベーン４３は、コンプレッサハウジング４１においてコンプレッサインペラ４２を介して供給される吸入空気の流速を調整して圧力エネルギを取り出すディフューザ４４に、コンプレッサインペラ４２を囲むように等間隔で複数設置された羽根状部材である。ディフューザベーン４３の各々は、不図示のリンク式回動機構（ＶＮＴ５０のノズルベーン５３と同様のものである）により、所定の回転軸を中心として当該ディフューザ４４内で一斉に回動可能であり、その開閉状態に応じて、ディフューザ４４における吸入空気の流路面積を変化させることが可能である。

ＶＧＣアクチュエータ４８は、このリンク式回動機構の各リンクに対し、ディフューザベーン４３の回動を促す駆動力を付与可能な公知のアクチュエータである。ＶＧＣアクチュエータ４８もまた、ＥＣＵ１と電気的に接続され、ＥＣＵ１から供給される制御信号Ｓ４８によって制御される構成となっている。

ここで、図２を参照し、ディフューザベーン４３の構成について説明する。図２は、コンプレッサインペラ４２から、上流側の吸気通路１４の方向を観察した際の概略平面図である。

図２において、コンプレッサインペラ４２の外周部には、複数のディフューザベーン４３が配設される。図２（ａ）には、ディフューザベーン４３が基準位置にある場合が示される。基準位置とは、ディフューザベーン４３によって規定される吸入空気の流路面積が最小となる位置である。例えば、基準位置は、ディフューザベーン４３が全閉に設定された際の位置である。一方、図２（ｂ）には、ディフューザベーン４３が、上記基準位置から回転角θ（矢線参照）で回動した状態が示される。基準位置に対し回転した状態では、基本的に、回転角θが大きい程、ディフューザベーン４３により規定される吸入空気の流路面積が大きくなる。

ディフューザベーン４３は、例えば軽負荷運転から高負荷運転への移行（概ね、過給圧の上昇と一義的である）に伴って、段階的に開き側、即ち回転角が増大する側へ駆動制御される。一般的に、ディフューザベーン４３を閉じ側に設定した場合よりも開き側に設定した場合のほうが、過給効率が高くなる傾向にある。そのため、加速要求が大きい場合には、例えば運転者がある程度アクセルペダルを踏み込んだ場合には、過給効率を向上させる観点から、過給効率の高い開き側にディフューザベーン４３が設定される。

図１に戻って、ＥＣＵ１について説明する。ＥＣＵ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成され、エンジン１０やターボ過給機３０などの車両１００内の各構成要素に対して制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ１は、圧力センサ３１から供給される検出信号Ｓ３１や、エンジン回転数センサ３２から供給される検出信号Ｓ３２や、アクセル開度センサ３３から供給される検出信号Ｓ３３や、エアフロメータ３５から供給される検出信号Ｓ３５などに基づいて、ターボ過給機３０内のＶＧＣ４０に対する異常判定を行う。つまり、ＥＣＵ１は、本発明に係る過給機の異常判定装置の一例に相当する。詳細は後述するが、ＥＣＵ１は、異常判定手段として機能する。

［異常判定方法の基本概念］
まず、本実施形態に係る異常判定方法の基本概念について説明する。

本実施形態では、ＥＣＵ１は、ＶＧＣ４０のディフューザベーン４３に対する異常判定を行う。具体的には、ＥＣＵ１は、ＶＮＴ５０におけるノズルベーン５３の開度（以下、単に「ノズルベーン開度」と呼ぶ。）の変化が所定値以下である際に、ＶＧＣ４０におけるディフューザベーン４３の開度（以下、単に「ディフューザベーン開度」と呼ぶ。）を変化させたときの過給圧の変化に基づいて、ディフューザベーン４３の異常判定を行う。

このような異常判定を行う理由は以下の通りである。一般的に、ＶＮＴのみを備えるターボ過給機においては、実過給圧と目標過給圧との差に基づいて、ＶＮＴのノズルベーンの異常判定が行われている。このように一般的に行われている異常判定方法を、上記したようなＶＧＣ４０及びＶＮＴ５０の両方を備えるターボ過給機３０に対して、そのまま適用することは困難であると考えられる。というのは、ＶＧＣ４０及びＶＮＴ５０の双方が過給圧に影響を及ぼすため、そのような過給圧に基づいてＶＧＣ４０の異常判定を適切に行うことが困難となるからである。つまり、ＶＧＣ４０のみによる状態量変化（例えば過給圧や吸入空気量の変化）の影響だけを抽出することが困難だからである。特に、ＶＮＴ５０はターボ回転数を変化させるものであるため、ノズルベーン開度が過給圧に与える影響はディフューザベーン開度が過給圧に与える影響よりも相対的に大きいので、ノズルベーン開度が連続的に制御されるような状況ではディフューザベーン４３の異常判定を精度良く行うことは困難であると考えられる。他方で、ディフューザベーン開度を検出可能な開度センサを別途設けることが考えられるが、この場合には当該開度センサの追加によってコストが高くなってしまう。

以上のことから、本実施形態では、ＥＣＵ１は、ノズルベーン開度変化が所定値以下である際に、ディフューザベーン開度を変化させたときの過給圧の変化に基づいて、ディフューザベーン４３の異常判定を行う。例えば、ＥＣＵ１は、ノズルベーン開度変化が比較的小さい運転状態である際に、つまりノズルベーン開度が過給圧に与える影響が比較的小さくなるような状況において、ディフューザベーン４３の異常判定を行う。このような本実施形態によれば、ＶＧＣ４０及びＶＮＴ５０の両方を備えるターボ過給機３０に対して、ディフューザベーン４３の開度センサなどを用いずに、ディフューザベーン４３の異常判定を精度良く行うことが可能となる。

なお、上記のノズルベーン開度変化に対して用いる「所定値」は、例えば、ディフューザベーン４３の異常判定を精度良く行うことができる程度に、つまり過給圧変化に基づいてディフューザベーン開度変化を適切に推定することができる程度に、ノズルベーン開度変化が過給圧に対して与える影響が小さくなるような開度変化量を用いることができる。また、ノズルベーン開度変化が所定値以下であるか否かの判定を行う場合に、センサなどによってノズルベーン開度変化を検出し、検出された開度変化に基づいて当該判定を行うことに限定はされず、ノズルベーン開度変化に対応する他のパラメータに基づいて当該判定を行っても良い。例えば、エンジン１０や車両１００の運転状態に基づいて、ノズルベーン開度変化が所定値以下となるような状況であるか否かを判断することができる。

なお、本実施形態に係る異常判定方法は、ディフューザベーン開度を検出可能な開度センサを有しない構成に対して好適に適用されるが、当該開度センサを有する構成に対しても適用できることは言うまでもない。

［異常判定方法の具体例］
次に、本実施形態に係る異常判定方法について具体的に説明する。

本実施形態では、ＥＣＵ１は、ＶＧＣ４０の異常判定として、ディフューザベーン４３の固着判定を行う。ここで、ディフューザベーン４３の固着とは、ディフューザベーン４３が任意の開度に設定されたまま動かなくなってしまうような故障若しくは動きにくくなってしまうような故障をいう。具体的には、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が閉側の開度で固着している状態（以下、「閉固着」と呼ぶ。）であるか否かの判定、及び、ディフューザベーン４３が開側の開度で固着している状態（以下、「開固着」と呼ぶ。）であるか否かの判定を行う。例えば、ＥＣＵ１は、閉固着判定として、ディフューザベーン４３が全閉状態で固着しているか否かを判定し、開固着判定として、ディフューザベーン４３が全開状態で固着しているか否かを判定する。

また、ＥＣＵ１は、ノズルベーン開度が全閉に設定されるような運転状態である際に、ディフューザベーン４３の固着判定を行う。具体的には、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が全開に設定されると共にノズルベーン開度が全閉に設定されるような加速時において（以下、「全開加速」と呼ぶ。）、ディフューザベーン４３の固着判定を行う。このような全開加速時では、ノズルベーン開度の変化はかなり小さく、且つ、ディフューザベーン開度をある程度変化させてもエンジン１０の出力に対して与える影響は小さいと言える。したがって、全開加速時において異常判定を行うことで、エンジン１０の出力に対して与える影響を抑制しつつ、ディフューザベーン４３の固着判定を精度良く行うことが可能となる。

詳しくは、ＥＣＵ１は、以下の手順で、ディフューザベーン４３の閉固着及び開固着を判定する。まず、ＥＣＵ１は、全開加速の開始初期において、ディフューザベーン４３の閉固着判定を行う。具体的には、ＥＣＵ１は、全開加速の開始から所定時間Ｔ１が経過するまでの期間において、実過給圧ｐｉｍと推定過給圧ｐｉｍｅとの関係に基づいて、ディフューザベーン４３の閉固着判定を行う。この推定過給圧ｐｉｍｅは、エンジン回転数や吸入空気量などに基づいて推定される、ディフューザベーン４３を全開に設定した場合の過給圧である（以下同様とする）。詳しくは、ＥＣＵ１は、推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍとの偏差（つまり「ｐｉｍｅ−ｐｉｍ」）が閾値Δｐｔｈｃよりも大きい場合に、ディフューザベーン４３が閉固着していると判定する。こうしているのは、ディフューザベーン４３が正常であれば、ディフューザベーン４３は全開状態に設定されているため、実過給圧ｐｉｍが推定過給圧ｐｉｍｅに概ね一致するはずだからである、若しくは、一致しなくても実過給圧ｐｉｍが推定過給圧ｐｉｍｅにかなり近い値となっているはずだからである。言い換えると、実過給圧ｐｉｍが推定過給圧ｐｉｍｅからかけ離れている場合には、ディフューザベーン４３は全開に設定されておらず、閉側の開度で固着していると考えられるからである。

ＥＣＵ１は、上記のようにディフューザベーン４３が閉固着していると判定した場合、閉固着用のアクセル制限をかける。つまり、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が閉固着している場合に、アクセル開度に対して付与すべき制限を適用する。

次に、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が閉固着していないと判定された場合に、ディフューザベーン４３の開固着判定を行う。具体的には、ＥＣＵ１は、全開加速の開始から所定時間Ｔ１が経過した後、更に所定時間Ｔ２が経過するまでの期間において、ディフューザベーン４３を閉側に動かす制御を行う、詳しくはディフューザベーン４３を所定角度β［ｄｅｇ］だけ閉じる制御を行う。そして、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３を所定角度β［ｄｅｇ］だけ閉じる制御を行った際の実過給圧ｐｉｍと、上記した推定過給圧ｐｉｍｅとの関係に基づいて、ディフューザベーン４３の開固着判定を行う。詳しくは、ＥＣＵ１は、推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍとの偏差（つまり「ｐｉｍｅ−ｐｉｍ」）が閾値Δｐｔｈｏよりも小さい場合に、ディフューザベーン４３が開固着していると判定する。こうするのは、ディフューザベーン４３が正常であれば、ディフューザベーン４３は全開状態から所定角度β［ｄｅｇ］だけ閉側に動かされているため、実過給圧ｐｉｍが変化することにより、実過給圧ｐｉｍが推定過給圧ｐｉｍｅからある程度離れた圧力になるはずだからである。言い換えると、実過給圧ｐｉｍと推定過給圧ｐｉｍｅとの偏差がほとんど生じていなければ、過給圧が変化しておらず、即ちディフューザベーン４３は閉側に動いておらず、開側の開度で固着していると考えられるからである。

ＥＣＵ１は、上記のようにディフューザベーン４３が開固着していると判定した場合、開固着用のアクセル制限をかける。つまり、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が開固着している場合に、アクセル開度に対して付与すべき制限を適用する。

なお、閾値Δｐｔｈｃは、ディフューザベーン４３の閉固着を判定するために用いられ、エンジン回転数や吸入空気量などに応じて設定される過給圧偏差の閾値である。同様に、閾値Δｐｔｈｏは、ディフューザベーン４３の開固着を判定するために用いられ、エンジン回転数や吸入空気量などに応じて設定される過給圧偏差の閾値である。例えば、閾値Δｐｔｈｃと閾値Δｐｔｈｏとは異なる値が用いられる。また、ディフューザベーン４３の開固着判定を行う場合に設定される所定角度β［ｄｅｇ］は、過給圧変化を適切に検出可能で、且つ、ドライバビリティの悪化が生じないようなディフューザベーン４３の開度変化量が用いられる。

次に、図３及び図４を参照して、ディフューザベーン４３の固着判定の具体例について説明する。

図３は、ディフューザベーン４３の閉固着判定の具体例を説明するための図を示す。図３は、横軸に時間を示し、縦軸に過給圧を示している。この場合、時刻ｔ１で全開加速が開始され、時刻ｔ１から所定時間Ｔ１が経過する時刻ｔ２までの期間において、ディフューザベーン４３の閉固着判定が行われる。実過給圧として「ｐｉｍ１１」が得られた場合には、推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍ１１との偏差が小さいため（詳しくは当該偏差が閾値Δｐｔｈｃ以下であるため）、ディフューザベーン４３が正常であると判定される。つまり、ディフューザベーン４３が閉固着していないと判定される。これに対して、実過給圧として「ｐｉｍ１２」が得られた場合には、推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍ１２との偏差が大きいため（詳しくは当該偏差が閾値Δｐｔｈｃよりも大きいため）、ディフューザベーン４３が閉固着していると判定される。

図４は、ディフューザベーン４３の開固着判定の具体例を説明するための図を示す。図４は、横軸に時間を示し、縦軸に過給圧を示している。なお、開固着判定は、上記したように、閉固着判定の終了後において、ディフューザベーン４３を所定角度β［ｄｅｇ］だけ閉じる制御を行うことで実行される。

この場合、時刻ｔ２で閉固着判定が終了し、時刻ｔ２から所定時間Ｔ２が経過する時刻ｔ３までの期間において、ディフューザベーン４３の開固着判定が行われる。実過給圧として「ｐｉｍ２１」が得られた場合には、推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍ２１との偏差が大きいため（詳しくは当該偏差が閾値Δｐｔｈｏ以上であるため）、ディフューザベーン４３が正常であると判定される。つまり、ディフューザベーン４３が開固着していないと判定される。これに対して、実過給圧として「ｐｉｍ２２」が得られた場合には、推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍ２２との偏差が小さいため（詳しくは当該偏差が閾値Δｐｔｈｏよりも小さいため）、ディフューザベーン４３が開固着していると判定される。

次に、図５を参照して、ディフューザベーン４３を固着判定するために行われる処理の具体例について説明する。図５は、本実施形態におけるディフューザベーン４３の固着判定処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ１によって繰り返し実行される。

なお、図５において、「ｔ」は全開加速を開始してからの経過時間（以下では、単に「経過時間ｔ」とも表記する。）を意味するものとする。また、「閉固着フラグ」は、ディフューザベーン４３が閉固着していると判定された場合に設定されるフラグであり、「開固着フラグ」は、ディフューザベーン４３が開固着していると判定された場合に設定されるフラグである。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１は、車両１００が全開加速中であるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が全開に設定されると共にノズルベーン開度が全閉に設定されるような加速が行われているか否かを判定する。１つの例では、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３を駆動するＶＧＣアクチュエータ４８への指令値及びノズルベーン５３を駆動するＶＮＴアクチュエータ５８への指令値に基づいて、当該判定を行う。他の例では、ＥＣＵ１は、アクセル開度などに基づいて設定すべき運転状態を求め、当該運転状態が、ディフューザベーン４３を全開に設定する共にノズルベーン開度を全閉に設定すべき運転状態に該当するか否かを判定する。

全開加速中である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、全開加速中でない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は終了する。ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１は、全開加速を開始してからの経過時間ｔが「０」より大きいか否かを判定する。経過時間ｔが「０」より大きい場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。これに対して、経過時間ｔが「０」以下である場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１１４に進む。この場合には、ＥＣＵ１は経過時間ｔを「０」に設定して（ステップＳ１１４）、処理は終了する。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１は、「０＜ｔ≦Ｔ１」といった関係が成立するか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１は、経過時間ｔが所定時間Ｔ１以下であるか否かを判定する。言い換えると、全開加速を開始してから所定時間Ｔ１が経過していないか否かを判定する。つまり、ステップＳ１０３では、ディフューザベーン４３の閉固着判定を行うべき期間であるか否かの判定が行われる。「０＜ｔ≦Ｔ１」といった関係が成立する場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。この場合には、以降の処理でディフューザベーン４３の閉固着判定が主に行われる。これに対して、「０＜ｔ≦Ｔ１」といった関係が成立しない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、つまり経過時間ｔが所定時間Ｔ１を超えている場合、処理はステップＳ１０８に進む。この場合には、ディフューザベーン４３の閉固着判定が既に終了しているため、以降の処理で閉固着判定は行われない。当該場合には、以降の処理でディフューザベーン４３の開固着判定が主に行われる。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１は、閉固着フラグがオンであるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が閉固着しているとの判定が既になされているか否かを判定する。閉固着フラグがオンである場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０７に進む。この場合には、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３における閉固着用のアクセル制限をかけて（ステップＳ１０７）、処理は終了する。これに対して、閉固着フラグがオンでない場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３を全開に設定した場合に予想される推定過給圧ｐｉｍｅと、実過給圧ｐｉｍとの偏差が、閾値Δｐｔｈｃよりも大きいか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ１は、「ｐｉｍｅ−ｐｉｍ＞Δｐｔｈｃ」といった関係が成立するか否かを判定する。即ち、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が閉固着しているか否かを判定する。

ここで、ＥＣＵ１は、エンジン回転数センサ３２が検出したエンジン回転数や、エアフロメータ３５が検出した吸入空気量などに基づいて、推定過給圧ｐｉｍｅを求める。例えば、ＥＣＵ１は、エンジン回転数や吸入空気量などによって規定された所定の演算式、若しくは、エンジン回転数や吸入空気量などによって規定されたマップ（事前に作成される）に基づいて、推定過給圧ｐｉｍｅを求める。また、ＥＣＵ１は、エンジン回転数や吸入空気量などに基づいて閾値Δｐｔｈｃを設定する。例えば、ＥＣＵ１は、エンジン回転数や吸入空気量などによって規定された所定の演算式、若しくは、エンジン回転数や吸入空気量などによって規定されたマップ（事前に作成される）に基づいて、閾値Δｐｔｈｃを設定する。更に、ＥＣＵ１は、圧力センサ３１からの検出信号Ｓ３１に基づいて、実過給圧ｐｉｍを求める。例えば、ＥＣＵ１は、圧力センサ３１からの検出信号Ｓ３１に基づいて、実過給圧ｐｉｍと一定の関係のあるインマニ圧を求め、求められたインマニ圧に基づいて、実過給圧ｐｉｍを求める。なお、このようにする代わりに、タービンハウジング５１付近の排気通路２４に圧力センサを設けることとし、ＥＣＵ１は、当該圧力センサからの検出信号に基づいて、実過給圧ｐｉｍを直接求めても良い。

推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍとの偏差が閾値Δｐｔｈｃよりも大きい場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１は閉固着フラグをオンに設定する。つまり、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が閉固着していると判定する。そして、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１は閉固着用のアクセル制限をかけて、その後処理は終了する。これに対して、推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍとの偏差が閾値Δｐｔｈｃ以下である場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、処理は終了する。この場合には、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が閉固着していると判定しない。

次に、ステップＳ１０８以降の処理について説明する。ステップＳ１０８以降の処理では、主にディフューザベーン４３の開固着判定が行われる。上記したように、ステップＳ１０８の処理は、経過時間ｔが所定時間Ｔ１を超えている場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）に行われる。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１は、「Ｔ１＜ｔ≦Ｔ１＋Ｔ２」といった関係が成立するか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１は、経過時間ｔが所定時間「Ｔ１＋Ｔ２」以下であるか否かを判定する。言い換えると、全開加速を開始してから所定時間Ｔ１が経過した後に、それから更に所定時間Ｔ２が経過していないか否かを判定する。つまり、ステップＳ１０８では、ディフューザベーン４３の開固着判定を行うべき期間であるか否かの判定が行われる。「Ｔ１＜ｔ≦Ｔ１＋Ｔ２」といった関係が成立する場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０９に進む。この場合には、以降の処理でディフューザベーン４３の開固着判定が主に行われる。これに対して、「Ｔ１＜ｔ≦Ｔ１＋Ｔ２」といった関係が成立しない場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、つまり経過時間ｔが所定時間「Ｔ１＋Ｔ２」を超えている場合、処理はステップＳ１１５に進む。この場合には、ＥＣＵ１は経過時間ｔをリセットして（ステップＳ１１５）、処理は終了する。

ステップＳ１０９では、ＥＣＵ１は、開固着フラグがオンであるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が開固着しているとの判定が既になされているか否かを判定する。開固着フラグがオンである場合（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１３に進む。この場合には、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３における開固着用のアクセル制限をかけて（ステップＳ１１３）、処理は終了する。これに対して、開固着フラグがオンでない場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３を所定角度β［ｄｅｇ］だけ閉じる制御を行う。具体的には、ＥＣＵ１は、ＶＧＣアクチュエータ４８に対して制御信号Ｓ４８を供給することで、ディフューザベーン４３を所定角度β［ｄｅｇ］だけ閉じる制御を行う。例えば、所定角度β［ｄｅｇ］は、過給圧変化を適切に検出可能で、且つ、ドライバビリティの悪化が生じないようなディフューザベーン４３の開度変化量が用いられる。そして、処理はステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３を全開に設定した場合に予想される推定過給圧ｐｉｍｅと、ディフューザベーン４３を所定角度β［ｄｅｇ］だけ閉じた際に得られる実過給圧ｐｉｍとの偏差が、閾値Δｐｔｈｏよりも小さいか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ１は、「ｐｉｍｅ−ｐｉｍ＜Δｐｔｈｏ」といった関係が成立するか否かを判定する。即ち、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が開固着しているか否かを判定する。

ここで、推定過給圧ｐｉｍｅは、上記のステップＳ１０５で求められた値が用いられる。実過給圧ｐｉｍは、上記した方法と同様の方法により求められるため、ここではその説明を省略する。閾値Δｐｔｈｏは、上記した閾値Δｐｔｈｃと同様に、エンジン回転数や吸入空気量などに基づいて設定される。例えば、ＥＣＵ１は、エンジン回転数や吸入空気量などによって規定された所定の演算式、若しくは、エンジン回転数や吸入空気量などによって規定されたマップ（事前に作成される）に基づいて、閾値Δｐｔｈｏを設定する。

推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍとの偏差が閾値Δｐｔｈｏよりも小さい場合（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、ＥＣＵ１は開固着フラグをオンに設定する。つまり、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が開固着していると判定する。そして、処理はステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３では、ＥＣＵ１は開固着用のアクセル制限をかけて、その後処理は終了する。これに対して、推定過給圧ｐｉｍｅと実過給圧ｐｉｍとの偏差が閾値Δｐｔｈｏ以上である場合（ステップＳ１１１；Ｎｏ）、処理は終了する。この場合には、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が開固着していると判定しない。即ち、ＥＣＵ１は、ディフューザベーン４３が閉固着も開固着もしておらず、正常であると判定する。

以上説明したディフューザベーン４３の固着判定処理によれば、全開加速時において固着判定を行うことで、エンジン１０の出力に対して与える影響を抑制しつつ、ディフューザベーン４３の固着判定を精度良く行うことが可能となる。

［変形例］
なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。

例えば、上記では、本発明を所謂「スイング式可変ディフューザ」に適用する実施形態を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。本発明は、ディフューザベーンの位置状態が、ディフューザ内部に突出した突出状態とディフューザ外部に没入した没入状態との間で切り替え可能に構成された、所謂「スライド式可変ディフューザ」にも適用することができる。

１ ＥＣＵ
１０ エンジン
１４ 吸気通路
２４ 排気通路
３０ ターボ過給機
３１ 圧力センサ
４０ ＶＧＣ
４３ ディフューザベーン
４４ ディフューザ
５０ ＶＮＴ
５３ ノズルベーン
１００ 車両

Claims (3)

1. 可変ディフューザ付きのコンプレッサ及び可変ノズル付きのタービンを備える過給機の異常判定装置であって、
   前記可変ノズルのノズルベーンの開度変化が所定値以下である際に、前記可変ディフューザのディフューザベーンの開度を変化させたときの過給圧の変化に基づいて、前記可変ディフューザの異常判定を行う異常判定手段を備えることを特徴とする過給機の異常判定装置。
2. 前記異常判定手段は、前記ノズルベーンの開度が全閉に設定される運転状態である際に、前記可変ディフューザの異常判定を行う請求項１に記載の過給機の異常判定装置。
3. 前記ノズルベーンの開度が全閉に設定される運転状態とは加速時である請求項２に記載の過給機の異常判定装置。

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