JP2012026354A - 内燃機関の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の異常判定装置において、サージングの発生を適切に判定可能とする。
【解決手段】内燃機関の異常判定装置２０は、排気通路に設けられたタービン６ｂ及び吸気通路に設けられたコンプレッサ６ａを有し、コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機を備えた内燃機関に適用され、吸気がコンプレッサに吸入される入口における吸気の圧力及び温度を特定する特定手段６ｐ、６ｔと、特定された吸気の圧力及び温度に基づいて、コンプレッサのサージングが発生したか否かを判定する判定手段２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮着火式の内燃機関の異常判定装置の技術分野に関する。

この種の内燃機関の異常判定装置として、例えば特許文献１等では、コンプレッサの入り口に設置した圧力センサーによってサージングを検出する装置について開示されている。

特開２００８−２５５９６１号公報

しかしながら、上述した特許文献１等によれば、可変ディフューザを備えたターボ過給機においては可変ディフューザの整流作用によって、サージングが実際に発生した際の圧力の変化量及び温度の変化量は小さいため、サージングの検出自体ができない、もしくはセンサのノイズ等を誤ってサージングと検出してしまう可能性があるという技術的な問題点が生じる。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、サージングの発生を適切に判定することが可能な内燃機関の異常判定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の異常判定装置は、排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機を備えた内燃機関に適用され、前記吸気が前記コンプレッサに吸入される入口における前記吸気の圧力及び温度を特定する特定手段と、前記特定された吸気の圧力及び温度に基づいて、前記コンプレッサのサージングが発生したか否かを判定する判定手段とを備える。

本発明に係る内燃機関の異常判定装置は、例えばコンプレッサの入口に設けられた圧力センサーや温度センサー等によって構成可能な特定手段によって、コンプレッサに吸入される入口における吸気の圧力及び温度が特定される。ここに、本発明に係る特定とは、典型的には、吸気の圧力及び温度を示す何らかの物理量やパラメータの所定範囲を、直接的に「特定」「選択」等することを意味する。更に、吸気の圧力及び温度を示す何らかの物理量やパラメータを、間接的に「検出」「測定」「計測」等することを含んでいてもよい。

例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な判定手段によって、特定された吸気の圧力及び温度に基づいて、コンプレッサのサージングが発生したか否かが判定される。ここに本発明に係るサージング（又はサージ）とは、吸気が吸気通路を逆流する現象を意味する。

このように、吸気がコンプレッサに吸入される入口において測定された圧力及び温度に基づいて、サージの発生を高精度に判定することができる。典型的には、測定された圧力が平均値を超え、且つ、測定された温度が平均値を超えた場合、サージングが発生したと的確且つ適切に判定することができる。或いは、典型的には、測定された圧力の時間変化率、即ち、単位時間当たりの圧力変化量が第１基準値を超え、且つ、測定された温度の時間変化率、即ち、単位時間当たりの温度変化量が第２基準値を超えた場合、サージングが発生したと的確且つ適切に判定することができる。この結果、サージングの発生を高精度に判定することにより、発生したサージングの影響を低減するための可動ベーン機構を制御する各種の制御を迅速且つ的確に実行することができる。

一般的に、可動ベーン機構が設けられた過給機においては可動ベーン機構の整流作用によって、サージングが実際に発生した際の圧力の変化量及び温度の変化量は小さい。仮に、この可動ベーン機構が設けられた過給機において、圧力センサーを、この過給機から離れた位置に設けたり、温度センサーを、この過給機から離れた位置に設けたりした場合、これらの圧力センサー及び温度センサーに夫々測定される圧力の変化量及び温度の変化量もこの過給機からかけ離れた距離に応じて小さくなるため、サージングの発生を定量的又は定性的に精度良く判定することが困難となってしまうという技術的な問題が生じる。

本発明の内燃機関の異常判定装置の一の態様は、前記判定手段は、前記特定された吸気の圧力の変化の度合い（例えば変化量若しくは時間変化率）が第１閾値を超えた場合、又は、前記特定された吸気の温度の変化の度合いが第２閾値を超えた場合、前記コンプレッサのサージングが発生したと判定する。

ここに、本発明に係る変化の度合いとは、例えば変化量若しくは時間変化率、即ち、単位時間当たりの変化量等の変化の定量的又は定性的な程度を意味する。

この態様によれば、吸気がコンプレッサに吸入される入口において測定された圧力の変化の度合い及び温度の変化の度合いに基づいて、サージの発生を高精度に判定することができる。

本発明の内燃機関の異常判定装置の他の態様は、前記特定手段は、前記吸気が前記コンプレッサに吸入される入口から所定距離だけ離れた位置における前記吸気の圧力及び温度を特定する。

ここに、本発明に係る所定距離とは、典型的には、サージングが発生した際の圧力の変化量若しくは時間変化率、即ち、単位時間当たりの圧力の変化量を大きく測定できるように実験的、経験的、理論的、経験的な手法、シミュレーションの手法を用いて個別具体的に定義可能である。或いは、所定距離とは、典型的には、サージングが発生した際の温度の変化量若しくは時間変化率、即ち、単位時間当たりの温度の変化量を大きく測定できるように実験的、経験的、理論的、経験的な手法、シミュレーションの手法を用いて個別具体的に定義可能である。所定距離は、より典型的にはゼロ又は略ゼロであってよい。

この態様によれば、コンプレッサに吸入される入口から所定距離だけ離れた位置において測定された圧力及び温度に基づいて、サージの発生を高精度に判定することができる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。 本実施形態に係るコンプレッサ６ａの断面図である。 本実施形態に係るコンプレッサ６ａの一部を図２の矢印III方向から見た図である。 本実施形態に係るコンプレッサの入口に設けられた圧力センサー及び温度センサーによって夫々測定された圧力の変化及び温度の変化を夫々示したグラフ（図４（ａ）及び図４（ｂ））である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

（実施形態）
第１実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図１乃至図４を参照して説明する。

（車両の基本構成）
先ず、図１を参照して、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、本実施形態に係る内燃機関の異常判定装置を搭載した車両は、＃１気筒「１ａ」から＃４気筒までの四つの気筒が一列に並べられた、いわゆる直列四気筒のレシプロ式内燃機関（所謂、「ディーゼルエンジン」、以下、適宜、「エンジン１」と称す）に適用した一形態を示している。エンジン１は例えば自動車の走行用駆動源として使用され、エンジン１で発生した駆動力が、図示しない、クラッチや変速機やディフェレンシャルギヤやドライブシャフトを介して車輪に伝達される。

図１に示されるように、エンジン１は、電子スロットル弁２、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、シリンダ＃１から＃４、吸気通路３、吸気マニホールド３Ｍ、排気マニフォールド４、インタクーラー５、吸気濾過用のエアフィルタ５ｆ、ターボ過給機６、コンプレッサ６ａ、タービン６ｂ、温度センサー６ｔ、圧力センサー６ｐ、可変ディフューザ６ｎの整流翼の角度を測定する角度センサー６ｓ、エンジン１の吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ７ｓ、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx active Reduction system）触媒８、排気浄化ユニット９、燃料添加弁１０、ＥＧＲ通路１１、ＥＧＲ触媒１２、ＥＧＲクーラ１３、ＥＧＲ弁１４、排気絞り弁１５、マフラー１６、ＥＣＵ２０、インジェクタ３０、コモンレール３１、燃料ポンプ３２、エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ３３、シリンダ内の圧力を測定する圧力センサー４０、及び、吸気量調節用の絞り弁（所謂、ディーゼルスロットル弁）７０を備えて構成されている。

図１に示されるように、エンジン１は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、エンジン１の還流系、所謂、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）系は、そのシリンダ＃１から＃４には、吸気通路３及び排気通路４が接続され、吸気通路３には吸気濾過用のエアフィルタ５ｆ、インタクーラー５、ターボ過給機６のコンプレッサ６ａ、吸気量を調節するための絞り弁７０が、排気通路４にはターボチャージャ６のタービン６ｂがそれぞれ設けられている。排気通路４のタービン６ｂよりも下流側には排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の一例であるＤＰＮＲ触媒８を含んだ排気浄化ユニット９と、そのＤＰＮＲ触媒８の上流に還元剤としての燃料を添加する燃料添加手段としての燃料添加弁１０とが設けられている。排気通路４と吸気通路３とはＥＧＲ通路１１で接続され、ＥＧＲ通路１１には、還流ガスの流れる方向を基準として、上流側から下流側へ向かって、ＥＧＲ触媒１２、ＥＧＲクーラ１３、及びＥＧＲ弁１４が設けられている。

ターボ過給機６は、可変ディフューザ６ｎを備えたターボ過給機であり、設けられた可変ディフューザ６ｎの開度を変更することによって、コンプレッサ６ａの出口での吸気の圧力を変更することができる。角度センサー６ｓは可変ディフューザ６ｎの開度を測定する。特に、可変ディフューザ６ｎは、第１の開度と第２の開度との２段階で開度を変更する（但し、第２の開度は第１の開度より大きく、以下、第２の開度を「開弁側の開度（後述される開位置Ｐｏ）」と称し、第１の開度を「閉弁側の開度（後述される閉位置Ｐｃ）」と称す）。

尚、可変ディフューザ６ｎは、第１の開度と第２の開度との２段階で開度を変更したが、本実施形態はこの限りでない。即ち、可変ディフューザ６ｎは、３段階以上の多段階で開度を変更してよい。或いは、可変ディフューザ６ｎは、無段階で開度を変更してよい。即ち、可変ディフューザ６ｎについては、設けられた可変ディフューザ６ｎの整流翼の角度を変更することによってコンプレッサ６ａの出口での吸気の圧力を変更するように構成してよい。この場合、開度センサー６ｓは、可変ディフューザ６ｎの整流翼の開度として、可変ディフューザ６ｎの整流翼の角度を測定してよい。

特に、本実施形態に係る圧力センサー６ｐは、コンプレッサ６ａの入口付近に設けられ、吸気の圧力を測定する。典型的には、圧力センサー６ｐは、コンプレッサ６ａの入口から所定距離ｄ１だけ離れた位置に設けられてよい。本実施形態に係る所定距離ｄ１は、典型的には、吸気が逆流する現象であるサージが発生した際の圧力の変化量若しくは時間変化率、即ち、単位時間当たりの圧力の変化量を大きく測定できるように実験的、経験的、理論的、経験的な手法、シミュレーションの手法を用いて個別具体的に定義可能である。所定距離ｄ１は、より典型的にはゼロ又は略ゼロであってよい。

加えて、本実施形態に係る温度センサー６ｔは、コンプレッサ６ａの入口付近に設けられ、吸気の温度を測定する。典型的には、温度センサー６ｔは、コンプレッサ６ａの入口から所定距離ｄ２だけ離れた位置に設けられてよい。本実施形態に係る所定距離ｄ２は、典型的には、サージが発生した際の温度の変化量若しくは時間変化率、即ち、単位時間当たりの温度の変化量を大きく測定できるように実験的、経験的、理論的、経験的な手法、シミュレーションの手法を用いて個別具体的に定義可能である。所定距離ｄ２は、より典型的にはゼロ又は略ゼロであってよい。

尚、所定距離ｄ１と所定距離ｄ２とは、同じ値でよい、或いは、異なる値でよい。これにより、測定された圧力、及び、測定された温度に基づいて、サージの発生を高精度に判定することができる。

尚、これらの圧力センサー６ｐ、及び、温度センサー６ｔによって、本発明に係る「特定手段」の一例が構成されている。また、所定距離ｄ１又は所定距離ｄ２によって、本発明に係る「所定距離」の一例が構成されている。また、この圧力センサー６ｐ、及び、温度センサー６ｔに関する効果については後述の図４を用いて説明される。

ターボ過給機６は、更に、可変ノズル６ｖを備えた可変ノズル式ターボ過給機であり、設けられた可変ノズル６ｖの開度を変更することによってタービン６ｂの入口部分の流路断面積を変更し、タービン６ｂの入口での排気の圧力を変更することができる。開度センサー６ｖｓは可変ノズル６ｎの開度を測定する。尚、ターボ過給機６、コンプレッサ６ａ、タービン６ｂによって、本発明に係る「過給機」の一具体例が構成されている。

（コンプレッサの詳細構成）
図２及び図３を参照してターボ過給機６のコンプレッサ６ａについて説明する。図２は、本実施形態に係るコンプレッサ６ａの断面図である。図３は、本実施形態に係るコンプレッサ６ａの一部を図２の矢印III方向から見た図である。図２に示すようにコンプレッサ６ａは、コンプレッサハウジング１１０と、コンプレッサハウジング１１０内に収容されたコンプレッサホイール１２０とを備えている。コンプレッサハウジング１１０は、コンプレッサホイール１２０が配置されるホイール室１３０と、ホイール室１３０の外周に設けられ、ホイール室１３０の出口と通じているディフューザ部１４０と、ディフューザ部１４０の外周に設けられてディフューザ部１４０と通じている渦巻き状のスクロール室１５０とを備えている。コンプレッサホイール１２０は、軸線Ａｘ回りに回転可能に設けられた回転軸１６０の一端に取り付けられている。回転軸１６０の他端にはタービン６ｂのタービンホイール（不図示）が取り付けられている。タービンホイールが排気によって駆動されると、これによりコンプレッサホイール１２０が駆動される。

コンプレッサ６ａには、可動ベーン機構１７０が設けられている。可動ベーン機構１７０は、ディフューザ部１４０に配置された複数のディフューザベーン（以下、ベーンと略称することがある。）１８０と、これら複数のベーン１８０が軸部としてのピン１９０を軸として回転可能なように取り付けられたベースプレート２００と、ベースプレート２００の裏面側に配置されたベーン操作機構２１０とを備えている。ベーン１８０は、吸気の流れを方向付ける周知の翼型形状の部品である。コンプレッサホイール１２０から送り出された吸気は、各ベーン１８０間に流入する。そのため、ベーン１８０間の隙間が吸気の流路となる。各ベーン１８０はピン１９０の一端部に一体回転可能に取り付けられている。図３に示したようにピン１９０は、周方向に一定のピッチで配置されている。それらのピン１９０を軸としてベーン１８０が回転することにより、ベーン１８０がそれらの間の吸気の流路を開閉するように回転する。そして、これにより吸気の流路の絞り量を変更する。

ベーン操作機構２１０は、出力部材としての出力軸２２０ａを有するアクチュエータ２２０と、出力軸２２０ａから出力された動力を各ベーン１８０に伝達する動力伝達機構２３０とを備えている。動力伝達機構２３０は、アクチュエータ２２０によって軸線Ａｘ回りに回転駆動される不図示の駆動リングを備え、その駆動リングの回転運動を各ベーン１８０がピン１９０を軸として回転する回転運動に変換する周知の機構である。そのため、詳細な説明は省略する。アクチュエータ２２０は、動力伝達機構２３０を介して各ベーン１８０を図３に実線で示した閉位置Ｐｃと破線で示した開位置Ｐｏとの間で駆動する。閉位置Ｐｃは各ベーン１８０間の隙間が最小になる位置であり、開位置Ｐｏは各ベーン１８０間の隙間が最大になる位置である。アクチュエータ２２０には、出力軸２２０ａの変位に対応した信号を出力する変位センサ２２０ｂが設けられている。尚、可動ベーン機構１７０によって、本発明に係る「可動ベーン機構」の一具体例が構成されている。

エンジン１の運転状態は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）２０にて制御される。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットであり、所定の制御プログラムに従って電子スロットル弁２、及びアクチュエータ２２０等を制御することにより、エンジン１を目標とする運転状態に制御する。ＥＣＵ２０は、例えば吸入空気量が多くなるほど各ベーン１８０の位置が開位置Ｐｏ側に変更されるようにアクチュエータ２２０の動作を制御する。このようにアクチュエータ２２０の動作を制御することにより、ＥＣＵ３０が本発明のベーン制御手段として機能する。また、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転に支障が生じる故障が発生した場合、エンジン１の運転状態がエンジン１の機関出力が制限される退避運転状態に切り替わるように電子スロットル弁２を閉じ側に制御する。

加えて、各種のアクチュエータの動作は、ＥＣＵ２０によって制御される。ＥＣＵ２０には、吸気系の過給圧に対応した信号を出力する過給圧センサ７ｓ、例えばエンジン１のクランク軸の角度に対応した信号を出力するクランク角センサ３３、排気浄化ユニット９を通過した排気の温度に対応した信号を出力する排気温センサ、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、圧力センサー６ｐ、及び、温度センサー６ｔなどが接続され、ＥＣＵ２０はこれらの出力信号を参照してエンジン１の運転状態を制御する。

図示は省略したがＥＣＵ２０には、エンジン１の運転状態を判別するための種々のセンサが接続されている。また、ＥＣＵ２０には、上述した変位センサ２２０ｂが接続されている。特に、ＥＣＵ２０は、圧力センサー６ｐによって測定された吸気の圧力、及び、温度センサー６ｔによって測定された吸気の温度に基づいて、サージの発生を判定する。このＥＣＵ２０によって、本発明に係る「判定手段」の一具体例が構成されている。

（車両の基本構成：続き）
再び図１に戻る。エンジン１の吸気系は、図示しない外気を取り込むためのエアダクトから、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、電子スロットル弁２、吸気通路３へ流れ、更に吸気ポートを経由して、シリンダ＃１から＃４内の燃焼室へ吸気されるように構成されている。吸気ポートには、吸気ポートを開閉する吸気弁が設けられている。他方、エンジン１の排気系は、排気ガスが、気筒＃１から＃４内の燃焼室から排気ポート、図示しない排気通路４、ＤＰＮＲ触媒８、及びマフラー１６を経由して、大気中へ排出されるように構成されている。

燃料添加弁１０は、ＤＰＮＲ８の上流に燃料を添加してＤＰＮＲ８に吸収されたＮＯｘの放出やＤＰＮＲ８のＳ再生のために必要な還元雰囲気を生成するために設けられている。燃料添加弁１０の燃料添加動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御される。ＥＣＵ２０はシリンダ＃１から＃４に燃料を噴射するためのインジェクタ３０、燃料ポンプ３２からインジェクタ３０へ供給される燃料圧力を蓄えるコモンレール３１の圧力調整弁といった各種の装置を操作してエジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０はエンジン１に吸入される空気とインジェクタ３０から添加される燃料との質量比として与えられる空燃比が理論空燃比よりもリーン側に制御されるようにインジェクタ３０の燃料噴射動作を制御する。

ＤＰＮＲ触媒８は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンの時は窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチのときは吸蔵していたＮＯｘを放出して窒素（Ｎ２）に還元する性質を有している。ＤＰＮＲ触媒８に吸蔵可能なＮＯｘ量には上限があるため、吸蔵されているＮＯｘ量がこの上限に達しないように触媒１４からＮＯｘを放出させてＮ２に還元させるＮＯｘ還元を所定の間隔で行い、ＤＰＮＲ触媒８の排気浄化性能を高い状態に維持する。また、ＤＰＮＲ触媒８は、排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）により被毒される。そのため、ＤＰＮＲ触媒８をＮＯｘ触媒から硫黄（Ｓ）が放出される温度域に昇温させるとともに排気空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにして硫黄被毒を回復させてＤＰＮＲ触媒８の機能を再生させるＳ再生を所定の間隔で行う。以降、ＮＯｘ還元及びＳ再生をまとめて機能再生処理と呼ぶこともある。これら機能再生処理は、燃料添加弁１０からＤＰＮＲ触媒８の上流の排気通路４内に燃料を添加して行う。

尚、本発明において吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、ＮＯｘを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でＮＯｘが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。また、ＳＯｘの被毒についてもその態様を問わないものである。更に、ＮＯｘやＳＯｘの放出についてもその態様を問わない。

（本実施形態に係る作用と効果との検討）
次に、図４を参照して、本実施形態に係る作用と効果について検討する。ここに、図４は、本実施形態に係るコンプレッサの入口に設けられた圧力センサー及び温度センサーによって夫々測定された圧力の変化及び温度の変化を夫々示したグラフ（図４（ａ）及び図４（ｂ））である。図４（ａ）及び図４（ｂ）中の縦軸は、圧力及び温度を夫々示し、図４（ａ）及び図４（ｂ）中の横軸は、時間を示す。

上述したように、本実施形態に係る圧力センサー６ｐは、コンプレッサ６ａの入口付近に設けられ、吸気の圧力を測定する。本実施形態に係る所定距離ｄ１は、典型的には、吸気が逆流する現象であるサージが発生した際の圧力の変化量若しくは時間変化率、即ち、単位時間当たりの圧力の変化量を大きく測定できるように実験的、経験的、理論的、経験的な手法、シミュレーションの手法を用いて個別具体的に定義可能である。所定距離ｄ１は、より典型的にはゼロ又は略ゼロであってよい。

加えて、本実施形態に係る温度センサー６ｔは、コンプレッサ６ａの入口付近に設けられ、吸気の温度を測定する。典型的には、温度センサー６ｔは、コンプレッサ６ａの入口から所定距離ｄ２だけ離れた位置に設けられてよい。本実施形態に係る所定距離ｄ２は、典型的には、サージが発生した際の温度の変化量若しくは時間変化率、即ち、単位時間当たりの温度の変化量を大きく測定できるように実験的、経験的、理論的、経験的な手法、シミュレーションの手法を用いて個別具体的に定義可能である。所定距離ｄ２は、より典型的にはゼロ又は略ゼロであってよい。尚、所定距離ｄ１と所定距離ｄ２とは、同じ値でよい、或いは、異なる値でよい。

これにより、測定された圧力、及び、測定された温度に基づいて、サージの発生を高精度に判定することができる。典型的には、図４（ａ）及び図４（ｂ）の時刻ｔ１に示されるように、測定された圧力が平均値Ｐ０を基準量ΔＰ１だけ超え、且つ、測定された温度が平均値Ｔ０を基準量ΔＴ１だけ超えた場合、サージが発生したと的確且つ適切に判定することができる。ここに、本実施形態に係る基準量ΔＰ１とは、圧力の測定の際の許容誤差の大きさを意味し、本実施形態に係る基準量ΔＴ１とは、温度の測定の際の許容誤差の大きさを意味する。

特に、本実施形態では、測定された圧力が平均値Ｐ０を基準量ΔＰ１だけ超えた時刻と、測定された温度が平均値Ｔ０を基準量ΔＴ１だけ超えた時刻とが同じであるという条件を満たす場合、サージの発生を判定している。これにより、サージの発生の判定を、各センサーにおける故障や誤測定の影響を受けることなく、確実に行うことができるので、実践上、大変有益である。

或いは、典型的には、図４（ａ）及び図４（ｂ）の時刻ｔ１に示されるように、測定された圧力の時間変化率、即ち、単位時間当たりの圧力変化量（＝ΔＰ／Δｔ）が第１基準値を超え、且つ、測定された温度の時間変化率（＝ΔＴ／Δｔ）、即ち、単位時間当たりの温度変化量が第２基準値を超えた場合、吸気が逆流する現象であるサージが発生したと的確且つ適切に判定することができる。特に、本実施形態では、測定された圧力の時間変化率が第１基準値を超えた時刻と、測定された温度の時間変化率が第２基準値を超えた時刻とが同じであるという条件を満たす場合、サージの発生を判定している。これにより、サージの発生の判定を、各センサーにおける故障や誤測定の影響を受けることなく、確実に行うことができるので、実践上、大変有益である。

以上の結果、サージの発生を高精度に判定することにより、発生したサージの影響を低減するための可変ディフューザ６ｎの開度を変更する各種の制御を迅速且つ的確に実行することができる。

尚、本発明に係る「第１閾値」の一例が、平均値Ｐ０によって構成されている。また、本発明に係る「第１閾値」の他の例が、第１基準値によって構成されている。加えて、本発明に係る「第２閾値」の一例が、平均値Ｔ０によって構成されている。また、本発明に係る「第２閾値」の他の例が、第２基準値によって構成されている。

一般的に、可変ディフューザを備えたターボ過給機においては可変ディフューザの整流作用によって、サージが実際に発生した際の圧力の変化量及び温度の変化量は小さい。仮に、この可変ディフューザを備えたターボ過給機において、例えば過給圧センサ７ｓ等の圧力センサーを、このターボ過給機から離れた位置に設けたり、温度センサーを、このターボ過給機から離れた位置に設けたりした場合、これらの圧力センサー及び温度センサーに夫々測定される圧力の変化量及び温度の変化量もかけ離れた距離に応じて小さくなるため、サージの発生を定量的又は定性的に精度良く判定することが困難となってしまうという技術的な問題が生じる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の異常判定装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮着火式の内燃機関の異常判定装置に利用可能である。

１ エンジン
２ 電子スロットル弁
２ａ ＡＦＭ（Air Flow Meter）
３ 吸気通路
３Ｍ 吸気マニホールド
４ 排気マニフォールド
５ インタクーラー
５ｆ 吸気濾過用のエアフィルタ
６ ターボ過給機
６ａ コンプレッサ
６ｂ タービン
６ｎ 可変ディフューザ
６ｓ 角度センサー
６ｐ 圧力センサー
６ｔ 温度センサー
７ｓ 吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ
８ ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx active Reduction system）触媒
９ 排気浄化ユニット
１０ 燃料添加弁
１１ ＥＧＲ通路
１２ ＥＧＲ触媒
１３ ＥＧＲクーラ
１４ ＥＧＲ弁
１５ 排気絞り弁
１６ マフラー
２０ ＥＣＵ
３０ インジェクタ
３１ コモンレール
３２ 燃料ポンプ
３３ エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ
４０ 圧力センサー
５０ 無段変速装置
７０ 吸気量調節用の絞り弁
８０ 可変動弁機構
９０ ＥＧＲ通路
９５ ＥＧＲ弁
１２０ コンプレッサホイール
１７０ 可動ベーン機構
１８０ 可動ベーン
＃１から＃４ シリンダ

Claims (3)

1. 排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機を備えた内燃機関に適用され、
   前記吸気が前記コンプレッサに吸入される入口における前記吸気の圧力及び温度を特定する特定手段と、
   前記特定された吸気の圧力及び温度に基づいて、前記コンプレッサのサージングが発生したか否かを判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関の異常判定装置。
2. 前記判定手段は、前記特定された吸気の圧力の変化の度合いが第１閾値を超えた場合、又は、前記特定された吸気の温度の変化の度合いが第２閾値を超えた場合、前記コンプレッサのサージングが発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常判定装置。
3. 前記特定手段は、前記吸気が前記コンプレッサに吸入される入口から所定距離だけ離れた位置における前記吸気の圧力及び温度を特定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の異常判定装置。

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