JP2012511668A - 排気圧調整器の診断方法及び装置 - Google Patents

Abstract

ターボチャージ付き内燃エンジン（１２０）に連結された排気システムに備えられた排気圧調整器の診断方法であって、エンジンブレーキを要求するステップと、エンジンブレーキの要求時に前記排気圧調整器（１４０）とターボユニットとの間に配置された背圧センサ（１３０）によって、前記排気システム内の背圧を測定するステップと、エンジンブレーキの要求時に吸気マニホルド内に配置された過給圧センサによって過給圧を測定するステップと、欠陥のある圧力調整器（１４０）又は欠陥のある背圧センサ（１３０）が存在するか否かを判定するために、前記測定された背圧及び前記測定された過給圧を記憶された背圧値及び過給圧値と比較するステップとを含む診断方法。本発明はまた、ターボチャージ付き内燃エンジンに連結された排気システム内に備えられた排気圧調整器のための診断装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、独立請求項の前文に記載の排気圧調整器を診断するための制御方法に関する。

自動車市場における現在の規制条件により、現在の車両の燃費を改善し、排出量を削減する必要性が高まっている。これらの規制条件は、車両の高い性能と迅速な対応に対する消費者の需要とのバランスが保たれなければならない。

排気ガス圧調整器は、例えば四気筒又は二気筒の内燃エンジンのブレーキ力を高めるために、多くの種類のエンジンで使用されて排気ガスシステム内に背圧を生成している。さらに、排気ガス圧調整器からの背圧は、いわゆるＥＲＧガスと言われる吸気側への再循環ガスの量を増加させるために利用可能である。その上、背圧は始動時にエンジンをより迅速に加熱するために利用できる。排気圧調整器は通常は、効率に悪影響を及ぼさないようにターボチャージシステムの下流側に位置している。

例えばバタフライフラップなどの排気圧調整器は、ターボのタービンと上記バタフライフラップとの間に位置する圧力センサと連携し得る。現在の問題は、結果として生ずる故障の原因がフラップであるか圧力センサであるかを判定できないことである。例えば、圧力センサが不正な低圧を表示すると、システムはバタフライフラップを更に閉じようとし、それが重大なエンジンの損傷の原因となり得る。

本発明の目的は、排気圧調整器の改良型診断方法を提供することにある。

この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。その他の請求項及び明細書により本発明の有利な実施形態を開示する。

本発明の第１の態様では、エンジンブレーキを要求するステップと、エンジンブレーキの要求時に背圧センサによって排気システム内の背圧を測定するステップと、エンジンブレーキの要求時に過給圧センサによって過給圧を測定するステップと、欠陥のある圧力調整器又は欠陥のある背圧センサが存在するか否かを判定するために、測定された背圧及び測定された過給圧を記憶された背圧値及び過給圧値と比較するステップとを含む、ターボチャージ付き内燃エンジンに連結された排気システムに備えられた排気圧調整器の診断方法が提供される。

本発明の利点は、より安全でより精密な診断が得られることである。

別の利点は、システム内の故障をより容易に追跡することである。

本発明の更に別の利点は、システムの故障によりエンジンが損傷する危険を最小限にすることである。

本発明の別の実施形態では、欠陥のある圧力調整器又は背圧センサが存在すると、オペレータにアラームを発するステップを更に含む。

本発明の利点は、車両の整備中に故障を追跡できるだけではなく、どこかに不具合があることのアラームを車両のドライバーに能動的に発することである。ドライバーは、例えばエンジンの遮断など、何をするべきかの決定を自ら下す。エンジン遮断の決定は、問題の重大さに応じて自動的にも行われる。

本発明の更に別の実施形態では、測定された背圧が所定値未満であり、測定された過給圧が所定値未満である場合、上記背圧センサに欠陥がある。

本発明の更に別の実施形態では、測定された背圧が所定値未満であり、測定された過給圧が所定値以上である場合、上記圧力調整器に欠陥がある。

本発明の更に別の実施形態では、測定された背圧が所定値以上であり、測定された過給圧が所定値以上である場合、上記背圧センサに欠陥がある。

本発明の更に別の実施形態では、測定された背圧が所定値以上であり、測定された過給圧が所定値未満である場合、上記圧力調整器に欠陥がある。

上記の例示的実施形態の利点は、検知された背圧と過給圧との比較によって別の故障原因を区別できることである。

本発明の別の態様では、エンジンブレーキを要求する手段と、エンジンブレーキの要求時に背圧センサによって排気システム内の背圧を測定する手段と、エンジンブレーキの要求時に過給圧センサによって過給圧を測定する手段と、欠陥のある圧力調整器又は欠陥のある背圧センサとが存在するか否かを判定するために、測定された背圧及び測定された過給圧を記憶された背圧値及び過給圧値と比較する手段とを含む、ターボチャージ付き内燃エンジンに連結された排気システムに備えられた排気圧調整器の診断装置が提供される。

本発明は、上記及びその他の目的並びに利点と共に、実施形態の以下の詳細な説明によって最も明確に理解し得るが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。

本発明による排気ガス圧調整器の第１の実施形態を示す図である。

図中、同一又は同類の要素には同一の参照番号を付している。図面は概略図であるに過ぎず、本発明の特定のパラメータを表すものではない。更に、図面は本発明の典型的な実施形態を示すことを意図するだけに過ぎず、したがって本発明の範囲を限定するものと見なされるものではない。

図１は、本発明によるガス圧調整器システム１００の例示的実施形態を示す。該システム１００は、内燃エンジン１２０、過給圧センサ１１０、背圧センサ１３０、圧力調整器１４０、排気ガス再循環（ＥＧＲ）回路１５０、選択還元型触媒システム（ＳＣＲ）１６０を備える。過給圧センサ１１０は、吸気マニホルド内のターボチャージャからの過給圧を測定する。ターボチャージャは、単一のターボユニット、２段ターボユニット（直列又は並列）、可変形状型タービン（ＶＧＴ）、又はターボコンパウンド装置、又はこれらの装置の組み合わせでよい。内燃エンジンは、単独で動作するディーゼルエンジン、又は電動モータなどの別の動力源との組み合わせ、すなわちハイブリッド技術の内燃エンジンでよい。

背圧センサ１３０は、圧力調整器１４０とターボユニットとの間の排気システム内の背圧を測定する。代替のセンサ位置は、タービンの上流側、すなわち排気マニホルド内であってもよい。圧力調整器１４０は、図１に示すようにバタフライフラップでもよく、又はエンジンからの排気ガスの流路を調整するその他の手段でもよい。このような手段は、スライド壁、移動ピストンなどでよい。流路を調整する手段は、電動モータ、又はオイル又は圧縮空気などの流体圧でよい。

背圧調整器の下流側には、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼル微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）、ＳＣＲ及び排気ガス浄化触媒などの排気ガス後処理システムを配置してもよい。

ＥＧＲバルブ（図示せず）を有するＥＧＲ回路１５０を、既知の方法で排気圧調整器１４０と吸気マニホルドとの間に配設してもよい。

背圧センサ１３０が低すぎる圧力、すなわち後処理用構成と０〜５０ｋＰａの範囲、又はゼロに等しい圧力であるエンジン負荷などのエンジン状態に依存する所定値未満の圧力を測定した場合、故障は圧力調整器１４０が（実際の機械的位置に関わりなく）開いているというものである。

考え得る第１の原因は、エンジンブレーキの要求時に、圧力調整器が開位置又は準開位置に固定されていることである。開位置にあるということは、背圧センサ１３０によって低い背圧が測定されることを意味する。その場合、物理的なフラップ位置の測定はできない。

考え得る第２の原因は、背圧センサ１３０が詰まっているか、又はシステムによって開路（ＯＣ）又は短絡高圧（ＳＣＨ）として検知される電気故障があることである。

圧力センサの詰まりは、測定された背圧が０〜５０ｋＰａの範囲であり得る低すぎる値であることを意味し、その結果、最高圧に達するまでエアシリンダに高い圧力が加わることになる。これにより、実際にエンジン損傷の原因となり得る極めて高い背圧が生じる。ドライバーはブレーキ力が高まるので当初は満足し、エンジンが破損するまで故障であるとは恐らく気付かない。このことを避けるため、「セーフリンプホーム」モードを用いてもよく、すなわちセンサの値に関わりなくフラップが開ループ制御され、低い背圧が用いられてもよい。

これらの２つの故障を区別するために過給圧を利用できる。過給圧が高い場合は、バタフライフラップは実際に開いている。過給圧が低い場合は、バタフライフラップは閉じており、センサが詰まっている。この高低の過給圧はシステム依存性が極めて高い。

監視動作領域内で過給圧が通常の動作範囲以上にある場合、過給圧は高いとされる。監視動作範囲とは、エンジンからの高需要トルク及び／又は実際のトルクなどの、過給圧を監視するのに適した特定の特性を有する範囲のことである。

監視動作領域内で過給圧が通常の動作範囲未満にある場合、過給圧は低いとされる。監視動作範囲とは、エンジンからの高需要トルク及び／又は実際のトルクなどの、過給圧を監視するのに適した特定の特性を有する範囲のことである。

上記の排気圧調整器とターボユニットとの間に背圧センサを配置してもよい。更に、ターボユニットの上流側の排気ガスマニホルド内に背圧センサを配置してもよい。

吸気マニホルド内に過給圧センサを配置してもよい。更に、ターボユニットの圧縮機と内燃エンジンの吸気バルブとの間に過給圧センサを配置してもよい。

別の種類の故障は、測定された背圧が高すぎることであり、これは圧力調整器が閉位置に固定されていることを示している。

考え得る第１の原因は、背圧センサがエンジンブレーキ機能から要求される圧力と比較して高すぎる圧力を誤って測定することであり、これは圧力調整器が閉じられ、低すぎるブレーキ力を生じることを示している。

考え得る第２の原因は、フラップが閉位置、又は準閉位置に固定される場合である。この故障は、エンジン損傷、及び後処理システムへのリスクの大きな原因となり得るため、検出されるべき最も重要な故障である。

これらの２つの故障を区別するために過給圧を利用できる。

エンジンの動作中の過給圧に問題がない場合、すなわち画定された監視領域で予期された過給圧が測定された場合は、圧力調整器は開いており、背圧センサは不正な値を示す。これはブレーキ力が低下する原因となるが、以下の故障ほど重大ではない。

エンジンの動作中の過給圧が低い場合、すなわち画定された監視領域で予期された過給圧よりも低い過給圧が測定された場合は、圧力調整器は実際に閉位置又は準閉位置にある。

圧力調整器が準閉位置にある場合は、修理される必要があり、ドライバーに知らせる必要がある（温度上昇、燃料消費の増加など）。エンジンを損傷する可能性のある高すぎる排気の背圧を避けるためにセーフモードを用いる必要があり、これは要求される背圧を約３０〜５０％低減させる。

Claims (14)

1. ターボチャージ付き内燃エンジンに連結された排気システムに備えられた排気圧調整器の診断方法であって、
   （ａ）エンジンブレーキを要求するステップと、
   （ｂ）エンジンブレーキの要求時に背圧センサによって、前記排気システム内の背圧を測定するステップと、
   （ｃ）エンジンブレーキの要求時に過給圧センサによって過給圧を測定するステップと、
   （ｄ）欠陥のある圧力調整器又は欠陥のある背圧センサが存在するか否かを判定するために、前記測定された背圧及び前記測定された過給圧を記憶された背圧値及び過給圧値と比較するステップとを含む診断方法。
2. 前記方法は、
   −前記排気圧調整器とターボユニットとの間に前記背圧センサを配置するステップを更に含む、請求項１に記載の診断方法。
3. 前記方法は、
   −ターボユニットの上流側の排気ガスマニホルド内に前記背圧センサを配置するステップを更に含む、請求項１に記載の診断方法。
4. 吸気マニホルド内に前記過給圧センサを配置するステップを更に含む、請求項１に記載の診断方法。
5. 前記方法は、
   −ターボユニットの圧縮機と前記内燃エンジンの吸気バルブとの間に前記過給圧センサを配置するステップを更に含む、請求項１に記載の診断方法。
6. （ｅ）欠陥のある圧力調整器又は背圧センサが存在する場合は、オペレータにアラームを発するステップを更に含む、請求項１に記載の診断方法。
7. 前記測定された背圧が所定値未満であり、前記測定された過給圧が所定値未満である場合、前記背圧センサに欠陥がある、請求項１に記載の診断方法。
8. 前記測定された背圧が所定値未満であり、前記測定された過給圧が所定値以上である場合、前記圧力調整器に欠陥がある、請求項１に記載の診断方法。
9. 前記測定された背圧が所定値以上であり、前記測定された過給圧が所定値以上である場合、前記背圧センサに欠陥がある、請求項１に記載の診断方法。
10. 前記測定された背圧が所定値以上であり、前記測定された過給圧が所定値未満である場合、前記圧力調整器に欠陥がある、請求項１に記載の診断方法。
11. ターボチャージ付き内燃エンジンに連結された排気システムに備えられた排気圧調整器の診断装置であって、
    （ａ）エンジンブレーキを要求する手段と、
    （ｂ）エンジンブレーキの要求時に前記排気圧調整器とターボユニットとの間に配置された背圧センサによって前記排気システム内の背圧を測定する手段と、
    （ｃ）エンジンブレーキの要求時に前記吸気マニホルド内に配置された過給圧センサによって前記過給圧を測定する手段と、
    （ｄ）欠陥のある圧力調整器又は欠陥のある背圧センサが存在するか否かを判定するために、前記測定された背圧及び前記測定された過給圧を記憶された背圧値及び過給圧値と比較する手段とを備える診断装置。
12. 欠陥のある圧力調整器又は欠陥のある背圧センサが存在する場合は、オペレータにアラームを発する手段を更に備える、請求項１に記載の診断装置。
13. 請求項１から６のいずれか一項に記載の前記方法を含む車両。
14. 請求項７又は８に記載の前記装置を備える車両。

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