JP2016020670A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】大気圧センサーの異常を確実に検知することができるエンジンを提供する。
【解決手段】高圧過給機６０と、高圧過給機６０の回転数を検知する過給機回転数センサー５５と、第一大気圧Ｐ１を検知する大気圧センサー５３と、大気圧センサー５３が異常であるかどうかを検知するＥＣＵ５０と、を備え、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ａｃと過給機回転数Ｎｔと大気圧Ｐとの相関Ｆと、過給機回転数センサー５５によって検知される過給機回転数Ｎｔと、によって第二大気圧Ｐ２を算出し、第一大気圧Ｐ１と第二大気圧Ｐ２とを比較し、第一大気圧Ｐ１と第二大気圧Ｐ２との差の絶対値が所定値ΔＰ以上であれば、大気圧センサー５３の異常を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの技術に関する。

従来、大気圧を検知する大気圧センサーを備えたエンジンが公知となっている。大気圧センサーを備えたエンジンは、例えばエンジンが高地で稼働している場合には、大気圧センサーによって大気圧を検知することによって高地で稼働していると判断し、高地で稼働するための最適な燃料噴射制御を行っている。

特許文献１には、大気圧センサーの異常を検知する手段として、エンジン停止時の給気圧センサーと大気圧センサーとの検知値を比較する構成が開示されている。しかし、給気圧センサーは、大気圧センサーに基づいて補正される場合が多いため、給気圧センサーに基づいて大気圧センサーの異常を検知する手段では、検知精度の信頼性が低い。

また、大気圧センサーに断線等の通電異常があった場合には、エンジンは、一律に高地で稼働していると仮定して最適な燃料噴射制御を行う。そのため、平地で稼働しているエンジンに大気圧センサーの通電異常があった場合には、最適な燃料噴射制御を行うことができない。

特開２００８−３０３７１８号公報

本発明の解決しようとする課題は、大気圧センサーの異常を確実に検知することができるエンジンを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、過給機と、前記過給機の回転数を検知する過給機回転数検知手段と、第一大気圧を検知する大気圧検知手段と、前記大気圧検知手段の異常を検知する制御手段と、を備え、前記制御手段は、エンジン回転数と負荷と過給機回転数と大気圧との相関と、前記過給機回転数検知手段によって検知される過給機回転数と、によって第二大気圧を算出し、前記第一大気圧と前記第二大気圧とを比較し、前記第一大気圧と前記第二大気圧との差の絶対値が所定値以上であれば、前記大気圧検知手段の異常を検知するものである。

請求項２においては、請求項１記載のエンジンであって、給気側にエアクリーナーを備え、前記制御手段は、前記第一大気圧が前記第二大気圧より高い場合には、前記大気圧検知手段の異常、或いは、前記エアクリーナーの異常を検知するものである。

本発明のエンジンによれば、大気圧センサーの異常を確実に検知することができる。

エンジンの構成を示した模式図。 エンジン回転数と負荷と大気圧と過給機回転数との相関を示したグラフ図。 大気圧センサー異常検知制御の流れを示したフロー図。

図１を用いて、エンジン１００の構成について説明する。
なお、図１では、エンジン１００の構成をブロック線図にて模式的に表している。また、図１の破線は、電気信号線を表している。

エンジン１００は、本発明のエンジンに係る実施形態である。エンジン１００は、給気経路１０と、排気経路２０と、エンジン本体３０と、高圧過給機６０と、低圧過給機７０と、制御手段としてのＥｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ（以下、ＥＣＵ）５０と、を備えている。

本実施形態のエンジン１００は、二段式過給機を備えた直噴式６気筒ディーゼルエンジンとされている。なお、本発明のエンジンは、直噴式６気筒ディーゼルエンジンとする構成としたが、これに限定されない。本発明のエンジンは、直噴式４気筒エンジン、Ｖ型エンジン、副室式エンジンであっても良い。

給気経路１０は、エンジン本体３０に空気を供給する経路であって、給気配管に給気マニホールド１１と、インタークーラー１２・１３と、高圧コンプレッサ６１と、低圧コンプレッサ７１と、エアクリーナー１４と、を接続して構成されている。

給気マニホールド１１、インタークーラー１２・１３、高圧コンプレッサ６１、低圧コンプレッサ７１及びエアクリーナー１４は、外部からエンジン本体３０に向かって、エアクリーナー１４、低圧コンプレッサ７１、インタークーラー１３、高圧コンプレッサ６１、インタークーラー１２、給気マニホールド１１の順に配置され、給気管によって接続されている。

給気マニホールド１１は、エンジン本体３０の各気筒３１・３１・・・に空気を導入するための多岐管である。インタークーラー１２は、高圧コンプレッサ６１及び低圧コンプレッサ７１の圧縮により温度が上がった空気を冷却する熱交換器である。インタークーラー１３は、低圧コンプレッサ７１の圧縮により温度が上がった空気を冷却する熱交換器である。

高圧コンプレッサ６１は、高圧過給機６０の構成部品であって詳しくは後述する。低圧コンプレッサ７１は、低圧過給機７０の構成部品であって詳しくは後述する。エアクリーナー１４は、不織布等の濾材で給気中に含まれる粉塵などを分離するものである。

排気経路２０は、エンジン本体３０から空気（排気）を排出する経路であって、排気管に排気マニホールド２１と、高圧タービン６２と、低圧タービン７２と、を接続して構成されている。排気マニホールド２１、高圧タービン６２及び低圧タービン７２は、エンジン本体３０から外部に向かって、排気マニホールド２１、高圧タービン６２、低圧タービン７２の順に配置され、排気管によって接続されている。

排気マニホールド２１は、エンジン本体３０の各気筒３１・３１・・・からの複数の排気管を１つにまとめる多岐管である。高圧タービン６２は、高圧過給機６０の構成部品であって詳しくは後述する。低圧タービン７２は、低圧過給機７０の構成部品であって詳しくは後述する。

エンジン本体３０は、シリンダブロック（図示略）と、シリンダヘッド（図示略）と、燃料噴射装置３５と、を備えている。シリンダブロックには、複数（６つ）の気筒３１・３１・・・が形成されている。燃料噴射装置３５は、コモンレールに蓄圧された燃料をインジェクタによって各気筒に噴射する装置である。燃料噴射装置３５は、ＥＣＵ５０と接続されている。

高圧過給機６０は、エンジン１００が吸入する空気の圧力を大気圧以上に高める装置であって、二段式過給機の上流側（排気経路２０から見て）に設けられている。高圧過給機６０は、高圧コンプレッサ６１と、高圧タービン６２と、を備えている。

高圧タービン６２は、排気管から排出される排気ガスの内部エネルギーを利用して高速回転されるものである。高圧コンプレッサ６１は、高圧タービン６２によって駆動され、圧縮した空気を給気管からエンジン１００に送り込むものである。

高圧過給機６０には、過給機回転数Ｎｔを検知する過給機回転数センサー５５が設けられている。過給機回転数センサー５５は、ＥＣＵ５０と接続されている。

低圧過給機７０は、エンジン１００が吸入する空気の圧力を大気圧以上に高める装置であって、二段式過給機の下流側（排気経路２０から見て）に設けられている。低圧過給機７０は、低圧コンプレッサ７１と、低圧タービン７２と、を備えている。

低圧タービン７２は、排気管から排出される排気ガスの内部エネルギーを利用して高速回転されるものである。低圧コンプレッサ７１は、低圧タービン７２によって駆動され、圧縮した空気を給気管からエンジン１００に送り込むものである。

バイパス経路４０は、高圧タービン６２の上流側と下流側とを接続している。バイパス経路４０には、バイパス弁２２（ウエストゲートバルブ）が設けられている。バイパス弁２２は、バイパス経路４０を通過する排気の流量を制限するものである。

ＥＣＵ５０は、エンジン１００の運転を総合的に制御するものである。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数センサー５１と、負荷センサー５２と、大気圧センサー５３と、過給機回転数センサー５５と、燃料噴射装置３５と、に接続されている。

エンジン回転数センサー５１は、エンジン１００のエンジン回転数Ｎｅを検知するものである。負荷センサー５２は、エンジン１００の負荷Ａｃ（本実施形態では、アクセル開度）を検知するものである。大気圧センサー５３は、エンジン１００の周囲の大気圧Ｐを検知するものである。

ＥＣＵ５０は、後述する大気圧センサー異常検知制御Ｓ１００によって、大気圧センサー５３の異常を検知する機能を有している。また、ＥＣＵ５０には、後述する「エンジン回転数Ｎｅと負荷Ａｃと大気圧Ｐと過給機回転数Ｎｔとの相関Ｆ」が予め記憶されている。

図２を用いて、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ａｃと大気圧Ｐと過給機回転数Ｎｔとの相関Ｆ（以下、単に相関Ｆ）について説明する。
なお、図２では、相関Ｆについて、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ａｃと大気圧Ｐと過給機回転数Ｎｔとのグラフ図によって表している。

相関Ｆは、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ａｃと大気圧Ｐと過給機回転数Ｎｔとの相関である。相関Ｆでは、エンジン回転数Ｎｅ、負荷Ａｃ及び過給機回転数Ｎｔが決定すれば、エンジン１００がエンジン回転数Ｎｅ、負荷Ａｃ及び過給機回転数Ｎｔである場合の適正な大気圧Ｐが決定される。なお、相関Ｆは、予めＥＣＵ５０に記憶されているものとする。

図３を用いて、大気圧センサー異常検知制御Ｓ１００の流れについて説明する。
なお、図３では、大気圧センサー異常検知制御Ｓ１００の流れをフローチャートによって表している。

大気圧センサー異常検知制御Ｓ１００は、ＥＣＵ５０によって、大気圧センサー５３の異常を検知する制御である。

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ５０は、大気圧センサー５３によって大気圧Ｐを取得する。ここで、ＥＣＵ５０は、大気圧センサー５３によって取得した大気圧Ｐを第一大気圧Ｐ１として取得するものとする。

ステップＳ１２０において、ＥＣＵ５０は、過給機回転数センサー５５によって過給機回転数Ｎｔを取得する。さらに、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数センサー５１によって取得したエンジン回転数Ｎｅと、負荷センサー５２によって取得した負荷Ａｃと、過給機回転数センサー５５によって取得した過給機回転数Ｎｔと、相関Ｆとから大気圧Ｐを算出する。

ここで、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数センサー５１によって取得したエンジン回転数Ｎｅと、負荷センサー５２によって取得した負荷Ａｃと、過給機回転数センサー５５によって取得した過給機回転数Ｎｔと、相関Ｆとから算出した大気圧Ｐを第二大気圧Ｐ２として算出するものとする。

ステップＳ１３０において、ＥＣＵ５０は、第一大気圧Ｐ１と第二大気圧Ｐ２との差の絶対値が所定値ΔＰ以下であるかどうかを確認する。ここで、ＥＣＵ５０は、第一大気圧Ｐ１と第二大気圧Ｐ２との差の絶対値が所定値ΔＰ以下の場合には、大気圧センサー５３の正常を検知して大気圧センサー異常検知制御Ｓ１００を終了する。

一方、ＥＣＵ５０は、第一大気圧Ｐ１と第二大気圧Ｐ２との差の絶対値が所定値ΔＰ以下ではない場合には（所定値ΔＰより大きい場合には）、大気圧センサー５３の異常を検知してステップＳ１４０へ移行する。

ステップＳ１４０において、ＥＣＵ５０は、第一大気圧Ｐ１が第二大気圧Ｐ２よりも大きいかどうかを確認する。ここで、ＥＣＵ５０は、第一大気圧Ｐ１が第二大気圧Ｐ２よりも大きい場合には、ステップＳ１５０へ移行する。一方、ＥＣＵ５０は、ＥＣＵ５０は、第一大気圧Ｐ１が第二大気圧Ｐ２以下の場合には、ステップＳ１６０へ移行する。

ステップＳ１５０において、ＥＣＵ５０は、エアクリーナー１４の異常を検知する。エアクリーナー１４が異常である場合として、エアクリーナー１４の詰まり等が考えられる。つまり、エアクリーナー１４の詰まりによって給気量が制限されて、第二大気圧Ｐ２が減少したと考えられる。

なお、ステップＳ１５０において、作業者等がエアクリーナー１４を目視確認し、エアクリーナー１４の詰まり等がない場合には、作業者は、大気圧センサー５３が異常であると判断する。

ステップＳ１６０において、ＥＣＵ５０は、大気圧センサー５３の異常を検知する。

エンジン１００の効果について説明する。
エンジン１００によれば、大気圧センサー５３の異常を確実に検知することができる。すなわち、大気圧Ｐと相関のある過給機回転数Ｎｔを用いて第二大気圧Ｐ２を算出し、大気圧センサー５３によって検出される第一大気圧Ｐ１と比較することによって、大気圧センサー５３の異常を確実に検知することができる。

１０ 給気経路
１１ 給気マニホールド
１２ インタークーラー
１３ インタークーラー
１４ エアクリーナー
２０ 排気経路
２１ 排気マニホールド
２２ バイパス弁
３０ エンジン本体
３１ 気筒
３５ 燃料噴射装置
４０ バイパス経路
５０ ＥＣＵ（制御手段）
５３ 大気圧センサー（大気圧検知手段）
５５ 過給機回転数センサー（過給機回転数検知手段）
６０ 高圧過給機（過給機）
６１ 高圧コンプレッサ
６２ 高圧タービン
７０ 低圧過給機
７１ 低圧コンプレッサ
７２ 低圧タービン

Claims (2)

1. 過給機と、
   前記過給機の回転数を検知する過給機回転数検知手段と、
   第一大気圧を検知する大気圧検知手段と、
   前記大気圧検知手段の異常を検知する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、エンジン回転数と負荷と過給機回転数と大気圧との相関と、前記過給機回転数検知手段によって検知される過給機回転数と、によって第二大気圧を算出し、前記第一大気圧と前記第二大気圧とを比較し、前記第一大気圧と前記第二大気圧との差の絶対値が所定値以上であれば、前記大気圧検知手段の異常を検知する、
   エンジン。
2. 請求項１に記載のエンジンであって、
   給気側にエアクリーナーを備え、
   前記制御手段は、前記第一大気圧が前記第二大気圧より高い場合には、前記大気圧検知手段の異常、或いは、前記エアクリーナーの異常を検知する、
   エンジン。

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