JP2018076837A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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哲史 塙
Tetsushi Hanawa
哲史 塙
英和 藤江
Hidekazu Fujie
英和 藤江
伊海　佳昭
Yoshiaki Iumi
佳昭 伊海
拓真 出川
Takuma Degawa
拓真 出川
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Isuzu Motors Ltd
Transtron Inc
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine capable of appropriately making failure determination of a compressor even in a transient state of the internal combustion engine.SOLUTION: A control device for an internal combustion engine includes: an outlet temperature calculation section for calculating an outlet temperature of a compressor on the basis of upstream side intake pressure, downstream side intake pressure, an upstream side intake air temperature and compressor efficiency of the compressor of a turbocharger; a response reflection section for calculating an estimated outlet temperature by reflecting detection response delay of a sensor for measuring the outlet temperature of the compressor in the outlet temperature calculated by the outlet temperature calculation section; and a failure determination section for determining failure of the compressor on the basis of the estimated outlet temperature calculated by the response reflection section and the outlet temperature measured by the sensor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

特許文献１には、基準コンプレッサ効率と、吸気通路に設けられたセンサで検出した測定値を用いて算出したコンプレッサ効率とに基づいて、コンプレッサの故障を判定することが開示されている。   Patent Document 1 discloses that a compressor failure is determined based on a reference compressor efficiency and a compressor efficiency calculated using a measurement value detected by a sensor provided in an intake passage.

特開２０１５−５９５２６号公報JP2015-59526A

しかし、特許文献１では、圧力センサで検出したコンプレッサの吸気圧と、温度センサで検出した吸気温度とに基づいて、コンプレッサ効率を算出する。温度センサは、一般的に時定数が大きく、圧力センサより検出応答が遅いため、内燃機関の過渡状態においては、算出したコンプレッサ効率に誤差が生じる場合がある。そのため、特許文献１では、内燃機関の過渡状態においては、コンプレッサの故障を適切に判定できない場合があるという問題があった。   However, in Patent Document 1, the compressor efficiency is calculated based on the intake air pressure of the compressor detected by the pressure sensor and the intake air temperature detected by the temperature sensor. Since the temperature sensor generally has a large time constant and a detection response is slower than that of the pressure sensor, an error may occur in the calculated compressor efficiency in a transient state of the internal combustion engine. Therefore, Patent Document 1 has a problem that a compressor failure may not be properly determined in a transient state of the internal combustion engine.

本発明の目的は、内燃機関の過渡状態においても適切にコンプレッサの故障判定を行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can appropriately determine a failure of a compressor even in a transient state of the internal combustion engine.

本発明の内燃機関の制御装置は、ターボチャージャのコンプレッサの上流側吸気圧、下流側吸気圧、上流側吸気温度、およびコンプレッサ効率に基づいて、前記コンプレッサの出口温度を算出する出口温度算出部と、前記出口温度算出部によって算出された出口温度に対し、前記コンプレッサの出口温度を測定するセンサの検出応答遅れを反映させた推定出口温度を算出する応答反映部と、前記応答反映部により算出された推定出口温度と、前記センサによって測定された出口温度とに基づいて、前記コンプレッサの故障を判定する故障判定部と、を有する。   An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes an outlet temperature calculation unit that calculates an outlet temperature of the compressor based on an upstream intake pressure, a downstream intake pressure, an upstream intake temperature, and a compressor efficiency of the compressor of the turbocharger. A response reflecting unit that calculates an estimated outlet temperature reflecting a detection response delay of a sensor that measures the outlet temperature of the compressor with respect to the outlet temperature calculated by the outlet temperature calculating unit, and the response reflecting unit. A failure determination unit that determines failure of the compressor based on the estimated outlet temperature and the outlet temperature measured by the sensor.

本発明によれば、内燃機関の過渡状態においても適切にコンプレッサの故障判定を行うことができる。   According to the present invention, it is possible to appropriately determine a compressor failure even in a transient state of an internal combustion engine.

第１の実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to a first embodiment. 応答反映部の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a response reflection part. ＥＣＵの動作例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation example of ECU. 第２の実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。図１に示すように、内燃機関１は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１と、エアクリーナ１２と、ターボチャージャ１３と、インタークーラ１４と、内燃機関本体１５と、吸気通路１６と、排気通路１７と、エアフローメータ２１と、吸気圧センサ２２と、温度センサ２３と、吸気圧センサ２４と、温度センサ２５と、を有している。内燃機関１は、インテークスロットルやＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）等を有するが、図１では図示を省略している。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 includes an ECU (Engine Control Unit) 11, an air cleaner 12, a turbocharger 13, an intercooler 14, an internal combustion engine body 15, an intake passage 16, and an exhaust passage 17. The air flow meter 21, the intake pressure sensor 22, the temperature sensor 23, the intake pressure sensor 24, and the temperature sensor 25 are provided. Although the internal combustion engine 1 has an intake throttle, EGR (Exhaust Gas Recirculation), etc., illustration is abbreviate | omitted in FIG.

ターボチャージャ１３は、排気通路１７内を流れる排気の力によって回転するタービン１３ａと、タービン１３ａとともに回転して吸気通路１６内の空気を内燃機関本体１５に送り出すコンプレッサ１３ｂとを有している。エアクリーナ１２から吸気通路１６内に導入された空気は、コンプレッサ１３ｂによって加圧され、インタークーラ１４を介し、内燃機関本体１５の燃焼室に送り込まれる。   The turbocharger 13 includes a turbine 13 a that rotates by the force of exhaust gas flowing in the exhaust passage 17, and a compressor 13 b that rotates together with the turbine 13 a and sends the air in the intake passage 16 to the internal combustion engine body 15. The air introduced from the air cleaner 12 into the intake passage 16 is pressurized by the compressor 13 b and sent to the combustion chamber of the internal combustion engine body 15 through the intercooler 14.

吸気通路１６のコンプレッサ１３ｂよりも上流側の部分には、エアフローメータ２１が設けられている。エアフローメータ２１は、エアクリーナ１２を介して取り込まれる、吸気通路１６内を流れる空気の量を検出する。すなわち、エアフローメータ２１は、コンプレッサ１３ｂの吸気流量を検出する。   An air flow meter 21 is provided in a portion of the intake passage 16 upstream of the compressor 13b. The air flow meter 21 detects the amount of air taken through the air cleaner 12 and flowing through the intake passage 16. That is, the air flow meter 21 detects the intake air flow rate of the compressor 13b.

吸気通路１６のコンプレッサ１３ｂよりも上流側の部分には、吸気圧センサ２２が設けられている。吸気圧センサ２２は、吸気通路１６のコンプレッサ１３ｂよりも上流側の圧力を検出する。すなわち、吸気圧センサ２２は、コンプレッサ１３ｂによって圧縮される前の空気の圧力を検出する。   An intake pressure sensor 22 is provided in a portion of the intake passage 16 upstream of the compressor 13b. The intake pressure sensor 22 detects the pressure upstream of the compressor 13 b in the intake passage 16. That is, the intake pressure sensor 22 detects the pressure of air before being compressed by the compressor 13b.

吸気通路１６のコンプレッサ１３ｂよりも上流側の部分には、温度センサ２３が設けられている。温度センサ２３は、エアクリーナ１２を介して吸気通路１６に取り込まれた空気の温度を検出する。すなわち、温度センサ２３は、コンプレッサ１３ｂによって圧縮される前の空気の温度を検出する。   A temperature sensor 23 is provided in a portion of the intake passage 16 upstream of the compressor 13b. The temperature sensor 23 detects the temperature of the air taken into the intake passage 16 via the air cleaner 12. That is, the temperature sensor 23 detects the temperature of the air before being compressed by the compressor 13b.

吸気通路１６のコンプレッサ１３ｂよりも下流側の部分には、吸気圧センサ２４が設けられている。吸気圧センサ２４は、吸気通路１６のコンプレッサ１３ｂよりも下流側の圧力を検出する。すなわち、吸気圧センサ２４は、コンプレッサ１３ｂによって圧縮された後の空気の圧力を検出する。   An intake pressure sensor 24 is provided in a portion of the intake passage 16 downstream of the compressor 13b. The intake pressure sensor 24 detects the pressure downstream of the compressor 13 b in the intake passage 16. That is, the intake pressure sensor 24 detects the pressure of air after being compressed by the compressor 13b.

吸気通路１６のコンプレッサ１３ｂよりも下流側の部分には、温度センサ２５が設けられている。温度センサ２５は、コンプレッサ１３ｂを介して内燃機関本体１５に導入される空気の温度を検出する。すなわち、温度センサ２５は、コンプレッサ１３ｂによって圧縮された後の空気の温度を検出する。   A temperature sensor 25 is provided in a portion of the intake passage 16 on the downstream side of the compressor 13b. The temperature sensor 25 detects the temperature of air introduced into the internal combustion engine body 15 via the compressor 13b. That is, the temperature sensor 25 detects the temperature of the air after being compressed by the compressor 13b.

ＥＣＵ１１は、内燃機関１の全体を制御するとともに、コンプレッサ１３ｂの故障を判定する。ＥＣＵ１１は、図１に示すように、効率算出部３１と、出口温度算出部３２と、応答反映部３３と、故障判定部３４と、記憶部３５と、を有している。   The ECU 11 controls the entire internal combustion engine 1 and determines a failure of the compressor 13b. As shown in FIG. 1, the ECU 11 includes an efficiency calculation unit 31, an outlet temperature calculation unit 32, a response reflection unit 33, a failure determination unit 34, and a storage unit 35.

記憶部３５には、コンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率を求めるためのコンプレッサ効率基準ＴＢ（ＴＢ：ｔａｂｌｅ）が予め記憶されている。コンプレッサ効率基準ＴＢは、例えば、コンプレッサ１３ｂの吸気流量と、コンプレッサ１３ｂの圧縮比と、コンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率とを対応付けたデータである。つまり、コンプレッサ１３ｂの吸気流量と、コンプレッサ１３ｂの圧縮比とが分かれば、コンプレッサ効率基準ＴＢを参照することにより、コンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率を求めることができる。   The storage unit 35 stores in advance a compressor efficiency reference TB (TB: table) for determining the compressor efficiency of the compressor 13b. The compressor efficiency reference TB is data in which, for example, the intake air flow rate of the compressor 13b, the compression ratio of the compressor 13b, and the compressor efficiency of the compressor 13b are associated with each other. That is, if the intake flow rate of the compressor 13b and the compression ratio of the compressor 13b are known, the compressor efficiency of the compressor 13b can be obtained by referring to the compressor efficiency standard TB.

効率算出部３１は、吸気圧センサ２２によって検出されたコンプレッサ１３ｂの上流側吸気圧と、吸気圧センサ２４によって検出されたコンプレッサ１３ｂの下流側吸気圧と、エアフローメータ２１によって検出されたコンプレッサ１３ｂの吸気流量とに基づいて、コンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率を求める。   The efficiency calculation unit 31 includes an upstream intake pressure of the compressor 13 b detected by the intake pressure sensor 22, a downstream intake pressure of the compressor 13 b detected by the intake pressure sensor 24, and the compressor 13 b detected by the air flow meter 21. The compressor efficiency of the compressor 13b is obtained based on the intake air flow rate.

例えば、効率算出部３１は、吸気圧センサ２２，２４によって検出されたコンプレッサ１３ｂの上流側吸気圧と下流側吸気圧とから、コンプレッサ１３ｂの圧縮比を算出する。具体的には、効率算出部３１は、下流側吸気圧を上流側吸気圧で除算し、コンプレッサ１３ｂの圧縮比を算出する。そして、効率算出部３１は、算出したコンプレッサ１３ｂの圧縮比と、エアフローメータ２１によって検出されたコンプレッサ１３ｂの吸気流量とに基づいて、記憶部３５に予め記憶されたコンプレッサ効率基準ＴＢを参照し、コンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率を求める。   For example, the efficiency calculation unit 31 calculates the compression ratio of the compressor 13b from the upstream intake pressure and the downstream intake pressure of the compressor 13b detected by the intake pressure sensors 22 and 24. Specifically, the efficiency calculation unit 31 calculates the compression ratio of the compressor 13b by dividing the downstream intake pressure by the upstream intake pressure. Then, the efficiency calculation unit 31 refers to the compressor efficiency standard TB stored in advance in the storage unit 35 based on the calculated compression ratio of the compressor 13b and the intake air flow rate of the compressor 13b detected by the air flow meter 21. The compressor efficiency of the compressor 13b is obtained.

出口温度算出部３２は、効率算出部３１によって求められたコンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率と、吸気圧センサ２２によって検出されたコンプレッサ１３ｂの上流側吸気圧と、吸気センサ２４によって検出されたコンプレッサ１３ｂの下流側吸気圧と、温度センサ２３によって検出されたコンプレッサ１３ｂの上流側吸気温度とに基づいて、コンプレッサ１３ｂの出口温度（コンプレッサ１３ｂによって圧縮された後の空気の温度）を算出する。例えば、出口温度算出部３２は、次の式（１）によって、コンプレッサ１３ｂの出口温度を算出する。   The outlet temperature calculation unit 32 includes the compressor efficiency of the compressor 13b obtained by the efficiency calculation unit 31, the upstream intake pressure of the compressor 13b detected by the intake pressure sensor 22, and the downstream of the compressor 13b detected by the intake sensor 24. Based on the side intake pressure and the upstream intake temperature of the compressor 13b detected by the temperature sensor 23, the outlet temperature of the compressor 13b (the temperature of the air after being compressed by the compressor 13b) is calculated. For example, the outlet temperature calculation unit 32 calculates the outlet temperature of the compressor 13b by the following equation (1).

Figure 2018076837
Figure 2018076837

式（１）の「Ｔｃｏ，ｒｅｆ」はコンプレッサ１３ｂの出口温度であり、「Ｔｃｉ」はコンプレッサ１３ｂの上流側吸気温度であり、「Ｐｃｏ」はコンプレッサ１３ｂの下流側吸気圧であり、「Ｐｃｉ」はコンプレッサ１３ｂの上流側吸気圧である。また、「ηｃ，ｒｅｆ」は、効率算出部３１によって算出されたコンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率であり、「κ」は空気の比熱比である。 In equation (1), “T co, ref ” is the outlet temperature of the compressor 13b, “T ci ” is the upstream intake temperature of the compressor 13b, and “P co ” is the downstream intake pressure of the compressor 13b, “P ci ” is the intake pressure upstream of the compressor 13b. “Η c, ref ” is the compressor efficiency of the compressor 13b calculated by the efficiency calculation unit 31, and “κ” is the specific heat ratio of air.

応答反映部３３は、出口温度算出部３２によって算出されたコンプレッサ１３ｂの出口温度に対し、温度センサ２５の検出応答遅れを反映させた推定出口温度を算出する。   The response reflecting unit 33 calculates an estimated outlet temperature reflecting the detection response delay of the temperature sensor 25 with respect to the outlet temperature of the compressor 13 b calculated by the outlet temperature calculating unit 32.

ここで、温度センサ２５には、例えば、数秒程度の時定数を持つものがある。このため、内燃機関本体１５が過渡状態（すなわち、コンプレッサ１３ｂの出口温度の時間変化が大きい状態）にあるとき、出口温度算出部３２によって算出されたコンプレッサ１３ｂの出口温度と、温度センサ２５によって検出されたコンプレッサ１３ｂの出口温度との間に、差が生じる場合がある。   Here, some temperature sensors 25 have a time constant of about several seconds, for example. For this reason, when the internal combustion engine body 15 is in a transient state (that is, a state in which the time change of the outlet temperature of the compressor 13b is large), the outlet temperature of the compressor 13b calculated by the outlet temperature calculation unit 32 and the temperature sensor 25 are detected. There may be a difference between the outlet temperature of the compressed compressor 13b.

例えば、内燃機関本体１５の過渡状態により、コンプレッサ１３ｂの実際の出口温度が「Ｔ１」から「Ｔ２」に変化したとする。この場合、温度センサ２５は、時定数を持つため、数秒後に実際の温度「Ｔ２」を示すことになる。そこで、応答反映部３３は、上記したように、出口温度算出部３２によって算出されたコンプレッサ１３ｂの出口温度に対し、温度センサ２５の応答遅れ（時定数）を反映させ、温度センサ２５が示すコンプレッサ１３ｂの出口温度と、出口温度算出部３２によって算出されたコンプレッサ１３ｂの出口温度との間の差を抑制するようにする。   For example, it is assumed that the actual outlet temperature of the compressor 13b has changed from “T1” to “T2” due to the transient state of the internal combustion engine body 15. In this case, since the temperature sensor 25 has a time constant, the actual temperature “T2” is indicated after several seconds. Therefore, as described above, the response reflecting unit 33 reflects the response delay (time constant) of the temperature sensor 25 to the outlet temperature of the compressor 13b calculated by the outlet temperature calculating unit 32, and the compressor indicated by the temperature sensor 25 The difference between the outlet temperature of 13b and the outlet temperature of the compressor 13b calculated by the outlet temperature calculator 32 is suppressed.

図２は、応答反映部３３の動作を説明する図である。図２に示すように、応答反映部３３には、出口温度算出部３２によって算出されたコンプレッサ１３ｂの出口温度「Ｔｃｏ，ｒｅｆ」が入力される。応答反映部３３は、入力された出口温度「Ｔｃｏ，ｒｅｆ」に対し、温度センサ２５が有する時定数を与える。例えば、応答反映部３３は、特開２０１５−３１１６９号公報に開示されている方法によって、入力された出口温度「Ｔｃｏ，ｒｅｆ」に対し、温度センサ２５が有する時定数を与え、推定出口温度「Ｔｃｏ，ｒｅｆ，ｓｅｎｓ」を出力する。具体的には、応答反映部３３は、予め取得した温度センサ２５の温度変化時定数と、吸気流量と、吸気温度との関係を規定するモデル式に基づいて、推定出口温度「Ｔｃｏ，ｒｅｆ，ｓｅｎｓ」を出力する。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the response reflection unit 33. As shown in FIG. 2, the response reflecting unit 33 receives the outlet temperature “T co, ref ” of the compressor 13 b calculated by the outlet temperature calculating unit 32. The response reflecting unit 33 gives the time constant of the temperature sensor 25 to the input outlet temperature “T co, ref ”. For example, the response reflecting unit 33 gives a time constant of the temperature sensor 25 to the input outlet temperature “T co, ref ” by the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-31169, and estimates the estimated outlet temperature. “T co, ref, sens ” is output. Specifically, the response reflecting unit 33 calculates the estimated outlet temperature “T co, ref based on a model expression that defines the relationship between the temperature change time constant of the temperature sensor 25 acquired in advance, the intake air flow rate, and the intake air temperature. , Sens "is output.

図１の説明に戻る。故障判定部３４は、応答反映部３３から出力される推定出口温度と、温度センサ２５によって測定された出口温度とに基づいて、コンプレッサ１３ｂの故障を判定する。例えば、故障判定部３４は、応答反映部３３から出力される推定出口温度と、温度センサ２５によって測定された出口温度とのずれ（推定出口温度と出口温度との差の絶対値）を算出し、算出したずれが閾値より大きい場合、コンプレッサ１３ｂが故障していると判定する。すなわち、故障判定部３４は、応答反映部３３から出力される推定出口温度と、温度センサ２５によって測定された実際の出口温度とが乖離している場合、コンプレッサ１３ｂが故障していると判定する。   Returning to the description of FIG. The failure determination unit 34 determines a failure of the compressor 13b based on the estimated outlet temperature output from the response reflection unit 33 and the outlet temperature measured by the temperature sensor 25. For example, the failure determination unit 34 calculates the difference between the estimated outlet temperature output from the response reflecting unit 33 and the outlet temperature measured by the temperature sensor 25 (the absolute value of the difference between the estimated outlet temperature and the outlet temperature). If the calculated deviation is larger than the threshold value, it is determined that the compressor 13b has failed. That is, the failure determination unit 34 determines that the compressor 13b has failed when the estimated outlet temperature output from the response reflection unit 33 and the actual outlet temperature measured by the temperature sensor 25 are different. .

図２で説明したように、出口温度算出部３２によって算出された出口温度には、温度センサ２５の時定数が与えられるため、温度センサ２５が示すコンプレッサ１３ｂの出口温度と、出口温度算出部３２によって算出された出口温度との間の差（温度センサ２５の時定数によって生じる差）が抑制される。これにより、故障判定部３４は、内燃機関本体１５が過渡状態にあっても、適切にコンプレッサ１３ｂの故障判定を行うことができる。   As described with reference to FIG. 2, the outlet temperature calculated by the outlet temperature calculation unit 32 is given the time constant of the temperature sensor 25, so the outlet temperature of the compressor 13 b indicated by the temperature sensor 25 and the outlet temperature calculation unit 32. The difference (the difference caused by the time constant of the temperature sensor 25) from the outlet temperature calculated by the above is suppressed. Thus, the failure determination unit 34 can appropriately determine the failure of the compressor 13b even when the internal combustion engine body 15 is in a transient state.

また、特許文献１のコンプレッサ効率に基づく故障判定では、適切にコンプレッサの故障判定を行うことができない場合がある。特許文献１には、関数ｇ（Ｔｃｉ，Ｔｃｏ，Ｐｃｉ，Ｐｃｏ）を用いてコンプレッサ効率を算出することが記載されており、関数ｇは、例えば、次の式（２）で示される。 Further, in the failure determination based on the compressor efficiency in Patent Document 1, there may be a case where the compressor failure cannot be determined appropriately. Patent Document 1 describes that the compressor efficiency is calculated using a function g (T ci , T co , P ci , P co ), and the function g is expressed by the following equation (2), for example. It is.

Figure 2018076837
Figure 2018076837

式（２）の「ηｃ」はコンプレッサ効率であり、「Ｐｃｏ」はコンプレッサの下流側吸気圧であり、「Ｐｃｉ」は上流側吸気圧であり、「Ｔｃｏ」は下流側吸気圧であり、「Ｔｃｉ」は上流側吸気圧である。また、「κ」は空気の比熱比である。 In equation (2), “η c ” is the compressor efficiency, “P co ” is the downstream intake pressure of the compressor, “P ci ” is the upstream intake pressure, and “T co ” is the downstream intake pressure. “T ci ” is the upstream intake pressure. “Κ” is the specific heat ratio of air.

式（２）に含まれる「Ｐｃｏ／Ｐｃｉ」と「Ｔｃｏ／Ｔｃｉ」は、センサの時定数の違いによって検出応答の速さが異なり、内燃機関の過渡状態においては、コンプレッサ効率に誤差が生じることがある。そのため、コンプレッサ効率を比較する故障判定では、内燃機関の過渡状態においては、適切にコンプレッサの故障判定を行うことができない場合がある。 “P co / P ci ” and “T co / T ci ” included in the expression (2) have different detection response speeds depending on the time constant of the sensor. An error may occur. Therefore, in the failure determination comparing the compressor efficiency, the compressor failure determination may not be performed properly in the transient state of the internal combustion engine.

これに対し、故障判定部３４は、温度を比較してコンプレッサ１３ｂの故障判定を行う。そして、故障判定部３４が故障判定に用いる温度（推定出口温度）には、温度センサ２５の検出応答遅れが反映される。これにより、故障判定部３４は、内燃機関本体１５が過渡状態にあっても、適切にコンプレッサ１３ｂの故障判定を行うことができる。   On the other hand, the failure determination unit 34 determines the failure of the compressor 13b by comparing the temperatures. And the detection response delay of the temperature sensor 25 is reflected in the temperature (estimated exit temperature) which the failure determination part 34 uses for failure determination. Thus, the failure determination unit 34 can appropriately determine the failure of the compressor 13b even when the internal combustion engine body 15 is in a transient state.

図３は、ＥＣＵ１１の動作例を示したフローチャートである。ＥＣＵ１１は、図３に示すフローチャートの処理を、例えば、所定の周期で繰り返し実行する。   FIG. 3 is a flowchart showing an operation example of the ECU 11. The ECU 11 repeatedly executes the process of the flowchart shown in FIG. 3 at a predetermined cycle, for example.

まず、ＥＣＵ１１は、エアフローメータ２１、吸気圧センサ２２、温度センサ２３、吸気圧センサ２４、および温度センサ２５から、吸気流量「Ｇａ」、上流側吸気圧「Ｐｃｉ」、上流側吸気温度「Ｔｃｉ」、下流側吸気圧「Ｐｃｏ」、および下流側吸気温度「Ｔｃｏ」を取得する（ステップＳ１）。 First, the ECU 11 performs an intake air flow “Ga”, an upstream intake pressure “P ci ”, an upstream intake temperature “T” from the air flow meter 21, the intake pressure sensor 22, the temperature sensor 23, the intake pressure sensor 24, and the temperature sensor 25. ci ", downstream intake pressure" Pco ", and downstream intake temperature" Tco "are acquired (step S1).

次に、効率算出部３１は、ステップＳ１にて取得された上流側吸気圧「Ｐｃｉ」、下流側吸気圧「Ｐｃｏ」、および吸気流量「Ｇａ」に基づいて、記憶部３５に記憶されているコンプレッサ効率基準ＴＢを参照し、コンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率「ηｃ，ｒｅｆ」を算出する（ステップＳ２）。 Next, the efficiency calculation unit 31 is stored in the storage unit 35 based on the upstream intake pressure “P ci ”, the downstream intake pressure “P co ”, and the intake flow rate “Ga” acquired in step S1. The compressor efficiency “η c, ref ” of the compressor 13b is calculated with reference to the compressor efficiency standard TB (step S2).

次に、出口温度算出部３２は、ステップＳ２にて算出されたコンプレッサ効率「ηｃ，ｒｅｆ」と、ステップＳ１にて取得された上流側吸気圧「Ｐｃｉ」、下流側吸気圧「Ｐｃｏ」、および上流側吸気温度「Ｔｃｉ」とを、式（１）に代入し、コンプレッサ１３ｂの出口温度「Ｔｃｏ，ｒｅｆ」を算出する（ステップＳ３）。 Next, the outlet temperature calculator 32 calculates the compressor efficiency “η c, ref ” calculated in step S2, the upstream intake pressure “P ci ” acquired in step S1, and the downstream intake pressure “P co. ”And the upstream side intake air temperature“ T ci ”are substituted into the equation (1) to calculate the outlet temperature“ T co, ref ”of the compressor 13b (step S3).

次に、応答反映部３３は、ステップＳ３にて算出されたコンプレッサ１３ｂの出口温度「Ｔｃｏ，ｒｅｆ」に、温度センサ２５の時定数を反映させた推定出口温度「Ｔｃｏ，ｒｅｆ，ｓｅｎｓ」を算出する（ステップＳ４）。 Next, the response reflection unit 33 reflects the estimated outlet temperature “T co, ref, sens ” in which the time constant of the temperature sensor 25 is reflected in the outlet temperature “T co, ref ” of the compressor 13b calculated in step S3. Is calculated (step S4).

次に、故障判定部３４は、ステップＳ４にて算出された推定出口温度「Ｔｃｏ，ｒｅｆ，ｓｅｎｓ」と、ステップＳ１にて取得された、温度センサ２５が検出したコンプレッサ１３ｂの出口温度「Ｔｃｏ」とのずれ「ΔＴ」を算出する（ステップＳ５）。 Next, the failure determination unit 34 calculates the estimated outlet temperature “T co, ref, sens ” calculated in step S4 and the outlet temperature “T of the compressor 13b detected by the temperature sensor 25 acquired in step S1. The difference “ΔT” from “ co ” is calculated (step S5).

次に、故障判定部３４は、ステップＳ５にて算出したずれ「ΔＴ」が、予め決められた閾値より大きいか否か判定する（ステップＳ６）。故障判定部３４は、ステップＳ５にて算出したずれ「ΔＴ」が、予め決められた閾値より大きくないと判定した場合（Ｓ６の「Ｎｏ」）、コンプレッサ１３ｂは故障していないと判定し（ステップＳ７）、当該フローチャートの処理を終了する。   Next, the failure determination unit 34 determines whether or not the deviation “ΔT” calculated in step S5 is larger than a predetermined threshold (step S6). If it is determined that the difference “ΔT” calculated in step S5 is not greater than a predetermined threshold (“No” in S6), the failure determination unit 34 determines that the compressor 13b has not failed (step S6). S7), the process of the flowchart ends.

一方、故障判定部３４は、ステップＳ５にて算出したずれ「ΔＴ」が、予め決められた閾値より大きいと判定した場合（Ｓ６の「Ｙｅｓ」）、コンプレッサ１３ｂは故障していると判定し（ステップＳ８）、当該フローチャートの処理を終了する。   On the other hand, when the failure determination unit 34 determines that the deviation “ΔT” calculated in step S5 is larger than a predetermined threshold (“Yes” in S6), the failure determination unit 34 determines that the compressor 13b has failed ( Step S8), the process of the flowchart is terminated.

以上説明したように、効率算出部３１は、コンプレッサ１３ｂの上流側吸気圧、下流側吸気圧、および吸気流量に基づいて、コンプレッサ効率を算出する。出口温度算出部３２は、効率算出部３１によって算出されたコンプレッサ効率、上流側吸気圧、下流側吸気圧、およびコンプレッサ１３ｂの上流側吸気温度に基づいて、コンプレッサ１３ｂの出口温度を算出する。応答反映部３３は、出口温度算出部３２によって算出された出口温度に対し、コンプレッサ１３ｂの出口温度を測定する温度センサ２５の応答遅れを反映させた推定出口温度を算出する。そして、故障判定部３４は、推定出口温度と、温度センサ２５によって測定されたコンプレッサ１３ｂの出口温度とに基づいて、コンプレッサ１３ｂの故障を判定する。これにより、ＥＣＵ１１は、内燃機関本体１５の過渡状態においても適切にコンプレッサ１３ｂの故障判定を行うことができる。   As described above, the efficiency calculation unit 31 calculates the compressor efficiency based on the upstream intake pressure, the downstream intake pressure, and the intake flow rate of the compressor 13b. The outlet temperature calculation unit 32 calculates the outlet temperature of the compressor 13b based on the compressor efficiency calculated by the efficiency calculation unit 31, the upstream intake pressure, the downstream intake pressure, and the upstream intake temperature of the compressor 13b. The response reflecting unit 33 calculates an estimated outlet temperature that reflects a response delay of the temperature sensor 25 that measures the outlet temperature of the compressor 13b with respect to the outlet temperature calculated by the outlet temperature calculating unit 32. The failure determination unit 34 determines the failure of the compressor 13b based on the estimated outlet temperature and the outlet temperature of the compressor 13b measured by the temperature sensor 25. Thus, the ECU 11 can appropriately determine the failure of the compressor 13b even in the transient state of the internal combustion engine body 15.

また、故障判定部３４は、内燃機関本体１５が定常状態にあっても、適切にコンプレッサ１３ｂの故障判定を行うことができる。従って、ＥＣＵ１１は、内燃機関本体１５の定常状態と過渡状態とにおいて、コンプレッサ１３ｂの故障判定を適切に行うことができ、コンプレッサ１３ｂの故障判定を行う機会を増やすことができる。   Further, the failure determination unit 34 can appropriately determine the failure of the compressor 13b even when the internal combustion engine body 15 is in a steady state. Therefore, the ECU 11 can appropriately determine the failure of the compressor 13b in the steady state and the transient state of the internal combustion engine body 15, and can increase the chances of performing the failure determination of the compressor 13b.

なお、上記では、効率算出部３１は、コンプレッサ１３ｂの上流側吸気圧と、下流側吸気圧と、吸気流量とに基づいて、コンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率を求めたが、これに限るものではない。例えば、記憶部３５には、ターボチャージャ１３のタービン１３ａの回転数と、コンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率とを対応付けたコンプレッサ効率基準ＴＢが予め記憶されていてもよい。効率算出部３１は、タービン１３ａに設けられたセンサにより測定されたタービン１３ａの回転数に基づいて、前述のコンプレッサ効率基準ＴＢを参照し、コンプレッサ１３ｂのコンプレッサ効率を求めてもよい。   In the above description, the efficiency calculation unit 31 calculates the compressor efficiency of the compressor 13b based on the upstream intake pressure, the downstream intake pressure, and the intake flow rate of the compressor 13b. However, the present invention is not limited to this. For example, the storage unit 35 may store in advance a compressor efficiency reference TB that associates the rotational speed of the turbine 13a of the turbocharger 13 with the compressor efficiency of the compressor 13b. The efficiency calculation unit 31 may obtain the compressor efficiency of the compressor 13b by referring to the above-described compressor efficiency standard TB based on the rotation speed of the turbine 13a measured by a sensor provided in the turbine 13a.

また、故障判定部３４は、故障判定結果を記憶部３５に記憶してもよいし、または所定の表示装置に表示してもよい。   Moreover, the failure determination part 34 may memorize | store a failure determination result in the memory | storage part 35, or may display it on a predetermined | prescribed display apparatus.

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、内燃機関は、複数のターボチャージャを有する。そして、第２の実施の形態では、複数のターボチャージャのコンプレッサのうち、どのコンプレッサが故障しているか、判定できるようにする。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, the internal combustion engine has a plurality of turbochargers. In the second embodiment, it is possible to determine which of the plurality of turbocharger compressors is malfunctioning.

図４は、第２の実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。図４に示すように、内燃機関４０は、ターボチャージャ４１，４２と、エアフローメータ５１，６１と、吸気圧センサ５２，５４，６２，６４と、温度センサ５３，５５，６３，６５と、吸気通路７１と、排気通路７２と、を有している。ターボチャージャ４１は、タービン４１ａと、コンプレッサ４１ｂとを有し、ターボチャージャ４２は、タービン４２ａと、コンプレッサ４２ｂとを有している。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the internal combustion engine 40 includes turbochargers 41, 42, air flow meters 51, 61, intake pressure sensors 52, 54, 62, 64, temperature sensors 53, 55, 63, 65, and intake air. A passage 71 and an exhaust passage 72 are provided. The turbocharger 41 has a turbine 41a and a compressor 41b, and the turbocharger 42 has a turbine 42a and a compressor 42b.

図４では、図１に示したＥＣＵ１１、エアクリーナ１２、およびインタークーラ１４の図示を省略している。また、タービン４２ａおよびコンプレッサ４２ｂをバイパスする通路にはバルブが設けられるが、図４では図示を省略している。図４の矢印Ａ１に示す吸気通路７１は、図１に示したエアクリーナ１２につながっている。また、図４の矢印Ａ２に示す吸気通路７１は、図１に示したインタークーラ１４につながっている。また、図４の矢印Ａ３に示す排気通路７２は、内燃機関本体１５につながっている。また、図４に示すエアフローメータ５１，６１、吸気圧センサ５２，５４，６２，６４、および温度センサ５３，５５，６３，６５は、ＥＣＵ１１につながっている。   4, illustration of ECU11, the air cleaner 12, and the intercooler 14 which were shown in FIG. 1 is abbreviate | omitted. Further, a valve is provided in a passage that bypasses the turbine 42a and the compressor 42b, but the illustration is omitted in FIG. The intake passage 71 shown by the arrow A1 in FIG. 4 is connected to the air cleaner 12 shown in FIG. Further, the intake passage 71 shown by the arrow A2 in FIG. 4 is connected to the intercooler 14 shown in FIG. Further, an exhaust passage 72 indicated by an arrow A3 in FIG. 4 is connected to the internal combustion engine body 15. Further, the air flow meters 51, 61, the intake pressure sensors 52, 54, 62, 64 and the temperature sensors 53, 55, 63, 65 shown in FIG. 4 are connected to the ECU 11.

エアフローメータ５１、吸気圧センサ５２、および温度センサ５３は、吸気通路７１のコンプレッサ４１ｂよりも上流側の部分に設けられている。また、吸気圧センサ５４および温度センサ５５は、吸気通路７１のコンプレッサ４１ｂよりも下流側の部分に設けられている。これにより、ＥＣＵ１１は、コンプレッサ４１ｂの吸気流量と、上流側吸気圧と、上流側吸気温度と、下流側吸気圧と、下流側吸気温度とを取得することができる。従って、ＥＣＵ１１の応答反映部３３は、第１の実施の形態と同様に、温度センサ５５の検出応答遅れが反映された、コンプレッサ４１ｂの推定出口温度を算出できる。そして、故障判定部３４は、応答反映部３３が算出したコンプレッサ４１ｂの推定出口温度と、温度センサ５５によって測定されたコンプレッサ４１ｂの出口温度とに基づいて、コンプレッサ４１ｂの故障判定を行うことができる。   The air flow meter 51, the intake pressure sensor 52, and the temperature sensor 53 are provided in a portion of the intake passage 71 upstream of the compressor 41b. Further, the intake pressure sensor 54 and the temperature sensor 55 are provided in a portion of the intake passage 71 on the downstream side of the compressor 41b. As a result, the ECU 11 can acquire the intake air flow rate, the upstream intake pressure, the upstream intake temperature, the downstream intake pressure, and the downstream intake temperature of the compressor 41b. Accordingly, the response reflecting unit 33 of the ECU 11 can calculate the estimated outlet temperature of the compressor 41b in which the detection response delay of the temperature sensor 55 is reflected, as in the first embodiment. Then, the failure determination unit 34 can determine the failure of the compressor 41 b based on the estimated outlet temperature of the compressor 41 b calculated by the response reflection unit 33 and the outlet temperature of the compressor 41 b measured by the temperature sensor 55. .

エアフローメータ６１、吸気圧センサ６２、および温度センサ６３は、吸気通路７１のコンプレッサ４２ｂよりも上流側の部分に設けられている。また、吸気圧センサ６４および温度センサ６５は、吸気通路７１のコンプレッサ４１ｂよりも下流側の部分に設けられている。これにより、ＥＣＵ１１は、コンプレッサ４２ｂの吸気流量と、上流側吸気圧と、上流側吸気温度と、下流側吸気圧と、下流側吸気温度とを取得することができる。従って、ＥＣＵ１１の応答反映部３３は、第１の実施の形態と同様に、温度センサ６５の検出応答遅れが反映された、コンプレッサ４２ｂの推定出口温度を算出できる。そして、故障判定部３４は、応答反映部３３が算出したコンプレッサ４２ｂの推定出口温度と、温度センサ６５によって測定されたコンプレッサ４２ｂの出口温度とに基づいて、コンプレッサ４２ｂの故障判定を行うことができる。   The air flow meter 61, the intake pressure sensor 62, and the temperature sensor 63 are provided in a portion upstream of the compressor 42 b in the intake passage 71. Further, the intake pressure sensor 64 and the temperature sensor 65 are provided in a portion of the intake passage 71 on the downstream side of the compressor 41b. As a result, the ECU 11 can acquire the intake air flow rate, the upstream intake pressure, the upstream intake temperature, the downstream intake pressure, and the downstream intake temperature of the compressor 42b. Therefore, the response reflecting unit 33 of the ECU 11 can calculate the estimated outlet temperature of the compressor 42b in which the detection response delay of the temperature sensor 65 is reflected, as in the first embodiment. Then, the failure determination unit 34 can determine the failure of the compressor 42 b based on the estimated outlet temperature of the compressor 42 b calculated by the response reflection unit 33 and the outlet temperature of the compressor 42 b measured by the temperature sensor 65. .

以上説明したように、故障判定部３４は、温度センサ５５の検出応答遅れが反映されたコンプレッサ４１ｂの推定出口温度と、温度センサ５５によって測定された出口温度とに基づいて、コンプレッサ４１ｂの故障を判定する。また、故障判定部３４は、温度センサ６５の検出応答遅れが反映されたコンプレッサ４２ｂの推定出口温度と、温度センサ６５によって測定された出口温度とに基づいて、コンプレッサ４２ｂの故障を判定する。これにより、ＥＣＵ１１は、内燃機関が過渡状態にあっても、コンプレッサ４１ｂ，４２ｂのそれぞれにおいて、個別に適切に故障判定を行うことができる。   As described above, the failure determination unit 34 determines the failure of the compressor 41b based on the estimated outlet temperature of the compressor 41b reflecting the detection response delay of the temperature sensor 55 and the outlet temperature measured by the temperature sensor 55. judge. Further, the failure determination unit 34 determines a failure of the compressor 42b based on the estimated outlet temperature of the compressor 42b reflecting the detection response delay of the temperature sensor 65 and the outlet temperature measured by the temperature sensor 65. Thereby, even if the internal combustion engine is in a transient state, the ECU 11 can appropriately and appropriately determine a failure in each of the compressors 41b and 42b.

なお、上記では、ターボチャージャが２つの場合について説明したが、３以上の場合であっても、ＥＣＵ１１は、複数のコンプレッサのそれぞれにおいて、故障判定を適切に行うことができる。例えば、ターボチャージャが３以上の場合でも、それぞれのコンプレッサの上流側および下流側に、エアフローメータ、吸気圧センサ、および温度センサを設けることにより、ＥＣＵ１１は、複数のコンプレッサのそれぞれの故障判定を行うことができる。   In the above description, the case where there are two turbochargers has been described. Even when there are three or more turbochargers, the ECU 11 can appropriately perform the failure determination in each of the plurality of compressors. For example, even when the number of turbochargers is 3 or more, the ECU 11 determines the failure of each of the plurality of compressors by providing an air flow meter, an intake pressure sensor, and a temperature sensor on the upstream side and the downstream side of each compressor. be able to.

１ 内燃機関
１１ ＥＣＵ
１２ エアクリーナ
１３ ターボチャージャ
１３ａ タービン
１３ｂ コンプレッサ
１４ インタークーラ
１５ 内燃機関本体
１６ 吸気通路
１７ 排気通路
２１ エアフローメータ
２２，２４ 吸気圧センサ
２３，２５ 温度センサ
３１ 効率算出部
３２ 出口温度算出部
３３ 応答反映部
３４ 故障判定部
３５ 記憶部 1 Internal combustion engine 11 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Air cleaner 13 Turbocharger 13a Turbine 13b Compressor 14 Intercooler 15 Internal combustion engine main body 16 Intake passage 17 Exhaust passage 21 Air flow meter 22, 24 Intake pressure sensor 23, 25 Temperature sensor 31 Efficiency calculation part 32 Outlet temperature calculation part 33 Response reflection part 34 Failure determination unit 35 storage unit

Claims (4)

ターボチャージャのコンプレッサの上流側吸気圧、下流側吸気圧、上流側吸気温度、およびコンプレッサ効率に基づいて、前記コンプレッサの出口温度を算出する出口温度算出部と、
前記出口温度算出部によって算出された出口温度に対し、前記コンプレッサの出口温度を測定するセンサの検出応答遅れを反映させた推定出口温度を算出する応答反映部と、
前記応答反映部により算出された推定出口温度と、前記センサによって測定された出口温度とに基づいて、前記コンプレッサの故障を判定する故障判定部と、
を有する内燃機関の制御装置。 An outlet temperature calculation unit that calculates an outlet temperature of the compressor based on an upstream intake pressure, a downstream intake pressure, an upstream intake temperature, and a compressor efficiency of the compressor of the turbocharger;
A response reflecting unit that calculates an estimated outlet temperature that reflects a detection response delay of a sensor that measures the outlet temperature of the compressor with respect to the outlet temperature calculated by the outlet temperature calculating unit;
A failure determination unit that determines a failure of the compressor based on the estimated outlet temperature calculated by the response reflection unit and the outlet temperature measured by the sensor;
A control apparatus for an internal combustion engine. 前記コンプレッサの上流側吸気圧、下流側吸気圧、および吸気流量に基づいて、前記コンプレッサ効率を算出する効率算出部を有する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 An efficiency calculating unit that calculates the compressor efficiency based on an upstream intake pressure, a downstream intake pressure, and an intake flow rate of the compressor;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1. 前記ターボチャージャのタービン回転数に基づいて、前記コンプレッサ効率を算出する効率算出部を有する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 An efficiency calculating unit that calculates the compressor efficiency based on the turbine speed of the turbocharger;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1. 前記コンプレッサは、第１のコンプレッサと、前記第１のコンプレッサの下流に設けられた第２のコンプレッサと、を有し、
前記センサは、前記第１のコンプレッサの出口温度を測定する第１のセンサと、前記第２のコンプレッサの出口温度を測定する第２のセンサと、を有し、
前記故障判定部は、前記応答反映部によって算出された前記第１のセンサの検出応答遅れが反映された前記第１のコンプレッサの第１の推定出口温度と、前記第１のセンサによって測定された前記第１のコンプレッサの出口温度とに基づいて、前記第１のコンプレッサの故障を判定し、
前記応答反映部によって算出された前記第２のセンサの検出応答遅れが反映された前記第２のコンプレッサの第２の推定出口温度と、前記第２のセンサによって測定された前記第２のコンプレッサの出口温度とに基づいて、前記第２のコンプレッサの故障を判定する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
The compressor has a first compressor and a second compressor provided downstream of the first compressor,
The sensor has a first sensor that measures an outlet temperature of the first compressor, and a second sensor that measures an outlet temperature of the second compressor,
The failure determination unit is measured by the first sensor and a first estimated outlet temperature of the first compressor that reflects the detection response delay of the first sensor calculated by the response reflection unit, and is measured by the first sensor. Determining a failure of the first compressor based on an outlet temperature of the first compressor;
A second estimated outlet temperature of the second compressor reflecting the detection response delay of the second sensor calculated by the response reflecting unit, and the second compressor measured by the second sensor. Determining a failure of the second compressor based on the outlet temperature;
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
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