JP3942556B2 - Wastegate valve control device for an internal combustion engine with a supercharger - Google Patents

Wastegate valve control device for an internal combustion engine with a supercharger Download PDF

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機付き内燃機関における過給機のタービンを迂回するバイパス通路に介装されたウエストゲートバルブの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
過給機付き内燃機関において、吸気通路に過給圧センサを備え、同過給圧センサの測定過給圧に基づいてウエストゲートの開度をフィードバック制御する例が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−345851号公報
【0004】
前記特許文献1においては、過給圧センサが故障と判定されると、測定過給圧を使用しない追従制御により過給圧制御が行われることが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし過給機付き内燃機関における過給圧制御に関わるノックセンサやエアバイパスバルブ等の機構に異常が生じたときのウエストゲートバルブ制御については、開示されていない。
【0006】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、ノックセンサやエアバイパスバルブ等の機構に異常が生じたときにウエストゲートバルブを適切に制御するウエストゲートバルブ制御装置を供する点にある。
【0009】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項1記載の発明は、排気通路に配したタービンと吸気通路に配したコンプレッサからなる過給機と、排気通路における前記過給機のタービンを迂回するバイパス通路に介装されたウエストゲートバルブと、前記ウエストゲートバルブを駆動するウエストゲートバルブ駆動機構とを備えた過給機付き内燃機関において、吸気通路の前記過給機のコンプレッサを迂回するエアバイパス通路に設けられたエアバイパスバルブ機構と、前記エアバイパスバルブ機構を制御するエアバイパスバルブ信号の状態に基づき前記エアバイパスバルブ機構の異常を判定するエアバイパスバルブ機構異常判定手段と、前記エアバイパスバルブ機構異常判定手段により前記エアバイパスバルブ機構が異常であると判定されると、前記ウエストゲートバルブを開いて前記過給機による過給を所定圧以下に抑えるよう前記ウエストゲートバルブ駆動機構を制御する制御手段とを備え、前記エアバイパスバルブ機構異常判定手段は、エアバイパスバルブ機構を駆動する電圧が所定電圧を超えているときに異常判定を行い、前記エアバイパスバルブ信号が OFF 信号の場合に所定時間 OFF 信号状態が継続すれば正常と判定し、所定時間 OFF 信号がないと異常と判定し、前記エアバイパスバルブ信号が ON 信号の場合に所定時間 ON 信号状態が継続すれば正常と判定し、所定時間 ON 信号がないと異常と判定する過給機付き内燃機関のウエストゲートバルブ制御装置とした。
【0010】
エアバイパスバルブ機構に異常が生じたときに、ウエストゲートバルブを開いて過給機による過給を所定圧以下に抑えるので、エアバイパスバルブ機構の異常により過給圧の減圧が必要なときにできないで例えば減速時等のサージ音が発生したりするのを抑制し、吸気系配管の外れの防止や過給圧のオーバシュートの防止の効果を有する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図1ないし図6に基づき説明する。
本実施の形態に係る過給機付き内燃機関およびウエストゲートバルブ制御装置の概略構成図を図1に示す。
【0012】
内燃機関1は、ピストン3が往復動するシリンダ2内の燃焼室から吸気のための吸気通路4と排気のための排気通路5が延出しており、排気通路5に配設されたタービン11と吸気通路4に配設されたコンプレッサ12が一体となって過給機10が構成されている。
【0013】
吸気通路4の前記コンプレッサ12より上流側端部にエアクリーナ6が設けられており、コンプレッサ12より下流側にはインタクーラ7およびスロットルバルブ8が順に配設されている。
【0014】
排気通路5において過給機10のタービン11を迂回してタービン11の上流側と下流側を連通する排気バイパス通路20が設けられ、同排気バイパス通路20にウエストゲートバルブ21が介装され、ウエストゲートバルブ21により排気バイパス通路20の開閉が行われる。
【0015】
ウエストゲートバルブ21は、ダイヤフラム式アクチュエータ24の圧力室24bと連通してダイヤフラム式アクチュエータ24により開閉駆動される。
ダイヤフラム式アクチュエータ24のダイヤフラム室24aは導圧通路25を介してコンプレッサ12より上流側の吸気通路4と連通している。
【0016】
導圧通路25の途中にウエストゲートソレノイドバルブ26が介装され、ウエストゲートソレノイドバルブ26は、ウエストゲートソレノイド27により開閉駆動する。
【0017】
なお導圧通路25は、ウエストゲートソレノイドバルブ26の下流側で枝通路25aが分岐してコンプレッサ12の下流側の吸気通路4に連通し、枝通路25aにはオリフィス28が形成されている。
【0018】
以上のようにダイヤフラム式アクチュエータ24およびウエストゲートソレノイド27等によりウエストゲートバルブ駆動機構23が構成される。
【0019】
ウエストゲートバルブ駆動機構23は、ウエストゲートソレノイド27への通電によりウエストゲートソレノイドバルブ26が導圧通路25を開き、吸気圧をダイヤフラム式アクチュエータ24のダイヤフラム室24aに導入し、圧力室24bの昇圧によりウエストゲートバルブ21が排気バイパス通路20を閉じる。
【0020】
ウエストゲートソレノイド27への通電をカットすると、ダイヤフラム式アクチュエータ24のダイヤフラム室24aの圧力が抜け、圧力室24bの減圧によりウエストゲートバルブ21が排気バイパス通路20を開く。
【0021】
ウエストゲートソレノイド27への通電は、デューティ比制御されたパルス駆動信号により行われ、デューティ比によりウエストゲートバルブ21によるウエストゲートの開度が制御され、開度が狭いほど排気が過給機10のタービン11の方を流れて過給が促進される。
【0022】
したがってウエストゲートソレノイド27への通電がオフしてウエストゲートバルブ21が排気バイパス通路20を開弁状態とすると、排気は殆ど排気バイパス通路20を流れて過給機10による過給圧は小さな所定圧以下に抑えられる。
【0023】
また吸気通路4には、コンプレッサ12を迂回してインタクーラ7の下流側とコンプレッサ12の上流側とを連通するエアバイパス通路30が設けられており、同エアバイパス通路30にリリーフバルブ32が介装されている。
【0024】
リリーフバルブ32は、ダイヤフラム式のバルブで、バルブ本体32a内が弁体32bの取り付けられたダイヤフラム32cによりダイヤフラム室32dと連通室32eに分割され、弁体32bの移動でエアバイパス通路30の開閉を行っている。
弁体32bはスプリング32fにより閉方向に付勢されている。
【0025】
連通室32e内の圧力がダイヤフラム室32d内の圧力より所定圧以上に高くなると、弁体32bが開いてエアバイパス通路30を連通し、コンプレッサ12の下流側の過給圧を上流側に還流してリリーフする。
【0026】
ダイヤフラム室32dは、3ポート電磁弁であるエアバイパスバルブ35の出力ポート35cに連通しており、エアバイパスバルブ35の入力ポート35bはスロットルバルブ8の下流側と連通し、もう1つの入力ポート35aはスロットルバルブ8の上流側と連通している。
【0027】
以上のようにエアバイパスバルブ機構31は構成されており、エアバイパスソレノイド36の消磁状態で、入力ポート35bが閉じられ入力ポート35aが開かれることによりスロットルバルブ8の下流側の吸気負圧が出力ポート35cを介してリリーフバルブ32のダイヤフラム室32dに作用し、リリーフバルブ32は開弁可能状態とする。
【0028】
エアバイパスソレノイド36が励磁されると入力ポート35aが閉じ入力ポート35bが開かれることによりスロットルバルブ8の上流側の吸気圧が出力ポート35cを介してリリーフバルブ32のダイヤフラム室32dに作用し、よって連通室32eと同圧となってスプリング32の付勢力によりリリーフバルブ32は閉弁状態が維持されることになる。
【0029】
したがってエアバイパスソレノイド36への通電がオフされると、リリーフバルブ32は開弁可能状態となって過給機10の過給圧が所定圧以上になれば、リリーフバルブ32が開いてエアバイパス通路30が連通して減圧することになる。
【0030】
本内燃機関1のシリンダ2には振動を検出するノックセンサ40が取り付けられており、ノックセンサ40の検出信号はノック用CPU41により振動周波数に相当する電圧として取り出され、ECU(電子制御ユニット)50に入力される。
ECU50は、入力された電圧からノッキングの有無を判定する。
【0031】
ECU50は、その他に内燃機関1の運転状態を示す各種センサからの信号、例えば機関回転数Ne,スロットル開度Th,吸気負圧Pb,大気圧Pa,吸気温度T等が入力され、処理されて種々の制御がなされ、前記ウエストゲートバルブ駆動機構23のウエストゲートソレノイド27の制御およびエアバイパスバルブ機構31のエアバイパスソレノイド36の制御も行われる。
【0032】
概ね以上のような過給機付き内燃機関1においてECU50によるノックセンサ40またはノック用CPU41さらにはエアバイパスバルブ機構31の異常の判定と、異常の有無に応じたウエストゲートバルブ駆動機構23の制御を以下図2ないし図6のフローチャートに基づいて説明する。
【0033】
まずノックセンサ40の異常の判定を行う手順を図2に示すフローチャートに従って説明する。
該フローは内燃機関の1サイクル毎に実行される。
【0034】
内燃機関1が始動中か否かを判別し(ステップ1)、機関始動中であればステップ2に進み正常状態タイマーを初期化(正常ダウンタイマーをセットしスタートさせる)し、次のステップ3で異常状態タイマーを初期化(異常ダウンタイマーをセットしスタートさせる)し、さらに次のステップ4でノックセンサ信号のあり情報を初期化(クリア)する。
【0035】
ステップ1で内燃機関1が完全に始動したと判定すると、ステップ5に進みノックセンサ信号の有無を判別する。
ノックセンサ信号があればステップ6に進み、正常状態が所定時間経過したかを前記正常状態タイマーにより判別し、経過するまではステップ3,4で毎回故障状態タイマーとノックセンサ信号あり情報を初期化する。
【0036】
正常状態が所定時間経過したときは、ステップ6からステップ7に進み正常状態を確定し異常フラグFaを「0」とし、ステップ3,4を実行する。
したがってサイクル毎に常にノックセンサ信号があればノックセンサ40は正常と判定され、異常フラグFaは「0」となっている。
【0037】
しかしノックセンサ信号がないと、ステップ5からステップ8に進み正常状態タイマーを初期化し、所定水温以下か否か(ステップ9)、所定機関回転数以下か否か(ステップ10)を判別し、所定水温以下または所定機関回転数以下のときはステップ3,4に進み異常判定は行わない。
【0038】
所定水温および所定機関回転数を越えているときはステップ11に進み、異常状態が所定時間経過したかを前記異常状態タイマーにより判別し、経過するまでは本ルーチンを抜け、所定時間が経過すると、ステップ12に進んで異常と確定し異常フラグFaに「1」を立てる。
【0039】
以上のようにノックセンサ信号の有無によりノックセンサ40の異常を判定し、ノックセンサ40が正常のときは異常フラグFa=0であるが、異常を生じると異常フラグFaに「1」が立つ。
【0040】
次にノック用CPU41からの信号の有無によるノック用CPU41の異常を判定する手順を図3のフローチャートに従って説明する。
まずノック用CPU41からの信号の有無を判別し(ステップ21)、同信号があればステップ22に進み一応正常ということで異常フラグFb=0とし、異常状態タイマーを初期化する(ステップ23)。
【0041】
ステップ21でノック用CPU41からの信号がないと判別したときは、ステップ24に進み異常状態が所定時間経過したかを前記異常状態タイマーにより判別し、経過するまでは本ルーチンを抜け、所定時間が経過すると、ステップ25に進んで異常と確定し異常フラグFbに「1」を立てる。
【0042】
さらにノック用CPU41の通信異常を判定する手順を図4のフローチャートに従って説明する。
まず機関回転数Neが所定回転数N(例えば400rpm)以下か否かを判別し(ステップ31)、N以下ならばステップ32に飛び異常カウンタのカウント値Kをクリアし、次いで異常フラグFc=0とする(ステップ32)。
【0043】
機関回転数Neが所定回転数Nを越えると、ステップ31からステップ34に進み今度は機関回転数Neが所定回転数N(例えば1200rpm)以上か否かを判別し、N2以上ならばステップ35に進んでノック用CPU41の通信異常判定の実施を許可してステップ36に進むが、N未満であると通信異常判定の実施の許可なくステップ36に進む。
【0044】
ステップ36では機関始動後所定時間が経過しているか否かが判別され、経過していなければステップ37に進んで先に通信異常判定の実施が許可されているか否かを判定しており、機関始動後所定時間が経過してなく通信異常判定の実施の許可もないときは、ステップ32に飛び通信異常判定を行わない。
【0045】
機関始動後所定時間が経過していなくても先に通信異常判定の実施が許可されていれば、ステップ38に進む。
またステップ36で機関始動後所定時間が経過していると判別されたときは、直接ステップ38に飛ぶ。
【0046】
以上のようにしてノック用CPU41の通信異常の判定を確実に行える状態となったところで、ステップ38に進みノック用CPU41から正常にデータが受信できたかを判別し、正常にデータ受信できたときはステップ39に進み異常カウンタのカウント値Kから所定回数aを減算し、同カウント値Kが負の値となるようであると(ステップ40)、同カウント値K=0として(ステップ41)ステップ43に進み、カウント値K≧0ならば(ステップ40)、直接ステップ43に飛ぶ。
【0047】
またステップ38でノック用CPU41から正常にデータが受信できなかったときは、ステップ42に飛び異常カウンタのカウント値Kに所定回数b(<a)を加算してステップ43に進む。
【0048】
したがって正常にデータが受信できなかった割合がある程度大きいときに異常カウンタのカウント値Kは増加し、このカウント値Kが所定値k以上となったか否かをステップ43で判別しており、所定値k以上となったときにステップ44に進みノック用CPU41の通信異常と確定し異常フラグFcに「1」を立てる。
【0049】
以上のようにしてノックセンサ40またはノック用CPU41に異常があると、異常フラグFa,Fb,Fcのいずれかに「1」が立つ。
【0050】
次に吸気通路4に設けられたエアバイパス通路30の開閉を制御するエアバイパスバルブ機構31の異常を判定する手順を図5のフローチャートに従って説明する。
【0051】
まずエアバイパスバルブ35を開閉駆動するエアバイパスソレノイド36に印加されるIG1電圧が所定電圧以下か否かを判定し(ステップ51)、所定電圧以下ならばエアバイパスバルブ機構31の異常判定を行わず、ステップ52に進みOFF正常状態を確定し(OFF異常フラグFoff=0)、OFF異常状態タイマーを初期化し(ステップ53)、ON異常状態タイマーを初期化し(ステップ54)、ステップ55でON正常状態を確定しておく(ON異常フラグFon=0)。
【0052】
ステップ51でIG1電圧が所定電圧を超えている判別したときに、エアバイパスバルブ機構31の異常判定を行い、ステップ60に飛ぶ。
ステップ60では、エアバイパスバルブ(ABV)信号がON指令すなわちエアバイパスソレノイド36に通電指令を出したか否かを判別し、ON指令が無い場合と有る場合とで、それぞれについてエアバイパスバルブ機構31の異常を判定する。
【0053】
ON指令が無い場合にはステップ61に進みエアバイパスバルブ機構31のOFF異常を判定し、ON指令が有る場合にはステップ71に進みエアバイパスバルブ機構31のON異常を判定する。
いずれの場合も互いに同じ手順で異常を判定する。
【0054】
ABV信号のON指令が無くステップ61に進んだ場合についてステップ61ないしステップ69に従って以下説明する。
ステップ61ではON異常状態タイマーを初期化し、ON正常状態タイマーを初期化しておき(ステップ62)、ステップ63でABV信号を検出(リターン)してOFF信号であるかを判別する。
【0055】
OFF信号であれば正常であり、ステップ64に進んでOFF異常状態タイマーを初期化し、ステップ65でOFF正常状態が所定時間経過したか否かをOFF正常状態タイマーにより判別し、所定時間が経過したときにステップ66に進んでOFF正常状態を確定し、OFF異常フラグFoff=0とする。
【0056】
ステップ63でABV信号を検出(リターン)した結果がOFF信号でないときは、正常状態ではなく、ステップ67に進みOFF異常状態が所定時間経過したか否かをOFF異常状態タイマーにより判別し、所定時間が経過したときにステップ68に進んでOFF異常状態を確定し、OFF異常フラグFoffに「1」を立てる。
そしてOFF正常状態タイマーを初期化する(ステップ69)。
【0057】
以上はABV信号のON指令が無い場合における異常判定手順であり、ABV信号のON指令が有る場合は、ステップ60からステップ71に飛び、略同様の手順で異常判定を行う。
【0058】
すなわちOFF異常状態タイマーを初期化し(ステップ71)、OFF正常状態タイマーを初期化しておき(ステップ72)、ABV信号を検出(リターン)してON信号であるかを判別する(ステップ63)。
【0059】
ON信号であれば正常であり、ステップ74に進んでON異常状態タイマーを初期化し、ON正常状態が所定時間経過したか否かをON正常状態タイマーにより判別し(ステップ75)、所定時間が経過したときにステップ76に進んでON正常状態を確定し、ON異常フラグFon=0とする。
【0060】
ステップ73でABV信号を検出(リターン)した結果がON信号でないときは、正常状態ではなく、ステップ77に進みON異常状態が所定時間経過したか否かをON異常状態タイマーにより判別し、所定時間が経過したときにステップ78に進んでOFF異常状態を確定し、OFF異常フラグFonに「1」を立て、ON正常状態タイマーを初期化する(ステップ79)。
【0061】
このようにしてABV信号のON指令が無い場合と有る場合とそれぞれについてABV信号の異常を判定し、ON指令が無い場合に異常があるとOFF異常フラグFoffに「1」を立て、ON指令が有る場合に異常があるとON異常フラグFonに「1」を立てる。
【0062】
以上のようにノックセンサ40,ノック用CPU41,エアバイパスバルブ機構31の各異常を判定し、判定した結果である異常フラグFa,Fb,Fc,Foff,Fonに基づいてウエストゲートバルブ駆動機構23の制御がなされる。
【0063】
ウエストゲートバルブ駆動機構23の制御手順を図6に示すフローチャートに従って説明する。
まずステップ81で、内燃機関1の運転状態を示すスロットル開度Th,機関回転数Ne,吸気温度T,大気圧Pa等および前記異常フラグFa,Fb,Fc,Foff,Fonのデータを入力する。
【0064】
そして次のステップ82からステップ86までは、各異常フラグFa,Fb,Fc,Foff,Fonに「1」が立っているか否かをそれぞれ判別して、いずれの異常フラグにも「1」が立っておらず全て正常であると判断されると、ステップ87に進む。
【0065】
ステップ87ではスロットル開度Thと機関回転数Neから基本過給圧Poを算出し、次のステップ88で吸気温度Tと大気圧Paに基づき前記基本過給圧Poを補正して最終過給圧Pfを算出する。
【0066】
そして算出された最終過給圧Pfによりウエストゲートソレノイド27がデューティ制御される(ステップ89)。
すなわちノックセンサ40,ノック用CPU41,エアバイパスバルブ機構31のいずれもが正常であるときは、最終過給圧Pfに基づきウエストゲートバルブ21の開口が制御される。
【0067】
ノックセンサ40,ノック用CPU41,エアバイパスバルブ機構31のいずれかに異常があり、異常フラグFa,Fb,Fc,Foff,Fonの少なくとも1つに「1」が立っていると、ステップ90に飛び、ウエストゲートソレノイド27への通電をオフとする。
【0068】
ウエストゲートソレノイド27への通電をオフすると、ウエストゲートソレノイドバルブ26は閉じ、ダイヤフラム式アクチュエータ24の24aに負圧が作用してウエストゲートバルブ21を開き、排気を排気バイパス通路20に殆ど流して過給機10による過給圧は小さな所定圧以下に制御される。
【0069】
したがって、ノックセンサ40またはノック用CPU41に異常が生じたときに、過給圧の上昇に伴うノッキングの発生を抑止し、内燃機関1の保護を図ることができる。
【0070】
またエアバイパスバルブ機構31に異常が生じたときにも、過給圧が小さな所定圧以下に制御されることで、減速時等のサージ音が発生したりするのを抑制し、吸気系配管のはずれの防止や過給圧のオーバシュートの防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る過給機付き内燃機関およびウエストゲートバルブ制御装置の概略構成図である。
【図2】ノックセンサの異常を判定する手順を示すフローチャートである。
【図3】ノック用CPUの異常を判定する手順を示すフローチャートである。
【図4】ノック用CPUの通信異常を判定する手順を示すフローチャートである。
【図5】エアバイパスバルブ機構の異常を判定する手順を示すフローチャートである。
【図6】ウエストゲートバルブ駆動機構の制御手順をを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…内燃機関、2…シリンダ、3…ピストン、4…吸気通路、5…排気通路、6…エアクリーナ、7…インタクーラ、8…スロットルバルブ、
10…過給機、11…タービン、12…コンプレッサ、
20…排気バイパス通路、21…ウエストゲートバルブ、23…ウエストゲートバルブ駆動機構、24…ダイヤフラム式アクチュエータ、25…導圧通路、26…ウエストゲートソレノイドバルブ、27…ウエストゲートソレノイド、28…オリフィス、
30…エアバイパス通路、31…エアバイパスバルブ機構、32…リリーフバルブ、35…エアバイパスバルブ、36…エアバイパスソレノイド、
40…ノックセンサ、41…ノック用CPU、
50…ECU。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a wastegate valve interposed in a bypass passage that bypasses a turbine of a supercharger in an internal combustion engine with a supercharger.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine with a supercharger, an example is proposed in which a supercharging pressure sensor is provided in an intake passage, and the opening degree of a wastegate is feedback controlled based on a measured supercharging pressure of the supercharging pressure sensor (for example, a patent) Reference 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-345851 [0004]
In Patent Document 1, it is disclosed that, when it is determined that the supercharging pressure sensor has failed, supercharging pressure control is performed by follow-up control that does not use the measured supercharging pressure.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is no disclosure of waste gate valve control when an abnormality occurs in a mechanism such as a knock sensor or an air bypass valve related to supercharging pressure control in an internal combustion engine with a supercharger.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and a purpose of the invention is to provide a waste gate valve control device that appropriately controls a waste gate valve when an abnormality occurs in a mechanism such as a knock sensor or an air bypass valve. There is in point to offer.
[0009]
[Means for solving the problems and effects]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a supercharger comprising a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage, and a bypass bypassing the turbine of the supercharger in the exhaust passage. In an internal combustion engine with a supercharger comprising a wastegate valve interposed in the passage and a wastegate valve drive mechanism for driving the wastegate valve, an air bypass passage that bypasses the compressor of the supercharger in the intake passage An air bypass valve mechanism provided in the air bypass valve mechanism, an air bypass valve mechanism abnormality determining means for determining an abnormality of the air bypass valve mechanism based on a state of an air bypass valve signal for controlling the air bypass valve mechanism, and the air bypass valve mechanism when the air bypass valve mechanism by the abnormality determining means is determined to be abnormal, before And control means for controlling the waste gate valve drive mechanism to suppress the supercharging by the supercharger by opening the waste gate valve below a predetermined pressure, the air bypass valve mechanism abnormality determination unit the air bypass valve mechanism An abnormality is determined when the driving voltage exceeds a predetermined voltage. If the air bypass valve signal is OFF, the signal is determined to be normal if the OFF signal state continues for a predetermined time, and abnormal if there is no OFF signal for the predetermined time. When the air bypass valve signal is an ON signal, the wastegate valve of the internal combustion engine with a supercharger is determined to be normal if the ON signal state continues for a predetermined time and is determined to be abnormal if there is no ON signal for the predetermined time A control device was used.
[0010]
When an abnormality occurs in the air bypass valve mechanism, the wastegate valve is opened to suppress the supercharging by the turbocharger to a predetermined pressure or lower, so it cannot be performed when the supercharging pressure needs to be reduced due to an abnormality in the air bypass valve mechanism. Thus, for example, it is possible to suppress the occurrence of a surge noise during deceleration or the like, and to prevent the intake system piping from coming off and the supercharging pressure from overshooting.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an internal combustion engine with a supercharger and a wastegate valve control device according to the present embodiment.
[0012]
In the internal combustion engine 1, an intake passage 4 for intake air and an exhaust passage 5 for exhaust gas extend from a combustion chamber in a cylinder 2 in which a piston 3 reciprocates, and a turbine 11 disposed in the exhaust passage 5 A turbocharger 10 is configured by integrating a compressor 12 disposed in the intake passage 4.
[0013]
An air cleaner 6 is provided at an upstream end portion of the intake passage 4 from the compressor 12, and an intercooler 7 and a throttle valve 8 are sequentially arranged downstream of the compressor 12.
[0014]
An exhaust bypass passage 20 that bypasses the turbine 11 of the turbocharger 10 and communicates the upstream side and the downstream side of the turbine 11 is provided in the exhaust passage 5, and a wastegate valve 21 is interposed in the exhaust bypass passage 20. The exhaust valve bypass 20 is opened and closed by the gate valve 21.
[0015]
The waste gate valve 21 communicates with the pressure chamber 24 b of the diaphragm actuator 24 and is opened and closed by the diaphragm actuator 24.
The diaphragm chamber 24 a of the diaphragm actuator 24 communicates with the intake passage 4 upstream of the compressor 12 via the pressure guide passage 25.
[0016]
A wastegate solenoid valve 26 is interposed in the middle of the pressure guide passage 25, and the wastegate solenoid valve 26 is driven to open and close by a wastegate solenoid 27.
[0017]
In addition, the branch passage 25a branches off from the waste gate solenoid valve 26 on the pressure guide passage 25 and communicates with the intake passage 4 on the downstream side of the compressor 12, and an orifice 28 is formed in the branch passage 25a.
[0018]
As described above, the diaphragm type actuator 24, the waste gate solenoid 27, and the like constitute the waste gate valve drive mechanism 23.
[0019]
In the waste gate valve drive mechanism 23, the waste gate solenoid valve 26 opens the pressure guide passage 25 by energizing the waste gate solenoid 27, introduces the intake pressure into the diaphragm chamber 24a of the diaphragm actuator 24, and increases the pressure chamber 24b. A wastegate valve 21 closes the exhaust bypass passage 20.
[0020]
When the energization to the waste gate solenoid 27 is cut off, the pressure in the diaphragm chamber 24a of the diaphragm actuator 24 is released, and the waste gate valve 21 opens the exhaust bypass passage 20 by the pressure reduction in the pressure chamber 24b.
[0021]
The energization to the wastegate solenoid 27 is performed by a pulse drive signal whose duty ratio is controlled, and the opening degree of the wastegate by the wastegate valve 21 is controlled by the duty ratio. Supercharging is promoted by flowing toward the turbine 11.
[0022]
Therefore, when the energization to the wastegate solenoid 27 is turned off and the wastegate valve 21 opens the exhaust bypass passage 20, the exhaust gas almost flows through the exhaust bypass passage 20 and the supercharging pressure by the supercharger 10 is a small predetermined pressure. It is suppressed to the following.
[0023]
The intake passage 4 is provided with an air bypass passage 30 that bypasses the compressor 12 and connects the downstream side of the intercooler 7 and the upstream side of the compressor 12, and a relief valve 32 is interposed in the air bypass passage 30. Has been.
[0024]
The relief valve 32 is a diaphragm type valve. The inside of the valve body 32a is divided into a diaphragm chamber 32d and a communication chamber 32e by a diaphragm 32c to which a valve body 32b is attached, and the air bypass passage 30 is opened and closed by the movement of the valve body 32b. Is going.
The valve body 32b is urged in the closing direction by a spring 32f.
[0025]
When the pressure in the communication chamber 32e becomes higher than the pressure in the diaphragm chamber 32d by a predetermined pressure or more, the valve body 32b opens and communicates with the air bypass passage 30 to recirculate the supercharging pressure on the downstream side of the compressor 12 to the upstream side. Relieve.
[0026]
The diaphragm chamber 32d communicates with an output port 35c of an air bypass valve 35, which is a three-port solenoid valve. The input port 35b of the air bypass valve 35 communicates with the downstream side of the throttle valve 8, and another input port 35a. Is in communication with the upstream side of the throttle valve 8.
[0027]
As described above, the air bypass valve mechanism 31 is configured. When the air bypass solenoid 36 is demagnetized, the input port 35b is closed and the input port 35a is opened, so that the intake negative pressure on the downstream side of the throttle valve 8 is output. Acting on the diaphragm chamber 32d of the relief valve 32 through the port 35c, the relief valve 32 is brought into a valve-openable state.
[0028]
When the air bypass solenoid 36 is excited, the input port 35a is closed and the input port 35b is opened, whereby the intake pressure upstream of the throttle valve 8 acts on the diaphragm chamber 32d of the relief valve 32 via the output port 35c. The relief valve 32 is maintained in the closed state by the urging force of the spring 32 with the same pressure as the communication chamber 32e.
[0029]
Therefore, when the energization to the air bypass solenoid 36 is turned off, the relief valve 32 can be opened, and the relief valve 32 is opened to open the air bypass passage when the supercharging pressure of the supercharger 10 exceeds a predetermined pressure. 30 will communicate and decompress.
[0030]
A knock sensor 40 for detecting vibration is attached to the cylinder 2 of the internal combustion engine 1, and a detection signal of the knock sensor 40 is taken out as a voltage corresponding to the vibration frequency by the knock CPU 41, and an ECU (Electronic Control Unit) 50. Is input.
The ECU 50 determines the presence or absence of knocking from the input voltage.
[0031]
In addition, the ECU 50 receives and processes signals from various sensors indicating the operating state of the internal combustion engine 1, such as the engine speed Ne, the throttle opening Th, the intake negative pressure Pb, the atmospheric pressure Pa, the intake air temperature T, and the like. Various controls are performed, and control of the waste gate solenoid 27 of the waste gate valve drive mechanism 23 and control of the air bypass solenoid 36 of the air bypass valve mechanism 31 are also performed.
[0032]
In the supercharged internal combustion engine 1 as described above, the ECU 50 determines whether or not the knock sensor 40 or the knock CPU 41 and the air bypass valve mechanism 31 are abnormal, and controls the waste gate valve drive mechanism 23 according to the presence or absence of the abnormality. This will be described below with reference to the flowcharts of FIGS.
[0033]
First, the procedure for determining whether the knock sensor 40 is abnormal will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
The flow is executed every cycle of the internal combustion engine.
[0034]
It is determined whether or not the internal combustion engine 1 is starting (step 1). If the engine is starting, the process proceeds to step 2 to initialize the normal state timer (set and start the normal down timer). The abnormal state timer is initialized (the abnormal down timer is set and started), and the presence information of the knock sensor signal is initialized (cleared) in the next step 4.
[0035]
If it is determined in step 1 that the internal combustion engine 1 has been completely started, the process proceeds to step 5 to determine the presence or absence of a knock sensor signal.
If there is a knock sensor signal, the process proceeds to step 6 to determine whether the normal state has passed for a predetermined time by the normal state timer, and until the time has passed, in steps 3 and 4, the failure state timer and the information with the knock sensor signal are initialized each time. To do.
[0036]
When the normal state has elapsed for a predetermined time, the process proceeds from step 6 to step 7, the normal state is determined, the abnormality flag Fa is set to “0”, and steps 3 and 4 are executed.
Therefore, if there is always a knock sensor signal for each cycle, it is determined that the knock sensor 40 is normal, and the abnormality flag Fa is “0”.
[0037]
However, if there is no knock sensor signal, the process proceeds from step 5 to step 8 to initialize the normal state timer, and it is determined whether or not it is lower than a predetermined water temperature (step 9) and lower than a predetermined engine speed (step 10). When the temperature is lower than the water temperature or lower than the predetermined engine speed, the process proceeds to steps 3 and 4 and no abnormality determination is performed.
[0038]
When the predetermined water temperature and the predetermined engine speed are exceeded, the routine proceeds to step 11 where it is determined whether or not the abnormal state has elapsed by the abnormal state timer, and this routine is exited until the predetermined time has elapsed. Proceeding to step 12, it is determined that there is an abnormality, and “1” is set in the abnormality flag Fa.
[0039]
As described above, the abnormality of the knock sensor 40 is determined based on the presence or absence of the knock sensor signal. When the knock sensor 40 is normal, the abnormality flag Fa = 0. However, when an abnormality occurs, the abnormality flag Fa is set to “1”.
[0040]
Next, a procedure for determining abnormality of the knocking CPU 41 depending on the presence / absence of a signal from the knocking CPU 41 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the presence / absence of a signal from the knocking CPU 41 is determined (step 21), and if there is the signal, the process proceeds to step 22 where it is normal and the abnormality flag Fb = 0 is set, and the abnormal state timer is initialized (step 23).
[0041]
When it is determined in step 21 that there is no signal from the knocking CPU 41, the routine proceeds to step 24, where it is determined whether or not the abnormal state has elapsed by the abnormal state timer. When the time has elapsed, the routine proceeds to step 25, where it is determined that there is an abnormality, and the abnormality flag Fb is set to “1”.
[0042]
Further, the procedure for determining the communication abnormality of the knocking CPU 41 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, it is determined whether or not the engine speed Ne is equal to or less than a predetermined speed N 1 (for example, 400 rpm) (step 31). If N 1 or less, the routine jumps to step 32 and the count value K of the abnormality counter is cleared, and then the abnormality flag Fc. = 0 (step 32).
[0043]
When the engine speed Ne exceeds a predetermined rotational speed N 1, the process proceeds turn the engine rotational speed Ne step 34 it is determined whether a predetermined rotational speed N 2 (e.g., 1200 rpm) or more from the step 31, if N2 or more steps the process proceeds to step 36 to allow the implementation of communication abnormality determination of knocking CPU41 proceeds to 35, the process proceeds without permission step 36 exemplary communication abnormality determined to be less than N 2.
[0044]
In step 36, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed after the engine is started. If not, the process proceeds to step 37 to determine whether or not the execution of the communication abnormality determination is permitted first. When the predetermined time has not elapsed since the start and communication abnormality determination is not permitted, the process jumps to step 32 and communication abnormality determination is not performed.
[0045]
If the execution of the communication abnormality determination is permitted first even if the predetermined time has not elapsed after the engine is started, the routine proceeds to step 38.
If it is determined in step 36 that a predetermined time has elapsed after the engine is started, the process directly jumps to step 38.
[0046]
As described above, when it becomes possible to reliably determine whether the knocking CPU 41 is in communication abnormality, the process proceeds to step 38 to determine whether or not the data has been normally received from the knocking CPU 41. Proceeding to step 39, if the predetermined number a is subtracted from the count value K of the abnormal counter and the count value K is negative (step 40), the count value K is set to 0 (step 41). If the count value K ≧ 0 (step 40), the process jumps directly to step 43.
[0047]
If the data cannot be normally received from the knocking CPU 41 at step 38, the process jumps to step 42, adds the predetermined number b (<a) to the count value K of the abnormality counter, and proceeds to step 43.
[0048]
Therefore, the count value K of the abnormality counter increases when the ratio of data that cannot be normally received is large to some extent, and it is determined in step 43 whether or not this count value K is equal to or greater than the predetermined value k. When it is over k, the routine proceeds to step 44, where it is determined that the knocking CPU 41 is in communication abnormality and "1" is set in the abnormality flag Fc.
[0049]
If the knock sensor 40 or the knocking CPU 41 is abnormal as described above, “1” is set in any of the abnormality flags Fa, Fb, and Fc.
[0050]
Next, a procedure for determining an abnormality of the air bypass valve mechanism 31 that controls opening and closing of the air bypass passage 30 provided in the intake passage 4 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0051]
First, it is determined whether or not the IG1 voltage applied to the air bypass solenoid 36 that opens and closes the air bypass valve 35 is equal to or lower than a predetermined voltage (step 51). If it is equal to or lower than the predetermined voltage, the abnormality determination of the air bypass valve mechanism 31 is not performed. Then, proceed to step 52 to determine the OFF normal state (OFF abnormal flag Foff = 0), initialize the OFF abnormal state timer (step 53), initialize the ON abnormal state timer (step 54), and turn ON normal in step 55 Is determined (ON abnormality flag Fon = 0).
[0052]
When it is determined in step 51 that the IG1 voltage exceeds the predetermined voltage, an abnormality determination of the air bypass valve mechanism 31 is performed, and the process jumps to step 60.
In step 60, it is determined whether or not an air bypass valve (ABV) signal has issued an ON command, that is, an energization command to the air bypass solenoid 36, and there is a case where there is no ON command and a case where there is no ON command. Judge abnormalities.
[0053]
If there is no ON command, the process proceeds to step 61 to determine whether the air bypass valve mechanism 31 is OFF abnormal. If there is an ON command, the process proceeds to step 71 to determine whether the air bypass valve mechanism 31 is ON abnormal.
In either case, the abnormality is determined by the same procedure.
[0054]
A case in which there is no ABV signal ON command and the process proceeds to step 61 will be described below in accordance with steps 61 to 69.
In step 61, the ON abnormal state timer is initialized, the ON normal state timer is initialized (step 62), and in step 63, the ABV signal is detected (returned) to determine whether it is an OFF signal.
[0055]
If it is an OFF signal, it is normal. Proceeding to step 64, the OFF abnormal state timer is initialized, and at step 65, it is determined by the OFF normal state timer whether or not the OFF normal state has elapsed, and the predetermined time has elapsed. Sometimes the routine proceeds to step 66, where the OFF normal state is determined, and the OFF abnormality flag Foff = 0.
[0056]
If the result of detecting (returning) the ABV signal in step 63 is not an OFF signal, the process proceeds to step 67 instead of the normal state, and it is determined by the OFF abnormal state timer whether or not the predetermined time has elapsed. When elapses, the routine proceeds to step 68, where the OFF abnormal state is determined, and the OFF abnormal flag Foff is set to "1".
Then, the OFF normal state timer is initialized (step 69).
[0057]
The above is the abnormality determination procedure when there is no ABV signal ON command, and when there is an ABV signal ON command, the procedure jumps from step 60 to step 71, and abnormality determination is performed in a substantially similar procedure.
[0058]
That is, the OFF abnormal state timer is initialized (step 71), the OFF normal state timer is initialized (step 72), and the ABV signal is detected (returned) to determine whether it is an ON signal (step 63).
[0059]
If it is an ON signal, it is normal, the process proceeds to step 74, the ON abnormal condition timer is initialized, and it is determined by the ON normal condition timer whether or not the ON normal condition has elapsed for a predetermined time (step 75), and the predetermined time has elapsed. If YES, the routine proceeds to step 76, where the ON normal state is determined, and the ON abnormality flag Fon = 0.
[0060]
If the result of detecting (returning) the ABV signal in step 73 is not an ON signal, the process proceeds to step 77, not the normal state, and whether or not the ON abnormal state has elapsed for a predetermined time is determined by the ON abnormal state timer, and the predetermined time When elapses, the routine proceeds to step 78, where the OFF abnormal state is determined, the OFF abnormal flag Fon is set to "1", and the ON normal state timer is initialized (step 79).
[0061]
In this way, ABV signal abnormality is determined for each of the cases where there is no ABV signal ON command and when there is no ONV command. If there is an abnormality when there is no ON command, the OFF abnormality flag Foff is set to “1”. If there is an abnormality, the ON abnormality flag Fon is set to “1”.
[0062]
As described above, the abnormalities of the knock sensor 40, the knocking CPU 41, and the air bypass valve mechanism 31 are determined, and the wastegate valve drive mechanism 23 of the wastegate valve driving mechanism 23 is determined based on the determined abnormality flags Fa, Fb, Fc, Foff, Fon. Control is made.
[0063]
The control procedure of the waste gate valve drive mechanism 23 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, at step 81, the throttle opening degree Th, the engine speed Ne, the intake air temperature T, the atmospheric pressure Pa and the like indicating the operating state of the internal combustion engine 1 and the data of the abnormal flags Fa, Fb, Fc, Foff, Fon are input.
[0064]
From the next step 82 to step 86, it is determined whether or not each abnormality flag Fa, Fb, Fc, Foff, Fon is set to “1”, and “1” is set to any abnormality flag. If it is determined that all are normal, the process proceeds to step 87.
[0065]
In step 87, the basic boost pressure Po is calculated from the throttle opening Th and the engine speed Ne, and in the next step 88, the basic boost pressure Po is corrected based on the intake air temperature T and the atmospheric pressure Pa to obtain the final boost pressure. Pf is calculated.
[0066]
The wastegate solenoid 27 is duty-controlled by the calculated final supercharging pressure Pf (step 89).
That is, when all of the knock sensor 40, the knocking CPU 41, and the air bypass valve mechanism 31 are normal, the opening of the waste gate valve 21 is controlled based on the final supercharging pressure Pf.
[0067]
If any of knock sensor 40, knock CPU 41, and air bypass valve mechanism 31 is abnormal and at least one of abnormal flags Fa, Fb, Fc, Foff, and Fon is set to “1”, step 90 is skipped. The energization to the wastegate solenoid 27 is turned off.
[0068]
When the energization to the wastegate solenoid 27 is turned off, the wastegate solenoid valve 26 is closed, negative pressure acts on the diaphragm actuator 24a to open the wastegate valve 21, and the exhaust gas is almost allowed to flow through the exhaust bypass passage 20. The supercharging pressure by the feeder 10 is controlled to a small predetermined pressure or less.
[0069]
Therefore, when an abnormality occurs in knock sensor 40 or knocking CPU 41, it is possible to suppress the occurrence of knocking due to the increase in supercharging pressure and to protect internal combustion engine 1.
[0070]
In addition, even when an abnormality occurs in the air bypass valve mechanism 31, the supercharging pressure is controlled to a small predetermined pressure or less to suppress the occurrence of surge noise during deceleration, etc. It is possible to prevent detachment and overshoot of supercharging pressure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine with a supercharger and a wastegate valve control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for determining abnormality of a knock sensor.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for determining abnormality of a knocking CPU.
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for determining a communication abnormality of a knocking CPU.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for determining an abnormality of the air bypass valve mechanism.
FIG. 6 is a flowchart showing a control procedure of the waste gate valve driving mechanism.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Cylinder, 3 ... Piston, 4 ... Intake passage, 5 ... Exhaust passage, 6 ... Air cleaner, 7 ... Intercooler, 8 ... Throttle valve,
10 ... supercharger, 11 ... turbine, 12 ... compressor,
20 ... Exhaust bypass passage, 21 ... Wastegate valve, 23 ... Wastegate valve drive mechanism, 24 ... Diaphragm actuator, 25 ... Pressure guide passage, 26 ... Wastegate solenoid valve, 27 ... Wastegate solenoid, 28 ... Orifice,
30 ... Air bypass passage, 31 ... Air bypass valve mechanism, 32 ... Relief valve, 35 ... Air bypass valve, 36 ... Air bypass solenoid,
40 ... Knock sensor, 41 ... Knock CPU,
50 ... ECU.

Claims (1)

排気通路に配したタービンと吸気通路に配したコンプレッサからなる過給機と、排気通路における前記過給機のタービンを迂回するバイパス通路に介装されたウエストゲートバルブと、前記ウエストゲートバルブを駆動するウエストゲートバルブ駆動機構とを備えた過給機付き内燃機関において、
吸気通路の前記過給機のコンプレッサを迂回するエアバイパス通路に設けられたエアバイパスバルブ機構と、
前記エアバイパスバルブ機構を制御するエアバイパスバルブ信号の状態に基づき前記エアバイパスバルブ機構の異常を判定するエアバイパスバルブ機構異常判定手段と、
前記エアバイパスバルブ機構異常判定手段により前記エアバイパスバルブ機構が異常であると判定されると、前記ウエストゲートバルブを開いて前記過給機による過給を所定圧以下に抑えるよう前記ウエストゲートバルブ駆動機構を制御する制御手段とを備え、
前記エアバイパスバルブ機構異常判定手段は、
エアバイパスバルブ機構を駆動する電圧が所定電圧を超えているときに異常判定を行い、
前記エアバイパスバルブ信号が OFF 信号の場合に所定時間 OFF 信号状態が継続すれば正常と判定し、所定時間 OFF 信号がないと異常と判定し、
前記エアバイパスバルブ信号が ON 信号の場合に所定時間 ON 信号状態が継続すれば正常と判定し、所定時間 ON 信号がないと異常と判定することを特徴とする過給機付き内燃機関のウエストゲートバルブ制御装置。
A turbocharger composed of a turbine disposed in the exhaust passage and a compressor disposed in the intake passage, a wastegate valve interposed in a bypass passage that bypasses the turbine of the turbocharger in the exhaust passage, and drives the wastegate valve In the internal combustion engine with a supercharger equipped with a wastegate valve drive mechanism that
An air bypass valve mechanism provided in an air bypass passage that bypasses the compressor of the supercharger in the intake passage;
An air bypass valve mechanism abnormality determining means for determining abnormality of the air bypass valve mechanism based on a state of an air bypass valve signal for controlling the air bypass valve mechanism;
Wherein when the air bypass valve mechanism by the air bypass valve mechanism abnormality determining means is determined to be abnormal, the waste gate valve driven to suppress supercharging below a predetermined pressure by the supercharger open the waste gate valve Control means for controlling the mechanism,
The air bypass valve mechanism abnormality determining means is
When the voltage that drives the air bypass valve mechanism exceeds a predetermined voltage, an abnormality is determined,
When the air bypass valve signal is an OFF signal, if the OFF signal state continues for a predetermined time, it is determined to be normal, and if there is no OFF signal for a predetermined time, it is determined to be abnormal,
A wastegate for an internal combustion engine with a supercharger, wherein when the air bypass valve signal is an ON signal, it is determined as normal if the ON signal state continues for a predetermined time, and it is determined as abnormal if there is no ON signal for a predetermined time Valve control device.
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