JP4110766B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車用等の内燃機関には、機関運転状態を変更すべく動作される駆動装置が設けられている。こうした駆動装置としては、例えば可変ノズル型ターボチャージャの可変ノズル装置があげられる。
【0003】
上記可変ノズル装置は、ターボチャージャのタービンホイールへと内燃機関の排気を吹き付けるための排気経路に設けられたノズルベーンと、同排気経路の排気流通面積を変更すべくノズルベーンを開閉動作させるアクチュエータとを備えている。そして、上記排気流通面積の変更によってタービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とすることで、ターボチャージャの回転速度が変更され、内燃機関の過給圧(吸気圧)が調整される。こうした可変ノズル装置は、内燃機関を制御すべく自動車に搭載された電子制御装置によって制御される。
【0004】
しかし、上記のように過給圧に基づいて異常発生の有無を判断する場合、実際の異常発生から同異常の影響が過給圧に現れるのに時間がかかるといった問題や、検出できる異常がノズルベーンの固着に限られるといった問題がある。そのため、例えば、以下に示す[1]の対策により異常検出に要する時間を短縮したり、[2]〜[4]の対策により検出できる異常の種類を多くしたりすることも考えられる。
【0005】
[1]異常検出に要する時間を短縮するためにノズルベーンの位置(開度)を検出するノズル位置センサ等を設け、同センサからの検出信号に基づき異常発生の有無を判断する
[2]アクチュエータの動作状態をモニタして異常発生の有無を判断する
[3]ノズル開度センサからの検出信号のレベルが通常の範囲から外れているか否かに基づき、ノズル開度センサについての異常発生の有無を判断する
[4]ノズル開度センサの検出信号から求められる実際のノズル開度と、電子制御装置によって求められるノズル開度の指令値とに基づき、ノズル開度を指令値に近づけるためのフィードバック制御についての異常発生の有無を判断する
この場合、電子制御装置にて実際のノズルベーンの位置、アクチュエータの動作状態、及びノズル開度の指令値等から上記各種異常の検出を行い、その検出結果に基づき電子制御装置側で異常の種類を判別することで、同異常の種類毎に適切な内燃機関のフェイルセーフを行うことが可能になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の場合には電子制御装置で各種異常を検出するとともに、その検出された異常の種類の判別が行われることから、それらの処理が複雑化して電子制御装置の負荷が高くなるという問題がある。
【0007】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関を制御する電子制御装置とは別に可変ノズル装置を制御するコントローラを設け、各種の異常を検出・判別するための処理の実行に伴い、電子制御装置の負荷が高くなるのを抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、内燃機関を制御する電子制御装置と、同機関の運転状態を変更すべくターボチャージャのタービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変ノズル装置と、前記電子制御装置から通信により指令を受けて前記可変ノズル装置を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、各種の異常を検出し、前記機関への影響の大きい異常と同影響の小さい異常とに大別し、この大別された異常に応じた信号を前記電子制御装置に出力するとともに、同異常を検出したとき、前記排気の流速が低下する側に前記可変ノズル装置を制御し、前記電子制御装置は、前記機関への影響の大きい異常に応じた信号に基づきアクセル踏込量を所定のガード値で上限ガードする第1のフェイルセーフを実行し、同機関への影響の小さい異常に応じた信号に基づき前記アクセル踏込量を前記所定のガード値よりも大きいガード値で上限ガードする第2のフェイルセーフを実行するものとした。
【0009】
上記構成によれば、コントローラ側で各種の異常が検出されるとともに、その異常が前記機関への影響の大きい異常と同影響の小さい異常とに大別され、大別された異常に対応した信号がコントローラから電子制御装置に出力される。そして、これらの信号に応じて電子制御装置側での異常判別が行われ、当該判別結果が例えば上記異常に応じた適切な態様での内燃機関のフェイルセーフを実行したりするときに用いられる。上記のようにコントローラ側で異常検出が行われることにより、電子制御装置側で異常検出が行われる場合のように同異常を検出するための処理の実行に伴い電子制御装置の負荷が高くなるのを抑制することができる。更に、異常発生時にコントローラから電子制御装置へと出力される信号は大別された異常に応じた信号だけであることから、その信号の種類が過度に多くなって同信号を入出力する際の処理が複雑になったり、異常を判別する処理が複雑になったりして電子制御装置の負荷が高くなるのも抑制することができる。
また、コントローラは、異常を検出したとき、前記排気の流速が低下する側に前記可変ノズル装置を制御するため、異常の発生に伴いターボチャージャの過回転が生じるのを抑制することができる。
【0013】
また、上記構成によれば、内燃機関への影響の大きい異常に対応した信号がコントローラから出力された場合にはアクセル踏込量を所定のガード値で上限ガードする第1のフェイルセーフが実行され、同機関への影響の小さい異常に対応した信号がコントローラから出力された場合には前記アクセル踏込量を前記所定のガード値よりも大きいガード値で上限ガードする小さい第2のフェイルセーフが実行される。従って、各種異常に応じて的確な内燃機関のフェイルセーフを行いつつ、同フェイルセーフによる機関出力の低下など機関運転への影響を低く抑えることができる。
【0014】
なお、第2のフェイルセーフとしては、その実行に伴う機関出力の低下など内燃機関への影響が最小限にとどめられるものとすることが好ましい。
請求項記載の発明では、請求項記載の発明において、前記コントローラは、内燃機関への影響が大である異常と当該影響が小である異常との両方が検出されたとき、同機関への影響の大きい異常に応じた信号を出力するものとした。
【0015】
上記構成によれば、内燃機関への影響が大である異常と当該影響が小である異常との両方が検出されたとき、同機関への影響の大きい異常に応じた信号がコントローラから出力されるため、その信号に基づき第1のフェイルセーフが実行され、上記各異常に対し適切な対処を施すことができるようになる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を可変ノズル型ターボチャージャを備える車載用ディーゼルエンジンに適用した一実施形態について図1〜図8を参照して説明する。
【0019】
図1に示されるように、エンジン1における吸気通路2の上流部分、及び排気通路3の下流部分は、それぞれターボチャージャ4に繋がっている。このターボチャージャ4は、吸気通路2の下流側へ空気を送り出すためのコンプレッサホイール5と、排気通路3を通過する排気の吹き付けに基づいて回転するタービンホイール6とを備えている。そして、タービンホイール6が回転すると、それと一体にコンプレッサホイール5が回転し、これによりエンジン1の吸入空気量が増加して同エンジン1の出力を向上させることが可能となる。
【0020】
ターボチャージャ4には、タービンホイール6に吹き付けられる排気の流速を可変とし、ターボチャージャ4の回転速度を変更するための可変ノズル装置7が設けられている。この可変ノズル装置7は、タービンホイール6に排気を吹き付けるための排気経路上に設けられた可変ノズル機構7aと、同機構7aを動作させるアクチュエータである直流(DC)モータ9とを備えている。
【0021】
この可変ノズル機構7aは、上記排気経路の排気流通面積を変更すべく開閉動作する弁機構であって、その排気流通面積の変更によってタービンホイール6に吹き付けられる排気の流速を可変とするものである。即ち、可変ノズル機構7aには、DCモータ9によって開閉動作させられるノズルベーン10が設けられており、同ノズルベーン10の開閉によって上記排気の流速が変更される。このように排気の流速を可変とすることで、ターボチャージャ4の回転速度が変更され、エンジン1の過給圧(吸気圧)が調整されるようになる。
【0022】
なお、ノズルベーン10を閉じ側に変位させた場合には、タービンホイール6に吹き付けられる排気の流速が大となり、ターボチャージャ4の回転速度は高くなってエンジン1の過給圧は上昇する。また、ノズルベーン10を開き側に変位させると、タービンホイール6に吹き付けられる排気の流速が小となり、ターボチャージャ4の回転速度は低くなってエンジン1の過給圧は低下するようになる。
【0023】
ここで、可変ノズル機構7aの詳細な構造について図2及び図3を参照して説明する。なお、図2は可変ノズル機構7aをコンプレッサホイール5側(図1の上側)から見た正面図であり、図3は図2の可変ノズル機構7aを矢印A−A方向から見た側断面図である。
【0024】
これら図2及び図3に示されるように、可変ノズル機構7aは、リング状に形成されたノズルバックプレート21を備えている。ノズルバックプレート21には、複数の軸22が同プレート21の円心を中心として等角度毎に設けられている。各軸22は、ノズルバックプレート21をその厚さ方向に貫通して回動可能に支持されている。これら軸22の一端部(図3の下端部)には、ノズルベーン10が固定されている。また、軸22の他端部(図3の上端部)には、同軸22と直交してノズルバックプレート21の外縁部へ延びる開閉レバー23が固定されている。
【0025】
各開閉レバー23とノズルバックプレート21との間には、ノズルバックプレート21と重なるように環状のリングプレート24が設けられている。このリングプレート24は、DCモータ9の駆動に基づき周方向に回動するようになっている。また、リングプレート24には、その円心を中心として等角度毎に複数のピン25が設けられている。それらピン25は、各開閉レバー23に対して回動可能に連結されている。
【0026】
そして、DCモータ9の駆動によりリングプレート24がその円心を中心に回動すると、各ピン25が各開閉レバー23をリングプレート24の回動方向へ押す。その結果、それら開閉レバー23は軸22を回動させることとなり、軸22の回動に伴い各ノズルベーン10は同軸22を中心にして各々同期した状態で開閉動作する。こうした隣合うノズルベーン10の開閉動作に基づき、各ノズルベーン10間の隙間の大きさ、即ちタービンホイール6に排気を吹き付けるための排気経路の排気流通面積が変化し、同排気の流速が可変とされるようになる。
【0027】
次に、本実施形態におけるエンジン1の制御装置の電気的構成について図1を参照して説明する。
この制御装置は、エンジン1を制御するエンジン用電子制御装置(エンジンECU)12を備えている。エンジンECU12には、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ13からの信号、及び、アクセルペダル15の踏み込み量(アクセル踏込量)を検出するアクセルポジションセンサ16からの信号が入力される。エンジンECU12は、エンジン1の運転制御の一つとして、エンジン1の燃料噴射制御を実行する。
【0028】
この燃料噴射量制御は、エンジン回転速度NE及びアクセル踏込量ACCP等から求められる燃料噴射量の指令値に基づき燃料噴射弁14を駆動制御し、当該指令値に対応した量の燃料を燃料噴射弁14から噴射させることで実現される。このように燃料噴射量を制御することにより、エンジン1の出力トルクが調整されるようになる。
【0029】
一方、エンジンECU12に接続されたコントローラ8には、ノズルベーン10の位置を検出するノズル位置センサ11からの信号が入力されるとともに、DCモータ9の電流値を検出する電流検出回路8aが設けられている。そして、コントローラ8は、エンジンECU12から通信により指令を受けてDCモータ9を駆動し、ノズルベーン10の開度を制御する。
【0030】
こうしたノズルベーン10の開度制御では、まずエンジンECU12でエンジン1の運転状態に基づきノズルベーン10の開度指令値が算出され、この開度指令値に対応した信号がコントローラ8に出力される。コントローラ8は、ノズル位置センサ11の検出信号から求められる実際のノズル開度が、エンジンECU12からの指令として入力された開度指令値に近づくよう、DCモータ9を駆動制御する。以上のようにして、ノズルベーン10の開度を開度指令値に近づけるためのフィードバック制御が行われるようになる。
【0031】
ところで、上記のような可変ノズル装置7が設けられたエンジン1においては、ノズルベーン10の固着、DCモータ9の固着、上記フィードバック制御の異常、及びノズル位置センサ11の異常といった各種の異常が発生する可能性がある。更に、エンジンECU12とは別に可変ノズル装置7(DCモータ9)を制御するコントローラ8が設けられていることから、上記各種異常に加えてエンジンECU12からコントローラ8への通信を行う際の通信異常といった特有の異常も発生する。
【0032】
これら各種異常の検出はコントローラ8側で行うことが可能である。このように各種異常の検出をコントローラ8側で行うことにより、その異常検出がエンジンECU12側で行われる場合のように同ECU12の負荷が高くなるのを抑制することができる。また、異常検出に要する時間も短くできる。
【0033】
上記各種異常を検出したときには、例えば異常の種類に応じて異なった態様で適切なエンジン1のフェイルセーフを行うといった対策を講じることが重要である。そして、こうした異常の種類に応じた適切なフェイルセーフを行うためには各種異常の種類に対応した信号を各々コントローラ8からエンジンECU12に出力し、当該信号に基づいてエンジンECU12側で異常の種類を判別することが考えられる。しかし、この場合には各種異常に対応する信号の種類が多くなって同信号を入出力する際の処理が複雑になったり、同信号から異常の種類を判別する処理が複雑になったりしてエンジンECU12の負荷が高くなる。
【0034】
そこで本実施形態では、コントローラ8側で各種異常を検出するとともに、その異常を例えばエンジン1への影響が大きい異常と同影響が小さい異常との二種類など程度毎に大別する。更に、この大別された異常に応じた信号をコントローラ8からエンジンECU12に出力し、エンジンECU12で上記信号が上記二種類の異常のうちのいずれに応じたものであるかを判別する。そして、エンジン1への影響が大きい異常に対応した信号である場合には、同エンジン1の保護を最優先としたフェイルセーフを実行する。また、エンジン1への影響が小さい異常に対応した信号である場合には、上記フェイルセーフよりもエンジン1への影響が小さいフェイルセーフ、例えばエンジン1の出力への影響が最小限にとどめられるフェイルセーフを実行する。
【0035】
このようにすれば、異常発生時にコントローラ8からエンジンECU12に出力される信号は、大別された異常に応じた二種類の信号のいずれかだけになる。そのため、異常発生時にコントローラ8からエンジンECU12に出力される信号の種類が過度に多くなって同信号を入出力する際の処理が複雑になったり、同信号に基づいて異常を判別する処理が複雑になったりしてエンジンECU12の負荷が高くなるのを抑制することができる。
【0036】
また、エンジン1への影響が大きい異常の発生と同影響が小さい異常の発生とに対して、上記のように各々異なる態様での適切なフェイルセーフが実行される。そのため、異常の種類に応じて的確なフェイルセーフを行いつつ、同フェイルセーフによるエンジン出力の低下などエンジン運転への影響を低く抑えることができる。
【0037】
次に、コントローラ8からエンジンECU12への通信態様について図4を参照して説明する。
コントローラ8は、エンジンECU12にオン(Hi)信号又はオフ(Lo)信号を出力するものであり、所定期間(本実施形態では32ms)中にエンジンECU12に出力される信号おけるオン信号の割合(以下、デューティ比という)を0%、20%、40%、60%、80%、100%のうちのいずれかに変更可能となっている。なお、図4において(a)〜(f)は、それぞれデューティ比が0%、20%、40%、60%、80%、100%であるときにエンジンECU12に入力される信号の状態を示すものである。
【0038】
コントローラ8は、通常時には図4(c)に示されるようにデューティ比が40%となる信号をエンジンECU12に出力し、エンジン停止時等にノズルベーン10が全閉位置に突き当てられたときには図4(d)に示されるようにデューティ比が60%となる信号をエンジンECU12に出力する。従って、上述した各種異常が発生していないときには、コントローラ8からエンジンECU12にはデューティ比が40%若しくは60%となる信号が出力されることとなる。
【0039】
一方、ノズルベーン10の固着、DCモータ9の固着、及びフィードバック制御の異常等がコントローラ8側で検出されたときには、それらの異常がエンジン1への影響の大きい異常として大別される。そして、コントローラ8は、当該異常に対応した信号として、図4(e)に示されるようにデューティ比が80%となる信号をエンジンECU12に出力する。上記ノズルベーン10の固着やDCモータ9の固着といった異常については、DCモータ9の電流値が所定値(例えば数アンペア)以上になることに基づき検出される。また、フィードバック制御の異常については、実際のノズル開度と開度指令値との差が過度に大となることや、実際のノズル開度が目標値(開度指令値)に達するのに所定時間以上かかることに基づき検出される。
【0040】
一方、ノズル位置センサ11の異常やエンジンECU12からコントローラ8への通信異常等がコントローラ8側で検出されたときには、それらの異常がエンジン1への影響の小さい異常として大別される。そして、コントローラ8は、当該異常に対応した信号として、図4(b)に示されるようにデューティ比が20%となる信号をエンジンECU12に出力する。上記ノズル位置センサ11の異常については、同センサ11からの検出信号のレベルが通常の範囲から外れていることや、同センサ11からの検出信号に基づき求められる実際のノズル開度と目標値(開度指令値)との差が所定値以上になることに基づき検出される。また、エンジンECU12からコントローラ8への通信異常については、エンジンECU12からコントローラ8に出力される信号がオン(Hi)又はオフ(Lo)に固定されていることに基づき検出される。
【0041】
なお、エンジン1への影響の大きい異常と同影響の小さい異常との両方が検出された場合、コントローラ8は、同影響の大きい異常に対応した信号として、デューティ比80%となる信号をエンジンECU12に出力する。
【0042】
更に、コントローラ8からエンジンECU12に信号を出力するための信号線が断線したり、それら両者の間で短絡が生じたりすることもある。この場合、エンジンECU12に入力される信号が図4(a)に示される状態(断線)となったり、図4(f)に示される状態(短絡)となったりする。
【0043】
次に、エンジンECU12に入力された信号が、デューティ比80%の信号であってエンジン1への影響の大きい異常に対応したものであるか、或いはデューティ比20%の信号であってエンジン1への影響の小さい異常に対応したものであるかを判別する手順について、異常判別ルーチンを示す図5及び図6のフローチャートを参照して説明する。この異常判別ルーチンは、エンジンECU12を通じて所定時間(本実施形態では4ms)毎の時間割り込みにて実行される。
【0044】
異常判別ルーチンにおいては、コントローラ8からエンジンECU12に入力される信号のデューティ比を判別するに際し、32ms毎という一定期間毎に当該判別が開始されることとなる。この判別の開始タイミングは、コントローラ8がエンジンECU12に異常等に対応した信号を出力するときであって同信号をオフ(Lo)信号からオン(Hi)信号に切り換えるタイミング(図4のT0)に対応している。
【0045】
上記32msという一定期間中において、コントローラ8からエンジンECU12に入力される信号がオン信号であるか、あるいはオフ信号であるかの判定が4ms経過毎に合計八回行われる(S101:図5)。続いて、ステップS102では、ステップS101での判定結果を用いて、オン信号からオフ信号への切り換えが有ったか否かが判断される。
【0046】
このステップS102で肯定判定がなされると、コントローラ8からエンジンECU12に入力される信号が、エンジン1への影響の小さい異常に対応したもの(デューティ比20%)であるか、或いは同影響の大きい異常に対応したもの(デューティ比80%)であるかの判別が行われる(S103〜S106)。また、ステップS102で否定判定がなされると、コントローラ8からエンジンECU12に信号を出力するための信号線が断線していないかどうか、或いはそれら両者の間で短絡が生じていないかどうかの判断が行われる(S107〜S110:図6)。
【0047】
以下、ステップS103〜S106の処理と、ステップS107〜S110の処理とを個別に説明する。
[S103〜S106の処理]
ステップS103では、今回のオン信号かオフ信号かの判定は、上述した32ms毎に開始される判別の開始後における二回目の判定(図4のタイミングT1での判定)であるか否かが判断される(S103)。ここで肯定判定であれば、一回目の判定と二回目の判定との間でオン信号からオフ信号への切り換えが有ったことになり、コントローラ8がエンジンECU12に出力した信号は図4(b)に示されるデューティ比20%の信号である旨判断される(S104)。この場合、コントローラ8からエンジンECU12に入力される信号は、デューティ比20%の信号であることから、エンジン1への影響の小さい異常に対応したものとして判別される。
【0048】
一方、ステップS103で否定判定がなされると、今回のオン信号かオフ信号かの判定は、32ms毎に開始される判別の開始後における七回目の判定(図4のタイミングT2)であるか否かが判断される(S105)。ここで肯定判定であれば、六回目の判定と七回目の判定との間でオン信号からオフ信号への切り換えが有ったことになり、コントローラ8からエンジンECU12に入力された信号は図4(e)に示されるデューティ比80%の信号である旨判断される(S106)。この場合、コントローラ8からエンジンECU12に入力される信号は、デューティ比80%の信号であることから、エンジン1への影響の大きい異常に対応したものとして判別される。
【0049】
上記のように異常発生時の信号として、デューティ比が20%の信号と80%の信号との二種類だけが用いられる場合、エンジンECU12に入力された信号のデューティ比を判別するために同ECU12の負荷が過度に高くなることはなくなる。これは、異常発生時の信号の種類(デューティ比の種類)が少ない場合には、オン信号からオフ信号に切り換えがあったとき、判別開始(図4のT0)後において何回目のオン・オフ信号判定が行われているかに基づき上記デューティ比を判別することが可能なためである。
【0050】
仮に、異常発生時の信号の種類(デューティ比の種類)が多くなって、異常に対応する各信号のデューティ比を近い値にせざるを得なくなると、上記のような仕方では当該デューティ比の判別を行うことができなくなる。即ち、例えばデューティ比が15%の信号と20%の信号とでは、図7に実線(15%)及び破線(20%)で示されるように、共に32ms毎の判別の開始(T0)後におけるオンオフ信号判定の一回目(4ms経過時点)と二回目(8ms経過時点)の間でオン信号からオフ信号への切り換えが生じることとなる。従って、上記一回目の判定と二回目の判定との間でオン信号からオフ信号への切り換えがあった旨判断することはできても、デューティ比が20%であるのか15%であるのかは判別できないことから、このときには当該判別を行うための別の処理を割り込み処理として実行しなければならなくなる。
【0051】
このように、異常発生時の信号の種類(デューティ比の種類)が多くなると、上記のような割り込み処理が多く行われることから、それに伴いエンジンECU12の負荷が高くなるという問題も無視できなくなる。しかし、異常発生時の信号として、本実施形態のようにデューティ比が20%の信号と80%の信号との二種類だけを用いるようにすれば、当該デューティ比を判別するためにエンジンECU12の負荷が高くなるという上記の不具合を回避することができる。
【0052】
[S107〜S110の処理]
ステップS107(図6)では、32ms毎に開始される判別の開始後におけるオン・オフ信号判定の七回目と八回目とで共にオン信号であるか否かが判断される(S107)。ここで肯定判定であれば、32msという判別期間中においてオン信号のままであったことになり、上記デューティ比が100%である旨判断され(S108)、コントローラ8とエンジンECU12との間で短絡が生じている旨判断される。
【0053】
一方、ステップS107で否定判定がなされると、32ms毎に開始される判別の開始後における一回目のオン・オフ信号判定でオフ信号であるか否かが判断される(S109)。ここで肯定判定であれば、32msという判別期間中においてオフ信号のままであることになり、上記デューティ比が0%である旨判断され(S110)、コントローラ8からエンジンECU12に信号を出力するための信号線が断線している旨判断される。
【0054】
次に、上記異常の発生時に行われるエンジン1のフェイルセーフの実行手順について図8を参照して説明する。図8は、上記異常の種類に応じて異なった態様の適切なフェイルセーフを実行するためのフェイルセーフ実行ルーチンを示すフローチャートである。このフェイルセーフ実行ルーチンは、エンジンECU12を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【0055】
フェイルセーフ実行ルーチンにおいて、コントローラ8からエンジンECU12に入力される信号のデューティ比が80%であれば、ステップS201,S202で共に肯定判定がなされ、上記信号がエンジン1への影響の大きい異常に対応したものである旨判断される。この場合、エンジン1の燃料噴射量の指令値を算出するのに用いられるアクセル踏込量ACCPがガード値aで上限ガードされる(S203)。これにより、エンジン1における燃料噴射量の増加が抑制され、同エンジン1を保護できる程度にエンジン出力を抑えるフェイルセーフが行われるようになる。なお、上記ガード値aは、エンジン1を保護するのに適した値、例えば12%に設定される。
【0056】
一方、コントローラ8からエンジンECU12に入力される信号のデューティ比が20%であれば、ステップS201で否定判定がなされるとともに、ステップS204で肯定判定がなされ、上記信号がエンジン1への影響の小さい異常に対応したものである旨判断される。この場合、アクセル踏込量ACCPが上記ガード値aよりも大きい値であるガード値bで上限ガードされる(S205)。これにより、エンジン1における燃料噴射量の増加が抑制され、エンジン1の出力低下という影響について上記フェイルセーフよりも影響の小さいフェイルセーフが行われるようになる。なお、上記ガード値bは、例えばエンジン1の出力低下という影響を最小限に抑えるのに適した値、例えば25%に設定される。
【0057】
上記いずれのフェイルセーフの実行時にもエンジンECU12からコントローラ8へとノズルベーン10の全開指令がなされ(S206)、コントローラ8によるDCモータ9の駆動制御を通じてノズルベーン10が駆動可能な場合には全開位置に変位させられる。このノズルベーン10の開き側への変位により、タービンホイール6に吹き付けられる排気の流速が低下させられる。このため、異常の発生に伴いターボチャージャ4に過回転が生じることを抑制し、極力通常に近い状態でのエンジン運転を行えるようにすることができる。
【0058】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)ノズルベーン10の固着、DCモータ9の固着、フィードバック制御の異常、ノズル位置センサ11の異常、及び、エンジンECU12からコントローラ8への通信異常といった各種異常の検出は、コントローラ8側で行われることとなる。このため、上記各種異常の検出がエンジンECU12側で行われる場合のように、エンジンECU12の負荷が高くなるのを抑制することができる。
【0059】
(2)コントローラ8側で検出された各種異常は、エンジン1への影響の大きい異常と同影響の小さい異常との二種類など程度毎に大別され、大別された異常に対応した信号がコントローラ8からエンジンECU12に出力される。即ち、エンジン1への影響の大きい異常の発生時にはデューティ比80%の信号がエンジンECU12に出力され、エンジン1への影響の小さい異常の発生時にはデューティ比20%の信号がエンジンECU12に出力される。そして、エンジンECU12では、コントローラ8からの信号のデューティ比が80%であるか、或いは20%であるかに基づき、エンジン1への影響の大きい異常が発生しているのか、或いは同影響の小さい異常が発生しているのかが判別される。このように、異常発生時にコントローラ8からエンジンECU12に出力される信号としては、デューティ比80%の信号とデューティ比20%の信号との二種類だけとされることから、その信号の種類が過度に多くなって同信号を入出力する際の処理が複雑になったり、同信号に基づいて異常を判別する処理が複雑になったりしてエンジンECU12の負荷が高くなるのを抑制することができる。また、コントローラ8からエンジンECU12に出力される信号は異常時及び正常時を含めて数種類程度に抑えられるため、エンジンECU12側での異常・正常等の状態を判別を簡素な仕様で実現することができる。
【0060】
(3)上記信号のデューティ比が80%であってエンジン1への影響が大きい異常が発生している旨判断されると、アクセル踏込量ACCPがガード値a(12%)で上限ガードされ、燃料噴射量の増加が抑制されるようになる。これにより、エンジン1を保護できる程度にエンジン出力が抑えられ、エンジン1の保護を目的としたフェイルセーフがなされることとなる。一方、上記信号のデューティ比が20%であってエンジン1への影響が小さい異常が発生している旨判断されると、アクセル踏込量ACCPがガード値b(25%)で上限ガードされ、燃料噴射量の増加が抑制されるようになる。これにより、エンジン出力の低下という影響について上記フェイルセーフよりも影響の小さいフェイルセーフがなされることとなる。このようにエンジン1への影響が大きい異常の発生と同影響が小さい異常の発生とに対して、上記のように各々異なる態様での適切なフェイルセーフが実行される。そのため、異常の程度に応じて的確なフェイルセーフを行いつつ、同フェイルセーフによるエンジン出力の低下などエンジン運転への影響を低く抑えることができる。
【0061】
(4)コントローラ8は、エンジン1への影響の大きい異常と同影響の小さい異常との両方が検出された場合、同影響の大きい異常に対応した信号としてデューティ比80%の信号をエンジンECU12に出力する。そのため、上記のような異常発生状況のときにエンジン1の保護を目的としたフェイルセーフが行われ、上記各異常に対して適切な対処を施すことができるようになる。
【0062】
(5)コントローラ8からエンジンECU12に出力される信号のデューティ比が20%又は80%であって異常が発生している旨判断されるとき、ノズルベーン10が可動状態にあれば全開位置まで開き側に変位させられる。これにより、タービンホイール6に吹き付けられる排気の流速を低下させてターボチャージャ4の過回転を抑制し、上記異常の発生時であっても極力通常に近い状態でのエンジン運転を行えるようにすることができる。
【0063】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・異常が発生したときにノズルベーン10を開き側(全開位置)へと変位させたが、必ずしも全開位置まで変位させる必要はなく、ある程度開き側の位置まで変位させるだけにとどめてもよい。
【0064】
・異常が発生したとき、必ずしも上記のようにノズルベーン10を開き側に変位させる必要はない。
・エンジン1のフェイルセーフとしてアクセルポジションセンサ16の検出信号から求められるアクセル踏込量ACCPを上限ガードするようにしたが、同上限ガードのためのガード値a,bを適宜変更してもよい。
【0065】
・発生した異常をコントローラ8にて二種類に大別したが、この大別する種類の数を上記実施形態の場合よりも多少多くし、その種類に応じた信号をエンジンECU12に出力するようにしてもよい。
【0066】
・本発明をガソリンエンジンに適用してもよい。この場合、エンジンのフェイルセーフとしては、例えば燃料カットを採用することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態のエンジンに設けられた可変ノズル型ターボチャージャ、及びその可変ノズル機構を駆動制御する制御装置の全体構成を示す略図。
【図2】可変ノズル機構の詳細構造を示す正面図。
【図3】図2の可変ノズル機構を矢印A−A方向から見た断面図。
【図4】コントローラからエンジンECUへの信号の出力態様を示すタイムチャート。
【図5】エンジンECUにて行われる異常判別の手順を示すフローチャート。
【図6】エンジンECUにて行われる異常判別の手順を示すフローチャート。
【図7】コントローラからエンジンECUへの信号の出力態様を示すタイムチャート。
【図8】フェイルセーフの実行手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…エンジン、4…ターボチャージャ、6…タービンホイール、7…可変ノズル装置、7a…可変ノズル機構、8…コントローラ、8a…電流検出回路、9…直流(DC)モータ、10…ノズルベーン、11…ノズル位置センサ、12…エンジンECU、13…回転速度センサ、14…燃料噴射弁、16…アクセルポジションセンサ。

Claims (2)

  1. 内燃機関を制御する電子制御装置と、同機関の運転状態を変更すべくターボチャージャのタービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変ノズル装置と、前記電子制御装置から通信により指令を受けて前記可変ノズル装置を制御するコントローラとを備え、
    前記コントローラは、各種の異常を検出し、前記機関への影響の大きい異常と同影響の小さい異常とに大別し、この大別された異常に応じた信号を前記電子制御装置に出力するとともに、同異常を検出したとき、前記排気の流速が低下する側に前記可変ノズル装置を制御し、
    前記電子制御装置は、前記機関への影響の大きい異常に応じた信号に基づきアクセル踏込量を所定のガード値で上限ガードする第1のフェイルセーフを実行し、同機関への影響の小さい異常に応じた信号に基づき前記アクセル踏込量を前記所定のガード値よりも大きいガード値で上限ガードする第2のフェイルセーフを実行する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記コントローラは、内燃機関への影響が大である異常と当該影響が小である異常との両方が検出されたとき、同機関への影響の大きい異常に応じた信号を出力する
    請求項1記載の内燃機関の制御装置。
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