JP6295725B2 - Turbocharger abnormality determination device - Google Patents

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Description

本発明は、ウェイストゲートバルブを有するターボチャージャの異常判定装置に関するものである。   The present invention relates to an abnormality determination device for a turbocharger having a waste gate valve.

近年、ターボチャージャのタービンハウジングに、タービンホイールを迂回して延びる形状で同タービンホイールよりも排気上流側の部分と同下流側の部分とを連通するバイパス通路を設けるとともに、同バイパス通路による連通と同連通の遮断とを切り換えるウェイストゲートバルブを設けることが多用されている(例えば特許文献1参照)。   In recent years, a turbine housing of a turbocharger has been provided with a bypass passage that communicates with a portion on the exhaust upstream side and a portion on the downstream side of the turbine wheel in a shape extending around the turbine wheel, and communication with the bypass passage. It is often used to provide a waste gate valve that switches between blocking the communication (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の装置では、駆動用のアクチュエータがリンク機構を介してウェイストゲートバルブに接続されている。そして、このアクチュエータの作動制御を通じてウェイストゲートバルブが開閉駆動される。   In the device described in Patent Document 1, a driving actuator is connected to a waste gate valve via a link mechanism. The waste gate valve is driven to open and close through the actuator operation control.

また、特許文献1に記載の装置では、ウェイストゲートバルブの閉弁に際して、その弁体がバルブシート部に突き当たったときの作動位置を同ウェイストゲートバルブの全閉位置とする処理(イニシャライズ処理)が実行される。こうしたイニシャライズ処理を実行することにより、ウェイストゲートバルブを閉弁させる際に、弁体がバブルシート部に着座する位置までアクチュエータが駆動されるようになる。   Further, in the apparatus described in Patent Document 1, when the waste gate valve is closed, a process (initialization process) is performed in which the operating position when the valve body hits the valve seat portion is the fully closed position of the waste gate valve. Executed. By performing such initialization processing, the actuator is driven to a position where the valve body is seated on the bubble seat portion when the waste gate valve is closed.

特開2012−67698号公報JP 2012-67698 A

ところで、タービンハウジングは高温の排気からの受熱によって高温になるため、同タービンハウジングに設けられたバルブシート部も高温になる。そして、バルブシート部が高温になった状態で同バルブシート部への弁体の着座が繰り返されたり、バルブシート部に弁体が強く押し付けられたりすると、バルブシート部付近が塑性変形してウェイストゲートバルブの全閉位置が変化するおそれがある。   By the way, since the turbine housing becomes high temperature by receiving heat from the high temperature exhaust, the valve seat portion provided in the turbine housing also becomes high temperature. If the valve seat is repeatedly seated on the valve seat while the valve seat is hot, or if the valve is pressed strongly against the valve seat, the vicinity of the valve seat is plastically deformed and waste The fully closed position of the gate valve may change.

こうした場合であっても、特許文献1に記載の装置では、上述したイニシャライズ処理が実行されるため、ウェイストゲートバルブを閉弁させる際には弁体がバブルシート部に着座するようになる。ただし、バルブシート部付近の塑性変形量が大きくなると、タービンハウジングの内部応力が大きくなるため、その剛性の低下を招いてしまう。これにより、場合によってはタービンハウジングに亀裂が発生するおそれがある。   Even in such a case, in the apparatus described in Patent Document 1, since the above-described initialization process is executed, the valve body is seated on the bubble seat portion when the waste gate valve is closed. However, when the amount of plastic deformation in the vicinity of the valve seat portion increases, the internal stress of the turbine housing increases, leading to a decrease in rigidity. This may cause cracks in the turbine housing in some cases.

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、亀裂発生の可能性があることを判定することのできるターボチャージャの異常判定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an abnormality determination device for a turbocharger that can determine that a crack is likely to occur.

上記課題を達成するためのターボチャージャの異常判定装置は、タービンホイールよりも排気上流側の部分と同下流側の部分とを連通するバイパス通路、および、同バイパス通路による連通と同連通の遮断とを切り換えるウェイストゲートバルブを有するタービンハウジングを備える。また上記異常判定装置は、前記ウェイストゲートバルブを開閉駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータの作動制御を実行する制御部と、前記ウェイストゲートバルブの全閉位置を検出する検出部とを備える。そして、その判定部により、ターボチャージャの温度が判定温度以下であり、且つ予め定められた基準位置と前記検出部により検出される全閉位置とのずれ量が判定値よりも大きいときに、前記ターボチャージャに異常有りと判定する。   An abnormality determination device for a turbocharger for achieving the above-described object includes a bypass passage that communicates a portion on the exhaust upstream side and a portion on the downstream side of the turbine wheel, and communication by the bypass passage and blocking of the communication. A turbine housing having a wastegate valve for switching between. The abnormality determination apparatus includes an actuator that opens and closes the waste gate valve, a control unit that performs operation control of the actuator, and a detection unit that detects a fully closed position of the waste gate valve. Then, when the temperature of the turbocharger is equal to or lower than the determination temperature by the determination unit and the deviation amount between the predetermined reference position and the fully closed position detected by the detection unit is larger than the determination value, It is determined that the turbocharger is abnormal.

前述したようにタービンハウジングにおけるウェイストゲートバルブのバルブシート部付近の塑性変形量が大きくなると、同タービンハウジングに亀裂が発生する可能性が高くなる。また、上記塑性変形量が大きくなると、予め定めた基準位置(例えば塑性変形量が「0」のときの位置)からの上記ウェイストゲートバルブの実際の全閉位置のずれ量も大きくなる。そのため、実際の全閉位置と基準位置とのずれ量が大きくなっていることにより、タービンハウジングに亀裂が発生するおそれがあることを精度良く判定することができる。この点、上記異常判定装置では、予め定められた基準位置と検出部により検出される全閉位置とのずれ量が判定値よりも大きいときにターボチャージャに異常有りと判定される。そのため、ターボチャージャの異常、具体的にはタービンハウジングにおける亀裂発生の可能性があることを精度良く判定することができる。   As described above, if the amount of plastic deformation in the vicinity of the valve seat portion of the waste gate valve in the turbine housing increases, the possibility of cracks in the turbine housing increases. Further, when the amount of plastic deformation increases, the amount of deviation of the actual fully closed position of the waste gate valve from a predetermined reference position (for example, a position when the amount of plastic deformation is “0”) also increases. For this reason, it is possible to accurately determine that the turbine housing may be cracked due to the large amount of deviation between the actual fully closed position and the reference position. In this regard, in the abnormality determination device, it is determined that there is an abnormality in the turbocharger when the deviation amount between the predetermined reference position and the fully closed position detected by the detection unit is larger than the determination value. Therefore, it is possible to accurately determine that there is a possibility that the turbocharger is abnormal, specifically, the crack is generated in the turbine housing.

また、ターボチャージャの温度はその作動状態に応じて変化する。そして、ターボチャージャの温度が変化すると、その各部(例えばタービンハウジングやウェイストゲートバルブ、並びにアクチュエータ)の熱膨張量が各別に変化し、これに伴って検出部によって検出されるウェイストゲートバルブの全閉位置も変化してしまう。そのため、単に検出部により検出される全閉位置に基づいてターボチャージャの異常を判定すると、ターボチャージャ各部の熱膨張の影響によって判定精度が低くなるおそれがある。この点、上記異常判定装置では、ターボチャージャの温度が判定温度以下である状況において前記ずれ量が判定値よりも大きいときに、ターボチャージャに異常有りと判定される。そのため、ターボチャージャの温度が低く各部の熱膨張量が小さいとき、すなわちターボチャージャ各部の熱膨張の影響を受けにくいときに検出部によって検出された全閉位置に基づいて上記異常の判定を実行することができ、タービンハウジングにおける亀裂発生の可能性があることを精度良く判定することができる。   Further, the temperature of the turbocharger changes according to its operating state. When the temperature of the turbocharger changes, the amount of thermal expansion of each part (for example, the turbine housing, wastegate valve, and actuator) changes individually, and along with this, the wastegate valve detected by the detection part is fully closed. The position will also change. For this reason, if the abnormality of the turbocharger is determined simply based on the fully closed position detected by the detection unit, the determination accuracy may be lowered due to the influence of thermal expansion of each part of the turbocharger. In this regard, in the abnormality determination device, it is determined that the turbocharger is abnormal when the deviation amount is larger than the determination value in a situation where the temperature of the turbocharger is equal to or lower than the determination temperature. Therefore, when the temperature of the turbocharger is low and the amount of thermal expansion of each part is small, that is, when it is difficult to be affected by the thermal expansion of each part of the turbocharger, the abnormality determination is executed based on the fully closed position detected by the detection unit. It is possible to accurately determine that there is a possibility of occurrence of cracks in the turbine housing.

一実施形態のターボチャージャの異常判定装置の概略構成を示す略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic which shows schematic structure of the abnormality determination apparatus of the turbocharger of one Embodiment. 同ターボチャージャのタービンハウジングの斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the perspective structure of the turbine housing of the turbocharger. タービンハウジングの図2の3−3線に沿った断面構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the cross-sectional structure along line 3-3 of FIG. 2 of a turbine housing. 判定処理の実行手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the execution procedure of a determination process.

以下、ターボチャージャの異常判定装置の一実施形態について説明する。
図1に示すように、ターボチャージャ20は、内燃機関10の吸気通路11に設けられるコンプレッサ21と、排気通路12に設けられるタービン22とを備えている。コンプレッサ21は内部にコンプレッサインペラ23を備えており、タービン22は内部にタービンホイール24を備えている。これらコンプレッサインペラ23とタービンホイール24とは、シャフト25を介して一体回転可能に連結されている。こうしたターボチャージャ20において、タービンホイール24に内燃機関10の排気が吹き付けられると、同タービンホイール24およびコンプレッサインペラ23が一体回転し、これにより吸気通路11を流れる吸気が加圧されて内燃機関10の燃焼室に強制的に送り込まれるようになる。
Hereinafter, an embodiment of a turbocharger abnormality determination device will be described.
As shown in FIG. 1, the turbocharger 20 includes a compressor 21 provided in the intake passage 11 of the internal combustion engine 10 and a turbine 22 provided in the exhaust passage 12. The compressor 21 includes a compressor impeller 23 inside, and the turbine 22 includes a turbine wheel 24 inside. The compressor impeller 23 and the turbine wheel 24 are connected via a shaft 25 so as to be integrally rotatable. In such a turbocharger 20, when the exhaust of the internal combustion engine 10 is blown onto the turbine wheel 24, the turbine wheel 24 and the compressor impeller 23 rotate together, whereby the intake air flowing through the intake passage 11 is pressurized and the internal combustion engine 10. It is forced into the combustion chamber.

タービン22にはタービンホイール24を迂回して延びる形状のバイパス通路26が設けられている。このバイパス通路26は、排気通路12における上記タービンホイール24よりも排気上流側の部分と同下流側の部分とを連通する形状で延設されている。また、タービン22には、バイパス通路26による連通と同連通の遮断とを切り換えるウェイストゲートバルブ27が設けられている。   The turbine 22 is provided with a bypass passage 26 having a shape extending around the turbine wheel 24. The bypass passage 26 extends in a shape that communicates a portion on the exhaust upstream side and the portion on the downstream side of the turbine wheel 24 in the exhaust passage 12. The turbine 22 is provided with a waste gate valve 27 for switching between communication by the bypass passage 26 and blocking of the communication.

図2または図3に示すように、タービンハウジング30の内部には冷却水が循環するウォータジャケット31が形成されている。タービンハウジング30には、ウォータジャケット31の内部に冷却水を導入するための導入口31Aとウォータジャケット31の内部から外部に冷却水を排出するための排出口31Bとが形成されている。ウォータジャケット31には、これら導入口31Aおよび排出口31Bを介して、内燃機関10の冷却水の一部が供給されて循環している。   As shown in FIG. 2 or 3, a water jacket 31 in which cooling water circulates is formed inside the turbine housing 30. The turbine housing 30 is formed with an inlet 31 </ b> A for introducing cooling water into the water jacket 31 and an outlet 31 </ b> B for discharging cooling water from the inside of the water jacket 31 to the outside. A part of the cooling water of the internal combustion engine 10 is supplied to the water jacket 31 and circulates through the inlet 31A and the outlet 31B.

タービンハウジング30は、その略全体がアルミニウム合金により形成されている。このタービンハウジング30には前記バイパス通路26が形成されている。図3に示すように、バイパス通路26は連通路32と貫通孔33とにより構成される。連通路32は排気通路12(図1参照)におけるタービンホイール24より排気下流側の部分に連通する形状に形成され、上記貫通孔33は、排気通路12におけるタービンホイール24より排気上流側の部分と連通路32とを連通する形状に形成されている。   The turbine housing 30 is substantially entirely formed of an aluminum alloy. The turbine housing 30 is formed with the bypass passage 26. As shown in FIG. 3, the bypass passage 26 includes a communication passage 32 and a through hole 33. The communication passage 32 is formed in a shape communicating with a portion of the exhaust passage 12 (see FIG. 1) on the exhaust downstream side of the turbine wheel 24, and the through hole 33 is formed on the exhaust passage 12 with a portion of the exhaust upstream side of the turbine wheel 24. A shape communicating with the communication path 32 is formed.

図2または図3に示すように、前記ウェイストゲートバルブ27は、上記貫通孔33における上記連通路32側の開口部周縁がバルブシート部41になる。またウェイストゲートバルブ27は、リンク機構42を介して電動式のアクチュエータ44に連結された弁体46を備えている。このリンク機構42は、回転軸36の軸心を揺動中心として揺動する揺動アーム43を備えている。この揺動アーム43の一端には上記アクチュエータ44の駆動ロッド45が相対回動可能に連結されており、同揺動アーム43の他端には円盤形状に形成された上記弁体46が連結ピン46Aによって一体に取り付けられている。   As shown in FIG. 2 or 3, the waste gate valve 27 has a valve seat 41 at the periphery of the opening on the side of the communication path 32 in the through hole 33. The waste gate valve 27 includes a valve body 46 connected to an electric actuator 44 through a link mechanism 42. The link mechanism 42 includes a swing arm 43 that swings about the axis of the rotary shaft 36 as a swing center. A drive rod 45 of the actuator 44 is connected to one end of the swing arm 43 so as to be relatively rotatable, and a disc-shaped valve body 46 is connected to the other end of the swing arm 43. It is attached integrally by 46A.

内燃機関10やターボチャージャ20には、その周辺機器として、各種のセンサ類が設けられている。それらセンサ類としては例えば、ウェイストゲートバルブ27の作動位置(具体的には、アクチュエータ44の作動位置)を検出するための位置センサ51や、内燃機関10の運転を開始させる際にオン操作され、同内燃機関10の運転を停止させる際にオフ操作される運転スイッチ52が設けられている。   The internal combustion engine 10 and the turbocharger 20 are provided with various sensors as peripheral devices. As these sensors, for example, the position sensor 51 for detecting the operating position of the waste gate valve 27 (specifically, the operating position of the actuator 44) or the ON operation when starting the operation of the internal combustion engine 10, An operation switch 52 that is turned off when the operation of the internal combustion engine 10 is stopped is provided.

また周辺機器としては、マイクロコンピュータ等からなる電子制御装置50が設けられている。この電子制御装置50は、各種センサの出力信号を取り込むとともに同信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてアクチュエータ44の作動制御など、内燃機関10の運転にかかる各種制御を実行する。   Further, as a peripheral device, an electronic control device 50 composed of a microcomputer or the like is provided. The electronic control device 50 takes in the output signals of various sensors and performs various calculations based on the signals, and performs various controls related to the operation of the internal combustion engine 10 such as operation control of the actuator 44 based on the calculation results. Run.

その他、上記周辺機器としてはリレー53なども設けられている。このリレー53は、運転スイッチ52のオフ操作による内燃機関10の運転停止後に、後述する判定処理が終了するまでの期間にわたり、アクチュエータ44、位置センサ51および電子制御装置50への電力供給を継続する。   In addition, a relay 53 is provided as the peripheral device. The relay 53 continues to supply power to the actuator 44, the position sensor 51, and the electronic control unit 50 for a period until the determination process described later is completed after the operation of the internal combustion engine 10 is stopped by turning off the operation switch 52. .

アクチュエータ44の作動制御では、図3中に黒塗りの矢印で示すように、揺動アーム43の作動位置が内燃機関10の運転状態に応じて変更される。こうしたアクチュエータ44の作動制御を通じて、弁体46がバルブシート部41に着座した位置(図3に示す位置[全閉位置])になると、貫通孔33が閉鎖されるために、バイパス通路26も閉鎖された状態(閉弁状態)になる。一方、弁体46がバルブシート部41から離座した位置(開弁位置)になると、貫通孔33が開放されるために、バイパス通路26が開放された状態(開弁状態)になる。   In the operation control of the actuator 44, the operation position of the swing arm 43 is changed according to the operating state of the internal combustion engine 10, as indicated by the black arrow in FIG. Through the operation control of the actuator 44, when the valve body 46 reaches the position where the valve seat 46 is seated on the valve seat portion 41 (position shown in FIG. 3 [fully closed position]), the through-hole 33 is closed, and the bypass passage 26 is also closed. (The closed state). On the other hand, when the valve body 46 is separated from the valve seat portion 41 (valve open position), the through hole 33 is opened, so that the bypass passage 26 is opened (valve open state).

本実施形態では、ウェイストゲートバルブ27を閉弁する際に、ウェイストゲートバルブ27の全閉位置を学習する学習処理が実行される。
この学習処理では、先ず、ウェイストゲートバルブ27の弁体46をバルブシート部41に突き当てるようにアクチュエータ44の作動制御(突き当て制御)が実行される。そして、突き当て制御の実行中にアクチュエータ44の消費電流が所定値以上になると、弁体46がバルブシート部41に突き当たった状態になったとして、このときのウェイストゲートバルブ27の作動位置が位置センサ51により検出されるとともに同作動位置が全閉位置として記憶される。以後においては、この記憶した全閉位置に基づいてアクチュエータ44の作動制御が実行される。
In the present embodiment, when the waste gate valve 27 is closed, a learning process for learning the fully closed position of the waste gate valve 27 is executed.
In this learning process, first, operation control (butting control) of the actuator 44 is performed so that the valve body 46 of the waste gate valve 27 is butted against the valve seat portion 41. When the current consumption of the actuator 44 becomes a predetermined value or more during execution of the abutting control, it is assumed that the valve body 46 has abutted against the valve seat portion 41, and the operating position of the waste gate valve 27 at this time is the position. The operation position is detected by the sensor 51 and stored as a fully closed position. Thereafter, the operation control of the actuator 44 is executed based on the stored fully closed position.

なお、ウェイストゲートバルブ27の閉弁駆動に際して弁体46がバルブシート部41に突き当たると、アクチュエータ44にかかる負荷が急激に大きくなるため、同アクチュエータ44の消費電流量が急増するようになる。そして、このときの消費電流量は、ウェイストゲートバルブ27の弁体46がバルブシート部41に突き当たっていないときのアクチュエータ44の消費電流量の最大値よりも多くなる。本実施形態では、上記所定値として、上記最大値よりも若干多い量が設定されている。そのため、アクチュエータ44の消費電流量が所定値以上になったことにより、弁体46がバルブシート部41に突き当たった状態になったことを精度良く判定することができる。   Note that, when the valve body 46 hits the valve seat portion 41 when the waste gate valve 27 is driven to close, the load applied to the actuator 44 increases rapidly, so that the current consumption of the actuator 44 increases rapidly. The current consumption amount at this time is larger than the maximum value of the current consumption amount of the actuator 44 when the valve body 46 of the waste gate valve 27 does not abut against the valve seat portion 41. In the present embodiment, an amount slightly larger than the maximum value is set as the predetermined value. Therefore, it is possible to accurately determine that the valve body 46 has come into contact with the valve seat portion 41 when the consumption current amount of the actuator 44 is equal to or greater than a predetermined value.

ところで、タービンハウジング30は高温の排気からの受熱によって高温になるため、同タービンハウジング30に設けられたバルブシート部41も高温になる。バルブシート部41が高温になった状態で同バルブシート部41への弁体46の着座が繰り返されたり、バルブシート部41に弁体46が強く押し付けられたりすると、バルブシート部41付近が窪む方向に塑性変形することがある。そして、この塑性変形量が大きくなると、タービンハウジング30の内部応力が大きくなるために、その剛性の低下を招き、場合によってはタービンハウジング30に亀裂が発生するおそれがある。これにより、ターボチャージャ20からの排気の漏れや、ウォータジャケット31内からの冷却水漏れによるターボチャージャ20の過熱を招くおそれがある。   By the way, since the turbine housing 30 becomes high temperature by receiving heat from the high-temperature exhaust, the valve seat portion 41 provided in the turbine housing 30 also becomes high temperature. If the valve body 46 is repeatedly seated on the valve seat 41 while the valve seat 41 is at a high temperature, or if the valve body 46 is strongly pressed against the valve seat 41, the vicinity of the valve seat 41 will be depressed. May deform plastically. If the amount of plastic deformation increases, the internal stress of the turbine housing 30 increases, leading to a decrease in rigidity and possibly cracking in the turbine housing 30. As a result, there is a risk of exhaust gas leakage from the turbocharger 20 or overheating of the turbocharger 20 due to cooling water leakage from the water jacket 31.

本実施形態では、そうしたターボチャージャ20の異常に適切に対処するために、同異常を判定する処理(判定処理)を実行するようにしている。
この判定処理では、位置センサ51により検出されるウェイストゲートバルブ27の全閉位置と予め定められた基準位置(具体的には、標準的な特性のターボチャージャにおける全閉位置)とのずれ量ΔPが算出される。そして、このずれ量ΔPが判定値Jより大きいときに、ターボチャージャ20に異常有りと判定される。以下、判定処理を実行することによる作用について説明する。
In the present embodiment, in order to appropriately deal with such an abnormality of the turbocharger 20, a process for determining the abnormality (determination process) is executed.
In this determination process, a deviation amount ΔP between the fully closed position of the waste gate valve 27 detected by the position sensor 51 and a predetermined reference position (specifically, a fully closed position in a turbocharger having a standard characteristic). Is calculated. When the deviation amount ΔP is larger than the determination value J, it is determined that the turbocharger 20 is abnormal. Hereinafter, an operation by executing the determination process will be described.

上述したようにタービンハウジング30の塑性変形量が大きくなると、同タービンハウジング30に亀裂が発生する可能性が高くなる。また、タービンハウジング30のバルブシート部41付近の塑性変形量が大きくなると、上記基準位置からのウェイストゲートバルブ27の実際の全閉位置のずれ量も大きくなるため、そのずれ量が大きくなっていることによって、タービンハウジング30に亀裂が発生するおそれがあることを精度良く判定することができる。   As described above, when the amount of plastic deformation of the turbine housing 30 increases, the possibility of cracks occurring in the turbine housing 30 increases. Further, when the amount of plastic deformation in the vicinity of the valve seat portion 41 of the turbine housing 30 increases, the amount of deviation of the actual fully closed position of the waste gate valve 27 from the reference position also increases, and thus the amount of deviation increases. Thus, it can be accurately determined that the turbine housing 30 may be cracked.

本実施形態の判定処理では、上記基準位置と位置センサ51により検出される全閉位置とのずれ量ΔPが判定値Jよりも大きいときにターボチャージャ20に異常有りと判定される。そのため、ターボチャージャ20の異常、詳しくはタービンハウジング30における亀裂発生の可能性があることを精度良く判定することができる。なお、上記判定値Jとしては、タービンハウジング30に亀裂が生じる可能性がある程度に上記ずれ量ΔPが大きくなっていることを適切に判定することの可能な値が、実験やシミュレーションの結果をもとに予め求められて電子制御装置50に記憶されている。   In the determination process of the present embodiment, when the deviation amount ΔP between the reference position and the fully closed position detected by the position sensor 51 is larger than the determination value J, it is determined that there is an abnormality in the turbocharger 20. Therefore, it is possible to accurately determine that there is an abnormality in the turbocharger 20, specifically, that there is a possibility of occurrence of a crack in the turbine housing 30. Note that, as the determination value J, a value that can appropriately determine that the deviation amount ΔP is large enough to cause a crack in the turbine housing 30 is the result of experiments and simulations. And stored in the electronic control unit 50 in advance.

ここで、ターボチャージャ20の温度はその作動状態に応じて変化する。そして、ターボチャージャ20の温度が変化すると、その各部(例えばタービンハウジング30やウェイストゲートバルブ27、リンク機構42、並びにアクチュエータ44)の熱膨張量が各別に変化する。これに伴いターボチャージャ20の各部の相対位置が変化するため、位置センサ51によって検出されるウェイストゲートバルブ27の全閉位置も変化してしまう。したがって、単に位置センサ51によって検出される全閉位置に基づいてターボチャージャ20の異常を判定するようにしても、ターボチャージャ20各部の熱膨張の影響によって判定精度が低くなってしまう。   Here, the temperature of the turbocharger 20 changes according to its operating state. When the temperature of the turbocharger 20 changes, the amount of thermal expansion of each part (for example, the turbine housing 30, the waste gate valve 27, the link mechanism 42, and the actuator 44) changes individually. Accordingly, the relative position of each part of the turbocharger 20 changes, so that the fully closed position of the waste gate valve 27 detected by the position sensor 51 also changes. Therefore, even if the abnormality of the turbocharger 20 is determined simply based on the fully closed position detected by the position sensor 51, the determination accuracy is lowered due to the influence of thermal expansion of each part of the turbocharger 20.

この点をふまえて、本実施形態の判定処理では、位置センサ51による実際の全閉位置の検出を、内燃機関10の運転停止後の経過時間が所定時間以上になったとき、具体的には運転スイッチ52がオフ操作されてから所定時間が経過したときに実行するようにしている。なお本実施形態では、内燃機関10の運転停止後の経過時間であって、その運転停止後における温度低下によってターボチャージャ20の温度が確実に判定温度(判定処理において高い判定精度が得られるようになる温度)以下になる時間が各種の実験やシミュレーションの結果をもとに予め求められている。そして、同時間が上記所定時間として電子制御装置50に記憶されている。   Based on this point, in the determination process of the present embodiment, the actual fully closed position is detected by the position sensor 51 when the elapsed time after the operation of the internal combustion engine 10 is stopped for a predetermined time or more. This is executed when a predetermined time has elapsed since the operation switch 52 was turned off. In the present embodiment, the elapsed time after the operation of the internal combustion engine 10 is stopped, and the temperature of the turbocharger 20 is reliably determined by the temperature drop after the operation is stopped (so that high determination accuracy can be obtained in the determination process). The time when the temperature becomes less than or equal to the temperature is determined in advance based on the results of various experiments and simulations. The same time is stored in the electronic control unit 50 as the predetermined time.

判定処理では、位置センサ51によって検出した全閉位置と基準位置とのずれ量ΔPが判定値Jよりも大きいときに、ターボチャージャ20に異常有りと判定される。そのため、ターボチャージャ20の温度が低く各部の熱膨張量が小さいとき、すなわちターボチャージャ20各部の熱膨張の影響を受けにくいときに検出された全閉位置に基づいて上記異常の判定を実行することができ、タービンハウジング30における亀裂発生の可能性があることを精度良く判定することができる。   In the determination process, when the deviation amount ΔP between the fully closed position detected by the position sensor 51 and the reference position is larger than the determination value J, it is determined that the turbocharger 20 is abnormal. Therefore, the determination of the abnormality is performed based on the fully closed position detected when the temperature of the turbocharger 20 is low and the thermal expansion amount of each part is small, that is, when it is not easily affected by the thermal expansion of each part of the turbocharger 20. It is possible to accurately determine that there is a possibility of occurrence of cracks in the turbine housing 30.

以下、上記判定処理の実行手順について図4を参照して説明する。
なお、図4のフローチャートに示される一連の処理は、上記判定処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、電子制御装置50により実行される。
Hereinafter, the execution procedure of the determination process will be described with reference to FIG.
Note that the series of processes shown in the flowchart of FIG. 4 conceptually shows the execution procedure of the determination process, and the actual process is executed by the electronic control unit 50 as an interrupt process at predetermined intervals. The

この処理では先ず、運転スイッチ52がオフ操作されており、且つ運転スイッチ52がオフ操作された後に所定時間が経過したか否かが判断される(ステップS11)。
そして、運転スイッチ52がオフ操作され、その後において所定時間が経過すると(ステップS11:YES)、ウェイストゲートバルブ27の全閉位置を検出する処理が実行される(ステップS12〜ステップS14)。ここでは、前記学習処理と同一の処理が実行される。すなわち先ず、ウェイストゲートバルブ27の弁体46をバルブシート部41に突き当てるようにアクチュエータ44の作動制御(前記突き当て制御)が実行される(ステップS12)。そして、アクチュエータ44の消費電流が前記所定値以上になって全閉位置になったと判断されると(ステップS13:YES)、そのときのウェイストゲートバルブ27の作動位置が位置センサ51により検出されるとともに同作動位置が全閉位置として記憶される(ステップS14)。
In this process, first, it is determined whether or not the operation switch 52 is turned off and a predetermined time has elapsed after the operation switch 52 is turned off (step S11).
Then, when the operation switch 52 is turned off and a predetermined time elapses thereafter (step S11: YES), processing for detecting the fully closed position of the waste gate valve 27 is executed (steps S12 to S14). Here, the same processing as the learning processing is executed. That is, first, operation control of the actuator 44 (the abutting control) is performed so that the valve body 46 of the waste gate valve 27 abuts against the valve seat portion 41 (step S12). When it is determined that the current consumption of the actuator 44 is equal to or greater than the predetermined value and the fully closed position is reached (step S13: YES), the position sensor 51 detects the operating position of the waste gate valve 27 at that time. At the same time, the operating position is stored as a fully closed position (step S14).

その後、ステップS14の処理で新たに記憶された全閉位置Prと同ステップS14の処理の実行時に記憶されていた全閉位置Piとの差(=Pr−Pi)が算出されるとともに、同差の積算値が前記ずれ量ΔPとして記憶される(ステップS15)。なお本実施形態では、位置センサ51によって検出されるウェイストゲートバルブ27の移動位置は、最も開弁側の位置(全開位置)から遠い位置になるほど大きい値になる。   Thereafter, a difference (= Pr−Pi) between the fully closed position Pr newly stored in the process of step S14 and the fully closed position Pi stored when the process of step S14 is executed is calculated. Is stored as the deviation amount ΔP (step S15). In the present embodiment, the movement position of the waste gate valve 27 detected by the position sensor 51 becomes larger as the position is farther from the most open position (fully opened position).

そして、上記ずれ量ΔPが判定値Jよりも大きいか否かが判断される(ステップS16)。このずれ量ΔPが判定値Jよりも大きい場合には(ステップS16:YES)、ターボチャージャ20に異常有りと判定される(ステップS17)。本実施形態では、この場合、以後における内燃機関10の運転に際して警告灯が点灯されて、ターボチャージャ20の異常が運転者に報知される。一方、上記ずれ量ΔPが判定値J以下である場合には(ステップS16:NO)、ターボチャージャ20に異常無しと判定される(ステップS18)。   Then, it is determined whether or not the deviation amount ΔP is larger than the determination value J (step S16). When the deviation amount ΔP is larger than the determination value J (step S16: YES), it is determined that there is an abnormality in the turbocharger 20 (step S17). In the present embodiment, in this case, a warning lamp is turned on during the subsequent operation of the internal combustion engine 10 to notify the driver of the abnormality of the turbocharger 20. On the other hand, when the deviation amount ΔP is equal to or smaller than the determination value J (step S16: NO), it is determined that the turbocharger 20 has no abnormality (step S18).

このように、ずれ量ΔPに基づいてターボチャージャ20の異常の有無が判定された後、本処理は終了される。そして、その後にリレー53がオフ操作されて、システム各部への電力供給が遮断される。   As described above, after the presence / absence of abnormality of the turbocharger 20 is determined based on the deviation amount ΔP, the present process is terminated. Thereafter, the relay 53 is turned off, and the power supply to each part of the system is interrupted.

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
(1)ターボチャージャ20の温度が所定温度以下のときに位置センサ51によってウェイストゲートバルブ27の全閉位置を検出し、その全閉位置と基準位置とのずれ量ΔPが判定値Jより大きいときに、ターボチャージャ20に異常有りと判定するようにした。そのため、タービンハウジング30の塑性変形量が大きくなったときに大きくなる上記ずれ量ΔPをもとに、タービンハウジング30に亀裂が発生する可能性が高い状況であることを精度良く判定することができる。また、ターボチャージャ20の温度が低く各部の熱膨張量が小さいとき、すなわちターボチャージャ20各部の熱膨張の影響を受けにくいときに検出された全閉位置に基づいて上記異常の判定を実行することができるため、タービンハウジング30に亀裂が発生する可能性があることを精度良く判定することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the position sensor 51 detects the fully closed position of the waste gate valve 27 when the temperature of the turbocharger 20 is equal to or lower than a predetermined temperature, and the deviation ΔP between the fully closed position and the reference position is greater than the determination value J In addition, the turbocharger 20 is determined to have an abnormality. Therefore, it is possible to accurately determine that there is a high possibility that a crack will occur in the turbine housing 30 based on the shift amount ΔP that increases when the plastic deformation amount of the turbine housing 30 increases. . Further, the abnormality determination is performed based on the fully closed position detected when the temperature of the turbocharger 20 is low and the thermal expansion amount of each part is small, that is, when the turbocharger 20 is hardly affected by the thermal expansion of each part. Therefore, it is possible to accurately determine that the turbine housing 30 may be cracked.

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・判定処理(図4)のステップS18の処理を省略してもよい。具体的には、前記ずれ量ΔPが判定値J以下であるときに(ステップS16:NO)、ターボチャージャ20に異常有りと判定することなく(ステップS17の処理をジャンプして)、またターボチャージャ20に異常無しと判定することなく、本処理を終了するようにしてもよい。
The above embodiment may be modified as follows.
-The process of step S18 of the determination process (FIG. 4) may be omitted. Specifically, when the deviation amount ΔP is equal to or smaller than the determination value J (step S16: NO), the turbocharger 20 is not determined to be abnormal (jumping the processing of step S17), and the turbocharger is also determined. This process may be terminated without determining that there is no abnormality in 20.

・位置センサ51により検出されるウェイストゲートバルブ27の全閉位置と予め定められた基準位置とのずれ量を算出する処理は、任意に変更することができる。このずれ量は、例えば次のようにして算出することができる。すなわち先ず、基準位置として、所定の位置(具体的には、標準的な特性のターボチャージャにおける全閉位置)を予め定めておく。そして、判定処理のステップS14の処理で記憶された全閉位置と上記所定の位置とのずれ量を算出する。   The process for calculating the deviation amount between the fully closed position of the waste gate valve 27 detected by the position sensor 51 and a predetermined reference position can be arbitrarily changed. This deviation amount can be calculated as follows, for example. That is, first, a predetermined position (specifically, a fully closed position in a turbocharger with standard characteristics) is determined in advance as a reference position. And the deviation | shift amount of the fully closed position memorize | stored by the process of step S14 of a determination process and the said predetermined position is calculated.

・判定処理においてターボチャージャ20に異常有りと判定されたときに、警告灯を点灯することに限らず、以後における内燃機関10の運転に際してブザーを吹聴したり、ナビゲーションシステムに異常が有る旨を表示したりしてもよい。要は、ターボチャージャ20の異常を運転者に報知することができればよい。その他、判定処理においてターボチャージャ20に異常有りと判定されたときに、以後における内燃機関10の運転に際して出力制限を実行するなどしてもよい。   ・ When it is determined that the turbocharger 20 is abnormal in the determination process, the warning light is not lit, but a buzzer is heard during the subsequent operation of the internal combustion engine 10 and an indication that there is an abnormality in the navigation system is displayed. You may do it. In short, it is only necessary to notify the driver of the abnormality of the turbocharger 20. In addition, when it is determined that there is an abnormality in the turbocharger 20 in the determination process, output restriction may be executed when the internal combustion engine 10 is operated thereafter.

・上記実施形態では、内燃機関10の運転停止後の経過時間が所定時間以上であることをもって、ターボチャージャ20の温度が所定温度以下であることを判断した。これに代えて、ターボチャージャ20の温度を検出する温度センサを新たに設けて、同温度センサにより検出される温度によってターボチャージャ20の温度が所定温度以下であることを判断するようにしてもよい。   In the above embodiment, it is determined that the temperature of the turbocharger 20 is equal to or lower than the predetermined temperature based on the elapsed time after the operation of the internal combustion engine 10 is stopped for a predetermined time or longer. Instead of this, a temperature sensor that detects the temperature of the turbocharger 20 may be newly provided, and it may be determined that the temperature of the turbocharger 20 is equal to or lower than a predetermined temperature based on the temperature detected by the temperature sensor. .

10…内燃機関、11…吸気通路、12…排気通路、20…ターボチャージャ、21…コンプレッサ、22…タービン、23…コンプレッサインペラ、24…タービンホイール、25…シャフト、26…バイパス通路、27…ウェイストゲートバルブ、30…タービンハウジング、31…ウォータジャケット、31A…導入口、31B…排出口、32…連通路、33…貫通孔、36…回転軸、41…バルブシート部、42…リンク機構、43…揺動アーム、44…アクチュエータ、45…駆動ロッド、46…弁体、46A…連結ピン、50…電子制御装置(制御部および判定部)、51…位置センサ(検出部)、52…運転スイッチ、53…リレー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Intake passage, 12 ... Exhaust passage, 20 ... Turbocharger, 21 ... Compressor, 22 ... Turbine, 23 ... Compressor impeller, 24 ... Turbine wheel, 25 ... Shaft, 26 ... Bypass passage, 27 ... Waste 30 ... Turbine housing, 31 ... Water jacket, 31A ... Inlet port, 31B ... Discharge port, 32 ... Communication path, 33 ... Through hole, 36 ... Rotating shaft, 41 ... Valve seat part, 42 ... Link mechanism, 43 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Swing arm, 44 ... Actuator, 45 ... Drive rod, 46 ... Valve body, 46A ... Connection pin, 50 ... Electronic control unit (control part and determination part), 51 ... Position sensor (detection part), 52 ... Operation switch 53. Relay.

Claims (1)

タービンホイールよりも排気上流側の部分と同下流側の部分とを連通するバイパス通路、および、同バイパス通路による連通と同連通の遮断とを切り換えるウェイストゲートバルブを有するタービンハウジングと、
前記ウェイストゲートバルブを開閉駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータの作動制御を実行する制御部と、
前記ウェイストゲートバルブの全閉位置を検出する検出部と、
ターボチャージャの温度が判定温度以下であり、且つ予め定められた基準位置と前記検出部により検出される全閉位置とのずれ量が判定値よりも大きいときに、前記ターボチャージャに異常有りと判定する判定部と
を備えるターボチャージャの異常判定装置。
A bypass passage that communicates a portion on the exhaust upstream side and a portion on the downstream side of the turbine wheel, and a turbine housing having a wastegate valve that switches between communication by the bypass passage and blocking of the communication;
An actuator for opening and closing the waste gate valve;
A control unit that performs operation control of the actuator;
A detection unit for detecting a fully closed position of the waste gate valve;
When the temperature of the turbocharger is equal to or lower than the determination temperature and the deviation amount between the predetermined reference position and the fully closed position detected by the detection unit is larger than the determination value, it is determined that the turbocharger is abnormal. An abnormality determination device for a turbocharger, comprising: a determination unit that performs the operation.
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