JPH0323320A - ターボチャージャ付き内燃機関の自己診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ターボチャージャ付き内燃機関（以下、「内
燃機関」を単に『エンジン」ということがある）におい
て，そのターボチャージャの自己診断を行なえるように
したターボチャージャ付き内燃機関の自己診断装置に関
する。

［従来の技術］ 従来より、エンジンの出力向上のために．エンジンにタ
ーボチャージャを搭載したものがある。

そして、かかるターボチャージャ付きエンジンでは、そ
のターボチャージャの状態を診断するために、例えばエ
ンジンをテスト台上で作動させることにより、過給圧が
正常にかかっているかどうかを判定したり、異音や異常
な振動が発生していないかどうかを判定たり、ターボ前
後の排温，徘圧を計測したりしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のターボチャージャ付き
内燃機関の診断方法では，エンジンを車に実装して種々
の運転状況の中で診断を行なうことは難しく、仮りにで
きたとしでも、発見できるのは、大きな異常で、小さな
異常を発見することはできない。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、エンジンを車等に実装して種々の運転状況の中で小さ
な異常を発見できるようにした，ターボチャージャ付き
内燃機関の自己診断装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため，本発明のターボチャージャ付き内燃機関の自
己診断装置は、ターボチャージャを有する内燃機関にお
いて、該ターボチャージャの回転数を検出するターボチ
ャージャ回転数検出手段と，該内燃機関の運転状態を検
出する運転状態検出手段と，該内燃機関の運転状態に応
じて該ターボチャージャの適正回転数を設定する適正回
転数設定手段と、該ターボチャージャ回転数検出手段に
よって検出されたターボチャージャ回転数と該運転状態
検出手段によって検出された運転状態とから現ターボチ
ャージャ回転数が適正回転数であるかどうかを判定する
判定手段と、該判定手段の判定結果から診断結果を表示
する表示手段とが設けられたことを特徴としている。

［作　用］ 上述の本発明のターボチャージャ付き内燃機関の自己診
断装置では，ターボチャージャ回転数検出手段によって
検出されたターボチャージャ回転数と、運転状態検出手
段によって検出された運転状態とから、判定手段が、現
ターボチャージャ回転数が適正回転数であるかどうかを
判定し、更に判定手段の判定結果から、表示手段が、診
断結果を表示する． ［実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としてのターボチャ
ージャ付き内燃機関の自己診断装置について説明すると
、第１図はそのエンジンシステムを示す全体構或図、第
２図はそのターボチャージャ回転数検出要領を説明する
図，第３図はその制御系を示すブロック図，第４図はそ
の要部制御ブロック図、第５図はその自己診断要領を説
明するためのフローチャート、第６，７図はその適正回
転数マップを説明する図、第８図はその作動説明のため
の特性図である。

さて、本装置を有するガソリンエンジンシステムは、第
１図のようになるが、この第１図において，エンジン（
内燃機関）ＥはターボチャージャＴＣを装備しており、
このターボチャージャＴＣは，排気通路３に設けられる
タービンＴと、吸気通路２に設けられタービンＴによっ
て駆動されるコンプレッサＣとからなる． そして、吸気通路２および排気通路３はそれぞれ燃焼室
１に通じ、吸気通路２と燃焼室１とは吸気弁４によって
連通制御されるとともに、排気通路３と燃焼室１とは排
気弁５によって連通制御されるようになっている。

また、吸気通路２には、上流側から順にエアクリーナ６
，スロットル弁７および電磁式燃料噴射弁（電磁弁）８
が設けられており、排気通路３には、その上流側から順
に図示しない排ガス浄化用の触媒コンバータ（三元触媒
）およびマフラ（消音器）９が設けられている。なお、
吸気通路２には、サージタンクが設けられている。

さらに、電磁弁８は吸気マニホルド部分に気箇数だけ設
けられている．今、本実施例のエンジンＥが直列４気筒
エンジンであるとすると、電磁弁８は４個設けられてい
ることになる。即ちいわゆるマルチポイント燃料噴射（
ＭＰＩ）方式のエンジンであるということができる。

また、スロットル弁７はワイヤケーブルを介してアクセ
ルペダルに連結されており、これによりアクセルペダル
の踏込み量に応じて開度が変わるようになっているが、
更にアイドルスピードコントロール用モータ（ＩＳＣモ
ータ）１０によっても開閉駆動されるようになっており
，これによりアイドリング時にアクセルペダルを踏まな
くても、スロットル弁７の開度を変えて、アイドルスピ
ード制御ができるようにもなっている。

このような構成により、スロットル弁７の開度に応じエ
アクリーナ６を通じて吸入された空気が吸気マニホルド
部分で電磁弁８からの燃料と適宜の空燃比となるように
混合され、燃焼室１内で点火プラグを適宜のタイミング
で点火させることにより、燃焼せしめられて、エンジン
トルクを発生させたのち，混合気は，排ガスとして排気
通路３へ排出され，触媒コンバータで排ガス中のＣＯ，
ＨＣ，ＮＯＸの３つの有害成分を浄化されてから，マフ
ラ９で消音されて大気側へ放出されるようになっている
．このとき、ターボチャージャＴＣのタービンＴが排気
エネルギーによって駆動され、これに伴いコンプレッサ
ＣがタービンＴにより駆動されて、吸気通路２内の空気
を過給するようになっている。

さらに、このエンジンＥを制御するために、種々のセン
サが設けられている． まず、吸気通路２側には，吸気通路圧力を検出する圧カ
センサ（吸気通路圧力検出手段）１１，吸入空気温度を
検出する吸気温センサ１２が設けられている． また、吸気通路２におけるスロットル弁配設部分には、
スロットル弁７の開度を検出するボテンショメータ式の
スロットルセンサ１４，アイドリング状態を検出するア
イドルスイッチ１５およびＩＳＣモータ１０の位置を検
出するモータポジションセンサ１６が設けられている． なお，吸気通路２のエアクリーナ配設部分には、吸入空
気量を検出するエアフローセンサ１３も設けられている
． さらに、ターボチャージャＴＣの回転数を検出するター
ボチャージャ回転数センサ１７が設けられている．ここ
で、このターボチャージャ回転数センサ１７は，第２図
に示すごとく、発光部ｌ７ａと光センサ部１７ｂとを有
しており、発光部１７ａからの光を，反射部材１７ｃ付
きターボチャージャ回転軸部に照射し，そのうち反射部
材１７Ｃで反射してきた光を光センサ部１７ｂにて検出
するようになっている．すなわち、このターボチャージ
ャ回転数センサｌ７は、非接触式の光センサとして構威
されている． また、エンジン冷却水温を検出する水温センサ１９が設
けられるほか，エンジン回転数を検出するエンジン回転
数センサ１８（このエンジン回転数センサ１８はクラン
ク角度を検出するクランク角センサが兼用する）が設け
られている．なお、その他のセンサとして，基準気簡の
上死点を検出するＴＤＣセンサや車速センサ等が設けら
れている そして，これらのセンサからの検出信号は、第３図に示
すごとく、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０へ入力され
るようになっている． そして，このＥＣＵ２０はその主要部としてＣＰＵをそ
なえており、このＣＰＵへは，圧カセンサ１１．吸気温
センサ１２，スロットルセンサ１４，ターボチャージャ
回転数センサ１７，エンジン回転数センサ１８，水温セ
ンサ１９等からの検出信号が適宜の入力インタフェイス
を介しあるいは直接入力されるようになっている． さらに、ＣＰＵは、バスラインを介して，プログラムデ
ータや固定値データを記憶するＲＯＭ，更新して順次書
き替えられるＲＡＭおよびバッテリによってバッテリが
接続されている間はその記憶内容が保持されることによ
ってバックアップされたバッテリバックアップＲＡＭ　
（ＢＵＲＡＭ）との間でデータの授受を行なうようにな
っている。

なお、ＲＡＭ内のデータはイグニッションスイッチをオ
フすると消えてリセットされるようになっている． ところで、ＥＣＵ２３は、燃料供給制御手段（空燃比制
御手段），点火時期制御手段のほか，ターボチャージャ
自己診断手段の機能を有している． ここで，燃料供給制御手段は、エンジンＥの運転状態に
適した燃料噴射量を演算して，噴射量情報を有する駆動
信号を電磁弁８へ供給するもので、点火時期制御手段は
、エンジン運転状態に適した点火時期を演算して，この
点火時期情報を有する駆動信号を点火時期制御用パワー
トランジスタ２１へ供給するものである． また、ターボチャージャ自己診断手段は、夕一ボチャー
ジ−ＶＴＣについて不具合を発見する（自己診断する）
ための手段で、第４図に示すごとく，適正回転数設定手
段１００，判定手段１０１をそなえている． ここで、適正回転数設定手段１００は、エンジンＥの運
転状態［このエンジン運転状態は、吸気通路圧力（ブー
スト圧）とエンジン回転数またはスロットル開度とエン
ジン回転数によって決まる］に応じてターボチャージャ
ＴＣの適正回転数を設定するもので、例えば第６ｗＩに
示すように吸気通路圧力とエンジン回転数とで決まる複
数のエンジン運転域ごとに適正回転数範囲を設定する適
正回転数マップＭｌ，第７図に示すようにスロットル開
度とエンジン回転数とで決まる複数のエンジン運転域ご
とに適正回転数範囲を設定する適正回転数マップＭ２を
有している． ここで、第６．７図における適正回転数ｔＲＨの単位は
万（１０’）である．従って、図中の例えば「１０−２
０」という表記は．１０万〜２ｏ万の範囲であることを
意味する． なお、上記のマップ値は、エンジンＥが温態状態にあり
，しかもブースト変化が例えば２秒以上あるときに適用
できるものである． また，判定手段１０１は、ターボチャージャ回転数セン
サ１７によって検出されたターボチャージャ回転数と、
運転状態検出手段を構成する圧力センサ１１，スロット
ルセンサ１４，エンジン回転数センサ１８によって検出
された運転状態とから、ターボチャージャ回転数センサ
１７によって検出された現ターボチャージャ回転数が，
マップＭｌ，Ｍ２で得られた適正回転数範Ｈ（正確には
後述のごとくこの適正回転数を補正したもの）内にある
かどうかを判定するものである。ここで、判定手段１０
１は、現ターボチャージャ回転数とマップＭｌ，Ｍ２で
得られた適正回転数との比較の際に，冷却水温，スロッ
トル開度，吸入空気量等によりマップ値を補正して，こ
の補正値と現ターボチャージャ回転数を比較することが
行なわれる． そして，この判定手段１０１では、現ターボチャージャ
回転数が現運転域において適正回転数範囲内であるなら
、ターボチャージャＴＣが正常である旨の信号を出し，
現ターボチャージャ回転数が現運転域において適正回転
数範囲外となっているなら、ターボチャージャＴＣが異
常である旨の信号を出す． さらに，この判定手段１０１の判定結果（正常であるの
か異常であるのかという判定結果）からターボチャージ
ャＴＣの診断結果を表示する表示手段２２が設けられて
いる．ここで、表示手段２２としては，ターボチャージ
ャＴＣが異常である場合に点灯する警告灯（アラームラ
ンプ）やターボチャージャＴＣが異常である場合に警告
音を出す警報機やターボチャージャＴＣが異常である場
合にその旨の絵表示または文字表示をするディスプレイ
等が考えられる． 次に、このターボチャージャ自己診断装置の動作につい
て簡単なフローを用いて説明する．即ち、第５図に示す
ごとく、ステップＡ１で、ターボチャージャＴＣについ
て自己診断できる条件かどうかが判定される．ここで、
エンジンＥが温態で、しかもブースト圧の変化が２秒以
上設定範囲内［例えば第８図（ａ）に符号Ａで示す部分
参照］であれば、自己診断できると判断して，ステップ
Ａ２で，適正回転数設定手段１００のマップを読んで，
このマップ値に適宜の補正を施して、ステップＡ３で、
現ターボチャージャ回転数［第８図（ｅ）に符号Ａ′で
示す部分の回転数］が現運転域において適正回転数範囲
内であるかどうかを判定する．もし、適正回転数範囲内
であるなら，ターボチャージャＴＣが正常である旨の信
号を出し、現ターボチャージャ回転数が現運転域におい
て適正回転数範囲外となっているなら、ターボチャージ
ャＴＣが異常である旨の信号を出して，ステップＡ４で
，警告表示をする。

このようにして、エンジンＥがどのような運転状態であ
っても、ほぼリアルタイムでターボチャージャＴＣの状
態を自己診断することができ，これにより従来に比べ精
密な判定が可能となる．これにより、従来，不具合の検
出がしにくく品質性能の維持が難しかったターボチャー
ジャ付きエンジンの品質を大幅に向上できるものである
．なお、ターボチャージャ付きエンジンは、低負荷運転
時より加速すると，ブースト圧，エンジン回転数，スロ
ットル開度，吸入空気量およびタービン回転数は、それ
ぞれ第８図（ａ）〜（ｅ）のように変化する。そして、
上記の実施例では、例えば加速後の安定した状態［第８
図（ａ）．（ｅ）のＡ，Ａ’の部分参照］で、ターボチ
ャージャ回転数が適正回転数範囲内にあるかどうかを判
定したが、加速途中の状態Ｃ第８図（ａ），（ｅ）のＢ
，Ｂ’の部分参照］でも、第６，７図に示すマップＭｌ
，Ｍ２の値を少し修正し、この修正値と実ターボチャー
ジャ回転数とを比較すれば，夕一ボチャージャ異常の診
断が可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のターボチャージャ付き内
燃機関の自己診断装置によれば、ターボチャージャ回転
数検出手段によって検出されたターボチャージャ回転数
と、運転状態検出手段によって検出された運転状態とか
ら、判定手段が，現ターボチャージャ回転数が適正回転
数であるかどうかを判定し、更に判定手段の判定結果か
ら，表示手段が，診断結果を表示することが行なわれる
ので、内燃機関がどのような運転状態であっても、ほぼ
リアルタイムでターボチャージャの状態を自己診断する
ことができ、これにより従来に比べ精密な判定が可能と
なり、その結果、従来，不具合の検出がしにくく品質性
能の維持が難しかったターボチャージャ付きエンジンの
品質を大幅に向上できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜８図は本発明の一実施例としてターボチャージャ
付き内燃機関の自己診断装置のを示すもので，第１図は
そのエンジンシステムを示す全体構成図、第２図はその
ターボチャージャ回転数検出要領を説明する図、第３図
はその制御系を示すブロック図、第４図はその要部制御
ブロック図，第５図はその自己診断要領を説明するため
のフローチャート，第６，７図はその適正回転数マップ
を説明する図、第８図はその作動説明のための特性図で
ある． １一燃焼室、２一吸気通路、３一排気通路、４一吸気弁
、５一排気弁，６−エアクリーナ，７一スロットル弁、
８一電磁弁、９−マフラ、１〇一ＩＳＣモータ、ｌ１一
圧カセンサ、ｌ２一吸気温センサ、１３−エアフローセ
ンサ、１４−スロットルセンサ、１５−アイドルスイッ
チ，１６−モ〜タポジションセンサ，１７−ターボチャ
ージャ回転数センサ、１７ａ一発光部．１７ｂ−光セン
サ部，１７ｃ一反射部材、１８−エンジン回転数センサ
、１９一水温センサ、２０一電子制御ユニット（ＥＣＵ
）．２１一点火時期制御用パワートランジスタ，２２−
・一表示手段．１００−適正回転数設定手段，１０１一
判定手段、Ｅ一エンジン，ＴＣ−一ターボチャージャ． ＴＣ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターボチャージャを有する内燃機関において、該ターボ
   チャージャの回転数を検出するターボチャージャ回転数
   検出手段と、該内燃機関の運転状態を検出する運転状態
   検出手段と、該内燃機関の運転状態に応じて該ターボチ
   ャージャの適正回転数を設定する適正回転数設定手段と
   、該ターボチャージャ回転数検出手段によって検出され
   たターボチャージャ回転数と該運転状態検出手段によっ
   て検出された運転状態とから現ターボチャージャ回転数
   が適正回転数であるかどうかを判定する判定手段と、該
   判定手段の判定結果から診断結果を表示する表示手段と
   が設けられたことを特徴とする、ターボチャージャ付き
   内燃機関の自己診断装置。