JPH04325310A - ターボヒータ装置の故障診断装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はターボヒータ装置の故障
診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気タービンと空気昇温用ブロワからな
るターボヒータを具え、ブロワから吐出された高温の空
気を車両運転室内に送り込んで車両運転室内を暖房する
ようにしたターボヒータ装置が公知である（実開平１−
１２０４０８号公報参照）。このターボヒータ装置は機
関暖機完了前のように主にアイドリング運転或いは低負
荷運転が行われているときでも高速で回転せしめられる
ので機関暖機完了前であっても車両運転室内を十分に暖
房することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
なターボヒータ装置においてターボヒータ装置に異常が
生じると車両運転室内を最適に暖房することができなく
なり、従ってターボヒータ装置に異常が生じたときには
これを早期に発見することが必要となる。ところが上述
の公知のターボヒータ装置ではターボヒータ装置に異常
が生じているか否かを検出しておらず、従ってターボヒ
ータ装置に異常が生じたときにこれを早期に発見するこ
とができないという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば排気タービンと空気昇温用ブロワか
らなるターボヒータを具えたターボヒータ装置と、ター
ボヒータの回転数を検出する回転数センサと、ブロワ前
後の温度差を検出する温度センサと、ターボヒータ装置
の異常時にターボヒータの回転数をブロワ前後の温度差
とがとりうる回転数温度差領域が予め設定されていてタ
ーボヒータの作動時にターボヒータの回転数とブロワ前
後の温度差とが上述の回転数温度差領域内にあるときに
ターボヒータ装置が異常であると判断する判断装置を具
備している。

【０００５】

【作用】ターボヒータ装置に異常が生じるとターボヒー
タの回転数とブロワ前後の温度差とがとりうる回転数温
度差領域が正常時における回転数温度差領域からはずれ
る。これを利用してターボヒータの作動時における回転
数温度差領域からターボヒータ装置に異常が生じている
か否かが判断される。

【０００６】

【実施例】図１を参照すると、１は機関本体、２はサー
ジタンク、３は吸気ダクト、４は吸気ダクト３内に配置
されたスロットル弁、５は排気マニホルド、６は排気マ
ニホルド５に連結された排気通路、７は消音器、８はタ
ーボヒータ装置、９はターボヒータを夫々示す。ターボ
ヒータ９は回転軸１０を介して互いに連結された排気タ
ービン１１とブロワ１２からなる。排気通路６内には排
気制御弁１３が配置され、排気通路６には排気制御弁１
３上流の排気通路６と排気制御弁１３下流の排気通路６
とを連通するバイパス通路１４が連結される。このバイ
パス通路１４内にはターボヒータ９の排気タービン１１
が配置され、排気タービン１１はバイパス通路１４内を
流れる排気ガスによって回転駆動せしめられる。

【０００７】一方、ターボヒータ９のブロワ１２は空気
吸込通路１５を介してエアクリーナ１６に連結され、ブ
ロワ１２の空気吐出通路１７は車室１８内に連結される
。ターボヒータ９は一般的に使用されている過給用のタ
ーボチャージャと比較してかなり小型であり、機関アイ
ドリング運転時或いは機関低速運転時に最も効率よく作
動するように設定されている。また、このターボヒータ
９は過給よりもむしろ空気温度を上昇させることを目的
としており、従って一般的な過給用ターボチャージャよ
りもコンプレッサ効率の低いものを使用している。従っ
てブロワ１２から吐出される空気の圧力上昇はさほど大
きくなく、温度上昇がかなり大きくなる。

【０００８】排気制御弁１３はアクチュエータ１９によ
って制御される。図１に示す実施例ではこのアクチュエ
ータ１９はステップモータからなり、このステップモー
タ１９は電子制御ユニット３０の出力信号に基いて制御
される。また、車室１８内には機関発熱を利用したヒー
タ２０が配置される。この機関発熱利用ヒータ２０へは
機関本体１内の昇温した冷却水が冷却水供給導管２１を
介して供給され、車室１８内に熱を放出して温度低下し
た冷却水は冷却水返戻導管２２を介して機関本体１に返
戻される。

【０００９】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具
備する。ターボヒータ９にはターボヒータ９の回転数を
表わす出力パルスを発生する回転数センサ２３が取付け
られ、この回転数センサ２３の出力パルスが入力ポート
３５に入力される。 また、ブロワ１２前後の空気吸込通路１５および空気吐
出通路１７内には夫々温度センサ２４，２５が配置され
る。温度センサ２４はブロワ１２に流入する空気温に比
例した出力電圧を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器３
７を介して入力ポート３５に入力される。温度センサ２
５はブロワ１２から吐出された空気温に比例した出力電
圧を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器３８を介して入
力ポート３５に入力される。 また車室１８には車室１８内の温度に比例した出力電圧
を発生する温度センサ２６が配置され、この温度センサ
２６の出力電圧がＡＤ変換器３９を介して入力ポート３
５に入力される。更に車室１８には車室１８内の所望の
目標温度を設定するための設定装置２７が設けられる。 この設定装置２７は運転者により設定された目標温度を
表わす出力電圧を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器４
０を介して入力ポート３５に入力される。一方、出力ポ
ート３６は一方では駆動回路４１を介してステップモー
タ１９に接続され、他方では駆動回路４２を介して警告
灯４３に接続される。

【００１０】図２はステップモータ１９のステップ位置
ＳＴと排気制御弁１３の開度θとの関係を示している。 図２からわかるようにステップモータ１９のステップ位
置ＳＴが大きくなるにつれて排気制御弁１３の開度θが
大きくなる。図３はターボヒータの制御ルーチンを示し
ており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実
行される。図３を参照するとまず初めにステップ５０に
おいて設定装置２７により設定された目標温度Ｔ０　と
、温度センサ２６により検出された車室１８内の温度Ｔ
とが比較される。 Ｔ＞Ｔ０　のときにはステップ５１に進んでステップ位
置ＳＴが１だけインクリメントされ、次いでステップ５
３においてステップモータ１９が駆動される。即ち、Ｔ
＞Ｔ０　のときには排気制御弁１３の開度が増大せしめ
られるためにターボヒータ９の回転数が低下し、その結
果ブロワ１２の吐出空気量および吐出空気温が低下する
ために車室１８内の温度が低下する。一方、Ｔ＜Ｔ０　
のときにはステップ５２に進んでステップ位置ＳＴが１
だけディクリメントされる。このときには逆に排気制御
弁１３の開度が減少せしめられるためにターボヒータ９
の回転数が上昇し、その結果ブロワ１２の吐出空気量お
よび吐出空気温が上昇するために車室１８内の温度が上
昇する。このようにして車室１８内の温度Ｔが目標温度
Ｔ０　に維持される。

【００１１】機関始動後暫らくの間は機関冷却水温が低
いので機関発熱利用ヒータ２０による暖房作用はほとん
ど行なわれない。しかしながらこのとき吐出通路１７か
ら車室１８内に高温の空気が供給されるのでこの高温の
空気によって車室１８内の暖房が行なわれる。従って機
関始動後の早い時期から車室１８内を暖房できることに
なる。

【００１２】図４においてハッチング領域Ｅはターボヒ
ータ装置８の正常作動時にターボヒータ９の回転数Ｎと
ブロワ１２前後の温度差Δｔとがとりうる回転数温度差
領域を示している。ターボヒータ装置８の正常作動時に
はターボヒータ９の回転数Ｎが高くなるほどブロワ１２
による空気の温度上昇量、即ちブロワ１２前後の温度差
Δｔが大きくなるのでこのときの回転数温度差領域Ｅは
図４に示すように右上りとなる。また、部品のばらつき
を考慮すると図４に示されるように正常時の回転数温度
差領域Ｅは或る巾を有することになり、従って部品のば
らつきを考慮した場合、ターボヒータ９の回転数Ｎとブ
ロワ１２前後の温度差Δｔが回転数温度差領域Ｅ内にあ
ればターボヒータ装置８が正常に作動していることにな
る。

【００１３】ところが排気タービン１１やブロワ１２の
ブレードが破損したり、或いは回転数センサ２３や温度
センサ２４，２５が破損したりすると回転数センサ２３
により検出された回転数Ｎが低いにもかかわらずに一対
の温度センサ２４，２５により検出された温度差Δｔが
大きくなったり、逆に一対の温度センサ２４，２５によ
り検出された温度差Δｔが小さいにもかかわらずに回転
数Ｎが低くなったりする。即ち、ターボヒータ装置８に
異常が生じると回転数Ｎおよび温度差Δｔから定まる点
が正常時の回転数温度差領域Ｅからはずれることになる
。

【００１４】そこで本発明では正常時にはとり得ない回
転数温度差領域を異常回転数温度差領域として予め設定
しておき、回転数Ｎと温度差Δｔから定まる点がこの異
常回転数温度差領域内にあるときにはターボヒータ装置
８に異常があるものと判断するようにしている。図４（
Ａ）に示す実施例ではこの異常回転数温度差領域はＮ＜
ａ１　でかつΔｔ＞ｂ２　のハッチング領域Ｆと、Ｎ＞
ａ２　でかつΔｔ＜ｂ１　のハッチング領域Ｇであり、
図４（Ｂ）に示す実施例では異常回転数温度差領域は曲
線ｈよりも上方のハッチング領域Ｈと、曲線ｉよりも下
方のハッチング領域Ｉである。なお、図４（Ａ）と図４
（Ｂ）とを比較すれば明らかであるが図４（Ｂ）に示す
実施例の方が異常判断の精度が高くなっている。

【００１５】図５は図４（Ａ）に示す実施例を実行する
ための故障診断ルーチンを示しており、このルーチンは
一定時間毎の割込みによって実行される。図５を参照す
ると、ステップ６０では温度センサ２４，２５の出力信
号から算出されたブロワ１２前後の温度差Δｔが設定値
ｂ２（図４（Ａ））よりも大きいか否かが判別される。 Δｔ＞ｂ２　のときにはステップ６１に進み、Δｔ≦ｂ
２　のときにはステップ６２にジャンプする。ステップ
６１では回転数センサ２３により検出されたターボヒー
タ９の回転数Ｎが設定値ａ１（図４（Ａ））よりも低い
か否かが判別される。Ｎ＜ａ１　のときにはステップ６
４に進み、Ｎ≧ａ１　のときにはステップ６２に進む。

【００１６】ステップ６２では温度差Δｔが設定値ｂ１
（図４（Ａ））よりも小さいか否かが判別される。Δｔ
＜ｂ１　のときにはステップ６３に進み、Δｔ≧ｂ１　
のときには処理ルーチンを完了する。ステップ６３では
回転数Ｎが設定値ａ２（図４（Ａ））よりも高いか否か
が判別される。Ｎ＞ａ２　のときにはステップ６４に進
み、Ｎ≦ａ２　のときには処理ルーチンを完了する。従
って、ステップ６４に進むのは回転数Ｎおよび温度差Δ
ｔが図４（Ａ）の異常回転数温度差領域Ｆ又はＧ内にあ
るときである。このときには警告灯４３が点灯せしめら
れ、斯くしてターボヒータ装置８に異常があることをた
だちに知ることができる。

【００１７】図６は図４（Ｂ）に示す実施例を実行する
ための故障診断ルーチンを示しており、このルーチンは
一定時間毎の割込みによって実行される。なお、このル
ーチンでは図４（Ｂ）に示す異常回転数温度差領域Ｈ，
Ｉ、実際には曲線ｈ，ｉがＲＯＭ３２　内に記憶されて
いる。 図６を参照すると、まず初めにステップ７０において回
転数Ｎおよび温度差Δｔが異常回転数温度差領域Ｈ内に
あるか否かが判別される。領域Ｈ内にあるときにはステ
ップ７２に進んで警告灯４３が点灯せしめられ、領域Ｈ
内にないときにはステップ７１に進む。ステップ７１で
は回転数Ｎおよび温度差Δｔが異常回転数温度差領域Ｉ
内にあるか否かが判別される。領域Ｉ内にあるときには
ステップ７２に進んで警告灯４３が点灯せしめられ、領
域Ｉ内にないときには処理ルーチンを完了する。

【００１８】

【発明の効果】ターボヒータ装置に異常があるか否かを
判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】排気制御弁の開度とステップ位置との関係を示
す線図である。

【図３】ターボヒータを制御するためのフローチャート
である。

【図４】正常時の回転数温度差領域と異常時の回転数温
度差領域を示す線図である。

【図５】故障診断を行うためのフローチャートである。

【図６】故障診断を行うための別のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

６…排気通路 ８…ターボヒータ装置 ９…ターボヒータ １１…排気タービン １２…ブロワ １３…排気制御弁 １４…バイパス通路 １５…空気吸込通路 １７…空気吐出通路 ２３…回転数センサ ２４，２５…温度センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　排気タービンと空気昇温用ブロワから
   なるターボヒータを具えたターボヒータ装置と、ターボ
   ヒータの回転数を検出する回転数センサと、ブロワ前後
   の温度差を検出する温度センサと、ターボヒータ装置の
   異常時にターボヒータの回転数とブロワ前後の温度差と
   がとりうる回転数温度差領域が予め設定されていてター
   ボヒータの作動時にターボヒータの回転数とブロワ前後
   の温度差とが該回転数温度差領域内にあるときにターボ
   ヒータ装置が異常であると判断する判断装置を具備した
   ターボヒータ装置の故障診断装置。