JPH0727213Y2 - Abnormality processing device for turbo heater system - Google Patents

Abnormality processing device for turbo heater system

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JPH0727213Y2
JPH0727213Y2 JP598589U JP598589U JPH0727213Y2 JP H0727213 Y2 JPH0727213 Y2 JP H0727213Y2 JP 598589 U JP598589 U JP 598589U JP 598589 U JP598589 U JP 598589U JP H0727213 Y2 JPH0727213 Y2 JP H0727213Y2
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exhaust
turbo heater
control valve
turbo
flow rate
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弘道 柳原
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Toyota Motor Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はターボヒータによる高温ガスを暖房用熱源とし
て直接又は間接に使用するターボヒータシステムの異常
処理装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to an abnormality processing device for a turbo heater system that directly or indirectly uses high-temperature gas from a turbo heater as a heating heat source.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、特に寒冷地等で冷間始動後に頻繁に車両の停車及
び運転を繰り返すような使用状況下においては、エンジ
ンがなかなか暖まらず、エンジン冷却水を熱源とする一
般的な温水式暖房装置のみでは車室を速やかに暖房する
という点で全く不充分であった。
Conventionally, particularly in a cold region or the like, under a use condition in which the vehicle is frequently stopped and operated after a cold start, the engine does not warm up easily, and only a general hot water heating device using engine cooling water as a heat source is used. It was completely inadequate in heating the passenger compartment quickly.

このため、これを解決するための本出願人は、ターボヒ
ータによって発生した高温ガスを暖房用熱源として直接
又は間接に利用し車室の早期暖房が可能なターボヒータ
システムを開発した(特願昭63-25757号、特願昭63-384
90号、実願昭63-15753号等参照)。これは、排気通路に
設けた制御弁を迂回するバイパス通路内にターボヒータ
の排気タービンを配置し、この制御弁を例えば全閉にす
ることにより排気ガスをこのバイパス通路い全量流して
排気タービンを駆動し、これと一体回転する空気昇温用
ブロワにより高温ガスを発生させ、これを熱源として利
用することによって車内の早期暖房を行おうとするもの
である。
Therefore, in order to solve this problem, the present applicant has developed a turbo heater system capable of early heating of a vehicle compartment by directly or indirectly utilizing high-temperature gas generated by a turbo heater as a heat source for heating (Japanese Patent Application No. Sho. 63-25757, Japanese Patent Application 63-384
No. 90, see Japanese Patent Application No. 63-15753). This is because an exhaust turbine of a turbo heater is arranged in a bypass passage that bypasses a control valve provided in the exhaust passage, and the control valve is fully closed to allow exhaust gas to flow through the bypass passage to the exhaust turbine. The high temperature gas is generated by an air temperature raising blower that is driven and rotates integrally with the air temperature raising blower, and the high temperature gas is used as a heat source for early heating of the interior of the vehicle.

これら一連の提案技術により上記従来の早期暖房の問題
は極めて良好に解決されるに至った。
With this series of proposed techniques, the problem of the conventional early heating has been solved extremely well.

〔考案が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the device]

しかるに、ターボヒータシステムの導入は、ターボヒー
タの過回転(オーバラン)による破損等の新たな問題を
引き起こすことになってしまった。すなわち、ターボヒ
ータは一般的に使用されている過給用ターボチャージャ
と比較して相当に小型であり低速運転時に最も効果的に
作動するように設定されている。このため、例えば上述
した排気通路内の制御弁が全閉状態のまま作動不能とな
ったような場合、中・高速域になっても相変わらず排気
ガスの全量がターボヒータの排気タービンに供給される
ためターボヒータがその能力を越えてオーバランし、こ
れにより燃費が極端に悪化するのみならずターボヒータ
が破損しかねない。なお、ターボチャージャにおいても
このようなオーバラン等の問題が同様に存在するため、
これを解決・解消するために種々の技術が提案(特開昭
61-87928号、特開昭61−190124号公報等参照)されてい
るが、これらの異常処理装置はターボチャージャが高い
過給圧を発生させるものであるという前提に立ち、この
過給状態を直接又は間接に検出して異常時か否かを判断
する。
However, the introduction of the turbo heater system has caused new problems such as damage due to over rotation of the turbo heater. That is, the turbo heater is considerably smaller than a turbocharger for supercharging that is generally used, and is set to operate most effectively at low speed operation. Therefore, for example, when the control valve in the exhaust passage becomes inoperable with the valve fully closed, the entire amount of exhaust gas is still supplied to the exhaust turbine of the turbo heater even in the medium / high speed range. Therefore, the turbo heater overruns beyond its capability, which not only deteriorates fuel efficiency extremely, but may damage the turbo heater. Note that problems such as overruns also exist in turbochargers, so
Various technologies have been proposed to solve and solve this problem
61-87928, JP-A-61-190124, etc.), these abnormality processing devices assume that the turbocharger generates a high supercharging pressure. Directly or indirectly detect and determine whether there is an abnormality.

しかしながら、ターボヒータはターボチャージャと外観
上、酷似するものの、その目的及び作用効果において全
く異なるものである。すなわち、ターボチャージャは高
過給を得るために出来る限り効率の良いコンプレッサ・
インペラを使用し、いわゆる断熱圧縮を目的とする(と
は言うものの、過給された空気は昇温している)が、タ
ーボヒータはブロワ・インペラの効率の善し悪しと全く
無関係であり、空気を多量に攪拌することによって空気
温度を上昇させることを目的とする。また、ターボヒー
タは僅かな吐出圧を発生させるものの、ターボチャージ
ャと比較すればその過給圧はゼロに等しい。
However, although the turbo heater is very similar in appearance to the turbo charger, it is completely different in its purpose and function and effect. In other words, a turbocharger is a compressor that is as efficient as possible to obtain high supercharging.
Although it uses an impeller and is intended for so-called adiabatic compression (although the supercharged air is warming up), the turbo heater has nothing to do with the efficiency of the blower impeller. The purpose is to raise the air temperature by stirring a large amount. Further, although the turbo heater generates a slight discharge pressure, its supercharging pressure is equal to zero as compared with the turbo charger.

このように、ターボヒータにおいては過給圧に基づいて
異常か否かの判断を行うことは全く無意味であり、また
実際上不可能でもある。妥当であり、また正確且つ確実
な方法としては、空気の攪拌の度合いに対応する、ター
ボヒータの排気タービンを駆動する排気の流量に基づい
て判断を行うことである。
As described above, it is meaningless and practically impossible to determine whether or not the turbo heater is abnormal based on the boost pressure. A reasonable, accurate and reliable method is to make a determination based on the flow rate of the exhaust gas that drives the exhaust turbine of the turbo heater, which corresponds to the degree of air agitation.

このような点から容易に理解されるように、ターボチャ
ージャの過給圧に基づく上記従来の公報の異常処理技術
を、ターボヒータに直ちに適用できない。
As can be easily understood from such a point, the abnormality processing technique of the above-mentioned conventional publication based on the supercharging pressure of the turbocharger cannot be immediately applied to the turbo heater.

以上の点に鑑み本考案は、空気昇温を本質とするターボ
ヒータの特性に基づき、ターボヒータの排気タービンを
駆動する排気の流量あるいはこの排気流量を代表するパ
ラメータによってターボヒータの異常を適切に処理でき
る、ターボヒータシステムの異常処理装置を提供しよう
とするものである。
In view of the above points, the present invention appropriately determines the abnormality of the turbo heater based on the characteristics of the turbo heater that essentially raises the temperature of the air, by the flow rate of the exhaust gas that drives the exhaust turbine of the turbo heater or the parameter that represents this exhaust flow rate. It is an object of the present invention to provide an abnormality processing device for a turbo heater system that can be processed.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

第1図は本考案の原理を示すブロック図であり、本考案
に係るターボヒータシステムの異常処理装置によれば、
排気通路内に制御弁を配置し、上記制御弁の上流の排気
通路からこれを分岐して上記制御弁下流の排気通路に至
るバイパス通路を形成し、ターボヒータの排気タービン
を上記バイパス通路内に配置すると共にターボヒータの
ブロワから吐出された高温ガスを暖房用熱源として使用
するターボヒータシステムにおいて、 上記排気タービンを駆動する排気の流量あるいはこの排
気流量を代表し得るパラメータの値を検出する排気流量
状態検出手段と、 エンジン運転状態を検出する運転状態検出手段と、 このエンジン運転状態に対応した基本排気流量状態を演
算する基本排気流量状態演算手段と、 検出した排気流量状態とこの基本排気流量状態とを比較
し、システムの異常を表わす信号を出力する比較手段、 とを備えたことを構成上の特徴とする。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. According to the abnormality processing device of the turbo heater system according to the present invention,
A control valve is arranged in the exhaust passage, and an exhaust passage upstream of the control valve is branched to form a bypass passage leading to the exhaust passage downstream of the control valve, and an exhaust turbine of the turbo heater is provided in the bypass passage. In a turbo heater system in which high temperature gas discharged from a blower of a turbo heater is used as a heat source for heating, the flow rate of the exhaust gas that drives the exhaust turbine or a value of a parameter that can represent this exhaust gas flow rate is detected. State detecting means, operating state detecting means for detecting the engine operating state, basic exhaust flow rate state calculating means for calculating the basic exhaust flow rate state corresponding to this engine operating state, detected exhaust flow rate state and this basic exhaust flow rate state And a comparison means for comparing the above and outputting a signal indicating an abnormality of the system. .

〔作用〕[Action]

本考案によれば、ターボヒータの排気タービンを駆動す
る排気の流量あるいはこれを代表し得るパラメータの値
が検出され、この排気流量状態とエンジン運転状態に対
応する基本排気流量状態とが比較されて異常処理がなさ
れる。すなわち、ターボヒータの特性に合致した適切な
異常処理が行われることになり、ターボヒータシステム
の耐久性・信頼性が向上する。
According to the present invention, the flow rate of the exhaust gas that drives the exhaust turbine of the turbo heater or the value of a parameter that can represent it is detected, and this exhaust flow rate state is compared with the basic exhaust flow rate state corresponding to the engine operating state. Abnormal processing is performed. That is, appropriate abnormality processing that matches the characteristics of the turbo heater is performed, and the durability and reliability of the turbo heater system are improved.

〔実施例〕〔Example〕

以下図示実施例に基づき本考案を説明する。 The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments.

第2図は本考案に係るターボヒータシステムの異常処理
装置の第1の実施例の全体概略図であり、1はエンジ
ン、2は吸気通路、3は排気通路、4はターボヒータを
夫々示し、吸気通路2の入口部にはエアクリーナ5が取
付けられる。
FIG. 2 is an overall schematic view of a first embodiment of an abnormality processing device for a turbo heater system according to the present invention, in which 1 is an engine, 2 is an intake passage, 3 is an exhaust passage, 4 is a turbo heater, An air cleaner 5 is attached to the inlet of the intake passage 2.

ターボヒータ4は回転軸6を介して互いに連結されたタ
ービン7とブロワ8からなる。排気通路3内には制御弁
Aが配置され、排気通路3には制御弁A上流の排気通路
3と制御弁A下流の排気通路3とを連通するバイパス通
路9が連結される。このバイパス通路9内にはターボヒ
ータ4の排気タービン7が配置され、排気タービン7は
バイパス通路9内を流れる排気ガスによって回転駆動せ
しめられる。一方、ターボヒータ4のブロワ8の空気吸
込通路10は排気通路3を包囲するように配置された副吸
気通路11を介してエアクリーナ5に連結され、ブロワ8
の吐出通路12は吸気通路2に連結される。
The turbo heater 4 includes a turbine 7 and a blower 8 which are connected to each other via a rotary shaft 6. A control valve A is arranged in the exhaust passage 3, and a bypass passage 9 that connects the exhaust passage 3 upstream of the control valve A and the exhaust passage 3 downstream of the control valve A is connected to the exhaust passage 3. The exhaust turbine 7 of the turbo heater 4 is arranged in the bypass passage 9, and the exhaust turbine 7 is rotationally driven by the exhaust gas flowing in the bypass passage 9. On the other hand, the air intake passage 10 of the blower 8 of the turbo heater 4 is connected to the air cleaner 5 via the auxiliary intake passage 11 arranged so as to surround the exhaust passage 3,
The discharge passage 12 is connected to the intake passage 2.

ターボヒータ4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、前述の如く
空気温度を上昇させることを唯一の目的とし、アイドリ
ング運転時或いは低速運転時に最も効率よく空気を攪拌
するように設定されている。
The turbo heater 4 is considerably smaller than a turbocharger for supercharging that is generally used, and its sole purpose is to raise the air temperature as described above, and it is most efficient during idling operation or low speed operation. Well set to stir the air.

制御弁Aは対応する負圧ダイアフラム装置16に連結さ
れ、負圧ダイアフラム装置16の負圧室19は大気に連通可
能な電磁切換弁A0を介して負圧源に連結される。電磁切
換弁A0の切換作用によって負圧室19が大気に開放される
と制御弁Aは閉弁し、負圧室19が負圧源に接続されると
制御弁Aは全開する。
The control valve A is connected to a corresponding negative pressure diaphragm device 16, and the negative pressure chamber 19 of the negative pressure diaphragm device 16 is connected to a negative pressure source via an electromagnetic switching valve A 0 that can communicate with the atmosphere. When the negative pressure chamber 19 is opened to the atmosphere by the switching action of the electromagnetic switching valve A 0, the control valve A is closed, and when the negative pressure chamber 19 is connected to the negative pressure source, the control valve A is fully opened.

車室14内には機関発熱利用ヒータ23が配置される。この
機関発熱利用ヒーター23にはエンジン1内で昇温された
冷却水が冷却水供給導管24を介して供給され、車室14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25
を介してエンジン1に返戻される。
A heater 23 for utilizing engine heat generation is arranged in the passenger compartment 14. Cooling water whose temperature has been raised in the engine 1 is supplied to the engine heat generating heater 23 through a cooling water supply conduit 24, and cooling water whose temperature has dropped due to heat being released into the passenger compartment 14 is a cooling water return conduit. twenty five
It is returned to the engine 1 via.

電子制御ユニット51はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス52によって相互に接続されたROM(リ
ードオンメモリ)53、RAM(ランダムアクセスメモリ)5
4、CPU(マイクロプロセッサ)55、入力ポート56および
出力ポート57を具備する。入力ポート56にはスタータモ
ータを駆動するためのスタータスイッチ27が接続され、
更に冷却水温を検出するための水温センサ26がA/D変換
器を介して接続される。一方、出力ポート57には電磁切
換弁A0が接続される。
The electronic control unit 51 is composed of a digital computer, and has a ROM (read-on memory) 53 and a RAM (random access memory) 5 interconnected by a bidirectional bus 52.
4, CPU (microprocessor) 55, input port 56 and output port 57. The starter switch 27 for driving the starter motor is connected to the input port 56,
Further, a water temperature sensor 26 for detecting the cooling water temperature is connected via an A / D converter. On the other hand, an electromagnetic switching valve A 0 is connected to the output port 57.

このように構成されたターボヒータシステムの暖機暖房
制御の作動の一例を、第3図のフローチャートを参照し
て説明する。まず初めにステップ301においてスタータ
スイッチ27がONであるか否かが判別される。スタータス
イッチ27がONであればステップ303に進み、ステップ303
では水温センサ26の出力信号から冷却水温Tが予め定め
た設定温度T0よりも高くなったか否か判別される。T0
Tであればステップ305に進み制御弁Aを閉弁する。制
御弁Aが閉弁されるとエンジン1から排出された全ての
排気ガスがバイパス通路9内に送り込まれ、ただちにタ
ーボヒータ4が回転駆動される。ターボヒータ4が回転
を開始するとブロワ8の吐出通路12にはブロワ8によっ
て昇温された高温の空気が排出され、従ってこの高温の
空気は吸気通路2を介してエンジンシリンダ内に供給さ
れる。このようにエンジンが回転し始めるとただちに高
温の空気がシリンダ内に供給されることになるため、エ
ンジン回転数がただちに立上り、早期にエンジンが暖機
せしめられる。これによりエンジン冷却水温が速やかに
上昇し、その結果、機関発熱利用ヒータ23による車室の
暖房がエンジン始動後例えば冷間始動後の早い時期から
良好に行なわれることになる。
An example of the operation of the warm-up heating control of the turbo heater system configured as above will be described with reference to the flowchart of FIG. First, at step 301, it is judged if the starter switch 27 is ON. If the starter switch 27 is ON, proceed to step 303 and step 303
Then, it is judged from the output signal of the water temperature sensor 26 whether or not the cooling water temperature T has become higher than the preset temperature T 0 . T 0
If it is T, the routine proceeds to step 305, where the control valve A is closed. When the control valve A is closed, all the exhaust gas discharged from the engine 1 is sent into the bypass passage 9, and the turbo heater 4 is immediately driven to rotate. When the turbo heater 4 starts rotating, the high temperature air heated by the blower 8 is discharged to the discharge passage 12 of the blower 8, so that the high temperature air is supplied into the engine cylinder through the intake passage 2. When the engine starts rotating in this way, hot air is immediately supplied to the cylinder, so that the engine speed immediately rises and the engine is warmed up early. As a result, the engine cooling water temperature rises quickly, and as a result, the heating of the vehicle compartment by the engine heat generation utilizing heater 23 is favorably performed after the engine starts, for example, early after the cold start.

TT0となった場合(ステップ303)には、ステップ307
に進み、制御弁Aを開弁する。制御弁Aが開弁される
と、もはやバイパス通路9内には排気ガスが供給され
ず、ターボヒータ4は停止することになる。すなわち、
冷却水温Tが設定温度T0以上になれば機関発熱利用ヒー
タ23による車室の暖房は既に充分なレベルとなっている
ので、これ以上、ターボヒータ4による高温空気をエン
ジン1に供給する必要がないからに他ならない。
If it becomes TT 0 (step 303), step 307
Then, the control valve A is opened. When the control valve A is opened, exhaust gas is no longer supplied into the bypass passage 9, and the turbo heater 4 is stopped. That is,
If the cooling water temperature T becomes equal to or higher than the set temperature T 0 , the heating of the vehicle interior by the engine heat generation utilizing heater 23 is already at a sufficient level, and therefore it is necessary to supply the hot air by the turbo heater 4 to the engine 1 any more. It's none other than nothing.

以上の作動により、エンジン1がスタータモータにより
駆動されるとシリンダ内にはただちに高温の空気が供給
されるためにエンジンの良好な始動を確保でき、エンジ
ン回転数の立上りが早まるために冷却水温の急速上昇ひ
いては車室の早期暖房を行うことができる。また、未燃
炭化水素の生成或いは排出を抑制することができる。さ
らに、冷却水と同様に潤滑油も急速に温度上昇し、その
結果エンジン1の各部やターボヒータ軸受への潤滑性が
向上するのでエンジン1およびターボヒータ4の耐久性
を高めることができる。
With the above operation, when the engine 1 is driven by the starter motor, high-temperature air is immediately supplied to the cylinder, so that a good start of the engine can be ensured, and the rise of the engine speed is accelerated, so that the cooling water temperature is increased. It is possible to rapidly raise the temperature and, therefore, quickly heat the passenger compartment. Further, it is possible to suppress the production or emission of unburned hydrocarbons. Further, like the cooling water, the temperature of the lubricating oil rapidly rises, and as a result, the lubricity of each part of the engine 1 and the turbo heater bearing is improved, so that the durability of the engine 1 and the turbo heater 4 can be enhanced.

しかしながら、前述の如く制御弁Aが全閉のままスティ
ック状態となったような場合等に起因するターボヒータ
4のオーバランは様々の不都合・不具合を生じさせるた
め、このような異常を適切に処理する必要がある。
However, as described above, the overrun of the turbo heater 4 caused by the case where the control valve A is in the stick state with the valve fully closed causes various inconveniences and problems. Therefore, such an abnormality is appropriately processed. There is a need.

以下、これを解決するための本実施例の特徴部分を第2
図を参照して説明するに、バイパス通路9内においてタ
ーボヒータ4の排気タービン7を駆動する排気ガスの流
量を直接検出する流量センサ28が設けられ、電子制御ユ
ニット51の入力ポート56にA/D変換器を介して接続され
る。出力ポート57には、燃料噴射装置29が接続される。
そして、ターボヒータ4がオーバランしない最高の作動
状態における排気ガスの流量すなわち排気流量の上限値
を予め決定しておき、ターボヒータ4の作動時に検出さ
れる実際の排気流量とこの上限値とを比較することによ
り極めて簡便に、そしてターボヒータの特性に基づく信
頼性の高いターボヒータの異常検出を行うことができ
る。しかも、この異常検出に基づき燃料噴射装置29を介
してエンジンへの燃料供給量を速やかに制限例えばカッ
トすることにより、異常状態の進行を安全・確実に回避
することができる。
The characteristic part of the present embodiment for solving this will be described below in the second section.
As will be described with reference to the drawings, a flow rate sensor 28 that directly detects the flow rate of the exhaust gas that drives the exhaust turbine 7 of the turbo heater 4 in the bypass passage 9 is provided, and the input port 56 of the electronic control unit 51 is provided with an A / Connected via a D converter. The fuel injection device 29 is connected to the output port 57.
Then, the exhaust gas flow rate in the maximum operating state where the turbo heater 4 does not overrun, that is, the upper limit value of the exhaust flow rate is determined in advance, and the actual exhaust flow rate detected during the operation of the turbo heater 4 is compared with this upper limit value. By doing so, it is possible to perform the abnormality detection of the turbo heater with high reliability based on the characteristics of the turbo heater extremely easily. Moreover, based on this abnormality detection, the fuel supply amount to the engine is promptly limited, for example, cut through the fuel injection device 29, so that the progress of the abnormal state can be safely and reliably avoided.

上記第1実施例においては、排気流量を直接検出しこれ
に基づいてターボヒータシステムの異常の有無を判断す
ることとしたが、以下説明する第2の実施例においては
この排気流量を代表し得るパラメータに基づいて判断す
る。
In the first embodiment described above, the exhaust gas flow rate is directly detected and the presence / absence of abnormality of the turbo heater system is determined based on this, but in the second embodiment described below, this exhaust gas flow rate can be represented. Make a decision based on the parameters.

第4図は本考案に係るターボヒータシステムの異常処理
装置の第2の実施例の要部概略図であり、上記第1実施
例と同一部分の説明は省略する。
FIG. 4 is a schematic view of the essential portions of a second embodiment of an abnormality processing device for a turbo heater system according to the present invention, and the description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.

ターボヒータ4の排気タービン7を駆動する排気の流量
の大小は排気通路3に設けた制御弁Aのバルブ開度と密
接に関係し、また、ターボヒータ4の異常特にオーバラ
ンは、制御弁Aが開弁すべきときにバルブ開度が充分で
ない場合に主として起き得る。従って、エンジン運転状
態に対応した制御弁Aの理論バルブ開度と現実のバルブ
開度とを比較し、後者の現実のバルブ開度が前者よりも
小さい場合にはターボヒータ4のオーバランは必至であ
ることから、これらの比較に基づきターボヒータの異常
を正確に検出せんとするのが本実施例の特徴的部分であ
る。
The magnitude of the flow rate of the exhaust gas that drives the exhaust turbine 7 of the turbo heater 4 is closely related to the valve opening degree of the control valve A provided in the exhaust passage 3, and the abnormality of the turbo heater 4, especially overrun, is caused by the control valve A. This can mainly occur when the valve opening is not sufficient when the valve should be opened. Therefore, the theoretical valve opening of the control valve A corresponding to the engine operating state is compared with the actual valve opening, and if the latter actual valve opening is smaller than the former, the turbo heater 4 is inevitably overrun. Therefore, it is a characteristic part of the present embodiment that the abnormality of the turbo heater is not accurately detected based on these comparisons.

すなわち、第5図の異常処理制御フローチャートを参照
すると、エンジン運転状態として例えばエンジン回転数
及び負荷を検出し(ステップ501)、これらに基づき制
御弁Aの理論バルブ開度θ0(要求開度)を算出する
(ステップ503)。エンジン回転数及び負荷はそれぞれ
エンジン回転数センサ30及び負荷センサ31(第4図)に
より検出する。得られる制御弁Aの要求開度は例えば第
6図に示すような特性を有することになる。この図では
負荷として燃料噴射量を用いている。
That is, referring to the abnormality processing control flowchart of FIG. 5, for example, the engine speed and the load are detected as the engine operating state (step 501), and based on these, the theoretical valve opening θ 0 (request opening) of the control valve A is detected. Is calculated (step 503). The engine speed and the load are detected by an engine speed sensor 30 and a load sensor 31 (Fig. 4), respectively. The obtained required opening degree of the control valve A has a characteristic as shown in FIG. 6, for example. In this figure, the fuel injection amount is used as the load.

一方、制御弁Aの実際のバルブ開度θ(deg)は位置セ
ンサ32により検出する(ステップ505)。
On the other hand, the actual valve opening θ (deg) of the control valve A is detected by the position sensor 32 (step 505).

そして、これらを比較し(ステップ507)、θ<θ0なら
ば制御弁Aが開いているべき開度になっていない、すな
わち不充分・不適切な開弁状態にあることから、このま
まではターボヒータ4のオーバランの危険性が極めて高
く、このため例えば燃料噴射量を速やかに制限する(ス
テップ509)こととする。
Then, these are compared (step 507), and if θ <θ 0 , the control valve A is not at the opening that should be opened, that is, the valve is in an insufficient / improper opening state. The risk of overrun of the heater 4 is extremely high. Therefore, for example, the fuel injection amount is promptly limited (step 509).

以上のように、ターボヒータ4の作動させる領域(制御
弁A全閉)及び作動させない領域(制御弁A全開)を明
確化し、これに実際の制御弁Aのバルブ開度を当てはめ
ることによりターボヒータ4の異常を判断することとし
たため、制御弁Aが全閉のままスティック状態となった
ような場合は勿論のこと、デポジット等により制御弁A
が正規のバルブ開度を僅かに外れて閉弁方向にあるよう
な場合にあっても確実にターボヒータの異常を検出でき
る。そして、この異常時に燃料噴射量を制限するように
したため、燃費悪化や異常の進行に伴う例えばエンジン
破壊等の事態が回避でき、また、大事に至る前に異常を
検出できるため早い時期にメンテナンスを施すことが可
能となりターボヒータシステムの耐久性等の向上が図れ
る。
As described above, the region in which the turbo heater 4 is operated (control valve A fully closed) and the region in which the turbo heater 4 is not operated (control valve A fully open) are clarified, and the actual valve opening of the control valve A is applied to this, whereby the turbo heater Since it was decided to determine the abnormality of No. 4, not only when the control valve A is in the stick state with the valve fully closed, but also when the control valve A is caused by a deposit or the like.
Even in the case where the valve opening direction is slightly deviated from the regular valve opening degree, the turbo heater abnormality can be reliably detected. Since the fuel injection amount is limited at the time of this abnormality, it is possible to avoid situations such as engine destruction that accompany deterioration of fuel efficiency and progress of the abnormality, and maintenance can be performed at an early stage because the abnormality can be detected before it becomes important. It becomes possible to improve the durability and the like of the turbo heater system.

次に説明する第3の実施例も上記第2実施例と同様に排
気流量を代表し得るパラメータに基づいて判断を行う。
Similarly to the second embodiment, the third embodiment described below also makes a determination based on a parameter that can represent the exhaust flow rate.

第7図は本考案に係るターボヒータシステムの異常処理
装置の第3の実施例の要部概略図であり、上記第1実施
例と同一部分の説明は省略する。
FIG. 7 is a schematic view of a main part of a third embodiment of the abnormality processing device for a turbo heater system according to the present invention, and the description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.

ターボヒータ4の排気タービン7を駆動する排気の流量
の大小は制御弁Aのバルブの開度と密接に関係すること
は前述したが、制御弁Aが最悪の状態、例えば全閉のま
まスティック状態となったような場合、排気流量は制御
弁A上流側の排気通路3内の排圧に密接に関係する。す
なわち、ターボヒータ4のオーバラン時の排気流量に対
応する排圧値が存在し得る。従ってこれを上限値として
検出した実際の排圧と比較し、実際の排圧がこの上限値
を越えた場合にはターボヒータ4のオーバランは必至で
あることから、これらの比較に基づきターボヒータ4の
異常を正確に検出せんとするのが本実施例の特徴部分で
ある。
As described above, the magnitude of the flow rate of the exhaust gas that drives the exhaust turbine 7 of the turbo heater 4 is closely related to the opening degree of the valve of the control valve A. However, the control valve A is in the worst state, for example, the stick state in the fully closed state. In such a case, the exhaust flow rate is closely related to the exhaust pressure in the exhaust passage 3 on the upstream side of the control valve A. That is, there may be an exhaust pressure value corresponding to the exhaust flow rate when the turbo heater 4 overruns. Therefore, this is compared with the actual exhaust pressure detected as the upper limit value, and when the actual exhaust pressure exceeds this upper limit value, the overrun of the turbo heater 4 is inevitable, and therefore the turbo heater 4 is based on these comparisons. It is a characteristic part of the present embodiment that the abnormality of (2) is not accurately detected.

すなわち、第7図を参照すると制御弁Aの上流側排気通
路3に、この通路3内の排圧を測定するための排圧セン
サ33が設けられ、予め決定しておいた一定の限界値とこ
れとを適宜比較することにより極めて簡便に、そしてタ
ーボヒータの特性に基づく信頼性の高いターボヒータの
異常検出が行われることになる。そして、これに基づき
燃料噴射量を制限することにより異常進行を回避でき
る。
That is, referring to FIG. 7, an exhaust pressure sensor 33 for measuring the exhaust pressure in the exhaust passage 3 on the upstream side of the control valve A is provided, and the exhaust pressure sensor 33 has a predetermined limit value. By appropriately comparing with this, it is possible to detect the abnormality of the turbo heater with high reliability based on the characteristics of the turbo heater very easily. Then, based on this, by restricting the fuel injection amount, abnormal progress can be avoided.

あるいは、上記排圧は制御弁Aの開度とエンジン運転状
態、簡便にはエンジン回転数との2つのパラメータで主
として求まるため、これら相関関係をマップ化して各回
転状態における排圧の上限を予め算出しておき、実際の
排圧とこれとの比較を異常検出の判断基準とするように
しても構わない。この場合より信頼性の高い異常検出を
行うことができる。
Alternatively, since the exhaust pressure is mainly obtained by two parameters of the opening degree of the control valve A and the engine operating state, simply the engine speed, these correlations are mapped and the upper limit of the exhaust pressure in each rotational state is set in advance. It may be calculated and the actual exhaust pressure and its comparison may be used as the criterion for abnormality detection. In this case, more reliable abnormality detection can be performed.

次に説明する第4の実施例も上記第2及び第3実施例と
同様に排気流量を代表し得るパラメータに基づいて判断
を行う。
Similarly to the second and third embodiments, the fourth embodiment described below also makes a determination based on a parameter that can represent the exhaust flow rate.

第8図は本考案に係るターボヒータシステムの異常処理
装置の第4の実施例の要部概略図であり、上記第1実施
例と同一部分の説明は省略する。
FIG. 8 is a schematic view of the essential portions of a fourth embodiment of an abnormality processing device for a turbo heater system according to the present invention, and the description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.

ターボヒータ4の排気タービン7を駆動する排気の流量
が限界を越えるとターボヒータ4がオーバランをするこ
とは前述したが、その排気流量と排気タービン7及びブ
ロワ8を一体的に連結する回転軸6の回転数とは密接な
関係にある。従って、ターボヒータ4のオーバラン時の
この回転軸6の上限回転数を決定しておき、実際の回転
軸6の回転数とこの上限値とを比較し、実際の回転数が
この上限値を越えた場合にはターボヒータ4のオーバラ
ンは必至であることから、これらの比較に基づきターボ
ヒータ4の異常を正確に検出せんとするのが本実施例の
特徴部分である。
As described above, the turbo heater 4 overruns when the flow rate of the exhaust gas that drives the exhaust turbine 7 of the turbo heater 4 exceeds the limit, but the exhaust flow rate and the rotary shaft 6 that integrally connects the exhaust turbine 7 and the blower 8 It is closely related to the rotation speed of. Therefore, when the turbo heater 4 overruns, the upper limit rotational speed of the rotary shaft 6 is determined, and the actual rotational speed of the rotary shaft 6 is compared with this upper limit value, and the actual rotational speed exceeds the upper limit value. In this case, the turbo heater 4 is inevitably overrun. Therefore, it is a characteristic part of the present embodiment that the abnormality of the turbo heater 4 is not accurately detected based on these comparisons.

すなわち、第8図を参照するとターボヒータ4の回転軸
6の回転数を検出するための回転数センサ34が設けら
れ、予め決定しておいて一定の限界値とこれとを適宜比
較することにより極めて簡便に、そしてターボヒータの
特性に基づく信頼性の高いターボヒータの異常検出が行
われることになる。特に本実施例の場合、上記第2及び
第3実施例がターボヒータの異常処理に関してある程度
エンジン回転数が上昇したエンジン運転状態を前提とす
る傾向にあるのと異なり、エンジン運転状態にかかわら
ずターボヒータの異常処理が行える。すなわち、エンジ
ン低回転域においてターボヒータ4のブロワ8に何らか
の原因で空気が供給され得ないような事態になった場
合、ターボヒータ4のブロワ8の負荷が急速になくなる
ため排気タービン7の回転が異常に上昇(オーバラン)
し、ターボヒータ4が破壊しかねないが、ターボヒータ
4の回転軸6の回転数を異常判断の基準としているた
め、このような異常事態を安全・確実にそして未然に防
止することができる。しかも、複雑な制御が全く不要で
あり、またエンジン等から熱害を特に被らないのでセン
サ類の温度の補正等を行う煩わしさがない。
That is, referring to FIG. 8, a rotation speed sensor 34 for detecting the rotation speed of the rotary shaft 6 of the turbo heater 4 is provided, and by comparing it with a predetermined limit value which is determined in advance, as appropriate. The abnormality of the turbo heater can be detected extremely simply and with high reliability based on the characteristics of the turbo heater. Particularly in the case of the present embodiment, unlike the second and third embodiments, which tend to be premised on the engine operating state in which the engine speed has risen to some extent with respect to the abnormality processing of the turbo heater, the turbo is irrelevant regardless of the engine operating state. The heater abnormality can be processed. That is, in a case where air cannot be supplied to the blower 8 of the turbo heater 4 in the engine low speed region for some reason, the load of the blower 8 of the turbo heater 4 is rapidly removed and the rotation of the exhaust turbine 7 is reduced. Abnormal rise (overrun)
However, the turbo heater 4 may be destroyed, but since the rotation speed of the rotary shaft 6 of the turbo heater 4 is used as the criterion for the abnormality determination, such an abnormal situation can be prevented safely, reliably and in advance. Moreover, since complicated control is not required at all and heat damage from the engine is not particularly caused, there is no need to bother correcting the temperature of the sensors.

なお、システムの作動遅れを考慮してターボヒータ4の
回転軸6の上限回転数を、実際にオーバランする回転数
より所定に低く設定しておくことが好ましい。
Note that it is preferable to set the upper limit rotation speed of the rotary shaft 6 of the turbo heater 4 to be lower than the rotation speed at which it actually overruns in consideration of the system operation delay.

以上説明した本考案に係るターボヒータシステムの異常
処理装置の4つの実施例を示す各図等から理解され得る
ように、これらの装置においては制御弁Aの取付位置に
ついて特定していないが、例えば第9図に示す如く排気
通路のはるか下流のメインマフラ36の上流側に制御弁A
を配置するようにして高温排気ガスが制御弁Aを直撃し
ないようにすることが好ましい。すなわち、ターボヒー
タ4の排気タービン7を効率良く駆動するためには高エ
ネルギの排気ガスを排気タービン7に供給する必要があ
り、このためターボヒータ4を出来るだけエンジン近傍
に配置することが好ましいが、制御弁Aを同様にエンジ
ン近傍に配置するとその構成部やそれを駆動するアクチ
ュエータ(ダイアフラム装置16)等の耐久性・信頼性が
欠ける。従って、実用上問題ない範囲で第9図に示す如
く出来るだけ排気通路3の下流側に制御弁Aを配置する
ことが好ましい。なお、制御弁Aの上流側にあるのはサ
ブマフラ37である。このように制御弁Aをエンジン1か
ら距離をおくようにしたため、制御弁Aが高熱にさらな
れることがなく、この制御弁Aを廉価な材料で形成で
き、また、制御弁A閉弁時の密封性を上げることができ
るのでターボヒータ4の出力を向上させることができ
る。
As can be understood from the drawings showing the four embodiments of the abnormality processing device for the turbo heater system according to the present invention described above, the mounting position of the control valve A is not specified in these devices. As shown in FIG. 9, a control valve A is provided on the upstream side of the main muffler 36 far downstream of the exhaust passage.
Is preferably arranged so that the hot exhaust gas does not hit the control valve A directly. That is, in order to drive the exhaust turbine 7 of the turbo heater 4 efficiently, it is necessary to supply high-energy exhaust gas to the exhaust turbine 7. Therefore, it is preferable to arrange the turbo heater 4 as close to the engine as possible. Similarly, if the control valve A is arranged near the engine, the durability and reliability of its constituent parts and the actuator (diaphragm device 16) for driving it will be lacking. Therefore, it is preferable to arrange the control valve A on the downstream side of the exhaust passage 3 as much as possible as shown in FIG. The sub muffler 37 is located upstream of the control valve A. Since the control valve A is set apart from the engine 1 in this way, the control valve A is not exposed to high heat, the control valve A can be formed of an inexpensive material, and when the control valve A is closed. Since the hermeticity can be improved, the output of the turbo heater 4 can be improved.

ところで、第2及び3実施例を実施する上で制御弁Aを
このように、熱害から防護することにより、位置センサ
32(第4図)及び排圧センサ33(第7図)も同様に熱害
から守れ得るため、これらの信頼性・耐久性を向上させ
ることができる。
By the way, in implementing the second and third embodiments, the position sensor is protected by protecting the control valve A from heat damage in this way.
Similarly, 32 (FIG. 4) and exhaust pressure sensor 33 (FIG. 7) can be protected from heat damage, so that their reliability and durability can be improved.

〔考案の効果〕[Effect of device]

以上のように本考案によれば、ターボヒータの特性の基
づき、ターボヒータのオーバラン等の異常を正確且つ確
実にそして適切に処理することができ、ターボヒータシ
ステム全体の耐久性・信頼性の向上が図れる。
As described above, according to the present invention, based on the characteristics of the turbo heater, an abnormality such as an overrun of the turbo heater can be accurately, reliably and appropriately processed, and the durability and reliability of the entire turbo heater system are improved. Can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の原理を示すブロック図、 第2図は本考案に係るターボヒータシステムの異常処理
装置の第1の実施例の全体概略図、 第3図は暖機暖房制御フローチャート図、 第4図は第2の実施例の要部概略図、 第5図は異常処理制御のフローチャート図、 第6図は制御弁の要求開度特性を示す図、 第7図は第3の実施例の要部概略図、 第8図は第4の実施例の要部概略図、 第9図は制御弁をエンジンから距離をおいて設けた実施
例を示す図である。 1…エンジン、2…吸気通路、3…排気通路、4…ター
ボヒータ、6…回転軸、7…排気タービン、8…ブロ
ワ、9…バイパス通路、A…制御弁、26…水温センサ、
30…エンジン回転数センサ、31…負荷センサ、32…位置
センサ、33…排圧センサ、34…回転数センサ、36…メイ
ンマフラ。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention, FIG. 2 is an overall schematic diagram of a first embodiment of an abnormality processing device for a turbo heater system according to the present invention, and FIG. 3 is a warm-up / heating control flowchart diagram, FIG. 4 is a schematic view of a main part of the second embodiment, FIG. 5 is a flow chart of abnormality processing control, FIG. 6 is a view showing a required opening characteristic of a control valve, and FIG. 7 is a third embodiment. FIG. 8 is a schematic view of a main part of the fourth embodiment, and FIG. 9 is a view showing an embodiment in which a control valve is provided at a distance from the engine. 1 ... Engine, 2 ... Intake passage, 3 ... Exhaust passage, 4 ... Turbo heater, 6 ... Rotating shaft, 7 ... Exhaust turbine, 8 ... Blower, 9 ... Bypass passage, A ... Control valve, 26 ... Water temperature sensor,
30 ... Engine speed sensor, 31 ... Load sensor, 32 ... Position sensor, 33 ... Exhaust pressure sensor, 34 ... Rotation speed sensor, 36 ... Main muffler.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】排気通路内に制御弁を配置し、上記制御弁
の上流の排気通路からこれを分岐して上記制御弁下流の
排気通路に至るバイパス通路を形成し、ターボヒータの
排気タービンを上記バイパス通路内に配置すると共にタ
ーボヒータのブロワから吐出された高温ガスを暖房用熱
源として使用するターボヒータシステムにおいて、 上記排気タービンを駆動する排気の流量あるいはこの排
気流量を代表し得るパラメータの値を検出する排気流量
状態検出手段と、 エンジン運転状態を検出する運転状態検出手段と、 このエンジン運転状態に対応した基本排気流量状態を演
算する基本排気流量状態演算手段と、 検出した排気流量状態とこの基本排気流量状態とを比較
し、システムの異常を表わす信号を出力する比較手段、 とを備えたことを特徴とするターボヒータシステムの異
常処理装置。
1. An exhaust turbine of a turbo heater, wherein a control valve is arranged in an exhaust passage, and an exhaust passage upstream of the control valve is branched to form a bypass passage leading to an exhaust passage downstream of the control valve. In a turbo heater system that is arranged in the bypass passage and uses the high temperature gas discharged from the blower of the turbo heater as a heat source for heating, the flow rate of the exhaust gas that drives the exhaust turbine or the value of a parameter that can represent this exhaust flow rate. Exhaust gas flow state detecting means, an operating state detecting means for detecting the engine operating state, a basic exhaust flow rate state calculating means for calculating a basic exhaust flow state corresponding to the engine operating state, and a detected exhaust flow state And a comparison means for comparing the basic exhaust flow rate state and outputting a signal indicating a system abnormality. Abnormality processing apparatus turbo heater system.
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