JPH1047071A - バリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置 - Google Patents
バリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置Info
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- JPH1047071A JPH1047071A JP8206073A JP20607396A JPH1047071A JP H1047071 A JPH1047071 A JP H1047071A JP 8206073 A JP8206073 A JP 8206073A JP 20607396 A JP20607396 A JP 20607396A JP H1047071 A JPH1047071 A JP H1047071A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Supercharger (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 バリアブルノズル式ターボチャージャにおい
てノズルスティックによる異常を容易に検出する。 【解決手段】 機関運転状態に応じて開度の可変なノズ
ルより導かれる排気ガスによって駆動されるタービンと
該タービンによって駆動され吸気を圧縮するコンプレッ
サとを有するバリアブルノズル式ターボチャージャと、
該タービンより上流側の排気系と吸気系とをＥＧＲ弁を
介して連結するとともに機関運転状態に応じてＥＧＲ量
の目標値を設定して該ＥＧＲ弁をフィードバック制御す
るＥＧＲ装置と、を備えた内燃機関において、ＥＧＲ量
実際値を検出し、そのＥＧＲ量実際値がＥＧＲ量目標値
から所定値以上ずれたときに前記ターボチャージャの異
常であると判断する。
てノズルスティックによる異常を容易に検出する。 【解決手段】 機関運転状態に応じて開度の可変なノズ
ルより導かれる排気ガスによって駆動されるタービンと
該タービンによって駆動され吸気を圧縮するコンプレッ
サとを有するバリアブルノズル式ターボチャージャと、
該タービンより上流側の排気系と吸気系とをＥＧＲ弁を
介して連結するとともに機関運転状態に応じてＥＧＲ量
の目標値を設定して該ＥＧＲ弁をフィードバック制御す
るＥＧＲ装置と、を備えた内燃機関において、ＥＧＲ量
実際値を検出し、そのＥＧＲ量実際値がＥＧＲ量目標値
から所定値以上ずれたときに前記ターボチャージャの異
常であると判断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バリアブルノズル
式ターボチャージャとＥＧＲ（排気ガス再循環：Exhaus
t Gas Recirculation ）装置とを備えた内燃機関（エン
ジン）においてバリアブルノズル式ターボチャージャの
異常を検出する装置に関する。
式ターボチャージャとＥＧＲ（排気ガス再循環：Exhaus
t Gas Recirculation ）装置とを備えた内燃機関（エン
ジン）においてバリアブルノズル式ターボチャージャの
異常を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用内燃機関には自然吸気式エンジ
ンと過給式エンジンとがあるが、近年においては過給式
エンジンの割合が増大しつつある。過給機構としては、
一般にターボチャージャと呼ばれる排気タービン駆動式
のものと、一般にスーパチャージャと呼ばれる機械駆動
式のものとが実用化されている。ターボチャージャは、
排気ガスのエネルギでタービンを回転させ、それと直結
したコンプレッサで吸入空気を圧縮してエンジンに供給
するものである。ターボチャージャ付エンジンでは、過
給圧が過度に大きくなるのを防ぐため、タービンに流入
する排気ガスの一部をバイパスさせるウエイストゲート
バルブ(waste gate valve)が通常設けられている。
ンと過給式エンジンとがあるが、近年においては過給式
エンジンの割合が増大しつつある。過給機構としては、
一般にターボチャージャと呼ばれる排気タービン駆動式
のものと、一般にスーパチャージャと呼ばれる機械駆動
式のものとが実用化されている。ターボチャージャは、
排気ガスのエネルギでタービンを回転させ、それと直結
したコンプレッサで吸入空気を圧縮してエンジンに供給
するものである。ターボチャージャ付エンジンでは、過
給圧が過度に大きくなるのを防ぐため、タービンに流入
する排気ガスの一部をバイパスさせるウエイストゲート
バルブ(waste gate valve)が通常設けられている。
【０００３】ターボチャージャに異常が発生し、ウエイ
ストゲートバルブが閉じられたままで運転を続けた場合
には、エンジンを異常な運転状態におくこととなるた
め、エンジンの損傷を招くおそれがある。そこで、ター
ボチャージャの異常検出に関する技術が種々提案されて
いる。例えば、実開平４−１２５６３５号公報は、コン
プレッサ出力側のブースト圧（過給圧）とタービン入力
側の排気ガス圧力とを検出し、ブースト圧が排気ガス圧
力より設定値以上低くかつその状態が設定時間継続した
ときにターボチャージャの異常と判定する技術を開示し
ている。
ストゲートバルブが閉じられたままで運転を続けた場合
には、エンジンを異常な運転状態におくこととなるた
め、エンジンの損傷を招くおそれがある。そこで、ター
ボチャージャの異常検出に関する技術が種々提案されて
いる。例えば、実開平４−１２５６３５号公報は、コン
プレッサ出力側のブースト圧（過給圧）とタービン入力
側の排気ガス圧力とを検出し、ブースト圧が排気ガス圧
力より設定値以上低くかつその状態が設定時間継続した
ときにターボチャージャの異常と判定する技術を開示し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンが
低速回転域にあるときには、排気ガスの流量が少ないた
め、ターボチャージャによる過給は不充分なものとな
る。その対策として、タービンノズルの開度すなわち面
積を小さくすることにより、タービンロータに与える運
動エネルギを増大させるターボチャージャが開発されて
いる。バリアブルノズル式ターボチャージャは、そのよ
うなターボチャージャの一種であって、回動可能な複数
のノズルベーンを設け、ノズルベーン間に形成されるタ
ービンノズルよりタービンロータへとエンジンの排気ガ
スを導く際のタービンノズルの開度を変えることができ
るようにしたものである。
低速回転域にあるときには、排気ガスの流量が少ないた
め、ターボチャージャによる過給は不充分なものとな
る。その対策として、タービンノズルの開度すなわち面
積を小さくすることにより、タービンロータに与える運
動エネルギを増大させるターボチャージャが開発されて
いる。バリアブルノズル式ターボチャージャは、そのよ
うなターボチャージャの一種であって、回動可能な複数
のノズルベーンを設け、ノズルベーン間に形成されるタ
ービンノズルよりタービンロータへとエンジンの排気ガ
スを導く際のタービンノズルの開度を変えることができ
るようにしたものである。
【０００５】このようなバリアブルノズル式ターボチャ
ージャにおいては、運転状態に応じた最適な過給圧制御
となるようにノズル開度が制御されている。従って、あ
るノズル開度におけるノズルベーンの固着（以下、ノズ
ルスティックという）等の異常を過給圧により検出する
ためには、全ての運転状態と各々のノズル開度に応じた
設定値を設けなければならず、異常判断処理が非常に複
雑になる。
ージャにおいては、運転状態に応じた最適な過給圧制御
となるようにノズル開度が制御されている。従って、あ
るノズル開度におけるノズルベーンの固着（以下、ノズ
ルスティックという）等の異常を過給圧により検出する
ためには、全ての運転状態と各々のノズル開度に応じた
設定値を設けなければならず、異常判断処理が非常に複
雑になる。
【０００６】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、ノズ
ルスティックによる異常を容易に検出することが可能な
バリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置を提
供することにある。
ルスティックによる異常を容易に検出することが可能な
バリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】エンジンには通常ＥＧＲ
装置が設けられている。本発明は、ＥＧＲ量が前記した
異常により影響を受けることに着目して、以下に記載さ
れるような技術構成を採用することにより、上記目的を
達成するものである。
装置が設けられている。本発明は、ＥＧＲ量が前記した
異常により影響を受けることに着目して、以下に記載さ
れるような技術構成を採用することにより、上記目的を
達成するものである。
【０００８】即ち、本発明の第１の態様に係るバリアブ
ルノズル式ターボチャージャ異常検出装置は、機関運転
状態に応じて開度の可変なノズルより導かれる排気ガス
によって駆動されるタービンと該タービンによって駆動
され吸気を圧縮するコンプレッサとを有するバリアブル
ノズル式ターボチャージャと、該タービンより上流側の
排気系と吸気系とをＥＧＲ弁を介して連結するとともに
機関運転状態に応じてＥＧＲ量の目標値を設定して該Ｅ
ＧＲ弁をフィードバック制御するＥＧＲ装置と、を備え
た内燃機関において、該バリアブルノズル式ターボチャ
ージャの異常を検出する装置であって、ＥＧＲ量の実際
値を検出するＥＧＲ量検出手段と、前記ＥＧＲ量検出手
段によって検出されたＥＧＲ量実際値がＥＧＲ量目標値
から所定値以上ずれたときに前記ターボチャージャの異
常であると判断する異常判断手段と、を具備する。
ルノズル式ターボチャージャ異常検出装置は、機関運転
状態に応じて開度の可変なノズルより導かれる排気ガス
によって駆動されるタービンと該タービンによって駆動
され吸気を圧縮するコンプレッサとを有するバリアブル
ノズル式ターボチャージャと、該タービンより上流側の
排気系と吸気系とをＥＧＲ弁を介して連結するとともに
機関運転状態に応じてＥＧＲ量の目標値を設定して該Ｅ
ＧＲ弁をフィードバック制御するＥＧＲ装置と、を備え
た内燃機関において、該バリアブルノズル式ターボチャ
ージャの異常を検出する装置であって、ＥＧＲ量の実際
値を検出するＥＧＲ量検出手段と、前記ＥＧＲ量検出手
段によって検出されたＥＧＲ量実際値がＥＧＲ量目標値
から所定値以上ずれたときに前記ターボチャージャの異
常であると判断する異常判断手段と、を具備する。
【０００９】また、本発明の第２の態様に係るバリアブ
ルノズル式ターボチャージャ異常検出装置は、第１の態
様に係る装置において、ＥＧＲ量実際値がＥＧＲ量目標
値から前記所定値以上ずれた期間に基づいて異常度合い
を判定する異常度合い判定手段と、前記異常度合い判定
手段によって判定された異常度合いに応じた度合いの異
常処置をする異常処置手段と、をさらに具備するもので
ある。
ルノズル式ターボチャージャ異常検出装置は、第１の態
様に係る装置において、ＥＧＲ量実際値がＥＧＲ量目標
値から前記所定値以上ずれた期間に基づいて異常度合い
を判定する異常度合い判定手段と、前記異常度合い判定
手段によって判定された異常度合いに応じた度合いの異
常処置をする異常処置手段と、をさらに具備するもので
ある。
【００１０】バリアブルノズル式ターボチャージャにお
いてノズルスティック等による異常が発生すると、ター
ビンを流れる排気ガスの流量及び圧力が機関運転状態に
適した値からずれてくる。ＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁前後の
圧力差、すなわち排気側ＥＧＲ通路の圧力と吸気側ＥＧ
Ｒ通路の圧力との差に応じた値となる。ここで、排気側
ＥＧＲ通路の圧力とは排気ガス圧力のことである。従っ
て、ＥＧＲ量のずれを監視することでノズルスティック
を検出することができる。本発明の第１の態様に係るバ
リアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置におい
ては、ＥＧＲ量実際値の目標値からのずれを監視するこ
とにより、ターボチャージャの異常を容易に判断するこ
とが可能である。
いてノズルスティック等による異常が発生すると、ター
ビンを流れる排気ガスの流量及び圧力が機関運転状態に
適した値からずれてくる。ＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁前後の
圧力差、すなわち排気側ＥＧＲ通路の圧力と吸気側ＥＧ
Ｒ通路の圧力との差に応じた値となる。ここで、排気側
ＥＧＲ通路の圧力とは排気ガス圧力のことである。従っ
て、ＥＧＲ量のずれを監視することでノズルスティック
を検出することができる。本発明の第１の態様に係るバ
リアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置におい
ては、ＥＧＲ量実際値の目標値からのずれを監視するこ
とにより、ターボチャージャの異常を容易に判断するこ
とが可能である。
【００１１】ＥＧＲ量実際値がＥＧＲ量目標値から所定
値以上ずれた期間が短いときには、ＥＧＲ装置のフィー
ドバック制御により実際値を目標値に復帰させることが
可能な状態、すなわちノズル開度が中間開度で固着して
いる状態にあると判断することができるため、簡単な異
常処置で対処すればよい。一方、かかる期間が長いとき
には、ＥＧＲ装置のフィードバック制御が有効に作用す
ることができない状態、すなわちノズル開度が開又は閉
状態近傍で固着している状態にあると判断することがで
き、充分な異常処置が必要である。本発明の第２の態様
に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装
置においては、異常の度合いに応じて異常処置の度合い
が設定可能となる。その結果、運転性の悪化、エミッシ
ョンの悪化等を最小限に抑えることができる。
値以上ずれた期間が短いときには、ＥＧＲ装置のフィー
ドバック制御により実際値を目標値に復帰させることが
可能な状態、すなわちノズル開度が中間開度で固着して
いる状態にあると判断することができるため、簡単な異
常処置で対処すればよい。一方、かかる期間が長いとき
には、ＥＧＲ装置のフィードバック制御が有効に作用す
ることができない状態、すなわちノズル開度が開又は閉
状態近傍で固着している状態にあると判断することがで
き、充分な異常処置が必要である。本発明の第２の態様
に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装
置においては、異常の度合いに応じて異常処置の度合い
が設定可能となる。その結果、運転性の悪化、エミッシ
ョンの悪化等を最小限に抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。
の実施形態について説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施形態に係るバリアブ
ルノズル式ターボチャージャ異常検出装置を備えたディ
ーゼルエンジンの一例を概略的に示す図である。エンジ
ンにおける燃焼に必要な空気は、エアクリーナ１でろ過
され、ターボチャージャ３０のコンプレッサ３２で圧縮
され、インタクーラ２で冷却され、吸気マニホルド４に
導かれる。なお、その吸入空気流量ＧＡは、スロットル
弁３によって調節されるとともに、エアフローメータ２
１によって検出される。また、吸気系には、吸気管圧力
（ブースト圧）ＰＢを検出する吸気管圧力センサ２２、
吸気管温度ＴＢを検出する吸気管温度センサ２３、及び
空気過剰率λを検出するＯ2 センサ２４が設けられてい
る。ただし、Ｏ2 センサ２４は、後述する第２実施形態
のみに必要なものである。
ルノズル式ターボチャージャ異常検出装置を備えたディ
ーゼルエンジンの一例を概略的に示す図である。エンジ
ンにおける燃焼に必要な空気は、エアクリーナ１でろ過
され、ターボチャージャ３０のコンプレッサ３２で圧縮
され、インタクーラ２で冷却され、吸気マニホルド４に
導かれる。なお、その吸入空気流量ＧＡは、スロットル
弁３によって調節されるとともに、エアフローメータ２
１によって検出される。また、吸気系には、吸気管圧力
（ブースト圧）ＰＢを検出する吸気管圧力センサ２２、
吸気管温度ＴＢを検出する吸気管温度センサ２３、及び
空気過剰率λを検出するＯ2 センサ２４が設けられてい
る。ただし、Ｏ2 センサ２４は、後述する第２実施形態
のみに必要なものである。
【００１４】吸気マニホルド４で、吸入空気は、エンジ
ン本体５の各気筒に分配される。各気筒において発生す
る排気ガスは、排気マニホルド６で集められ、次いでタ
ーボチャージャ３０のタービン３４に通された後、最後
に触媒コンバータ７で浄化されて排出される。なお、タ
ーボチャージャ３０による過度の過給効果を防止すべ
く、排気ガスがタービン３４を迂回することができるよ
うに、排気バイパス通路８及びウエイストゲートバルブ
（ＷＧＶ）９が設けられている。
ン本体５の各気筒に分配される。各気筒において発生す
る排気ガスは、排気マニホルド６で集められ、次いでタ
ーボチャージャ３０のタービン３４に通された後、最後
に触媒コンバータ７で浄化されて排出される。なお、タ
ーボチャージャ３０による過度の過給効果を防止すべ
く、排気ガスがタービン３４を迂回することができるよ
うに、排気バイパス通路８及びウエイストゲートバルブ
（ＷＧＶ）９が設けられている。
【００１５】ターボチャージャ３０のタービン３４にお
いては、タービンロータ（タービンホイール、タービン
ブレードなどとも呼ばれる）３５が排気ガスにより回転
せしめられる。コンプレッサ３２のコンプレッサブレー
ド３３は、軸３１によりタービンロータ３５に接続され
ているため、タービンロータ３５とともに回転して吸入
空気を圧縮し、すなわち過給作用を奏する。タービン３
４には、後に詳細に説明するように、回動可能な複数の
ノズルベーン３６が設けられており、ノズルベーン間に
形成されるタービンノズルの開度すなわち面積を変える
ことができるようになっている。そのため、そのタービ
ンノズルは、バリアブルノズルと呼ばれる。バリアブル
ノズルの開度は、アクチュエータ４０によって調節され
る。
いては、タービンロータ（タービンホイール、タービン
ブレードなどとも呼ばれる）３５が排気ガスにより回転
せしめられる。コンプレッサ３２のコンプレッサブレー
ド３３は、軸３１によりタービンロータ３５に接続され
ているため、タービンロータ３５とともに回転して吸入
空気を圧縮し、すなわち過給作用を奏する。タービン３
４には、後に詳細に説明するように、回動可能な複数の
ノズルベーン３６が設けられており、ノズルベーン間に
形成されるタービンノズルの開度すなわち面積を変える
ことができるようになっている。そのため、そのタービ
ンノズルは、バリアブルノズルと呼ばれる。バリアブル
ノズルの開度は、アクチュエータ４０によって調節され
る。
【００１６】また、このエンジンは、ＮＯx （窒素酸化
物）の低減を目的とするＥＧＲ装置付きのエンジンであ
り、排気マニホルド６と吸気マニホルド４との間には、
排気ガスを循環させるための通路１１が設けられてい
る。そのガス再循環量は、その通路の途中に設けられた
ＥＧＲ弁１５によって調節される。ＥＧＲ弁１５を駆動
するアクチュエータ１６の内部は、ダイアフラム１６ａ
によって負圧室１６ｂと大気圧室１６ｃとに仕切られて
いる。負圧室１６ｂ内にはスプリング１６ｄが内装され
ており、ＥＧＲ弁１５と連結したダイアフラム１６ａを
閉弁側に付勢している。そして、負圧室１６ｂには、負
圧制御弁１８によって調整された負圧が導入されるよう
になっている。負圧が導入されると、その負圧の大きさ
に応じてＥＧＲ弁１５がリフト駆動され、排気マニホル
ド６からＥＧＲ通路１１を通って吸気マニホルド４へと
リフト量に応じた排気ガスが還流せしめられ、ＥＧＲが
達成される。
物）の低減を目的とするＥＧＲ装置付きのエンジンであ
り、排気マニホルド６と吸気マニホルド４との間には、
排気ガスを循環させるための通路１１が設けられてい
る。そのガス再循環量は、その通路の途中に設けられた
ＥＧＲ弁１５によって調節される。ＥＧＲ弁１５を駆動
するアクチュエータ１６の内部は、ダイアフラム１６ａ
によって負圧室１６ｂと大気圧室１６ｃとに仕切られて
いる。負圧室１６ｂ内にはスプリング１６ｄが内装され
ており、ＥＧＲ弁１５と連結したダイアフラム１６ａを
閉弁側に付勢している。そして、負圧室１６ｂには、負
圧制御弁１８によって調整された負圧が導入されるよう
になっている。負圧が導入されると、その負圧の大きさ
に応じてＥＧＲ弁１５がリフト駆動され、排気マニホル
ド６からＥＧＲ通路１１を通って吸気マニホルド４へと
リフト量に応じた排気ガスが還流せしめられ、ＥＧＲが
達成される。
【００１７】ＥＧＲ量の指標として、ＥＧＲ率が次のよ
うに定義されている。 ＥＧＲ率＝ＥＧＲガス流量／（吸入空気流量＋ＥＧＲガ
ス流量） そして、このＥＧＲ率の目標値が、エンジン負荷とエン
ジン回転数とによって予め決定されており、この目標Ｅ
ＧＲ率に従ってＥＧＲ弁１５がフィードバック制御され
る。
うに定義されている。 ＥＧＲ率＝ＥＧＲガス流量／（吸入空気流量＋ＥＧＲガ
ス流量） そして、このＥＧＲ率の目標値が、エンジン負荷とエン
ジン回転数とによって予め決定されており、この目標Ｅ
ＧＲ率に従ってＥＧＲ弁１５がフィードバック制御され
る。
【００１８】コントローラ１０は、エアフローメータ２
１、吸気管圧力センサ２２、吸気管温度センサ２３、及
びＯ2 センサ２４からの各信号を入力し、それらの信号
に基づき、吸入空気流量ＧＡ、吸気管圧力（ブースト
圧）ＰＢ、吸気管温度ＴＢ、及び空気過剰率λを検出す
る。そして、コントローラ１０は、それらの検出データ
に基づいてバリアブルノズル用アクチュエータ４０及び
ＥＧＲ用アクチュエータ１６を制御する。さらに、コン
トローラ１０は、エンジン本体５へ噴射されるべき燃料
の量を制御する。
１、吸気管圧力センサ２２、吸気管温度センサ２３、及
びＯ2 センサ２４からの各信号を入力し、それらの信号
に基づき、吸入空気流量ＧＡ、吸気管圧力（ブースト
圧）ＰＢ、吸気管温度ＴＢ、及び空気過剰率λを検出す
る。そして、コントローラ１０は、それらの検出データ
に基づいてバリアブルノズル用アクチュエータ４０及び
ＥＧＲ用アクチュエータ１６を制御する。さらに、コン
トローラ１０は、エンジン本体５へ噴射されるべき燃料
の量を制御する。
【００１９】図２は、バリアブルノズルの開度制御に関
連する部分を詳細に示す図である。タービンロータ３５
に排気ガスを導くタービン入口のガス通路には、複数の
回動可能なノズルベーン３６が設けられている。ノズル
ベーン３６間に形成されるバリアブルノズルの開度は、
リンク３９を介して駆動リング３８を回動せしめること
によって調整されるようになっており、リンク３９は、
アクチュエータ４０のロッド４８に連結されている。図
２において、ロッド４８が左側に作動せしめられると、
ノズルベーン３６はピン３７を中心として反時計方向に
回動し、ノズルベーン間に形成されるノズルの開度すな
わち面積は大となる。一方、ロッド４８が右側に作動せ
しめられると、ノズルベーン３６はピン３７を中心とし
て時計方向に回動し、ノズル開度は小となる。そして、
ノズル開度が小さくなるほど、排気ガス圧力は大きくな
る。
連する部分を詳細に示す図である。タービンロータ３５
に排気ガスを導くタービン入口のガス通路には、複数の
回動可能なノズルベーン３６が設けられている。ノズル
ベーン３６間に形成されるバリアブルノズルの開度は、
リンク３９を介して駆動リング３８を回動せしめること
によって調整されるようになっており、リンク３９は、
アクチュエータ４０のロッド４８に連結されている。図
２において、ロッド４８が左側に作動せしめられると、
ノズルベーン３６はピン３７を中心として反時計方向に
回動し、ノズルベーン間に形成されるノズルの開度すな
わち面積は大となる。一方、ロッド４８が右側に作動せ
しめられると、ノズルベーン３６はピン３７を中心とし
て時計方向に回動し、ノズル開度は小となる。そして、
ノズル開度が小さくなるほど、排気ガス圧力は大きくな
る。
【００２０】アクチュエータ４０には、ダイアフラム４
１によって隔成されたダイアフラム室４２が形成されて
いる。ダイアフラム４１には、ロッド４８が連結されて
いる。また、ダイアフラム４１は、スプリング４３によ
ってノズルベーン３６を閉じる方向に付勢されている。
ダイアフラム室４２の入口ポート４４は、負圧制御弁５
０に接続されている。負圧制御弁５０は、コントローラ
１０に接続されており、コントローラ１０からの信号に
基づき、ダイアフラム室４２に導入する負圧を調整す
る。なお、本実施形態では、ダイアフラム室４２に大気
圧が導入された場合に、ノズル開度が最小となる。
１によって隔成されたダイアフラム室４２が形成されて
いる。ダイアフラム４１には、ロッド４８が連結されて
いる。また、ダイアフラム４１は、スプリング４３によ
ってノズルベーン３６を閉じる方向に付勢されている。
ダイアフラム室４２の入口ポート４４は、負圧制御弁５
０に接続されている。負圧制御弁５０は、コントローラ
１０に接続されており、コントローラ１０からの信号に
基づき、ダイアフラム室４２に導入する負圧を調整す
る。なお、本実施形態では、ダイアフラム室４２に大気
圧が導入された場合に、ノズル開度が最小となる。
【００２１】さて、バリアブルノズル式ターボチャージ
ャ３０においてノズルスティックによる異常が発生する
と、タービンを流れる排気ガス流量及び排気ガス圧力が
機関運転状態に適した値からずれていくる。ＥＧＲ量
は、ＥＧＲ弁１５の前後の圧力差、すなわち排気側ＥＧ
Ｒ通路の圧力と吸気側ＥＧＲ通路の圧力との差に応じた
値となり、排気側ＥＧＲ通路の圧力とは排気ガス圧力そ
のものである。従って、ＥＧＲ量のずれを監視すること
で上記異常を検出することができる。
ャ３０においてノズルスティックによる異常が発生する
と、タービンを流れる排気ガス流量及び排気ガス圧力が
機関運転状態に適した値からずれていくる。ＥＧＲ量
は、ＥＧＲ弁１５の前後の圧力差、すなわち排気側ＥＧ
Ｒ通路の圧力と吸気側ＥＧＲ通路の圧力との差に応じた
値となり、排気側ＥＧＲ通路の圧力とは排気ガス圧力そ
のものである。従って、ＥＧＲ量のずれを監視すること
で上記異常を検出することができる。
【００２２】本発明の第１実施形態は、実ＥＧＲ率を検
出し、実ＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率からのずれに基づいて
ノズルスティックの発生を判断し、ノズルスティックが
検出された場合に相応の処置を実行しようというもので
ある。図３は、第１実施形態に係る、コントローラ１０
のノズルスティック検出及び処置ルーチンの処理手順を
示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間
周期で実行される。まず、ステップ１０２では、エアフ
ローメータ２１、吸気管圧力センサ２２、及び吸気管温
度センサ２３からの各信号に基づき、吸入空気流量Ｇ
Ａ、吸気管圧力（ブースト圧）ＰＢ、及び吸気管温度Ｔ
Ｂを検出する。ＰＢ及びＴＢより“吸入空気流量＋ＥＧ
Ｒガス流量”が求まるため、次のステップ１０４では、
ＧＡ、ＰＢ、及びＴＢに基づいて前述したＥＧＲ率の定
義式に従い、実ＥＧＲ率ＥＧＲＲAC T を算出する。
出し、実ＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率からのずれに基づいて
ノズルスティックの発生を判断し、ノズルスティックが
検出された場合に相応の処置を実行しようというもので
ある。図３は、第１実施形態に係る、コントローラ１０
のノズルスティック検出及び処置ルーチンの処理手順を
示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間
周期で実行される。まず、ステップ１０２では、エアフ
ローメータ２１、吸気管圧力センサ２２、及び吸気管温
度センサ２３からの各信号に基づき、吸入空気流量Ｇ
Ａ、吸気管圧力（ブースト圧）ＰＢ、及び吸気管温度Ｔ
Ｂを検出する。ＰＢ及びＴＢより“吸入空気流量＋ＥＧ
Ｒガス流量”が求まるため、次のステップ１０４では、
ＧＡ、ＰＢ、及びＴＢに基づいて前述したＥＧＲ率の定
義式に従い、実ＥＧＲ率ＥＧＲＲAC T を算出する。
【００２３】次いで、ステップ１０６では、別途算出さ
れている目標ＥＧＲ率ＥＧＲＲTRGと実ＥＧＲ率ＥＧＲ
ＲACT との比をとり、すなわち、 Ｅ←ＥＧＲＲTRG ／ＥＧＲＲACT なる演算により、ＥＧＲ量ずれ指数Ｅを算出する。次い
で、ステップ１０８では、図４に示されるような所定の
正常範囲内にＥＧＲ量ずれ指数Ｅが入っているか否か、
すなわち、“１−ａ≦Ｅ≦１＋ａ”が満足されるか否か
を判定する。Ｅが正常範囲内にあるとき、すなわち“１
−ａ≦Ｅ≦１＋ａ”が成立するときには、本ルーチンを
終了する。一方、Ｅが正常範囲内にないとき、すなわち
“Ｅ＜１−ａ又は１＋ａ＜Ｅ”が成立するときには、ス
テップ１１０に進む。
れている目標ＥＧＲ率ＥＧＲＲTRGと実ＥＧＲ率ＥＧＲ
ＲACT との比をとり、すなわち、 Ｅ←ＥＧＲＲTRG ／ＥＧＲＲACT なる演算により、ＥＧＲ量ずれ指数Ｅを算出する。次い
で、ステップ１０８では、図４に示されるような所定の
正常範囲内にＥＧＲ量ずれ指数Ｅが入っているか否か、
すなわち、“１−ａ≦Ｅ≦１＋ａ”が満足されるか否か
を判定する。Ｅが正常範囲内にあるとき、すなわち“１
−ａ≦Ｅ≦１＋ａ”が成立するときには、本ルーチンを
終了する。一方、Ｅが正常範囲内にないとき、すなわち
“Ｅ＜１−ａ又は１＋ａ＜Ｅ”が成立するときには、ス
テップ１１０に進む。
【００２４】ステップ１１０では、後述するステップ１
１２でＯＮとされるノズルスティックフラグＦＬＧが既
にＯＮとされているか否かを判定し、ＦＬＧがＯＦＦの
ときにはステップ１１２に進み、ＦＬＧがＯＮのときに
はステップ１１８に進む。ステップ１１２では、始めて
のノズルスティック検出となるため、ノズルスティック
フラグＦＬＧをＯＮとし、次のステップ１１４では、ウ
ォーニング（例えば、ランプの点灯）を発生させる。さ
らに、次のステップ１１６では、エンジン保護のため、
高速域における最大燃料噴射量を減量して、本ルーチン
を終了する。
１２でＯＮとされるノズルスティックフラグＦＬＧが既
にＯＮとされているか否かを判定し、ＦＬＧがＯＦＦの
ときにはステップ１１２に進み、ＦＬＧがＯＮのときに
はステップ１１８に進む。ステップ１１２では、始めて
のノズルスティック検出となるため、ノズルスティック
フラグＦＬＧをＯＮとし、次のステップ１１４では、ウ
ォーニング（例えば、ランプの点灯）を発生させる。さ
らに、次のステップ１１６では、エンジン保護のため、
高速域における最大燃料噴射量を減量して、本ルーチン
を終了する。
【００２５】一方、ノズルスティックを再度検出したと
きに実行されるステップ１１８では、“Ｅ＜１−ａ”が
成立する否か、すなわちＥＧＲ量が増大側にずれている
のか、それとも減少側にずれているのかを判定する。
“Ｅ＜１−ａ”のとき、すなわち実ＥＧＲ量が目標値よ
り大きくなっているときには、排気ガス圧力の増大を伴
うクローズスティック（エンジン運転に適したバリアブ
ルノズル開度より閉側でのノズルスティック）が発生し
ていると判断される。また、“１＋ａ＜Ｅ”のとき、す
なわち実ＥＧＲ量が目標値より小さくなっているときに
は、排気ガス圧力の減少を伴うオープンスティック（エ
ンジン運転に適したバリアブルノズル開度より開側での
ノズルスティック）が発生していると判断される。
きに実行されるステップ１１８では、“Ｅ＜１−ａ”が
成立する否か、すなわちＥＧＲ量が増大側にずれている
のか、それとも減少側にずれているのかを判定する。
“Ｅ＜１−ａ”のとき、すなわち実ＥＧＲ量が目標値よ
り大きくなっているときには、排気ガス圧力の増大を伴
うクローズスティック（エンジン運転に適したバリアブ
ルノズル開度より閉側でのノズルスティック）が発生し
ていると判断される。また、“１＋ａ＜Ｅ”のとき、す
なわち実ＥＧＲ量が目標値より小さくなっているときに
は、排気ガス圧力の減少を伴うオープンスティック（エ
ンジン運転に適したバリアブルノズル開度より開側での
ノズルスティック）が発生していると判断される。
【００２６】クローズスティックの発生時には、排気ガ
ス圧力の増大によりＥＧＲ量が増大し、その結果、失火
するおそれがあるため、まず、ステップ１２０において
目標ＥＧＲ量を減少させる処置を実行する。また、全負
荷域においてブースト圧が過度に上昇するおそれがある
ため、ステップ１２２において高速域における最大燃料
噴射量を減量する。一方、オープンスティックの発生時
には、排気ガス圧力が減少するため、ＥＧＲ量が減少
し、それによりスモークの発生が抑えられる結果となる
が、全負荷域におけるブースト圧の増大がやはり発生す
るため、ステップ１２４において最大燃料噴射量を減量
する処置を実行する。
ス圧力の増大によりＥＧＲ量が増大し、その結果、失火
するおそれがあるため、まず、ステップ１２０において
目標ＥＧＲ量を減少させる処置を実行する。また、全負
荷域においてブースト圧が過度に上昇するおそれがある
ため、ステップ１２２において高速域における最大燃料
噴射量を減量する。一方、オープンスティックの発生時
には、排気ガス圧力が減少するため、ＥＧＲ量が減少
し、それによりスモークの発生が抑えられる結果となる
が、全負荷域におけるブースト圧の増大がやはり発生す
るため、ステップ１２４において最大燃料噴射量を減量
する処置を実行する。
【００２７】上述の制御によれば、図４の曲線Ｃ1 又は
Ｃ3 に示されるように、中間開度のノズルスティックが
発生して実ＥＧＲ率が一時的にずれたが、目標ＥＧＲ率
へのフィードバック制御によりＥＧＲ弁１５が制御され
て実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率へと復帰する場合は、ステ
ップ１１４及び１１６の処置（フェーズ１）のみが実施
されることとなる。すなわち、中間開度のノズルスティ
ックの場合、ノズル開度以外のＥＧＲ量調整手段である
ＥＧＲ弁１５又はスロットル弁３によりＥＧＲ量を目標
値に制御することが可能であるため、簡単な異常処置で
対処すればよいのである。
Ｃ3 に示されるように、中間開度のノズルスティックが
発生して実ＥＧＲ率が一時的にずれたが、目標ＥＧＲ率
へのフィードバック制御によりＥＧＲ弁１５が制御され
て実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率へと復帰する場合は、ステ
ップ１１４及び１１６の処置（フェーズ１）のみが実施
されることとなる。すなわち、中間開度のノズルスティ
ックの場合、ノズル開度以外のＥＧＲ量調整手段である
ＥＧＲ弁１５又はスロットル弁３によりＥＧＲ量を目標
値に制御することが可能であるため、簡単な異常処置で
対処すればよいのである。
【００２８】一方、図４の曲線Ｃ4 に示されるように、
オープンスティックの発生時には、ＥＧＲフィードバッ
ク制御の効果が現れず、ステップ１２４の処置（フェー
ズ２）がなされ、また、図４の曲線Ｃ2 に示されるよう
に、クローズスティックの発生時には、やはりＥＧＲフ
ィードバック制御の効果が現れず、ステップ１２０及び
１２２の処置（フェーズ３）がなされる。そして、最大
燃料噴射量の減量の度合いは、フェーズ１、フェーズ
２、フェーズ３の順に、より大きな値とされていく。こ
のように、異常の度合いに応じて異常処置の度合いが設
定されているため、運転性の悪化、エミッションの悪化
等を最小限に抑えることができる。
オープンスティックの発生時には、ＥＧＲフィードバッ
ク制御の効果が現れず、ステップ１２４の処置（フェー
ズ２）がなされ、また、図４の曲線Ｃ2 に示されるよう
に、クローズスティックの発生時には、やはりＥＧＲフ
ィードバック制御の効果が現れず、ステップ１２０及び
１２２の処置（フェーズ３）がなされる。そして、最大
燃料噴射量の減量の度合いは、フェーズ１、フェーズ
２、フェーズ３の順に、より大きな値とされていく。こ
のように、異常の度合いに応じて異常処置の度合いが設
定されているため、運転性の悪化、エミッションの悪化
等を最小限に抑えることができる。
【００２９】次に、第２実施形態について説明する。第
１実施形態は、実ＥＧＲ率を検出し、実ＥＧＲ率の目標
ＥＧＲ率からのずれに基づいてノズルスティックを検出
するものであったが、第２実施形態は、ＥＧＲ率に代え
て、ＥＧＲ率と空気過剰率との比を制御量にしようとい
うものである。図５は、第２実施形態に係るノズルステ
ィック検出及び処置ルーチンの処理手順を示すフローチ
ャートである。
１実施形態は、実ＥＧＲ率を検出し、実ＥＧＲ率の目標
ＥＧＲ率からのずれに基づいてノズルスティックを検出
するものであったが、第２実施形態は、ＥＧＲ率に代え
て、ＥＧＲ率と空気過剰率との比を制御量にしようとい
うものである。図５は、第２実施形態に係るノズルステ
ィック検出及び処置ルーチンの処理手順を示すフローチ
ャートである。
【００３０】まず、ステップ２０２では、エアフローメ
ータ２１、吸気管圧力センサ２２、吸気管温度センサ２
２、及びＯ2 センサ２４からの各信号に基づき、吸入空
気流量ＧＡ、吸気管圧力（ブースト圧）ＰＢ、吸気管温
度ＴＢ、及び空気過剰率λを検出する。次いで、ステッ
プ２０４では、ＧＡ、ＰＢ、及びＴＢに基づいて実ＥＧ
Ｒ率ＥＧＲＲACT を算出し、そのＥＧＲＲACT をλで除
することにより、ＥＧＲ率と空気過剰率との比の実際値
ＲλACT を算出する。次いで、ステップ２０６では、Ｅ
ＧＲ率と空気過剰率との比の目標値ＲλTRG （ＥＧＲ制
御用に別途算出されている）とＲλACT との比をとり、
すなわち、 Ｅ←ＲλTRG ／ＲλACT なる演算により、ＥＧＲ量ずれ指数Ｅを算出する。それ
以降の処理は、第１実施形態と同一である。
ータ２１、吸気管圧力センサ２２、吸気管温度センサ２
２、及びＯ2 センサ２４からの各信号に基づき、吸入空
気流量ＧＡ、吸気管圧力（ブースト圧）ＰＢ、吸気管温
度ＴＢ、及び空気過剰率λを検出する。次いで、ステッ
プ２０４では、ＧＡ、ＰＢ、及びＴＢに基づいて実ＥＧ
Ｒ率ＥＧＲＲACT を算出し、そのＥＧＲＲACT をλで除
することにより、ＥＧＲ率と空気過剰率との比の実際値
ＲλACT を算出する。次いで、ステップ２０６では、Ｅ
ＧＲ率と空気過剰率との比の目標値ＲλTRG （ＥＧＲ制
御用に別途算出されている）とＲλACT との比をとり、
すなわち、 Ｅ←ＲλTRG ／ＲλACT なる演算により、ＥＧＲ量ずれ指数Ｅを算出する。それ
以降の処理は、第１実施形態と同一である。
【００３１】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を案出することは当業者にとって容
易なことであろう。
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を案出することは当業者にとって容
易なことであろう。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノズルスティックによる異常を容易に検出することが可
能なバリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置
が提供される。また、異常の度合いに応じて異常処置の
度合いが設定可能となるため、運転性の悪化、エミッシ
ョンの悪化等を最小限に抑えることができる。
ノズルスティックによる異常を容易に検出することが可
能なバリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置
が提供される。また、異常の度合いに応じて異常処置の
度合いが設定可能となるため、運転性の悪化、エミッシ
ョンの悪化等を最小限に抑えることができる。
【図１】本発明の実施形態に係るバリアブルノズル式タ
ーボチャージャ異常検出装置を備えたディーゼルエンジ
ンの一例を概略的に示す図である。
ーボチャージャ異常検出装置を備えたディーゼルエンジ
ンの一例を概略的に示す図である。
【図２】バリアブルノズルの開度制御に関連する部分を
示す図である。
示す図である。
【図３】第１実施形態に係るノズルスティック検出及び
処置ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
処置ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との比として定義さ
れるＥＧＲ量ずれ指数Ｅの変動を例示するタイムチャー
トである。
れるＥＧＲ量ずれ指数Ｅの変動を例示するタイムチャー
トである。
【図５】第２実施形態に係るノズルスティック検出及び
処置ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
処置ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
１…エアクリーナ ２…インタクーラ ３…スロットル弁 ４…吸気マニホルド ５…エンジン本体 ６…排気マニホルド ７…触媒コンバータ ８…排気バイパス通路 ９…ウエイストゲートバルブ（ＷＧＶ） １０…コントローラ １１…ＥＧＲ通路 １５…ＥＧＲ弁 １６…ＥＧＲ用アクチュエータ １６ａ…ダイアフラム １６ｂ…負圧室 １６ｃ…大気圧室 １６ｄ…スプリング １８…負圧制御弁 ２１…エアフローメータ ２２…吸気管圧力センサ ２３…吸気管温度センサ ２４…Ｏ2 センサ ３０…ターボチャージャ ３１…回転軸 ３２…コンプレッサ ３３…コンプレッサブレード ３４…タービン ３５…タービンロータ ３６…ノズルベーン ３７…ピン ３８…駆動リング ３９…リンク ４０…バリアブルノズル用アクチュエータ ４１…ダイアフラム ４２…ダイアフラム室 ４３…スプリング ４４…入口ポート ４８…ロッド ５０…負圧制御弁
Claims (2)
- 【請求項１】 機関運転状態に応じて開度の可変なノズ
ルより導かれる排気ガスによって駆動されるタービンと
該タービンによって駆動され吸気を圧縮するコンプレッ
サとを有するバリアブルノズル式ターボチャージャと、
該タービンより上流側の排気系と吸気系とをＥＧＲ弁を
介して連結するとともに機関運転状態に応じてＥＧＲ量
の目標値を設定して該ＥＧＲ弁をフィードバック制御す
るＥＧＲ装置と、を備えた内燃機関において、該バリア
ブルノズル式ターボチャージャの異常を検出する装置で
あって、 ＥＧＲ量の実際値を検出するＥＧＲ量検出手段と、 前記ＥＧＲ量検出手段によって検出されたＥＧＲ量実際
値がＥＧＲ量目標値から所定値以上ずれたときに前記タ
ーボチャージャの異常であると判断する異常判断手段
と、 を具備するバリアブルノズル式ターボチャージャ異常検
出装置。 - 【請求項２】 ＥＧＲ量実際値がＥＧＲ量目標値から前
記所定値以上ずれた期間に基づいて異常度合いを判定す
る異常度合い判定手段と、 前記異常度合い判定手段によって判定された異常度合い
に応じた度合いの異常処置をする異常処置手段と、 をさらに具備する、請求項１に記載のバリアブルノズル
式ターボチャージャ異常検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8206073A JPH1047071A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | バリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8206073A JPH1047071A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | バリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047071A true JPH1047071A (ja) | 1998-02-17 |
Family
ID=16517388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8206073A Pending JPH1047071A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | バリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1047071A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0899437A3 (en) * | 1997-08-28 | 1999-09-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Abnormality determining method for variable capacity type turbocharger |
| FR2788560A1 (fr) | 1999-01-14 | 2000-07-21 | Daimler Chrysler Ag | Moteur a combustion interne equipe d'une unite pilotable de reglage du debit de refoulement d'air d'alimentation |
| US7024300B2 (en) * | 2002-07-25 | 2006-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for adapting an actuation distance model for an exhaust turbocharger |
| EP1803910A1 (en) * | 2004-10-05 | 2007-07-04 | Isuzu Motors Limited | Control device and control method for engine |
| DE102008054917A1 (de) * | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Verfahren und Anordnung zur Erkennung einer blockierten Schaufelverstellung bei einem Turbolader mit variabler Geometrie |
| US8117840B2 (en) * | 2007-03-15 | 2012-02-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Abnormality-determining device and method for turbo-supercharger, and engine control unit |
-
1996
- 1996-08-05 JP JP8206073A patent/JPH1047071A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0899437A3 (en) * | 1997-08-28 | 1999-09-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Abnormality determining method for variable capacity type turbocharger |
| FR2788560A1 (fr) | 1999-01-14 | 2000-07-21 | Daimler Chrysler Ag | Moteur a combustion interne equipe d'une unite pilotable de reglage du debit de refoulement d'air d'alimentation |
| GB2345941A (en) * | 1999-01-14 | 2000-07-26 | Daimler Chrysler Ag | Monitoring functional defects in turbocharger apparatus |
| US6314737B1 (en) | 1999-01-14 | 2001-11-13 | Daimler Chrysler Ag | Internal combustion engine having an activatable boost air delivery capacity adjusting |
| GB2345941B (en) * | 1999-01-14 | 2002-11-06 | Daimler Chrysler Ag | Internal combustion engine with charge air output control unit |
| US7024300B2 (en) * | 2002-07-25 | 2006-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for adapting an actuation distance model for an exhaust turbocharger |
| EP1803910A1 (en) * | 2004-10-05 | 2007-07-04 | Isuzu Motors Limited | Control device and control method for engine |
| EP1803910A4 (en) * | 2004-10-05 | 2010-05-19 | Isuzu Motors Ltd | CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR MOTOR |
| US8117840B2 (en) * | 2007-03-15 | 2012-02-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Abnormality-determining device and method for turbo-supercharger, and engine control unit |
| DE102008054917A1 (de) * | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Verfahren und Anordnung zur Erkennung einer blockierten Schaufelverstellung bei einem Turbolader mit variabler Geometrie |
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