JPS62111137A - 過給機付き内燃機関の異常判別装置 - 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〕 この発明は過給機付き内燃機関における異常判別装置に
関する。

〔従来の技術〕

ターボチャージ中等の過給機付き内燃機関では過給機を
迂回するバイパス通路にバイパス制御弁を設け、バイパ
ス制御弁を過給圧が所定値を越えているか否かに応じて
開閉駆動することによって過給圧が所定値を超えないよ
うに制御している。

従って、バイパス制御弁が故障によって作動しなくなる
と、過給圧が異常に高くなることがある。

そこで、フェイルセーフのため、過給状態の異常を検知
するセンサ手段が設置され、過給状態の異常を検知した
ときは燃料カットを行なうことにより過給圧が異常に増
大することの防止が図られている。この場合、異常検知
する手段として吸入空気量一回転数比を検知し、これが
所定のレベルを超えたとき異常と判断し、燃料カット信
号を発生している、（例えば特開昭５７−２００６３８
５号参照、）吸入空気量は通常エアフローメータで計測
される。エアフローメータとして空気の質量ではなく体
積流量を計測するものがあるが、この場合吸入空気温度
に基づく温度変化による密度変化の影響がある。即ち、
実際の吸入空気量一回転数比は温度の増大に応じて小さ
くなるように変化する。燃料カットを行う吸入空気量−
回転数比の判定レベルは、正常時の吸入空気量一回転数
比に対して多少の余裕をみて設定される。前述のように
実際の吸入空気量一回転数比は温度の増大に応じて減少
するから、燃料カットを行う吸入空気量一回転数比の判
定レベルも吸入空気温度に応じて変化させるようにした
ものが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術では吸入空気温度を検知するための吸入空気温
度センサはエアフローメータに配置していた。この場合
、内燃機関がインタクーラを備えるものでは、インタク
ーラによる吸入空気の冷却代が車両の走行状態によって
変化するため、エアフローメータ内の温度センサからの
信号では吸入空気の密度を正確に把握できないため、燃
料カットの設定値は適当な値にならないことがある。例
えば、登板のように車速か低いときはインタクーラの冷
却代は小さいため、たとえ外気温度が低くてもエンジン
に入る吸入空気の温度は高くなり、空気密度が小さくな
るので吸入空気量一回転数比は小さくなる。これに対し
て高速走行ではインタクーラの冷却代は大きいので、た
とえ外気温度が高くても、エンジンに入る吸入空気の温
度は低くなり、密度が大きくなるので吸入空気量一回転
数比は大きくなる。さらに、長時間アイドル放置後、走
り出したような場合は、特に水冷式のインタクーラを想
定すると、冷却水温がアイドル時に上昇するため冷却代
が小さくなり、吸入空気量一回転数比は、吸入空気温が
低くても、小さくなる。このようにエアフローメータに
内蔵した吸入空気温センサで検出した吸気温に対する吸
入空気量一回転数比は大きな変動がある。

燃料カットを実行する吸入空気量一回転数比の設定レベ
ルは、上記のように大きく変動する吸入空気量一回転数
比の変動幅の上限以上のところに設定しなければならな
い。従って、設定レベルは変動幅の上限以上の大きな値
とならざるを得ない。

この場合、異常発生時、吸入空気量一回転数比がその大
きな設定レベルを超えないと燃料カットが実行されない
ことになり、エンジンにとって苛酷となる。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、第１図のように、過給機１の下流の
吸気管２にインタクーラ３を備えた内燃機関４において
、体積流量型の吸入空気量検知手段５ａと、吸入空気量
を含む過給機の過給状態を代表する因子に応じた信号を
発生する過給状態信号発生手段５と、インタクーラ３の
下流の吸気管２における吸入空気の温度を検知するため
の温度検知手段６と、温度検知手段６に接続され、過給
機１の異常状態を示す過給状態因子の異常判定レベルを
インタクーラ下流の吸入空気温度に応じて設定する過給
異常判定レベル設定手段７と、過給状態信号発生手段５
及び異常判定レベル設定手段７に接続され、過給状態因
子の実測値と設定値との比較により異常信号を発生する
比較手段８とより成る内燃機関の異常判定装置が提供さ
れる。

〔作　用〕

過給状態信号発生手段５は吸入空気量を含んだ過給状態
因子に応じた信号を発生し、一方異常判定レベル設定手
段７は、温度検知手段６によって検知されるインタクー
ラ３の下流の吸入空気温度に応じた過給状態因子の異常
判定レベルの設定をする。比較手段８は過給状態因子の
実測値と設定値との比較によって異常信号を発生する。

〔実施例〕

第２図において、ｌＯはシリンダブロック、１２はピス
トン、１４はコネクティングロッド、１６はシリンダヘ
ッド、１８は燃焼室、２０は点火栓、２２は吸気弁、２
４は吸気ボート、２６は排気弁、２日は排気ポートであ
る。吸気ボート２４はサージタンク３０に接続され、そ
の上流にスロットル弁３２が位置する。スロットル弁３
２は吸気管３４　、３６、吸気ホース３８を介してエア
フローメータ４０に接続される。このエアフローメータ
４０はベーン４０ａと、ベーン４０ａに連結されるボテ
ンシッメータ４０ｂとより成る体積流量型のものである
。吸気ボート２４に近接して燃料インジェクタ４２が配
置される。排気ポート２８は排気管４４　、４６に接続
される。４８はディストリビユータである。

ターボチャージャ５０は吸気管３４と３６との間のコン
プレッサホイール５２と排気管４４と４６との間のター
ビンホイール５４とより成り、タービンホイール５４は
排気ガスによって駆動されコンプレフサホイール５２を
回転駆動する。タービンホイール５４を迂回するバイパ
ス通路５６があり、バイパス制御弁（ウェイストゲート
バルブ）５８が配置される。バイパス制御弁５８はリン
ク機構５９によってダイヤフラムアクチュエータ６０の
ダイヤフラムに連結される。ダイヤフラム室は導圧バイ
ブロ１を介してコンプレッサホイール５２の下流の吸気
管３４に接続される。過給圧が所定値に達していないと
きはバイパス制御弁５８は閉鎖される。過給圧はアクチ
ュエータ６０に導入され、所定値に達するとリンク機構
５９を介してバイパス制御弁５８は開放し、バイパス通
路５６を開き過給圧が制御される。

インタクーラ６１がターボチャージャ５０のコンプレフ
サ５２の下流に配置される、インタクーラ６１はこの実
施例では水冷式であり、冷却水タンク６２Ａと６２Ｂと
を備え、これらは熱交換管６３によって相互に連結され
る。熱交換管６３の表面に熱交換フィン６３ａが取付け
られている。タンク６２Ｂは給水管６４、ポンプ６４Ａ
を介してコンデンサ６５に配管される。タンク６２Ａは
排水管６５Ａを介してコンデンサ６５に配管される。コ
ンデンサ６５は冷却ファンの付近のエンジン室内に配置
される。ポンプ６５からの冷却水はバイブロ４を介して
タンク６２Ｂに供給され、熱交換管６３を介してタンク
６２Ａに導入される。熱交換管６３を通過する際に吸入
空気との熱交換がフィン６３ａを介して行われ、吸入空
気の冷却が行われる。タンク６２Ａからの冷却水はコン
デンサ６５に送られ、ここで冷却され、ポンプ６４Ａに
よって再びインタクーラ６１に送られる。

制御回路６６は燃料インジェクタ４２の制御のために設
けられ、マイクロコンピュータシステムとしで構成され
る。制御回路６６はマイクロプロセシングユニット（Ｍ
ＰＵ）６Ｂと、メモリ７０と、入力ポードア２と、出力
ポードア４と、これらを接続するバス７６とより成る。

入力ポードア２には各センサからの信号が入力している
。エアフローメータ４０は入力ポードア２に接続され、
吸入空気ｉｔＱに応じた信号を人力している。吸入空気
温度センサ７４はエアフローメータ４０の付近に設けら
れ、入力ポードア２に接続され、外部からの吸入空気の
温度に応じた信号ＴＨＡを入力している。水温センサ７
８はシリンダブロック１０のウォータジャケットのとこ
ろに設置され、入力ポードア２に接続され、エンジン冷
却水の温度に応じた信号ＴＨＷを入力している。空気温
度センサ７９がインタクーラ６１の下流のサージタンク
３０に設けられ、エンジンに入る空気の温度Ｔａを検知
し、その信号を入力ポードア２に印加している。ディス
トリビュータ４８にクランク角センサ８０　、８２が設
けられ、入力ポードア２に接続される。第１のクランク
角センサ８０はディストリビュータ軸４８ａ上の第１マ
グネット部材８４を協働し、例えば７２０′ｃＡ毎のパ
ルス信号Ｇを発生し、基準信号になる。一方、第２クラ
ンク角センサ８２はディストリビュータ軸８４上の第２
マグネット部材と協働し、例えば３０℃Ａ毎のパルス信
号Ｎを発生し、エンジン回転数を知るのに役立つ。

第３図は制御回路６６の作動を説明するフローチャート
である。勿論、このフローチャートを実現するプログラ
ムはメモリ７０の不揮発領域に格納されである。以下、
このフローチャートの内容を説明する。このルーチンは
燃料噴射時期の手前の所定クランク角度をクランク角セ
ンサ８０　、８２により周知の手法により検知して実行
に入る。ステップ９０では燃料カットを行う吸入空気量
一回転数比設定値（Ｑ／Ｎ）ｃｕｔのマツプ演算が実行
される。即ち、インククーラ６１の下流のエンジン直前
の吸入空気の温度と燃料カントを行う吸入空気量一回転
数比との間には吸入空気温度Ｔａが上がるに従って吸入
空気量一回転数比設定値は小さくなる関係がある。この
関係はマツプとしてメモリ７０に格納されである。ＭＰ
Ｕ６Ｂは温度センサ７９によって実測されるサージタン
ク３０での吸入空気の温度Ｔａに対応した吸入空気量一
回転数比設定値（Ｑ／Ｎ）ｃｕｔの補間演算を周知のよ
うに実行する。

ステップ９２ではエアフローメータ４０によって計測さ
れる吸入空気量Ｑとクランク角センサ８２によって実測
されるエンジン回転数Ｎとより計算される吸入空気量一
回転数比Ｑ／Ｎが設定値（Ｑ／Ｎ）ｃｕｔより大きいか
否か判定される。もし、Ｑ／Ｎ＞　（Ｑ／Ｎ）ｃｕｔで
あれば、負荷が燃料カットを行う上限を超えたと判断さ
れ、ステ・ノブ９４では燃料噴射量ＴＡＵに零が入れら
れる。そのため、燃料噴射は実行されない。

ステップ９２ではＱ／Ｎ≦（Ｑ／Ｎ）ｃｕＬのときはエ
ンジン負荷は燃料カットを行う限界に来ていないと判断
され、ステップ９２よりステップ９６に流れ、基本噴射
量Ｔｐの演算が、 Ｔｐ”　（Ｑ／Ｎ）ｘＫ によって実行される。ここに、Ｋは定数である。

ステップ９８では最終噴射量ＴＡＵが、ＴＡＵ−ＴｐＸ
α（ｌ十β）十γ によって実行される。ここに、α、β、γは種々の補正
係数、補正量を代表しており、例えばフィードバック補
正や、温度センサ７４や７８からの温度条件によって加
えられる温度補正、加速補正等である。ステップ９９で
はこの演算された噴射量ＴＡＵが出力ポードア４にセッ
トされ、燃料インジェクタ４２にはその量の燃料を噴射
するように駆動される。

第４図においてｌ　ｓ＋ｉｎ＋　１　ｖａａｘは正常の
エンジン作動時のインククーラ６１の下流の吸入空気温
度Ｔａに対する吸入空気量一回転数比の上限と下限を示
す、インククーラを出たあとの吸入空気の温度の変動は
δで示す程度であり、小さくなっている。ｍは燃料カッ
トを行う吸入空気量−回転数比の設定値の吸入空気温度
に対する変化を示す、吸入空気の温度の変動が小さいた
め、燃料カットを行う吸入空気量一回転数比の設定値を
正常時の吸入空気量一回転数比のレベルに近づけること
ができる。即ち、過給機の作動の異常、例えばウェイス
トゲート弁５８の不作動によってバイパス５６の開放が
正常に行われなくなると吸入空気量一回転数比は上限レ
ベル（Ｑ／Ｎ）ｃｕｔを超えることがある。この発明で
は変動の少ないインククーラ６１の下流の温度Ｔａに応
じた燃料カットを行う吸入空気量一回転数比設定値を持
つことによって、正常時の吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎ
に対してそれほど大きな設定値としなくても誤作動を防
止することができる。

従来技術のようにエアフローメータ内の温度センサ７４
からの信号によって燃料カットを行う吸入空気量−回°
転数比（Ｑ／Ｎ）ｃｕｔを決めるものでは、第５図のよ
うに、インククーラの冷却効果の大小で正常時の吸入空
気量一回転数比は１２　’　ｍｉｎ＋１’ｖａａｘのよ
うに変化し、変化小δ′が大きい。

そのため、燃料カットを行う吸入空気量一回転数比設定
値（Ｑ／Ｎ）ｃｕｔは誤作動防止のためｍ′のように高
くする必要がある。ところがこのように燃料カットを行
う吸入空気量一回転数比設定値を大きくすると、何等か
の原因で故障があった場合、直ぐに対応できれば良いが
、修理せずそのまま使用継続したばあい、吸入空気量一
回転数比の高い領域でエンジンが苛酷な条件で相当長３
ｔＩＩ間走行することになり、エンジンの耐久性にとっ
て好ましくないことになる。

実施例では異常を検知して燃料カットを行う場合につい
て説明しているが、この発明は単に過給機の異常を検知
する装置としても構成することができる。この場合、異
常を検知したら警報装置を作動させるような構成とする
ことができる。

〔効　果〕

この発明の異常検知装置によれば、インクターラ下流の
吸入空気温度に基づいて、異常の判定基準を設定してい
るため、吸入空気量一回転数比の変化幅が小さくなり、
異常検知を行うレベルを正常時のレベルに近づけること
ができ、エンジンの耐久性にとって好ましいシステムと
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す図。 第２図は実施例の全体構成図。 第３図は制御回路の作動を示すフローチャート図。 第４図はこの発明の詳細な説明するグラフ。 第５図は従来システムの作動を説明するグラフ。 ４０・・・エアフローメータ、 ４２・・・燃料インジェクタ、 ５０・・・ターボチャージャ、 ５８・・・バイパス制御弁、 ６１・・・温度センサ、 ６２・・・アクチュエータ、 ６６・・・制御回路、 ７９・・・温度センサ、 ８０　、８２・・・クランク角センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 過給機の下流の吸気管にインタクーラを備えた内燃機関
   において、 体積流量型の吸入空気量検知手段、 該吸入空気量検知手段により検知される吸入空気量を含
   む過給機の過給状態を代表する因子に応じた信号を発生
   する過給状態信号発生手段、インタクーラの下流の吸入
   空気の温度を検知するための温度検知手段、 温度検知手段に接続され、過給機の異常状態を示す過給
   状態因子の異常判定レベルをインタクーラ下流の吸入空
   気温度に応じて設定する過給異常判定レベル設定手段、 過給状態信号発生手段及び異常判定レベル設定手段に接
   続され、過給状態因子の実測値と設定値との比較により
   異常信号を発生する比較手段とより成る内燃機関の異常
   判別装置。