JP4019483B2 - Abnormality judgment device for variable capacity turbocharger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に搭載される可変容量型ターボチャージャの異常発生の有無を判定する可変容量型ターボチャージャの異常判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にエンジンの出力向上を図るには、燃焼室に充填される空気の量を増やすことが望ましい。そこでピストンの移動に伴い燃焼室内に発生する負圧によって燃焼室内に空気を充填するだけでなく、空気を外部から強制的に燃焼室内に送り込み、同燃焼室内の空気の充填効率を高める過給システムが実用されている。また、こうした過給システムとしては、ターボチャージャが広く知られている。
【0003】
ターボチャージャには、燃焼室から送り出された排気ガスによって回転するタービンホイールと、空気を強制的に燃焼室に送り込むためのコンプレッサホイールとが備えられている。これらタービンホイールおよびコンプレッサホイールは、ロータシャフトによって一体回転可能に連結されている。タービンホイールに排気ガスが吹き付けられることで同ホイールが回転すると、その回転はロータシャフトによってコンプレッサホイールに伝達される。こうしてコンプレッサホイールが回転することによって、燃焼室内に強制的に空気が送り込まれるようになる。
【0004】
一方、こうしたターボチャージャにあって、燃焼室内に送り込む空気の圧力、すなわち過給圧は、エンジンの運転条件に則して適宜調整されることが望ましい。そこで近年は、タービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流量・流速等を調整して、上記過給圧を可変とする可変容量型のターボチャージャも提案され、実用されるに至っている。
【0005】
こうした可変容量型ターボチャージャには、タービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流路の面積を変化させることによって、同排気ガスの流速を可変とするものがある。このような可変容量型ターボチャージャでは、例えばタービン入口部に負圧などの流体圧によって可動するノズルベーンを設け、同入口部の面積を可変とする可変容量機構を備えている。そして、排気ガスが少なく、ガス容積による過給効果が顕著でない低速または低負荷運転時には、タービン入口部の面積を減少せしめるようノズルの開度を小さくし、タービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速を高める。こうして、排気ガスの流速を高めることで、ガス動圧による過給効果が向上される。一方、排気ガス量が多く、ガス容積による過給効果が十分に期待できる高速または高負荷運転時には、タービン入口部の面積を増加するようにノズルの開度を大きくし、排気ガスの流動抵抗を減少させる。排気ガスの流動抵抗を減少させることで、エンジンの排気効率が高められるようになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような可変容量型ターボチャージャでは、上記ノズルベーンのスティック(固着)等によって可変容量機構としての操作が不能となると、エンジンの運転条件に応じた過給圧の調整ができなくなる。
【0007】
例えば、低速または低負荷運転時等にノズルの開度が大きく設定されたままノズルベーンが固着されると、タービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速が増加せず、過給効果があまり期待できなくなる。
【0008】
一方、高速または高負荷運転時等にノズルの開度が小さく設定されたままノズルベーンが固着されると、排気ガスの流動抵抗によって排気効率が低下し、ひいてはエンジン出力の低下をも招くようになる。
【0009】
そこで従来は、こうした不具合に対処するために、可変容量型ターボチャージャの上述した異常を過給圧に基づいて検出し、異常が検出される場合には上記可変容量機構を強制的に開放して、その復旧を図る装置等も提案されている(例えば、特開昭61−190124号公報参照)。
【0010】
しかし、上記公報に記載の装置においては、可変容量機構を構成するアクチュエータ自体やその制御系に異常が来たした場合、あるいは上記ノズルベーンに相当する制御弁が固着されたような場合には、同可変容量機構の作動自体が困難となり、その復旧すらおぼつかなくなる。また、過給圧が実際に異常な値とならない限り、それら異常の発生を判定することもできない。
【0011】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、異常発生の有無をより簡易且つ確実に判定することのできる可変容量型ターボチャージャの異常判定装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、内燃機関からの排気ガス流に基づき作動することによって同機関の燃焼室に吸入される空気の過給を行うとともに、圧力駆動されるアクチュエータによる可変容量機構の操作を通じてその作動量が制御される可変容量型ターボチャージャの異常判定装置であって、前記アクチュエータの駆動圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動圧力が飽和すべき適正飽和負圧値に到達するまでの時間に基づき当該ターボチャージャの複数の異常の内容を判定する異常判定手段とを備え、前記複数の異常は、当該ターボチャージャの正常動作に伴って前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの最短時間である最短飽和時間よりも、前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの時間が早い場合における異常を含むことをその要旨とする。
【0013】
請求項1に記載の発明の構成によれば、可変容量型ターボチャージャの異常発生を同ターボチャージャの過給圧ではなく、可変容量機構を操作するアクチュエータの駆動圧力を検出している。そのため、内燃機関を運転して過給圧を発生させることなく、しかも容易にターボチャージャの異常の有無を判定することができる。
【0017】
例えば、可変容量機構の可動部にスティック(固着)が発生しているターボチャージャにおいては、同可変容量機構を操作するアクチュエータの駆動圧力である負圧は、一度飽和すべき負圧値を越えた後に同負圧値に緩やかに収束する。また、可変容量機構がダイヤフラム等を備えて構成される場合には、その漏れや破れ等の症状に応じて同負圧が飽和圧等の所定圧力に達する時間も自ずと異なったものとなる。このようなアクチュエータの駆動圧力の負圧値の推移の特徴をとらえることによって可変容量機構に発生している複数の異常の内容を判定することができるようになる。
請求項2に記載の発明は、内燃機関からの排気ガス流に基づき作動することによって同機関の燃焼室に吸入される空気の過給を行うとともに、圧力駆動されるアクチュエータによる可変容量機構の操作を通じてその作動量が制御される可変容量型ターボチャージャの異常判定装置であって、前記アクチュエータと前記可変容量機構とを連結するジョイントと、前記アクチュエータの駆動圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動圧力が飽和すべき適正飽和負圧値に到達するまでの時間に基づき当該ターボチャージャの異常発生の有無を判定する異常判定手段とを備え、前記異常判定手段は、当該ターボチャージャの正常動作に伴って前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの最短時間である最短飽和時間よりも、前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの時間が早い場合に前記ジョイントに摩耗異常が発生したと判定するものであることをその要旨とする。
請求項3に記載の発明は、内燃機関からの排気ガス流に基づき作動することによって同機関の燃焼室に吸入される空気の過給を行うとともに、圧力駆動されるアクチュエータによる可変容量機構の操作を通じてその作動量が制御される可変容量型ターボチャージャの異常判定装置であって、前記可変容量機構は、タービンホイールと、開閉駆動によって前記タービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速を変化させるノズルベーンとを有し、前記アクチュエータの駆動圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動圧力が飽和すべき適正飽和負圧値に到達するまでの時間に基づき当該ターボチャージャの異常発生の有無を判定する異常判定手段とを備え、前記異常判定手段は、当該ターボチャージャの正常動作に伴って前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの最短時間である最短飽和時間よりも、前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの時間が早い場合に、前記検出されるアクチュエータの駆動圧力と同駆動圧力に関して予め設定される基準圧力とを比較し、その比較結果に基づいて前記ノズルベーンにはスティック異常が発生したと判定するものであることをその要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記異常判定手段は、前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの時間が、当該ターボチャージャの正常動作に伴って前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの最長時間である最長飽和時間から同最長飽和時間よりも大きい範囲で所定に定めたしきい時間までの間である場合に前記アクチュエータには負圧の抜け量があまり多くない漏れ異常が発生したと判定するものであることをその要旨とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記異常判定手段は、当該ターボチャージャの正常動作に伴って前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの最長時間である最長飽和時間から同最長飽和時間よりも大きい範囲で所定に定めたしきい時間を過ぎても前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達しない場合に前記アクチュエータには負圧の抜け量が多い破れ異常が発生したと判定するものであることをその要旨とする。
【0018】
請求項6に記載の発明は、前記異常判定手段は、内燃機関の停止時および始動時の少なくとも一方において前記アクチュエータを試験駆動して前記判定を行うものであることをその要旨とする。
【0019】
請求項6に記載の発明の構成によれば、内燃機関の運転中以外にターボチャージャの異常発生の有無を判定できるため、内燃機関の運転中に異常が発生することを防ぐことができる。
【0020】
請求項7に記載の発明は、前記異常判定手段は、内燃機関のアイドリング中において前記アクチュエータを試験駆動して前記判定を行うものであることをその要旨とする。
【0021】
請求項8に記載の発明は、内燃機関からの排気ガス流に基づき作動することによって同機関の燃焼室に吸入される空気の過給を行うとともに、圧力駆動されるアクチュエータによる可変容量機構の操作を通じてその作動量が制御される可変容量型ターボチャージャの異常判定装置であって、前記アクチュエータの駆動圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動圧力が飽和すべき適正飽和負圧値に到達するまでの時間に基づき当該ターボチャージャの異常発生の有無を判定する異常判定手段とを備え、前記異常判定手段は、内燃機関のアイドリング中において前記アクチュエータを試験駆動して前記判定を行うものであることをその要旨とする。
請求項7又は8に記載の発明の構成によれば、運転中の内燃機関の特性に何等影響を与えることがなく異常発生の有無を判定することができる。
請求項9に記載の発明は、請求項1〜8のいずれかに記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置において、前記異常判定手段による異常判定結果を適宜に警報する警報手段を更に備えることをその要旨とする。
【0022】
請求項9に記載の発明の構成によれば、可変容量型ターボチャージャに発生した異常、もしくはその原因を警報手段によって運転者に的確に知らせることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる可変容量型ターボチャージャの異常判定装置の一実施の形態を詳細に説明する。
【0024】
なお図1は、可変容量型ターボチャージャが搭載されたディーゼルエンジンおよびその吸気・排気系の構成を示している。ディーゼルエンジン11のシリンダブロック11aには、ピストン12が往復移動可能に設けられている。このピストン12は、コンロッド13を介してディーゼルエンジン11の下部に設けられたクランクシャフト(出力軸)14に連結されている。そして、ピストン12の往復運動は、そのコンロッド13によってクランクシャフト14の回転運動に変換される。
【0025】
クランクシャフト14にはシグナルロータ15が取り付けられている。このシグナルロータ15の外周面には、クランクシャフト14の軸線を中心として等角度ごとに複数の突起が設けられている。また、シグナルロータ15の側方には、この突起を検出して検出信号を出力するクランクポジションセンサ16が設けられている。クランクシャフト14が回転すると、シグナルロータ15の各突起が順次クランクポジションセンサ16の側方を通過する。このとき同センサ16からは、各突起に対応したパルス状の検出信号が出力される。
【0026】
また、クランクシャフト14の回転運動はバキュームポンプ91にも伝達される。この回転運動によって駆動されるバキュームポンプ91は、同バキュームポンプ91に接続されたバキュームタンク102の内部の空気を吸い出し、同バキュームタンク102の内部を一定の負圧に維持する。
【0027】
上記シリンダブロック11aの上端にはシリンダヘッド17が設けられている。このシリンダヘッド17の内周側面とピストン12の上端面とによって囲まれた空間によって燃焼室18が形成されている。シリンダヘッド17には、この燃焼室18内に燃料を噴射するための燃料噴射ノズル18aが設けられている。さらに、このシリンダヘッド17には、吸気ポート19および排気ポート20が燃焼室18と連通するように形成されている。そして、これら吸気ポート19および排気ポート20には、それぞれ吸気バルブ21および排気バルブ22が設けられている。
【0028】
また、シリンダヘッド17上部には、吸気バルブ21および排気バルブ22を開閉駆動させるための吸気カムシャフト23および排気カムシャフト24が設けられている。これら吸気・排気カムシャフト23,24は、図示しないタイミングベルトによってクランクシャフト14に駆動連結されている。クランクシャフト14の回転に基づく吸気カムシャフト23の回転によって、吸気バルブ21が開閉駆動されることで、吸気ポート19と燃焼室18とが連通・遮断されるようになる。同様に、排気カムシャフト24の回転によって排気バルブ22が開閉駆動されることで、排気ポート20と燃焼室18とが連通・遮断されるようになる。
【0029】
上記吸気ポート19および排気ポート20には、それぞれ吸気管30および排気管31が接続されている。この吸気ポート19および吸気管30内は吸気通路32となっている。同様に排気ポート20および排気管31内は排気通路33となっている。そして、吸気通路32の上流部および排気通路33の下流部は、それぞれターボチャージャ35に接続されている。このターボチャージャ35は、吸気通路32の下流側に空気を加圧吐出するためのコンプレッサホイール36と、排気通路33を通過する排気ガスの吹き付けによって回転するタービンホイール37が備えられている。これらコンプレッサホイール36およびタービンホイール37は、ロータシャフト38によって連結されており、上記排気ガスの吹き付けに基づいてこれら両ホイール36,37が一体回転するよう構成されている。
【0030】
また、排気通路33には、タービンホイール37の上流側と下流側とを連通するウェストゲート51が設けられている。このウェストゲート51の上流側ポートには、バルブアクチュエータ53によって開閉駆動されるウェストゲートバルブ52が設けられている。このウェストゲートバルブ52の開閉駆動によって、排気通路33におけるタービンホイール37の上流側と下流側とが連通・遮断される。ウェストゲートバルブ52が開かれると、排気通路33内を流れる排気ガスの一部がウェストゲート51を通りバイパスされるため、タービンホイール37に吹き付けられる排気ガス量が減少する。
【0031】
吸気通路32には、過給圧(吸気圧)検出用圧力センサ30aが設けられている。この過給圧検出用圧力センサ30aは、吸気通路32内の空気の圧力、すなわち過給圧を検出し、その検出した圧力に対応する検出信号を電子制御ユニット(以降、「ECU」という)92に対して出力する。
【0032】
一方、ディーゼルエンジン11のクランクシャフト14は、燃料噴射ポンプ41のドライブシャフト41aと駆動連結されている。この燃料噴射ポンプ41は、燃料ライン42を介して前述の燃料噴射ノズル18aに接続されている。また、燃料噴射ポンプ41はクランクシャフト14の回転がドライブシャフト41aに伝達されることで駆動される。燃料ポンプ41は、図示しない燃料タンクから燃料を吸引し、この燃料を燃料噴射ノズル18aに向けて加圧吐出する。燃料噴射ノズル18aは、燃料噴射ポンプ41から送り込まれた燃料の圧力によって作動し、その燃料を燃焼室18内に噴射する。
【0033】
さらに、燃料噴射ポンプ41は、噴射ノズル18aに向けて吐出される燃料の量を調整する電磁スピル弁43とその燃料の吐出開始時期を調整するタイマ装置44とを備えている。これら電磁スピル弁43とタイマ装置44とを調整することによって、燃焼室18に噴射される燃料の量とその噴射時期とがそれぞれ調整される。
【0034】
ところで、アクセルペダル34には、その踏み込み量を検出するアクセルセンサ34aが設けられている。アクセルセンサ34aは、検出したアクセルペダル34の踏み込み量に対応する検出信号をECU92に出力する。
【0035】
このようなエンジンシステムにあって、燃焼室18から排出された排気ガスは、排気通路33を通じてターボチャージャ35のタービンホイール37に吹き付けられる。この排気ガスの吹き付けによってタービンホイール37は回転させられる。このタービンホイール37の回転は、ロータシャフト38を介してコンプレッサホイール36に伝達され、同コンプレッサホイール36も回転させられる。こうしてコンプレッサホイール36が回転すると、空気が加圧され、吸気通路32の下流に向かって強制的に送り出される。このことで、燃焼室18内に吸入される空気の量が増加する。燃焼室18内の空気の量が増加すると、同燃焼室18内で燃焼可能な燃料の量も増加する。こうして燃焼室18内の空気および燃料の充填効率が上昇することで、エンジン11の出力向上が図られるようになる。
【0036】
次に、上記ターボチャージャ35の具体的構成について詳細に説明する。
図2は、ターボチャージャ35の側面断面構造を示している。このターボチャージャ35は、センタハウジング61、コンプレッサハウジング62およびタービンハウジング63を備えている。センタハウジング61には、上記ロータシャフト38がその軸心を中心に回転可能に支持されている。このロータシャフト38の一端(図中右側端)には、複数の羽根36aを備えた上記コンプレッサホイール36が取り付けられている。一方、ロータシャフト38の他端(図中左側端)には、同様に複数の羽根37aを備えた上記タービンホイール37が取り付けられている。
【0037】
センタハウジング61の一端側には、コンプレッサホイール36を外周を囲うようにコンプレッサハウジング62が取り付けられている。このコンプレッサハウジング62において、センタハウジング61の反対側には、ロータシャフト38の軸線を中心とした断面円形状の吸気入口62aが開口している。空気は、この吸気入口62aを通じてコンプレッサハウジング62内に導入される。また、同ハウジング62内部には、コンプレッサホイール36の外周を渦巻き状に延びるコンプレッサ通路64が形成されている。このコンプレッサ通路64は前述の吸気通路32(図1)と連通している。吸気入口62aから導入された空気は、コンプレッサホイール36が回転することで、同通路32を介して燃焼室18側に強制的に送り出される。
【0038】
一方、センタハウジング61の他端には、タービンホイール37の外周を囲むように上記のタービンハウジング63が取り付けられている。このタービンハウジング63内には、タービンホイール37の外周を渦巻き状に延びるスクロール通路66が形成されている。このスクロール通路66は、排気通路33(図1)と連通している。燃焼室18から送り出された排気ガスは、排気通路33を介してスクロール通路66に導入される。
【0039】
また、スクロール通路66内周には、同通路66内の排気ガスをタービンホイール37に送るための排気ガス流路67が設けられている。この排気ガス流路67から送られた排気ガスがタービンホイール37の羽根37aに吹き付けられることによって、同ホイール37はロータシャフト38の軸線を中心として回転するようになる。なお、タービンホイール37に吹き付けられた排気ガスは、タービンハウジング63においてセンタハウジング61の反対側に設けられた排気出口63aから図示しない触媒コンバータに送り出される。
【0040】
次に、上記排気ガス流路67を介してタービンホイール37に吹き付けられる排気ガスの流速を可変とする可変ノズル機構71について説明する。
図3(a)は同機構71の側断面構造を、図3(b)は同機構71の正面構造を示している。この可変ノズル機構71は、センタハウジング61とタービンハウジング63との間に挟み込まれるように設けられている。図3(a)に示すように、可変ノズル機構71はリング形状をしたノズルバックプレート72を備えている。このノズルバックプレート72には、複数の軸73が同プレート72の円心を中心とした等角度ごとに設けられている。これらの軸73は、ノズルバックプレート72をその厚さ方向に貫通して回動可能に支持されている。また、これら軸73の一端(図3(a)中の左側端)には、ノズルベーン74が固定されている。また、軸73の他端には、同軸と直交してノズルバックプレート72外縁方向に延びる開閉レバー75が設けられている。この開閉レバー75の先端は、二股に分岐した一対の狭持部75aが形成されている。
【0041】
各開閉レバー75とノズルバックプレート72との間に狭持されるように、環状のリングプレート76が設けられている。このリングプレート76は、円心を中心として回転可能となっている。また、リングプレート76にはその円心を中心として等角度ごとに複数のピン77が設けられている。これらピン77は、上記開閉レバー75の狭持部75aの間に挟み込まれており、同開閉レバー75を回動可能に支持している。
【0042】
このリングプレート76が円心を中心として回動されると、各ピン77は狭持部75aをその回動方向に押す。その結果、開閉レバー75は軸73を回動させることとなる。この軸73の回動に伴い各ノズルベーン74も同軸73の軸線を中心として回動する。こうした機構によって、各ノズルベーン74をそれぞれ同期した状態で回動させることができる。また、こうしたノズルベーン74の回動によって、隣り合うノズルベーン74間の隙間の大きさが調整される。
【0043】
以上に述べた可変ノズル機構71は、図示しないボルトによってノズルバックプレート72とタービンハウジング63とを締結することによって、図2に示す態様で固定される。こうして固定することで、前記排気ガス流路67内にノズルベーン74が配置される。
【0044】
一方、前記リングプレート76の外縁には、同プレート76の回動中心軸と平行に延びる駆動ピン86が設けられている。この駆動ピン86には、可変ノズル機構71を駆動するための駆動機構82(図2参照)が連結されている。
【0045】
この図2に示す駆動機構82は、センタハウジング61に回動可能に支持された支軸83を備えている。この支軸83の一端(図中左側端)には、駆動レバー84が固定されている。この駆動レバー84の先端は、前記駆動ピン86が回動可能に連結されている。
【0046】
さらに、支軸83の他端(図中右側端)には、後述するリンク88cおよびロッド88bを介してアクチュエータ87に連結された操作片85が固定されている。アクチュエータ87の駆動によって操作片85が操作されると、支軸83が回動する。この支軸83の回動に伴い、駆動レバー84も支軸83を中心として回動する。その結果、駆動レバー84によってピン86が押され、リングプレート76がその回動軸心を中心として回動することとなる。こうしてリングプレート76が回動することで、前記ノズルベーン74が開閉駆動される。
【0047】
ノズルベーン74の開閉駆動によってタービンホイール37に吹き付けられる排気ガスの流速が変化し、タービンホイール37、ロータシャフト38およびコンプレッサホイール36の回転速度が変化する。この回転速度の変化によって、コンプレッサホイール36が送り出す空気の量が変化する。したがって、ノズルベーン74の開閉を制御することによって燃焼室18内に送り込まれる空気の過給量を調整することができる。
【0048】
次に、上記駆動機構82を駆動するアクチュエータ87およびその駆動装置について説明する。
図4に、上記アクチュエータ87およびその駆動装置の構成を示す。このアクチュエータ87の内部は、ダイヤフラム88によって負圧室87aと大気室87bとに区画されている。負圧室87aの内部には、ダイヤフラム88と直交する方向に伸縮するコイルスプリング88aが設けられている。また、同負圧室87aは負圧通路89が接続されている。一方、大気室87bの内部は、アクチュエータ87の外部と連通して大気圧となっている。
【0049】
ダイヤフラム88には、コイルスプリング88aの伸縮方向に延びてアクチュエータ87の外部に突出するロッド88bが設けられている。このロッド88bは、ジョイント103によって回動可能に接続されたリンク88cを介して、上記ノズルベーン74を開閉動作させるための駆動機構82に設けられた操作片85(図2)に連結されている。
【0050】
また、上記負圧通路89は、エレクトリック・バキューム・レギュレーティング・バルブ(以降、「EVRV」という)90を介してバキュームタンク102に接続されている。アクチュエータ87とEVRV90とを接続する負圧通路89にはアクチュエータ用圧力センサ101が接続されている。
【0051】
このEVRV90は、図示しない電磁ソレノイドを備えている。この電磁ソレノイドに供給される電流はECU92によってデューティ制御されており、これによってEVRV90の開度が調整される。
【0052】
EVRV90の開度が調整されると、バキュームタンク102による吸引量、すなわち負圧室87a内の負圧の量が調節される。これによって、負圧室87a内の圧力と大気室87b内の圧力との間に差が生じ、ダイヤフラム88は両室87a,87b間の圧力差とコイルスプリング88aとがつり合う位置に変位する。この変位によって、ダイヤフラム88に設けられたロッド88bの突出位置が適宜に変更される。そして、リンク88cを介して駆動機構82を操作することによって、ターボチャージャ35におけるノズルベーン74の開度が適宜に調整される。さらに、このようにノズルベーン74の開度が調節されることで、ターボチャージャ35によって燃焼室18(図1)に強制的に送り込まれる空気の量、すなわち燃焼室18に供給される空気の過給圧が調節されるようになる。なお、本実施の形態では、可変ノズル機構71と駆動機構82とアクチュエータ87とを総じて可変容量機構と称する。
【0053】
次に、本実施の形態におけるディーゼルエンジンの電気的構成について、図5に基づいて説明する。
このエンジンシステムは、燃料噴射時期、燃料噴射量およびアイドル回転数などのエンジン11の運転状態をはじめ、上記の可変容量機構を通じてターボチャージャ35の作動量を制御するとともに、同ターボチャージャの異常判定を行うためのECU92を備えている。このECU92は、制御回路であるCPU94と、記憶回路であるROM93、RAM95およびバックアップRAM96と、入出力回路である外部入力回路98および外部出力回路99と、プログラム処理とは独立して経過時間を計測するタイマ回路であるタイマカウンタ104とを有して構成されている。各回路はバス97を介して相互に接続されている。
【0054】
次に、ECU92が行うターボチャージャ35の可変容量制御について説明する。
ECU92は、エンジン回転数や燃料噴射量等に基づいてターボチャージャ35による過給圧の目標値を算出する、そして、ECU92は、この過給圧目標値と過給圧検出用圧力センサ30aによって検出される実際の過給圧とを比較し、EVRV90の開度を制御する。このEVRV90の開度の制御に従ってアクチュエータ87が駆動し、ノズルベーン74が開閉駆動される。
【0055】
ここで、ROM93は各種基準用のデータや制御プログラム、その各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されるメモリである。CPU94はROM93に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAM95はCPU94での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM96はエンジン11の停止時に保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。
【0056】
また、外部入力回路98には、クランクポジションセンサ16,過給圧検出用圧力センサ30a,アクセルセンサ34a,アクチュエータ用圧力センサ101等のエンジン11の運転状態を検出する検出装置が接続されている。一方、外部出力回路99には、電磁スピル弁43,タイマ装置44,バルブアクチュエータ53,EVRV90および警報ランプ100等が接続されている。なお、警報ランプ100としては、発生し各種異常内容に対応する複数個(本実施の形態では4個)の警報ランプ100a〜dが運転席に設けられている。これら警報ランプ100a〜dは上記ターボチャージャ35に異常が発生した場合に点灯して運転者に各種異常の発生を通知するためのものである。
【0057】
次に、本実施の形態におけるターボチャージャ35の異常判定手順について説明する。なお、本実施の形態では、ターボチャージャ35の異常として、ノズルベーン74のスティック(固着)による異常(以降、「スティック異常」という)、同ノズルベーン74とアクチュエータ87とを接続するロッド88bとリンク88cとの連結部であるジョイント103の摩耗による異常(以降、「摩耗異常」という)、アクチュエータ87の漏れによる異常(以降、「漏れ異常」という)、および同アクチュエータ87の破れによる異常(以降、「破れ異常」という)の計4種類の異常を想定している。
【0058】
はじめに、上記各異常の発生に伴うターボチャージャ35の各部の症状およびその作動時における負圧室87a内の負圧の推移について図4および図6を用いて説明する。
【0059】
まず、ノズルベーン74にスティック異常が発生した際の症状および負圧室87a内の負圧の推移について説明する。ノズルベーン74がスティックの発生によって固着状態に陥ると、同ノズルベーン74に接続されているロッド88b,リンク88cおよびアクチュエータ87も動かなくなり、可変容量機構は作動不能となる。そのため、ダイヤフラム88によって区切られているアクチュエータ87の負圧室87a内の容積も一定に固定されてしまう。したがって、このような状態のもとでバキュームタンク102から負圧室87aに負圧が作用すると、図6に破線L1にて示すように、負圧室87a内の負圧は本来の飽和すべき負圧値(以降、「適正飽和負圧値」)Prfを越えて急激に高まるが、すぐに本来の飽和負圧値に収束する。そのため、本実施の形態において、急激に高まる負圧値の最高値と本来の飽和負圧値との差が6.7kPa以上生じた場合をスティック異常の発生と判定している。
【0060】
次に、ジョイント103に摩耗異常が発生した際の症状および負圧室87a内の負圧の推移について説明する。駆動機構82とアクチュエータ87とはジョイント103によって回動可能に軸支されたロッド88bとリンク88cとによって連結されている。そのため、アクチュエータ87を繰り返し回動させることによってジョイント103が摩耗し、ロッド88bとリンク88cとの間にガタが発生することがある。このような可変容量機構では、アクチュエータ87を駆動させると、ロッド88bが進退する際に、リンク88cからロッド88bに加わるノズルベーン74の抗力の伝達が上記ガタの分だけ遅れ、ノズルベーン74の本来の制御が行うことができなくなる。このため、摩耗異常が発生しているターボチャージャ35では、図6に破線L2にて示すように、負圧室87a内の負圧は同図6に実線L3にて示す正常動作時よりも上記ガタの分だけ早く適正飽和負圧値Prfに到達するようになる。
【0061】
続いて、アクチュエータ87に漏れ異常、あるいは破れ異常が発生した際の症状および負圧室87a内の負圧の推移について説明する。アクチュエータ87のダイヤフラム88に亀裂や破れ、または破損などによる負圧の抜けが発生していると、バキュームタンク102から負圧室87aに負圧を作用させても、負圧室87aが直ちに適正飽和負圧値Prf充分な負圧に到達することはない。そのため、図6に一点鎖線L4あるいは二点鎖線L5にて示すように、アクチュエータ87に負圧を作用させ始めてから負圧室87a内の負圧が適正飽和負圧値Prfに到達するまでにかかる時間が、同図6に実線L3にて示す正常動作の場合よりも長くなる。本実施の形態では、こうした負圧の抜けによる異常について、抜けの量が少ないものについては漏れ異常(一点鎖線にて示すL4)とし、多いものについては破れ異常(二点鎖線にて示すL5)として区別している。なお、破れ異常の場合には、上記負圧が本来の適正飽和負圧値Prfに到達しないこともあり得る。
【0062】
さて、本実施の形態では、上記のような各種異常をそれぞれの症状から判定するために、ECU92のROM93には判定に用いられる各種基準値が予め記録されている。負圧値を判定するための基準値としては、図6に併せ示すように、適正飽和負圧値Prfが記録されている。また、時間の基準値としては、これも図6に併せ示すように、ターボチャージャ35の正常動作に伴って、EVRV90の作動後、上記適正飽和負圧値Prfに達するまでの最短時間(以降、「最短飽和時間」という)αtと最長時間(以降、「最長飽和時間」という)βtとが記録されている。すなわち、最短飽和時間αtと最長飽和時間βtは、ターボチャージャ35の正常動作に伴って、負圧室87a内が適正飽和負圧値Prfに到達するまでにかかる時間の上限と下限をそれぞれ示している。
【0063】
また、他の時間の基準値として、しきい時間γtが記録されている。しきい時間γtは上述した漏れ異常と破れ異常とを判別するために最長飽和時間βtよりも大きい範囲で所定に定めた基準値である。
【0064】
このような基準値を定めることによって、例えば、負圧室87a内の負圧値が適正飽和負圧値Prfを6.7kPa以上越える場合には、ターボチャージャ35のノズルベーン74にはスティック異常が発生していることがわかる。
【0065】
また、負圧室87a内の負圧が適正飽和負圧値Prfに到達するまでの時間が、最短飽和時間αtよりも早い場合には、上記ジョイント103に摩耗異常が発生していることがわかる。
【0066】
さらに、同負圧室87aの負圧値が適正飽和負圧値Prfに到達するまでの時間が、最長飽和時間βtからしきい時間γtまでの間であれば、ターボチャージャ35のアクチュエータ87には負圧の抜け量があまり多くない漏れ異常が発生していることがわかる。
【0067】
加えて、しきい時間γtを過ぎても負圧室87a内の負圧が適正飽和負圧値Prfまで到達しない場合は、ターボチャージャ53のアクチュエータ87には負圧の抜け量が多い破れ異常が発生していることがわかる。
【0068】
続いて、上述した各条件に基づく異常判定の処理手順について、図7に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、RAM95内には各種異常原因の判定結果を格納する異常原因フラグが設定されている。本実施の形態において、これら異常原因フラグには、スティック異常フラグXST,摩耗異常フラグXSC,漏れ異常フラグXLE,破れ異常フラグXBRがある。
【0069】
この異常判定処理では、まずステップS101において、エンジン11の図示しないイグニッションスイッチ(フローチャート中では「IG」と表記す)がオフ(OFF)されたか否かを監視している。イグニッションスイッチがオフされたことが判断されると、処理は次のステップS102に移行する。
【0070】
続くステップS102においては、可変容量機構の初期化としてEVRV90を一旦閉じた状態にする。また、各異常フラグXST,XSC,XLE,XBRは「0」にリセットしておく。
【0071】
次のステップS103において、CPU94は外部出力回路99を介してEVRV90に駆動信号を送り、同EVRV90を駆動させることによって、バキュームタンク102から負圧室87aに負圧を作用させてダイアフラム88を試験駆動させる。
【0072】
続いてステップS104において、CPU94は負圧室87aに負圧が作用され始めてからの時間(以降、「経過時間」という)CTを測定すべくタイマカウンタ104を起動する。そして、処理は適正飽和負圧値Prfに基づく負圧判定処理を行うサブルーチンであるステップS200に移行する。
【0073】
ここで、適正飽和負圧値Prfに基づく負圧判定処理の具体的な流れについて図8のフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップS201においては、アクチュエータ用圧力センサ101によって取得した負圧室87a内の負圧の値(以降、「実負圧値」という)Ptと前記適正飽和負圧値Prfとを比較判定する。実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfよりも低ければ、処理はステップS202に移行する。
【0074】
ステップS202においては、カウンタタイマ104が示す経過時間CTと前記設定された基準値であるしきい時間γtとを比較判定する。経過時間CTがしきい時間γtよりも小さければ処理はステップS201に戻る。
【0075】
すなわち、ステップS201およびステップS202の処理において、負圧が作用している負圧室87a内の実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfに到達しない限り、しきい時間γtまで実負圧値Ptを取得し続けて、適正飽和負圧値Prfとの比較判定を行っている。
【0076】
もし、しきい時間γtまでに実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfに到達しなければ、処理はステップS203に移行する。
ステップS203においては、RAM95内に設定されている破れ異常フラグXBRを「1」にセットする。そして、処理はサブルーチン内の処理を終了し、メインルーチンに復帰する。
【0077】
すなわち、ステップS201,ステップS202およびステップS203の処理において、負圧室87aに負圧が作用し始めてからしきい時間γtまでに負圧室87a内の実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfに到達しないことから、CPU94はターボチャージャ35のアクチュエータ87には負圧の抜け量の多い破れ異常が発生していると判定している。
【0078】
また、ステップS201およびステップS202の処理において、実負圧値Ptがしきい時間γtまでに適正飽和負圧値Prfに到達した場合には、処理はステップS204に移行する。
【0079】
ステップS204においては、実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfに到達した時点の経過時間CTと前記しきい時間αtとの比較判定を行う。経過時間CTがしきい時間αtよりも早ければ、処理はステップS205に移行する。
【0080】
ステップS205においては、実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfに対して6.7kPa以上大きいか比較判定を行う。実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfに6.7kPaを加えた値よりも小さい場合には、処理はステップS207に移行する。
【0081】
ステップS207においては、経過時間CTがしきい時間αtに達したか否かを判定する。経過時間CTがしきい時間αtに達していなければ、処理はステップS205に戻る。
【0082】
すなわち、ステップS205およびステップS207の処理においては、しきい時間αtまでの間に負圧が作用している負圧室87a内の実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfを6.7kPa以上越えるか比較判定を行っている。
【0083】
もし、しきい時間αtまでに実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfを6.7kPa以上越えることがあれば、処理はステップS206に移行する。
ステップS206においては、RAM95内に設定されているスティック異常フラグXSTを「1」にセットする。そして、処理はサブルーチン内の処理を終了し、メインルーチンに復帰する。
【0084】
すなわち、ステップS205,ステップS206およびステップS207の処理においては、負圧室87aに負圧が作用し始めてからしきい時間αtよりも早く適正飽和負圧値Prfを6.7kPa以上越えたことから、CPU94はノズルベーン74にはスティック異常が発生していると判定している。
【0085】
また、ステップS205およびステップS207の処理において、経過時間CTがしきい時間αtまでに実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfを6.7kPa以上越えることがなければ、処理はステップS208に移行する。
【0086】
ステップS208においては、RAM95内に設定されている摩耗異常フラグXSCを「1」にセットする。そして、処理はサブルーチン内の処理を終了し、メインルーチンに復帰する。
【0087】
すなわち、ステップS205,ステップS207およびステップS208の処理においては、しきい時間αtよりも早く適正飽和負圧値Prfに到達した実負圧値Ptが、しきい時間αtまでに適正飽和負圧値Prfを6.7kPa以上越えなかったことから、CPU94はターボチャージャ35のジョイント103には摩耗異常が発生していると判定している。
【0088】
また、ステップS204において、実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfに到達した際の経過時間CTがしきい時間αtを過ぎていた場合、処理はステップS209に移行する。
【0089】
ステップS209においては、経過時間CTがしきい時間αt以上で且つしきい時間βt未満であるか否かを比較判定する。経過時間CTがしきい時間αt以上且つしきい時間βt未満である場合には、処理はサブルーチン内の処理を終了し、いずれの異常原因フラグを立てることなくメインルーチンに復帰する。
【0090】
すなわち、ステップS201,ステップS204およびステップS209の処理においては、実負圧値Ptがしきい時間αtからしきい時間βtの間に適正飽和負圧値Prfに到達したことから、CPU94はターボチャージャ35は正常動作していると判断している。
【0091】
また、ステップS209において、実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfに到達した際の経過時間CTがしきい時間βt以上となっている場合には、処理はステップS210に移行する。
【0092】
ステップS210においては、経過時間CTがしきい時間βt以上で且つしきい時間γt未満であるか否かを比較判定する。経過時間CTがしきい時間βt以上且つしきい時間γt未満である場合には、処理はステップS211に移行する。
【0093】
ステップS211においては、RAM95内に設定されている漏れ異常フラグXLEを「1」にセットする。そして、処理はサブルーチン内の処理を終了し、メインルーチンに復帰する。
【0094】
すなわち、ステップS209,ステップS210およびステップS211の処理においては、実負圧値Ptがしきい時間βtを過ぎながらもしきい時間γtまでに適正飽和負圧Prfに到達したことから、CPU94はターボチャージャ35のアクチュエータ87には負圧の抜け量が少ない漏れ異常が発生していると判定している。
【0095】
また、ステップS210において、実負圧値Ptが適正飽和負圧値Prfに到達した際の経過時間CTがしきい時間γtを過ぎている場合には、処理はステップS203に移行し、前述と同様に破れ異常フラグXBRを「1」にセットする。
【0096】
すなわち、ステップS210およびステップS203の処理においては、実負圧値Ptがしきい時間γtを過ぎてから適正飽和負圧Prfに到達したことから、CPU94はターボチャージャ35のアクチュエータ87には負圧の抜け量が多い破れ異常が発生していると判定している。
【0097】
以上の様に適正飽和負圧値Prfに基づく負圧判定を行った後、処理はメインルーチンに復帰する。この際に、ターボチャージャ35に異常の発生が判定されたならば、発生した異常の原因と判定される異常原因フラグのいずれかが「1」にセットされている。また、ターボチャージャ35が正常に動作していると判定されたなら、異常原因フラグは全て「0」にリセットされたままである。
【0098】
メインルーチン(図7)に復帰した処理は、ステップS105でタイマカウンタ104を停止させ、次のステップS106に移行する。
ステップS106においては、スティック異常フラグXSTが「1」にセットされているか判定する。スティック異常フラグXSTが「1」にセットされていれば、ステップS107に移行する。
【0099】
処理は、ステップS107でスティック異常の発生を示す警報ランプ100aを点灯して、メインルーチンを終了する。
また、ステップS106にてスティック異常フラグXSTが「0」であれば、処理はステップS108に移行する。
【0100】
ステップS108においては、摩耗異常フラグXSCが「1」にセットされているか判定する。摩耗異常フラグXSCが「1」にセットされていれば、ステップS109に移行する。
【0101】
処理は、ステップS109で摩耗異常の発生を示す警報ランプ100bを点灯して、メインルーチンを終了する。
また、ステップS108において、摩耗異常フラグXSCが「0」であれば、処理はステップS110に移行する。
【0102】
ステップS110においては、漏れ異常フラグXLEが「1」にセットされているか判定する。漏れ異常フラグXLEが「1」にセットされていれば、ステップS111に移行する。
【0103】
処理は、ステップS111で漏れ異常の発生を示す警報ランプ100cを点灯して、メインルーチンを終了する。
また、ステップS110にて漏れ異常フラグXLEが「0」であれば、処理はステップS112に移行する。
【0104】
ステップS112においては、破れ異常フラグXBRが「1」にセットされているか判定する。破れ異常フラグXBRが「1」にセットされていれば、ステップS113に移行する。
【0105】
処理は、ステップS113で破れ異常の発生を示す警報ランプ100dを点灯して、メインルーチンを終了する。
また、ステップS113において、破れ異常フラグXLEが「0」であれば、CPU94は可変容量機構は正常動作しているとして何れの警報ランプ100a〜dを点灯させることなく異常判定メインルーチンを終了する。
【0106】
以上詳述したように本実施の形態によれば、以下に記すような効果を得ることができる。
・イグニッションオフに伴い可変容量機構(アクチュエータ87)を試験駆動し、そのときのアクチュエータ用圧力センサ101による負圧室87a内の負圧検出結果に基づいて異常発生の有無を判定することとしたため、可変容量型となっているターボチャージャ35の制御系を含めてその異常を簡単且つ確実に判定することができる。
【0107】
・ターボチャージャ35に異常が発生した際、その原因を判定した結果が個別に表示されるため、容易に原因を容易に知ることができ、その対処を速やかに行うことができる。
【0108】
・ターボチャージャ35の異常の有無をアクチュエータ87に作用する負圧の推移から判定するため、内燃機関を運転させる必要がない。したがって、内燃機関に異常があった際にも同内燃機関に負担を与えることがない。
【0109】
なお、本実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・本実施の形態では、イグニッションオフにて異常判定を実行しているが、適宜のアクチュエータの駆動によって、負圧が蓄積されるバキュームタンクを備えてさえいれば、イグニッションオンした際にも、上記アクチュエータの駆動に基づきバキュームポンプに負圧を蓄積することで、上記異常判定処理を実施することもできる。このようにすれば、車両を走行させる前に異常を検出することができる。また、同異常判定処理については、これをイグニッションオン時とイグニッションオフ時との両方で実施するようにしてもよい。
【0110】
・本実施の形態では、一度の異常判定の実施に対して異常判定処理を一回のみ実行していたが、複数回実行して、所定回数同一の結果が得られるか否かに基づいて異常判定を行ってもよい。このようにすれば、判定精度を向上させることができる。
【0111】
・本実施の形態では、ECU92が判定の結果を異常発生と判定した時のみ異常の原因に応じた各警報ランプ100a〜100dを点灯することで運転者に異常の発生およびその内容を知らせていたが、警報ランプを異常発生の有無のみを示す1つのみとしてもよい。そして、この場合には特に、上記各異常原因フラグをバックアップRAM96に記録しておき、ディーラー等での修理に際してこれを読み出すようにすることで、上記に準じた効果を得ることができるとともに、運転席のインストルメントパネルの構成を簡略化することができる。
【0112】
・異常判定処理の実施の結果から、ECU92がターボチャージャ35に異常が発生していないと判定した場合に、同ターボチャージャ35が正常であることを知らせるための正常動作ランプを設けてもよい。このようにすれば、ターボチャージャ35が正常動作している際にも、その結果を明確に運転者に知らせることができる。また、異常判定装置自体が故障して動作していない場合にも、いずれのランプも点灯しないことによってその故障に気付くことができる。
【0113】
・本実施の形態では、ECU92が判定の結果を異常発生と判定した時のみ異常の原因に応じた複数個の警報ランプ100a〜100dのうちの一つを点灯することで運転者に異常の発生を知らせていたが、一つの警報ランプの点灯間隔を変えることによって各種異常の原因を知らせてもよい。このようにしても、インストルメントパネルの構成を簡略化することができる
・本実施の形態では、異常の原因に応じて各種警報ランプ100a〜dを点灯させて知らせていたが、音の異なるブザーで知らせてもよい。
【0114】
・本実施の形態では、事前にROM93に記憶させていた基準値を用いて判定を行っていたが、内燃機関の運転の最初の一定期間もしくは全運転期間において、異常判定を行う度に適正に飽和した負圧値やその負圧値に到達するまでに要した時間をバックアップRAM96に記録するとともに、これを学習することによって新たな適正飽和負圧値Prf,最小飽和時間αtおよび最長飽和時間βtを設定し直してもよい。このようにすれば、車両毎に若干異なるであろう各可変容量機構の個体差を考慮した判定ができ、より精度の高い異常判定を行うことができる。
【0115】
・本実施の形態では、負圧の抜け量について、漏れ異常と破れ異常の2種類の異常として扱ったが、さらに負圧の抜け量を細かく分類してもよい。このようにすれば、ターボチャージャ35に異常が発生した際にさらに細かな対処を迅速にとることができる。
【0116】
・本実施の形態の異常判定装置はディーゼルエンジンの可変容量型ターボチャージャに適用されるとしたが、ガソリンエンジンの可変容量型ターボチャージャに適用してもよい。
【0117】
・本実施の形態では負圧の生成源にバキュームポンプを使用したが、吸気経路内に発生する吸気負圧を用いてもよい。
・本実施の形態では異常を検出した際には、その異常原因に対応する警報ランプを点灯させたが、スティック異常などが発生した際には、自動的にノズルベーン74を最大駆動力で作動させてスティック状態から復帰させるなど、各種異常発生原因に対応する各種対処手段を自動的に実行させてもよい。
【0118】
・本実施の形態では、しきい時間αtまでの負圧の推移を検出してスティック異常の発生の有無を判定しているが、このスティック異常の発生の有無を判定する処理についてはこれを別ルーチンで実施してもよい。このようにすれば、しきい時間αt以降もスティック異常の発生の有無が検出ができるようになる。
【0119】
【発明の効果】
以上に詳述したように、請求項1に記載の発明の構成によれば、可変容量型ターボチャージャの異常発生を同ターボチャージャの過給圧ではなく、可変容量機構を操作するアクチュエータの駆動圧力を検出している。そのため、内燃機関を運転して過給圧を発生させることなく、しかも容易にターボチャージャの異常の有無を判定することができる。
【0122】
請求項6に記載の発明の構成によれば、内燃機関の運転中以外にターボチャージャの異常発生の有無を判定できるため、内燃機関の運転中に異常が発生することを防ぐことができる。
【0123】
請求項7又は8に記載の発明の構成によれば、運転中の内燃機関の特性に何等影響を与えることがなく異常発生の有無を判定することができる。
請求項9に記載の発明の構成によれば、可変容量型ターボチャージャに発生した異常、もしくはその原因を警報手段によって運転者に的確に知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態が適用されるディーゼルエンジンシステムを示す概略図。
【図2】同エンジンの可変容量型ターボチャージャの構造を示す断面図。
【図3】同ターボチャージャの可変ノズル機構を示す断面図および平面図。
【図4】上記可変ノズル機構の駆動系を示す概略図。
【図5】上記エンジンシステムの電気的構成を示すブロック図。
【図6】負圧室の負圧の推移と各種異常内容との関係を示すグラフ。
【図7】本実施の形態の異常判定手順を示すフローチャート。
【図8】本実施の形態の異常内容判定手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
11…ディーゼルエンジン、35…ターボチャージャ、74…ノズルベーン、87…アクチュエータ、87a…負圧室、88…ダイヤフラム、88b…ロッド、88c…リンク、90…EVRV、91…バキュームポンプ、92…ECU、100a〜d…各警報ランプ、101…アクチュエータ用圧力センサ、102…バキュームタンク、103…ジョイント、104…タイマカウンタ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an abnormality determination device for a variable displacement turbocharger that determines whether or not an abnormality has occurred in a variable displacement turbocharger mounted on an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In general, in order to improve engine output, it is desirable to increase the amount of air charged in the combustion chamber. Therefore, a supercharging system that not only fills the combustion chamber with air due to the negative pressure generated in the combustion chamber as the piston moves, but also forcibly sends air from the outside into the combustion chamber to increase the efficiency of filling the air in the combustion chamber. Is in practical use. As such a supercharging system, a turbocharger is widely known.
[0003]
The turbocharger includes a turbine wheel that is rotated by exhaust gas sent out from the combustion chamber, and a compressor wheel that forcibly feeds air into the combustion chamber. The turbine wheel and the compressor wheel are connected to each other by a rotor shaft so as to be integrally rotatable. When exhaust gas is blown onto the turbine wheel and the wheel rotates, the rotation is transmitted to the compressor wheel by the rotor shaft. As the compressor wheel rotates in this way, air is forced into the combustion chamber.
[0004]
On the other hand, in such a turbocharger, it is desirable that the pressure of the air fed into the combustion chamber, that is, the supercharging pressure, be adjusted as appropriate according to the operating conditions of the engine. Therefore, in recent years, a variable capacity turbocharger in which the supercharging pressure is variable by adjusting the flow rate and flow velocity of exhaust gas blown to the turbine wheel has been proposed and put into practical use.
[0005]
Some of these variable capacity turbochargers change the flow rate of the exhaust gas by changing the area of the flow path of the exhaust gas blown to the turbine wheel. In such a variable displacement turbocharger, for example, a nozzle vane that is movable by a fluid pressure such as a negative pressure is provided at a turbine inlet portion, and a variable displacement mechanism that makes the area of the inlet portion variable is provided. During low-speed or low-load operation where there is little exhaust gas and the supercharging effect due to gas volume is not significant, the opening of the nozzle is reduced to reduce the area of the turbine inlet, and the flow rate of exhaust gas blown to the turbine wheel is reduced. Increase. Thus, the supercharging effect by the gas dynamic pressure is improved by increasing the flow rate of the exhaust gas. On the other hand, during high-speed or high-load operation where the amount of exhaust gas is large and the supercharging effect due to gas volume can be sufficiently expected, the opening of the nozzle is increased so as to increase the area of the turbine inlet, and the flow resistance of the exhaust gas is reduced. Decrease. By reducing the flow resistance of the exhaust gas, the exhaust efficiency of the engine can be increased.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the variable capacity type turbocharger as described above, when the operation as the variable capacity mechanism becomes impossible due to the sticking (fixing) of the nozzle vanes or the like, the supercharging pressure cannot be adjusted according to the operating condition of the engine.
[0007]
For example, if the nozzle vane is fixed while the nozzle opening is set to a large value at the time of low speed or low load operation or the like, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel does not increase, and the supercharging effect cannot be expected so much.
[0008]
On the other hand, if the nozzle vane is fixed while the opening of the nozzle is set to a small value at high speed or high load operation, the exhaust efficiency decreases due to the flow resistance of the exhaust gas, which in turn leads to a decrease in engine output. .
[0009]
Therefore, conventionally, in order to cope with such problems, the above-described abnormality of the variable capacity turbocharger is detected based on the supercharging pressure, and when the abnormality is detected, the variable capacity mechanism is forcibly opened. An apparatus for recovering the device has also been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-190124).
[0010]
However, in the device described in the above publication, if the actuator itself constituting the variable displacement mechanism or its control system becomes abnormal, or if the control valve corresponding to the nozzle vane is fixed, the device is the same. The operation of the variable capacity mechanism itself becomes difficult, and even the recovery thereof becomes difficult. Moreover, unless the supercharging pressure actually becomes an abnormal value, the occurrence of the abnormality cannot be determined.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an abnormality determination device for a variable capacity turbocharger that can more easily and reliably determine whether or not an abnormality has occurred. is there.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the operation of the variable displacement mechanism is performed by the pressure-driven actuator while supercharging the air sucked into the combustion chamber of the engine by operating based on the exhaust gas flow from the internal combustion engine. An abnormality determination device for a variable capacity turbocharger whose operation amount is controlled through the pressure detection means for detecting the actuator drive pressure, and the actuator drive pressure detected by the pressure detection means should be saturated Based on the time to reach the appropriate saturation negative pressure value,pluralAbnormalContents ofAn abnormality determination means for determiningThe plurality of abnormalities are detected more than the shortest saturation time, which is the shortest time until the detected actuator driving pressure reaches the appropriate saturated negative pressure value in accordance with the normal operation of the turbocharger. Includes abnormalities when the time required for the actuator drive pressure to reach the appropriate saturation negative pressure value is earlyThis is the gist.
[0013]
According to the configuration of the first aspect of the present invention, the abnormality of the variable capacity turbocharger is detected not by the supercharging pressure of the turbocharger but by the driving pressure of the actuator that operates the variable capacity mechanism. Therefore, it is possible to easily determine whether there is an abnormality in the turbocharger without operating the internal combustion engine and generating supercharging pressure.
[0017]
For example, in a turbocharger in which a stick (sticking) has occurred in the movable part of the variable capacity mechanism, the negative pressure that is the driving pressure of the actuator that operates the variable capacity mechanism has exceeded the negative pressure value that should be saturated once. Later, it gradually converges to the same negative pressure value. In addition, when the variable capacity mechanism is configured with a diaphragm or the like, the time for the negative pressure to reach a predetermined pressure such as a saturation pressure naturally varies depending on symptoms such as leakage or tearing. It is generated in the variable capacity mechanism by grasping the characteristics of the negative pressure value transition of the actuator driving pressure.pluralAbnormal contentTheCan be determined.
The invention described in claim 2A variable in which the amount of operation is controlled through operation of a variable displacement mechanism by a pressure-driven actuator while supercharging air sucked into a combustion chamber of the engine by operating based on an exhaust gas flow from the internal combustion engine An abnormality determination device for a capacity-type turbocharger,Joint for connecting the actuator and the variable capacity mechanismAnd an abnormality of the turbocharger based on a time until the actuator driving pressure detected by the pressure detecting means reaches an appropriate saturation negative pressure value to be saturated. An abnormality determining means for determining the presence or absence ofThe abnormality determination means is associated with normal operation of the turbocharger.The detected actuator driving pressure isThe time until the detected drive pressure of the actuator reaches the appropriate saturation negative pressure value is shorter than the shortest saturation time that is the shortest time until the appropriate saturation negative pressure value is reached.EarlyThe gist is that it is determined that the wear abnormality has occurred in the joint.
According to the third aspect of the present invention, the operation of the variable displacement mechanism is performed by the pressure-driven actuator while supercharging the air sucked into the combustion chamber of the engine by operating based on the exhaust gas flow from the internal combustion engine. The variable capacity turbocharger abnormality determination device whose operation amount is controlled through the turbine, and the variable capacity mechanism includes a turbine wheel and a nozzle vane that changes a flow rate of exhaust gas blown to the turbine wheel by opening and closing drive. A pressure detecting means for detecting the driving pressure of the actuator, and an abnormality of the turbocharger based on a time until the driving pressure of the actuator detected by the pressure detecting means reaches an appropriate saturation negative pressure value to be saturated Abnormality determining means for determining the presence or absence of occurrence, the abnormality determining means The detected drive pressure of the actuator is less than the minimum saturation time, which is the shortest time until the detected drive pressure of the actuator reaches the appropriate saturated negative pressure value due to normal operation of the charger. When the time to reach the pressure value is early, the detected actuator driving pressure is compared with a reference pressure set in advance for the driving pressure, and the nozzle vane has a stick abnormality based on the comparison result. The gist is that it is determined that it has occurred.
Claim4The invention described inIn the invention according to any one of
Claim5The invention described inIn the invention according to any one of
[0018]
Claim6The gist of the invention described in is that the abnormality determination means makes the determination by performing a test drive of the actuator at least one of when the internal combustion engine is stopped and started.
[0019]
Claim6According to the configuration of the invention described above, since it is possible to determine whether or not an abnormality of the turbocharger occurs other than during the operation of the internal combustion engine, it is possible to prevent the abnormality from occurring during the operation of the internal combustion engine.
[0020]
Claim7The gist of the invention described in is that the abnormality determination means performs the determination by performing a test drive of the actuator during idling of the internal combustion engine.
[0021]
According to an eighth aspect of the present invention, the operation of the variable displacement mechanism is performed by a pressure-driven actuator while supercharging the air sucked into the combustion chamber of the engine by operating based on the exhaust gas flow from the internal combustion engine. An abnormality determination device for a variable capacity turbocharger whose operation amount is controlled through the pressure detection means for detecting the actuator drive pressure, and the actuator drive pressure detected by the pressure detection means should be saturated Abnormality determining means for determining whether or not the turbocharger is abnormal based on the time until the appropriate saturated negative pressure value is reached, the abnormality determining means test-drives the actuator during idling of the internal combustion engine. The gist is that the determination is performed.
Claim 7Or 8According to the configuration of the invention described in (1), it is possible to determine whether or not an abnormality has occurred without affecting the characteristics of the operating internal combustion engine.
Claim9The invention described in claim 18The variable capacity type turbocharger abnormality determination device according to any one of the above, further includes alarm means for appropriately warning an abnormality determination result by the abnormality determination means.
[0022]
Claim9According to the configuration of the invention described in (3), it is possible to accurately notify the driver of the abnormality occurring in the variable capacity turbocharger or the cause thereof by the warning means.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a variable capacity turbocharger abnormality determination device according to the present invention will be described in detail.
[0024]
FIG. 1 shows the configuration of a diesel engine equipped with a variable capacity turbocharger and its intake / exhaust system. A
[0025]
A
[0026]
The rotational movement of the
[0027]
A
[0028]
An
[0029]
An intake pipe 30 and an
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
On the other hand, the
[0033]
The fuel injection pump 41 further includes an
[0034]
Incidentally, the
[0035]
In such an engine system, the exhaust gas discharged from the
[0036]
Next, a specific configuration of the
FIG. 2 shows a side sectional structure of the
[0037]
A
[0038]
On the other hand, the
[0039]
Further, an
[0040]
Next, the
FIG. 3A shows a side sectional structure of the
[0041]
An
[0042]
When the
[0043]
The
[0044]
On the other hand, a
[0045]
The
[0046]
Further, an
[0047]
The flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel 37 is changed by the opening / closing drive of the
[0048]
Next, the
FIG. 4 shows the configuration of the
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
When the opening degree of the
[0053]
Next, the electrical configuration of the diesel engine in the present embodiment will be described with reference to FIG.
This engine system controls the operating amount of the
[0054]
Next, variable capacity control of the
The
[0055]
Here, the
[0056]
The external input circuit 98 is connected to a detection device that detects the operating state of the
[0057]
Next, an abnormality determination procedure for the
[0058]
First, the symptom of each part of the
[0059]
First, the symptoms when a stick abnormality occurs in the
[0060]
Next, symptoms when abnormal wear occurs in the joint 103 and transition of the negative pressure in the
[0061]
Next, the symptom when a leakage abnormality or breakage abnormality occurs in the
[0062]
In the present embodiment, various reference values used for the determination are recorded in advance in the
[0063]
In addition, a threshold time γt is recorded as a reference value for other times. The threshold time γt is a reference value that is predetermined within a range larger than the longest saturation time βt in order to discriminate between the above-described leakage abnormality and breakage abnormality.
[0064]
By setting such a reference value, for example, when the negative pressure value in the
[0065]
In addition, when the time until the negative pressure in the
[0066]
Further, if the time until the negative pressure value in the
[0067]
In addition, if the negative pressure in the
[0068]
Next, an abnormality determination processing procedure based on the above-described conditions will be described based on a flowchart shown in FIG. Note that an abnormality cause flag for storing determination results of various abnormality causes is set in the
[0069]
In this abnormality determination process, first, in step S101, it is monitored whether or not an ignition switch (not shown) of the engine 11 (shown as “IG” in the flowchart) is turned off. If it is determined that the ignition switch is turned off, the process proceeds to the next step S102.
[0070]
In the subsequent step S102, the
[0071]
In the next step S103, the
[0072]
Subsequently, in step S104, the
[0073]
Here, a specific flow of the negative pressure determination process based on the appropriate saturated negative pressure value Prf will be described based on the flowchart of FIG.
First, in step S201, the negative pressure value (hereinafter referred to as “actual negative pressure value”) Pt in the
[0074]
In step S202, the elapsed time CT indicated by the
[0075]
That is, in the processing of Step S201 and Step S202, the actual negative pressure value until the threshold time γt unless the actual negative pressure value Pt in the
[0076]
If the actual negative pressure value Pt does not reach the appropriate saturated negative pressure value Prf by the threshold time γt, the process proceeds to step S203.
In step S203, the breaking abnormality flag XBR set in the
[0077]
That is, in the processing of step S201, step S202, and step S203, the actual negative pressure value Pt in the
[0078]
Further, in the processing of step S201 and step S202, when the actual negative pressure value Pt reaches the appropriate saturated negative pressure value Prf by the threshold time γt, the processing moves to step S204.
[0079]
In step S204, a comparison determination is made between the elapsed time CT when the actual negative pressure value Pt reaches the appropriate saturated negative pressure value Prf and the threshold time αt. If the elapsed time CT is earlier than the threshold time αt, the process proceeds to step S205.
[0080]
In step S205, it is compared and determined whether the actual negative pressure value Pt is 6.7 kPa or more greater than the appropriate saturated negative pressure value Prf. When the actual negative pressure value Pt is smaller than the value obtained by adding 6.7 kPa to the appropriate saturated negative pressure value Prf, the process proceeds to step S207.
[0081]
In step S207, it is determined whether or not the elapsed time CT has reached the threshold time αt. If the elapsed time CT has not reached the threshold time αt, the process returns to step S205.
[0082]
That is, in the processing of step S205 and step S207, the actual negative pressure value Pt in the
[0083]
If the actual negative pressure value Pt exceeds the appropriate saturated negative pressure value Prf by 6.7 kPa or more by the threshold time αt, the process proceeds to step S206.
In step S206, the stick abnormality flag XST set in the
[0084]
That is, in the processing of step S205, step S206, and step S207, since the appropriate saturated negative pressure value Prf exceeded 6.7 kPa or more earlier than the threshold time αt after the negative pressure began to act on the
[0085]
Further, in the processing of step S205 and step S207, if the actual negative pressure value Pt does not exceed the appropriate saturated negative pressure value Prf by 6.7 kPa or more before the elapsed time CT reaches the threshold time αt, the processing moves to step S208. To do.
[0086]
In step S208, the wear abnormality flag XSC set in the
[0087]
That is, in the processing of step S205, step S207, and step S208, the actual negative pressure value Pt that has reached the appropriate saturated negative pressure value Prf earlier than the threshold time αt is changed to the appropriate saturated negative pressure value Prf by the threshold time αt. Therefore, the
[0088]
In step S204, when the elapsed time CT when the actual negative pressure value Pt reaches the appropriate saturated negative pressure value Prf has passed the threshold time αt, the process proceeds to step S209.
[0089]
In step S209, it is compared and determined whether or not the elapsed time CT is greater than or equal to the threshold time αt and less than the threshold time βt. If the elapsed time CT is greater than or equal to the threshold time αt and less than the threshold time βt, the process ends the process in the subroutine and returns to the main routine without setting any abnormality cause flag.
[0090]
That is, in the processes of step S201, step S204, and step S209, since the actual negative pressure value Pt has reached the appropriate saturated negative pressure value Prf during the threshold time βt from the threshold time αt, the
[0091]
In step S209, if the elapsed time CT when the actual negative pressure value Pt reaches the appropriate saturated negative pressure value Prf is equal to or longer than the threshold time βt, the process proceeds to step S210.
[0092]
In step S210, it is determined whether or not the elapsed time CT is greater than or equal to the threshold time βt and less than the threshold time γt. If the elapsed time CT is greater than or equal to the threshold time βt and less than the threshold time γt, the process proceeds to step S211.
[0093]
In step S211, the leakage abnormality flag XLE set in the
[0094]
That is, in the processing of step S209, step S210, and step S211, since the actual negative pressure value Pt has passed the threshold time βt but reached the appropriate saturation negative pressure Prf by the threshold time γt, the
[0095]
In step S210, when the elapsed time CT when the actual negative pressure value Pt reaches the appropriate saturated negative pressure value Prf has passed the threshold time γt, the process proceeds to step S203 and is the same as described above. The breakage abnormality flag XBR is set to “1”.
[0096]
That is, in the processing of step S210 and step S203, since the actual negative pressure value Pt has reached the appropriate saturated negative pressure Prf after the threshold time γt has passed, the
[0097]
After performing the negative pressure determination based on the appropriate saturated negative pressure value Prf as described above, the processing returns to the main routine. At this time, if the occurrence of an abnormality in the
[0098]
In the process that has returned to the main routine (FIG. 7), the
In step S106, it is determined whether the stick abnormality flag XST is set to “1”. If the stick abnormality flag XST is set to “1”, the process proceeds to step S107.
[0099]
In step S107, the
If the stick abnormality flag XST is “0” in step S106, the process proceeds to step S108.
[0100]
In step S108, it is determined whether the wear abnormality flag XSC is set to “1”. If the wear abnormality flag XSC is set to “1”, the process proceeds to step S109.
[0101]
In the process, the warning lamp 100b indicating the occurrence of abnormal wear is turned on in step S109, and the main routine is terminated.
If the wear abnormality flag XSC is “0” in step S108, the process proceeds to step S110.
[0102]
In step S110, it is determined whether or not the leakage abnormality flag XLE is set to “1”. If the leakage abnormality flag XLE is set to “1”, the process proceeds to step S111.
[0103]
In step S111, the warning lamp 100c indicating the occurrence of a leakage abnormality is turned on, and the main routine is terminated.
If the leakage abnormality flag XLE is “0” in step S110, the process proceeds to step S112.
[0104]
In step S112, it is determined whether the torn abnormality flag XBR is set to “1”. If the tear abnormality flag XBR is set to “1”, the process proceeds to step S113.
[0105]
In step S113, the alarm lamp 100d indicating the occurrence of a breakage abnormality is turned on, and the main routine is terminated.
If the break abnormality flag XLE is “0” in step S113, the
[0106]
As described in detail above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
Since the variable capacity mechanism (actuator 87) is test-driven with the ignition off, the presence or absence of abnormality is determined based on the negative pressure detection result in the
[0107]
When an abnormality occurs in the
[0108]
Since the presence or absence of abnormality of the
[0109]
It should be noted that this embodiment can be implemented with the following modifications.
In the present embodiment, abnormality determination is performed with the ignition off, but as long as it has a vacuum tank in which negative pressure is accumulated by driving an appropriate actuator, the above is also possible when the ignition is turned on. The abnormality determination process can also be performed by accumulating negative pressure in the vacuum pump based on the driving of the actuator. In this way, an abnormality can be detected before the vehicle is driven. Further, the abnormality determination process may be performed both when the ignition is on and when the ignition is off.
[0110]
In the present embodiment, the abnormality determination process is executed only once for one abnormality determination. However, the abnormality determination is performed based on whether the same result is obtained a predetermined number of times by executing the abnormality determination process a plurality of times. A determination may be made. In this way, the determination accuracy can be improved.
[0111]
In the present embodiment, only when the
[0112]
A normal operation lamp may be provided to notify that the
[0113]
In the present embodiment, only when the
In the present embodiment, the
[0114]
In the present embodiment, the determination is performed using the reference value stored in the
[0115]
In the present embodiment, the amount of negative pressure loss is treated as two types of abnormalities, ie, a leakage abnormality and a tear abnormality, but the negative pressure loss amount may be further classified. In this way, when the abnormality occurs in the
[0116]
The abnormality determination device according to the present embodiment is applied to a variable displacement turbocharger of a diesel engine, but may be applied to a variable displacement turbocharger of a gasoline engine.
[0117]
In this embodiment, a vacuum pump is used as a negative pressure generation source, but intake negative pressure generated in the intake path may be used.
In this embodiment, when an abnormality is detected, an alarm lamp corresponding to the cause of the abnormality is turned on. However, when a stick abnormality occurs, the
[0118]
In the present embodiment, the transition of the negative pressure up to the threshold time αt is detected to determine whether or not a stick abnormality has occurred, but this is different from the process for determining whether or not this stick abnormality has occurred. It may be implemented routinely. In this way, it is possible to detect whether or not a stick abnormality has occurred even after the threshold time αt.
[0119]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the configuration of the first aspect of the present invention, the occurrence of abnormality in the variable capacity turbocharger is not the supercharging pressure of the turbocharger but the driving pressure of the actuator that operates the variable capacity mechanism. Is detected. Therefore, it is possible to easily determine whether there is an abnormality in the turbocharger without operating the internal combustion engine and generating supercharging pressure.
[0122]
Claim6According to the configuration of the invention described above, since it is possible to determine whether or not an abnormality of the turbocharger occurs other than during the operation of the internal combustion engine, it is possible to prevent the abnormality from occurring during the operation of the internal combustion engine.
[0123]
Claim 7Or 8According to the configuration of the invention described in (1), it is possible to determine whether or not an abnormality has occurred without affecting the characteristics of the operating internal combustion engine.
Claim9According to the configuration of the invention described in (3), it is possible to accurately notify the driver of the abnormality occurring in the variable capacity turbocharger or the cause thereof by the warning means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a diesel engine system to which an embodiment of the invention is applied.
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a variable capacity turbocharger of the engine.
FIG. 3 is a cross-sectional view and a plan view showing a variable nozzle mechanism of the turbocharger.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a drive system of the variable nozzle mechanism.
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the engine system.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the transition of negative pressure in the negative pressure chamber and various abnormal contents.
FIG. 7 is a flowchart showing an abnormality determination procedure according to the present embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing an abnormality content determination procedure according to the present embodiment;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記アクチュエータの駆動圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動圧力が飽和すべき適正飽和負圧値に到達するまでの時間に基づき当該ターボチャージャの複数の異常の内容を判定する異常判定手段とを備え、
前記複数の異常は、当該ターボチャージャの正常動作に伴って前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの最短時間である最短飽和時間よりも、前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの時間が早い場合における異常を含む
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。A variable in which the amount of operation is controlled through operation of a variable displacement mechanism by a pressure-driven actuator while supercharging air sucked into a combustion chamber of the engine by operating based on an exhaust gas flow from the internal combustion engine An abnormality determination device for a capacity-type turbocharger,
Pressure detecting means for detecting the driving pressure of the actuator;
An abnormality determining means for determining the contents of a plurality of abnormalities of the turbocharger based on the time until the driving pressure of the actuator detected by the pressure detecting means reaches an appropriate saturated negative pressure value to be saturated ,
The plurality of abnormalities are detected by an actuator that is detected more than a shortest saturation time that is a shortest time until the driving pressure of the detected actuator reaches the appropriate saturated negative pressure value in accordance with the normal operation of the turbocharger. Including abnormalities when the time until the drive pressure reaches the appropriate saturation negative pressure value is early
Variable capacity turbocharger abnormality determining device comprising a call.
前記アクチュエータと前記可変容量機構とを連結するジョイントと、
前記アクチュエータの駆動圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動圧力が飽和すべき適正飽和負圧値に到達するまでの時間に基づき当該ターボチャージャの異常発生の有無を判定する異常判定手段とを備え、
前記異常判定手段は、当該ターボチャージャの正常動作に伴って前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの最短時間である最短飽和時間よりも、前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの時間が早い場合に前記ジョイントに摩耗異常が発生したと判定するものである
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。 A variable in which the amount of operation is controlled through operation of a variable displacement mechanism by a pressure-driven actuator while supercharging air sucked into a combustion chamber of the engine by operating based on an exhaust gas flow from the internal combustion engine An abnormality determination device for a capacity-type turbocharger,
A joint connecting the actuator and the variable capacity mechanism ;
Pressure detecting means for detecting the driving pressure of the actuator;
An abnormality determining means for determining whether or not an abnormality has occurred in the turbocharger based on a time until the driving pressure of the actuator detected by the pressure detecting means reaches an appropriate saturated negative pressure value to be saturated,
The abnormality determination means is configured to detect the actuator detected more than a shortest saturation time which is a shortest time until the drive pressure of the detected actuator reaches the appropriate saturated negative pressure value with a normal operation of the turbocharger. in which the driving pressure is determined to abnormal wear to the joint when the not early time to reach the proper saturation negative pressure is generated
An abnormality determination device for a variable capacity turbocharger characterized by the above .
前記可変容量機構は、タービンホイールと、開閉駆動によって前記タービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速を変化させるノズルベーンとを有し、
前記アクチュエータの駆動圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動圧力が飽和すべき適正飽和負圧値に到達するまでの時間に基づき当該ターボチャージャの異常発生の有無を判定する異常判定手段とを備え、
前記異常判定手段は、当該ターボチャージャの正常動作に伴って前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの最短時間である最短飽和時間よりも、前記検出されるアクチュエータの駆動圧力が前記適正飽和負圧値に到達するまでの時間が早い場合に、前記検出されるアクチュエータの駆動圧力と同駆動圧力に関して予め設定される基準圧力とを比較し、その比較結果に基づいて前記ノズルベーンにはスティック異常が発生したと判定するものである
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。 A variable in which the amount of operation is controlled through operation of a variable displacement mechanism by a pressure-driven actuator while supercharging air sucked into a combustion chamber of the engine by operating based on an exhaust gas flow from the internal combustion engine An abnormality determination device for a capacity-type turbocharger,
The variable capacity mechanism has a turbine wheel and a nozzle vane that changes a flow rate of exhaust gas blown to the turbine wheel by opening and closing drive,
Pressure detecting means for detecting the driving pressure of the actuator;
An abnormality determining means for determining whether or not an abnormality has occurred in the turbocharger based on a time until the driving pressure of the actuator detected by the pressure detecting means reaches an appropriate saturated negative pressure value to be saturated,
The abnormality determination means is configured to detect the actuator detected more than a shortest saturation time which is a shortest time until the drive pressure of the detected actuator reaches the appropriate saturated negative pressure value with a normal operation of the turbocharger. When the time until the drive pressure reaches the appropriate saturated negative pressure value is early, the detected actuator drive pressure is compared with a reference pressure set in advance with respect to the drive pressure, and based on the comparison result The nozzle vane determines that a stick abnormality has occurred.
An abnormality determination device for a variable capacity turbocharger characterized by the above .
請求項1〜3のいずれかに記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。The abnormality determination means determines that the time required for the detected actuator driving pressure to reach the appropriate saturation negative pressure value is determined so that the detected actuator driving pressure with the normal operation of the turbocharger is the appropriate saturation. When the actuator is between the longest saturation time, which is the longest time until the negative pressure value is reached, and a predetermined threshold time in a range larger than the longest saturation time, the actuator has a little negative pressure loss. The abnormality determination device for a variable capacity turbocharger according to any one of claims 1 to 3, wherein it is determined that a small number of leakage abnormality has occurred.
請求項1〜4のいずれかに記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。 Before SL abnormality determination unit than the longest saturation time from the longest saturation time is the longest time until the driving pressure of the actuators the detected along with the normal operation of the turbocharger reaches the proper saturation negative pressure When the detected actuator driving pressure does not reach the appropriate saturated negative pressure value even after a predetermined threshold time in a large range, the actuator has a breakage abnormality with a large negative pressure loss . The abnormality determination device for a variable capacity turbocharger according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のいずれかに記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。The abnormality of the variable capacity turbocharger according to any one of claims 1 to 5, wherein the abnormality determination unit performs the determination by performing a test drive of the actuator at least one of when the internal combustion engine is stopped and started. Judgment device.
請求項1〜5のいずれかに記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。The abnormality determination device for a variable displacement turbocharger according to claim 1, wherein the abnormality determination unit performs the determination by performing a test drive of the actuator during idling of an internal combustion engine.
前記アクチュエータの駆動圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動圧力が飽和すべき適正飽和負圧値に到達するまでの時間に基づき当該ターボチャージャの異常発生の有無を判定する異常判定手段とを備え、
前記異常判定手段は、内燃機関のアイドリング中において前記アクチュエータを試験駆動して前記判定を行うものである
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。 A variable in which the amount of operation is controlled through operation of a variable displacement mechanism by a pressure-driven actuator while supercharging air sucked into a combustion chamber of the engine by operating based on an exhaust gas flow from the internal combustion engine An abnormality determination device for a capacity-type turbocharger,
Pressure detecting means for detecting the driving pressure of the actuator;
An abnormality determining means for determining whether or not an abnormality has occurred in the turbocharger based on a time until the driving pressure of the actuator detected by the pressure detecting means reaches an appropriate saturated negative pressure value to be saturated,
The abnormality determination device for a variable capacity turbocharger , wherein the abnormality determination means performs the determination by performing a test drive of the actuator during idling of an internal combustion engine .
前記異常判定手段による異常判定結果を適宜に警報する警報手段を更に備える Alarm means for appropriately warning the abnormality determination result by the abnormality determination means is further provided.
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。 An abnormality determination device for a variable capacity turbocharger characterized by the above.
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