JP2004100461A - Output control device of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the increase in supercharging pressure caused by the sticking failure of the variable nozzle of a VNT (variable nozzle turbine) near its full close. <P>SOLUTION: When the VNT causes the sticking failure, the detection value S of a potentiometer showing the opening of the variable nozzle is read (S310), and it is determined that the sticking is caused closer to the full close side from a prescribed threshold Sth (Yes in S312), a low-speed cam is set as the using cam for the VVT (S314). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の出力制御装置に関し、特に、内燃機関のバルブ動作を司るカムのカム特性（カムプロフィル）を運転状態に応じて切り換えるＶＶＴ機構と、可変容量型のターボチャージャとを備える内燃機関の出力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２９２５３６号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平１１−６２６０４号公報
特許文献１に開示されているように、従来から内燃機関の給排気バルブの開閉タイミングやリフト量を可変制御することにより、運転状態に応じて最適なエンジン性能を発揮させる技術が知られている。装置構成の一例としては、低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムのうち、一方のカム動作を、カム切り換え機構によってバルブ側に伝達するものである。
【０００５】
また、内燃機関の出力向上を図るべく、吸入空気を強制的に燃焼室内に送り込み、燃焼室内への空気の重点効率を高める過給システムが実用されている。こうした過給システムとしては、排気ガスによって回転するタービンホイールと、空気を圧送するコンプレッサとを同一のロータシャフトに連結した、いわゆるターボチャージャが広く知られており、さらにタービン入口に開度制御可能な可変ノズルを設けることで、このタービン入口の面積を変化させて過給圧を制御する可変容量型のターボチャージャも実用化されている（特許文献２）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような可変量型ターボチャージャの可変ノズルは、排気マニホールドの集合部付近に設けられているため、例えば冬季などにアイドリングを長時間継続した場合や高負荷運転が持続した場合などには、未燃の燃料成分やスモークなどのいわゆるデポジットが可変ノズル部に付着する場合がある。このように可変ノズル部にデポジットが付着すると、可変ノズルが固着してしまい、動作制御が不能となる事態を生じ得る。例えば可変ノズルが全閉や全閉付近で、このような固着故障を引き起こすと、内燃機関が例えば２／３程度以上の高負荷運転の場合や、高回転側の運転状態では、過給圧が必要以上に増大する場合がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決すべく成されたものであり、その目的は、このように可変ノズルが全閉付近で固着故障を引き起こした場合にも、過給圧の上昇を抑えることができる内燃機関の出力制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１にかかる内燃機関の出力制御装置は、内燃機関の出力制御を行う内燃機関の出力制御装置であって、排気流路を絞る可変ノズルの開度を調整し、燃焼室に流入する吸入空気量を調整するＶＮＴ制御手段と、可変ノズルの動作状態を検知する動作状態検知手段と、内燃機関の低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムから、内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定するカム設定手段と、カム設定手段の設定結果に応じて、低速用カムと高速用カムのいずれか一方のカム動作をバルブ側に伝達するカム切換手段とを備えており、このカム設定手段は、ＶＮＴ制御手段による制御状態と作動状態検知手段の検知結果とをもとに、可変ノズルが全閉状態を含む所定の全閉近傍の範囲内で固着していると判断した場合には、高速用カムを設定する運転領域において、低速用カムを設定することを特徴とする。
【０００９】
通常、内燃機関の運転状態が高負荷、高回転側では、可変ノズルの開度を開側に調整して過給圧の上昇を抑えているが、可変ノズルが全閉近傍の範囲内で固着すると、高負荷、高回転側では過給圧の上昇にともなって気筒内圧が所定レベルを超えて上昇する場合もおこり得る。そこで、このような場合にはカム設定手段において、高速用カムを設定する運転領域で低速用カムを設定する。低速用カムが設定された状態のまま高速用カムの運転領域に入ると、正常時に比べて吸入空気量を低下させるように作用して、気筒内圧の上昇が抑えられる。
【００１０】
請求項２にかかる内燃機関の出力制御装置は、内燃機関の出力制御を行う内燃機関の出力制御装置であって、排気流路を絞る可変ノズルの開度を調整し、燃焼室に流入する吸入空気量を調整するＶＮＴ制御手段と、可変ノズルの動作状態を検知する動作状態検知手段と、ＶＮＴ制御手段による制御状態と作動状態検知手段の検知結果とをもとに、可変ノズルの固着故障を判定する故障判定手段と、内燃機関における気筒の内圧を検知する筒内圧検知手段と、内燃機関の低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムから、当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定するカム設定手段と、カム設定手段の設定結果に応じて、低速用カムと高速用カムのいずれか一方のカム動作をバルブ側に伝達するカム切換手段とを備えており、このカム設定手段は、故障判定手段によって可変ノズルの固着故障が判定された際、気筒の内圧が所定のしきい値以下では、正常時と同様に当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定すると共に、気筒の内圧がしきい値を越える高圧となった場合には低速用カムを強制的に設定することを特徴とする。
【００１１】
前述したように可変ノズルが全閉近傍の範囲内で固着すると、高負荷、高回転側では気筒内圧が所定レベルを超えて上昇する場合がおこり得る。また、高速用カムを設定する運転領域で低速用カムを使用することで、気筒内圧の上昇が抑えられる。そこで、故障判定手段によって可変ノズルの故障が判定された際、カム設定手段には、気筒内圧が所定のしきい値以下では、正常時と同様に当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定し、気筒内圧がしきい値を越える高圧となった場合には低速用カムを強制的に設定する。このように使用カムを設定することにより、気筒内圧が所定のしきい値を越えるまでは、通常運転時と同様に、運転状態に応じた好適なカムが設定される。
【００１２】
請求項３にかかる内燃機関の出力制御装置は、請求項２における内燃機関の出力制御装置において、カム設定手段による低速用カムの強制設定中に、故障判定手段による判定処理を実施し、可変ノズルの固着故障が解消していると判定した場合には、低速用カムの強制設定を解除する解除手段をさらに備える。
【００１３】
カム設定手段によって低速用カムを強制的に設定し、低速用カムによる運転を長期間続けていると、ポンピングロスによって気筒内温度が上昇し、この作用によって、可変ノズルに付着していたデポジットが焼失して、固着故障が解消する場合がある。そこで、解除手段によって、カム設定手段による低速用カムの強制設定中に、故障判定手段による判定処理を実施し、可変ノズルの固着故障が解消している場合には、低速用カムの強制設定を解除して通常のカム設定処理を再開させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下の本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１及び図２に、後述する各実施形態に共通となるディーゼルエンジン（内燃機関）の全体的な構成を模式的に示す。内燃機関１０には４つの気筒１２が一列に配置されており、各気筒１２の上部には、気筒１２内に燃料を噴射・供給するインジェクタ２００が設けられている。各インジェクタは、燃料供給管１４を介して、コモンレール１６と呼ばれる高圧燃焼蓄圧室に接続されており、コモンレール１６から各インジェクタ２００に高圧燃料が供給される機構となっている。各インジェクタ２００は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１００からの制御信号に基づき、所定の時期にインジェクタ２００内部のニードル弁を開弁させることにより、この開弁時間とコモンレール１６の燃料圧力とに応じた所定量の燃料を各気筒１２内に噴射する。
【００１６】
また、この内燃機関１０には、可変ノズルタービン（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｎｏｚｚｌｅ　Ｔｕｒｂｉｎ：ＶＮＴ）を備えた過給機２０を備えており、吸気通路３０に導入された吸入空気は、過給機２０のコンプレッサ２２に流入し、この内部で回転するコンプレッサホイールによって吸入空気が昇圧（圧縮）される。昇圧された吸入空気はさらにインタークーラ３８を経由する際に冷却され、この後、吸気マニホールド３２を介して内燃機関１０の各気筒１２内に流入する。各気筒１２内で燃焼した後の排気ガスは、各気筒１２に接続された排気マニホールド３４を経由して集合し、過給機２０の排気タービン２４に流入する。そして、流入した排気ガスは、この排気タービン２４内において、前述したコンプレッサホイールと同一のシャフトに固定されたタービンホールを回転させた後、排気通路３６を経由して排気される。そして排気タービン２４の入口には、ＶＮＴアクチューエータ２１０によって傾動制御される可変ノズルが設けられており、可変ノズルは、その開度が変化することによって、排気タービン２４入口の絞り状態としての流路面積が変化して、排気タービン２４に流入する排気ガスの流速を増減させる機能を有している。なお、このＶＮＴアクチューエータ２１０は、ステッピングモータを備えて構成しており、ＥＣＵ１００から与えられるパルス信号によって動作制御が実施される。
【００１７】
また、この内燃機関１０には、排気ガスの一部を吸気系に再循環させる排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）装置が搭載されている。このＥＧＲ装置は、排気マニホールド３４と吸気マニホールド３２とを連通するＥＧＲ通路４０上に、このＥＧＲ通路４０を流れる排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４２や、ＥＧＲ通路４０を流れる排気ガス量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ弁２２０などを備えて構成しており、ＥＧＲ弁２２０も、ＥＣＵ１００から与えられる制御信号によって動作制御が実施される。なお、このＥＧＲ弁２２０の弁開度は、ステッピングモータの回転量に応じて調節可能な構造となっており、ＥＣＵ１００から与えられるパルス信号によって動作制御が実施される。
【００１８】
さらに、この内燃機関１０には、バルブタイミングやバルブリフト量をエンジンの負荷状態に応じて変化させる可変バルブタイミング機構（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｖａｌｖｅ　Ｔｉｍｉｎｇ：ＶＶＴ）が搭載されている。各気筒に対応して設けられた一対の吸気バルブと排気バルブのそれぞれに、このようなＶＶＴ機構が設けられているが、図１では、図示の便宜上、吸気バルブを駆動するＶＶＴ機構のみを代表的にを示している。
【００１９】
吸気バルブ側のＶＶＴ機構を例に説明すると、このＶＶＴ機構は、図３に示すように、リフト量及び開弁角を小さくして低回転域で高トルクを発生させる低速用カム６０と、リフト量及び開弁角を大きくして高回転域で高トルクを発生させる高速用カム６１とを１組として各気筒毎に備えており、これらの低速用カム６０と高速用カム６１とを、同一のカムシャフト６８に対して固定している。高速用カム６１の両側に配置した低速用カム６０の下部には、この低速用カム６０と当接して揺動するサイドロッカーアーム６３を配しており、このサイドロッカーアーム６３の揺動端に吸気バルブ６４が固定されている。そして中央の高速用カム６１の下部には、この高速用カム６１と当接して揺動するセンターロッカーアーム６５を配しており、センターロッカーアーム６５はロストモーションスプリング６６によって、常時、高速用カム６１に当接するように押圧されている。
【００２０】
サイドロッカーアーム６３とセンターロッカーアーム６５とは、供給される油圧が増減変化することによって、分離状態と連結状態とに切り換え得る、油圧駆動式のカム切り換え機構を内蔵しており、カム切り換え機構に供給される油圧は、油圧経路に設けられたコントロールバルブ２３０の開閉状態を変化させることで、増減変化する機構となっており、このコントロールバルブ２３０も、ＥＣＵ１００によって開閉動作の制御が実行される。
【００２１】
内燃機関１０の運転状態が、予め規定した低速用カムを使用すべき領域内の場合には（図７参照）、このカム切り換え機構によって、サイドロッカーアーム６３とセンターロッカーアーム６５とを互いに分離状態に制御する。これにより、低速用カム６０のカムプロフィルによってサイドロッカーアーム６３が揺動し、この揺動動作によって吸気バルブ６４の開閉動作が行われる。このとき、センターロッカーアーム６５も高速用カム６１によって揺動するが、バルブ開閉動作には関与しない。
【００２２】
これに対し、内燃機関１０の運転状態が、予め規定した高速用カムを使用すべき領域内の場合には（図７参照）、カム切り換え機構によって、サイドロッカーアーム６３とセンターロッカーアーム６５とを一体的に連結する。これにより、一体化したサイドロッカーアーム６３とセンターロッカーアーム６５とは、リフト量及び開弁角が大きい高速用カム６１のカムプロフィルに従って揺動する状態となり、吸気バルブ６４は高速用カム６１によって規定されるバルブタイミングとリフト量に従って開閉動作を行う状態となる。
【００２３】
従って、サイドロッカーアーム６３が揺動する揺動角を検知することで、吸気バルブ６４がいずれのカムプロフィルに従って開閉動作を行っているのかが把握できる。このため、サイドロッカーアーム６３の揺動角を検知する揺動角センサ７０を設けて、カムの切り換え状態を検知している。
【００２４】
また、内燃機関の吸気通路には、スロットルバルブ４４をスロットルモータ２４０によって駆動する電子制御式スロットルシステムを搭載しており、スロットルモータ２４０は、ステッピングモータを使用しており、スロットルバルブ４４の開度は、このスロットルモータ２４０の回転ステップ数に応じて駆動制御可能な機構となっており、ＥＣＵ１００から与えられるパルス信号によってスロットルモータ２４０の回転動作が制御される。
【００２５】
ＥＣＵ１００には、揺動角センサ７０の他、エンジン回転数を検知する回転数センサ７１、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ７２、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ７３、吸気マニホールド３２内の圧力を検出する吸気圧センサ７４、内燃機関１０によって回転駆動されるクランク軸の回転角を検出するクランク角センサ７５、スロットルバルブのバルブ開度を検出するスロットルポジションセンサ７６、可変ノズルの開度に対応する、ＶＮＴアクチューエータ２１０の回転状態を検出するポテンショメータ７７、吸入空気量を検出するエアーフローメータ７８、過給機２０に流入する前の排気圧力を検出する排気圧センサ７９などの各センサの検出結果が与えられ、この検出結果をもとに、以下に説明する各種の制御処理が実行される。
【００２６】
そこで、ＥＣＵ１００で実施する各制御処理のうち、まず、ＶＮＴ制御ルーチンを図４に示す。
【００２７】
このフローチャートは所定の時間間隔で起動し、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す。）１０２では、アクセル開度、エンジン回転数及び吸入空気量をそれぞれ読み込むと共に、読み込んだ吸入空気量とエンジン回転数とをもとに、機関１回転当たりの吸入空気量ＧＥを算出する。
【００２８】
続くＳ１０４では、マップにアクセスして、制御目標となる目標吸入空気量ＧＥｔａｒｇｅｔを設定する。このマップは、アクセル開度とエンジン回転数とで規定される各運転状態に応じて、制御目標となる好適な目標吸入空気量ＧＥｔａｒｇｅｔを予め規定したマップであり、Ｓ１０４では、Ｓ１０２で読み込んだアクセル開度とエンジン回転数とをパラメータとしてこのマップにアクセスし、対応する目標吸入空気量ＧＥｔａｒｇｅｔを読み出して設定する。
【００２９】
続くＳ１０６では、Ｓ１０４で設定した目標吸入空気量ＧＥｔａｒｇｅｔとＳ１０２で算出した現状の吸入空気量ＧＥとの偏差ΔＧＥを、ΔＧＥ＝ＧＥｔａｒｇｅｔ−ＧＥとして設定する。続くＳ１０８では、Ｓ１０６で算出した偏差ΔＧＥをもとに、ＶＮＴの制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔを設定する。前述したようにＶＮＴアクチューエータ２１０は、ステッピングモータを備えて構成しており、このステッピングモータは印可されるパルス信号に応じて、正転方向・逆転方向に、所定角度だけ回転駆動される機構となっている。従って、偏差ΔＧＥの正負及びその大きさに応じた回転角度位置に対応する制御ステップ数を、予め実験的に求めてマップ化しておき、Ｓ１０８では、このときの偏差ΔＧＥの正負とその大きさとをもとにこのマップにアクセスし、該当する制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔを設定する。
【００３０】
そしてＳ１１０に進み、Ｓ１０８で設定した制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔに応じた制御信号をＶＮＴアクチューエータ２１０に対して出力し、このルーチンを終了する。
【００３１】
このようにしてＶＮＴ制御処理を実行することにより、所望の吸入空気量が得られるように、ＶＮＴ可変ノズルの開度が制御される。
【００３２】
また、このＶＮＴにおける可変ノズルは、デポジットの影響により固着して動作不能となる場合があるため、このような固着故障の発生を検知している。図５に、この固着故障の判定ルーチンを示す。
【００３３】
このルーチンはイグニションスイッチもＯＮ操作によって起動する。起動後、まずＳ２０２に進み、図４におけるＳ１０８で設定されたＶＮＴ制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔと、実際の可変ノズルの開度に対応するポテンショメータ７７の検出値Ｓを読み込む。続くＳ２０４では、ＶＮＴ制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔとポテンショメータ７７の検出値Ｓとの偏差（絶対値）を｜ＶＮＴｔａｒｇｅｔ−Ｓ｜として求め、この値が所定のしきい値Ｅよりも大であるかを判定する。この偏差｜ＶＮＴｔａｒｇｅｔ−Ｓ｜がしきい値Ｅ以下の場合には、このルーチンを終了し、再びＳ２０２以下の処理を繰り返し実行する。
【００３４】
一方、Ｓ２０４で「Ｙｅｓ」、すなわち偏差｜ＶＮＴｔａｒｇｅｔ−Ｓ｜がしきい値Ｅより大である場合には、Ｓ２０８に進んでタイマが起動中であるかを判断し、初期時にはタイマが起動していないため、「Ｎｏ」と判断してＳ２１０に進み、タイマを起動させる。このタイマは偏差｜ＶＮＴｔａｒｇｅｔ−Ｓ｜がしきい値Ｅより大である時間を計測するタイマである。この後、Ｓ２１２に進み、このタイマによる計測時間Ｔがしきい値Ｔｔｈを越えたかを判断する。このしきい値Ｔｔｈは、可変ノズルの制御の応答性等を考慮して予め規定した時間であり、「Ｎｏ」の場合にはこのルーチンを終了し、再びＳ２０２以下の処理を繰り返し実行する。
【００３５】
そして、この処理が繰り返され、タイマの計測時間Ｔが所定のしきい値Ｔｔｈを越えた場合には（Ｓ２１２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ２１４に進む。このＳ２１４に進む状況は、ＶＮＴ制御の制御目標となるＶＮＴ制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔと、実際の可変ノズルの開度に対応するポテンショメータ７７の検出値Ｓとが、時間Ｔｔｈ経過後も偏差が大となっている状況であり、このような状況では可変ノズルが固着して動作不能となる、ＶＮＴ固着故障が発生したものと判断する。
【００３６】
そしてＳ２１６に進み、所定の警告灯を点灯させ、ＶＮＴ固着故障が発生したことを知らせて、このルーチンを終了する。
【００３７】
なお、このようにＳ２１６を経て固着故障判定ルーチンが終了した場合には、次の起動指示があるまで、このルーチンが再開されることはない。
【００３８】
次に、このようなＶＮＴの固着故障を考慮したＶＶＴの制御処理について、図６のフローチャートに沿って説明する。
【００３９】
このフローチャートは所定の時間間隔で起動する。まずＳ３０２に進み、ＶＮＴが正常に動作しているかを判断する。これは、先に図５で説明したＶＮＴの固着故障判定ルーチンにおいて、可変ノズルの固着故障発生していないと判定された場合に、ＶＮＴが正常に動作していると判断する。
【００４０】
ＶＮＴが正常に動作している場合には（Ｓ３０２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ３０４に進み、アクセル開度とエンジン回転数を読み込んだ後Ｓ３０６に進む。図７に示すように、エンジン回転数とアクセル開度（エンジン負荷）とをもとに定まる運転領域に応じて、低速用カムを使用する領域と高速用カムを使用する領域が予め規定されており、このＳ３０６では、Ｓ３０４で読み込んだエンジン回転数とアクセル開度とをもとに、図７のマップから使用すべきカムを設定する。図７はエンジン回転数とアクセル開度とに応じて規定される運転状態から、低速用カムを使用する運転領域と高速用カムを使用する運転領域とを、境界線Ｎを境として規定したマップである。
【００４１】
続くＳ３０８では、Ｓ３０６で設定された使用カムに応じた切り換え信号をコントロールバルブ２３０に出力してこのルーチンを終了する。このようにしてコントロールバルブ２３０の弁動作が制御され、Ｓ３０６で設定したカムを使用すべく、カム切り換え機構の切り換え制御が実行される。
【００４２】
これに対し、先に図５で説明したＶＮＴの固着故障判定ルーチンにおいて、ＶＮＴの可変ノズルに固着故障が発生していると判断された場合には（Ｓ３０２で「Ｎｏ」）、Ｓ３１０に進み、実際の可変ノズルの開度に対応するポテンショメータ７７の検出値Ｓを読み込む。そしてＳ３１２に進み、ポテンショメータ７７の検出値Ｓが所定のしきい値Ｓｔｈ以上であるかを判断する。可変ノズルの開度を全開が０％、全閉が１００％とすると、このしきい値Ｓｔｈは例えば開度が６０％に対応するポテンショメータの検出値が規定されている。
【００４３】
Ｓ３１２で、ポテンショメータ７７の検出値Ｓがしきい値Ｓｔｈよりも小であると判断された場合には、前述したＳ３０４以降の処理に進み、ＶＮＴの固着故障が発生していない場合と同様に、図７のマップをもとに内燃機関の運転状態に応じて、使用すべきカムが設定される。これは、可変ノズルの開度が６０％以下の場合であれば、高速用カムが使用される、高負荷、高回転の運転状態の場合にも、気筒内圧が所定レベルの範囲内に収まることが実験的に把握されているため、正常時と同様に、運転状態に応じて使用カムを設定する。このようにしきい値Ｓｔｈは、内燃機関が高負荷、高回転で運転された場合であっても、気筒内圧が所定の最高筒内圧に達することがないような可変ノズルの開度として、予め実験的に求めた値が設定されており、特に開度のしきい値Ｓｔｈが６０％に限定されるものではない。
【００４４】
一方、Ｓ３１２で、ポテンショメータ７７の検出値Ｓがこのしきい値Ｓｔｈ以上であると判断された場合には、可変ノズルが全閉側に近い領域で固着故障を生じており、内燃機関が高負荷、高回転で運転された場合には、気筒内圧が所定の最高筒内圧を超えるおそれがある。そこで、このような場合には、Ｓ３１４に進み、使用カムとして低速用カムを設定した後、前述したＳ３０８に進む。このように高速用カムを使用すべき運転領域において低速用カムを設定することで、通常通り高速用カムを用いた場合に比べて吸入空気量が低下する状況となり、この作用によって過給圧の状況が抑えられ、その作用によって気筒内圧の上昇が抑えられる。
【００４５】
また、ＶＮＴの固着故障を考慮したＶＶＴ制御処理の他の実施形態について、図８のフローチャートに沿って説明する。
【００４６】
このフローチャートは所定の時間間隔で起動し、Ｓ４０２〜Ｓ４０８の処理ステップは、図６で説明したＳ３０２〜Ｓ３０８と同一であり説明は省略する。
【００４７】
そして、先に図５で説明したＶＮＴの固着故障判定ルーチンにおいて、ＶＮＴの可変ノズルに固着故障が発生していると判断された場合には（Ｓ４０２で「Ｎｏ」）、Ｓ４１０に進み、筒内圧センサ７３の検出結果となる筒内圧Ｐを読み込み、続くＳ４１２では、Ｓ４１０で読み込んだ筒内圧Ｐが所定のしきい値Ｐｔｈ以上に上昇したかを判断する。その結果、筒内圧Ｐがしきい値Ｐｔｈよりも小の場合には（Ｓ４１２で「Ｎｏ」）、Ｓ４０４以降となる、正常時における使用カムの設定処理が実行される。従って、可変ノズルに固着故障が発生した場合でも、筒内圧Ｐがしきい値Ｐｔｈ以上に高圧となるまでは、正常時と同様な使用カムの設定処置が実行される。
【００４８】
一方、可変ノズルに固着故障が発生している状況下で、筒内圧Ｐがしきい値Ｐｔｈ以上に上昇した場合には（Ｓ４１２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ４１４に進んで、使用カムとして低速用カムを強制的に設定して、筒内圧の上昇を抑制する。
【００４９】
また、このように使用カムとして、低速用カムを強制的に設定し、本来の高速用カム領域で低速用カムによる運転を長期間続けていると、ポンピングロスによって気筒内温度が上昇し、この作用によって、可変ノズルに付着していたデポジットが焼失する場合がある。そこで、続くＳ４１６では、まず図７より、現在の運転領域が高速用カムの運転領域であるかを、このときのアクセル開度とエンジン回転数とをもとに判断し、「Ｎｏ」の場合にはＳ４０８に進むが、「Ｙｅｓ」の場合にはＳ４１８に進み、カウンタのカウント値ＮをＮ＋１にインクリメントして、Ｓ４２０に進み、カウント値Ｎが所定のしきい値Ｎｔｈ以上となったかを判断する。このカウント値Ｎは、本来の高速用カム領域で低速用カムによる運転が行われた回数を数計した値であり、しきい値Ｎｔｈの値は、低速用カムによる運転を長期間継続した場合に、可変ノズルに付着していたデポジットが焼失し得るような時間に対応する値が設定されている。
【００５０】
このカウント値Ｎがしきい値Ｎｔｈより小の場合（Ｓ４２０で「Ｎｏ」）にはＳ４０８に進むが、カウント値Ｎがしきい値Ｎｔｈ以上となると（Ｓ４２０で「Ｙｅｓ」）、Ｓ４２２に進んでＶＮＴが故障中であることの判定をリセット、すなわち、ＶＮＴ可変ノズルの固着故障が解消したものとみなして扱うこととし、続くＳ４２２に進んで、図５で示したＶＮＴの固着故障判定ルーチンを再び起動させ、Ｓ４０８に進む。
【００５１】
このような処理を実施することにより、可変ノズルに付着していたデポジットが焼失した場合に、速やかに正常時の制御処理を開始することが可能となる。
【００５２】
なお、図８で示した実施形態では、カウント値Ｎがしきい値Ｎｔｈ以上となった時点で、ＶＮＴ可変ノズルの固着故障が解消したものとして扱う場合を例示したが、この例に限定するものではない。例えば、Ｓ４１６で「Ｙｅｓ」、すなわち現在の運転領域が高速用カムの運転領域の場合に、常に図５におけるＶＮＴの固着故障判定ルーチンを起動させてもよく、この場合には、しきい値Ｎｔｈの値に支配されずに、可変ノズルの固着故障が解消した時点で、直ちに正常時の制御処理を開始することが可能となる。また、運転領域が高速用カムか低速用カムかに関わらず、ＶＮＴ可変ノズルに固着故障が発生したと判断された後も、実施形態で例示したように故障判定処理を中断することなく、継続して実行しても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、可変ノズルが全閉状態を含む所定の全閉近傍の範囲内で固着していると判断した場合に、低速用カムを設定するカム設定手段を備える構成を採用した。これにより、高速用カムの運転領域で低速用カムが使用されることにより、正常時に比べて吸入空気量を低下させて気筒内圧の上昇を抑えることが可能となる。
【００５４】
請求項２にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、可変ノズルの固着故障が判定された際、気筒内圧が所定のしきい値以下では当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定し、気筒内圧がしきい値を越える場合には低速用カムを強制的に設定するカム設定手段を備える構成を採用した。これにより、正常時に比べて吸入空気量を低下させて気筒内圧の上昇を抑えることが可能となり、かつ、可変ノズルに固着故障が発生した場合にも、気筒内圧が所定のしきい値を越えるまでは、通常運転時と同様な、使用カムの設定処理を継続することが可能となる。
【００５５】
請求項３にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項２における内燃機関の燃料噴射制御装置において、低速用カムの強制設定中に、可変ノズルの固着故障が解消していると判定した場合には、低速用カムの強制設定を解除する解除手段をさらに備える構成を採用した。これにより、可変ノズルの固着故障が解消している場合には、低速用カムの強制設定を解除して通常のカム設定処理を速やかに再開させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジンの全体的な構成を概略的に示す構成図である。
【図２】ＥＣＵの構成と、ＥＣＵを中心とした信号の入出力関係を示すブロック図である。
【図３】ＶＶＴ機構の構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】ＶＮＴ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】ＶＮＴの固着故障の判定処理を示すフローチャートである。
【図６】ＶＶＴ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】エンジン回転数とアクセル開度とに応じて、使用するカムを規定した説明図である。
【図８】他の実施形態にかかるＶＶＴ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１２…気筒、１４…燃料供給管、１６…コモンレール、
２０…過給機、４４…スロットルバルブ、６０…低速用カム、６１…高速用カム、７３…筒内圧センサ、７７…ポテンショメータ、
１００…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、２００…インジェクタ、２２０…ＥＧＲ弁、２３０…コントロールバルブ、２４０…スロットルモータ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an output control device for an internal combustion engine, and more particularly, to an internal combustion engine including a VVT mechanism that switches a cam characteristic (cam profile) of a cam that controls a valve operation of the internal combustion engine according to an operation state, and a variable displacement turbocharger. The present invention relates to an output control device for an engine.
[0002]
[Prior art]
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-292536
[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-62604 As disclosed in Patent Document 1, conventionally, the opening / closing timing and the lift amount of a supply / exhaust valve of an internal combustion engine are variably controlled to optimize according to an operation state. There is known a technique for exhibiting various engine performances. As an example of the device configuration, one of a low-speed cam that generates a high torque in a low rotation range and a high-speed cam that generates a high torque in a high rotation range transmits one cam operation to the valve side by a cam switching mechanism. Things.
[0005]
Further, in order to improve the output of the internal combustion engine, a supercharging system has been put into practical use in which intake air is forcibly sent into a combustion chamber to increase the priority efficiency of air into the combustion chamber. As such a supercharging system, a so-called turbocharger, in which a turbine wheel rotated by exhaust gas and a compressor for pumping air are connected to the same rotor shaft, is widely known. A variable-capacity turbocharger in which the supercharging pressure is controlled by changing the area of the turbine inlet by providing a variable nozzle is also in practical use (Patent Document 2).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the variable nozzle of such a variable-type turbocharger is provided in the vicinity of the collecting portion of the exhaust manifold, for example, when idling is continued for a long time in winter or when high-load operation is continued, it is not available. So-called deposits, such as fuel components and smoke, may adhere to the variable nozzle portion. If the deposit adheres to the variable nozzle portion in this manner, the variable nozzle may be fixed, and a situation may occur in which operation control becomes impossible. For example, if such a sticking failure occurs when the variable nozzle is fully closed or in the vicinity of the fully closed state, when the internal combustion engine is operated at a high load of, for example, about ／ or more, or when the internal combustion engine is operating at a high speed, the supercharging pressure is reduced. May increase more than necessary.
[0007]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to suppress an increase in the supercharging pressure even when the variable nozzle causes a sticking failure near the fully closed state. An object of the present invention is to provide an output control device for an internal combustion engine that can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, an output control device for an internal combustion engine according to claim 1 is an output control device for an internal combustion engine that controls the output of the internal combustion engine, and adjusts an opening degree of a variable nozzle that narrows an exhaust flow path to flow into a combustion chamber. VNT control means for adjusting the intake air amount to be operated, operation state detection means for detecting the operation state of the variable nozzle, a low speed cam for generating high torque in a low rotation range of the internal combustion engine, and high torque for generating a high torque in a high rotation range Cam setting means for setting a cam to be used in accordance with the operation state of the internal combustion engine from the high speed cam to be operated; and cam operation of one of the low speed cam and the high speed cam depending on the setting result of the cam setting means. And a cam switching means for transmitting to the valve side, the cam setting means based on the control state by the VNT control means and the detection result of the operation state detecting means, the predetermined state including the fully closed state of the variable nozzle. Fully closed If it is determined to be stuck in the range of, in the operating region for setting a high-speed cam, and sets the low-speed cam.
[0009]
Normally, when the operating state of the internal combustion engine is high load and high speed, the opening of the variable nozzle is adjusted to the open side to suppress the increase in the supercharging pressure, but the variable nozzle sticks in the range near full closure. Then, on the high-load, high-rotation side, the cylinder pressure may rise above a predetermined level as the boost pressure rises. Therefore, in such a case, the cam setting means sets the low-speed cam in an operation region in which the high-speed cam is set. If the high-speed cam enters the operating range with the low-speed cam set, the intake air amount is reduced as compared with the normal operation, and the rise in the cylinder pressure is suppressed.
[0010]
An output control device for an internal combustion engine according to claim 2 is an output control device for an internal combustion engine that performs output control of the internal combustion engine, wherein the intake control device adjusts an opening degree of a variable nozzle that narrows an exhaust passage and flows into a combustion chamber. VNT control means for adjusting the amount of air, operating state detecting means for detecting the operating state of the variable nozzle, and the sticking failure of the variable nozzle based on the control state by the VNT control means and the detection result of the operating state detecting means. Failure determining means for determining, in-cylinder pressure detecting means for detecting an internal pressure of a cylinder in the internal combustion engine, a low speed cam for generating a high torque in a low rotation range of the internal combustion engine, and a high speed cam for generating a high torque in a high rotation range of the internal combustion engine A cam setting means for setting a cam to be used in accordance with an operation state of the internal combustion engine; and a cam operation for one of a low speed cam and a high speed cam in accordance with a setting result of the cam setting means. And a cam switching means for transmitting the same. When the malfunction determination means determines that the variable nozzle is stuck, if the internal pressure of the cylinder is equal to or less than a predetermined threshold value, the cam setting means performs the same operation as in normal operation. A cam to be used is set according to the operation state of the internal combustion engine, and a low-speed cam is forcibly set when the internal pressure of the cylinder becomes higher than a threshold value.
[0011]
As described above, if the variable nozzle is fixed in the range in the vicinity of the fully closed state, the cylinder internal pressure may rise above a predetermined level on a high load and high rotation side. In addition, by using the low-speed cam in the operation region where the high-speed cam is set, an increase in the cylinder internal pressure can be suppressed. Therefore, when the failure determination unit determines that the variable nozzle has failed, the cam setting unit should use the cylinder internal pressure in accordance with the operating state of the internal combustion engine in the same manner as in a normal state when the cylinder internal pressure is equal to or lower than a predetermined threshold value. The cam is set, and when the cylinder pressure becomes higher than the threshold value, the low-speed cam is forcibly set. By setting the used cam in this way, a suitable cam according to the operating state is set as in the normal operation until the cylinder pressure exceeds a predetermined threshold.
[0012]
An output control device for an internal combustion engine according to a third aspect of the present invention is the output control device for an internal combustion engine according to the second aspect. When it is determined that the fixing failure of the low-speed cam has been resolved, a release means for releasing the forced setting of the low-speed cam is further provided.
[0013]
If the low-speed cam is forcibly set by the cam setting means and the operation with the low-speed cam is continued for a long period of time, the temperature inside the cylinder increases due to pumping loss. It may be burned out and the sticking failure may be resolved. Therefore, during the forcible setting of the low-speed cam by the cam setting unit by the release unit, a determination process is performed by the failure determination unit, and when the sticking failure of the variable nozzle is resolved, the forcible setting of the low-speed cam is performed. Cancel and resume the normal cam setting process.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 and FIG. 2 schematically show the overall configuration of a diesel engine (internal combustion engine) that is common to each embodiment described later. The internal combustion engine 10 has four cylinders 12 arranged in a line, and an injector 200 for injecting and supplying fuel into the cylinders 12 is provided above each cylinder 12. Each injector is connected to a high-pressure combustion accumulator called a common rail 16 via a fuel supply pipe 14, so that high-pressure fuel is supplied from the common rail 16 to each injector 200. Each injector 200 opens a needle valve inside the injector 200 at a predetermined time based on a control signal from an electronic control unit (ECU) 100 to thereby control the valve opening time and the fuel pressure of the common rail 16. Is injected into each cylinder 12 according to the predetermined amount.
[0016]
Further, the internal combustion engine 10 includes a supercharger 20 having a variable nozzle turbine (VNT). The intake air introduced into the intake passage 30 is supplied to a compressor 22 of the supercharger 20. The intake air is pressurized (compressed) by the compressor wheel that flows in and rotates inside the compressor wheel. The boosted intake air is further cooled when passing through the intercooler 38, and thereafter flows into each cylinder 12 of the internal combustion engine 10 via the intake manifold 32. Exhaust gas after burning in each cylinder 12 is collected via an exhaust manifold 34 connected to each cylinder 12 and flows into the exhaust turbine 24 of the supercharger 20. Then, the inflowing exhaust gas is exhausted through the exhaust passage 36 after rotating the turbine hole fixed to the same shaft as the compressor wheel in the exhaust turbine 24. At the inlet of the exhaust turbine 24, a variable nozzle that is tilted and controlled by the VNT actuator 210 is provided. It has a function of increasing or decreasing the flow velocity of the exhaust gas flowing into the exhaust turbine 24 by changing the road area. The VNT actuator 210 includes a stepping motor, and its operation is controlled by a pulse signal provided from the ECU 100.
[0017]
The internal combustion engine 10 is equipped with an exhaust gas recirculation (EGR) device that recirculates part of the exhaust gas to the intake system. The EGR device includes an EGR cooler 42 that cools exhaust gas flowing through the EGR passage 40 and an amount of exhaust gas (EGR amount) flowing through the EGR passage 40 on an EGR passage 40 that communicates the exhaust manifold 34 and the intake manifold 32. The EGR valve 220 is also configured to control the operation of the EGR valve 220 according to a control signal provided from the ECU 100. Note that the valve opening of the EGR valve 220 has a structure that can be adjusted according to the rotation amount of the stepping motor, and the operation is controlled by a pulse signal provided from the ECU 100.
[0018]
Further, the internal combustion engine 10 is equipped with a variable valve timing mechanism (Variable Valve Timing: VVT) that changes valve timing and valve lift according to the load state of the engine. Although such a VVT mechanism is provided for each of a pair of intake valves and exhaust valves provided for each cylinder, FIG. 1 shows only a VVT mechanism for driving the intake valve for convenience of illustration. Is shown.
[0019]
The VVT mechanism on the intake valve side will be described as an example. As shown in FIG. 3, the VVT mechanism includes a low-speed cam 60 that generates a high torque in a low rotation range by reducing a lift amount and a valve opening angle. A high-speed cam 61 that generates a high torque in a high rotation range by increasing the amount and the valve opening angle is provided as a set for each cylinder, and the low-speed cam 60 and the high-speed cam 61 are the same. Is fixed to the camshaft 68. Below the low-speed cam 60 disposed on both sides of the high-speed cam 61, a side rocker arm 63 that swings in contact with the low-speed cam 60 is disposed. The intake valve 64 is fixed. A center rocker arm 65 that swings in contact with the high-speed cam 61 is disposed below the central high-speed cam 61. The center rocker arm 65 is always moved by a lost motion spring 66. It is pressed so as to come into contact with 61.
[0020]
The side rocker arm 63 and the center rocker arm 65 have a built-in hydraulically driven cam switching mechanism that can switch between a separated state and a connected state by increasing or decreasing the supplied hydraulic pressure. The supplied hydraulic pressure is a mechanism that increases and decreases by changing the open / close state of a control valve 230 provided in the hydraulic path. The ECU 100 also controls the opening / closing operation of the control valve 230.
[0021]
When the operating state of the internal combustion engine 10 is within a region where a predetermined low speed cam is to be used (see FIG. 7), the side rocker arm 63 and the center rocker arm 65 are separated from each other by this cam switching mechanism. To control. As a result, the side rocker arm 63 swings by the cam profile of the low-speed cam 60, and the swinging operation opens and closes the intake valve 64. At this time, the center rocker arm 65 also swings by the high-speed cam 61, but does not participate in the valve opening / closing operation.
[0022]
On the other hand, when the operating state of the internal combustion engine 10 is within the region where the high speed cam is to be used (see FIG. 7), the side rocker arm 63 and the center rocker arm 65 are moved by the cam switching mechanism. Connect together. Thus, the integrated side rocker arm 63 and the center rocker arm 65 swing in accordance with the cam profile of the high-speed cam 61 having a large lift amount and a large valve opening angle, and the intake valve 64 is defined by the high-speed cam 61. The opening and closing operation is performed according to the valve timing and the lift amount.
[0023]
Therefore, by detecting the swing angle at which the side rocker arm 63 swings, it is possible to know which cam profile the intake valve 64 is performing in the open / close operation. For this reason, a swing angle sensor 70 for detecting the swing angle of the side rocker arm 63 is provided to detect the cam switching state.
[0024]
An electronically controlled throttle system that drives the throttle valve 44 by a throttle motor 240 is mounted in the intake passage of the internal combustion engine. The throttle motor 240 uses a stepping motor, and the opening of the throttle valve 44 Is a mechanism that can be driven and controlled according to the number of rotation steps of the throttle motor 240, and the rotation operation of the throttle motor 240 is controlled by a pulse signal given from the ECU 100.
[0025]
The ECU 100 includes, in addition to the swing angle sensor 70, a rotation speed sensor 71 for detecting the engine speed, an accelerator opening sensor 72 for detecting the opening of the accelerator pedal, an in-cylinder pressure sensor 73 for detecting the pressure in the cylinder, and intake air. An intake pressure sensor 74 for detecting the pressure in the manifold 32, a crank angle sensor 75 for detecting a rotation angle of a crankshaft driven by the internal combustion engine 10, a throttle position sensor 76 for detecting a valve opening of a throttle valve, a variable nozzle A potentiometer 77 for detecting the rotation state of the VNT actuator 210, an air flow meter 78 for detecting the amount of intake air, and an exhaust pressure sensor 79 for detecting the exhaust pressure before flowing into the supercharger 20 corresponding to the opening of the VNT actuator 210 The detection result of each sensor is given, and based on this detection result, various controls described below are performed. Processing is executed.
[0026]
Therefore, among the control processes performed by the ECU 100, first, a VNT control routine is shown in FIG.
[0027]
This flowchart is started at predetermined time intervals, and in step (hereinafter, step is referred to as “S”) 102, the accelerator opening, the engine speed, and the intake air amount are respectively read, and the read intake air amount and engine An intake air amount GE per one rotation of the engine is calculated based on the rotation speed.
[0028]
In subsequent S104, a map is accessed to set a target intake air amount GEtarget as a control target. This map is a map in which a suitable target intake air amount GEtarget to be a control target is defined in advance according to each operating state defined by the accelerator opening and the engine speed. In S104, the accelerator read in S102 The map is accessed using the opening degree and the engine speed as parameters, and the corresponding target intake air amount GEtarget is read and set.
[0029]
In S106, the deviation ΔGE between the target intake air amount GEtarget set in S104 and the current intake air amount GE calculated in S102 is set as ΔGE = GEtarget-GE. In subsequent S108, the control step number VNTtarget of VNT is set based on the deviation ΔGE calculated in S106. As described above, the VNT actuator 210 is provided with a stepping motor, and the stepping motor is driven by a predetermined angle in the normal rotation direction and the reverse rotation direction in accordance with the applied pulse signal. It has become. Therefore, the positive and negative of the deviation ΔGE and the number of control steps corresponding to the rotational angle position corresponding to the magnitude are experimentally obtained in advance and mapped, and in S108, the positive and negative of the deviation ΔGE and the magnitude thereof at this time are determined. Based on this, the map is accessed and the corresponding control step number VNTtarget is set.
[0030]
Then, the process proceeds to S110, in which a control signal corresponding to the control step number VNTtarget set in S108 is output to the VNT actuator 210, and this routine ends.
[0031]
By executing the VNT control process in this manner, the opening of the VNT variable nozzle is controlled so that a desired intake air amount is obtained.
[0032]
In addition, since the variable nozzle in the VNT may be stuck due to the influence of the deposit and become inoperable, the occurrence of such a sticking failure is detected. FIG. 5 shows a routine for determining the sticking failure.
[0033]
This routine is started by turning on the ignition switch. After the startup, the process first proceeds to S202, in which the number of VNT control steps VNTtarget set in S108 in FIG. 4 and the detection value S of the potentiometer 77 corresponding to the actual opening of the variable nozzle are read. In S204, the deviation (absolute value) between the VNT control step number VNTtarget and the detection value S of the potentiometer 77 is determined as | VNTtarget-S |, and it is determined whether this value is greater than a predetermined threshold value E. . When this deviation | VNTtarget-S | is equal to or smaller than the threshold value E, this routine is ended, and the processing of S202 and thereafter is repeatedly executed.
[0034]
On the other hand, if “Yes” in S204, that is, if the deviation | VNTtarget−S | is larger than the threshold value E, the process proceeds to S208 to determine whether the timer is running, and the timer is initially running. Therefore, the determination is “No”, the process proceeds to S210, and the timer is started. This timer measures the time during which the deviation | VNTtarget-S | is larger than the threshold value E. Thereafter, the process proceeds to S212, and it is determined whether the time T measured by the timer has exceeded the threshold value Tth. This threshold value Tth is a predetermined time in consideration of the responsiveness of control of the variable nozzle, and the like. If “No”, this routine is terminated, and the processing from S202 onward is repeated again.
[0035]
Then, this process is repeated, and when the measured time T of the timer exceeds the predetermined threshold value Tth (“Yes” in S212), the process proceeds to S214. The situation where the process proceeds to S214 is that the deviation between the VNT control step number VNTtarget, which is the control target of the VNT control, and the detection value S of the potentiometer 77 corresponding to the actual opening degree of the variable nozzle becomes large even after the time Tth has elapsed. In such a situation, it is determined that a VNT sticking failure has occurred, which causes the variable nozzle to stick and become inoperable.
[0036]
Then, the process proceeds to S216, in which a predetermined warning lamp is turned on to notify that a VNT sticking failure has occurred, and this routine is ended.
[0037]
When the sticking failure determination routine has been completed through S216 as described above, this routine is not restarted until the next start instruction is issued.
[0038]
Next, VVT control processing in consideration of such a VNT sticking failure will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0039]
This flowchart starts at predetermined time intervals. First, the process proceeds to S302, where it is determined whether the VNT is operating normally. In the VNT sticking failure determination routine described above with reference to FIG. 5, when it is determined that no sticking failure has occurred in the variable nozzle, it is determined that the VNT is operating normally.
[0040]
If the VNT is operating normally ("Yes" in S302), the process proceeds to S304, and after reading the accelerator opening and the engine speed, proceeds to S306. As shown in FIG. 7, an area where the low-speed cam is used and an area where the high-speed cam are used are defined in advance according to an operation area determined based on the engine speed and the accelerator opening (engine load). In S306, a cam to be used is set from the map in FIG. 7 based on the engine speed and the accelerator opening read in S304. FIG. 7 is a map in which an operation region using the low-speed cam and an operation region using the high-speed cam are defined with a boundary line N as a boundary from the operation state defined according to the engine speed and the accelerator opening. It is.
[0041]
In subsequent S308, a switching signal corresponding to the used cam set in S306 is output to the control valve 230, and this routine ends. In this manner, the valve operation of the control valve 230 is controlled, and the switching control of the cam switching mechanism is executed to use the cam set in S306.
[0042]
On the other hand, if it is determined in the VNT sticking failure determination routine described above with reference to FIG. 5 that a sticking failure has occurred in the variable nozzle of the VNT ("No" in S302), the process proceeds to S310. The detection value S of the potentiometer 77 corresponding to the actual opening of the variable nozzle is read. Then, the process proceeds to S312, where it is determined whether the detection value S of the potentiometer 77 is equal to or greater than a predetermined threshold value Sth. Assuming that the opening degree of the variable nozzle is 0% for full opening and 100% for fully closing, the threshold value Sth is, for example, a detection value of a potentiometer corresponding to an opening degree of 60%.
[0043]
If it is determined in step S312 that the detection value S of the potentiometer 77 is smaller than the threshold value Sth, the process proceeds to step S304 and thereafter, as in the case where the VNT fixation failure has not occurred. The cam to be used is set according to the operation state of the internal combustion engine based on the map of FIG. This is because if the opening of the variable nozzle is 60% or less, a high-speed cam is used, and even in a high-load, high-speed operation state, the cylinder pressure falls within a predetermined level range. Is determined experimentally, so that the cam to be used is set according to the operating state, as in the normal case. As described above, the threshold value Sth is set in advance as an opening degree of the variable nozzle such that the cylinder pressure does not reach the predetermined maximum cylinder pressure even when the internal combustion engine is operated at a high load and a high speed. The threshold value Sth of the opening is not particularly limited to 60%.
[0044]
On the other hand, if it is determined in S312 that the detection value S of the potentiometer 77 is equal to or larger than the threshold value Sth, the variable nozzle has a sticking failure in a region near the fully closed side, and the internal combustion engine has a high load. If the engine is operated at a high speed, the cylinder pressure may exceed a predetermined maximum cylinder pressure. Therefore, in such a case, the process proceeds to S314, where the low-speed cam is set as the used cam, and then the process proceeds to S308 described above. By setting the low-speed cam in the operation region where the high-speed cam should be used, the intake air amount is reduced as compared with the case where the high-speed cam is used as usual. The situation is suppressed, and the increase in the cylinder pressure is suppressed by the action.
[0045]
Further, another embodiment of the VVT control process in consideration of the VNT sticking failure will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0046]
This flowchart starts at a predetermined time interval, and the processing steps of S402 to S408 are the same as S302 to S308 described in FIG.
[0047]
If it is determined in the VNT sticking failure determination routine described above with reference to FIG. 5 that a sticking failure has occurred in the variable nozzle of the VNT ("No" in S402), the process proceeds to S410, and the in-cylinder pressure is determined. The in-cylinder pressure P, which is the detection result of the sensor 73, is read, and in subsequent S412, it is determined whether or not the in-cylinder pressure P read in S410 has risen above a predetermined threshold value Pth. As a result, when the in-cylinder pressure P is smaller than the threshold value Pth ("No" in S412), the setting process of the used cam in the normal state, which is performed after S404, is executed. Therefore, even in the case where the sticking failure occurs in the variable nozzle, the same setting procedure as that of the normal use cam is performed until the in-cylinder pressure P becomes higher than the threshold value Pth.
[0048]
On the other hand, when the in-cylinder pressure P has risen to the threshold value Pth or more in a situation where the variable nozzle has a sticking failure (“Yes” in S412), the process proceeds to S414, and the low-speed cam is used as the used cam. Is forcibly set to suppress an increase in the in-cylinder pressure.
[0049]
In addition, if the low-speed cam is forcibly set as the used cam and the low-speed cam is continuously operated in the original high-speed cam region for a long time, the temperature in the cylinder increases due to pumping loss. By the action, the deposit adhering to the variable nozzle may be burned out. Therefore, in S416, it is first determined from FIG. 7 whether the current operation region is the operation region of the high-speed cam based on the accelerator opening and the engine speed at this time. Proceeds to S408, but in the case of "Yes", proceeds to S418, increments the count value N of the counter to N + 1, and proceeds to S420 to determine whether the count value N is equal to or greater than a predetermined threshold value Nth. I do. The count value N is a value obtained by counting the number of times the low-speed cam has been operated in the original high-speed cam region. Is set to a value corresponding to a time at which the deposit adhering to the variable nozzle can be burned out.
[0050]
If the count value N is smaller than the threshold value Nth (“No” in S420), the process proceeds to S408, but if the count value N is equal to or greater than the threshold value Nth (“Yes” in S420), the process proceeds to S422. The determination that the VNT is malfunctioning is reset, that is, the VNT variable nozzle is regarded as having been fixed, and is treated as if it has been resolved. The process then proceeds to S422, where the VNT sticking failure determination routine shown in FIG. Then, the process proceeds to S408.
[0051]
By performing such a process, when the deposit attached to the variable nozzle is burned out, the normal control process can be started immediately.
[0052]
In the embodiment shown in FIG. 8, the case where the sticking failure of the VNT variable nozzle is treated as resolved when the count value N becomes equal to or larger than the threshold value Nth is exemplified, but the present invention is limited to this example. is not. For example, if “Yes” in S416, that is, if the current operation area is the operation area of the high-speed cam, the VNT sticking failure determination routine in FIG. 5 may always be started, and in this case, the threshold value Nth Irrespective of the value, the control process in the normal state can be started immediately when the sticking failure of the variable nozzle is resolved. Also, regardless of whether the operating region is a high-speed cam or a low-speed cam, even after it is determined that a sticking failure has occurred in the VNT variable nozzle, the failure determination process is continued without interruption as exemplified in the embodiment. May be executed.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention provides a low-speed cam when it is determined that the variable nozzle is fixed within a predetermined vicinity of a fully closed state including a fully closed state. The configuration provided with the cam setting means for setting is adopted. As a result, the use of the low-speed cam in the high-speed cam operating region makes it possible to reduce the intake air amount and suppress the rise in the cylinder internal pressure as compared with the normal operation.
[0054]
In the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention, when the sticking failure of the variable nozzle is determined, the cam to be used is set according to the operating state of the internal combustion engine when the cylinder pressure is equal to or less than a predetermined threshold value. However, a configuration is provided that includes a cam setting means for forcibly setting the low speed cam when the cylinder internal pressure exceeds the threshold value. This makes it possible to suppress the rise in the cylinder pressure by reducing the intake air amount as compared with the normal case, and even when the sticking failure occurs in the variable nozzle, until the cylinder pressure exceeds a predetermined threshold value. Allows the setting process of the used cam to be continued in the same manner as in the normal operation.
[0055]
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 3 is the fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein it is determined that the fixed failure of the variable nozzle has been eliminated during the forcible setting of the low speed cam. Adopted a configuration further provided with a releasing means for releasing the forced setting of the low-speed cam. As a result, when the sticking failure of the variable nozzle has been resolved, the forced setting of the low-speed cam can be released, and the normal cam setting process can be promptly restarted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an overall configuration of a diesel engine.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an ECU and an input / output relationship of a signal centered on the ECU.
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a configuration of a VVT mechanism.
FIG. 4 is a flowchart showing a VNT control routine.
FIG. 5 is a flowchart showing a process for determining a VNT sticking failure.
FIG. 6 is a flowchart showing a VVT control routine.
FIG. 7 is an explanatory diagram in which a cam to be used is defined according to an engine speed and an accelerator opening.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a VVT control routine according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
10: internal combustion engine, 12: cylinder, 14: fuel supply pipe, 16: common rail,
20: supercharger, 44: throttle valve, 60: low speed cam, 61: high speed cam, 73: cylinder pressure sensor, 77: potentiometer,
100: electronic control unit (ECU), 200: injector, 220: EGR valve, 230: control valve, 240: throttle motor.

Claims (3)

内燃機関の出力制御を行う内燃機関の出力制御装置であって、
排気流路を絞る可変ノズルの開度を調整し、燃焼室に流入する吸入空気量を調整するＶＮＴ制御手段と、
前記可変ノズルの動作状態を検知する動作状態検知手段と、
前記内燃機関の低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムから、内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定するカム設定手段と、
前記カム設定手段の設定結果に応じて、前記低速用カムと高速用カムのいずれか一方のカム動作をバルブ側に伝達するカム切換手段とを備えており、
前記カム設定手段は、
前記ＶＮＴ制御手段による制御状態と前記作動状態検知手段の検知結果とをもとに、前記可変ノズルが全閉状態を含む所定の全閉近傍の範囲内で固着していると判断した場合には、前記高速用カムを設定する運転領域において、前記低速用カムを設定することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。An output control device for an internal combustion engine that performs output control of the internal combustion engine,
VNT control means for adjusting the opening degree of the variable nozzle for restricting the exhaust flow path and adjusting the amount of intake air flowing into the combustion chamber;
Operating state detecting means for detecting an operating state of the variable nozzle,
A cam setting means for setting a cam to be used in accordance with an operation state of the internal combustion engine, from a low speed cam for generating high torque in a low rotation range of the internal combustion engine and a high speed cam for generating high torque in a high rotation range of the internal combustion engine; ,
A cam switching means for transmitting a cam operation of one of the low-speed cam and the high-speed cam to a valve side according to a setting result of the cam setting means;
The cam setting means,
When it is determined based on the control state by the VNT control means and the detection result of the operation state detection means that the variable nozzle is stuck in a range near a predetermined fully closed state including the fully closed state, An output control device for an internal combustion engine, wherein the low-speed cam is set in an operation region in which the high-speed cam is set. 内燃機関の出力制御を行う内燃機関の出力制御装置であって、
排気流路を絞る可変ノズルの開度を調整し、燃焼室に流入する吸入空気量を調整するＶＮＴ制御手段と、
前記可変ノズルの動作状態を検知する動作状態検知手段と、
前記ＶＮＴ制御手段による制御状態と前記作動状態検知手段の検知結果とをもとに、前記可変ノズルの固着故障を判定する故障判定手段と、
前記内燃機関における気筒の内圧を検知する筒内圧検知手段と、
前記内燃機関の低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムから、当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定するカム設定手段と、
前記カム設定手段の設定結果に応じて、前記低速用カムと高速用カムのいずれか一方のカム動作をバルブ側に伝達するカム切換手段とを備えており、
前記カム設定手段は、
前記故障判定手段によって可変ノズルの固着故障が判定された際、前記気筒の内圧が所定のしきい値以下では、正常時と同様に当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定すると共に、前記気筒の内圧が前記しきい値を越える高圧となった場合には低速用カムを強制的に設定することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。An output control device for an internal combustion engine that performs output control of the internal combustion engine,
VNT control means for adjusting the opening degree of the variable nozzle for restricting the exhaust flow path and adjusting the amount of intake air flowing into the combustion chamber;
Operating state detecting means for detecting an operating state of the variable nozzle,
Failure determination means for determining a sticking failure of the variable nozzle based on a control state by the VNT control means and a detection result of the operation state detection means;
In-cylinder pressure detection means for detecting the internal pressure of a cylinder in the internal combustion engine,
A cam setting means for setting a cam to be used in accordance with an operation state of the internal combustion engine, from a low speed cam for generating a high torque in a low rotation range of the internal combustion engine and a high speed cam for generating a high torque in a high rotation range of the internal combustion engine When,
A cam switching means for transmitting a cam operation of one of the low-speed cam and the high-speed cam to a valve side according to a setting result of the cam setting means;
The cam setting means,
When the failure determination unit determines that the variable nozzle is stuck, if the internal pressure of the cylinder is equal to or less than a predetermined threshold value, a cam to be used is set according to the operation state of the internal combustion engine in the same manner as in a normal state. An output control device for an internal combustion engine, wherein the low speed cam is forcibly set when the internal pressure of the cylinder becomes higher than the threshold value. 前記カム設定手段による低速用カムの強制設定中に、前記故障判定手段による判定処理を実施し、前記可変ノズルの固着故障が解消していると判定した場合には、前記低速用カムの強制設定を解除する解除手段をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の出力制御装置。During the forcible setting of the low speed cam by the cam setting unit, the failure determination unit performs a determination process, and when it is determined that the sticking failure of the variable nozzle is eliminated, the forcible setting of the low speed cam is performed. 3. The output control device for an internal combustion engine according to claim 2, further comprising a release unit configured to release the pressure.

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