JP2009167963A - Abnormality determination device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、並列に配置された2つの過給機を有する内燃機関の異常判定装置に関し、特に一方の過給機の吸入空気量に基づいて異常を判定する装置に関する。 The present invention relates to an abnormality determination apparatus for an internal combustion engine having two superchargers arranged in parallel, and more particularly to an apparatus for determining an abnormality based on the intake air amount of one of the superchargers.
並列に配置された第1、第2過給機を有する内燃機関が提案されている。かかる内燃機関では、運転状態に応じて第2過給機が過給に使用されず第1過給機が過給に使用されるシングルターボモードと、第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードとが切り替えて使用される。この内燃機関では、ツインターボモードとシングルターボモードとを切り替えるために、吸気切替バルブなどの制御バルブが設けられる。これらの制御バルブの開閉動作が適正に行われなければ目標とする過給圧が得られないばかりでなく、内燃機関を破損させるおそれがある。このため、制御バルブの故障診断など、内燃機関の異常を判定する装置が必要とされている。 An internal combustion engine having first and second superchargers arranged in parallel has been proposed. In such an internal combustion engine, a single turbo mode in which the second supercharger is not used for supercharging and the first supercharger is used for supercharging according to the operating state, and the first and second superchargers are supercharged. It is used by switching to the twin turbo mode. In this internal combustion engine, a control valve such as an intake switching valve is provided to switch between the twin turbo mode and the single turbo mode. If these control valves are not properly opened and closed, the target boost pressure cannot be obtained, and the internal combustion engine may be damaged. For this reason, there is a need for an apparatus for determining abnormality of the internal combustion engine, such as failure diagnosis of a control valve.
特許文献1は、2つの過給機を有する内燃機関において、差圧センサを使い、吸気切替バルブの上流と下流との差圧に基づいて、吸気切替バルブなどの制御バルブについての故障の有無を診断する装置を開示する。
しかしながら、特許文献1の装置における差圧センサを使った故障診断では、どの制御バルブが故障しているかを特定することは出来ない。このため、制御バルブの故障が判明した後、別の手段を使ってどの制御バルブが故障しているかを特定する必要がある。また、2つの過給機のサージ診断を行うことも出来ない。 However, in the failure diagnosis using the differential pressure sensor in the apparatus of Patent Document 1, it is not possible to specify which control valve has failed. For this reason, after the failure of the control valve is found, it is necessary to identify which control valve has failed using another means. In addition, surge diagnosis of the two turbochargers cannot be performed.
したがって本発明の目的は、2つの過給機を有する内燃機関において、異常箇所を特定する異常判定装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an abnormality determination device that identifies an abnormal point in an internal combustion engine having two superchargers.
本発明に係る内燃機関の異常判定装置は、並列に配置された第1、第2過給機と、第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードと、第2過給機が過給に使用されず第1過給機が過給に使用されるシングルターボモードとを切り替えるために使用される複数の制御バルブと、第2過給機のコンプレッサの上流に設けられ、第2過給機に流入する吸入空気量を検出するコンプレッサ入口側エアフローメータと、複数の制御バルブのうち少なくとも1つの制御バルブについて、開動作または閉動作の少なくとも一方を行わせた時の吸入空気量に基づいて、複数の制御バルブのうち1つの制御バルブについての故障診断を行う制御部とを備える。 An abnormality determination apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes first and second superchargers arranged in parallel, a twin turbo mode in which the first and second superchargers are used for supercharging, and a second supercharger. Provided upstream of the compressor of the second supercharger, and a plurality of control valves used to switch between a single turbo mode in which the supercharger is not used for supercharging and the first supercharger is used for supercharging. , Suction when the compressor inlet-side air flow meter for detecting the amount of intake air flowing into the second supercharger and at least one of the plurality of control valves is opened or closed. And a control unit that performs failure diagnosis for one control valve among the plurality of control valves based on the air amount.
ツインターボモードとシングルターボモードとを切り替えるための制御バルブの動作によって、第2過給機のタービンへの排気ガスの流れや第2過給機のコンプレッサへの空気の流れが変動し、これに応じて第2過給機に流入する吸入空気量も変動する。このため、吸入空気量の挙動に基づいて、異常箇所の特定として故障した制御バルブを特定することが可能になる。 Due to the operation of the control valve for switching between the twin turbo mode and the single turbo mode, the flow of exhaust gas to the turbine of the second turbocharger and the flow of air to the compressor of the second turbocharger fluctuate. Accordingly, the amount of intake air flowing into the second supercharger also varies. For this reason, it becomes possible to identify the failed control valve as the identification of the abnormal part based on the behavior of the intake air amount.
好ましくは、複数の制御バルブは、第2過給機に連結される排気通路の遮断と開放とを切り替える排気切替バルブを有し、制御部は、シングルターボモードにおいて、開弁状態にする指示を排気切替バルブが受けた時の吸入空気量と、閉弁状態にする指示を排気切替バルブが受けた時の吸入空気量との少なくとも一方に基づいて、排気切替バルブの故障診断を行う。 Preferably, the plurality of control valves include an exhaust switching valve that switches between blocking and opening an exhaust passage connected to the second supercharger, and the control unit instructs to open the valve in the single turbo mode. A failure diagnosis of the exhaust gas switching valve is performed based on at least one of the intake air amount when the exhaust gas switching valve receives and the intake air amount when the exhaust gas switching valve receives an instruction to close the valve.
排気切替バルブが正常に開弁状態になれば、閉弁状態の時に比べて第2過給機のタービンに流入する排気ガスが増加し、第2過給機に流入する吸入空気量が増加する。一方、排気切替バルブが正常に閉弁状態になれば、開弁状態の時に比べて第2過給機のタービンに流入する排気ガスが減少し、第2過給機に流入する吸入空気量が減少する。このため、かかる状態における第2過給機に流入する吸入空気量を確認することにより、排気切替バルブの故障診断を行うことが可能になる。また、シングルターボモードにおいては、第2過給機が過給に使用されないため、かかる排気切替バルブの開閉動作が、内燃機関の運転状態に与える影響は小さい。 If the exhaust gas switching valve is normally opened, the exhaust gas flowing into the turbine of the second supercharger will increase and the amount of intake air flowing into the second supercharger will increase compared to when it is closed. . On the other hand, if the exhaust gas switching valve is normally closed, the exhaust gas flowing into the turbine of the second supercharger is reduced compared to when the valve is open, and the amount of intake air flowing into the second supercharger is reduced. Decrease. For this reason, it is possible to perform failure diagnosis of the exhaust gas switching valve by checking the amount of intake air flowing into the second supercharger in such a state. Further, in the single turbo mode, since the second supercharger is not used for supercharging, the influence of the opening / closing operation of the exhaust gas switching valve on the operating state of the internal combustion engine is small.
また、好ましくは、複数の制御バルブは、第2過給機に連結される吸気通路の遮断と開放とを切り替える吸気切替バルブを有し、制御部は、シングルターボモードにおいて、開弁状態にする指示を吸気切替バルブが受けた時の吸入空気量と、閉弁状態にする指示を吸気切替バルブが受けた時の吸入空気量との少なくとも一方に基づいて、吸気切替バルブの故障診断を行う。 Preferably, the plurality of control valves include an intake air switching valve that switches between blocking and opening an intake passage connected to the second supercharger, and the control unit opens the valve in the single turbo mode. Failure diagnosis of the intake air switching valve is performed based on at least one of the intake air amount when the intake air switching valve receives an instruction and the intake air amount when the intake air switching valve receives an instruction to close the valve.
正常に吸気切替バルブの開閉が行われれば、開弁状態にされることにより、第2過給機のコンプレッサに流入した空気が、エンジン本体側に流入するため第2過給機に流入する吸入空気量が増加する。また、閉弁状態にされることにより、第2過給機のコンプレッサに流入した空気のエンジン本体側への流入が遮断されるため第2過給機に流入する吸入空気量が減少する。従って、かかる状態における第2過給機に流入する吸入空気量を確認することにより、吸気切替バルブの故障診断を行うことが可能になる。また、シングルターボモードにおいては、第2過給機が過給に使用されないため、かかる吸気切替バルブの開閉動作が、内燃機関の運転状態に与える影響は小さい。 If the intake air switching valve is normally opened and closed, the intake air flows into the second supercharger because the air flowing into the compressor of the second supercharger flows into the engine body side by opening the valve. Air volume increases. Further, by closing the valve, the flow of air flowing into the compressor of the second supercharger is blocked from flowing into the engine main body, so the amount of intake air flowing into the second supercharger is reduced. Therefore, it is possible to perform failure diagnosis of the intake air switching valve by confirming the amount of intake air flowing into the second supercharger in such a state. Further, in the single turbo mode, since the second supercharger is not used for supercharging, the influence of the opening / closing operation of the intake air switching valve on the operating state of the internal combustion engine is small.
また、好ましくは、複数の制御バルブは、第2過給機に連結される吸気通路の遮断と解放とを切り替える吸気切替バルブと、第2過給機のコンプレッサの出口と吸気切替バルブとの間と、第1過給機のコンプレッサの入口とを連通する吸気バイパス通路の遮断と解放とを切り替える吸気バイパスバルブとを有し、制御部は、シングルターボモードにおいて、閉弁状態にする指示を吸気バイパスバルブが受けた時の吸入空気量と、開弁状態にする指示を吸気バイパスバルブが受けた時の吸入空気量との少なくとも一方に基づいて、吸気バイパスバルブの故障診断を行う。 Preferably, the plurality of control valves are provided between an intake switching valve that switches between blocking and releasing an intake passage connected to the second supercharger, and between the compressor outlet of the second supercharger and the intake switching valve. And an intake bypass valve that switches between blocking and releasing the intake bypass passage that communicates with the compressor inlet of the first supercharger, and the control unit takes in an instruction to close the valve in the single turbo mode. A failure diagnosis of the intake bypass valve is performed based on at least one of the intake air amount when the bypass valve receives and the intake air amount when the intake bypass valve receives an instruction to open the valve.
正常に吸気バイパスバルブの開閉が行われれば、閉弁状態にされることにより、第2過給機のコンプレッサに流入した空気の吸気バイパス通路への流入が遮断されるため、第2過給機に流入する吸入空気量が減少する。また、開弁状態にされることにより、第2過給機のコンプレッサに流入した空気が、吸気バイパス通路に流入するため第2過給機に流入する吸入空気量が増加する。従って、かかる状態における第2過給機に流入する吸入空気量を確認することにより、吸気バイパスバルブの故障診断を行うことが可能になる。また、シングルターボモードにおいては、第2過給機が過給に使用されないため、かかる吸気バイパスバルブの開閉動作が、内燃機関の運転状態に与える影響は小さい。 If the intake bypass valve is normally opened and closed, the valve is closed so that the air flowing into the compressor of the second supercharger is blocked from flowing into the intake bypass passage. The amount of intake air flowing into In addition, since the air that has flowed into the compressor of the second supercharger flows into the intake bypass passage by opening the valve, the amount of intake air that flows into the second supercharger increases. Therefore, it is possible to perform a failure diagnosis of the intake bypass valve by confirming the amount of intake air flowing into the second supercharger in such a state. Further, in the single turbo mode, since the second supercharger is not used for supercharging, the influence of the opening / closing operation of the intake bypass valve on the operating state of the internal combustion engine is small.
さらに好ましくは、複数の制御バルブのうち1つの制御バルブについての故障診断は、内燃機関が始動直後のアイドル状態で運転されている時に行われる。 More preferably, failure diagnosis for one control valve among the plurality of control valves is performed when the internal combustion engine is operated in an idle state immediately after starting.
始動直後に故障診断を行うことにより、出来るだけ早い時点で故障診断を行い、フェールセーフモードに入れることが可能になる。また、アイドル状態で故障診断を行うことにより、故障診断時に排出される排気ガスを出来るだけ少なく抑え、通常の運転とは異なる制御バルブの開閉動作による内燃機関への影響を小さくすることが可能になる。 By performing failure diagnosis immediately after startup, it is possible to perform failure diagnosis at the earliest possible point and enter the fail-safe mode. In addition, by performing failure diagnosis in the idle state, it is possible to suppress the exhaust gas exhausted at the time of failure diagnosis as much as possible, and to reduce the influence on the internal combustion engine due to the opening and closing operation of the control valve different from the normal operation Become.
また、好ましくは、複数の制御バルブは、第2過給機に連結される吸気通路の遮断と解放とを切り替える吸気切替バルブと、吸気切替バルブの上流と下流とを連通する吸気リード通路に設けられ圧力差に応じて開閉する吸気リードバルブとを有し、制御部は、シングルターボモードにおいて、吸気切替バルブが閉弁された時の吸入空気量の挙動に基づいて、吸気リードバルブの故障診断を行う。 Preferably, the plurality of control valves are provided in an intake switching valve that switches between blocking and releasing an intake passage connected to the second supercharger, and an intake lead passage that communicates upstream and downstream of the intake switching valve. The intake reed valve opens and closes according to the pressure difference, and the controller diagnoses the intake reed valve failure based on the behavior of the intake air amount when the intake switching valve is closed in the single turbo mode. I do.
吸気切替バルブが閉弁された状態では、第2過給機のコンプレッサに流入する空気が吸気切替バルブで遮断されるため第2過給機に流入する吸入空気量が減少する。また、このとき、第2過給機のコンプレッサと吸気切替バルブとの間に、第2過給機に流入した空気が押し込められ、第2過給機のコンプレッサ出口圧力が上昇する。第2過給機の出口圧力が吸気切替バルブの下流の圧力より所定量だけ大きくなると、吸気リードバルブが開弁して、第2過給機に流入する吸入空気量が増加する。従って、かかる状態における第2過給機に流入する吸入空気量の挙動を確認することにより、吸気リードバルブの故障診断を行うことが可能になる。また、シングルターボモードにおいては、第2過給機が過給に使用されないため、かかる吸気切替バルブや吸気リードバルブの開閉動作が、内燃機関の運転状態に与える影響は小さい。 When the intake air switching valve is closed, the air flowing into the compressor of the second supercharger is blocked by the intake air switching valve, so the amount of intake air flowing into the second supercharger decreases. At this time, the air flowing into the second supercharger is pushed between the compressor of the second supercharger and the intake air switching valve, and the compressor outlet pressure of the second supercharger increases. When the outlet pressure of the second supercharger becomes larger than the pressure downstream of the intake air switching valve by a predetermined amount, the intake reed valve opens and the amount of intake air flowing into the second supercharger increases. Therefore, it is possible to perform a failure diagnosis of the intake reed valve by confirming the behavior of the intake air amount flowing into the second supercharger in such a state. Further, in the single turbo mode, since the second supercharger is not used for supercharging, the opening / closing operation of the intake air switching valve or the intake reed valve has little influence on the operating state of the internal combustion engine.
さらに好ましくは、吸気リードバルブの故障診断は、部分負荷状態で運転されている時に行われる。 More preferably, the malfunction diagnosis of the intake reed valve is performed when the engine is operated in a partial load state.
これにより、第2過給機に適度に排気が流入することにより、吸気リードバルブが閉弁状態から開弁状態に切り替わる挙動を確認しやすくなる。 Thereby, it becomes easy to confirm the behavior that the intake reed valve is switched from the closed state to the open state when the exhaust gas appropriately flows into the second supercharger.
本発明に係る内燃機関の異常判定装置は、並列に配置された第1、第2過給機と、第2過給機に流入する吸入空気量を検出するコンプレッサ入口側エアフローメータと、第1、第2過給機を含む内燃機関の全吸入空気量を検出するエアフローメータと、内燃機関の過給圧を検出する圧力センサと、第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードにおいて、吸入空気量、及び過給圧に基づいて、第2過給機のサージ診断を行い、吸入空気量、全吸入空気量、及び過給圧に基づいて、第1過給機のサージ診断を行う制御部とを備える。 An abnormality determination device for an internal combustion engine according to the present invention includes first and second superchargers arranged in parallel, a compressor inlet side air flow meter for detecting an intake air amount flowing into the second supercharger, and a first The air flow meter for detecting the total intake air amount of the internal combustion engine including the second supercharger, the pressure sensor for detecting the supercharging pressure of the internal combustion engine, and the first and second superchargers are used for supercharging. In the twin turbo mode, the surge diagnosis of the second supercharger is performed based on the intake air amount and the supercharging pressure, and the first supercharger is performed based on the intake air amount, the total intake air amount, and the supercharging pressure. And a control unit for performing surge diagnosis.
第2過給機に流入する吸入空気量、及び過給圧から、第2過給機のコンプレッサ性能マップ上の第2作動点が特定され、かかる第2作動点がサージング領域内にあるか否かを判断することによって、異常箇所の特定として第2過給機のサージ診断が可能になる。さらに、内燃機関への全吸入空気量と、第2過給機に流入する吸入空気量との差異から第1過給機に流入する吸入空気量を算出することが出来る。従って、過給圧、及び第1過給機に流入する吸入空気量から、第1過給機のコンプレッサ性能マップ上の第1作動点が特定され、かかる第1作動点がサージング領域内にあるか否かを判断することによって、異常箇所の特定として第1過給機のサージ診断が可能になる。 A second operating point on the compressor performance map of the second supercharger is identified from the amount of intake air flowing into the second supercharger and the supercharging pressure, and whether or not the second operating point is within the surging region. By determining whether or not, the surge diagnosis of the second supercharger can be performed as the specification of the abnormal part. Furthermore, the intake air amount flowing into the first supercharger can be calculated from the difference between the total intake air amount to the internal combustion engine and the intake air amount flowing into the second supercharger. Therefore, the first operating point on the compressor performance map of the first supercharger is specified from the supercharging pressure and the intake air amount flowing into the first supercharger, and the first operating point is in the surging region. By determining whether or not, the surge diagnosis of the first supercharger can be performed as specifying the abnormal part.
以上のように本発明によれば、2つの過給機を有する内燃機関において、異常箇所を特定する異常判定装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an abnormality determination device that identifies an abnormal point in an internal combustion engine having two superchargers.
以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。内燃機関1は、制御部5、第1、第2過給機13a、13b、エンジン本体30、コンプレッサ入口側吸気通路51、コンプレッサ出口側吸気通路52、吸気マニホールド55、タービン入口側排気通路72、及びタービン出口側排気通路73を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The internal combustion engine 1 includes a control unit 5, first and
制御部5は、CPU、制御プログラムを格納したROM、及び各種データを格納するRAM等を有し、コンプレッサ入口側エアフローメータ15等の各種センサからの信号が入力され、また、吸気切替バルブ19等に制御信号を出力して内燃機関1を含む車両の各部を制御する。制御部5は、特に、コンプレッサ入口側エアフローメータ15によって検出される第2過給機13bに流入する第2吸入空気量GA2などに基づいて、内燃機関1の異常判定、すなわちツインターボモードと、シングルターボモードとを切り替えるために使用される制御バルブ(吸気バイパスバルブ17、吸気切替バルブ19、吸気リードバルブ21、及び排気切替バルブ31)の故障診断、及び第1、第2過給機13a、13bのサージ診断を行う。
The control unit 5 includes a CPU, a ROM storing a control program, a RAM storing various data, and the like. Signals from various sensors such as a compressor inlet side
内燃機関1の運転中、エンジン本体30の各シリンダーの燃焼室には、コンプレッサ入口側吸気通路51、コンプレッサ出口側吸気通路52、及び吸気マニホールド55を介して、空気が吸入される(図1の実線矢印参照)。インジェクタから噴射された燃料は、吸入された空気と混ざって混合気を形成する。制御部5からの点火信号に基づく点火プラグの点火によって、混合気は燃焼する。混合気の燃焼による爆発力に応じたピストンの往復運動により、クランクシャフト(不図示)が回転する。燃焼により発生した排気ガスは、排気マニホールド71、タービン入口側排気通路72、及びタービン出口側排気通路73を介して排出される(図1の破線矢印参照)。
During the operation of the internal combustion engine 1, air is sucked into the combustion chamber of each cylinder of the
次に、第1、第2過給機13a、13bを中心に、内燃機関1の各部の構成を説明する。第1、第2過給機13a、13bは、並列に配列され、第1過給機13aが主ターボチャージャーの役割を果たし、第2過給機13bが副ターボチャージャーの役割を果たす。第1過給機13aは、低吸入空気量域から高吸入空気量域までで作動し、第2過給機13bは、低吸入空気量域で停止する。従って、低吸入空気量域では、第2過給機13bが過給に使用されず第1過給機13aが過給に使用されるシングルターボモードで運転が行われ、高吸入空気量域では、第1、第2過給機13a、13bが過給に使用されるツインターボモードで運転が行われる。
Next, the configuration of each part of the internal combustion engine 1 will be described focusing on the first and
第1過給機13aは、第1タービン13a1、及び第1コンプレッサ13a2を有し、第2過給機13bは、第2タービン13b1、及び第2コンプレッサ13b2を有する。第1、第2タービン13a1、13b1の入口側は、排気マニホールド71に連通されたタービン入口側排気通路72と接続する。第1、第2タービン13a1、13b1の出口側は、排気ガス浄化触媒(不図示)に連通されたタービン出口側排気通路73と接続する。
The
第1、第2コンプレッサ13a2、13b2の入口側は、コンプレッサ入口側吸気通路51と接続する。コンプレッサ入口側吸気通路51には、エアクリーナ11、及びエアクリーナを流れた空気量、即ち全吸入空気量GAを検出するエアフローメータ12が設けられる。本実施形態では、全吸入空気量GAが、第1過給機13aのサージ診断に用いられる。第1、第2コンプレッサ13a2、13b2の出口側は、吸気マニホールド55に連通されたコンプレッサ出口側吸気通路52と接続する。コンプレッサ出口側吸気通路52には、インタークーラ23、及びスロットルバルブ25が設けられる。
The inlet sides of the first and
ツインターボモードとシングルターボモードとの切り替え、すなわち第2過給機13bの作動と停止の切り替えを行うために、タービン入口側排気通路72の第2タービン13b1の入口側に、第2タービン13b1への排気ガスの流れの遮断と開放との切り替えを行う排気切替バルブ31が設けられ、コンプレッサ出口側吸気通路52の第2コンプレッサ13b2の出口側に、第2コンプレッサ13b2から吸気マニホールド55への空気の流れの遮断と開放との切り替えを行う吸気切替バルブ19が設けられる。
In order to switch between the twin turbo mode and the single turbo mode, that is, to switch between the operation and stop of the
シングルターボモードからツインターボモードへの切り替えを円滑に行うため、コンプレッサ出口側吸気通路52上であって第2コンプレッサ13b2の出口と吸気切替バルブ19との間と、コンプレッサ入口側吸気通路51の第1コンプレッサ13a2の入口側とを連通する吸気バイパス通路53が設けられる。吸気バイパス通路53には、空気の流れの遮断と開放との切り替えを行う吸気バイパスバルブ17が設けられる。
In order to smoothly switch from the single turbo mode to the twin turbo mode, on the compressor outlet
シングルターボモードの場合には、吸気切替バルブ19、及び排気切替バルブ31の両方が閉弁するが、吸気バイパスバルブ17は開弁し、これにより第1過給機13aが作動して、第2過給機13bは停止する。ツインターボモードの場合には、吸気切替バルブ19、及び排気切替バルブ31の両方が開弁するが、吸気バイパスバルブ17は閉弁し、これにより第1、第2過給機13a、13bが作動する。
In the single turbo mode, both the intake
吸気切替バルブ19の上流と下流とを連通する吸気リード通路(吸気切替バルブ19のバイパス通路)54には、圧力差に応じて開閉する吸気リードバルブ21が設けられる。すなわち、吸気切替バルブ19の閉弁時において、第2コンプレッサ13b2の出口圧力が、第1コンプレッサ13a2の出口圧力よりも所定量だけ大きくなった場合に、開弁し、空気が吸気リードバルブ21を介して上流側から下流側に流れる。
An
吸気バイパス通路53、及び吸気リード通路54は、コンプレッサ入口側吸気通路51、及びコンプレッサ出口側吸気通路52に比べて細めに設定される。
The
シングルターボモードからツインターボモードへ運転状態が切り替えられる時は、まず排気切替バルブ31が閉弁状態から開弁状態にされ、その後吸気バイパスバルブ17が開弁状態から閉弁状態にされる。これにより、吸気バイパスバルブ17の開弁状態と吸気切替バルブ19の閉弁状態を保った状態で徐々に第2コンプレッサ13b2の出口圧力が第2コンプレッサ13b2のサージを回避しながら上昇し、その後吸気バイパスバルブ17が閉弁状態にされるとともに吸気リードバルブ21が開弁する。その後、吸気切替バルブ19が閉弁状態から開弁状態にされる。吸気切替バルブ19が開弁状態にされると、吸気リードバルブ21は閉弁する。
When the operation state is switched from the single turbo mode to the twin turbo mode, the exhaust
第2過給機13bの第2コンプレッサ13b2の上流、すなわち入口側には、第2過給機13bに流入する第2吸入空気量GA2を検出するコンプレッサ入口側エアフローメータ15が設けられる。本実施形態では、第2吸入空気量GA2が、ツインターボモードと、シングルターボモードとを切り替えるために使用される制御バルブ、すなわち吸気バイパスバルブ17、吸気切替バルブ19、吸気リードバルブ21、及び排気切替バルブ31の故障診断に用いられ、また、第1、第2過給機13a、13bのサージ診断に用いられる。
A compressor inlet-side
また、吸気マニホールド55内には、過給圧Pを検出する圧力センサ27が設けられる。本実施形態では、過給圧Pが、第1、第2過給機13a、13bのサージ診断に用いられる。
In addition, a
なお、本実施形態では、サージ診断のために使用される過給圧Pを検出するセンサとして、内燃機関1の吸気マニホールド55内に通常備えられている圧力センサ27(インマニ圧力センサ)が使用される形態を説明するが、サージ診断のために、コンプレッサ出口側吸気通路52上に配置された別の圧力センサが過給圧Pを検出する形態であってもよい。
In the present embodiment, a pressure sensor 27 (intake manifold pressure sensor) that is normally provided in the
次に、排気切替バルブ31の故障診断の詳細について、図2のフローチャートを用いて説明する。排気切替バルブ31の故障診断は、内燃機関1の始動直後で、且つアイドル状態において行われる。始動直後としたのは、排気切替バルブ31に異常があった場合には内燃機関1を破損するおそれがあるため、出来るだけ早い時点で故障診断を行い、フェールセーフモードに入れるためである。アイドル状態を条件としたのは、故障診断時に排出される排気ガスを出来るだけ少なく抑え、通常の運転とは異なる排気切替バルブ31などの開閉動作による内燃機関1への影響を小さくするためである。従って、かかる故障診断は、シングルターボモードで運転された状態であって、且つ通常のシングルターボモードにおける開閉状態と異なる開閉状態に排気切替バルブ31などが設定されても内燃機関1の運転に問題が生じない程度の低負荷状態、低エンジン回転数であれば、他の時期に行っても良いし、その回数も1回に限定されない。
Next, details of the failure diagnosis of the exhaust
なお、排気切替バルブ31の故障診断などで使用される第1〜第9空気量閾値G1〜G9は、制御部5からの制御信号に従って、排気切替バルブ31等が正常に開動作または閉動作をした場合に想定される第2吸入空気量GA2を示す。
The first to ninth air amount threshold values G 1 to G 9 used for failure diagnosis of the exhaust
排気切替バルブ31の故障診断が開始される前の時点では、アイドル状態、すなわち低負荷のシングルターボモードで運転されているため、排気切替バルブ31は閉弁状態、吸気切替バルブ19は閉弁状態、及び吸気バイパスバルブ17は開弁状態にされている。また、第1タービン13a1の可変ノズルは、運転状態に応じた開度に設定されている。
Before the failure diagnosis of the exhaust
排気切替バルブ31の故障診断が開始されると、ステップS31で、排気切替バルブ31を開弁状態にし、第1タービン13a1の可変ノズルを全閉状態にし、吸気切替バルブ19を開弁状態にし、吸気バイパスバルブ17を閉弁状態にするそれぞれの指示に関する制御信号が、制御部5から排気切替バルブ31などに出力される。かかる制御信号に基づいて、排気切替バルブ31などが正常に動作した場合は、エンジン本体30から排出される排気ガスの殆どは、第2タービン13b1に供給され、第2過給機13bの回転数Nが上昇する。これにより、第2コンプレッサ13b2から吸気切替バルブ19に流入する空気量、すなわち第2吸入空気量GA2が第1空気量閾値G1以上に増加する。
When failure diagnosis of the exhaust
なお、第1タービン13a1の可変ノズルを全閉状態にしたのは、出来るだけ第1タービン13a1への排気ガスの流入を抑え、第2タービン13b1への排気エネルギーを確保して、ステップS32、及びステップS35での第2吸入空気量GA2の検出感度を高めるためである。従って、第1タービン13a1の可変ノズルの全閉状態は、完全にノズルを締め切った状態でなくてもよい。 In addition, the variable nozzle of the first turbine 13a1 is fully closed to suppress the inflow of exhaust gas to the first turbine 13a1 as much as possible, to secure the exhaust energy to the second turbine 13b1, This is to increase the detection sensitivity of the second intake air amount GA2 in step S35. Therefore, the fully closed state of the variable nozzle of the first turbine 13a1 may not be a state in which the nozzle is completely closed.
ステップS32で、制御部5は、第2吸入空気量GA2が第1空気量閾値G1以上に増加したか否かを判断する。増加していない場合は、排気切替バルブ31がステップS31で出力された制御信号に従った開閉状態になっておらず、第2タービン13b1に排気ガスが適切に供給されていないとして、ステップS33に進められる。増加している場合は、ステップS34に進められる。
In step S32, the control unit 5, the second intake air amount GA2 it is determined whether an increase in the first air amount threshold G 1 or more. If not increased, the exhaust
ステップS33で、制御部5は、排気切替バルブ31の開弁動作に異常が存在すると判定し、フェールセーフモードにした後、排気切替バルブ19の故障診断を終了する。
In step S33, the control unit 5 determines that there is an abnormality in the opening operation of the exhaust
ステップS34で、排気切替バルブ31を閉弁状態にする指示に関する制御信号が、制御部5から排気切替バルブ31に出力される。かかる制御信号に基づいて、排気切替バルブ31が正常に動作した場合は、エンジン本体30から排出される排気ガスの第2タービン13b1への供給が排気切替バルブ31により遮断されるため、第2タービン13b1の回転数Nが低下する。これにより、第2コンプレッサ13b2に流れる空気量、すなわち第2吸入空気量GA2が第2空気量閾値G2以下に減少する。
In step S <b> 34, a control signal related to an instruction to close the exhaust
ステップS35で、制御部5は、第2吸入空気量GA2が第2空気量閾値G2以下に減少したか否かを判断する(G1>G2)。減少していない場合は、排気切替バルブ31がステップS34で出力された制御信号に従って閉弁しておらず、第2タービン13b1への排気ガスの供給が適切に遮断されていないとして、ステップS37に進められる。減少している場合は、ステップS36に進められる。
In step S35, the control unit 5, the second intake air amount GA2 it is determined whether a decrease in the second less air amount threshold G 2 (G 1> G 2 ). If not, it is determined that the exhaust
なお、ステップS34において、排気切替バルブ31を閉弁状態にする場合に、第1タービン13a1の可変ノズルの開度は全閉状態から通常の開度に戻しておいてもよい。全閉状態を維持した方が第2吸入空気量GA2の減少を確認しやすいが、排気ガスの排出のために、全閉状態から通常の開度にしておいた方が望ましい。
In step S34, when the exhaust
ステップS36で、制御部5は、排気切替バルブ31の開閉動作が正常であると判定し、各制御バルブを故障診断前の開閉状態に戻した後、排気切替バルブ31の故障診断を終了する。ステップS37で、制御部5は、排気切替バルブ31の閉弁動作に異常が存在すると判定し、フェールセーフモードにした後、排気切替バルブ31の故障診断を終了する。
In step S36, the control unit 5 determines that the opening / closing operation of the exhaust
これにより、排気切替バルブ31に開弁状態と閉弁状態とを監視する開度センサなどを設けることなく、排気切替バルブ31の故障診断を行うことが可能になる。なお、ステップS31〜S37までの制御は、数秒程度で完了出来るため、排気切替バルブ31等の開閉動作が、内燃機関1の運転状態に与える影響は小さい。
This makes it possible to perform a failure diagnosis of the exhaust
また、排気切替バルブ31の故障診断における、排気切替バルブ31の開閉指示手順、及び他のバルブの開閉状態は、検出感度の観点などから上述の形態が望ましいが、これに限られるものではなく、他の手順などであっても、排気切替バルブ31が開弁状態にする指示を受けた時の第2吸入空気量GA2の挙動と、排気切替バルブ31が閉弁状態にする指示を受けた時の第2吸入空気量GA2の挙動との少なくとも一方に基づいて、排気切替バルブ31の故障診断を行うことが可能である。
Further, in the failure diagnosis of the exhaust
次に、吸気切替バルブ19の故障診断の詳細について、図3のフローチャートを用いて説明する。吸気切替バルブ19の故障診断は、内燃機関1の始動直後で、且つアイドル状態において行われる。始動直後とした理由、アイドル状態を条件とした理由は、排気切替バルブ31の故障診断の場合と同様である。
Next, details of the failure diagnosis of the intake
吸気切替バルブ19の故障診断が開始される前の時点では、アイドル状態、すなわち低負荷のシングルターボモードで運転されているため、排気切替バルブ31は閉弁状態、吸気切替バルブ19は閉弁状態、及び吸気バイパスバルブ17は開弁状態にされている。また、第1タービン13a1の可変ノズルは、運転状態に応じた開度に設定されている。
Before the failure diagnosis of the
吸気切替バルブ19の故障診断が開始されると、ステップS51で、排気切替バルブ31を開弁状態にし、第1タービン13a1の可変ノズルを全閉状態にするそれぞれの指示に関する制御信号が、制御部5から排気切替バルブ31などに出力される。かかる制御信号に基づいて、排気切替バルブ31などが正常に動作した場合は、エンジン本体30から排出される排気ガスの殆どは、第2タービン13b1に供給され、第2過給機13bの回転数Nが上昇する。
When failure diagnosis of the
また、第2タービン13b1の回転にともない、第2コンプレッサ13b2が回転し、第2コンプレッサ13b2に空気が吸入される。吸気バイパス通路53は、コンプレッサ出口側吸気通路52に比べて細いため、第2コンプレッサ13b2に吸入された空気の一部は、吸気バイパス通路53を介してコンプレッサ入口側吸気通路51に到達するが、残りはコンプレッサ出口側吸気通路52上であって第2コンプレッサ13b2の出口と吸気切替バルブ19との間に押し込められる。このため、第2コンプレッサ13b2の出口圧力が上昇する。また、これにより、第2コンプレッサ13b2から吸気バイパスバルブ17に流入する空気量、すなわち第2吸入空気量GA2が第3空気量閾値G3以上に増加する。
As the second turbine 13b1 rotates, the second compressor 13b2 rotates and air is sucked into the second compressor 13b2. Since the
第1タービン13a1の可変ノズルを全閉状態にした理由は、排気切替バルブ31の故障診断の場合と同様である。
The reason why the variable nozzle of the first turbine 13a1 is fully closed is the same as in the case of the failure diagnosis of the exhaust
ステップS52で、制御部5は、第2吸入空気量GA2が第3空気量閾値G3以上に増加したことを確認した後、ステップS53に進められる。 In step S52, the control unit 5, after the second intake air amount GA2 it was confirmed that an increase in the third air amount threshold G 3 or more, proceeds to step S53.
ステップS53で、吸気切替バルブ19を開弁状態に切り替えた後、すぐに閉弁状態にする指示に関する制御信号が、制御部5から吸気切替バルブ19に出力される。
In step S <b> 53, after the
かかる制御信号に基づいて、吸気切替バルブ19が正常に動作した場合は、吸気切替バルブ19が開弁状態にされることにより、第2コンプレッサ13b2に流入した空気が、吸気バイパス通路53に流入するだけでなく、コンプレッサ出口側吸気通路52を介して吸気マニホールド55に流入するため、第2吸入空気量GA2は第4空気量閾値G4以上に増加する。また、その後吸気切替バルブ19が閉弁状態にされることにより、第2コンプレッサ13b2から吸気マニホールド55への空気の流れは遮断され、増加した第2吸入空気量GA2は第5空気量閾値G5以下に減少する。
When the intake
ステップS54で、制御部5は、第2吸入空気量GA2が、第4空気量閾値G4以上に増加し、且つその後、第5空気量閾値G5以下に減少したか否かを判断する(G4>G5)。 In step S54, the control unit 5, the second intake air amount GA2 is increased in the fourth air amount threshold G 4 or more, and then decides whether the decreased below the fifth air amount threshold G 5 ( G 4> G 5).
第2吸入空気量GA2が第4空気量閾値G4以上に増加しない場合は、吸気切替バルブ19がステップS53で出力された制御信号に従って開弁しておらず、第2コンプレッサ13b2からの圧縮空気がコンプレッサ出口側吸気通路52を介して吸気マニホールド55に適切に流入していないと判断される。また、第2吸入空気量GA2が第4空気量閾値G4以上に増加したとしても、その後、第5空気量閾値G5以下に減少しない場合は、吸気切替バルブ19がステップS53で出力された制御信号に従って閉弁しておらず、第2コンプレッサ13b2からの圧縮空気の吸気マニホールド55への流入が適切に遮断できていないと判断される。このため、ステップS54の条件の少なくとも1つを満たさない場合は、ステップS56に進められる。ステップS54の条件を総て満たす場合は、ステップS55に進められる。
When the second intake air amount GA2 does not increase to the fourth air amount threshold G 4 or is not opened in accordance with the control signal which the
ステップS55で、制御部5は、吸気切替バルブ19の開閉動作が正常であると判定し、各制御バルブを故障診断前の開閉状態に戻した後、吸気切替バルブ19の故障診断を終了する。ステップS56で、制御部5は、吸気切替バルブ19の開閉動作に異常が存在すると判定し、フェールセーフモードにした後、吸気切替バルブ19の故障診断を終了する。
In step S55, the control unit 5 determines that the opening / closing operation of the intake
これにより、吸気切替バルブ19に開弁状態と閉弁状態とを監視する開度センサなどを設けることなく、吸気切替バルブ19の故障診断を行うことが可能になる。なお、ステップS51〜S56までの制御は、数秒程度で完了出来るため、かかる吸気切替バルブ19等の開閉動作が、内燃機関1の運転状態に与える影響は小さい。
This makes it possible to perform failure diagnosis of the intake
なお、吸気切替バルブ19の故障診断における、吸気切替バルブ19の開閉指示手順、及び他のバルブの開閉状態は、検出感度の観点などから上述の形態が望ましいが、これに限られるものではなく、他の手順などであっても、吸気切替バルブ19が開弁状態にする指示を受けた時の第2吸入空気量GA2の挙動と、吸気切替バルブ19が閉弁状態にする指示を受けた時の第2吸入空気量GA2の挙動との少なくとも一方に基づいて、吸気切替バルブ19の故障診断を行うことが可能である。
In addition, in the failure diagnosis of the intake
次に、吸気バイパスバルブ17の故障診断の詳細について、図4のフローチャートを用いて説明する。吸気バイパスバルブ17の故障診断は、内燃機関1の始動直後で、且つアイドル状態において行われる。始動直後とした理由、アイドル状態を条件とした理由は、排気切替バルブ31の故障診断の場合と同様である。
Next, details of the failure diagnosis of the
吸気バイパスバルブ17の故障診断が開始される前の時点では、アイドル状態、すなわち低負荷のシングルターボモードで運転されているため、排気切替バルブ31は閉弁状態、吸気切替バルブ19は閉弁状態、及び吸気バイパスバルブ17は開弁状態にされている。また、第1タービン13a1の可変ノズルは、運転状態に応じた開度に設定されている。
Before the failure diagnosis of the
吸気バイパスバルブ17の故障診断が開始されると、ステップS71で、排気切替バルブ31を開弁状態にし、第1タービン13a1の可変ノズルを全閉状態にし、吸気切替バルブ19を開弁状態にし、吸気バイパスバルブ17を閉弁状態にするそれぞれの指示に関する制御信号が、制御部5から排気切替バルブ31などに出力される。かかる制御信号に基づいて、排気切替バルブ31などが正常に動作した場合は、エンジン本体30から排出される排気ガスの殆どは、第2タービン13b1に供給され、第2過給機13bの回転数Nが上昇する。これにより、第2コンプレッサ13b2から吸気切替バルブ19に流入する空気量、すなわち第2吸入空気量GA2が第1空気量閾値G1以上に増加する。
When failure diagnosis of the
ステップS72で、吸気切替バルブ19を閉弁状態にする指示に関する制御信号が、制御部5から吸気切替バルブ19に出力される。かかる制御信号に基づいて、吸気切替バルブ19が正常に動作した場合は、コンプレッサ出口側吸気通路52、及び吸気バイパス通路53における空気の流れが遮断され、第2コンプレッサ13b2に流入した空気は、第2コンプレッサ13b2と吸気バイパスバルブ17と吸気切替バルブ19との間の通路内に押し込められ流れにくくなる。このため、第2吸入空気量GA2が第6空気量閾値G6以下に減少する。
In step S <b> 72, a control signal related to an instruction to close the intake
第1タービン13a1の可変ノズルを全閉状態にした理由は、排気切替バルブ31の故障診断の場合と同様である。
The reason why the variable nozzle of the first turbine 13a1 is fully closed is the same as in the case of the failure diagnosis of the exhaust
ステップS73で、制御部5は、第2吸入空気量GA2が、第1空気量閾値G4以上に増加し、且つその後、第6空気量閾値G6以下に減少したか否かを判断する(G1>G6)。 In step S73, the control unit 5, the second intake air amount GA2 is increased to a first air amount threshold G 4 or more, and then decides whether the decreased below sixth air amount threshold G 6 ( G 1> G 6).
第2吸入空気量GA2が第1空気量閾値G1以上に増加しない、またはその後第6空気量閾値G6以下に減少しない場合は、吸気バイパスバルブ17がステップS71で出力された制御信号に従って閉弁しておらず、第2コンプレッサ13b2に流入した空気の吸気バイパス通路53を介してコンプレッサ入口側吸気通路51への流入が、吸気バイパスバルブ17で適切に遮断できていないとして、ステップS74に進められる。第2吸入空気量GA2が第1空気量閾値G1以上に増加し、且つその後第6空気量閾値G6以下に減少した場合は、ステップS75に進められる。
When the second intake air amount GA2 does not increase to a first air amount threshold G 1 or more, or if not then decreased below the sixth air amount threshold G 6 is closed in accordance with the control signal which the
ステップS74で、制御部5は、吸気バイパスバルブ17の閉弁動作に異常が存在すると判定し、フェールセーフモードにした後、吸気バイパスバルブ17の故障診断を終了する。
In step S74, the control unit 5 determines that there is an abnormality in the closing operation of the
ステップS75で、吸気バイパスバルブ17を開弁状態にする指示に関する制御信号が、制御部5から吸気バイパスバルブ17に出力される。かかる制御信号に基づいて、吸気バイパスバルブ17が正常に動作した場合は、吸気バイパスバルブ17が開弁状態にされることにより、第2コンプレッサ13b2に流入した空気が、吸気バイパス通路53に流入する。このため、第2吸入空気量GA2は第7空気量閾値G7以上に増加する。
In step S75, a control signal related to an instruction to open the
ステップS76で、制御部5は、第2吸入空気量GA2が、第7空気量閾値G7以上に増加したか否かを判断する(G6<G7)。第2吸入空気量GA2が第7空気量閾値G7以上に増加しない場合は、吸気バイパスバルブ17がステップS75で出力された制御信号に従って開弁動作せず、第2コンプレッサ13b2に流入した空気が吸気バイパス通路53に適切に流入していないとして、ステップS78に進められる。第2吸入空気量GA2が第7空気量閾値G7以上に増加した場合は、ステップS77に進められる。
In step S76, the control unit 5, the second intake air amount GA2 is, determines whether the increased over the seventh air amount threshold G 7 (G 6 <G 7 ). When the second intake air amount GA2 does not increase above 7 air amount threshold G 7 is not opening operation in accordance with the control signal which the
ステップS77で、制御部5は、吸気バイパスバルブ17の開閉動作が正常であると判定し、各制御バルブを故障診断前の開閉状態に戻した後、吸気バイパスバルブ17の故障診断を終了する。ステップS78で、制御部5は、吸気バイパスバルブ17の開弁動作に異常が存在すると判定し、フェールセーフモードにした後、吸気バイパスバルブ17の故障診断を終了する。
In step S77, the control unit 5 determines that the opening / closing operation of the
これにより、吸気バイパスバルブ17に開弁状態と閉弁状態とを監視する開度センサなどを設けることなく、吸気バイパスバルブ17の故障診断を行うことが可能になる。なお、ステップS71〜S78までの制御は、数秒程度で完了出来るため、かかる吸気バイパスバルブ17等の開閉動作が、内燃機関1の運転状態に与える影響は小さい。
As a result, it is possible to perform failure diagnosis of the
なお、吸気バイパスバルブ17の故障診断における、吸気バイパスバルブ17の開閉指示手順、及び他のバルブの開閉状態は、検出感度の観点などから上述の形態が望ましいが、これに限られるものではなく、他の手順などであっても、吸気バイパスバルブ17が閉弁状態にする指示を受けた時の第2吸入空気量GA2の挙動と、吸気バイパスバルブ17が閉弁状態にする指示を受けた時の第2吸入空気量GA2の挙動との少なくとも一方に基づいて、吸気バイパスバルブ17の故障診断を行うことが可能である。
Note that the
次に、吸気リードバルブ21の故障診断の詳細について、図5のフローチャートを用いて説明する。吸気リードバルブ21の故障診断は、シングルターボモードで、且つ部分負荷状態で内燃機関1が運転されている間に行われる。吸気リードバルブ21は、故障していても直接的に内燃機関1を破損するおそれは少ないが、ドライバビリティの悪化などにつながるため、始動後の出来るだけ早い時期に行うのが望ましい。吸気リードバルブ21の故障診断の回数は1回に限定されない。
Next, details of the failure diagnosis of the
シングルターボモードで且つ部分負荷状態を条件としたのは、第1過給機13aにおいて適度に過給が行われ、吸気リードバルブ21の下流圧力が高められた状態にし、また、第2過給機13bに適度に排気が流入することにより、吸気リードバルブ21が閉弁状態から開弁状態に切り替わる挙動を確認しやすくするためである。また、第2過給機13bが過給に使用されない状態、すなわちシングルターボモードでの運転中に吸気リードバルブ21の故障診断が行われるため、吸気切替バルブ19などの開閉動作による内燃機関1への影響を小さくすることが可能になる。
The condition of the single turbo mode and the partial load state is that the
吸気リードバルブ21の故障診断が開始される前の時点では、シングルターボモードで運転されているため、排気切替バルブ31は閉弁状態、吸気切替バルブ19は閉弁状態、及び吸気バイパスバルブ17は開弁状態にされている。また、第1タービン13a1の可変ノズルは、部分負荷の運転状態に応じた開度に設定されている。
Before the failure diagnosis of the
吸気リードバルブ21の故障診断が開始されると、ステップS81で、排気切替バルブ31を開弁状態にし、吸気切替バルブ19を開弁状態にし、吸気バイパスバルブ17を閉弁状態にするそれぞれの指示に関する制御信号が、制御部5から排気切替バルブ31などに出力される。かかる制御信号に基づいて、排気切替バルブ31などが正常に動作した場合は、エンジン本体30から排出される排気ガスは、第1タービン13a1だけでなく、第2タービン13b1にも供給され、第2過給機13bの回転数Nが上昇する。これにより、第2コンプレッサ13b2から吸気切替バルブ19に流入する空気量、すなわち第2吸入空気量GA2が増加する。
When failure diagnosis of the
ステップS82で、吸気切替バルブ19を閉弁状態にする指示に関する制御信号が、制御部5から吸気切替バルブ19に出力される。かかる制御信号に基づいて、吸気切替バルブ19が正常に動作した場合は、コンプレッサ出口側吸気通路52、及び吸気バイパス通路53における空気の流れが遮断され、第2コンプレッサ13b2に流入した空気は、第2コンプレッサ13b2と吸気バイパスバルブ17と吸気切替バルブ19との間の通路内に押し込められ、流れにくくなる。このため、第2吸入空気量GA2が一時的に第8空気量閾値G8以下に減少する。
In step S <b> 82, a control signal related to an instruction to close the intake
その後、第2コンプレッサ13b2と吸気バイパスバルブ17と吸気切替バルブ19との間の通路内に押し込められた空気量が増えるに従い、かかる通路内の圧力、すなわち第2コンプレッサ13bの出口圧力が上昇する。第2コンプレッサ13b2の出口圧力すなわち吸気リードバルブ21の上流の圧力が、第1コンプレッサ13a2の出口圧力すなわち吸気リードバルブ21の下流の圧力よりも所定量だけ大きくなると、吸気リードバルブ21は開弁状態になり、空気が吸気リードバルブ21を介して上流側、すなわち第2コンプレッサ13b2から、下流側、すなわち吸気マニホールド55側に流入する。これにより、第2コンプレッサ13b2に流入した空気が流れにくい状態はある程度解消され、第2吸入空気量GA2は第9空気量閾値G9以上に増加する。
Thereafter, as the amount of air pushed into the passage between the second compressor 13b2, the
ステップS83で、制御部5は、第2吸入空気量GA2が第8空気量閾値G8以下に一時的に減少し、その後第9空気量閾値G9以上に増加したか否かを判断する(G8<G9)。かかる条件の少なくとも一方を満たさない場合は、吸気リードバルブ21が適切に開閉動作していないとして、ステップS84に進められる。かかる条件を総て満たす場合は、ステップS85に進められる。
In step S83, the control unit 5, the second intake air amount GA2 is eighth temporarily decreased below the air amount threshold G 8, and then determines whether the increased to a 9 or more air amount threshold G 9 ( G 8 <G 9). If at least one of the conditions is not satisfied, the
ステップS84で、制御部5は、吸気リードバルブ21の開閉動作に異常が存在すると判定し、フェールセーフモードにした後、吸気リードバルブ21の故障診断を終了する。ステップS85で、制御部5は、吸気リードバルブ21の開閉動作が正常であると判定し、各制御バルブをシングルターボモードにおける開閉状態に戻した後、吸気リードバルブ21の故障診断を終了する。
In step S84, the control unit 5 determines that there is an abnormality in the opening / closing operation of the
これにより、吸気リードバルブ21に開弁状態と閉弁状態とを監視する開度センサなどを設けることなく、吸気バイパスバルブ17の故障診断を行うことが可能になる。なお、ステップS81〜S85までの制御は、数秒程度で完了出来るため、かかる吸気切替バルブ19等の開閉動作が、内燃機関1の運転状態に与える影響は小さい。
As a result, it is possible to perform failure diagnosis of the
なお、吸気リードバルブ21の故障診断における、吸気リードバルブ21を開閉動作させるために行う他のバルブの開閉指示手順、及び他のバルブの開閉状態は、検出感度の観点などから上述の形態が望ましいが、これに限られるものではなく、他の手順などであっても、吸気切替バルブ19が閉弁された時の第2吸入空気量GA2の挙動に基づいて、吸気リードバルブ21の故障診断を行うことが可能である。
It should be noted that in the failure diagnosis of the
また、本実施形態における、排気切替バルブ31の故障診断、吸気切替バルブ19の故障診断、吸気バイパスバルブ17の故障診断、及び吸気リードバルブ21の故障診断を順次繰り返して行うことにより、排気切替バルブ31、吸気切替バルブ19、吸気バイパスバルブ17、及び吸気リードバルブ21のうち1つが故障した場合に、他の制御バルブが故障するまでに、かかる故障を発見することが出来る。
In this embodiment, the exhaust
次に、第1、第2過給機13a、13bのサージ診断の詳細について、図6のフローチャートを用いて説明する。第1、第2過給機13a、13bのサージ診断は、ツインターボモード、すなわち吸気切替バルブ19、及び排気切替バルブ31の両方が開弁し、吸気バイパスバルブ17は閉弁した状態で内燃機関1が運転されている間、常時行われる。
Next, details of surge diagnosis of the first and
第1、第2過給機13a、13bのサージ診断が開始されると、ステップS91で、第2吸入空気量GA2と、過給圧Pから算出される第2コンプレッサ13b2の入口と出口の圧力比πとに基づいて、第2過給機13bのコンプレッサ性能マップ上の第2作動点が算出される。
When the surge diagnosis of the first and
コンプレッサ性能マップは、縦軸にコンプレッサの入口と出口の圧力比π、横軸にコンプレッサに流入する空気量、すなわち吸入空気量をとり、コンプレッサの回転数N、圧力比π、及び吸入空気量の関係及びサージ限界などを表す。図7は、第2コンプレッサ13b2のコンプレッサ性能マップの一例を示す。コンプレッサ性能マップ上の実線N11〜N14は、コンプレッサを含む過給機の等回転数曲線であり、右上に行くに従い高回転数になる(N11<N12<N13<N14)。また、コンプレッサ性能マップ上の破線SLはサージングライン(サージ限界)であり、このサージングラインSLよりも左側の領域がサージング領域である。かかるコンプレッサ性能マップは、用いられるコンプレッサ固有のものであり、予め実験により性能特性が求められ、制御部5のROMなどに記録されている。第1コンプレッサ13a2についても同様のコンプレッサ性能マップが用意される。 The compressor performance map is such that the vertical axis represents the pressure ratio π between the inlet and outlet of the compressor, and the horizontal axis represents the amount of air flowing into the compressor, that is, the intake air amount, and the compressor rotation speed N, the pressure ratio π, and the intake air amount Represents relationships and surge limits. FIG. 7 shows an example of a compressor performance map of the second compressor 13b2. Solid lines N 11 to N 14 on the compressor performance map are equal rotation speed curves of the turbocharger including the compressor, and the rotation speed increases toward the upper right (N 11 <N 12 <N 13 <N 14 ). A broken line SL on the compressor performance map is a surging line (surge limit), and a region on the left side of the surging line SL is a surging region. Such a compressor performance map is unique to the compressor to be used, and its performance characteristics are obtained in advance by experiments and recorded in the ROM of the control unit 5 or the like. A similar compressor performance map is prepared for the first compressor 13a2.
ステップS92で、第2作動点が、サージング領域内にあるか否かが判断される。サージング領域内にある場合は、第2過給機13bについてサージングが発生するおそれがあるとして、ステップS93に進められる。サージング領域内にない場合は、ステップS94に進められる。
In step S92, it is determined whether or not the second operating point is within the surging area. If it is within the surging area, it is determined that surging may occur for the
ステップS93で、第2過給機13bの可変ノズルのノズル位置制御に対して、第2過給機13bのサージングを回避するフィードバックが行われ、ステップS94に進められる。
In step S93, feedback for avoiding surging of the
ステップS94で、全吸入空気量GAと第2吸入空気量GA2との差異から、第1コンプレッサ13b1に流入する第1吸入空気量GA1が算出される。 In step S94, the first intake air amount GA1 flowing into the first compressor 13b1 is calculated from the difference between the total intake air amount GA and the second intake air amount GA2.
ステップS95で、過給圧Pから算出される圧力比πと第1吸入空気量GA1とに基づいて、第1過給機13aのコンプレッサ性能マップ上の第1作動点が算出される。ステップS96で、第1作動点が、サージング領域内にあるか否かが判断される。サージング領域内にある場合は、第1過給機13aについてサージングが発生するおそれがあるとして、ステップS97に進められる。サージング領域内にない場合は、ステップS91に戻され、サージ診断が繰り返し行われる。
In step S95, the first operating point on the compressor performance map of the
ステップS97で、第1過給機13aの可変ノズルのノズル位置制御に対して、第1過給機13aのサージングを回避するフィードバックが行われ、その後、ステップS91に戻され、サージ診断が繰り返し行われる。
In step S97, feedback for avoiding surging of the
これにより、第1、第2過給機13a、13bのサージ診断を行うことが可能になる。なお、ステップS94〜S96の手順は、数十ms程度の時間で行われるため、ステップS93における第2過給機13bのノズル位置制御のフィードバックと、ステップS97における第1過給機13aのノズル位置制御のフィードバックとは、ほぼ同時に行われる。
As a result, surge diagnosis of the first and
本実施形態では、エアフローメータ12で得られた全吸入空気量GA、コンプレッサ入口側エアフローメータ15で得られた第2吸入空気量GA2、及び圧力センサ27で得られた吸気圧Pに基づいて、内燃機関1の異常判定、すなわちツインターボモードとシングルターボモードとを切り替えるために使用される吸気バイパスバルブ17、吸気切替バルブ19、吸気リードバルブ21、及び排気切替バルブ31の故障診断を行うことが可能になり、また、第1、第2過給機13a、13bのサージ診断を行うことが可能になる。
In the present embodiment, based on the total intake air amount GA obtained by the
また、それぞれの制御バルブについて、異なる条件下での第2吸入空気量GA2の挙動を確認することにより、故障したバルブの特定を行うことも可能になるため、故障に対する修理が容易に行えるメリットを有する。 In addition, by checking the behavior of the second intake air amount GA2 under different conditions for each control valve, it becomes possible to identify the failed valve, so that it is possible to easily repair the failure. Have.
なお、エアフローメータ12や圧力センサ27は、かかる異常判定を行わない場合でも、過給機を搭載する内燃機関に通常備えられるものである。このため、本実施形態では、コンプレッサ入口側エアフローメータ15を新たに追加するだけで、内燃機関1の異常判定を行うことが可能になるため、かかる異常判定のために装置を複雑にすることはない。特に、故障診断を行うバルブのそれぞれに開度センサを設けて、故障診断を行う形態に比べて、ワイヤーハーネスや回路を簡素化出来るメリットを有する。
The
1 内燃機関
5 制御部
11 エアクリーナ
12 エアフローメータ
13a、13b 第1、第2過給機
13a1、13b1 第1、第2タービン
13a2、13b2 第1、第2コンプレッサ
15 コンプレッサ入口側エアフローメータ
17 吸気バイパスバルブ
19 吸気切替バルブ
21 吸気リードバルブ
23 インタークーラ
25 スロットルバルブ
27 圧力センサ
30 エンジン本体
31 排気切替バルブ
51 コンプレッサ入口側吸気通路
52 コンプレッサ出口側吸気通路
53 吸気バイパス通路
54 吸気リード通路
55 吸気マニホールド
71 排気マニホールド
72 タービン入口側排気通路
73 タービン出口側排気通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 5
Claims (8)
前記第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードと、前記第2過給機が前記過給に使用されず前記第1過給機が前記過給に使用されるシングルターボモードとを切り替えるために使用される複数の制御バルブと、
前記第2過給機のコンプレッサの上流に設けられ、前記第2過給機に流入する吸入空気量を検出するコンプレッサ入口側エアフローメータと、
前記複数の制御バルブのうち少なくとも1つの制御バルブについて、開動作または閉動作の少なくとも一方を行わせた時の前記吸入空気量に基づいて、前記複数の制御バルブのうち1つの制御バルブについての故障診断を行う制御部とを備えることを特徴とする内燃機関の異常判定装置。 First and second superchargers arranged in parallel;
Twin turbo mode in which the first and second superchargers are used for supercharging, and a single in which the second supercharger is not used for supercharging and the first supercharger is used for supercharging A plurality of control valves used to switch between turbo mode;
A compressor inlet-side air flow meter that is provided upstream of the compressor of the second supercharger and detects an intake air amount flowing into the second supercharger;
Failure of one control valve of the plurality of control valves based on the intake air amount when at least one of the opening operation and the closing operation is performed for at least one control valve of the plurality of control valves An abnormality determination device for an internal combustion engine, comprising: a control unit that performs diagnosis.
前記制御部は、前記シングルターボモードにおいて、開弁状態にする指示を前記排気切替バルブが受けた時の前記吸入空気量と、閉弁状態にする指示を前記排気切替バルブが受けた時の前記吸入空気量との少なくとも一方に基づいて、前記排気切替バルブの故障診断を行うことを特徴とする請求項1に記載の異常判定装置。 The plurality of control valves have an exhaust gas switching valve that switches between blocking and opening an exhaust passage connected to the second supercharger,
In the single turbo mode, the control unit includes the intake air amount when the exhaust switching valve receives an instruction to open the valve and the exhaust air when the exhaust switching valve receives an instruction to close the valve. The abnormality determination device according to claim 1, wherein a failure diagnosis of the exhaust gas switching valve is performed based on at least one of an intake air amount.
前記制御部は、前記シングルターボモードにおいて、開弁状態にする指示を前記吸気切替バルブが受けた時の前記吸入空気量と、閉弁状態にする指示を前記吸気切替バルブが受けた時の前記吸入空気量との少なくとも一方に基づいて、前記吸気切替バルブの故障診断を行うことを特徴とする請求項1に記載の異常判定装置。 The plurality of control valves include an intake switching valve that switches between blocking and opening an intake passage connected to the second supercharger,
In the single turbo mode, the control unit includes the intake air amount when the intake switching valve receives an instruction to open the valve and the intake air valve when the intake switching valve receives an instruction to close the valve. The abnormality determination device according to claim 1, wherein a failure diagnosis of the intake switching valve is performed based on at least one of an intake air amount.
前記制御部は、前記シングルターボモードにおいて、閉弁状態にする指示を前記吸気バイパスバルブが受けた時の前記吸入空気量と、開弁状態にする指示を前記吸気バイパスバルブが受けた時の前記吸入空気量との少なくとも一方に基づいて、前記吸気バイパスバルブの故障診断を行うことを特徴とする請求項1に記載の異常判定装置。 The plurality of control valves include an intake switching valve that switches between blocking and releasing an intake passage connected to the second supercharger, and an outlet of a compressor of the second supercharger and the intake switching valve. An intake bypass valve that switches between blocking and releasing an intake bypass passage that communicates with the compressor inlet of the first supercharger,
The control unit, in the single turbo mode, the intake air amount when the intake bypass valve receives an instruction to close the valve, and the intake air amount when the intake bypass valve receives an instruction to open the valve The abnormality determination device according to claim 1, wherein a failure diagnosis of the intake bypass valve is performed based on at least one of an intake air amount.
前記制御部は、前記シングルターボモードにおいて、前記吸気切替バルブが閉弁された時の前記吸入空気量の挙動に基づいて、前記吸気リードバルブの故障診断を行うことを特徴とする請求項1に記載の異常判定装置。 The plurality of control valves are provided in an intake switching valve that switches between blocking and releasing an intake passage connected to the second supercharger, and an intake lead passage that communicates upstream and downstream of the intake switching valve. It has an intake reed valve that opens and closes according to the difference,
The said control part performs the failure diagnosis of the said intake reed valve based on the behavior of the said intake air amount when the said intake switching valve is closed in the said single turbo mode. The abnormality determination device described.
前記第2過給機に流入する吸入空気量を検出するコンプレッサ入口側エアフローメータと、
前記第1、第2過給機を含む内燃機関の全吸入空気量を検出するエアフローメータと、
前記内燃機関の過給圧を検出する圧力センサと、
前記第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードにおいて、前記吸入空気量、及び前記過給圧に基づいて、前記第2過給機のサージ診断を行い、前記吸入空気量、前記全吸入空気量、及び前記過給圧に基づいて、前記第1過給機のサージ診断を行う制御部とを備えることを特徴とする前記内燃機関の異常判定装置。
First and second superchargers arranged in parallel;
A compressor inlet side air flow meter for detecting an intake air amount flowing into the second supercharger;
An air flow meter for detecting the total intake air amount of the internal combustion engine including the first and second superchargers;
A pressure sensor for detecting a supercharging pressure of the internal combustion engine;
In the twin turbo mode in which the first and second superchargers are used for supercharging, a surge diagnosis of the second supercharger is performed based on the intake air amount and the supercharging pressure, and the intake air An abnormality determination device for an internal combustion engine, comprising: a control unit configured to perform a surge diagnosis of the first supercharger based on the amount, the total intake air amount, and the supercharging pressure.
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