JP2011017325A - Device for determining failure of exhaust system of internal combustion engine - Google Patents
Device for determining failure of exhaust system of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011017325A JP2011017325A JP2009163971A JP2009163971A JP2011017325A JP 2011017325 A JP2011017325 A JP 2011017325A JP 2009163971 A JP2009163971 A JP 2009163971A JP 2009163971 A JP2009163971 A JP 2009163971A JP 2011017325 A JP2011017325 A JP 2011017325A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- failure
- exhaust gas
- temperature
- nozzle vane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
- F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0406—Intake manifold pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
本発明は、タービンのノズルベーン及び排気バイパス弁の故障を判定する内燃機関の排気系の故障判定装置に関する。 The present invention relates to a failure determination device for an exhaust system of an internal combustion engine that determines a failure of a nozzle vane and an exhaust bypass valve of a turbine.
特許文献1には、過給機付き内燃機関におけるウェストゲートバルブの故障検出のための技術が開示されている。特許文献1では、過給期間における過給圧の上昇度合いを表す過給圧上昇指標値を取得する。そして、過給圧上昇指標値が、基準値以上であればウェストゲートバルブは正常であると判別され、基準値未満であればウェストゲートバルブに閉じ不良が発生していると判別される。
内燃機関の排気通路に過給機のタービンが設けられている場合、該タービンのタービンホイールをバイパスして排気が流れるように形成されたバイパス通路が設けられる場合がある。このとき、バイパス通路には、該バイパス通路を流れる排気の流量を調整する排気バイパス弁が設けられる。ウェストゲートバルブは、このような排気バイパス弁の一例である。また、過給機のタービンには、過給圧制御するために、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とするノズルベーンが設けられる場合がある。 When the turbine of the supercharger is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, a bypass passage formed so that the exhaust flows by bypassing the turbine wheel of the turbine may be provided. At this time, the bypass passage is provided with an exhaust bypass valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the bypass passage. The wastegate valve is an example of such an exhaust bypass valve. In addition, in order to control the supercharging pressure, the turbine of the supercharger may be provided with a nozzle vane that makes the flow rate of the exhaust blown to the turbine wheel variable.
上記のようなノズルベーン及び排気バイパス弁が排気系に設けられている場合、これらが故障し、その開度が正常時とは異なったものとなると、排気エミッションやドライバビリティの悪化を招く虞がある。このような不具合を解消するためには、ノズルベーン又は排気バイパス弁の故障が発生した場合、それを正確に把握することが重要である。 When the nozzle vane and the exhaust bypass valve as described above are provided in the exhaust system, if they break down and the opening degree is different from the normal one, exhaust emission and drivability may be deteriorated. . In order to solve such a problem, it is important to accurately grasp when a failure of the nozzle vane or the exhaust bypass valve occurs.
ここで、排気の背圧に基づいてこれらの故障判定を行なうことが考えられる。しかしながら、ノズルベーン又は排気バイパス弁のいずれが故障しても排気の背圧は変化する。そのため、排気の背圧に基づく故障判定では、ノズルベーンの故障と排気バイパス弁の故障との区別が困難である。 Here, it is conceivable to make these failure determinations based on the exhaust back pressure. However, even if either the nozzle vane or the exhaust bypass valve fails, the exhaust back pressure changes. Therefore, in the failure determination based on the exhaust back pressure, it is difficult to distinguish between the failure of the nozzle vane and the failure of the exhaust bypass valve.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ノズルベーンの故障と排気バイパス弁の故障とを区別して故障判定を行うことが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of making a failure determination by distinguishing between a nozzle vane failure and an exhaust bypass valve failure.
本発明は、タービンから排出された排気の温度とバイパス通路を通過した排気の温度とが異なること、及び、ノズルベーンの開度又は排気バイパス弁の開度が変化すると過給圧が変化することを利用して、ノズルベーンの故障と排気バイパス弁の故障とを区別して故障判定を行なうものである。 The present invention confirms that the temperature of the exhaust gas discharged from the turbine and the temperature of the exhaust gas that has passed through the bypass passage are different, and that the supercharging pressure changes when the opening degree of the nozzle vane or the exhaust bypass valve changes. Utilizing this, the failure determination is performed by distinguishing between the failure of the nozzle vane and the failure of the exhaust bypass valve.
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気系の故障判定装置は、
内燃機関の排気通路に設けられており、ノズルベーンを有する過給機のタービンと、
該タービンのタービンホイールをバイパスして排気が流れるように形成されたバイパス通路と、
該バイパス通路に設けられ該バイパス通路を流れる排気の流量を調整する排気バイパス弁と、を有する内燃機関の排気系の故障判定装置であって、
前記タービンから排出された排気と前記バイパス通路を通過した排気とが合流した後の排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
過給圧を検出する過給圧検出手段と、
前記排気温度検出手段によって検出された排気の温度及び前記過給圧検出手段によって検出された過給圧に基づいて、前記ノズルベーンの故障と前記排気バイパス弁の故障とを区別して判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
More specifically, the failure determination device for an exhaust system of an internal combustion engine according to the present invention is
A turbocharger turbine provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, having a nozzle vane;
A bypass passage formed so that exhaust flows by bypassing the turbine wheel of the turbine;
A failure determination device for an exhaust system of an internal combustion engine, comprising: an exhaust bypass valve provided in the bypass passage and configured to adjust a flow rate of exhaust gas flowing through the bypass passage;
Exhaust temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust after the exhaust discharged from the turbine and the exhaust that has passed through the bypass passage merged;
A supercharging pressure detecting means for detecting a supercharging pressure;
A failure determination unit that distinguishes between a failure of the nozzle vane and a failure of the exhaust bypass valve based on the temperature of the exhaust detected by the exhaust temperature detection unit and the boost pressure detected by the boost pressure detection unit. When,
It is provided with.
タービンから排出された排気(以下、タービン側排気と称する)は、タービンホイールの回転に寄与することで、その温度が低下している。そのため、タービン側排気の温度はバイパス通路を通過した排気(以下、バイパス側排気と称する)の温度に比べて低い。両排気間にこのような温度差があることから、ノズルベーン又は排気バイパス弁が故障することで両排気の流量の割合が正常時とは異なるものとなると、タービン側排気とバイパス側排気とが合流した後の排気(以下、合流排気と称する)の温度も正常時とは異なったものとなる。 Exhaust gas discharged from the turbine (hereinafter referred to as turbine-side exhaust gas) contributes to the rotation of the turbine wheel, and thus its temperature is lowered. Therefore, the temperature of the turbine-side exhaust is lower than the temperature of the exhaust that has passed through the bypass passage (hereinafter referred to as bypass-side exhaust). Since there is such a temperature difference between the two exhausts, if the nozzle vane or the exhaust bypass valve breaks down and the ratio of the flow rates of the two exhausts differs from the normal state, the turbine side exhaust and the bypass side exhaust will merge. The temperature of the exhaust gas after this (hereinafter referred to as merged exhaust gas) is also different from that at normal time.
しかしながら、ノズルベーンの開弁側故障(開度が正常時よりも大きい状態となる故障)が生じたときと、排気バイパス弁の閉弁側故障(開度が正常時よりも小さい状態となる故障)が生じたときとでは、いずれの場合もタービン側排気の流量の割合が増加しバイパス側排気の流量の割合が減少するため、合流排気の温度挙動も同一方向(温度低下)となる。また、ノズルベーンの閉弁側故障が生じたときと、排気バイパス弁の開弁側故障が生じたときとでも、いずれの場合もタービン側排気の流量の割合が減少しバイパス側排気の流量の割合が増加するため、合流排気の温度挙動は同一方向(温度上昇)となる。そのため、合流排気の温度挙動のみでは、ノズルベーンの故障と排気バイパス弁の故障とを区別して判定することは困難である。 However, when a nozzle vane valve-opening failure occurs (failure in which the opening is larger than normal), and an exhaust bypass valve closing failure (failure in which the opening is smaller than normal) In any case, since the ratio of the flow rate of the turbine side exhaust increases and the ratio of the flow rate of the bypass side exhaust decreases, the temperature behavior of the combined exhaust gas is also in the same direction (temperature decrease). Also, in both cases, when the nozzle vane valve closing side failure occurs and when the exhaust bypass valve opening side failure occurs, the turbine-side exhaust flow rate ratio decreases and the bypass-side exhaust flow rate ratio Therefore, the temperature behavior of the combined exhaust gas is in the same direction (temperature rise). Therefore, it is difficult to distinguish and determine the failure of the nozzle vane and the failure of the exhaust bypass valve only by the temperature behavior of the combined exhaust.
一方、ノズルベーン又は排気バイパス弁が故障すると、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速が正常時とは異なったものとなるため、過給圧も正常時とは異なったものとなる。 On the other hand, when the nozzle vane or the exhaust bypass valve breaks down, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel is different from that in the normal state, so that the supercharging pressure is also different from that in the normal state.
しかしながら、ノズルベーンの開弁側故障が生じたときと、排気バイパス弁の開弁側故障が生じたときとでは、いずれの場合もタービンホイールに吹き付けられる排気の流速が低下するため、過給圧の挙動も同一方向(過給圧低下)となる。また、ノズルベーンの閉弁側故障が生じたときと、排気バイパス弁の閉弁側故障が生じたときとでも、いずれの場合もタービンホイールに吹き付けられる排気の流速が上昇するため、過給圧の挙動は同一方向(過給圧上昇)となる。そのため、過給圧の挙動のみでも、ノズルベーンの故障と排気バイパス弁の故障とを区別して判定することは困難である。 However, in both cases, when the valve opening side failure of the nozzle vane occurs and when the valve opening side failure of the exhaust bypass valve occurs, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel decreases. The behavior is also in the same direction (supercharging pressure drop). In addition, in both cases, when the nozzle vane closing side failure occurs and when the exhaust bypass valve closing side failure occurs, the flow rate of the exhaust blown to the turbine wheel increases. The behavior is the same direction (supercharging pressure rise). Therefore, it is difficult to distinguish and determine the nozzle vane failure and the exhaust bypass valve failure only by the supercharging pressure behavior alone.
そこで、本発明では、合流排気の温度及び過給圧の両方に基づいて故障判定を行なう。これにより、ノズルベーンの故障と排気バイパス弁の故障とを区別して判定することが可能となる。 Therefore, in the present invention, the failure determination is performed based on both the temperature of the combined exhaust gas and the supercharging pressure. Thereby, it becomes possible to distinguish and determine the failure of the nozzle vane and the failure of the exhaust bypass valve.
本発明においては、ノズルベーンの開度の指令値及び排気バイパス弁の開度の指令値に基づいて、合流排気の温度の基準値である基準排気温度を算出する基準排気温度算出手段と、ノズルベーンの開度の指令値及び排気バイパス弁の開度の指令値に基づいて、過給圧
の基準値である基準過給圧を算出する基準過給圧算出手段と、を更に備えてもよい。
In the present invention, based on the command value for the opening degree of the nozzle vane and the command value for the opening degree of the exhaust bypass valve, reference exhaust temperature calculation means for calculating a reference exhaust temperature that is a reference value of the temperature of the combined exhaust, Reference boost pressure calculating means for calculating a reference boost pressure that is a reference value of the boost pressure based on the command value of the opening and the command value of the opening of the exhaust bypass valve may be further provided.
ここで、基準排気温度とは、ノズルベーンの開度及び排気バイパス弁の開度がこれらの指令値の通りとなったとき、即ち正常時の合流排気の温度のことある。また、基準過給圧とは、ノズルベーンの開度及び排気バイパス弁の開度がこれらの指令値の通りとなったとき、即ち正常時の過給圧のことである。ノズルベーンの開度及び排気バイパス弁の開度と基準排気温度との関係、及び、ノズルベーンの開度及び排気バイパス弁の開度と基準過給圧との関係は実験等に基づいて予め求めることができる。 Here, the reference exhaust temperature refers to the temperature of the combined exhaust gas when the opening degree of the nozzle vane and the opening degree of the exhaust bypass valve are in accordance with these command values, that is, normal. The reference supercharging pressure is the supercharging pressure when the nozzle vane opening and the exhaust bypass valve opening are in accordance with these command values, that is, normal. The relationship between the opening degree of the nozzle vane and the opening degree of the exhaust bypass valve and the reference exhaust temperature, and the relationship between the opening degree of the nozzle vane and the opening degree of the exhaust bypass valve and the reference supercharging pressure can be obtained in advance based on experiments or the like. it can.
そして、上記の場合、故障判定手段は、排気温度検出手段によって検出された合流排気の温度と基準排気温度とを比較すると共に、過給圧検出手段によって検出された過給圧と基準過給圧とを比較することで、ノズルベーンの故障と排気バイパス弁の故障とを区別して判定してもよい。 In the above case, the failure determination means compares the combined exhaust temperature detected by the exhaust temperature detection means with the reference exhaust temperature, and the boost pressure detected by the boost pressure detection means and the reference boost pressure. By comparing these, the nozzle vane failure and the exhaust bypass valve failure may be distinguished and determined.
具体的には、排気温度検出手段によって検出された合流排気の温度が基準排気温度より高く、且つ、過給圧検出手段によって検出された過給圧が基準過給圧より高いときは、ノズルベーンの閉弁側故障が生じていると判定する。また、排気温度検出手段によって検出された合流排気の温度が基準排気温度より高く、且つ、過給圧検出手段によって検出された過給圧が基準過給圧より低いときは、排気バイパス弁の開弁側故障が生じていると判定する。 Specifically, when the temperature of the combined exhaust gas detected by the exhaust gas temperature detection means is higher than the reference exhaust gas temperature and the boost pressure detected by the boost pressure detection means is higher than the reference boost pressure, the nozzle vane It is determined that a failure on the valve closing side has occurred. Further, when the temperature of the combined exhaust detected by the exhaust temperature detecting means is higher than the reference exhaust temperature and the boost pressure detected by the boost pressure detecting means is lower than the reference boost pressure, the exhaust bypass valve is opened. It is determined that a valve side failure has occurred.
また、排気温度検出手段によって検出された合流排気の温度が基準排気温度より低く、且つ、過給圧検出手段によって検出された過給圧が基準過給圧より高いときは、排気バイパス弁の閉弁側故障が生じていると判定する。また、排気温度検出手段によって検出された合流排気の温度が基準排気温度より低く、且つ、過給圧検出手段によって検出された過給圧が基準過給圧より低いときは、ノズルベーンの開弁側故障が生じていると判定する。 Further, when the temperature of the combined exhaust detected by the exhaust temperature detecting means is lower than the reference exhaust temperature and the boost pressure detected by the boost pressure detecting means is higher than the reference boost pressure, the exhaust bypass valve is closed. It is determined that a valve side failure has occurred. Further, when the temperature of the combined exhaust detected by the exhaust temperature detecting means is lower than the reference exhaust temperature and the boost pressure detected by the boost pressure detecting means is lower than the reference boost pressure, the nozzle vane is opened It is determined that a failure has occurred.
本発明によれば、ノズルベーンの故障と排気バイパス弁の故障とを区別して故障判定を行うことができる。 According to the present invention, the failure determination can be performed by distinguishing between the failure of the nozzle vane and the failure of the exhaust bypass valve.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
<実施例>
(内燃機関およびその吸排気系の概略構成)
図1は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は4つの気筒2を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒2には該気筒2内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁3が設けられている。
<Example>
(Schematic configuration of internal combustion engine and its intake and exhaust system)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment. The
内燃機関1には、インテークマニホールド5およびエキゾーストマニホールド7が接続されている。インテークマニホールド5には吸気通路4の一端が接続されている。エキゾーストマニホールド7には排気通路6の一端が接続されている。
An intake manifold 5 and an exhaust manifold 7 are connected to the
吸気通路4にはターボチャージャ8のコンプレッサ8aが設置されている。排気通路6にはターボチャージャ8のタービン8bが設置されている。吸気通路4におけるコンプレッサ8aよりも上流側にはエアフローメータ11が設けられている。吸気通路4におけるコンプレッサ8aよりも下流側にはスロットル弁12が設けられている。
A
タービン8bにはノズルベーン9が設けられている。ノズルベーン9の開度が変更されることで、タービンホイールに吹きつけられる排気の流速が変化し、それによって、ターボ出力が変化する。つまり、本実施例に係るターボチャージャ8は、ノズルベーン9の開度を変更することで過給圧を制御することが可能な可変容量型ターボチャージャである。
A nozzle vane 9 is provided in the
また、排気通路6には、タービン8bをバイパスして排気が流れるように形成されたバイパス通路17が設けられている。該バイパス通路17の両端部は、排気通路6におけるタービン8bの直上流及び直下流にそれぞれ接続されている。そして、バイパス通路17にはウェストゲートバルブ(以下、WGVと称する)18が設けられている。WGV18は、バイパス通路17を流れる排気の流量を調整することでタービン8bに流入する排気の流量を制御する。尚、バイパス通路17は、タービン8bのタービンホイールをバイパスして排気が流れるように形成されていればよく、その上流側の端部はタービン8bに接続されていてもよい。
Further, the
排気通路6におけるタービン8bより下流側には排気浄化触媒10が設けられている。また、エキゾーストマニホールド7には排気の圧力を検出する圧力センサ23が設けられている。本実施例では、該圧力センサ23によって検出される排気の圧力を過給圧として用いる。
An
排気通路6におけるバイパス通路17の下流側端部の接続部分には排気の温度を検出する温度センサ24が設けられている。タービン8bから排出されたタービン側排気とバイパス通路17を通過したバイパス側排気とが合流した後の合流排気の温度が該温度センサ24によって検出される。
A
本実施例に係る内燃機関1は排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入するEGR装置14を備えている。EGR装置14は、EGR通路15およびEGR弁16を有している。EGR通路15は、その一端がエキゾーストマニホールド7に接続されその他端がインテークマニホールド5に接続されている。該EGR通路15を介してEGRガスがエキゾーストマニホールド7からインテークマニホールド5に導入される。EGR弁16はEGR通路15に設けられており、インテークマニホールド5に導入されるEGRガス量が該EGR弁16によって制御される。
The
内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)20が併設されている。このECU20は内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。ECU20には、エアフローメータ11、圧力センサ23、温度センサ24、クランクポジションセンサ21及びアクセル開度センサ22が電気的に接続されている。各センサの出力信号がECU20に入力される。ECU20は、クランクポジションセンサ21の検出値に基づいて内燃機関1の機関回転数を算出し、アクセル開度センサ22の検出値に基づいて内燃機関1の機関負荷を算出する。
The
また、ECU20には、各燃料噴射弁3、スロットル弁12、ノズルベーン9、WGV18及びEGR弁16が電気的に接続されている。そして、ECU20によってこれらが制御される。
In addition, each
本実施例においては、バイパス通路17が本発明に係るバイパス通路に相当し、WGV18が本発明に係る排気バイパス弁に相当する。尚、本発明に係るバイパス弁はWGVに限定されるものではない。例えば、エキゾーストマニホールドに一端が接続され、タービンより下流側の排気通路に他端が接続されるようなバイパス通路を設け、該バイパス通路に排気バイパス弁を設置してもよい。
In this embodiment, the
また、本実施例においては、圧力センサ23が本発明に係る過給圧検出手段に相当する。尚、本発明に係る過給圧検出手段はこのような排気の圧力を検出するセンサに限られるものではない。例えば、インテークマニホールドの吸気の圧力を検出する圧力センサを設けた場合は、該圧力センサを本発明に係る過給圧検出手段としてもよい。また、本実施例においては、温度センサ24が本発明に係る排気温度検出手段に相当する。
In the present embodiment, the
(故障判定)
本実施例においては、ECU20が、内燃機関1の運転状態に基づいてノズルベーン9の開度の指令値及びWGV18の開度の指令値を決定する。内燃機関1の運転状態とノズルベーン9の開度及びWGV18の開度との関係は実験等によって予め定められており、これらの関係がECU20にマップとして記憶されている。ECU20はこのマップからこれらの開度の指令値を決定する。
そして、それぞれの開度がその指令値となるように制御される。
(Failure judgment)
In this embodiment, the
And each opening is controlled so that it becomes the command value.
しかしながら、ノズルベーン9又はWGV18に故障が生じると、これらの実際の開度が指令値とは異なったものとなる。そのため、これらに故障が生じると、過給圧や排気の背圧を所望の値に制御することが困難となる。また、排気浄化触媒10に流入する排気の流量や温度も所望の値に制御することが困難となり、該排気浄化触媒10の劣化の促進あるいは暖気の遅延を招く場合がある。これらの不具合の結果として、排気エミッションやドライバビリティの悪化を招く虞がある。このような不具合を解消するためには、ノズルベーン9又はWGV18の故障が発生した場合、それを正確に把握することが重要である。
However, when a failure occurs in the nozzle vane 9 or the
ここで、ノズルベーン9又はWGV18の故障が発生した場合の合流排気の温度及び過給圧の挙動について説明する。タービン側排気は、タービン8bのタービンホイールの回転に寄与することで、その温度が低下している。そのため、タービン側排気の温度はバイパス側排気の温度に比べて低い。両排気間にこのような温度差があることから、ノズルベーン9又はWGV18が故障することで両排気の流量の割合が正常時とは異なるものとなると合流排気の温度が正常時とは異なったものとなる。
Here, the behavior of the combined exhaust gas temperature and the supercharging pressure when a failure of the nozzle vane 9 or the
つまり、ノズルベーン9の開弁側故障が生じた場合、又は、WGV18の閉弁側故障が生じた場合は、タービン側排気の流量の割合が増加しバイパス側排気の流量の割合が減少するため、合流排気の温度は正常時よりも低くなる。また、ノズルベーン9の閉弁側故障が生じた場合、又は、WGV18の開弁側故障が生じた場合は、タービン側排気の流量の割合が減少しバイパス側排気の流量の割合が増加するため、合流排気の温度は正常時よりも高くなる。
That is, when the valve opening side failure of the nozzle vane 9 occurs, or when the valve closing side failure of the
さらに、ノズルベーン9又はWGV18が故障すると、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速が正常時とは異なったものとなるため、過給圧も正常時とは異なったものとなる。
Further, when the nozzle vane 9 or the
つまり、ノズルベーン9の開弁側故障が生じた場合、又は、WGV18の開弁側故障が生じた場合は、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速が低下するため、過給圧は正常時よりも低くなる。また、ノズルベーン9の閉弁側故障が生じた場合、又は、WGV
18の閉弁側故障が生じた場合は、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速が上昇するため、過給圧は正常時よりも高くなる。
That is, when a valve opening side failure of the nozzle vane 9 occurs, or when a valve opening side failure of the
When 18 valve-closing side failure occurs, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel increases, so that the supercharging pressure becomes higher than normal.
そこで、本実施例では、このような故障発生時の合流排気の温度及び過給圧の挙動を利用して、ノズルベーン9の故障とWGV18の故障とを区別して故障判定を行なう。以下、本実施例に係るノズルベーン及びWGVの故障判定のフローについて、図2に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本実施例では、本フローを実行するECU20が、本発明に係る故障判定手段に相当する。
Therefore, in this embodiment, the failure determination is performed by distinguishing between the failure of the nozzle vane 9 and the failure of the
本フローでは、先ずステップS101において、ノズルベーン9の開度の指令値及びWGV18の開度の指令値に基づいて合流排気の温度の基準値である基準排気温度Tgbaseが算出される。ここで、基準排気温度Tgbaseとは、ノズルベーン9の開度及びWGV18の開度がこれらの指令値の通りとなったとき、即ち正常時の合流排気の温度のことである。ノズルベーン9の開度及びWGV18の開度と基準排気温度Tgbaseとの関係は実験等に基づいて予め求めることが出来る。本実施例では、これらの関係がマップとしてECU20に記憶されている。尚、ステップS101の処理を実行するECU20が、本発明に係る基準排気温度算出手段に相当する。
In this flow, first, in step S101, a reference exhaust temperature Tgbase, which is a reference value for the temperature of the combined exhaust, is calculated based on the command value for the opening degree of the nozzle vane 9 and the command value for the opening degree of the
次に、ステップS102において、ノズルベーン9の開度の指令値及びWGV18の開度の指令値に基づいて過給圧の基準値である基準過給圧Pcbaseが算出される。ここで、基準過給圧Pcbaseとは、ノズルベーン9の開度及びWGV18の開度がこれらの指令値の通りとなったとき、即ち正常時の過給圧のことである。ノズルベーン9の開度及びWGV18の開度と基準過給圧Pcbaseとの関係は実験等に基づいて予め求めることが出来る。本実施例ではこれらの関係がマップとしてECU20に記憶されている。尚、ステップS102の処理を実行するECU20が、本発明に係る基準過給圧算出手段に相当する。
Next, in step S102, a reference boost pressure Pcbase, which is a reference value for the boost pressure, is calculated based on the command value for the opening degree of the nozzle vane 9 and the command value for the opening degree of the
次に、ステップS103において、温度センサ24によって検出された合流排気の温度Tgが基準排気温度Tgbaseと同一であり、且つ、圧力センサ23によって検出された過給圧Pcが基準過給圧Pcbaseと同一であるか否かを判別する。このステップS103において肯定判定された場合、ノズルベーン9の開度及びWGV18の開度は共にそれぞれの指令値の通りとなっていると判断できる。そのため、次にステップS107の処理が実行され、ノズルベーン9及びWGV18は正常と判定される。
Next, in step S103, the temperature Tg of the combined exhaust detected by the
尚、ステップS103においては、温度センサ24によって検出された合流排気の温度Tgと基準排気温度Tgbaseとが完全に同一ではない場合、また、圧力センサ23によって検出された過給圧Pcと基準過給圧Pcbaseとが完全に同一ではない場合であっても、これらの値とそれぞれの基準値との差がノズルベーン9及びWGV18が正常であると判断できる許容範囲内であれば肯定判定される。
In step S103, if the combined exhaust gas temperature Tg detected by the
一方、ステップS103において否定判定された場合、次にステップS104の処理が実行される。温度センサ24によって検出された合流排気の温度Tgが基準排気温度Tgbaseよりも高いか否かが判別される。このステップS104において肯定判定された場合、つまり、合流排気の温度Tgが基準排気温度Tgbaseよりも高い場合、上述した故障発生時の合流排気の温度の挙動から、ノズルベーン9の閉弁側故障又はWGV18の開弁側故障が生じていると判断できる。この場合、次にステップS105の処理が実行される。
On the other hand, if a negative determination is made in step S103, then the process of step S104 is executed. It is determined whether or not the temperature Tg of the combined exhaust detected by the
ステップS105においては、圧力センサ23によって検出された過給圧Pcが基準過
給圧Pcbaseよりも高いか否かが判別される。このステップS105において肯定判定された場合、つまり、過給圧Pcが基準過給圧Pcbaseよりも高い場合、上述した故障発生時の過給圧の挙動から、ノズルベーン9の閉弁側故障が生じていると判断できる。そのため、次にステップS108の処理が実行され、ノズルベーン9の閉弁側故障が生じていると判定される。
In step S105, it is determined whether or not the boost pressure Pc detected by the
また、ステップS105において否定判定された場合、つまり、過給圧Pcが基準過給圧Pcbaseよりも低い場合、WGV18の開弁側故障が生じていると判断できる。そのため、次にステップS108の処理が実行され、WGV18の開弁側故障が生じていると判定される。
Further, when a negative determination is made in step S105, that is, when the supercharging pressure Pc is lower than the reference supercharging pressure Pcbase, it can be determined that a valve opening side failure of the
一方、ステップS104において否定判定された場合、つまり、合流排気の温度Tgが基準排気温度Tgbaseよりも低い場合、ノズルベーン9の開弁側故障又はWGV18の閉弁側故障が生じていると判断できる。この場合、次にステップS106の処理が実行される。
On the other hand, if a negative determination is made in step S104, that is, if the combined exhaust gas temperature Tg is lower than the reference exhaust gas temperature Tgbase, it can be determined that a valve-opening failure of the nozzle vane 9 or a valve-closing failure of the
ステップS106においては、圧力センサ23によって検出された過給圧Pcが基準過給圧Pcbaseよりも低いか否かが判別される。このステップS106において肯定判定された場合、つまり、過給圧Pcが基準過給圧Pcbaseよりも低い場合、ノズルベーン9の開弁側故障が生じていると判断できる。そのため、次にステップS110の処理が実行され、ノズルベーン9の開弁側故障が生じていると判定される。
In step S106, it is determined whether or not the boost pressure Pc detected by the
また、ステップS106において否定判定された場合、つまり、過給圧Pcが基準過給圧Pcbaseよりも高い場合、WGV18の閉弁側故障が生じていると判断できる。そのため、次にステップS111の処理が実行され、WGV18の閉弁側故障が生じていると判定される。
Further, when a negative determination is made in step S106, that is, when the supercharging pressure Pc is higher than the reference supercharging pressure Pcbase, it can be determined that the valve closing side failure of the
以上説明したフローによれば、ノズルベーン9の故障とWGV18の故障とを区別して故障判定を行うことができる。
According to the flow described above, the failure determination can be performed by distinguishing between the failure of the nozzle vane 9 and the failure of the
1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・燃料噴射弁
4・・・吸気通路
5・・・インテークマニホールド
6・・・排気通路
7・・・エキゾーストマニホールド
8・・・ターボチャージャ
8a・・コンプレッサ
8b・・タービン
9・・・ノズルベーン
10・・排気浄化触媒
11・・エアフローメータ
12・・スロットル弁
14・・EGR装置
15・・EGR通路
16・・EGR弁
17・・バイパス通路
18・・ウェストゲートバルブ(WGV)
20・・ECU
21・・クランクポジションセンサ
22・・アクセル開度センサ
23・・圧力センサ
24・・温度センサ
DESCRIPTION OF
20. ・ ECU
21 .... Crank
Claims (6)
該タービンのタービンホイールをバイパスして排気が流れるように形成されたバイパス通路と、
該バイパス通路に設けられ該バイパス通路を流れる排気の流量を調整する排気バイパス弁と、を有する内燃機関の排気系の故障判定装置であって、
前記タービンから排出された排気と前記バイパス通路を通過した排気とが合流した後の排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
過給圧を検出する過給圧検出手段と、
前記排気温度検出手段によって検出された排気の温度及び前記過給圧検出手段によって検出された過給圧に基づいて、前記ノズルベーンの故障と前記排気バイパス弁の故障とを区別して判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気系の故障判定装置。 A turbocharger turbine provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, having a nozzle vane;
A bypass passage formed so that exhaust flows by bypassing the turbine wheel of the turbine;
A failure determination device for an exhaust system of an internal combustion engine, comprising: an exhaust bypass valve provided in the bypass passage and configured to adjust a flow rate of exhaust gas flowing through the bypass passage;
Exhaust temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust after the exhaust discharged from the turbine and the exhaust that has passed through the bypass passage merged;
A supercharging pressure detecting means for detecting a supercharging pressure;
A failure determination unit that distinguishes between a failure of the nozzle vane and a failure of the exhaust bypass valve based on the temperature of the exhaust detected by the exhaust temperature detection unit and the boost pressure detected by the boost pressure detection unit. When,
A failure determination device for an exhaust system of an internal combustion engine, comprising:
前記ノズルベーンの開度の指令値及び前記排気バイパス弁の開度の指令値に基づいて、過給圧の基準値である基準過給圧を算出する基準過給圧算出手段と、を更に備え、
前記故障判定手段が、前記排気温度検出手段によって検出された排気の温度と前記基準排気温度とを比較すると共に、前記過給圧検出手段によって検出された過給圧と前記基準過給圧とを比較することで、前記ノズルベーンの故障と前記排気バイパス弁の故障とを区別して判定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気系の故障判定装置。 Based on the command value of the opening degree of the nozzle vane and the command value of the opening degree of the exhaust bypass valve, the reference value of the temperature of the exhaust gas after the exhaust gas exhausted from the turbine and the exhaust gas passing through the bypass passage are merged A reference exhaust gas temperature calculating means for calculating a reference exhaust gas temperature,
A reference boost pressure calculating means for calculating a reference boost pressure that is a reference value of the boost pressure based on the command value of the opening degree of the nozzle vane and the command value of the opening degree of the exhaust bypass valve;
The failure determination means compares the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detection means and the reference exhaust gas temperature, and compares the supercharging pressure detected by the supercharging pressure detection means and the reference supercharging pressure. The failure determination device for an exhaust system of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the determination is made by comparing the failure of the nozzle vane and the failure of the exhaust bypass valve by comparison.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009163971A JP5326887B2 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Failure determination device for exhaust system of internal combustion engine |
DE102010031195.2A DE102010031195B4 (en) | 2009-07-10 | 2010-07-09 | Malfunction determining device and malfunction determining method for an exhaust system of an internal combustion engine |
FR1055630A FR2947863B1 (en) | 2009-07-10 | 2010-07-09 | APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING MALFUNCTION FOR EXHAUST SYSTEM OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009163971A JP5326887B2 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Failure determination device for exhaust system of internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011017325A true JP2011017325A (en) | 2011-01-27 |
JP5326887B2 JP5326887B2 (en) | 2013-10-30 |
Family
ID=43308011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009163971A Expired - Fee Related JP5326887B2 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Failure determination device for exhaust system of internal combustion engine |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5326887B2 (en) |
DE (1) | DE102010031195B4 (en) |
FR (1) | FR2947863B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011003108B4 (en) * | 2011-01-25 | 2015-06-11 | Continental Automotive Gmbh | Checking an exhaust flap |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005315163A (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Toyota Motor Corp | Multi-stage supercharging system for internal combustion engine |
JP2006046246A (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nissan Motor Co Ltd | Abnormality diagnosing device for turbocharger |
JP2008025529A (en) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Honda Motor Co Ltd | Failure detection device of supercharging pressure control means in supercharging device of engine |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4844335B2 (en) * | 2006-10-11 | 2011-12-28 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust bypass valve failure detection device |
JP2010151038A (en) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Toyota Motor Corp | Control device for internal combustion engine |
-
2009
- 2009-07-10 JP JP2009163971A patent/JP5326887B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-07-09 FR FR1055630A patent/FR2947863B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-07-09 DE DE102010031195.2A patent/DE102010031195B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005315163A (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Toyota Motor Corp | Multi-stage supercharging system for internal combustion engine |
JP2006046246A (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nissan Motor Co Ltd | Abnormality diagnosing device for turbocharger |
JP2008025529A (en) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Honda Motor Co Ltd | Failure detection device of supercharging pressure control means in supercharging device of engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102010031195A1 (en) | 2011-01-13 |
FR2947863B1 (en) | 2016-06-17 |
FR2947863A1 (en) | 2011-01-14 |
JP5326887B2 (en) | 2013-10-30 |
DE102010031195B4 (en) | 2019-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7895838B2 (en) | Exhaust gas recirculation apparatus of an internal combustion engine and control method thereof | |
JP4120524B2 (en) | Engine control device | |
JP4134816B2 (en) | Turbocharged engine | |
CN104487690B (en) | Internal combustion engine | |
JP5170339B2 (en) | Control device for an internal combustion engine with a supercharger | |
EP2500556B1 (en) | Internal combustion engine control device | |
JP5071242B2 (en) | Deterioration diagnosis device for exhaust temperature detection device of turbocharged engine | |
JP4285141B2 (en) | Fuel injection control device for diesel engine | |
JP5376051B2 (en) | Abnormality detection apparatus and abnormality detection method for EGR system | |
JP4736931B2 (en) | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine | |
JP4760671B2 (en) | Fault detection system for differential pressure sensor | |
JP2010190052A (en) | Supercharging system for internal combustion engine | |
JP2010242617A (en) | Abnormality detection system for internal combustion engine | |
JP5326887B2 (en) | Failure determination device for exhaust system of internal combustion engine | |
JP4940927B2 (en) | Turbocharger control device | |
JP3880319B2 (en) | Engine intake system abnormality detection device | |
JP2007162502A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2011132866A (en) | Exhaust pressure control system of internal combustion engine | |
JP5930288B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4827758B2 (en) | Fault diagnosis device for variable valve timing control device | |
JP2008169753A (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine | |
AU2019383763B2 (en) | Supercharging system | |
WO2011055435A1 (en) | Egr control system for internal combustion engine | |
JP2012246891A (en) | Intake device of internal combustion engine with supercharger | |
JP4816514B2 (en) | Internal combustion engine with a supercharger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120510 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130527 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130625 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130708 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5326887 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |