JP4832562B2 - ターボ過給機の異常判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、可変ベーンの開度の変更によって過給圧を制御するターボ過給機の異常判定装置に関し、特に、可変ベーンの固着を含む異常を判定するターボ過給機の異常判定装置に関する。

従来のこの種のターボ過給機の異常判定装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このターボ過給機は、内燃機関の排気通路に設けられた可変ベーン付きのタービンと、吸気通路に設けられ、タービンと一体に回転するコンプレッサを備えている。上記の可変ベーンをアクチュエータなどで駆動し、その開度を変化させることにより、タービンに吹き付けられる排ガスの量を変更し、コンプレッサの回転力を変更することによって、過給圧が制御される。

この異常判定装置では、内燃機関のアイドル運転時において、燃料噴射量と、ターボ過給機が正常なときに得られ、記憶された所定量との差が所定値以上のときに、可変ベーンの固着による異常が発生していると仮判定する。その場合、可変ベーンの開度を全開状態に制御するとともに、その状態で燃料噴射量と所定量との差が依然として所定値以上のときに、可変ベーンの固着による異常であると確定する。

また、この異常判定装置では、可変ベーンの固着異常が確定されたときに、警告灯を点灯することによって、運転者にターボ過給機の異常を通知するとともに、フェールモードを実行する。このフェールモードでは、スモークの排出量を抑制するために、燃料噴射量が低減されるとともに、排気通路内の圧力の上昇を抑制するために、タービンをバイパスするウェストゲートに設けられたウェストゲートバルブが全開状態に保持される。

特許第３７５１７２１号公報

外気の温度が非常に低い極低温状態（例えば−２５℃）において内燃機関を始動した場合に、可変ベーンが固着するという事象が発生しやすいことが確認された。これは、以下の理由による。すなわち、極低温時には内燃機関の燃焼温度が低下しやすく、その場合、排ガスに含まれる未燃燃料が多くなる。また、この未燃燃料には、フェノール類などの粘性の高い粒子状物質が含まれており、この粒子状物質は、極低温時に凝固するという特性がある。このため、粒子状物質が可変ベーンに付着した状態で、内燃機関が停止された場合に、粒子状物質が外気によって冷却され、凝固することによって、可変ベーンが固着するものと考えられる。また、凝固した粒子状物質は、排ガスの温度が所定温度（例えば１００℃）以上になると、溶解し、それにより、可変ベーンの固着が解消されることも確認されている。

さらに、可変ベーンが固着したときの開度に応じて、過給圧が増大する場合と、低下する場合がある。前者の場合には、過度の過給によりターボ過給機が故障したり、タービンの上流側の排気通路内の圧力が過大になることで、排気弁などの排気系のデバイスが故障したりするおそれがある。一方、後者の場合には、過給圧が小さく、排気通路内の圧力も過大にならないので、上述したターボ過給機や排気系のデバイスの故障が生じるおそれはない。以上から、可変ベーンの固着のパターンによっては、可変ベーンの固着を必ずしも異常と判定する必要はない。

これに対して、従来の異常判定装置では、可変ベーンの固着が確認されたときには、その固着パターンにかかわらず、ターボ過給機が異常と判定されるとともに、フェールモードが必ず実行される。このため、異常と判定する必要がない場合、すなわち過給圧が低下する固着パターンの場合でも、フェールモードが実行されることがあり、その場合には、燃料噴射量が不要に制限されてしまい、それにより、ドライバビリティが悪化してしまう。

このような不具合は、可変ベーンの固着を異常と判定せず、フェールモードを実行しないことで解消できるものの、前述したように、過給圧が増大する固着パターンの場合には、ターボ過給機や排気系のデバイスの故障を招くおそれがある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の始動時から、可変ベーンが非固着状態になるまでの期間において、可変ベーンの異常判定を実行するか否かを適切に決定することによって、ターボ過給機や排気系のデバイスの故障を回避できるとともに、ドライバビリティを向上させることができるターボ過給機の異常判定装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３の排気通路６に設けられ、可変ベーン７ｃを有し、可変ベーン７ｃの開度の変更によって過給圧を制御するターボ過給機（実施形態における（以下、本項において同じ）ターボチャージャ７）の異常判定装置１であって、可変ベーン７ｃが異常であるか否かを判定する異常判定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１３〜１８）と、可変ベーン７ｃが非固着状態であるか否かを判定する非固着状態判定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１１）と、内燃機関３に吸入される吸気の圧力を過給圧として検出する過給圧検出手段（過給圧センサ２４）と、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２１、ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関の運転状態（エンジン回転数ＮＥ）に応じて、過給圧の目標となる目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤを設定する目標過給圧設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１）と、内燃機関３の始動時から、非固着状態判定手段により可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定されるまでの期間において、検出された過給圧ＰＢＳＴと設定された目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤとの関係に基づいて、異常判定手段による可変ベーン７ｃの異常判定を実行するか否かを決定する異常判定実行決定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１２）と、を備えることを特徴とする。

このターボ過給機では、排気通路に設けられた可変ベーンを駆動し、その開度を変更することによって、タービンに吹き付けられる排ガスの量を変更し、タービンの回転力を変更することで、過給圧を制御する。このターボ過給機の異常判定装置によれば、異常判定手段によって、可変ベーンが異常であるか否かを判定するとともに、非固着状態判定手段によって、可変ベーンが非固着状態であるか否かを判定する。

前述したように、外気温度の極低温状態における内燃機関の始動時には、可変ベーンが固着することがあるものの、そのような場合でも、過給圧が過大になるおそれがない状況では、異常と判定する必要はない。本発明によれば、内燃機関の始動時から、可変ベーンが非固着状態であると判定されるまでの期間において、検出された過給圧と内燃機関の運転状態に応じて設定された目標過給圧との関係に基づいて、可変ベーンの異常判定を実行するか否かを決定する。

このため、例えば上記の期間において、検出された過給圧と目標過給圧との関係から、過給圧が増大していて、過大になるおそれがあると推定される状況において、可変ベーンの異常判定を実行することができる。それにより、可変ベーンが異常であると判定されたときには、過給圧が過大にならないように、例えば燃料噴射量を制限するなどのフェールセーフ制御を実行することによって、ターボ過給機や排気系のデバイスの故障を回避することができる。また、上記以外の状況では、過給圧が過大になるおそれがないため、異常判定を禁止することによって、異常と判定されることによる内燃機関の運転の不要な制限を回避でき、それにより、ドライバビリティを向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のターボ過給機の異常判定装置１において、異常判定実行決定手段は、過給圧ＰＢＳＴが目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤよりも大きいときに、可変ベーン７ｃの異常判定を実行すべきと決定し、過給圧ＰＢＳＴが目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤ以下のときに、可変ベーン７ｃの異常判定を禁止すべきと決定することを特徴とする。

この構成によれば、過給圧が目標過給圧よりも大きいときには、可変ベーンの異常判定を実行するので、可変ベーンの固着により、過給圧が過大になるおそれがある状況において、異常判定を確実に実行することができる。それにより、可変ベーンが異常であると判定されたときには、フェールセーフ制御を実行することによって、ターボ過給機や排気系のデバイスの故障を回避することができる。

一方、過給圧が目標過給圧以下のときには、可変ベーンの異常判定を禁止するので、過給圧が過大になるおそれがない状況において、異常判定に伴うフェールセーフ制御を禁止することができる結果、上述したターボ過給機などの故障を回避しながら、ドライバビリティを向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のターボ過給機の異常判定装置１において、排気通路６の温度を検出する排気温度検出手段（排気温センサ２５）をさらに備え、非固着状態判定手段は、検出された排気通路の温度（排気温ＴＥＸ）が所定温度ＴＲＥＦ以上である状態が所定期間（第２所定時間ＴＭＲＥＦ２）以上、継続したときに、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定することを特徴とする。

前述したように、内燃機関の始動時に、粒子状物質の付着・凝固によって可変ベーンが固着した場合でも、その後、粒子状物質が排ガスで暖められ、溶解することによって、固着状態は解消される。本発明によれば、検出された排気通路の温度が所定温度以上である状態が所定期間、継続したときに、可変ベーンが非固着状態であると判定するので、内燃機関の始動時に粒子状物質の凝固によって可変ベーンが固着していた場合でも、その後に粒子状物質が溶解し、固着が解消された状態を適切に判定することができる。したがって、内燃機関の始動時に、可変ベーンのそのような固着が発生していない状態を含めて、可変ベーンの非固着状態を精度良く判定することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載のターボ過給機の異常判定装置１において、内燃機関３の始動後の運転期間（第３タイマ値ＴＭ３）を計測する計測手段（第３タイマ２ｃ）と、外気の温度を検出する外気温度検出手段（外気温センサ２３）と、検出された外気温度（外気温ＴＡ）が小さいほど、所定期間（第３所定時間ＴＭＲＥＦ３）をより長く設定する所定期間設定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２３、図６）と、をさらに備え、非固着状態判定手段は、内燃機関の始動後において、計測された運転期間が所定期間以上のときに、可変ベーンが非固着状態であると判定することを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の始動後の運転期間が所定期間以上のときに、可変ベーンが非固着状態であると判定するので、可変ベーンの非固着状態の判定を精度良く行うことができる。また、外気温度が低いほど、粒子状物質が凝固しやすく、可変ベーンが固着しやすくなるとともに、排ガスの温度の上昇に伴って粒子状物質が溶解し、可変ベーンの固着状態が解消されるのに要する時間がより長くなる。このため、内燃機関の始動後の運転期間と比較される上記所定期間を、外気温度が小さいほど、より長く設定することによって、所定期間を外気温度に応じて適切に設定することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１または２に記載のターボ過給機の異常判定装置１において、内燃機関３の運転状態に応じて、可変ベーン７ｃの目標となる目標開度ＶＡＣＭＤを設定する目標開度設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２）と、設定された目標開度ＶＡＣＭＤに応じて、可変ベーン７ｃの開度を制御する制御手段（ＥＣＵ２）と、可変ベーン７ｃの開度を検出する開度検出手段（ベーン開度センサ２２）と、をさらに備え、非固着状態判定手段は、検出された可変ベーンの開度（ベーン開度ＶＡ）と目標開度ＶＡＣＭＤとの偏差が所定値（第２所定値ＶＲＥＦ２）以下である状態が所定期間（第４所定時間ＴＭＲＥＦ４）以上、継続したときに、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定することを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の運転状態に応じて、可変ベーンの目標開度を設定し、この目標開度に応じて、制御手段によって可変ベーンの開度を制御する。可変ベーンが固着していなければ、可変ベーンの開度は目標開度に良好に収束し、両者の偏差は小さくなる。このため、可変ベーンの開度と目標開度との偏差が所定値以下である状態が所定期間以上、継続したときに、可変ベーンが非固着状態であると適切に判定することができる。

本発明を適用した内燃機関の構成を概略的に示す図である。 異常判定装置の概略構成を示すブロック図である。 過給圧制御処理を示すメインフローである。 ターボチャージャの異常判定処理を示すメインフローである。 可変ベーンの固着状態の判定処理を示すサブルーチンである。 図５の処理で用いられるマップの一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図２に示すように、本実施形態による異常判定装置１は、後述する各種の制御処理を実行するためのＥＣＵ２を備えており、図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３に適用される。エンジン３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒のディーゼルエンジンであり、ターボチャージャ７を備えている。

エンジン３のシリンダヘッド３ａには、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が、燃焼室３ｂに臨むように取り付けられている。このインジェクタ４の開弁時間および開弁タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、それにより、燃料噴射量および燃料噴射時期が制御される。

エンジン３には、クランク角センサ２１が設けられている。このクランク角センサ２１は、マグネットロータ２１ａおよびＭＲＥピックアップ２１ｂで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば３０°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒においてピストン３ｄが吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

前述したターボチャージャ７は、吸気通路５に設けられたコンプレッサブレード７ａと、排気通路６に設けられ、タービンシャフト７ｄを介してコンプレッサブレード７ａに一体に連結されたタービンブレード７ｂと、複数の可変ベーン７ｃ（２つのみ図示）と、可変ベーン７ｃを駆動するベーンアクチュエータ７ｅなどを備えている。

このターボチャージャ７では、排気通路６を流れる排ガスによってタービンブレード７ｂが回転駆動されると、これと一体にコンプレッサブレード７ａが回転することによって、吸気を過給する過給動作が行われる。

可変ベーン７ｃは、タービンブレード７ｂを収容するハウジング（図示せず）の壁部に回動自在に取り付けられており、ベーンアクチュエータ７ｅに機械的に連結されている。

ベーンアクチュエータ７ｅは、負圧によって作動するダイアフラム式のものである。ベーンアクチュエータ７ｅには、負圧ポンプから負圧供給通路（いずれも図示せず）を介して負圧が供給され、この負圧供給通路の途中にベーン開度制御弁８が設けられている。

ベーン開度制御弁８は、電磁弁で構成されており、その開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることによって、ベーンアクチュエータ７ｅへの供給負圧が変化し、それに伴い、可変ベーン７ｃの開度（以下「ベーン開度」という）が変化することにより、過給圧が制御される。より具体的には、過給圧は、ベーン開度が小さいほど、タービンブレード７ｂに吹き付けられる排ガスの量が多くなることで、より大きくなるとともに、可変ベーン７ｃが全開状態のときに、ほぼ値０（無過給状態）になる。また、ベーンアクチュエータ７ｅに負圧が供給されていないときには、可変ベーン７ｃは全開状態に保持される。

排気通路６の可変ベーン７ｃ付近には、ベーン開度センサ２２が設けられている。このベーン開度センサ２２は、ベーン開度ＶＡを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、吸気通路５には、コンプレッサブレード７ａの上流側および下流側に、外気温センサ２３および過給圧センサ２４がそれぞれ設けられている。外気温センサ２３は、外気温ＴＡを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。過給圧センサ２４は、過給圧ＰＢＳＴを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

排気通路６のタービンブレード７ｂよりも上流側には、排気温センサ２５が設けられている。排気温センサ２５は、排気通路６内の温度（以下「排気温」という）ＴＥＸを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２６から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。さらに、ＥＣＵ２には、ターボチャージャ７が異常であることを運転者に警告するための警告灯２７が接続されている。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。また、ＥＣＵ２は、アップカウント式の第１〜第４タイマ２ａ〜２ｄを備えている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２６の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、燃料噴射量を含む燃料噴射制御処理やターボチャージャ７による過給圧の制御処理などの各種の制御処理を実行する。また、ＥＣＵ２は、ターボチャージャ７の異常判定処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、異常判定手段、非固着状態判定手段、運転状態検出手段、目標過給圧設定手段、異常判定実行決定手段、所定期間設定手段、目標開度設定手段、および制御手段に相当する。

図３は、上述した過給圧制御処理を示すフローチャートである。本処理は、所定の周期で実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量に応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、過給圧ＰＢＳＴの目標となる目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤを算出する。

次に、目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤに応じて、ベーン開度ＶＡの目標となる目標開度ＶＡＣＭＤを算出する（ステップ２）。

次いで、目標開度ＶＡＣＭＤに応じて、ベーン開度制御弁８の開度を制御する。これにより、ベーン開度ＶＡが目標開度ＶＡＣＭＤに制御され、それにより、過給圧ＰＢＳＴが目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤになるように制御される。

図４は、上述したターボチャージャ７の異常判定処理を示すフローチャートである。本処理は、所定の周期で実行される。本処理では、まずステップ１１において、固着フラグＦ＿ＦＩＸが「１」であるか否かを判別する。この固着フラグＦ＿ＦＩＸは、可変ベーン７ｃが固着状態であると判定されているときに「１」にセットされるものであり、その判定処理については後述する。

この判別結果がＹＥＳで、可変ベーン７ｃが固着状態であると判定されているときには、過給圧ＰＢＳＴが前記ステップ１で算出された目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤ以下であるか否かを判別する（ステップ１２）。この判別結果がＹＥＳのときには、可変ベーン７ｃが固着状態であるものの、その固着パターンが過給圧ＰＢＳＴが低下するか、または変化していないパターン（以下「減圧パターン」という）であるため、異常判定を行うことなく、そのまま本処理を終了する。

また、ステップ１２の判別結果がＮＯのときには、可変ベーン７ｃの固着パターンが過給圧ＰＢＳＴが増加するパターン（以下「増圧パターン」という）であるため、ステップ１３以降に進み、異常判定を実行する。一方、ステップ１１の判別結果がＮＯで、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定されているときには、前記ステップ１２をスキップして、ステップ１３に進む。

このステップ１３では、ベーン開度ＶＡと前記ステップ２で算出された目標開度ＶＡＣＭＤとの差の絶対値（＝｜ＶＡ−ＶＡＣＭＤ｜）が第１所定値ＶＲＥＦ１以下であるか否かを判別する。この第１所定値ＶＲＥＦ１は、例えば目標開度ＶＡＣＭＤの１０％の値に設定されている。

このステップ１３の判別結果がＹＥＳで、｜ＶＡ−ＶＡＣＭＤ｜≦ＶＲＥＦ１のときには、ベーン開度ＶＡが目標開度ＶＡＣＭＤにほぼ一致しており、可変ベーン７ｃが正常であるとして、そのことを表すために、異常フラグＦ＿ＶＮＮＧを「０」にセットする（ステップ１４）。次に、第１タイマ２ａのタイマ値（第１タイマ値）ＴＭ１を０にリセットし（ステップ１５）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ１３の判別結果がＮＯで、｜ＶＡ−ＶＡＣＭＤ｜＞ＶＲＥＦ１のときには、第１タイマ値ＴＭ１が第１所定時間ＴＭＲＥＦ１以上であるか否かを判別する（ステップ１６）。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

また、ステップ１６の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、｜ＶＡ−ＶＡＣＭＤ｜＞ＶＲＥＦ１の状態が第１所定時間ＴＭＲＥＦ１以上、継続したときには、可変ベーン７ｃの異常、例えば可変ベーン７ｃの固着の他、負圧供給通路の外れや、ベーン開度制御弁８への駆動信号の伝送経路の断線などによる可変ベーン７ｃの異常が発生しているとして、そのことを表すために、異常フラグＦ＿ＶＮＮＧを「１」にセットする（ステップ１７）。

次に、ターボチャージャ７の異常を運転者に警告するために、警告灯２７を点灯させ（ステップ１８）、本処理を終了する。また、ターボチャージャ７が異常と判定されたときには、フェールセーフ制御を実行し、過給圧が増大しないように、燃料噴射量が制限される。

図５は、前述した可変ベーン７ｃの固着状態の判定処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ２１において、排気温ＴＥＸが所定温度ＴＲＥＦ（例えば１５０℃）以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、第２タイマ２ｂのタイマ値（第２タイマ値）ＴＭ２を０にリセットする（ステップ２２）。

次に、外気温ＴＡに応じ、図６のマップを検索することによって、第３所定時間ＴＭＲＥＦ３を算出する（ステップ２３）。このマップでは、第３所定時間ＴＭＲＥＦ３は、外気温ＴＡが第１所定温度ＴＡ１（例えば０℃）以上のときに、第１所定値ＴＲ１（例えば０ｓｅｃ）に設定され、第１所定温度ＴＡ１よりも低い第２所定温度ＴＡ２（例えば−３０℃）のときに、第１所定値ＴＲ１よりも大きな第２所定値ＴＲ２（例えば１２０ｓｅｃ）に設定されている。また、第３所定時間ＴＭＲＥＦ３は、外気温ＴＡが第１所定温度ＴＡ１と第２所定温度ＴＡ２の間にあるときには、第１および第２所定値ＴＲ１，ＴＲ２の間で、外気温ＴＡが低いほど、より大きな値に設定されている。

次いで、第３タイマ２ｃのタイマ値（第３タイマ値）ＴＭ３が第３所定時間ＴＭＲＥＦ３以上であるか否かを判別する（ステップ２４）。なお、第３タイマ値ＴＭ３は、エンジン３の始動時、すなわち、イグニッションスイッチ（図示せず）のＯＮ時に０にリセットされる。

このステップ２４の判別結果がＮＯのとき、すなわち、エンジン３の始動後、第３所定時間ＴＭＲＥＦ３が経過していないときには、ベーン開度ＶＡと目標開度ＶＡＣＭＤとの差の絶対値（＝｜ＶＡ−ＶＡＣＭＤ｜）が第２所定値ＶＲＥＦ２以下であるか否かを判別する（ステップ２５）。この判別結果がＮＯのときには、第４タイマ２ｄのタイマ値（第４タイマ値）ＴＭ４を０にリセットする（ステップ２６）。

以上のように、ステップ２１，２４および２５の判別結果がいずれもＮＯで、排気温ＴＥＸが所定温度ＴＲＥＦよりも小さく、エンジン３の始動後、第３所定時間ＴＭＲＥＦ３が経過しておらず、かつ、ベーン開度ＶＡと目標開度ＶＡＣＭＤとの差の絶対値が第２所定値ＶＲＥＦ２よりも大きいときには、可変ベーン７ｃが固着状態であると判定し、そのことを表すために、固着フラグＦ＿ＦＩＸを「１」にセットし（ステップ２７）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ２１の判別結果がＹＥＳで、排気温ＴＥＸが所定温度ＴＲＥＦ以上のときには、第２タイマ値ＴＭ２が第２所定時間ＴＭＲＥＦ２（例えば１０〜２０ｓｅｃ）以上であるか否かを判別する（ステップ２８）。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。

また、ステップ２８の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、排気温ＴＥＸが所定温度ＴＲＥＦ以上である状態が、第２所定時間ＴＭＲＥＦ２以上、継続したときには、エンジン３の始動時に、粒子状物質の付着・凝固によって可変ベーン７ｃが固着していた場合でも、その後のエンジン３の運転によって、粒子状物質が排ガスで暖められ、溶解することによって、固着状態が解消されており、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定し、そのことを表すために、固着フラグＦ＿ＦＩＸを０にセットし（ステップ２９）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ２４の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、エンジン３の始動後、第３所定時間ＴＭＲＥＦ３以上が経過したときには、エンジン３の始動時に、粒子状物質の付着・凝固によって可変ベーン７ｃが固着していた場合でも、粒子状物質が排ガスで暖められ、溶解することによって、固着状態が解消されており、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定し、前記ステップ２９に進み、固着フラグＦ＿ＦＩＸを「０」にセットした後、本処理を終了する。

また、前記ステップ２５の判別結果がＹＥＳで、｜ＶＡ−ＶＡＣＭＤ｜≦ＶＲＥＦ２のときには、第４タイマ値ＴＭ４が第４所定時間ＴＭＲＥＦ４以上であるか否かを判別する（ステップ３０）。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。

一方、ステップ３０の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、｜ＶＡ−ＶＡＣＭＤ｜≦ＶＲＥＦ２の状態が、第４所定時間ＴＭＲＥＦ４以上、継続したときには、ベーン開度ＶＡが目標開度ＶＡＣＭＤに安定して収束しており、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定し、前記ステップ２９に進み、固着フラグＦ＿ＦＩＸを「０」にセットした後、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の始動時から、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定されるまでの期間において（ステップ１１：ＹＥＳ）、過給圧ＰＢＳＴが目標過給圧ＰＭＳＴＣＭＤよりも大きいときには、可変ベーン７ｃの固着パターンが減圧パターンであるとして、ターボチャージャ７の異常判定を実行するので、可変ベーン７ｃの固着により、過給圧ＰＢＳＴが過大になるおそれがある状況において、異常判定を確実に実行することができる。また、ターボチャージャ７が異常であると判定されたときには、フェールセーフ制御を実行するので、ターボチャージャ７や排気系のデバイスの故障を回避することができる。

一方、過給圧ＰＢＳＴが目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤ以下のときには、可変ベーン７ｃの固着パターンが増圧パターンであるとして、ターボチャージャ７の異常判定を禁止するので、過給圧ＰＢＳＴが過大になるおそれがない状況において、異常判定に伴うフェールセーフ制御を禁止することができる。その結果、上述したターボチャージャ７などの故障を回避しながら、ドライバビリティを向上させることができる。

また、排気温ＴＥＸが所定温度ＴＲＥＦ以上である状態が、第２所定時間ＴＭＲＥＦ２以上、継続したときに（ステップ２１，２８：ＹＥＳ）、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定するので、エンジン３の始動時に可変ベーン７ｃが固着していた場合でも、その後に粒子状物質が溶解し、固着が解消された状態を適切に判定することができる。その結果、可変ベーン７ｃの非固着状態を精度良く判定することができる。

さらに、エンジン３の始動後、第３所定時間ＴＭＲＥＦ３以上が経過したときに（ステップ２４：ＹＥＳ）、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定するので、その判定を精度良く行うことができる。また、第３所定時間ＴＭＲＥＦ３を外気温ＴＡが低いほど、より長く設定するので、第３所定時間ＴＭＲＥＦ３を外気温ＴＡに応じて適切に設定することができる。

また、ベーン開度ＶＡと目標開度ＶＡＣＭＤとの差の絶対値（＝｜ＶＡ−ＶＡＣＭＤ｜）が第２所定値ＶＲＥＦ２以下である状態が、第４所定時間ＴＭＲＥＦ４以上、継続したときに、可変ベーン７ｃが非固着状態であると判定するので、その判定を適切に行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、可変ベーン７ｃが固着状態であると判定されている状態において異常判定を実行するか否かを、過給圧ＰＢＳＴと目標過給圧ＰＢＳＴＣＭＤとの大小関係に応じて決定しているが、これに限らず、例えば過給圧と目標過給圧との差または比と所定値との比較結果に応じて決定してもよい。その場合、両者の差または比が所定値以上のときに、異常判定を実行すべきと決定される。

また、実施形態では、フェールセーフ制御として、燃料噴射量を制限しているが、これに限らず、例えば、排気通路にタービンをバイパスするように接続されたウェストゲートに設けられたウェストゲートバルブを全開状態に保持してもよい。

さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外のガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 異常判定装置
２ ＥＣＵ（異常判定手段、非固着状態判定手段、運転状態検出手段、目標過給圧設
定手段、異常判定実行決定手段、所定期間設定手段、目標開度設定手段
、および制御手段）
２ｃ 第３タイマ（計測手段）
３ エンジン
６ 排気通路
７ ターボチャージャ（ターボ過給機）
７ｃ 可変ベーン
２１ クランク角センサ（運転状態検出手段）
２２ ベーン開度センサ（開度検出手段）
２３ 外気温センサ（外気温度検出手段）
２４ 過給圧センサ（過給圧検出手段）
２５ 排気温センサ（排気温度検出手段）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＶＡ ベーン開度（可変ベーンの開度）
ＴＡ 外気温（外気温度）
ＰＢＳＴ 過給圧
ＴＥＸ 排気温（排気通路の温度）
ＶＡＣＭＤ 目標開度
ＰＢＳＴＣＭＤ 目標過給圧
ＴＲＥＦ 所定温度
ＶＲＥＦ２ 第２所定値（所定値）
ＴＭ３ 第３タイマ値（始動後の運転期間）
ＴＭＲＥＦ２ 第２所定時間（所定期間）
ＴＭＲＥＦ３ 第３所定時間（所定期間）
ＴＭＲＥＦ４ 第４所定時間（所定期間）

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、可変ベーンを有し、当該可変ベーンの開度の変更によって過給圧を制御するターボ過給機の異常判定装置であって、
   前記可変ベーンが異常であるか否かを判定する異常判定手段と、
   前記可変ベーンが非固着状態であるか否かを判定する非固着状態判定手段と、
   前記内燃機関に吸入される吸気の圧力を過給圧として検出する過給圧検出手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、過給圧の目標となる目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
   前記内燃機関の始動時から、前記非固着状態判定手段により前記可変ベーンが非固着状態であると判定されるまでの期間において、前記検出された過給圧と前記設定された目標過給圧との関係に基づいて、前記異常判定手段による前記可変ベーンの異常判定を実行するか否かを決定する異常判定実行決定手段と、
   を備えることを特徴とするターボ過給機の異常判定装置。
2. 前記異常判定実行決定手段は、
   前記過給圧が前記目標過給圧よりも大きいときに、前記可変ベーンの異常判定を実行すべきと決定し、
   前記過給圧が前記目標過給圧以下のときに、前記可変ベーンの異常判定を禁止すべきと決定することを特徴とする、請求項１に記載のターボ過給機の異常判定装置。
3. 前記排気通路の温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、
   前記非固着状態判定手段は、前記検出された前記排気通路の温度が所定温度以上である状態が所定期間以上、継続したときに、前記可変ベーンが非固着状態であると判定することを特徴とする、請求項１または２に記載のターボ過給機の異常判定装置。
4. 前記内燃機関の始動後の運転期間を計測する計測手段と、
   外気の温度を検出する外気温度検出手段と、
   当該検出された外気温度が小さいほど、所定期間をより長く設定する所定期間設定手段と、をさらに備え、
   前記非固着状態判定手段は、前記内燃機関の始動後において、前記計測された前記運転期間が前記所定期間以上のときに、前記可変ベーンが非固着状態であると判定することを特徴とする、請求項１または２に記載のターボ過給機の異常判定装置。
5. 前記内燃機関の運転状態に応じて、前記可変ベーンの目標となる目標開度を設定する目標開度設定手段と、
   当該設定された目標開度に応じて、前記可変ベーンの開度を制御する制御手段と、
   前記可変ベーンの開度を検出する開度検出手段と、をさらに備え、
   前記非固着状態判定手段は、前記検出された前記可変ベーンの開度と前記目標開度との偏差が所定値以下である状態が所定期間以上、継続したときに、前記可変ベーンが非固着状態であると判定することを特徴とする、請求項１または２に記載のターボ過給機の異常判定装置。

Images