JP5957919B2 - Failure diagnosis method for internal combustion engine supercharging assist device and internal combustion engine supercharging assist system - Google Patents
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Description
本発明は、ターボ式過給システムと内燃機関の過渡運転時に発生するターボラグによる空気量の不足を補うために、予め貯蔵した圧縮空気を気筒内に導入する過給補助システムを備えた内燃機関の過給補助システムの故障診断方法及び内燃機関の過給補助システムに関する。 The present invention relates to an internal combustion engine having a supercharging assist system that introduces compressed air stored in advance into a cylinder in order to compensate for a shortage of air amount due to a turbo lag generated during transient operation of the turbocharging system and the internal combustion engine. The present invention relates to a failure diagnosis method for a supercharging assist system and a supercharging assist system for an internal combustion engine.
自動車等の車両に搭載される内燃機関（エンジン）には、図１１に示すようなターボ式過給システム１が用いられているが、このターボ式過給システム１は、エンジン本体１１の吸気マニホールド１１ａに接続された吸気通路１２と、排気マニホールド１１ｂに接続された排気通路１３を有して構成され、更に、エアクリーナー１４の下流側でかつインタークーラー１６の上流側の吸気通路１２にターボ式過給器（ターボチャージャ）１５のコンプレッサ１５ａが設けられ、排気通路１３にターボ式過給器１５のタービン１５ｂが設けられている。
A turbo-
このターボ式過給器１５は、１本の羽根の両端に２つの羽根車が備えられ、その一方（タービン１５ｂ側）に排気ガスＧを流して羽根車を回転させ、これにより回転するもう一方（コンプレッサ１５ａ側）の羽根車で吸気した空気Ａを圧縮する。言い換えると、タービン１５ｂを用いて排気ガスＧから取り出した仕事をコンプレッサ１５ａが使い、空気Ａを圧縮する。これにより、従来に比べて高い圧力の空気Ａを筒内に導入できるため、筒内に導入される空気量を多くすることができる。従って、このターボ式過給器１５を用いたターボ式過給システム１では、より多くの空気Ａを筒内に導入できるため、トルクの向上、排気ガスの有害物質の低減を図ることができる。
The
しかしながら、このターボ式過給システム１による過給では、要求される空気量を筒内にターボ式過給器１５が導入できるようになるまでの間に時間差が生じ、いわゆるターボラグが発生するという短所がある。このターボラグは、排気ガスＧの圧力を利用してタービン１５ｂを回転させて、その回転でコンプレッサ１５ｂを作動させて空気Ａを圧縮し、その空気Ａを筒内（シリンダ内）に送り込み燃焼を行い、その排気ガスＧで更にタービン１５ｂを回転するというサイクルを繰り返して、筒内に導入する空気量を増加させるターボ式過給システム１では必ず発生する現象であり、特に過渡運転時に起きる。
However, the turbocharging by the
過渡運転時では、図１２に示すように、エンジン回転速度の増加にともない、必要となる空気量ｂも増加するが、このターボラグが発生すると、必要となる空気量ｂを確保できなくなる。このとき、推移するエンジン回転速度および負荷（アクセル開度）に応じて必要となる燃料量Ｂに対して必要な空気量ｂが増加するが、この空気量ｂに対して実際に供給される空気量ｃが斜線部分だけ少なくなってしまう。その結果、空気量ｃが少ないことにより燃焼可能な燃料量Ｃが減少して内燃機関の出力が低下し、また、ＥＧＲをかけられないことによりＮＯｘが増加して排気性能が悪化する。 At the time of transient operation, as shown in FIG. 12, as the engine rotational speed increases, the required air amount b also increases. However, when this turbo lag occurs, the required air amount b cannot be secured. At this time, the required air amount b increases with respect to the required fuel amount B according to the changing engine speed and load (accelerator opening), but the air actually supplied to this air amount b. The amount c is reduced by the hatched portion. As a result, when the amount of air c is small, the combustible fuel amount C decreases and the output of the internal combustion engine decreases, and when EGR cannot be applied, NOx increases and exhaust performance deteriorates.
このターボラグによる出力、排気性能の悪化に対する対策として、エンジン回転速度および負荷（アクセル開度）が急激に変化する時に、この変化と同時に、図１３に示すように、スーパーチャージャ又はエアコンプレッサ１７等を用いて予め圧縮空気タンク１８に貯蔵した圧縮空気Ａｃを、流路切替装置（切替バルブ）２０により空気吸入通路１２ａから過給補助通路１９に切り替えて吸気通路１２に導入して過渡運転時の空気量の不足を補う過給補助システム１０がある。
As a countermeasure against the deterioration of the output and exhaust performance due to the turbo lag, when the engine speed and load (accelerator opening) change rapidly, simultaneously with this change, as shown in FIG. The compressed air Ac previously used and stored in the
この過給補助システムとしては、例えば、吸気通路に接続した過給気通路と、所定の圧力の過給気を貯蔵し、該過給気を過給気通路に送出する過給気タンクと、過給気通路に設けられ、機関運転状態に応じて開閉する過給弁と、過給気通路を接続した部位よりも上流の吸気通路に設けられて吸気の逆流を防止する逆流防止弁とを含んで構成される内燃機関の過給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 As this supercharging assist system, for example, a supercharging air passage connected to the intake air passage, a supercharging air tank that stores supercharging air of a predetermined pressure, and sends the supercharging air to the supercharging air passage; A supercharging valve that is provided in the supercharging air passage and opens and closes according to the engine operating state; and a backflow prevention valve that is provided in the intake air passage upstream of the portion where the supercharging air passage is connected to prevent the backflow of the intake air. A supercharging device for an internal combustion engine configured to include it has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この過給補助により、過給補助を行わない場合に比べて、過給器のタービン側が回収するエントロピーが増加するため、過給器の応答性が向上し、これにより、ターボラグを改善でき、発進性能の向上と、排気ガスの有害成分の低減が可能となる。なお、過給補助の時に、圧縮空気が、吸気通路の上流側、即ち、エアクリーナー側へと逆流するのを防止するために、逆流防止用のバルブ（逆流防止弁）を吸気経路中に設置する必要がある。また、図１３の構成では、流路切替装置２０に過給補助の開始と終了を制御する機能と共に、この圧縮空気の逆流防止の機能を持たせている。
With this supercharging assistance, the entropy recovered by the turbine side of the supercharger is increased compared with the case where supercharging assistance is not performed, so that the responsiveness of the supercharger is improved, thereby improving the turbo lag and starting. It is possible to improve performance and reduce harmful components of exhaust gas. In order to prevent the compressed air from flowing back to the upstream side of the intake passage, that is, the air cleaner side during supercharging assistance, a backflow prevention valve (backflow prevention valve) is installed in the intake passage. There is a need to. In the configuration of FIG. 13, the flow
この流路切替装置２０は、過給補助システム１０において、要となる重要な装置であるため、この流路切替装置２０の現状を把握すると共に、故障が生じた際には、その故障内容を把握することが重要となる。
Since the flow
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、ターボ式過給システムと予め貯蔵した圧縮空気を気筒内に導入する過給補助システムを備えた内燃機関において、既存のセンサからの検出情報で、過給補助システムの流路切替装置の故障の有無とその故障状態を容易に診断できる内燃機関の過給補助システムの故障診断方法及び内燃機関の過給補助システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide an existing internal combustion engine including a turbocharging system and a supercharging assist system that introduces prestored compressed air into a cylinder. Provided is a failure diagnosis method for an internal combustion engine supercharging assist system and a supercharging assist system for an internal combustion engine that can easily diagnose whether or not the flow switching device of the supercharging assist system is faulty and its failure state based on detection information from a sensor. There is to do.
上記のような目的を達成するための本発明の内燃機関の過給補助システムの故障診断方法は、ターボ式過給システムと、流路切替装置により空気吸入通路から過給補助通路に切り替えて予め圧縮空気タンクに貯蔵された圧縮空気を気筒内に供給する過給補助システムとを備えた内燃機関の過給補助システムの故障診断方法において、前記流路切替装置の切り替え状況と、前記圧縮空気タンクの内部圧力の推移と、前記空気吸入通路における空気の移動の有無の検出結果とから、前記流路切替装置の故障状態を判断することを特徴とする方法である。 In order to achieve the above object, a failure diagnosis method for a supercharging assist system of an internal combustion engine according to the present invention is performed by switching from an air intake passage to a supercharging assist passage by a turbo-type supercharging system and a flow switching device in advance. In a failure diagnosis method for a supercharging assist system of an internal combustion engine comprising a supercharging assist system for supplying compressed air stored in a compressed air tank into a cylinder, the switching status of the flow path switching device, and the compressed air tank The failure state of the flow path switching device is determined from the transition of the internal pressure of the air and the detection result of the presence or absence of air movement in the air intake passage.
この方法によれば、過給補助システムの故障診断のために新たなセンサを設けることなく、流路切替装置の故障の有無と流路切替装置と過給補助システムの故障状態を容易に診断することができる。 According to this method, it is possible to easily diagnose the presence / absence of a failure of the flow switching device and the failure state of the flow switching device and the supercharging assist system without providing a new sensor for failure diagnosis of the supercharging assist system. be able to.
上記の内燃機関の過給補助システムの故障診断方法で、過給補助実施状態において、前記内部圧力が低下しない場合は、前記流路切替装置が非過給補助状態で固まり、空気吸入通路からしか気筒内に空気を供給できない第１故障状態にあると判断する第１判断と、過給補助実施状態において、前記内部圧力が低下しており、且つ、前記空気吸入通路における空気の移動が検出される場合は、前記流路切替装置が切り替え途中状態で固まり、前記空気吸入通路からの空気と前記圧縮空気タンクの圧縮空気との両方が気筒内に供給されている第２故障状態にあると判断する第２判断と、過給補助終了後において、前記空気吸入通路における空気の移動が検出されない場合は、前記流路切替装置が過給補助状態で固まり、前記過給補助通路からしか気筒内に空気を供給できない第３故障状態にあると判断する第３判断と、過給補助終了後において、前記圧縮空気タンクに圧縮空気を貯蔵する際に、前記空気吸入通路における空気の移動が検出されるが、前記内部圧力が上昇しない場合は、前記第２故障状態にあると判断する第４判断と、過給補助終了後において、前記圧縮空気タンクに圧縮空気を貯蔵する際に、前記空気吸入通路における空気の移動が検出され、且つ、前記内部圧力が上昇するが予め設定された目標圧力まで予め設定された時間内に達しない場合は、空気漏れである第４故障状態にあると判断する第５判断のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせ又は全部を行う。 If the internal pressure does not decrease in the supercharging assisting state in the above-described internal combustion engine supercharging assist system failure diagnosis method, the flow path switching device is solidified in the nonsupercharging assisting state, and only from the air intake passage. In the first determination that it is determined that there is a first failure state in which air cannot be supplied into the cylinder, and in the supercharging assist execution state, the internal pressure has decreased, and the movement of air in the air intake passage is detected. The flow path switching device is solidified in the middle of switching, and is determined to be in a second failure state in which both air from the air intake passage and compressed air in the compressed air tank are supplied into the cylinder. After the second determination to be performed and when the supercharging assistance is finished, if the movement of air in the air intake passage is not detected, the flow path switching device is solidified in the supercharging assistance state, and only from the supercharging assistance passage A third judgment determines that the third fault condition can not supply air into the cylinder, after the boost assistance ended, when storing compressed air into the compressed air tank, the movement of air in the air intake passage When the internal pressure does not increase, a fourth determination that determines that the second failure state is present, and after storing the compressed air in the compressed air tank after the completion of supercharging assistance , If the movement of air in the air intake passage is detected and the internal pressure increases but does not reach the preset target pressure within the preset time, it is in the fourth failure state that is an air leak. Any one or some combination or all of the fifth judgments to be judged are performed.
この方法によれば、過給補助システムで重要な役割を果たしている流路切替装置の故障の有無のみならず、流路切替装置と過給補助システムの故障状態を詳細に把握することができる。 According to this method, it is possible to grasp in detail the failure state of the flow path switching device and the supercharging assist system as well as whether or not the flow path switching device plays an important role in the supercharging assist system.
そして、上記の目的を達成するための内燃機関の過給補助システムは、ターボ式過給システムと、流路切替装置により空気吸入通路から過給補助通路に切り替えて予め圧縮空気タンクに貯蔵された圧縮空気を気筒内に供給する過給補助システムと、過給補助を制御する制御装置とを備えた内燃機関の過給補助システムにおいて、前記制御装置が、前記流路切替装置の切り替え状況と、前記圧縮空気タンクの内部圧力の推移と、前記空気吸入通路に配置された吸気量センサによる空気の移動の有無の検出結果とから、前記流路切替装置の故障状態を判断する制御を行うように構成される。 An internal combustion engine supercharging assist system for achieving the above object is stored in a compressed air tank in advance by switching from an air suction passage to a supercharging assist passage by a turbo-type supercharging system and a flow path switching device. In a supercharging assistance system for an internal combustion engine comprising a supercharging assistance system for supplying compressed air into a cylinder and a control device for controlling supercharging assistance, the control device is configured to switch the flow path switching device; Control is performed to determine the failure state of the flow path switching device from the transition of the internal pressure of the compressed air tank and the detection result of the presence or absence of air movement by the intake air amount sensor disposed in the air intake passage. Composed.
この構成によれば、過給補助システムの故障診断のために新たなセンサを設けることなく、流路切替装置の故障の有無と流路切替装置と過給補助システムの故障状態を容易に診断することができる。 According to this configuration, it is possible to easily diagnose the presence or absence of the flow path switching device and the failure state of the flow path switching device and the supercharging assist system without providing a new sensor for failure diagnosis of the supercharging assist system. be able to.
上記の内燃機関の過給補助システムで、過給補助実施状態において、前記内部圧力が低下しない場合は、前記流路切替装置が非過給補助状態で固まり、空気吸入通路からしか気筒内に空気を供給できない第１故障状態にあると判断する第１判断と、過給補助実施状態において、前記内部圧力が低下しており、且つ、前記吸気量センサにより空気の移動が検出される場合は、前記流路切替装置が切り替え途中状態で固まり、前記空気吸入通路からの空気と前記圧縮空気タンクの圧縮空気との両方が気筒内に供給されている第２故障状態にあると判断する第２判断と、過給補助終了後において、前記吸気量センサにより空気の移動が検出されない場合は、前記流路切替装置が過給補助状態で固まり、前記過給補助通路からしか気筒内に空気を供給できない第３故障状態にあると判断する第３判断と、過給補助終了後において、前記圧縮空気タンクに圧縮空気を貯蔵する際に、前記吸気量センサにより空気の移動が検出されるが、前記内部圧力が上昇しない場合は、前記第２故障状態にあると判断する第４判断と、過給補助終了後において、前記圧縮空気タンクに圧縮空気を貯蔵する際に、前記吸気量センサで空気の移動が検出され、且つ、前記内部圧力が上昇するが予め設定された目標圧力まで予め設定された時間内に達しない場合は、空気漏れである第４故障状態にあると判断する第５判断のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせ又は全部を行う制御を行うように、前記制御装置が構成される。 In the supercharging assist system for an internal combustion engine, when the internal pressure does not decrease in the supercharging assisting state, the flow path switching device is solidified in the nonsupercharging assisting state, and air is introduced into the cylinder only from the air intake passage. In the first determination that it is determined that there is a first failure state that cannot be supplied, and in the supercharging assist execution state, when the internal pressure is reduced and the movement of air is detected by the intake air amount sensor, A second determination for determining that the flow path switching device is solidified in the middle of switching and is in a second failure state in which both air from the air intake passage and compressed air in the compressed air tank are supplied into the cylinder. If no air movement is detected by the intake air amount sensor after supercharging assistance is completed, the flow path switching device is solidified in the supercharging assistance state, and air is supplied into the cylinder only from the supercharging assistance passage. A third judgment determines that the third fault condition that can not, after the boost assistance ended, when storing compressed air into the compressed air tank, by the intake air quantity sensor but movement of the air is detected, When the internal pressure does not increase, a fourth determination is made to determine that the second failure state is present, and an air intake sensor is used to store compressed air in the compressed air tank after supercharging assistance is completed. And when the internal pressure rises but does not reach the preset target pressure within the preset time, the fifth judgment is judged to be in the fourth failure state that is air leakage. The control device is configured to perform control to perform any one or some combination or all of the above.
この構成によれば、過給補助システムで重要な役割を果たしている流路切替装置の故障の有無のみならず、流路切替装置と過給補助システムの故障状態を詳細に把握することができる。 According to this configuration, it is possible to grasp in detail the failure state of the flow path switching device and the supercharging assist system as well as whether or not the flow path switching device plays an important role in the supercharging assist system.
本発明に係る内燃機関の過給補助システムの故障診断方法及び内燃機関の過給補助システムによれば、ターボ式過給システムと、予め貯蔵された圧縮空気を気筒内に供給する過給補助システムとを備えた内燃機関において、流路切替装置の切り替え状況と、圧縮空気タンクの内部圧力の推移と、空気吸入通路における空気の移動の有無の検出結果という、標準的に備わっているセンサからの情報で流路切替装置の故障の有無と、流路切替装置と過給補助システムの故障状態を容易に判断することができる。 According to the failure diagnosis method for an internal combustion engine supercharging assist system and the internal combustion engine supercharging assist system according to the present invention, a turbocharging system and a supercharging assist system that supplies prestored compressed air into a cylinder. From the standard sensors, such as the switching status of the flow path switching device, the transition of the internal pressure of the compressed air tank, and the detection result of the presence or absence of air movement in the air intake passage It is possible to easily determine the presence or absence of a failure of the flow path switching device and the failure state of the flow path switching device and the supercharging assist system from the information.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の過給補助システムの故障診断方法及び内燃機関の過給補助システムについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a failure diagnosis method for an internal combustion engine supercharging assist system and an internal combustion engine supercharging assist system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態の内燃機関の過給補助システム１０を備えた内燃機関（エンジン）は、エンジン本体１１の吸気マニホールド１１ａに接続された吸気通路１２と、排気マニホールド１１ｂに接続された排気通路１３を有して構成され。更に、エアクリーナー１４の下流側でかつインタークーラー１６の上流側の吸気通路１２にターボチャージャ（ターボ式過給器）１５のコンプレッサ１５ａが設けられ、排気通路１３にターボチャージャ１５のタービン１５ｂが設けられ、ターボ式過給システム１を構成している。
As shown in FIGS. 1 and 2, an internal combustion engine (engine) including an internal combustion engine supercharging
この内燃機関の過給補助システム１０では、過渡運転時に、ターボラグによる空気量不足に対応して圧縮空気Ａｃを吸気通路１２に供給するために、圧縮空気Ａｃを生成するコンプレッサ１７とこの圧縮空気Ａｃを貯蔵する圧縮空気タンク１８を設けた過給補助通路１９が、吸気通路１２に流路切替装置（切り替えバルブ）２０を介して接続される。この流路切替装置２０により、内燃機関の過渡運転時に、空気吸入通路１２ａから過給補助通路１９に切り替えて、この過給補助通路１９から圧縮空気Ａｃを吸気通路１２に供給する過給補助を行う。なお、この圧縮空気タンク１８には内部圧力Ｐｉを測定するための圧力センサ５１が設けられている。また、空気吸入通路１２ａには、空気Ａの流量を測定するための吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）５２が設けられている。
In the supercharging
つまり、この内燃機関は、ターボチャージャ１５を有するターボ式過給システム１と、流路切替装置２０により空気吸入通路１２ａから過給補助通路１９に切り替えて予め圧縮空気タンク１８に貯蔵された圧縮空気Ａｃを気筒内に供給する過給補助システム１０とを備えて構成される。
In other words, the internal combustion engine includes the
そして、流路切替装置２０としては、ｍｓｅｃオーダーの極めて短時間で流路を切り替える必要があるために、図４及び図５に示すようなシャッター方式の切替バルブを用いる。この流路切替装置２０は、空気吸入通路１２ａに接続される第１流路２１と、過給補助通路１９に接続される第２流路２２と、エンジン本体１１側の吸気通路１２に接続される第３流路２３を有するケース２４と、このケース２４内をＸ１−Ｘ２方向にスライドして、第１流路２１と第３流路２３との間と、第２流路２２と第３流路２３との間を遮断又は連通するシャッター部材２５を備えて構成する。
The flow
このシャッター部材２５には、連通用貫通穴２５ａが設けられており、このシャッター部材２５は空気シリンダ（エアシリンダ）３０のロッド３１の伸縮により、Ｘ１−Ｘ２方向に移動する。つまり、このシャッター部材２５を圧縮空気Ａｃで駆動される空気シリンダ３０によってスライドさせるように構成する。図４に示すようにＸ１方向に移動した場合は、第１流路２１と第３流路２３の間が連通し、第２流路２２と第３流路２３の間が遮断される。一方、図５に示すようにＸ２方向に移動した場合は、第１流路２１と第３流路２３の間が遮断され、第２流路２２と第３流路２３の間が連通する。この構成の流路切替装置２０を用いることにより、流路を著しく高速で切り替えることができる。
The
そして、過給補助システム１０の流路切替装置２０のシャッター部材２５を移動させる空気シリンダ３０は、図６に示すように構成される。つまり、空気シリンダ３０は、第１空気室３２ａと第２空気室３２ｂの間に、ロッド３１に固定されている受圧部材３３が配置されている。また、第１空気室３２ａに連通する第１連通路３４ａと圧縮空気タンク４０を連通する第１空気供給通路４１ａとの間に第１空気供給弁３５ａが配置され、第２空気室３２ｂに連通する第２連通路３４ｂと圧縮空気タンク４０を連通する第２空気供給通路４１ｂとの間に第２空気供給弁３５ｂが配置されている。更に、第１連通路３４ａを大気に開放する第１大気開放弁３６ａが配置され、第２連通路３４ｂを大気に開放する第２大気開放弁３６ｂが配置されている。これらの第１空気供給弁３５ａ、第２空気供給弁３５ｂ、第１大気開放弁３６ａ、及び第２大気開放弁３６ｂは、電磁弁で形成され、開閉制御される。
And the
次に、この空気シリンダ３０による、シャッター部材２５の移動と第１流路２１と第２流路２２との切り替えに関して説明する。流路切替装置２０の流路の切り替えは図７〜図１０に示すような空気シリンダ３０の弁操作により行われる。
Next, the movement of the
図７は、第１流路２１と第３流路２３の間が連通し、空気吸入通路１２ａからの空気を吸気通路１２に供給しているときの待機状態、即ち、非過給補助状態である第１ステップ状態を示す。この非過給補助状態では、第１空気供給弁３５ａ、第２空気供給弁３５ｂ、第２大気開放弁３６ｂを閉弁し、第１大気開放弁３６ａのみを開弁している。これにより、第１空気室３２ａの圧縮空気Ａｃを大気に開放し、第１空気室３２ａの圧力を大気圧にして、切替時のロッド３１の切り替得動作を円滑して、過給補助開始時に流路切替装置２０が空気吸入通路１２ａ側の第１流路２１から過給補助通路１９側の第２流路２２に切り替える際の第１切替速度を高める。
FIG. 7 shows a standby state when the
図８は、過給補助の開始に際して、第１流路２１と第３流路２３の間を遮断し、第２流路２２と第３流路２３との間を連通させるためのシャッター部材２５の移動時の空気シリンダ３０の第２ステップ状態を示す。この第２ステップ状態では、第１空気供給弁３５ａ、第２大気開放弁３６ｂを閉弁し、第２空気供給弁３５ｂ、第１大気開放弁３６ａを開弁して、圧縮空気タンク４０の圧縮空気Ａｃを第２空気室３２ｂに供給して流路切替装置２０のシャッター部材２５を高速の第１切替速度でＸ２方向に移動させる。
FIG. 8 shows a
図９は、第１流路２１と第３流路２３の間を遮断し、第２流路２２と第３流路２３との間を連通させた後で、過給補助通路１９から圧縮空気Ａｃを吸気通路１２に供給している過給補助状態における空気シリンダ３０の第３ステップ状態を示す。この第３ステップ状態は、流路切替装置２０のシャッター部材２５の高速移動完了の後であるが、次の開始前の状態への切り替えに迅速に対応できるように、第１空気供給弁３５ａ、第２空気供給弁３５ｂ、第１大気開放弁３６ａを閉弁し、第２大気開放弁３６ｂを開弁して、空気シリンダ３０内の第２空気室３２ｂの圧縮空気Ａｃを大気に開放し、第２空気室３２ｂの圧力を大気圧にしている。
FIG. 9 shows a state where the
図１０は、過給補助の終了に際して、第２流路２２と第３流路２３の間を遮断し、第１流路２１と第３流路２３との間を連通させるためのシャッター部材２５の移動時の空気シリンダ３０の第４ステップ状態を示す。この第４ステップ状態では、第２空気供給弁３５ｂ、第１大気開放弁３６ａを閉弁し、第１空気供給弁３５ａ、第２大気開放弁３６ｂを開弁して、圧縮空気タンク４０の圧縮空気Ａｃを第１空気室３２ａに供給して流路切替装置２０のシャッター部材２５を高速の第２切替速度でＸ１方向に移動させる。
FIG. 10 shows a
そして、図１０の第４ステップ状態により、シャッター部材２５がＸ１方向への移動を完了すると、図７の第１ステップ状態に戻り、第１流路２１と第３流路２３の間が連通し、空気吸入通路１２ａからの空気を吸気通路１２に供給しているときの空気シリンダ３０の待機状態となる。この図７〜図１０の一連の空気シリンダ３０のバルブ操作を繰り返すことで、過給補助を繰り返し行うことができる。この図７〜図１０の一連の空気シリンダ３０のバルブ操作により、迅速にシャッター部材２５をＸ１−Ｘ２方向に移動して、流路切替装置２０の流路を切り替えることができる。
Then, when the
次に、この内燃機関の過給補助システムの故障診断方法について説明する。この故障診断方法は、ターボチャージャ１５と流路切替装置２０等の制御、即ち、ターボ式過給システム１と過給補助システム１０の操作を行う制御装置５０ａによって行われる。この制御装置５０ａは、内燃機関の全般を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれるエンジン制御装置５０に組み込まれて構成される。
Next, a failure diagnosis method for the supercharging assist system of the internal combustion engine will be described. This failure diagnosis method is performed by the
この故障診断方法では、流路切替装置２０の切り替え状況と、図１及び図２に示すように、圧縮空気タンク１８に設けられた圧力センサ５１で検出される内部圧力Ｐｉの推移と、空気吸入通路１２ａに設けられた吸気量センサ５２で検出される空気の移動の有無の検出結果とから、流路切替装置２０の故障の有無と、流路切替装置２０及び過給補助システム１０の故障状態を判断する。
In this failure diagnosis method, the switching state of the flow
この故障診断方法は、図３に示すような制御フローに基づいて行うことができる。この図３の制御フローが上位の制御フローに呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１で、過給補助実施状態か否かを判定する。つまり、流路切替装置２０が、図１の非過給補助状態から図２の過給補助状態に移行しているか否かを判定する。
This failure diagnosis method can be performed based on a control flow as shown in FIG. When the control flow of FIG. 3 is called by the upper control flow and starts, it is determined in step S11 whether or not it is in the supercharging assist execution state. That is, it is determined whether or not the flow
このステップＳ１１の判定で、過給補助実施状態であれば(ＹＥＳ)、ステップＳ１２に行き、圧縮空気タンク１８の内部圧力Ｐｉが低下しているか否かを判定する。つまり、圧縮空気タンク１８に貯蔵された圧縮空気Ａｃが吸気通路１２又は空気吸入通路１２ａ等に供給されている又は空気漏れであるか否かを判定する。
If it is determined in step S11 that the supercharging assisting state is set (YES), the process goes to step S12 to determine whether or not the internal pressure Pi of the
このステップＳ１２の判定で、内部圧力Ｐｉが低下していない場合は（ＮＯ）、過給補助実施状態であるにもかかわらず、圧縮空気タンク１８に貯蔵された圧縮空気Ａｃが気筒内に供給されていないと判断できるので、ステップＳ４１に行き、流路切替装置２０が非過給補助状態で固まり、圧縮空気Ａｃが吸気通路１２に流れず、空気吸入通路１２ａからしか気筒内に空気Ａを供給できない第１故障状態にあると判断する第１判断を行う。そして、リターンに行き、上位の制御フローに戻る。
If the internal pressure Pi does not decrease in the determination of step S12 (NO), the compressed air Ac stored in the
ステップＳ１２の判定で内部圧力Ｐｉが低下している場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１３に行き、吸気量センサ５２により空気の移動が検出されるか否かを判定し、空気の移動が検出される場合は（ＹＥＳ）、過給補助実施状態であるにもかかわらず、空気吸入通路１２ａと過給補助通路１９とが完全に切り替わっておらず、空気吸入通路１２ａの空気Ａが移動していると判断できるので、ステップＳ４２に行き、流路切替装置２０が切り替え途中状態で固まり、空気吸入通路１２ａからの空気Ａと圧縮空気タンク１８の圧縮空気Ａｃとの両方が気筒内に供給されている第２故障状態にあると判断する第２判断を行う。そして、リターンに行き、上位の制御フローに戻る。
If the internal pressure Pi has decreased in the determination in step S12 (YES), the process goes to step S13, where it is determined whether the air movement is detected by the intake
ステップＳ１３の判定で空気の移動が検出されない場合は（ＮＯ）、特に故障していないとして、リターンに行き、上位の制御フローに戻る。 If no air movement is detected in the determination in step S13 (NO), it is determined that no failure has occurred and the process returns to the upper control flow.
ステップＳ１１の判定で、過給補助実施状態でないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１４に行き、過給補助実施直後か否かを判定する。つまり、流路切替装置２０が、図２の過給補助状態から図１の過給補助状態に移行した直後か否かを判定する。この判定で過給補助実施直後である場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１５に行き、吸気量センサ５２により空気の移動が検出されるか否かを判定し、即ち、空気吸入通路１２ａからの空気Ａが気筒に導入されているか否かを判定し、空気の移動が検出されない場合は（ＮＯ）、ステップＳ４３に行き、流路切替装置２０が過給補助状態で固まり、過給補助通路１９からしか気筒内に空気Ａを供給できない第３故障状態にあると判断する第３判断を行う。そして、リターンに行き、上位の制御フローに戻る。 ステップＳ１５の判定で空気の移動が検出される場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１６に行き、内部圧力Ｐｉが上昇しているか否かを判定し、即ち、圧縮空気タンク１８からの圧縮空気Ａｃの気筒側への漏出がないか否かを判定し、上昇していない場合は（ＮＯ）、ステップＳ４４に行き、流路切替装置２０が切り替え途中状態で固まり、空気吸入通路１２ａからの空気Ａと圧縮空気タンク１８の圧縮空気Ａｃとの両方が気筒内に供給されている第２故障状態にあると判断する第４判断を行う。そして、リターンに行き、上位の制御フローに戻る。
If it is determined in step S11 that it is not in the supercharging assistance execution state (NO), the process goes to step S14 to determine whether it is immediately after supercharging assistance is implemented. That is, it is determined whether or not the flow
ステップＳ１６の判定で、内部圧力Ｐｉが上昇している場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１７に行き、内部圧力Ｐｉが予め設定された目標圧力Ｐｔまで予め設定された所定時間内に達するか否かを判定し、即ち、圧縮空気タンク１８と過給補助通路１９に空気漏れがないか否かを判定し、所定時間内に達しない場合は（ＮＯ）、ステップＳ４５に行き、シール不良により圧縮空気Ａがどこかに漏れている空気漏れである第４故障状態にあると判断する第５判断を行う。そして、リターンに行き、上位の制御フローに戻る。
If it is determined in step S16 that the internal pressure Pi is increasing (YES), the process goes to step S17 to determine whether the internal pressure Pi reaches a preset target pressure Pt within a preset time. In other words, it is determined whether there is no air leak in the
ステップＳ１７の判定で、内部圧力Ｐｉが予め設定された目標圧力Ｐｔまで予め設定された所定時間内に達した場合は（ＹＥＳ）、特に、故障していないとして、リターンに行き、上位の制御フローに戻る。 If it is determined in step S17 that the internal pressure Pi has reached the preset target pressure Pt within a preset time (YES), it is determined that no failure has occurred, and the process returns to the upper control flow. Return to.
この図３の制御フローを繰り返し実施することで、過給補助実施状態において、内部圧力Ｐｉが低下しない場合は、流路切替装置２０が非過給補助状態で固まり、空気吸入通路１２ａからしか気筒内に空気Ａを供給できない第１故障状態と判断する第１判断と、過給補助実施状態において、内部圧力Ｐｉが低下しており、且つ、吸気量センサ５２により空気の移動が検出される場合は、流路切替装置２０が切り替え途中状態で固まり、空気吸入通路１２ａからの空気Ａと圧縮空気タンク１８の圧縮空気Ａｃとの両方が気筒内に供給されている第２故障状態と判断する第２判断を行うことができる。
By repeatedly performing the control flow of FIG. 3, when the internal pressure Pi does not decrease in the supercharging assistance execution state, the flow
また、過給補助終了後において、吸気量センサ５２により空気の移動が検出されない場合は、流路切替装置２０が過給補助状態で固まり、過給補助通路１９からしか気筒内に空気Ａを供給できない第３故障状態と判断する第３判断と、過給補助終了後において、吸気量センサ５２により空気の移動が検出されるが、内部圧力Ｐｉが上昇しない場合は、第２故障状態と判断する第４判断と、過給補助終了後において、吸気量センサ５２で空気の移動が検出され、且つ、内部圧力Ｐｉが上昇するが予め設定された目標圧力Ｐｔまで予め設定された時間内に達しない場合は、空気漏れである第４故障状態と判断する第５判断を行うことができる。
In addition, when air movement is not detected by the intake
そして、第１から第４の故障状態のいずれかになっていると判断した場合には、「故障が発生している」ことと、必要に応じて「故障状態（第１から第４故障状態のいずれであるか）」を、ディスプレイ上に表示したり、音声通知したりして、内燃機関を搭載した車両を運転するドライバーなどの使用者に知らせるように構成する。 When it is determined that any one of the first to fourth failure states has occurred, “failure has occurred” and if necessary, “failure state (first to fourth failure states) Is displayed on a display or by voice notification to inform a user such as a driver driving a vehicle equipped with an internal combustion engine.
上記の構成の内燃機関の過給補助システムの故障診断方法及び内燃機関の過給補助システム１０によれば、ターボ式過給システム１と、予め貯蔵された圧縮空気Ａｃを気筒内に供給する過給補助システム１０とを備えた内燃機関において、流路切替装置２０の切り替え状況と、圧縮空気タンク１８の内部圧力Ｐｉの推移と、空気吸入通路１２ａにおける空気の移動の有無の検出結果という、標準的に備わっているセンサ５１、５２からの情報で流路切替装置２０の故障の有無と、流路切替装置２０と過給補助システム１０の故障状態を容易に判断することができる。
According to the failure diagnosis method for the supercharging assist system of the internal combustion engine and the supercharging
本発明の内燃機関の過給補助システムの故障診断方法及び内燃機関の過給補助システムによれば、流路切替装置の切り替え状況と、圧縮空気タンクの内部圧力の推移と、空気吸入通路における空気の移動の有無の検出結果という、標準的に備わっているセンサからの情報で流路切替装置の故障状態と、過給補助システムの故障状態を容易に判断することができるので、数多くの車両に搭載する内燃機関等に利用できる。 According to the internal combustion engine supercharging assist system failure diagnosis method and internal combustion engine supercharging assist system according to the present invention, the switching state of the flow path switching device, the transition of the internal pressure of the compressed air tank, and the air in the air intake passage Because it is possible to easily determine the failure status of the flow path switching device and the failure status of the supercharging assist system based on the information from the standard sensor that is the detection result of the presence or absence of movement of It can be used for the internal combustion engine etc.
１ ターボ式過給システム
１０ 過給補助システム
１１ エンジン本体
１２ 吸気通路
１２ａ 空気吸入通路
１３ 排気通路
１５ ターボチャージャ（ターボ式過給器）
１７ コンプレッサ（圧縮空気用）
１８ 圧縮空気タンク
１９ 過給補助通路
２０ 流路切替装置（切り替えバルブ）
２１ 第１流路
２２ 第２流路
２３ 第３流路
２４ ケース
２５ シャッター部材
３０ 空気シリンダ（エアシリンダ）
５０ エンジン制御装置（ＥＣＵ）
５０ａ 制御装置
５１ 圧力センサ
５２ 吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）
Ａ 空気
Ａｃ 圧縮空気
Ｇ 排気ガス
Ｐｉ 内部圧力
Ｐｔ 目標圧力
DESCRIPTION OF
17 Compressor (for compressed air)
18
21
50 Engine control unit (ECU)
A Air Ac Compressed air G Exhaust gas Pi Internal pressure Pt Target pressure
Claims (4)
前記流路切替装置の切り替え状況と、前記圧縮空気タンクの内部圧力の推移と、前記空気吸入通路における空気の移動の有無の検出結果とから、前記流路切替装置の故障状態を判断することを特徴とする内燃機関の過給補助システムの故障診断方法。 An internal combustion engine comprising a turbo-type supercharging system and a supercharging auxiliary system that switches compressed air stored in a compressed air tank in advance into a cylinder by switching from an air suction passage to a supercharging auxiliary passage by a flow switching device. In the method of diagnosing the supercharging assistance system
Determining the failure state of the flow path switching device from the switching status of the flow path switching device, the transition of the internal pressure of the compressed air tank, and the detection result of the presence or absence of air movement in the air suction passage. A failure diagnosis method for an internal combustion engine supercharging assist system.
過給補助実施状態において、前記内部圧力が低下しており、且つ、前記空気吸入通路における空気の移動が検出される場合は、前記流路切替装置が切り替え途中状態で固まり、前記空気吸入通路からの空気と前記圧縮空気タンクの圧縮空気との両方が気筒内に供給されている第２故障状態にあると判断する第２判断と、
過給補助終了後において、前記圧縮空気タンクに圧縮空気を貯蔵する際に、前記空気吸入通路における空気の移動が検出されない場合は、前記流路切替装置が過給補助状態で固まり、前記過給補助通路からしか気筒内に空気を供給できない第３故障状態にあると判断する第３判断と、
過給補助終了後において、前記空気吸入通路における空気の移動が検出されるが、前記内部圧力が上昇しない場合は、前記第２故障状態にあると判断する第４判断と、
過給補助終了後において、前記圧縮空気タンクに圧縮空気を貯蔵する際に、前記空気吸入通路における空気の移動が検出され、且つ、前記内部圧力が上昇するが予め設定された目標圧力まで予め設定された時間内に達しない場合は、空気漏れである第４故障状態にあると判断する第５判断のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせ又は全部を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給補助システムの故障診断方法。 When the internal pressure does not decrease in the supercharging assisting state, it is determined that the flow path switching device is solidified in the nonsupercharging assisting state and is in a first failure state in which air can be supplied into the cylinder only from the air intake passage. A first decision to
In the supercharging assistance execution state, when the internal pressure is reduced and the movement of air in the air suction passage is detected, the flow path switching device is solidified in the middle of switching, and the air suction passage A second determination for determining that the second failure state in which both of the compressed air and the compressed air in the compressed air tank are supplied into the cylinder;
When the compressed air is stored in the compressed air tank after the supercharging assistance is completed, if the movement of the air in the air intake passage is not detected, the flow path switching device is solidified in the supercharging assistance state, and the supercharging is performed. A third determination for determining that the vehicle is in a third failure state in which air can be supplied only into the cylinder from the auxiliary passage;
A fourth determination for determining that the second failure state exists when the movement of the air in the air intake passage is detected after the supercharging assistance is ended, but the internal pressure does not increase;
After the supercharging assistance is completed, when storing the compressed air in the compressed air tank, the movement of the air in the air intake passage is detected, and the internal pressure rises, but the preset target pressure is preset. 2. The method according to claim 1, wherein if the predetermined time is not reached, any one or some combination or all of the fifth judgments for judging that the fourth fault state is an air leak are performed. Fault diagnosis method for a supercharging assist system of an internal combustion engine.
前記制御装置が、前記流路切替装置の切り替え状況と、前記圧縮空気タンクの内部圧力の推移と、前記空気吸入通路に配置された吸気量センサによる空気の移動の有無の検出結果とから、前記流路切替装置の故障状態を判断する制御を行うように構成されたことを特徴とする内燃機関の過給補助システム。 A turbo-type supercharging system, a supercharging auxiliary system that switches compressed air stored in the compressed air tank in advance into the cylinder by switching from the air intake passage to the supercharging auxiliary passage by the flow path switching device, and supercharging assistance are controlled. A supercharging assist system for an internal combustion engine, comprising:
From the switching status of the flow path switching device, the transition of the internal pressure of the compressed air tank, and the detection result of the presence or absence of air movement by the intake air amount sensor disposed in the air suction passage, the control device, A supercharging assist system for an internal combustion engine configured to perform control for determining a failure state of a flow path switching device.
過給補助実施状態において、前記内部圧力が低下しており、且つ、前記吸気量センサにより空気の移動が検出される場合は、前記流路切替装置が切り替え途中状態で固まり、前記空気吸入通路からの空気と前記圧縮空気タンクの圧縮空気との両方が気筒内に供給されている第２故障状態にあると判断する第２判断と、
過給補助終了後において、前記吸気量センサにより空気の移動が検出されない場合は、前記流路切替装置が過給補助状態で固まり、前記過給補助通路からしか気筒内に空気を供給できない第３故障状態にあると判断する第３判断と、
過給補助終了後において、前記圧縮空気タンクに圧縮空気を貯蔵する際に、前記吸気量センサにより空気の移動が検出されるが、前記内部圧力が上昇しない場合は、前記第２故障状態にあると判断する第４判断と、
過給補助終了後において、前記圧縮空気タンクに圧縮空気を貯蔵する際に、前記吸気量センサで空気の移動が検出され、且つ、前記内部圧力が上昇するが予め設定された目標圧力まで予め設定された時間内に達しない場合は、空気漏れである第４故障状態にあると判断する第５判断のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせ又は全部を行う制御を行うように、前記制御装置が構成されたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の過給補助システム。 When the internal pressure does not decrease in the supercharging assisting state, it is determined that the flow path switching device is solidified in the nonsupercharging assisting state and is in a first failure state in which air can be supplied into the cylinder only from the air intake passage. A first decision to
In the supercharging assistance execution state, when the internal pressure is reduced and the movement of air is detected by the intake air amount sensor, the flow path switching device is solidified in the middle of switching, and the air intake passage A second determination for determining that the second failure state in which both of the compressed air and the compressed air in the compressed air tank are supplied into the cylinder;
If the movement of air is not detected by the intake air amount sensor after the supercharging assistance is completed, the flow path switching device is solidified in the supercharging assistance state, and air can be supplied into the cylinder only from the supercharging assistance passage. A third determination to determine that there is a failure condition;
After the supercharging assistance, when the compressed air is stored in the compressed air tank, the intake air amount sensor detects the movement of air, but the internal pressure is not increased, the second failure state is present. A fourth judgment to judge,
When the compressed air is stored in the compressed air tank after completion of supercharging assistance, the movement of air is detected by the intake air amount sensor, and the internal pressure rises, but the preset target pressure is preset. The control device performs control to perform any one, some combination, or all of the fifth determinations that determine that the fourth failure state is an air leak. The supercharging assist system for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the supercharging assist system is configured.
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