(57)【要約】【課題】過給機付内燃機関において、過給機の過回転を検出する。【解決手段】並列に備わる複数の過給機よりも下流で吸気が合流する過給機付内燃機関であって、夫々の過給機よりも上流の吸気の圧力を比較する圧力比較手段（Ｓ１０５）と、圧力比較手段により比較される圧力の差が閾値よりも大きければ何れかの過給機に異常が生じていると判定する判定手段（Ｓ１０７、Ｓ１０８）と、を具備する。【選択図】図４
2008223568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に備わる複数の過給機よりも下流で吸気が合流する過給機付内燃機関であって、
夫々の過給機よりも上流の吸気の圧力を比較する圧力比較手段と、
前記圧力比較手段により比較される圧力の差が閾値よりも大きければ何れかの過給機に異常が生じていると判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする過給機付内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給圧センサにより検出される過給圧と、予め記憶されている規定過給圧とを比較することで、過給機の異常を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１２０３０４号公報
【特許文献２】特開平０６−１２３２３４号公報
【特許文献３】特開平０６−３４６７４４号公報
【特許文献４】特開平０７−０４２５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、過給機を並列に２つ備え、該過給機よりも下流で吸気が合流してから内燃機関へ流入する過給機付内燃機関では、一方の過給機の過給能力が低下しても、他方の過給機により過給圧が補われる。つまり、過給機よりも下流の過給圧に基づいて該過給機を制御している場合には、一方の過給機に異常があって過給圧が低下したときに、過給圧を上昇させるように両方の過給機が制御される。実際には一方の過給機の過給能力が低下しているため、主に他方の過給機で過給圧が上昇される。このようにして、過給圧は目標値に合わせられるが、この場合、他方の過給機の回転数が通常よりも高くなるため、効率が低下したり寿命が短くなったりする虞がある。
【０００４】
そして、一方の過給機に異常があっても他方の過給機で過給圧が補われると、一方の過給機に異常があることを検出することが困難となる。そのため、他方の過給器が過回転した状態で使用されてしまう。
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、過給機付内燃機関において、過給機の過回転を検出することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明による過給機付内燃機関は、
並列に備わる複数の過給機よりも下流で吸気が合流する過給機付内燃機関であって、
夫々の過給機よりも上流の吸気の圧力を比較する圧力比較手段と、
前記圧力比較手段により比較される圧力の差が閾値よりも大きければ何れかの過給機に異常が生じていると判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００７】
各過給機から排出されるガスは合流した後に内燃機関に吸入される。ここで圧力比較手段は一の過給機よりも上流の吸気の圧力と、他の過給機よりも上流の吸気の圧力と、を比較している。ここでいう過給機よりも上流とは、その過給機にとっては上流であるが、他の過給にとっては上流ではない箇所をいう。つまり、１つの吸気通路が分岐して過給機に接続されている場合には、分岐している箇所から過給機までの間が「過給機よりも上流」に相当する。
【０００８】
そして吸気通路が分岐してから各過給機に至る間の圧力は、各過給機に流入するガスの速度と比例する。つまり、この圧力は各過給機を通過するガスの流量と比例する。過給機を通過するガスの流量と、過給機の回転数とには相関関係があるため、圧力比較手段によ
り比較される圧力の差は、過給機の回転数の差と相関関係がある。この過給機の回転数の差が大きくなると、何れかの過給機が過回転していると考えられる。
【０００９】
そして、過給機の回転数の差が許容範囲となるときの前記圧力の差を閾値として予め設定しておけば、該圧力の差が閾値を越えたときに何れかの過給機に異常が生じていると判定することができる。この判定に基づいて過給機を制御することにより、過給機の過回転を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る過給機付内燃機関によれば、過給機の過回転を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る過給機付内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本実施例による過給機付内燃機関の概略構成を示した図である。内燃機関１は、右バンク２および左バンク３を備えて構成されたＶ型エンジンである。右バンク２および左バンク３には夫々３つの気筒が備えられている。
【００１３】
右バンク２および左バンク３には、吸気マニホルド４が接続されている。この吸気マニホルド４から、右バンク２および左バンク３に吸気が振り分けられる。吸気マニホルド４には、吸気通路５が接続されている。
【００１４】
吸気通路５には、該吸気通路５の通路断面積を調節することにより吸気の流量を調節するスロットル６が備えられている。このスロットル６よりも上流側の吸気通路５には、吸気と大気とで熱交換をすることで吸気の温度を低下させるインタークーラ７が備えられている。さらに上流の吸気通路５には、該吸気通路５を流れる空気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ８が備えられている。
【００１５】
そして、エアフローメータ８とインタークーラ７との間で吸気通路５は右吸気通路２１と左吸気通路３１との２つに分けられている。
【００１６】
右吸気通路２１の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動する右ターボチャージャ２２のコンプレッサハウジング２２Ａが設けられている。一方、前記左吸気通路３１の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動する左ターボチャージャ３２のコンプレッサハウジング３２Ａが設けられている。
【００１７】
また、右バンク２には右排気マニホルド２３が接続されている。右排気マニホルド２３は、前記右ターボチャージャ２２のタービンハウジング２２Ｂと接続されている。このタービンハウジング２２Ｂは、右排気通路２４と接続されている。
【００１８】
そして、タービンハウジング２２Ｂよりも上流側と下流側とを接続する右バイパス通路２５が設けられている。右バイパス通路２５の途中には、排気を流通または遮断させる右ウェイストゲートバルブ２６が備えられている。この右ウェイストゲートバルブ２６を開閉させることにより、タービンハウジング２２Ｂを通過する排気の量を調節することができる。
【００１９】
また、左バンク３には左排気マニホルド３３が接続されている。左排気マニホルド３３は、前記左ターボチャージャ３２のタービンハウジング３２Ｂと接続されている。このタ
ービンハウジング３２Ｂは、左排気通路３４と接続されている。
【００２０】
そして、タービンハウジング３２Ｂよりも上流側と下流側とを接続する左バイパス通路３５が設けられている。左バイパス通路３５の途中には、排気を流通または遮断させる左ウェイストゲートバルブ３６が備えられている。この左ウェイストゲートバルブ３６を開閉させることにより、タービンハウジング３２Ｂを通過する排気の量を調節することができる。
【００２１】
右ターボチャージャ２２のコンプレッサハウジング２２Ａよりも上流の右吸気通路２１の途中には、該右吸気通路２１内の圧力を測定する右圧力センサ２７が取り付けられている。一方、左ターボチャージャ３２のコンプレッサハウジング３２Ａよりも上流の左吸気通路３１の途中には、該左吸気通路３１内の圧力を測定する左圧力センサ３７が取り付けられている。さらに、吸気マニホルド４には、該吸気マニホルド４内の圧力を測定する過給圧センサ９が取り付けられている。
【００２２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００２３】
ＥＣＵ１０には、前記各センサの他、内燃機関１の回転数を測定するクランクポジションセンサ１１及び大気圧を測定する大気圧センサ１２が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。
【００２４】
一方、ＥＣＵ１０には、スロットル６、右ウェイストゲートバルブ２６、及び左ウェイストゲートバルブ３６が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１０はこれらの機器を制御する。
【００２５】
このように構成された内燃機関１では、エアフローメータ８を通過した空気は２つに分かれて、右ターボチャージャ２２または左ターボチャージャ３２に流入する。右ターボチャージャ２２または左ターボチャージャ３２を通過した空気は、一旦合流して吸気マニホルド４に流入する。その後に吸気は、吸気マニホルド４から右バンク２または左バンク３に振り分けられる。
【００２６】
ＥＣＵ１０は過給圧センサ９により得られる過給圧が、目標値となるように右ウェイストゲートバルブ２６及び左ウェイストゲートバルブ３６を開閉する。このときに、右ウェイストゲートバルブ２６及び左ウェイストゲートバルブ３６は同時に開閉される。なお、過給圧が右ウェイストゲートバルブ２６及び左ウェイストゲートバルブ３６に直接かかるようにしておき、所定の過給圧になると右ウェイストゲートバルブ２６及び左ウェイストゲートバルブ３６が自動的に開弁するようにしておいても良い。
【００２７】
このように右ウェイストゲートバルブ２６及び左ウェイストゲートバルブ３６を同時に開閉して過給圧を調節する場合には、一方のターボチャージャの過給能力が低下したときに、他方のターボチャージャで過回転が起こる虞がある。
【００２８】
ここで、図２は、ターボ流入空気量と、圧力比（Ｐ３／Ｐ１）と、ターボチャージャの回転率との関係を示した図である。圧力比（Ｐ３／Ｐ１）は、右ターボチャージャ２２のコンプレッサハウジング２２Ａよりも下流の圧力（つまり過給圧）Ｐ３を、右ターボチャージャ２２のコンプレッサハウジング２２Ａよりも上流の圧力（つまり右圧力センサ２７により得られる圧力）Ｐ１で除した値である。つまり、圧力比（Ｐ３／Ｐ１）は、吸気が右ターボチャージャ２２を通過するときに圧力が何倍高くなったのかを示す値である。ま
た、ターボチャージャの回転率ＮＦは、そのときの回転数と想定した最高回転数との比として表され、想定した最高回転数のときに１となる。ターボチャージャの回転率ＮＦが１よりも大きくなると、該ターボチャージャは過回転していることになる。図２の関係は予め実験等により求めることができる。また、左ターボチャージャ３２についても同様の関係を得ることができる。
【００２９】
しかし、この関係は右ターボチャージャ２２および左ターボチャージャ３２の何れもが正常の場合を前提としており、一方のターボチャージャに異常があるとこの関係が成り立たなくなる。
【００３０】
そこで、本実施例では夫々のターボチャージャがどのような状態となっているのかを右圧力センサ２７及び左圧力センサ３７により得られる圧力に基づいて判断する。
【００３１】
ここで、図３は、ターボ上流圧力とターボ流入空気量との関係を示した図である。ターボ上流圧力は、右ターボチャージャ２２のコンプレッサハウジング２２Ａよりも下流の圧力（つまり右圧力センサ２７により得られる圧力）をＰ１、大気圧をＰ０とすると、（Ｐ０−Ｐ１）／Ｐ０で表される。つまり、右圧力センサ２７により得られる圧力が低くなるほど、ターボ上流圧力は大きくなる。また、ターボ流入空気量とは、右ターボチャージャ２２のコンプレッサハウジング２２Ａを通過する空気量である。このターボ流入空気量は、右ターボチャージャ２２の回転数と相関関係にある。図３の関係は予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。
【００３２】
そして、右圧力センサ２７により得られる圧力と、大気圧センサ１２により得られる大気圧と、を測定してターボ上流圧力を算出し、この値と図３に示す関係とからターボ流入空気量を得ることができる。左ターボチャージャ３２についても同様にしてターボ流入空気量を得ることができる。
【００３３】
そして、右ターボチャージャ２２のターボ流入空気量と左ターボチャージャ３２のターボ流入空気量との差の絶対値が閾値よりも大きい場合には何れかのターボチャージャは過回転していると判定される。なお、右圧力センサ２７により得られる圧力Ｐ１と、左圧力センサ３７により得られる圧力Ｐ２とを直接比較してターボチャージャの過回転を判定してもよい。
【００３４】
次に図４は、本実施例におけるターボチャージャの過回転の判定フローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本フローでは右圧力センサ２７により得られる圧力Ｐ１と、左圧力センサ３７により得られる圧力Ｐ２とを直接比較してターボチャージャの過回転を検出している。
【００３５】
ステップＳ１０１では、機関回転数ＮＥ、過給圧Ｐ３、右圧力センサ２７により得られる圧力Ｐ１、左圧力センサ３７により得られる圧力Ｐ２、スロットル６の開度ＡＴＨが夫々読み込まれる。機関回転数ＮＥはクランクポジションセンサ１１により得る。また、スロットル６の開度は、ＥＣＵ１０がスロットル６の開度を調節するときの指令値から得る。
【００３６】
ステップＳ１０２では、機関回転数ＮＥ及び大気圧に基づいて過給圧の閾値Ｐ３ＬＩＭを求める。この過給圧の閾値Ｐ３ＬＩＭは、内燃機関１の耐久性を考慮して決定される。ＥＣＵ１０は、過給圧Ｐ３が閾値Ｐ３ＬＩＭ以下となるように右ウェイストゲートバルブ２６及び左ウェイストゲートバルブ３６を制御している。
【００３７】
ステップＳ１０３では、過給圧Ｐ３が閾値Ｐ３ＬＩＭよりも高いか否か判定される。つ
まり、右ウェイストゲートバルブ２６または左ウェイストゲートバルブ３６等の故障により過給圧Ｐ３が過剰に高い状態であるか否か判定される。
【００３８】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進む。
【００３９】
ステップＳ１０４では、過給圧制御に異常があるためにターボチャージャが過回転の状態であるとされる。
【００４０】
ステップＳ１０５では、右圧力センサ２７により得られる圧力Ｐ１と、左圧力センサ３７により得られる圧力Ｐ２と、の差の絶対値ＤＰが算出される。なお、本実施例ではステップＳ１０５を実行するＥＣＵ１０が、本発明における圧力比較手段に相当する。
【００４１】
ステップＳ１０６では、機関回転数ＮＥとスロットル６の開度ＡＴＨとに基づいて、ステップＳ１０５で算出される絶対値ＤＰの閾値ＤＰＬＩＭが算出される。この閾値ＤＰＬＩＭは、ターボチャージャが過回転していないときの上限値とすることができる。
【００４２】
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０５で算出された値が閾値ＤＰＬＩＭよりも大きいか否か判定される。つまり、何れかのターボチャージャが過回転しているか否か判定される。
【００４３】
ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００４４】
ステップＳ１０８では、何れか一方のターボチャージャが過回転しているとされる。つまり本実施例ではステップＳ１０７及びステップＳ１０８を実行するＥＣＵ１０が、本発明における判定手段に相当する。
【００４５】
ステップＳ１０９では、ターボチャージャの回転数を低下させるために、スロットル６の開度が閉じ側に動かされる。
【００４６】
このようにして、ターボチャージャの過回転を検出することができる。ターボチャージャの過回転が検出された場合には、スロットル６を操作することでターボチャージャの回転数を低下することで過回転を抑制することができる。
【００４７】
なお、本実施例では、夫々のターボチャージャのコンプレッサハウジングよりも上流の圧力を測定しその後に圧力の差を算出している（ステップＳ１０５）が、これに代えて、夫々のターボチャージャのコンプレッサハウジングよりも上流の差圧を直接測定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例による過給機付内燃機関の概略構成を示した図である。
【図２】ターボ流入空気量と、圧力比（Ｐ３／Ｐ１）と、ターボチャージャの回転率との関係を示した図である。
【図３】ターボ上流圧力とターボ流入空気量との関係を示した図である。
【図４】実施例におけるターボチャージャの過回転の判定フローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１     内燃機関
２     右バンク
３     左バンク
４     吸気マニホルド
５     吸気通路
６     スロットル
７     インタークーラ
８     エアフローメータ
９     過給圧センサ
１０   ＥＣＵ
２１   右吸気通路
２２   右ターボチャージャ
２２Ａ コンプレッサハウジング
２２Ｂ タービンハウジング
２３   右排気マニホルド
２４   右排気通路
２５   右バイパス通路
２６   右ウェイストゲートバルブ
２７   右圧力センサ
３１   左吸気通路
３２   左ターボチャージャ
３２Ａ コンプレッサハウジング
３２Ｂ タービンハウジング
３３   左排気マニホルド
３４   左排気通路
３５   左バイパス通路
３６   左ウェイストゲートバルブ
３７   左圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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