(57)【要約】【課題】エアバイパスバルブを備え、ウエストゲートバルブ駆動機構に異常が生じたときに、エアバイパスバルブを制御して適切に対処できる過給機付き内燃機関のエアバイパスバルブ制御装置を供する。【解決手段】排気通路に配したタービンと吸気通路に配したコンプレッサとからなる過給機１０と、排気通路における前記過給機のタービンを迂回するバイパス通路２０に介装されたウエストゲートバルブ２１と、ウエストゲートバルブ２１を駆動するウエストゲートバルブ駆動機構２３とを備えた過給機付き内燃機関において、吸気通路の過給機１０のコンプレッサを迂回するエアバイパス通路３０を連通・遮断するエアバイパスバルブ機構３１と、エアバイパスバルブ機構３１を制御する制御手段５０とを備え、制御手段５０は、ウエストゲートバルブ駆動機構２３が異常であると判断すると、エアバイパス通路３０を連通可能状態とするようエアバイパスバルブ機構３１を制御する過給機付き内燃機関のエアバイパスバルブ制御装置。【選択図】  図３
2004332613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配したタービンと吸気通路に配したコンプレッサとからなる過給機と、排気通路における前記過給機のタービンを迂回するバイパス通路に介装されたウエストゲートバルブと、前記ウエストゲートバルブを駆動するウエストゲートバルブ駆動機構とを備えた過給機付き内燃機関において、
吸気通路の前記過給機のコンプレッサを迂回するエアバイパス通路を連通・遮断するエアバイパスバルブ機構と、
前記エアバイパスバルブ機構を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ウエストゲートバルブ駆動機構が異常であると判断すると、前記エアバイパス通路を連通可能状態とするよう前記エアバイパスバルブ機構を制御することを特徴とする過給機付き内燃機関のエアバイパスバルブ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機付き内燃機関におけるエアバイパスバルブ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過給機付き内燃機関において、吸気通路に過給圧センサを備え、同過給圧センサの測定過給圧に基づいてウエストゲートの開度をフィードバック制御する例が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３４５８５１号公報
【０００４】
前記特許文献１においては、過給圧センサが故障と判定されると、測定過給圧を使用しない追従制御により過給圧制御が行われることが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしウエストゲートの駆動機構に異常が生じたときの対処については、開示されていない。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、エアバイパスバルブを備え、ウエストゲートバルブ駆動機構に異常が生じたときに、エアバイパスバルブを制御して適切に対処できる過給機付き内燃機関のエアバイパスバルブ制御装置を供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、排気通路に配したタービンと吸気通路に配したコンプレッサとからなる過給機と、排気通路における前記過給機のタービンを迂回するバイパス通路に介装されたウエストゲートバルブと、前記ウエストゲートバルブを駆動するウエストゲートバルブ駆動機構とを備えた過給機付き内燃機関において、吸気通路の前記過給機のコンプレッサを迂回するエアバイパス通路を連通・遮断するエアバイパスバルブ機構と、前記エアバイパスバルブ機構を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ウエストゲートバルブ駆動機構が異常であると判断すると、前記エアバイパス通路を連通可能状態とするよう前記エアバイパスバルブ機構を制御する過給機付き内燃機関のエアバイパスバルブ制御装置とした。
【０００８】
ウエストゲートバルブ駆動機構に異常が生じているときに、エアバイパス通路を連通可能状態とし、所定圧以上の過給圧に対してエアバイパス通路を連通して、所定圧以下に制御し、減速時等のサージ音を低減し、吸気系配管のはずれおよび過給圧のオーバシュートを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図３に基づき説明する。
本実施の形態に係る過給機付き内燃機関およびウエストゲートバルブ制御装置の概略構成図を図１に示す。
【００１０】
内燃機関１は、ピストン３が往復動するシリンダ２内の燃焼室から吸気のための吸気通路４と排気のための排気通路５が延出しており、排気通路５に配設されたタービン１１と吸気通路４に配設されたコンプレッサ１２が一体となって過給機１０が構成されている。
【００１１】
吸気通路４の前記コンプレッサ１２より上流側端部にエアクリーナ６が設けられており、コンプレッサ１２より下流側にはインタクーラ７およびスロットルバルブ８が順に配設されている。
【００１２】
排気通路５において過給機１０のタービン１１を迂回してタービン１１の上流側と下流側を連通する排気バイパス通路２０が設けられ、同排気バイパス通路２０にウエストゲートバルブ２１が介装され、ウエストゲートバルブ２１により排気バイパス通路２０の開閉が行われる。
【００１３】
ウエストゲートバルブ２１は、ダイヤフラム式アクチュエータ２４の圧力室２４ｂと連通してダイヤフラム式アクチュエータ２４により開閉駆動される。
ダイヤフラム式アクチュエータ２４のダイヤフラム室２４ａは導圧通路２５を介してコンプレッサ１２より上流側の吸気通路４と連通している。
【００１４】
導圧通路２５の途中にウエストゲートソレノイドバルブ２６が介装され、ウエストゲートソレノイドバルブ２６は、ウエストゲートソレノイド２７により開閉駆動する。
【００１５】
なお導圧通路２５は、ウエストゲートソレノイドバルブ２６の下流側で枝通路２５ａが分岐してコンプレッサ１２の下流側の吸気通路４に連通し、枝通路２５ａにはオリフィス２８が形成されている。
【００１６】
以上のようにダイヤフラム式アクチュエータ２４およびウエストゲートソレノイド２７等によりウエストゲートバルブ駆動機構２３が構成される。
【００１７】
ウエストゲートバルブ駆動機構２３は、ウエストゲートソレノイド２７への通電によりウエストゲートソレノイドバルブ２６が導圧通路２５を開き、吸気圧をダイヤフラム式アクチュエータ２４のダイヤフラム室２４ａに導入し、圧力室２４ｂの昇圧によりウエストゲートバルブ２１が排気バイパス通路２０を閉じる。
【００１８】
ウエストゲートソレノイド２７への通電をカットすると、ダイヤフラム式アクチュエータ２４のダイヤフラム室２４ａの圧力が抜け、圧力室２４ｂの減圧によりウエストゲートバルブ２１が排気バイパス通路２０を開く。
【００１９】
ウエストゲートソレノイド２７への通電は、デューティ比制御されたパルス駆動信号により行われ、デューティ比によりウエストゲートバルブ２１によるウエストゲートの開度が制御され、開度が狭いほど排気が過給機１０のタービン１１の方を流れて過給が促進される。
【００２０】
したがってウエストゲートソレノイド２７への通電がオフしてウエストゲートバルブ２１が排気バイパス通路２０を全開状態とすると、排気は殆ど排気バイパス通路２０を流れて過給機１０による過給圧は小さい所定圧以下に抑えられる。
【００２１】
また吸気通路４には、コンプレッサ１２を迂回してインタクーラ７の下流側とコンプレッサ１２の上流側とを連通するエアバイパス通路３０が設けられており、同エアバイパス通路３０にリリーフバルブ３２が介装されている。
【００２２】
リリーフバルブ３２は、ダイヤフラム式のバルブで、バルブ本体３２ａ内が弁体３２ｂの取り付けられたダイヤフラム３２ｃによりダイヤフラム室３２ｄと連通室３２ｅに分割され、弁体３２ｂの移動でエアバイパス通路３０の開閉を行っている。
弁体３２ｂはスプリング３２ｆにより閉方向に付勢されている。
【００２３】
連通室３２ｅ内の圧力がダイヤフラム室３２ｄ内の圧力より所定圧以上に高くなると、弁体３２ｂが開いてエアバイパス通路３０を連通し、コンプレッサ１２の下流側の過給圧を上流側に還流してリリーフする。
【００２４】
ダイヤフラム室３２ｄは、３ポート電磁弁であるエアバイパスバルブ３５の出力ポート３５ｃに連通しており、エアバイパスバルブ３５の入力ポート３５ｂはスロットルバルブ８の下流側と連通し、もう１つの入力ポート３５ａはスロットルバルブ８の上流側と連通している。
【００２５】
以上のようにエアバイパスバルブ機構３１は構成されており、エアバイパスソレノイド３６の消磁状態で、入力ポート３５ｂが閉じられ入力ポート３５ａが開かれることによりスロットルバルブ８の下流側の吸気負圧が出力ポート３５ｃを介してリリーフバルブ３２のダイヤフラム室３２ｄに作用し、リリーフバルブ３２は開弁可能状態とする。
【００２６】
エアバイパスソレノイド３６が励磁されると入力ポート３５ａが閉じ入力ポート３５ｂが開かれることによりスロットルバルブ８の上流側の吸気圧が出力ポート３５ｃを介してリリーフバルブ３２のダイヤフラム室３２ｄに作用し、よって連通室３２ｅと同圧となってスプリング３２の付勢力によりリリーフバルブ３２は閉弁状態が維持されることになる。
【００２７】
したがってエアバイパスソレノイド３６への通電がオフされると、リリーフバルブ３２は開弁可能状態となって過給機１０の過給圧が所定圧以上になれば、リリーフバルブ３２が開いてエアバイパス通路３０が連通して減圧することになる。
【００２８】
本内燃機関１の種々の制御は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）５０により行われており、ＥＣＵ５０には内燃機関１の運転状態を示す各種センサからの信号、例えば機関回転数Ｎｅ，スロットル開度Ｔｈ，吸気負圧Ｐｂ，大気圧Ｐａ，吸気温度Ｔ等が入力され、処理されて種々の制御がなされ、前記ウエストゲートバルブ駆動機構２３の制御およびエアバイパスバルブ機構３１のエアバイパスソレノイド３６の制御もＥＣＵ５０により行われる。
【００２９】
概ね以上のような過給機付き内燃機関１においてＥＣＵ５０によるウエストゲートバルブ駆動機構２３の異常の判定と、異常の有無に応じたエアバイパスバルブ機構３１の制御を図２および図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３０】
図２にはウエストゲートバルブ駆動機構２３の異常を判定する手順が示されており、まずウエストゲートソレノイドバルブ２６を駆動するウエストゲートソレノイド２７に印加されるＩＧ１電圧が所定電圧以下か否かを判定し（ステップ１）、所定電圧以下ならば異常判定を行わず、ステップ５に飛んで異常状態タイマーを初期化（タイマーをセットしスタートさせる）し、正常状態タイマーを初期化する（ステップ６）。
【００３１】
ＩＧ１電圧が所定電圧を越えていれば、ステップ２に進みウエストゲートソレノイド２７への出力のデューティ比が所定デューティ比（例えば９０％）以上か否かを判別し、ステップ３でウエストゲートソレノイド２７への出力のデューティ比が所定デューティ比（例えば１０％）以下か否かを判別し、デューティ比が過度に大きいか小さいときは、不安定で正確に異常を検知できないので、ステップ５に飛んで異常判定を行わない。
【００３２】
また次のステップ４ではバッテリが所定電圧以上か否かを判別しており、所定電圧未満であっても正確な異常判定を行えないので、ステップ５に飛んで異常判定を行わない。
【００３３】
ステップ４でバッテリが所定電圧以上と判定されたとき、ステップ７に進みウエストゲートソレノイド信号を検出（リターン）してデューティ信号が存在するか否かを判別する。
【００３４】
デューティ信号が存在すればウエストゲートソレノイド信号は正常であり、ステップ８に進み異常状態タイマーを初期化し、正常状態が所定時間経過したか否かを正常状態タイマーにより判別し（ステップ９）、所定時間が経過したときにステップ１０に進んで正常状態を確定し、異常フラグＦｗ＝０とする。
【００３５】
ステップ７でウエストゲートソレノイド信号を検出（リターン）してデューティ信号が存在しないと判別したときは、正常ではなく、ステップ１１に飛んで異常状態が所定時間経過したか否かを異常状態タイマーにより判別し、所定時間が経過したときにステップ１２に進んで異常状態を確定し、異常フラグＦｗに「１」を立てる。
そして正常状態タイマーを初期化する（ステップ１３）。
【００３６】
以上のようにウエストゲートソレノイド信号からウエストゲートバルブ駆動機構２３の異常を判定し、判定した結果である異常フラグＦｗに基づいてエアバイパスバルブ機構３１の制御がなされる。
エアバイパスバルブ機構３１の制御手順を図３に示すフローチャートに従って説明する。
【００３７】
まずステップ２１で、内燃機関１の運転状態を示すスロットル開度Ｔｈ，吸気負圧Ｐｂ等および前記異常フラグＦｗのデータを入力する。
そして次のステップ２２で異常フラグＦｗに「１」が立っているか否かを判別し、「１」が立ってウエストゲートバルブ駆動機構２３に異常があると判別されたときは、ステップ３３に飛んでエアバイパスソレノイド３６への通電をオフする。
【００３８】
エアバイパスソレノイド３６への通電をオフすると、エアバイパスバルブ３５は入力ポート３５ｂが閉じられ入力ポート３５ａが開かれることによりスロットルバルブ８の下流側の吸気負圧が出力ポート３５ｃを介してリリーフバルブ３２のダイヤフラム室３２ｄに作用し、リリーフバルブ３２は開弁可能状態（過給圧が所定圧以上でリリーフする状態）とする。
【００３９】
したがってウエストゲートバルブ駆動機構２３に異常が生じているときに、過給機１０による過給がウエストゲートで制御されないまま上昇してもリリーフバルブ３２は開弁可能状態にあるので、過給圧が所定圧以上であるとリリーフバルブ３２が開いてエアバイパス通路３０が連通されて過給圧が減圧される。
【００４０】
このようにウエストゲートバルブ駆動機構２３に異常が生じているとき、エアバイパスバルブ機構３１が過給圧を所定圧以下に抑制するので、減速時等のサージ音を低減し、吸気系配管のはずれおよび過給圧のオーバシュートを防止することができる。
【００４１】
なおステップ２２でウエストゲートソレノイド信号異常がない（Ｆｗ＝０）と判別されると、ステップ２３に進み内燃機関１の始動後一定時間が経過しているか否かを判別し、一定時間が経過していないで内燃機関１の安定した駆動が保証されない間はステップ３４に飛んでエアバイパスソレノイド３６への通電をオンし、リリーフバルブ３２を閉弁状態に維持し、過給機１０による過給を抑制することなく行える状態とする。
【００４２】
ステップ２３で内燃機関１の始動後一定時間が経過して安定した駆動に入ったと判断したときは、ステップ２４に進みエアバイパスソレノイド３６への通電がオフ状態か否かを判別し、オフ状態ならステップ２５に進むがオフ状態でない（オン状態）ならステップ２７に飛ぶ。
【００４３】
機関始動後の当初であればオン状態なので、ステップ２７に飛び機関回転数Ｎｅに基づきエアバイパスソレノイド３６への通電をオン制御する吸気負圧Ｐｏｎを検索する。
機関回転数Ｎｅに対する通電オン制御する上限吸気負圧Ｐｏｎは、予め決定されてマップとして用意されている。
【００４４】
そして次のステップ２８で、上記検索された通電オン制御する上限吸気負圧Ｐｏｎと先に入力された現在の吸気負圧Ｐｂが比較され、上限吸気負圧Ｐｏｎ未満であればステップ３４に飛んでエアバイパスソレノイド３６への通電をオン制御し過給を続行し、上限吸気負圧Ｐｏｎ以上のときはステップ３１に飛ぶ。
【００４５】
ステップ３１では、内燃機関の１回転当りの吸気負圧Ｐｂの負圧変動ΔＰｂが所定値ΔＰ以上か否かを判別し、所定値ΔＰ未満ならばステップ３４に飛んでエアバイパスソレノイド３６への通電をオン制御し過給を続行し、負圧変動ΔＰｂが大きく所定値ΔＰ以上であればステップ３２に進みＡＢＶオフ中タイマーを初期化し、エアバイパスソレノイド３６への通電をオフし（ステップ３３）、リリーフバルブ３２は開弁可能状態すなわち過給圧のリリーフ可能状態とする。
【００４６】
先のステップ２４でエアバイパスソレノイド３６への通電がオフ状態と判別されたときは、ステップ２５に進みスロットル開度Ｔｈが所定開度Ｔｈ１を越えているか否かを判別し、所定開度Ｔｈ１を越えているときはステップ３４に飛んでエアバイパスソレノイド３６への通電をオン制御し過給圧をリリーフされることなく過給することができるようにする。
【００４７】
ステップ２５でスロットル開度Ｔｈが所定開度Ｔｈ１以下であると、ステップ２６に進み前記ＡＢＶオフ中タイマーが所定時間を計時したか否かを判別し、所定時間が経過するまではステップ３３に飛んでエアバイパスソレノイド３６への通電のオフ状態を継続し、所定時間が経過するとステップ２９に進み機関回転数Ｎｅに基づき予め用意されたマップからエアバイパスソレノイド３６への通電をオフ制御する吸気負圧Ｐｏｆｆを検索する。
【００４８】
そして次のステップ３０で、上記のように検索された通電オフ制御する上限吸気負圧Ｐｏｆｆと現在の吸気負圧Ｐｂが比較され、上限吸気負圧Ｐｏｆｆ未満であればステップ３４に飛んでエアバイパスソレノイド３６への通電をオフからオンに制御して過給圧のリリーフなしに過給を行うようにする。
【００４９】
吸気負圧Ｐｂが上限吸気負圧Ｐｏｆｆ以上であっても、前記したステップ３１に進み、負圧変動ΔＰｂが所定値ΔＰ以上か否かを判別して、所定値ΔＰ未満ならばステップ３４に飛んでエアバイパスソレノイド３６への通電をオン制御する。
【００５０】
そして負圧変動ΔＰｂが大きく所定値ΔＰ以上であればステップ３２に進みＡＢＶオフ中タイマーを初期化（タイマーをセットしスタートさせる）し、エアバイパスソレノイド３６への通電のオフ状態を維持し（ステップ３３）、過給圧のリリーフ可能状態を維持する。
【００５１】
エアバイパスバルブ機構３１は、以上のように制御される。
前記したようにエアバイパスバルブ機構３１は、データ入力後のステップ２２で異常フラグＦｗに「１」が立ってウエストゲートバルブ駆動機構２３の異常を示したときには、直接ステップ３３に飛んでエアバイパスソレノイド３６への通電をオフし過給圧が所定圧以上でリリーフする状態とし、減速時等のサージ音を低減し、吸気系配管のはずれおよび過給圧のオーバシュートを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る過給機付き内燃機関およびウエストゲートバルブ制御装置の概略構成図である。
【図２】ノックセンサの異常を判定する手順を示すフローチャートである。
【図３】ウエストゲートバルブ駆動機構の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…シリンダ、３…ピストン、４…吸気通路、５…排気通路、６…エアクリーナ、７…インタクーラ、８…スロットルバルブ、
１０…過給機、１１…タービン、１２…コンプレッサ、
２０…排気バイパス通路、２１…ウエストゲートバルブ、２３…ウエストゲートバルブ駆動機構、２４…ダイヤフラム式アクチュエータ、２５…導圧通路、２６…ウエストゲートソレノイドバルブ、２７…ウエストゲートソレノイド、２８…オリフィス、
３０…エアバイパス通路、３１…エアバイパスバルブ機構、３２…リリーフバルブ、３５…エアバイパスバルブ、３６…エアバイパスソレノイド、
５０…ＥＣＵ。
【図１】
2004332613.tif 000003
【図２】
2004332613.tif 000004
【図３】
2004332613.tif 000005