(57)【要約】【課題】車両の稼働率の低下を抑制しつつ可変容量型ターボチャージャーの異常を検出することができるターボチャージャーの異常検出システム及び異常検出方法を提供する。【解決手段】制御装置２６は、ディーゼルエンジン１の始動時において、ＶＧＳターボチャージャー２の可動ノズル２０の状態を学習するイニシャライズの実施が失敗した場合には、ディーゼルエンジン１の冷却水２１の温度又はディーゼルエンジン１の運転時間を検出し、冷却水２１の温度又はディーゼルエンジン１の運転時間が、予め設定されたしきい値以上になったときに、再びイニシャライズを実施し、その再びのイニシャライズの実施が失敗した場合にのみ、ディーゼルエンジン１の出力を制限する制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン翼車上流に可動ノズルを設けたターボチャージャーと、エンジンの運転状態に応じて前記可動ノズルの開度を調整する制御装置とを備え、
前記制御装置が、前記エンジンの始動時に、前記可動ノズルの状態を学習するイニシャライズの実施が失敗した場合には、該エンジンの出力を制限する制御を行うように構成されたターボチャージャの異常検出システムにおいて、
前記制御装置は、前記イニシャライズの実施が失敗した場合には、前記エンジンの冷却水の温度又は前記エンジンの運転時間を検出し、
前記冷却水の温度又は前記エンジンの運転時間が、予め設定されたしきい値以上になったときに、再び前記イニシャライズを実施し、
前記再びのイニシャライズの実施が失敗した場合にのみ、前記エンジンの出力を制限する制御を行うように構成されていることを特徴とするターボチャージャの異常検出システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記エンジンの出力を制限する制御を行った場合には、前記エンジンを搭載した車両のドライバーに警告を発する制御を行うように構成されている請求項１に記載のターボチャージャの異常検出システム。
【請求項３】
エンジンの冷却水の温度が、前記エンジンを除熱した直後における前記冷却水の温度である請求項１又は２に記載のターボチャージャーの異常検出システム。
【請求項４】
タービン翼車上流に可動ノズルを設けたターボチャージャーの異常検出方法であって、
エンジンの始動時に、前記可動ノズルの状態を学習するイニシャライズを実施し、
前記イニシャライズの実施が失敗した場合には、エンジンの冷却水の温度又はエンジンの運転時間を検出し、
前記冷却水の温度又は前記エンジンの運転時間が、予め設定されたしきい値以上になったときに、再び前記イニシャライズを実施し、
前記再びのイニシャライズの実施が失敗した場合には、前記エンジンの出力を制限することを特徴とするターボチャージャーの異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャーの異常検出システム及び異常検出方法に関し、更に詳しくは、車両の稼働率を低下させることなく可変容量型ターボチャージャーの異常を検出することができるターボチャージャーの異常検出システム及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各国における排ガス規制の強化に対応するために、ディーゼルエンジンに可変容量型ターボチャージャー（ＶＧＳターボチャージャー）が装着されるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。ＶＧＳターボチャージャーは、タービン翼車上流に設けられた可動ノズルの開度を、エンジンの状態に応じて調整することで、過給圧及び排気圧力をコントロールする機能を有している。それにより、ＥＧＲ率を向上してＮＯｘの生成を抑制するとともに、車両の燃費向上を図ることができる。
【０００３】
一般に、ＶＧＳターボチャージャーにおいては、可動ノズルの調整を正確に行うために、ディーゼルエンジンの始動時において、可動ノズルをストッパに突き当たるまで動かすことで、可動ノズルの初期状態（傾斜角度及び基準位置）を学習するイニシャライズを実施する必要がある。
【０００４】
従来より、イニシャライズの実施が失敗した場合には、ＶＧＳターボチャージャーが故障したと判断して、始動後のエンジンの出力を制限するとともに、故障した旨をドライバーへランプの点灯等で警告することが行われている。この警告を受けたドライバーは、車両の運転継続を断念して修理・交換作業へ供することになるため、車両の稼働率の低下を招いていた。
【０００５】
このイニシャライズの実施が失敗する原因の１つとして、冬季に寒冷地で車両が放置されたことなどによる可動ノズル周辺やノズル駆動機構での水分の凍結・固着を挙げることができる。しかしながら、そのような場合には、凍結した水分が解凍すれば可動ノズルが動作可能に復帰して、イニシャライズの実施が成功する可能性がある。つまり、実際にはＶＧＳターボチャージャーは故障していないにもかかわらず、ドライバーに修理・交換の警告が発せられてしまうことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１４９６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、車両の稼働率の低下を抑制しつつ可変容量型ターボチャージャーの異常を検出することができるターボチャージャーの異常検出システム及び異常検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明のターボチャージャーの異常検出システムは、タービン翼車上流に可動ノズルを設けたターボチャージャーと、エンジンの運転状態に応じて前記可動ノズルの開度を調整する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記エンジンの始動時に、前記可動ノズルの状態を学習するイニシャライズの実施が失敗した場合には、該エンジンの出力を制限する制御を行うように構成されたターボチャージャの異常検出システムにおいて、前記制御装置は、前記イニシャライズの実施が失敗した場合には、前記エンジンの冷却水の温度又は前記エンジンの運転時間を検出し、前記冷却水の温度又は前記エンジンの運転時間が、予め設定されたしきい値以上になったときに、再び前記イニシャライズを実施し、前記再びのイニシャライズの実施が失敗した場合にのみ、前記エンジンの出力を制限する制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
上記の目的を達成する本発明のターボチャージャーの異常検出方法は、タービン翼車上流に可動ノズルを設けたターボチャージャーの異常検出方法であって、エンジンの始動時に、前記可動ノズルの状態を学習するイニシャライズを実施し、前記イニシャライズの実施が失敗した場合には、エンジンの冷却水の温度又はエンジンの運転時間を検出し、前記冷却水の温度又は前記エンジンの運転時間が、予め設定されたしきい値以上になったときに、再び前記イニシャライズを実施し、前記再びのイニシャライズの実施が失敗した場合には、前記エンジンの出力を制限することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のターボチャージャーの異常検出システム及び異常検出方法によれば、エンジン始動時においてイニシャライズの実施が失敗した場合には、ターボチャージャーの可動ノズル周辺等での水分の凍結・固着に起因するものであるか否かを判断するようにしたので、車両の稼働率の低下を抑制しつつターボチャージャーの異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態からなるターボチャージャーの異常検出システムの構成図である。
【図２】可動ノズルの構造を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態からなるターボチャージャーの異常検出方法を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるターボチャージャーの異常検出システムを示す。
【００１３】
このターボチャージャーの異常検出システム（以下、単に「異常検出システム」という。）は、車両に搭載されたディーゼルエンジン１に装着されたＶＧＳターボチャージャー２の異常を検出するものである。
【００１４】
ディーゼルエンジン１においては、吸気通路３へ吸入された空気Ａは、吸入空気４としてＶＧＳターボチャージャー２のコンプレッサー５により圧縮され、インタークーラー６で冷却された後にインテークマニホールド７を経てエンジン本体８に供給される。エンジン本体８に供給された吸入空気４は、コモンレール９からインジェクター１０を通じて気筒１１内に噴射される燃料と混合・燃焼して熱エネルギーを発生させた後に、排ガス１２となってエキゾーストマニホールド１３から排気通路１４へ排気されるが、その一部は吸気通路３へ延びるＥＧＲ通路１５にＥＧＲガス１６となって分流する。ＥＧＲガス１６は、ＥＧＲクーラー１７により冷却された後に、ＥＧＲバルブ１８により流量を調整される。
【００１５】
その一方で、ＥＧＲ通路１５に分流しなかった排ガス１２は、ＶＧＳターボチャージャー２のタービン翼車１９の上流に設置された可動ノズル２０を通過してタービン翼車１９を回転駆動させた後に、図示しない排ガス処理装置を経て排出ガスＧとして大気中へ放出される。
【００１６】
図２に示すように、ＶＧＳターボチャージャー２には、複数の可動ノズル２０がタービン翼車１９への流路を囲むようにして設けられている。これらの可動ノズル２０の開度を、図示しない電動モーターを通じて調整することで隣り合う可動ノズル２０の間の面積を変化させて、タービン翼車１９に吹き付ける排ガス１２の流速を制御する。
【００１７】
また、ディーゼルエンジン１のエンジン本体８は、冷却水２１が循環するエンジン冷却回路２２により冷却される。このエンジン冷却回路２２では、エンジン本体８を除熱した冷却水２１は、ラジエーター（図示せず）において車速風や冷却ファン（図示せず）の冷却風を利用した空冷により冷却された後に、ウォータポンプ２３によりエンジン本体８へ強制循環される。
【００１８】
このエンジン冷却回路２２には、エンジン本体８からの出口近傍における冷却水２１の温度を検出する水温センサ２４が設けられている。
【００１９】
上記のインジェクター１０、可動ノズル２０及び水温センサ２４は、制御装置２５（例えば、ＥＣＵなど）に信号線（一点鎖線で示す）を通じて接続している。この制御装置２５は、タイマー機能を備えている。
【００２０】
このような異常検出システムにおけるターボチャージャーの異常検出方法（以下、単に「異常検出方法」という。）を、制御装置２５の機能として図３に基づいて以下に説明する。
【００２１】
最初に、制御装置２５は、イグニッションキーがオンになったか否かを判定し（Ｓ１０）、オンになった場合には、ＶＧＳターボチャージャー２のイニシャライズを実施する（Ｓ２０）。
【００２２】
次に、制御装置２５は、イニシャライズの実施が成功したか否かを判定し（Ｓ３０）、成功した場合には、車両の走行開始に必要な通常の制御に移行する（Ｓ４０）。
【００２３】
その一方で、制御装置２５は、イニシャライズの実施が失敗した場合には、可動ノズル２０周辺やノズル駆動機構が凍結・固着している可能性を判断する（Ｓ５０）。この凍結・固着している可能性の判断は、水温センサ２４の検出値又は大気温度センサ（図示せず）の検出値を、予め設定されたしきい温度（例えば、０℃以下の値など）と比べることにより行う。
【００２４】
凍結・固着の可能性がある場合には、水分が解凍するまで待機する（Ｓ６０）。具体的には、水温センサ２４の検出値が予め設定されたしきい温度Ｓ（例えば、０℃＜Ｓの値など）以上となるまで、あるいはタイマー機能が記録したディーゼルエンジン１の運転時間が予め設定されたしきい時間Ｔ（例えば、５０秒≦Ｔの値など）以上となることで、凍結・固着した水分が解凍したと判断できるまで待機する。
【００２５】
なお、冷却水２１の温度や運転時間の代わりに、ＶＧＳターボチャージャー２のタービン翼車１９へ流入する排ガス１２の温度や、インジェクター１０から噴射される燃料の積算量をしきい値と比較することで、解凍の有無を判断するようにしても良い。
【００２６】
次に、制御装置２５は、再びイニシャライズを実施する（Ｓ７０）。そして、その２回目のイニシャライズの実施が成功したか否かを判定し（Ｓ８０）、成功した場合には、イニシャライズ実施の失敗の原因がＶＧＳターボチャージャー２の異常ではなく、可動ノズル２０周辺等で凍結・固着した水分であったと判断して、車両の走行開始に必要な通常の制御に移行する（Ｓ９０）。
【００２７】
その一方で、制御装置２５は、２回目のイニシャライズの実施が失敗した場合には、ＶＧＳターボチャージャー２になんらかの異常（例えば、可動ノズル２０への異物混入など）が発生したと判断して（Ｓ１００）、インジェクター１０からの燃料噴射量を減少させてディーゼルエンジン１の出力を制限するとともに（Ｓ１１０）、運転席の警告灯を点灯させる（Ｓ１２０）などしてドライバーへ警告する。
【００２８】
なお、制御装置２５は、上記のステップ５０において、凍結・固着の可能性がない場合には、再イニシャライズを実施して（Ｓ１３０）、成功したか否かを判定し（Ｓ１４０）、成功した場合には、車両の走行開始に必要な通常の制御に移行する（Ｓ１５０）。
【００２９】
その一方で、制御装置２５は、再イニシャライズの実施が失敗した場合には、ＶＧＳターボチャージャー２になんらかの異常が発生したと判断して（Ｓ１６０）、インジェクター１０からの燃料噴射量を減少させてディーゼルエンジン１の出力を制限するとともに（Ｓ１７０）、運転席の警告灯を点灯させる（Ｓ１８０）などしてドライバーへ警告する。
【００３０】
このように、ディーゼルエンジン１の始動時においてＶＧＳターボチャージャー２のイニシャライズの実施が失敗した場合には、その失敗が可動ノズル２０周辺等での水分の凍結・固着に起因するものであるか否かを判断するようにしたので、車両の稼働率の低下を抑制しつつＶＧＳターボチャージャー２の異常を検出することができるのである。
【符号の説明】
【００３１】
１  ディーゼルエンジン
２  ＶＧＳターボチャージャー
８  エンジン本体
１２  排ガス
１４  排気通路
１９  タービン翼車
２０  可動ノズル
２１  冷却水
２２  エンジン冷却回路
２４  水温センサ
２５  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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