(57)【要約】【課題】流体が流れる通路、例えば過給機において流体が流れる通路の不具合を判断すること。【解決手段】コンプレッサホイール１８と、ディフューザ通路１７と、スクロール通路１６とを備える可変容量ターボチャージャ１０において、コンプレッサホイール１８よりも流体の流れの上流側の部位における流体の圧力を検出するコンプレッサ入口空気圧センサＤ０２と、ディフューザ通路１７において流体が導入されるディフューザ通路１７の上流側の部位における流体の圧力を検出するディフューザ入口空気圧センサＤ０３と、ディフューザ通路１７において流体が吐出されるディフューザ通路１７の下流側の部位における流体の圧力を検出するディフューザ出口空気圧センサＤ０４とを備え、これらの圧力検出手段が検出した圧力により不具合を有する部位を判断する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる通路において、前記流体の流れの上流側である第１の部位における前記流体の圧力と、前記第１の部位よりも前記流体の流れの下流側である第２の部位における前記流体の圧力とに基づいて前記通路における不具合を判断することを特徴とする流体機械の不具合判断装置。
【請求項２】
前記第２の部位における前記流体の圧力から、前記第１の部位における前記流体の圧力を減算した値が所定の閾値以上のとき、前記第２の部位よりも前記流体の流れの下流側が不具合を有する部位であると判断することを特徴とする請求項１に記載の流体機械の不具合判断装置。
【請求項３】
前記第１の部位における前記流体の圧力と、前記第２の部位における前記流体の圧力と、前記第２の部位よりも前記流体の流れの下流側である第３の部位における前記流体の圧力とに基づいて前記通路における不具合を判断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体機械の不具合判断装置。
【請求項４】
前記第３の部位における前記流体の圧力から、前記第１の部位における前記流体の圧力を減算した値が所定の閾値よりも小さく、かつ前記第２の部位における前記流体の圧力から、前記第１の部位における前記流体の圧力を減算した値が所定の閾値以上のとき、前記第１の部位と前記第２の部位との間の区間が不具合を有する部位であると判断することを特徴とする請求項３に記載の流体機械の不具合判断装置。
【請求項５】
前記流体機械は、
流体を加速する羽根車と、
前記羽根車により加速された前記流体の動圧を静圧に変換するディフューザと、
前記ディフューザを通過した前記流体を吐出する吐出口へ導くスクロールと、
を備える過給機であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流体機械の不具合判断装置。
【請求項６】
前記第１の部位は、前記羽根車よりも前記流体の流れの上流側の部位であり、前記第２の部位は、前記ディフューザにおいて前記流体が吐出される前記ディフューザの下流側の部位であることを特徴とする請求項５に記載の流体機械の不具合判断装置。
【請求項７】
前記流体機械は、
流体を加速する羽根車と、
前記羽根車により加速された前記流体の動圧を静圧に変換するディフューザと、
前記ディフューザを通過した前記流体を吐出する吐出口へ導くスクロールと、
を備える過給機であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の流体機械の不具合判断装置。
【請求項８】
前記第１の部位は、過給機の羽根車よりも前記流体の流れの上流側の部位であり、前記第２の部位は、前記過給機のディフューザにおいて前記流体が導入される前記ディフューザの上流側流の部位であり、前記第３部位は、前記過給機のディフューザにおいて前記流体が吐出される前記ディフューザの下流側流の部位であることを特徴とする請求項７に記載の流体機械の不具合判断装置。
【請求項９】
前記通路の不具合に関する情報を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の流体機械の不具合判断装置。
【請求項１０】
前記通路の不具合に関する情報を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の流体機械の不具合判断装置。
【請求項１１】
流体を加速する羽根車と、
前記羽根車により加速された前記流体の動圧を静圧に変換するディフューザと、
前記ディフューザを通過した前記流体を吐出する吐出口へ導くスクロールと、
前記羽根車よりも流体の流れの上流側の部位における前記流体の圧力を検出する第１圧力検出手段を設置できる第１取り付け部と、
前記ディフューザにおいて前記流体が吐出される前記ディフューザの下流側の部位における前記流体の圧力を検出する第２圧力検出手段を設置できる第２取り付け部と、
を備えていることを特徴とする過給機。
【請求項１２】
さらに、前記ディフューザにおいて前記流体が導入される前記ディフューザの上流側の部位における前記流体の圧力を検出する第３圧力検出手段を設置できる第３取り付け部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の過給機。
【請求項１３】
流体を加速する羽根車と、
前記羽根車により加速された前記流体の動圧を静圧に変換するディフューザと、
前記ディフューザを通過した前記流体を吐出する吐出口へ導くスクロールと、
前記羽根車よりも流体の流れの上流側の部位における前記流体の圧力を検出する第１圧力検出手段と、
前記ディフューザにおいて前記流体が吐出される前記ディフューザの下流側の部位における前記流体の圧力を検出する第２圧力検出手段と、
を備えることを特徴とする過給機。
【請求項１４】
さらに、前記ディフューザにおいて前記流体が導入される前記ディフューザの上流側の部位における前記流体の圧力を検出する第３圧力検出手段を備えることを特徴とする請求項１３に記載の過給機。
【請求項１５】
前記第１圧力検出手段及び前記第２圧力検出手段から検出した値に基づいて、前記羽根車の回転速度を調節する羽根車回転速度調節手段を備えることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の過給機。
【請求項１６】
前記第１圧力検出手段及び前記第２圧力検出手段及び前記第３圧力検出手段から検出した値に基づいて、前記羽根車の回転速度を調節する羽根車回転速度調節手段を備えることを特徴とする請求項１２または請求項１４に記載の過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体機械の不具合判断装置及び過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関において、内燃機関から取り出せる出力の向上を図るために、過給機を備える内燃機関がある。過給機は、排気ガスにより駆動されるコンプレッサによって吸入した空気を圧縮し、筒内燃焼空間に導入する空気の量を増やすことで、内燃機関から取り出せる出力を向上させる。しかしながら、過給機に不具合が生じると、過給機を備える内燃機関から取り出せる出力が低下するおそれがある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、過給機の可変容量機構を操作するアクチュエータの駆動圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動圧力に基づき過給機の異常発生の有無を判定する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１０４８３号公報、段落番号００１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、過給機の不具合は前記アクチュエータの不具合のみではなく、例えば吸気側の部材の不具合もあり、特許文献１に開示されている技術には、過給機の不具合を判断するのにあたって改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、流体が流れる通路、例えば過給機において流体が流れる通路の不具合を判断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る流体機械の不具合判断装置は、流体が流れる通路において、前記流体の流れの上流側である第１の部位における前記流体の圧力と、前記第１の部位よりも前記流体の流れの下流側である第２の部位における前記流体の圧力とに基づいて前記通路における不具合を判断することを特徴とする。
【０００８】
上記構成により、本発明に係る不具合判断装置は、異なる２つの部位の圧力に基づいて不具合を判断するので、不具合を有する部位の有無が判断できる。また、本発明に係る不具合判断装置は、流体機械の通路において、不具合を有する部位を判断できる。
【０００９】
本発明の好ましい態様としては、前記第２の部位における前記流体の圧力から、前記第１の部位における前記流体の圧力を減算した値が所定の閾値以上のとき、前記第２の部位よりも前記流体の流れの下流側が不具合を有する部位であると判断することが望ましい。
【００１０】
本発明の好ましい態様としては、前記第１の部位における前記流体の圧力と、前記第２の部位における前記流体の圧力と、前記第２の部位よりも前記流体の流れの下流側である第３の部位における前記流体の圧力とに基づいて前記通路における不具合を判断することが望ましい。
【００１１】
本発明の好ましい態様としては、前記第３の部位における前記流体の圧力から、前記第１の部位における前記流体の圧力を減算した値が所定の閾値よりも小さく、かつ前記第２の部位における前記流体の圧力から、前記第１の部位における前記流体の圧力を減算した値が所定の閾値以上のとき、前記第１の部位と前記第２の部位との間の区間が不具合を有する部位であると判断することが望ましい。
【００１２】
本発明の好ましい態様としては、前記流体機械は、流体を加速する羽根車と、前記羽根車により加速された前記流体の動圧を静圧に変換するディフューザと、前記ディフューザを通過した前記流体を吐出する吐出口へ導くスクロールと、を備える過給機であることが望ましい。
【００１３】
本発明の好ましい態様としては、前記第１の部位は、前記羽根車よりも前記流体の流れの上流側の部位であり、前記第２の部位は、前記ディフューザにおいて前記流体が吐出される前記ディフューザの下流側の部位であることが望ましい。
【００１４】
本発明の好ましい態様としては、前記流体機械は、流体を加速する羽根車と、前記羽根車により加速された前記流体の動圧を静圧に変換するディフューザと、前記ディフューザを通過した前記流体を吐出する吐出口へ導くスクロールと、を備える過給機であることが望ましい。
【００１５】
本発明の好ましい態様としては、前記第１の部位は、過給機の羽根車よりも前記流体の流れの上流側の部位であり、前記第２の部位は、前記過給機のディフューザにおいて前記流体が導入される前記ディフューザの上流側流の部位であり、前記第３部位は、前記過給機のディフューザにおいて前記流体が吐出される前記ディフューザの下流側流の部位であることが望ましい。
【００１６】
本発明の好ましい態様としては、前記通路の不具合に関する情報を記憶する記憶手段を備えることが望ましい。
【００１７】
本発明の好ましい態様としては、前記通路の不具合に関する情報を表示する表示手段を備えることが望ましい。
【００１８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る過給機は、流体を加速する羽根車と、前記羽根車により加速された前記流体の動圧を静圧に変換するディフューザと、前記ディフューザを通過した前記流体を吐出する吐出口へ導くスクロールと、前記羽根車よりも流体の流れの上流側の部位における前記流体の圧力を検出する第１圧力検出手段を設置できる第１取り付け部と、前記ディフューザにおいて前記流体が吐出される前記ディフューザの下流側の部位における前記流体の圧力を検出する第２圧力検出手段を設置できる第２取り付け部と、を備えていることが望ましい。
【００１９】
本発明の好ましい態様としては、さらに、前記ディフューザにおいて前記流体が導入される前記ディフューザの上流側の部位における前記流体の圧力を検出する第３圧力検出手段を設置できる第３取り付け部を備えることが望ましい。
【００２０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る過給機は、流体を加速する羽根車と、前記羽根車により加速された前記流体の動圧を静圧に変換するディフューザと、前記ディフューザを通過した前記流体を吐出する吐出口へ導くスクロールと、前記羽根車よりも流体の流れの上流側の部位における前記流体の圧力を検出する第１圧力検出手段と、前記ディフューザにおいて前記流体が吐出される前記ディフューザの下流側の部位における前記流体の圧力を検出する第２圧力検出手段と、を備えることが望ましい。
【００２１】
本発明の好ましい態様としては、さらに、前記ディフューザにおいて前記流体が導入される前記ディフューザの上流側の部位における前記流体の圧力を検出する第３圧力検出手段を備えることが望ましい。
【００２２】
本発明の好ましい態様としては、前記第１圧力検出手段及び前記第２圧力検出手段から検出した値に基づいて、前記羽根車の回転速度を調節する羽根車回転速度調節手段を備えることが望ましい。
【００２３】
本発明の好ましい態様としては、前記第１圧力検出手段及び前記第２圧力検出手段及び前記第３圧力検出手段から検出した値に基づいて、前記羽根車の回転速度を調節する羽根車回転速度調節手段を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る不具合判断装置及び過給機は、流体が流れる通路の不具合を判断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００２６】
（実施形態）
図１は、本実施形態に係る内燃機関を模式的に示す断面図である。本実施形態に係る不具合判断装置１は、図１に示すＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０の一機能として実現される。そして、内燃機関１００の過給機として用いられる可変容量ターボチャージャ１０の不具合判断手段として用いられる。
【００２７】
内燃機関１００は、乗用車やトラックなどの車両に搭載されて動力発生源となる。内燃機関１００は、シリンダ１０１内を往復運動するピストン１０２が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４ストロークエンジンである。なお、本実施形態に係る内燃機関１００は、ディーゼルエンジンとして説明するが、本実施形態はこれに限定されず、例えばガソリンエンジンでもよい。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関１００は、円筒形状に形成されるシリンダ１０１の中心軸であるシリンダ軸線ＳＬ方向に往復運動するピストン１０２と、筒内燃焼空間１０３と、クランク室１０４ａと、を備える。空気と燃料との混合気が燃焼する空間である筒内燃焼空間１０３は、ピストン１０２を挟んでシリンダ軸線ＳＬ方向の一方側に設けられる。クランク室１０４ａは、筒内燃焼空間１０３とは反対側である他方側に設けられる。
【００２９】
内燃機関１００は、筒内燃焼空間１０３に接続される吸気ポート１０５及び排気ポート１０８と、筒内燃焼空間１０３内に燃料を噴射するインジェクタ１１１と、ピストン１０２の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト１１２とを備える。さらに、内燃機関１００は、シリンダヘッド１１３、シリンダブロック１１４及びクランクケース１０４を備える。
【００３０】
シリンダヘッド１１３は、シリンダブロック１１４に締結され、クランクケース１０４は、シリンダヘッド１１３とは反対側のシリンダブロック１１４に締結される。シリンダブロック１１４の内部には、上述した円筒形状のシリンダ１０１が形成される。また、シリンダ１０１の内壁面であるシリンダ内壁面１０１ａを、ピストン１０２が摺動する。
【００３１】
クランクシャフト１１２は、クランクケース１０４に回転可能に支持される。ピストン１０２は、コネクティングロッド１１５の一端と回動可能に連結される。クランクシャフト１１２は、コネクティングロッド１１５の端部であって、ピストン１０２と連結される端部とは反対側の端部に回転可能に連結される。上記構成により、ピストン１０２の往復運動は、クランクシャフト１１２の回転運動に変換されて、内燃機関１００の出力として取り出される。なお、クランクシャフト１１２は、その回転を円滑にするため、その軸周りにカウンタウェイト１１２ａを有する。
【００３２】
筒内燃焼空間１０３は、シリンダヘッド１１３のシリンダ１０１側の端面である筒内天井部１０３ａ及び、シリンダ１０１のシリンダ内壁面１０１ａ及び、ピストン１０２のクランク室１０４ａとは反対側の端面であるピストン頂部１０２ａにより形成される空間である。
【００３３】
上述した吸気ポート１０５及び排気ポート１０８は、筒内天井部１０３ａに開口する。吸気ポート１０５には吸気弁１０６が設けられ、吸気弁１０６は、吸気ポート１０５と筒内燃焼空間１０３とを連通する開口を所定のタイミングで開閉する。また、排気ポート１０８には排気弁１０９が設けられ、筒内燃焼空間１０３と排気ポート１０８とを連通する開口を所定のタイミングで開閉する。吸気ポート１０５には、吸気通路１０７が接続され、外気から吸入空気を吸気通路１０７を介して筒内燃焼空間１０３へ導入する。排気ポート１０８には、排気通路１１０が接続され、筒内燃焼空間１０３から排出した排気ガスを排気通路１１０を介して外気へと排出する。
【００３４】
吸気通路１０７には、吸入空気流れの上流側から下流側、つまり外気から吸気ポート１０５へ向かう順に、エアクリーナ１２０と、エアフロセンサＤ０１と、吸気温度センサＤ０５と、吸気通路側ＰＣＶ開口１１９ａ（ＰＣＶ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｒａｎｋｃａｓｅ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）と、吸気通路側ＥＧＲ開口１１８ａ（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）と、可変容量ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｉｎと、圧縮空気温度センサＤ０６と、インタークーラ１１７とが設けられている。なお、空気及び排気ガスなどの流体が流れる通路において、流体流れの上流側を単に「上流側」、流体流れの下流側を単に「下流側」という。また、エアクリーナ１２０よりも上流側は、外気である。
【００３５】
吸気通路１０７は、外気から吸気ポート１０５へ空気を導入する通路である。エアクリーナ１２０は、外気から吸入した空気に含まれる塵を取り除く。エアフロセンサＤ０１は、外気から吸入した空気の流量を検出する。吸気温度センサＤ０５は、外気から吸入した空気の温度を検出する。吸気通路側ＰＣＶ開口１１９ａは、クランク室１０４ａと吸気通路１０７とを連通できるＰＣＶ通路１１９の吸気通路１０７側の開口部である。
【００３６】
ＰＣＶ通路１１９は、一方を吸気通路側ＰＣＶ開口１１９ａとして吸気通路１０７に開口し、他方をクランク室側ＰＣＶ開口１１９ｂとしてクランク室１０４ａに開口する。吸気通路側ＰＣＶ開口１１９ａとクランク室側ＰＣＶ開口１１９ｂとの間のＰＣＶ通路１１９には、クランク室１０４ａと吸気通路１０７との連通を開鎖するＰＣＶ弁１１９ｃが設けられている。ＰＣＶ通路１１９は、筒内燃焼空間１０３からクランク室１０４ａへ流入したガス、いわゆるブローバイガスを吸気通路１０７へ戻し、ブローバイガスを筒内燃焼空間１０３内で燃焼させるための通路である。
【００３７】
吸気通路側ＥＧＲ開口１１８ａは、排気通路１１０と吸気通路１０７とを連通できるＥＧＲ通路１１８の吸気通路１０７側の開口部である。ＥＧＲ通路１１８は、一方を吸気通路側ＥＧＲ開口１１８ａとして吸気通路１０７に開口し、他方を排気通路側ＥＧＲ開口１１８ｂとして排気通路１１０に開口する。吸気通路側ＥＧＲ開口１１８ａと排気通路側ＥＧＲ開口１１８ｂとの間のＥＧＲ通路１１８には、排気通路１１０と吸気通路１０７との連通を開鎖するＥＧＲ弁１１８ｃと、排気ガスを冷却する排気ガスクーラ１１８ｄとが設けられている。ＥＧＲ通路１１８は、排気通路１１０から排気ガスを吸気通路１０７へ戻すことで、内燃機関１００の燃料の消費量を抑制する。
【００３８】
コンプレッサ１０ｉｎは、外気から吸入した空気を圧縮する。吸入空気を圧縮し、筒内燃焼空間１０３に導入することで、内燃機関１００から取り出せる出力が向上する。圧縮空気温度センサＤ０６は、コンプレッサ１０ｉｎから吐出された空気の温度を検出する。インタークーラ１１７は、コンプレッサ１０ｉｎによって加圧され高温となった吸入空気を冷却する。
【００３９】
排気通路１１０には、排気ガス流れの上流側から下流側、つまり排気ポート１０８から外気へ向かう順に、排気通路側ＥＧＲ開口１１８ｂと、タービン１０ｅｘと、第１触媒装置１２１と、第２触媒装置１２２とが設けられる。第２触媒装置１２２よりも下流側は、外気である。
【００４０】
排気通路１１０は、筒内燃焼空間１０３から排出された排気ガスを排気ポート１０８から外気へ排出する通路である。タービン１０ｅｘは、排気ガスの運動エネルギーを受けることで、コンプレッサ１０ｉｎの駆動力源となる。第１触媒装置１２１は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。排気ガスの空燃比がリーンなときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する。また、排気ガスの空燃比がリッチなときに吸蔵したＮＯｘを放出し、還元剤、例えば燃料である軽油を添加することでＮＯｘを還元する。なお、混合気に含まれる燃料の質量に対する空気の質量を空燃比という。この値が１４．７よりも大きい混合気の状態をリーンといい、この値が１４．７よりも小さい混合気の状態をリッチという。
【００４１】
第２触媒装置１２２は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。第２触媒装置１２２は、排気ガス中の微粒子、例えば黒煙を捕集する。また、排気ガスの空燃比がリーンなときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する。また、排気ガスの空燃比がリッチなときに吸蔵したＮＯｘを放出し、還元剤を添加することでＮＯｘを還元する。
【００４２】
内燃機関１００は、マイクロコンピュータを中心に構成されることにより内燃機関１００の各部を制御するＥＣＵ５０によって制御される。ＥＣＵ５０は、エアフロセンサＤ０１、吸気温度センサＤ０５、圧縮空気温度センサＤ０６、後述するコンプレッサ入口空気圧センサＤ０２、ディフューザ出口空気圧センサＤ０４などの各種検出手段からの検出結果を取得し、それらの情報に基づいてインジェクタ１１１の燃料噴射時期、燃料噴射量、後述する表示パネル６０、可変容量ノズル機構４０などを制御する。
【００４３】
ここで、シリンダ１０１においてクランク室１０４ａ側を下死点、筒内天井部１０３ａ側を上死点とする。吸気行程として、ピストン１０２が下死点に向かって移動すると、吸気ポート１０５を介して吸気通路１０７から空気が筒内燃焼空間１０３に導入される。さらに、圧縮行程として、ピストン１０２が吸気行程下死点を経てシリンダ１０１内を上死点側へ移動すると、導入された空気が圧縮される。このとき、筒内燃焼空間１０３内はピストン１０２が下死点に位置するときよりも高圧な状態となるため、これにともなって、筒内燃焼空間１０３内は高温な状態となる。
【００４４】
ここで、高圧高温となった筒内燃焼空間１０３内に向けてインジェクタ１１１から燃料が噴射される。インジェクタ１１１から噴射された燃料は、高温な状態となった筒内燃焼空間１０３内で自己発火、膨張することでピストン１０２を下死点に向けて移動させる。これが膨張行程である。燃焼後の混合気は排気ガスとなり、排気行程として、ピストン１０２が下死点を経て上死点に向かって再び移動することで排気ポート１０８を介して筒内燃焼空間１０３から排出される。上記構成により、本実施形態に係る内燃機関１００は、ピストン１０２がシリンダ１０１内を２往復する間に、上記４行程を行うことで、クランクシャフト１１２から出力を発生させる。
【００４５】
図２は、本実施形態に係る可変容量ターボチャージャを示す断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０は、コンプレッサハウジング１１とタービンハウジング２１とセンターハウジング３１とによってハウジングを構成する。なお、図１に図示するコンプレッサ１０ｉｎは、コンプレッサハウジング１１に構成される。また、図１に図示する、タービン１０ｅｘは、タービンハウジング２１に構成される。
【００４６】
コンプレッサハウジング１１は、略円筒形状をなすハウジング本体１２と、リング形状をなす連結部材１３と、円板形状をなすシールプレート１４とにより構成される。ハウジング本体１２には、図１に図示の吸気通路１０７の上流側に連通する吸気導入通路１５が連結される。ハウジング本体１２の内部には、連結部材１３が固定され、図１に示す吸気通路１０７の下流側に連通するスクロール通路１６が連結される。なお、スクロール通路１６は、渦巻き形状に形成される。また、吸気導入通路１５と反対側におけるハウジング本体１２の端部には、シールプレート１４が固定される。これにより、吸気導入通路１５とスクロール通路１６との間に、ディフューザ通路１７が形成される。ディフューザ通路１７は、吸気導入通路１５とスクロール通路１６とを連通して圧縮空気の動圧を静圧に変換する。
【００４７】
タービンハウジング２１は、略円筒形状をなすハウジング本体２２と、円板形状をなすノズルプレート２３とにより構成される。ハウジング本体２２には、図１に示す排気通路１１０の下流側に連通する排気排出通路２４が連結される。ハウジング本体２２の内部には、図１に図示の排気通路１１０の上流側に連通するスクロール通路２５が形成される。なお、スクロール通路２５は、渦巻き形状に形成される。また、排気排出通路２４と反対側におけるハウジング本体２２の端部には、ノズルプレート２３が固定される。これにより、排気排出通路２４とスクロール通路２５との間に連結通路２６が形成される。連結通路２６は、排気排出通路２４とスクロール通路２５とを連通する。
【００４８】
タービンハウジング２１の排気排出通路２４と反対側には、可変容量ノズル機構４０が設けられる。可変容量ノズル機構４０は、ベーン４１と、連結軸４２と、アーム４３と、ユニゾンリング４４と、リンク４５とから構成される。ベーン４１は、スクロール通路２５からタービンホイール２７へ排気が流入する連結通路２６に複数配置される。連結軸４２は、ベーン４１をノズルプレート２３に対して揺動自在に支持する。アーム４３は、一方の端部を連結軸４２に連結され、他方をユニゾンリング４４に係合する。ユニゾンリング４４は、アーム４３を介して連結軸４２を回転させる。
【００４９】
ユニゾンリング４４は、リンク４５を介して可変容量ノズル駆動装置４６に連結されている。可変容量ノズル駆動装置４６は、例えばステッピングモータを用いることができる。上記構成により、可変容量ターボチャージャ１０は、複数のベーン４１の開度により、タービンホイール２７の回転速度を変更できる。具体的には、ベーン４１の開度が閉弁方向に動作すると、タービンホイール２７の回転速度は上昇し、ベーン４１の開度が開弁方向に動作すると、タービンホイール２７の回転速度は低下する。なお、可変容量ノズル駆動装置４６は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されており、ＥＣＵ５０からの命令に従ってタービンホイール２７の回転速度を変更する。
【００５０】
センターハウジング３１は、一方がコンプレッサハウジング１１に連結され、他方がタービンハウジング２１に連結される。これにより、可変容量ターボチャージャ１０のケーシングを構成する。センターハウジング３１には、その軸心方向に沿って連結シャフト３２が複数の軸受３３により回転自在に支持されている。そして、この連結シャフト３２の吸気導入通路１５側の一端部には、複数のコンプレッサブレード１８ａを有するコンプレッサホイール１８が連結される。これにより、連結シャフト３２とコンプレッサホイール１８とは、一体に回転する。
【００５１】
また、コンプレッサホイール１８と反対側の連結シャフト３２の他端部には、複数のタービンブレード２７ａを有するタービンホイール２７が連結される。これにより、連結シャフト３２とタービンホイール２７とは、一体に回転する。なお、本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０のコンプレッサホイール１８の回転軸と、タービンホイール２７の回転軸と、連結シャフト３２の回転軸とは、同軸上に配置される。
【００５２】
上記構成により、タービンホイール２７が回転すると、連結シャフト３２を介してコンプレッサホイール１８にタービンホイール２７の回転駆動力が伝達される。よって、タービンホイール２７が回転すると、これにともなってコンプレッサホイール１８も回転する。コンプレッサホイール１８が回転すると、吸気導入通路１５から吸入された空気は、回転するコンプレッサホイール１８により圧縮され、図１に図示する吸気通路１０７を介して筒内燃焼空間１０３に過給される。これにより、内燃機関１００から取り出せる出力が向上する。
【００５３】
ここで、本実施形態に係る内燃機関１００は、図１に示すように、ＥＧＲ通路１１８及びＰＣＶ通路１１９を備える。本実施形態に係るＥＧＲ通路１１８は、燃焼後の排気ガスをコンプレッサ１０ｉｎよりも上流側へ導く。また、ＰＣＶ通路１１９は、クランク室１０４ａ内のブローバイガスをコンプレッサ１０ｉｎよりも上流側へ導く。つまり、コンプレッサ１０ｉｎよりも上流側に不純物、例えばＰＭと呼ばれる粒子状物質を多く含むガスが導入されるおそれがある。よって、本実施形態に係る内燃機関１００のように、コンプレッサ１０ｉｎよりも上流側に吸気通路側ＥＧＲ開口１１８ａが配置される場合、これらの不純物が図２に図示するコンプレッサハウジング１１の吸気導入通路１５、ディフューザ通路１７、スクロール通路１６を通過するとき、各通路に付着し吸気抵抗となって不具合を起こすおそれがある。
【００５４】
また、ＰＣＶ通路１１９が導くブローバイガスは、吸気管負圧によりＰＣＶ通路１１９を介して可変容量ターボチャージャ１０のコンプレッサホイール１８よりも上流側の吸気通路１０７に導かれる。ブローバイガスがコンプレッサハウジング１１の吸気導入通路１５、ディフューザ通路１７、スクロール通路１６を通過するとき、ブローバイガスに含まれるオイルが通路壁面に付着する。これらの通路壁面に付着したオイルは、コンプレッサホイール１８により圧縮された高温、高圧の空気により加熱されて炭化し、固形化（コーキング）する。これにより、特に、通路面積の狭いディフューザ通路１７の通路面積を狭め、吸気抵抗となるおそれがある。
【００５５】
上記のように、不純物の付着による不具合が生じると、可変容量ターボチャージャ１０の圧縮効率が低下する。すると、可変容量ターボチャージャ１０は、規定の圧縮率となるように、可変容量ノズル機構４０を駆動させて、タービンの回転速度を上昇させる。これにより、可変容量ターボチャージャ１０は過回転となり、コンプレッサ１０ｉｎのみではなく、可変容量ターボチャージャ１０の他の部分にも不具合が発生するおそれがある。
【００５６】
なお、本実施形態では、内燃機関１００は、コンプレッサ１０ｉｎよりも上流側に吸気通路側ＥＧＲ開口１１８ａを有するＥＧＲ通路１１８と、コンプレッサ１０ｉｎよりも上流側に吸気通路側ＰＣＶ開口１１９ａを有するＰＣＶ通路１１９とを備えるが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、ＥＧＲ通路１１８及びＰＣＶ通路１１９を備えていなくてもよい。このような内燃機関であっても、外気に混入した不純物によるコンプレッサの不具合や、耐久性低下による不具合などのおそれがある。ただし、本実施形態に係る内燃機関１００のように、ＰＭを多く含むディーゼル機関や、ＥＧＲ通路１１８及びＰＣＶ通路１１９を備える内燃機関に対して、本実施形態に係る不具合判断装置１を適用することによって、不具合判断装置１は、より好適な効果を奏する。
【００５７】
さらに、本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０は、図２に示すように、各通路内における空気の圧力を検出する検出手段として、コンプレッサ入口空気圧センサＤ０２と、ディフューザ出口空気圧センサＤ０４とを備える。
【００５８】
コンプレッサ入口空気圧センサＤ０２は、コンプレッサホイール１８よりも上流側の吸気導入通路１５に設けられ、吸気導入通路１５内の空気圧を検出する。ディフューザ出口空気圧センサＤ０４は、スクロール通路１６側のディフューザ通路１７、つまりディフューザ通路１７において下流側出口に設けられ、ディフューザ通路１７下流側における通路内部の空気圧を検出する。コンプレッサ入口空気圧センサＤ０２及びディフューザ出口空気圧センサＤ０４は、図１に図示するエアフロセンサＤ０１及び吸気温度センサＤ０５と同様、ＥＣＵ５０と電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ５０は、これらの検出手段から、各種情報を取得する。
【００５９】
本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０は、流体を加速するコンプレッサホイール１８と、コンプレッサホイール１８により加速された流体の動圧を静圧に変換するディフューザ通路１７と、ディフューザ通路１７を通過した流体を吐出する吐出口へ導くスクロール通路１６と、コンプレッサホイール１８よりも流体の流れの上流側の部位における流体の圧力を検出するコンプレッサ入口空気圧センサＤ０２と、ディフューザ通路１７において流体が吐出されるディフューザ通路１７の下流側の部位における流体の圧力を検出するディフューザ出口空気圧センサＤ０４と、を備える。
【００６０】
上記構成により、本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０は、コンプレッサホイール１８よりも流体の流れの上流側の部位における流体の圧力と、ディフューザ通路１７において流体が吐出されるディフューザ通路１７の下流側の部位における流体の圧力とを検出できる。ＥＣＵ５０がこれらの検出結果を取得することで、後述する不具合判断部２は、不具合を有する部位の判断ができる。
【００６１】
なお、本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０は、コンプレッサ入口空気圧センサＤ０２及びディフューザ出口空気圧センサＤ０４を取り付けできる取り付け部を有する。取り付け部を形成することにより、容易に検出手段の変更や、交換ができる
【００６２】
図３は、本実施形態に係る不具合判断装置の構成を示す概念図である。図５に示すように、不具合判断装置１は、ＥＣＵ５０に組み込まれて構成されている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５０ｐ（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、記憶部５０ｍと、入力ポート５５及び出力ポート５６と、入力インターフェース５７及び出力インターフェース５８とから構成される。なお、ＥＣＵ５０とは別個に、本本実施形態に係る不具合判断装置１を用意し、これをＥＣＵ５０に接続してもよい。
【００６３】
不具合判断装置１は、不具合判断部２と、情報取得部３とを含んで構成される。不具合判断部２は、情報取得部３が取得した情報に基づき、図１及び図２に図示する可変容量ターボチャージャ１０における不具合の有無及び不具合を有する部位を判断する。情報取得部３は、例えば図１及び図２に図示するエアフロセンサＤ０１、コンプレッサ入口空気圧センサＤ０２、ディフューザ出口空気圧センサＤ０４、吸気温度センサＤ０５、圧縮空気温度センサＤ０６などの検出手段が検出した結果、後述する記憶部５０ｍに格納された情報、機関制御部５１が有する情報、などを取得する。これらが、この実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０の不具合の判断を実行する部分となる。この実施形態において、不具合判断装置１は、ＥＣＵ５０を構成するＣＰＵ５０ｐの一部として構成される。
【００６４】
ＣＰＵ５０ｐには、上述の不具合判断装置１以外に、可変容量ノズル制御部４と、表示パネル制御部５と、機関制御部５１とが含まれる。可変容量ノズル制御部４は、図２に図示する可変容量ノズル駆動装置４６の駆動制御を行うことで、タービンホイール２７の回転速度を調節する。表示パネル制御部５は、後述する表示パネル６０の表示内容を制御する。機関制御部５１は、内燃機関１００の運転制御を司る。ＣＰＵ５０ｐと、記憶部５０ｍとは、バス５４ｃとにより接続される。ＣＰＵ５０ｐと入力ポート５５とは、バス５４ａとにより接続される。ＣＰＵ５０ｐと出力ポート５６とは、バス５４ｂとにより接続される。
【００６５】
不具合判断装置１の情報取得部３は、機関制御部５１が有する内燃機関１００の運転制御データを取得し、これを利用する。また、不具合判断装置１は、この実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０の不具合の判断手順を、機関制御部５１が予め備えている内燃機関１００の運転制御ルーチンに割り込ませてもよい。
【００６６】
入力ポート５５には、入力インターフェース５７が接続されている。入力インターフェース５７には、図１に図示するエアフロセンサＤ０１、吸気温度センサＤ０５、圧縮空気温度センサＤ０６、図２に図示するコンプレッサ入口空気圧センサＤ０２、ディフューザ出口空気圧センサＤ０４、その他各種検出手段が接続されている。これらの各種検出手段から出力される信号は、入力インターフェース５７内のアナログ／デジタルコンバータ５７ａやディジタル入力バッファ５７ｄにより、ＣＰＵ５０ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート５５へ送られる。これにより、ＣＰＵ５０ｐは、可変容量ノズル駆動装置４６の制御や、内燃機関１００の制御に必要な情報を取得できる。
【００６７】
出力ポート５６には、出力インターフェース５８が接続されている。出力インターフェース５８には、可変容量ノズル駆動装置４６、その他内燃機関１００における制御対象が接続されている。出力インターフェース５８は、制御回路５８ａ、５８ｂなどを備えており、ＣＰＵ５０ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記検出手段からの出力信号に基づき、ＥＣＵ５０のＣＰＵ５０ｐは、可変容量ノズル駆動装置４６を制御する、つまり、タービンホイール２７の回転速度を制御する。また、出力インターフェース５８には、後述する表示パネル６０が接続され、ＥＣＵ５０のＣＰＵ５０ｐは、表示パネル６０の表示内容を制御する。
【００６８】
記憶部５０ｍには、この実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０の不具合を判断する判断手順を含むコンピュータプログラムや制御データマップが格納されている。また、記憶部５０ｍは、本実施形態に係る不具合判断装置１が判断した不具合に関する情報を記憶する。ここで、記憶部５０ｍは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成できる。
【００６９】
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ５０ｐへ既に記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、この実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０の不具合を判断する判断手順を実現できるものであってもよい。また、この不具合判断装置１は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、不具合判断部２の機能を実現するものであってもよい。
【００７０】
本実施形態に係る不具合判断装置１及び可変容量ターボチャージャ１０は、可変容量ターボチャージャ１０の各通路の不具合に関する情報を記憶する記憶手段としての記憶部５０ｍを備える。上記構成により、上記構成により、例えば、本実施形態内燃機関１００が搭載される車両を保守、点検する際に、作業者は可変容量ターボチャージャ１０に不具合が発生したことを知ることができる。また、作業者は、可変容量ターボチャージャ１０の不具合発生箇所や不具合の程度などの情報を知ることもできる。不具合の程度は、例えば、不具合を有する部位の下流側と上流側との差圧によって評価できる。
【００７１】
図４は、本実施形態に係る表示パネルを示す模式図である。本実施形態に係る不具合判断装置１は、表示部として、例えば、内燃機関１００が搭載される車両の速度や内燃機関１００の回転数と共に可変容量ターボチャージャ１０の不具合を有する部位を表示する表示パネル６０を備える。なお、本実施形態に係る表示パネル６０は上記構成に限定されず、例えば、不具合判断装置１の不具合を有する部位のみを表示してもよい。
【００７２】
表示パネル６０は、前記車両の運転手に不具合の有無及び不具合を有する部位を伝える手段として、スクロール用ＬＥＤ６１と、コンプレッサホイール＆ディフューザ用ＬＥＤ６２と、吸気通路用ＬＥＤ６３とを備える。
【００７３】
スクロール用ＬＥＤ６１は、不具合判断装置１が、図２に図示のスクロール通路１６及びスクロール通路１６よりも下流側の部材が不具合箇所だと判断した場合に点灯する。コンプレッサホイール＆ディフューザ用ＬＥＤ６２は、本実施形態に係る不具合判断装置１が、コンプレッサホイール１８及びディフューザ通路１７が不具合箇所であると判断した場合に点灯する。吸気通路用ＬＥＤ６３は、本実施形態に係る不具合判断装置１が、図１に図示の吸気通路１０７が不具合箇所であると判断した場合に点灯する。つまり、図４に示すように、本実施形態に係る不具合判断装置１が不具合箇所であると判断した箇所に対応したＬＥＤが点灯することによって、不具合の有無及び不具合箇所を表示する。
【００７４】
なお、本実施形態に係る表示部は、内燃機関１００が搭載される車両の速度や内燃機関１００の回転数を表示する表示パネル、いわゆるダッシュパネルに備えたが、本実施形態はこれに限定されず、例えば、可変容量ターボチャージャ１０に表示部を直接設けてもよいし、その設置場所も問わない。ただし、少なくとも前記車両の保守、点検を行う者が確認しやすい場所に設置することが好ましい。
【００７５】
また、本実施形態に係る表示パネル６０は、可変容量ターボチャージャ１０における不具合を有する部位を表示するものとして説明したが、本実施形態はこれに限定されず、不具合に関する情報、例えば、不具合の程度を示す表示であってもよい。
【００７６】
本実施形態に係る不具合判断装置１及び可変容量ターボチャージャ１０は、各通路の不具合に関する情報を表示する表示手段として表示パネル６０を備える。上記構成により、本実施形態内燃機関１００が搭載される車両の運転者や前記車両の保守、点検を行う者に可変容量ターボチャージャ１０に不具合があることを容易に伝えられる。また、可変容量ターボチャージャ１０の不具合に関する情報、例えば不具合を有する部位の情報や、不具合の程度に関する情報などを運転者や前記車両の保守、点検を行う者などに伝えられる。
【００７７】
図５は、本実施形態に係る不具合判断装置の判断手順を示すフローチャートである。不具合判断装置１の情報取得部３は、ステップＳＴ１０１として、吸気温度センサＤ０５から吸気通路１０７に導入した空気の温度である吸気温度Ｔ０１を取得する。次にステップＳＴ１０２として、情報取得部３は、圧縮空気温度センサＤ０６から、コンプレッサ１０ｉｎから吐出された後の、つまり圧縮後の空気の温度である圧縮空気温度Ｔ０２を取得する。
【００７８】
次に、ステップＳＴ１０３として、情報取得部３は、ディフューザ出口空気圧センサＤ０４から、ディフューザ出口空気圧力Ｐｄｏを取得する。次に、ステップＳＴ１０４として、情報取得部３は、コンプレッサ入口空気圧センサＤ０２からコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを取得する。次に、次に、ステップＳＴ１０５として、不具合判断部２は、情報取得部３が取得した吸気温度Ｔ０１、圧縮空気温度Ｔ０２、ディフューザ出口空気圧力Ｐｄｏ、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉに基づいてコンプレッサ１０ｉｎの効率であるコンプレッサ効率ηを算出する。なお、コンプレッサ効率ηは、下記の数式（１）により算出する。ただし、πｃはコンプレッサの圧力比であり、κは空気の比熱比である。空気の比熱比は、定圧比熱を定積比熱で除した値であり、空気の場合はおよそ１．４となる。
【００７９】
【数１】
2009024678.tif 000003
【００８０】
次に、ステップＳＴ１０６として、不具合判断装置１は、コンプレッサ効率ηが所定値Ｈ以下であるか判定する。ここで所定値Ｈとは、コンプレッサ効率ηがその値以下であった場合、可変容量ターボチャージャ１０または吸気通路１０７に不具合があると判断できる閾値である。ステップＳＴ１０６で、不具合判断装置１がコンプレッサ効率ηは所定値Ｈよりも大きいと判定すると（ステップＳＴ１０６、Ｎｏ）、一連の判断手順を終了する。
【００８１】
不具合判断装置１が、コンプレッサ効率ηは所定値Ｈ以下であると判定すると（ステップＳＴ１０６、Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１０７へ進み、不具合判断装置１の不具合判断部２は、ディフューザ出口空気圧力Ｐｄｏからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値が、所定値α以上であるか判定する。ここで所定値αとは、ディフューザ出口空気圧力Ｐｄｏからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値がその値以下であった場合、スクロール通路１６及びスクロール通路１６よりも下流側の部材に不具合があると判断できる値である。
【００８２】
ディフューザ出口空気圧力Ｐｄｏからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値が、所定値α以上である場合（ステップＳＴ１０７、Ｙｅｓ）、不具合判断部２は、スクロール通路１６及びスクロール通路１６よりも下流側の部位のうち少なくとも一方が不具合を有する部位であると判定する。よって、ステップＳＴ１０８として、不具合判断部２は、不具合を有する部位はスクロール通路１６及びスクロール通路１６より下流側の部位であるとして、記憶部５０ｍに記憶する。次に、ステップＳＴ１０９として、表示パネル制御部５は、表示パネル６０にスクロール通路１６及びスクロール通路１６より下流側の部位が不具合を有する部位であるとして表示させる。つまり、図４に図示のスクロール用ＬＥＤ６１を点灯させる。
【００８３】
次に、不具合判断装置１は、ステップＳＴ１１５へ移行する。ステップＳＴ１１５として、不具合判断装置１の可変容量ノズル制御部４は、可変容量ノズル駆動装置４６を駆動させ、可変容量ノズル機構４０を開弁方向に動作させる。スクロール通路１６よりも下流側の部位に不具合が発生している場合、可変容量ターボチャージャ１０が現状の運転状態を維持していると、要求される過給圧力を発生させることはできない。この場合、要求される過給圧力を発生させるため、可変容量ターボチャージャ１０のタービンホイール２７は過剰に回転する。よってこのタービンホイール２７の過剰回転を抑制するために、ステップＳＴ１１５として、可変容量ノズル制御部４は、可変容量ノズル駆動装置４６を駆動させ、可変容量ノズル機構４０を開弁方向に動作させる。これにより、タービンホイール２７の過剰な回転を抑制し、可変容量ターボチャージャ１０の耐久性低下を抑制できる。
【００８４】
ステップＳＴ１０７で、不具合判断部２が、ディフューザ出口空気圧力Ｐｄｏからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値が、所定値αより小さいと判定された場合（ステップＳＴ１０７、Ｎｏ）、ステップＳＴ１１０として、不具合判断部２は、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉから大気圧Ｐを減算した値が、所定値γ以上であるか判定する。
【００８５】
ここで、所定値γは、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉから大気圧Ｐを減算した値がその値以上であった場合、コンプレッサホイール１８またはコンプレッサホイール１８よりも下流側の部材に不具合があると判断できる値である。不具合判断部２が、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉから大気圧Ｐを減算した値が所定値γ以上でると判定した場合、不具合判断部２は、コンプレッサホイール１８またはコンプレッサホイール１８よりも下流側の部材に不具合があると判断する。
【００８６】
しかしながら、本実施形態では、ステップＳＴ１０７で、ディフューザ出口空気圧力Ｐｄｏからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値が、αより小さいと判定されているので（ステップＳＴ１０７、Ｎｏ）、スクロール通路１６またはスクロール通路１６よりも下流側の部材に不具合はないと判断されている。よって、不具合判断部２は、コンプレッサホイール１８またはディフューザ通路１７が不具合を有する部位であると判断する。
【００８７】
ステップＳＴ１１０で、不具合判断部２が、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉから大気圧Ｐを減算した値が所定値γ以上であると判定すると（ステップＳＴ１１０、Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１１１として、不具合判断部２は、コンプレッサホイール１８またはディフューザ通路１７が不具合を有する部位であるとして、記憶部５０ｍに記憶する。次に、ステップＳＴ１１２として、表示パネル制御部５は、表示パネル６０にコンプレッサホイール１８またはディフューザ通路１７が不具合を有する部位であるとして表示させる。つまり、図４に図示のコンプレッサホイール＆ディフューザ用ＬＥＤ６２を点灯させる。次に、可変容量ノズル制御部４は、ステップＳＴ１１５を実行する。
【００８８】
ステップＳＴ１１０で、不具合判断部２は、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉから大気圧Ｐを減算した値が、所定値γより小さいと判断した場合（ステップＳＴ１１０、Ｎｏ）、不具合判断部２は、コンプレッサホイール１８よりも上流側、つまり吸気通路１０７に不具合があると判断する。よって、ステップＳＴ１１３として、不具合判断部２は、不具合を有する部位を吸気通路１０７として、記憶部５０ｍに記憶する。次に、ステップＳＴ１１４として、表示パネル制御部５は、表示パネル６０に吸気通路１０７が不具合を有する部位であるとして表示させる。つまり、図４に図示の吸気通路用ＬＥＤ６３を点灯させる。次に、可変容量ノズル制御部４は、ステップＳＴ１１５を実行する。
【００８９】
不具合判断装置１は、ステップＳＴ１０１からステップＳＴ１１３までの手順を終えると、一連の判断手順を終了する。
【００９０】
以上、本実施形態に係る不具合判断装置１は、流体が流れる通路において、流体の流れの上流側である第１の部位における流体の圧力と、第１の部位よりも流体の流れの下流側である第２の部位における流体の圧力とに基づいて通路における不具合を判断できる。
【００９１】
上記構成により、本実施形態に係る不具合判断装置１は、異なる２つの部位の圧力に基づいて不具合を判断するので、不具合を有する部位の有無が判断できる。また、本実施形態に係る不具合判断装置１は、可変容量ターボチャージャ１０の通路において、不具合を有する部位を判断できる。
【００９２】
本実施形態に係る不具合判断装置１は、第２の部位における流体の圧力から、第１の部位における流体の圧力を減算した値が所定の閾値以上のとき、第２の部位よりも流体の流れの下流側が不具合を有する部位と判断する。
【００９３】
上記構成により、本実施形態に係る不具合判断装置１は、異なる２つの部位の圧力差を閾値と比較することにより不具合を判断するので、不具合を有する部位の有無がより正確に判断できる。また、本実施形態に係る不具合判断装置１は、可変容量ターボチャージャ１０の通路において、不具合を有する部位をより正確に判断できる。
【００９４】
本実施形態に係る不具合判断装置１は、流体を加速するコンプレッサホイール１８と、コンプレッサホイール１８とにより加速された流体の動圧を静圧に変換するディフューザ通路１７と、ディフューザ通路１７を通過した流体を吐出する吐出口へ導くスクロール通路１６とを有する可変容量ターボチャージャ１０の不具合を判断できる。
【００９５】
上記構成により、本実施形態に係る不具合判断装置１は、可変容量ターボチャージャ１０の各通路における不具合を有する部位の有無の判断、及び不具合を有する部位の判断ができる。可変容量ターボチャージャ１０に不具合が生じても、可変容量ターボチャージャ１０において不具合を有する部位がどこであるか判断する。これにより、可変容量ターボチャージャ１０に不具合が生じたときのメンテナンスに要する時間、費用、労力を削減できる。
【００９６】
本実施形態に係る不具合判断装置１において、第１の部位は、コンプレッサホイール１８よりも流体の流れの上流側の部位であり、第２の部位は、ディフューザ通路１７において流体が吐出されるディフューザ通路１７の下流側の部位である。上記構成により、不具合判断装置１は、コンプレッサホイール１８よりも上流側の部位、コンプレッサホイール１８及びディフューザ通路１７、ディフューザ通路１７よりも下流側の部位のいずれか１つに不具合を有する部位が有るか判断できる。
【００９７】
また本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０Ａは、コンプレッサ入口空気圧センサＤ０１及びディフューザ出口空気圧センサＤ０４から検出した値に基づいて、タービンホイール２７の回転速度を調節するように羽根車回転速度調節手段としての可変容量ノズル駆動装置４６を構成してもよい。上記構成により、不具合が生じたときにより好適に、可変容量ノズル機構４０を制御できる。
【００９８】
なお、本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０は、可変容量ノズル機構４０を備えるものとして説明したが、本実施形態はこれに限定されず、可変容量ターボチャージャ１０のタービンホイール２７の回転速度を調節できればよい。例えば、可変容量ターボチャージャ１０は、タービンホイール２７をバイパスして排気ガスをタービンホイール２７よりも下流側へ流すウエストゲート通路及び、前記ウエストゲート通路の開鎖をするウエストゲートバルブを備える過給機であってもよい。
【００９９】
（変形例）
本実施形態に係る不具合判断装置１は、コンプレッサ１０ｉｎにコンプレッサ入口空気圧センサＤ０２及びディフューザ出口空気圧センサＤ０４を備えるものとして説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、上記構成に加えて、ディフューザ入口空気圧センサＤ０３を備えてもよい。ディフューザ入口空気圧センサＤ０３を備えることにより、上述の不具合判断装置１よりも不具合を有する部位を絞り込める。
【０１００】
図６は、本実施形態の変形例に係る可変容量ターボチャージャを示す断面図である。本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０Ａは、ディフューザ入口空気圧センサＤ０３を備える。ディフューザ入口空気圧センサＤ０３は、コンプレッサホイール１８側のディフューザ通路１７、つまりディフューザ通路１７において上流側入口に設けられ、ディフューザ通路１７上流側における通路内部の空気圧を検出する。ディフューザ入口空気圧センサＤ０３は、ＥＣＵ５０Ａに電気的に接続されており、ＥＣＵ５０Ａは、ディフューザ入口空気圧センサＤ０３からディフューザ通路１７上流側における通路内部の空気圧を取得する。
【０１０１】
図７は、本実施形態に係る他の不具合判断装置の構成を示す概念図である。図７に示すように、不具合判断装置１Ａは、ＥＣＵ５０Ａに組み込まれて構成されている。なお、ＥＣＵ５０Ａとは別個に、この実施形態に係る不具合判断装置１Ａを用意し、これをＥＣＵ５０Ａに接続してもよい。
【０１０２】
不具合判断装置１Ａは、不具合判断部２Ａと、情報取得部３Ａとを含んで構成される。情報取得部３Ａは、例えば上述した情報取得部３が取得する情報に加えて、図６に図示のディフューザ入口空気圧センサＤ０３が検出した結果などを取得する。
【０１０３】
ＣＰＵ５０ｐ内には、上述の不具合判断装置１以外に、可変容量ノズル制御部４と、表示パネル制御部５Ａと、機関制御部５１とを含んで構成される。表示パネル制御部５Ａは、後述する表示パネル６０の表示内容を制御する。入力インターフェース５７Ａには、上述の入力インターフェース５７が接続する各種検出手段に加えて、ディフューザ入口空気圧センサＤ０３が接続されている。
【０１０４】
図８は、本実施形態に係る他の表示パネルを示す模式図である。本実施形態に係る不具合判断装置１Ａは、可変容量ターボチャージャ１０の不具合を有する部位を表示する表示パネル６０Ａを備える。表示パネル６０Ａは、車両の運転手に不具合の有無及び不具合を有する部位を伝達する手段として、スクロール用ＬＥＤ６１と、ディフューザ用ＬＥＤ６２Ａと、コンプレッサホイール用ＬＥＤ６３Ａと、吸気通路用ＬＥＤ６４Ａとを備える。
【０１０５】
ディフューザ用ＬＥＤ６２Ａは、本実施形態に係る不具合判断装置１Ａが、ディフューザ通路１７が不具合を有する部位であると判断した場合に点灯する。コンプレッサホイール用ＬＥＤ６３Ａは、本実施形態に係る不具合判断装置１Ａが、コンプレッサホイール１８が不具合を有する部位であると判断した場合に点灯する。吸気通路用ＬＥＤ６４Ａは、本実施形態に係る不具合判断装置１Ａが、吸気通路１０７が不具合を有する部位であると判断した場合に点灯する。つまり、図８に示すように、本実施形態に係る不具合判断装置１Ａが不具合を有する部位であると判断した箇所に対応したＬＥＤが点灯することによって、不具合の有無及び不具合を有する部位を表示する。
【０１０６】
図９は、本実施形態に係る他の不具合判断装置の判断手順を示すフローチャートである。なお、不具合判断装置１Ａにおいて、ステップＳＴ２０１からステップＳＴ２０９までの手順は、上述の不具合判断装置１のステップＳＴ１０１からステップＳＴ１０９までの手順と同様であるため説明を省略する。また、ステップＳＴ２１９は、上述の不具合判断装置１のステップＳＴ１１５に対応する。つまり、可変容量ノズル制御部４は、可変容量ノズル機構４０を開弁方向に動作させる。
【０１０７】
ステップＳＴ２１０として、情報取得部３Ａは、ディフューザ入口空気圧センサＤ０３から、ディフューザ入口空気圧力Ｐｄｉを取得する。次にステップＳＴ２１１として、不具合判断部２Ａは、ディフューザ入口空気圧力Ｐｄｉからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値が、所定値β以上であるか判定する。ここで所定値βとは、ディフューザ入口空気圧力Ｐｄｉからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値がその値以下であった場合、ディフューザ通路１７またはディフューザ通路１７よりも下流側の部材に不具合があると判断できる値である。
【０１０８】
不具合判断部２Ａが、ディフューザ入口空気圧力Ｐｄｉからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値が、所定値β以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１１、Ｙｅｓ）、不具合判断部２Ａは、ディフューザ通路１７またはディフューザ通路１７よりも下流側の部材が不具合を有する部位であると判断する。しかしながら、ステップＳＴ２０７で、ディフューザ出口空気圧力Ｐｄｏからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値が、αより小さいと判定されているので、スクロール通路１６またはスクロール通路１６よりも下流側の部材に不具合はないと判断されている。よって、不具合を有する部位はディフューザ通路１７であると判断される。
【０１０９】
ステップＳＴ２１１で、不具合判断部２Ａが、ディフューザ入口空気圧力Ｐｄｉからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値が、所定値β以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１１、Ｙｅｓ）、不具合判断部２Ａは、ステップＳＴ２１２として、不具合判断部２Ａは、不具合を有する部位はディフューザ通路１７であるとして記憶部５０ｍに記憶する。次に、ステップＳＴ２１３として、表示パネル制御部５Ａは、表示パネル６０Ａにディフューザ通路１７が不具合を有する部位であるとして表示させる。つまり、表示パネル制御部５Ａは、図８に図示のディフューザ用ＬＥＤ６２Ａを点灯させる。次に、不具合判断装置１Ａは、ステップＳＴ２１９へ移行する。
【０１１０】
ここで、ステップＳＴ２１１で、不具合判断部２Ａが、ディフューザ入口空気圧力Ｐｄｉからコンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉを減算した値が、所定値βより小さいと判定した場合（ステップＳＴ２１１、Ｎｏ）、ステップＳＴ２１４として、不具合判断部２Ａは、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉから大気圧Ｐを減算した値が、所定値γ以上であるか判定する。ここで、不具合判断部２Ａが、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉから大気圧Ｐを減算した値が、所定値γ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１４、Ｙｅｓ）、不具合判断部２Ａは、コンプレッサホイール１８またはコンプレッサホイール１８よりも下流側の部位に不具合があると判断する。
【０１１１】
しかしながら、ステップＳＴ２０７及びステップＳＴ２１１で、否定的な判定がされている。つまり、スクロール通路１６及びスクロール通路１６よりも下流側の部位及びディフューザ通路１７は、不具合を有する部位を有していないと判断されている。よって、不具合判断部２Ａは、コンプレッサホイール１８が不具合を有する部位であると判断する。
【０１１２】
ステップＳＴ２１４で、不具合判断部２Ａが、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉから大気圧Ｐを減算した値が所定値γ以上であると判定すると（ステップＳＴ２１４、Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２１５として、不具合判断部２Ａは、不具合を有する部位をコンプレッサホイール１８として、記憶部５０ｍに記憶させる。次に、ステップＳＴ２１５として、表示パネル制御部５は、表示パネル６０にコンプレッサホイール１８を不具合を有する部位として表示させる。つまり、図４に図示のコンプレッサホイール用ＬＥＤ６３Ａを点灯させる。次に、不具合判断装置１Ａは、ステップＳＴ２１９へ移行する。
【０１１３】
ここで、ステップＳＴ２１４で、不具合判断部２Ａは、コンプレッサ入口空気圧力Ｐｃｉから大気圧Ｐを減算した値が、所定値γより小さいと判定した場合（ステップＳＴ２１４、Ｎｏ）、不具合判断部２Ａは、コンプレッサホイール１８よりも上流側、つまり吸気通路１０７に不具合があると判断する。よって、ステップＳＴ２１５として、不具合判断部２Ａは、不具合を有する部位を吸気通路１０７として、記憶部５０ｍに記憶する。次に、ステップＳＴ２１６として、表示パネル制御部５Ａは、表示パネル６０に吸気通路１０７が不具合を有する部位であるとして表示させる。つまり、図８に図示の吸気通路用ＬＥＤ６４Ａを点灯させる。次に、不具合判断装置１Ａは、ステップＳＴ２１７へ移行する。不具合判断部２Ａは、不具合を有する部位を吸気通路１０７として、記憶部５０ｍに記憶する。次に、ステップＳＴ２１８として、表示パネル制御部５Ａは、表示パネル６０Ａに吸気通路１０７が不具合を有する部位であるとして表示させる。つまり、図４に図示の吸気通路用ＬＥＤ６４Ａを点灯させる。次に、可変容量ノズル制御部４は、ステップＳＴ２１９で、可変容量ノズル駆動装置４６を駆動させ、可変容量ノズル機構４０を開弁方向に動作させると、不具合判断装置１Ａは、一連の判断手順を終了する。
【０１１４】
以上、本変形例に係る不具合判断装置１Ａは、第１の部位における流体の圧力と、第２の部位における流体の圧力と、第２の部位よりも流体の流れの下流側である第３の部位における流体の圧力とに基づいて通路における不具合を判断する。上記構成により、本実施形態に係る不具合判断装置１は、可変容量ターボチャージャ１０Ａにおいて、上述の実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０よりもさらに多くの部位の圧力に基づいて不具合を判断するので、より細かく不具合を有する部位を判断できる。
【０１１５】
本変形例に係る不具合判断装置１Ａは、第３の部位における流体の圧力から、第１の部位における流体の圧力を減算した値が所定の閾値よりも小さく、かつ第２の部位における流体の圧力から、第１の部位における流体の圧力を減算した値が所定の閾値以上のとき、第１の部位と第２の部位との間の区間が不具合を有する部位と判断する。
【０１１６】
上記構成により、本変形例に係る不具合判断装置１Ａは、第１の部位と第２の部位との圧力差を閾値と比較すると共に第１の部位と第３の部位との圧力差を判断に用いる。これにより、上述の実施形態に係る不具合判断装置１よりも、さらに細かく不具合を有する部位を判断できる。
【０１１７】
本変形例に係る不具合判断装置１Ａにおいて、第１の部位は、可変容量ターボチャージャ１０のコンプレッサホイール１８よりも流体の流れの上流側の部位であり、第２の部位は、可変容量ターボチャージャ１０のディフューザ通路１７において流体が導入されるディフューザ通路１７の上流側流の部位であり、第３部位は、可変容量ターボチャージャ１０のディフューザ通路１７において流体が吐出されるディフューザ通路１７の下流側流の部位である。上記構成により、不具合判断装置１Ａは、コンプレッサホイール１８よりも上流側の部位、コンプレッサホイール１８、ディフューザ通路１７、ディフューザ通路１７よりも下流側の部位のいずれか１つに不具合を有する部位が有るか判断できる。
【０１１８】
本変形例に係る可変容量ターボチャージャ１０Ａは、コンプレッサホイール１８よりも流体の流れの上流側の部位における流体の圧力を検出する第１圧力検出手段と、ディフューザ通路１７において流体が吐出されるディフューザ通路１７の下流側の部位における流体の圧力を検出する第２圧力検出手段と、ディフューザ通路１７において流体が導入されるディフューザ通路１７の上流側の部位における流体の圧力を検出するディフューザ入口空気圧センサＤ０３とを備える。
【０１１９】
上記構成により、本変形例に係る可変容量ターボチャージャ１０Ａは、コンプレッサホイール１８よりも流体の流れの上流側の部位における流体の圧力と、ディフューザ通路１７において流体が吐出されるディフューザ通路１７の下流側の部位における流体の圧力と、ディフューザ通路１７において流体が導入されるディフューザ通路１７の上流側の部位における流体の圧力とを検出できる。ＥＣＵ５０がこれらの検出結果を取得することで、不具合判断部２Ａは、不具合を有する部位の判断ができる。
【０１２０】
なお、本変形例に係る可変容量ターボチャージャ１０Ａは、コンプレッサ入口空気圧センサＤ０２及びディフューザ入口空気圧センサＤ０３及びディフューザ出口空気圧センサＤ０４を取り付けできる取り付け部を有する。取り付け部を形成することにより、容易に検出手段の変更や、交換ができる。
【０１２１】
また本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ１０Ａは、コンプレッサ入口空気圧センサＤ０１及びディフューザ入口空気圧センサＤ０３及びディフューザ出口空気圧センサＤ０４から検出した値に基づいて、タービンホイール２７の回転速度を調節するように羽根車回転速度調節手段としての可変容量ノズル駆動装置４６を構成してもよい。上記構成により、不具合が生じたときにより好適に、可変容量ノズル機構４０を制御できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
以上のように、本発明に係る流体機械の不具合判断装置は、過給機に有用であり、特に、過給機の不具合を有する部位を判断することに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本実施形態に係る内燃機関を模式的に示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る可変容量ターボチャージャを示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る不具合判断装置の構成を示す概念図である。
【図４】本実施形態に係る表示パネルを示す模式図である。
【図５】本実施形態に係る不具合判断装置の判断手順を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態の変形例に係る可変容量ターボチャージャを示す断面図である。
【図７】本実施形態の変形例に係る不具合判断装置の構成を示す概念図である。
【図８】本実施形態の変形例に係る表示パネルを示す模式図である。
【図９】本実施形態の変形例に係る不具合判断装置の判断手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２４】
１、１Ａ  不具合判断装置
２、２Ａ  不具合判断部
３、３Ａ  情報取得部
４  可変容量ノズル制御部
５、５Ａ  表示パネル制御部
１０  可変容量ターボチャージャ
１０ｉｎ  コンプレッサ
１０ｅｘ  タービン
１１  コンプレッサハウジング
１２  ハウジング本体
１３  連結部材
１４  シールプレート
１５  吸気導入通路
１６  スクロール通路
１７  ディフューザ通路
１８  コンプレッサホイール
２１  タービンハウジング
２２  ハウジング本体
２３  ノズルプレート
２４  排気排出通路
２５  スクロール通路
２６  連結通路
２７  タービンホイール
３１  センターハウジング
３２  連結シャフト
３３  軸受
４０  可変容量ノズル機構
４１  ベーン
４２  連結軸
４３  アーム
４４  ユニゾンリング
４５  リンク
４６  可変容量ノズル駆動装置
５０、５０Ａ  ＥＣＵ
５０ｍ  記憶部
５０ｐ  ＣＰＵ
５１  機関制御部
５４ａ  バス
５４ｂ  バス
５４ｃ  バス
５５  入力ポート
５６  出力ポート
５７、５７Ａ  入力インターフェース
５７ａ  アナログ／デジタルコンバータ
５７ｄ  ディジタル入力バッファ
５８  出力インターフェース
５８ａ  制御回路
６０、６０Ａ  表示パネル
６１  スクロール用ＬＥＤ
６２  コンプレッサホイール＆ディフューザ用ＬＥＤ
６２Ａ  ディフューザ用ＬＥＤ
６３  吸気通路用ＬＥＤ
６３Ａ  コンプレッサホイール用ＬＥＤ
６４Ａ  吸気通路用ＬＥＤ
１００  内燃機関
１０１  シリンダ
１０１ａ  シリンダ内壁面
１０２  ピストン
１０２ａ  ピストン頂部
１０３  筒内燃焼空間
１０３ａ  筒内天井部
１０４ａ  クランク室
１０５  吸気ポート
１０６  吸気弁
１０７  吸気通路
１０８  排気ポート
１０９  排気弁
１１０  排気通路
１１１  インジェクタ
１１２  クランクシャフト
１１３  シリンダヘッド
１１４  シリンダブロック
１１５  コネクティングロッド
１１７  インタークーラ
１１８  ＥＧＲ通路
１１９  ＰＣＶ通路
１２０  エアクリーナ
１２１  第１触媒装置
１２２  第２触媒装置
Ｄ０１  エアフロセンサ
Ｄ０２  コンプレッサ入口空気圧センサ
Ｄ０３  ディフューザ入口空気圧センサ
Ｄ０４  ディフューザ出口空気圧センサ
Ｄ０５  吸気温度センサ
Ｄ０６  圧縮空気温度センサ
Ｐ  大気圧
Ｐｃｉ  コンプレッサ入口空気圧力
Ｐｄｉ  ディフューザ入口空気圧力
Ｐｄｏ  ディフューザ出口空気圧力
ＳＬ  シリンダ軸線
Ｔ０１  吸気温度
Ｔ０２  圧縮空気温度
η  コンプレッサ効率
【図１】
2009024678.tif 000004
【図２】
2009024678.tif 000005
【図３】
2009024678.tif 000006
【図４】
2009024678.tif 000007
【図５】
2009024678.tif 000008
【図６】
2009024678.tif 000009
【図７】
2009024678.tif 000010
【図８】
2009024678.tif 000011
【図９】
2009024678.tif 000012