[go: up one dir, main page]

JP2020169574A - Failure analysis device of supercharger - Google Patents

Failure analysis device of supercharger Download PDF

Info

Publication number
JP2020169574A
JP2020169574A JP2019069736A JP2019069736A JP2020169574A JP 2020169574 A JP2020169574 A JP 2020169574A JP 2019069736 A JP2019069736 A JP 2019069736A JP 2019069736 A JP2019069736 A JP 2019069736A JP 2020169574 A JP2020169574 A JP 2020169574A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
supercharger
rotation speed
air
bypass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019069736A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
友邦 楠
Tomokuni Kusunoki
友邦 楠
真二 高山
Shinji Takayama
真二 高山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2019069736A priority Critical patent/JP2020169574A/en
Publication of JP2020169574A publication Critical patent/JP2020169574A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/0015Controlling intake air for engines with means for controlling swirl or tumble flow, e.g. by using swirl valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

To precisely analyze a failure of a mechanical supercharger.SOLUTION: This failure analysis device of a supercharger has: an electromagnetic clutch (45) for switching the connection of an engine output shaft and a mechanical supercharger (44); a bypass passage (47) bypassing the supercharger; a bypass control valve (48) for opening and closing the bypass passage; a supercharger rotation number sensor (SW8); an engine rotation number sensor (SW9); and a control unit (10a). The control unit connects the electromagnetic clutch at supercharging, closes the bypass control valve, brings the electromagnetic clutch into a non-connection state, and opens the bypass control valve at non-supercharging. When a rotation number of the supercharger is equal to a prescribed rotation number or smaller in a supercharged state, the control unit also brings the electromagnetic clutch into the non-connection state, closes the bypass control valve, and sets an idling state, and when the engine rotation number is lowered in the idling state, determines a failure of the supercharger.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、過給機の故障診断装置に関し、特に、エンジンの吸気通路に設けられた機械式過給機の故障を診断するための過給機の故障診断装置に関する。 The present invention relates to a failure diagnosis device for a supercharger, and more particularly to a failure diagnosis device for a supercharger for diagnosing a failure of a mechanical supercharger provided in an intake passage of an engine.

特開2015−68290号公報(特許文献1)には、内燃機関の制御装置が記載されている。この内燃機関の制御装置は、吸気通路に設けられ内燃機関の出力が伝達される機械式過給機と、この機械式過給機の上流側と下流側を連通するバイパス通路と、バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、吸気通路のバイパス通路との合流部よりも下流側に配置されたスロットルバルブと、を備えている。この装置において、機械式過給機により過給を行う場合には、バイパスバルブを閉じることにより、吸気が機械式過給機により加圧されて内燃機関に送り込まれる。一方、過給を行わない場合には、バイパスバルブを開くことにより、バイパス通路を通って吸気が内燃機関に送り込まれる。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-68290 (Patent Document 1) describes a control device for an internal combustion engine. The control device of the internal combustion engine includes a mechanical supercharger provided in the intake passage and transmitting the output of the internal combustion engine, a bypass passage connecting the upstream side and the downstream side of the mechanical supercharger, and a bypass passage. It includes a bypass valve that opens and closes, and a throttle valve that is arranged on the downstream side of the confluence of the bypass passage of the intake passage. In this device, when supercharging is performed by a mechanical supercharger, the intake air is pressurized by the mechanical supercharger and sent to the internal combustion engine by closing the bypass valve. On the other hand, when supercharging is not performed, the intake air is sent to the internal combustion engine through the bypass passage by opening the bypass valve.

さらに、特許文献1記載の内燃機関の制御装置は、バイパスバルブの閉固着を検知する閉固着検知手段を備えており、バイパスバルブの閉固着が検知されると、スロットルバルブの目標開度を所定開度以上の開度に設定すると共に、燃料噴射を制限する燃料カット制御を実行している。このように、バイパスバルブに閉固着等の不具合があった場合には、内燃機関に対して意図しない過給が行われることとなり、吸気通路等の過度な温度上昇等の問題が発生することがある。特許文献1記載の発明においては、バイパスバルブの閉固着が検知された場合には、燃料カット制御等の適切な措置をとることにより、問題の発生を回避している。このように、内燃機関の過給機周辺に不具合が発生した場合には、それを早期に検知し、適切に対処する必要がある。 Further, the internal combustion engine control device described in Patent Document 1 includes a closed sticking detecting means for detecting the closed sticking of the bypass valve, and when the closed sticking of the bypass valve is detected, the target opening degree of the throttle valve is determined. The opening is set to be equal to or larger than the opening, and fuel cut control that limits fuel injection is executed. In this way, if the bypass valve has a problem such as closing and sticking, an unintended supercharging will be performed on the internal combustion engine, which may cause a problem such as an excessive temperature rise of the intake passage or the like. is there. In the invention described in Patent Document 1, when the bypass valve is detected to be closed and stuck, the occurrence of a problem is avoided by taking appropriate measures such as fuel cut control. In this way, when a problem occurs around the supercharger of the internal combustion engine, it is necessary to detect it at an early stage and take appropriate measures.

特開2015−68290号公報JP-A-2015-68290

上記のようなバイパスバルブの固着の他、機械式の過給機自体も固着してしまう場合があり、このような場合には過給を実行することができなくなる。この機械式過給機の固着は、過給機の回転数を検出する過給機回転数センサを設けておき、このセンサによって測定された回転数に基づいて検出することができる。しかしながら、測定された過給機の回転数は、過給機回転数センサ自体の故障によっても異常値を示すことがあり、このような場合には機械式の過給機自体は正常であるにも関わらず、過給機の故障と判定されてしまう虞がある。このように、故障の状態を正確に判定できない場合には、メンテナンス等により適切な処置をとることができなかったり、メンテナンスに余計な工数が掛かったりする場合があると言う問題がある。
従って、本発明は、機械式過給機の故障を適確に診断することができる過給機の故障診断装置を提供することを目的としている。
In addition to the sticking of the bypass valve as described above, the mechanical supercharger itself may also stick, and in such a case, supercharging cannot be performed. The sticking of the mechanical supercharger can be detected based on the rotation speed measured by the supercharger rotation speed sensor provided with the supercharger rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the supercharger. However, the measured turbocharger rotation speed may show an abnormal value due to the failure of the supercharger rotation speed sensor itself, and in such a case, the mechanical supercharger itself is normal. Nevertheless, there is a risk that the supercharger will be determined to be out of order. As described above, when the state of failure cannot be accurately determined, there is a problem that appropriate measures cannot be taken due to maintenance or the like, or extra man-hours may be required for maintenance.
Therefore, an object of the present invention is to provide a supercharger failure diagnosis device capable of accurately diagnosing a failure of a mechanical supercharger.

上述した課題を解決するために、本発明は、エンジンの吸気通路に設けられた機械式過給機の故障を診断するための過給機の故障診断装置であって、エンジンの出力軸と機械式過給機との接続、非接続を切り替え可能な電磁クラッチと、機械式過給機をバイパスして、吸気をエンジンのシリンダ内に供給するように、吸気通路に接続されたバイパス通路と、このバイパス通路に設けられ、バイパス通路を開閉するバイパス制御弁と、機械式過給機の回転数を検出するための過給機回転数センサと、エンジンの出力軸の回転数を検出するためのエンジン回転数センサと、電磁クラッチ及びバイパス制御弁を制御する制御ユニットと、を有し、制御ユニットは、予め設定された過給条件が成立しているときは、電磁クラッチを接続状態に切り替えると共に、バイパス制御弁を閉じ側にして、エンジンを過給状態とし、予め設定された過給条件が成立していないときは、電磁クラッチを非接続状態に切り替えると共に、バイパス制御弁を開き側にして、エンジンを非過給状態とするように構成され、さらに、制御ユニットは、エンジンの過給状態において、過給機回転数センサにより検出された機械式過給機の回転数が所定回転数以下である場合には、電磁クラッチを非接続状態に切り替えると共に、バイパス制御弁を閉じ側として、エンジンに接続されていない機械式過給機内に吸気が流れる空転状態を設定するように構成され、制御ユニットは、空転状態において、エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出された場合には、機械式過給機が故障していると判定することを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a supercharger failure diagnosis device for diagnosing a failure of a mechanical supercharger provided in an intake passage of an engine, and is an engine output shaft and a machine. An electromagnetic clutch that can be switched between connection and non-connection with the turbocharger, and a bypass passage connected to the intake passage so as to bypass the mechanical turbocharger and supply intake air into the cylinder of the engine. A bypass control valve provided in this bypass passage that opens and closes the bypass passage, a turbocharger rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the mechanical supercharger, and a rotation speed of the output shaft of the engine are detected. It has an engine speed sensor and a control unit that controls an electromagnetic clutch and a bypass control valve, and the control unit switches the electromagnetic clutch to a connected state when a preset supercharging condition is satisfied. , The bypass control valve is closed, the engine is supercharged, and when the preset supercharging conditions are not met, the electromagnetic clutch is switched to the non-connected state and the bypass control valve is opened. , The control unit is configured to put the engine in a non-supercharged state, and in the supercharged state of the engine, the rotation speed of the mechanical supercharger detected by the supercharger rotation speed sensor is equal to or less than the predetermined rotation speed. If this is the case, the electromagnetic clutch is switched to the disconnected state, and the bypass control valve is set as the closing side to set the idling state in which the intake air flows into the mechanical turbocharger that is not connected to the engine. The unit is characterized in that when a decrease in the engine speed is detected by the engine speed sensor in the idling state, it is determined that the mechanical turbocharger is out of order.

このように構成された本発明において、制御ユニットは、過給を行う場合には、エンジンの出力軸と機械式過給機を接続すると共に、バイパス制御弁を閉じ側に設定する。これにより、吸気は過給機側を通って加圧されて、エンジンのシリンダ内に供給される。一方、過給を行わない場合には、制御ユニットは、エンジンの出力軸と機械式過給機を非接続にすると共に、バイパス制御弁を開き側に設定する。これにより、吸気は、主として流路抵抗の低いバイパス通路側を通って、機械式過給機によって加圧されることなくエンジンのシリンダ内に供給される。また、電磁クラッチを非接続状態とし、バイパス制御弁を閉じ側とした空転状態では、吸気は、主として非接続状態にされている機械式過給機を通って吸引される。ここで、機械式過給機のローター等が固着している場合には、空転状態にある機械式過給機を通過する空気の流路抵抗が大きくなるため、エンジンに吸入される空気量が低下する。 In the present invention configured as described above, in the case of supercharging, the control unit connects the output shaft of the engine and the mechanical supercharger and sets the bypass control valve on the closed side. As a result, the intake air is pressurized through the supercharger side and supplied into the cylinder of the engine. On the other hand, when supercharging is not performed, the control unit disconnects the output shaft of the engine from the mechanical supercharger and sets the bypass control valve on the open side. As a result, the intake air is supplied into the cylinder of the engine mainly through the bypass passage side having low flow path resistance without being pressurized by the mechanical supercharger. Further, in the idling state in which the electromagnetic clutch is disconnected and the bypass control valve is closed, the intake air is mainly sucked through the mechanical turbocharger that is disconnected. Here, when the rotor of the mechanical turbocharger or the like is stuck, the flow path resistance of the air passing through the mechanical turbocharger in the idling state increases, so that the amount of air sucked into the engine increases. descend.

上記のように構成された本発明によれば、空転状態において、エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出された場合に、制御ユニットは、機械式過給機が故障していると判定するので、過給機回転数センサの故障が機械式過給機の故障と誤判定されるのを抑制することができる。これにより、機械式過給機の故障を適確に診断することができる。 According to the present invention configured as described above, when a decrease in the engine speed is detected by the engine speed sensor in the idling state, the control unit determines that the mechanical turbocharger is out of order. Therefore, it is possible to prevent the failure of the turbocharger rotation speed sensor from being erroneously determined as the failure of the mechanical supercharger. This makes it possible to accurately diagnose the failure of the mechanical turbocharger.

本発明において、好ましくは、制御ユニットは、空転状態において、エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出されない場合には、過給機回転数センサが故障していると判定する。 In the present invention, preferably, the control unit determines that the supercharger rotation speed sensor is out of order when the engine rotation speed sensor does not detect a decrease in the engine rotation speed in the idling state.

このように構成された本発明によれば、空転状態において、エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出されない場合には、過給機回転数センサが故障していると判定するので、機械式過給機の他、過給機回転数センサの故障についても診断することができる。 According to the present invention configured as described above, if the engine speed sensor does not detect a decrease in the engine speed in the idling state, it is determined that the turbocharger speed sensor is out of order. In addition to the turbocharger, it is possible to diagnose a failure of the turbocharger rotation speed sensor.

本発明において、好ましくは、制御ユニットは、エンジンがアイドリング状態にあるとき、空転状態を設定する。
このように構成された本発明によれば、エンジンがアイドリング状態のとき、空転状態が設定され、機械式過給機の故障が判定されるので、機械式過給機が固着している場合でもエンジンが停止しにくく、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。
In the present invention, preferably, the control unit sets an idling state when the engine is idling.
According to the present invention configured in this way, when the engine is idling, the idling state is set and the failure of the mechanical supercharger is determined. Therefore, even if the mechanical supercharger is stuck. It is difficult for the engine to stop, and it is possible to suppress the driver from feeling uncomfortable.

本発明において、好ましくは、制御ユニットは、エンジンを搭載した車両が停車しているとき、空転状態を設定する。
このように構成された本発明によれば、エンジンを搭載した車両が停車しているとき、空転状態が設定され、機械式過給機の故障が判定されるので、機械式過給機が固着しており、万一エンジンが停止した場合でも、運転者に強い違和感を与えるのを抑制することができる。
In the present invention, preferably, the control unit sets an idling state when the vehicle equipped with the engine is stopped.
According to the present invention configured in this way, when the vehicle equipped with the engine is stopped, the idling state is set and the failure of the mechanical supercharger is determined, so that the mechanical supercharger is fixed. Therefore, even if the engine is stopped, it is possible to suppress giving a strong sense of discomfort to the driver.

本発明の過給機の故障診断装置によれば、機械式過給機の故障を適確に診断することができる。 According to the supercharger failure diagnosis device of the present invention, the failure of the mechanical supercharger can be accurately diagnosed.

本発明の第1実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the engine to which the failure diagnosis apparatus of the supercharger according to 1st Embodiment of this invention is applied. 本発明の第1実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの燃焼室の構成を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the structure of the combustion chamber of the engine to which the failure diagnosis apparatus of the supercharger according to 1st Embodiment of this invention is applied. 本発明の第1実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the structure of the engine to which the failure diagnosis apparatus of the supercharger according to 1st Embodiment of this invention is applied. 本発明の第1実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの運転領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation area of the engine to which the failure diagnosis apparatus of the supercharger according to 1st Embodiment of this invention is applied. 本発明の第1実施形態による過給機の故障診断装置の作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the failure diagnosis apparatus of a supercharger by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による過給機の故障診断装置の作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the failure diagnosis apparatus of a supercharger by 2nd Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による過給機の故障診断装置について説明する。 Hereinafter, a failure diagnosis device for a turbocharger according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<装置構成>
まず、図1乃至図3を参照して、本発明の第1実施形態による過給機の故障診断装置の構成について説明する。図1は、本実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの構成を例示する図である。図2は、本実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの燃焼室の構成を例示する断面図である。なお、図1における吸気側は紙面左側であり、排気側は紙面右側である。図2における吸気側は紙面右側であり、排気側は紙面左側である。図3は、本実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの構成を例示するブロック図である。
<Device configuration>
First, the configuration of the failure diagnosis device for the turbocharger according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a diagram illustrating an engine configuration to which a failure diagnosis device for a supercharger according to the present embodiment is applied. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the combustion chamber of the engine to which the failure diagnosis device of the supercharger according to the present embodiment is applied. The intake side in FIG. 1 is on the left side of the paper, and the exhaust side is on the right side of the paper. The intake side in FIG. 2 is on the right side of the paper, and the exhaust side is on the left side of the paper. FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of an engine to which the failure diagnosis device of the supercharger according to the present embodiment is applied.

本実施形態において、エンジン1は、四輪の自動車に搭載された部分圧縮着火燃焼(SPark Controlled Compression Ignition:SPCCI)を行うガソリンエンジンである。具体的には、エンジン1は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えている。シリンダブロック12の内部に複数のシリンダ11が形成されている。図1及び図2では、1つのシリンダ11のみを示すが、本実施形態においてエンジン1は、多気筒エンジンである。 In the present embodiment, the engine 1 is a gasoline engine that performs partial compression ignition combustion (SPark Controlled Compression Ignition: SPCCI) mounted on a four-wheeled automobile. Specifically, the engine 1 includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13 mounted on the cylinder block 12. A plurality of cylinders 11 are formed inside the cylinder block 12. Although only one cylinder 11 is shown in FIGS. 1 and 2, the engine 1 is a multi-cylinder engine in the present embodiment.

各シリンダ11内には、ピストン3が摺動自在に内挿されている。ピストン3は、コネクティングロッド14を介してクランクシャフト15に連結されている。ピストン3は、シリンダ11及びシリンダヘッド13と共に燃焼室17を区画する。なお、「燃焼室」は、ピストン3が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる場合がある。つまり、「燃焼室」は、ピストン3の位置に関わらず、ピストン3、シリンダ11及びシリンダヘッド13によって形成される空間を意味する場合がある。 A piston 3 is slidably inserted in each cylinder 11. The piston 3 is connected to the crankshaft 15 via a connecting rod 14. The piston 3 partitions the combustion chamber 17 together with the cylinder 11 and the cylinder head 13. The "combustion chamber" is not limited to the meaning of the space formed when the piston 3 reaches the compression top dead center. The term "combustion chamber" may be used in a broad sense. That is, the "combustion chamber" may mean a space formed by the piston 3, the cylinder 11, and the cylinder head 13 regardless of the position of the piston 3.

図2に示すように、ピストン3の上面は平坦面である。ピストン3の上面には、キャビティ31が形成されている。キャビティ31は、ピストン3の上面から凹陥している。キャビティ31は、浅皿形状を有している。キャビティ31は、ピストン3が圧縮上死点付近に位置するときに、後述するインジェクタ6に向かい合う。 As shown in FIG. 2, the upper surface of the piston 3 is a flat surface. A cavity 31 is formed on the upper surface of the piston 3. The cavity 31 is recessed from the upper surface of the piston 3. The cavity 31 has a shallow dish shape. The cavity 31 faces the injector 6, which will be described later, when the piston 3 is located near the compression top dead center.

キャビティ31は、凸部31aを有している。凸部31aは、シリンダ11のほぼ中心に設けられている。凸部31aは、略円錐状であり、キャビティ31の底部から、シリンダ11の中心軸Xに沿って上向きに伸びている。凸部31aの上端は、キャビティ31の上面とほぼ同じ高さである。キャビティ31はまた、凸部31aの周囲に設けられた凹陥部31bを有している。 The cavity 31 has a convex portion 31a. The convex portion 31a is provided substantially at the center of the cylinder 11. The convex portion 31a has a substantially conical shape and extends upward from the bottom of the cavity 31 along the central axis X of the cylinder 11. The upper end of the convex portion 31a is substantially the same height as the upper surface of the cavity 31. The cavity 31 also has a recessed portion 31b provided around the convex portion 31a.

シリンダヘッド13の下面、つまり、燃焼室17の天井面は、図2に示すように、傾斜面13aと、傾斜面13bとによって構成されている。傾斜面13aは、吸気側から軸Xに向かって上り勾配となっている。傾斜面13bは、排気側から軸Xに向かって上り勾配となっている。燃焼室17の天井面は、いわゆるペントルーフ形状である。
なお、燃焼室17の形状は、図2に例示する形状に限定されるものではない。例えばキャビティ31の形状、ピストン3の上面の形状、及び、燃焼室17の天井面の形状等は、適宜変更することが可能である。
As shown in FIG. 2, the lower surface of the cylinder head 13, that is, the ceiling surface of the combustion chamber 17, is composed of an inclined surface 13a and an inclined surface 13b. The inclined surface 13a has an upward slope from the intake side toward the axis X. The inclined surface 13b has an upward slope from the exhaust side toward the axis X. The ceiling surface of the combustion chamber 17 has a so-called pent roof shape.
The shape of the combustion chamber 17 is not limited to the shape illustrated in FIG. For example, the shape of the cavity 31, the shape of the upper surface of the piston 3, the shape of the ceiling surface of the combustion chamber 17, and the like can be changed as appropriate.

エンジン1の幾何学的圧縮比は、理論熱効率の向上や、後述するCI(Compression Ignition)燃焼の安定化を目的として高く設定されている。具体的に、エンジン1の幾何学的圧縮比は、17以上である。幾何学的圧縮比は、例えば18としてもよい。幾何学的圧縮比は、17以上20以下の範囲で、適宜設定すればよい。 The geometric compression ratio of the engine 1 is set high for the purpose of improving the theoretical thermal efficiency and stabilizing the CI (Compression Ignition) combustion described later. Specifically, the geometric compression ratio of the engine 1 is 17 or more. The geometric compression ratio may be 18, for example. The geometric compression ratio may be appropriately set in the range of 17 or more and 20 or less.

シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、2つの吸気ポート18(図1)が形成されている。吸気ポート18は、燃焼室17に連通している。吸気ポート18には、吸気弁21が配設されている。吸気弁21は、燃焼室17と吸気ポート18との間を開閉する。吸気弁21は吸気動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。本実施形態において、吸気動弁機構は、可変動弁機構である吸気電動VVT(Variable Valve Timing)23(図3)を有している。吸気電動VVT23は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、吸気弁21の開弁時期及び閉弁時期を、連続的に変化させることができる。なお、吸気動弁機構は、電動VVTに代えて、液圧式のVVTを有していてもよい。 The cylinder head 13 is formed with two intake ports 18 (FIG. 1) for each cylinder 11. The intake port 18 communicates with the combustion chamber 17. An intake valve 21 is provided at the intake port 18. The intake valve 21 opens and closes between the combustion chamber 17 and the intake port 18. The intake valve 21 is opened and closed at a predetermined timing by the intake valve mechanism. In the present embodiment, the intake valve mechanism has an intake electric VVT (Variable Valve Timing) 23 (FIG. 3) which is a variable valve mechanism. The intake electric VVT 23 is configured to continuously change the rotational phase of the intake camshaft within a predetermined angle range. Thereby, the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 21 can be continuously changed. The intake valve mechanism may have a hydraulic VVT instead of the electric VVT.

シリンダヘッド13にはまた、シリンダ11毎に、2つの排気ポート19(図1)が形成されている。排気ポート19は、燃焼室17に連通している。排気ポート19には、排気弁22が配設されている。排気弁22は、燃焼室17と排気ポート19との間を開閉する。排気弁22は排気動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。本実施形態において、排気動弁機構は、可変動弁機構である排気電動VVT24(図3)を有している。排気電動VVT24は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、排気弁22の開弁時期及び閉弁時期を、連続的に変化させることができる。なお、排気動弁機構は、電動VVTに代えて、液圧式のVVTを有していてもよい。 The cylinder head 13 is also formed with two exhaust ports 19 (FIG. 1) for each cylinder 11. The exhaust port 19 communicates with the combustion chamber 17. An exhaust valve 22 is provided at the exhaust port 19. The exhaust valve 22 opens and closes between the combustion chamber 17 and the exhaust port 19. The exhaust valve 22 is opened and closed at a predetermined timing by the exhaust valve mechanism. In the present embodiment, the exhaust valve mechanism has an exhaust electric VVT 24 (FIG. 3) which is a variable valve mechanism. The exhaust electric VVT 24 is configured to continuously change the rotational phase of the exhaust camshaft within a predetermined angle range. Thereby, the valve opening timing and the valve closing timing of the exhaust valve 22 can be continuously changed. The exhaust valve mechanism may have a hydraulic VVT instead of the electric VVT.

詳細は後述するが、本実施形態において、エンジン1は、吸気電動VVT23及び排気電動VVT24によって、吸気弁21の開弁と排気弁22の開弁とに係るオーバーラップ期間の長さを調整することができる。これにより、燃焼室17の中の残留ガスを掃気したり、燃焼室17の中に熱い既燃ガスを閉じ込めたり(つまり、内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスを燃焼室17の中に導入)することができる。この構成例においては、吸気電動VVT23及び排気電動VVT24が、状態量設定デバイスの一つとしての、内部EGRシステムを構成している。なお、内部EGRシステムは、VVTによって構成されるとは限らない。 Although the details will be described later, in the present embodiment, the engine 1 adjusts the length of the overlap period related to the opening of the intake valve 21 and the opening of the exhaust valve 22 by the intake electric VVT23 and the exhaust electric VVT24. Can be done. As a result, the residual gas in the combustion chamber 17 is scavenged, and the hot burned gas is confined in the combustion chamber 17 (that is, the internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas is introduced into the combustion chamber 17). be able to. In this configuration example, the intake electric VVT23 and the exhaust electric VVT24 constitute an internal EGR system as one of the state quantity setting devices. The internal EGR system is not always composed of VVT.

図2に示すように、シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、インジェクタ6が取り付けられている。インジェクタ6は、燃焼室17の中に燃料を直接噴射するよう構成されている。インジェクタ6は、吸気側の傾斜面13aと排気側の傾斜面13bとが交差するペントルーフの谷部に配設されている。また、インジェクタ6は、その噴射軸心が、シリンダ11の中心軸Xに沿うように配設されている。インジェクタ6の噴射軸心と、キャビティ31の凸部31aの位置とはほぼ一致している。インジェクタ6は、キャビティ31に対向している。なお、インジェクタ6の噴射軸心は、シリンダ11の中心軸Xと一致していなくてもよい。その場合も、インジェクタ6の噴射軸心と、キャビティ31の凸部31aの位置とは一致していることが望ましい。 As shown in FIG. 2, an injector 6 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11. The injector 6 is configured to inject fuel directly into the combustion chamber 17. The injector 6 is arranged at a valley portion of the pent roof where the inclined surface 13a on the intake side and the inclined surface 13b on the exhaust side intersect. Further, the injector 6 is arranged so that its injection axis is along the central axis X of the cylinder 11. The injection axis of the injector 6 and the position of the convex portion 31a of the cavity 31 substantially coincide with each other. The injector 6 faces the cavity 31. The injection axis of the injector 6 does not have to coincide with the central axis X of the cylinder 11. Even in that case, it is desirable that the injection axis of the injector 6 and the position of the convex portion 31a of the cavity 31 coincide with each other.

インジェクタ6は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁によって構成されている。インジェクタ6は、図2に矢印で示すように、燃料噴霧が、燃焼室17の中央から放射状に広がるように燃料を噴射する。 Although detailed illustration is omitted, the injector 6 is composed of a multi-injection type fuel injection valve having a plurality of injection ports. As shown by the arrow in FIG. 2, the injector 6 injects fuel so that the fuel spray spreads radially from the center of the combustion chamber 17.

後述するように、インジェクタ6は、ピストン3が圧縮上死点付近に位置するタイミングで燃料を噴射する場合がある。その場合、インジェクタ6が燃料を噴射すると、燃料噴霧は、新気と混ざり合いながら、キャビティ31の凸部31aに沿って下向きに流れると共に、凹陥部31bの底面及び周側面に沿って、燃焼室17の中央から、径方向の外方に放射状に広がって流れる。その後、混合気はキャビティ31の開口に至り、吸気側の傾斜面13a、及び、排気側の傾斜面13bに沿って、径方向の外方から、燃焼室17の中央に向かって流れる。
なお、インジェクタ6は、多噴口型のインジェクタに限らない。インジェクタ6は、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。
As will be described later, the injector 6 may inject fuel at a timing when the piston 3 is located near the compression top dead center. In that case, when the injector 6 injects fuel, the fuel spray flows downward along the convex portion 31a of the cavity 31 while mixing with the fresh air, and also flows downward along the bottom surface and the peripheral side surface of the concave portion 31b. It spreads radially outward from the center of 17 and flows. After that, the air-fuel mixture reaches the opening of the cavity 31 and flows from the outer side in the radial direction toward the center of the combustion chamber 17 along the inclined surface 13a on the intake side and the inclined surface 13b on the exhaust side.
The injector 6 is not limited to the multi-injection type injector. As the injector 6, an externally open valve type injector may be adopted.

図1に示すように、インジェクタ6には、燃料供給システム61が接続されている。燃料供給システム61は、燃料を貯留するよう構成された燃料タンク63と、燃料タンク63とインジェクタ6とを互いに連結する燃料供給路62とを備えている。燃料供給路62には、燃料ポンプ65とコモンレール64とが設けられている。燃料ポンプ65は、コモンレール64に燃料を圧送するように構成されている。燃料ポンプ65は、本実施形態においては、クランクシャフト15によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール64は、燃料ポンプ65から圧送された燃料を、高い燃料圧力で蓄えるよう構成されている。インジェクタ6が開弁すると、コモンレール64に蓄えられていた燃料が、インジェクタ6の噴口から燃焼室17の中に噴射される。燃料供給システム61は、30MPa以上の高い圧力の燃料を、インジェクタ6に供給することが可能に構成されている。燃料供給システム61の最高燃料圧力は、例えば120MPa程度にしてもよい。インジェクタ6に供給する燃料の圧力は、エンジン1の運転状態に応じて変更してもよい。なお、燃料供給システム61の構成は、前記の構成に限定されない。 As shown in FIG. 1, a fuel supply system 61 is connected to the injector 6. The fuel supply system 61 includes a fuel tank 63 configured to store fuel, and a fuel supply path 62 that connects the fuel tank 63 and the injector 6 to each other. A fuel pump 65 and a common rail 64 are provided in the fuel supply path 62. The fuel pump 65 is configured to pump fuel to the common rail 64. In the present embodiment, the fuel pump 65 is a plunger type pump driven by the crankshaft 15. The common rail 64 is configured to store the fuel pumped from the fuel pump 65 at a high fuel pressure. When the injector 6 opens, the fuel stored in the common rail 64 is injected into the combustion chamber 17 from the injection port of the injector 6. The fuel supply system 61 is configured to be able to supply fuel having a high pressure of 30 MPa or more to the injector 6. The maximum fuel pressure of the fuel supply system 61 may be, for example, about 120 MPa. The pressure of the fuel supplied to the injector 6 may be changed according to the operating state of the engine 1. The configuration of the fuel supply system 61 is not limited to the above configuration.

シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、点火プラグ25が取り付けられている。点火プラグ25は、燃焼室17の中の混合気に強制的に点火をする。図2に示すように、点火プラグ25は、本実施形態においては、シリンダ11の中心軸Xを挟んだ吸気側に配設されている。また、点火プラグ25は、2つの吸気ポート18の間に位置している。点火プラグ25は、上方から下方に向かって、燃焼室17の中央に近づく方向に傾いて、シリンダヘッド13に取り付けられている。点火プラグ25の電極は、燃焼室17の中に臨んでかつ、燃焼室17の天井面の付近に位置している。 A spark plug 25 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11. The spark plug 25 forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the spark plug 25 is arranged on the intake side of the cylinder 11 with the central axis X in between. The spark plug 25 is located between the two intake ports 18. The spark plug 25 is attached to the cylinder head 13 so as to be inclined from the upper side to the lower side toward the center of the combustion chamber 17. The electrodes of the spark plug 25 face the combustion chamber 17 and are located near the ceiling surface of the combustion chamber 17.

図1に示すように、エンジン1の一側面には吸気通路40が接続されている。吸気通路40は、各シリンダ11の吸気ポート18に連通している。吸気通路40は、燃焼室17に導入するガスが流れる通路である。吸気通路40の上流端部には、新気を濾過するエアクリーナー41が配設されている。吸気通路40の下流端近傍には、サージタンク42が配設されている。サージタンク42よりも下流の吸気通路40は、詳細な図示は省略するが、シリンダ11毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の下流端が、各シリンダ11の吸気ポート18に接続されている。 As shown in FIG. 1, an intake passage 40 is connected to one side surface of the engine 1. The intake passage 40 communicates with the intake port 18 of each cylinder 11. The intake passage 40 is a passage through which the gas introduced into the combustion chamber 17 flows. An air cleaner 41 for filtering fresh air is disposed at the upstream end of the intake passage 40. A surge tank 42 is arranged near the downstream end of the intake passage 40. The intake passage 40 downstream of the surge tank 42 constitutes an independent passage that branches for each cylinder 11, although detailed illustration is omitted. The downstream end of the independent passage is connected to the intake port 18 of each cylinder 11.

吸気通路40におけるエアクリーナー41とサージタンク42との間には、スロットル弁43が配設されている。スロットル弁43は、弁の開度を調整することによって、燃焼室17の中への新気の導入量を調整するよう構成されている。 A throttle valve 43 is provided between the air cleaner 41 and the surge tank 42 in the intake passage 40. The throttle valve 43 is configured to adjust the amount of fresh air introduced into the combustion chamber 17 by adjusting the opening degree of the valve.

吸気通路40にはまた、スロットル弁43の下流に、過給機44が配設されている。過給機44は、燃焼室17に導入するガスを過給するよう構成されている。本実施形態において、過給機44は、エンジン1によって駆動される機械式の過給機である。機械式の過給機44は、例えばルーツ式としてもよい。機械式の過給機44の構成はどのような構成であってもよい。機械式の過給機44は、リショルム式や遠心式であってもよい。 In the intake passage 40, a supercharger 44 is also arranged downstream of the throttle valve 43. The supercharger 44 is configured to supercharge the gas to be introduced into the combustion chamber 17. In the present embodiment, the supercharger 44 is a mechanical supercharger driven by the engine 1. The mechanical turbocharger 44 may be, for example, a roots type. The configuration of the mechanical turbocharger 44 may be any configuration. The mechanical turbocharger 44 may be a Rishorum type or a centrifugal type.

過給機44とエンジン1の出力軸との間には、電磁クラッチ45が介設している。電磁クラッチ45は、過給機44とエンジン1との間で、エンジン1から過給機44へ駆動力を伝達したり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述するように、ECU10(図3)が電磁クラッチ45の接続状態と非接続状態を切り替えることによって、過給機44はオンとオフとが切り替わる。つまり、このエンジン1は、過給機44が、燃焼室17に導入するガスを過給することと、過給機44が、燃焼室17に導入するガスを過給しないこととを切り替えることができるよう構成されている。 An electromagnetic clutch 45 is interposed between the supercharger 44 and the output shaft of the engine 1. The electromagnetic clutch 45 transmits a driving force from the engine 1 to the supercharger 44 or cuts off the transmission of the driving force between the supercharger 44 and the engine 1. As will be described later, when the ECU 10 (FIG. 3) switches between the connected state and the non-connected state of the electromagnetic clutch 45, the supercharger 44 is switched on and off. That is, the engine 1 can switch between supercharging the gas introduced into the combustion chamber 17 by the supercharger 44 and not supercharging the gas introduced into the combustion chamber 17 by the supercharger 44. It is configured so that it can be done.

吸気通路40における過給機44の下流には、インタークーラー46が配設されている。インタークーラー46は、過給機44において圧縮されたガスを冷却するよう構成されている。インタークーラー46は、例えば水冷式に構成すればよい。 An intercooler 46 is arranged downstream of the supercharger 44 in the intake passage 40. The intercooler 46 is configured to cool the compressed gas in the turbocharger 44. The intercooler 46 may be configured to be water-cooled, for example.

吸気通路40には、バイパス通路47が接続されている。バイパス通路47は、過給機44及びインタークーラー46をバイパスするよう、吸気通路40における過給機44の上流部とインタークーラー46の下流部とを互いに接続する。バイパス通路47には、バイパス制御弁であるエアバイパス弁48が配設されている。エアバイパス弁48は、バイパス通路47を流れるガスの流量を調整する。 A bypass passage 47 is connected to the intake passage 40. The bypass passage 47 connects the upstream portion of the supercharger 44 and the downstream portion of the intercooler 46 in the intake passage 40 to each other so as to bypass the supercharger 44 and the intercooler 46. An air bypass valve 48, which is a bypass control valve, is provided in the bypass passage 47. The air bypass valve 48 adjusts the flow rate of gas flowing through the bypass passage 47.

過給機44をオフにしたとき(つまり、電磁クラッチ45を遮断したとき)には、エアバイパス弁48を全開にする。これにより、吸気通路40を流れるガスは、過給機44をバイパスして、エンジン1の燃焼室17に導入される。エンジン1は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。
過給機44をオンにしたとき(つまり、電磁クラッチ45を接続したとき)には、過給機44を通過したガスの一部は、バイパス通路47を通って過給機の上流に逆流する。エアバイパス弁48の開度を調整することによって、逆流量を調整することができるから、燃焼室17に導入するガスの過給圧を調整することができる。この構成例においては、過給機44とバイパス通路47とエアバイパス弁48とによって、過給システム49が構成されている。
When the supercharger 44 is turned off (that is, when the electromagnetic clutch 45 is disengaged), the air bypass valve 48 is fully opened. As a result, the gas flowing through the intake passage 40 bypasses the supercharger 44 and is introduced into the combustion chamber 17 of the engine 1. The engine 1 operates in a non-supercharged state, that is, in a naturally aspirated state.
When the turbocharger 44 is turned on (that is, when the electromagnetic clutch 45 is connected), a part of the gas that has passed through the turbocharger 44 flows back to the upstream of the turbocharger through the bypass passage 47. .. Since the reverse flow rate can be adjusted by adjusting the opening degree of the air bypass valve 48, the boost pressure of the gas introduced into the combustion chamber 17 can be adjusted. In this configuration example, the supercharging system 49 is configured by the supercharger 44, the bypass passage 47, and the air bypass valve 48.

エンジン1の他側面には、排気通路50が接続されている。排気通路50は、各シリンダ11の排気ポート19に連通している。排気通路50は、燃焼室17から排出された排気ガスが流れる通路である。排気通路50の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ11毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の上流端が、各シリンダ11の排気ポート19に接続されている。排気通路50には、1つ以上の触媒コンバーター51を有する排気ガス浄化システムが配設されている。触媒コンバーター51は、三元触媒を含んで構成されている。なお、排気ガス浄化システムは、三元触媒のみを含むものに限らない。 An exhaust passage 50 is connected to the other side surface of the engine 1. The exhaust passage 50 communicates with the exhaust port 19 of each cylinder 11. The exhaust passage 50 is a passage through which the exhaust gas discharged from the combustion chamber 17 flows. Although detailed illustration is omitted, the upstream portion of the exhaust passage 50 constitutes an independent passage that branches for each cylinder 11. The upstream end of the independent passage is connected to the exhaust port 19 of each cylinder 11. An exhaust gas purification system having one or more catalytic converters 51 is arranged in the exhaust passage 50. The catalyst converter 51 is configured to include a three-way catalyst. The exhaust gas purification system is not limited to the one containing only the three-way catalyst.

吸気通路40と排気通路50との間には、外部EGRシステムを構成するEGR通路52が接続されている。EGR通路52は、既燃ガスの一部を吸気通路40に還流させるための通路である。EGR通路52の上流端は、排気通路50における触媒コンバーター51の下流に接続されている。EGR通路52の下流端は、吸気通路40における過給機44の上流に接続されている。 An EGR passage 52 constituting an external EGR system is connected between the intake passage 40 and the exhaust passage 50. The EGR passage 52 is a passage for returning a part of the burnt gas to the intake passage 40. The upstream end of the EGR passage 52 is connected to the downstream of the catalytic converter 51 in the exhaust passage 50. The downstream end of the EGR passage 52 is connected to the upstream of the turbocharger 44 in the intake passage 40.

EGR通路52には、水冷式のEGRクーラー53が配設されている。EGRクーラー53は、既燃ガスを冷却するよう構成されている。EGR通路52にはまた、EGR弁54が配設されている。EGR弁54は、EGR通路52を流れる既燃ガスの流量を調整するよう構成されている。EGR弁54の開度を調整することによって、冷却した既燃ガス、つまり外部EGRガスの還流量を調整することができる。 A water-cooled EGR cooler 53 is provided in the EGR passage 52. The EGR cooler 53 is configured to cool the burnt gas. An EGR valve 54 is also provided in the EGR passage 52. The EGR valve 54 is configured to regulate the flow rate of the burnt gas flowing through the EGR passage 52. By adjusting the opening degree of the EGR valve 54, the recirculation amount of the cooled burnt gas, that is, the external EGR gas can be adjusted.

本実施形態において、EGRシステム55は、EGR通路52及びEGR弁54を含んで構成されている外部EGRシステムと、前述した吸気電動VVT23及び排気電動VVT24を含んで構成されている内部EGRシステムとによって構成されている。EGR弁54はまた、状態量設定デバイスの一つを構成している。 In the present embodiment, the EGR system 55 is composed of an external EGR system including an EGR passage 52 and an EGR valve 54, and an internal EGR system including the above-mentioned intake electric VVT23 and exhaust electric VVT24. It is configured. The EGR valve 54 also constitutes one of the state quantity setting devices.

図3に示すように、エンジン1は、これを運転するためのECU(Engine Control Unit)10を備えており、ECU10には、本発明の第1実施形態による過給機の故障診断装置の一部を構成する制御ユニット10aが内蔵されている。ECU10は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)と、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力バスと、を備えている。ECU10は、コントローラの一例である。 As shown in FIG. 3, the engine 1 is provided with an ECU (Engine Control Unit) 10 for operating the engine 1, and the ECU 10 is one of the failure diagnosis devices for the turbocharger according to the first embodiment of the present invention. The control unit 10a constituting the unit is built in. The ECU 10 is a controller based on a well-known microcomputer, and is composed of a central processing unit (CPU) for executing a program, and for example, a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory). It is equipped with a memory for storing programs and data, and an input / output bus for inputting / outputting electrical signals. The ECU 10 is an example of a controller.

ECU10には、図1及び図3に示すように、各種のセンサSW1〜SW16が接続されている。センサSW1〜SW16は、検知信号をECU10に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。 As shown in FIGS. 1 and 3, various sensors SW1 to SW16 are connected to the ECU 10. The sensors SW1 to SW16 output a detection signal to the ECU 10. The sensors include the following sensors.

すなわち、吸気通路40におけるエアクリーナー41の下流に配置されかつ、吸気通路40を流れる新気の流量を検知するエアフローセンサSW1、及び、新気の温度を検知する第1吸気温度センサSW2、吸気通路40におけるEGR通路52の接続位置よりも下流でかつ、過給機44の上流に配置されかつ、過給機44に流入するガスの圧力を検知する第1圧力センサSW3、吸気通路40における過給機44の下流でかつ、バイパス通路47の接続位置よりも上流に配置されかつ、過給機44から流出したガスの温度を検知する第2吸気温度センサSW4、サージタンク42に取り付けられかつ、過給機44の下流のガスの圧力を検知する第2圧力センサSW5、各シリンダ11に対応してシリンダヘッド13に取り付けられかつ、各燃焼室17内の圧力(筒内圧)を検知する指圧センサSW6、排気通路50に配置されかつ、燃焼室17から排出した排気ガスの温度を検知する排気温度センサSW7、過給機44に取り付けられかつ、過給機44の回転数を検出する過給機回転数センサSW8、エンジン1の出力軸近傍に配置されかつ、出力軸の回転数を検出するエンジン回転数センサSW9、エンジン1に取り付けられかつ、冷却水の温度を検知する水温センサSW10、エンジン1に取り付けられかつ、クランクシャフト15の回転角を検知するクランク角センサSW11、アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検知するアクセル開度センサSW12、エンジン1に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角を検知する吸気カム角センサSW13、エンジン1に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角を検知する排気カム角センサSW14、EGR通路52に配置されかつ、EGR弁54の上流及び下流の差圧を検知するEGR差圧センサSW15、並びに、燃料供給システム61のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ6に供給する燃料の圧力を検知する燃圧センサSW16である。 That is, the air flow sensor SW1 which is arranged downstream of the air cleaner 41 in the intake passage 40 and detects the flow rate of fresh air flowing through the intake passage 40, the first intake air temperature sensor SW2 which detects the temperature of the fresh air, and the intake passage. Supercharging in the intake passage 40, the first pressure sensor SW3, which is located downstream of the connection position of the EGR passage 52 in 40 and upstream of the supercharger 44 and detects the pressure of the gas flowing into the supercharger 44. It is located downstream of the machine 44 and upstream of the connection position of the bypass passage 47, and is attached to and excessively attached to the second intake air temperature sensor SW4 and the surge tank 42 that detect the temperature of the gas flowing out from the supercharger 44. The second pressure sensor SW5 that detects the pressure of the gas downstream of the turbocharger 44, and the finger pressure sensor SW6 that is attached to the cylinder head 13 corresponding to each cylinder 11 and detects the pressure (in-cylinder pressure) in each combustion chamber 17. , The exhaust temperature sensor SW7 which is arranged in the exhaust passage 50 and detects the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 17, and the supercharger rotation which is attached to the supercharger 44 and detects the rotation speed of the supercharger 44. The number sensor SW8, the engine rotation speed sensor SW9 which is arranged near the output shaft of the engine 1 and detects the rotation speed of the output shaft, the water temperature sensor SW10 which is attached to the engine 1 and detects the temperature of the cooling water, and the engine 1 It is attached to the crank angle sensor SW11 that detects the rotation angle of the crank shaft 15, the accelerator opening sensor SW12 that is attached to the accelerator pedal mechanism and detects the accelerator opening corresponding to the amount of operation of the accelerator pedal, and the engine 1. Intake cam angle sensor SW13 that detects the rotation angle of the intake cam shaft, exhaust cam angle sensor SW14 that is attached to the engine 1 and detects the rotation angle of the exhaust cam shaft, and is arranged in the EGR passage 52 and is an EGR valve. The EGR differential pressure sensor SW15 that detects the differential pressure upstream and downstream of the 54, and the fuel pressure sensor SW16 that is attached to the common rail 64 of the fuel supply system 61 and detects the pressure of the fuel supplied to the injector 6.

ECU10は、これらの検知信号に基づいて、エンジン1の運転状態を判断すると共に、各デバイスの制御量を計算する。ECU10は、計算をした制御量に係る制御信号を、インジェクタ6、点火プラグ25、吸気電動VVT23、排気電動VVT24、燃料供給システム61、スロットル弁43、EGR弁54、過給機44の電磁クラッチ45、及び、エアバイパス弁48に出力する。例えば、ECU10は、第1圧力センサSW3及び第2圧力センサSW5の検知信号から得られる過給機44の前後差圧に基づいてエアバイパス弁48の開度を調整することにより、過給圧を調整する。また、ECU10は、EGR差圧センサSW15の検知信号から得られるEGR弁54の前後差圧に基づいてEGR弁54の開度を調整することにより、燃焼室17の中に導入する外部EGRガス量を調整する。 Based on these detection signals, the ECU 10 determines the operating state of the engine 1 and calculates the control amount of each device. The ECU 10 transmits a control signal related to the calculated control amount to the injector 6, the spark plug 25, the intake electric VVT23, the exhaust electric VVT24, the fuel supply system 61, the throttle valve 43, the EGR valve 54, and the electromagnetic clutch 45 of the supercharger 44. , And output to the air bypass valve 48. For example, the ECU 10 adjusts the opening degree of the air bypass valve 48 based on the front-rear differential pressure of the supercharger 44 obtained from the detection signals of the first pressure sensor SW3 and the second pressure sensor SW5 to adjust the boost pressure. adjust. Further, the ECU 10 adjusts the opening degree of the EGR valve 54 based on the front-rear differential pressure of the EGR valve 54 obtained from the detection signal of the EGR differential pressure sensor SW15, thereby introducing an external EGR gas amount into the combustion chamber 17. To adjust.

また、ECU10に内蔵された制御ユニット10aは、過給機回転数センサSW8、及びエンジン回転数センサSW9によって検出された信号に基づいて、電磁クラッチ45、及びバイパス通路47に設けられたエアバイパス弁48を制御して、機械式の過給機44の故障を診断する。従って、電磁クラッチ45、バイパス通路47、エアバイパス弁48、過給機回転数センサSW8、エンジン回転数センサSW9、及び制御ユニット10aは、過給機の故障診断装置を構成する。 Further, the control unit 10a built in the ECU 10 is an air bypass valve provided in the electromagnetic clutch 45 and the bypass passage 47 based on the signals detected by the turbocharger rotation speed sensor SW8 and the engine rotation speed sensor SW9. The 48 is controlled to diagnose the failure of the mechanical turbocharger 44. Therefore, the electromagnetic clutch 45, the bypass passage 47, the air bypass valve 48, the supercharger rotation speed sensor SW8, the engine rotation speed sensor SW9, and the control unit 10a constitute a failure diagnosis device for the supercharger.

次に、図4を参照して、エンジンの運転領域を説明する。
図4は、エンジン1の運転領域を例示している。エンジン1の運転領域は、負荷及び回転数によって定められており、負荷の高低及び回転数の高低に対し、大きく四つの領域に分けられている。具体的に、四つの領域は、アイドル運転を含みかつ、低回転及び中回転の領域に広がる低負荷領域(A)、低負荷領域よりも負荷が高くかつ、低回転及び中回転の領域に広がる中負荷領域(B)、中負荷領域(B)よりも負荷が高い領域でかつ、低回転及び中回転の領域に広がる全開負荷を含む高負荷領域(C)、及び、低負荷領域(A)、中負荷領域(B)、及び高負荷領域(C)よりも回転数の高い高回転領域(D)である。
Next, the operating region of the engine will be described with reference to FIG.
FIG. 4 illustrates the operating region of the engine 1. The operating region of the engine 1 is determined by the load and the rotation speed, and is roughly divided into four regions according to the high and low load and the high and low rotation speed. Specifically, the four regions include the low load region (A) including idle operation and extend to the low rotation and medium rotation regions, and the load is higher than the low load region and extend to the low rotation and medium rotation regions. A high load region (C) and a low load region (A), which are regions where the load is higher than the medium load region (B) and the medium load region (B) and include a fully open load extending to the low rotation and medium rotation regions. , The medium load region (B), and the high rotation region (D) having a higher rotation speed than the high load region (C).

ここで、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域はそれぞれ、エンジン1の全運転領域を回転数方向に、低回転領域、中回転領域及び高回転領域の略三等分にしたときの、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域とすればよい。図4の例では、回転数N1未満を低回転、回転数N2以上を高回転、回転数N1以上N2未満を中回転としている。回転数N1は、例えば1200rpm、回転数N2は、例えば4000rpmとしてもよい。また、高負荷領域(C)は、燃焼圧力が900kPa以上となる領域としてもよい。 Here, in the low rotation region, the medium rotation region, and the high rotation region, when the entire operation region of the engine 1 is divided into substantially three equal parts of the low rotation region, the medium rotation region, and the high rotation region in the rotation speed direction, respectively. It may be a low rotation region, a medium rotation region, and a high rotation region. In the example of FIG. 4, a rotation speed of less than N1 is defined as a low rotation speed, a rotation speed of N2 or more is defined as a high rotation speed, and a rotation speed of N1 or more and less than N2 is defined as a medium rotation speed. The rotation speed N1 may be, for example, 1200 rpm, and the rotation speed N2 may be, for example, 4000 rpm. Further, the high load region (C) may be a region where the combustion pressure is 900 kPa or more.

エンジン1は、燃費の向上及び排出ガス性能の向上を主目的として、低負荷領域(A)、中負荷領域(B)、及び高負荷領域(C)において、圧縮自己着火による燃焼を行う。エンジン1はまた、高回転領域(D)においては、火花点火による燃焼を行う。以下、低負荷領域(A)、中負荷領域(B)、高負荷領域(C)、及び、高回転領域(D)の各領域におけるエンジン1の運転について説明する。 The engine 1 performs combustion by compression self-ignition in a low load region (A), a medium load region (B), and a high load region (C) for the main purpose of improving fuel efficiency and exhaust gas performance. The engine 1 also burns by spark ignition in the high speed region (D). Hereinafter, the operation of the engine 1 in each region of the low load region (A), the medium load region (B), the high load region (C), and the high rotation region (D) will be described.

エンジン1が低負荷領域(A)で運転しているときには、燃料噴射量が少なく、燃焼室17の内部の温度も低い。そのため、所定の圧力及び温度に達することで自己着火するCI燃焼(圧縮自己着火燃焼)は、安定して行えない。燃料が少ないため、点火による着火も困難でSI燃焼(火花点火燃焼)も不安定になる。エンジン1の低負荷運転領域における燃焼室17の内部全体での空燃比(A/F)は、例えば30以上40以下である。 When the engine 1 is operating in the low load region (A), the fuel injection amount is small and the temperature inside the combustion chamber 17 is also low. Therefore, CI combustion (compressive self-ignition combustion) that self-ignites when a predetermined pressure and temperature are reached cannot be stably performed. Since the amount of fuel is small, ignition by ignition is difficult and SI combustion (spark ignition combustion) becomes unstable. The air-fuel ratio (A / F) of the entire inside of the combustion chamber 17 in the low load operation region of the engine 1 is, for example, 30 or more and 40 or less.

ここで、理論空燃比(A/F=14.7)の周辺は、燃焼温度が高くなるため、NOxが多く発生する。A/Fが10を下回るような、燃料濃度が濃く、燃料に対して空気が不足する酸欠状態、又は、A/Fが30を超えるような、燃料濃度が薄く、燃料に対して空気が過剰となる空気過多状態となることで、NOxの発生は抑制される。 Here, around the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.7), the combustion temperature is high, so that a large amount of NOx is generated. The fuel concentration is high and the air is insufficient for the fuel, such that the A / F is less than 10, or the fuel concentration is low and the air is too low for the fuel, such that the A / F is more than 30. The generation of NOx is suppressed by the excessive air condition.

従って、現状では、エンジンが低負荷領域で運転しているときには、点火プラグの周辺に前者のようなリッチな混合気を形成して火種とし、その混合気の周辺に後者のようなリーンな混合気を形成して、圧縮着火させる成層リーン燃焼などが行われている。しかし、そのような成層リーン燃焼では、リッチな混合気とリーンな混合気との間に、多量のNOxが発生するA/Fが10〜25の混合気がどうしても発生する。そのため、NOxの抑制が図れない。 Therefore, at present, when the engine is operating in a low load region, a rich air-fuel mixture like the former is formed around the spark plug to serve as a fire source, and a lean mixture like the latter is formed around the air-fuel mixture. Stratified lean combustion that forms qi and compresses and ignites is performed. However, in such stratified lean combustion, an air-fuel mixture having an A / F of 10 to 25, which generates a large amount of NOx, is inevitably generated between the rich air-fuel mixture and the lean air-fuel mixture. Therefore, NOx cannot be suppressed.

また、A/Fが30を超えるようなリーンな混合気は、火花点火で着火できても、火炎伝播が遅く、燃焼が進まないので、安定したSI燃焼が行えない。一方、A/Fが25前後(20〜35)であれば、安定したSI燃焼が行え、かつNOxの発生も抑制できる。そこで、エンジン1は、低負荷領域(A)において、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼(部分圧縮着火燃焼)を行う。そして、スワール流を利用した混合気分布の制御技術を応用することにより、エンジン1の低負荷運転領域において安定したSPCCI燃焼が行え、低NOxかつ低燃費な燃焼が実現できるようにしている。 Further, in a lean air-fuel mixture having an A / F of more than 30, even if it can be ignited by spark ignition, the flame propagation is slow and combustion does not proceed, so stable SI combustion cannot be performed. On the other hand, when the A / F is around 25 (20 to 35), stable SI combustion can be performed and the generation of NOx can be suppressed. Therefore, the engine 1 performs SPCCI combustion (partial compression ignition combustion) that combines SI combustion and CI combustion in the low load region (A). Then, by applying the air-fuel mixture distribution control technology using the swirl flow, stable SPCCI combustion can be performed in the low load operation region of the engine 1, and low NOx and low fuel consumption combustion can be realized.

具体的には、燃焼室17の内部全体にA/Fが30を超えるようなリーンな混合気が形成される少量の燃料を、燃焼室17の内部に噴射し、点火プラグが配置された燃焼室17の中央部に位置して、火種となる領域(例えばA/Fが20以上35以下)と、燃焼室17の周辺部に位置して、火種の燃焼圧と燃焼熱とによって圧縮着火する領域(例えばA/Fが35以上50以下)と、を有する成層化した混合気分布が、点火するタイミングで燃焼室17の内部に形成されるようにした。 Specifically, a small amount of fuel in which a lean air-fuel mixture having an A / F of more than 30 is formed in the entire inside of the combustion chamber 17 is injected into the inside of the combustion chamber 17, and combustion in which an ignition plug is arranged is performed. It is located in the central part of the chamber 17 and is located in the region that becomes the fire type (for example, A / F is 20 or more and 35 or less) and in the peripheral part of the combustion chamber 17, and is compressed and ignited by the combustion pressure and combustion heat of the combustion type. A stratified air-fuel mixture distribution having a region (for example, A / F of 35 or more and 50 or less) is formed inside the combustion chamber 17 at the timing of ignition.

SPCCI燃焼は、点火プラグ25が、燃焼室17の中の混合気に強制的に点火をすることによって、混合気が火炎伝播によりSI燃焼をすると共に、SI燃焼の発熱により燃焼室17の中の温度が高くなりかつ、火炎伝播により燃焼室17の中の圧力が上昇することによって、未燃混合気が自己着火によるCI燃焼をする。 In SPCCI combustion, the ignition plug 25 forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17, so that the air-fuel mixture undergoes SI combustion by flame propagation, and the heat generated by SI combustion causes SI combustion in the combustion chamber 17. As the temperature rises and the pressure in the combustion chamber 17 rises due to flame propagation, the unburned air-fuel mixture undergoes CI combustion by self-ignition.

SI燃焼の発熱量を調整することによって、圧縮開始前の燃焼室17の中の温度のばらつきを吸収することができる。圧縮開始前の燃焼室17の中の温度がばらついていても、例えば点火タイミングの調整によってSI燃焼の開始タイミングを調整すれば、自己着火のタイミングをコントロールすることができる。SPCCI燃焼を行うときには、圧縮上死点付近、正確には圧縮上死点よりも前の所定タイミングで、点火プラグ25が混合気に点火する、これによって、火炎伝播による燃焼が開始する。 By adjusting the calorific value of SI combustion, it is possible to absorb the variation in temperature in the combustion chamber 17 before the start of compression. Even if the temperature in the combustion chamber 17 before the start of compression varies, the timing of self-ignition can be controlled by adjusting the start timing of SI combustion, for example, by adjusting the ignition timing. When SPCCI combustion is performed, the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture near the compression top dead center, more precisely, at a predetermined timing before the compression top dead center, whereby combustion by flame propagation starts.

エンジン1の燃費性能を向上させるために、EGRシステム55は、エンジン1が低負荷領域(A)において運転しているときに、燃焼室17の中にEGRガスを導入する。エンジン1が低負荷領域(A)において運転するときに、ECU10は、前述したように、30MPa〜120MPaの範囲の圧力で、インジェクタ6から燃料が噴射されるように制御する。また、エンジン1が低負荷領域(A)において運転するときに、混合気の空燃比(A/F)は、燃焼室17の全体において理論空燃比よりもリーンである。つまり、燃焼室17の全体において、混合気の空気過剰率λは1を超える。より詳細に、燃焼室17の全体において混合気のA/Fは30以上40以下である。こうすることで、RawNOxの発生を抑制することができ、排出ガス性能を向上させることができる。低負荷領域(A)においてエンジン1は、混合気を理論空燃比よりもリーンしてSPCCI燃焼を行うため、低負荷領域(A)は、「SPCCIリーン領域」と呼ぶことができる。 In order to improve the fuel efficiency of the engine 1, the EGR system 55 introduces the EGR gas into the combustion chamber 17 when the engine 1 is operating in the low load region (A). When the engine 1 operates in the low load region (A), the ECU 10 controls the injector 6 to inject fuel at a pressure in the range of 30 MPa to 120 MPa, as described above. Further, when the engine 1 is operated in the low load region (A), the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture is leaner than the theoretical air-fuel ratio in the entire combustion chamber 17. That is, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture exceeds 1 in the entire combustion chamber 17. More specifically, the A / F of the air-fuel mixture in the entire combustion chamber 17 is 30 or more and 40 or less. By doing so, the generation of RawNOx can be suppressed, and the exhaust gas performance can be improved. In the low load region (A), the engine 1 leans the air-fuel mixture from the stoichiometric air-fuel ratio to perform SPCCI combustion. Therefore, the low load region (A) can be referred to as a "SPCCI lean region".

次に、エンジン1が中負荷領域(B)において運転しているときも、低負荷領域(A)と同様に、エンジン1は、SPCCI燃焼を行う。
EGRシステム55は、エンジン1の運転状態が中負荷領域(B)にあるときに、燃焼室17の中にEGRガスを導入する。また、エンジン1が中負荷領域(B)において運転するときに、混合気の空燃比(A/F)は、燃焼室17の全体において理論空燃比(A/F=14.7)である。三元触媒が、燃焼室17から排出された排出ガスを浄化することによって、エンジン1の排出ガス性能は良好になる。混合気のA/Fは、三元触媒の浄化ウインドウの中に収まるようにすればよい。従って、混合気の空気過剰率λは、1.0±0.2とすればよい。
Next, even when the engine 1 is operating in the medium load region (B), the engine 1 performs SPCCI combustion as in the low load region (A).
The EGR system 55 introduces the EGR gas into the combustion chamber 17 when the operating state of the engine 1 is in the medium load region (B). Further, when the engine 1 is operated in the medium load region (B), the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture is the theoretical air-fuel ratio (A / F = 14.7) in the entire combustion chamber 17. The three-way catalyst purifies the exhaust gas discharged from the combustion chamber 17, so that the exhaust gas performance of the engine 1 is improved. The A / F of the air-fuel mixture may be contained in the purification window of the three-way catalyst. Therefore, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture may be 1.0 ± 0.2.

エンジン1が中負荷領域(B)において運転するときに、インジェクタ6は、前段噴射と後段噴射との二回に分けて、燃焼室17の中に燃料を噴射する。前段噴射は、点火タイミングから離れたタイミングで燃料を噴射し、後段噴射は、点火タイミングに近いタイミングで燃料を噴射する。前段噴射は、例えば圧縮行程の前半に行い、後段噴射は、例えば圧縮行程の後半に行ってもよい。圧縮行程の前半及び後半はそれぞれ、圧縮行程をクランク角度に関して二等分したときの前半及び後半とすればよい。 When the engine 1 operates in the medium load region (B), the injector 6 injects fuel into the combustion chamber 17 in two steps, a front stage injection and a rear stage injection. The first-stage injection injects fuel at a timing away from the ignition timing, and the second-stage injection injects fuel at a timing close to the ignition timing. The first-stage injection may be performed, for example, in the first half of the compression stroke, and the second-stage injection may be performed, for example, in the second half of the compression stroke. The first half and the second half of the compression stroke may be the first half and the second half when the compression stroke is bisected with respect to the crank angle, respectively.

インジェクタ6は、燃焼室17の中央部から径方向外方に向かって、傾いた複数の噴孔から放射状に燃料を噴射する。インジェクタ6が、圧縮行程の前半の期間内において前段噴射を行うと、ピストン3が上死点から離れているため、噴射した燃料噴霧は、上死点に向かって上昇しているピストン3の上面の、キャビティ31の外に到達する。インジェクタ6が、圧縮行程の後半において後段噴射を行うと、ピストン3が上死点に近いため、噴射した燃料噴霧は、キャビティ31の中に入る。後段噴射によって噴射された燃料は、キャビティ31の内の領域において混合気を形成する。 The injector 6 injects fuel radially outward from the central portion of the combustion chamber 17 from a plurality of inclined injection holes. When the injector 6 performs the pre-stage injection within the first half of the compression stroke, the piston 3 is separated from the top dead center, so that the injected fuel spray is the upper surface of the piston 3 rising toward the top dead center. Reach the outside of the cavity 31. When the injector 6 performs post-stage injection in the latter half of the compression stroke, the injected fuel spray enters the cavity 31 because the piston 3 is close to top dead center. The fuel injected by the post-stage injection forms an air-fuel mixture in the region inside the cavity 31.

後段噴射によってキャビティ31の中に燃料を噴射することに伴い、キャビティ31の内の領域において、ガスの流動が発生する。燃焼室17の中の乱流エネルギーは、点火タイミングまでの時間が長いと、圧縮行程の進行に従い減衰してしまう。ところが、後段噴射の噴射タイミングは、前段噴射よりも点火タイミングに近いため、キャビティ31の中の乱流エネルギーが高い状態のまま、点火プラグ25は、キャビティ31の内の領域の混合気に点火することができる。これにより、SI燃焼の燃焼速度が高まる。SI燃焼の燃焼速度が高まると、前述したように、SI燃焼によるCI燃焼のコントロール性は高まる。 As the fuel is injected into the cavity 31 by the subsequent injection, gas flow is generated in the region inside the cavity 31. If the time until the ignition timing is long, the turbulent energy in the combustion chamber 17 is attenuated as the compression stroke progresses. However, since the injection timing of the post-stage injection is closer to the ignition timing than that of the pre-stage injection, the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture in the region inside the cavity 31 while the turbulent energy in the cavity 31 remains high. be able to. As a result, the combustion rate of SI combustion increases. As the combustion rate of SI combustion increases, as described above, the controllability of CI combustion by SI combustion increases.

インジェクタ6が、前段噴射と後段噴射とを行うことによって、燃焼室17の中には、全体として、空気過剰率λが1.0±0.2になった、略均質な混合気が形成される。混合気が略均質であるため、未燃損失の低減による燃費の向上、及び、スモークの発生回避による排出ガス性能の向上を図ることができる。空気過剰率λは、好ましくは、1.0〜1.2である。 When the injector 6 performs the pre-stage injection and the post-stage injection, a substantially homogeneous air-fuel mixture having an excess air ratio λ of 1.0 ± 0.2 is formed in the combustion chamber 17 as a whole. To. Since the air-fuel mixture is substantially homogeneous, it is possible to improve fuel efficiency by reducing unburned loss and improve exhaust gas performance by avoiding the generation of smoke. The excess air ratio λ is preferably 1.0 to 1.2.

圧縮上死点の前の所定のタイミングで、点火プラグ25が混合気に点火をすることによって、混合気は、火炎伝播により燃焼する。火炎伝播による燃焼の開始後、未燃混合気が自己着火して、CI燃焼する。後段噴射によって噴射された燃料は、主にSI燃焼する。前段噴射によって噴射された燃料は、主にCI燃焼する。前段噴射を圧縮行程中に行うと、前段噴射により噴射した燃料が過早着火等の異常燃焼を誘発することを防止することができる。また、後段噴射により噴射した燃料を、安定的に火炎伝播により燃焼させることができる。中負荷領域(B)においてエンジン1は、混合気を理論空燃比にしてSPCCI燃焼を行うため、中負荷領域(B)は、「SPCCIλ=1領域」と呼ぶことができる。 When the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture at a predetermined timing before the compression top dead center, the air-fuel mixture is burned by flame propagation. After the start of combustion by flame propagation, the unburned air-fuel mixture self-ignites and CI burns. The fuel injected by the subsequent injection mainly burns SI. The fuel injected by the pre-stage injection mainly burns CI. When the pre-stage injection is performed during the compression stroke, it is possible to prevent the fuel injected by the pre-stage injection from inducing abnormal combustion such as premature ignition. In addition, the fuel injected by the post-stage injection can be stably burned by flame propagation. Since the engine 1 performs SPCCI combustion with the air-fuel ratio as the stoichiometric air-fuel ratio in the medium load region (B), the medium load region (B) can be referred to as “SPCCIλ = 1 region”.

ここで、図4に示すように、低負荷領域(A)の一部、及び、中負荷領域(B)の一部においては、過給機44がオフにされる(図4のS/C OFF参照)。詳細には、低負荷領域(A)における低回転側の領域においては、過給機44がオフにされる。低負荷領域(A)における高回転側の領域においては、エンジン1の回転数が高くなることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機44がオンにされて、過給圧を高くする。また、中負荷領域(B)における低負荷低回転側の領域においては、過給機44がオフにされ、中負荷領域(B)における高負荷側の領域においては、燃料噴射量が増えることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機44がオンにされ、高回転側の領域においては、エンジン1の回転数が高くなることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機44がオンになる。尚、高負荷領域(C)、及び、高回転領域(D)においては、その全域に亘って過給機44がオンになる(図4のS/C ON参照)。 Here, as shown in FIG. 4, the supercharger 44 is turned off in a part of the low load region (A) and a part of the medium load region (B) (S / C in FIG. 4). See OFF). Specifically, the supercharger 44 is turned off in the low rotation side region in the low load region (A). In the region on the high rotation speed side in the low load region (A), the supercharger 44 is turned on in order to secure the required intake air filling amount in response to the increase in the rotation speed of the engine 1. Increase the supply pressure. Further, the supercharger 44 is turned off in the low load low rotation side region in the medium load region (B), and the fuel injection amount increases in the high load side region in the medium load region (B). In order to secure the required intake charge amount correspondingly, the supercharger 44 is turned on, and in the region on the high rotation side, the required intake charge amount is increased in response to the increase in the rotation speed of the engine 1. To secure, the supercharger 44 is turned on. In the high load region (C) and the high rotation region (D), the turbocharger 44 is turned on over the entire area (see S / C ON in FIG. 4).

高負荷領域(C)においても、エンジン1は、低負荷領域(A)及び中負荷領域(B)と同様にSPCCI燃焼を行う。EGRシステム55は、エンジン1の運転状態が高負荷領域(C)にあるときに、燃焼室17の中にEGRガスを導入する。エンジン1は、負荷が高まるに従いEGRガスの量を減らす。全開負荷では、EGRガスをゼロにしてもよい。 Even in the high load region (C), the engine 1 performs SPCCI combustion in the same manner as in the low load region (A) and the medium load region (B). The EGR system 55 introduces the EGR gas into the combustion chamber 17 when the operating state of the engine 1 is in the high load region (C). The engine 1 reduces the amount of EGR gas as the load increases. At full open load, the EGR gas may be zero.

エンジン1が高負荷領域(C)において運転するときに、混合気の空燃比(A/F)は、燃焼室17の全体において理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチである(つまり、混合気の空気過剰率λは、λ≦1)。エンジン1が高負荷領域(C)において、インジェクタ6は、圧縮行程において、前段噴射と後段噴射との二回に分けて、燃焼室17の中に燃料を噴射する。前段噴射は圧縮行程の前半に行い、後段噴射は圧縮行程の後半に行ってもよい。 When the engine 1 operates in the high load region (C), the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio in the entire combustion chamber 17 (that is, the air-fuel ratio). The air-fuel ratio λ of is λ ≦ 1). In the high load region (C) of the engine 1, the injector 6 injects fuel into the combustion chamber 17 in two steps, a pre-stage injection and a post-stage injection, in the compression stroke. The first-stage injection may be performed in the first half of the compression stroke, and the second-stage injection may be performed in the second half of the compression stroke.

燃焼室17に強いスワール流を発生させていると、前段噴射の燃料は、燃焼室17の中央部において混合気を形成する。中央部の混合気は、主にSI燃焼によって燃焼する。後段噴射の燃料は主に、燃焼室17の外周部において混合気を形成する。外周部の混合気は、主にCI燃焼によって燃焼する。 When a strong swirl flow is generated in the combustion chamber 17, the fuel of the pre-stage injection forms an air-fuel mixture in the central portion of the combustion chamber 17. The air-fuel mixture in the central part is burned mainly by SI combustion. The fuel for the latter stage injection mainly forms an air-fuel mixture in the outer peripheral portion of the combustion chamber 17. The air-fuel mixture on the outer periphery is mainly burned by CI combustion.

そして、前段噴射と後段噴射とを行う燃料噴射において、燃焼室の外周部の混合気の燃料濃度が、中央部の混合気の燃料濃度よりも濃くかつ、外周部の混合気の燃料量が、中央部の混合気の燃料量よりも多くなるようにする。前段噴射の噴射量を、後段噴射の噴射量よりも多くすればよい。前段噴射の噴射量と後段噴射の噴射量との割合は、一例として、7:3としてもよい。 Then, in the fuel injection in which the first stage injection and the second stage injection are performed, the fuel concentration of the air-fuel mixture in the outer peripheral portion of the combustion chamber is higher than the fuel concentration of the air-fuel mixture in the central portion, and the fuel amount of the air-fuel mixture in the outer peripheral portion is increased. Make sure it is greater than the amount of fuel in the air-fuel mixture in the center. The injection amount of the first stage injection may be larger than the injection amount of the second stage injection. The ratio of the injection amount of the first stage injection to the injection amount of the second stage injection may be 7: 3 as an example.

高回転領域(D)では、エンジン1の回転数が高く、クランク角が1°変化するのに要する時間が短くなる。そのため、例えば高負荷領域における高回転領域において、前述したように、圧縮行程中に分割噴射を行うことにより、燃焼室17内において混合気の成層化をすることが困難になる。エンジン1の回転数が高くなると、前述したSPCCI燃焼を行うことが困難になる。そのため、エンジン1が高回転領域(D)において運転しているときには、エンジン1は、SPCCI燃焼ではなく、SI燃焼を行う。尚、高回転領域(D)は、低負荷から高負荷まで負荷方向に広がっている。 In the high rotation speed region (D), the rotation speed of the engine 1 is high, and the time required for the crank angle to change by 1 ° is short. Therefore, for example, in the high rotation region in the high load region, it becomes difficult to stratify the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 by performing the split injection during the compression stroke as described above. When the number of revolutions of the engine 1 becomes high, it becomes difficult to perform the above-mentioned SPCCI combustion. Therefore, when the engine 1 is operating in the high rotation speed region (D), the engine 1 performs SI combustion instead of SPCCI combustion. The high rotation region (D) extends in the load direction from a low load to a high load.

EGRシステム55は、エンジン1の運転状態が高回転領域(D)にあるときに、燃焼室17の中にEGRガスを導入する。エンジン1は、負荷が高まるに従いEGRガスの量を減らす。全開負荷では、EGRガスをゼロにしてもよい。エンジン1が高回転領域(D)において運転するときに、混合気の空燃比(A/F)は、基本的には、燃焼室17の全体において理論空燃比(A/F=14.7)である。混合気の空気過剰率λは、1.0±0.2とすればよい。尚、高回転領域(D)内の、全開負荷を含む高負荷領域においては、混合気の空気過剰率λを1未満にしてもよい。 The EGR system 55 introduces the EGR gas into the combustion chamber 17 when the operating state of the engine 1 is in the high rotation speed region (D). The engine 1 reduces the amount of EGR gas as the load increases. At full open load, the EGR gas may be zero. When the engine 1 operates in the high speed region (D), the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture is basically the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.7) in the entire combustion chamber 17. Is. The excess air ratio λ of the air-fuel mixture may be 1.0 ± 0.2. In the high load region including the fully open load in the high rotation region (D), the excess air ratio λ of the air-fuel mixture may be less than 1.

エンジン1が高回転領域(D)において運転するときに、インジェクタ6は、吸気行程に燃料噴射を開始する。インジェクタ6は、燃料を一括で噴射する。また、燃料の噴射量に応じて、燃料の噴射期間は変化する。吸気行程中に燃料噴射を開始することによって、燃焼室17の中に、均質又は略均質な混合気を形成することが可能になる。また、エンジン1の回転数が高いときに、燃料の気化時間をできるだけ長く確保することができるため、未燃損失の低減を図ることもできる。点火プラグ25は、燃料の噴射終了後、圧縮上死点前の適宜のタイミングで、混合気に点火を行う。従って、高回転領域(D)においてエンジン1は、燃料噴射を吸気行程に開始してSI燃焼を行うため、高回転領域(4)は、「吸気−SI領域」と呼ぶことができる。 When the engine 1 operates in the high speed region (D), the injector 6 starts fuel injection in the intake stroke. The injector 6 injects fuel all at once. In addition, the fuel injection period changes according to the fuel injection amount. By initiating fuel injection during the intake stroke, it becomes possible to form a homogeneous or substantially homogeneous air-fuel mixture in the combustion chamber 17. Further, when the rotation speed of the engine 1 is high, the vaporization time of the fuel can be secured as long as possible, so that the unburned loss can be reduced. The spark plug 25 ignites the air-fuel mixture at an appropriate timing after the fuel injection is completed and before the compression top dead center. Therefore, in the high speed region (D), the engine 1 starts fuel injection in the intake stroke to perform SI combustion, so that the high speed region (4) can be called an "intake-SI region".

次に、図5を参照して、本発明の第1実施形態による過給機の故障診断装置の作用を説明する。
図5は、本発明の第1実施形態による過給機の故障診断装置の作用を示すフローチャートである。図5に示すフローチャートによる処理は、エンジン1の作動中、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
Next, with reference to FIG. 5, the operation of the failure diagnosis device of the supercharger according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the failure diagnosis device for the turbocharger according to the first embodiment of the present invention. The process according to the flowchart shown in FIG. 5 is repeatedly executed at predetermined time intervals while the engine 1 is operating.

まず、図5のステップS1においては、各センサからの検出信号がECU10及びそれに内蔵された制御ユニット10aに入力される。この検出信号には、少なくともエンジン回転数センサSW9によって検出されたエンジン1の回転数を表す信号、アクセル開度センサSW12によって検出されたエンジン1の負荷を表す信号、及び過給機回転数センサSW8によって検出された過給機の回転数を表す信号が含まれている。 First, in step S1 of FIG. 5, detection signals from each sensor are input to the ECU 10 and the control unit 10a built therein. The detection signals include at least a signal representing the rotation speed of the engine 1 detected by the engine rotation speed sensor SW9, a signal representing the load of the engine 1 detected by the accelerator opening sensor SW12, and a supercharger rotation speed sensor SW8. Contains a signal representing the number of revolutions of the supercharger detected by.

次に、ステップS2においては、過給機(S/C)44の作動条件が成立しているか否かが判断される。即ち、ステップS1において入力されたエンジン1の回転数及び負荷を表す各信号に基づいて、運転状態が図4の何れの領域(S/C OFF領域、又はS/C ON領域)に属するかが判断される。運転状態がS/C ON領域に属する場合にはステップS3に進み、S/C OFF領域に属する場合にはステップS7に進む。 Next, in step S2, it is determined whether or not the operating conditions of the turbocharger (S / C) 44 are satisfied. That is, which region (S / C OFF region or S / C ON region) of FIG. 4 the operating state belongs to based on each signal representing the rotation speed and load of the engine 1 input in step S1. Judged. If the operating state belongs to the S / C ON area, the process proceeds to step S3, and if the operating state belongs to the S / C OFF area, the process proceeds to step S7.

ステップS3において、ECU10の制御ユニット10aは、電磁クラッチ45に制御信号を送り、これを接続状態に切り替えると共に、エアバイパス弁48に制御信号を送り、これを閉じ側に切り替える。これにより、過給機44はエンジン1の出力軸によって駆動され、スロットル弁43を通過した吸気は過給機44によって加圧されてシリンダ11に送り込まれる。なお、本実施形態において、エアバイパス弁48が閉じ側に切り替えられた状態であっても、バイパス通路47が完全に閉塞されることはなく、バイパス通路47は流路抵抗が非常に大きい状態となる。 In step S3, the control unit 10a of the ECU 10 sends a control signal to the electromagnetic clutch 45 to switch it to the connected state, and also sends a control signal to the air bypass valve 48 to switch it to the closed side. As a result, the supercharger 44 is driven by the output shaft of the engine 1, and the intake air that has passed through the throttle valve 43 is pressurized by the supercharger 44 and sent to the cylinder 11. In the present embodiment, even when the air bypass valve 48 is switched to the closed side, the bypass passage 47 is not completely blocked, and the bypass passage 47 has a very large flow path resistance. Become.

次いで、ステップS4においては、過給機回転数センサSW8によって検出された過給機44の回転数(ステップS3において電磁クラッチ45が接続された後に検出された回転数)が、所定回転数未満であるか否かが判断される。即ち、過給機44の回転数が、電磁クラッチ45が接続状態である場合において想定される回転数よりも低いか否かが判断される。過給機44の回転数が、所定回転数未満である場合には、ステップS5に進み、所定回転数以上である場合にはステップS6に進む。 Next, in step S4, the rotation speed of the supercharger 44 detected by the supercharger rotation speed sensor SW8 (the rotation speed detected after the electromagnetic clutch 45 is connected in step S3) is less than the predetermined rotation speed. Whether or not there is is judged. That is, it is determined whether or not the rotation speed of the supercharger 44 is lower than the rotation speed assumed when the electromagnetic clutch 45 is in the connected state. If the rotation speed of the supercharger 44 is less than the predetermined rotation speed, the process proceeds to step S5, and if the rotation speed is equal to or higher than the predetermined rotation speed, the process proceeds to step S6.

ステップS5においては、過給機44の仮故障フラグが「1」に設定され(又は「1」に維持され)、図5に示すフローチャートの1回の処理を終了する。即ち、電磁クラッチ45が接続状態であるにも関わらず、過給機回転数センサSW8によって検出された過給機44の回転数が低い場合には、過給機44が固着して回転しなくなっている可能性があるため、仮故障フラグが立てられる。しかしながら、過給機44が正常であっても、過給機回転数センサSW8が故障している場合には、過給機44の回転数が低く検出される可能性がある。このため、ステップS5が実行された段階においては、過給機の故障診断装置は、「過給機44が故障している」とは判定しない。 In step S5, the temporary failure flag of the turbocharger 44 is set to "1" (or maintained at "1"), and one process of the flowchart shown in FIG. 5 is completed. That is, when the rotation speed of the supercharger 44 detected by the supercharger rotation speed sensor SW8 is low even though the electromagnetic clutch 45 is connected, the supercharger 44 is stuck and does not rotate. The temporary failure flag is set because it may be. However, even if the supercharger 44 is normal, if the supercharger rotation speed sensor SW8 is out of order, the rotation speed of the supercharger 44 may be detected as low. Therefore, at the stage when step S5 is executed, the failure diagnosis device of the supercharger does not determine that "the supercharger 44 is out of order".

一方、過給機44の回転数が所定回転数以上である場合にはステップS6に進み、過給機44の仮故障フラグは「0」に設定され(又は「0」に維持され)て、フローチャートの1回の処理を終了する。即ち、電磁クラッチ45が接続状態にあり、過給機44の回転数が高くなっている場合には、過給機44は正常に回転していると考えられるため、仮故障フラグが立てられることはない。 On the other hand, when the rotation speed of the supercharger 44 is equal to or higher than the predetermined rotation speed, the process proceeds to step S6, and the temporary failure flag of the supercharger 44 is set to "0" (or maintained at "0"). One process of the flowchart is completed. That is, when the electromagnetic clutch 45 is in the connected state and the rotation speed of the supercharger 44 is high, it is considered that the supercharger 44 is rotating normally, so that a temporary failure flag is set. There is no.

一方、ステップS2において、過給機44の作動条件が成立していないと判断された場合には、ステップS7に進む。ステップS7においては、電磁クラッチ45が非接続状態にされる。即ち、過給機44の作動条件が成立していない場合には過給を行わないため、過給機44が駆動されることはない。 On the other hand, if it is determined in step S2 that the operating conditions of the turbocharger 44 are not satisfied, the process proceeds to step S7. In step S7, the electromagnetic clutch 45 is disconnected. That is, when the operating condition of the supercharger 44 is not satisfied, the supercharger 44 is not driven because the supercharger is not performed.

次いで、ステップS8においては、過給機44の仮故障フラグが立てられているか否かが判断され、フラグが立てられている場合にはステップS9に進み、フラグが立てられていない場合にはステップS14に進む。 Next, in step S8, it is determined whether or not the temporary failure flag of the turbocharger 44 is set, and if the flag is set, the process proceeds to step S9, and if the flag is not set, the step is performed. Proceed to S14.

ステップS14においては、エアバイパス弁48が開き側に切り替えられ(又は開き側に維持され)、図5に示すフローチャートの1回の処理を終了する。この状態では、スロットル弁43を通過した空気は、主として流路抵抗の小さいバイパス通路47を通ってシリンダ11内に吸入される。これにより、エンジン1は、自然吸気(非過給状態)で通常運転される。 In step S14, the air bypass valve 48 is switched to the open side (or is maintained on the open side), and one process of the flowchart shown in FIG. 5 is completed. In this state, the air that has passed through the throttle valve 43 is mainly sucked into the cylinder 11 through the bypass passage 47 having a small flow path resistance. As a result, the engine 1 is normally operated with naturally aspirated engine (non-supercharged state).

一方、ステップS8において、過給機44の仮故障フラグが立てられている場合にはステップS9に進み、ステップS9ではエンジン1がアイドリング状態であるか否かが判断される。エンジン1がアイドリング状態でない場合には、ステップS14に進み、ここでエアバイパス弁48が開き側に切り替えられ(又は開き側に維持され)、図5に示すフローチャートの1回の処理を終了する。即ち、仮故障フラグが立てられた状態であっても、アイドリング状態でない場合には、エンジン1は自然吸気で運転される。 On the other hand, in step S8, if the temporary failure flag of the turbocharger 44 is set, the process proceeds to step S9, and in step S9, it is determined whether or not the engine 1 is in the idling state. If the engine 1 is not in the idling state, the process proceeds to step S14, where the air bypass valve 48 is switched to the open side (or is maintained on the open side), and one process of the flowchart shown in FIG. 5 is completed. That is, even if the temporary failure flag is set, the engine 1 is operated by naturally aspirated engine if it is not in the idling state.

一方、ステップS9においてエンジン1がアイドリング状態であると判断された場合にはステップS10に進み、ステップS10ではエアバイパス弁48が閉じ側に切り替えられる。即ち、過給機44の仮故障フラグが立てられた状態で、非過給運転が行われ、且つアイドリング状態とされた場合には、制御ユニット10aは、電磁クラッチ45を非接続、エアバイパス弁48を閉じ側とする「空転状態」を設定する。この「空転状態」においては、エアバイパス弁48が閉じ側にされているため、ガスは、主として電磁クラッチ45が非接続とされている過給機44を通ってシリンダ11内に引き込まれることになる。即ち、エアバイパス弁48が閉じ側にされた場合には、非過給状態であっても、ガスは流路抵抗の大きいバイパス通路47ではなく、主として過給機44を通ってシリンダ11内に引き込まれる。 On the other hand, if it is determined in step S9 that the engine 1 is in the idling state, the process proceeds to step S10, and in step S10, the air bypass valve 48 is switched to the closed side. That is, when the non-supercharging operation is performed and the idling state is set in the state where the temporary failure flag of the supercharger 44 is set, the control unit 10a does not connect the electromagnetic clutch 45 and the air bypass valve. A "idling state" with 48 as the closing side is set. In this "idling state", since the air bypass valve 48 is closed, the gas is mainly drawn into the cylinder 11 through the supercharger 44 to which the electromagnetic clutch 45 is disconnected. Become. That is, when the air bypass valve 48 is closed, the gas mainly passes through the supercharger 44 into the cylinder 11 instead of the bypass passage 47 having a large flow path resistance even in the non-supercharged state. Be drawn in.

次いで、ステップS11においては、エンジン回転数が所定回転数未満であるか否かが判断され、所定回転数未満である場合にはステップS12に進み、所定回転数以上である場合にはステップS13に進む。 Next, in step S11, it is determined whether or not the engine speed is less than the predetermined speed, and if it is less than the predetermined speed, the process proceeds to step S12, and if it is more than the predetermined speed, step S13 is performed. move on.

ステップS12において、制御ユニット10aは、過給機44が固着故障していると判断すると共に、仮故障フラグを「0」の状態にリセットして、図5に示すフローチャートの1回の処理を終了する。また、制御ユニット10aは、過給機44の故障を示す警告灯(図示せず)を点灯させる。即ち、過給機44が固着している場合には、「空転状態」にされている過給機44の流路抵抗が大きくなるため、シリンダ11に吸入される吸気量が大きく低下し、エンジン1の回転数が大きく低下する。このため、「空転状態」においてエンジン1の回転数が所定回転数未満に低下した場合には、過給機44が固着していると判定することができる。 In step S12, the control unit 10a determines that the supercharger 44 has a sticking failure, resets the temporary failure flag to the state of "0", and ends one process of the flowchart shown in FIG. To do. Further, the control unit 10a lights a warning light (not shown) indicating a failure of the turbocharger 44. That is, when the supercharger 44 is stuck, the flow path resistance of the supercharger 44 in the "idle state" becomes large, so that the amount of intake air sucked into the cylinder 11 is greatly reduced, and the engine The number of revolutions of 1 is greatly reduced. Therefore, when the rotation speed of the engine 1 drops below the predetermined rotation speed in the "idle state", it can be determined that the supercharger 44 is stuck.

なお、ステップS9において「アイドリング状態でない」と判断された場合には、上記のように「空転状態」の設定(ステップS10)は実行されない。これは、エンジン1に負荷が掛かっている状態において「空転状態」を設定し、エンジン1の出力が低下すると、エンジン1の回転数が大きく低下し、運転者に違和感を与える虞があるためである。本実施形態においては、エンジン1に負荷が掛かっていないアイドリング状態において「空転状態」が設定されるので、エンジン出力が低下した場合でも回転数の低下は少なく、運転者に与える違和感を抑制することができる。また、本実施形態においては、「空転状態」に設定したとき、エンジン1の回転数が所定回転数未満に低下したか否かにより、過給機44の固着故障を判断しているが、変形例として、エンジン回転数の低下量に基づいて固着故障を判断するように本発明を構成することもできる。 If it is determined in step S9 that the vehicle is not in the idling state, the setting of the "idling state" (step S10) is not executed as described above. This is because if the "idling state" is set in the state where the load is applied to the engine 1 and the output of the engine 1 decreases, the rotation speed of the engine 1 greatly decreases, which may give the driver a sense of discomfort. is there. In the present embodiment, since the "idling state" is set in the idling state in which the engine 1 is not loaded, the decrease in the number of revolutions is small even when the engine output is reduced, and the discomfort given to the driver is suppressed. Can be done. Further, in the present embodiment, when the "idling state" is set, the sticking failure of the supercharger 44 is determined based on whether or not the rotation speed of the engine 1 has decreased to less than the predetermined rotation speed. As an example, the present invention can be configured to determine a sticking failure based on the amount of decrease in engine speed.

一方、ステップS11において、エンジン回転数が所定回転数以上であると判断された場合にはステップS13に進む。ステップS13において、制御ユニット10aは、過給機回転数センサSW8が故障していると判断すると共に、仮故障フラグを「0」の状態にリセットして、図5に示すフローチャートの1回の処理を終了する。また、制御ユニット10aは、過給機回転数センサSW8の故障を示す警告灯(図示せず)を点灯させる。即ち、過給機44が固着していない場合には、「空転状態」にされている過給機44の流路抵抗は比較的小さい。このため、過給機44を通ってシリンダ11に吸入される吸気量は、あまり低下せず、エンジン1の回転数が大きく低下することはない。即ち、「空転状態」においてエンジン1の回転数が所定回転数以上である場合には、過給機44が固着していないにも関わらず、過給機回転数センサSW8によって過給機44の回転数の低下が検出され(ステップS4)、仮故障フラグが立てられていた(ステップS5)こととなる。従って、「空転状態」においてエンジン1の回転数が所定回転数以上である場合には、過給機回転数センサSW8が故障していると判定することができる。 On the other hand, if it is determined in step S11 that the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed, the process proceeds to step S13. In step S13, the control unit 10a determines that the turbocharger rotation speed sensor SW8 has failed, resets the temporary failure flag to the state of "0", and performs one process of the flowchart shown in FIG. To finish. Further, the control unit 10a lights a warning light (not shown) indicating a failure of the turbocharger rotation speed sensor SW8. That is, when the supercharger 44 is not fixed, the flow path resistance of the supercharger 44 in the "idle state" is relatively small. Therefore, the amount of intake air sucked into the cylinder 11 through the supercharger 44 does not decrease so much, and the rotation speed of the engine 1 does not decrease significantly. That is, when the rotation speed of the engine 1 is equal to or higher than the predetermined rotation speed in the "idle state", the supercharger 44 is operated by the supercharger rotation speed sensor SW8 even though the supercharger 44 is not fixed. A decrease in the number of revolutions was detected (step S4), and a temporary failure flag was set (step S5). Therefore, when the rotation speed of the engine 1 is equal to or higher than the predetermined rotation speed in the "idle state", it can be determined that the supercharger rotation speed sensor SW8 is out of order.

なお、本実施形態においては、仮故障フラグが立てられている状態(仮故障フラグ=1)において、「アイドリング状態である」と判断された場合に、「空転状態」が設定されている(ステップS9→S10)。これに対し、変形例として、仮故障フラグが立てられている状態において、「車両が停車している」と判断された場合に、「空転状態」が設定されるように本発明を構成することもできる。このように、車両が停車している状態であれば、機械式過給機が固着しており、「空転状態」の設定により万一エンジンが停止した場合でも、運転者に強い違和感を与えるのを確実に回避することができる。 In the present embodiment, in the state where the temporary failure flag is set (temporary failure flag = 1), the "idling state" is set when it is determined that the "idling state" is set (step). S9 → S10). On the other hand, as a modification, the present invention is configured so that the "idling state" is set when it is determined that "the vehicle is stopped" in the state where the temporary failure flag is set. You can also. In this way, if the vehicle is stopped, the mechanical turbocharger is stuck, and even if the engine stops due to the setting of "idle state", it gives the driver a strong sense of discomfort. Can be reliably avoided.

本発明の第1実施形態の過給機の故障診断装置によれば、空転状態(図5のステップS10)において、エンジン回転数センサSW9によりエンジン1の回転数の低下が検出された場合(ステップS11→S12)に、制御ユニット10aは、機械式の過給機44が故障していると判定する。このため、過給機回転数センサSW8の故障が機械式の過給機44の故障と誤判定されるのを抑制することができる。これにより、機械式の過給機44の故障を適確に診断することができる。 According to the failure diagnosis device of the turbocharger according to the first embodiment of the present invention, when a decrease in the engine speed is detected by the engine speed sensor SW9 in the idling state (step S10 in FIG. 5) (step). From S11 to S12), the control unit 10a determines that the mechanical turbocharger 44 is out of order. Therefore, it is possible to prevent the failure of the turbocharger rotation speed sensor SW8 from being erroneously determined as the failure of the mechanical supercharger 44. As a result, the failure of the mechanical turbocharger 44 can be accurately diagnosed.

また、本実施形態の過給機の故障診断装置によれば、空転状態において、エンジン回転数センサSW9によりエンジン1の回転数の低下が検出されない場合(ステップS11→S13)には、過給機回転数センサが故障していると判定する。この結果、機械式の過給機44の他、過給機回転数センサSW8の故障についても診断することができる。 Further, according to the failure diagnosis device of the turbocharger of the present embodiment, when the engine rotation speed sensor SW9 does not detect a decrease in the rotation speed of the engine 1 in the idling state (steps S11 → S13), the supercharger It is determined that the rotation speed sensor is out of order. As a result, it is possible to diagnose the failure of the supercharger rotation speed sensor SW8 as well as the mechanical supercharger 44.

さらに、本実施形態の過給機の故障診断装置によれば、エンジンがアイドリング状態のとき、空転状態が設定され(図5のステップS9→S10)、機械式の過給機44の故障が判定されるので、機械式の過給機44が固着している場合でもエンジン1が停止しにくく、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。 Further, according to the failure diagnosis device of the supercharger of the present embodiment, when the engine is in the idling state, the idling state is set (steps S9 → S10 in FIG. 5), and the failure of the mechanical supercharger 44 is determined. Therefore, even when the mechanical supercharger 44 is stuck, the engine 1 is unlikely to stop, and it is possible to suppress giving a sense of discomfort to the driver.

次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態による過給機の故障診断装置を説明する。
本実施形態の過給機の故障診断装置は、ECU10に内蔵された制御ユニット10aによって実行される過給機の故障を診断するアルゴリズムが上述した第1実施形態とは異なっている。従って、ここでは、本発明の第2実施形態の、第1実施形態とは異なる部分のみを説明し、同様の構成、作用、効果については説明を省略する。図6は、本発明の第2実施形態による過給機の故障診断装置の作用を示すフローチャートである。
Next, with reference to FIG. 6, the failure diagnosis device of the supercharger according to the second embodiment of the present invention will be described.
The supercharger failure diagnosis device of the present embodiment is different from the above-described first embodiment in that the algorithm for diagnosing the failure of the supercharger executed by the control unit 10a built in the ECU 10 is different. Therefore, here, only the part of the second embodiment of the present invention that is different from the first embodiment will be described, and the description of the same configuration, action, and effect will be omitted. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the failure diagnosis device for the turbocharger according to the second embodiment of the present invention.

まず、図6に示すフローチャートのステップS21〜S28は、図5のフローチャートのステップS1〜S8と同様であるため、説明を省略する。本実施形態では、ステップS28において、仮故障フラグが立てられていない(仮故障フラグ=0)と判断された場合にはステップS35に進み、そこでエアバイパス弁48が開き側に切り替えられ(又は開き側に維持され)、図6に示すフローチャートの1回の処理を終了する。 First, since steps S21 to S28 of the flowchart shown in FIG. 6 are the same as steps S1 to S8 of the flowchart of FIG. 5, description thereof will be omitted. In the present embodiment, if it is determined in step S28 that the temporary failure flag is not set (temporary failure flag = 0), the process proceeds to step S35, where the air bypass valve 48 is switched (or opened) to the open side. (Maintained on the side), and one process of the flowchart shown in FIG. 6 is completed.

一方、ステップS28において、仮故障フラグが立てられている(仮故障フラグ=1)と判断された場合にはステップS29に進み、ステップS29では、ECU10が診断モードにされているか否かが判断される。即ち、エンジン1を搭載した車両がディーラー等に持ち込まれ、故障診断が行われているか否かが判断される。例えば、ECU10に車両整備用のプラグ(図示せず)を接続することにより、ECU10を診断モードに設定することができる。ECU10が診断モードに設定されている場合にはステップS30に進み、診断モードに設定されていない場合にはステップS35に進んで、図6に示すフローチャートの1回の処理を終了する。 On the other hand, in step S28, if it is determined that the temporary failure flag is set (temporary failure flag = 1), the process proceeds to step S29, and in step S29, it is determined whether or not the ECU 10 is in the diagnostic mode. To. That is, it is determined whether or not the vehicle equipped with the engine 1 is brought to a dealer or the like and a failure diagnosis is performed. For example, the ECU 10 can be set to the diagnostic mode by connecting a vehicle maintenance plug (not shown) to the ECU 10. If the ECU 10 is set to the diagnostic mode, the process proceeds to step S30, and if the ECU 10 is not set to the diagnostic mode, the process proceeds to step S35 to end one process of the flowchart shown in FIG.

一方、ステップS30においては、エンジン1がアイドリング状態であるか否かが判断される。エンジン1がアイドリング状態でない場合には、ステップS35に進み、ここでエアバイパス弁48が開き側に切り替えられ(又は開き側に維持され)、図6に示すフローチャートの1回の処理を終了する。即ち、仮故障フラグが立てられ、診断モードに設定された状態であっても、アイドリング状態でない場合には、エンジン1は自然吸気で運転される。 On the other hand, in step S30, it is determined whether or not the engine 1 is in the idling state. If the engine 1 is not in the idling state, the process proceeds to step S35, where the air bypass valve 48 is switched to the open side (or is maintained on the open side), and one process of the flowchart shown in FIG. 6 is completed. That is, even if the temporary failure flag is set and the diagnostic mode is set, the engine 1 is operated by naturally aspirated engine if it is not in the idling state.

また、アイドリング状態である場合にはステップS31に進み、ステップS31では、エアバイパス弁48が徐々に閉じ側に切り替えられる。これにより、バイパス通路47の流路抵抗が次第に大きくなり、シリンダ11内に引き込まれる吸気は、主として電磁クラッチ45が非接続とされている過給機44を通るようになる。このようにエアバイパス弁48が切り替えられると、過給機44が固着している場合には、空転状態の過給機44の流路抵抗が大きくなり、シリンダ11内に引き込まれる吸気量が減少してエンジン1の回転数が低下する。また、本実施形態においては、診断モードに設定された状態で、空転状態に設定するので、エアバイパス弁48を徐々に閉鎖し、時間をかけてエンジン1の回転数の低下の有無を判断することができる。 If the engine is idling, the process proceeds to step S31, and in step S31, the air bypass valve 48 is gradually switched to the closed side. As a result, the flow path resistance of the bypass passage 47 gradually increases, and the intake air drawn into the cylinder 11 mainly passes through the supercharger 44 to which the electromagnetic clutch 45 is not connected. When the air bypass valve 48 is switched in this way, when the supercharger 44 is stuck, the flow path resistance of the supercharger 44 in the idling state increases, and the amount of intake air drawn into the cylinder 11 decreases. Then, the rotation speed of the engine 1 decreases. Further, in the present embodiment, since the idling state is set in the state set in the diagnostic mode, the air bypass valve 48 is gradually closed, and it is determined whether or not the rotation speed of the engine 1 is reduced over time. be able to.

次いで、ステップS32においては、エンジン回転数が所定回転数未満であるか否かが判断され、所定回転数未満である場合にはステップS33に進み、所定回転数以上である場合にはステップS34に進む。ステップS33においては、過給機44が固着故障していると判断すると共に、仮故障フラグを「0」の状態にリセットして、図6に示すフローチャートの1回の処理を終了する。一方、ステップS34においては、過給機回転数センサSW8が故障していると判断すると共に、仮故障フラグを「0」の状態にリセットして、図6に示すフローチャートの1回の処理を終了する。これら、ステップS32〜S34における処理は、図5に示す第1実施形態のステップS11〜S13における処理と同一である。 Next, in step S32, it is determined whether or not the engine speed is less than the predetermined speed, and if it is less than the predetermined speed, the process proceeds to step S33, and if it is more than the predetermined speed, step S34 is performed. move on. In step S33, it is determined that the supercharger 44 has a sticking failure, and the temporary failure flag is reset to the "0" state to end one process of the flowchart shown in FIG. On the other hand, in step S34, it is determined that the supercharger rotation speed sensor SW8 has failed, the temporary failure flag is reset to the state of "0", and one process of the flowchart shown in FIG. 6 is completed. To do. These processes in steps S32 to S34 are the same as the processes in steps S11 to S13 of the first embodiment shown in FIG.

本発明の第2実施形態の過給機の故障診断装置によれば、車両がディーラー等に持ち込まれ、ECU10が診断モードにされた状態で「空転状態」が設定されるので、過給機44又は過給機回転数センサSW8の故障が判定された場合に、迅速に処置を行うことができる。 According to the failure diagnosis device for the turbocharger according to the second embodiment of the present invention, the supercharger 44 is set in the state where the vehicle is brought to a dealer or the like and the ECU 10 is in the diagnosis mode. Alternatively, when a failure of the turbocharger rotation speed sensor SW8 is determined, prompt measures can be taken.

なお、第1実施形態においては、過給機44又は過給機回転数センサSW8の故障が診断された場合には、車両に設けられた警告灯(図示せず)が点灯される。これに対して、本実施形態については、車両の警告灯(図示せず)及び/又は車両整備用のプラグ(図示せず)に警告が表示されるように本発明を構成することもできる。 In the first embodiment, when a failure of the turbocharger 44 or the turbocharger rotation speed sensor SW8 is diagnosed, a warning light (not shown) provided in the vehicle is turned on. On the other hand, in the present embodiment, the present invention may be configured so that a warning is displayed on a vehicle warning light (not shown) and / or a vehicle maintenance plug (not shown).

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、所定の運転条件においてSPCCI燃焼を行うエンジンに本発明を適用していたが、本発明による過給機の故障診断装置は、機械式の過給機を備えた任意の形式のエンジンに適用することができる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, various modifications can be made to the above-described embodiment. In particular, in the above-described embodiment, the present invention has been applied to an engine that performs SPCCI combustion under predetermined operating conditions, but the supercharger failure diagnosis device according to the present invention includes a mechanical supercharger. It can be applied to any type of engine.

1 エンジン
3 ピストン
6 インジェクタ
10 ECU
10a 制御ユニット
11 シリンダ
12 シリンダブロック
13 シリンダヘッド
13a 傾斜面
13b 傾斜面
14 コネクティングロッド
15 クランクシャフト
17 燃焼室
18 吸気ポート
19 排気ポート
21 吸気弁
22 排気弁
23 吸気電動VVT
24 排気電動VVT
25 点火プラグ
31 キャビティ
31a 凸部
31b 凹陥部
40 吸気通路
41 エアクリーナー
42 サージタンク
43 スロットル弁
44 過給機(機械式の過給機)
45 電磁クラッチ
46 インタークーラー
47 バイパス通路
48 エアバイパス弁(バイパス制御弁)
49 過給システム
50 排気通路
51 触媒コンバーター
52 EGR通路
53 EGRクーラー
54 EGR弁
55 EGRシステム
61 燃料供給システム
62 燃料供給路
63 燃料タンク
64 コモンレール
65 燃料ポンプ
SW8 過給機回転数センサ
SW9 エンジン回転数センサ
SW12 アクセル開度センサ
1 engine 3 piston 6 injector 10 ECU
10a Control unit 11 Cylinder 12 Cylinder block 13 Cylinder head 13a Inclined surface 13b Inclined surface 14 Connecting rod 15 Crankshaft 17 Combustion chamber 18 Intake port 19 Exhaust port 21 Intake valve 22 Exhaust valve 23 Intake electric VVT
24 Exhaust electric VVT
25 Spark plug 31 Cavity 31a Convex 31b Concave 40 Intake passage 41 Air cleaner 42 Surge tank 43 Throttle valve 44 Supercharger (mechanical supercharger)
45 Electromagnetic clutch 46 Intercooler 47 Bypass passage 48 Air bypass valve (bypass control valve)
49 Supercharging system 50 Exhaust passage 51 Catalytic converter 52 EGR passage 53 EGR cooler 54 EGR valve 55 EGR system 61 Fuel supply system 62 Fuel supply path 63 Fuel tank 64 Common rail 65 Fuel pump SW8 Supercharger rotation speed sensor SW9 Engine rotation speed sensor SW12 Accelerator opening sensor

Claims (4)

エンジンの吸気通路に設けられた機械式過給機の故障を診断するための過給機の故障診断装置であって、
上記エンジンの出力軸と上記機械式過給機との接続、非接続を切り替え可能な電磁クラッチと、
上記機械式過給機をバイパスして、吸気を上記エンジンのシリンダ内に供給するように、上記吸気通路に接続されたバイパス通路と、
このバイパス通路に設けられ、上記バイパス通路を開閉するバイパス制御弁と、
上記機械式過給機の回転数を検出するための過給機回転数センサと、
上記エンジンの出力軸の回転数を検出するためのエンジン回転数センサと、
上記電磁クラッチ及び上記バイパス制御弁を制御する制御ユニットと、
を有し、
上記制御ユニットは、
予め設定された過給条件が成立しているときは、上記電磁クラッチを接続状態に切り替えると共に、上記バイパス制御弁を閉じ側にして、上記エンジンを過給状態とし、
予め設定された過給条件が成立していないときは、上記電磁クラッチを非接続状態に切り替えると共に、上記バイパス制御弁を開き側にして、上記エンジンを非過給状態とするように構成され、
さらに、上記制御ユニットは、
上記エンジンの過給状態において、上記過給機回転数センサにより検出された上記機械式過給機の回転数が所定回転数以下である場合には、上記電磁クラッチを非接続状態に切り替えると共に、上記バイパス制御弁を閉じ側として、上記エンジンに接続されていない上記機械式過給機内に吸気が流れる空転状態を設定するように構成され、
上記制御ユニットは、上記空転状態において、上記エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出された場合には、上記機械式過給機が故障していると判定することを特徴とする過給機の故障診断装置。
It is a supercharger failure diagnosis device for diagnosing the failure of the mechanical supercharger provided in the intake passage of the engine.
An electromagnetic clutch that can switch between connecting and disconnecting the output shaft of the engine and the mechanical turbocharger,
A bypass passage connected to the intake passage so as to bypass the mechanical supercharger and supply intake air into the cylinder of the engine.
A bypass control valve provided in this bypass passage to open and close the bypass passage,
The turbocharger rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the above mechanical supercharger, and
An engine speed sensor for detecting the speed of the output shaft of the engine and
A control unit that controls the electromagnetic clutch and the bypass control valve,
Have,
The above control unit
When the preset supercharging condition is satisfied, the electromagnetic clutch is switched to the connected state, the bypass control valve is closed, and the engine is supercharged.
When the preset supercharging condition is not satisfied, the electromagnetic clutch is switched to the non-connected state, the bypass control valve is opened, and the engine is put into the non-supercharging state.
Further, the control unit is
In the supercharged state of the engine, when the rotation speed of the mechanical supercharger detected by the supercharger rotation speed sensor is equal to or less than the predetermined rotation speed, the electromagnetic clutch is switched to the disconnected state and the electromagnetic clutch is switched to the non-connected state. With the bypass control valve as the closing side, it is configured to set the idling state in which intake air flows in the mechanical turbocharger that is not connected to the engine.
The supercharger is characterized in that when the engine speed sensor detects a decrease in the engine speed in the idling state, the control unit determines that the mechanical supercharger is out of order. Machine failure diagnosis device.
上記制御ユニットは、上記空転状態において、上記エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出されない場合には、上記過給機回転数センサが故障していると判定する請求項1記載の過給機の故障診断装置。 The supercharging according to claim 1, wherein the control unit determines that the supercharger rotation speed sensor is out of order when the engine rotation speed sensor does not detect a decrease in the engine rotation speed in the idling state. Machine failure diagnosis device. 上記制御ユニットは、上記エンジンがアイドリング状態にあるとき、上記空転状態を設定する請求項1又は2に記載の過給機の故障診断装置。 The failure diagnosis device for a supercharger according to claim 1 or 2, wherein the control unit sets the idling state when the engine is in the idling state. 上記制御ユニットは、上記エンジンを搭載した車両が停車しているとき、上記空転状態を設定する請求項1又は2に記載の過給機の故障診断装置。 The control unit is the failure diagnosis device for a supercharger according to claim 1 or 2, which sets the idling state when the vehicle equipped with the engine is stopped.
JP2019069736A 2019-04-01 2019-04-01 Failure analysis device of supercharger Pending JP2020169574A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019069736A JP2020169574A (en) 2019-04-01 2019-04-01 Failure analysis device of supercharger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019069736A JP2020169574A (en) 2019-04-01 2019-04-01 Failure analysis device of supercharger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020169574A true JP2020169574A (en) 2020-10-15

Family

ID=72745776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019069736A Pending JP2020169574A (en) 2019-04-01 2019-04-01 Failure analysis device of supercharger

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020169574A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63183429U (en) * 1987-05-20 1988-11-25
JPH06221175A (en) * 1993-01-29 1994-08-09 Mazda Motor Corp Abnormality detecting device for mechanical supercharger
US20100135773A1 (en) * 2007-04-16 2010-06-03 Andre Kaufmann Turbocharger having a device for detecting a malfunction of the turbocharger and a method for detecting such a malfunction

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63183429U (en) * 1987-05-20 1988-11-25
JPH06221175A (en) * 1993-01-29 1994-08-09 Mazda Motor Corp Abnormality detecting device for mechanical supercharger
US20100135773A1 (en) * 2007-04-16 2010-06-03 Andre Kaufmann Turbocharger having a device for detecting a malfunction of the turbocharger and a method for detecting such a malfunction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108779727B (en) Control device for compression self-ignition engine
CN108952945B (en) Control device for compression ignition engine
WO2018096585A1 (en) Control device of compression autoignition engine
JP6601371B2 (en) Control device for compression self-ignition engine
JP6614218B2 (en) Control device for premixed compression ignition engine
WO2018096584A1 (en) Control device of compression autoignition engine
WO2018096590A1 (en) Control device of compression autoignition engine
JP6565985B2 (en) Control device for compression ignition engine
CN111065807B (en) Premixed compression ignition engine with supercharging system
JP2020176564A (en) Abnormality determination method for differential pressure sensor and abnormality determination system
WO2018096586A1 (en) Control device of compression autoignition engine
JP6825582B2 (en) Engine control method and engine control device
JP6558404B2 (en) Control device for compression ignition engine
JP6614216B2 (en) Control device for premixed compression ignition engine
CN111630263B (en) Engine control method and engine control device
JP7139936B2 (en) Engine combustion control device
JP6528818B2 (en) Turbocharged compression self-ignition engine
JP2020176565A (en) Engine control method and control system
CN110778411A (en) Control device for compression ignition engine
JP2020169574A (en) Failure analysis device of supercharger
JP6565984B2 (en) Control device for compression ignition engine
JP2020169575A (en) Engine system
JP6614217B2 (en) Control device for premixed compression ignition engine
JP7234749B2 (en) CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP7298282B2 (en) engine controller

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220317

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230720