JP2003328766A

JP2003328766A - ターボ過給機付エンジン

Info

Publication number: JP2003328766A
Application number: JP2002136326A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nameki; 稔行木
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2003-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】主排気通路のタービンの上流と下流とを連通す
る排気バイパス通路に、開閉制御自在な排気バイパス弁
を有するターボ過給機付エンジンにおいて、排気バイパ
ス弁の開閉機能に故障が生じても、これを素早く検出
し、排気バイパス弁の故障状態に応じた適切なエンジン
制御を実行し、排気バイパス弁の故障時での車両の走行
性の確保と、エンジンに対し過大な負荷が加えられるこ
とを防止する。【解決手段】制御装置は、排気バイパス弁に関して故障
診断と故障を検出した際のフェールセーフの機能を有
し、故障診断の機能は、排気バイパス弁用アクチュエー
タに関する電気系の故障を判定する故障診断機能と排気
バイパス弁の作動故障を判定する機能の２つの故障診断
機能を有する。そして、故障状態に応じ、エンジン制御
のパラメータの変更や、燃料カット等のエンジン運転状
態の変更を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、ターボ過給
機のタービンを配設した主排気通路のタービンの上流と
下流とを連通する排気バイパス通路に、開閉制御自在な
排気バイパス弁を有するターボ過給機付エンジンに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ターボ過給機付エンジンに
は、例えば、特開平１１−１３２０３３号公報に開示さ
れるように、ターボ過給機のタービンを配設した主排気
通路に対し、タービンの上流と下流とを連通する排気バ
イパス通路を形成し、この排気バイパス通路に排気ガス
浄化用のプリ触媒と開閉制御自在な排気バイパス弁を備
えたものが知られている。このような、排気バイパス通
路にプリ触媒と開閉制御自在な排気バイパス弁を備えた
ターボ過給機付エンジンでは、例えばエンジン暖気前等
の条件においては、排気バイパス弁を開いた状態とし、
プリ触媒を速やかに活性化し触媒としての機能を迅速に
発揮させ、エンジン暖気後は、排気バイパス弁を閉じて
通常の過給圧制御が行われるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなターボ過給機付エンジンでは、排気バイパス弁の
開閉機能に故障が発生した場合、上述のような制御がで
きなくなる。すなわち、排気バイパス弁が常時開いたま
まとなってしまった場合は、通常の過給圧制御ができな
くなり、効率的な過給効果が得られなくなってしまう。
逆に、排気バイパス弁が常時閉じたままとなってしまっ
た場合は、主排気通路側に設けられているメイン触媒を
活性化するのに時間がかかり、また、排圧の上昇による
エンジン出力の低下を招くと共に、エンジンに対して大
きな負荷をかけてターボ過給機等の破損を招く虞があ
る。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
ターボ過給機のタービンを配設した主排気通路のタービ
ンの上流と下流とを連通する排気バイパス通路に、開閉
制御自在な排気バイパス弁を有するターボ過給機付エン
ジンにおいて、たとえ、排気バイパス弁の開閉機能に故
障が生じても、これを素早く検出し、この排気バイパス
弁の故障状態に応じた適切なエンジン制御を実行させ
て、排気バイパス弁の故障時における車両の走行性の確
保と、エンジンに対して過大な負荷が加えられることを
有効に防止することができるターボ過給機付エンジンを
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の本発明によるターボ過給機付エンジン
は、中途部にターボ過給機のタービンを配設した主排気
通路と、上記主排気通路の上記タービンの上流と下流と
を連通し上記タービンをバイパスする排気バイパス通路
とを備え、上記バイパス通路に開閉制御自在な排気バイ
パス弁を配設したターボ過給機付エンジンにおいて、上
記排気バイパス弁の作動故障を判定する作動故障判定手
段と、上記排気バイパス弁を作動させる電気系の故障を
判定する電気系故障判定手段との少なくともどちらかの
故障判定手段を備えたことを特徴としている。

【０００６】また、請求項２記載の本発明によるターボ
過給機付エンジンは、請求項１記載のターボ過給機付エ
ンジンにおいて、上記作動故障判定手段は、上記排気バ
イパス弁を閉じる運転領域で、少なくともスロットル開
度と過給圧により、上記排気バイパス弁が開いている故
障状態の判定をすることを特徴としている。

【０００７】更に、請求項３記載の本発明によるターボ
過給機付エンジンは、請求項１又は請求項２記載のター
ボ過給機付エンジンにおいて、上記作動故障判定手段
は、上記排気バイパス弁を開く運転領域で、少なくとも
スロットル開度と過給圧により、上記排気バイパス弁が
閉じている故障状態の判定をすることを特徴としてい
る。

【０００８】また、請求項４記載の本発明によるターボ
過給機付エンジンは、請求項１乃至請求項３の何れか１
つに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、上記作動
故障判定手段と上記電気系故障判定手段の少なくともど
ちらかにより上記排気バイパス弁の作動故障を判定した
際は、正常時の空燃比と点火時期と過給圧の少なくとも
１つ以上の制御値を変更することを特徴としている。

【０００９】更に、請求項５記載の本発明によるターボ
過給機付エンジンは、請求項１乃至請求項４の何れか１
つに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、上記作動
故障判定手段と上記電気系故障判定手段の少なくともど
ちらかにより上記排気バイパス弁の閉じている故障状態
を判定し、且つ、吸入空気量が予め設定した値を超えて
いることを検出した際は、上記ターボ過給機に与える排
気エネルギを減少させる制御を実行することを特徴とし
ている。

【００１０】すなわち、請求項１記載のターボ過給機付
エンジンは、中途部にターボ過給機のタービンを配設し
た主排気通路と、主排気通路のタービンの上流と下流と
を連通しタービンをバイパスする排気バイパス通路とを
備え、バイパス通路に開閉制御自在な排気バイパス弁を
配設したターボ過給機付エンジンにおいて、作動故障判
定手段は排気バイパス弁の作動故障を判定し、電気系故
障判定手段は排気バイパス弁を作動させる電気系の故障
を判定する。そして、上述の少なくともどちらかの故障
手段を備えることにより、排気バイパス弁の開閉機能に
故障が生じた場合、これを素早く検出することができ
る。

【００１１】この際、作動故障判定手段は、具体的には
請求項２記載のように、排気バイパス弁を閉じる運転領
域で、少なくともスロットル開度と過給圧により、排気
バイパス弁が開いている故障状態の判定をする。

【００１２】また、作動故障判定手段は、具体的には請
求項３記載のように、排気バイパス弁を開く運転領域
で、少なくともスロットル開度と過給圧により、排気バ
イパス弁が閉じている故障状態の判定をする。

【００１３】そして、作動故障判定手段と電気系故障判
定手段の少なくともどちらかにより排気バイパス弁の作
動故障を判定した際は、請求項４記載のように、正常時
の空燃比と点火時期と過給圧の少なくとも１つ以上の制
御値を変更し、排気バイパス弁の故障状態に応じた適切
なエンジン制御を実行する。

【００１４】また、作動故障判定手段と電気系故障判定
手段の少なくともどちらかにより排気バイパス弁の閉じ
ている故障状態を判定し、且つ、吸入空気量が予め設定
した値を超えていることを検出した際は、請求項５記載
のように、ターボ過給機に与える排気エネルギを減少さ
せる制御を実行して、エンジンに対して過大な負荷が加
えられることを有効に防止する。

【００１５】

【実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図面に基
づいて説明する。図１乃至図８は本発明の実施の一形態
を示し、図１はターボ過給機付エンジンの全体構成説明
図、図２は電子制御系の回路構成図、図３は排気バイパ
ス弁の断線及びショート判定の故障診断プログラムのフ
ローチャート、図４は排気バイパス弁の作動診断プログ
ラムのフローチャート、図５は排気バイパス弁の開時故
障診断プログラムのフローチャート、図６は排気バイパ
ス弁の閉時故障診断プログラムのフローチャート、図７
は故障診断後のフェールセーフプログラムのフローチャ
ート、図８は正常時における過給圧と故障時における過
給圧の比較説明図である。

【００１６】先ず、本発明が適用されるターボ過給機付
エンジンの全体構成について、図１に従い説明する。同
図において符号１はターボ過給機付エンジン（以下「エ
ンジン」と略記する）であり、本形態においては水平対
向式４気筒ガソリンエンジンを示す。エンジン１のシリ
ンダブロック２の左右バンクにそれぞれシリンダヘッド
３を備え、燃焼室４、吸気ポート５、排気ポート６、点
火プラグ７、動弁機構（図示せず）等が設けられてい
る。

【００１７】排気系として、各排気ポート６に連通する
排気マニホルド９により排気が合流され、排気マニホル
ド９には排気管１０が接続されている。排気管１０に
は、ターボ過給機１１のタービン１１ａが介装され、そ
の下流にメイン触媒１２、マフラ１３が配設されて大気
に開放される。すなわち、排気マニホルド９と排気管１
０により主排気通路が構成される。

【００１８】また、ターボ過給機１１をバイパスして排
気管１０のタービン１１ａ上流側から分岐して、タービ
ン１１ａ下流とメイン触媒１２との間で排気管１０に合
流する排気バイパス通路１４が設けられている。

【００１９】排気バイパス通路１４には、排気バイパス
通路１４を流れる排気流を制御可能なデューティソレノ
イド又はステッピングモータで構成する排気バイパス弁
用アクチュエータ３１を備えた排気バイパス弁３２が配
設されており、排気バイパス通路１４の、この排気バイ
パス弁３２の上流側にはプリ触媒８が介装されている。

【００２０】そして、後述の制御装置５０は、完全暖気
前（例えば、エンジン水温が設定値以下で、且つ、スロ
ットル開度が設定値以下）には、プリ触媒８を速やかに
活性化し触媒としての機能を迅速に発揮させるように、
デューテイ信号等の制御信号によって排気バイパス弁用
アクチュエータ３１を作動して排気バイパス弁３２を開
状態とする。また、制御装置５０は、上述の完全暖気後
は、排気バイパス弁３２を閉状態とするが、エンジン回
転数、吸入空気量、スロットル開度、大気圧、エンジン
水温等から予め設定しておいたマップ或いは演算式に基
づいて目標過給圧を演算する。そして、実際の過給圧が
目標過給圧となるように、排気バイパス弁用アクチュエ
ータ３１を作動して排気バイパス弁３２をウエストゲー
ト弁の如く開閉制御することで、タービン１１ａに導入
する排気エネルギにより吸気系のコンプレッサ１１ｂを
回転駆動し、空気を吸入、加圧して過給する過給圧制御
を行う。

【００２１】一方、吸気系としては、エアクリーナ１５
に接続しレゾネータチャンバ１６を介装した吸気管１７
がターボ過給機１１のコンプレッサ１１ｂに連通され、
このコンプレッサからの吸気管１８がインタークーラ１
９に連通される。そして、インタークーラ１９からスロ
ットル弁２０を有するスロットルボディ２１を介してチ
ャンバ２２に連通され、チャンバ２２から吸気マニホル
ド２３を介して左右バンクの各気筒の吸気ポート５に連
通されている。

【００２２】また、アイドル制御系として、スロットル
弁２０をバイパスしてレゾネータチャンバ１６と吸気マ
ニホルド２３とを連通するバイパス通路２４に、アイド
ル制御弁（ＩＳＣ弁）２５と負圧で開く逆止弁２６とが
設けられ、アイドル時や減速時に吸入空気量を制御する
ようになっている。

【００２３】また、吸気マニホルド２３の各気筒におけ
る吸気ポート５直上流にインジェクタ２７が配設され、
更に、点火系として、各点火プラグ７毎にイグナイタ内
蔵イグニッションコイル２８からの点火信号が入力する
よう接続されている。

【００２４】また、本実施の形態においては、制御装置
５０は、特に、上述の排気バイパス弁３２について、故
障診断と、故障を検出した際のフェイルセーフの機能を
有している。故障診断の機能は、排気バイパス弁用アク
チュエータ３１に関する電気系の故障を判定する故障診
断機能（すなわち、電気系故障判定手段としての機能）
と排気バイパス弁３２の作動故障を判定する機能（すな
わち、作動故障判定手段としての機能）の２つの故障診
断機能を有している。

【００２５】ここで、電気系故障診断機能は、後述の故
障診断プログラムに従って、電気系のショートの有無と
断線の有無を判定する。

【００２６】また、作動故障診断機能は、後述の排気バ
イパス弁３２の作動診断プログラムに従って、排気バイ
パス弁３２の開閉領域を検出し、排気バイパス弁３２を
開く運転領域では、少なくともスロットル開度と過給圧
により、排気バイパス弁３２が閉じている故障状態の判
定を、後述の開時故障診断プログラムに従って判定す
る。逆に、排気バイパス弁３２を閉じる運転領域では、
少なくともスロットル開度と過給圧により、排気バイパ
ス弁３２が開いている故障状態の判定を後述の閉時故障
診断プログラムに従って判定する。

【００２７】また、フェイルセーフ機能は、電気系故障
診断機能、或いは、作動故障診断機能で排気バイパス弁
３２が開いている故障状態を検出した場合は、過給圧制
御を排気バイパス弁３２の開時制御に固定すると共に、
エンジン制御（空燃比制御や点火時期制御等）も予め設
定しておいた排気バイパス弁３２の開時特性（マップ
等）に変更して車両の走行性を確保する。

【００２８】更に、電気系故障診断機能、或いは、作動
故障診断機能で排気バイパス弁３２が閉じている故障状
態を検出した場合は、過給圧制御を排気バイパス弁３２
の閉時制御に固定すると共に、エンジン制御（空燃比制
御や点火時期制御等）も予め設定しておいた排気バイパ
ス弁３２の閉時特性（マップ等）に変更して車両の走行
性を確保する。この場合では、更に、吸入空気量が予め
設定した値を超えていることを検出した際は、燃料カッ
ト等を行って、ターボ過給機１１に与える排気エネルギ
を減少させる制御を実行し、排圧の上昇に伴うノッキン
グの発生や、コンプレッサの圧力比の上昇によるサージ
現象の発生を防止する。尚、スロットル弁２０が電子制
御スロットル弁で構成されている場合には、この電子制
御スロットル弁を通常より閉じる方向に制御し、吸入空
気量を抑制するようにしても良い。

【００２９】次に、各種センサについて説明する。絶対
圧センサ３３が吸気管圧力／大気圧切換ソレノイド弁３
４によりスロットル弁２０下流の吸気管圧力（吸気マニ
ホルド２３内の吸気圧）と大気圧とを選択して検出する
よう設けられている。また、シリンダブロック２にノッ
クセンサ３５が取付けられると共に、左右両バンクを連
通する冷却水通路３６に冷却水温センサ３７が臨まさ
れ、排気管１０における排気バイパス通路１４の分岐部
上流にＯ２センサ３８が装着されている。さらに、スロ
ットル弁２０にスロットル開度センサ４０が連設され、
エアクリーナ１５の直下流に吸入空気量センサ４１が配
設されている。

【００３０】また、エンジン１のクランクシャフト４２
にクランクロータ４３が軸着され、このクランクロータ
４３の外周に電磁ピックアップ等からなるクランク角セ
ンサ４４が対設されている。さらに、動弁機構における
カムシャフト４５に連設するカムロータ４６に、電磁ピ
ックアップ等からなる気筒判別センサ４７が対設されて
いる。

【００３１】クランク角センサ４４、気筒判別センサ４
７は、それぞれクランクロータ４３、カムロータ４６に
所定間隔毎に形成された突起をエンジン運転に伴い検出
し、クランクパルス、気筒判別パルスを出力する。そし
て、制御装置５０において、クランクパルスの間隔時間
（突起の検出間隔）からエンジン回転数を算出すると共
に、点火時期及び燃料噴射時期等を演算し、さらに、ク
ランクパルス及び気筒判別パルスの入力パターンから気
筒判別を行う。

【００３２】次に、図２に基づき電子制御系の構成につ
いて説明する。制御装置（ＥＣＵ）５０は、ＣＰＵ５
１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、バックアップＲＡＭ５
４、カウンタ・タイマ群５５、及びＩ／０インターフェ
イス５６をバスラインを介して接続したマイクロコンピ
ュータを中心として構成され、各部に所定の安定化電源
を供給する定電圧回路５７、駆動回路５８、Ａ／Ｄ変換
器５９等の周辺回路を備えている。

【００３３】尚、カウンタ・タイマ群５５は、フリーラ
ンカウンタ、気筒判別センサ信号（気筒判別パルス）の
入力計数用カウンタ等の各種カウンタ、燃料噴射用タイ
マ、点火用タイマ、定期割込みを発生させるための定期
割込み用タイマ、及びシステム異常監視用のウオッチド
ッグタイマ等の各種タイマを便宜上総称するものであ
り、その他、各種のソフトウエアカウンタ・タイマを含
む。

【００３４】定電圧回路５７は、２回路のリレー接点を
有する電源リレー６０の第１のリレー接点を介してバッ
テリ６１に接続され、電源リレー６０は、そのリレーコ
イルの一端が接地され、リレーコイルの他端が駆動回路
５８に接続されている。尚、電源リレー６０の第２のリ
レー接点には、バッテリ６１から各アクチュエータに電
源を供給するための電源線が接続されている。バッテリ
６１には、イグニッションスイッチ６２の一端が接続さ
れ、このイグニッションスイッチ６２の他端がＩ／Ｏイ
ンターフェイス５６の入力ポートに接続されている。

【００３５】更に、定電圧回路５７は、直接、バッテリ
６１に接続され、バッテリ６１に接続されるイグニッシ
ョンスイッチ６２のＯＮがＩ／Ｏインターフェイス５６
の入力ポートで検出されて電源リレー６０の接点が閉と
なると、ＥＣＵ５０内の各部へ電源を供給する一方、イ
グニッションスイッチ６２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常
時、バックアップＲＡＭ５４にバックアップ用の電源を
供給する。

【００３６】また、Ｉ／Ｏインターフェイス５６の入力
ポートには、ノックセンサ３５、クランク角センサ４
４、気筒判別センサ４７、車速センサ４８が接続されて
いる。更に、Ｉ／Ｏインターフェイス５６の入力ポート
には、Ａ／Ｄ変換器５９を介して吸入空気量センサ４
１、スロットル開度センサ４０、冷却水温センサ３７、
Ｏ２センサ３８、絶対圧センサ３３が接続されると共
に、バッテリ電圧ＶＢが入力されてモニタされる。

【００３７】一方、Ｉ／Ｏインターフェイス５６の出力
ポートには、ＩＳＣ弁２５、インジェクタ２７、排気バ
イパス弁用アクチュエータ３１、吸気管圧力／大気圧切
換ソレノイド弁３４、及び、電源リレー６０のリレーコ
イルが駆動回路５８を介して接続されると共に、イグナ
イタ内蔵イグニッションコイル２８のイグナイタが接続
されている。

【００３８】そして、イグニッションスイッチ６２がＯ
Ｎされると、電源リレー６０がＯＮし、定電圧回路５７
を介して各部に定電圧が供給され、ＥＣＵ５０が各種制
御を実行する。すなわち、ＥＣＵ５０においてＣＰＵ５
１が、ＲＯＭ５２に格納されている制御プログラムに基
づき、Ｉ／Ｏインターフェイス５６を介して各種センサ
からの検出信号を入力処理し、ＲＡＭ５３及びバックア
ップＲＡＭ５４に記憶されている各種データ、ＲＯＭ５
２に格納されている固定データに基づき、各種制御量を
演算する。

【００３９】そして、駆動回路５８を介して排気バイパ
ス弁用アクチュエータ３１にデューティ信号等の制御信
号を出力して暖気状態に応じた排気バイパス通路１４の
開閉制御及び過給圧制御を行い、演算した燃料噴射量を
定める駆動パルス幅信号を所定のタイミングで該当気筒
のインジェクタ２７に出力して燃料噴射制御を行い、ま
た、所定のタイミングでイグナイタに点火信号を出力し
て点火時期制御を実行し、ＩＳＣ弁２５に制御信号を出
力してアイドル回転数制御等を実行する。

【００４０】以上の制御系において、ＥＣＵ５０による
排気制御系のターボ過給機１１に関する制御は、前述の
如く、完全暖気前（例えば、エンジン水温が設定値以下
で、且つ、スロットル開度が設定値以下）には、プリ触
媒８を速やかに活性化し触媒としての機能を迅速に発揮
させるように、デューテイ信号等の制御信号によって排
気バイパス弁用アクチュエータ３１を作動して排気バイ
パス弁３２を開状態とする。

【００４１】また、制御装置５０は、上述の完全暖気後
は、排気バイパス弁３２を閉状態とするが、エンジン回
転数、吸入空気量、スロットル開度、大気圧、エンジン
水温等から予め設定しておいたマップ或いは演算式に基
づいて目標過給圧を演算する。そして、実際の過給圧が
目標過給圧となるように、排気バイパス弁用アクチュエ
ータ３１を作動して排気バイパス弁３２をウエストゲー
ト弁の如く開閉制御することで、タービン１１ａに導入
する排気エネルギにより吸気系のコンプレッサ１１ｂを
回転駆動し、空気を吸入、加圧して過給する過給圧制御
を行う。

【００４２】そして、制御装置５０は、特に、排気バイ
パス弁３２について、この排気バイパス弁３２を作動さ
せる排気バイパス弁用アクチュエータ３１に関する電気
系の故障を判定する故障診断と、排気バイパス弁３２の
作動故障を判定する故障診断を実行し、これらの故障診
断により故障を検出した際には、フェイルセーフ機能を
実行させる。

【００４３】以下、ＥＣＵ５０で実行される、排気バイ
パス弁３２に関しての故障診断機能とフェイルセーフ機
能について、図３〜図７のフローチャートで説明する。
図３に示すフローチャートは、排気バイパス弁３２を作
動させる排気バイパス弁用アクチュエータ３１に関する
電気系の故障を判定する（換言すれば、排気バイパス弁
３２の断線及びショートを判定する）故障診断プログラ
ムのフローチャートで、まず、ステップ（以下、「Ｓ」
と略称）１０１でイグニッションスイッチ６２がＯＮか
判定し、イグニッションスイッチ６２がＯＮの場合はＳ
１０２に進み、ＯＦＦの場合はそのままプログラムを抜
ける。

【００４４】イグニッションスイッチ６２がＯＮでＳ１
０２に進むと、排気バイパス弁３２（排気バイパス弁用
アクチュエータ３１）がONされているか否か判定し、Ｏ
Ｎされている場合はＳ１０３に進む。

【００４５】Ｓ１０３に進むと、アクチュエータ３１の
出力端子電圧がＬｏｗレベルか否か判定される。尚、本
実施の形態では、正常であれば、ＯＮされている状態で
はアクチュエータ３１の出力端子電圧はＬｏｗレベルと
なり、ＯＦＦされている状態ではアクチュエータ３１の
出力端子電圧はＨｉｇｈレベルとなるように構成されて
いる。

【００４６】そして、Ｓ１０３の判定の結果、アクチュ
エータ３１の出力端子電圧がＬｏｗレベルであれば、正
常状態であるのでＳ１０４に進み、断線判定カウンタＮ
Ｇ１をクリア（ＮＧ１＝０）してＳ１０６に進む。逆
に、アクチュエータ３１の出力端子電圧がＬｏｗレベル
でなければ、正常状態ではないのでＳ１０５に進み、断
線判定カウンタＮＧ１をカウントアップ（ＮＧ１＝ＮＧ
１＋１）してＳ１０６に進む。

【００４７】次いで、Ｓ１０６では、断線判定カウンタ
ＮＧ１を調べ、この断線判定カウンタＮＧ１が設定値ｋ
ＮＧ１を超えた場合、すなわち、排気バイパス弁用アク
チュエータ３１がONされた状態ではアクチュエータ３１
の出力端子電圧がＬｏｗレベルでなければならないにも
かかわらず、出力端子電圧がＬｏｗレベルとはならない
状態が設定値ｋＮＧ１に対応する時間連続した場合はＳ
１０７に進み、断線と判定してプログラムを抜ける。逆
に、Ｓ１０６で、断線判定カウンタＮＧ１が設定値ｋＮ
Ｇ１を超えていなければＳ１０８に進んで、正常状態
（断線ＯＫ）と判定し、プログラムを抜ける。

【００４８】一方、Ｓ１０２の判定の結果、排気バイパ
ス弁３２（排気バイパス弁用アクチュエータ３１）がO
ＦＦされている場合はＳ１０９に進む。

【００４９】Ｓ１０９に進むと、アクチュエータ３１の
出力端子電圧がＨｉｇｈレベルか否か判定され、アクチ
ュエータ３１の出力端子電圧がＨｉｇｈレベルであれ
ば、正常状態であるのでＳ１１０に進み、ショート判定
カウンタＮＧ２をクリア（ＮＧ２＝０）してＳ１１２に
進む。逆に、アクチュエータ３１の出力端子電圧がＨｉ
ｇｈレベルでなければ、正常状態ではないのでＳ１１１
に進み、ショート判定カウンタＮＧ２をカウントアップ
（ＮＧ２＝ＮＧ２＋１）してＳ１１２に進む。

【００５０】次いで、Ｓ１１２では、ショート判定カウ
ンタＮＧ２を調べ、このショート判定カウンタＮＧ２が
設定値ｋＮＧ２を超えた場合、すなわち、排気バイパス
弁用アクチュエータ３１がOＦＦされた状態ではアクチ
ュエータ３１の出力端子電圧がＨｉｇｈレベルでなけれ
ばならないにもかかわらず、出力端子電圧がＨｉｇｈレ
ベルとはならない状態が設定値ｋＮＧ２に対応する時間
連続した場合はＳ１１３に進み、ショートと判定してプ
ログラムを抜ける。逆に、Ｓ１１２で、ショート判定カ
ウンタＮＧ２が設定値ｋＮＧ２を超えていなければＳ１
１４に進み、正常状態（ショートＯＫ）と判定し、プロ
グラムを抜ける。

【００５１】こうして、本実施の形態では、排気バイパ
ス弁用アクチュエータ３１のＯＮ−ＯＦＦに応じて、出
力端子の実際の電圧を検出することにより排気バイパス
弁３２を作動させる排気バイパス弁用アクチュエータ３
１に関する電気系の故障（断線或いはショートの故障状
態）を判定するようになっている。そして、この判定結
果を基に、排気バイパス弁用アクチュエータ３１がショ
ートし作動し続けて、或いは、断線し作動しないで、排
気バイパス弁３２が閉じたままの状態か、或いは、開い
たままの状態かが判定可能になっている。

【００５２】次に、制御装置５０における排気バイパス
弁３２の作動故障を判定する機能について説明する。こ
の作動故障診断機能では、まず、図４に示す排気バイパ
ス弁の作動診断プログラムに従って、排気バイパス弁３
２の開閉領域を判定する。そして、この判定の結果、排
気バイパス弁３２を開く運転領域では、排気バイパス弁
３２が閉じている故障状態の判定を、図５の排気バイパ
ス弁の開時故障診断プログラムに従って判定する。一
方、排気バイパス弁３２を閉じる運転領域では、排気バ
イパス弁３２が開いている故障状態の判定を、図６の排
気バイパス弁の閉時故障診断プログラムに従って判定す
る。

【００５３】すなわち、図４に示す排気バイパス弁の作
動診断プログラムでは、まず、Ｓ２０１で、制御装置５
０が、現在、排気バイパス弁３２を開く領域として制御
しているのか否か判定される。ここで、排気バイパス弁
３２を開く領域とは、例えば、エンジン水温が設定値以
下で、且つ、スロットル開度が設定値以下の条件を満足
する完全暖気前の状態である。また、完全暖気後は、過
給圧制御により、実際の過給圧を目標過給圧に近づける
べく排気バイパス弁３２を開いている状態の場合であ
る。

【００５４】そして、このＳ２０１の判定の結果、排気
バイパス弁３２を開く領域としている場合は、Ｓ２０２
に進み、図５に示す排気バイパス弁の開時故障診断プロ
グラムを実行させる。逆に、Ｓ２０１の判定の結果、排
気バイパス弁３２を閉じる領域としている場合は、Ｓ２
０３に進み、図６に示す排気バイパス弁の閉時故障診断
プログラムを実行させる。

【００５５】Ｓ２０２で実行される排気バイパス弁の開
時故障診断プログラムは、図５のフローチャートに示す
ように、まず、Ｓ３０１で故障診断が実行可能な運転領
域にあるか否か判定される。これは、例えば、スロット
ル開度、エンジン回転数、エンジン水温が、予め設定し
ておいた値以上となった領域の場合に故障診断が実行可
能な領域と判定する。そして、このＳ３０１の判定の結
果、診断可能領域であると判定した場合はＳ３０２に進
み、診断可能領域ではないと判定した場合はプログラム
を抜ける。

【００５６】Ｓ３０２では、過給圧が、予め大気圧等に
応じて設定しておいた過給圧値ｂｓｔ３を超えているか
否か判定し、過給圧が設定過給圧値ｂｓｔ３以下の場合
は、ターボ過給機１１が正常に機能していると判定し、
Ｓ３０３に進んで、開時作動判定カウンタＮＧ３をクリ
ア（ＮＧ３＝０）してＳ３０５に進む。一方、設定過給
圧値ｂｓｔ３を超えている場合は、ターボ過給機１１が
正常ではないと判定し、Ｓ３０４に進んで、開時作動判
定カウンタＮＧ３をカウントアップ（ＮＧ３＝ＮＧ３＋
１）してＳ３０５に進む。

【００５７】すなわち、排気バイパス弁３２を開くべき
領域において排気バイパス弁３２が閉じた状態である
と、図８の一点破線で示すように、正常時過給圧に比
べ、排気ガスが排気バイパス通路１４をバイパスするこ
となくタービン１１ａを回転させてしまうため、過給が
行われて過給圧が上昇してしまう。従って、この過給圧
の上昇を、設定過給圧値ｂｓｔ３との比較で捉え故障を
判定するのである。

【００５８】次いで、Ｓ３０５では、開時作動判定カウ
ンタＮＧ３を調べ、この開時作動判定カウンタＮＧ３が
設定値ｋＮＧ３を超えた場合、すなわち、排気バイパス
弁３２を開くべき領域であるにもかかわらず閉じている
と判断できる状態が設定値ｋＮＧ３に対応する時間連続
した場合はＳ３０６に進み、排気バイパス弁３２は閉故
障と判定してプログラムを抜ける。逆に、Ｓ３０５で、
開時作動判定カウンタＮＧ３が設定値ｋＮＧ３を超えて
いなければＳ３０７に進んで、正常状態と判定し、プロ
グラムを抜ける。

【００５９】Ｓ２０３で実行される排気バイパス弁の閉
時故障診断プログラムは、図６のフローチャートに示す
ように、まず、Ｓ４０１で故障診断が実行可能な運転領
域にあるか否か判定される。これは先の排気バイパス弁
の開時故障診断プログラムと同様に、例えば、スロット
ル開度、エンジン回転数、エンジン水温が、予め設定し
ておいた値以上となった領域の場合に故障診断が実行可
能な領域と判定する。そして、このＳ４０１の判定の結
果、診断可能領域であると判定した場合はＳ４０２に進
み、診断可能領域ではないと判定した場合はプログラム
を抜ける。

【００６０】Ｓ４０２では、過給圧が、予め大気圧等に
応じて設定しておいた過給圧値ｂｓｔ４を超えているか
否か判定し、設定過給圧値ｂｓｔ４を超えている場合
は、ターボ過給機１１が正常に機能していると判定し、
Ｓ４０３に進んで、閉時作動判定カウンタＮＧ４をクリ
ア（ＮＧ４＝０）してＳ４０５に進む。一方、過給圧が
設定過給圧値ｂｓｔ４以下の場合は、ターボ過給機１１
が正常ではないと判定し、Ｓ４０４に進んで、閉時作動
判定カウンタＮＧ４をカウントアップ（ＮＧ４＝ＮＧ４
＋１）してＳ４０５に進む。

【００６１】すなわち、排気カット弁３０を閉じるべき
領域において排気カット弁３０が開いた状態であると、
図８の破線で示すように、排気ガスが排気バイパス通路
１４からバイパスされタービン１１ａが意図するように
回転されないため、正常時過給圧に比べ、過給圧は低下
してしまう。従って、この過給圧の低下を、設定過給圧
値ｂｓｔ４との比較で捉え故障を判定するのである。

【００６２】次いで、Ｓ４０５では、閉時作動判定カウ
ンタＮＧ４を調べ、この閉時作動判定カウンタＮＧ４が
設定値ｋＮＧ４を超えた場合、すなわち、排気バイパス
弁３２を閉じるべき領域であるにもかかわらず開いてい
ると判断できる状態が設定値ｋＮＧ４に対応する時間連
続した場合はＳ４０６に進み、排気バイパス弁３２は開
故障と判定してプログラムを抜ける。逆に、Ｓ４０５
で、閉時作動判定カウンタＮＧ４が設定値ｋＮＧ４を超
えていなければＳ４０７に進んで、正常状態と判定し、
プログラムを抜ける。

【００６３】次に、図７は、上述の排気バイパス弁用ア
クチュエータ３１に関する電気系の故障診断と、排気バ
イパス弁３２の作動の故障診断の結果を踏まえて実行さ
れるフェイルセーフプログラムのフローチャートであ
る。

【００６４】まず、Ｓ５０１では、排気バイパス弁３２
は開故障（閉じているべき時に開いた状態の故障）か否
か判定し、開故障の場合はＳ５０２に進み、排気バイパ
ス弁３２開故障時の処理を実行して、プログラムを抜け
る。

【００６５】この排気バイパス弁３２の開故障時処理
は、具体的には、過給圧制御を排気バイパス弁３２の開
時制御に固定すると共に、エンジン制御（空燃比制御や
点火時期制御等）も予め設定しておいた排気バイパス弁
３２の開時特性（マップ等）に変更して走行性を確保す
る。

【００６６】一方、排気バイパス弁３２が開故障ではな
い場合は、Ｓ５０１からＳ５０３に進み、排気バイパス
弁３２は閉故障（開いているべき時に閉じた状態の故
障）か否か判定し、閉故障の場合はＳ５０４に進み、排
気バイパス弁３２閉故障時の処理を実行し、排気バイパ
ス弁３２が閉故障では無い場合はＳ５０５に進んで、排
気バイパス弁３２の正常時処理、すなわち、通常の排気
バイパス弁３２の制御を実行してプログラムを抜ける。

【００６７】ここで、Ｓ５０４における排気バイパス弁
３２の閉故障時処理は、具体的には、過給圧制御を排気
バイパス弁３２の閉時制御に固定すると共に、エンジン
制御（空燃比制御や点火時期制御等）も予め設定してお
いた排気バイパス弁３２の閉時特性（マップ等）に変更
して走行性を確保する。

【００６８】この場合では、更に、吸入空気量が予め設
定した値を超えていることを検出した際は、燃料カット
等を行って、ターボ過給機１１に与える排気エネルギを
減少させる制御を実行し、排圧の上昇に伴うノッキング
の発生や、コンプレッサの圧力比の上昇によるサージ現
象の発生を防止する。尚、スロットル弁２０が電子制御
スロットル弁で構成されている場合には、この電子制御
スロットル弁を通常より閉じる方向に制御し、吸入空気
量を抑制するようにしても良い。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
ーボ過給機のタービンを配設した主排気通路のタービン
の上流と下流とを連通する排気バイパス通路に、開閉制
御自在な排気バイパス弁を有するターボ過給機付エンジ
ンにおいて、たとえ、排気バイパス弁の開閉機能に故障
が生じても、これを素早く検出し、この排気バイパス弁
の故障状態に応じた適切なエンジン制御を実行させて、
排気バイパス弁の故障時における車両の走行性の確保
と、エンジンに対して過大な負荷が加えられることを有
効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ターボ過給機付エンジンの全体構成説明図

【図２】電子制御系の回路構成図

【図３】排気バイパス弁の断線及びショート判定の故障
診断プログラムのフローチャート

【図４】排気バイパス弁の作動診断プログラムのフロー
チャート

【図５】排気バイパス弁の開時故障診断プログラムのフ
ローチャート

【図６】排気バイパス弁の閉時故障診断プログラムのフ
ローチャート

【図７】故障診断後のフェールセーフプログラムのフロ
ーチャート

【図８】正常時における過給圧と故障時における過給圧
の比較説明図

【符号の説明】

１過給機付エンジン８プリ触媒９排気マニホルド（主排気通路）１０排気管（主排気通路）１１ターボ過給機１１ａタービン１２メイン触媒１４排気バイパス通路３１排気バイパス弁用アクチュエータ３２排気バイパス弁５０制御装置（作動故障判定手段、電気系故障判定
手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 23/02 Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１ＥＦターム(参考） 3G004 AA09 DA24 DA25 EA01 3G005 EA04 EA16 FA23 FA24 GA03 GB28 GC08 GD27 GE01 GE09 GE10 HA02 HA04 HA05 HA19 JA05 JA06 JA12 JA24 JA31 JA39 JA45 JB05 JB20 JB22 JB25 3G092 AA01 AA18 BA02 BA04 BA09 DB03 DC03 DC12 DF07 DG07 EA02 EA08 EC04 EC08 FA39 FB03 FB04 FB05 HA01Z HA05Z HA16X HA16Z HC05Z HC09X HD05Z HD09X HE03Z HE05Z HE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中途部にターボ過給機のタービンを配設
した主排気通路と、上記主排気通路の上記タービンの上流と下流とを連通し
上記タービンをバイパスする排気バイパス通路とを備
え、上記バイパス通路に開閉制御自在な排気バイパス弁を配
設したターボ過給機付エンジンにおいて、上記排気バイパス弁の作動故障を判定する作動故障判定
手段と、上記排気バイパス弁を作動させる電気系の故障を判定す
る電気系故障判定手段との少なくともどちらかの故障判
定手段を備えたことを特徴とするターボ過給機付エンジ
ン。
【請求項２】上記作動故障判定手段は、上記排気バイ
パス弁を閉じる運転領域で、少なくともスロットル開度
と過給圧により、上記排気バイパス弁が開いている故障
状態の判定をすることを特徴とする請求項１記載のター
ボ過給機付エンジン。
【請求項３】上記作動故障判定手段は、上記排気バイ
パス弁を開く運転領域で、少なくともスロットル開度と
過給圧により、上記排気バイパス弁が閉じている故障状
態の判定をすることを特徴とする請求項１又は請求項２
記載のターボ過給機付エンジン。
【請求項４】上記作動故障判定手段と上記電気系故障
判定手段の少なくともどちらかにより上記排気バイパス
弁の作動故障を判定した際は、正常時の空燃比と点火時
期と過給圧の少なくとも１つ以上の制御値を変更するこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記
載のターボ過給機付エンジン。
【請求項５】上記作動故障判定手段と上記電気系故障
判定手段の少なくともどちらかにより上記排気バイパス
弁の閉じている故障状態を判定し、且つ、吸入空気量が
予め設定した値を超えていることを検出した際は、上記
ターボ過給機に与える排気エネルギを減少させる制御を
実行することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れ
か１つに記載のターボ過給機付エンジン。