JP2014009590A - 過給システム付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給システム付き内燃機関において、過給システムに何らかの異常が発生した場合に、その異常を速やかに検知するとともに、異常の原因となった部位を特定できるようにする。
【解決手段】まず、目標過給圧と計測過給圧とのずれに基づいて過給システムが異常かどうかを判定する。目標過給圧は大気圧センサにより得られた計測大気圧を用いて決定され、計測過給圧は過給圧センサにより得られる。そして、過給システムが異常と判定された場合、吸気圧センサにより得られた計測吸気圧と推定吸気圧とのずれに基づいて、過給圧に作用する複数のアクチュエータの何れかが故障している可能性の有無を判定する。過給圧に作用する複数のアクチュエータには、過給機の過給特性を変更する過給特性変更アクチュエータとスロットルとが少なくとも含まれている。推定過給圧は計測過給圧と複数のアクチュエータの操作量とから算出される。
【選択図】図３

Description

本発明は、過給システム付き内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、過給システムの異常を検知する機能を有する制御装置に関する。

自動車の動力装置として用いられる内燃機関には、ターボ過給機や機械式過給機等によって吸入空気を過給する過給システムが搭載されている。過給システムは、過給圧に作用する複数のアクチュエータと、過給圧制御に用いる情報を得るための複数のセンサとから構成されている。

過給システムを構成するアクチュエータには、過給圧に直接作用するものだけでなく間接的に作用するものも含まれる。スロットル、ウエストゲートバルブ、可変ノズル、コンプレッサアシストモータ、可変バルブタイミング機構、可変バルブリフト機構、エアバイパスバルブ、ＥＧＲバルブ、吸気絞り弁等がその例である。このうちウエストゲートバルブ、可変ノズル、コンプレッサアシストモータ等は、過給機の過給特性を変更する過給特性変更アクチュエータとして他のアクチュエータとは区別される。目標過給圧と計測過給圧との圧力偏差に基づく過給圧フィードバック制御では、それら過給特性変更アクチュエータに圧力偏差がフィードバックされる。

過給システムを構成するセンサには、過給圧センサ、大気圧センサ、アクセルペダル開度センサ等が含まれる。過給圧センサは、過給圧フィードバック制御のための計測過給圧を取得するために用いられる。大気圧センサを用いて計測された大気圧は、アクセルペダル開度センサを用いて計測されたアクセルペダル開度とともに、過給圧フィードバック制御のための目標過給圧の計算に用いられる。

このように多数のアクチュエータやセンサによって構成されている過給システムでは、それら構成部品の故障を原因とする異常が発生する場合がある。よって、過給システム付き内燃機関の制御装置には、過給システムの異常を早期に検知できる仕組みが必要とされる。これに関して、下記の特許文献１及び特許文献２には、過給圧センサにより得た計測過給圧と目標過給圧との比較によって過給システムが正常か異常かを判定する技術が開示されている。

ところが、一口に過給システムの異常と言っても、それに対する好適な対処方法は異常が発生している部位によって異なったものとなる。具体的には、ウエストゲートバルブやスロットル等のアクチュエータの故障が原因である可能性があれば、エンジン回転数の過回転やエンジン部品の破損を防止するために過給を停止することが望ましい。一方、アクチュエータの故障が原因である可能性がなければ、過給機の保護の観点から過給圧にガードをかける程度の対応で足りうる。しかし、特許文献１，２に記載の技術では、過給システムに異常が発生しているかどうかは分かるけれども、過給システムのどの部位に異常が生じているかまでは特定することはできない。よって、特許文献１，２に記載の技術では、過給システムの異常の内容に応じた好適な対処方法を採ることができない。

なお、過給システムを構成する部品の個々の故障を判定する技術については、かねてより様々な技術が提案されている。例えば、下記の特許文献３には、過給圧フィードバック制御によって計測過給圧が目標過給圧が収束している状態において、発生トルクと目標トルクとのずれに基づいて過給圧センサの故障を判定する技術が開示されている。また、下記の特許文献４には、ＮＡエンジンを対象とするものではあるが、吸入空気量センサの故障と大気圧センサの故障を判定する技術が開示されている。しかしながら、これらの技術は所定の条件が満たされた場合にのみ故障の判定を行うものであるから、過給システム全体の異常を早期に検知することはできない。また、これらの技術では、ウエストゲートバルブ等のアクチュエータに故障が生じている可能性について判定することはできない。

特開２００６−２９１８１５号公報 特開２００６−２９１８１４号公報 特開２００７−３０３２９４号公報 特開２０１０−０４８１２５号公報

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたもので、過給システムに何らかの異常が発生した場合に、その異常を速やかに検知するとともに、異常の原因となった部位を特定することのできる過給システム付き内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る制御装置は、過給圧に作用する複数のアクチュエータと、過給圧制御に用いる情報を取得するための複数のセンサとによって構成される過給システムを備えた内燃機関を制御対象とする。過給圧に作用するアクチュエータには、少なくとも、過給機の過給特性を変更する過給特性変更アクチュエータとスロットルとが含まれている。過給圧制御に用いる情報を取得するためのセンサには、少なくとも、過給圧センサと大気圧センサとが含まれている。本発明に係る制御装置は、大気圧センサにより得られた計測大気圧を用いて目標過給圧を決定し、目標過給圧と過給圧センサにより得られた計測過給圧との間の圧力偏差を算出し、そして、該圧力偏差を過給特性変更アクチュエータの操作量にフィードバックすることによって過給圧を制御する機能を有している。

本発明に係る制御装置は、さらに、過給システムの異常を判定する機能を有している。詳しくは、本発明に係る制御装置は、目標過給圧と計測過給圧とのずれに基づいて過給システムが異常かどうかを判定する。目標過給圧と計測過給圧とのずれが閾値よりも大きければ、或いは、ずれが閾値よりも大きい状態が所定期間続いた場合には、過給システムは異常であると判定される。そして、過給システムが異常と判定された場合、本発明に係る制御装置は、吸気圧センサにより得られた計測吸気圧と推定吸気圧とのずれに基づいて、過給システムを構成するアクチュエータの何れかが故障している可能性の有無を判定する。推定過給圧は、過給圧センサによって得られた計測過給圧と過給システムを構成する各アクチュエータの操作量とから算出することができる。計測吸気圧と推定吸気圧とのずれが閾値よりも大きければ、或いは、ずれが閾値よりも大きい状態が所定期間続いた場合には、過給システムを構成するアクチュエータ故障の可能性が有ると判定される。

過給システムに異常がある場合、その異常に対する好ましい対処法方法は異常の内容によって異なる。本発明に係る制御装置によれば、目標過給圧と計測過給圧とのずれに基づいた異常判定に併せて、計測吸気圧と推定吸気圧とのずれに基づいた異常判定を行うことにより、過給システムを構成するアクチュエータの故障の可能性の有無を判定することができる。その判定の結果、過給システムを構成するアクチュエータの故障の可能性が有る場合には、エンジン回転数の過回転やエンジン部品の破損を防止するために過給機による過給を停止することが好ましい。そのような可能性が無いのであれば、過給機の保護のために目標過給圧にガードをかければよい。

本発明に係る制御装置のより好ましい形態では、上記の異常判定の結果、過給システムが異常であり、且つ、過給システムを構成するアクチュエータの故障の可能性が無い場合には、さらに、非過給時における計測大気圧と計測過給圧とのずれと、機関停止時における計測大気圧と計測吸気圧とのずれとに基づいて大気圧センサの故障の有無を判定する。これにより大気圧センサの故障を他の部品の故障と区別して検知することができる。

また、本発明に係る制御装置のより好ましい形態では、上記の異常判定の結果、過給システムが異常であり、且つ、過給システムを構成するアクチュエータの故障の可能性が有る場合には、さらに、非過給時における計測過給圧と計測大気圧とのずれと、スロットルの全開時における計測過給圧と計測吸気圧とのずれとに基づいて過給圧センサの故障の有無を判定する。これにより過給圧センサの故障を他の部品の故障と区別して検知することができる。

また、本発明に係る制御装置のより好ましい形態では、上記の異常判定の結果、過給システムが異常であり、且つ、過給システムを構成するアクチュエータの故障の可能性が有る場合には、さらに、機関停止時における計測吸気圧と計測大気圧とのずれと、スロットルの全開時における計測吸気圧と計測過給圧とのずれとに基づいて吸気圧センサの故障の有無を判定する。これにより吸気圧センサの故障を他の部品の故障と区別して検知することができる。

以上述べたように、本発明に係る制御装置によれば、過給システムに何らかの異常が発生した場合に、その異常を速やかに検知するとともに、異常の原因となった部位を特定することができる。これにより、過給システムの異常の内容に応じた好適な対処方法を採ることができる。

本発明の実施の形態に係る制御装置が適用される過給システム付き内燃機関の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置による過給システムの異常監視体制のイメージを示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置により実行される異常診断の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る制御装置が用いられる過給システム付き内燃機関の構成を示す概略図である。内燃機関はエンジン本体（ＥＮＧ）２につながる吸気通路４と排気通路６とを備えている。エンジン本体２は、例えば、火花点火式の４サイクルレシプロエンジンとして構成することができる。

本実施の形態に係る過給システムは、吸気通路４に設けられたコンプレッサ１０ａと排気通路６に設けられたタービン１０ｂとからなるターボ過給機１０を備えている。吸気通路４におけるコンプレッサ１０ａの下流にはインタークーラ８が取り付けられ、インタークーラ８のさらに下流にはスロットル１２が備えられている。吸気通路４はエンジン本体２の燃焼室に吸気弁（図示略）を介して接続されている。吸気弁にはそのバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構１４が取り付けられている。また、吸気通路４には、コンプレッサ１０ａの下流側から上流側へコンプレッサ１０ａをバイパスして空気を再循環させるためのエアバイパスバルブ１６が設けられている。さらに、排気通路６には、タービン１０ｂをバイパスして排気ガスを流すためのウエストゲートバルブ１８が設けられている。ウエストゲートバルブ１８は、内燃機関内で生成される圧力差や負圧ポンプで生成される負圧を動力として駆動されるダイヤフラム型のウエストゲートバルブでもよいし、電動機によって駆動される電動型のウエストゲートバルブでもよい。スロットル１２、可変バルブタイミング機構１４、エアバイパスバルブ１６、及びウエストゲートバルブ１８は、何れも過給圧に作用するアクチュエータであり、これらのアクチュエータは次に述べるセンサとともに本実施の形態に係る過給システムを構成する。

吸気通路４におけるインタークーラ８の出口には、スロットル１２の上流部の圧力、すなわち、過給圧を計測するための過給圧センサ２２が取り付けられている。さらに、内燃機関には、大気圧を計測するための大気圧センサ２４、アクセルペダル開度を計測するためのアクセルペダル開度センサ２６、エンジン回転数を計測するためのエンジン回転数センサ（クランク角センサ）２８が取り付けられている。これらのセンサ２２，２４，２６、２８は過給圧制御に用いる情報を取得するためのセンサであって、上述のアクチュエータ１２，１４，１６，１８とともに本実施の形態に係る過給システムを構成する。なお、吸気通路４におけるスロットル１２の下流には、吸気圧を計測するための吸気圧センサ２０が取り付けられている。吸気圧センサ２０は空燃比制御に用いる情報を取得するためのセンサである。

本実施の形態に係る制御装置は、内燃機関を制御するＥＣＵ１００の機能の一部として実現される。ＥＣＵ１００には、上述のセンサ２０，２２，２４，２６、２８を含む各種のセンサから、内燃機関の運転状態や運転条件に関する様々な情報が入力される。ＥＣＵ１００は、それら情報に基づいて過給圧制御や空燃比制御等の各種の制御を行う。過給圧制御では、目標過給圧と計測過給圧との圧力偏差をウエストゲートバルブ１８の操作量にフィードバックする過給圧フィードバック制御が行われる。ウエストゲートバルブ１８は、ターボ過給機１０の過給特性を変更することができる過給特性変更アクチュエータである。また、ＥＣＵ１００は、センサから入力される情報に基づいて内燃機関が備える過給システムの異常を監視し、異常が生じた場合にはその内容について診断する。

図２のブロック図は、本実施の形態に係る制御装置としてのＥＣＵ１００の構成を示している。図２に示す構成によれば、ＥＣＵ１００は、目標過給圧計算ユニット１０２、過給圧制御ユニット１０４、推定過給圧計算ユニット１０６、総合異常診断ユニット１１０、及び複数の異常判定ユニット１１１，１１２，１１３，１１４，１１５から構成されている。ただし、これらの要素１０２，１０４，１０６，１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５は、ＥＣＵ１００が有する種々の機能のうち過給圧制御と異常診断とに関する要素のみに着目して図で表現したものである。したがって、図２はＥＣＵ１００がこれらの要素のみで構成されていることを意味するものではない。なお、ＥＣＵ１００は自動車用のコンピュータであって、各要素はメモリに記憶されたソフトウェアがＣＰＵで実行されたときに仮想的に実現される。

目標過給圧計算ユニット１０２は、過給圧フィードバック制御のための目標過給圧Ｐｃｔを演算する。目標過給圧Ｐｃｔの演算には、少なくとも、大気圧センサ２４を用いて計測された大気圧Ｐａと、アクセルペダル開度センサ２６を用いて計測されたアクセルペダル開度ＡＰとが用いられる。目標過給圧計算ユニット１０２は、計測大気圧Ｐａを基準にして計測アクセルペダル開度ＡＰの大きさに応じて目標過給圧Ｐｃｔを決定する。

過給圧制御ユニット１０４は、フィードバック制御によってウエストゲートバルブ１８の操作量であるデューティ値ＷＧＶを決定する。そのフィードバック制御では、目標過給圧計算ユニット１０２で演算された目標過給圧Ｐｃｔと、過給圧センサ２２を用いて計測された過給圧Ｐｃとの差が計算される。そして、目標過給圧Ｐｃｔと計測過給圧Ｐｃとの間の圧力偏差に対するＰＩ制御或いはＰＩＤ制御によってウエストゲートバルブ１８に与えるデューティ値ＷＧＶが算出される。

推定吸気圧計算ユニット１０６は、物理モデルである吸気圧推定モデルを用いて現在の吸気圧を推定する。吸気圧推定モデルは、絞りの式で表されるスロットルモデル、質量保存式及びエネルギー保存式で表される吸気マニホールドモデル、及び、一次関数式で近似される吸気弁モデルによって構成される。これらのモデルは何れも公知であるので、ここではその詳細についての説明は省略する。吸気圧推定モデルによる推定吸気圧Ｐｍｅの計算には、過給圧センサ２２を用いて計測された過給圧Ｐｃ、エンジン回転数センサ２８を用いて計測されたエンジン回転数ＮＥ、スロットル１２の現在の開度ＴＡ、可変バルブタイミング機構１４の現在のバルブタイミングＶＶＴ、及びウエストゲートバルブ１８の現在のデューティ値ＷＧＶが入力情報として用いられる。

総合異常診断ユニット１１０は、過給システムが正常なのか異常なのかを判定し、異常が発生しているのであれば、どの部位の故障が異常の原因になっているのかを診断する。そして、診断結果に応じた対処方法を選択し、選択した対処方法を実現するための指示を過給圧制御ユニット１０４に対して与える。総合異常診断ユニット１１０は、各異常判定ユニット１１１，１１２，１１３，１１４，１１５から提示されるフラグの値に基づいて異常診断を実施する。

異常判定ユニット１１１は、目標過給圧計算ユニット１０２で計算された目標過給圧Ｐｃｔと、過給圧センサ２２を用いて得られた計測過給圧Ｐｃとのずれに基づいて異常判定（異常判定１）を行う。異常判定１は常時行われる。目標過給圧Ｐｃｔと計測過給圧Ｐｃとのずれが閾値を超えた場合、或いは、閾値を超えている時間が所定時間を超えた場合、異常判定ユニット１１１は総合異常診断ユニット１１０に提示するフラグ（ＦＬＧ１）の値を０から１に変更する。

異常判定ユニット１１２は、大気圧センサ２４を用いて得られた計測大気圧Ｐａと、過給圧センサ２２を用いて得られた計測過給圧Ｐｃとのずれに基づいて異常判定（異常判定２）を行う。ただし、異常判定２が行われるのはターボ過給機１０による過給が行われていない非過給時、例えば内燃機関が非過給領域で運転されている場合に限られる。非過給では、正常であれば計測大気圧Ｐａと計測過給圧Ｐｃとは略一致するはずである。計測大気圧Ｐａと計測過給圧Ｐｃとのずれが閾値を超えた場合、或いは、閾値を超えている時間が所定時間を超えた場合、異常判定ユニット１１２は総合異常診断ユニット１１０に提示するフラグ（ＦＬＧ２）の値を０から１に変更する。

異常判定ユニット１１３は、大気圧センサ２４を用いて得られた計測大気圧Ｐａと、吸気圧センサ２０を用いて得られた計測吸気圧Ｐｍとのずれに基づいて異常判定（異常判定３）を行う。ただし、異常判定３が行われるのは内燃機関の運転が停止しているとき、つまり、エンジン回転数がゼロの場合に限られる。内燃機関が停止している場合、正常であれば計測大気圧Ｐａと計測吸気圧Ｐｍとは略一致するはずである。計測大気圧Ｐａと計測吸気圧Ｐｍとのずれが閾値を超えた場合、或いは、閾値を超えている時間が所定時間を超えた場合、異常判定ユニット１１３は総合異常診断ユニット１１０に提示するフラグ（ＦＬＧ３）の値を０から１に変更する。

異常判定ユニット１１４は、吸気圧センサ２０を用いて得られた計測吸気圧Ｐｍと、過給圧センサ２２を用いて得られた計測過給圧Ｐｃとのずれに基づいて異常判定（異常判定４）を行う。ただし、異常判定４が行われるのはスロットル１２が全開まで開かれている場合に限られる。スロットル１２が全開の場合、正常であれば計測吸気圧Ｐｍと計測過給圧Ｐｃとは略一致するはずである。計測吸気圧Ｐｍと計測過給圧Ｐｃとのずれが閾値を超えた場合、或いは、閾値を超えている時間が所定時間を超えた場合、異常判定ユニット１１４は総合異常診断ユニット１１０に提示するフラグ（ＦＬＧ４）の値を０から１に変更する。

異常判定ユニット１１５は、推定吸気圧計算ユニット１０６で計算された推定吸気圧Ｐｍｅと、吸気圧センサ２０を用いて得られた計測吸気圧Ｐｍとのずれに基づいて異常判定（異常判定５）を行う。異常判定５は異常判定１と同様に常時行われる。推定吸気圧Ｐｍｅと計測吸気圧Ｐｍとのずれが閾値を超えた場合、或いは、閾値を超えている時間が所定時間を超えた場合、異常判定ユニット１１５は総合異常診断ユニット１１０に提示するフラグ（ＦＬＧ５）の値を０から１に変更する。

図３は、総合異常診断ユニット１１０による過給システムの異常監視体制のイメージを示す図である。図中に実線で示す両矢印線はセンサ値による相互の直接監視を意味し、破線で示す両矢印線は演算値による相互の間接監視を意味している。総合異常診断ユニット１１０は、異常判定１によって過給システム全体の異常を常時監視する。過給システムが正常であるならば、過給圧フィードバック制御が行われる結果、目標過給圧と計測過給圧（センサ値）との間の圧力偏差はある閾値内に収まっているはずである。よって、この圧力偏差が閾値を超える場合、或いは、閾値を超えている時間が所定時間を超える場合は、過給システムに何らかの異常が生じていると判断することができる。

総合異常診断ユニット１１０は、異常判定１による異常監視と併せて、異常判定２、異常判定３、及び異常判定４による異常監視を行う。これらの異常判定２，３，４によれば、３つの圧力センサ２０，２２，２４の故障をそれぞれの計測値（センサ値）を相互に比較することによって監視することができる。詳しくは、異常判定４の判定結果が正常で、異常判定２と異常判定３の判定結果が異常であるならば、大気圧センサ２４が故障していると判断することができる。また、異常判定２の判定結果が正常で、異常判定３と異常判定４の判定結果が異常であるならば、吸気圧センサ２０が故障していると判断することができる。そして、異常判定３の判定結果が正常で、異常判定２と異常判定４の判定結果が異常であるならば、過給圧センサ２２が故障していると判断することができる。ただし、これらの異常判定２，３，４の実施機会は限られている。このため、異常判定１によって過給システムに異常があることが判明したとしても、異常判定２，３，４では過給システムの異常の原因を特定するのに時間を要してしまう。

そこで、総合異常診断ユニット１１０は、異常判定１による異常監視と並行して異常判定５による異常監視を常時行う。推定吸気圧の計算には、アクチュエータ１２，１４，１６，１８の操作量の現在値と計測過給圧とが用いられている。このため、推定吸気圧と計測吸気圧との間にずれがあり、そのずれの大きさが閾値を超えているのであれば、アクチュエータ１２，１４，１６，１８の故障、過給圧センサ２２の故障、或いは、吸気圧センサ２０の故障の何れかが過給システムの異常の原因であると考えられる。一方、異常判定１によって過給システムの異常が検知されているにも関わらず、推定吸気圧と計測吸気圧とのずれが閾値を超えていないのであれば、過給システムの異常は推定吸気圧に影響しない大気圧センサ２４の故障が原因である可能性が高く、少なくともアクチュエータ１２，１４，１６，１８の故障が原因である可能性は無い。つまり、異常判定１による異常監視と並行して異常判定５による異常監視を行うことで、過給システムを構成するアクチュエータ１２，１４，１６，１８の故障の可能性を速やかに検知することができる。

以上述べたように、異常判定１，２，３，４，５の判定結果を組み合わせることによって、過給システムの異常を検知できるだけでなく、異常がどの部位に発生しているのかを診断することができる。総合異常診断ユニット１１０により実行される異常診断の手順をフローチャートで表すと図４のようになる。

フローチャートにおける最初のステップＳ２では、異常判定ユニット１１１から提示されるフラグＦＬＧ１の値が１かどうか判定する。このフラグＦＬＧ１の値が０であれば、過給システムは正常であると判断することができる。しかし、フラグＦＬＧ１の値が１の場合はステップＳ４に進み、総合異常診断ユニット１１０は過給システムに異常が有ると判断する。

過給システムに異常が有ると判断した場合は次にステップＳ６に進み、異常判定ユニット１１５から提示されるフラグＦＬＧ５の値が１かどうか判定する。フラグＦＬＧ５の値が１の場合はステップＳ１０に進み、過給システムを構成するアクチュエータ１２，１４，１６，１８の何れかに故障の可能性があると判断する。この場合、総合異常診断ユニット１１０は、過給圧制御ユニット１０４に対して完全な非過給化を図るよう指示する。エンジン回転数の過回転やエンジン部品の破損を防止するためである。総合異常診断ユニット１１０からの指示を受けた過給圧制御ユニット１０４は、例えば、ウエストゲートバルブ１８を全開まで開かせることによってターボ過給機１０による過給を停止する。

フラグＦＬＧ５の値が０の場合はステップＳ２０に進み、過給システムを構成するアクチュエータ１２，１４，１６，１８には故障の可能性は無いと判断する。この場合、総合異常診断ユニット１１０は、過大な過給圧からターボ過給機１０を保護するために、過給圧制御ユニット１０４に対して目標過給圧にガードをかけるよう指示する。

過給システムを構成するアクチュエータに故障の可能性が有ると判断した場合は次にステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、異常判定ユニット１１２から提示されるフラグＦＬＧ２の値が１かどうか、及び、異常判定ユニット１１４から提示されるフラグＦＬＧ４の値が１かどうか判定する。そして、フラグＦＬＧ２の値が１であり、且つ、フラグＦＬＧ４の値が１の場合はステップＳ１４に進み、過給圧センサ２２が故障していると判断する。この場合、結果的にはアクチュエータ１２，１４，１６，１８の故障が異常の原因ではなかったが、過給圧センサ２２は過給圧制御における重要部品であり、その故障は内燃機関の出力に重大な影響を与えることから、ステップＳ１０においてターボ過給機１０による過給を停止したことに誤りはない。

ステップＳ１２の判定結果が否定の場合は次にステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、異常判定ユニット１１３から提示されるフラグＦＬＧ３の値が１かどうか、及び、異常判定ユニット１１４から提示されるフラグＦＬＧ４の値が１かどうか判定する。そして、フラグＦＬＧ３の値が１であり、且つ、フラグＦＬＧ４の値も１の場合はステップＳ１８に進み、吸気圧センサ２０が故障していると判断する。この場合、結果的にはアクチュエータ１２，１４，１６，１８の故障が異常の原因ではなかったが、吸気圧センサ２０は空燃比制御における重要部品であり、その故障は内燃機関の出力に重大な影響を与えることから、前述のように過給を停止したことに誤りはない。また、総合異常診断ユニット１１０は、吸気圧センサ２０の故障を検知した時点で空燃比制御ユニット（図示略）に対して吸入空気量の算出方法を切り替えるよう指示する。この指示を受けて、空燃比制御ユニットは、吸入空気量の算出方法を吸気圧センサ２０による計測吸気圧を用いる方法から、エアフローメータ（図示略）による計測値を用いる方法へ、或いは、運転域マップを用いて推定する方法へと切り替える。

ステップＳ１２の判定結果が否定であり、且つ、ステップＳ１６の判定結果も否定の場合は、アクチュエータ１２，１４，１６，１８のうちの何れかが故障している可能性が高い。しかし、この判定を待たずとも、ステップＳ６の判定結果が出た時点でターボ過給機１０による過給は停止され、過給システムの異常によってエンジン部品の破損等の不具合が生じることは回避されている。

一方、過給システムを構成するアクチュエータに故障の可能性が無いと判断した場合はステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、異常判定ユニット１１２から提示されるフラグＦＬＧ２の値が１かどうか、及び、異常判定ユニット１１３から提示されるフラグＦＬＧ３の値が１かどうか判定する。そして、フラグＦＬＧ２の値が１であり、且つ、フラグＦＬＧ３の値も１の場合はステップＳ２４に進み、大気圧センサ２４が故障していると判断する。

ステップＳ２２の判定結果が否定の場合は、過給システムの異常を招いている故障箇所はここでは特定されない。しかし、過給システムを構成するアクチュエータの故障が原因ではないことは前述の通りであり、目標過給圧にガードをかける処理は既に行われているので、故障箇所が特定されていないとしても特に問題はない。

以上、本発明の一つの実施の形態について説明した。ただし、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では推定吸気圧の計算に物理モデルを用いているが、過給圧や各アクチュエータの操作量を吸気圧に関連付けたマップを用いて推定吸気圧を算出することもできる。

また、上述の実施の形態では本発明をウエストゲートバルブを有する過給システムの異常診断に適用しているが、本発明は、可変ノズルやコンプレッサアシストモータ等の他の過給特性変更アクチュエータを有する過給システムの異常診断にも適用することができる。また、過給システムにおける過給機は機械式過給機であってもよい。

２ エンジン本体
４ 吸気通路
６ 排気通路
１０ ターボ過給機
１２ スロットル
１４ 可変バルブタイミング機構
１６ エアバイパスバルブ
１８ ウエストゲートバルブ
２０ 吸気圧センサ
２２ 過給圧センサ
２４ 大気圧センサ
２６ アクセルペダル開度センサ
２８ エンジン回転数センサ
１００ ＥＣＵ
１０２ 目標過給圧計算ユニット
１０４ 過給圧制御ユニット
１０６ 推定過給圧計算ユニット
１１０ 総合異常診断ユニット
１１１，１１２，１１３，１１４，１１５ 異常判定ユニット

Claims (6)

1. 過給機の過給特性を変更する過給特性変更アクチュエータとスロットルとを少なくとも含む過給圧に作用する複数のアクチュエータと、過給圧センサと大気圧センサとを少なくとも含む過給圧制御に用いる情報を取得するための複数のセンサとによって構成される過給システムを備えた内燃機関の制御装置であって、前記大気圧センサにより得られた計測大気圧を用いて決定した目標過給圧と前記過給圧センサにより得られた計測過給圧との間の圧力偏差を算出し、該圧力偏差を前記過給特性変更アクチュエータの操作量にフィードバックすることによって過給圧を制御する制御装置において、
   吸気圧センサによって得られた計測吸気圧を取得する手段と、
   前記過給圧センサによって得られた計測過給圧と前記複数のアクチュエータの操作量とから推定吸気圧を算出する手段と、
   前記目標過給圧と前記計測過給圧とのずれに基づいて前記過給システムが異常かどうかを判定する手段と、
   前記過給システムが異常と判定された場合に、前記吸気圧センサにより得られた計測吸気圧と前記推定吸気圧とのずれに基づいて前記複数のアクチュエータの何れかが故障している可能性の有無を判定する手段と、
   を備えることを特徴とする過給システム付き内燃機関の制御装置。
2. 前記過給システムが異常と判定され、且つ、前記複数のアクチュエータの何れかが故障している可能性が無いと判定された場合、非過給時における前記計測大気圧と前記計測過給圧とのずれと、機関停止時における前記計測大気圧と前記計測吸気圧とのずれとに基づいて前記大気圧センサの故障の有無を判定する手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の過給システム付き内燃機関の制御装置。
3. 前記過給システムが異常と判定され、且つ、前記複数のアクチュエータの何れかが故障している可能性が有ると判定された場合、非過給時における前記計測過給圧と前記計測大気圧とのずれと、前記スロットルの全開時における前記計測過給圧と前記計測吸気圧とのずれとに基づいて前記過給圧センサの故障の有無を判定する手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の過給システム付き内燃機関の制御装置。
4. 前記過給システムが異常と判定され、且つ、前記複数のアクチュエータの何れかが故障している可能性が有ると判定された場合、機関停止時における前記計測吸気圧と前記計測大気圧とのずれと、前記スロットルの全開時における前記計測吸気圧と前記計測過給圧とのずれとに基づいて前記吸気圧センサの故障の有無を判定する手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の過給システム付き内燃機関の制御装置。
5. 前記過給システムが異常と判定され、且つ、前記複数のアクチュエータの何れかが故障している可能性が有ると判定された場合に前記過給機による過給を停止する手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の過給システム付き内燃機関の制御装置。
6. 前記過給システムが異常と判定され、且つ、前記複数のアクチュエータの何れかが故障している可能性が無いと判定された場合に前記目標過給圧にガードをかける手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の過給システム付き内燃機関の制御装置。

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