JP4518045B2 - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸入空気を過給する過給機とその過給機の動力をアシストする動力アシスト装置とを備えた内燃機関に適用され、過給機及び動力アシスト装置の異常の有無を診断する制御装置に関する。

排気動力を用いて吸入空気を過給する過給機としてターボチャージャが一般に知られている。近年では、ターボチャージャの回転軸に電動機を取り付け、エンジン運転状態に応じてターボチャージャの動力をアシストする電動ターボチャージャが開発されている。この場合、電動機による動力アシストを実施することで、ターボチャージャの過給が助勢され過給効果が向上する。また、この他に過給効果を向上させる装置として、吸気通路においてターボチャージャの上流側又は下流側に設けられ、電動機により作動する補助コンプレッサが開発されている。

こうした電動ターボチャージャの異常の有無を診断する技術として、例えば特許文献１では、エンジン回転速度、タービン回転速度及び過給圧などのそれぞれの運転パラメータが予め設定した正常範囲から外れている場合に異常が生じていると診断している。しかしながら、このような異常診断の仕方は、ターボチャージャ以外の機差ばらつきの影響を受け易く、異常の有無を精度良く診断することができないおそれがあった。
特開平１−１２１５１４号公報

電動ターボチャージャの異常の有無を精度良く診断する方法としては、電動機を強制的に駆動させ、その時の過給圧の変化に基づいて異常診断を行うことが考えられる。この場合、電動機によりアシストされる動力と過給圧の変化とには相関関係がある。このため、かかる相関関係に着目することにより、ターボチャージャ以外の運転パラメータに頼ることなく異常診断を行うことが可能であり、特許文献１の技術に比べて精度良く異常の有無を診断できる。しかしながら、電動機の強制駆動に伴う過給圧の変化によりエンジンの出力が変化してしまうため、ドライビングフィーリングが悪化したり、排気エミッションが悪化するなどの問題が生じるおそれがある。

本発明は、過給機の動力をアシストする動力アシスト装置を備えた過給機付き内燃機関において、機関出力に影響を与えることなく過給機及び動力アシスト装置の異常診断を適切に行うことのできる制御装置を提供することを目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。

請求項１に記載の発明では、排気動力により吸入空気を過給する過給機と、同過給機の動力をアシストする動力アシスト装置（ターボチャージャなど）と、過給圧を調整する過給圧調整手段（ウエストゲートバルブなど）とを備えた内燃機関に適用されることを前提とし、過給機により過給された吸入空気の過給圧が目標とする過給圧に一致するように、過給圧調整手段の制御量を算出するとともに、その算出した制御量に基づいて過給圧調整手段を制御する過給圧フィードバック制御を行っている。そして、その過給圧フィードバック制御が行われている場合に、目標とする過給圧を一定にしたままで、所定期間動力アシスト装置を制御し、それに伴う過給圧調整手段の制御量の変化量に基づいて過給機及び動力アシスト装置の異常の有無を診断する。

上記構成によれば、過給圧フィードバック制御が行われている場合に過給機及び動力アシスト装置の異常診断が行われるため、動力アシスト装置により過給機の動力がアシストされても、過給圧が目標とする過給圧に制御される。これにより、機関出力の変化が抑制され、ドライビングフィーリングの悪化や排気エミッションの悪化が生じることが回避される。

また、前述したように、過給圧調整手段の制御量は、過給機の動力が動力アシスト装置によりアシストされることに伴って変化する過給圧に基づいて算出されるものであり、動力アシスト装置によりアシストされる動力と過給圧調整手段の制御量の変化量には相関関係がある。このため、異常の有無を診断する挙動（運転パラメータ）として過給圧調整手段の制御量の変化量に基づいて異常診断が行われることにより、過給機及び動力アシスト装置の異常の有無が精度良く診断される。

請求項２に記載の発明では、過給機及び動力アシスト装置に異常が無い場合には過給圧調整手段の制御量の変化量が予め規定した範囲内になるように、機関運転状態に基づいてアシストする動力の大きさを設定し、その設定した動力の大きさに基づいて動力アシスト装置を制御する。そして、過給圧調整手段の制御量の変化量が前記規定した範囲内であるか否かに基づいて過給機及び動力アシスト装置の異常の有無を診断する。

過給圧調整手段の制御量の変化は、過給機及び動力アシスト装置に異常が生じている場合と生じていない場合とで異なる。このため、異常が生じていない場合の変化量の正常範囲に相当する所定範囲を規定しておき、異常診断時の制御量の変化量がその所定範囲内であるか否かに基づいて過給機及び動力アシスト装置の異常の有無を診断することができる。

ただし、機関運転状態が変化すると、過給機の実動力や動力アシスト装置により過給機の動力をアシストした場合の過給圧の変化態様が変わり、過給圧調整手段の制御量が変化してしまう。そこで、過給機及び動力アシスト装置に異常が生じていない場合には過給圧調整手段の制御量の変化量が前記規定した所定範囲内になるように、機関運転状態に基づいてアシストする動力の大きさを設定し、その設定した動力の大きさに基づいて動力アシスト装置を制御すると良い。

請求項３に記載の発明では、機関運転状態として排気量又は吸入空気量に基づき、同排気量又は吸入空気量が多いほどアシストする動力を大きく設定する。

排気量が多いほど過給機の実動力が増加するため、アシストする動力を一定とした場合には、排気量が多くなるほど実動力に対するアシスト動力の割合が小さくなり、過給圧調整手段の制御量の変化量が変化してしまう。このため、排気量に基づいてアシストする動力を決定すると良く、同排気量が多いほどアシストする動力を大きくすることが好ましい。

また、この場合、過給圧調整手段の制御量の変化量が確保されるため、実動力に対するアシスト動力の割合が小さいときに、過給圧調整手段の制御量の変化量が微小で異常診断を行うことができないという問題が回避される。

なお、排気量が変化すると、その変化に基づいて過給機の実動力が変化するため、排気量に依存して吸入空気量が変化する。このため、排気量の場合と同様に、吸入空気量に基づいてアシストする動力を決定することも可能である。

請求項４に記載の発明では、機関運転状態として過給機の温度に基づき、同温度が低いほどアシストする動力を大きく設定する。

過給機の温度が低い場合には、過給機の仕事の一部が熱として消費される。また、かかる場合、潤滑油の温度が低くフリクションロスが大きい。このため、動力アシスト装置により過給機の動力をアシストしても、過給圧に対する影響が小さくなり、過給圧調整手段の制御量の変化量が変化してしまう。このため、過給機の温度に基づいてアシスト動力を決定すると良く、同温度が低いほどアシストする動力を大きくすることが望ましい。

またこの場合、過給圧調整手段の制御量の変化量が確保されるため、実動力に対するアシスト動力の割合が小さいときに、過給圧調整手段の制御量の変化量が微小で異常診断を行うことができないという問題が回避される。

請求項５に記載の発明では、アシストを開始する場合にアシストする動力が徐々に増加し、動力のアシストを終了する場合にアシストする動力が徐々に低下するように、動力アシスト装置を制御する。

異常診断に伴い所定の動力を急にアシストすると、過給圧フィードバック制御が間に合わず、過給圧が変化するおそれがある。このため、異常診断に伴うアシスト開始時にはアシスト動力を徐々に増加させ、同アシスト終了時にはアシスト動力を徐々に減少させると良い。このようにアシストする動力を除変させることにより、過給圧の変化が生じることが回避される。

請求項６に記載の発明では、ファーストアイドル中に、異常診断用に動力アシスト装置を制御する。

上記構成によれば、ファーストアイドル中に過給機の動力がアシストされ、それに伴う過給圧調整手段の制御量の変化量に基づいて異常診断が行われるため、機関始動毎にほぼ確実に異常診断を行うことができる。

請求項７に記載の発明では、過給圧調整手段は、過給機のタービンホイールをバイパスするバイパス路を開閉するウエストゲートバルブ、過給機のコンプレッサインペラをバイパスするバイパス路を開閉するエアバイアスバルブ、又は過給機が可変ノズル式ターボチャージャであってそのノズル開度を調整する可動ベーンの少なくともいずれかであることを特徴とする。

ウエストゲートバルブを開くとその開度に応じて排気の一部がタービンホイールを迂回して流れ、その結果過給機の実動力が減少するため、ウエストゲートバルブを開閉制御することにより過給圧を調整することができる。エアバイパスバルブを開くとその開度に応じて過給機により過給された吸入空気の圧力が抜かれるため、エアバイパスバルブを開閉制御することにより過給圧を調整することができる。可変式ノズルターボチャージャにおいて可動ベーンを制御してノズル開度を調整することにより、タービンホイールに流れる排気の流速が調整され、その結果ターボチャージャの実動力が調整されるため、可動ベーンを制御することにより過給圧を調整することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものであり、当該制御システムのエンジンには過給機として電動アシスト式のターボチャージャ（以下、電動ターボチャージャとも言う）が設けられている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１２によって開度調節されるスロットルバルブ１３が設けられている。スロットルアクチュエータ１２には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサが内蔵されている。スロットルバルブ１３の下流側には、吸気管圧力（本実施の形態では以下過給圧と称する）を検出する吸気圧センサ１４が設けられている。図示は省略するが、吸気管１１は吸気圧センサ１４の下流にて分岐され、エンジン１０の各気筒の吸気ポートに接続されている。そして、その吸気ポート近傍には電磁駆動式の燃料噴射弁が取り付けられ、燃料が供給されるようになっている。また、エンジン１０の各気筒の排気ポートには、吸気管１１と同様に排気管１６が分岐されてそれぞれ接続されている。

吸気管１１と排気管１６との間にはターボチャージャ２０が配設されている。ターボチャージャ２０は、吸気管１１に設けられたコンプレッサインペラ２１と、排気管１６に設けられたタービンホイール２２とを有し、それらがシャフト２３にて連結されている。また、シャフト２３には、動力アシスト装置としてのモータ（電動機）２４が設けられている。モータ２４には、モータ温度を検出するための温度センサ２５が設けられている。

ターボチャージャ２０では、排気管１６を流れる排気によってタービンホイール２２が回転し、その回転力がシャフト２３を介してコンプレッサインペラ２１に伝達される。そして、コンプレッサインペラ２１の回転により、吸気管１１内を流れる吸入空気が圧縮されて過給が行われる。ターボチャージャ２０にて過給された空気は、図示しないインタークーラによって冷却された後、その下流側に給送される。かかるインタークーラによって吸入空気が冷却されることで、吸入空気の充填効率が高められる。

タービンホイール２２を挟んで排気管１６の上流部と下流部との間にはバイパス通路２７が設けられており、このバイパス通路２７にはダイアフラム式のウエストゲートバルブ（以下、ＷＧＶという）２８が設けられている。ＷＧＶ２８は、ダイアフラムで仕切られた圧力室と大気室とを有しており、圧力室内の圧力によりダイアフラムが変位するのに伴ってＷＧＶ２８の開度が調整される。この場合、圧力室にはコンプレッサインペラ２１よりも下流側の吸気管圧力が導入される構成になっており、更にその時実際に圧力室に作用する圧力がバキュームスイッチングバルブ（以下、ＶＳＶという）２９により制御される。なお、ＷＧＶ２８の構成は上述したダイアフラム式のものに限らず、電動アクチュエータにより開閉される電動式のものであっても良く、要するにＷＧＶ２８の開度を調整可能な構成であれば良い。

エンジン１０には、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ３１と、エンジン１０のクランク軸の回転に伴い所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３２とが取り付けられている。また、本制御システムでは、アクセルペダルの踏み込み開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３３、大気圧を検出する大気圧センサ３４が設けられている。

エンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。エンジンＥＣＵ４０には、前述した各種センサから各々検出信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ４０は、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、随時入力される各種の検出信号やその都度のエンジン運転状態に応じてスロットルアクチュエータ１２など、エンジン１０の各種制御を実施する。

本実施の形態では、車両の加速時において所望の過給圧がいち早く得られるように、モータ２４によりターボチャージャ２０にアシスト動力（補助動力）を付加する。すなわち、エンジンＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に応じて算出される目標空気量や目標過給圧を基に目標とするアシスト動力や動力アシストタイミングなどを演算し、それら演算結果をモータＥＣＵ５０に出力する。モータＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ４０からの信号を入力し、モータ効率等を考慮して所定の演算処理を行い、モータ２４への供給電力を制御する。

またエンジンＥＣＵ４０は、吸気圧センサ１４により検出される過給圧を目標過給圧に一致させるべく、過給圧フィードバック制御を実施する。具体的には、吸気圧センサ１４により検出した過給圧と目標過給圧との偏差を算出し、その偏差に基づいてＶＳＶ２９を制御してＷＧＶ２８の開度を調整する。これにより、タービンホイール２２に流れる排気量が変化してターボチャージャ２０の実動力が調整され、過給圧が目標過給圧に制御される。

さて、本実施の形態では、この過給圧フィードバック制御を行っている状態において、ターボチャージャ２０及びモータ２４の異常診断を行う。かかる異常診断では、目標過給圧を一定にしたままターボチャージャ２０にアシスト動力を意図的に付加し、そのときのエンジン１０の挙動が正常であるかに基づいてターボチャージャ２０及びモータ２４の異常の有無を判断する。ここで、異常診断を行う場合に過給圧フィードバック制御を行わずにアシスト動力を付加すると、過給圧が増大してエンジン１０の出力が変化するため、ドライビングフィーリングの悪化や排気エミッションの悪化を招くおそれがあった。

異常の有無を診断するためのエンジン１０の挙動としては、過給圧フィードバック制御の制御量としてＷＧＶ２８の開度に着目する。異常診断時においてモータ２４によりアシスト動力を付加すると、前述した過給圧フィードバック制御により、そのアシスト動力を相殺するようにＷＧＶ２８の開度の調整が行われる。このため、ターボチャージャ２０及びモータ２４が正常動作する場合におけるＷＧＶ２８の開度の変化量の上下限を記憶しておくことにより、都度の異常診断においてＷＧＶ２８の開度の変化量がその上下限の範囲（正常範囲）から外れた場合に異常が生じていると判断することができる。

また、本実施の形態では、異常診断用に付加するアシスト動力を排気量に応じて決定する。図２は排気量とアシスト動力との関係を示す図であり、本実施の形態では、図２に示されるように、排気量が多いほど大きなアシスト動力を設定する。これは、以下の理由による。すなわち、排気量が多いほどターボチャージャ２０の実動力は大きくなり、モータ２４により付加したアシスト動力の過給圧への影響が相対的に小さくなる。すると、過給圧フィードバック制御により調整されるＷＧＶ２８の開度の変化量が小さくなるため、ＷＧＶ２８の開度の変化量に基づく異常診断を行うことができなくなってしまう。そこで、本実施の形態では、ターボチャージャ２０及びモータ２４が正常動作する場合にはＷＧＶ２８の開度の変化量が前述した正常範囲内になるように、異常診断用に付加するアシスト動力を排気量に基づいて決定する。

ただし、異常診断用にかかるアシスト動力の付加を急に行うと、過給圧フィードバック制御によるＷＧＶ２８の開度の調整が間に合わず、過給圧が変動するおそれがある。そこで、本実施の形態では、異常診断開始時にアシスト動力を徐々に増加させるとともに、異常診断終了時にアシスト動力を徐々に減少させる。

以下、エンジンＥＣＵ４０による異常診断処理、過給圧フィードバック制御処理及び動力アシスト制御処理の流れをフローチャートに基づいて説明する。これら各種処理は、エンジンＥＣＵ４０により例えば４ｍｓｅｃ毎に実行される。

図３及び図４は、異常診断処理の処理手順を示すフローチャートである。かかる異常診断処理において、先ずステップＳ１０１では、エンジン運転状態を表す各種パラメータとしてエンジン回転速度、アクセル開度、エンジン水温及び過給圧などを読み込む。続くステップＳ１０２では、それらのパラメータに基づいて異常診断条件が成立しているか否かを判定する。本実施の形態では、エンジン１０の始動時において暖機を行うためのファーストアイドル中に異常診断を行うこととしており、かかるファーストアイドル中でない場合には、異常診断を行わずに本異常診断処理を終了する。ファーストアイドル中である場合には、ステップＳ１０３において過給圧フィードバック制御を実施中であるか否かを判定する。ＷＧＶ２８が故障するなどして過給圧フィードバック制御が実施されていない場合には、上述した異常診断を行うことができないため、本異常診断処理をそのまま終了する。過給圧フィードバック制御が実施されている場合にはステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４では、異常診断用にモータ２４によりターボチャージャ２０に付加する目標アシスト動力Ｐ０を決定する。エンジンＥＣＵ４０は、図２に示すような排気量とアシスト動力Ｐ０との関係を規定したマップを記憶しており、かかるマップに従って目標アシスト動力Ｐ０を決定する。ここで排気量は、エンジン回転速度、充填空気量及びエンジン水温に基づいて算出する。

ステップＳ１０５では、アシスト動力の付加によって生じうる過給圧の変動が過給圧フィードバック制御により抑制されるのに十分な時間の相当値（本実施の形態では５〜１０秒程度相当値）をタイマ変数Ｔにセットする。ステップＳ１０６では、アシスト動力を付加する前のＷＧＶ２８の開度をＤｗｇ１として記憶する。

ステップＳ１０７では、実際に付加する実アシスト動力Ｐ＿assistを前回値より所定量Ｐｄ１分増加させる。実アシスト動力Ｐ＿assistはエンジンＥＣＵ４０の電源投入時において０に初期化されており、ステップＳ１０７の処理が初回の場合には、その前回値は０である。ステップＳ１０８では、その増加させた実アシスト動力Ｐ＿assistが目標アシスト動力Ｐ０を超えていないかを判定する。実アシスト動力Ｐ＿assistが目標アシスト動力Ｐ０よりも大きい場合には、ステップＳ１０９に移行し、実アシスト動力Ｐ＿assistを目標アシスト動力Ｐ０とする上限ガードを行う。

ステップＳ１１０では、タイマ変数Ｔを１デクリメントする。ステップＳ１１１では、タイマ変数Ｔが０になっているか、すなわちアシスト動力の付加によって生じうる過給圧の変動が過給圧フィードバック制御により抑制されるのに十分な時間が経過したかを判定する。タイマ変数Ｔが０でない場合にはステップＳ１０８に戻り、タイマ変数Ｔが０である場合にはステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１２では、現在のＷＧＶ２８の開度をＤｗｇ２として記憶する。続くステップＳ１１３では、アシスト動力の付加前後におけるＷＧＶ２８の開度変化量ΔＤｗｇ（ΔＤｗｇ＝Ｄｗｇ２−Ｄｗｇ１）を算出する。そして、ステップＳ１１４において、その開度変化量ΔＤｗｇが所定の正常範囲内であるか否かを判定する。本実施の形態では、ターボチャージャ２０及びモータ２４に異常が無い場合におけるＷＧＶ２８の開度変化量の下限値Ｋ１及び上限値Ｋ２が予め求められており、エンジンＥＣＵ４０は、その下限値Ｋ１及び上限値Ｋ２に挟まれた範囲を正常範囲として記憶している。そして、開度変化量ΔＤｗｇがかかる正常範囲内であればステップＳ１１５において異常フラグＦａｉｌを０（正常）とし、正常範囲内でなければステップＳ１１６において異常フラグＦａｉｌを１（異常）とする。

その後、ステップＳ１１７において、実アシスト動力Ｐ＿assistを所定量Ｐｄ２分減少させる。ここで所定量Ｐｄ２はＰｄ１と同じであっても良く、過給圧の変動を回避することと異常診断に要する時間とを考慮して適宜調整すると良い。ステップＳ１１８では、実アシスト動力Ｐ＿assistが０以下になったか否かを判定する。そして、実アシスト動力Ｐ＿assistが０以下でなければステップＳ１１７に戻って実アシスト動力Ｐ＿assistを再び減少させ、アシスト動力Ｐ＿assistが０以下であれば、本異常診断処理を終了する。

図５は、動力アシスト制御処理の処理手順を示すフローチャートである。かかる動力アシスト制御処理において、先ずステップＳ２０１では、異常診断中であるか否かを判定する。異常診断中でないと判定された場合には、ステップＳ２０２において目標吸入空気量や目標過給圧に基づきターボチャージャ２０の目標動力を算出するとともに、ステップＳ２０３において同ターボチャージャ２０の実動力を算出する。そして、ステップＳ２０４において、目標動力と実動力との差をアシスト動力として算出する。一方、ステップＳ２０１において異常診断中である判定された場合には、ステップＳ２０５において、図３及び図４にて示した異常診断処理における実アシスト動力Ｐ＿assistを読み込む。

ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４又はステップＳ２０５において求めたアシスト動力（実アシスト動力Ｐ＿assist）に基づく制御指令信号をモータＥＣＵ５０に対して出力し、その後本動力アシスト制御処理を終了する。この場合、モータＥＣＵ５０は、制御信号を入力すると、モータ効率等を反映して、モータ２４への供給電力を制御する。

図６は、過給圧フィードバック制御処理の処理手順を示すフローチャートである。かかる過給圧フィードバック制御処理では、先ずステップＳ３０１において、制御実行条件として、ＷＧＶ２８及びＶＳＶ２９の異常が検出されていないかを判定する。それぞれの異常が検出されていない場合にはステップＳ３０２に移行し、いずれか一方でも異常が検出されている場合にはそのまま本過給圧フィードバック制御処理を終了する。

ステップＳ３０２では、目標過給圧と実過給圧との差として過給圧偏差を算出し、ステップＳ３０３では、その過給圧偏差に応じてＷＧＶ２８の目標開度を決定する。ステップＳ３０４では、ＷＧＶ２８の目標開度を実現するためのＶＳＶ２９の開度を算出し、ステップＳ３０５において、その開度を実現するための制御指令信号をＶＳＶ２９に対して出力する。

以上説明したターボチャージャ２０及びモータ２４の異常診断を行った場合におけるエンジン１０の各種挙動を図７に示すタイムチャートを用いて説明する。図７では、モータ２４に異常が生じており、その結果、ターボチャージャ２０に実際に付加されるアシスト動力が指令値に対して目減りする場合の事例を示している。

タイミングｔ１において異常診断条件が成立すると、タイマ変数に所定値がセットされる。そして、タイミングｔ１以降、アシスト動力は、目標アシスト動力Ｐ０になるまで徐々に増加する。このとき、過給圧フィードバック制御が行われないと、破線に示すようにアシスト動力の増加に伴って過給圧が増大してしまう。この点、本実施の形態では過給圧フィードバック制御によりＷＧＶ２８の開度が開側に調整されるため、過給圧が増大することが抑制されている。

そして、タイマ変数がゼロになったタイミングｔ２において、タイミングｔ１とタイミングｔ２とにおけるＷＧＶ２８の開度の変化量に基づいて異常診断が行われる。図７の事例では、モータ２４により付加されるアシスト動力が指令値に比べて小さくなることからＷＧＶ２８の開度の変化は正常な場合と比べて小さくなっている。このため、ＷＧＶ２８の開度の変化量は予め規定した正常範囲よりも小さい側に外れており、ターボチャージャ２０又はモータ２４に異常が生じているとして異常フラグＦａｉｌが１になる。

その後、アシスト動力が徐々に減少し、ゼロになったタイミングｔ３において異常診断が終了する。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

過給圧フィードバック制御が行われている場合に、目標とする過給圧を一定にしたままで、モータ２４によりターボチャージャ２０に動力をアシストさせ、そのアシストの前後におけるＷＧＶ２８の開度変化量ΔＤｗｇに基づいて異常診断を行うようにした。

これにより、異常診断に伴いターボチャージャ２０にアシスト動力が付加されたとしても、過給圧の変化が抑制される。その結果、エンジン出力が変化することが抑制され、ドライビングフィーリングの悪化や排気エミッションの悪化が生じることが回避される。また、モータ２４により付加されるアシスト動力と相関関係のあるＷＧＶ２８の開度変化量ΔＤｗｇにより異常診断が行われるため、ターボチャージャ２０及びモータ２４の異常の有無が精度良く診断される。

かかる異常診断において、排気量に応じて付加する目標アシスト動力Ｐ０を決定するようにした。これにより、排気量に応じてＷＧＶ２８の開度変化量ΔＤｗｇが変化することが回避され、ターボチャージャ２０及びモータ２４の異常診断を適切に行うことができる。

また、異常診断に伴いモータ２４によりアシスト動力を付加する場合に、実際に付加するアシスト動力として実アシスト動力Ｐ＿assistの大きさを異常診断開始時に所定量Ｐｄ１ずつ徐々に増加させるとともに、異常診断終了時に所定量Ｐｄ２ずつ徐々に減少させるようにした。これにより、過給圧フィードバック制御が間に合わず、過給圧が変動してしまうことが回避される。

異常診断処理をファーストアイドル中に行うようにした。これにより、機関始動毎にほぼ確実に異常診断が行われる。また、エンジン１０の通常運転時には、アシスト動力の付加によって生じうる過給圧の変動が過給圧フィードバック制御により抑制されるのに十分な時間を確保することが困難である。この点、エンジン１０が通常運転される前のファーストアイドル中に異常診断が行われることにより、より確実に異常診断を行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

上記実施の形態では、異常診断用に付加する目標アシスト動力Ｐ０を排気量に応じて決定したが、これに限らない。

排気量によって変化するターボチャージャ２０の実動力に応じて、過給される吸入空気の量が変化する。すなわち、ターボチャージャ２０の実動力が小さい場合には吸入空気の量は少なく、同実動力が大きいほど吸入空気の量が多くなる。このため、排気量に代えて吸入空気の量が多いほど目標アシスト動力Ｐ０を大きく設定する構成としても良い。

また、ターボチャージャ２０の温度に基づいて目標アシスト動力Ｐ０を決定しても良い。冷間始動時などターボチャージャ２０の温度が低い場合には、ターボチャージャ２０が吸入空気を圧縮する仕事の一部が熱としてターボチャージャ２０に吸収されてしまう。またターボチャージャ２０の潤滑油の粘性が高いためフリクションロスが大きく、実際に吸入空気を圧縮する仕事が減少してしまう。このため、過給圧に対するアシスト動力の影響が小さく、過給圧フィードバック制御によるＷＧＶ２８の開度の調整があまり行われなくなり、かかるＷＧＶ２８の開度変化量ΔＤｗｇに基づく異常診断を適切に行うことができないおそれがある。そこで、ターボチャージャ２０及びモータ２４が正常動作する場合にはＷＧＶ２８の開度変化量ΔＤｗｇが正常範囲内になるように、ターボチャージャ２０の温度に応じて目標アシスト動力Ｐ０を設定すると良い。図８は、ターボチャージャ２０の温度とその影響を考慮した目標アシスト動力Ｐ０との関係を示す図である。この図８に示すように、ターボチャージャ２０の温度が所定値よりも低い場合に、その温度が低いほど目標アシスト動力Ｐ０を大きく設定することにより、ターボチャージャ２０の温度に応じてＷＧＶ２８の開度変化量ΔＤｗｇが変化することが回避される。

ただし、この場合、ターボチャージャ２０の温度を直接検出する手段がないため、エンジン１０における燃焼により生じる排気熱の積算により推定したり、ターボチャージャ２０内のモータ２４に設けられるモータ用の温度センサを利用すると良い。もちろん、ターボチャージャ２０に温度センサを取り付けてその検出結果を用いても良い。

さらに、排気量（吸入空気量）とターボチャージャ２０の温度とのそれぞれの影響を考慮して目標アシスト動力Ｐ０を決定するようにしても良い。この場合、過給圧に対するアシスト動力の影響が小さくなってしまうことが、より確実に回避される。

上記実施の形態では、異常診断用にモータ２４により正のアシスト動力を付加したが、これに限らない。高回転域であり排気動力が十分に大きい場合や、車両減速時であり排気動力を必要としない場合など、ＷＧＶ２８がある程度開放されている場合において、モータ２４により負のアシスト動力（要するに制動力）を付加しても良い。この場合、過給圧フィードバック制御により、過給圧が低下しないように、ターボチャージャ２０の実動力を増加させるべくＷＧＶ２８が閉操作され、過給圧が目標過給圧に制御される。このため、エンジン１０の出力が変化することを回避しつつ、異常診断を行うことができる。そして、上記実施の形態と同様に、ＷＧＶ２８の開度変化量ΔＤｗｇに基づいて異常診断を行うことができる。特に、負のアシスト動力を付加するべくモータ２４に回生発電を行わせれば、エネルギ回収を行いつつ異常診断を行うことができる。

上記実施の形態では、過給圧調整手段としてタービンホイール２２を迂回するバイパス通路２７及びそのバイパス通路２７を開閉するＷＧＶ２８を備えたが、これに限らない。

過給圧調整手段としてコンプレッサインペラ２１を迂回するバイパス路及びそのバイパス路を開閉するエアバイパスバルブを備える構成としても良い。かかる構成では、エアバイパスバルブを開くことにより、その開度に対応して、ターボチャージャ２０により圧縮されたその下流側の圧力が抜かれるため、過給圧の調整が可能である。

また、ターボチャージャ２０の入口部に複数の可動ベーンを設置し、かかる可動ベーンの傾きを変更することによりノズル開度を調整してタービンホイール２２の入口の流路断面積を変更する可変ノズル式ターボチャージャを備えた構成において、可動ベーン（可変ノズル）を過給圧調整手段としても良い。かかる構成では、可動ベーンの傾きを調整することにより、タービンホイール２２に流れる排気の流速が変化する。その結果、ターボチャージャの実動力が変化するため、過給圧の調整が可能である。

上記実施の形態では、動力アシスト装置としてターボチャージャ２０のシャフト２３にモータ２４を設けたが、これに限らない。吸気管１１においてターボチャージャ２０の上流側若しくは下流側に補助コンプレッサを備え、かかる補助コンプレッサによりターボチャージャの動力を間接アシストする構成としても良い。

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。 排気量と目標アシスト動力との関係を示す図である。 異常診断処理の流れを示すフローチャートである。 図３に続き、異常診断処理の流れを示すフローチャートである。 動力アシスト制御処理のフローチャートである。 過給圧フィードバック制御処理のフローチャートである。 異常診断処理時における各種挙動を示すタイムチャートである。 ターボチャージャの温度と目標アシスト動力との関係を示す図である。

符号の説明

１０…エンジン、２０…ターボチャージャ、２４…動力アシスト装置としてのモータ、２７…バイパス通路、２８…過給圧調整手段としてのＷＧＶ、４０…エンジンＥＣＵ、５０…モータＥＣＵ。

Claims (7)

1. 排気動力により吸入空気を過給する過給機と、同過給機の動力をアシストする動力アシスト装置と、過給圧を調整する過給圧調整手段とを備えた内燃機関に適用され、
   前記過給機により過給された吸入空気の過給圧が目標とする過給圧に一致するように、前記過給圧調整手段の制御量を算出するとともに、その算出した制御量に基づいて前記過給圧調整手段を制御する過給圧フィードバック制御を行う制御装置において、
   前記過給圧フィードバック制御が行われている場合に、目標とする過給圧を一定にしたままで、所定期間前記動力アシスト装置を制御する異常診断用アシスト制御手段と、
   前記異常診断用アシスト制御手段による動力のアシストに伴う前記過給圧調整手段の制御量の変化量に基づいて前記過給機及び動力アシスト装置の異常の有無を診断する異常診断手段と、
   を備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
2. 前記異常診断用アシスト制御手段は、前記過給機及び動力アシスト装置に異常が無い場合には前記過給圧調整手段の制御量の変化量が予め規定した範囲内になるように、機関運転状態に基づいて前記アシストする動力の大きさを設定する設定手段を備え、同設定手段により設定した動力の大きさに基づいて前記動力アシスト装置を制御し、
   前記異常診断手段は、前記過給圧調整手段の制御量の変化量が前記規定した範囲内であるか否かに基づいて前記過給機及び動力アシスト装置の異常の有無を診断することを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
3. 前記設定手段は、前記機関運転状態として排気量又は吸入空気量に基づき、同排気量又は吸入空気量が多いほどアシストする動力を大きく設定することを特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
4. 前記設定手段は、前記機関運転状態として前記過給機の温度に基づき、同温度が低いほどアシストする動力を大きく設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
5. 前記異常診断用アシスト制御手段は、アシストを開始する場合にアシストする動力が徐々に増加し、同アシストを終了する場合にアシストする動力が徐々に低下するように、前記動力アシスト装置を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
6. 前記異常診断用アシスト制御手段は、ファーストアイドル中に、前記動力アシスト装置を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
7. 前記過給圧調整手段は、前記過給機のタービンホイールをバイパスするバイパス路を開閉するウエストゲートバルブ、前記過給機のコンプレッサインペラをバイパスするバイパス路を開閉するエアバイパスバルブ、又は前記過給機は可変ノズル式ターボチャージャであってそのノズル開度を調整する可動ベーンの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

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