JP6011576B2

JP6011576B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP6011576B2
Application number: JP2014090536A
Authority: JP
Inventors: 陽介松本; 久世　泰広; 泰広久世; 足立　憲保; 憲保足立; 佑輔齋藤; 田中　聡; 聡田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2034-04-24
Also published as: US10006384B2; CN105041458A; CN105041458B; DE102015105296A1; US20150308358A1; JP2015209789A; DE102015105296B4

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、過給機を備える内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、過給機のコンプレッサをバイパスする通路に設けられたエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）と、同過給機のタービンをバイパスする通路に設けられたウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）と、を備えた内燃機関において、ＡＢＶとＷＧＶの異常状態（固着状態）を検出する装置が開示されている。この装置は、具体的に、機関運転状態が所定サージ領域に侵入した場合にＡＢＶを開く指令を発し、当該指令の発出後、機関運転状態が所定サージ領域を脱するまでに要する時間に基づいてＡＢＶの閉固着を検出する。

また、この装置は、ＷＧＶを開いた特定の機関運転状態において事前に算出した過給圧の推定値と、当該特定の機関運転状態における、ＡＢＶを設けた通路内の圧力の実測値とを比較することによりＡＢＶの開固着であるか、或いは、ＷＧＶの開固着であるかを特定する。具体的に、実測値が推定値よりも低い場合にはＡＢＶの開固着であると特定し、実測値が推定値よりも高い場合にはＷＧＶの開固着であると特定する。このように、特許文献１の装置によれば、ＡＢＶの開固着および閉固着と、ＷＧＶの開固着とを特定できる。

また、特許文献２には、２つのシリンダバンクに対応する吸気マニホールド、排気マニホールド、吸気路、排気路、過給機、ＡＢＶおよびＷＧＶを２つずつ備え、尚且つ、２つの吸気マニホールドと２つの吸気路の間に共通の吸気路を備える内燃機関において、排気系統の異常を検出する装置が開示されている。この装置は、具体的に、各排気マニホールド内の排気圧力または排気流量を比較し、排気圧力差または排気流量差が閾値を超えた場合に、何れか一方の排気系統に欠陥があると推定する。

特開２０１３−０９６３７２号公報特表平１１−５０９９０８号公報特開２０１０−１０６７８７号公報特開２００５−３４４７０７号公報特開２００５−２０７３９８号公報特開２００６−３２２３３５号公報特開２０１２−１８８９９４号公報特開２０１２−１８０８２２号公報実開昭６２−７６２５２号公報

特許文献２の様な構成の内燃機関はＡＢＶとＷＧＶを２つずつ備えることから、合計４つのＡＢＶおよびＷＧＶのうちの何れに異常が発生しているかを正確に検出できることが望ましい。しかし、特許文献１の装置はこのような構成の内燃機関を前提としたものではない。また、特許文献２の装置は何れか一方の排気系に欠陥があると推定できるに留まり、ＡＢＶおよびＷＧＶの何れに異常が生じているかを特定することはできない。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、２つの気筒群に対応する吸気マニホールド、排気マニホールド、吸気路、排気路、過給機、ＡＢＶおよびＷＧＶを２つずつ備え、尚且つ、２つの吸気マニホールドと２つの吸気路の間に共通の吸気路を備える内燃機関において、これら４つのＡＢＶおよびＷＧＶの何れに異常が生じているかを特定することを目的とする。

第１の発明は、第１吸気マニホールドと第１排気マニホールドが接続された第１気筒群と、第２吸気マニホールドと第２排気マニホールドが接続された第２気筒群と、共通の下流吸気路を介して前記第１吸気マニホールドおよび第２吸気マニホールドと接続された第１上流吸気路および第２上流吸気路と、前記第１上流吸気路に取り付けられた第１コンプレッサをバイパスする通路に設けられた第１エアバイパスバルブと、前記第２上流吸気路に取り付けられた第２コンプレッサをバイパスする通路に設けられた第２エアバイパスバルブと、前記第１排気マニホールドに取り付けられ前記第１コンプレッサと連結する第１タービンをバイパスする通路に設けられた第１ウエストゲートバルブと、前記第２排気マニホールドに取り付けられ前記第２コンプレッサと連結する第２タービンをバイパスする通路に設けられた第２ウエストゲートバルブと、を備える内燃機関の制御装置であって、
前記下流吸気路に設けられたスロットルバルブと、
前記下流吸気路の前記スロットルバルブよりも上流側の圧力を計測する圧力センサと、
前記圧力センサによる計測過給圧が目標過給圧に近づくよう前記第１ウエストゲートバルブおよび前記第２ウエストゲートバルブの開度を補正するフィードバック制御手段と、
前記フィードバック制御手段によるフィードバック補正量の絶対値が所定値を上回る場合、前記内燃機関の減速時に前記第１エアバイパスバルブに対する開指令を発し、前記計測過給圧の第１降下速度を算出する第１降下速度算出手段と、
前記第１降下速度が所定速度よりも速い場合であって、前記内燃機関の減速時に前記内燃機関の運転状態が前記第１エアバイパスバルブに対する開指令を発した際の運転状態と略同一と見做せるときに、前記第２エアバイパスバルブに対する開指令を発し、前記計測過給圧の第２降下速度を算出する第２降下速度算出手段と、
前記フィードバック補正量、前記第１降下速度および前記第２降下速度に基づいて、前記第１エアバイパスバルブ、前記第２エアバイパスバルブ、前記第１ウエストゲートバルブおよび前記第２ウエストゲートバルブの何れに異常が生じているかを特定する異常特定手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記異常特定手段は、前記フィードバック補正量が正の値である場合に前記第１降下速度と前記第２降下速度を比較し、前記第１降下速度が前記第２降下速度よりも遅い場合には前記第１ウエストゲートバルブに異常が生じていると特定し、前記第２降下速度が前記第１降下速度よりも遅い場合には前記第２ウエストゲートバルブに異常が生じていると特定することを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、
前記異常特定手段は、前記フィードバック補正量が負の値である場合に前記第１降下速度と前記第２降下速度を比較し、前記第１降下速度が前記第２降下速度よりも速い場合には前記第１ウエストゲートバルブに異常が生じていると特定し、前記第２降下速度が前記第１降下速度よりも速い場合には前記第２ウエストゲートバルブに異常が生じていると特定することを特徴とする。

第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記異常特定手段は、前記第１降下速度と前記第２降下速度を比較する前に前記第１降下速度および前記第２降下速度と所定速度とを比較し、前記第１降下速度が前記所定速度よりも遅い場合には前記第１エアバイパスバルブに異常が生じていると特定し、前記第２降下速度が前記所定速度よりも遅い場合には前記第２エアバイパスバルブに異常が生じていると特定することを特徴とする。

第５の発明は、第２または第３の発明において、
前記第１ウエストゲートバルブまたは前記第２ウエストゲートバルブの異常を特定した場合に、異常状態の要因に応じた対策制御を行う対策制御手段を更に備えることを特徴とする。

第１乃至第４の発明によれば、２系統の排気系に別々に接続された２つの気筒群が共通の吸気路を介して２系統の吸気系に接続され、尚且つ、各気筒群に対応する過給機、ＡＢＶおよびＷＧＶを２つずつ備える内燃機関において、フィードバック補正量の絶対値が所定値を上回る場合の計測過給圧の第１降下速度および第２降下速度に基づいて、これら４つのバルブの何れに異常が生じているかを特定できる。従って、異常を特定されたバルブの修理や交換作業を容易に行うことが可能となる。

第５の発明によれば、第１ウエストゲートバルブまたは第２ウエストゲートバルブに異常が生じている場合に、その異常の要因に応じた対策を講ずることができる。従って、異常を特定されたウエストゲートバルブの修理や交換作業を行う前に、当該異常を起因とする新たな不具合が発生するのを未然に防止できる。

本発明の実施の形態１のシステムの全体構成について説明するための図である。サージ発生領域を示した図である。ＷＧＶ５０が正常に動作する場合の過給圧の挙動を示す図である。ＷＧＶ５０に異常がある場合の過給圧の挙動を示す図である。実施の形態１においてＥＣＵ１００が実行する異常診断ルーチンを説明するための図である。実施の形態１においてＥＣＵ１００が実行する異常診断ルーチンを説明するための図である。実施の形態１においてＥＣＵ１００が実行する異常診断ルーチンを説明するための図である。実施の形態１においてＥＣＵ１００が実行する異常診断ルーチンを説明するための図である。実施の形態２においてＥＣＵ１００が実行する異常対処制御ルーチンを説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの全体構成について説明するための図である。図１に示されるように、実施の形態１のシステムは、過給エンジン１を備えている。過給エンジン１は、左バンク２Ｌと右バンク２Ｒとを有するＶ型エンジンであり、エンジン回転数とエンジントルクによって定められる運転領域に応じてリーン燃焼運転とストイキ燃焼運転とを切り替え可能に構成されている。図１においては、各バンク２Ｌ、２Ｒに１つずつの気筒４Ｌ、４Ｒが表されている。しかし、実際には各バンク２Ｌ、２Ｒは複数の気筒を有している。実施の形態１において過給エンジン１は火花点火式の筒内直噴エンジンであり、各気筒には点火プラグと筒内噴射弁が取り付けられている。なお、以下の実施の形態の説明において、左バンク２Ｌと右バンク２Ｒそれぞれに設置された同一の部材には、それぞれ同一の数字の後に“Ｌ”又は“Ｒ”の文字を付して表す。

まず、過給エンジン１の吸気系について説明する。左バンク２Ｌの気筒４Ｌには、吸気弁６Ｌを介して吸気マニホールド１８Ｌが接続され、右バンク２Ｒの気筒４Ｒには、吸気弁６Ｒを介して吸気マニホールド１８Ｒが接続されている。左右の吸気マニホールド１８Ｌ、１８Ｒは共通のサージタンク２２に接続されている。サージタンク２２は水冷式のインタークーラ２４と一体化され、内部の圧力に応じた信号を出力する圧力センサ９８が取り付けられている。サージタンク２２には１本の吸気路１６が接続されている。吸気路１６内にはスロットルバルブ２０が配置されている。スロットルバルブ２０には、その開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ９０が取り付けられている。

吸気路１６は、各バンク２Ｌ、２Ｒに対応する２本の吸気路１０Ｌ、１０Ｒが集合してなる。スロットルバルブ２０が設けられる位置は、空気の流れにおいて吸気路１０Ｌ、１０Ｒが集合する位置の下流である。以下、上流側に位置する吸気路１０Ｌ、１０Ｒをそれぞれ上流吸気路と称する。スロットルバルブ２０の上流、つまり、２本の上流吸気路１０Ｌ、１０Ｒが集合する部位の付近には、その空間における圧力に応じた信号を出力する圧力センサ９４と、その空間における温度に応じた信号を出力する温度センサ９６が設置されている。各上流吸気路１０Ｌ、１０Ｒにおける空気の取り込み口には、エアクリーナ１２Ｌ、１２Ｒと、取り込んだ空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ９２Ｌ、９２Ｒが設置されている。

過給エンジン１は、左右のバンク２Ｌ、２Ｒのそれぞれにターボ過給機６０Ｌ、６０Ｒを備えている。左バンク２Ｌにおいては、ターボ過給機６０Ｌのコンプレッサ６２Ｌは、上流吸気路１０Ｌに取り付けられている。右バンク２Ｒにおいては、ターボ過給機６０Ｒのコンプレッサ６２Ｒは、上流吸気路１０Ｒに取り付けられている。

左バンク２Ｌの上流吸気路１０Ｌには、コンプレッサ６２Ｌをバイパスするバイパス流路３０Ｌが設けられている。バイパス流路３０Ｌには、バイパス流路３０Ｌの遮断／連通を制御するＡＢＶ３２Ｌが配置されている。同様に、右バンク２Ｒにおいても、コンプレッサ６２Ｒをバイパスするバイパス流路３０Ｒが上流吸気路１０Ｒに設けられ、バイパス流路３０ＲにはＡＢＶ３２Ｒが配置されている。ＡＢＶ３２Ｌ、３２Ｒはソレノイドによって駆動される電磁駆動式バルブである。なお、以下の説明において、ＡＢＶ３２Ｌ、３２Ｒを特定しない場合には「ＡＢＶ３２」と称する。

次に、過給エンジン１の排気系について説明する。左バンク２Ｌの気筒４Ｌには、排気弁８Ｌを介して排気マニホールド４０Ｌが接続され、右バンク２Ｒの気筒４Ｒには、排気弁８Ｒを介して排気マニホールド４０Ｒが接続されている。左バンク２Ｌにおいて、排気マニホールド４０Ｌには、ターボ過給機６０Ｌのタービン６４Ｌが取り付けられている。また、タービン６４Ｌをバイパスするバイパス流路４８Ｌが設けられ、バイパス流路４８ＬにはＷＧＶ５０Ｌが配置されている。右バンク２Ｒにおいても、排気マニホールド４０Ｒにはターボ過給機６０Ｒのタービン６４Ｒが取り付けられるとともに、タービン６４Ｒをバイパスするバイパス流路４８Ｒが設けられ、バイパス流路４８ＲにはＷＧＶ５０Ｒが配置されている。ＷＧＶ５０Ｌ、５０Ｒはソレノイドによって駆動される電磁駆動式バルブである。なお、以下の説明において、ＷＧＶ５０Ｌ、５０Ｒを特定しない場合には「ＷＧＶ５０」と称する。

左バンク２Ｌにおいて、タービン６４Ｌの出口には第１前段触媒５２Ｌが取り付けられ、第１前段触媒５２Ｌに排気路４２Ｌが接続されている。同様に、右バンク２Ｒにおいても、タービン６４Ｒの出口には第１前段触媒５２Ｒを介して排気路４２Ｒが接続されている。各排気路４２Ｌ、４２Ｒには第２前段触媒５４Ｌ、５４Ｒが配置されている。２本の排気路４２Ｌ、４２Ｒは集合して１本の排気路４４となり、車両の床下において再び２本の排気路４６Ｌ、４６Ｒに分岐する。各排気路４６Ｌ、４６Ｒには床下触媒５６Ｌ、５６Ｒが配置され、さらに消音器５８Ｌ、５８Ｒが取り付けられている。

また、図１に示されるように、実施の形態１のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit)１００を備えている。ＥＣＵ１００は、少なくとも入出力インタフェースとメモリとＣＰＵとを有している。入出力インタフェースは、過給エンジン１及び車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、過給エンジン１が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ＥＣＵ１００が信号を取り込むセンサには、上述のセンサ９０、９２Ｌ、９２Ｒ、９４、９６、９８の他、図示しない空燃比センサ、アクセルペダルセンサ、エンジン回転数センサ、大気圧センサ等も含まれる。ＥＣＵ１００が操作信号を出すアクチュエータには、スロットルバルブ２０、ＡＢＶ３２、ＷＧＶ５０の他、図示しない点火装置、燃料噴射装置、可変バルブタイミング装置等も含まれる。メモリには、過給エンジン１を制御するための各種の制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラムをメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。

実施の形態１において、ＥＣＵ１００が実行する制御には、コンプレッサ６２Ｌまたはコンプレッサ６２Ｒと、スロットルバルブ２０との間の吸気管圧力（以下、「過給圧」と称す）を制御するための過給圧制御、コンプレッサ６２Ｌ、６２Ｒのサージを回避するためのサージ回避制御や、運転モードを切り替える運転モード切り替え制御が含まれる。過給圧制御では、目標過給圧と、計測過給圧（圧力センサ９４を用いて計測されたスロットルバルブ２０の上流の圧力Ｐａをいう。以下同じ。）の圧力差をＷＧＶ５０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。過給圧フィードバック制御において、目標過給圧には、大気圧センサを用いて計測された大気圧と、アクセルペダルセンサを用いて計測されたアクセルペダル開度とが少なくとも用いられる。

サージ回避制御は、過給エンジン１の運転領域がサージ発生領域に侵入した場合に、ＡＢＶ３２Ｌ、３２Ｒの両方を同時に開く制御である。過給エンジンでは、減速中、スロットルバルブの開度が狭められることで、コンプレッサを通過した空気が行き場を失ってコンプレッサ内を逆流し、コンプレッサにサージが発生する場合がある。このサージが発生する運転領域を定めたものがサージ発生領域である。図２は、サージ発生領域を示した図である。サージ発生領域は、圧力比（＝過給圧／大気圧）と、スロットルバルブ２０を通過するスロットル通過空気量ｍｔとに基づいて決定される。圧力比の算出には、大気圧センサを用いて計測された大気圧と、計測過給圧とが用いられる。スロットル通過空気量ｍｔの算出には、計測過給圧と、スロットル開度センサ９０によって計測されたスロットル開度とが用いられる。

運転モード切り替え制御は、エンジン回転数とトルクによって定められる過給エンジン１の運転領域に応じて運転モードをストイキ運転とリーン運転との間で切り替える制御である。運転モード切り替え制御は右バンク２Ｒ、左バンク２Ｌに共通の制御として行われるが、左右バンクで独立した制御としてもよい。つまり、右バンク２Ｒの気筒４Ｒにおいてストイキ燃焼を行わせつつ、左バンク２Ｌの気筒４Ｌにおいてリーン燃焼を行わせてもよい。運転モード切り替え制御には、エンジン回転数センサを用いて計測されたエンジン回転数と、アクセルペダルセンサを用いて計測されたアクセルペダル開度とが少なくとも用いられる。

［実施の形態１の特徴］
図１で説明したように、過給エンジン１は、左バンク２Ｌ、右バンク２Ｒのそれぞれに対応するターボ過給機６０Ｌ、６０Ｒを備えているが、左バンク２Ｌ、右バンク２Ｒは共通の吸気路１６に接続されている。そのため、ＷＧＶ５０Ｌ、５０Ｒの何れかが故障して過給できない状態となった場合でも、左右で吸入した空気は吸気路１６で合流してしまうため、どちらのバンク側で異常が生じているかを特定することが難しい。そこで、実施の形態１では、過給エンジン１が減速状態にある場合にＡＢＶ３２Ｌ、３２Ｒを個別に開き、その際の圧力センサ９４の出力に基づいてどちらのバンク側で異常が生じているかを特定する異常診断を行う。

実施の形態１における異常診断の詳細について、図３乃至図５を参照しながら説明する。図３は、ＷＧＶ５０が正常に動作する場合の過給圧の挙動を示す図である。図３の時刻ｔ_０は、過給エンジン１が減速状態に入り、スロットルバルブ２０の開度が狭められた時刻を示している。図３の時刻ｔ_１は、ＡＢＶ３２を開くための指令が発せられた時刻を示している。ＡＢＶ３２およびＷＧＶ５０が正常に動作している場合、時刻ｔ_０以前における過給圧は目標過給圧に追従しており、開指令によってＡＢＶ３２を開くことで過給圧が速やかに低下して所定圧Ｐｂに近づく。

一方、ＡＢＶ３２やＷＧＶ５０に異常がある場合、過給圧は正常動作時と異なる挙動を示す。図４は、ＷＧＶ５０に異常がある場合の過給圧の挙動を示す図である。図４に示す実線は、図３に示した正常動作時の過給圧の挙動を示している。ＡＢＶ３２に異常がある場合や、ＷＧＶ５０が開固着（全閉以外の開度において固着して動作不能となる状態をいう。以下同じ。）である場合、時刻ｔ_０以前における過給圧は目標過給圧に追従できず、目標過給圧を下回る傾向を示す（図４の破線（i））。また、時刻ｔ_１以降の過給圧はゆっくりと低下して所定圧Ｐｂに近づく。つまり、ＡＢＶ３２に異常がある場合や、ＷＧＶ５０が開固着である場合、過給圧の降下速度が正常動作時に比べて遅くなる。ＷＧＶ５０が閉固着（全閉で固着して動作不能となる状態をいう。以下同じ。）である場合はその逆である。即ち、時刻ｔ_０以前における過給圧は目標過給圧を上回る傾向を示し、時刻ｔ_１以降の過給圧は勢い良く低下して所定圧Ｐｂに近づく（図４の破線（ii））。つまり、ＷＧＶ５０が閉固着である場合、過給圧の降下速度が正常動作時に比べて速くなる。

実施の形態１における異常診断は、上述した原理に基づいて行われる。図５乃至図８は、実施の形態１においてＥＣＵ１００が実行する異常診断ルーチンを説明するための図である。この異常診断ルーチンは、過給エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。

図５乃至図８に示すルーチンでは、先ず、ＷＧＶ５０のフィードバック補正量の絶対値が所定の閾値を連続的に上回るか否かが判定される（ステップＳ１０）。フィードバック補正量は、本ルーチンとは別に実行される過給圧フィードバック制御のルーチンにおいて繰り返し算出されるものであり、目標過給圧と計測過給圧の圧力差に基づいている。フィードバック補正量の絶対値が所定の閾値を連続的に上回る場合、左バンク２Ｌ、右バンク２Ｒの何れかに異常が生じていると判断できるので、ステップＳ１２の処理に進む。一方、当該絶対値が一度でも上記閾値を下回る場合、両バンクは正常であるとして本ルーチンを終了する。なお、本ステップの判定に用いるフィードバック補正量のデータ数は、例えば、本ステップの処理を開始した際のエンジン回転数に応じて設定できる。

ステップＳ１２では、フィードバック補正量が正の値であるか否かが判定される。フィードバック補正量は目標過給圧と計測過給圧の圧力差に基づいていることから、フィードバック補正量が連続して正の値である場合は過給圧が不足していることを意味している。フィードバック補正量が連続して正の値であると判定された場合はＷＧＶ５０に開固着が生じている可能性があると判断できるのでステップＳ１４以降の処理を行う。そうでない場合には、ステップＳ１６以降の処理を行う。

ステップＳ１４においては、過給エンジン１が減速状態にあるか否かが判定される。過給エンジン１が減速状態にあるか否かは、スロットル開度センサ９０の出力とその変化速度とから判断することができる。本ステップの処理は、過給エンジン１が減速状態となるまで繰り返し行われる。

ステップＳ１４において、過給エンジン１が減速状態にあると判定された場合、ＡＢＶ３２Ｌに対する開指令が発せられる（ステップＳ１８）。ステップＳ１８に続いて、計測過給圧の降下速度ｖ_Ｌが所定速度よりも遅いか否かが判定される（ステップＳ２０）。降下速度ｖ_Ｌは、ＡＢＶ３２Ｌに対する開指令が発せられた後の圧力センサ９４の出力を時間微分することにより算出される。降下速度ｖ_Ｌが上記所定速度よりも遅いと判定された場合には、ＡＢＶ３２Ｌに異常が生じている可能性があると特定され（ステップＳ２２）、本ルーチンが終了される。一方、ステップＳ２０において、降下速度ｖ_Ｌが上記所定速度よりも速いと判定された場合には、降下速度ｖ_ＬがＥＣＵ１００内に一時的に記録された上で、ＡＢＶ３２Ｌが正常であると判定される（ステップＳ２４）。

ステップＳ２４に続き、過給エンジン１が減速状態にあり、尚且つ、エンジン回転数および負荷率で定義される過給エンジン１の運転状態が、ステップＳ１８において開指令を発した際の過給エンジン１の運転状態と略同一と見做せるか否かが判定される（ステップＳ２６）。本ステップの処理は、過給エンジン１の減速条件の成立を確認し、その後、過給エンジン１の運転状態に関する条件が成立するまで待機することにより行われる。

ステップＳ２６に続き、ステップＳ２８〜Ｓ３４の処理が行われる。これらの処理は、基本的にステップＳ１８〜Ｓ２４の処理と同様であり、ステップＳ１８〜Ｓ２４におけるＡＢＶ３２ＬをＡＢＶ３２Ｒと、過給圧の降下速度ｖ_Ｌを過給圧の降下速度ｖ_Ｒと、それぞれ読み替えればよい。

ステップＳ３４に続いて、降下速度ｖ_Ｒが降下速度ｖ_Ｌよりも遅いか否かが判定される（ステップＳ３６）。具体的には、ステップＳ２４において記録された降下速度ｖ_Ｌと、ステップＳ３４において記録された降下速度ｖ_Ｒとが読み出され、比較される。そして、降下速度ｖ_Ｒが降下速度ｖ_Ｌよりも遅い場合には、ＷＧＶ５０Ｒに開固着が生じていると特定される（ステップＳ３８）。一方、降下速度ｖ_Ｌが降下速度ｖ_Ｒよりも遅い場合には、ＷＧＶ５０Ｌにおいて開固着が生じていると特定される（ステップＳ４０）。図４の説明の際に述べたとおり、ＷＧＶ５０が開固着である場合、過給圧の降下速度が遅くなる。従って、ステップＳ３６の処理を行うことで、過給圧の降下速度がより遅い方のＷＧＶ５０に開固着が生じていることを特定できる。

ステップＳ１６では、フィードバック補正量が負の値であるか否かが判定される。フィードバック補正量が連続して負の値である場合は過給圧が高過ぎることを意味している。フィードバック補正量が連続して負の値であると判定された場合はＷＧＶ５０に閉固着が生じている可能性があると判断できるのでステップＳ４２以降の処理を行う。そうでない場合には、フィードバック補正量がゼロであり、ＷＧＶ５０が正常に動作していると判断できるので、本ルーチンが終了される。

ステップＳ４２〜Ｓ６０においては、ステップＳ１４、Ｓ１８〜Ｓ３４の処理と同一の処理が実行される。

ステップＳ６０に続いて、降下速度ｖ_Ｒが降下速度ｖ_Ｌよりも速いか否かが判定される（ステップＳ６２）。具体的には、ステップＳ５０において記録された降下速度ｖ_Ｌと、ステップＳ６０において記録された降下速度ｖ_Ｒとが読み出され、比較される。そして、降下速度ｖ_Ｒが降下速度ｖ_Ｌよりも速い場合には、ＷＧＶ５０Ｒに閉固着が生じていると特定される（ステップＳ６４）。一方、降下速度ｖ_Ｌが降下速度ｖ_Ｒよりも速い場合には、ＷＧＶ５０Ｌに閉固着が生じていると特定される（ステップＳ６６）。図４の説明の際に述べたとおり、ＷＧＶ５０が閉固着である場合、過給圧の降下速度が速くなる。従って、ステップＳ６２の処理を行うことで、過給圧の降下速度がより速い方のＷＧＶ５０に閉固着が生じていることを特定できる。

以上、図５乃至図８に示したルーチンによれば、ＷＧＶ５０のフィードバック補正量の絶対値が所定の閾値を連続的に上回る場合、左バンク２Ｌ、右バンク２Ｒの何れかに異常が生じていると判断できる。そして、過給エンジン１が減速状態にあり、尚且つ、過給エンジン１の運転状態が互いに略同一と見做せる場合においてＡＢＶ３２Ｌ、３２Ｒを個別に開き、その際の圧力センサ９４の出力に基づいてＷＧＶ５０やＡＢＶ３２の異常を特定することができる。従って、異常を特定されたＷＧＶ５０やＡＢＶ３２の修理や交換作業を容易に行うことが可能となる。

ところで、上記実施の形態１においては左バンク２Ｌと右バンク２Ｒとを有するＶ型エンジンを例に説明したが、本発明は、複数気筒を備える直列型エンジンにも適用できる。この場合は、複数気筒を第２つの気筒群（第１気筒群、第２気筒群）に分けて、第１気筒群を上記実施の形態１の左バンク２Ｌに、第２気筒群を上記実施の形態１の右バンク２Ｒに、それぞれ置き換えればよい。

また、上記実施の形態１においては過給圧の降下速度に基づいてＷＧＶ５０やＡＢＶ３２の異常を特定したが、過給圧の降下速度の代わりに、ＡＢＶ３２に対する開指令が発せられてから、過給圧が所定圧（例えば図４の所定圧Ｐｂ）に低下するまでに要する時間を用いて異常を特定してもよい。

なお、上記実施の形態１においては、吸気マニホールド１８Ｌが上記第１の発明の「第１吸気マニホールド」に、吸気マニホールド１８Ｒが同「第２吸気マニホールド」に、排気マニホールド４０Ｌが同「第１排気マニホールド」に、排気マニホールド４０Ｒが同「第２排気マニホールド」に、上流吸気路１０Ｌが同「第１上流吸気路」に、上流吸気路１０Ｒが同「第２上流吸気路」に、吸気路１６が同「下流吸気路」に、左バンク２Ｌが同「第１気筒群」に、右バンク２Ｒが同「第２気筒群」に、コンプレッサ６２Ｌが同「第１コンプレッサ」に、コンプレッサ６２Ｒが同「第２コンプレッサ」に、ＡＢＶ３２Ｌが同「第１エアバイパスバルブ」に、ＡＢＶ３２Ｒが同「第２エアバイパスバルブ」に、タービン６４Ｌが同「第１タービン」に、タービン６４Ｒが同「第２タービン」に、ＷＧＶ５０Ｌが同「第１ウエストゲートバルブ」に、ＷＧＶ５０Ｒが同「第２ウエストゲートバルブ」に、圧力センサ９４が同「圧力センサ」に、降下速度ｖ_Ｌが同「第１降下速度」に、降下速度ｖ_Ｒが同「第２降下速度」に、それぞれ相当している。
また、ＥＣＵ１００が過給圧フィードバック制御を行うことにより第１の発明の「フィードバック制御手段」が、ＥＣＵ１００が図５のステップＳ２０または図７のステップＳ４６において降下速度ｖ_Ｌを算出することにより同「第１降下速度算出手段」が、ＥＣＵ１００が図５のステップＳ３０または図７のステップＳ５６において降下速度ｖ_Ｒを算出することにより同「第２降下速度算出手段」が、ＥＣＵ１００が図５のステップＳ２０、Ｓ３０、図６のステップＳ３６、図７のステップＳ４６、Ｓ５６または図８のステップＳ６２の処理を実行することにより同「異常特定手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
実施の形態２は実施の形態１のシステム構成を前提とし、ＷＧＶ５０において異常が特定された場合の対処制御の内容にその特徴がある。図９は、実施の形態２においてＥＣＵ１００が実行する異常対処制御ルーチンを説明するための図である。この異常対処制御ルーチンは、過給エンジン１の運転中に所定周期で繰り返し実行される。

図９に示すルーチンでは、先ず、ＷＧＶ５０に異常が生じているか否かが判定され（ステップＳ７０）、ＷＧＶ５０に異常が生じていると判定された場合には、その異常が開固着に因るものであるか、それとも、閉固着に因るものであるかが区別される（ステップＳ７２）。図６のステップＳ３８、Ｓ４０や、図８のステップＳ６４、Ｓ６６の処理においてＷＧＶ５０の開固着または閉固着が特定されていれば、ステップＳ７０、Ｓ７２の処理によってその後の処理態様が決定される。ステップＳ７０において、ＷＧＶ５０に異常が生じていないと判定された場合、本ルーチンは終了される。

ステップＳ７２において、ＷＧＶ５０の異常が開固着によると判定された場合には、開固着対策制御のための処理がなされる（ステップＳ７４）。具体的には、開固着側のバンクの可変バルブタイミング装置に対して、吸気弁（吸気弁６Ｌまたは吸気弁６Ｒ）と排気弁（排気弁８Ｌまたは排気弁８Ｒ）のバルブオーバーラップ量をゼロとするための指令が発出される。これにより、開固着側のバンクにおいてスカベンジ量が増加するのを抑制する。同時に、開固着側のバンクの触媒（第１前段触媒５２Ｌまたは第１前段触媒５２Ｒ）を冷却用の噴射燃料の増量（ＯＴ増量）に用いられる判定温度が低温側の温度に変更される。これにより、バイパス流路（バイパス流路４８Ｌまたはバイパス流路４８Ｒ）を経由して流入した排気による当該触媒の温度上昇を抑制する。同時に、運転モード切り替え制御による開固着側のバンクのリーン運転の実行を禁止する。これにより、リーン運転の実行による失火を未然に防止する。

ステップＳ７２において、ＷＧＶ５０の異常が閉固着によると判定された場合には、閉固着対策制御のための処理がなされる（ステップＳ７６）。具体的には、運転モード切り替え制御による閉固着側のバンクのストイキ運転の実行を禁止する。これにより、ストイキ運転の実行による閉固着側のタービン（タービン６４Ｌまたはタービン６４Ｒ）の過回転を未然に防止する。ＷＧＶ５０Ｌ、５０Ｒに対する閉指令を発すると共に、運転モード切り替え制御による両バンクのストイキ運転の実行を禁止して、閉固着側のタービンの過回転を未然に防止してもよい。

以上、図９に示したルーチンによれば、ＷＧＶ５０に異常が生じている場合に、その異常の要因に応じた対策を講ずることができる。従って、異常を特定されたＷＧＶ５０の修理や交換作業を行う前に、当該異常を起因とする新たな不具合が発生するのを未然に防止できる。

なお、上記実施の形態２においては、ＥＣＵ１００が図９のルーチンの一連の処理を実行することにより上記第５の発明における「対策制御手段」が実現されている。

１過給エンジン
２Ｌ左バンク
２Ｒ右バンク
１０Ｌ、１０Ｒ吸気路（上流吸気路）
１６吸気路（下流吸気路）
１８Ｌ、１８Ｒ吸気マニホールド
２０スロットルバルブ
３２Ｌ、３２Ｒエアバイパスバルブ
３４Ｌ、３４Ｒ、４８Ｒ、４８Ｌバイパス流路
４０Ｒ、４０Ｌ排気マニホールド
５０Ｌ、５０Ｒウエストゲートバルブ
６０Ｌ、６０Ｒターボ過給機
６２Ｌ、６２Ｒコンプレッサ
６４Ｌ、６４Ｒタービン
９４、９８圧力センサ
１００ＥＣＵ

Claims

第１吸気マニホールドと第１排気マニホールドが接続された第１気筒群と、第２吸気マニホールドと第２排気マニホールドが接続された第２気筒群と、共通の下流吸気路を介して前記第１吸気マニホールドおよび第２吸気マニホールドと接続された第１上流吸気路および第２上流吸気路と、前記第１上流吸気路に取り付けられた第１コンプレッサをバイパスする通路に設けられた第１エアバイパスバルブと、前記第２上流吸気路に取り付けられた第２コンプレッサをバイパスする通路に設けられた第２エアバイパスバルブと、前記第１排気マニホールドに取り付けられ前記第１コンプレッサと連結する第１タービンをバイパスする通路に設けられた第１ウエストゲートバルブと、前記第２排気マニホールドに取り付けられ前記第２コンプレッサと連結する第２タービンをバイパスする通路に設けられた第２ウエストゲートバルブと、を備える内燃機関の制御装置であって、
前記下流吸気路に設けられたスロットルバルブと、
前記下流吸気路の前記スロットルバルブよりも上流側の圧力を計測する圧力センサと、
前記圧力センサによる計測過給圧が目標過給圧に近づくよう前記第１ウエストゲートバルブおよび前記第２ウエストゲートバルブの開度を補正するフィードバック制御手段と、
前記フィードバック制御手段によるフィードバック補正量の絶対値が所定値を上回る場合、前記内燃機関の減速時に前記第１エアバイパスバルブに対する開指令を発し、前記計測過給圧の第１降下速度を算出する第１降下速度算出手段と、
前記第１降下速度が所定速度よりも速い場合であって、前記内燃機関の減速時に前記内燃機関の運転状態が前記第１エアバイパスバルブに対する開指令を発した際の運転状態と略同一と見做せるときに、前記第２エアバイパスバルブに対する開指令を発し、前記計測過給圧の第２降下速度を算出する第２降下速度算出手段と、
前記フィードバック補正量、前記第１降下速度および前記第２降下速度に基づいて、前記第１エアバイパスバルブ、前記第２エアバイパスバルブ、前記第１ウエストゲートバルブおよび前記第２ウエストゲートバルブの何れに異常が生じているかを特定する異常特定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記異常特定手段は、前記フィードバック補正量が正の値である場合に前記第１降下速度と前記第２降下速度を比較し、前記第１降下速度が前記第２降下速度よりも遅い場合には前記第１ウエストゲートバルブに異常が生じていると特定し、前記第２降下速度が前記第１降下速度よりも遅い場合には前記第２ウエストゲートバルブに異常が生じていると特定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記異常特定手段は、前記フィードバック補正量が負の値である場合に前記第１降下速度と前記第２降下速度を比較し、前記第１降下速度が前記第２降下速度よりも速い場合には前記第１ウエストゲートバルブに異常が生じていると特定し、前記第２降下速度が前記第１降下速度よりも速い場合には前記第２ウエストゲートバルブに異常が生じていると特定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記異常特定手段は、前記第１降下速度と前記第２降下速度を比較する前に前記第１降下速度および前記第２降下速度と所定速度とを比較し、前記第１降下速度が前記所定速度よりも遅い場合には前記第１エアバイパスバルブに異常が生じていると特定し、前記第２降下速度が前記所定速度よりも遅い場合には前記第２エアバイパスバルブに異常が生じていると特定することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。
前記第１ウエストゲートバルブまたは前記第２ウエストゲートバルブの異常を特定した場合に、異常状態の要因に応じた対策制御を行う対策制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。