JP6237512B2 - 過給機の異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機の異常診断装置に関する。

過給機付き内燃機関では、その出力トルクがアクセル操作量等によって定められる目標トルクに制御されるよう、同機関の吸入空気量及び過給圧が調整される。詳しくは、アクセル操作量等によって定められる上記目標トルクに基づき、内燃機関の目標吸入空気量及び目標過給圧が求められる。そして、上記目標吸入空気量に内燃機関の吸入空気量が制御され、且つ、上記目標過給圧に内燃機関の過給圧が制御されるよう、スロットルバルブの開度及び過給機の回転速度が調整される。

また、過給機付き内燃機関が搭載される車両には、例えば特許文献１に示されるように、過給機の異常の有無を判断する異常診断装置が設けられる。こうした異常診断装置では、内燃機関の実過給圧を定められた基準値と比較し、その比較結果に基づき過給機の異常の有無を判断する異常判断処理が実行される。なお、上記実過給圧は、内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブよりも上流かつ過給機よりも下流の部分の圧力であり、過給圧センサによって検出される。また、上記異常診断処理としては、例えば以下の［Ａ］もしくは［Ｂ］の処理を実行することが考えられる。

［Ａ］実過給圧を調整する際には、過給機の過回転を予防するための上限過給圧が内燃機関の吸入空気量等に基づいて求められ、実過給圧が上限過給圧を越えて上昇しないようにされる。この上限過給圧を上記基準値に設定し、実過給圧が基準値（上限過給圧）以上になることに基づき、過給機の異常有りと判断する。

［Ｂ］実過給圧を調整する際には、その調整の指標である上記目標過給圧が求められる。この目標過給圧を上記基準値に設定し、実過給圧の基準値（目標過給圧）に対する乖離が判定値以上になることに基づき、過給機の異常有りと判断する。

特開２００８−２５５２９公報

ところで、運転者によるアクセル操作量の減少に伴って目標出力トルクが低下すると、その目標出力トルクに内燃機関の出力トルクが調整されるよう、目標吸入空気量が減少され且つ目標過給圧が低下される。そして、内燃機関の吸入空気量及び実過給圧がそれぞれ目標吸入空気量及び目標過給圧に調整されるよう、スロットルバルブの開度が減少されるとともに過給機の回転速度が低下される。

ただし、目標吸入空気量を減少させ且つ目標過給圧を低下させたとしても、それに基づく過給機の回転速度の低下には遅れが生じる。そして、この過給機の回転速度の低下が遅れる期間中は、内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブ上流の部分に過給機による空気の過給が行われる。一方、スロットルバルブの開度（スロットル開度）は、上述した目標吸入空気量の減少且つ目標過給圧の低下に伴って速やかに減少する。そして、このようにスロットルバルブの開度が減少することにより、内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの上流の部分（過給機の下流の部分）に過給された空気が、同スロットルバルブの下流に流れにくくなる。その結果、吸気通路におけるスロットルバルブの上流かつ過給機の下流の部分の圧力（実過給圧）が一時的に上昇し、その一時的に上昇した過給圧が過給圧センサによって検出されてしまう。従って、このときに過給圧センサによって検出される実過給圧は、上述したように一時的に上昇し、その後に過給機の回転速度の低下が進むにつれて徐々に低下してゆく。

上記過給機の回転速度の低下が遅れる期間中であって、実過給圧が一時的に上昇するときには、異常判断処理により過給機の異常有りとの誤判断がなされるおそれがある。
すなわち、異常判断処理として上記［Ａ］の処理を実行する場合には、上述した実過給圧の一時的な上昇が生じたとき、上限過給圧を越えて上記実過給圧が上昇することにより、その実過給圧が基準値（上限過給圧）以上になってしまい、そのことに基づいて過給機の異常有りとの誤判断がなされる。また、異常判断処理として上記［Ｂ］の処理を実行する場合には、上述した実過給圧の一時的な上昇が生じたとき、低下する目標過給圧に対し上記実過給圧が上昇側に大きく乖離する。その結果、実過給圧の基準値（目標過給圧）に対する乖離が判定値ル以上になってしまい、そのことに基づき過給機の異常有りとの誤判断がなされる。

このように、異常判断処理として上記［Ａ］の処理と上記［Ｂ］の処理とのいずれを採用しても、上記過給機の回転速度の低下が遅れる期間中に過給機の異常有りとの誤判断がなされるおそれがある。なお、特許文献１には、過給機の回転速度の低下中での異常判断処理の実行を許可しないことが記載されている。しかし、こうした技術を適用したとしても、上記過給機の回転速度の低下が遅れる期間中には、異常判断処理の実行が許可された状態となるため、その異常判断処理による過給機の異常有りとの誤判断を抑制することはできない。

本発明の目的は、異常判断処理による過給機の異常有りとの誤判断を抑制することができる過給機の異常診断装置を提供することにある。

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記載する。
上記課題を解決する過給機の異常診断装置は、過給機付きの内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブよりも上流かつ過給機よりも下流の部分の圧力である実過給圧を定められた基準値と比較し、その比較結果に基づき過給機の異常の有無を判断する異常判断処理を実行する診断部を備える。

過給機付き内燃機関の出力トルクを低下させる際には、同機関の吸入空気量を減少させるためにスロットルバルブの開度を減少させる一方で、実過給圧を低下させるべく過給機の回転速度を低下させようとする。

なお、過給機として例えば排気タービン式過給機を採用する場合、過給機のタービンホイールを迂回する内燃機関の排気の流量を多くして同タービンホイールを通過する排気の流量を少なくすれば、過給機の回転速度の低下を実現することができる。また、上記タービンホイールを迂回する排気の流量の増加は、例えば、上記迂回する排気が流れるバイパス通路にウエイストゲートバルブを設け、そのウエイストゲートバルブを開弁することによって実現することが可能である。

上述したように、内燃機関の出力トルクを低下させるとき、スロットルバルブの開度は速やかに減少するものの、過給機の回転速度の低下には遅れが生じる。このため、過給機の回転速度の低下が遅れる期間中は、内燃機関の吸気系におけるスロットルバルブの上流に過給機による空気の過給が行われ、且つ、スロットルバルブの開度の減少により同バルブの下流に空気が流れにくい状況となる。これらのことから、上記過給機の回転速度の低下が遅れる期間中は実過給圧が一時的に上昇し、その後に上記過給機の回転速度の低下が進んでから上記実過給圧が低下してゆくことになる。

上記過給機の回転速度の低下が遅れる期間中、実過給圧と上記基準値との比較結果に基づき過給機の異常の有無を判断する異常診断処理が実行されていると、上述した実過給圧の一時的な上昇に起因して、異常診断処理により過給機の異常有りとの誤判断がなされるおそれがある。このため、内燃機関のスロットル開度の減少中には、上記診断による異常判断処理の実行が禁止される。上述した実過給圧の一時的な上昇が生じる期間は、スロットル開度が減少する期間と重なることから、そのスロットル開度の減少中に上記異常判断処理の実行を禁止することにより、上述した実過給圧の一時的な上昇に起因して、上記異常診断処理において過給機の異常有りとの誤判断がなされることを抑制できる。

また、内燃機関のスロットル開度の減少中であっても、その減少開始からの経過時間が判定値以上に長いときには、上記診断部による異常判断処理の実行が許可されるようにすることが考えられる。この場合、上記判定値を上述した実過給圧の一時的な上昇が生じる期間に対応した値に設定することにより、過給機の異常有りとの誤判断がなされる可能性があるときに異常判断処理の実行を禁止し、且つ、同異常判断処理の実行禁止が必要以上に長く続くことを防止できるようになる。

なお、上記診断部は、過給機の過回転を予防するための上限過給圧を異常判断処理で用いる上記基準値に設定し、内燃機関の実過給圧が上記基準値以上になることに基づき過給機の異常有りと判断するものとすることが考えられる。

また、上記診断部は、内燃機関の実過給圧の目標値である目標過給圧を異常判断処理で用いる上記基準値に設定し、実過給圧の上記基準値に対する乖離が判定値以上であることに基づき過給機の異常有りと判断するものであってもよい。

上記過給機は、可変設定される目標過給圧に実過給圧を合わせるべく、同過給機のコンプレッサホイールの回転速度が調整されるものとすることが考えられる。そして、内燃機関の出力トルクを低下させる際には、内燃機関のスロットル開度を減少させるとともに、実過給圧を低下させるべく目標過給圧が低下される。なお、スロットル開度の減少は、内燃機関の出力トルクを低下させるときだけでなく、次のような状況のときにも行われる。

すなわち、内燃機関の出力トルクを応答性よく上昇させるため、その前段階として目標過給圧を上昇させつつスロットル開度を減少させる場合がある。この場合、目標過給圧の上昇によって実過給圧が高められ、且つ、それに伴う内燃機関の出力トルクの上昇がスロットル開度の減少によって抑えられた状態となるため、スロットル開度を増大させれば内燃機関の出力トルクが応答性よく上昇する。

また、過給機の動作確認のため、目標過給圧を上昇させつつスロットル開度を減少させる場合もある。この場合、目標過給圧の上昇によって過給機の動作により実過給圧が高められ、それによって過給機の動作確認が行われる。そして、こうした過給機の動作確認に伴う実過給圧の上昇時に内燃機関の出力トルクの上昇が抑えられるよう、スロットル開度が減少される。

これらのように、目標過給圧を上昇させつつスロットル開度を減少させる、という状況が生じる可能性がある。こうした状況のもとでは、目標過給圧の上昇に合わせて実過給圧を上昇させるための過給機の動作が行われることから、同過給機の異常発生を早期に発見すべく異常判断処理の実行を禁止しないことが好ましい。

このことに対応して、内燃機関のスロットル開度の減少中であっても、目標過給圧が上昇しているときには、上記診断部による異常判断処理の実行が許可される。従って、目標過給圧を上昇させつつスロットル開度を減少させる、という異常判断処理の実行を禁止しないことが好ましい状況のとき、それが上述したように異常判断処理の実行を許可することによって実現される。

なお、上記過給機としては、内燃機関の排気がタービンホイールを通過することによってコンプレッサホイールが回転するものであって、タービンホイールの排気の通過態様を変更する過給圧調整機構を備えており、同機構の動作を通じてコンプレッサホイールの回転速度が変更されることによって実過給圧を調整するよう構成することが考えられる。この場合、上記異常判断処理により、過給圧調整機構の異常発生に起因する過給機の異常の有無を判断することができる。

また、上記過給機としては、内燃機関の排気が排気通路に設けられたタービンホイールを通過することによってコンプレッサホイールが回転する構造を有し、且つ、排気通路におけるタービンホイールの上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス通路に設けられたウエイストゲートバルブを備えるよう構成することが考えられる。この場合、上記ウエイストゲートバルブの動作によるコンプレッサホイールの回転速度の変更を通じて実過給圧が調整される。そして、上記診断部は、ウエイストゲートバルブの閉固着によって内燃機関の実過給圧が上記基準値以上になることに基づき過給機の異常有りと判断する。

過給機の異常診断装置が適用される内燃機関全体を示す略図。 （ａ）〜（ｅ）は、運転者によるアクセル操作量が減少したときのスロットル開度、過給圧、機関回転速度、吸入空気量、及び、ターボチャージャの回転速度の変化態様を示すタイムチャート。 過給機の異常の有無を判断する異常判断処理の実行、及び、その実行を禁止する手順を示すフローチャート。 ウエイストゲートバルブの開度、過給圧、及び吸入空気量の関係を示すグラフ。

以下、排気タービン式の過給機の異常診断装置の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示す内燃機関１では、燃焼室２に接続された吸気通路３に排気タービン式過給機（ターボチャージャ）４のコンプレッサホイール４ａが設けられている。更に、吸気通路３におけるコンプレッサホイール４ａの下流には、燃焼室２に供給される空気の量（吸入空気量）を調整すべく開閉動作するスロットルバルブ６が設けられている。内燃機関１の燃焼室２には、上記吸気通路３を通過した空気が供給されるとともに、その空気の量に対応した量の燃料が燃料噴射弁７から噴射供給される。そして、この燃料を燃焼室２内で燃焼させたときの燃焼エネルギによるピストン８の往復動を通じて、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフト１０が回転する。内燃機関１においては、燃焼室２に供給される空気の量を多くするとともに、それに対応して燃焼室２に供給される燃料の量を多くすることによって出力トルクが大きくなる。

一方、燃焼室２内で燃料が燃焼した後の排気は、その燃焼室２に接続された排気通路９に送り出される。この排気通路９には、ターボチャージャ４のタービンホイール４ｂが設けられている。そして、排気通路９を流れる排気がタービンホイール４ｂを通過することにより、同タービンホイール４ｂが回転するとともにコンプレッサホイール４ａも併せて回転し、そのコンプレッサホイール４ａの回転を通じて燃焼室２に対する空気の過給が行われる。このようにターボチャージャ４による空気の過給を受ける内燃機関１においては、ターボチャージャ４の回転速度が高くなるほど、吸気通路３におけるスロットルバルブ６の上流の圧力（過給圧）が上昇する。そして、過給圧が上昇するほど、燃焼室２に供給可能な燃料及び空気の量が多くなるため、内燃機関１の出力トルクを上昇させることが可能になる。

内燃機関１には、排気通路９におけるタービンホイール４ｂの上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス通路１３と、そのバイパス通路１３のガス流通面積を可変とすべく開度調節されるウエイストゲートバルブ１４と、が設けられている。このウエイストゲートバルブ１４の開度を大きくするほどタービンホイール４ｂに流れる排気の量が少なくなるため、ターボチャージャ４の回転速度が低く抑えられて内燃機関１の過給圧が低下する。逆に、ウエイストゲートバルブ１４の開度を小さくするほどタービンホイール４ｂに流れる排気の量が多くなるため、ターボチャージャ４の回転速度が高くなって内燃機関１の過給圧が上昇する。従って、ウエイストゲートバルブ１４は、タービンホイール４ｂの排気の通過態様を変更する過給圧調整機構として機能する。この過給圧調整機構の動作により、ターボチャージャ４（コンプレッサホイール４ａ）の回転速度が変更され、それに伴い内燃機関１の過給圧が調整される。

次に、過給機の異常診断装置の電気的構成について説明する。
同装置は、内燃機関１の各種制御を行うための電子制御装置２１を備えている。この電子制御装置２１は、上記各種制御に係る演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。

電子制御装置２１の入力ポートには、以下に示す各種センサ等が接続されている。
・内燃機関１を搭載した車両の運転者によって操作されるアクセルペダル１５の操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ２２。

・スロットルバルブ６の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ２３。
・吸気通路３におけるスロットルバルブ６上流の部分、かつコンプレッサホイール４ａ下流の部分の圧力（過給圧）を検出する過給圧センサ２４。

・内燃機関１のクランクシャフト１０の回転速度を検出するためのクランクポジションセンサ２５。
・吸気通路３におけるコンプレッサホイール４ａ上流の空気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサ２６。

・大気圧を検出するための大気圧センサ２７。
電子制御装置２１の出力ポートには、スロットルバルブ６の駆動回路、燃料噴射弁７の駆動回路、及びウエイストゲートバルブ１４の駆動回路等が接続されている。

電子制御装置２１は、上記各種センサから入力した検出信号に基づき、要求される機関運転状態及び実際の機関運転状態を把握し、それらに基づいて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうして内燃機関１における過給圧制御、スロットル開度制御、及び燃料噴射量制御等が電子制御装置２１を通じて実施される。

ターボチャージャ４が設けられた内燃機関１では、その出力トルクが電子制御装置２１を通じて次のように制御される。
すなわち、アクセルポジションセンサ２２によって検出されるアクセル操作量、及び、クランクポジションセンサ２５の検出信号から求められる機関回転速度に基づき、内燃機関１に要求される出力トルクである目標出力トルクＴｏが求められる。更に、目標出力トルクＴｏに基づき内燃機関１の目標吸入空気量ＧＡｔ及び目標過給圧Ｐｔが求められる。この目標過給圧Ｐｔは、内燃機関１の実過給圧を調整する際の指標（目標値）として用いられる。そして、内燃機関１の吸入空気量が上記目標吸入空気量ＧＡｔに制御され、且つ、過給圧センサ２４によって検出される実過給圧が上記目標過給圧Ｐｔに制御されるよう、スロットルバルブ６の開度及びターボチャージャ４の回転速度が調整される。なお、ここでのターボチャージャ４の回転速度の調整は、ウエイストゲートバルブ１４の開度を変更することによって行われる。

一方、内燃機関１における燃料噴射弁７の燃料噴射量が、同機関１の吸入空気量及び目標空燃料比に基づいて行われる。内燃機関１の吸入空気量は、例えば実過給圧、スロットル開度、及び機関回転速度に基づいて求められる。また、上記目標空燃比は、内燃機関１の燃焼室２内で燃料を燃焼させる際の空燃比の目標値であって、アクセル操作量及び機関回転速度といった機関運転状態に基づいて可変設定される。そして、内燃機関１の吸入空気量及び目標空燃料比に基づき、燃料噴射弁７から噴射する燃料量の指令値である噴射量指令値Ｑを算出する。この噴射量指令値Ｑに対応した量の燃料が噴射されるよう燃料噴射弁７を駆動することにより、内燃機関１の空燃比が上記目標空燃比に調整されるように吸入空気量に対応した量の燃料が燃料噴射弁７から噴射される。

従って、運転者によるアクセル操作量の変化に基づき目標出力トルクＴｏが変化すると、そのときの目標出力トルクＴｏに対応して吸入空気量、実過給圧、及び燃料噴射量が調整されることにより、内燃機関１の出力トルクが上記目標出力トルクＴｏに制御されるようになる。

次に、電子制御装置２１を通じて行われる異常判断処理、すなわちウエイストゲートバルブ１４等を含むターボチャージャ４の異常の有無を判断する異常判断処理について、詳しく説明する。なお、この異常診断処理を実行するときの電子制御装置２１は診断部として機能する。

上記異常診断処理では、内燃機関１の実過給圧を定められた基準値と比較し、その比較結果に基づきターボチャージャ４の異常の有無を判断する。詳しくは、ターボチャージャ４が設けられた内燃機関１では、ターボチャージャ４の過回転を予防するための上限過給圧が設定されており、実過給圧が上限過給圧を越えて上昇することがないよう調整される。なお、こうした上限過給圧は、例えば内燃機関１の吸入空気量、吸気温、及び大気圧に基づいて可変設定される。そして、上限過給圧を上記異常判断処理で用いる基準値に設定し、内燃機関１の実過給圧が上記基準値（上限過給圧）以上になることに基づきターボチャージャ４の異常有りと判断する一方、上記基準値未満であればターボチャージャ４の異常無しと判断する。なお、実過給圧が上記基準値以上になるターボチャージャ４の異常としては、例えばウエイストゲートバルブ１４の閉固着があげられる。

ターボチャージャ４（ウエイストゲートバルブ１４）の異常が生じると、ターボチャージャ４の過給特性の変化、ターボチャージャ４の過回転による過給機能の低下、等々の問題が生じる。このため、上記異常診断処理によってターボチャージャ４（ウエイストゲートバルブ１４）の異常有りと判断された場合、その異常への対策として同有りの旨の警告を運転者に行うとともに、同異常有りの履歴を電子制御装置２１の記憶部に記憶することが考えられる。また、上記異常への対策として、実過給圧を通常よりも低下側に抑えるための過給圧制御等のフェイルセーフ制御を電子制御装置２１を通じて実施することも考えられる。

図２（ａ）〜（ｅ）は、運転者によるアクセル操作量が減少したときのスロットル開度、過給圧、機関回転速度、吸入空気量、及び、ターボチャージャ４の回転速度の変化態様を示すタイムチャートである。

図中のタイミングＴ１で運転者がアクセル操作量を減少させると、それに伴って低下する目標出力トルクＴｏに内燃機関１の出力トルクが調整されるよう、目標吸入空気量ＧＡｔが減少し、且つ、図２（ｂ）に二点鎖線で示すように目標過給圧Ｐｔが低下する。そして、内燃機関１の吸入空気量及び実過給圧がそれぞれ目標吸入空気量ＧＡｔ及び目標過給圧Ｐｔに調整されるよう、図２（ａ）に示すようにスロットル開度が減少されるとともに、ターボチャージャ４の回転速度を低下すべくウエイストゲートバルブ１４の開度が大きくされる。

ただし、このときの目標過給圧Ｐｔの低下に追従して実過給圧を低下すべく、ウエイストゲートバルブ１４の開度を大きくしてターボチャージャ４の回転速度を低下させようとしても、その回転速度の低下には遅れが生じる。こうしたターボチャージャ４の回転速度の低下の遅れが生じる期間は、図２の例では（ｅ）のタイミングＴ１〜Ｔ２で示す期間となる。そして、上記ターボチャージャ４の回転速度の低下が遅れる期間中（Ｔ１〜Ｔ２）は、内燃機関１の吸気系におけるスロットルバルブ６の上流にターボチャージャ４による空気の過給が行われる。一方、スロットル開度は、上述した目標吸入空気量ＧＡｔの減少且つ目標過給圧Ｐｔの低下に伴って図、２（ａ）に示すように速やかに減少する。このため、ターボチャージャ４から内燃機関１の吸気系におけるスロットルバルブ６の上流に過給された空気が、スロットルバルブ６の下流に流れにくくなる。

これらのことから、上記ターボチャージャ４の回転速度の低下が遅れる期間中（Ｔ１〜Ｔ２）は、図２（ｂ）に実線で示すように実過給圧が一時的に上昇する。このように実過給圧が一時的に上昇する期間は、図２（ａ）に示すようにスロットル開度が減少する期間と重なっている。その後、上記実過給圧は、ターボチャージャ４の回転速度の低下が進むにつれて低下してゆく。なお、上記ターボチャージャ４の回転速度の低下が遅れる期間中、及び、その期間以後において、機関回転速度及び吸入空気量はそれぞれ例えば図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように推移する。

ところで、上記ターボチャージャ４の回転速度の低下が遅れる期間中（Ｔ１〜Ｔ２）であって、実過給圧が一時的に上昇するときには、異常判断処理によりターボチャージャ４の異常有りとの誤判断がなされるおそれがある。こうしたターボチャージャ４の異常有りとの誤判断は、例えば次のような状況のもとで生じる。

すなわち、ターボチャージャ４の過回転を予防するための上限過給圧が内燃機関１の吸入空気量、吸気温、及び大気圧に基づいて例えば図２（ｂ）に破線で示すように可変設定されており、その上限過給圧に近い値に実過給圧が調整されているとき、上述した実過給圧（図２（ｂ）の実線）の一時的な上昇が生じる場合がある。このときに、実過給圧が上限過給圧を越えて上昇することにより、その実過給圧が異常判断処理で用いられる上記基準値（上限過給圧）以上になってしまい、そのことに基づいてターボチャージャ４の異常有りとの誤判断がなされる。

こうした問題に対処するため、電子制御装置２１は、内燃機関１のスロットル開度の減少中には、上記異常判断処理の実行を禁止する。図２から分かるように、上述したターボチャージャ４の回転速度の低下が遅れる期間中（Ｔ１〜Ｔ２）において、実過給圧（図２（ｂ）の実線）の一時的な上昇が生じる期間は、スロットル開度（図２（ａ））が減少する期間と重なる。このことから、そのスロットル開度の減少中に上記異常判断処理の実行を禁止することにより、上述した実過給圧の一時的な上昇に起因して、異常診断処理によりターボチャージャ４の異常有りとの誤判断がなされることを抑制できる。

図３は、上記異常判断処理の実行、及び、その実行を禁止するための異常診断ルーチンを示すフローチャートである。この異常診断ルーチンは、電子制御装置２１を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

電子制御装置２１は、異常診断ルーチンのステップ１０１（Ｓ１０１）の処理として、スロットル開度の減少中であるか否かを判断する。詳しくは、異常診断ルーチンの前回の実行時におけるスロットル開度と前回の実行時におけるスロットル開度とを比較し、今回のスロットル開度が前回のスロットル開度よりも所定値以上減少しているとき、スロットル開度が減少中であると判断する。

Ｓ１０１で否定判断がなされた場合にはＳ１０５に進む。電子制御装置２１は、Ｓ１０５の処理として異常診断処理の実行を許可し、その後に異常診断ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ１０１で肯定判断がなされた場合にはＳ１０２に進む。電子制御装置２１は、Ｓ１０２の処理として、スロットル開度の減少開始からの経過時間が判定値以上に長くなっているか否かを判断する。なお、上記判定値としては、上述した実過給圧（図２（ｂ）の実線）の一時的な上昇が生じる期間に対応した値に設定することが好ましい。

Ｓ１０２で肯定判断がなされた場合にもＳ１０５に進み、Ｓ１０２で否定判断がなされた場合にはＳ１０３に進む。電子制御装置２１は、Ｓ１０３の処理として、目標過給圧Ｐｔが減少中であるか否かを判断する。詳しくは、異常診断ルーチンの前回の実行時における目標過給圧Ｐｔと前回の実行時における目標過給圧Ｐｔとを比較し、今回の目標過給圧Ｐｔが前回の目標過給圧Ｐｔよりも所定値以上減少しているとき、目標過給圧Ｐｔが減少中であると判断する。

Ｓ１０３で否定判断がなされた場合にもＳ１０５に進む。Ｓ１０３で肯定判断がなされた場合にはＳ１０４に進む。電子制御装置２１は、Ｓ１０４の処理として、目標過給圧Ｐｔの減少開始からの経過時間が判定値以上に長くなっているか否かを判断する。なお、上記判定値については、Ｓ１０２で用いられる判定値と等しくしてもよいし、より適した値となるよう同判定値とは異なる値にしてもよい。

Ｓ１０４で肯定判断がなされた場合にもＳ１０５に進み、Ｓ１０４で否定判断がなされた場合にはＳ１０６に進む。電子制御装置２１は、Ｓ１０６の処理として異常診断処理の実行を禁止し、その後に異常診断ルーチンを一旦終了する。

次に、過給機の異常診断装置の作用について説明する。
スロットル開度の減少中に異常判断処理の実行を禁止することにより、図２（ｂ）に実線で示す実過給圧の一時的な上昇に起因して、異常診断処理によりターボチャージャ４の異常有りとの誤判断がなされることを抑制できる。すなわち、上記実過給圧の一時的な上昇が生じる期間はスロットル開度（図２（ａ））が減少する期間と重なることから、そのスロットル開度の減少中に上記異常判断処理の実行を禁止すれば、上記誤判断がなされることを抑制できる。

また、スロットル開度の減少中であっても、その減少開始からの経過時間が判定値以上に長いときには異常判断処理の実行が許可される。このため、上記判定値を図２（ｂ）に実線で示す実過給圧の一時的な上昇が生じる期間に対応した値に設定することにより、ターボチャージャ４の異常有りとの誤判断がなされる可能性があるときに異常判断処理の実行を禁止し、且つ、同異常判断処理の実行禁止が必要以上に長く続くことを防止できる。

ところで、内燃機関１におけるスロットル開度の減少は、運転者のアクセル操作量の減少等に基づいて内燃機関１の出力トルクを低下させるときだけでなく、次のような状況のときにも行われる。

すなわち、内燃機関１の出力トルクを応答性よく上昇させようとする際、その出力トルク上昇の前段階として目標過給圧Ｐｔを上昇させつつスロットル開度を減少させる場合がある。この場合、目標過給圧Ｐｔの上昇によって実過給圧が高められ、且つ、それに伴う内燃機関１の出力トルクの上昇がスロットル開度の減少によって抑えられた状態となるため、スロットル開度を増大させれば内燃機関１の出力トルクが応答性よく上昇する。

また、ターボチャージャ４（ウエイストゲートバルブ１４）の動作確認のため、目標過給圧Ｐｔを上昇させることにより、ウエイストゲートバルブ１４を全閉付近まで動作させて実過給圧を上記目標過給圧Ｐｔに合わせて上昇させる。更に、その実過給圧の上昇に伴う内燃機関１の出力トルクの上昇を抑えるためにスロットル開度を減少させる。そして、上昇する目標過給圧Ｐｔに合わせて実過給圧が上昇するようターボチャージャ４及びウエイストゲートバルブ１４を動作させることにより、それらの動作確認が行われる。

図４は、上記動作確認の際のウエイストゲートバルブ１４の動作と、その動作に伴う実過給圧の変化との関係を示している。
同図において、実線Ｌ１〜Ｌ５はそれぞれ、ウエイストゲートバルブ１４を所定開度に調整したときの吸入空気量と実過給圧との関係を示している。そして、実線Ｌ１はウエイストゲートバルブ１４を全開状態に調整したときの上記関係を表しており、実線Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５と変化するほどウエイストゲートバルブ１４の開度を減少させたときの上記関係を表している。なお、実線Ｌ５は、ウエイストゲートバルブ１４を全閉状態に調整したときの上記関係を表している。また、破線は、ターボチャージャ４の過回転を予防するための上限過給圧と吸入空気量との関係を示している。

ウエイストゲートバルブ１４の開度、吸入空気量、及び、実過給圧の関係が図中の動作点Ｐ１で示す状態にあるとき上記動作確認を行うためには、上記関係が動作点Ｐ１に示す状態から図中の動作点Ｐ２に示す状態に移行するようウエイストゲートバルブ１４及びスロットルバルブ６が動作される。すなわち、上限過給圧を越えて上昇しない範囲で目標過給圧Ｐｔを上昇させることにより、その目標過給圧Ｐｔに追従して実過給圧が上昇するようウエイストゲートバルブ１４の開度が全閉側に調整される。更に、そのときの実過給圧の上昇時にも吸入空気量が一定に保持されるよう、スロットルバルブ６が閉じ側に動作されることによってスロットル開度が減少される。

上述した各例では、目標過給圧Ｐｔを上昇させつつスロットル開度を減少させる、という状況が生じる。こうした状況のもとでは、目標過給圧Ｐｔの上昇に合わせて実過給圧を上昇させるためのターボチャージャ４（ウエイストゲートバルブ１４）の動作が行われることから、同ターボチャージャ４の異常発生を早期に発見すべく異常判断処理の実行を禁止しないことが好ましい。

このことに対応して、内燃機関１のスロットル開度の減少中であっても、目標過給圧Ｐｔが上昇しているとき（図３のＳ１０３で否定判断のとき）には、上記異常判断処理の実行を許可するようにしている。これにより、目標過給圧Ｐｔを上昇させつつスロットル開度を減少させる、という異常判断処理の実行を禁止しないことが好ましい状況のとき、それを上述したように異常判断処理の実行を許可することによって実現することができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）スロットル開度の減少中に異常判断処理の実行を禁止することによって、上述した実過給圧の一時的な上昇に起因して異常診断処理によりターボチャージャ４の異常有りとの誤判断がなされることを抑制できる。

（２）スロットル開度の減少中であっても、その減少開始からの経過時間が判定値以上に長いときには異常判断処理の実行が許可される。ここで用いられる判定値を上述した実過給圧の一時的な上昇が生じる期間に対応した値に設定することにより、ターボチャージャ４の異常有りとの誤判断がなされる可能性があるときに異常判断処理の実行を禁止し、且つ、同異常判断処理の実行禁止が必要以上に長く続くことを防止できる。

（３）内燃機関１のスロットル開度の減少中であっても、目標過給圧Ｐｔが上昇しているときには、上記異常判断処理の実行を許可する。このため、目標過給圧Ｐｔを上昇させつつスロットル開度を減少させる、という異常判断処理の実行を禁止しないことが好ましい状況のとき、それを上述したように異常判断処理の実行を許可することによって実現することができる。こうした異常判断処理の実行許可により、ターボチャージャ４の異常の発生時には異常判断処理の異常有りとの判断に基づき、同異常に速やかに対処することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・異常判断処理において、目標過給圧Ｐｔを基準値として設定し、実過給圧の基準値（目標過給圧Ｐｔ）に対する乖離が判定値以上であるか否かに基づき、ターボチャージャ４の異常の有無を判断するようにしてもよい。この場合、実過給圧の基準値に対する乖離が判定値以上であることに基づき、ターボチャージャ４の異常有りと判断される。なお、上記判値については、ターボチャージャ４の異常の有無を判断するうえでの最適な値となるよう、予め実験等によって定めることが考えられる。

・ターボチャージャ４として可変ノズル式のものを採用した場合、その可変ノズルの開度調整を通じてタービンホイール４ｂに吹き付けられる排気の流速を調整し、その流速の調整を通じてターボチャージャ４の回転速度を変更して過給圧を制御するようにしてもよい。この場合、上記可変ノズルが過給圧調整機構としての役割を担う。

・内燃機関１のスロットル開度の減少中であっても、目標過給圧Ｐｔが上昇しているときには異常判断処理の実行を許可するようにしたが、こうした処理については必ずしも実行する必要はない。同処理を実行しない場合、図３の異常診断ルーチンにおけるＳ１０３及びＳ１０４を省略することが可能になる。

・内燃機関１のスロットル開度の減少中であっても、その減少開始からの経過時間が判定値以上に長いときには異常判断処理の実行を許可するようにしたが、こうした処理については必ずしも実行する必要はない。同処理を実行しない場合、図３の異常診断ルーチンにおけるＳ１０２を省略することが可能になる。

１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気通路、４…ターボチャージャ、４ａ…コンプレッサホイール、４ｂ…タービンホイール、６…スロットルバルブ、７…燃料噴射弁、８…ピストン、１０…クランクシャフト、９…排気通路、１３…バイパス通路、１４…ウエイストゲートバルブ、２１…電子制御装置、１５…アクセルペダル、２２…アクセルポジションセンサ、２３…スロットルポジションセンサ、２４…過給圧センサ、２５…クランクポジションセンサ、２６…吸気温センサ、２７…大気圧センサ。

Claims (7)

1. 過給機付きの内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブよりも上流かつ過給機よりも下流の部分の圧力である実過給圧を定められた基準値と比較し、その比較結果に基づき過給機の異常の有無を判断する異常判断処理を実行する診断部を備える過給機の異常診断装置において、
   内燃機関のスロットル開度の減少中には、前記診断部による前記異常判断処理の実行が禁止される
   ことを特徴とする過給機の異常診断装置。
2. 内燃機関のスロットル開度の減少中であっても、その減少開始からの経過時間が判定値以上に長いときには、前記診断部による前記異常判断処理の実行が許可される
   請求項１記載の過給機の異常診断装置。
3. 前記診断部は、前記過給機の過回転を予防するための上限過給圧を前記異常判断処理で用いる前記基準値に設定し、内燃機関の実過給圧が前記基準値以上になることに基づき前記過給機の異常有りと判断する
   請求項１又は２記載の過給機の異常診断装置。
4. 前記診断部は、内燃機関の実過給圧の目標値である目標過給圧を前記異常判断処理で用いる前記基準値に設定し、前記実過給圧の前記基準値に対する乖離が判定値以上であることに基づき前記過給機の異常有りと判断する
   請求項１又は２記載の過給機の異常診断装置。
5. 前記過給機は、可変設定される目標過給圧に実過給圧を合わせるべく、同過給機のコンプレッサホイールの回転速度が調整されるものであり、
   内燃機関のスロットル開度の減少中であっても、前記目標過給圧が上昇しているときには、前記診断部による異常判断処理の実行が許可される
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の過給機の異常診断装置。
6. 前記過給機は、内燃機関の排気がタービンホイールを通過することによってコンプレッサホイールが回転するものであって、前記タービンホイールの排気の通過態様を変更する過給圧調整機構を備えており、同機構の動作を通じて前記コンプレッサホイールの回転速度が変更されることによって実過給圧を調整する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の過給機の異常診断装置。
7. 前記過給機は、内燃機関の排気が排気通路に設けられたタービンホイールを通過することによってコンプレッサホイールが回転する構造を有し、且つ、前記排気通路における前記タービンホイールの上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス通路に設けられたウエイストゲートバルブを備えており、そのウエイストゲートバルブの動作による前記コンプレッサホイールの回転速度の変更を通じて実過給圧を調整するものであって、
   前記診断部は、前記ウエイストゲートバルブの閉固着によって内燃機関の実過給圧が前記基準値以上になることに基づき前記過給機の異常有りと判断する
   請求項３記載の過給機の異常診断装置。