JP7310660B2

JP7310660B2 - エンジン装置

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Publication number: JP7310660B2
Application number: JP2020042922A
Authority: JP
Inventors: 晶人内田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2023-07-19
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: US11408360B2; CN113389643B; US20210285392A1; JP2021143632A; CN113389643A

Description

本発明は、エンジン装置に関する。

従来、この種のエンジン装置としては、エンジンと、エンジンの排気管に配置されるタービン、エンジンの吸気管に配置されると共にタービンにより駆動されるコンプレッサ、排気管におけるタービンの上流側と下流側とを連絡するバイパス管に設けられるウェイストゲートバルブを有する過給機と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このエンジン装置では、エンジンが定常運転状態のときに、ウェイストゲートバルブの開度を制御するための制御信号を強制的に変化させて、そのときの過給圧に基づいて制御信号の変化に対する過給圧の変化特性の異常の有無を判定する。

特開２００７－９８７７号公報

こうしたエンジン装置では、所定条件が成立しているときに、所定条件が成立していないときに比して過給圧が大きくなるようにウェイストゲートバルブを制御する嵩上げ制御を実行する場合がある。この場合において、嵩上げ制御の有無に拘わらずに、吸入空気量と過給圧との関係の異常診断を一律の閾値を用いて実行すると、誤診断のおそれがある。

本発明のエンジン装置は、吸入空気量と過給圧との関係の異常診断における誤診断を抑制することを主目的とする。

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置は、
エンジンと、
前記エンジンの排気管に配置されるタービン、前記エンジンの吸気管に配置されると共に前記タービンにより駆動されるコンプレッサ、前記排気管における前記タービンの上流側と下流側とを連絡するバイパス管に設けられるウェイストゲートバルブを有する過給機と、
前記エンジンと前記過給機とを制御すると共に、前記エンジンの吸入空気量と前記吸気管における前記コンプレッサの下流側の圧力である過給圧との関係の異常診断を実行する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、所定条件が成立しているときには、前記所定条件が成立していないときに比して前記過給圧が大きくなるように前記ウェイストゲートバルブを制御する嵩上げ制御を実行し、
更に、前記制御装置は、前記嵩上げ制御の実行の有無に基づいて前記異常診断に用いる閾値を設定する、
ことを要旨とする。

本発明のエンジン装置では、所定条件が成立しているときには、所定条件が成立していないときに比して過給圧が大きくなるようにウェイストゲートバルブを制御する嵩上げ制御を実行する。さらに、嵩上げ制御の実行の有無に基づいて、吸入空気量と過給圧との関係の異常診断に用いる閾値を設定する。これにより、吸入空気量と過給圧との関係の異常診断における誤診断を抑制することができる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記吸入空気量と、前記過給圧に基づく前記吸入空気量の許容上限値と、の比較により前記異常診断を実行し、更に、前記制御装置は、前記嵩上げ制御を実行しているときには、前記嵩上げ制御を実行していないときに比して小さくなるように前記許容上限値を設定するものとしてもよい。これは、発明者らが、実験や解析により、嵩上げ制御を実行しているときには嵩上げ制御を実行していないときに比して同一の過給圧に対して吸入空気量が小さくなりやすいことを見出したためである。

この場合、前記制御装置は、前記嵩上げ制御の実行開始から所定時間が経過するまでは、前記異常診断を実行しないものとしてもよい。嵩上げ制御を実行しているときに嵩上げ制御を実行していないときに比して許容上限値を小さくする場合、嵩上げ制御の実行開始直後に、許容上限値の急減により、異常診断において誤診断が生じやすくなる。これに対して、嵩上げ制御の実行開始から所定時間が経過するまで、異常診断を実行しないことにより、この間の誤診断を回避することができる。

また、この場合、前記制御装置は、前記エンジンの回転数が大きいときには、前記エンジンの回転数が小さいときに比して大きくなるように前記許容上限値を設定するものとしてもよい。これは、エンジンの回転数が大きいほど排気エネルギが小さくなり、同一の過給圧を実現するのに必要な吸入空気量が多くなるためである。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記嵩上げ制御を実行しているときに、前記嵩上げ制御を実行していないときに対する前記過給圧の嵩上げ量が所定量以下のときには、前記嵩上げ制御を実行していないときと同一の値を前記閾値に設定するものとしてもよい。これは、嵩上げ制御の影響が小さいときには、嵩上げ制御を実行していないときと同様に考えてもよいためである。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記嵩上げ制御を実行するときには、前記嵩上げ制御を実行しないときに比して、要求過給圧および／または前記吸入空気量に基づく嵩上げ量だけ前記過給圧が大きくなるように前記ウェイストゲートバルブを制御するものとしてもよい。

本発明の一実施例としてのエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図である。電子制御ユニット７０の入出力信号の一例を示す説明図である。電子制御ユニット７０により実行される過給制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。電子制御ユニット７０により実行される異常診断ルーチンの一例を示すフローチャートである。対応空気量設定用マップの一例を示す説明図である。吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係が正常であるときの吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の一例を示す説明図である。嵩上げ制御フラグＦｕｐ、目標過給圧Ｐｃ＊、過給圧Ｐｃ、スロットル開度ＴＨ、加算値ΔＱａｄ、吸入空気量Ｑａ、許容上限値Ｑａｍａｘ、経過時間Ｔｕｐ、異常診断の実行の有無の様子の一例を示す説明図である。加算値設定用マップの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、電子制御ユニット７０の入出力信号の一例を示す説明図である。実施例のエンジン装置１０は、一般的な自動車や各種のハイブリッド自動車に搭載され、図１や図２に示すように、エンジン１２と、過給機４０と、電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン１２は、ガソリンや軽油などの燃料を用いて動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン１２は、エアクリーナ２２により清浄された空気を吸気管２３に吸入してインタークーラ２５、スロットルバルブ２６、サージタンク２７の順に通過させると共に吸気管２３のサージタンク２７よりも下流側で燃料噴射弁２８から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ２９を介して燃焼室３０内に吸入し、点火プラグ３１による電気火花によって爆発燃焼させる。そして、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト１４の回転運動に変換する。燃焼室３０から排気バルブ３４を介して排気管３５に排出される排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）３７ａ，３８ａを有する浄化装置３７，３８を介して外気に排出される。

過給機４０は、ターボチャージャとして構成されており、タービン４１と、コンプレッサ４２と、ウェイストゲートバルブ４４と、ブローオフバルブ４５とを備える。タービン４１は、排気管３５における浄化装置３７の上流側に配置されている。コンプレッサ４２は、吸気管２３におけるインタークーラ２５の上流側に配置されていると共にタービン４１に連結軸４３を介して連結されている。したがって、コンプレッサ４２は、タービン４１により駆動される。ウェイストゲートバルブ４４は、排気管３５におけるタービン４１の上流側と下流側とを連絡するバイパス管３６に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。ブローオフバルブ４５は、吸気管２３におけるコンプレッサ４２の上流側と下流側とを連絡するバイパス管２４に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。

この過給機４０では、ウェイストゲートバルブ４４の開度の調節により、バイパス管３６を流通する排気量とタービン４１を流通する排気量との分配比が調節され、タービン４１の回転駆動力が調節され、コンプレッサ４２による圧縮空気量が調節され、エンジン１２の過給圧（吸気圧）が調節される。ここで、分配比は、詳細には、ウェイストゲートバルブ４４の開度が小さいほど、バイパス管３６を流通する排気量が少なくなると共にタービン４１を流通する排気量が多くなるように調節される。なお、エンジン１２は、ウェイストゲートバルブ４４が全開のときには、過給機４０を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。

また、過給機４０では、吸気管２３におけるコンプレッサ４２よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度大きいときに、ブローオフバルブ４５を開弁させることにより、コンプレッサ４２よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、ブローオフバルブ４５は、電子制御ユニット７０により制御されるバルブに代えて、吸気管２３におけるコンプレッサ４２よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁として構成されるものとしてもよい。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵに加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。

電子制御ユニット７０に入力される信号としては、例えば、エンジン１２のクランクシャフト１４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒや、エンジン１２の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却水温Ｔｗ、スロットルバルブ２６の開度を検出するスロットルポジションセンサ２６ａからのスロットル開度ＴＨを挙げることができる。吸気バルブ２９を開閉するインテークカムシャフトや排気バルブ３４を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出する図示しないカムポジションセンサからのカムポジションθｃａも挙げることができる。吸気管２３におけるコンプレッサ４２の上流側に取り付けられたエアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａや、吸気管２３におけるコンプレッサ４２の上流側に取り付けられた吸気圧センサ２３ｂからの吸気圧Ｐｉｎ、吸気管２３のコンプレッサ４２とインタークーラ２５との間に取り付けられた過給圧センサ２３ｃからの過給圧Ｐｃも挙げることができる。サージタンク２７に取り付けられたサージ圧センサ２７ａからのサージ圧Ｐｓや、サージタンク２７に取り付けられた温度センサ２７ｂからのサージ温度Ｔｓも挙げることができる。排気管３５における浄化装置３７の上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ３５ａからのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管３５における浄化装置３７と浄化装置３８との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ３５ｂからのリヤ空燃比ＡＦ２も挙げることができる。大気圧センサ５０からの大気圧Ｐｏｕｔも挙げることができる。

電子制御ユニット７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ２６への制御信号や、燃料噴射弁２８への制御信号、点火プラグ３１への制御信号を挙げることができる。ウェイストゲートバルブ４４への制御信号、ブローオフバルブ４５への制御信号も挙げることができる。

電子制御ユニット７０は、クランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン１２の回転数Ｎｅを演算している。また、電子制御ユニット７０は、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいて負荷率（エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合）ＫＬを演算している。

こうして構成された実施例のエンジン装置１０では、電子制御ユニット７０は、エンジン１２の要求負荷率ＫＬ＊に基づいて、スロットルバルブ２６の開度を制御する吸入空気量制御や、燃料噴射弁２８からの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御、点火プラグ３１の点火時期を制御する点火制御、ウェイストゲートバルブ４４の開度を制御する過給制御などを行なう。

吸入空気量制御は、例えば、要求負荷率ＫＬ＊に基づいて目標吸入空気量Ｑａ＊を設定し、吸入空気量Ｑａが目標吸入空気量Ｑａ＊となるようにスロットルバルブ２６の目標開度ＴＨ＊を設定し、スロットル開度ＴＨが目標開度ＴＨ＊となるようにスロットルバルブ２６を制御することにより行なわれる。燃料噴射制御は、例えば、吸入空気量Ｑａに基づいてフロント空燃比ＡＦ１が目標空燃比ＡＦ＊（例えば、理論空燃比）となるように燃料噴射弁２８の目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定し、設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いて燃料噴射弁２８を制御することにより行なわれる。

点火制御は、例えば、エンジン１２の回転数Ｎｅおよび要求負荷率ＫＬ＊に基づいて点火プラグ３１の目標点火時期Ｔｆ＊を設定し、設定した目標点火時期Ｔｆ＊を用いて点火プラグ３１を制御することにより行なわれる。過給制御については後述する。

次に、こうして構成された実施例のエンジン装置１０の動作、特に、過給制御や、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断について説明する。以下、この順に説明する。図３は、電子制御ユニット７０により実行される過給制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。

図３の過給制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０は、最初に、エンジン１２の吸入空気量Ｑａや回転数Ｎｅ、負荷率ＫＬなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、吸入空気量Ｑａは、エアフローメータ２３ａにより検出された値が入力される。回転数Ｎｅや負荷率ＫＬは、電子制御ユニット７０により上述のように演算された値が入力される。

こうしてデータを入力すると、エンジン１２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づいて要求過給圧Ｐｃｒｑを設定する（ステップＳ１１０）。続いて、エンジン１２の吸入空気量Ｑａを閾値Ｑａｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｑａｒｅｆは、過給圧Ｐｃを通常制御に比して高くする嵩上げ制御の実行を許可するか否かを判定するのに用いられる閾値である。吸入空気量Ｑａが多いときに嵩上げ制御を実行すると、通常制御から嵩上げ制御に切り替える際にエンジン１２のトルクの増加によりショックや飛び出し感を運転者に与える可能性がある。このため、吸入空気量Ｑａが多いときには、嵩上げ制御を実行しないのが好ましい。実施例では、これを考慮してステップＳ１２０の処理を実行するものとした。

ステップＳ１２０でエンジン１２の吸入空気量Ｑａが閾値Ｑａｒｅｆ以上のときには、嵩上げ制御の実行を許可しないと判断し、嵩上げ制御フラグＦｕｐに値０を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、嵩上げ制御フラグＦｕｐは、嵩上げ制御の実行の有無を示すフラグである。続いて、嵩上げ量ΔＰｃｕｐに値０を設定し（ステップＳ１４０）、要求過給圧Ｐｃｒｑに嵩上げ量ΔＰｃｕｐを加えた値を目標過給圧Ｐｃ＊に設定し（ステップＳ１７０）、設定した目標過給圧Ｐｃ＊に基づいてウェイストゲートバルブ４４を制御して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。要求過給圧Ｐｃｒｑに等しい目標過給圧Ｐｃ＊を用いたウェイストゲートバルブ４４の制御が上述の「通常制御」に相当する。

ステップＳ１２０でエンジン１２の吸入空気量Ｑａが閾値Ｑａｒｅｆ未満のときには、嵩上げ制御の実行を許可すると判断し、嵩上げ制御フラグＦｕｐに値１を設定する（ステップＳ１５０）。続いて、吸入空気量Ｑａおよび要求過給圧Ｐｃｒｑに基づいて正の範囲内で嵩上げ量ΔＰｃｕｐを設定し（ステップＳ１６０）、設定した嵩上げ量ΔＰｃｕｐを要求過給圧Ｐｃｒｑに加えた値を目標過給圧Ｐｃ＊に設定し（ステップＳ１７０）、設定した目標過給圧Ｐｃ＊に基づいてウェイストゲートバルブ４４を制御して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。要求過給圧Ｐｃｒｑよりも大きい目標過給圧Ｐｃ＊を用いたウェイストゲートバルブ４４の制御が上述の「嵩上げ制御」に相当する。

ここで、嵩上げ量ΔＰｃｕｐは、吸入空気量Ｑａおよび要求過給圧Ｐｃｒｑと嵩上げ量設定用マップとを用いて設定される。嵩上げ量設定用マップは、吸入空気量Ｑａおよび要求過給圧Ｐｃｒｑと嵩上げ量ΔＰｃｕｐとの関係として予め定められ、図示しないＲＯＭに記憶されている。嵩上げ量ΔＰｃｕｐは、例えば、吸入空気量Ｑａが少ないほど大きくなり、且つ、要求過給圧Ｐｃｒｑが大きいほど大きくなるように設定される。

次に、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断について説明する。図４は、電子制御ユニット７０により実行される異常診断ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。

図４の異常診断ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０は、最初に、エンジン１２の吸入空気量Ｑａや回転数Ｎｅ、過給圧Ｐｃ、スロットル開度ＴＨ、嵩上げ制御フラグＦｕｐなどのデータを入力する（ステップＳ２００）。ここで、吸入空気量Ｑａや回転数Ｎｅは、図３の過給制御ルーチンのステップＳ１００と同様に入力される。過給圧Ｐｃは、過給圧センサ２３ｃにより検出された値が入力される。スロットル開度ＴＨは、スロットルポジションセンサ２６ａにより検出された値が入力される。嵩上げ制御フラグＦｕｐは、図３の過給制御ルーチンにより設定された値が入力される。

こうしてデータを入力すると、嵩上げ制御フラグＦｕｐの値を調べる（ステップＳ２１０）。嵩上げ制御フラグＦｕｐが値０のときには、嵩上げ制御を実行していないと判断する。続いて、過給圧Ｐｃに対応する吸入空気量（理論値）である対応空気量Ｑａｔｈを設定し（ステップＳ２２０）、値ΔＱａｄ１を加算値ΔＱａｄに設定し（ステップＳ２３０）、対応空気量Ｑａｔｈに加算値ΔＱａｄを加えた値を許容上限値Ｑａｍａｘに設定する（ステップＳ２４０）。

ここで、対応空気量Ｑａｔｈは、過給圧Ｐｃとスロットル開度ＴＨと対応空気量設定用マップとを用いて設定される。対応空気量設定用マップは、過給圧Ｐｃとスロットル開度ＴＨと対応空気量Ｑａｔｈとの関係として予め定められ、図示しないＲＯＭに記憶されている。図５は、対応空気量設定用マップの一例を示す説明図である。図示するように、対応空気量Ｑａｔｈは、過給圧Ｐｃが大きいほど多くなり且つスロットル開度ＴＨが大きいほど多くなるように設定される。許容上限値Ｑａｍａｘは、吸入空気量Ｑａについての許容範囲（吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係が正常であると判定できる範囲）の上限値である。

こうして許容上限値Ｑｍａｘを設定すると、吸入空気量Ｑａを許容上限値Ｑａｍａｘと比較する（ステップＳ３００）。吸入空気量Ｑａが許容上限値Ｑａｍａｘ以下のときには、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係は正常であると判定して（ステップＳ３１０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ３００で吸入空気量Ｑａが許容上限値Ｑａｍａｘよりも大きいときには、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係に異常が生じていると判定して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。この場合、電子制御ユニット７０は、過給制御について、図３の過給圧制御ルーチンに代えてフェールセーフ過給制御を実行する。フェールセーフ過給制御では、図３の過給圧制御ルーチンを実行するときに比して過給圧Ｐｃが小さくなるようにウェイストゲートバルブ４４を制御する。例えば、エンジン１２が過給機４０を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作するようにウェイストゲートバルブ４４を全開にする。

吸入空気量Ｑａが許容上限値Ｑａｍａｘよりも大きいときには、過給圧について、過給圧センサ２３ｃにより検出される過給圧Ｐｃが実際の過給圧Ｐｃａｃｔに比してある程度小さい可能性がある。この場合、タービン４１およびコンプレッサ４２が過回転に至る可能性がある。これを踏まえて、実施例では、吸入空気量Ｑａが許容上限値Ｑａｍａｘよりも大きいときには、フェールセーフ過給制御を実行するものとした。これにより、タービン４１およびコンプレッサ４２が過回転に至るのを抑制することができる。

ステップＳ２１０で嵩上げ制御フラグＦｕｐが値１のときには、嵩上げ制御を実行していると判断する。続いて、ステップＳ２２０の処理と同様に過給圧Ｐｃに対応する対応空気量Ｑａｔｈを設定し（ステップＳ２５０）、上述の値ΔＱ１よりも小さい値ΔＱ２を加算値ΔＱａｄに設定し（ステップＳ２６０）、対応空気量Ｑａｔｈに加算値ΔＱａｄを加えた値を許容上限値Ｑａｍａｘに設定する（ステップＳ２７０）。

そして、嵩上げ制御の実行開始からの経過時間Ｔｕｐを入力し（ステップＳ２８０）、入力した経過時間Ｔｕｐを閾値Ｔｕｐｒｅｆと比較する（ステップＳ２９０）。そして、経過時間Ｔｕｐが閾値Ｔｕｐｒｅｆ未満のときには、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行することなく（ステップＳ３００～Ｓ３２０を実行することなく）、本ルーチンを終了する。ここで、経過時間Ｔｕｐは、嵩上げ制御の実行を開始したときに計時を開始した図示しないタイマの値を読み込んで入力される。閾値Ｔｕｐｒｅｆの意味や、経過時間Ｔｕｐが閾値Ｔｕｐｒｅｆ未満のときに吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行しない理由については後述する。

ステップＳ２９０で経過時間Ｔｕｐが閾値Ｔｕｐｒｅｆ以上のときには、吸入空気量Ｑａと許容上限値Ｑａｍａｘとの比較により吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行して（ステップＳ３００～Ｓ３２０）、本ルーチンを終了する。

ここで、嵩上げ制御を実行しているときに、嵩上げ制御を実行していないときに比して、加算値ΔＱａｄを小さくして許容上限値Ｑａｍａｘを小さくする理由について説明する。図６は、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係が正常であるときの吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の一例を示す説明図である。この関係は、発明者らが実験や解析により定めた関係である。図中、実線は、嵩上げ制御を実行していないとき（嵩上げ制御フラグＦｕｐが値０のとき）の関係を示し、破線は、嵩上げ制御を実行しているとき（嵩上げ制御フラグＦｕｐが値１のとき）の関係を示す。図示するように、嵩上げ制御を実行しているときには、嵩上げ制御を実行していないときに比して、同一の過給圧Ｐｃに対して吸入空気量Ｑａが少なくなることが分かる。これを踏まえて、実施例では、上述のように加算値ΔＱａｄひいては許容上限値Ｑａｍａｘを設定するものとした。これにより、嵩上げ制御の実行の有無に応じて、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断をより適切に行なうことができる。

続いて、嵩上げ制御の実行開始からの経過時間Ｔｕｐが閾値Ｔｕｐｒｅｆ未満のときに吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行しない理由について説明する。図７は、嵩上げ制御フラグＦｕｐ、目標過給圧Ｐｃ＊、過給圧Ｐｃ、スロットル開度ＴＨ、加算値ΔＱａｄ、吸入空気量Ｑａ、許容上限値Ｑａｍａｘ、経過時間Ｔｕｐ、異常診断の実行の有無の様子の一例を示す説明図である。実施例では、嵩上げ制御を実行開始すると（時刻ｔ１）、加算値ΔＱａｄを値ΔＱａｄ１からそれよりも小さい値ΔＱａｄ２に切り替える。このことと、嵩上げ制御の実行開始前後で過給圧Ｐｃ（対応空気量Ｑａｔｈ）の変化が小さいこととを考慮すると、嵩上げ制御の実行開始直後には、許容上限値ΔＱａｄｍａｘを小さくなる。このため、このときに吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行すると、この関係が正常であるにも拘わらずに異常であると誤診断する可能性がある。これを踏まえて、実施例では、嵩上げ制御の実行開始からの経過時間Ｔｕｐが閾値Ｔｕｐｒｅｆ未満のときには、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行しないものとした。これにより、この異常診断での誤診断を回避することができる。閾値Ｔｕｐｒｅｆは、この誤診断を回避できるように実験や解析により予め定められる。

以上説明した実施例のエンジン装置１０では、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃに基づく許容上限値Ｑａｍａｘとの比較により、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行する。この場合、嵩上げ制御を実行しているときには、嵩上げ制御を実行していないときに比して小さくなるように許容上限値Ｑａｍａｘを設定する。これにより、吸入空気量と過給圧との関係の異常診断における誤診断を抑制することができる。

しかも、エンジン装置１０では、嵩上げ制御の実行開始から所定時間Ｔｕｐｒｅｆが経過するまでは、吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行しない。これにより、この間の誤診断を回避することができる。

実施例のエンジン装置１０では、吸入空気量Ｑａが閾値Ｑａｒｅｆ以上のときには、嵩上げ制御を実行せずに、吸入空気量Ｑａが閾値Ｑａｒｅｆ未満のときには、嵩上げ制御を実行するものとした。しかし、吸入空気量Ｑａが閾値Ｑａｒｅｆ未満のときでも、禁止条件が成立しているときには、嵩上げ制御を実行しないものとしてもよい。

ここで、禁止条件としては、例えば、浄化装置３７，３８の触媒３７ａ，３８ａの温度Ｔｃ１，Ｔｃ２が閾値Ｔｃｒｅｆ１，Ｔｃｒｅｆ２未満である条件を挙げることができる。閾値Ｔｃｒｅｆ１，Ｔｃｒｅｆ２は、触媒３７ａ，３８ａの暖機が要求されているか否かを判定するのに用いられる閾値である。嵩上げ制御を実行すると、嵩上げ制御を実行しない場合に比して、バイパス管３６を流通する排気量が少なくなると共にタービン４１を流通する排気量が多くなり、排気の熱エネルギのうちタービン４１により奪われる熱エネルギが大きくなる。このため、触媒３７ａ，３８ａの暖機が要求されているときには、嵩上げ制御を実行しないのが好ましい。

また、禁止条件としては、吸気管２３内の凝縮水量Ｑｗが閾値Ｑｗｒｅｆ以上である条件も挙げることができる。凝縮水は、吸気管２３内で吸入空気がインタークーラ２５により冷却されることにより生じる場合がある。閾値Ｑｗｒｅｆは、吸気管２３内の凝縮水量Ｑｗが許容範囲内であるか否かを判定するのに用いられる閾値である。吸入空気量Ｑａが少ないときには、過給制御を実行すると吸気管２３内で凝縮水が生じやすい（嵩上げ制御を実行すると凝縮水がより生じやすい）ことが知られている。また、凝縮水量Ｑｗが多いと、燃料噴射弁２８の腐食などを招く可能性がある。これらのため、吸気管２３内の凝縮水量Ｑｗが閾値Ｑｗｒｅｆ以上のときには、嵩上げ制御を実行しないのが好ましい。

実施例のエンジン装置１０では、嵩上げ制御を実行する際に、エンジン１２の吸入空気量Ｑａおよび要求過給圧Ｐｃｒｑに基づいて嵩上げ量ΔＰｃｕｐを設定するものとした。しかし、この際に、吸入空気量Ｑａおよび要求過給圧Ｐｃｒｑのうちの何れか１つだけに基づいて嵩上げ量ΔＰｃｕｐを設定するものとしてもよい。また、吸入空気量Ｑａに代えて、吸入空気量Ｑａに空気密度に関する補正を施して得られる補正後空気量Ｑａｃｏを用いるものとしてもよい。ここで、空気密度に関する補正としては、例えば、エンジン１２の吸気温を用いた補正を挙げることができる。エンジン１２の吸気温としては、例えば、大気圧センサ５０からの大気圧Ｐｏｕｔや、サージ圧センサ２７ａを用いることができる。

実施例のエンジン装置１０では、嵩上げ制御を実行するときには、エンジン１２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づく要求過給圧Ｐｃｒｑと、吸入空気量Ｑａおよび要求過給圧Ｐｃｒｑに基づく嵩上げ量ΔＰｃｕｐと、の和を目標過給圧Ｐｃ＊に設定してウェイストゲートバルブ４４を制御するものとした。しかし、嵩上げ制御を実行するときには、エンジン１２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬと吸入空気量Ｑａとに基づいて直接に目標過給圧Ｐｃ＊に設定してウェイストゲートバルブ４４を制御するものとしてもよい。

実施例のエンジン装置１０では、嵩上げ制御を実行していないときには値ΔＱａｄ１を加算値ΔＱａｄに設定し、嵩上げ制御を実行しているときには値ΔＱａｄ１よりも小さい値ΔＱａｄ２を加算値ΔＱａｄに設定し、対応空気量Ｑａｔｈに加算値ΔＱａｄを加えた値を許容上限値Ｑａｍａｘに設定するものとした。ここで、値ΔＱａｄ１，ΔＱａｄ２は、一律の値が用いられるものとした。しかし、値ΔＱａｄ１，ΔＱａｄ２は、エンジン１２の回転数Ｎｅに基づく値が設定されるものとしてもよい。この場合、値ΔＱａｄ１，ΔＱａｄ２は、エンジン１２の回転数Ｎｅと加算値設定用マップとを用いて設定されるものとしてもよい。加算値設定用マップは、エンジン１２の回転数Ｎｅと値ΔＱａｄ１，ΔＱａｄ２との関係として予め設定されている。図８は、加算値設定用マップの一例を示す説明図である。図示するように、値ΔＱａｄ１，ΔＱａｄ２は、エンジン１２の回転数Ｎｅが大きいほど大きくなるように設定される。これは、エンジン１２の回転数Ｎｅが大きいほど排気エネルギが小さくなり、同一の過給圧Ｐｃを実現するのに必要な吸入空気量Ｑａが多くなるためである。このように加算値ΔＱａｄを設定することにより、許容上限値Ｑａｍａｘをより適切に設定することができる。

実施例のエンジン装置１０では、嵩上げ制御を実行していないときには値ΔＱａｄ１を加算値ΔＱａｄに設定し、嵩上げ制御を実行しているときには値ΔＱａｄ１よりも小さい値ΔＱａｄ２を加算値ΔＱａｄに設定し、対応空気量Ｑａｔｈに加算値ΔＱａｄを加えた値を許容上限値Ｑａｍａｘに設定するものとした。しかし、嵩上げ制御を実行していて且つ嵩上げ量ΔＰｃｕｐが閾値ΔＰｃｒｅｆ未満のときには、嵩上げ制御を実行していないときと同一の値（Ｑａｔｈ＋ΔＱａｄ１）を許容上限値Ｑａｍａｘに設定するものとしてもよい。これは、嵩上げ制御の影響が小さいときには、嵩上げ制御を実行していないときと同様に考えてもよいためである。

実施例のエンジン装置１０では、過給圧Ｐｃに対応する対応空気量Ｑａｔｈと、嵩上げ制御の実行の有無に基づく加算値ΔＱａｄと、の和を許容上限値Ｑａｍａｘに設定し、吸入空気量Ｑａと許容上限値Ｑａｍａｘとの比較により吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行するものとした。しかし、対応空気量Ｑａｔｈから嵩上げ制御の実行の有無に基づく減算値ΔＱｓｔを減じた値を許容下限値Ｑａｍｉｎに設定し、吸入空気量Ｑａと許容上下限値Ｑａｍａｘ，Ｑａｍｉｎとの比較により吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行するものとしてもよい。

実施例のエンジン装置１０では、過給圧Ｐｃに対応する対応空気量Ｑａｔｈと、嵩上げ制御の実行の有無に基づく加算値ΔＱａｄと、の和を許容上限値Ｑａｍａｘに設定し、吸入空気量Ｑａと許容上限値Ｑａｍａｘとの比較により吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行するものとした。しかし、吸入空気量Ｑａに対応する対応過給圧Ｐｃｔｈから嵩上げ制御の実行の有無に基づく減算値ΔＰｓｔを減じた値を許容下限値Ｐｃｍｉｎに設定し、過給圧Ｐｃと許容下限値Ｐｃｍｉｎとの比較により吸入空気量Ｑａと過給圧Ｐｃとの関係の異常診断を実行するものとしてもよい。

実施例では、一般的な自動車や各種のハイブリッド自動車に搭載されるエンジン装置１０の形態とした。しかし、自動車以外の車両に搭載されるエンジン装置の形態としてもよいし、建設設備などの移動しない設備に搭載されるエンジン装置の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン１２が「エンジン」に相当し、過給機４０が「過給機」に相当し、電子制御ユニット７０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

１０エンジン装置、１２エンジン、１４クランクシャフト、１４ａクランクポジションセンサ、２２エアクリーナ、２３吸気管、２３ａエアフローメータ、２３ｂ吸気圧センサ、２３ｃ過給圧センサ、２４バイパス管、２５インタークーラ、２６スロットルバルブ、２６ａスロットルポジションセンサ、２７サージタンク、２７ａサージ圧センサ、２７ｂ温度センサ、２８燃料噴射弁、２９吸気バルブ、３０燃焼室、３１点火プラグ、３２ピストン、３４排気バルブ、３５排気管、３５ａフロント空燃比センサ、３５ｂリヤ空燃比センサ、３６バイパス管、３７，３８浄化装置、３７ａ，３８ａ触媒、４０過給機、４１タービン、４２コンプレッサ、４３連結軸、４４ウェイストゲートバルブ、４５ブローオフバルブ、５０大気圧センサ、７０電子制御ユニット。

Claims

エンジンと、
前記エンジンの排気管に配置されるタービン、前記エンジンの吸気管に配置されると共に前記タービンにより駆動されるコンプレッサ、前記排気管における前記タービンの上流側と下流側とを連絡するバイパス管に設けられるウェイストゲートバルブを有する過給機と、
前記エンジンと前記過給機とを制御すると共に、前記エンジンの吸入空気量と前記吸気管における前記コンプレッサの下流側の圧力である過給圧との関係の異常診断を実行する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、所定条件が成立しているときには、前記所定条件が成立していないときに比して前記過給圧が大きくなるように前記ウェイストゲートバルブを制御する嵩上げ制御を実行し、
更に、前記制御装置は、前記嵩上げ制御の実行の有無に基づいて前記異常診断に用いる閾値を設定し、
更に、前記制御装置は、前記吸入空気量と、前記過給圧に基づく前記吸入空気量の許容上限値と、の比較により前記異常診断を実行し、
更に、前記制御装置は、前記嵩上げ制御を実行しているときには、前記嵩上げ制御を実行していないときに比して小さくなるように前記許容上限値を設定する、
エンジン装置。
請求項１記載のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記嵩上げ制御の実行開始から所定時間が経過するまでは、前記異常診断を実行しない、
エンジン装置。
請求項１または２記載のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記エンジンの回転数が大きいときには、前記エンジンの回転数が小さいときに比して大きくなるように前記許容上限値を設定する、
エンジン装置。
請求項１ないし３のうちの何れか１つの請求項に記載のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記嵩上げ制御を実行しているときに、前記嵩上げ制御を実行していないときに対する前記過給圧の嵩上げ量が所定量以下のときには、前記嵩上げ制御を実行していないときと同一の値を前記閾値に設定する、
エンジン装置。
請求項１ないし４のうちの何れか１つの請求項に記載のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記嵩上げ制御を実行するときには、前記嵩上げ制御を実行しないときに比して、要求過給圧および／または前記吸入空気量に基づく嵩上げ量だけ前記過給圧が大きくなるように前記ウェイストゲートバルブを制御する、
エンジン装置。