JP2007009877A - 過給圧制御システムの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＴＣＶ（タービンコントロールバルブ）への通電をデューティ制御してＷＧＶ（ウェイストゲートバルブ）の開度を制御することで過給機により過給される吸入空気の実過給圧を制御するシステムにおいて、ＴＣＶ制御デューティ値の変化に対する実過給圧の変化特性の異常を検出できるようにする。
【解決手段】 エンジン１１が定常運転状態のときに、ＴＣＶ制御デューティ値を強制的に例えば０％（ＷＧＶ３６の全開相当値）から１００％（ＷＧＶ３６の全閉相当値）まで所定量ずつ変化させて、ＴＣＶ制御デューティ値を所定量だけ変化させる毎にＴＣＶ制御デューティ値に対応する目標過給圧（正常なシステムの実過給圧に相当する値）と実過給圧との偏差を算出し、この偏差を異常判定値と比較して、ＴＣＶ制御デューティ値の変化に対する実過給圧の変化特性の異常（リニアリティの低下等）の有無を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、過給機により過給される吸入空気の過給圧を制御する過給圧制御システムの異常診断装置に関するものである。

従来より、車両に搭載される内燃機関においては、高出力化等を目的として、排気タービン駆動式過給機（いわゆるターボチャージャ）を搭載したものがある。この排気タービン駆動式過給機の一般的な構成は、内燃機関の排気通路に設けた排気タービンと吸気通路に設けたコンプレッサとを連結し、排出ガスの運動エネルギーで排気タービンを回転駆動することでコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給するようにしている。

この過給機により過給される吸入空気の過給圧を制御する技術としては、特許文献１（特開２０００−３４５８５２号公報）に記載されているように、排気タービンをバイパスする排気バイパス通路にＷＧＶ（ウェィストゲートバルブ）を設け、過給圧センサで検出した実過給圧を目標過給圧に一致させるようにＷＧＶの開度をフィードバック制御して排気タービンに供給される排出ガス量を制御することで、排気タービンと一体的に回転するコンプレッサの回転速度を制御して実過給圧を目標過給圧に制御するようにしたものがある。

更に、この過給圧制御システムの異常診断技術としては、特許文献１に記載されているように、実過給圧と目標過給圧との偏差と、この偏差に基づいて算出されるフィードバック補正量とを、それぞれ所定の判定値と比較して、過給圧制御部品の故障の有無を判定するようにしたものがある。
特開２０００−３４５８５２号公報

ところで、図３に示すように、正常な過給圧制御システムでは、ＷＧＶの開度を制御するためのＷＧＶ制御信号（ＷＧＶを駆動する電磁弁の制御デューティ値Ｄuty ）の変化に対して実過給圧がある程度のリニアリティ（直線性）を持って変化するが、例えば、ＷＧＶを駆動する電磁弁内にオイル等の異物が付着した過給圧制御システムでは、一部の領域でＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性が変化して、ＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性のリニアリティが低下してしまうことがある。このような異常が発生すると、過給圧制御の制御性が低下してしまう可能性がある。

しかし、上記特許文献１の異常診断技術では、ＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性についは全く考慮されていないため、実過給圧の変化特性の異常（リニアリティの低下等）を検出することができないという欠点がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、実過給圧の変化特性の異常を検出することができる過給圧制御システムの異常診断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンによってコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機と、排気タービンをバイパスする排気バイパス通路を開閉するウェィストゲートバルブ（以下「ＷＧＶ」と表記する）とを備え、ＷＧＶの開度を制御して過給機により過給される吸入空気の実過給圧を制御する過給圧制御システムにおいて、内燃機関が定常運転状態のときにＷＧＶの開度を制御するためのＷＧＶ制御信号を強制的に変化させて、そのときの実過給圧に基づいてＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性の異常の有無を判定するようにしたものである。

内燃機関が定常運転状態のときにＷＧＶ制御信号を強制的に変化させて、そのときの実過給圧の挙動を監視すれば、ＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性を評価することができ、ＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性の異常（リニアリティの低下等）の有無を判定することができる。これにより、実過給圧の変化特性の異常が発生した場合に、その異常を早期に検出することが可能となる。

本発明の異常診断のように、内燃機関が定常運転状態のときにＷＧＶ制御信号を強制的に変化させてＷＧＶの開度を変化させると、実過給圧が変化して吸入空気量が変化するため、トルク変動が発生して、ドライバビリティが低下する可能性がある。

そこで、本発明は、請求項２のように、内燃機関の要求トルクを実現するように内燃機関の制御パラメータを算出するトルクディマンド制御を実行するシステムに適用すると良い。このようにすれば、異常診断の際にＷＧＶ制御信号を強制的に変化させてＷＧＶの開度を変化させても、そのＷＧＶの開度変化によるトルク変化が発生しないように（つまり、要求トルクが保持されるように）、トルクディマンド制御によって自動的に内燃機関の制御パラメータ（例えば、目標スロットル開度等）が補正されるため、トルク変動の発生を防止することができ、ドライバビリティを向上させることができる。

また、トルクディマンド制御を実行しないシステムの場合には、請求項３のように、ＷＧＶ制御信号を強制的に変化させたときのトルク変動を抑えるように内燃機関の制御パラメータを補正するトルク補正を実行するようにすると良い。このようにすれば、トルクディマンド制御を実行しないシステムの場合でも、異常診断の際にＷＧＶ制御信号を強制的に変化させてＷＧＶの開度を変化させたときに、そのＷＧＶの開度変化によるトルク変化を打ち消すように内燃機関の制御パラメータ（例えば、目標スロットル開度等）を補正して、トルク変動の発生を防止することができ、ドライバビリティを向上させることができる。

ところで、ＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性の異常を確実に検出するには、ＷＧＶ制御信号を強制的に変化させる際の変化領域をできるだけ広くする（例えば、ＷＧＶの開度を全閉付近から全開付近まで変化させる）ことが好ましい。しかし、内燃機関が低負荷領域や低回転速度領域のときには、既にスロットル開度が小さく、スロットル開度を減少補正する余裕が十分に残されていないため、ＷＧＶの開度を小さくしたときのトルク増加分を、スロットル開度の減少補正によるトルク減少分で打ち消しきれない可能性がある。一方、内燃機関が高負荷領域や高回転速度領域のときには、既にスロットル開度が大きく、スロットル開度を増加補正する余裕が十分に残されていないため、ＷＧＶの開度を大きくしたときのトルク減少分を、スロットル開度の増加補正によるトルク増加分で打ち消しきれない可能性がある。

これらの事情を考慮に入れて、請求項４のように、内燃機関が中負荷・中回転速度領域で定常運転状態のときにＷＧＶ制御信号を強制的に変化させて実過給圧の変化特性の異常診断を実行するようにすると良い。内燃機関が中負荷・中回転速度領域のときには、スロットル開度が中間領域にあってスロットル開度を増加方向と減少方向の両方向に補正する余裕が十分に残っているため、ＷＧＶの開度を小さくしたときのトルク増加分を、スロットル開度の減少補正によるトルク減少分で確実に打ち消すことができると共に、ＷＧＶの開度を大きくしたときのトルク減少分を、スロットル開度の増加補正によるトルク増加分で確実打ち消すことができる。これにより、異常診断の際に、トルク変動の発生を確実に防止しながら、ＷＧＶ制御信号の変化領域を広くする（例えば、ＷＧＶの開度を全閉付近から全開付近まで変化させる）ことができ、実過給圧の変化特性の異常が発生した場合に、その異常を確実に検出することができる。

また、実過給圧の変化特性の具体的な異常診断方法は、請求項５のように、ＷＧＶ制御信号を強制的に所定量だけ変化させる毎に該ＷＧＶ制御信号に対応する目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいてＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性の異常の有無を判定するようにすると良い。正常なシステムであれば、ＷＧＶ制御信号を強制的に変化させてＷＧＶの開度を変化させたときに、実過給圧がＷＧＶ制御信号に対応する目標過給圧とほぼ同じになるため、ＷＧＶ制御信号を強制的に所定量だけ変化させる毎に該ＷＧＶ制御信号に対応する目標過給圧（正常なシステムの実過給圧に相当する値）と実過給圧との偏差を評価すれば、ＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性の異常の有無を精度良く判定することができる。

或は、請求項６のように、ＷＧＶ制御信号を強制的に所定量だけ変化させる毎に実過給圧の変化量又は変化率に基づいてＷＧＶ制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性の異常の有無を判定するようにしても良い。このようにしても、ＷＧＶ制御信号変化に対する実過給圧の変化特性の異常の有無を精度良く判定することができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、後述する排気タービン駆動式過給機２８のコンプレッサ３０と、このコンプレッサ３０で加圧された吸入空気を冷却するインタークーラー３１とが設けられている。このインタークーラー３１の下流側に、スロットルバルブ１６上流側の吸気圧（以下「過給圧」という）を検出する過給圧センサ３２が設けられている。尚、過給圧センサ３２に吸気温センサを一体的に設けるようにしても良い。この過給圧センサ３２の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、スロットルバルブ１６下流側の吸気圧（以下単に「吸気圧」という）を検出する吸気圧センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって各気筒の混合気に着火される。

一方、エンジンの排気管２３には、排出ガスを浄化する三元触媒等の上流側触媒２４と下流側触媒２５が１つの触媒ケース内に所定の間隔を隔てて設けられている。この上流側触媒２４の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する第１の排出ガスセンサ２６（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、上流側触媒２４と下流側触媒２５との間に、第２の排出ガスセンサ２７が設けられている。

このエンジン１１には、排気タービン駆動式過給機２８が搭載されている。この過給機２８は、排気管２３のうち第１の排出ガスセンサ２６の上流側に排気タービン２９が配置され、吸気管１２のうちエアフローメータ１４とスロットルバルブ１６との間にコンプレッサ３０が配置されている。過給機２８は、排気タービン２９とコンプレッサ３０とが連結され、排出ガスの運動エネルギーで排気タービン２９を回転駆動することでコンプレッサ３０を回転駆動して吸入空気を過給するようになっている。

更に、吸気管１２には、スロットルバルブ１６の上流側においてコンプレッサ３０の上流側と下流側とをバイパスさせる吸気バイパス通路３３が設けられ、この吸気バイパス通路３３の途中に、吸気バイパス通路３３を開閉するエアバイパスバルブ３４が設けられている。

一方、排気管２３には、排気タービン２９の上流側と下流側とをバイパスさせる排気バイパス通路３５が設けられ、この排気バイパス通路３５の途中に、排気バイパス通路３５を開閉するウェイストゲートバルブ（以下「ＷＧＶ」と表記する）３６が設けられている。このＷＧＶ３６は、電磁弁で構成されたタービンコントロールバルブ（以下「ＴＣＶ」と表記する）３７への通電をデューティ制御してダイヤフラム式のアクチュエータ３８を制御することでＷＧＶ３６の開度が制御されるようになっている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ３９や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ４０が取り付けられている。このクランク角センサ４０の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）４１に入力される。このＥＣＵ４１は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

また、図２に示すように、ＥＣＵ４１は、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）等に応じた要求トルクを実現するようにスロットル開度を制御するトルクディマンド制御を次のようにして実行することで、特許請求の範囲でいうトルクディマンド制御手段としての役割を果たす。

まず、アクセル開度等に基づいてマップ又は数式等により要求トルクを算出し、この要求トルクを要求吸入空気量に変換する。この要求吸入空気量と上限過給圧とに基づいてマップ又は数式等により目標吸気圧を算出し、この目標吸気圧と要求吸入空気量を、それぞれ上限過給圧に応じた上限ガード値でガード処理して最終的な目標吸気圧と最終的な要求吸入空気量を求める。

更に、図示しない大気圧センサで検出した大気圧と、過給圧センサ３２で検出した実過給圧と、上限過給圧等に基づいてマップ又は数式等により目標過給圧を算出する。その際、スポーツモードとエコノミーモードとの間で運転モードの切り換えがある場合には、その運転モードに応じて目標過給圧のマップ又は数式等を切り換える。

この後、目標過給圧と目標吸気圧と要求吸入空気量と吸気温等に基づいてマップ又は数式等により要求吸入空気量を実現するための目標スロットル開度を算出し、実スロットル開度を目標スロットル開度に一致させるようにスロットルバルブ１６をフィードバック制御する。

また、図２に示すように、ＥＣＵ４１は、過給機２８により過給される吸入空気の過給圧を次のようにして制御する。まず、上述した方法で目標過給圧を算出した後、この目標過給圧とエンジン回転速度等に基づいてマップ又は数式等により目標過給圧を実現するためのＴＣＶ制御デューティ値（ＴＣＶ３７の制御デューティ値）Ｄuty を算出する。このＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty でＴＣＶ３７への通電をデューティ制御してＷＧＶ３６の開度を制御することで、排気タービン２９に供給される排出ガス流量を制御して、排気タービン２９と一体的に回転するコンプレッサ３０の回転速度を制御して実過給圧を目標過給圧に制御する。

ところで、図３に示すように、正常な過給圧制御システムでは、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対して実過給圧がある程度のリニアリティ（直線性）を持って変化するが、例えば、ＷＧＶ３６を駆動するＴＣＶ３７内にオイル等の異物が付着した過給圧制御システムでは、一部の領域でＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧の変化特性が変化して、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧の変化特性のリニアリティが低下してしまうことがある。このような異常が発生すると、過給圧制御の制御性が低下してしまう可能性がある。

そこで、ＥＣＵ４１は、後述する図４乃至図７の過給圧制御システム異常診断用の各ルーチンを実行することで、エンジン１１が定常運転状態のときに、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を例えば０％（ＷＧＶ３６の全開相当値）から１００％（ＷＧＶ３６の全閉相当値）まで強制的に所定量ａずつ変化させて、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を所定量ａだけ変化させる毎にＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty に対応する目標過給圧Ｐtbp と実過給圧Ｐabp との偏差ΔＰを算出し、この偏差ΔＰの絶対値を所定の異常判定値ＴＰと比較して、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧Ｐabp の変化特性の異常（リニアリティの低下等）の有無を判定する。

正常なシステムであれば、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に変化させてＷＧＶ３６の開度を変化させたときに、実過給圧Ｐabp がＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty に対応する目標過給圧Ｐtbp とほぼ同じになるため、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を所定量ａだけ変化させる毎に該ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty に対応する目標過給圧Ｐtbp （正常なシステムの実過給圧に相当する値）と実過給圧Ｐabp との偏差ΔＰを異常判定値ＴＰと比較すれば、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧Ｐabp の変化特性の異常（リニアリティの低下等）の有無を精度良く判定することができる。

本実施例の異常診断のように、エンジン１１が定常運転状態のときにＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に変化させてＷＧＶ３６の開度を変化させると、実過給圧Ｐabp が変化して吸入空気量が変化するため、トルク変動が発生する可能性があるが、本実施例では、前述したトルクディマンド制御を実行するため、異常診断の際にＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に変化させてＷＧＶ３６の開度を変化させても、そのＷＧＶ３６の開度変化によるトルク変化が発生しないように（つまり、要求トルクが保持されるように）トルクディマンド制御によって自動的に目標スロットル開度等が補正されて、トルク変動の発生を防止することができる。

ところで、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧Ｐabp の変化特性の異常を確実に検出するには、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に変化させる際の変化領域をできるだけ広くする（例えば、ＷＧＶ３６の開度を全閉付近から全開付近まで変化させる）ことが好ましい。しかし、エンジン１１が低負荷領域や低回転速度領域のときには、既にスロットル開度が小さく、スロットル開度を減少補正する余裕が十分に残されていないため、ＷＧＶ３６の開度を小さくしたときのトルク増加分を、スロットル開度の減少補正によるトルク減少分で打ち消しきれない可能性がある。一方、エンジン１１が高負荷領域や高回転速度領域のときには、既にスロットル開度が大きく、スロットル開度を増加補正する余裕が十分に残されていないため、ＷＧＶ３６の開度を大きくしたときのトルク減少分を、スロットル開度の増加補正によるトルク増加分で打ち消しきれない可能性がある。

そこで、ＥＣＵ４１は、エンジン１１が中負荷・中回転速度領域で定常運転状態のときに、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に変化させて実過給圧Ｐabp の変化特性の異常診断を実行するようにしている。この理由は、エンジン１１が中負荷・中回転速度領域のときには、スロットル開度が中間領域にあってスロットル開度を増加方向と減少方向の両方向に補正する余裕が十分に残っているため、ＷＧＶ３６の開度を小さくしたときのトルク増加分を、スロットル開度の減少補正によるトルク減少分で確実に打ち消すことができると共に、ＷＧＶ３６の開度を大きくしたときのトルク減少分を、スロットル開度の増加補正によるトルク増加分で確実打ち消すことができるからである。

以上説明した過給圧制御システムの異常診断は、ＥＣＵ４１によって図４乃至図７に示す過給圧制御システム異常診断用の各ルーチンに従って実行される。以下、これらの各ルーチンの処理内容を説明する。

［定常判定ルーチン］
図４に示す定常判定ルーチンは、ＥＣＵ４１の電源オン中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、クランク角センサ４０で検出したエンジン回転速度ＮＥと、エアフローメータ１４又は吸気圧センサ１９で検出したエンジン負荷Ｌoad （吸入空気量又は吸気圧）を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、エンジン回転速度の変化量ΔＮＥ（例えば、エンジン回転速度ＮＥの今回値と前回値との差）とエンジン負荷の変化量ΔＬoad （例えば、エンジン負荷Ｌoad の今回値と前回値との差）を算出する。

この後、ステップ１０３に進み、エンジン回転速度の変化量ΔＮＥの絶対値が定常判定ＴＮＥ値よりも小さいか否かを判定すると共に、エンジン負荷の変化量ΔＬoad の絶対値が定常判定値ＴＬoad よりも小さいか否かを判定する。

その結果、エンジン回転速度の変化量ΔＮＥの絶対値が定常判定値ＴＮＥよりも小さいと判定され、且つ、エンジン負荷の変化量Ｌoad の絶対値が定常判定値ＴＬoad よりも小さいと判定された場合には、ステップ１０４に進み、定常判定フラグＸＳtable を、エンジン１１が定常運転状態であることを意味する「１」にセットする。

これに対して、上記ステップ１０３で、エンジン回転速度の変化量ΔＮＥの絶対値が定常判定値ＴＮＥ以上であると判定された場合、又は、エンジン負荷の変化量ΔＬoad の絶対値が定常判定値ＴＬoad 以上であると判定された場合には、ステップ１０５に進み、定常判定フラグＸＳtable を、エンジン１１が過渡運転状態であることを意味する「０」にリセットする。

尚、本ルーチンでは、エンジン回転速度の変化量とエンジン負荷の変化量に基づいてエンジン１１が定常運転状態であるか否かを判定するようにしたが、これに限定されず、アクセル開度の変化量、要求トルクの変化量、要求吸入空気量の変化量、要求吸気圧の変化量等に基づいてエンジン１１が定常運転状態であるか否かを判定するようにしても良い等、エンジン１１が定常運転状態であるか否かの判定方法は適宜変更しても良い。

［ＷＧＶ強制開閉モード判定ルーチン］
図５に示すＷＧＶ強制開閉モード判定ルーチンは、ＥＣＵ４１の電源オン中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、定常判定フラグＸＳtable が「１」にセットされているか否かによってエンジン１１が定常運転状態であるか否かを判定する。

その結果、エンジン１１が定常運転状態である（ＸＳtable ＝１）と判定された場合には、ステップ２０２に進み、クランク角センサ４０で検出したエンジン回転速度ＮＥが所定範囲内（ＭaxＮＥ＞ＮＥ＞ＭinＮＥ）であるか否かによってエンジン１１が中回転速度領域であるか否かを判定すると共に、エアフローメータ１４で検出した吸入空気量Ｑが所定範囲内（ＭaxＱ＞Ｑ＞ＭinＱ）であるか否かによってエンジン１１が中負荷領域であるか否かを判定する。

このステップ２０２で、エンジン１１が中回転速度領域であると判定され、且つ、エンジン１１が中負荷領域であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、ＷＧＶ強制開閉モードフラグＸＤiag を、ＷＧＶ３６の強制開閉を許可するＷＧＶ強制開閉モードであることを意味する「１」にセットする。

これに対して、上記ステップ２０２で、エンジン１１が中回転速度領域ではないと判定された場合、又は、エンジン１１が中負荷領域ではないと判定された場合には、ステップ２０４に進み、ＷＧＶ強制開閉モードフラグＸＤiag を、ＷＧＶ強制開閉モードではないことを意味する「０」にリセットする。

［異常診断実施フラグ操作ルーチン］
図６に示す異常診断実施フラグ操作ルーチンは、ＥＣＵ４１の電源オン中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、図示しないＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）がオフからオンに切り換えられたか否かを判定し、ＩＧスイッチがオフからオンに切り換えられたときに、ステップ３０２に進み、異常診断実施フラグＸＤone を、今回のトリップ中（ＩＧスイッチのオン中）に過給圧制御システムの異常診断が未実施であることを意味する「０」にリセットする。

［過給圧制御システム異常診断ルーチン］
図７に示す過給圧制御システム異常診断ルーチンは、ＥＣＵ４１の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、異常診断実施フラグＸＤone が「０」にリセットされているか否かによって今回のトリップ中に過給圧制御システムの異常診断が未実施であるか否かを判定し、次のステップ４０２で、ＷＧＶ強制開閉モードフラグＸＤiag が「１」にセットされているか否かによってＷＧＶ３６の強制開閉を許可するＷＧＶ強制開閉モードであるか否かを判定する。

上記ステップ４０１で、今回のトリップ中に過給圧制御システムの異常診断が既に１回実施されている（ＸＤone ＝１）と判定された場合、又は、上記ステップ４０２で、ＷＧＶ強制開閉モードではない（ＸＤiag ＝０）と判定された場合には、ステップ４０４以降の過給圧制御システムの異常診断に関する処理を実行することなく、ステップ４０３に進み、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を通常時のデューティ値Ｎormal Ｄuty に戻す又は保持する。その際、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を後述するＷＧＶ強制開閉用のデューティ値Ｄiag Ｄuty から通常時のデューティ値Ｎormal Ｄuty に戻す場合には、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty をなまし処理して徐々に通常時のデューティ値Ｎormal Ｄuty に近付けていく。

一方、上記ステップ４０１で、今回のトリップ中に過給圧制御システムの異常診断が１回も実施されていない（ＸＤone ＝０）と判定され、且つ、上記ステップ４０２で、ＷＧＶ強制開閉モードである（ＸＤiag ＝１）と判定された場合には、ステップ４０４以降の過給圧制御システムの異常診断に関する処理を次のようにして実行する。

まず、ステップ４０４で、初回判定フラグＸInitial が「０」にリセットされているか否かを判定する。過給圧制御システムの異常診断に関する処理を開始する際には、初回判定フラグＸInitial が「０」にリセットされているため、このステップ４０４で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ４０５に進み、ＷＧＶ強制開閉用のデューティ値Ｄiag Ｄuty を初期値Initial （例えば０％）にセットした後、ステップ４０６に進み、初回判定フラグＸInitial を「１」にセットして、ステップ４０７に進む。

このステップ４０６で初回判定フラグＸInitial が「１」にセットされた後は、上記ステップ４０４で「Ｎｏ」と判定されて、ステップ４０５，４０６の処理を飛ばして、ステップ４０７に進む。

次のステップ４０７で、ＷＧＶ強制開閉用のデューティ値Ｄiag Ｄuty を所定量ａだけ増加させた後、ステップ４０８に進み、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty をＷＧＶ強制開閉用のデューティ値Ｄiag Ｄuty に設定する。これにより、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に所定量ａずつ増加させる。

この後、ステップ４０９に進み、過給圧センサ３２で検出した実過給圧Ｐabp を読み込んだ後、ステップ４１０に進み、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty に対応した目標過給圧Ｐtbp （正常なシステムの実過給圧に相当する値）を読み込む。この後、ステップ４１１に進み、実過給圧Ｐabp と目標過給圧Ｐtbp との偏差ΔＰを算出した後、ステップ４１２に進み、実過給圧Ｐabp と目標過給圧Ｐtbp との偏差ΔＰの絶対値が異常判定値ＴＰよりも大きいか否かを判定する。

その結果、ステップ４１２で、実過給圧Ｐabp と目標過給圧Ｐtbp との偏差ΔＰの絶対値が異常判定値ＴＰ以下であると判定された場合には、ステップ４１３に進み、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty が上限値ＭaxＤuty （例えば１００％）に到達したか否かを判定する。

このステップ４１３で、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty が上限値ＭaxＤuty よりも小さいと判定された場合には、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty が上限値ＭaxＤuty に到達するまで、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に所定量ａだけ増加させる毎に、実過給圧Ｐabp と目標過給圧Ｐtbp との偏差ΔＰの絶対値が異常判定値ＴＰよりも大きいか否かを判定する処理を繰り返す（ステップ４０１〜４１２）。

上記ステップ４１３で、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty が上限値ＭaxＤuty に到達したと判定される前に、上記ステップ４１２で、実過給圧Ｐabp と目標過給圧Ｐtbp との偏差ΔＰの絶対値が異常判定値ＴＰよりも大きいと判定された場合には、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧Ｐabp の変化特性の異常（リニアリティの低下等）有りと判断して、ステップ４１４に進み、異常判定フラグＸＦaultを「１」にセットした後、ステップ４１５に進み、異常診断実施フラグＸＤone を「１」にセットし、次のステップ４１６で、ＷＧＶ強制開閉用のデューティ値Ｄiag Ｄuty を「０」にリセットすると共に、初回判定フラグＸInitial を「０」にリセットして、本ルーチンを終了する。

これに対して、上記ステップ４１２で、実過給圧Ｐabp と目標過給圧Ｐtbp との偏差ΔＰの絶対値が異常判定値ＴＰよりも大きいと判定されることなく、上記ステップ４１３で、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty が上限値ＭaxＤuty に到達したと判定された場合には、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧Ｐabp の変化特性の異常無し（正常）と判断して、ステップ４１５に進み、異常診断実施フラグＸＤone を「１」にセットし、次のステップ４１６で、ＷＧＶ強制開閉用のデューティ値Ｄiag Ｄuty を「０」にリセットすると共に、初回判定フラグＸInitial を「０」にリセットして、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例では、エンジン１１が定常運転状態のときに、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に所定量ａずつ変化させて、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を所定量ａだけ変化させる毎にＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty に対応する目標過給圧Ｐtbp と実過給圧Ｐabp との偏差ΔＰの絶対値を異常判定値ＴＰと比較して、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧Ｐabp の変化特性の異常（リニアリティの低下等）の有無を判定するようにしたので、実過給圧Ｐabp の変化特性の異常の有無を精度良く判定することができ、実過給圧Ｐabp の変化特性の異常（リニアリティの低下等）が発生した場合に、その異常を早期に検出することが可能となる。

しかも、本実施例では、トルクディマンド制御を実行するため、異常診断の際にＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に変化させてＷＧＶ３６の開度を変化させても、そのＷＧＶ３６の開度変化によるトルク変化が発生しないように（つまり、要求トルクが保持されるように）、トルクディマンド制御によって自動的に目標スロットル開度等が補正されて、トルク変動の発生を防止することができ、異常診断時のドライバビリティを向上させることができる。

また、本実施例では、エンジン１１が中負荷・中回転速度領域のときには、スロットル開度が中間領域にあってスロットル開度を増加方向と減少方向の両方向に補正する余裕が十分に残っているため、ＷＧＶ３６の開度を変化させたときのトルク変化分を、スロットル開度の減少補正又は増加補正によるトルク変化分で確実に打ち消すことができることに着目して、エンジン１１が中負荷・中回転速度領域のときに、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に変化させて実過給圧Ｐabp の変化特性の異常診断を実行するようにしたので、異常診断の際に、トルク変動の発生を確実に防止しながら、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化領域を広くする（ＷＧＶ３６の開度を全閉付近から全開付近まで変化させる）ことができ、実過給圧Ｐabp の変化特性の異常が発生した場合に、その異常を確実に検出することができる。

尚、上記実施例では、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に所定量ａずつ変化させる毎にＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty に対応する目標過給圧Ｐtbp と実過給圧Ｐabp との偏差ΔＰを異常判定値ＴＰと比較して、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧Ｐabp の変化特性の異常の有無を判定するようにしたが、実過給圧Ｐabp の変化特性の異常判定方法は適宜変更しても良い。

例えば、図８に示すように、ステップ４１１で実過給圧Ｐabp と目標過給圧Ｐtbp との偏差ΔＰを算出した後、ステップ４１１ａに進み、前回の偏差ΔＰ(i-1) と今回の偏差ΔＰ(i) とを積算した積算値ΔＰ［ΔＰ＝ΔＰ(i-1) ＋ΔＰ(i) ］を求め、この積算値ΔＰの絶対値を異常判定値ＴＰと比較して、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧Ｐabp の変化特性の異常の有無を判定するようにしても良い。

尚、図８のルーチンでは、１回前の偏差ΔＰ(i-1) と今回の偏差ΔＰ(i) との積算値ΔＰを求めるようにしているが、２回以上前の偏差から今回の偏差までの積算値ΔＰを求めるようにしたり、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の強制変化開始から今回の偏差までの積算値ΔＰを求めるようにしても良い。

また、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に所定量ａずつ変化させる毎に実過給圧Ｐabp の変化量又は変化率を異常判定値と比較して、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty の変化に対する実過給圧Ｐabp の変化特性の異常の有無を判定するようにしても良い。

また、上記実施例では、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty 自体を強制的に変化させるようにしたが、目標過給圧Ｐtbp を強制的に変化させることでＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を変化させるようにしても良い。

また、上記実施例では、本発明をトルクディマンド制御を実行するシステムに適用したが、トルクディマンド制御を実行しないシステムの場合には、ＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に変化させたときのトルク変動を抑えるようにエンジン１１の制御パラメータを補正するトルク補正を実行するようにしても良い。この機能が特許請求の範囲でいうトルク補正手段としての役割を果たす。このようにすれば、トルクディマンド制御を実行しないシステムの場合でも、異常診断の際にＴＣＶ制御デューティ値Ｄuty を強制的に変化させてＷＧＶ３６の開度を変化させたときに、そのＷＧＶ３６の開度変化によるトルク変化を打ち消すようにエンジン１１の制御パラメータ（例えば、目標スロットル開度等）を補正して、トルク変動の発生を防止することができ、ドライバビリティを向上させることができる。

また、上記実施例では、ＴＣＶ３７（電磁弁）を制御してＷＧＶ３６の開度を制御するシステムに本発明を適用したが、電磁弁等の電気的に制御可能なアクチュエータで構成したＷＧＶを直接制御するシステムに本発明を適用して、ＷＧＶに入力される制御信号の変化に対する実過給圧の変化特性の異常の有無を判定するようにしても良い。

本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 トルクディマンド制御及び過給圧制御を説明するためのブロック図である。 ＴＣＶ制御デューティ値の変化に対する実過給圧の変化特性図である。 定常判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 ＷＧＶ強制開閉モード判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 異常診断実施フラグ操作ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 過給圧制御システム異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 本実施例の変形例における過給圧制御システム異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１６…スロットルバルブ、１７…スロットル開度センサ、１９…吸気圧センサ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２８…過給機、２９…排気タービン、３０…コンプレッサ、３２…過給圧センサ、３５…排気バイパス通路、３６…ＷＧＶ、３７…ＴＣＶ、４０…クランク角センサ、４１…ＥＣＵ（異常診断手段，トルクディマンド制御手段，トルク補正手段）

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンによってコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機と、前記排気タービンをバイパスする排気バイパス通路を開閉するウェィストゲートバルブ（以下「ＷＧＶ」と表記する）とを備え、前記ＷＧＶの開度を制御して前記過給機により過給される吸入空気の実過給圧を制御する過給圧制御システムにおいて、
   内燃機関が定常運転状態のときに前記ＷＧＶの開度を制御するためのＷＧＶ制御信号を強制的に変化させて、そのときの実過給圧に基づいて前記ＷＧＶ制御信号の変化に対する前記実過給圧の変化特性の異常の有無を判定する異常診断手段を備えていることを特徴とする過給圧制御システムの異常診断装置。
2. 内燃機関の要求トルクを実現するように内燃機関の制御パラメータを算出するトルクディマンド制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の過給圧制御システムの異常診断装置。
3. 前記異常診断手段により前記ＷＧＶ制御信号を強制的に変化させたときのトルク変動を抑えるように内燃機関の制御パラメータを補正するトルク補正手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の過給圧制御システムの異常診断装置。
4. 前記異常診断手段は、内燃機関が中負荷・中回転速度領域で定常運転状態のときに前記ＷＧＶ制御信号を強制的に変化させて前記実過給圧の変化特性の異常診断を実行することを特徴とする請求項２又は３に記載の過給圧制御システムの異常診断装置。
5. 前記異常診断手段は、前記ＷＧＶ制御信号を強制的に所定量だけ変化させる毎に該ＷＧＶ制御信号に対応する目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて前記ＷＧＶ制御信号の変化に対する前記実過給圧の変化特性の異常の有無を判定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圧制御システムの異常診断装置。
6. 前記異常診断手段は、前記ＷＧＶ制御信号を強制的に所定量だけ変化させる毎に実過給圧の変化量又は変化率に基づいて前記ＷＧＶ制御信号の変化に対する前記実過給圧の変化特性の異常の有無を判定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圧制御システムの異常診断装置。

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