JP4665843B2 - Abnormality determination device for internal combustion engine - Google Patents

Description

本発明は、ターボチャージャ（過給機）を備え、同ターボチャージャにより過給される内燃機関の異常判定装置に関する。   The present invention relates to an abnormality determination device for an internal combustion engine that includes a turbocharger (supercharger) and is supercharged by the turbocharger.

従来から、ターボチャージャを備えた内燃機関に供給される空気の量（吸入空気量）を、物理法則に則って作成された内燃機関の状態量間の関係を表す式（モデル）に基づいて推定する装置が知られている（特許文献１を参照。）。
特表２００１−５１６４２１号公報 Conventionally, the amount of air (intake air amount) supplied to an internal combustion engine equipped with a turbocharger is estimated based on an equation (model) that represents the relationship between the state quantities of the internal combustion engine created in accordance with the laws of physics. An apparatus is known (see Patent Document 1).
Special table 2001-516421 gazette

ところで、過渡運転時においては、運転状態の変化に対して迅速に応答し得るモデルにより推定される吸入空気量の方が、エアフローメータにより実測される吸入空気量よりも精度が高い場合がある。その一方、定常運転時においては、エアフローメータにより測定される吸入空気流量の方が、定常誤差を含み得るモデルにより推定される吸入空気量よりも精度が高い場合がある。そこで、内燃機関の制御装置は、上記のような吸入空気量をモデルにより求める機能を有する場合であっても、吸入空気量を実測するエアフローメータを備え、必要に応じてエアフローメータの測定値を内燃機関の制御のために使用している。   By the way, during transient operation, the intake air amount estimated by a model that can respond quickly to changes in the operating state may be more accurate than the intake air amount actually measured by the air flow meter. On the other hand, during steady operation, the intake air flow rate measured by the air flow meter may be more accurate than the intake air amount estimated by a model that may include a steady error. Therefore, even when the control device for an internal combustion engine has a function for obtaining the intake air amount by a model as described above, the control device includes an air flow meter for actually measuring the intake air amount, and the measured value of the air flow meter is obtained as necessary. Used for controlling internal combustion engines.

しかしながら、エアフローメータに異常が発生したり、或いは、エアフローメータが配設された部分から気筒までの吸気通路を構成する部材が破損して空気漏れが発生した場合、エアフローメータの測定値と実際の吸入空気量との差が大きくなるから、エアフローメータの測定値を内燃機関の制御に使用していると所期の制御が行えないという問題がある。   However, if an abnormality occurs in the air flow meter, or if an air leak occurs due to damage to a member constituting the intake passage from the portion where the air flow meter is installed to the cylinder, the measured value of the air flow meter and the actual Since the difference from the intake air amount becomes large, there is a problem that the desired control cannot be performed if the measured value of the air flow meter is used for the control of the internal combustion engine.

従って、本発明の目的の一つは、ターボチャージャ付き内燃機関に使用されるエアフローメータ又は同機関の吸気通路を構成する部材に異常が発生しているか否かを判定することができる内燃機関の異常判定装置を提供することにある。   Accordingly, one of the objects of the present invention is an internal combustion engine capable of determining whether an abnormality has occurred in an air flow meter used in an internal combustion engine with a turbocharger or a member constituting the intake passage of the engine. The object is to provide an abnormality determination device.

本発明による内燃機関の異常判定装置は、内燃機関の吸気通路を構成する部材に介装されたコンプレッサと同内燃機関の排気通路を構成する部材に介装されたタービンとを有するターボチャージャと、前記コンプレッサを通過するガスの流量であるコンプレッサ通過ガス流量を実際に測定するエアフローメータと、を備え、前記内燃機関に異常が発生しているか否かを判定する内燃機関の異常判定装置である。   An abnormality determination device for an internal combustion engine according to the present invention includes a turbocharger having a compressor interposed in a member constituting an intake passage of the internal combustion engine and a turbine interposed in a member constituting an exhaust passage of the internal combustion engine, An abnormality determination device for an internal combustion engine, comprising: an air flow meter that actually measures a flow rate of gas passing through the compressor, which is a flow rate of gas passing through the compressor, and determining whether an abnormality has occurred in the internal combustion engine.

この内燃機関の異常判定装置は、
前記コンプレッサ通過ガス流量以外の所定の変数を実測するとともに同ターボチャージャの状態をモデル化して表すターボチャージャモデル式に同実測された変数を適用することにより同コンプレッサ通過ガス流量を推定するコンプレッサ通過ガス流量推定手段と、
前記実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量と前記推定されたコンプレッサ通過ガス流量との差に応じた値であるガス流量乖離指標値の絶対値が異常判定閾値より大きいか否かを判定するとともに同ガス流量乖離指標値の絶対値が同異常判定閾値より大きいと判定されたときに前記エアフローメータ及び前記吸気通路を構成する部材の何れかに異常が発生したと判定する異常判定手段と、
を備えている。 This abnormality determination device for an internal combustion engine is
Measure the predetermined variable other than the compressor passing gas flow rate, and apply the measured variable to the turbocharger model equation that models and express the turbocharger state to estimate the compressor passing gas flow rate Flow rate estimation means;
It is determined whether or not the absolute value of the gas flow rate deviation index value, which is a value corresponding to the difference between the actually measured compressor passage gas flow rate and the estimated compressor passage gas flow rate, is larger than the abnormality determination threshold value. An abnormality determination means for determining that an abnormality has occurred in any of the members constituting the air flow meter and the intake passage when it is determined that the absolute value of the gas flow rate deviation index value is greater than the abnormality determination threshold;
It has.

これによれば、エアフローメータにより実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量とターボチャージャモデル式を用いて推定されたコンプレッサ通過ガス流量との差に応じた値であるガス流量乖離指標値の絶対値が異常判定閾値より大きいと判定されたとき、エアフローメータ及び吸気通路を構成する部材の何れかに異常が発生したと判定される。   According to this, the absolute value of the gas flow rate deviation index value, which is a value corresponding to the difference between the compressor passing gas flow rate actually measured by the air flow meter and the compressor passing gas flow rate estimated using the turbocharger model equation, is When it is determined that the value is larger than the abnormality determination threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in any of the members constituting the air flow meter and the intake passage.

エアフローメータは正常であり、且つ、吸気通路を構成する部材から空気は漏れていない（吸気通路を構成する部材も正常である）場合、エアフローメータにより実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量とターボチャージャの状態量推定装置により推定されたコンプレッサ通過ガス流量との差は小さい。従って、上記ガス流量乖離指標値の絶対値が異常判定閾値より大きいと判定されたときには、エアフローメータ及び吸気通路を構成する部材の何れかに異常が発生したと判定することができる。   When the air flow meter is normal and air does not leak from the members constituting the intake passage (the members constituting the intake passage are also normal), the compressor passage gas flow rate actually measured by the air flow meter and the turbocharger are measured. The difference with the compressor passage gas flow rate estimated by the state quantity estimation device is small. Therefore, when it is determined that the absolute value of the gas flow rate deviation index value is larger than the abnormality determination threshold value, it can be determined that an abnormality has occurred in either the air flow meter or the members constituting the intake passage.

前記ガス流量乖離指標値は、前記エアフローメータにより実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量をＧａＡＦＭとし、前記コンプレッサ通過ガス流量推定手段により推定されたコンプレッサ通過ガス流量をＧａとすれば、それらの差（Ｇａ−ＧａＡＦＭ）に応じた値であればよい。従って、前記ガス流量乖離指標値は、値（Ｇａ−ＧａＡＦＭ）そのものでもよく、値（Ｇａ−ＧａＡＦＭ）／Ｇａ等であってもよい。   The gas flow divergence index value can be calculated by calculating the difference between the flow rate of the gas passing through the compressor actually measured by the air flow meter as GaAFM and the flow rate of the gas passing through the compressor estimated by the compressor flow rate estimating means as Ga. Any value corresponding to (Ga-GaAFM) may be used. Therefore, the gas flow rate deviation index value may be the value (Ga-GaAFM) itself, or the value (Ga-GaAFM) / Ga or the like.

この場合、前記異常判定手段は、
前記推定されたコンプレッサ通過ガス流量が前記実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量よりも大きいか否かを判定し、前記ガス流量乖離指標値の絶対値が前記異常判定閾値より大きいと判定され且つ同推定されたコンプレッサ通過ガス流量が同実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量よりも大きいと判定されたとき、前記エアフローメータに異常が発生したと判定するように構成されることが好適であり、同時に前記吸気通路を構成する部材には異常が発生していないと判定するように構成されることが更に好適である。 In this case, the abnormality determination means
It is determined whether the estimated compressor passage gas flow rate is larger than the actually measured compressor passage gas flow rate, and it is determined that the absolute value of the gas flow rate deviation index value is larger than the abnormality determination threshold value. When it is determined that the estimated compressor passage gas flow rate is larger than the actually measured compressor passage gas flow rate, it is preferable to be configured to determine that an abnormality has occurred in the air flow meter. It is further preferable that the members constituting the intake passage are determined to have no abnormality.

吸気通路を構成する部材から空気が漏れているとき、エアフローメータが正常であれば、エアフローメータの配設位置には実際に内燃機関に吸入される空気量よりも大きい量の空気が流れる。従って、エアフローメータにより測定されたコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭはコンプレッサ通過ガス流量推定手段により推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａより大きくなるはずである。   When air is leaking from the members constituting the intake passage, if the air flow meter is normal, an amount of air larger than the amount of air actually sucked into the internal combustion engine flows at the position where the air flow meter is disposed. Therefore, the compressor passing gas flow rate GaAFM measured by the air flow meter should be larger than the compressor passing gas flow rate Ga estimated by the compressor passing gas flow rate estimating means.

そこで、上記構成のように、前記ガス流量乖離指標値の絶対値が前記異常判定閾値より大きいと判定されることにより、エアフローメータ及び吸気通路を構成する部材の何れかに異常が発生したと判定された場合において、コンプレッサ通過ガス流量推定手段により推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａが実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭよりも大きいと判定されるときには、エアフローメータに異常が生じていると特定することができる。   Therefore, as described above, when it is determined that the absolute value of the gas flow rate deviation index value is larger than the abnormality determination threshold, it is determined that an abnormality has occurred in any of the members constituting the air flow meter and the intake passage. If it is determined that the compressor passing gas flow rate Ga estimated by the compressor passing gas flow rate estimating means is larger than the actually measured compressor passing gas flow rate GaAFM, it is determined that an abnormality has occurred in the air flow meter. can do.

更に、本発明の異常判定装置は、第１空気漏れ部面積算出手段と、第２空気漏れ部面積算出手段と、異常箇所特定手段と、を備える。 Further, the abnormality determination device of the present invention includes a first air leak portion area calculating means, second air leak portion area calculating means, the abnormal point identifying means, Ru comprising a.

第１空気漏れ部面積算出手段は、前記機関に実際に供給されているガスの流量である実ガス流量が第１範囲内にあるか否かを判定するとともに同実ガス流量が同第１範囲内にあると判定されるとき前記吸気通路を構成する部材のうち前記コンプレッサ下流位置において同吸気通路を構成する部材に発生した同吸気通路内と同吸気通路外とを連通する空気漏れ部（例えば、破断により発生した開口部）の面積を第１空気漏れ部面積として取得する。   The first air leak portion area calculating means determines whether or not the actual gas flow rate, which is the flow rate of the gas actually supplied to the engine, is within the first range, and the actual gas flow rate is within the first range. An air leaking portion (for example, an air leakage portion communicating between the inside of the intake passage and the outside of the intake passage which are generated in a member constituting the intake passage at a downstream position of the compressor among the members constituting the intake passage when determined to be inside , The area of the opening generated by the break) is acquired as the first air leakage area.

第２空気漏れ部面積算出手段は、前記実ガス流量が前記第１範囲よりも大きい第２範囲内にあるか否かを判定するとともに同実ガス流量が同第２範囲内にあると判定されるとき前記コンプレッサ下流位置において同吸気通路を構成する部材に発生した同吸気通路内と同吸気通路外とを連通する空気漏れ部の面積を第２空気漏れ部面積として取得する。   The second air leak portion area calculating means determines whether or not the actual gas flow rate is in a second range that is larger than the first range, and determines that the actual gas flow rate is in the second range. At this time, the area of the air leakage portion that communicates between the inside of the intake passage and the outside of the intake passage generated in the member constituting the intake passage at the downstream position of the compressor is acquired as the second air leakage portion area.

異常箇所特定手段は、前記取得された第１空気漏れ部面積と前記取得された第２空気漏れ部面積との差に応じた値である漏れ部面積乖離指標値の絶対値が所定値より小さいか否かを判定する。   The abnormal location specifying means has an absolute value of a leak portion area deviation index value that is a value corresponding to a difference between the acquired first air leak portion area and the acquired second air leak portion area being smaller than a predetermined value. It is determined whether or not.

漏れ部面積乖離指標値は、第１空気漏れ部面積Ａ１及び第２空気漏れ部面積Ａ２の差に応じた値であれば、値（Ａ１−Ａ２）や値（Ａ２−Ａ１）であってもよく、値（Ａ１−Ａ２）／Ａ１及び値（Ａ１−Ａ２）／Ａ２等であってもよい。   The leak area divergence index value may be a value (A1-A2) or a value (A2-A1) as long as it is a value corresponding to the difference between the first air leak area A1 and the second air leak area A2. The value (A1-A2) / A1 and the value (A1-A2) / A2 may be used.

実ガス流量（機関に供給されている実際のガス量、例えば吸入空気量）が互いに相違する第１範囲及び第２範囲においてそれぞれ取得された第１空気漏れ部面積及び第２空気漏れ部面積の差に応じた値である「漏れ部面積乖離指標値」の絶対値が所定値より小さいと判定されるならば、前記吸気通路を構成する部材に異常が発生し且つ前記エアフローメータには異常が発生していない可能性が極めて高い。従って、異常箇所特定手段は、漏れ部面積乖離指標値の絶対値が前記所定値より小さいと判定されたとき前記吸気通路を構成する部材に異常が発生し且つ前記エアフローメータには異常が発生していないと判定する。   The first air leak area and the second air leak area acquired in the first range and the second range, respectively, in which the actual gas flow rate (actual gas amount supplied to the engine, for example, intake air amount) is different from each other. If it is determined that the absolute value of the “leakage area deviation index value”, which is a value corresponding to the difference, is smaller than a predetermined value, an abnormality has occurred in the members constituting the intake passage, and an abnormality has occurred in the air flow meter. It is very likely that it has not occurred. Therefore, the abnormality location specifying means generates an abnormality in the member constituting the intake passage and an abnormality occurs in the air flow meter when it is determined that the absolute value of the leakage area deviation index value is smaller than the predetermined value. Judge that it is not.

一方、漏れ部面積乖離指標値の絶対値が所定値より大きいと判定されるならば、エアフローメータが正しく空気量を測定していない可能性が極めて高い。従って、異常箇所特定手段は、漏れ部面積乖離指標値の絶対値が前記所定値より大きいと判定されたとき前記エアフローメータに異常が発生し且つ前記吸気通路を構成する部材には異常が発生していないと判定する。   On the other hand, if it is determined that the absolute value of the leak area deviation index value is greater than the predetermined value, there is a very high possibility that the air flow meter is not measuring the air amount correctly. Therefore, the abnormality location specifying means generates an abnormality in the air flow meter when the absolute value of the leak area deviation indicator value is determined to be larger than the predetermined value, and an abnormality occurs in the members constituting the intake passage. Judge that it is not.

なお、前記第１範囲及び前記第２範囲は過給が実質的に行われている範囲となるように選択され、前記第１空気漏れ部面積算出手段及び前記第２空気漏れ部面積算出手段は、空気が漏れている部分（例えば、開口）において空気が音速に達していてその流量が一定値になっている（チョーク状態にある）という前提下で第１空気漏れ部面積及び第２空気漏れ部面積をそれぞれ算出するように構成されていることが好ましい。これによれば、簡単な構成で各空気漏れ部面積を精度良く算出することができる。   The first range and the second range are selected to be a range where supercharging is substantially performed, and the first air leak portion area calculating means and the second air leak portion area calculating means are: The first air leakage area and the second air leakage on the assumption that the air has reached the speed of sound at the portion where air is leaking (for example, the opening) and the flow rate is constant (in a choked state). It is preferable that each of the partial areas is calculated. According to this, each air leak area can be accurately calculated with a simple configuration.

この場合、前記第１空気漏れ部面積算出手段は、前記内燃機関の回転速度が第１回転速度範囲内にあるとき前記実ガス流量が前記第１範囲内にあると判定するように構成され、
前記第２空気漏れ部面積算出手段は、前記内燃機関の回転速度が前記第１回転速度範囲よりも大きい第２回転速度範囲内にあるとき前記実ガス流量が前記第２範囲内にあると判定するように構成されることができる。 In this case, the first air leak portion area calculating means is configured to determine that the actual gas flow rate is in the first range when the rotation speed of the internal combustion engine is in the first rotation speed range,
The second air leak portion area calculating means determines that the actual gas flow rate is in the second range when the rotation speed of the internal combustion engine is in a second rotation speed range larger than the first rotation speed range. Can be configured to.

以下、本発明による内燃機関の異常判定装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。この異常判定装置は、ターボチャージャ状態量推定装置とともに機能する。異常判定装置及びターボチャージャ状態量推定装置は、図１に示したターボチャージャ付き４気筒ディーゼルエンジン１０（以下、「内燃機関１０」と称呼する。）に適用されている。   Hereinafter, an embodiment of an abnormality determination device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. This abnormality determination device functions together with the turbocharger state quantity estimation device. The abnormality determination device and the turbocharger state quantity estimation device are applied to the turbocharged four-cylinder diesel engine 10 (hereinafter referred to as “internal combustion engine 10”) shown in FIG.

（構成）
内燃機関１０は、エンジン本体２０、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室にガスを導入するための吸気系統３０及びエンジン本体２０からの排ガスを放出するための排気系統４０を含んでいる。異常判定装置及びターボチャージャ状態量推定装置の機能は、電気制御装置５０により実現される。 (Constitution)
The internal combustion engine 10 includes an engine main body 20, an intake system 30 for introducing gas into the combustion chamber of each cylinder of the engine main body 20, and an exhaust system 40 for releasing exhaust gas from the engine main body 20. The functions of the abnormality determination device and the turbocharger state quantity estimation device are realized by the electric control device 50.

エンジン本体２０の各気筒の上部には燃料噴射弁２１が配設されている。各燃料噴射弁２１は、図示しない燃料噴射用ポンプから高圧の燃料が供給されるようになっている。燃料噴射弁２１は、電気制御装置５０と電気的に接続されていて、電気制御装置５０からの駆動信号により所定時間だけ開弁し、これにより各気筒の燃焼室内に前記高圧の燃料を噴射するようになっている。   A fuel injection valve 21 is disposed above each cylinder of the engine body 20. Each fuel injection valve 21 is supplied with high-pressure fuel from a fuel injection pump (not shown). The fuel injection valve 21 is electrically connected to the electric control device 50 and is opened for a predetermined time by a drive signal from the electric control device 50, thereby injecting the high-pressure fuel into the combustion chamber of each cylinder. It is like that.

吸気系統３０は、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室にそれぞれ接続されたインテークマニホールド３１、インテークマニホールド３１に接続されたサージタンク３２、サージタンク３２に接続された吸気管３３、吸気管３３内に回動可能に保持されたスロットル弁３４、電気制御装置５０からの駆動信号に応答してスロットル弁３４を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３４ａ、スロットル弁３４の上流において吸気管３３に介装されたインタクーラ３５、並びに、インタクーラ３５の上流において吸気管３３に配設されたターボチャージャ３６のコンプレッサ３６ａを含んでいる。吸気管３３（インタークーラ３５を含む。）、サージタンク３２及びインテークマニホールド３１は吸気通路を構成する部材と称呼される。   The intake system 30 includes an intake manifold 31 connected to the combustion chamber of each cylinder of the engine body 20, a surge tank 32 connected to the intake manifold 31, an intake pipe 33 connected to the surge tank 32, and an intake pipe 33. A throttle valve 34 that is rotatably held, a throttle valve actuator 34a that rotates the throttle valve 34 in response to a drive signal from the electric control device 50, and an intercooler that is interposed in the intake pipe 33 upstream of the throttle valve 34. 35, and a compressor 36a of a turbocharger 36 disposed in the intake pipe 33 upstream of the intercooler 35. The intake pipe 33 (including the intercooler 35), the surge tank 32, and the intake manifold 31 are referred to as members constituting the intake passage.

排気系統４０は、エンジン本体２０の各気筒にそれぞれ接続された排気マニホールド４１、排気マニホールド４１の下流側集合部に接続された排気管４２及び排気管４２に配設されたターボチャージャ３６のタービン３６ｂを含んでいる。排気マニホールド４１及び排気管４２は排気通路を構成する部材と称呼される。   The exhaust system 40 includes an exhaust manifold 41 connected to each cylinder of the engine body 20, an exhaust pipe 42 connected to a downstream side assembly of the exhaust manifold 41, and a turbine 36 b of a turbocharger 36 disposed in the exhaust pipe 42. Is included. The exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42 are referred to as members constituting the exhaust passage.

ターボチャージャ３６は、タービンシャフト（回転軸）３６ｃを備えている。タービンシャフト３６ｃは、コンプレッサ３６ａ内に収容されたコンプレッサブレード３６ａ１とタービン３６ｂ内に収容されたタービンブレード３６ｂ１とを連結している。ターボチャージャ３６は、周知のバリアブルノズル式ターボチャージャ（例えば、特開平１０−４７０７１号及び特開２００１−１７３４４９号公報を参照。）である。ターボチャージャ３６は、複数のノズルベーン３６ｄと、ノズルベーン３６ｄを駆動するノズルベーンアクチュエータ３６ｅと、を備えている。ノズルベーン３６ｄが駆動されることにより、複数のノズルベーン３６ｄ間に形成されるタービンノズルの開度（ノズル面積）変更させられる。   The turbocharger 36 includes a turbine shaft (rotary shaft) 36c. The turbine shaft 36c connects the compressor blade 36a1 accommodated in the compressor 36a and the turbine blade 36b1 accommodated in the turbine 36b. The turbocharger 36 is a known variable nozzle type turbocharger (see, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-47071 and 2001-173449). The turbocharger 36 includes a plurality of nozzle vanes 36d and a nozzle vane actuator 36e that drives the nozzle vanes 36d. By driving the nozzle vane 36d, the opening degree (nozzle area) of the turbine nozzle formed between the plurality of nozzle vanes 36d is changed.

ターボチャージャ３６においては、タービンブレード３６ｂ１が排ガスにより回転せしめられる。これにより、タービンシャフト３６ｃに連結されたコンプレッサブレード３６ａ１がタービンシャフト３６ｃとともに回転し、吸入空気を圧縮する過給を行うようになっている。また、ノズルベーン３６ｄによりタービンノズル開度が変更されると、タービン３６ｂへ流入する排ガスの速度が変更される。この結果、過給圧が可変となる。   In the turbocharger 36, the turbine blade 36b1 is rotated by the exhaust gas. As a result, the compressor blade 36a1 connected to the turbine shaft 36c rotates together with the turbine shaft 36c and performs supercharging to compress intake air. Further, when the turbine nozzle opening is changed by the nozzle vane 36d, the speed of the exhaust gas flowing into the turbine 36b is changed. As a result, the supercharging pressure becomes variable.

電気制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び書き込み読み出し可能な不揮発性メモリ等を含む周知のマイクロコンピュータである。電気制御装置５０は、エアフローメータ５１、コンプレッサ流入ガス圧力センサ５２、コンプレッサ流入ガス温度センサ５３、タービン流入ガス圧力センサ５４、タービン流入ガス温度センサ５５、タービン流出ガス圧力センサ５６、バリアブルノズル開度センサ５７、アクセルペダル操作量センサ５８及びエンジン回転速度センサ５９と接続され、これらのセンサからの信号を入力するようになっている。更に、電気制御装置５０は、燃料噴射弁２１、スロットル弁アクチュエータ３４ａ及びノズルベーンアクチュエータ３６ｅ等と接続されていて、ＣＰＵの指示に応じてこれらに駆動信号を送出するようになっている。なお、本実施形態において、スロットル弁は常に最大開度に維持されている。   The electric control device 50 is a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, a rewritable nonvolatile memory, and the like. The electric control device 50 includes an air flow meter 51, a compressor inflow gas pressure sensor 52, a compressor inflow gas temperature sensor 53, a turbine inflow gas pressure sensor 54, a turbine inflow gas temperature sensor 55, a turbine outflow gas pressure sensor 56, and a variable nozzle opening sensor. 57, connected to an accelerator pedal operation amount sensor 58 and an engine rotation speed sensor 59, and inputs signals from these sensors. Furthermore, the electric control device 50 is connected to the fuel injection valve 21, the throttle valve actuator 34a, the nozzle vane actuator 36e, and the like, and sends drive signals to these in accordance with instructions from the CPU. In the present embodiment, the throttle valve is always maintained at the maximum opening.

エアフローメータ５１は、コンプレッサ３６ａの上流において吸気管（吸気通路を構成する部材）３３に配設されている。エアフローメータ５１は、コンプレッサ３６ａを通過する空気の質量流量（単位時間当りの空気量）であるコンプレッサ通過ガス流量を計測し、同コンプレッサ通過ガス流量を表す信号ＧａＡＦＭを発生するようになっている。   The air flow meter 51 is disposed in the intake pipe (member constituting the intake passage) 33 upstream of the compressor 36a. The air flow meter 51 measures the compressor passage gas flow rate, which is the mass flow rate of air passing through the compressor 36a (the amount of air per unit time), and generates a signal GaAFM representing the compressor passage gas flow rate.

コンプレッサ流入ガス圧力センサ５２は、コンプレッサ３６ａ入口部近傍の吸気管（吸気通路を構成する部材）３３に配設されている。コンプレッサ流入ガス圧力センサ５２は、コンプレッサ３６ａに流入するガスの圧力（コンプレッサ流入ガス圧力、コンプレッサ入口部ガス圧力）を検出し、同コンプレッサ流入ガス圧力を表す信号Ｐ０を発生するようになっている。
コンプレッサ流入ガス温度センサ５３は、コンプレッサ３６ａ入口部近傍の吸気管（吸気通路を構成する部材）３３に配設されている。コンプレッサ流入ガス温度センサ５３は、コンプレッサ３６ａに流入するガスの温度（コンプレッサ流入ガス温度、コンプレッサ入口部ガス温度）を検出し、同コンプレッサ流入ガス温度を表す信号Ｔ０を発生するようになっている。 The compressor inflow gas pressure sensor 52 is disposed in the intake pipe (member constituting the intake passage) 33 in the vicinity of the inlet portion of the compressor 36a. The compressor inflow gas pressure sensor 52 detects the pressure of the gas flowing into the compressor 36a (compressor inflow gas pressure, compressor inlet gas pressure) and generates a signal P0 representing the compressor inflow gas pressure.
The compressor inflow gas temperature sensor 53 is disposed in the intake pipe (member constituting the intake passage) 33 in the vicinity of the inlet of the compressor 36a. The compressor inflow gas temperature sensor 53 detects the temperature of the gas flowing into the compressor 36a (compressor inflow gas temperature, compressor inlet portion gas temperature), and generates a signal T0 representing the compressor inflow gas temperature.

タービン流入ガス圧力センサ５４は、タービン３６ｂ入口部近傍の排気管（排気通路を構成する部材）４２に配設されている。タービン流入ガス圧力センサ５４は、タービン３６ｂに流入するガスの圧力（タービン流入ガス圧力、タービン入口部ガス圧力）を検出し、同タービン流入ガス圧力を表す信号Ｐ４を発生するようになっている。
タービン流入ガス温度センサ５５は、タービン３６ｂ入口部近傍の排気管（排気通路を構成する部材）４２に配設されている。タービン流入ガス温度センサ５５は、タービン３６ｂに流入するガスの温度（タービン流入ガス温度、タービン入口部ガス温度）を検出し、同タービン流入ガス温度を表す信号Ｔ４を発生するようになっている。
タービン流出ガス圧力センサ５６は、タービン３６ｂ出口部近傍の排気管（排気通路を構成する部材）４２に配設されている。タービン流出ガス圧力センサ５６は、タービン３６ｂから流出するガスの圧力（タービン流出ガス圧力、タービン出口部ガス圧力）を検出し、同タービン流出ガス圧力を表す信号Ｐ６を発生するようになっている。 The turbine inflow gas pressure sensor 54 is disposed in the exhaust pipe (member constituting the exhaust passage) 42 in the vicinity of the inlet of the turbine 36b. The turbine inflow gas pressure sensor 54 detects the pressure of the gas flowing into the turbine 36b (turbine inflow gas pressure, turbine inlet gas pressure), and generates a signal P4 representing the turbine inflow gas pressure.
The turbine inflow gas temperature sensor 55 is disposed in the exhaust pipe (member constituting the exhaust passage) 42 in the vicinity of the inlet of the turbine 36b. The turbine inflow gas temperature sensor 55 detects the temperature of the gas flowing into the turbine 36b (turbine inflow gas temperature, turbine inlet gas temperature) and generates a signal T4 representing the turbine inflow gas temperature.
The turbine outflow gas pressure sensor 56 is disposed in an exhaust pipe (a member constituting the exhaust passage) 42 in the vicinity of the outlet of the turbine 36b. The turbine outflow gas pressure sensor 56 detects the pressure of the gas flowing out from the turbine 36b (turbine outflow gas pressure, turbine outlet gas pressure), and generates a signal P6 representing the turbine outflow gas pressure.

バリアブルノズル開度センサ５７は、ノズルベーン３６ｄの開度（以下、「バリアブルノズル開度」と称呼する。）を検出し、同バリアブルノズル開度を表す信号ＶＮを発生するようになっている。
アクセルペダル操作量センサ５８は、アクセルペダルＡＰの操作量を検出し、アクセル操作量を表す信号Accpを発生するようになっている。
エンジン回転速度センサ５９は、内燃機関１０の回転速度を検出し、同エンジン回転速度ＮＥを表す信号を発生するようになっている。 The variable nozzle opening sensor 57 detects the opening of the nozzle vane 36d (hereinafter referred to as “variable nozzle opening”), and generates a signal VN indicating the variable nozzle opening.
The accelerator pedal operation amount sensor 58 detects the operation amount of the accelerator pedal AP, and generates a signal Accp representing the accelerator operation amount.
The engine rotation speed sensor 59 detects the rotation speed of the internal combustion engine 10 and generates a signal representing the engine rotation speed NE.

次に、上記のように構成された内燃機関の異常判定装置の作動について説明する。図２に示したように、この異常判定装置ＤＧは、後述するターボチャージャの状態量推定装置ＭＤにより推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａと、エアフローメータ５１により実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭと、を入力し、これらを用いた以下に述べる処理を行うことにより、エアフローメータ５１に異常が生じているか否か、吸気通路を構成する部材から空気が漏れている異常が発生しているか否か（吸気通路を構成する部材が異常であるか否か）についての異常判定を行う。判定の結果は、エアフローメータ異常フラグＸＡＦＭ及び吸気通路構成部材異常（空気漏れ）フラグＸＬＥＫの値として不揮発性メモリに記憶される。異常判定装置は、これらのフラグの値に基いて必要に応じ警告を行う。異常判定装置ＤＧ及びターボチャージャ状態量推定装置ＭＤの機能は、実際には図１に示した電気制御装置５０に内蔵されたＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより達成される。   Next, the operation of the abnormality determination device for an internal combustion engine configured as described above will be described. As shown in FIG. 2, the abnormality determination device DG includes a compressor passage gas flow rate Ga estimated by a turbocharger state quantity estimation device MD, which will be described later, and a compressor passage gas flow rate GaAFM actually measured by the air flow meter 51. And performing the following processing using these, whether there is an abnormality in the air flow meter 51, or whether there is an abnormality in which air leaks from the members constituting the intake passage Is determined (whether or not a member constituting the intake passage is abnormal). The result of the determination is stored in the non-volatile memory as values of an air flow meter abnormality flag XAFM and an intake passage component abnormality (air leakage) flag XLEK. The abnormality determination device issues a warning as necessary based on the values of these flags. The functions of the abnormality determining device DG and the turbocharger state quantity estimating device MD are actually achieved by the CPU built in the electric control device 50 shown in FIG. 1 executing a predetermined program.

（異常判定装置の作動）
先ず、異常判定装置の作動について説明する。ＣＰＵは図３にフローチャートにより示した異常判定値取得ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ３００から処理を開始し、ステップ３０５にてエンジン回転速度ＮＥが過給可能速度閾値Ｎ０以上であり且つ第１回転速度閾値Ｎ１以下であるか否か（エンジン回転速度ＮＥが第１回転速度範囲内にあるか否か）を判定する。過給可能速度閾値Ｎ０は、エンジン回転速度ＮＥが過給可能速度閾値Ｎ０以上であるとき、ターボチャージャ３６によって過給が実質的に行われる回転速度に設定されている。第１回転速度閾値Ｎ１は、過給可能速度閾値Ｎ０より大きい中低速回転速度に対応した値に設定されている。つまり、第１回転速度範囲は、過給可能な中低速回転速度範囲である。 (Operation of abnormality judgment device)
First, the operation of the abnormality determination device will be described. The CPU repeatedly executes the abnormality determination value acquisition routine shown by the flowchart in FIG. 3 every elapse of a predetermined time. Accordingly, when the predetermined timing is reached, the CPU starts the process from step 300, and in step 305, whether or not the engine speed NE is not less than the superchargeable speed threshold N0 and not more than the first rotation speed threshold N1 ( It is determined whether or not the engine rotational speed NE is within the first rotational speed range. The superchargeable speed threshold N0 is set to a rotational speed at which supercharging is substantially performed by the turbocharger 36 when the engine speed NE is equal to or higher than the superchargeable speed threshold N0. The first rotation speed threshold N1 is set to a value corresponding to a medium / low speed rotation speed that is greater than the superchargeable speed threshold N0. That is, the first rotation speed range is a medium / low speed rotation speed range in which supercharging is possible.

このとき、エンジン回転速度ＮＥが第１回転速度範囲内にあれば、ＣＰＵはステップ３０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３１０に進み、下記の（１）式に基いて第１のガス流量乖離指標値Ｄ１を取得する。（１）式において、ＧａＡＦＭはエアフローメータ５１により実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量であり、Ｇａは後述するターボチャージャの状態量推定装置により推定されたコンプレッサ通過ガス流量である。従って、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１は、ステップ３０５を実行する時点において実際に測定されているコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭと推定されているコンプレッサ通過ガス流量Ｇａとの差に応じた値である。

At this time, if the engine rotational speed NE is within the first rotational speed range, the CPU makes a “Yes” determination at step 305 to proceed to step 310 where the first gas flow rate is determined based on the following equation (1). The deviation index value D1 is acquired. In the equation (1), GaAFM is the compressor passage gas flow rate actually measured by the air flow meter 51, and Ga is the compressor passage gas flow rate estimated by a turbocharger state quantity estimation device described later. Therefore, the first gas flow rate deviation index value D1 is a value corresponding to the difference between the actually measured compressor passage gas flow rate GaAFM and the estimated compressor passage gas flow rate Ga when step 305 is executed.

次に、ＣＰＵはステップ３１５に進み、フラグＸ１の値を「１」に設定する。フラグＸ１は、その値が「１」であるとき第１ガス流量乖離指標値Ｄ１が取得済みであることを示し、その値が「０」であるとき第１ガス流量乖離指標値Ｄ１が未だ取得されていないことを表すフラグである。その後、ＣＰＵはステップ３９５に進み本ルーチンを一旦終了する。なお、フラグＸ１の値は、図示しないイグニッション・キーがオフからオンへと変更されたときに起動される図示しないイニシャルルーチンにより「０」に設定されるようになっている。   Next, the CPU proceeds to step 315 to set the value of the flag X1 to “1”. The flag X1 indicates that the first gas flow rate deviation index value D1 has been acquired when the value is “1”, and the first gas flow rate deviation index value D1 is still acquired when the value is “0”. It is a flag indicating that it has not been done. Thereafter, the CPU proceeds to step 395 to end the present routine tentatively. The value of the flag X1 is set to “0” by an initial routine (not shown) that is activated when an ignition key (not shown) is changed from OFF to ON.

一方、ＣＰＵが本ルーチンの処理を開始してステップ３０５に進んだとき、エンジン回転速度ＮＥが第１回転速度範囲内にないと、ＣＰＵはステップ３０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ３２０に進み、エンジン回転速度ＮＥが第２回転速度閾値Ｎ２以上であるか否か（エンジン回転速度ＮＥが第２回転速度範囲内にあるか否か）を判定する。第２回転速度閾値Ｎ２は、第１回転速度閾値Ｎ１より大きい値（高速回転速度に対応する値）に設定されている。つまり、第２回転速度範囲は、過給可能な高速回転速度範囲である。   On the other hand, when the CPU starts the processing of this routine and proceeds to step 305, if the engine speed NE is not within the first rotation speed range, the CPU makes a “No” determination at step 305 to step 320. Then, it is determined whether or not the engine rotational speed NE is greater than or equal to the second rotational speed threshold N2 (whether or not the engine rotational speed NE is within the second rotational speed range). The second rotation speed threshold value N2 is set to a value (a value corresponding to the high speed rotation speed) larger than the first rotation speed threshold value N1. That is, the second rotation speed range is a high-speed rotation speed range that can be supercharged.

このとき、エンジン回転速度ＮＥが第２回転速度範囲内にあれば、ＣＰＵはステップ３２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３２５に進み、下記の（２）式に基いて第２のガス流量乖離指標値Ｄ２を取得する。第２ガス流量乖離指標値Ｄ２は、ステップ３２５を実行する時点において実際に測定されているコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭと推定されているコンプレッサ通過ガス流量Ｇａとの差に応じた値である。

At this time, if the engine rotational speed NE is within the second rotational speed range, the CPU makes a “Yes” determination at step 320 to proceed to step 325, where the second gas flow rate is determined based on the following equation (2). The deviation index value D2 is acquired. The second gas flow rate deviation index value D2 is a value corresponding to the difference between the actually measured compressor passage gas flow rate GaAFM and the estimated compressor passage gas flow rate Ga at the time when step 325 is executed.

次に、ＣＰＵはステップ３３０に進み、フラグＸ２の値を「１」に設定する。フラグＸ２は、その値が「１」であるとき第２ガス流量乖離指標値Ｄ２が取得済みであることを示し、その値が「０」であるとき第２ガス流量乖離指標値Ｄ２が未だ取得されていないことを表すフラグである。その後、ＣＰＵはステップ３９５に進み本ルーチンを一旦終了する。なお、フラグＸ２の値は、前述した図示しないイニシャルルーチンにより「０」に設定されるようになっている。   Next, the CPU proceeds to step 330 to set the value of the flag X2 to “1”. The flag X2 indicates that the second gas flow rate deviation index value D2 has been acquired when the value is “1”, and the second gas flow rate deviation index value D2 is still acquired when the value is “0”. It is a flag indicating that it has not been done. Thereafter, the CPU proceeds to step 395 to end the present routine tentatively. The value of the flag X2 is set to “0” by the above-described initial routine (not shown).

他方、ＣＰＵが本ルーチンの処理を開始したとき、エンジン回転速度ＮＥが第１回転速度範囲内になく、且つ、第２回転速度範囲内にないと、ＣＰＵはステップ３０５及びステップ３２０の両ステップにて「Ｎｏ」と判定してステップ３９５に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, when the CPU starts the processing of this routine, if the engine rotational speed NE is not within the first rotational speed range and is not within the second rotational speed range, the CPU performs both steps 305 and 320. The determination is “No” and the process proceeds directly to step 395 to end the present routine tentatively.

以上、説明したように、ＣＰＵはエンジン回転速度ＮＥが第１回転速度範囲内にあるとき、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１を取得するとともにフラグＸ１の値を「１」に設定し、エンジン回転速度ＮＥが第２回転速度範囲内にあるとき、第２ガス流量乖離指標値Ｄ２を取得するとともにフラグＸ２の値を「１」に設定する。   As described above, when the engine rotational speed NE is within the first rotational speed range, the CPU acquires the first gas flow rate deviation index value D1 and sets the value of the flag X1 to “1”, and the engine rotational speed. When the speed NE is within the second rotational speed range, the second gas flow rate deviation index value D2 is acquired and the value of the flag X2 is set to “1”.

更に、電気制御装置のＣＰＵは、図４にフローチャートにより示した異常検出ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。いま、上述の第１ガス流量乖離指標値Ｄ１及び第２ガス流量乖離指標値Ｄ２の両方が取得され、フラグＸ１及びフラグＸ２の値が何れも「１」になった直後であると仮定して説明を続ける。   Further, the CPU of the electric control device executes the abnormality detection routine shown by the flowchart in FIG. 4 every elapse of a predetermined time. Now, it is assumed that both the first gas flow rate deviation index value D1 and the second gas flow rate deviation index value D2 are acquired and both the values of the flag X1 and the flag X2 are “1”. Continue the explanation.

この場合、ＣＰＵは所定のタイミングにてステップ４００から処理を開始すると、ステップ４０５にてフラグＸ１の値が「１」であるか否かを判定する。前述の仮定に従えばフラグＸ１の値は「１」である。従って、ＣＰＵはステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１０に進み、フラグＸ２の値が「１」であるか否かを判定する。前述の仮定に従えばフラグＸ２の値も「１」である。従って、ＣＰＵはステップ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１５に進み、フラグＸ１の値を「０」に設定するとともにフラグＸ２の値を「０」に設定する。   In this case, when the CPU starts the process from step 400 at a predetermined timing, in step 405, the CPU determines whether or not the value of the flag X1 is “1”. According to the above assumption, the value of the flag X1 is “1”. Accordingly, the CPU makes a “Yes” determination at step 405 to proceed to step 410 to determine whether or not the value of the flag X2 is “1”. According to the above assumption, the value of the flag X2 is also “1”. Therefore, the CPU makes a “Yes” determination at step 410 to proceed to step 415 to set the value of the flag X1 to “0” and the value of the flag X2 to “0”.

次に、ＣＰＵはステップ４２０に進み、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１の絶対値及び第２ガス流量乖離指標値Ｄ２の絶対値の少なくとも何れか一方が異常判定閾値α（α＞０）より大きいか否かを判定する。   Next, the CPU proceeds to step 420, where at least one of the absolute value of the first gas flow rate deviation index value D1 and the absolute value of the second gas flow rate deviation index value D2 is larger than the abnormality determination threshold value α (α> 0). It is determined whether or not.

いま、エアフローメータ５１は正常であり、且つ、吸気通路を構成する部材から空気は漏れていない（吸気通路を構成する部材も正常である）と仮定する。この場合、エアフローメータ５１により実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭとターボチャージャの状態量推定装置により推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａとの差は小さい。従って、第１のガス流量乖離指標値Ｄ１の絶対値及び第２ガス流量乖離指標値Ｄ２の絶対値の両方とも異常判定閾値αより小さい。   Now, it is assumed that the air flow meter 51 is normal and air does not leak from the members constituting the intake passage (the members constituting the intake passage are also normal). In this case, the difference between the compressor passage gas flow rate GaAFM actually measured by the air flow meter 51 and the compressor passage gas flow rate Ga estimated by the turbocharger state quantity estimation device is small. Therefore, both the absolute value of the first gas flow rate deviation index value D1 and the absolute value of the second gas flow rate deviation index value D2 are smaller than the abnormality determination threshold value α.

従って、ＣＰＵはステップ４２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４２５に進み、エアフローメータ５１は正常であり、且つ、吸気通路を構成する部材から空気は漏れていない（吸気通路を構成する部材は正常である）との判定結果を不揮発性メモリに記憶する。具体的には、ＣＰＵは、エアフローメータ異常フラグＸＡＦＭの値を「０」に設定するとともに、吸気通路構成部材異常フラグＸＬＥＫの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Therefore, the CPU makes a “No” determination at step 420 to proceed to step 425, where the air flow meter 51 is normal and no air leaks from the members constituting the intake passage (the members constituting the intake passage are The determination result of “normal” is stored in the nonvolatile memory. Specifically, the CPU sets the value of the air flow meter abnormality flag XAFM to “0” and sets the value of the intake passage component member abnormality flag XLEK to “0”. Thereafter, the CPU proceeds to step 495 to end the present routine tentatively.

次に、エアフローメータ５１に異常が発生するか、又は、吸気通路を構成する部材から空気が漏れている（吸気通路を構成する部材に異常が発生した）と仮定する。   Next, it is assumed that an abnormality has occurred in the air flow meter 51 or that air has leaked from a member constituting the intake passage (an abnormality has occurred in a member constituting the intake passage).

エアフローメータ５１に異常が発生すると、エアフローメータ５１の出力ＧａＡＦＭは実際のコンプレッサ通過ガス流量よりも非常に大きいか又は非常に小さい値となる。このとき、ターボチャージャ状態量推定装置は、エアフローメータ５１の出力ＧａＡＦＭ以外の変数を用いてコンプレッサ通過ガス流量Ｇａを推定しているから、ターボチャージャ状態量推定装置により推定されるコンプレッサ通過ガス流量Ｇａは実際のコンプレッサ通過ガス流量に近い値となる。従って、エアフローメータ５１の出力ＧａＡＦＭはターボチャージャ状態量推定装置により推定されるコンプレッサ通過ガス流量Ｇａよりも非常に大きいか又は非常に小さい値となる。この結果、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１の絶対値及び第２ガス流量乖離指標値Ｄ２の絶対値の少なくとも何れか一方は異常判定閾値α（α＞０）より大きい値となる。   When an abnormality occurs in the air flow meter 51, the output GaAFM of the air flow meter 51 becomes a value that is much larger or much smaller than the actual compressor passing gas flow rate. At this time, since the turbocharger state quantity estimating device estimates the compressor passing gas flow rate Ga using a variable other than the output GaAFM of the air flow meter 51, the compressor passing gas flow rate Ga estimated by the turbocharger state quantity estimating device. Is a value close to the actual flow rate of gas passing through the compressor. Therefore, the output GaAFM of the air flow meter 51 is a value that is much larger or much smaller than the compressor passage gas flow rate Ga estimated by the turbocharger state quantity estimating device. As a result, at least one of the absolute value of the first gas flow rate deviation index value D1 and the absolute value of the second gas flow rate deviation index value D2 is larger than the abnormality determination threshold value α (α> 0).

一方、吸気通路を構成する部材から空気が漏れていると、エアフローメータ５１の配設箇所には実際に内燃機関１０が吸入している空気の流量よりも大きい流量の空気が通過する。従って、この場合、エアフローメータ５１の出力ＧａＡＦＭは実際のコンプレッサ通過ガス流量よりも非常に大きい値となる。このとき、ターボチャージャ状態量推定装置は、後述するように、コンプレッサモデル式に入力値としてターボチャージャ３６のコンプレッサ３６ａに流入するガスの状態を表すコンプレッサ流入ガス状態変数（コンプレッサ流入ガス温度Ｔ０及びコンプレッサ流入ガス圧力Ｐ０）を使用することと、タービンモデル式に入力値としてターボチャージャ３６のタービン３６ｂに係る状態量を使用していることから、吸気通路を構成する部材から空気が漏れているか否かに関わらず、比較的精度良くコンプレッサ通過ガス流量Ｇａを推定する。換言すると、ターボチャージャ状態量推定装置は、コンプレッサ通過ガス流量Ｇａを推定する際に、吸気通路を構成する部材から空気が漏れているときに変動するコンプレッサ流出ガス圧力Ｐ３やコンプレッサ流出ガス温度Ｔ３を検出して入力値として使用していない。この結果、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１の絶対値及び第２ガス流量乖離指標値Ｄ２絶対値の少なくとも一方（殆どの場合において両方）は、異常判定閾値αより大きい値となる。   On the other hand, when air leaks from the members constituting the intake passage, air having a flow rate larger than the flow rate of the air actually taken in by the internal combustion engine 10 passes through the location where the air flow meter 51 is disposed. Therefore, in this case, the output GaAFM of the air flow meter 51 is much larger than the actual compressor passage gas flow rate. At this time, the turbocharger state quantity estimating device, as will be described later, the compressor inflow gas state variable (the compressor inflow gas temperature T0 and the compressor inflow) representing the state of the gas flowing into the compressor 36a of the turbocharger 36 as an input value in the compressor model equation. Whether or not air is leaking from the members constituting the intake passage because the inflow gas pressure P0) is used and the state quantity relating to the turbine 36b of the turbocharger 36 is used as an input value in the turbine model equation. Regardless, the compressor passage gas flow rate Ga is estimated with relatively high accuracy. In other words, when estimating the compressor passage gas flow rate Ga, the turbocharger state quantity estimation device uses the compressor outflow gas pressure P3 and the compressor outflow gas temperature T3 that fluctuate when air leaks from the members constituting the intake passage. Detected and not used as input value. As a result, at least one of the absolute value of the first gas flow rate deviation index value D1 and the absolute value of the second gas flow rate deviation index value D2 (both in most cases) is larger than the abnormality determination threshold value α.

従って、エアフローメータ５１に異常が発生するか、又は、吸気通路を構成する部材から空気が漏れていると、ＣＰＵは、フラグＸ１及びフラグＸ２の値が何れも「１」となったとき、ステップ４０５、ステップ４１０及びステップ４１５に続くステップ４２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４３０に進む。   Therefore, if an abnormality occurs in the air flow meter 51 or air is leaking from the members constituting the intake passage, the CPU determines that the values of the flag X1 and the flag X2 are both “1”. In step 420 following 405, step 410, and step 415, “Yes” is determined and processing proceeds to step 430.

次に、ＣＰＵはステップ４３０にて第１ガス流量乖離指標値Ｄ１が異常判定閾値αより大きく、且つ、第２ガス流量乖離指標値Ｄ２が異常判定閾値αより大きいか否かを判定する。   Next, in step 430, the CPU determines whether the first gas flow rate deviation index value D1 is larger than the abnormality determination threshold value α and the second gas flow rate deviation index value D2 is larger than the abnormality determination threshold value α.

前述したように、吸気通路を構成する部材から空気が漏れているとき、エアフローメータ５１が正常であれば、測定されたコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭはターボチャージャの状態量推定装置により推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａより大きくなるはずである。即ち、この場合、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１は負の値となり、第２ガス流量乖離指標値Ｄ２も負の値となる。一方、エアフローメータ５１が本来出力すべき値よりも小さい値を出力していると、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１は正の値であって異常判定閾値αより大きく、且つ、第２ガス流量乖離指標値Ｄ２も正の値であって異常判定閾値αより大きくなる。   As described above, when air is leaking from the members constituting the intake passage and the air flow meter 51 is normal, the measured compressor passage gas flow rate GaAFM is the compressor passage estimated by the turbocharger state quantity estimation device. It should be greater than the gas flow rate Ga. That is, in this case, the first gas flow rate deviation index value D1 is a negative value, and the second gas flow rate deviation index value D2 is also a negative value. On the other hand, if the air flow meter 51 outputs a value smaller than the value that should be output, the first gas flow rate deviation index value D1 is a positive value that is larger than the abnormality determination threshold value α and the second gas flow rate. The deviation index value D2 is also a positive value and is larger than the abnormality determination threshold value α.

そこで、ＣＰＵはステップ４３０にて第１ガス流量乖離指標値Ｄ１が異常判定閾値αより大きく且つ第２ガス流量乖離指標値Ｄ２が異常判定閾値αより大きいと判定すると、ステップ４３５に進んでエアフローメータ５１に異常が発生し、且つ、吸気通路を構成する部材は正常であるとの判定結果を記憶する。具体的には、ＣＰＵはエアフローメータ異常フラグＸＡＦＭの値を「１」に設定するとともに吸気通路構成部材異常フラグＸＬＥＫの値を「０」に設定し、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   If the CPU determines in step 430 that the first gas flow rate deviation index value D1 is greater than the abnormality determination threshold value α and the second gas flow rate deviation index value D2 is greater than the abnormality determination threshold value α, the process proceeds to step 435 and the air flow meter. The determination result that an abnormality has occurred in 51 and the members constituting the intake passage are normal is stored. Specifically, the CPU sets the value of the air flow meter abnormality flag XAFM to “1” and sets the value of the intake passage component member abnormality flag XLEK to “0”, and proceeds to step 495 to end the present routine temporarily. .

更に、ＣＰＵはステップ４３０にて「Ｎｏ」と判定するとき、ステップ４４０に進んでフラグＸ３の値を「１」に設定してステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。フラグＸ３は、その値が「１」であるとき、エアフローメータ５１に異常が発生しているのか、又は、吸気通路を構成する部材から空気が漏れている（吸気通路を構成する部材に異常が発生した）のかを特定するために新たな判定値（後述するガス漏れ部（空気漏れ部）面積Ａ１，Ａ２）を得る必要が生じたことを示し、その値が「０」であるとき同新たな判定値を得る必要が生じていないことを示すフラグである。なお、フラグＸ３の値は、前述した図示しないイニシャルルーチンにより「０」に設定されるようになっている。   Further, when the CPU makes a “No” determination at step 430, it proceeds to step 440, sets the value of the flag X3 to “1”, proceeds to step 495, and once ends this routine. When the value of the flag X3 is “1”, there is an abnormality in the air flow meter 51, or air is leaking from the member constituting the intake passage (the member constituting the intake passage is abnormal). This indicates that it is necessary to obtain new determination values (gas leakage portion (air leakage portion) areas A1 and A2 described later) in order to specify whether the value is “0”. This flag indicates that it is not necessary to obtain a correct determination value. The value of the flag X3 is set to “0” by the above-described initial routine (not shown).

また、ＣＰＵがステップ４０５に進んだとき、フラグＸ１の値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ４０５からステップ４９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。同様に、ＣＰＵがステップ４１０に進んだとき、フラグＸ２の値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ４１０からステップ４９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   If the value of the flag X1 is not “1” when the CPU proceeds to step 405, the CPU proceeds directly from step 405 to step 495 to end the present routine tentatively. Similarly, when the CPU proceeds to step 410, if the value of the flag X2 is not “1”, the CPU proceeds directly from step 410 to step 495 to end the present routine tentatively.

更に、ＣＰＵは図５にフローチャートにより示した空気漏れ部面積算出ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとＣＰＵはステップ５００から処理を開始し、ステップ５０５に進んでフラグＸ３の値が「１」であるか否かを判定する。このとき、フラグＸ３の値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ５０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９５に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。   Further, the CPU repeatedly executes the air leak portion area calculation routine shown in the flowchart of FIG. 5 every elapse of a predetermined time. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU starts the process from step 500 and proceeds to step 505 to determine whether or not the value of the flag X3 is “1”. At this time, if the value of the flag X3 is not “1”, the CPU makes a “No” determination at step 505 to directly proceed to step 595 to end the present routine tentatively.

これに対し、前述した図４のステップ４４０により、フラグＸ３の値が「１」に設定されていると、ＣＰＵはステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、エンジン回転速度ＮＥが過給可能速度閾値Ｎ０以上であり且つ第１回転速度閾値Ｎ１以下であるか否か（エンジン回転速度ＮＥが第１回転速度範囲内にあるか否か）を判定する。   On the other hand, if the value of the flag X3 is set to “1” in step 440 in FIG. 4 described above, the CPU makes a “Yes” determination in step 505 to proceed to step 510, where the engine speed NE is increased. Is equal to or higher than the superchargeable speed threshold N0 and equal to or lower than the first rotational speed threshold N1 (whether the engine rotational speed NE is within the first rotational speed range).

このとき、エンジン回転速度ＮＥが第１回転速度範囲内にあると、ＣＰＵは以下に述べるステップ５１５乃至ステップ５２５の処理を行った後、ステップ５３０に進む。   At this time, if the engine rotational speed NE is within the first rotational speed range, the CPU proceeds to step 530 after performing the processing of step 515 to step 525 described below.

ステップ５１５：上記（１）式に基いて第１ガス流量乖離指標値Ｄ１を取得する。
ステップ５２０：下記の（３）式に基いて第１の空気漏れ部面積Ａ１を取得する。このステップ５２０は、第１空気漏れ部面積算出手段に対応するステップである。 Step 515: The first gas flow rate deviation index value D1 is acquired based on the above equation (1).
Step 520: Obtain the first air leakage area A1 based on the following equation (3). This step 520 is a step corresponding to the first air leakage area calculation means.

ところで、空気が吸気通路を構成している部材に発生した開口部を通して吸気通路から外部に流出する場合、その開口部の面積は初期において十分に小さく、且つ、過給が行われているからコンプレッサ３６ａ下流の吸気通路内のガス圧は大気圧に比べて十分に大きい。従って、その開口部を通して吸気通路内部から外部に漏れる空気の流速は音速に達してサチュレートとしている（その空気の流速が音速に到達し、吸気通路内部の圧力と外部の圧力差が大きくなっても、その流量が変化しなくなる「チョーク」状態にある。）と考えられる。（３）式は、そのようなチョーク状態にある場合において、その開口部の面積を求める一般式である。   By the way, when the air flows out from the intake passage through the opening generated in the member constituting the intake passage, the area of the opening is sufficiently small in the initial stage and the supercharging is performed. The gas pressure in the intake passage downstream of 36a is sufficiently larger than the atmospheric pressure. Therefore, the flow velocity of the air leaking from the inside of the intake passage through the opening reaches the sonic velocity and saturates (even if the flow velocity of the air reaches the sonic velocity and the pressure difference between the intake passage and the outside increases) , It is in a “choke” state in which the flow rate does not change.) Equation (3) is a general equation for obtaining the area of the opening in such a choke state.

（３）式において、右辺のＤ１には上記ステップ５１５にて得られた値Ｄ１が代入され、Ｐｍには後述するターボチャージャ状態量推定装置により現時点にて得られているコンプレッサ流出（出口部）ガス圧力Ｐ３が代入され、Ｔｍには同じくターボチャージャ状態量推定装置により現時点にて得られているコンプレッサ流出（出口部）ガス温度Ｔ３が代入される。Ｒは気体定数であり、Ｃｄは流量係数（所定の一定値）であり、κは空気の比熱比である。なお、コンプレッサ３６ａよりも下流の吸気通路におけるガスの圧力Ｐｍ及びガスの温度Ｔｍを検出する圧力センサ及び温度センサをそれぞれ配置するとともに、それらのセンサの検出値を（３）式に適用して第１空気漏れ部面積Ａ１を算出してもよい。

In the expression (3), the value D1 obtained in the above step 515 is substituted for D1 on the right side, and the compressor outflow (exit part) obtained at the present time by a turbocharger state quantity estimating device to be described later is substituted for Pm. The gas pressure P3 is substituted, and the compressor outflow (outlet portion) gas temperature T3 obtained at the present time by the turbocharger state quantity estimating device is substituted for Tm. R is a gas constant, Cd is a flow coefficient (predetermined constant value), and κ is a specific heat ratio of air. A pressure sensor and a temperature sensor for detecting the gas pressure Pm and the gas temperature Tm in the intake passage downstream of the compressor 36a are respectively arranged, and the detection values of these sensors are applied to the equation (3) to One air leak area A1 may be calculated.

ステップ５２５：フラグＸ４の値を「１」に設定する。フラグＸ４は、その値が「１」であるとき、第１空気漏れ部面積Ａ１が取得されていることを示し、その値が「０」であるとき、第１空気漏れ部面積Ａ１が取得されていないことを示す。なお、フラグＸ４の値は、前述した図示しないイニシャルルーチンにより「０」に設定されるようになっている。   Step 525: The value of the flag X4 is set to “1”. The flag X4 indicates that the first air leakage area A1 is acquired when the value is “1”, and the first air leakage area A1 is acquired when the value is “0”. Indicates not. The value of the flag X4 is set to “0” by the above-described initial routine (not shown).

また、ＣＰＵがステップ５１０に進んだとき、エンジン回転速度ＮＥが第１回転速度範囲内ではなく第２回転速度範囲内にある（エンジン回転速度ＮＥが第２回転速度閾値Ｎ２以上である）と、ＣＰＵはステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定するとともに、エンジン回転速度ＮＥが第２回転速度範囲内にあるか否かを判定するステップ５３５（エンジン回転速度ＮＥが第２回転速度閾値Ｎ２以上であるか否かを判定するステップ５３５）にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ５４０乃至ステップ５５０の処理を行った後、ステップ５３０に進む。   When the CPU proceeds to step 510, the engine speed NE is not in the first rotation speed range but in the second rotation speed range (the engine rotation speed NE is equal to or greater than the second rotation speed threshold N2). The CPU makes a “No” determination at step 510 and determines whether or not the engine rotational speed NE is within the second rotational speed range 535 (the engine rotational speed NE is equal to or higher than the second rotational speed threshold N2). In step 535), it is determined as “Yes”, the processing in steps 540 to 550 described below is performed, and then the processing proceeds to step 530.

ステップ５４０：上記（２）式に基いて第２ガス流量乖離指標値Ｄ２を取得する。
ステップ５４５：下記の（４）式に基いて第２の空気漏れ部面積Ａ２を取得する。ステップ５４５は、第２空気漏れ部面積算出手段に対応している。この場合においても、吸気通路を構成している部材に開口部が生じているのであれば、その開口部から流出する空気の流速はサチュレートとしている（チョーク状態にある）と仮定できる。従って、（４）式は、上記（３）式と同様、そのような場合における開口部の面積を求める一般式である。 Step 540: A second gas flow rate deviation index value D2 is acquired based on the above equation (2).
Step 545: Obtain a second air leakage area A2 based on the following equation (4). Step 545 corresponds to the second air leakage area calculation unit. Even in this case, if an opening is formed in the member constituting the intake passage, it can be assumed that the flow velocity of the air flowing out from the opening is saturating (in a choked state). Therefore, the equation (4) is a general equation for obtaining the area of the opening in such a case as in the above equation (3).

（４）式において、Ｄ２には上記ステップ５４０にて得られた値Ｄ２が代入され、Ｐｍには後述するターボチャージャ状態量推定装置により現時点にて得られているコンプレッサ流出（出口部）ガス圧力Ｐ３が代入され、Ｔｍには同じくターボチャージャ状態量推定装置により現時点にて得られているコンプレッサ流出（出口部）ガス温度Ｔ３が代入される。Ｒ、Ｃｄ及びκは上記（３）式に使用された値と同じ値が用いられる。なお、コンプレッサ３６ａよりも下流の吸気通路におけるガスの圧力Ｐｍ及びガスの温度Ｔｍを検出する圧力センサ及び温度センサをそれぞれ配置するとともに、それらのセンサの検出値を（４）式に適用して第２空気漏れ部面積Ａ２を算出してもよい。

In the equation (4), the value D2 obtained in step 540 is substituted for D2, and the compressor outflow (outlet) gas pressure obtained at the present time by a turbocharger state quantity estimation device to be described later is substituted for Pm. P3 is substituted, and the compressor outflow (outlet part) gas temperature T3 obtained at the present time by the turbocharger state quantity estimating device is substituted for Tm. As R, Cd, and κ, the same values as those used in the above equation (3) are used. A pressure sensor and a temperature sensor for detecting the gas pressure Pm and the gas temperature Tm in the intake passage downstream of the compressor 36a are respectively disposed, and the detection values of these sensors are applied to the equation (4). 2 You may calculate air leak part area A2.

ステップ５５０：フラグＸ５の値を「１」に設定する。フラグＸ５は、その値が「１」であるとき、第２空気漏れ部面積Ａ２が取得されていることを示し、その値が「０」であるとき、第２空気漏れ部面積Ａ２が取得されていないことを示す。なお、フラグＸ５の値は、前述した図示しないイニシャルルーチンにより「０」に設定されるようになっている。   Step 550: The value of the flag X5 is set to “1”. The flag X5 indicates that the second air leakage area A2 is acquired when the value is “1”, and the second air leakage area A2 is acquired when the value is “0”. Indicates not. The value of the flag X5 is set to “0” by the above-described initial routine (not shown).

一方、ＣＰＵがステップ５３５に進んだとき、エンジン回転速度ＮＥが第２回転速度範囲内になければ、ＣＰＵはステップ５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, when the CPU proceeds to step 535 and the engine rotational speed NE is not within the second rotational speed range, the CPU proceeds directly to step 595 and once ends this routine.

更に、ＣＰＵはステップ５２５又はステップ５５０からステップ５３０に進むと、フラグＸ４の値が「１」であり且つフラグＸ５の値が「１」であるか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、ステップ５３０にて第１空気漏れ部面積Ａ１及び第２空気漏れ部面積Ａ２の何れもが取得されているか否かを判定する。このとき、フラグＸ４及びフラグＸ５の何れかの値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ５３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９５に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。   Further, when the CPU proceeds from step 525 or step 550 to step 530, the CPU determines whether or not the value of the flag X4 is “1” and the value of the flag X5 is “1”. That is, the CPU determines whether or not both the first air leak area A1 and the second air leak area A2 are acquired in step 530. At this time, if any of the flag X4 and the flag X5 is not “1”, the CPU makes a “No” determination at step 530 to directly proceed to step 595 to end the present routine tentatively.

これに対し、フラグＸ４の値が「１」であり且つフラグＸ５の値が「１」であると、ＣＰＵはステップ５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５５５に進み、フラグＸ６の値を「１」に設定する。フラグＸ６は、その値が「１」であるとき、第１空気漏れ部面積Ａ１及び第２空気漏れ部面積Ａ２の何れもが取得されていることを示し、その値が「０」であるとき、第１空気漏れ部面積Ａ１及び第２空気漏れ部面積Ａ２の少なくとも一方が取得されていないことを示す。フラグＸ６の値は、前述した図示しないイニシャルルーチンにより「０」に設定されるようになっている。そして、ＣＰＵはステップ５６０にてフラグＸ３、フラグＸ４及びフラグＸ５の値を「０」に設定し、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the value of the flag X4 is “1” and the value of the flag X5 is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 530 to proceed to step 555 to set the value of the flag X6. Set to “1”. When the value is “1”, the flag X6 indicates that both the first air leakage area A1 and the second air leakage area A2 are acquired, and when the value is “0”. This indicates that at least one of the first air leak area A1 and the second air leak area A2 is not acquired. The value of the flag X6 is set to “0” by the above-described initial routine (not shown). In step 560, the CPU sets the values of the flag X3, flag X4, and flag X5 to “0”, and proceeds to step 595 to end the present routine tentatively.

更に、ＣＰＵは図６にフローチャートにより示した異常箇所特定ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとＣＰＵはステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５に進んでフラグＸ６の値が「１」であるか否かを判定する。このとき、フラグＸ６の値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９５に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。   Further, the CPU repeatedly executes the abnormal part specifying routine shown by the flowchart in FIG. 6 every elapse of a predetermined time. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts the process from step 600 and proceeds to step 605 to determine whether or not the value of the flag X6 is “1”. If the value of the flag X6 is not “1” at this time, the CPU makes a “No” determination at step 605 to directly proceed to step 695 to end the present routine tentatively.

これに対し、前述した図５のステップ５５５により、フラグＸ６の値が「１」に設定されていると、ＣＰＵはステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１０に進み、第１空気漏れ部面積Ａ１と第２空気漏れ部面積Ａ２との差の絶対値を第１空気漏れ部面積Ａ１で除した値が空気漏れ判定値βより小さいか否かを判定する。ステップ６１０は、異常箇所特定手段に対応している。   On the other hand, if the value of the flag X6 is set to “1” in step 555 of FIG. 5 described above, the CPU determines “Yes” in step 605 and proceeds to step 610, where the first air leak It is determined whether or not a value obtained by dividing the absolute value of the difference between the partial area A1 and the second air leakage area A2 by the first air leakage area A1 is smaller than the air leakage determination value β. Step 610 corresponds to the abnormal part specifying means.

上述したように、吸気通路を構成する部材に開口部が生じ始めた時点においては、その開口部の面積は十分に小さいから、その開口部から流出する空気の流速はサチュレートとしている（チョーク状態にある）。従って、実際に吸気通路を構成する部材に開口部が生じて空気が漏れているという異常が発生しているならば、第１空気漏れ部面積Ａ１及び第２空気漏れ部面積Ａ２は互いに近い値となっているはずである。換言すると、第１空気漏れ部面積Ａ１と第２空気漏れ部面積Ａ２との差の絶対値を第１空気漏れ部面積Ａ１で除した値は空気漏れ判定値βより小さいはずである。   As described above, when the opening portion starts to form in the member constituting the intake passage, the area of the opening portion is sufficiently small, so that the flow velocity of the air flowing out from the opening portion is saturating (in the choked state). is there). Therefore, if there is an abnormality that an air leaks due to an opening formed in a member that actually constitutes the intake passage, the first air leak area A1 and the second air leak area A2 are close to each other. It should be. In other words, the value obtained by dividing the absolute value of the difference between the first air leakage area A1 and the second air leakage area A2 by the first air leakage area A1 should be smaller than the air leakage determination value β.

そこで、ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定した場合、ステップ６１５に進んで吸気通路を構成する部材から空気が漏れていて（吸気通路を構成する部材が異常であり）、且つ、エアフローメータ５１は正常であるとの判定結果を記憶する。即ち、ＣＰＵは、エアフローメータ異常フラグＸＡＦＭの値を「０」に設定するとともに吸気通路構成部材異常フラグＸＬＥＫの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ６２０に進んでフラグＸ６の値を０に設定し、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Therefore, if the CPU makes a “Yes” determination at step 610, the process proceeds to step 615, where air is leaking from the member constituting the intake passage (the member constituting the intake passage is abnormal), and the air flow meter 51 stores the determination result that it is normal. That is, the CPU sets the value of the air flow meter abnormality flag XAFM to “0” and sets the value of the intake passage component member abnormality flag XLEK to “1”. Thereafter, the CPU proceeds to step 620 to set the value of the flag X6 to 0, proceeds to step 695, and once ends this routine.

ところで、ＣＰＵがステップ６１０の判定を行うということは、フラグＸ６の値が「１」であることを意味し、フラグＸ６の値が「１」であるということはフラグＸ３の値が「１」に設定されたことを意味する。フラグＸ３の値は、図４のステップ４２０の判定が「Ｙｅｓ」であり、ステップ４３０の判定が「Ｎｏ」である場合に「１」に設定される。つまり、エアフローメータ５１に異常が発生しているか、又は、吸気通路を構成する部材から空気が漏れるという吸気通路を構成する部材に異常が発生しているか、の何れかであるという判定がなされたときにフラグＸ３（従って、フラグＸ６）の値は「１」に設定される。従って、ステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定される場合、吸気通路を構成する部材に異常が発生していないと判断されるので、エアフローメータ５１が劣化等により正常な値を出力しないという異常が発生していると判断される。   By the way, the fact that the CPU makes the determination of step 610 means that the value of the flag X6 is “1”, and that the value of the flag X6 is “1” means that the value of the flag X3 is “1”. Means it was set to The value of the flag X3 is set to “1” when the determination at Step 420 in FIG. 4 is “Yes” and the determination at Step 430 is “No”. That is, it is determined whether there is an abnormality in the air flow meter 51, or there is an abnormality in the member constituting the intake passage where air leaks from the member constituting the intake passage. Sometimes the value of flag X3 (and hence flag X6) is set to "1". Therefore, when it is determined “No” in step 610, it is determined that no abnormality has occurred in the members constituting the intake passage, and therefore an abnormality that the air flow meter 51 does not output a normal value due to deterioration or the like. It is determined that it has occurred.

そこで、ＣＰＵはステップ６１０に進んだとき、同ステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定した場合、ステップ６２５に進んでエアフローメータ５１に異常が発生し、且つ、吸気通路を構成する部材は正常であるとの判定結果を記憶する。具体的には、ＣＰＵはエアフローメータ異常フラグＸＡＦＭの値を「１」に設定するとともに吸気通路構成部材異常フラグＸＬＥＫの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ６２０に進んでフラグＸ６の値を０に設定し、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Therefore, when the CPU proceeds to step 610 and determines “No” in step 610, the CPU proceeds to step 625 and an abnormality occurs in the air flow meter 51, and the members constituting the intake passage are normal. Is stored. Specifically, the CPU sets the value of the air flow meter abnormality flag XAFM to “1” and sets the value of the intake passage component member abnormality flag XLEK to “0”. Thereafter, the CPU proceeds to step 620 to set the value of the flag X6 to 0, proceeds to step 695, and once ends this routine.

以上、説明したように、内燃機関の異常判定装置は、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１、第２ガス流量乖離指標値Ｄ２、第１空気漏れ部面積Ａ１及び第２空気漏れ部面積Ａ２を取得し、それらの値に基いて内燃機関に異常が発生したか否かを判定する。   As described above, the abnormality determination device for an internal combustion engine obtains the first gas flow rate deviation index value D1, the second gas flow rate deviation index value D2, the first air leak portion area A1, and the second air leak portion area A2. Then, based on these values, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the internal combustion engine.

（ターボチャージャ状態量推定装置の推定原理）
次に、ターボチャージャの状態量推定装置によるターボチャージャ状態量の推定原理について説明する。ターボチャージャの状態量推定装置は、コンプレッサ通過ガス流量Ｇａ以外の変数を実測するとともに、ターボチャージャ３６の状態をモデル化して表す複数のターボチャージャモデル式に同実測された変数を適用することにより同コンプレッサ通過ガス流量Ｇａを推定するコンプレッサ通過ガス流量推定手段を構成している。 (Estimation principle of turbocharger state quantity estimation device)
Next, the principle of turbocharger state quantity estimation by the turbocharger state quantity estimation device will be described. The turbocharger state quantity estimation apparatus measures variables other than the compressor passing gas flow rate Ga, and applies the measured variables to a plurality of turbocharger model expressions that model and represent the state of the turbocharger 36. The compressor passing gas flow rate estimating means for estimating the compressor passing gas flow rate Ga is configured.

このターボチャージャの状態量推定装置は、図７に示したように、エネルギーバランス計算部Ｍ１、質量保存計算部Ｍ２、コンプレッサ状態量計算部（コンプレッサプログラム；コンプレッサモデル）Ｍ３、タービン状態量計算部（タービンプログラム；タービンモデル）Ｍ４、ターボチャージャ慣性エネルギー計算部Ｍ５及び損失エネルギー計算部Ｍ６を備え、これらによりターボチャージャの状態量を推定する。なお、ターボチャージャの状態量は、表１に示したとおりである。図８は、ターボチャージャの状態量を説明するための図である。

As shown in FIG. 7, the turbocharger state quantity estimation apparatus includes an energy balance calculation unit M1, a mass conservation calculation unit M2, a compressor state quantity calculation unit (compressor program; compressor model) M3, a turbine state quantity calculation unit ( Turbine program; turbine model) M4, a turbocharger inertial energy calculation unit M5, and a loss energy calculation unit M6 are provided to estimate the state quantity of the turbocharger. The state quantity of the turbocharger is as shown in Table 1. FIG. 8 is a diagram for explaining the state quantity of the turbocharger.

（エネルギーバランス計算部Ｍ１）
エネルギーバランス計算部Ｍ１は、（５）式により表されるターボチャージャ３６に関するエネルギー保存則を使用する。（５）式は、タービン３６ｂが排気から受け取るエネルギー（タービン取得エネルギー）Ｌｔは、コンプレッサ３６ａが吸気（コンプレッサ３６ａを通過するガス）に与えるエネルギー（コンプレッサ付与エネルギー）Ｌｃと、タービンシャフト３６ｃとその軸受との間の摩擦損失等のターボチャージャ３６の損失エネルギーＬｍと、ターボチャージャ慣性エネルギーＬｉと、の和に等しいというエネルギーバランスを表す式（エネルギーバランス式）である。（５）式は、ターボチャージャモデル式の一つである。

(Energy balance calculator M1)
The energy balance calculation unit M1 uses the energy conservation law regarding the turbocharger 36 expressed by the equation (5). Equation (5) indicates that energy (turbine acquired energy) Lt received by the turbine 36b from the exhaust is energy (compressor energy) Lc that the compressor 36a gives to the intake air (gas that passes through the compressor 36a), turbine shaft 36c, and its bearings. Is an equation (energy balance equation) representing an energy balance that is equal to the sum of the loss energy Lm of the turbocharger 36 such as the friction loss between and the turbocharger inertial energy Li. Equation (5) is one of turbocharger model equations.

（質量保存計算部Ｍ２）
質量保存計算部Ｍ２は、（６）式により表されるターボチャージャ３６を通過するガスについての質量保存則に基づく式を使用する。即ち、（６）式は、タービン３６ｂを通過するガスの流量（タービン通過ガス流量）Ｇ４は、コンプレッサ通過ガス流量Ｇａと内燃機関１０に単位時間あたりに与えられた燃料噴射量（燃料供給量）Ｑinjとの和に等しいという質量保存則に基づく式（質量保存式）である。（６）式は、ターボチャージャモデル式の一つである。

(Mass conservation calculation part M2)
The mass conservation calculation unit M2 uses an equation based on the mass conservation law for the gas passing through the turbocharger 36 expressed by the equation (6). That is, the equation (6) indicates that the gas flow rate (turbine passing gas flow rate) G4 passing through the turbine 36b is the compressor passing gas flow rate Ga and the fuel injection amount (fuel supply amount) given to the internal combustion engine 10 per unit time. It is a formula (mass conservation formula) based on the law of conservation of mass that is equal to the sum of Qinj. Equation (6) is one of turbocharger model equations.

（６）式の左辺のタービン通過ガス流量Ｇ４には、後述するタービン状態量計算部Ｍ４により推定される値が代入される。（６）式の右辺の燃料噴射量Ｑinjには電気制御装置５０から各燃料噴射弁２１に対して噴射するように指示された燃料噴射量に基づいて求められる値（実測値）が代入される。従って、質量保存計算部Ｍ２は、コンプレッサ通過ガス流量Ｇａを推定値として出力する。   A value estimated by a turbine state quantity calculation unit M4 described later is substituted into the turbine passage gas flow rate G4 on the left side of the equation (6). A value (actual value) obtained based on the fuel injection amount instructed to be injected from the electric control device 50 to each fuel injection valve 21 is substituted into the fuel injection amount Qinj on the right side of the equation (6). . Therefore, the mass conservation calculation unit M2 outputs the compressor passage gas flow rate Ga as an estimated value.

エネルギーバランス計算部Ｍ１及び質量保存計算部Ｍ２において使用される各変数（Ｌｔ、Ｌｃ、Ｌｍ、Ｌｉ、Ｇ４）を求めるため、ターボチャージャの状態量推定装置は、コンプレッサ状態量計算部Ｍ３、タービン状態量計算部Ｍ４、ターボチャージャ慣性エネルギー計算部Ｍ５、損失エネルギー計算部Ｍ６を使用する。以下、各部について個別に説明する。   In order to obtain each variable (Lt, Lc, Lm, Li, G4) used in the energy balance calculation unit M1 and the mass conservation calculation unit M2, the turbocharger state quantity estimation device includes a compressor state quantity calculation unit M3, a turbine state A quantity calculator M4, a turbocharger inertial energy calculator M5, and a loss energy calculator M6 are used. Hereinafter, each part will be described individually.

（コンプレッサ状態量計算部Ｍ３）
コンプレッサ状態量計算部Ｍ３は、下記の入力値と（７）式〜（１４）式により表される数式とを用いて、下記の出力値を推定する。 (Compressor state quantity calculation unit M3)
The compressor state quantity calculation unit M3 estimates the following output value using the following input value and the mathematical expressions represented by the equations (7) to (14).

（７）式〜（１４）式は、ターボチャージャのコンプレッサに流入するガスの状態を表すコンプレッサ流入ガス状態変数（コンプレッサ流入ガス温度Ｔ０及びコンプレッサ流入ガス圧力Ｐ０）、同コンプレッサから流出するガスの状態を表すコンプレッサ流出ガス状態変数（コンプレッサ流出ガス温度Ｔ３及びコンプレッサ流出ガス圧力Ｐ３）、コンプレッサ通過ガス流量Ｇａ、ターボチャージャ回転速度Ｎｔ及びコンプレッサ３６ａがコンプレッサ３６ａを通過するガスに与えるエネルギーであるコンプレッサ付与エネルギーＬｃの間の関係を記述したコンプレッサモデル式である。（７）式〜（１４）式は、ターボチャージャモデル式の一つである。   Expressions (7) to (14) are compressor inflow gas state variables (compressor inflow gas temperature T0 and compressor inflow gas pressure P0) representing the state of gas flowing into the compressor of the turbocharger, and the state of gas flowing out from the compressor. Compressor effluent gas state variables (compressor effluent gas temperature T3 and compressor effluent gas pressure P3), compressor passage gas flow rate Ga, turbocharger rotation speed Nt, and compressor-applied energy that is energy that the compressor 36a gives to the gas passing through the compressor 36a It is a compressor model formula describing the relationship between Lc. Expressions (7) to (14) are one of turbocharger model expressions.

（入力値）
コンプレッサ流入ガス圧力Ｐ０（センサ検出値）
コンプレッサ流入ガス温度Ｔ０（センサ検出値）
コンプレッサ通過ガス流量Ｇａ（質量保存計算部Ｍ２による推定値）
ターボチャージャ回転速度Ｎｔ（仮定値：結果的に推定値となる。）
（出力値：推定値）
コンプレッサ流出ガス圧力Ｐ３
コンプレッサ流出ガス温度Ｔ３
コンプレッサが吸気に与えるエネルギーＬｃ (Input value)
Compressor inflow gas pressure P0 (sensor detection value)
Compressor inflow gas temperature T0 (sensor detection value)
Compressor passage gas flow rate Ga (estimated value by mass conservation calculation unit M2)
Turbocharger rotation speed Nt (assumed value: resulting in an estimated value)
(Output value: Estimated value)
Compressor outflow gas pressure P3
Compressor outflow gas temperature T3
Energy Lc given to intake air by compressor

（７）式は圧力比計算式である。（７）式の関数ｆ１は、変数Ｇｎ及び変数Ｎ０と、比Ｐ３／Ｐ０と、の関係を定める関数であって、ここでは実験により予め定められた変換テーブル（マップ）として電気制御装置５０のＲＯＭ内に格納されている。

Equation (7) is a pressure ratio calculation formula. The function f1 in the equation (7) is a function that determines the relationship between the variable Gn, the variable N0, and the ratio P3 / P0. Here, the function f1 of the electric control device 50 is used as a conversion table (map) determined in advance by experiments. Stored in ROM.

（１２）式はコンプレッサ効率計算式である。（１２）式の関数ｆ２は、変数Ｇｎ及び変数Ｎ０と、コンプレッサ効率ηｃと、の関係を定める関数であって、ここでは実験により予め定められた変換テーブル（マップ）として電気制御装置５０のＲＯＭ内に格納されている。

Equation (12) is a compressor efficiency calculation formula. The function f2 in the equation (12) is a function that determines the relationship between the variable Gn and the variable N0 and the compressor efficiency ηc. Here, the ROM of the electric control device 50 is used as a conversion table (map) determined in advance by experiments. Is stored inside.

（１３）式はコンプレッサ効率定義式である。

Equation (13) is a compressor efficiency defining equation.

（１４）式はコンプレッサエネルギー式（実験式）である。

Equation (14) is a compressor energy equation (experimental equation).

理解のため、上記の（７）式に（８）式〜（１１）式を代入すると、下記の（１５）式が得られる。（１５）式の右辺に対し、Ｇａとして質量保存計算部Ｍ２により推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａを代入し、Ｐ０としてコンプレッサ流入ガス圧力センサ５２の検出値を代入し、Ｔ０としてコンプレッサ流入ガス温度センサ５３の検出値を代入するとともに、ターボチャージャ回転速度Ｎｔを適当な仮定値として与えてやれば、コンプレッサ流出ガス圧力Ｐ３が求められる。

For the sake of understanding, the following equation (15) is obtained by substituting the equations (8) to (11) into the above equation (7). For the right side of the equation (15), the compressor passage gas flow rate Ga estimated by the mass conservation calculation unit M2 is substituted as Ga, the detection value of the compressor inflow gas pressure sensor 52 is substituted as P0, and the compressor inflow gas temperature as T0. If the detected value of the sensor 53 is substituted and the turbocharger rotational speed Nt is given as an appropriate assumed value, the compressor outflow gas pressure P3 can be obtained.

この（１５）式により、（１３）式の右辺のＰ３／Ｐ０が得られる。（１３）式のコンプレッサ効率ηｃは（８）式〜（１２）式から得られる。コンプレッサ流入ガス温度Ｔ０はコンプレッサ流入ガス温度センサ５３により検出されている。従って、（１３）式からコンプレッサ流出ガス温度Ｔ３が推定される。   By this equation (15), P3 / P0 on the right side of equation (13) is obtained. The compressor efficiency ηc in equation (13) is obtained from equations (8) to (12). The compressor inflow gas temperature T0 is detected by a compressor inflow gas temperature sensor 53. Therefore, the compressor outflow gas temperature T3 is estimated from the equation (13).

更に、推定されたコンプレッサ流出ガス温度Ｔ３、検出されているコンプレッサ流入ガス温度Ｔ０及び推定されているコンプレッサ通過ガス流量Ｇａを、（１４）式に代入することにより、コンプレッサ付与エネルギーＬｃが推定される。   Further, the compressor imparted energy Lc is estimated by substituting the estimated compressor outflow gas temperature T3, the detected compressor inflow gas temperature T0, and the estimated compressor passage gas flow rate Ga into the equation (14). .

（タービン状態量計算部Ｍ４）
タービン状態量計算部Ｍ４は、下記の入力値と（１６）式〜（２１）式により表される数式とを用いて、下記の出力値を推定する。（１６）式〜（２１）式は、ターボチャージャモデル式の一つである。 (Turbine state quantity calculation unit M4)
The turbine state quantity calculation unit M4 estimates the following output value using the following input value and mathematical expressions represented by the expressions (16) to (21). Expressions (16) to (21) are one of turbocharger model expressions.

（１６）式〜（２１）式は、ターボチャージャ３６のタービン３６ｂに流入するガスの状態を表すタービン流入ガス状態変数（タービン流入ガス温度Ｔ４及びタービン流入ガス圧力Ｐ４）、同タービン３６ｂから流出するガスの状態を表すタービン流出ガス状態変数（タービン流出ガス温度Ｔ６及びタービン流出ガス圧力Ｐ６）、同タービン３６ｂを通過するガスの流量であるタービン通過ガス流量Ｇ４、前記ターボチャージャ回転速度Ｎｔ、バリアブルノズル開度ＶＮ及び同タービン３６ｂが同タービン３６ｂを通過するガスから受け取るエネルギーであるタービン取得エネルギーＬｔの間の関係を記述したタービンモデル式である。   Equations (16) to (21) are turbine inflow gas state variables (turbine inflow gas temperature T4 and turbine inflow gas pressure P4) representing the state of gas flowing into the turbine 36b of the turbocharger 36, and flow out of the turbine 36b. Turbine effluent gas state variables (turbine effluent gas temperature T6 and turbine effluent gas pressure P6) representing the state of gas, a turbine passing gas flow rate G4 which is a flow rate of gas passing through the turbine 36b, the turbocharger rotational speed Nt, a variable nozzle It is a turbine model formula describing the relationship between the opening degree VN and the turbine acquired energy Lt, which is the energy that the turbine 36b receives from the gas passing through the turbine 36b.

（入力値）
タービン流入ガス圧力Ｐ４（センサ検出値）
タービン流入ガス温度Ｔ４（センサ検出値）
タービン流出ガス圧力Ｐ６（センサ検出値）
バリアブルノズル開度ＶＮ（センサ検出値）
ターボチャージャ回転速度Ｎｔ（仮定値：結果的に推定値となる。）
（出力値：推定値）
タービン通過ガス流量Ｇ４
タービン流出ガス温度Ｔ６
タービンが排気から受け取るエネルギー（タービン取得エネルギー）Ｌｔ (Input value)
Turbine inflow gas pressure P4 (sensor detection value)
Turbine inflow gas temperature T4 (sensor detection value)
Turbine outlet gas pressure P6 (sensor detection value)
Variable nozzle opening VN (sensor detection value)
Turbocharger rotation speed Nt (assumed value: resulting in an estimated value)
(Output value: Estimated value)
Turbine passing gas flow rate G4
Turbine effluent gas temperature T6
Energy that turbine receives from exhaust (turbine acquired energy) Lt

（１６）式は流量計算式である。（１６）式の関数ｆ３は、変数Ｐ４／Ｐ６，変数Ｎ１及び変数ＶＮと、修正流量Ｑ４と、の関係を定める関数であって、ここでは実験により予め定められた変換テーブル（マップ）として電気制御装置５０のＲＯＭ内に格納されている。

Equation (16) is a flow rate calculation equation. The function f3 in the equation (16) is a function that determines the relationship between the variable P4 / P6, the variable N1, the variable VN, and the corrected flow rate Q4. Here, the function f3 is an electric conversion table (map) that is predetermined by experiment. It is stored in the ROM of the control device 50.

（１９）式はタービン効率計算式である。（１９）式の関数ｆ４は、変数Ｐ４／Ｐ６，変数Ｎ１及び変数ＶＮと、タービン効率ηｔと、の関係を定める関数であって、ここでは実験により予め定められた変換テーブル（マップ）として電気制御装置５０のＲＯＭ内に格納されている。

Equation (19) is a turbine efficiency calculation formula. The function f4 in the equation (19) is a function for determining the relationship between the variables P4 / P6, the variable N1, the variable VN, and the turbine efficiency ηt. Here, the function f4 is expressed as a conversion table (map) determined in advance by experiments. It is stored in the ROM of the control device 50.

（２０）式はタービン効率定義式である。

（２１）式はタービンエネルギー式（実験式）である。

Equation (20) is a turbine efficiency defining equation.

Equation (21) is a turbine energy equation (empirical equation).

理解のため、上記の（１８）式に（１６）式及び（１７）式を代入すると、下記の（２２）式が得られる。

（２２）式の右辺に対し、Ｐ６としてタービン流出ガス圧力センサ５６の検出値を代入し、Ｐ４としてタービン流入ガス圧力センサ５４の検出値を代入し、Ｔ４としてタービン流入ガス温度センサ５５の検出値を代入し、ＶＮとしてバリアブルノズル開度センサ５７の検出値を代入するとともに、ターボチャージャ回転速度Ｎｔを適当な仮定値として与えてやれば、タービン通過ガス流量Ｇ４が推定される。 For the sake of understanding, the following equation (22) is obtained by substituting the equations (16) and (17) into the above equation (18).

For the right side of the equation (22), the detection value of the turbine inflow gas pressure sensor 56 is substituted as P6, the detection value of the turbine inflow gas pressure sensor 54 is substituted as P4, and the detection value of the turbine inflow gas temperature sensor 55 as T4. Is substituted, and the detected value of the variable nozzle opening sensor 57 is substituted as VN, and the turbocharger rotational speed Nt is given as an appropriate assumption value, the turbine passing gas flow rate G4 is estimated.

一方、Ｐ４はタービン流入ガス圧力センサ５４の検出値であり、Ｐ６はタービン流出ガス圧力センサ５６の検出値であるからＰ４／Ｐ６は求められる。また、Ｎｔは仮定値であり、Ｔ４はタービン流入ガス温度センサ５５の検出値であり、ＶＮはバリアブルノズル開度センサ５７の検出値であるから、（１７）式及び（１９）式からタービン効率ηｔが求められる。従って、（２０）式の右辺のＰ６／Ｐ４及びηｔが定まるので、（２０）式によりＴ６／Ｔ４が求められる。更に、Ｔ４はタービン流入ガス温度センサ５５により検出されているから、（２０）式に基づいてタービン流出ガス温度Ｔ６が推定される。以上により、Ｇ４、Ｔ４及びＴ６が定まるので、（２１）式によりタービン取得エネルギーＬｔが求められる。   On the other hand, since P4 is a detection value of the turbine inflow gas pressure sensor 54 and P6 is a detection value of the turbine outflow gas pressure sensor 56, P4 / P6 is obtained. Since Nt is an assumed value, T4 is a detected value of the turbine inflow gas temperature sensor 55, and VN is a detected value of the variable nozzle opening sensor 57, the turbine efficiency is calculated from the equations (17) and (19). ηt is obtained. Therefore, since P6 / P4 and ηt on the right side of the equation (20) are determined, T6 / T4 is obtained from the equation (20). Further, since T4 is detected by the turbine inflow gas temperature sensor 55, the turbine outflow gas temperature T6 is estimated based on the equation (20). Since G4, T4, and T6 are determined as described above, the turbine acquired energy Lt is obtained by the equation (21).

（ターボチャージャ慣性エネルギー計算部Ｍ５）
ターボチャージャ慣性エネルギー計算部Ｍ５は、慣性エネルギー式である（２３）式に基づいてターボチャージャ慣性エネルギーＬｉを推定する。（２３）式の関数 funcLi は、ターボチャージャ回転速度Ｎｔとターボチャージャ回転速度Ｎｔの時間微分値（ｄＮｔ／ｄｔ）とを変数としてターボチャージャ慣性エネルギーＬｉを求める関数であって、ここでは実験により予め定められた変換テーブル（マップ）として電気制御装置５０のＲＯＭ内に格納されている。本明細書においては、（２３）式のように変換テーブルを用いてある値を取得する場合も、「ある値を式を用いて求める」と表現している。（２３）式は、ターボチャージャモデル式の一つである。

(Turbocharger inertial energy calculation unit M5)
The turbocharger inertial energy calculation unit M5 estimates the turbocharger inertial energy Li based on the equation (23) which is an inertial energy equation. The function funcLi in the equation (23) is a function for obtaining the turbocharger inertia energy Li using the turbocharger rotation speed Nt and the time differential value (dNt / dt) of the turbocharger rotation speed Nt as variables. It is stored in the ROM of the electric control device 50 as a defined conversion table (map). In the present specification, when a certain value is acquired using a conversion table as in equation (23), it is expressed as “determining a certain value using an equation”. Equation (23) is one of the turbocharger model equations.

（損失エネルギー計算部Ｍ６）
損失エネルギー計算部Ｍ６は、損失エネルギー式である（２４）式に基づいてその他の損失エネルギーＬｍを推定する。（２４）式の関数 funcLm は、ターボチャージャ回転速度Ｎｔを変数としてその他の損失エネルギーＬｍを求める関数であって、ここでは実験により予め定められた変換テーブル（マップ）として電気制御装置５０のＲＯＭ内に格納されている。なお、関数 funcLm は、例えば、funcLm＝km・Ｎｔ^ｎ（km, nは定数）のように数式により表された関数であってもよい。（２４）式は、ターボチャージャモデル式の一つである。

(Loss energy calculation part M6)
The loss energy calculation unit M6 estimates other loss energy Lm based on the equation (24) which is a loss energy equation. The function funcLm in the equation (24) is a function for obtaining other loss energy Lm using the turbocharger rotational speed Nt as a variable, and here, in the ROM of the electric control device 50 as a conversion table (map) determined in advance by experiment. Stored in The function funcLm may be a function expressed by a mathematical expression such as funcLm = km · Nt ⁿ (km and n are constants). Equation (24) is one of turbocharger model equations.

本実施形態のターボチャージャ状態量推定装置は、所定の変数（Ｐ０，Ｔ０，Ｐ４，Ｔ４，Ｐ６，Ｑinj，ＶＮ）を各センサ及び計算値から検出し、これらを入力値とするとともに、ターボチャージャ３６に関するエネルギー保存則を表す（１）式が満足されるまで、ターボチャージャ回転速度Ｎｔの値を順次変更し、（１）式が満足されたときの各値（Ｐ３，Ｔ３，Ｔ６，Ｇａ，Ｇ４，Ｎｔ）を推定値として出力する。   The turbocharger state quantity estimating apparatus of the present embodiment detects predetermined variables (P0, T0, P4, T4, P6, Qinj, VN) from each sensor and calculated values, uses these as input values, and sets the turbocharger. The value of the turbocharger rotation speed Nt is sequentially changed until the expression (1) representing the energy conservation law regarding 36 is satisfied, and each value (P3, T3, T6, Ga, G4, Nt) is output as an estimated value.

（実際の作動）
次に、このターボチャージャ状態量推定装置の実際の作動について、図９乃至図１１を参照しながら説明する。 (Actual operation)
Next, the actual operation of the turbocharger state quantity estimating device will be described with reference to FIGS.

電気制御装置５０のＣＰＵは、ターボチャージャ状態量を推定するにあたり、図９のステップ９００から処理を開始し、ステップ９０５に進んでターボチャージャ回転速度Ｎｔに初期値Ｎｔintを設定する。初期値Ｎｔintは、最終的に推定されるターボチャージャ回転速度Ｎｔが取り得るであろう最小値より僅かに小さい値に選択されている。   When estimating the turbocharger state quantity, the CPU of the electric control device 50 starts processing from step 900 in FIG. 9, proceeds to step 905, and sets the initial value Ntint to the turbocharger rotation speed Nt. The initial value Ntint is selected to be a value slightly smaller than the minimum value that the finally estimated turbocharger rotation speed Nt can take.

次いで、ＣＰＵはステップ９１０に進み、図１０のフローチャートにより示したタービンプログラムのステップ１０００に進む。そして、ＣＰＵはステップ１００５に進んでタービン流入ガス圧力Ｐ４、タービン流入ガス温度Ｔ４、タービン流出ガス圧力Ｐ６及びバリアブルノズル開度ＶＮを、タービン流入ガス圧力センサ５４、タービン流入ガス温度センサ５５、タービン流出ガス圧力センサ５６及びバリアブルノズル開度センサ５７からそれぞれ取得する。   Next, the CPU proceeds to step 910 and proceeds to step 1000 of the turbine program shown by the flowchart of FIG. Then, the CPU proceeds to Step 1005 to set the turbine inflow gas pressure P4, the turbine inflow gas temperature T4, the turbine outflow gas pressure P6, and the variable nozzle opening VN to the turbine inflow gas pressure sensor 54, the turbine inflow gas temperature sensor 55, the turbine outflow. Obtained from the gas pressure sensor 56 and the variable nozzle opening sensor 57, respectively.

次に、ＣＰＵは以下のステップ１０１０乃至ステップ１０４０の処理を行う。
ステップ１０１０：（１７）式に従って値Ｎ１を求める。
ステップ１０１５：（１６）式に従って値Ｑ４を求める。
ステップ１０２０：（１８）式に従ってタービン通過ガス流量Ｇ４を求める。
ステップ１０２５：（１９）式に従ってタービン効率ηｔを求める。
ステップ１０３０：（２０）式に従ってタービン流出ガス温度Ｔ６を求める。
ステップ１０３５：（２１）式に従ってタービンが排気から受け取るエネルギー（タービン取得エネルギー）Ｌｔを求める。
ステップ１０４０：以上により算出されたタービン通過ガス流量Ｇ４、タービン流出ガス温度Ｔ６及びタービン取得エネルギーＬｔをＲＡＭの所定領域に格納する。なお、ＣＰＵは、上記ステップで使用又は算出した他の値もＲＡＭの所定領域に格納しておく。 Next, the CPU performs the following steps 1010 to 1040.
Step 1010: A value N1 is obtained according to equation (17).
Step 1015: A value Q4 is obtained according to the equation (16).
Step 1020: A turbine passing gas flow rate G4 is obtained according to the equation (18).
Step 1025: The turbine efficiency ηt is obtained according to the equation (19).
Step 1030: Determine the turbine effluent gas temperature T6 according to the equation (20).
Step 1035: An energy (turbine acquired energy) Lt that the turbine receives from the exhaust gas is obtained according to the equation (21).
Step 1040: The turbine passing gas flow rate G4, the turbine outflow gas temperature T6, and the turbine acquired energy Lt calculated as described above are stored in a predetermined area of the RAM. The CPU also stores other values used or calculated in the above steps in a predetermined area of the RAM.

次いで、ＣＰＵはステップ１０９５を介して図９のステップ９１５に戻り、図示しない周知の燃料噴射量計算プログラムによりアクセル操作量を表す信号Accpとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて定められている燃料噴射量Ｑinjを入力する。その後、ＣＰＵはステップ９２０に進み、ステップ９１０（図１０のステップ１０２０）にて求めたタービン通過ガス流量Ｇ４とステップ９１５にて取得した燃料噴射量Ｑinjと（６）式とに基づいてコンプレッサ通過ガス流量Ｇａを推定する。これにより、（６）式の質量保存則に基づく式が計算結果に反映されることになる。   Next, the CPU returns to step 915 in FIG. 9 via step 1095, and the fuel injection amount determined based on the signal Accp indicating the accelerator operation amount and the engine speed NE by a known fuel injection amount calculation program (not shown). Enter Qinj. Thereafter, the CPU proceeds to step 920 where the compressor passage gas is determined based on the turbine passage gas flow rate G4 obtained in step 910 (step 1020 in FIG. 10), the fuel injection amount Qinj obtained in step 915, and the equation (6). The flow rate Ga is estimated. Thereby, the formula based on the mass conservation law of the formula (6) is reflected in the calculation result.

次いで、ＣＰＵはステップ９２５に進み、図１１のフローチャートにより示したコンプレッサプログラムのステップ１１００に進む。そして、ＣＰＵは、以下のステップ１１０５乃至ステップ１１４５の処理を行う。   Next, the CPU proceeds to step 925 and proceeds to step 1100 of the compressor program shown by the flowchart of FIG. Then, the CPU performs the following processing from step 1105 to step 1145.

ステップ１１０５：コンプレッサ流入ガス圧力Ｐ０及びコンプレッサ流入ガス温度Ｔ０を、コンプレッサ流入ガス圧力センサ５２及びコンプレッサ流入ガス温度センサ５３からそれぞれ取得する。
ステップ１１１０：（１０）式及び（１１）式に従って値θ０及び値δ０を算出する。
ステップ１１１５：（９）式に従って値Ｎ０を求める。
ステップ１１２０：（８）式に従って値Ｇｎを求める。
ステップ１１２５：（７）式に従ってコンプレッサ流出ガス圧力Ｐ３を求める。 Step 1105: The compressor inflow gas pressure P0 and the compressor inflow gas temperature T0 are acquired from the compressor inflow gas pressure sensor 52 and the compressor inflow gas temperature sensor 53, respectively.
Step 1110: The value θ0 and the value δ0 are calculated according to the equations (10) and (11).
Step 1115: A value N0 is obtained according to the equation (9).
Step 1120: A value Gn is obtained according to the equation (8).
Step 1125: Determine the compressor outflow gas pressure P3 according to the equation (7).

ステップ１１３０：（１２）式に従ってコンプレッサ効率ηｃを求める。
ステップ１１３５：（１３）式に従ってコンプレッサ流出ガス温度Ｔ３を求める。
ステップ１１４０：（１４）式に従ってコンプレッサ付与エネルギーＬｃを求める。
ステップ１１４５：以上により算出されたコンプレッサ流出ガス圧力Ｐ３、コンプレッサ流出ガス温度Ｔ３及びコンプレッサ付与エネルギーＬｃをＲＡＭの所定領域に格納する。なお、ＣＰＵは、上記ステップで使用又は算出した他の値もＲＡＭの所定領域に格納しておく。 Step 1130: Determine the compressor efficiency ηc according to the equation (12).
Step 1135: The compressor outflow gas temperature T3 is obtained according to the equation (13).
Step 1140: The compressor imparted energy Lc is obtained according to the equation (14).
Step 1145: Store the compressor outflow gas pressure P3, the compressor outflow gas temperature T3, and the compressor applied energy Lc calculated in the above manner in a predetermined area of the RAM. The CPU also stores other values used or calculated in the above steps in a predetermined area of the RAM.

次いで、ＣＰＵはステップ１１９５を介して図９のステップ９３０に戻り、同ステップ９３０にてターボチャージャ慣性エネルギーＬｉを（２３）式に基づいて求めるとともに、その他の損失エネルギーＬｍを（２４）式に基づいて求める。その後、ＣＰＵはステップ９３５に進み、タービンプログラム（ステップ９１０、図１０のステップ１０３５）により求められたタービン取得エネルギーＬｔ、コンプレッサプログラム（ステップ９２５、図１１のステップ１１４０）により求められたコンプレッサ付与エネルギーＬｃ、ステップ９３０にて求められたターボチャージャ慣性エネルギーＬｉ及びその他の損失エネルギーＬｍが、（５）式のエネルギーバランス式（エネルギー保存式）を満足しているか否かを判定する。   Next, the CPU returns to step 930 of FIG. 9 via step 1195, and obtains turbocharger inertial energy Li based on equation (23) in step 930 and other loss energy Lm based on equation (24). Ask. Thereafter, the CPU proceeds to step 935, where the turbine acquisition energy Lt obtained by the turbine program (step 910, step 1035 in FIG. 10) and the compressor applied energy Lc obtained by the compressor program (step 925, step 1140 in FIG. 11) are obtained. Then, it is determined whether or not the turbocharger inertial energy Li and other loss energy Lm obtained in step 930 satisfy the energy balance equation (energy conservation equation) of the equation (5).

この時点で、（５）式が成立していなければ、ＣＰＵはステップ９３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９４０に進み、ターボチャージャ回転速度Ｎｔを所定の微小値βだけ増大する。その後、ＣＰＵはステップ９１０に戻ってステップ９１０乃至ステップ９３５までの処理を再び実行する。   At this time, if the expression (5) is not satisfied, the CPU makes a “No” determination at step 935 to proceed to step 940 to increase the turbocharger rotation speed Nt by a predetermined minute value β. Thereafter, the CPU returns to step 910 and executes the processing from step 910 to step 935 again.

これにより、上記エネルギーＬｔ、Ｌｃ、Ｌｉ及びＬｍを含む各値が更新される。このような処理（ステップ９１０〜ステップ９３０）は、ステップ９３５にて（５）式（エネルギーバランス式）が成立するまで繰り返し行われる。   Thereby, each value including the energy Lt, Lc, Li, and Lm is updated. Such processing (steps 910 to 930) is repeated until the formula (5) (energy balance formula) is established in step 935.

従って、ターボチャージャ回転速度Ｎｔが適正値になると、上記エネルギーＬｔ、Ｌｃ、Ｌｉ及びＬｍを含む各値が適正値となるので、（５）式のエネルギーバランス式が成立する。これにより、ＣＰＵはステップ９３５に進んだとき、同ステップ９３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９４５に進み、その時点で算出されているコンプレッサ流出ガス圧力Ｐ３、コンプレッサ流出ガス温度Ｔ３、タービン流出ガス温度Ｔ６、ターボチャージャ回転速度Ｎｔ、タービン通過ガス流量Ｇ４及びコンプレッサ通過ガス流量Ｇａをターボチャージャ状態量の推定値として出力する。この推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａが、上述した異常判定装置により用いられる。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。以上が、本実施形態に係るターボチャージャ状態量推定装置の作動である。   Therefore, when the turbocharger rotational speed Nt becomes an appropriate value, each value including the energy Lt, Lc, Li, and Lm becomes an appropriate value, and therefore, the energy balance expression (5) is established. As a result, when the CPU proceeds to step 935, the CPU makes a “Yes” determination at step 935 to proceed to step 945, at which the compressor outflow gas pressure P3, the compressor outflow gas temperature T3, the turbine outflow are calculated. The gas temperature T6, the turbocharger rotation speed Nt, the turbine passing gas flow rate G4, and the compressor passing gas flow rate Ga are output as estimated values of the turbocharger state quantity. This estimated compressor passage gas flow rate Ga is used by the abnormality determination device described above. Thereafter, the CPU proceeds to step 995 to end the present routine tentatively. The above is the operation of the turbocharger state quantity estimation device according to the present embodiment.

このように、ターボチャージャ状態量推定装置は、コンプレッサモデル式、タービンモデル式、慣性エネルギー式、損失エネルギー式、エネルギーバランス式、及び、質量保存式からなる複数のターボチャージャモデル式を連立して、それらの式に変数として含まれるターボチャージャ状態量の幾つか（Ｐ０、Ｔ０、Ｐ４、Ｔ４、Ｐ６，Ｑinj、ＶＮ）を実測し、その実測値をこれらの式に適用することにより他のターボチャージャ状態量（Ｐ３、Ｔ３，Ｔ６、Ｇａ、Ｇ４、Ｎｔ）を推定する。従って、より少ない数のセンサを用いてターボチャージャ状態量を表す値を取得することができる。   In this way, the turbocharger state quantity estimating device is a combination of a plurality of turbocharger model formulas consisting of a compressor model formula, a turbine model formula, an inertial energy formula, a loss energy formula, an energy balance formula, and a mass conservation formula, By measuring some of the turbocharger state quantities (P0, T0, P4, T4, P6, Qinj, VN) included as variables in these equations, and applying these measured values to these equations, other turbochargers The state quantities (P3, T3, T6, Ga, G4, Nt) are estimated. Therefore, a value representing the turbocharger state quantity can be acquired using a smaller number of sensors.

なお、上記コンプレッサモデル式は、前記ターボチャージャのコンプレッサに流入するガスの状態を表すコンプレッサ流入ガス状態変数、同コンプレッサから流出するガスの状態を表すコンプレッサ流出ガス状態変数、同コンプレッサを通過するガスの流量であるコンプレッサ通過ガス流量、同ターボチャージャの回転軸の回転速度であるターボチャージャ回転速度及び同コンプレッサが同コンプレッサを通過するガスに与えるエネルギーであるコンプレッサ付与エネルギーの間の関係を記述した式である。   The compressor model equation includes a compressor inflow gas state variable that represents the state of gas flowing into the compressor of the turbocharger, a compressor outflow gas state variable that represents the state of gas flowing out of the compressor, and a gas that passes through the compressor. This is a formula describing the relationship between the flow rate of the gas passing through the compressor, which is the flow rate, the rotational speed of the turbocharger, which is the rotational speed of the rotating shaft of the turbocharger, and the energy applied to the compressor, which is the energy that the compressor gives to the gas passing through the compressor is there.

タービンモデル式は、前記ターボチャージャのタービンに流入するガスの状態を表すタービン流入ガス状態変数、同タービンから流出するガスの状態を表すタービン流出ガス状態変数、同タービンを通過するガスの流量であるタービン通過ガス流量、前記ターボチャージャ回転速度及び同タービンが同タービンを通過するガスから受け取るエネルギーであるタービン取得エネルギーの間の関係を記述した式である。   The turbine model equation is a turbine inflow gas state variable representing a state of gas flowing into the turbine of the turbocharger, a turbine outflow gas state variable representing a state of gas flowing out from the turbine, and a flow rate of gas passing through the turbine. 6 is an equation describing the relationship between the turbine passing gas flow rate, the turbocharger rotational speed, and the turbine acquired energy, which is the energy that the turbine receives from the gas passing through the turbine.

慣性エネルギー式は、前記ターボチャージャ回転速度に基づいてターボチャージャの慣性エネルギーを求めるための式である。
損失エネルギー式は、前記ターボチャージャ回転速度に基づいてターボチャージャの損失エネルギーを求めるための式である。 The inertia energy equation is an equation for obtaining the inertia energy of the turbocharger based on the turbocharger rotation speed.
The loss energy equation is an equation for determining the loss energy of the turbocharger based on the turbocharger rotation speed.

そして、上記ターボチャージャ状態量推定装置は、上記複数の式において用いられる複数の変数のうちの所定の変数を実測するとともに、同実測された所定の変数のうちエアフローメータにより測定されたコンプレッサ通過ガス流量以外の変数を同複数の式に適用することにより、前記コンプレッサ流入ガス状態変数、前記コンプレッサ流出ガス状態変数、前記タービン流入ガス状態変数、前記タービン流出ガス状態変数、前記コンプレッサ通過ガス流量、前記タービン通過ガス流量、前記ターボチャージャ回転速度及び前記内燃機関に供給される燃料量のうちの実測されていない変数（又は、実測されていても前記複数の式に適用しなかった変数、例えば、コンプレッサ通過ガス流量）を前記ターボチャージャの状態量として推定する装置であると言うことができる。   The turbocharger state quantity estimating device measures a predetermined variable among a plurality of variables used in the plurality of formulas, and passes through a compressor passing gas measured by an air flow meter among the measured predetermined variables. By applying a variable other than the flow rate to the plurality of equations, the compressor inflow gas state variable, the compressor outflow gas state variable, the turbine inflow gas state variable, the turbine outflow gas state variable, the compressor passing gas flow rate, Of the turbine passing gas flow rate, the turbocharger rotational speed, and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine, a variable that has not been actually measured (or a variable that has been actually measured but has not been applied to the plurality of equations, for example, a compressor Device for estimating the gas flow rate) as a state quantity of the turbocharger It is possible to say that there is.

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る異常判定装置は、エアフローメータ５１に異常が発生しているか否か、及び／又は、吸気通路を構成する部材に異常が発生しているか否か、を判定することができる。   As described above, the abnormality determination device according to the embodiment of the present invention determines whether or not an abnormality has occurred in the air flow meter 51 and / or whether or not an abnormality has occurred in the members constituting the intake passage. Can be determined.

本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、ターボチャージャ回転速度Ｎｔは、エネルギー保存則に基づく式が成立するまで、初期値Ｎｔintから次第に増大されていたが、最初は初期値Ｎｔintにて計算を行い、次に初期値Ｎｔint＋γにて計算を行い、次いで初期値Ｎｔint−γにて計算を行い、その次に初期値Ｎｔint＋２・γ、初期値Ｎｔint−２・γ、初期値Ｎｔint＋３・γ、更に、初期値Ｎｔint−３・γのように、増減させて行ってもよい。また、仮定値としてのターボチャージャ回転速度Ｎｔに想定される中で最大の値を初期値として与えておき、推定途中において初期値Ｎｔintから次第に減少してもよい。更に、ターボチャージャ回転速度Ｎｔを検出（実測）するターボチャージャ回転速度センサを内燃機関１０に備えておき、検出されたターボチャージャ回転速度Ｎｔをターボチャージャモデル式に適用してもよい。この場合、図９のステップ９０５、ステップ９３５及びステップ９４０は省略され得る。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the turbocharger rotational speed Nt is gradually increased from the initial value Ntint until an equation based on the law of conservation of energy is satisfied. The calculation is performed with the initial value Ntint + γ, then the calculation is performed with the initial value Ntint−γ, and then the initial value Ntint + 2 · γ, the initial value Ntint−2 · γ, the initial value Ntint + 3 · γ, and the initial value Ntint− You may carry out by increasing / decreasing like 3 * (gamma). Alternatively, the maximum value assumed as the assumed turbocharger rotation speed Nt may be given as an initial value, and gradually decreased from the initial value Ntint during estimation. Further, a turbocharger rotation speed sensor that detects (actually measures) the turbocharger rotation speed Nt may be provided in the internal combustion engine 10, and the detected turbocharger rotation speed Nt may be applied to the turbocharger model formula. In this case, step 905, step 935, and step 940 in FIG. 9 may be omitted.

更に、上記各実施形態において状態量が推定されるターボチャージャは、バリアブルノズル式ターボチャージャであったので、バリアブルノズル開度ＶＮをターボチャージャ状態量の一つとしていた。これに対し、バリアブルノズル可変機構を備えない（バリアブルノズル式でない）ターボチャージャにも本発明は当然に適用できる。この場合、例えば、（１６）式及び（１９）式などにおいて、バリアブルノズル開度ＶＮを一定値にすれば、上記複数の式をそのまま用いてターボチャージャの状態量を求めることができる。   Furthermore, since the turbocharger whose state quantity is estimated in each of the above embodiments is a variable nozzle type turbocharger, the variable nozzle opening VN is one of the turbocharger state quantities. In contrast, the present invention is naturally applicable to a turbocharger that does not include a variable nozzle variable mechanism (not a variable nozzle type). In this case, for example, in the equations (16) and (19), if the variable nozzle opening VN is set to a constant value, the state quantity of the turbocharger can be obtained using the above plurality of equations as they are.

加えて、上記実施形態のターボチャージャ状態量推定装置が使用した変数以外の変数を用いて、コンプレッサ通過ガス流量を表す信号Ｇａを推定してもよい。   In addition, the signal Ga representing the compressor passage gas flow rate may be estimated using a variable other than the variable used by the turbocharger state quantity estimation device of the above embodiment.

また、上記実施形態に係る異常判定装置は、ガス流量乖離指標値として第１ガス流量乖離指標値Ｄ１及び第２ガス流量乖離指標値Ｄ２の二つの値を取得し、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１の絶対値及び第２ガス流量乖離指標値Ｄ２の絶対値のうちの少なくとも一方が異常判定閾値αより大きいとき（図４のステップ４２０）、エアフローメータ５１に異常が生じているか又は吸気通路を構成する部材に異常が生じていると判定していた（ステップ４３５、ステップ６１５及びステップ６２５を参照。）。   Further, the abnormality determination device according to the above embodiment acquires two values of the first gas flow rate deviation index value D1 and the second gas flow rate deviation index value D2 as the gas flow rate deviation index value, and the first gas flow rate deviation index value. When at least one of the absolute value of D1 and the absolute value of the second gas flow rate deviation index value D2 is larger than the abnormality determination threshold value α (step 420 in FIG. 4), an abnormality has occurred in the air flow meter 51 or the intake passage It was determined that an abnormality occurred in the constituent members (see Step 435, Step 615, and Step 625).

これに対し、異常判定装置は、ガス流量乖離指標値として一つのガス流量乖離指標値Ｄを第１ガス流量乖離指標値Ｄ１又は第２ガス流量乖離指標値Ｄ２と同様に取得し、その一つのガス流量乖離指標値Ｄの絶対値が異常判定閾値αより大きいとき、エアフローメータ５１に異常が生じているか又は吸気通路を構成する部材に異常が生じていると判定するように構成されていてもよい。また、ステップ４２０を、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１の絶対値が第１異常判定閾値α１より大きいか、及び、第２ガス流量乖離指標値Ｄ２の絶対値が第１異常判定値α１とは異なる第２異常判定閾値α２より大きいか、の何れかが成立しているかを判定するステップに変更してもよい。   On the other hand, the abnormality determination device acquires one gas flow rate deviation index value D as the gas flow rate deviation index value in the same manner as the first gas flow rate deviation index value D1 or the second gas flow rate deviation index value D2. Even when the absolute value of the gas flow rate deviation index value D is larger than the abnormality determination threshold value α, it is determined that an abnormality has occurred in the air flow meter 51 or an abnormality has occurred in the members constituting the intake passage. Good. In step 420, whether the absolute value of the first gas flow rate deviation index value D1 is larger than the first abnormality determination threshold value α1 and the absolute value of the second gas flow rate deviation index value D2 is the first abnormality determination value α1. It may be changed to a step of determining whether one of the different second abnormality determination threshold values α2 is satisfied.

加えて、上記実施形態に係る異常判定装置は、図４のステップ４３０において第１ガス流量乖離指標値Ｄ１及び第２ガス流量乖離指標値Ｄ２の何れもが異常判定閾値αより大きいとき、エアフローメータ５１に異常が生じており、且つ、吸気通路を構成する部材に異常が生じていないと判定していた。これに対し、異常判定装置は、ガス流量乖離指標値として一つのガス流量乖離指標値Ｄを第１ガス流量乖離指標値Ｄ１又は第２ガス流量乖離指標値Ｄ２と同様に取得し、その一つのガス流量乖離指標値Ｄが異常判定閾値αより大きいとき、エアフローメータ５１に異常が生じており、且つ、吸気通路を構成する部材に異常が生じていないと判定するように構成されていてもよい。加えて、この場合、ステップ４３０を、ガス流量乖離指標値Ｄを取得した際に使用した推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａがガス流量乖離指標値Ｄを取得した際に使用した実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭより大きいか否かを判定するステップに置換してもよい。   In addition, the abnormality determination device according to the above embodiment, when both the first gas flow rate deviation index value D1 and the second gas flow rate deviation index value D2 are larger than the abnormality determination threshold value α in step 430 of FIG. It has been determined that an abnormality has occurred in 51 and no abnormality has occurred in the members constituting the intake passage. On the other hand, the abnormality determination device acquires one gas flow rate deviation index value D as the gas flow rate deviation index value in the same manner as the first gas flow rate deviation index value D1 or the second gas flow rate deviation index value D2. When the gas flow rate deviation index value D is larger than the abnormality determination threshold value α, the air flow meter 51 may be determined to be abnormal and the member constituting the intake passage may be determined not to be abnormal. . In addition, in this case, the estimated compressor passage gas flow rate Ga used when acquiring the gas flow rate deviation index value D is actually measured using the step 430 when obtaining the gas flow rate deviation index value D. You may substitute to the step which determines whether it is larger than the compressor passage gas flow rate GaAFM.

更に、異常異常判定装置は、ステップ４３０を、第１ガス流量乖離指標値Ｄ１を取得した際の推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａが第１ガス流量乖離指標値Ｄ１を取得した際の実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭより（０を含む正の所定値以上だけ）大きく、且つ、第２ガス流量乖離指標値Ｄ２を取得した際の推定されたコンプレッサ通過ガス流量Ｇａが第２ガス流量乖離指標値Ｄ２を取得した際の実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量ＧａＡＦＭより（０を含む正の所定値以上だけ）大きいか否かを判定するステップに置換してもよい。   Further, the abnormality determination apparatus actually measures step 430 when the estimated compressor passage gas flow rate Ga when the first gas flow rate deviation index value D1 is obtained acquires the first gas flow rate deviation index value D1. The estimated compressor passage gas flow rate Ga when the second gas flow rate deviation index value D2 is obtained is larger than the measured compressor passage gas flow rate GaAFM (by a positive predetermined value including 0 or more), and the second gas flow rate deviation is obtained. It may be replaced with a step of determining whether or not it is larger than the actually measured compressor passage gas flow rate GaAFM (by a positive predetermined value including 0) when the index value D2 is acquired.

また、上記異常判定装置は、図３のステップ３０５及び図５のステップ５１０にてエンジン回転速度ＮＥが第１回転速度範囲内にあるか否かを判定しているが、これらの各ステップを「機関１０に実際に供給されているガスの流量である実ガス流量が第１範囲内にあるか否かを判定するステップ」に置換してもよい。この判定を行うための実ガス流量には、ターボチャージャの状態量推定装置ＭＤにより推定されるコンプレッサ通過ガス流量Ｇａ又はタービン通過ガス流量Ｇ４が使用され得る。   The abnormality determination device determines whether or not the engine speed NE is within the first rotation speed range in step 305 in FIG. 3 and step 510 in FIG. 5. A step of determining whether or not the actual gas flow rate that is the flow rate of the gas actually supplied to the engine 10 is within the first range may be used. As the actual gas flow rate for making this determination, the compressor passing gas flow rate Ga or the turbine passing gas flow rate G4 estimated by the turbocharger state quantity estimating device MD can be used.

同様に、上記異常判定装置は、図３のステップ３２０及び図５のステップ５３５にてエンジン回転速度ＮＥが第２回転速度範囲内にあるか否かを判定しているが、これらの各ステップを「機関１０に実際に供給されているガスの流量である実ガス流量が前記第１範囲よりも流量の大きな第２範囲内にあるか否かを判定するステップ」に置換してもよい。この判定を行うための実ガス流量には、ターボチャージャの状態量推定装置ＭＤにより推定されるコンプレッサ通過ガス流量Ｇａ又はタービン通過ガス流量Ｇ４が使用され得る。   Similarly, the abnormality determination device determines whether or not the engine rotational speed NE is within the second rotational speed range at step 320 in FIG. 3 and step 535 in FIG. 5. It may be replaced with “a step of determining whether or not the actual gas flow rate that is the flow rate of the gas actually supplied to the engine 10 is in the second range in which the flow rate is larger than the first range”. As the actual gas flow rate for making this determination, the compressor passing gas flow rate Ga or the turbine passing gas flow rate G4 estimated by the turbocharger state quantity estimating device MD can be used.

本発明の実施形態に係る内燃機関の異常判定装置及びターボチャージャ状態量推定装置が適用される内燃機関の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine to which an abnormality determination device for an internal combustion engine and a turbocharger state quantity estimation device according to an embodiment of the present invention are applied. 本発明の実施形態に係る内燃機関の異常判定装置及びターボチャージャ状態量推定装置の機能的関係を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the functional relationship of the abnormality determination apparatus of the internal combustion engine which concerns on embodiment of this invention, and a turbocharger state quantity estimation apparatus. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する異常判定値取得プログラムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the abnormality determination value acquisition program which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する異常検出プログラムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the abnormality detection program which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する漏れ部面積算出プログラムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the leak part area calculation program which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する異常箇所特定プログラムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the abnormal location identification program which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs. 本発明の実施形態に係る内燃機関のターボチャージャ状態量推定装置の機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of a turbocharger state quantity estimating device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 図１に示したターボチャージャ状態量推定装置がターボチャージャ状態量として扱う変数を示す図である。It is a figure which shows the variable which the turbocharger state quantity estimation apparatus shown in FIG. 1 handles as a turbocharger state quantity. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the program which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するプログラム（コンプレッサプログラム）を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the program (compressor program) which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するプログラム（タービンプログラム）を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the program (turbine program) which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs.

符号の説明Explanation of symbols

１０…多気筒ディーゼルエンジン（内燃機関）、２０…エンジン本体、２１…燃料噴射弁、３０…吸気系統、３１…インテークマニホールド、３２…サージタンク、３３…吸気管、３４…スロットル弁、３４ａ…スロットル弁アクチュエータ、３５…インタクーラ、３６…ターボチャージャ、３６ａ…コンプレッサ、３６ａ１…コンプレッサブレード、３６ｂ…タービン、３６ｂ１…タービンブレード、３６ｃ…タービンシャフト、３６ｄ…ノズルベーン、３６ｅ…ノズルベーンアクチュエータ、４０…排気系統、４１…排気マニホールド、４２…排気管、５０…電気制御装置、５１…エアフローメータ、５２…コンプレッサ流入ガス圧力センサ、５３…コンプレッサ流入ガス温度センサ、５４…タービン流入ガス圧力センサ、５５…タービン流入ガス温度センサ、５６…タービン流出ガス圧力センサ、５７…バリアブルノズル開度センサ、５８…アクセルペダル操作量センサ、５９…エンジン回転速度センサ、ＤＧ…異常判定装置、ＭＤ…ターボチャージャ状態量推定装置、Ｍ１…エネルギーバランス計算部、Ｍ２…質量保存計算部、Ｍ３…コンプレッサ状態量計算部、Ｍ４…タービン状態量計算部、Ｍ５…ターボチャージャ慣性エネルギー計算部、Ｍ６…損失エネルギー計算部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Multi-cylinder diesel engine (internal combustion engine), 20 ... Engine main body, 21 ... Fuel injection valve, 30 ... Intake system, 31 ... Intake manifold, 32 ... Surge tank, 33 ... Intake pipe, 34 ... Throttle valve, 34a ... Throttle Valve actuator, 35 ... intercooler, 36 ... turbocharger, 36a ... compressor, 36a1 ... compressor blade, 36b ... turbine, 36b1 ... turbine blade, 36c ... turbine shaft, 36d ... nozzle vane, 36e ... nozzle vane actuator, 40 ... exhaust system, 41 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Exhaust manifold, 42 ... Exhaust pipe, 50 ... Electric control device, 51 ... Air flow meter, 52 ... Compressor inflow gas pressure sensor, 53 ... Compressor inflow gas temperature sensor, 54 ... Turbine inflow gas pressure sensor, 55 ... Turbi Inflow gas temperature sensor, 56 ... turbine outflow gas pressure sensor, 57 ... variable nozzle opening sensor, 58 ... accelerator pedal operation amount sensor, 59 ... engine speed sensor, DG ... abnormality determination device, MD ... turbocharger state quantity estimation device M1 ... energy balance calculation unit, M2 ... mass conservation calculation unit, M3 ... compressor state quantity calculation unit, M4 ... turbine state quantity calculation unit, M5 ... turbocharger inertia energy calculation unit, M6 ... loss energy calculation unit.

Claims (2)

内燃機関の吸気通路を構成する部材に介装されたコンプレッサと同内燃機関の排気通路を構成する部材に介装されたタービンとを有するターボチャージャと、前記コンプレッサを通過するガスの流量であるコンプレッサ通過ガス流量を実際に測定するエアフローメータと、を備え、前記内燃機関に異常が発生しているか否かを判定する内燃機関の異常判定装置であって、
前記コンプレッサ通過ガス流量以外の所定の変数を実測するとともに同ターボチャージャの状態をモデル化して表すターボチャージャモデル式に同実測された変数を適用することにより同コンプレッサ通過ガス流量を推定するコンプレッサ通過ガス流量推定手段と、
前記実際に測定されたコンプレッサ通過ガス流量と前記推定されたコンプレッサ通過ガス流量との差に応じた値であるガス流量乖離指標値の絶対値が異常判定閾値より大きいか否かを判定するとともに同ガス流量乖離指標値の絶対値が同異常判定閾値より大きいと判定されたときに前記エアフローメータ及び前記吸気通路を構成する部材の何れかに異常が発生したと判定する異常判定手段と、
を備えた内燃機関の異常判定装置において、
前記異常判定手段は、
前記機関に実際に供給されているガスの流量である実ガス流量が第１範囲内にあるか否かを判定するとともに同実ガス流量が同第１範囲内にあると判定されるとき前記吸気通路を構成する部材のうち前記コンプレッサ下流位置において同吸気通路を構成する部材に発生した同吸気通路内と同吸気通路外とを連通する空気漏れ部の面積を第１空気漏れ部面積として取得する第１空気漏れ部面積算出手段と、
前記実ガス流量が前記第１範囲よりも大きい第２範囲内にあるか否かを判定するとともに同実ガス流量が同第２範囲内にあると判定されるとき前記コンプレッサ下流位置において同吸気通路を構成する部材に発生した同吸気通路内と同吸気通路外とを連通する空気漏れ部の面積を第２空気漏れ部面積として取得する第２空気漏れ部面積算出手段と、
前記取得された第１空気漏れ部面積と前記取得された第２空気漏れ部面積との差に応じた値である漏れ部面積乖離指標値の絶対値が所定値より小さいか否かを判定し、同漏れ部面積乖離指標値の絶対値が同所定値より小さいと判定されたとき前記吸気通路を構成する部材に異常が発生し且つ前記エアフローメータには異常が発生していないと判定し、同漏れ部面積乖離指標値の絶対値が同所定値より大きいと判定されたとき同エアフローメータに異常が発生し且つ前記吸気通路を構成する部材には異常が発生していないと判定する異常箇所特定手段と、
を含む内燃機関の異常判定装置。 A turbocharger having a compressor interposed in a member constituting an intake passage of the internal combustion engine and a turbine interposed in a member constituting an exhaust passage of the internal combustion engine, and a compressor having a flow rate of gas passing through the compressor An air flow meter that actually measures the flow rate of the passing gas, and an abnormality determination device for an internal combustion engine that determines whether an abnormality has occurred in the internal combustion engine,
Measure the predetermined variable other than the compressor passing gas flow rate, and apply the measured variable to the turbocharger model equation that models and express the turbocharger state to estimate the compressor passing gas flow rate Flow rate estimation means;
It is determined whether or not the absolute value of the gas flow rate deviation index value, which is a value corresponding to the difference between the actually measured compressor passage gas flow rate and the estimated compressor passage gas flow rate, is larger than the abnormality determination threshold value. An abnormality determination means for determining that an abnormality has occurred in any of the members constituting the air flow meter and the intake passage when it is determined that the absolute value of the gas flow rate deviation index value is greater than the abnormality determination threshold;
In the internal combustion engine abnormality determination device comprising :
The abnormality determining means includes
It is determined whether or not the actual gas flow rate, which is the flow rate of the gas actually supplied to the engine, is within the first range, and when it is determined that the actual gas flow rate is within the first range, the intake air The area of the air leakage portion that communicates the inside of the intake passage and the outside of the intake passage generated in the member constituting the intake passage at the compressor downstream position among the members constituting the passage is acquired as the first air leakage portion area. First air leakage area calculation means;
It is determined whether or not the actual gas flow rate is within a second range that is larger than the first range, and when it is determined that the actual gas flow rate is within the second range, the intake passage at the downstream position of the compressor A second air leak portion area calculating means for acquiring an area of the air leak portion that communicates between the inside of the intake passage and the outside of the intake passage that are generated in the member constituting the second air leak portion;
It is determined whether or not the absolute value of the leakage area deviation indicator value, which is a value according to the difference between the acquired first air leakage area and the acquired second air leakage area, is smaller than a predetermined value. When the absolute value of the leak area deviation indicator value is determined to be smaller than the predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred in the member constituting the intake passage and that no abnormality has occurred in the air flow meter, Abnormal location where it is determined that an abnormality has occurred in the air flow meter and no abnormality has occurred in the members constituting the intake passage when the absolute value of the leak area deviation index value is determined to be greater than the predetermined value Specific means,
An abnormality determination device for an internal combustion engine , including: 請求項１に記載の内燃機関の異常判定装置において、
前記第１空気漏れ部面積算出手段は、前記内燃機関の回転速度が第１回転速度範囲内にあるとき前記実ガス流量が前記第１範囲内にあると判定するように構成され、
前記第２空気漏れ部面積算出手段は、前記内燃機関の回転速度が前記第１回転速度範囲よりも大きい第２回転速度範囲内にあるとき前記実ガス流量が前記第２範囲内にあると判定するように構成された内燃機関の異常判定装置。 In the internal combustion engine abnormality determination device according to claim 1 ,
The first air leak portion area calculating means is configured to determine that the actual gas flow rate is within the first range when the rotational speed of the internal combustion engine is within a first rotational speed range;
The second air leak portion area calculating means determines that the actual gas flow rate is in the second range when the rotation speed of the internal combustion engine is in a second rotation speed range larger than the first rotation speed range. An abnormality determination device for an internal combustion engine configured to do the above.

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