(57)【要約】【課題】機械式過給機の故障を適確に診断する。【解決手段】本発明は、過給機の故障診断装置であって、エンジン出力軸と機械式過給機(44)との接続を切り替える電磁クラッチ(45)と、過給機をバイパスするバイパス通路(47)と、バイパス通路を開閉するバイパス制御弁(48)と、過給機回転数センサ(SW8)と、エンジン回転数センサ(SW9)と、制御ユニット(10a)と、を有し、制御ユニットは、過給時は電磁クラッチを接続し、バイパス制御弁を閉じ、非過給時は電磁クラッチを非接続にし、バイパス制御弁を開くように構成され、さらに、制御ユニットは、過給状態において、過給機の回転数が所定回転数以下である場合には、電磁クラッチを非接続にし、バイパス制御弁を閉じて、空転状態を設定するように構成され、空転状態において、エンジン回転数が低下した場合には、過給機の故障を判定することを特徴としている。【選択図】図５
2020169574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に設けられた機械式過給機の故障を診断するための過給機の故障診断装置であって、
上記エンジンの出力軸と上記機械式過給機との接続、非接続を切り替え可能な電磁クラッチと、
上記機械式過給機をバイパスして、吸気を上記エンジンのシリンダ内に供給するように、上記吸気通路に接続されたバイパス通路と、
このバイパス通路に設けられ、上記バイパス通路を開閉するバイパス制御弁と、
上記機械式過給機の回転数を検出するための過給機回転数センサと、
上記エンジンの出力軸の回転数を検出するためのエンジン回転数センサと、
上記電磁クラッチ及び上記バイパス制御弁を制御する制御ユニットと、
を有し、
上記制御ユニットは、
予め設定された過給条件が成立しているときは、上記電磁クラッチを接続状態に切り替えると共に、上記バイパス制御弁を閉じ側にして、上記エンジンを過給状態とし、
予め設定された過給条件が成立していないときは、上記電磁クラッチを非接続状態に切り替えると共に、上記バイパス制御弁を開き側にして、上記エンジンを非過給状態とするように構成され、
さらに、上記制御ユニットは、
上記エンジンの過給状態において、上記過給機回転数センサにより検出された上記機械式過給機の回転数が所定回転数以下である場合には、上記電磁クラッチを非接続状態に切り替えると共に、上記バイパス制御弁を閉じ側として、上記エンジンに接続されていない上記機械式過給機内に吸気が流れる空転状態を設定するように構成され、
上記制御ユニットは、上記空転状態において、上記エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出された場合には、上記機械式過給機が故障していると判定することを特徴とする過給機の故障診断装置。
【請求項２】
上記制御ユニットは、上記空転状態において、上記エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出されない場合には、上記過給機回転数センサが故障していると判定する請求項１記載の過給機の故障診断装置。
【請求項３】
上記制御ユニットは、上記エンジンがアイドリング状態にあるとき、上記空転状態を設定する請求項１又は２に記載の過給機の故障診断装置。
【請求項４】
上記制御ユニットは、上記エンジンを搭載した車両が停車しているとき、上記空転状態を設定する請求項１又は２に記載の過給機の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機の故障診断装置に関し、特に、エンジンの吸気通路に設けられた機械式過給機の故障を診断するための過給機の故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１５−６８２９０号公報（特許文献１）には、内燃機関の制御装置が記載されている。この内燃機関の制御装置は、吸気通路に設けられ内燃機関の出力が伝達される機械式過給機と、この機械式過給機の上流側と下流側を連通するバイパス通路と、バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、吸気通路のバイパス通路との合流部よりも下流側に配置されたスロットルバルブと、を備えている。この装置において、機械式過給機により過給を行う場合には、バイパスバルブを閉じることにより、吸気が機械式過給機により加圧されて内燃機関に送り込まれる。一方、過給を行わない場合には、バイパスバルブを開くことにより、バイパス通路を通って吸気が内燃機関に送り込まれる。
【０００３】
さらに、特許文献１記載の内燃機関の制御装置は、バイパスバルブの閉固着を検知する閉固着検知手段を備えており、バイパスバルブの閉固着が検知されると、スロットルバルブの目標開度を所定開度以上の開度に設定すると共に、燃料噴射を制限する燃料カット制御を実行している。このように、バイパスバルブに閉固着等の不具合があった場合には、内燃機関に対して意図しない過給が行われることとなり、吸気通路等の過度な温度上昇等の問題が発生することがある。特許文献１記載の発明においては、バイパスバルブの閉固着が検知された場合には、燃料カット制御等の適切な措置をとることにより、問題の発生を回避している。このように、内燃機関の過給機周辺に不具合が発生した場合には、それを早期に検知し、適切に対処する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−６８２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなバイパスバルブの固着の他、機械式の過給機自体も固着してしまう場合があり、このような場合には過給を実行することができなくなる。この機械式過給機の固着は、過給機の回転数を検出する過給機回転数センサを設けておき、このセンサによって測定された回転数に基づいて検出することができる。しかしながら、測定された過給機の回転数は、過給機回転数センサ自体の故障によっても異常値を示すことがあり、このような場合には機械式の過給機自体は正常であるにも関わらず、過給機の故障と判定されてしまう虞がある。このように、故障の状態を正確に判定できない場合には、メンテナンス等により適切な処置をとることができなかったり、メンテナンスに余計な工数が掛かったりする場合があると言う問題がある。
従って、本発明は、機械式過給機の故障を適確に診断することができる過給機の故障診断装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、エンジンの吸気通路に設けられた機械式過給機の故障を診断するための過給機の故障診断装置であって、エンジンの出力軸と機械式過給機との接続、非接続を切り替え可能な電磁クラッチと、機械式過給機をバイパスして、吸気をエンジンのシリンダ内に供給するように、吸気通路に接続されたバイパス通路と、このバイパス通路に設けられ、バイパス通路を開閉するバイパス制御弁と、機械式過給機の回転数を検出するための過給機回転数センサと、エンジンの出力軸の回転数を検出するためのエンジン回転数センサと、電磁クラッチ及びバイパス制御弁を制御する制御ユニットと、を有し、制御ユニットは、予め設定された過給条件が成立しているときは、電磁クラッチを接続状態に切り替えると共に、バイパス制御弁を閉じ側にして、エンジンを過給状態とし、予め設定された過給条件が成立していないときは、電磁クラッチを非接続状態に切り替えると共に、バイパス制御弁を開き側にして、エンジンを非過給状態とするように構成され、さらに、制御ユニットは、エンジンの過給状態において、過給機回転数センサにより検出された機械式過給機の回転数が所定回転数以下である場合には、電磁クラッチを非接続状態に切り替えると共に、バイパス制御弁を閉じ側として、エンジンに接続されていない機械式過給機内に吸気が流れる空転状態を設定するように構成され、制御ユニットは、空転状態において、エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出された場合には、機械式過給機が故障していると判定することを特徴としている。
【０００７】
このように構成された本発明において、制御ユニットは、過給を行う場合には、エンジンの出力軸と機械式過給機を接続すると共に、バイパス制御弁を閉じ側に設定する。これにより、吸気は過給機側を通って加圧されて、エンジンのシリンダ内に供給される。一方、過給を行わない場合には、制御ユニットは、エンジンの出力軸と機械式過給機を非接続にすると共に、バイパス制御弁を開き側に設定する。これにより、吸気は、主として流路抵抗の低いバイパス通路側を通って、機械式過給機によって加圧されることなくエンジンのシリンダ内に供給される。また、電磁クラッチを非接続状態とし、バイパス制御弁を閉じ側とした空転状態では、吸気は、主として非接続状態にされている機械式過給機を通って吸引される。ここで、機械式過給機のローター等が固着している場合には、空転状態にある機械式過給機を通過する空気の流路抵抗が大きくなるため、エンジンに吸入される空気量が低下する。
【０００８】
上記のように構成された本発明によれば、空転状態において、エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出された場合に、制御ユニットは、機械式過給機が故障していると判定するので、過給機回転数センサの故障が機械式過給機の故障と誤判定されるのを抑制することができる。これにより、機械式過給機の故障を適確に診断することができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、制御ユニットは、空転状態において、エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出されない場合には、過給機回転数センサが故障していると判定する。
【００１０】
このように構成された本発明によれば、空転状態において、エンジン回転数センサによりエンジン回転数の低下が検出されない場合には、過給機回転数センサが故障していると判定するので、機械式過給機の他、過給機回転数センサの故障についても診断することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、制御ユニットは、エンジンがアイドリング状態にあるとき、空転状態を設定する。
このように構成された本発明によれば、エンジンがアイドリング状態のとき、空転状態が設定され、機械式過給機の故障が判定されるので、機械式過給機が固着している場合でもエンジンが停止しにくく、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、制御ユニットは、エンジンを搭載した車両が停車しているとき、空転状態を設定する。
このように構成された本発明によれば、エンジンを搭載した車両が停車しているとき、空転状態が設定され、機械式過給機の故障が判定されるので、機械式過給機が固着しており、万一エンジンが停止した場合でも、運転者に強い違和感を与えるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の過給機の故障診断装置によれば、機械式過給機の故障を適確に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの構成を例示する図である。
【図２】本発明の第１実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの燃焼室の構成を例示する断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの構成を例示するブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの運転領域の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態による過給機の故障診断装置の作用を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態による過給機の故障診断装置の作用を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による過給機の故障診断装置について説明する。
【００１６】
＜装置構成＞
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１実施形態による過給機の故障診断装置の構成について説明する。図１は、本実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの構成を例示する図である。図２は、本実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの燃焼室の構成を例示する断面図である。なお、図１における吸気側は紙面左側であり、排気側は紙面右側である。図２における吸気側は紙面右側であり、排気側は紙面左側である。図３は、本実施形態による過給機の故障診断装置を適用したエンジンの構成を例示するブロック図である。
【００１７】
本実施形態において、エンジン１は、四輪の自動車に搭載された部分圧縮着火燃焼（SPark Controlled Compression Ignition:ＳＰＣＣＩ）を行うガソリンエンジンである。具体的には、エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えている。シリンダブロック１２の内部に複数のシリンダ１１が形成されている。図１及び図２では、１つのシリンダ１１のみを示すが、本実施形態においてエンジン１は、多気筒エンジンである。
【００１８】
各シリンダ１１内には、ピストン３が摺動自在に内挿されている。ピストン３は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。ピストン３は、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画する。なお、「燃焼室」は、ピストン３が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる場合がある。つまり、「燃焼室」は、ピストン３の位置に関わらず、ピストン３、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３によって形成される空間を意味する場合がある。
【００１９】
図２に示すように、ピストン３の上面は平坦面である。ピストン３の上面には、キャビティ３１が形成されている。キャビティ３１は、ピストン３の上面から凹陥している。キャビティ３１は、浅皿形状を有している。キャビティ３１は、ピストン３が圧縮上死点付近に位置するときに、後述するインジェクタ６に向かい合う。
【００２０】
キャビティ３１は、凸部３１ａを有している。凸部３１ａは、シリンダ１１のほぼ中心に設けられている。凸部３１ａは、略円錐状であり、キャビティ３１の底部から、シリンダ１１の中心軸Ｘに沿って上向きに伸びている。凸部３１ａの上端は、キャビティ３１の上面とほぼ同じ高さである。キャビティ３１はまた、凸部３１ａの周囲に設けられた凹陥部３１ｂを有している。
【００２１】
シリンダヘッド１３の下面、つまり、燃焼室１７の天井面は、図２に示すように、傾斜面１３ａと、傾斜面１３ｂとによって構成されている。傾斜面１３ａは、吸気側から軸Ｘに向かって上り勾配となっている。傾斜面１３ｂは、排気側から軸Ｘに向かって上り勾配となっている。燃焼室１７の天井面は、いわゆるペントルーフ形状である。
なお、燃焼室１７の形状は、図２に例示する形状に限定されるものではない。例えばキャビティ３１の形状、ピストン３の上面の形状、及び、燃焼室１７の天井面の形状等は、適宜変更することが可能である。
【００２２】
エンジン１の幾何学的圧縮比は、理論熱効率の向上や、後述するＣＩ（Compression Ignition）燃焼の安定化を目的として高く設定されている。具体的に、エンジン１の幾何学的圧縮比は、１７以上である。幾何学的圧縮比は、例えば１８としてもよい。幾何学的圧縮比は、１７以上２０以下の範囲で、適宜設定すればよい。
【００２３】
シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、２つの吸気ポート１８（図１）が形成されている。吸気ポート１８は、燃焼室１７に連通している。吸気ポート１８には、吸気弁２１が配設されている。吸気弁２１は、燃焼室１７と吸気ポート１８との間を開閉する。吸気弁２１は吸気動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。本実施形態において、吸気動弁機構は、可変動弁機構である吸気電動ＶＶＴ（Variable Valve Timing）２３（図３）を有している。吸気電動ＶＶＴ２３は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、吸気弁２１の開弁時期及び閉弁時期を、連続的に変化させることができる。なお、吸気動弁機構は、電動ＶＶＴに代えて、液圧式のＶＶＴを有していてもよい。
【００２４】
シリンダヘッド１３にはまた、シリンダ１１毎に、２つの排気ポート１９（図１）が形成されている。排気ポート１９は、燃焼室１７に連通している。排気ポート１９には、排気弁２２が配設されている。排気弁２２は、燃焼室１７と排気ポート１９との間を開閉する。排気弁２２は排気動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。本実施形態において、排気動弁機構は、可変動弁機構である排気電動ＶＶＴ２４（図３）を有している。排気電動ＶＶＴ２４は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、排気弁２２の開弁時期及び閉弁時期を、連続的に変化させることができる。なお、排気動弁機構は、電動ＶＶＴに代えて、液圧式のＶＶＴを有していてもよい。
【００２５】
詳細は後述するが、本実施形態において、エンジン１は、吸気電動ＶＶＴ２３及び排気電動ＶＶＴ２４によって、吸気弁２１の開弁と排気弁２２の開弁とに係るオーバーラップ期間の長さを調整することができる。これにより、燃焼室１７の中の残留ガスを掃気したり、燃焼室１７の中に熱い既燃ガスを閉じ込めたり（つまり、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスを燃焼室１７の中に導入）することができる。この構成例においては、吸気電動ＶＶＴ２３及び排気電動ＶＶＴ２４が、状態量設定デバイスの一つとしての、内部ＥＧＲシステムを構成している。なお、内部ＥＧＲシステムは、ＶＶＴによって構成されるとは限らない。
【００２６】
図２に示すように、シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、インジェクタ６が取り付けられている。インジェクタ６は、燃焼室１７の中に燃料を直接噴射するよう構成されている。インジェクタ６は、吸気側の傾斜面１３ａと排気側の傾斜面１３ｂとが交差するペントルーフの谷部に配設されている。また、インジェクタ６は、その噴射軸心が、シリンダ１１の中心軸Ｘに沿うように配設されている。インジェクタ６の噴射軸心と、キャビティ３１の凸部３１ａの位置とはほぼ一致している。インジェクタ６は、キャビティ３１に対向している。なお、インジェクタ６の噴射軸心は、シリンダ１１の中心軸Ｘと一致していなくてもよい。その場合も、インジェクタ６の噴射軸心と、キャビティ３１の凸部３１ａの位置とは一致していることが望ましい。
【００２７】
インジェクタ６は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁によって構成されている。インジェクタ６は、図２に矢印で示すように、燃料噴霧が、燃焼室１７の中央から放射状に広がるように燃料を噴射する。
【００２８】
後述するように、インジェクタ６は、ピストン３が圧縮上死点付近に位置するタイミングで燃料を噴射する場合がある。その場合、インジェクタ６が燃料を噴射すると、燃料噴霧は、新気と混ざり合いながら、キャビティ３１の凸部３１ａに沿って下向きに流れると共に、凹陥部３１ｂの底面及び周側面に沿って、燃焼室１７の中央から、径方向の外方に放射状に広がって流れる。その後、混合気はキャビティ３１の開口に至り、吸気側の傾斜面１３ａ、及び、排気側の傾斜面１３ｂに沿って、径方向の外方から、燃焼室１７の中央に向かって流れる。
なお、インジェクタ６は、多噴口型のインジェクタに限らない。インジェクタ６は、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。
【００２９】
図１に示すように、インジェクタ６には、燃料供給システム６１が接続されている。燃料供給システム６１は、燃料を貯留するよう構成された燃料タンク６３と、燃料タンク６３とインジェクタ６とを互いに連結する燃料供給路６２とを備えている。燃料供給路６２には、燃料ポンプ６５とコモンレール６４とが設けられている。燃料ポンプ６５は、コモンレール６４に燃料を圧送するように構成されている。燃料ポンプ６５は、本実施形態においては、クランクシャフト１５によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール６４は、燃料ポンプ６５から圧送された燃料を、高い燃料圧力で蓄えるよう構成されている。インジェクタ６が開弁すると、コモンレール６４に蓄えられていた燃料が、インジェクタ６の噴口から燃焼室１７の中に噴射される。燃料供給システム６１は、３０ＭＰａ以上の高い圧力の燃料を、インジェクタ６に供給することが可能に構成されている。燃料供給システム６１の最高燃料圧力は、例えば１２０ＭＰａ程度にしてもよい。インジェクタ６に供給する燃料の圧力は、エンジン１の運転状態に応じて変更してもよい。なお、燃料供給システム６１の構成は、前記の構成に限定されない。
【００３０】
シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をする。図２に示すように、点火プラグ２５は、本実施形態においては、シリンダ１１の中心軸Ｘを挟んだ吸気側に配設されている。また、点火プラグ２５は、２つの吸気ポート１８の間に位置している。点火プラグ２５は、上方から下方に向かって、燃焼室１７の中央に近づく方向に傾いて、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火プラグ２５の電極は、燃焼室１７の中に臨んでかつ、燃焼室１７の天井面の付近に位置している。
【００３１】
図１に示すように、エンジン１の一側面には吸気通路４０が接続されている。吸気通路４０は、各シリンダ１１の吸気ポート１８に連通している。吸気通路４０は、燃焼室１７に導入するガスが流れる通路である。吸気通路４０の上流端部には、新気を濾過するエアクリーナー４１が配設されている。吸気通路４０の下流端近傍には、サージタンク４２が配設されている。サージタンク４２よりも下流の吸気通路４０は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の下流端が、各シリンダ１１の吸気ポート１８に接続されている。
【００３２】
吸気通路４０におけるエアクリーナー４１とサージタンク４２との間には、スロットル弁４３が配設されている。スロットル弁４３は、弁の開度を調整することによって、燃焼室１７の中への新気の導入量を調整するよう構成されている。
【００３３】
吸気通路４０にはまた、スロットル弁４３の下流に、過給機４４が配設されている。過給機４４は、燃焼室１７に導入するガスを過給するよう構成されている。本実施形態において、過給機４４は、エンジン１によって駆動される機械式の過給機である。機械式の過給機４４は、例えばルーツ式としてもよい。機械式の過給機４４の構成はどのような構成であってもよい。機械式の過給機４４は、リショルム式や遠心式であってもよい。
【００３４】
過給機４４とエンジン１の出力軸との間には、電磁クラッチ４５が介設している。電磁クラッチ４５は、過給機４４とエンジン１との間で、エンジン１から過給機４４へ駆動力を伝達したり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述するように、ＥＣＵ１０（図３）が電磁クラッチ４５の接続状態と非接続状態を切り替えることによって、過給機４４はオンとオフとが切り替わる。つまり、このエンジン１は、過給機４４が、燃焼室１７に導入するガスを過給することと、過給機４４が、燃焼室１７に導入するガスを過給しないこととを切り替えることができるよう構成されている。
【００３５】
吸気通路４０における過給機４４の下流には、インタークーラー４６が配設されている。インタークーラー４６は、過給機４４において圧縮されたガスを冷却するよう構成されている。インタークーラー４６は、例えば水冷式に構成すればよい。
【００３６】
吸気通路４０には、バイパス通路４７が接続されている。バイパス通路４７は、過給機４４及びインタークーラー４６をバイパスするよう、吸気通路４０における過給機４４の上流部とインタークーラー４６の下流部とを互いに接続する。バイパス通路４７には、バイパス制御弁であるエアバイパス弁４８が配設されている。エアバイパス弁４８は、バイパス通路４７を流れるガスの流量を調整する。
【００３７】
過給機４４をオフにしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を遮断したとき）には、エアバイパス弁４８を全開にする。これにより、吸気通路４０を流れるガスは、過給機４４をバイパスして、エンジン１の燃焼室１７に導入される。エンジン１は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。
過給機４４をオンにしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を接続したとき）には、過給機４４を通過したガスの一部は、バイパス通路４７を通って過給機の上流に逆流する。エアバイパス弁４８の開度を調整することによって、逆流量を調整することができるから、燃焼室１７に導入するガスの過給圧を調整することができる。この構成例においては、過給機４４とバイパス通路４７とエアバイパス弁４８とによって、過給システム４９が構成されている。
【００３８】
エンジン１の他側面には、排気通路５０が接続されている。排気通路５０は、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。排気通路５０は、燃焼室１７から排出された排気ガスが流れる通路である。排気通路５０の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の上流端が、各シリンダ１１の排気ポート１９に接続されている。排気通路５０には、１つ以上の触媒コンバーター５１を有する排気ガス浄化システムが配設されている。触媒コンバーター５１は、三元触媒を含んで構成されている。なお、排気ガス浄化システムは、三元触媒のみを含むものに限らない。
【００３９】
吸気通路４０と排気通路５０との間には、外部ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、既燃ガスの一部を吸気通路４０に還流させるための通路である。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０における触媒コンバーター５１の下流に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路４０における過給機４４の上流に接続されている。
【００４０】
ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラー５３が配設されている。ＥＧＲクーラー５３は、既燃ガスを冷却するよう構成されている。ＥＧＲ通路５２にはまた、ＥＧＲ弁５４が配設されている。ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲ通路５２を流れる既燃ガスの流量を調整するよう構成されている。ＥＧＲ弁５４の開度を調整することによって、冷却した既燃ガス、つまり外部ＥＧＲガスの還流量を調整することができる。
【００４１】
本実施形態において、ＥＧＲシステム５５は、ＥＧＲ通路５２及びＥＧＲ弁５４を含んで構成されている外部ＥＧＲシステムと、前述した吸気電動ＶＶＴ２３及び排気電動ＶＶＴ２４を含んで構成されている内部ＥＧＲシステムとによって構成されている。ＥＧＲ弁５４はまた、状態量設定デバイスの一つを構成している。
【００４２】
図３に示すように、エンジン１は、これを運転するためのＥＣＵ（Engine Control Unit）１０を備えており、ＥＣＵ１０には、本発明の第１実施形態による過給機の故障診断装置の一部を構成する制御ユニット１０ａが内蔵されている。ＥＣＵ１０は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力バスと、を備えている。ＥＣＵ１０は、コントローラの一例である。
【００４３】
ＥＣＵ１０には、図１及び図３に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１６が接続されている。センサＳＷ１〜ＳＷ１６は、検知信号をＥＣＵ１０に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。
【００４４】
すなわち、吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されかつ、吸気通路４０を流れる新気の流量を検知するエアフローセンサＳＷ１、及び、新気の温度を検知する第１吸気温度センサＳＷ２、吸気通路４０におけるＥＧＲ通路５２の接続位置よりも下流でかつ、過給機４４の上流に配置されかつ、過給機４４に流入するガスの圧力を検知する第１圧力センサＳＷ３、吸気通路４０における過給機４４の下流でかつ、バイパス通路４７の接続位置よりも上流に配置されかつ、過給機４４から流出したガスの温度を検知する第２吸気温度センサＳＷ４、サージタンク４２に取り付けられかつ、過給機４４の下流のガスの圧力を検知する第２圧力センサＳＷ５、各シリンダ１１に対応してシリンダヘッド１３に取り付けられかつ、各燃焼室１７内の圧力（筒内圧）を検知する指圧センサＳＷ６、排気通路５０に配置されかつ、燃焼室１７から排出した排気ガスの温度を検知する排気温度センサＳＷ７、過給機４４に取り付けられかつ、過給機４４の回転数を検出する過給機回転数センサＳＷ８、エンジン１の出力軸近傍に配置されかつ、出力軸の回転数を検出するエンジン回転数センサＳＷ９、エンジン１に取り付けられかつ、冷却水の温度を検知する水温センサＳＷ１０、エンジン１に取り付けられかつ、クランクシャフト１５の回転角を検知するクランク角センサＳＷ１１、アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検知するアクセル開度センサＳＷ１２、エンジン１に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角を検知する吸気カム角センサＳＷ１３、エンジン１に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角を検知する排気カム角センサＳＷ１４、ＥＧＲ通路５２に配置されかつ、ＥＧＲ弁５４の上流及び下流の差圧を検知するＥＧＲ差圧センサＳＷ１５、並びに、燃料供給システム６１のコモンレール６４に取り付けられかつ、インジェクタ６に供給する燃料の圧力を検知する燃圧センサＳＷ１６である。
【００４５】
ＥＣＵ１０は、これらの検知信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断すると共に、各デバイスの制御量を計算する。ＥＣＵ１０は、計算をした制御量に係る制御信号を、インジェクタ６、点火プラグ２５、吸気電動ＶＶＴ２３、排気電動ＶＶＴ２４、燃料供給システム６１、スロットル弁４３、ＥＧＲ弁５４、過給機４４の電磁クラッチ４５、及び、エアバイパス弁４８に出力する。例えば、ＥＣＵ１０は、第１圧力センサＳＷ３及び第２圧力センサＳＷ５の検知信号から得られる過給機４４の前後差圧に基づいてエアバイパス弁４８の開度を調整することにより、過給圧を調整する。また、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲ差圧センサＳＷ１５の検知信号から得られるＥＧＲ弁５４の前後差圧に基づいてＥＧＲ弁５４の開度を調整することにより、燃焼室１７の中に導入する外部ＥＧＲガス量を調整する。
【００４６】
また、ＥＣＵ１０に内蔵された制御ユニット１０ａは、過給機回転数センサＳＷ８、及びエンジン回転数センサＳＷ９によって検出された信号に基づいて、電磁クラッチ４５、及びバイパス通路４７に設けられたエアバイパス弁４８を制御して、機械式の過給機４４の故障を診断する。従って、電磁クラッチ４５、バイパス通路４７、エアバイパス弁４８、過給機回転数センサＳＷ８、エンジン回転数センサＳＷ９、及び制御ユニット１０ａは、過給機の故障診断装置を構成する。
【００４７】
次に、図４を参照して、エンジンの運転領域を説明する。
図４は、エンジン１の運転領域を例示している。エンジン１の運転領域は、負荷及び回転数によって定められており、負荷の高低及び回転数の高低に対し、大きく四つの領域に分けられている。具体的に、四つの領域は、アイドル運転を含みかつ、低回転及び中回転の領域に広がる低負荷領域（Ａ）、低負荷領域よりも負荷が高くかつ、低回転及び中回転の領域に広がる中負荷領域（Ｂ）、中負荷領域（Ｂ）よりも負荷が高い領域でかつ、低回転及び中回転の領域に広がる全開負荷を含む高負荷領域（Ｃ）、及び、低負荷領域（Ａ）、中負荷領域（Ｂ）、及び高負荷領域（Ｃ）よりも回転数の高い高回転領域（Ｄ）である。
【００４８】
ここで、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域はそれぞれ、エンジン１の全運転領域を回転数方向に、低回転領域、中回転領域及び高回転領域の略三等分にしたときの、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域とすればよい。図４の例では、回転数Ｎ１未満を低回転、回転数Ｎ２以上を高回転、回転数Ｎ１以上Ｎ２未満を中回転としている。回転数Ｎ１は、例えば１２００ｒｐｍ、回転数Ｎ２は、例えば４０００ｒｐｍとしてもよい。また、高負荷領域（Ｃ）は、燃焼圧力が９００ｋＰａ以上となる領域としてもよい。
【００４９】
エンジン１は、燃費の向上及び排出ガス性能の向上を主目的として、低負荷領域（Ａ）、中負荷領域（Ｂ）、及び高負荷領域（Ｃ）において、圧縮自己着火による燃焼を行う。エンジン１はまた、高回転領域（Ｄ）においては、火花点火による燃焼を行う。以下、低負荷領域（Ａ）、中負荷領域（Ｂ）、高負荷領域（Ｃ）、及び、高回転領域（Ｄ）の各領域におけるエンジン１の運転について説明する。
【００５０】
エンジン１が低負荷領域（Ａ）で運転しているときには、燃料噴射量が少なく、燃焼室１７の内部の温度も低い。そのため、所定の圧力及び温度に達することで自己着火するＣＩ燃焼（圧縮自己着火燃焼）は、安定して行えない。燃料が少ないため、点火による着火も困難でＳＩ燃焼（火花点火燃焼）も不安定になる。エンジン１の低負荷運転領域における燃焼室１７の内部全体での空燃比（Ａ／Ｆ）は、例えば３０以上４０以下である。
【００５１】
ここで、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）の周辺は、燃焼温度が高くなるため、ＮＯｘが多く発生する。Ａ／Ｆが１０を下回るような、燃料濃度が濃く、燃料に対して空気が不足する酸欠状態、又は、Ａ／Ｆが３０を超えるような、燃料濃度が薄く、燃料に対して空気が過剰となる空気過多状態となることで、ＮＯｘの発生は抑制される。
【００５２】
従って、現状では、エンジンが低負荷領域で運転しているときには、点火プラグの周辺に前者のようなリッチな混合気を形成して火種とし、その混合気の周辺に後者のようなリーンな混合気を形成して、圧縮着火させる成層リーン燃焼などが行われている。しかし、そのような成層リーン燃焼では、リッチな混合気とリーンな混合気との間に、多量のＮＯｘが発生するＡ／Ｆが１０〜２５の混合気がどうしても発生する。そのため、ＮＯｘの抑制が図れない。
【００５３】
また、Ａ／Ｆが３０を超えるようなリーンな混合気は、火花点火で着火できても、火炎伝播が遅く、燃焼が進まないので、安定したＳＩ燃焼が行えない。一方、Ａ／Ｆが２５前後（２０〜３５）であれば、安定したＳＩ燃焼が行え、かつＮＯｘの発生も抑制できる。そこで、エンジン１は、低負荷領域（Ａ）において、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）を行う。そして、スワール流を利用した混合気分布の制御技術を応用することにより、エンジン１の低負荷運転領域において安定したＳＰＣＣＩ燃焼が行え、低ＮＯｘかつ低燃費な燃焼が実現できるようにしている。
【００５４】
具体的には、燃焼室１７の内部全体にＡ／Ｆが３０を超えるようなリーンな混合気が形成される少量の燃料を、燃焼室１７の内部に噴射し、点火プラグが配置された燃焼室１７の中央部に位置して、火種となる領域（例えばＡ／Ｆが２０以上３５以下）と、燃焼室１７の周辺部に位置して、火種の燃焼圧と燃焼熱とによって圧縮着火する領域（例えばＡ／Ｆが３５以上５０以下）と、を有する成層化した混合気分布が、点火するタイミングで燃焼室１７の内部に形成されるようにした。
【００５５】
ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火プラグ２５が、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をすることによって、混合気が火炎伝播によりＳＩ燃焼をすると共に、ＳＩ燃焼の発熱により燃焼室１７の中の温度が高くなりかつ、火炎伝播により燃焼室１７の中の圧力が上昇することによって、未燃混合気が自己着火によるＣＩ燃焼をする。
【００５６】
ＳＩ燃焼の発熱量を調整することによって、圧縮開始前の燃焼室１７の中の温度のばらつきを吸収することができる。圧縮開始前の燃焼室１７の中の温度がばらついていても、例えば点火タイミングの調整によってＳＩ燃焼の開始タイミングを調整すれば、自己着火のタイミングをコントロールすることができる。ＳＰＣＣＩ燃焼を行うときには、圧縮上死点付近、正確には圧縮上死点よりも前の所定タイミングで、点火プラグ２５が混合気に点火する、これによって、火炎伝播による燃焼が開始する。
【００５７】
エンジン１の燃費性能を向上させるために、ＥＧＲシステム５５は、エンジン１が低負荷領域（Ａ）において運転しているときに、燃焼室１７の中にＥＧＲガスを導入する。エンジン１が低負荷領域（Ａ）において運転するときに、ＥＣＵ１０は、前述したように、３０ＭＰａ〜１２０ＭＰａの範囲の圧力で、インジェクタ６から燃料が噴射されるように制御する。また、エンジン１が低負荷領域（Ａ）において運転するときに、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、燃焼室１７の全体において理論空燃比よりもリーンである。つまり、燃焼室１７の全体において、混合気の空気過剰率λは１を超える。より詳細に、燃焼室１７の全体において混合気のＡ／Ｆは３０以上４０以下である。こうすることで、ＲａｗＮＯｘの発生を抑制することができ、排出ガス性能を向上させることができる。低負荷領域（Ａ）においてエンジン１は、混合気を理論空燃比よりもリーンしてＳＰＣＣＩ燃焼を行うため、低負荷領域（Ａ）は、「ＳＰＣＣＩリーン領域」と呼ぶことができる。
【００５８】
次に、エンジン１が中負荷領域（Ｂ）において運転しているときも、低負荷領域（Ａ）と同様に、エンジン１は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行う。
ＥＧＲシステム５５は、エンジン１の運転状態が中負荷領域（Ｂ）にあるときに、燃焼室１７の中にＥＧＲガスを導入する。また、エンジン１が中負荷領域（Ｂ）において運転するときに、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、燃焼室１７の全体において理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）である。三元触媒が、燃焼室１７から排出された排出ガスを浄化することによって、エンジン１の排出ガス性能は良好になる。混合気のＡ／Ｆは、三元触媒の浄化ウインドウの中に収まるようにすればよい。従って、混合気の空気過剰率λは、１．０±０．２とすればよい。
【００５９】
エンジン１が中負荷領域（Ｂ）において運転するときに、インジェクタ６は、前段噴射と後段噴射との二回に分けて、燃焼室１７の中に燃料を噴射する。前段噴射は、点火タイミングから離れたタイミングで燃料を噴射し、後段噴射は、点火タイミングに近いタイミングで燃料を噴射する。前段噴射は、例えば圧縮行程の前半に行い、後段噴射は、例えば圧縮行程の後半に行ってもよい。圧縮行程の前半及び後半はそれぞれ、圧縮行程をクランク角度に関して二等分したときの前半及び後半とすればよい。
【００６０】
インジェクタ６は、燃焼室１７の中央部から径方向外方に向かって、傾いた複数の噴孔から放射状に燃料を噴射する。インジェクタ６が、圧縮行程の前半の期間内において前段噴射を行うと、ピストン３が上死点から離れているため、噴射した燃料噴霧は、上死点に向かって上昇しているピストン３の上面の、キャビティ３１の外に到達する。インジェクタ６が、圧縮行程の後半において後段噴射を行うと、ピストン３が上死点に近いため、噴射した燃料噴霧は、キャビティ３１の中に入る。後段噴射によって噴射された燃料は、キャビティ３１の内の領域において混合気を形成する。
【００６１】
後段噴射によってキャビティ３１の中に燃料を噴射することに伴い、キャビティ３１の内の領域において、ガスの流動が発生する。燃焼室１７の中の乱流エネルギーは、点火タイミングまでの時間が長いと、圧縮行程の進行に従い減衰してしまう。ところが、後段噴射の噴射タイミングは、前段噴射よりも点火タイミングに近いため、キャビティ３１の中の乱流エネルギーが高い状態のまま、点火プラグ２５は、キャビティ３１の内の領域の混合気に点火することができる。これにより、ＳＩ燃焼の燃焼速度が高まる。ＳＩ燃焼の燃焼速度が高まると、前述したように、ＳＩ燃焼によるＣＩ燃焼のコントロール性は高まる。
【００６２】
インジェクタ６が、前段噴射と後段噴射とを行うことによって、燃焼室１７の中には、全体として、空気過剰率λが１．０±０．２になった、略均質な混合気が形成される。混合気が略均質であるため、未燃損失の低減による燃費の向上、及び、スモークの発生回避による排出ガス性能の向上を図ることができる。空気過剰率λは、好ましくは、１．０〜１．２である。
【００６３】
圧縮上死点の前の所定のタイミングで、点火プラグ２５が混合気に点火をすることによって、混合気は、火炎伝播により燃焼する。火炎伝播による燃焼の開始後、未燃混合気が自己着火して、ＣＩ燃焼する。後段噴射によって噴射された燃料は、主にＳＩ燃焼する。前段噴射によって噴射された燃料は、主にＣＩ燃焼する。前段噴射を圧縮行程中に行うと、前段噴射により噴射した燃料が過早着火等の異常燃焼を誘発することを防止することができる。また、後段噴射により噴射した燃料を、安定的に火炎伝播により燃焼させることができる。中負荷領域（Ｂ）においてエンジン１は、混合気を理論空燃比にしてＳＰＣＣＩ燃焼を行うため、中負荷領域（Ｂ）は、「ＳＰＣＣＩλ＝１領域」と呼ぶことができる。
【００６４】
ここで、図４に示すように、低負荷領域（Ａ）の一部、及び、中負荷領域（Ｂ）の一部においては、過給機４４がオフにされる（図４のＳ／Ｃ  ＯＦＦ参照）。詳細には、低負荷領域（Ａ）における低回転側の領域においては、過給機４４がオフにされる。低負荷領域（Ａ）における高回転側の領域においては、エンジン１の回転数が高くなることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機４４がオンにされて、過給圧を高くする。また、中負荷領域（Ｂ）における低負荷低回転側の領域においては、過給機４４がオフにされ、中負荷領域（Ｂ）における高負荷側の領域においては、燃料噴射量が増えることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機４４がオンにされ、高回転側の領域においては、エンジン１の回転数が高くなることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機４４がオンになる。尚、高負荷領域（Ｃ）、及び、高回転領域（Ｄ）においては、その全域に亘って過給機４４がオンになる（図４のＳ／Ｃ  ＯＮ参照）。
【００６５】
高負荷領域（Ｃ）においても、エンジン１は、低負荷領域（Ａ）及び中負荷領域（Ｂ）と同様にＳＰＣＣＩ燃焼を行う。ＥＧＲシステム５５は、エンジン１の運転状態が高負荷領域（Ｃ）にあるときに、燃焼室１７の中にＥＧＲガスを導入する。エンジン１は、負荷が高まるに従いＥＧＲガスの量を減らす。全開負荷では、ＥＧＲガスをゼロにしてもよい。
【００６６】
エンジン１が高負荷領域（Ｃ）において運転するときに、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、燃焼室１７の全体において理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチである（つまり、混合気の空気過剰率λは、λ≦１）。エンジン１が高負荷領域（Ｃ）において、インジェクタ６は、圧縮行程において、前段噴射と後段噴射との二回に分けて、燃焼室１７の中に燃料を噴射する。前段噴射は圧縮行程の前半に行い、後段噴射は圧縮行程の後半に行ってもよい。
【００６７】
燃焼室１７に強いスワール流を発生させていると、前段噴射の燃料は、燃焼室１７の中央部において混合気を形成する。中央部の混合気は、主にＳＩ燃焼によって燃焼する。後段噴射の燃料は主に、燃焼室１７の外周部において混合気を形成する。外周部の混合気は、主にＣＩ燃焼によって燃焼する。
【００６８】
そして、前段噴射と後段噴射とを行う燃料噴射において、燃焼室の外周部の混合気の燃料濃度が、中央部の混合気の燃料濃度よりも濃くかつ、外周部の混合気の燃料量が、中央部の混合気の燃料量よりも多くなるようにする。前段噴射の噴射量を、後段噴射の噴射量よりも多くすればよい。前段噴射の噴射量と後段噴射の噴射量との割合は、一例として、７：３としてもよい。
【００６９】
高回転領域（Ｄ）では、エンジン１の回転数が高く、クランク角が１°変化するのに要する時間が短くなる。そのため、例えば高負荷領域における高回転領域において、前述したように、圧縮行程中に分割噴射を行うことにより、燃焼室１７内において混合気の成層化をすることが困難になる。エンジン１の回転数が高くなると、前述したＳＰＣＣＩ燃焼を行うことが困難になる。そのため、エンジン１が高回転領域（Ｄ）において運転しているときには、エンジン１は、ＳＰＣＣＩ燃焼ではなく、ＳＩ燃焼を行う。尚、高回転領域（Ｄ）は、低負荷から高負荷まで負荷方向に広がっている。
【００７０】
ＥＧＲシステム５５は、エンジン１の運転状態が高回転領域（Ｄ）にあるときに、燃焼室１７の中にＥＧＲガスを導入する。エンジン１は、負荷が高まるに従いＥＧＲガスの量を減らす。全開負荷では、ＥＧＲガスをゼロにしてもよい。エンジン１が高回転領域（Ｄ）において運転するときに、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、基本的には、燃焼室１７の全体において理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）である。混合気の空気過剰率λは、１．０±０．２とすればよい。尚、高回転領域（Ｄ）内の、全開負荷を含む高負荷領域においては、混合気の空気過剰率λを１未満にしてもよい。
【００７１】
エンジン１が高回転領域（Ｄ）において運転するときに、インジェクタ６は、吸気行程に燃料噴射を開始する。インジェクタ６は、燃料を一括で噴射する。また、燃料の噴射量に応じて、燃料の噴射期間は変化する。吸気行程中に燃料噴射を開始することによって、燃焼室１７の中に、均質又は略均質な混合気を形成することが可能になる。また、エンジン１の回転数が高いときに、燃料の気化時間をできるだけ長く確保することができるため、未燃損失の低減を図ることもできる。点火プラグ２５は、燃料の噴射終了後、圧縮上死点前の適宜のタイミングで、混合気に点火を行う。従って、高回転領域（Ｄ）においてエンジン１は、燃料噴射を吸気行程に開始してＳＩ燃焼を行うため、高回転領域（４）は、「吸気−ＳＩ領域」と呼ぶことができる。
【００７２】
次に、図５を参照して、本発明の第１実施形態による過給機の故障診断装置の作用を説明する。
図５は、本発明の第１実施形態による過給機の故障診断装置の作用を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートによる処理は、エンジン１の作動中、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００７３】
まず、図５のステップＳ１においては、各センサからの検出信号がＥＣＵ１０及びそれに内蔵された制御ユニット１０ａに入力される。この検出信号には、少なくともエンジン回転数センサＳＷ９によって検出されたエンジン１の回転数を表す信号、アクセル開度センサＳＷ１２によって検出されたエンジン１の負荷を表す信号、及び過給機回転数センサＳＷ８によって検出された過給機の回転数を表す信号が含まれている。
【００７４】
次に、ステップＳ２においては、過給機（Ｓ／Ｃ）４４の作動条件が成立しているか否かが判断される。即ち、ステップＳ１において入力されたエンジン１の回転数及び負荷を表す各信号に基づいて、運転状態が図４の何れの領域（Ｓ／Ｃ  ＯＦＦ領域、又はＳ／Ｃ  ＯＮ領域）に属するかが判断される。運転状態がＳ／Ｃ  ＯＮ領域に属する場合にはステップＳ３に進み、Ｓ／Ｃ  ＯＦＦ領域に属する場合にはステップＳ７に進む。
【００７５】
ステップＳ３において、ＥＣＵ１０の制御ユニット１０ａは、電磁クラッチ４５に制御信号を送り、これを接続状態に切り替えると共に、エアバイパス弁４８に制御信号を送り、これを閉じ側に切り替える。これにより、過給機４４はエンジン１の出力軸によって駆動され、スロットル弁４３を通過した吸気は過給機４４によって加圧されてシリンダ１１に送り込まれる。なお、本実施形態において、エアバイパス弁４８が閉じ側に切り替えられた状態であっても、バイパス通路４７が完全に閉塞されることはなく、バイパス通路４７は流路抵抗が非常に大きい状態となる。
【００７６】
次いで、ステップＳ４においては、過給機回転数センサＳＷ８によって検出された過給機４４の回転数（ステップＳ３において電磁クラッチ４５が接続された後に検出された回転数）が、所定回転数未満であるか否かが判断される。即ち、過給機４４の回転数が、電磁クラッチ４５が接続状態である場合において想定される回転数よりも低いか否かが判断される。過給機４４の回転数が、所定回転数未満である場合には、ステップＳ５に進み、所定回転数以上である場合にはステップＳ６に進む。
【００７７】
ステップＳ５においては、過給機４４の仮故障フラグが「１」に設定され（又は「１」に維持され）、図５に示すフローチャートの１回の処理を終了する。即ち、電磁クラッチ４５が接続状態であるにも関わらず、過給機回転数センサＳＷ８によって検出された過給機４４の回転数が低い場合には、過給機４４が固着して回転しなくなっている可能性があるため、仮故障フラグが立てられる。しかしながら、過給機４４が正常であっても、過給機回転数センサＳＷ８が故障している場合には、過給機４４の回転数が低く検出される可能性がある。このため、ステップＳ５が実行された段階においては、過給機の故障診断装置は、「過給機４４が故障している」とは判定しない。
【００７８】
一方、過給機４４の回転数が所定回転数以上である場合にはステップＳ６に進み、過給機４４の仮故障フラグは「０」に設定され（又は「０」に維持され）て、フローチャートの１回の処理を終了する。即ち、電磁クラッチ４５が接続状態にあり、過給機４４の回転数が高くなっている場合には、過給機４４は正常に回転していると考えられるため、仮故障フラグが立てられることはない。
【００７９】
一方、ステップＳ２において、過給機４４の作動条件が成立していないと判断された場合には、ステップＳ７に進む。ステップＳ７においては、電磁クラッチ４５が非接続状態にされる。即ち、過給機４４の作動条件が成立していない場合には過給を行わないため、過給機４４が駆動されることはない。
【００８０】
次いで、ステップＳ８においては、過給機４４の仮故障フラグが立てられているか否かが判断され、フラグが立てられている場合にはステップＳ９に進み、フラグが立てられていない場合にはステップＳ１４に進む。
【００８１】
ステップＳ１４においては、エアバイパス弁４８が開き側に切り替えられ（又は開き側に維持され）、図５に示すフローチャートの１回の処理を終了する。この状態では、スロットル弁４３を通過した空気は、主として流路抵抗の小さいバイパス通路４７を通ってシリンダ１１内に吸入される。これにより、エンジン１は、自然吸気（非過給状態）で通常運転される。
【００８２】
一方、ステップＳ８において、過給機４４の仮故障フラグが立てられている場合にはステップＳ９に進み、ステップＳ９ではエンジン１がアイドリング状態であるか否かが判断される。エンジン１がアイドリング状態でない場合には、ステップＳ１４に進み、ここでエアバイパス弁４８が開き側に切り替えられ（又は開き側に維持され）、図５に示すフローチャートの１回の処理を終了する。即ち、仮故障フラグが立てられた状態であっても、アイドリング状態でない場合には、エンジン１は自然吸気で運転される。
【００８３】
一方、ステップＳ９においてエンジン１がアイドリング状態であると判断された場合にはステップＳ１０に進み、ステップＳ１０ではエアバイパス弁４８が閉じ側に切り替えられる。即ち、過給機４４の仮故障フラグが立てられた状態で、非過給運転が行われ、且つアイドリング状態とされた場合には、制御ユニット１０ａは、電磁クラッチ４５を非接続、エアバイパス弁４８を閉じ側とする「空転状態」を設定する。この「空転状態」においては、エアバイパス弁４８が閉じ側にされているため、ガスは、主として電磁クラッチ４５が非接続とされている過給機４４を通ってシリンダ１１内に引き込まれることになる。即ち、エアバイパス弁４８が閉じ側にされた場合には、非過給状態であっても、ガスは流路抵抗の大きいバイパス通路４７ではなく、主として過給機４４を通ってシリンダ１１内に引き込まれる。
【００８４】
次いで、ステップＳ１１においては、エンジン回転数が所定回転数未満であるか否かが判断され、所定回転数未満である場合にはステップＳ１２に進み、所定回転数以上である場合にはステップＳ１３に進む。
【００８５】
ステップＳ１２において、制御ユニット１０ａは、過給機４４が固着故障していると判断すると共に、仮故障フラグを「０」の状態にリセットして、図５に示すフローチャートの１回の処理を終了する。また、制御ユニット１０ａは、過給機４４の故障を示す警告灯（図示せず）を点灯させる。即ち、過給機４４が固着している場合には、「空転状態」にされている過給機４４の流路抵抗が大きくなるため、シリンダ１１に吸入される吸気量が大きく低下し、エンジン１の回転数が大きく低下する。このため、「空転状態」においてエンジン１の回転数が所定回転数未満に低下した場合には、過給機４４が固着していると判定することができる。
【００８６】
なお、ステップＳ９において「アイドリング状態でない」と判断された場合には、上記のように「空転状態」の設定（ステップＳ１０）は実行されない。これは、エンジン１に負荷が掛かっている状態において「空転状態」を設定し、エンジン１の出力が低下すると、エンジン１の回転数が大きく低下し、運転者に違和感を与える虞があるためである。本実施形態においては、エンジン１に負荷が掛かっていないアイドリング状態において「空転状態」が設定されるので、エンジン出力が低下した場合でも回転数の低下は少なく、運転者に与える違和感を抑制することができる。また、本実施形態においては、「空転状態」に設定したとき、エンジン１の回転数が所定回転数未満に低下したか否かにより、過給機４４の固着故障を判断しているが、変形例として、エンジン回転数の低下量に基づいて固着故障を判断するように本発明を構成することもできる。
【００８７】
一方、ステップＳ１１において、エンジン回転数が所定回転数以上であると判断された場合にはステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、制御ユニット１０ａは、過給機回転数センサＳＷ８が故障していると判断すると共に、仮故障フラグを「０」の状態にリセットして、図５に示すフローチャートの１回の処理を終了する。また、制御ユニット１０ａは、過給機回転数センサＳＷ８の故障を示す警告灯（図示せず）を点灯させる。即ち、過給機４４が固着していない場合には、「空転状態」にされている過給機４４の流路抵抗は比較的小さい。このため、過給機４４を通ってシリンダ１１に吸入される吸気量は、あまり低下せず、エンジン１の回転数が大きく低下することはない。即ち、「空転状態」においてエンジン１の回転数が所定回転数以上である場合には、過給機４４が固着していないにも関わらず、過給機回転数センサＳＷ８によって過給機４４の回転数の低下が検出され（ステップＳ４）、仮故障フラグが立てられていた（ステップＳ５）こととなる。従って、「空転状態」においてエンジン１の回転数が所定回転数以上である場合には、過給機回転数センサＳＷ８が故障していると判定することができる。
【００８８】
なお、本実施形態においては、仮故障フラグが立てられている状態（仮故障フラグ＝１）において、「アイドリング状態である」と判断された場合に、「空転状態」が設定されている（ステップＳ９→Ｓ１０）。これに対し、変形例として、仮故障フラグが立てられている状態において、「車両が停車している」と判断された場合に、「空転状態」が設定されるように本発明を構成することもできる。このように、車両が停車している状態であれば、機械式過給機が固着しており、「空転状態」の設定により万一エンジンが停止した場合でも、運転者に強い違和感を与えるのを確実に回避することができる。
【００８９】
本発明の第１実施形態の過給機の故障診断装置によれば、空転状態（図５のステップＳ１０）において、エンジン回転数センサＳＷ９によりエンジン１の回転数の低下が検出された場合（ステップＳ１１→Ｓ１２）に、制御ユニット１０ａは、機械式の過給機４４が故障していると判定する。このため、過給機回転数センサＳＷ８の故障が機械式の過給機４４の故障と誤判定されるのを抑制することができる。これにより、機械式の過給機４４の故障を適確に診断することができる。
【００９０】
また、本実施形態の過給機の故障診断装置によれば、空転状態において、エンジン回転数センサＳＷ９によりエンジン１の回転数の低下が検出されない場合（ステップＳ１１→Ｓ１３）には、過給機回転数センサが故障していると判定する。この結果、機械式の過給機４４の他、過給機回転数センサＳＷ８の故障についても診断することができる。
【００９１】
さらに、本実施形態の過給機の故障診断装置によれば、エンジンがアイドリング状態のとき、空転状態が設定され（図５のステップＳ９→Ｓ１０）、機械式の過給機４４の故障が判定されるので、機械式の過給機４４が固着している場合でもエンジン１が停止しにくく、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。
【００９２】
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態による過給機の故障診断装置を説明する。
本実施形態の過給機の故障診断装置は、ＥＣＵ１０に内蔵された制御ユニット１０ａによって実行される過給機の故障を診断するアルゴリズムが上述した第１実施形態とは異なっている。従って、ここでは、本発明の第２実施形態の、第１実施形態とは異なる部分のみを説明し、同様の構成、作用、効果については説明を省略する。図６は、本発明の第２実施形態による過給機の故障診断装置の作用を示すフローチャートである。
【００９３】
まず、図６に示すフローチャートのステップＳ２１〜Ｓ２８は、図５のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ８と同様であるため、説明を省略する。本実施形態では、ステップＳ２８において、仮故障フラグが立てられていない（仮故障フラグ＝０）と判断された場合にはステップＳ３５に進み、そこでエアバイパス弁４８が開き側に切り替えられ（又は開き側に維持され）、図６に示すフローチャートの１回の処理を終了する。
【００９４】
一方、ステップＳ２８において、仮故障フラグが立てられている（仮故障フラグ＝１）と判断された場合にはステップＳ２９に進み、ステップＳ２９では、ＥＣＵ１０が診断モードにされているか否かが判断される。即ち、エンジン１を搭載した車両がディーラー等に持ち込まれ、故障診断が行われているか否かが判断される。例えば、ＥＣＵ１０に車両整備用のプラグ（図示せず）を接続することにより、ＥＣＵ１０を診断モードに設定することができる。ＥＣＵ１０が診断モードに設定されている場合にはステップＳ３０に進み、診断モードに設定されていない場合にはステップＳ３５に進んで、図６に示すフローチャートの１回の処理を終了する。
【００９５】
一方、ステップＳ３０においては、エンジン１がアイドリング状態であるか否かが判断される。エンジン１がアイドリング状態でない場合には、ステップＳ３５に進み、ここでエアバイパス弁４８が開き側に切り替えられ（又は開き側に維持され）、図６に示すフローチャートの１回の処理を終了する。即ち、仮故障フラグが立てられ、診断モードに設定された状態であっても、アイドリング状態でない場合には、エンジン１は自然吸気で運転される。
【００９６】
また、アイドリング状態である場合にはステップＳ３１に進み、ステップＳ３１では、エアバイパス弁４８が徐々に閉じ側に切り替えられる。これにより、バイパス通路４７の流路抵抗が次第に大きくなり、シリンダ１１内に引き込まれる吸気は、主として電磁クラッチ４５が非接続とされている過給機４４を通るようになる。このようにエアバイパス弁４８が切り替えられると、過給機４４が固着している場合には、空転状態の過給機４４の流路抵抗が大きくなり、シリンダ１１内に引き込まれる吸気量が減少してエンジン１の回転数が低下する。また、本実施形態においては、診断モードに設定された状態で、空転状態に設定するので、エアバイパス弁４８を徐々に閉鎖し、時間をかけてエンジン１の回転数の低下の有無を判断することができる。
【００９７】
次いで、ステップＳ３２においては、エンジン回転数が所定回転数未満であるか否かが判断され、所定回転数未満である場合にはステップＳ３３に進み、所定回転数以上である場合にはステップＳ３４に進む。ステップＳ３３においては、過給機４４が固着故障していると判断すると共に、仮故障フラグを「０」の状態にリセットして、図６に示すフローチャートの１回の処理を終了する。一方、ステップＳ３４においては、過給機回転数センサＳＷ８が故障していると判断すると共に、仮故障フラグを「０」の状態にリセットして、図６に示すフローチャートの１回の処理を終了する。これら、ステップＳ３２〜Ｓ３４における処理は、図５に示す第１実施形態のステップＳ１１〜Ｓ１３における処理と同一である。
【００９８】
本発明の第２実施形態の過給機の故障診断装置によれば、車両がディーラー等に持ち込まれ、ＥＣＵ１０が診断モードにされた状態で「空転状態」が設定されるので、過給機４４又は過給機回転数センサＳＷ８の故障が判定された場合に、迅速に処置を行うことができる。
【００９９】
なお、第１実施形態においては、過給機４４又は過給機回転数センサＳＷ８の故障が診断された場合には、車両に設けられた警告灯（図示せず）が点灯される。これに対して、本実施形態については、車両の警告灯（図示せず）及び／又は車両整備用のプラグ（図示せず）に警告が表示されるように本発明を構成することもできる。
【０１００】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、所定の運転条件においてＳＰＣＣＩ燃焼を行うエンジンに本発明を適用していたが、本発明による過給機の故障診断装置は、機械式の過給機を備えた任意の形式のエンジンに適用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１    エンジン
３    ピストン
６    インジェクタ
１０    ＥＣＵ
１０ａ  制御ユニット
１１    シリンダ
１２    シリンダブロック
１３    シリンダヘッド
１３ａ  傾斜面
１３ｂ  傾斜面
１４    コネクティングロッド
１５    クランクシャフト
１７    燃焼室
１８    吸気ポート
１９    排気ポート
２１    吸気弁
２２    排気弁
２３    吸気電動ＶＶＴ
２４    排気電動ＶＶＴ
２５    点火プラグ
３１    キャビティ
３１ａ  凸部
３１ｂ  凹陥部
４０    吸気通路
４１    エアクリーナー
４２    サージタンク
４３    スロットル弁
４４    過給機（機械式の過給機）
４５    電磁クラッチ
４６    インタークーラー
４７    バイパス通路
４８    エアバイパス弁（バイパス制御弁）
４９    過給システム
５０    排気通路
５１    触媒コンバーター
５２    ＥＧＲ通路
５３    ＥＧＲクーラー
５４    ＥＧＲ弁
５５    ＥＧＲシステム
６１    燃料供給システム
６２    燃料供給路
６３    燃料タンク
６４    コモンレール
６５    燃料ポンプ
ＳＷ８    過給機回転数センサ
ＳＷ９    エンジン回転数センサ
ＳＷ１２  アクセル開度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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