(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの操作によって過給圧を変化させることができる過給機付き内燃機関に用いられ、過給圧センサにより得られた計測過給圧が目標過給圧になるように前記アクチュエータを操作するように構成された制御装置において、
前記内燃機関の吸気通路における空気流量の計測値を取得し、計測空気流量に基づいて推定過給圧を計算する手段と、
前記計測過給圧、前記目標過給圧、及び、前記推定過給圧の間の大小関係を評価する連立不等式であって、前記過給圧センサが正常な場合には成り立つことのない第１の連立不等式が成り立つ場合に第１の異常フラグを立てる手段と、
前記計測過給圧、前記目標過給圧、及び、前記推定過給圧の間の大小関係を評価する連立不等式であって、前記第１の連立不等式とは同時には成り立つことがなく且つ前記アクチュエータが正常な場合には成り立つことのない第２の連立不等式が成り立つ場合に第２の異常フラグを立てる手段と、を備え、
前記第１の連立不等式は、前記目標過給圧と前記計測過給圧との差の大きさが第１閾値よりも大きいことを表す式と、前記計測過給圧と前記推定過給圧との差の大きさが第２閾値よりも大きいことを表す式との組み合わせであり、
前記第２の連立不等式は、前記目標過給圧と前記計測過給圧との差の大きさが前記第１閾値よりも大きいことを表す式と、前記計測過給圧と前記推定過給圧との差の大きさが前記第２閾値以下であることを表す式との組み合わせである過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
アクチュエータの操作によって過給圧を変化させることができる過給機付き内燃機関に用いられ、過給圧センサにより得られた計測過給圧が目標過給圧になるように前記アクチュエータを操作するように構成された制御装置において、
前記内燃機関の吸気通路における空気流量の計測値を取得し、計測空気流量に基づいて推定過給圧を計算する手段と、
前記計測過給圧、前記目標過給圧、及び、前記推定過給圧の間の大小関係を評価する連立不等式であって、前記過給圧センサが正常な場合には成り立つことのない第１の連立不等式が成り立つ場合に第１の異常フラグを立てる手段と、
前記計測過給圧、前記目標過給圧、及び、前記推定過給圧の間の大小関係を評価する連立不等式であって、前記第１の連立不等式とは同時には成り立つことがなく且つ前記アクチュエータが正常な場合には成り立つことのない第２の連立不等式が成り立つ場合に第２の異常フラグを立てる手段と、を備え、
前記第１の連立不等式は、前記計測過給圧と前記推定過給圧との差の大きさが第３閾値よりも大きいことを表す式と、前記目標過給圧に対する前記計測過給圧と前記推定過給圧の各誤差の符号が異符号であることを表す式との組み合わせであり、
前記第２の連立不等式は、前記目標過給圧と前記計測過給圧との差の大きさが第４閾値よりも大きいことを表す式と、前記目標過給圧に対する前記計測過給圧と前記推定過給圧の各誤差の符号が同符号であることを表す式との組み合わせである過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
アクチュエータの操作によって過給圧を変化させることができる過給機付き内燃機関に用いられ、過給圧センサにより得られた計測過給圧が目標過給圧になるように前記アクチュエータを操作するように構成された制御装置において、
前記内燃機関の吸気通路における空気流量の計測値を取得し、計測空気流量に基づいて推定過給圧を計算する手段と、
前記計測過給圧、前記目標過給圧、及び、前記推定過給圧の間の大小関係を評価する連立不等式であって、前記過給圧センサが正常な場合には成り立つことのない第１の連立不等式が成り立つ場合に第１の異常フラグを立てる手段と、を備え、
前記第１の連立不等式は、前記目標過給圧と前記計測過給圧との差の大きさが第１閾値よりも大きいことを表す式と、前記計測過給圧と前記推定過給圧との差の大きさが第２閾値よりも大きいことを表す式との組み合わせである過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
アクチュエータの操作によって過給圧を変化させることができる過給機付き内燃機関に用いられ、過給圧センサにより得られた計測過給圧が目標過給圧になるように前記アクチュエータを操作するように構成された制御装置において、
前記内燃機関の吸気通路における空気流量の計測値を取得し、計測空気流量に基づいて推定過給圧を計算する手段と、
前記計測過給圧、前記目標過給圧、及び、前記推定過給圧の間の大小関係を評価する連立不等式であって、前記過給圧センサが正常な場合には成り立つことのない第１の連立不等式が成り立つ場合に第１の異常フラグを立てる手段と、を備え、
前記第１の連立不等式は、前記計測過給圧と前記推定過給圧との差の大きさが第３閾値よりも大きいことを表す式と、前記目標過給圧に対する前記計測過給圧と前記推定過給圧の各誤差の符号が異符号であることを表す式との組み合わせである過給機付き内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給圧センサにより計測された過給圧が目標過給圧になるように過給圧制御用アクチュエータを操作する過給機付き内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、過給圧制御に関する異常を自己診断する機能を備えた制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエストゲートバルブや可変ノズル等、過給圧を能動的に変化させることができるアクチュエータを備えた過給機付き内燃機関が知られている。この種の内燃機関の吸気量制御では、目標空気量に応じて目標過給圧が決定され、過給圧センサにより計測された過給圧が目標過給圧になるようにアクチュエータの操作量がフィードバック制御されている。【０００３】
上記の過給圧フィードバック制御において、過給圧センサは過給圧を精度良く制御する上で重要な役割を果たしている。ところが、他のセンサの場合と同様、過給圧センサが常に正常に機能しているという保証はない。断線や短絡、或いはセンサ素子の劣化等、何らかの異常が過給圧センサに発生する場合がある。そのような場合に過給圧センサの出力値に基づくフィードバック制御を行ったとしても、実際の過給圧を目標過給圧に追従させることはできない。このため、過給圧フィードバック制御を行う過給機付き内燃機関では、過給圧センサの異常を速やかに且つ正しく診断することができる自己診断機能が必要とされている。【０００４】
過給圧センサの異常診断の方法としては、例えば、特開２００６―２０７５０９号公報に開示されている方法が知られている。この公報に開示された方法によれば、内燃機関の所定負荷領域における基準過給圧と過給圧センサによる計測で得られた過給圧との差が計算され、その差が所定値を超えている場合には過給圧センサに異常が生じていると判断される。【０００５】
ところが、計測過給圧が基準過給圧から乖離しているからといって、必ずしも過給圧センサの異常がその原因であるとは限らない。過給圧制御に用いられているアクチュエータに異常が生じている場合にも、過給圧センサによる計測で得られる過給圧は基準過給圧から乖離した値となる。例えば、アクチュエータとしてウエストゲートバルブを例にとると、ウエストゲートバルブが作動不良によって開かなくなった場合には、目標通りに過給圧を低下させることができなくなる。このような場合、過給圧センサにより計測された過給圧は基準過給圧よりも高い値を示すことになるため、上記公報に記載の方法によれば、過給圧センサに異常が生じているとの誤診断がなされてしまう。【０００６】
このようなことから、過給機付き内燃機関の制御装置が備える自己診断機能には、過給圧センサの異常をアクチュエータの異常と区別して診断できることが求められる。【０００７】
なお、本発明に関連する先行技術としては、上記公報に記載の技術も含めて以下に列挙する各特許文献に記載の技術を挙げることができる。例えば、特開２００７―００９８７７号公報には、ウエストゲートバルブに対する制御デューティ値を所定量ずつ変化させる毎に制御デューティ値に対応する目標過給圧と実過給圧との偏差を算出し、この偏差を異常判定値と比較することによってウエストゲートバルブの異常を判定することが記載されている。しかし、同公報に記載の技術は過給圧センサが正常であることを前提としており、ウエストゲートバルブの異常を過給圧センサの異常と区別して診断するようにはなっていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２０７５０９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０６８１１号公報
【特許文献３】特開平１１−３５１０４２号公報
【特許文献４】特開２００７−００９８７７号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みなされたもので、アクチュエータの操作によって過給圧を変化させることができる過給機付き内燃機関において、過給圧のモニタに用いられる過給圧センサの異常を正確に検出することを目的とする。そして、そのような目的のために、本発明は、次のように動作するように構成された過給機付き内燃機関の制御装置を提供する。
【００１０】
本発明に係る制御装置は、過給圧センサにより計測された過給圧が目標過給圧になるようにアクチュエータを操作するとともに、内燃機関の吸気通路を流れる空気の流量の計測値を取得し、その計測空気流量に基づいて推定過給圧を計算する。空気流量の計測にはエアフローメータを用いることができ、計測空気流量に基づく推定過給圧の計算には物理モデルを用いることができる。
【００１１】
計測空気流量から計算される推定過給圧はほぼ実際の過給圧に相当している。よって、過給圧センサもアクチュエータもともに正常であるならば、計測過給圧と目標過給圧と推定過給圧はほぼ等しくなっているはずである。しかし、過給圧センサとアクチュエータの何れかに異常が起きている場合には、計測過給圧と目標過給圧と推定過給圧との間で大きさに差が生じる。しかも、過給圧センサに異常が起きている場合とアクチュエータに異常が起きている場合とでは、計測過給圧と目標過給圧と推定過給圧との間の大小関係は異なったものとなる。よって、単に計測過給圧と目標過給圧との間の大小関係を１つの不等式で評価するのではなく、推定過給圧も含めた大小関係を連立不等式によって評価することで、過給圧センサの異常をアクチュエータの異常と区別して正確に検出することができる。
【００１２】
そこで、本発明に係る制御装置は、計測過給圧、目標過給圧、及び、推定過給圧の間の大小関係を評価する連立不等式であって、過給圧センサが正常な場合には成り立つことのない第１の連立不等式が成り立つ場合に第１の異常フラグを立てる。この第１の異常フラグが立ったことにより、過給圧センサに異常が起きていることを知ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る制御装置は、より好ましくは、計測過給圧、目標過給圧、及び、推定過給圧の間の大小関係を評価する連立不等式であって、第１の連立不等式とは同時には成り立つことがなく且つアクチュエータが正常な場合には成り立つことのない第２の連立不等式が成り立つ場合には第２の異常フラグを立てる。この第２の異常フラグが立ったことにより、アクチュエータに異常が起きていることを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る制御装置が用いられる過給機付き内燃機関の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ウエストゲートバルブに異常が起きた場合の計測過給圧、目標過給圧、及び、推定過給圧の各挙動を示す図である。
【図４】過給圧センサに異常が起きた場合の計測過給圧、目標過給圧、及び、推定過給圧の各挙動を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る制御装置によって実行される異常診断のためのルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る制御装置によって実行される異常診断のためのルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る制御装置によって実行される異常診断のためのルーチン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】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
【００１６】
本実施の形態に係る制御装置が用いられる内燃機関（以下、エンジン）は、ウエストゲートバルブを有する過給エンジンであり、より詳しくは、スロットルによる空気量の調整によってトルクを制御することのできる４サイクルレシプロエンジンである。図１は、本実施の形態に係る制御装置が用いられる過給エンジンの構成を示す概略図である。本実施の形態に係る過給エンジンは、吸気通路１０に設けられたコンプレッサ３２と排気通路２０に設けられたタービン３４とからなるターボ過給機３０を備えている。吸気通路１０はエンジン本体２に取り付けられた吸気マニホールド１８に接続されている。吸気通路１０の入口にはエアクリーナ１２が設けられ、その下流であってコンプレッサ３２よりも上流には空気流量を計測するためのエアフローメータ４２が配置されている。吸気通路１０におけるコンプレッサ３２とスロットル１６との間にはインタークーラ１４が設けられている。インタークーラ１４の出口には、スロットル１６の上流部の圧力、すなわち、過給圧を計測するための過給圧センサ４４が取り付けられている。また、吸気通路１０には、コンプレッサ３２の下流側から上流側へコンプレッサ３２をバイパスして空気を再循環させるためのエアバイパスバルブ３６が設けられている。排気通路２０はエンジン本体２に取り付けられた排気マニホールド２２に接続されている。排気通路２０には、タービン３４をバイパスして排気ガスを流すためのウエストゲートバルブ３８が設けられている。このウエストゲートバルブ３８はＥ−ＶＲＶ（Electric Vacuum Regulating Valve）によって駆動されるアクティブ制御対応のウエストゲートバルブである。
【００１７】
本実施の形態に係る制御装置は、過給エンジンを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００の機能の一部として実現される。ＥＣＵ１００には、エアフローメータ４２や過給圧センサ４４の他にもスロットル開度センサ４６、エンジン回転数センサ４８、アクセル開度センサ５０等の各種のセンサから、エンジンの運転状態や運転条件に関する様々な情報や信号が入力される。ＥＣＵ１００は、それら情報や信号に基づいてスロットル１６やウエストゲートバルブ３８等の各種のアクチュエータを操作する。ウエストゲートバルブ３８に関しては、ＥＣＵ１００からＥ−ＶＲＶに指示開度が供給される。その指示開度に従いＥ−ＶＲＶが作動することにより、ウエストゲートバルブ３８は任意の開度に動かされる。
【００１８】
図２のブロック図は、本実施の形態に係る制御装置としてのＥＣＵ１００の構成を示している。図２に示す構成によれば、ＥＣＵ１００は、目標過給圧演算ユニット１０２とフィードバックコントローラ１０４と過給圧推定ユニット１０６と異常診断ユニット１０８とから構成されている。ただし、これらの要素１０２，１０４，１０６，１０８は、ＥＣＵ１００が有する種々の機能のうち過給圧フィードバック制御と異常診断とに関する要素のみに着目して図で表現したものである。したがって、図２はＥＣＵ１００がこれらの要素のみで構成されていることを意味するものではない。なお、ＥＣＵ１００は自動車用のコンピュータであって、各要素はメモリに記憶されたソフトウェアがＣＰＵで実行されたときに仮想的に実現される。
【００１９】
目標過給圧演算ユニット１０２は、過給圧フィードバック制御のための目標過給圧Pictを演算する。目標過給圧Pictの演算には、エンジン回転数センサ４８によって計測されたエンジン回転数NEと、アクセル開度センサ５０によって計測されたアクセルペダル開度APとが用いられる。目標過給圧演算ユニット１０２はこれらの情報に基づいて目標空気量を決定し、目標空気量に応じて目標過給圧Pictを決定する。
【００２０】
フィードバックコントローラ１０４は、フィードバック制御によってウエストゲートバルブ３８の操作量である指示開度θwgvを決定する。そのフィードバック制御では、目標過給圧演算ユニット１０２で演算された目標過給圧Pictと、過給圧センサ４４によって計測された過給圧Picmとの差が計算される。そして、目標過給圧Pictと計測過給圧Picmとの差に対するＰＩ制御によって指示開度θwgvが算出される。
【００２１】
過給圧推定ユニット１０６は、エアフローメータ４２により計測された空気流量mafmに基づいて推定過給圧Piceを演算する。推定過給圧Piceの演算には、過給エンジンにおける空気の挙動を物理的にモデル化した物理モデルが用いられる。この物理モデルは、複数の要素モデル、すなわち、インタークーラモデルＭ１、スロットルモデルＭ２、吸気マニホールドモデルＭ３及び吸気弁モデルＭ４から構成されている。以下、推定過給圧Piceの演算に用いられる各要素モデルの内容について説明する。ただし、これらの要素モデルはそれぞれに公知であり、また、それ自体は本発明における特徴点ではないことから、数式やマップ等の各要素モデルの詳細については記載を省略する。
【００２２】
インタークーラモデルＭ１は、吸気通路１０におけるインタークーラ１４内の空気に関する保存則に基づいて構築された物理モデルである。インタークーラモデルＭ１としては、具体的にはエネルギー保存則の式と流量保存則の式とが用いられている。インタークーラモデルＭ１では、エアフローメータ４２により計測された空気流量mafmがインタークーラ１４に流入する空気の流量として用いられ、後述するスロットルモデルＭ２で算出されたスロットル流量mtがインタークーラ１４から流出する空気の流量として用いられる。そして、これらの入力情報に基づいてスロットル上流圧力としての過給圧Picが算出される。
【００２３】
スロットルモデルＭ２は、スロットル１６を通過する空気の流量を算出するためのモデルであって、具体的には、スロットル１６の前後の差圧、スロットル開度により決まる流路面積、及び流量係数を基本とするオリフィスの流量式が用いられている。スロットルモデルＭ２では、スロットル開度センサ４６により計測されたスロットル開度TA、インタークーラモデルＭ１で算出された過給圧Pic、及び後述する吸気マニホールドモデルＭ３で算出された吸気マニホールド圧Pm等の情報が入力され、それらの入力情報からスロットル流量mtが算出される。
【００２４】
吸気マニホールドモデルＭ３は、吸気マニホールド１８内の空気に関する保存則に基づいて構築された物理モデルである。吸気マニホールドモデルＭ３としては、具体的にはエネルギー保存則の式と流量保存則の式とが用いられている。吸気マニホールドモデルＭ３では、スロットルモデルＭ２で算出されたスロットル流量mt、及び後述する吸気弁モデルＭ４で算出された吸気弁流量mc等の情報が入力され、それらの入力情報から吸気マニホールド圧Pmが算出される。
【００２５】
吸気弁モデルＭ４は、吸気弁流量と吸気マニホールド圧との関係について調べた実験の結果に基づくモデルである。実験で得られた経験則により、吸気弁モデルＭ４においては吸気弁流量と吸気マニホールド圧との関係が直線で近似されている。その直線の方程式の係数は定数ではなく、エンジン回転数、ウエストゲートバルブ開度、吸気弁のバルブタイミング、排気弁のバルブタイミング等によって決まる変数である。吸気弁モデルＭ４では、吸気マニホールドモデルＭ３で算出された吸気マニホールド圧Pmの他、エンジン回転数NEやウエストゲートバルブ指示開度θwgv等の情報が入力され、それらの入力情報から吸気弁流量mcが算出される。
【００２６】
ＥＣＵ１００は、過給圧推定ユニット１０６で計算される各種パラメータのうち、インタークーラモデルＭ１で算出された過給圧Picを推定過給圧Piceとして取り出す。
【００２７】
異常診断ユニット１０８は、過給圧制御に関係するデバイス、すなわち、過給圧センサ４４とウエストゲートバルブ３８の異常を診断する。過給圧センサ４４の異常とウエストゲートバルブ３８の異常は区別される。過給圧センサ４４に異常がある場合、異常診断ユニット１０８は第１の異常フラグFLG1を立て（フラグFLG1の値を１にする）、ウエストゲートバルブ３８に異常がある場合、異常診断ユニット１０８は第２の異常フラグFLG2を立てる（フラグFLG2の値を１にする）。異常診断ユニット１０８による異常診断には、目標過給圧演算ユニット１０２で演算された目標過給圧Pict、過給圧センサ４４により計測された計測過給圧Picm、そして、過給圧推定ユニット１０６で推定された推定過給圧Piceが用いられる。以下、これらの情報を用いた異常診断の方法について図を用いて説明する。
【００２８】
ＥＣＵ１００はフィードバックコントローラ１０４によって過給圧フィードバック制御を行っているので、過給圧センサ４４とウエストゲートバルブ３８が共に正常であるならば、実際の過給圧は目標過給圧Pictにほぼ一致しているはずである。ここで、実際の過給圧に相当するのが過給圧センサ４４によって直接計測される計測過給圧Picmであり、また、計測空気流量mafmに基づき計算される推定過給圧Piceである。よって、過給圧センサ４４とウエストゲートバルブ３８が共に正常であるならば、目標過給圧Pict、計測過給圧Picm及び推定過給圧Piceはほぼ一致しているはずである。
【００２９】
しかし、ウエストゲートバルブ３８が何らかの異常により指示開度θwgv通りに作動しなくなった場合、実際の過給圧を目標過給圧Pictに一致させることはできなくなる。その結果、実際過給圧に相当する計測過給圧Picmは目標過給圧Pictに対して大きく乖離することになる。一方、推定過給圧Piceは計測空気流量mafmに基づき計算される実際過給圧の推定値であることから、ウエストゲートバルブ３８の異常の有無とは関係なく、推定過給圧Piceは計測過給圧Picmに対して一定の誤差の範囲に収まっている。
【００３０】
図３は、ウエストゲートバルブ３８が指示開度θwgvよりも閉じている場合の目標過給圧Pictと計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとの関係を示している。ウエストゲートバルブ３８が指示開度θwgvよりも閉じている場合、実際過給圧は目標過給圧Pictよりも大きくなる。その結果、実際過給圧の計測値である計測過給圧Picmは目標過給圧Pictより大きくなる。過給圧が大きくなれば空気流量も大きくなることから、計測空気流量mafmに基づき計算される推定過給圧Piceも目標過給圧Pictより大きくなる。逆に、ウエストゲートバルブ３８が指示開度θwgvよりも開いている場合には、過給不足によって計測過給圧Picmは目標過給圧Pictよりも小さくなる。過給圧が不足すれば空気流量も少なくなることから、計測空気流量mafmに基づき計算される推定過給圧Piceも目標過給圧Pictより小さくなる。
【００３１】
一方、過給圧センサ４４に異常が発生した場合には、過給圧センサ４４の出力値から得られる計測過給圧Picmと計測空気流量mafmに基づき計算される推定過給圧Piceとは一致しなくなり、両者は一定の誤差の範囲を超えて乖離するようになる。さらに、過給圧センサ４４に異常が発生した場合には、ウエストゲートバルブ３８に異常が発生した場合と同様に適正な過給圧フィードバック制御を行うことができず、実際過給圧を目標過給圧Pictに一致させることはできなくなる。その結果、実際過給圧の推定値である推定過給圧Piceと目標過給圧Pictとは大きく乖離することになる。
【００３２】
図４は、過給圧センサ４４の異常により計測過給圧Picmが正しい値を示さず、計測過給圧Picmが実際値よりも小さい値になっている場合の目標過給圧Pictと計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとの関係を示している。過給圧フィードバック制御では計測過給圧Picmと目標過給圧Pictとの差を解消するようにウエストゲートバルブ３８の指示開度θwgvが決定されるため、計測過給圧Picmが実際値よりも小さい値を示す場合、過給圧フィードバック制御によって実現される実際過給圧は目標過給圧Pictよりも大きくなる。過給圧が大きくなれば空気流量も大きくなることから、計測空気流量mafmに基づき計算される推定過給圧Piceは目標過給圧Pictより大きくなる。つまり、この場合、計測過給圧Picmが目標過給圧Pictよりも小さくなる一方、推定過給圧Piceは目標過給圧Pictよりも大きくなる。逆に、計測過給圧Picmが実際値よりも大きい値になっている場合には、その不正確な計測過給圧Picmに基づいて過給圧フィードバック制御が行われる結果、計測過給圧Picmが目標過給圧Pictよりも大きくなる一方、推定過給圧Piceは目標過給圧Pictよりも小さくなる。
【００３３】
以上の例から分かるように、過給圧センサ４４とウエストゲートバルブ３８の何れかに異常が起きている場合には、目標過給圧Pictと計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとの間で大きさに差が生じる。しかも、過給圧センサ４４に異常が起きている場合とウエストゲートバルブ３８に異常が起きている場合とでは、目標過給圧Pictと計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとの間の大小関係は異なったものとなる。
【００３４】
このようなことから、目標過給圧Pictと計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとの間の大小関係に関し、ウエストゲートバルブ３８に異常が起きている場合には成立せず、ウエストゲートバルブ３８は正常で過給圧センサ４４に異常が起きている場合にのみ成立する不等式が考えられる。また、過給圧センサ４４に異常が起きている場合には成立せず、過給圧センサ４４は正常でウエストゲートバルブ３８に異常が起きている場合にのみ成立する不等式も考えられる。ただし、それらの不等式は単一の式ではなく、少なくとも２つの不等式からなる連立不等式のはずである。異常が起きているかどうか診断するための不等式と、その異常が過給圧センサ４４とウエストゲートバルブ３８のどちらに起きているのか診断するための不等式が必要だからである。
【００３５】
本実施の形態では、上述の連立不等式を次のように定めている。まず、過給圧センサ４４に異常が起きていることを判断するための第１の連立不等式は次の通りである。この連立不等式は目標過給圧Pictと計測過給圧Picmとの差の大きさが第１閾値αよりも大きいことを表す式(1A)と、計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとの差の大きさが第２閾値βよりも大きいことを表す式(1B)との組み合わせである。
|Pict−Picm|＞α  …式(1A)
|Picm−Pice|＞β  …式(1B)
【００３６】
次に、ウエストゲートバルブ３８に異常が起きていることを判断するための第２の連立不等式は次の通りである。この連立不等式は目標過給圧Pictと計測過給圧Picmとの差の大きさが第１閾値αよりも大きいことを表す式(2A)と、計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとの差の大きさが第２閾値β以下であることを表す式(2B)との組み合わせである。第２の連立不等式を構成する式(2B)と第１の連立不等式を構成する式(1B)との関係から分かるように、これらの２つの連立不等式が同時に成り立つことは無い。
|Pict−Picm|＞α  …式(2A)
|Picm−Pice|≦β  …式(2B)
【００３７】
上記の各連立不等式における閾値α，βの値は、エンジンの実機を用いた適合によって決定される。上記の第１の連立不等式が成り立つ場合、異常診断ユニット１０８は第１の異常フラグFLG1の値を１にする。一方、上記の第２の連立不等式が成り立つ場合、異常診断ユニット１０８は第２の異常フラグFLG2の値を１にする。
【００３８】
以上述べた異常診断の方法は、ＥＣＵ１００が図５のフローチャートに示すルーチンを実行することによって実施される。ＥＣＵ１００による異常診断ルーチンの実行は制御周期毎に行われる。異常診断ルーチンの最初のステップＳ１０２では、エアフローメータ４２によって計測された空気流量mafmに基づいて推定過給圧Piceが算出される。
【００３９】
次のステップＳ１０４では、目標過給圧Pictと計測過給圧Picmとの差の大きさが第１閾値αよりも大きいかどうか判定される。その判定結果が否定であるならば、過給圧センサ４４にもウエストゲートバルブ３８にも異常は起きていないと判断することができる。よって、ステップＳ１０４の判定結果が否定の場合、両フラグFLG1，FLG2の値はゼロのまま保持される。
【００４０】
ステップＳ１０４の判定結果が肯定の場合、さらに、ステップＳ１０６の判定が行われる。ステップＳ１０６では、計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとの差の大きさが第２閾値βよりも大きいかどうか判定される。その判定結果が肯定であるならば、ＥＣＵ１００による処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、過給圧センサ４４に異常が起きていることを表す第１の異常フラグFLG1の値が１にされる。一方、ステップＳ１０６の判定結果が否定であるならば、ＥＣＵ１００による処理はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）３８に異常が起きていることを表す第２の異常フラグFLG2の値が１にされる。
【００４１】
なお、何れかの異常フラグFLG1，FLG2が立った場合、ＥＣＵ１００はインストルメントパネルに設けられた異常を示すランプを点灯させるとともに、その異常が過給圧センサ４４とウエストゲートバルブ３８のどちらなのかを表す異常コードをメモリに記録する。記録された異常コードは車両の点検時に診断器によって読み出され、車両整備士は診断器に表示される異常コードを見てどこに異常が起きているのかを特定する。
【００４２】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を参照して説明する。
【００４３】
本実施の形態に係る制御装置は、実施の形態１と同様に、図１のように構成される過給エンジンに用いられ、過給エンジンを制御するＥＣＵ１００の機能の一部として実現される。また、制御装置としてのＥＣＵ１００は、実施の形態１と同様に、図２に示す構成を有している。
【００４４】
本実施の形態に係る制御装置と実施の形態１に係る制御装置との相違点は、制御装置としてのＥＣＵ１００による異常診断の方法にある。より詳しくは、異常診断に用いる連立不等式が実施の形態１のものとは異なっている。まず、過給圧センサ４４に異常が起きていることを判断するための第１の連立不等式として、本実施の形態では以下の式(3A)及び式(3B)からなる連立不等式が用いられる。式(3A)は計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとの差の大きさが第３閾値γよりも大きいことを表す不等式であり、式(3B)は目標過給圧Pictに対する計測過給圧Picmと推定過給圧Piceの各誤差の符号が異符号であることを表す不等式である。図４の例に示すように、過給圧センサ４４に異常に起きている状況で過給圧フィードバック制御を行った場合、計測過給圧Picmと推定過給圧Piceとが大きく乖離するとともに、目標過給圧Pictに対する計測過給圧Picmの大小関係と目標過給圧Pictに対する推定過給圧Piceの大小関係は逆になる。式(3A)及び式(3B)からなる第１の連立不等式はこのような状況で成立する連立不等式になっている。
|Picm−Pice|＞γ  …式(3A)
(Pict−Picm)×(Pict−Pice)＜0  …式(3B)
【００４５】
次に、ウエストゲートバルブ３８に異常が起きていることを判断するための第２の連立不等式として、本実施の形態では以下の式(4A)及び式(4B)からなる連立不等式が用いられる。式(4A)は目標過給圧Pictと計測過給圧Picmとの差の大きさが第４閾値δよりも大きいことを表す不等式であり、式(4B)は目標過給圧Pictに対する計測過給圧Picmと推定過給圧Piceの各誤差の符号が同符号であることを表す不等式である。図３の例に示すように、ウエストゲートバルブ３８に異常が起きている状況で過給圧フィードバック制御を行った場合は、目標過給圧Pictと計測過給圧Picmとは大きく乖離するものの、推定過給圧Piceは計測過給圧Picmに対して一定の誤差範囲に収まっている。式(4A)及び式(4B)からなる第２の連立不等式はこのような状況で成立する連立不等式になっている。なお、第２の連立不等式を構成する式(4B)と第１の連立不等式を構成する式(3B)との関係から分かるように、これらの２つの連立不等式が同時に成り立つことは無い。
|Pict−Picm|＞δ  …式(4A)
(Pict−Picm)×(Pict−Pice)＞0  …式(4B)
【００４６】
上記の各連立不等式における閾値γ，δの値は、エンジンの実機を用いた適合によって決定される。上記の第１の連立不等式が成り立つ場合、異常診断ユニット１０８は第１の異常フラグFLG1の値を１にする。一方、上記の第２の連立不等式が成り立つ場合、異常診断ユニット１０８は第２の異常フラグFLG2の値を１にする。
【００４７】
以上述べた異常診断の方法は、ＥＣＵ１００が図６のフローチャートに示すルーチンと図７のフローチャートに示すルーチンとをそれぞれ実行することによって実施される。図６のフローチャートに示すルーチンは過給圧センサ４４の異常を診断するためのルーチンであり、ＥＣＵ１００はこのルーチンを制御周期毎に実行する。この異常診断ルーチンの最初のステップＳ２０２では、エアフローメータ４２によって計測された空気流量mafmに基づいて推定過給圧Piceが算出される。
【００４８】
次のステップＳ２０４では、上記の式(3A)が成立するかどうか判定される。その判定結果が否定であるならば、過給圧センサ４４には異常は起きていないと判断することができるため、第１の異常フラグFLG1の値はゼロのまま保持される。
【００４９】
ステップＳ２０４の判定結果が肯定の場合、さらに、ステップＳ２０６の判定が行われる。ステップＳ２０６では、上記の式(3B)が成立するかどうか判定される。その判定結果が否定であるならば、過給圧センサ４４には異常は起きていないと判断することができるため、第１の異常フラグFLG1の値はゼロのまま保持される。一方、ステップＳ２０６の判定結果が肯定であるならば、ＥＣＵ１００による処理はステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、過給圧センサ４４に異常が起きていることを表す第１の異常フラグFLG1の値が１にされる。
【００５０】
図７のフローチャートに示すルーチンはウエストゲートバルブ３８の異常を診断するためのルーチンであり、ＥＣＵ１００はこのルーチンも制御周期毎に実行する。この異常診断ルーチンの最初のステップＳ３０２では、エアフローメータ４２によって計測された空気流量mafmに基づいて推定過給圧Piceが算出される。
【００５１】
次のステップＳ３０４では、上記の式(4A)が成立するかどうか判定される。その判定結果が否定であるならば、ウエストゲートバルブ３８には異常は起きていないと判断することができるため、第２の異常フラグFLG2の値はゼロのまま保持される。
【００５２】
ステップＳ３０４の判定結果が肯定の場合、さらに、ステップＳ３０６の判定が行われる。ステップＳ３０６では、上記の式(4B)が成立するかどうか判定される。その判定結果が否定であるならば、ウエストゲートバルブ３８には異常は起きていないと判断することができるため、第２の異常フラグFLG1の値はゼロのまま保持される。一方、ステップＳ３０６の判定結果が肯定であるならば、ＥＣＵ１００による処理はステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、ウエストゲートバルブ３８に異常が起きていることを表す第２の異常フラグFLG2の値が１にされる。
【００５３】
その他．
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、実施の形態２において第１の連立不等式を構成している式(3A)に代えて、第２の連立不等式を構成している式(4A)と同じ不等式を用いてもよい。
【００５４】
また、実施の形態１，２にかかる過給エンジンはウエストゲートバルブを備えているが、過給圧を変化させるアクチュエータとしては可変容量型ターボ過給機の可変ノズルであってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
２  エンジン本体
１０  吸気通路
２０  排気通路
３０  ターボ過給機
３２  コンプレッサ
３４  タービン
３８  ウエストゲートバルブ
４２  エアフローメータ
４４  過給圧センサ
１００  ＥＣＵ（制御装置）
１０２  目標過給圧演算ユニット
１０４  フィードバックコントローラ
１０６  過給圧推定ユニット
１０８  異常診断ユニット
Ｍ１  インタークーラモデル
Ｍ２  スロットルモデル
Ｍ３  吸気マニホールドモデル
Ｍ４  吸気弁モデル
【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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【図７】
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