(57)【要約】【課題】燃料を内燃機関の回転エネルギに変換する際の制御対象の制御量を所望に制御するために操作されるアクチュエータについて、その応答性の異常の有無を適切に診断することが困難なこと。【解決手段】目標燃圧をステップ状に変化させる際の実燃圧の挙動を監視する。ケース１の異常では、実燃圧が目標燃圧に到達する所要時間は、正常品のものと一致している。しかし、図３（ｂ）に示すように、実燃圧の時間微分値の最大値は、正常品のものと相違する。このため、実燃圧の時間微分値の最大値について予め正常領域を設定しておき、これから外れるときに異常と判断する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を内燃機関の回転エネルギに変換する際の制御対象の制御量を所望に制御するために操作されるアクチュエータについて、その異常の有無を診断する内燃機関の異常診断装置において、
前記アクチュエータの操作量及び前記制御量のいずれかの目標値が変化する状況下、前記目標値に向けて変化する過程における前記いずれかの挙動を監視する監視手段と、
前記監視される挙動に基づき、前記アクチュエータの応答性の異常の有無を判断する判断手段とを備えることを特徴とする内燃機関の異常診断装置。
【請求項２】
前記監視手段は、前記目標値に到達する前の前記いずれかの検出値に基づき、前記いずれかの時間変化を定量化する手段を備え、
前記判断手段は、前記定量化された量に基づき前記判断を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の異常診断装置。
【請求項３】
燃料を内燃機関の回転エネルギに変換する際の制御対象の制御量を所望に制御するために操作されるアクチュエータについて、その異常の有無を診断する内燃機関の異常診断装置において、
前記アクチュエータの操作量及び前記制御量のいずれかの目標値が変化する状況下、所定期間における前記いずれかについての複数の検出値に基づき、前記いずれかの時間変化を定量化する手段と、
前記定量化された量に基づき、前記アクチュエータの応答性の異常の有無を判断する判断手段とを備えることを特徴とする内燃機関の異常診断装置。
【請求項４】
前記定量化された量が、所定期間における前記いずれかの時間微分相当量であることを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の異常診断装置。
【請求項５】
前記目標値を強制的に変化させる手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の異常診断装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記内燃機関において燃焼に供される流体の状態量を制御するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、高圧状態で蓄圧室内に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁を備えるものであり、
前記アクチュエータは、前記蓄圧室内に燃料を圧送する燃料ポンプであり、
前記いずれかは、制御対象の制御量としての前記蓄圧室内の燃料の圧力であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、排気系の排気を吸気系に還流させる排気還流通路と、該排気還流通路の流路面積を調節するバルブとを備えるものであり、
前記アクチュエータは、前記バルブであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、排気系に備えられるタービンホイールの上流側の排気の流量特性を電気的に調節可能な過給機を備えるものであり、
前記アクチュエータは、前記過給機であり、
前記いずれかは、制御対象の制御量としての過給圧であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の診断装置と、
前記アクチュエータとを備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を内燃機関の回転エネルギに変換する際の制御対象の制御量を所望に制御するために操作されるアクチュエータについて、その異常の有無を診断する内燃機関の異常診断装置及び内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１に見られるように、内燃機関の電子制御装置と通信しつつ、内燃機関のアクチュエータの異常の有無を診断するものも提案されている。詳しくは、内燃機関の排気系の排気を吸気系に還流させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）内の流路面積を調節するＥＧＲバルブに対して、開動作指令を出した後、所定期間経過後にＥＧＲバルブが開弁していないときに異常と判断する。これにより、ＥＧＲバルブの開動作についての異常の有無を判断することができる。
【特許文献１】特開平５−１７２７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記診断手法では、診断対象となるアクチュエータに対して操作信号を出力してから所定期間経過後の状態に基づきその異常の有無を判断するため、アクチュエータに対する動作指令が出されてから、アクチュエータが所望の動作を完了するまでの過程についてはこれを知ることができない。このため、所望の動作を完了するまでの過程におけるアクチュエータの挙動が想定したものと大きく相違する異常、すなわち応答性の異常についてはこれを適切に検出することができない。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料を内燃機関の回転エネルギに変換する際の制御対象の制御量を所望に制御するために操作されるアクチュエータについて、その応答性に関する異常の有無をより適切に診断することのできる内燃機関の異常診断装置及び内燃機関の制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００６】
請求項１記載の発明は、前記アクチュエータの操作量及び前記制御量のいずれかの目標値が変化する状況下、前記目標値に向けて変化する過程における前記いずれかの挙動を監視する監視手段と、前記監視される挙動に基づき、前記アクチュエータの応答性の異常の有無を判断する判断手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
アクチュエータの操作量の目標値（指令値）が変化すると、実際の操作量は上記目標値（指令値）の変化に対して遅れを伴いつつもこれに向けて変化する。また、制御対象の制御量の目標値が変化すると、制御量を目標値に追従させるようにアクチュエータが操作される。このため、実際の制御量は目標値の変化に対して遅れを伴いつつもこれに向けて変化する。ここで、上記発明では、これら操作量及び制御量のいずれかが目標値に向けて変化する過程におけるその挙動を監視することで、アクチュエータの応答性の異常の有無を判断する。このため、操作量及び制御量のいずれかが目標値に向けて変化する過程において想定外の挙動を示す異常の有無を適切に判断することができ、ひいてはアクチュエータの応答性に関する異常の有無をより適切に判断することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記監視手段は、前記目標値に到達する前の前記いずれかの検出値に基づき、前記いずれかの時間変化を定量化する手段を備え、前記判断手段は、前記定量化された量に基づき前記判断を行うことを特徴とする。
【０００９】
上記発明では、目標値に到達する前の操作量及び制御量のいずれかの検出値を用いることで、操作量及び制御量のいずれかが過渡的にとった値を用いて時間変化を定量化することができる。このため、この時間変化を、応答性の異常の有無を判断するうえで適切なものとすることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記アクチュエータの操作量及び前記制御量のいずれかの目標値が変化する状況下、所定期間における前記いずれかについての複数の検出値に基づき、前記いずれかの時間変化を定量化する手段と、前記定量化された量に基づき、前記アクチュエータの応答性の異常の有無を判断する判断手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
アクチュエータの操作量の目標値（指令値）が変化すると、実際の操作量は上記目標値（指令値）の変化に対して遅れを伴いつつもこれに向けて変化する。また、制御対象の制御量の目標値が変化すると、制御量を目標値に追従させるようにアクチュエータが操作される。このため、実際の制御量は目標値の変化に対して遅れを伴いつつもこれに向けて変化する。ここで、上記発明では、これら操作量及び制御量のいずれかが目標値に向けて変化する際に、所定期間におけるいずれかについての複数の検出値に基づきその時間変化を定量化する。このため、所定期間における操作量及び制御量のいずれかの挙動を適切に定量化することができ、ひいてはアクチュエータの応答性を適切に定量化することができる。このため、アクチュエータの応答性に関する異常の有無をより適切に判断することができる。
【００１２】
なお、上記複数の検出値は、操作量や制御量が目標値となる前のタイミングにおける検出値を含むか、あるいは、正常なアクチュエータが目標値となるまでに要する時間よりも短い時間周期で検出された検出値とすることが望ましい。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記定量化された量が、所定期間における前記いずれかの時間微分相当量であることを特徴とする。
【００１４】
正常なアクチュエータを用いた場合の操作量及び制御量のいずれかの時間微分値は、ある範囲内となると考えられる。これに対し、アクチュエータに異常がある場合、想定外の挙動をするため、操作量及び制御量のいずれかの時間微分値が、正常なアクチュエータを用いた場合と異なると考えられる。上記発明では、この点に着目し、時間微分相当量を用いることで、アクチュエータの応答性の異常の有無を好適に判断することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記目標値を強制的に変化させる手段を更に備えることを特徴とする。
【００１６】
上記発明では、目標値を強制的に変化させる手段を備えることで、アクチュエータの応答性の異常の有無の診断の頻度を上昇させることができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記アクチュエータは、前記内燃機関において燃焼に供される流体の状態量を制御するものであることを特徴とする。
【００１８】
燃焼に供される流体の状態量を制御するアクチュエータは、幾何学的な変化を生じるものであるため、その動作に遅れが生じやすい。そして、この動作の遅れが想定したものから外れる異常、すなわち応答性の異常の有無の診断が望まれる。この点、上記発明では、上記請求項１〜５のいずれかの発明の作用効果を好適に奏することができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、高圧状態で蓄圧室内に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁を備えるものであり、前記アクチュエータは、前記蓄圧室内に燃料を圧送する燃料ポンプであり、前記いずれかは、制御対象の制御量としての前記蓄圧室内の燃料の圧力であることを特徴とする。
【００２０】
燃料ポンプの応答性が低下すると、蓄圧室内の燃圧の制御性が低下し、ひいては内燃機関の排気特性の低下を招く懸念がある。この点、上記発明では、判断手段を備えることで、こうした事態を的確に把握することができる。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、排気系の排気を吸気系に還流させる排気還流通路と、該排気還流通路の流路面積を調節するバルブとを備えるものであり、前記アクチュエータは、前記バルブであることを特徴とする。
【００２２】
上記発明において、内燃機関を圧縮着火式内燃機関とする場合、上記バルブは、吸気量を制御するためのアクチュエータとされることが多い。このため、吸気量を制御対象の制御量としてこれの検出に基づきバルブの異常の有無の判断を行えばよい。また、バルブの開度を検出する検出手段を備えるものにあっては、アクチュエータの操作量としてのバルブ開度の検出値に基づき、バルブの異常の有無の判断を行えばよい。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、排気系に備えられるタービンホイールの上流側の排気の流量特性を電気的に調節可能な過給機を備えるものであり、前記アクチュエータは、前記過給機であり、前記いずれかは、制御対象の制御量としての過給圧であることを特徴とする。
【００２４】
上記発明では、制御量としての過給圧に基づき、過給機の異常の有無を判断することができる。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の診断装置と、前記アクチュエータとを備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の異常診断装置をコモンレール式の車載ディーゼル機関の異常診断装置に適用した第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。図示されるように、ディーゼル機関１０の吸気通路１２の上流には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。また、その下流には、吸気通路１２内の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ１６が設けられている。吸気通路１２は、吸気バルブ１８の開動作によって、シリンダブロック２０及びピストン２２にて区画される燃焼室２４と連通される。燃焼室２４には、燃料噴射弁２６の先端部が突出して配置されている。これにより、燃焼室２４に燃料の噴射供給が可能となっている。
【００２８】
上記燃料噴射弁２６には、高圧燃料通路２８を介して、コモンレール３０から燃料が供給される。コモンレール３０は、燃料ポンプ３４によって加圧供給（圧送）される燃料タンク３２内の燃料を高圧状態で蓄えて且つ各気筒に共通の蓄圧室となっている。燃料ポンプ３４には、調量弁３６が設けられており、これにより、コモンレール３０に圧送される燃料量が調節される。このため、コモンレール３０内の燃圧は、圧送量によって制御可能となっている。なお、コモンレール３０には、内部の圧力を検出する燃圧センサ３８が設けられている。
【００２９】
燃焼室２４に燃料が噴射されると、燃焼室２４の圧縮によって燃料が自己着火し、エネルギが発生する。このエネルギは、ピストン２２を介して、ディーゼル機関１０の出力軸（クランク軸）の回転エネルギとして取り出される。なお、クランク軸近傍には、クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ４０が設けられている。
【００３０】
上記コモンレール３０内の燃料が燃料噴射弁２６を介して燃焼室２４に噴射され、燃焼が生じた後、燃焼に供された気体は、排気バルブ４２の開動作によって、排気として、排気通路４４に排出される。
【００３１】
排気通路４４及び吸気通路１２間には、排気通路４４内の排気を吸気通路１２に還流させる排気還流通路（ＥＧＲ通路４６）が設けられている。そして、ＥＧＲ通路４６には、その流路面積を調節するＥＧＲバルブ４８が設けられている。また、排気通路４４及び吸気通路１２には、可変ノズル式ターボチャージャ５０が設けられている。可変ノズル式ターボチャージャ５０は、タービンホイール５２の上流側の排気の流量特性を電気的に調節可能なターボチャージャである。
【００３２】
電子制御装置（ＥＣＵ６０）は、マイクロコンピュータ等を備えて構成されている。ＥＣＵ６０は、エンジンシステム内の上記各種センサの出力や、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサの出力を取り込み、これに基づき、燃料噴射弁２６や調量弁３６等のディーゼル機関１０の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の燃焼を制御する。この際、ＥＣＵ６０では、燃圧センサ３８の検出値を目標値（目標燃圧）にフィードバック制御する処理を行う。
【００３３】
図２に、ＥＵＣ６０の行う処理のうち、コモンレール３０内の燃圧の制御に関する処理を示す。
【００３４】
目標燃圧設定部Ｂ１０は、ディーゼル機関１０の運転状態に基づき、目標燃圧を設定する。詳しくは、クランク角センサ４０の検出値に応じた回転速度と、燃料噴射弁２６による噴射量とに基づき、目標燃圧を設定する。
【００３５】
選択部Ｂ１２は、通常時は、目標燃圧設定部Ｂ１０の設定する目標燃圧を出力する。偏差算出部Ｂ１４は、選択部Ｂ１２の出力する目標燃圧と、燃圧センサ３８の検出値（実燃圧）との差を算出する。
【００３６】
フィードバック量算出部Ｂ１６は、偏差算出部Ｂ１４の出力に基づき、燃料ポンプ３４のフィードバック操作量を算出する。詳しくは、比例積分微分制御によって、フィードバック操作量としての燃料ポンプ３４に対する吐出量の指令値（指令吐出量）を算出する。
【００３７】
駆動電流換算部Ｂ１８は、指令吐出量を、燃料ポンプ３４（詳しくは調量弁３６）の実際の操作信号である電流信号に換算する部分である。
【００３８】
上記処理により、燃料ポンプ３４（詳しくは調量弁３６）を操作することができ、ひいてはコモンレール３０内の燃圧を目標燃圧にフィードバック制御することができる。この際、フィードバック量算出部Ｂ１６におけるゲインの適合等によって、コモンレール３０内の燃圧の制御性を高く維持することが可能となる。
【００３９】
ただし、例えば調量弁３６のスプールの摺動不良等により、燃料ポンプ３４の応答性が低下するときには、コモンレール３０内の燃圧の制御性が低下する。このため、本実施形態では、所定の条件下、目標燃圧をテストモード時のものに変化させることで、燃料ポンプ３４の応答性の異常の有無の診断を行う。詳しくは、選択部Ｂ１２においてテストモード用の目標燃圧、すなわち、ステップ状に上昇する目標燃圧を選択することで、上記診断を行う。
【００４０】
図３（ａ）に、１点鎖線にて、テストモード時の目標燃圧の推移を示し、実線にて燃料ポンプ３４が正常である場合のコモンレール３０内の燃圧の挙動を示す。これに対し、図中、２点鎖線（ケース１）及び破線（ケース２）は、ともに燃料ポンプ３４の異常時の燃圧の挙動を示す。
【００４１】
特に、２点鎖線にて示すケース１では、例えば調量弁３６のスプールの摺動不良等により燃料ポンプ３４の吐出量が増加するタイミングが遅れる場合を示している。この場合、吐出量が増加するタイミングが遅れることで積分項が増大するため、その後の吐出量の増加量が、燃料ポンプ３４の応答性が正常であるものと比較して大きくなっている。そしてこのため、燃料ポンプ３４の応答性が正常であるものと比較して、実燃圧が目標燃圧に到達するまでの所要時間に差は生じていない。ただし、実燃圧が目標燃圧に到達した後のオーバーシュート量も燃料ポンプ３４の応答性が正常であるものと比較して大きくなっている。
【００４２】
これに対し、破線にて示すケース２では、吐出量の増加速度が低下し、フィードバック制御のゲインが過度に小さいときのような振る舞いをしている。このため、テスト期間中に、実燃圧が目標燃圧に到達しない。
【００４３】
ここで、テスト期間を、燃料ポンプ３４の応答性が正常である場合に実燃圧が目標燃圧に到達するまでの所要時間よりも過度に長くしないなら、テスト期間中に実燃圧が目標燃圧に追従したか否かに基づき、ケース２の異常についてはこれを検出することができる。しかし、こうした手法ではケース１の異常を検出することはできない。特にケース１については、実燃圧が目標燃圧に到達するまでの所要時間を検出することによっても、異常を検出することができない。
【００４４】
そこで本実施形態では、実燃圧が目標燃圧に向けて変化する過程における実燃圧の挙動に基づき、燃料ポンプ３４の応答性の異常の有無を判断する。詳しくは、本実施形態では、実燃圧の時間微分値に基づき、異常の有無の判断をする。図３（ｂ）に、本実施形態における異常の有無を判断手法を示す。
【００４５】
図示されるように、本実施形態では、実燃圧の時間微分値の最大値についての正常領域及び異常領域が定義されている。図中、実線にて示されるように、燃料ポンプ３４の応答性が正常である場合には、実燃圧の時間微分値の最大値が正常領域内に入るのに対し、ケース１の異常の場合には、上記最大値が正常領域よりも大きい値となり、また、ケース２の異常の場合には、上記最大値が正常領域よりも小さい値となる。このように、実燃圧の時間微分値を用いることで、燃料ポンプ３４の応答性の異常の有無を適切に判断することができる。
【００４６】
図３（ｂ）に示す正常領域は、正常な燃料ポンプ３４を用いて、先の図２に示した燃圧のフィードバック制御を行う際の実燃圧の検出値に基づき予め設定されるものである。この際、燃料ポンプ３４の個体差に起因して許容される様々な吐出特性のものを用いて上記設定を行うことが望ましい。ここでは、許容されるもっとも高い応答性の燃料ポンプ３４と許容されるもっとも低い応答性の燃料ポンプ３４とを用い、上記正常領域の上限及び下限を設定すればよい。ただし、この際、燃料ポンプ３４の構造上の要因以外の要因のばらつきをも考慮して正常領域を設定することが望ましい。この要因としては、例えば、使用される燃料の性状や、燃料の温度、大気圧等がある。
【００４７】
図４に、本実施形態にかかる燃料ポンプ３４の応答性の異常の有無の診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００４８】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、テストモードの実行条件が成立したか否かを判断する。本実施形態では、アイドル回転速度制御時であることを実行条件とする。これは、上記異常の有無の診断頻度を高くするためである。そして、実行条件が成立していると判断されるときには、ステップＳ１２において、テストモードを実行する。すなわち、目標燃圧をステップ状に上昇させる。続くステップＳ１４では、燃圧センサ３８によって実燃圧を複数回検出する。ここでの検出間隔は、正常な燃料ポンプ３４を用いた場合に実燃圧が目標燃圧に到達するまでの時間よりも短い時間間隔とすることが望ましい。これにより、実燃圧が目標燃圧に到達する前における実燃圧の検出値に基づく異常の有無の診断が可能となる。
【００４９】
続くステップＳ１６においては、実燃圧の時間微分値を算出する。詳しくは、これらステップＳ１４、Ｓ１６の処理は、図５に示す態様にて行われる。すなわち、燃圧センサ３８の出力は、ＥＣＵ６０内のフィルタ回路６２に入力される。そして、フィルタ回路６２の出力は、Ａ／Ｄ変換器６４にてディジタルデータに変換される。そして、必要に応じてソフトウェアによるフィルタ処理を施すフィルタ処理部Ｂ２０を通過させた後、微分演算部Ｂ２２にて微分演算がなされる。図６に、Ａ／Ｄ変換器６４によるサンプリング態様や、フィルタ処理部Ｂ２０によるフィルタ処理の態様を示す。
【００５０】
図６（ａ１）は、各気筒の圧縮上死点を示し、図６（ｂ１）は、燃料ポンプ３４のプランジャの圧送上死点を示し、図６（ｃ１）は、Ａ／Ｄ変換器６４による燃圧のサンプリングタイミングを示す。これら図６（ａ１）、図６（ｂ１）、及び図６（ｃ１）では、燃料噴射と燃料の圧送とが１対１に対応する同期システムの場合を示している。この場合、燃料の圧送後燃料の噴射前における実燃圧の安定したタイミングで燃圧をサンプリングすることで、燃料の圧送に伴う実燃圧の上昇と燃料の噴射に伴う実燃圧の低下とに起因する実燃圧の変動の影響を好適に除去しつつ実燃圧の時間微分値を算出することができる。
【００５１】
一方、図６（ａ２）、図６（ｂ２）、及び図６（ｃ２）では、燃料噴射と燃料の圧送とが１対１に対応しない非同期システムの場合を示している。詳しくは、５気筒の内燃機関において、圧送周期が「２４０°ＣＡ」間隔であって且つ燃料噴射周期が「１４４°ＣＡ」間隔となるものを想定している。この場合、燃料噴射周期（「１４４°ＣＡ」）で実燃圧をサンプリングする場合、サンプリングされる実燃圧は、サンプリングタイミングと燃料の圧送タイミングとの時間差の影響を大きく受ける。また、圧送の周期（「２４０°ＣＡ」）で実燃圧をサンプリングする場合、サンプリングされる実燃圧は、サンプリングタイミングと燃料の噴射タイミングとの時間差の影響を大きく受ける。このため、実燃圧の時間微分値には、燃料ポンプ３４の応答性のみならず、燃料噴射によるコモンレール３０内の燃圧の変動が反映されたものとなる。
【００５２】
このため、図６（ｃ２）では、先の図５に示したフィルタ処理部Ｂ２０によって、実燃圧のディジタルデータに更にフィルタ処理を施す。ここでは、前回の実燃圧と今回のサンプリング値との双方に係数ａ、ｂ（ａ＋ｂ＝１）を乗算して加算することで今回の実燃圧を算出するいわゆる加重平均処理を施す場合を例示している。また、図６（ｃ３）では、これに代えて、燃料噴射周期と燃料の圧送周期との最小公倍数である「７２０°ＣＡ」周期で実燃圧をサンプリングする例を示す。このように燃料噴射周期と燃料の圧送周期との公倍数を実燃圧のサンプリング周期とすることでも、時間微分値から燃料噴射によるコモンレール３０内の燃圧の変動の影響を除去することができる。
【００５３】
先の図４に示すステップＳ１８では、テストモードが完了したか否かを判断する。ここでは、目標燃圧をステップ状に上昇させてから規定のテスト期間が経過したか否かを判断すればよい。そして、未だテストモードが完了していないときには、ステップＳ１０に戻る。
【００５４】
これに対し、テストモードが完了したと判断されるときには、ステップＳ２０において、実燃圧の時間微分値の最大値を算出する。続くステップＳ２２では、時間微分値の最大値が、先の図３（ｂ）に示す許容範囲（正常領域）内に入るか否かを判断する。ここで、先の図３（ｂ）に示す正常領域の設定は、実際のフィードバック制御（先の図２に示す制御）を想定して行う。更に、先の図５に示したフィルタ回路６２やフィルタ処理部Ｂ２０を用いる場合、同一のフィルタ処理を施した場合の実燃圧の時間微分値についての正常な領域を設定しておく。
【００５５】
ステップＳ２２において許容範囲内であると判断されるときには、ステップＳ２４において、燃料ポンプ３４が正常であると判断する。これに対し、ステップＳ２２において、許容範囲外であると判断されるときには、ステップＳ２６において、燃料ポンプ３４の応答性の異常があると判断する。
【００５６】
なお、ステップＳ２４、Ｓ２６の処理が完了するときや、上記ステップＳ１０において否定判断されるときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００５７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００５８】
（１）目標燃圧に向けて変化する過程における実燃圧の挙動に基づき、燃料ポンプ３４の応答性の異常の有無を判断した。これにより、燃料ポンプ３４の応答性に関する異常の有無をより適切に判断することができる。
【００５９】
（２）目標燃圧に到達する前の実燃圧の検出値に基づき、実燃圧の時間変化を定量化した。これにより、この時間変化を、応答性の異常の有無を判断するうえで適切なものとすることができる。
【００６０】
（３）所定期間における実燃圧の時間微分値の最大値によって、実燃圧の時間変化を定量化することで、燃料ポンプ３４の応答性を適切に評価することができる。
【００６１】
（４）目標燃圧を強制的に変化させるテストモードを実行することで、燃料ポンプ３４の応答性の異常の有無を診断した。これにより、燃料ポンプ３４の応答性の異常の有無の診断の頻度を上昇させることができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６３】
図７に、本実施形態にかかる燃料ポンプ３４の応答性の異常の有無の判断手法を示す。本実施形態では、目標燃圧のステップ状の上昇から実燃圧が上昇するまでの無駄時間と、実燃圧が目標燃圧に到達するまでの所要時間（追従所要時間）との双方に基づき、異常の有無を診断する。ここで、実燃圧が上昇を開始する厳密な時間を検出することは、ノイズの影響等により困難であることに鑑み、本実施形態では、実燃圧が所定圧αとなるまでの時間を無駄時間と定義する。これら無駄時間及び追従所要時間についても、先の第１の実施形態の要領で正常領域を設定することで、異常の有無を診断することができる。
【００６４】
以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）、（４）の効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６５】
図８に、ＥＣＵ６０の行う処理のうち特に吸気量のフィードバック制御に関する処理を示す。
【００６６】
ベース開度設定部Ｂ３０は、ディーゼル機関１０の運転状態に基づき、ＥＧＲバルブ４８の開度のベース値（ベース開度）を設定する。詳しくは、本実施形態では、クランク角センサ４０の検出値に応じた回転速度と、燃料噴射弁２６による噴射量とに基づき、ベース開度を、例えばマップ演算にて設定する。
【００６７】
目標吸気量設定部Ｂ３２は、ディーゼル機関１０の運転状態に基づき、吸気量の目標値を設定する。詳しくは、本実施形態では、クランク角センサ４０の検出値に応じた回転速度と、燃料噴射弁２６による噴射量とに基づき、目標吸気量を、例えばマップ演算にて設定する。
【００６８】
選択部Ｂ３４では、通常は、目標吸気量設定部Ｂ３２の出力を選択的に出力する。偏差算出部Ｂ３６では、エアフローメータ１４によって検出される吸気量（実吸気量）と選択部Ｂ３４の出力する目標吸気量との差を算出する。
【００６９】
フィードバック量算出部Ｂ３８では、偏差算出部Ｂ３６の出力に基づき、ＥＧＲバルブ４８のフィードバック補正量を算出する。詳しくは、本実施形態では、上記出力の比例積分微分演算に基づき、補正量を算出する。
【００７０】
最終開度算出部Ｂ４０では、ベース開度を補正量で補正することで、最終的な開度の指令値（目標値）を算出する。これにより、ＥＧＲバルブ４８の操作によって、実吸気量を目標吸気量にフィードバック制御することができる。
【００７１】
選択部Ｂ３４では、ＥＧＲバルブ４８の応答性の異常の有無を診断する際には、その出力をテストモードの出力に切り替える。図９（ａ）に、テストモード時の目標吸気量を示す。図示されるように、テストモード時においては、目標吸気量は、ステップ状に増大された後、所定期間固定され、次にステップ状に減少される。図９（ｂ）に、目標吸気量のステップ状の変化の開始から終了後所定期間経過までのテスト期間における実吸気量の時間微分値の正常範囲を示す。
【００７２】
本実施形態では、目標吸気量を増大させた後減少させるために、実吸気量の時間微分値の最大値及び最小値について正常領域を設定している。この正常領域の設定は、先の第１の実施形態の要領で行われる。
【００７３】
図１０に、本実施形態にかかるＥＧＲバルブ４８の応答性の異常の有無の診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１０において、先の図４に示した処理と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００７４】
この一連の処理では、ステップＳ１０においてテストモードの実行条件が成立するときには、ステップＳ１２ａにおいて、テストモードを実行すべく、目標吸気量を先の図９（ａ）に示す態様にて変化させる。続くステップＳ１４ａでは、実吸気量をサンプリングする。そして、ステップＳ１６ａでは、実吸気量の時間微分値を算出する。そして、テストモードが完了すると判断されるときには（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、ステップＳ２０ａにおいて、時間微分値の最大値及び最小値を算出し、ステップＳ２２ａにおいてこれらが許容範囲内（先の図９（ｂ）に示した正常領域内）にあるか否かを判断する。
【００７５】
なお、テストモード時におけるＥＧＲバルブ４８の開度の設定については、先の図８に示したものとする必要はない。例えば、ベース開度設定部Ｂ３０を用いることなく、フィードバック量算出部Ｂ３８のみによってＥＧＲバルブ４８の開度を設定してもよい。ただし、この場合、先の図９（ｂ）に示した正常領域は、フィードバック量算出部Ｂ３８のみによってＥＧＲバルブ４８の開度を設定した場合の正常領域とする。
【００７６】
以上説明した本実施形態によれば、ＥＧＲバルブ４８の応答性の異常の有無の診断に際し、先の第１の実施形態の上記各効果に準じた効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７７】
本実施形態では、可変ノズル式ターボチャージャ５０の応答性の異常の有無を診断する。図１１に、この異常の有無の診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１１において、先の図１０に示した処理と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００７８】
この一連の処理では、まずステップＳ１０ｂにおいて、テストモードの実行条件が成立したか否かを判断する。ここで、実行条件としては、アイドル回転速度制御時や、フューエルカット制御時を想定している。そして実行条件が成立していると判断されるときには、ステップＳ１２ｂにおいて、テストモードを実行する。ここでは、過給圧の目標値を変更する。詳しくは、アイドル回転速度制御時であるなら、例えば、先の図９（ａ）に示したように、目標値をステップ状に増大させた後、ステップ状に減少させればよい。また、フューエルカット制御時であるなら、フューエルカット制御への移行に伴う目標値の低下度合いを緩和させるか、あるいは目標値を増大させればよい。
【００７９】
続くステップＳ１４ｂは、先の図１に示した吸気圧センサ１６の検出値（実過給圧）を取得する。そして、ステップＳ１６ｂでは、実過給圧の時間微分値を算出する。この際、吸気通路１２内の圧力脈動の影響を先の第１の実施形態の要領で予め除去した後、時間微分値を算出することが望ましい。そして、テストモードが完了すると（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、ステップＳ２０ａにおいて、時間微分値の最大値や最小値を算出する。ここでは、例えばテストモードをアイドル回転速度制御時に実行させることで目標値を増減させているなら、最大値及び最小値を算出する。一方、テストモードをフューエルカット制御時に実行させることで実過給圧の低下度合いを抑制しているなら、時間微分値の最大値を算出する。
【００８０】
続くステップＳ２２ａでは、上記ステップＳ２０ａにて算出された時間微分値が許容範囲内であるか否かを判断する。ここで、許容範囲の設定は、先の第１の実施形態と同じ要領で行うことができる。なお、このテストモードにおける可変ノズル式ターボチャージャ５０の操作量の設定手法は、必ずしも通常の過給圧のフィードバック制御と同一でなくてもよい。すなわち、通常の過給圧のフィードバック制御を、ディーゼル機関１０の運転状態（例えば回転速度及び噴射量）に基づき設定されるベース操作量を、実過給圧と目標値との差に基づきフィードバック補正することによって行う場合であっても、テストモード時には、フィードバック制御のみを用いることも可能である。ただし、この場合、フィードバック制御のみで可変ノズル式ターボチャージャ５０の操作量を設定することを前提として許容範囲を設定する。
【００８１】
以上説明した本実施形態によれば、可変ノズル式ターボチャージャ５０の応答性の異常の有無の診断に際し、先の第１の実施形態の上記各効果に準じた効果を得ることができる。
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８２】
図１２に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。図示されるように、ガソリン機関７０の吸気通路７２には、その流路面積を調節する吸気絞り弁（スロットルバルブ７４）が設けられている。スロットルバルブ７４は、モータ７６によって駆動される電子制御式のバルブである。また、スロットルバルブ７４の近傍には、その開度を検出するスロットルセンサ７８が設けられている。また、吸気通路７２には、燃料噴射弁８０が設けられており、燃焼室８２には、点火プラグ８４が設けられている。
【００８３】
ＥＣＵ６０は、ガソリン機関７０のトルクを所望に制御すべく、モータ７６に操作信号を出力することでスロットルバルブ７４の開度を操作したり、燃料噴射弁８０や点火プラグ８４を操作したりする。特にＥＣＵ６０は、スロットルセンサ７８の検出値を目標値にフィードバック制御する。
【００８４】
図１３に、スロットルバルブ７４の異常の有無の診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１３において、先の図１０に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８５】
この一連の処理では、ステップＳ１０においてテストモードの実行条件が成立していると判断されると、ステップＳ１２ｃにおいて、テストモードを実行する。ここでは、スロットル開度の目標値を、例えば先の図９（ａ）に示したように、ステップ状に増大させた後、減少させる処理を行う。この際、スロットル開度の変化によるトルクの変化を抑制すべく、点火時期を補正する。すなわち、スロットルバルブ７４の開度を増大させる際には、点火時期を遅角補正し、スロットルバルブ７４の開度を減少させる際には、点火時期を進角補正する。
【００８６】
続くステップＳ１４ｃでは、スロットルセンサ７８によって検出されるスロットル開度を取得する。そして、ステップＳ１６ｃでは、スロットル開度の検出値の時間微分値を算出する。以後の処理は、先の図１０に示したものと同様である。
【００８７】
以上説明した本実施形態によれば、スロットルバルブ７４の応答性の異常の有無の診断に際し、先の第１の実施形態の上記各効果に準じた効果を得ることができる。
【００８８】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００８９】
・アクチュエータを用いた制御対象の制御量（燃圧、吸気量、過給圧等）や、アクチュエータの操作量の時間変化に基づくアクチュエータの応答性の異常の有無の判断手法としては、時間微分値の最大値や最小値、更には、無駄時間及び追従所要時間に基づくものに限らない。例えば時間による２階微分値がゼロとなるタイミングであってもよい。例えば図３（ａ）に示した例では、時間による２階微分値がゼロとなるタイミングが、正常であるものよりもケース１の異常があるものの方が遅くなっている。また、制御量や操作量の目標値の変化の前後の領域を複数に分割し、これら分割された各点に到達するまでの所要時間に基づき、異常の有無を判断してもよい。
【００９０】
・先の第２の実施形態において、ＥＧＲバルブ４８の開度を検出する手段を備えるものにあっては、アクチュエータの操作量の検出値、すなわちＥＧＲバルブ４８の開度の検出値の時間変化に基づき、その応答性の異常の有無を判断してもよい。
【００９１】
・アクチュエータの異常の有無を診断するための通常運転時とは異なるテストモードとしては、上記実施形態で例示したものに限らない。ここでは、例えばディーゼル機関１０やガソリン機関７０が車載内燃機関である場合、車両の走行状態に影響を与えない運転モードであることが望ましい。
【００９２】
・アクチュエータの異常の有無を診断するために通常運転時とは異なるテストモードを設けるものに限らず、目標値が変化する際に上記診断をしてもよい。すなわち、例えば、先の第１の実施形態において、目標燃圧の増加量及び増加速度によって、診断実行条件を定めておき、実際の増加量及び増加速度が実行条件となるときに診断を実行してもよい。この場合であっても、目標燃圧の増加量及び増加速度が実行条件となるときにおいて、正常な燃料ポンプ３４を用いた場合の実燃圧の挙動から許容範囲（正常領域）を設定することができる。ただし、通常の運転時には、アイドル回転速度制御時と比較して、実燃圧の挙動に影響を与える要素が多いため、これら要素をも実行条件に加えることが望ましい。すなわち、例えば目標燃圧の増加態様が同一であるときにはディーゼル機関１０のトルクに寄与する燃料噴射量は略同一と考えられるものの、排気系に設けられる後処理装置の再生制御のためのポスト噴射の有無によって、実燃圧の挙動が変化し得る。このため、ポスト噴射の有無のいずれか一方のみを診断実行条件としたり、またはポスト噴射の有無に応じて許容範囲を可変設定したりすることが望ましい。
【００９３】
・制御量の目標値へのフィードバック制御や、アクチュエータの操作量の目標値（指令値）へのフィードバック制御としては、目標値と検出値との差に基づく比例積分微分制御に限らない。ただし、目標値と検出値との都度の乖離度合いを示す量の累積値に基づくフィードバック制御を行うものにあっては、先の図３や図９のケース１のような変化をしやすくなるため、本発明の適用が特に有効である。
【００９４】
・応答性の異常の有無の診断対象となるアクチュエータとしては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、吸気バルブを駆動するカム軸とクランク軸との相対回転位相差を調節するバルブタイミング可変装置等、吸気バルブや排気バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。
【図２】同実施形態における燃圧のフィードバック制御の処理に関するブロック図。
【図３】燃料ポンプの応答性を示すタイムチャート。
【図４】上記実施形態にかかる燃料ポンプの異常の有無の診断処理の手順を示す流れ図。
【図５】同実施形態にかかる実燃圧の時間微分処理を示すブロック図。
【図６】同実施形態にかかる実燃圧から燃圧の微小変動を除去する手法を示すタイムチャート。
【図７】第２の実施形態にかかる応答性の異常の有無の判断手法を示すタイムチャート。
【図８】第３の実施形態にかかる吸気量のフィードバック制御の処理手順を示すブロック図。
【図９】吸気量の応答性を示すタイムチャート。
【図１０】上記実施形態にかかるＥＧＲバルブの異常の有無の診断処理の手順を示す流れ図。
【図１１】第４の実施形態にかかる可変ノズル式ターボチャージャ異常の有無の診断処理の手順を示す流れ図。
【図１２】第５の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。
【図１３】同実施形態にかかるスロットルバルブの異常の有無の診断処理の手順を示す流れ図。
【符号の説明】
【００９６】
１０…ディーゼル機関、３４…燃料ポンプ、４８…ＥＧＲバルブ、５０…可変ノズル式ターボチャージャ、６０…ＥＣＵ（異常診断装置の一実施形態）、７４…スロットルバルブ。
【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】
2008267304.tif 000008
【図７】
2008267304.tif 000009
【図８】
2008267304.tif 000010
【図９】
2008267304.tif 000011
【図１０】
2008267304.tif 000012
【図１１】
2008267304.tif 000013
【図１２】
2008267304.tif 000014
【図１３】
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