(57)【要約】【課題】ターボラグが診断結果に及ぼす影響を抑制し、精度の高い異常診断を実施することのできる過給システムを提供する。【解決手段】この過給システムは、第２の過給圧Ｐｃｍｐ（Ｂ）から第１の過給圧Ｐｃｍｐ（Ａ）を減じた差を、第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ）から第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ）を減じた差で割った商である値Ｋが、判定閾値よりも大きいときに（ステップＳ４００：ＹＥＳ）、ウェイストゲートバルブに異常が発生していると診断する（ステップＳ４２０）診断部を備えている。【選択図】図８
2016070204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉弁状態のときに、排気タービン式過給機のタービンを迂回するバイパス通路を通じた排気の流れを遮断するウェイストゲートバルブを備える過給システムであり、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出部と、
過給圧を検出する過給圧検出部と、
前記ウェイストゲートバルブに対する開弁指令がなされる条件を含む前提条件が成立している状況下での一定の積算期間における積算吸入空気量と正の相関があるパラメータを算出する算出部と、
前記パラメータを算出する際に吸入空気量を積算した前記積算期間の経過時点から前記前提条件が成立しなくなるまでの期間における一時点において検出された過給圧及び同パラメータを、同過給圧及び同パラメータを取得したときの吸入空気量が第１の領域内である場合には第１の過給圧及び第１のパラメータとして記憶し、同過給圧及び同パラメータを取得したときの吸入空気量が前記第１の領域から離れた第２の領域内である場合には第２の過給圧及び第２のパラメータとして記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記第２の過給圧から前記記憶部に記憶されている前記第１の過給圧を減じた差を、前記記憶部に記憶されている前記第２のパラメータから前記記憶部に記憶されている前記第１のパラメータを減じた差で割った商が、判定閾値よりも大きいときに、前記ウェイストゲートバルブに異常が発生していると診断する診断部と、
を備える過給システム。
【請求項２】
前記算出部は、前記積算吸入空気量と正の相関がある前記パラメータとして、前記積算期間における平均吸入空気量を算出する
請求項１に記載の過給システム。
【請求項３】
前記前提条件に、前記吸入空気量の単位時間当たりの変化量が一定の範囲内に収まっていることが含まれている
請求項１又は２に記載の過給システム。
【請求項４】
前記開弁指令は、目標過給圧が所定圧以下であるときになされるものであり、
前記前提条件に、前記開弁指令がなされる条件として、前記目標過給圧が所定圧以下であることが含まれている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の過給システム。
【請求項５】
前記記憶部は、前記積算期間が経過した時点で検出した過給圧を、前記第１の過給圧又は前記第２の過給圧として記憶する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の過給システム。
【請求項６】
前記ウェイストゲートバルブに異常が発生していることを報知する報知部を備え、
前記診断部が前記ウェイストゲートバルブに異常が発生していると診断した場合、前記報知部が前記ウェイストゲートバルブに異常が発生していることを報知する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の過給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は過給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に適用される過給システムの中には、排気エネルギーを利用して過給を行う過給システムがある。この種の過給システムは、内燃機関の吸気通路に設置されて、同吸気通路を流れる吸入空気を加圧して内燃機関の燃焼室に吐出するコンプレッサーと、内燃機関の排気通路に設置されて、同排気通路を流れる排気の流勢により動作してコンプレッサーを駆動するタービンとを備える。さらに、この種の過給システムには、その過給動作を能動的に制御するため、タービンを迂回して排気を流すバイパス通路と、そのバイパス通路を通る排気の流れを閉弁状態のときに遮断するとともに開弁状態のときに許容するウェイストゲートバルブと、を備えたものがある。
【０００３】
従来、ウェイストゲートバルブの異常を診断する異常診断を行う過給システムとして、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。前述のように排気エネルギーを利用して過給を行う過給システムでは、排気の流勢が変化してタービンの回転速度が変化することに伴ってコンプレッサーの回転速度が変化してから過給圧が変化するため、燃料噴射量やスロットル開度などの変化に対して過給圧の変化には遅れ（ターボラグ）が生じる。そこで、特許文献１に記載されている過給システムでは、ウェイストゲートバルブの開閉の切り替えを生じさせる制御信号の変化が生じてから一定の過渡期間が経過し、ターボラグが解消したと思われる時点で過給圧や吸気温度、機関回転速度などの各種のパラメータを取得する。そして、これらのパラメータに基づいて演算された吸入空気量と、ウェイストゲートバルブが正常に動作しているときの吸入空気量のデータに基づく基準値とを比較する。そしてその結果、演算した吸入空気量と基準値との乖離が所定の範囲内に収まっているときにウェイストゲートバルブが正常であることを判定し、乖離が所定の範囲を超えているときにウェイストゲートバルブが異常であると診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４‐０７４３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ターボラグが解消するまでの期間の長さは、運転条件によって変化する。そのため、特許文献１に記載されているように、一定の過渡期間が経過した時点で各種パラメータを取得するようにしたとしても、ターボラグの影響を排除することは難しい。すなわち、一定の過渡期間が経過した時点で各パラメータが取得されるため、運転条件によってはターボラグが解消していない状態で各パラメータが取得されてしまうことがある。その結果、ターボラグが解消されている状態で取得したパラメータを使用することを前提にしている診断方法では適切に異常診断を行うことができない場合が生じ、運転条件によって異常診断の精度にばらつきが生じることになる。したがって、特許文献１のように、一定の過渡期間が経過した時点の各種パラメータから吸入空気量などを推定し、それに基づいてウェイストゲートバルブの異常診断を行うようにしたとしても、異常診断を的確に行うことは困難である。
【０００６】
なお、どのような運転条件であってもターボラグが解消するほど長い過渡期間を設定すれば、こうしたターボラグの影響による精度のばらつきを解消することができる。しかし、こうした長い過渡期間を設定すると、その長い過渡期間の間にウェイストゲートバルブの開閉が切り替えられない場合でしか異常診断を行えないことになり、異常診断を実行する機会が少なくなってしまうため、こうした長い過渡期間を設定することは現実的ではない。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされてものであり、その目的は、ターボラグが診断結果に及ぼす影響を抑制し、精度の高い異常診断を実施することのできる過給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】
【０００８】
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。
上記課題を解決するための過給システムは、閉弁状態のときに、排気タービン式過給機のタービンを迂回するバイパス通路を通じた排気の流れを遮断するウェイストゲートバルブを備える過給システムである。この過給システムは、内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出部と、過給圧を検出する過給圧検出部と、前記ウェイストゲートバルブに対する開弁指令がなされる条件を含む前提条件が成立している状況下での一定の積算期間における積算吸入空気量と正の相関があるパラメータを算出する算出部と、前記パラメータを算出する際に吸入空気量を積算した前記積算期間の経過時点から前記前提条件が成立しなくなるまでの期間における一時点において検出された過給圧及び同パラメータを、同過給圧及び同パラメータを取得したときの吸入空気量が第１の領域内である場合には第１の過給圧及び第１のパラメータとして記憶し、同過給圧及び同パラメータを取得したときの吸入空気量が前記第１の領域から離れた第２の領域内である場合には第２の過給圧及び第２のパラメータとして記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されている前記第２の過給圧から前記記憶部に記憶されている前記第１の過給圧を減じた差を、前記記憶部に記憶されている前記第２のパラメータから前記記憶部に記憶されている前記第１のパラメータを減じた差で割った商が、判定閾値よりも大きいときに、前記ウェイストゲートバルブに異常が発生していると診断する診断部と、を備えている。
【０００９】
積算吸入空気量と過給圧との間には相関がある。すなわち、吸入空気量が多く、排気流量が多いほど、タービンを通過する排気流量が多くなり、排気からタービンが受け取るエネルギーが多くなる。そのため、積算期間における吸入空気量の変化履歴を反映した積算吸入空気量から積算期間の間にタービンが受け取ったエネルギーの大きさを推測することができる。また、積算吸入空気量そのものでなくても積算吸入空気量と正の相関があるパラメータを用いれば、同様に積算期間の間にタービンが受け取ったエネルギーの大きさを推測することができる。したがって、積算吸入空気量と正の相関があるパラメータを参照すれば、積算期間が経過した時点でターボラグが解消されていなかったとしても、積算期間の間にタービンが受け取ったエネルギーの大きさを推測することができる。
【００１０】
上記構成では、吸入空気量の離れた２つの領域において、積算吸入空気量と正の相関があるパラメータと過給圧とをそれぞれ取得している。ここで、第２の過給圧から第１の過給圧を減じた差を、第２のパラメータから第１のパラメータを減じた差で割った商が大きいということは、積算吸入空気量の違いによって過給圧が大きく異なることを示す。すなわち、第２の過給圧から第１の過給圧を減じた差を、第２のパラメータから第１のパラメータを減じた差で割った商が大きいということは積算吸入空気量が多いほど過給圧が高くなる傾向が顕著であることを示し、この商が小さいということは積算吸入空気量が多くても過給圧がそれほど高くならないことを示す。
【００１１】
ウェイストゲートバルブが開弁状態である場合には、積算吸入空気量が多くても過給圧はそれほど高くならない。一方でウェイストゲートバルブが閉弁状態である場合には、積算吸入空気量が多いときほど過給圧は顕著に高くなる。この関係に基づけば、上記の記憶部に記憶された各値が、開弁指令がなされる条件を含む前提条件が成立している状況下で取得した値であるにも拘わらず、上記の商が判定閾値よりも大きい場合には、開弁指令がなされているにも拘わらず、ウェイストゲートバルブが閉弁状態であると推定される。そのため、上記構成のように、上記の商を判定閾値と比較すれば、上記の商が判定閾値よりも大きいことに基づいて、ウェイストゲートバルブに異常が発生していると診断することができる。
【００１２】
このように、ある時点のパラメータのみを用いて異常診断を行うのではなく、積算期間の間における吸入空気量の変化履歴が反映された積算吸入空気量と正の相関があるパラメータを利用して異常診断を行うため、上記構成によれば、ターボラグが解消されていなかったとしても、精度の高い異常診断を行うことができるようになる。
【００１３】
すなわち、上記構成によれば、ターボラグが診断結果に及ぼす影響を抑制し、精度の高い異常診断を実施することができるようになる。
上記過給システムの一態様では、前記算出部は、前記積算吸入空気量と正の相関があるパラメータとして、前記積算期間における平均吸入空気量を算出する。
【００１４】
積算期間における積算吸入空気量が多いときには、積算期間における平均吸入空気量が多くなる。すなわち、積算期間における平均吸入空気量は、積算吸入空気量に正比例して変化するパラメータである。そのため、積算吸入空気量と正の相関があるパラメータとしては積算期間における平均吸入空気量を用いることができる。
【００１５】
上記過給システム一態様では、前記前提条件に、前記吸入空気量の単位時間当たりの変化量が一定の範囲内に収まっていることが含まれている。
吸入空気量の単位時間当たりの変化量が小さすぎる場合には過給圧の単位時間当たりの変化量が小さくなるため、ウェイストゲートバルブに異常が発生している場合と異常が発生していない場合との過給圧に差が生じにくく、過給圧に基づく異常診断の精度が低くなる可能性がある。また、吸入空気量の単位時間当たりの変化量が大きすぎる場合にはターボラグが極めて大きくなるため、積算吸入空気量と正の相関があるパラメータを用いている場合にも異常診断の精度が低くなる可能性がある。
【００１６】
これに対して、上記構成のように、異常診断を実行する際の前提条件に、吸入空気量の単位時間当たりの変化量が一定の範囲内に収まっていることを加えれば、吸入空気量の単位時間当たりの変化量が小さすぎる場合や、大きすぎる場合を避けて異常診断を行うことになる。そのため、精度の高い異常診断を実行することができるようなる。
【００１７】
上記過給システムの一態様では、前記開弁指令は、目標過給圧が所定圧以下であるときになされるものであり、前記前提条件に、前記開弁指令がなされる条件として、前記目標過給圧が所定圧以下であることが含まれている。
【００１８】
上記構成のように、目標過給圧が所定圧以下であるときに開弁指令がなされるのであれば、目標過給圧が所定圧以下であることを開弁指令がなされる条件として前提条件に加えればよい。
【００１９】
上記過給システムの一態様では、前記記憶部は、前記積算期間が経過した時点で検出した過給圧を、前記第１の過給圧又は前記第２の過給圧として記憶する。
積算期間が終了してから診断に用いる過給圧を取得するまでの期間が長くなるほど、第１の過給圧や第２の過給圧を取得するために要する時間が長くなり、異常診断に要する時間は長くなる。また、積算期間が終了してから診断に用いる過給圧を取得するまでの期間が長くなるほど、過給圧が取得されるまでの間にタービンが受け取るエネルギーが過給圧に与える影響が大きくなる。そのため、積算期間が終了してから診断に用いる過給圧を取得するまでの期間が長くなるほど、積算吸入空気量と正の相関があるパラメータと実際に取得される過給圧との相関は薄れていく。すなわち、積算期間が終了してから診断に用いる過給圧を取得するまでの期間が長くなるほど、第１の過給圧及び第２の過給圧を用いた異常診断の精度は低下する。
【００２０】
これに対して上記構成によれば、積算期間が経過した時点で検出した過給圧に基づいて異常診断が行われるため、速やかに精度の高い異常診断を実行することができる。
上記過給システムの一態様では、前記ウェイストゲートバルブに異常が発生していることを報知する報知部を備え、前記診断部が前記ウェイストゲートバルブに異常が発生していると診断した場合、前記報知部が前記ウェイストゲートバルブに異常が発生していることを報知する。
【００２１】
上記構成によれば、ウェイストゲートバルブに異常が発生していることが診断された場合に、ウェイストゲートバルブに異常が発生していることを報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態にかかる過給システムの構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態におけるエネルギーの動きを示すモデル図。
【図３】同実施形態の過給システムにおいて、吸入空気量が少ないときのスロットル開度、吸入空気量及び過給圧の推移を表すタイムチャート。
【図４】同実施形態の過給システムにおいて、吸入空気量が多いときのスロットル開度、吸入空気量及び過給圧の推移を表すタイムチャート。
【図５】同実施形態の過給システムにおける正常時及び閉固着時の平均吸入空気量と過給圧との関係をプロットしたグラフ。
【図６】過給圧センサーの個体差による過給圧の検出値の違いを示すグラフ。
【図７】同実施形態の過給システムで実行される診断処理ルーチンの処理手順を示すフローチャート（ステップＳ１００，ステップＳ２００〜Ｓ２４０，ステップＳ３００，Ｓ３１０）。
【図８】同実施形態の過給システムで実行される診断処理ルーチンの処理手順を示すフローチャート（ステップＳ３２０〜Ｓ４２０）。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、過給システムの一実施形態を、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の過給システムは、内燃機関１０の吸気通路１１に設置されたコンプレッサー３０と、同内燃機関１０の排気通路１２に設置されたタービン３１とを備える排気タービン式過給機を有する。コンプレッサー３０とタービン３１とは、機械的に連結されており、排気の流勢によるタービン３１の動作に連動して、コンプレッサー３０が駆動され、過給動作を行うよう構成されている。
【００２４】
内燃機関１０の吸気通路１１におけるコンプレッサー３０よりも上流側の部分には、吸気を浄化するエアクリーナー１３と、同吸気通路１１を通過する吸気の流量（吸入空気量ＧＡ）を検出する吸入空気量検出部としてのエアフローメーター１４とが設置されている。一方、吸気通路１１におけるコンプレッサー３０よりも下流側の部分には、上流側から順に、吸気を冷却するインタークーラー１５、過給圧Ｐを検出する過給圧検出部としての過給圧センサー１６、吸入空気量ＧＡを調整するスロットルバルブ１７、吸気の脈動を抑えるためのサージタンク１８が設けられている。
【００２５】
また、内燃機関１０には、その燃焼室２０に対する吸気通路１１の接続部である吸気ポート１９に、その吸気ポート１９を流れる吸気中に燃料を噴射するポートインジェクター２２が設置されている。また、燃焼室２０には、その内部に燃料を噴射する筒内インジェクター２３と、その内部に導入された混合気を火花着火する点火プラグ２１が設置されている。そして、燃焼室２０には、排気ポート２４を介して、上記タービン３１が設置された排気通路１２が接続されている。
【００２６】
また、この過給システムは、ウェイストゲートバルブ３５を備えている。ウェイストゲートバルブ３５は、排気通路１２におけるタービン３１よりも上流側の部分とタービン３１よりも下流側の部分とを繋ぐように設けられたバイパス通路３４に設置されている。そして、ウェイストゲートバルブ３５は、閉弁状態のときにバイパス通路３４を塞いで同バイパス通路３４を通じた排気の流れを遮断し、開弁状態のときにバイパス通路３４を通じた排気の流れを許容する。
【００２７】
ウェイストゲートバルブ３５は、負圧駆動式のダイアフラム３６に連結されている。そして、そのダイアフラム３６に導入された負圧の大きさにより、ウェイストゲートバルブ３５の開度が変更されるようになっている。ダイアフラム３６は、負圧調整バルブ３８を介して負圧ポンプ３７に接続されている。負圧ポンプ３７は、内燃機関１０のカムシャフト（図示略）の回転により動作して負圧を発生する。この内燃機関１０では、負圧ポンプ３７として、ベーンタイプの機械式ポンプが採用されている。また、負圧調整バルブ３８は、通電制御に応じて、ダイアフラム３６に導入される負圧の大きさを調整する電磁弁である。
【００２８】
こうした過給システムが設けられた内燃機関１０は、電子制御ユニット３９により制御されている。電子制御ユニット３９は、機関制御のための各種演算処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、制御用のプログラムやデータが記憶された読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果等を一時的に記憶する書き込み可能メモリー（ＲＡＭ）を備えている。
【００２９】
電子制御ユニット３９には、上述のエアフローメーター１４、過給圧センサー１６に加え、スロットルバルブ１７の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するスロットルセンサー４０などの、各種センサーの検出信号が入力されている。また、電子制御ユニット３９には、大気圧を検出する大気圧センサー４１が内蔵されている。なお、この過給システムでは、負圧調整バルブ３８の通電制御も、この電子制御ユニット３９により行われている。つまり、ウェイストゲートバルブ３５の開度は、目標過給圧に応じて電子制御ユニット３９により指令される開閉弁駆動指令に基づき制御されている。なお、本実施形態にかかる過給システムでは、ウェイストゲートバルブ３５に対する開弁指令として、例えば、目標過給圧が所定圧以下のときに全開指令がなされる。また、電子制御ユニット３９は、内燃機関１０の制御装置としての機能に加え、過給システムの異常の有無を診断する診断部としての機能も兼ね備えている。
【００３０】
電子制御ユニット３９は、過給システムの異常診断として、ウェイストゲートバルブ３５の閉固着の診断を行っている。閉固着は、全閉位置にウェイストゲートバルブ３５が固着して殆ど開弁しなくなる異常である。
【００３１】
以下、本実施形態における、ウェイストゲートバルブ３５の閉固着の診断方法について説明する。
図２に示すように、この過給システムでは、通過する排気からタービン３１が受け取ったエネルギーＥｉにより、コンプレッサー３０の過給動作が行われる。タービン３１が排気から受け取るエネルギーＥｉは、同タービン３１を通過する排気の流量（タービン通過排気流量Ｑｔ）に正の相関を有する。ここでウェイストゲートバルブ３５が開弁状態になっているとき、タービン通過排気流量Ｑｔは、燃焼室２０から排出される排気の総流量（総排気流量Ｑｅ）から、バイパス通路３４を通過する排気流量Ｑｌを減算した値となる（Ｑｔ＝Ｑｅ−Ｑｌ）。
【００３２】
一方、総排気流量Ｑｅは、燃焼室２０に流入する吸気の流量（シリンダー流入空気量Ｑｉ）に、ひいては吸入空気量ＧＡに相関を有する。よって、ウェイストゲートバルブ３５閉弁状態になっているときのコンプレッサー３０の過給動作のエネルギーＥｏは、吸入空気量ＧＡに相関があると言える。
【００３３】
これに対して、ウェイストゲートバルブ３５に閉固着が発生した場合、閉弁状態のウェイストゲートバルブ３５によって、バイパス通路３４が閉塞されるため、排気はバイパス通路３４を流れない。よって、タービン通過排気流量Ｑｔは、総排気流量Ｑｅからバイパス通路３４を通過する排気流量Ｑｌが減算されないため、総排気流量Ｑｅと等しくなる（Ｑｔ＝Ｑｅ）。すなわち、本来、電子制御ユニット３９の指令に基づき流れるはずだったタービン通過排気流量Ｑｔよりも、このときのタービン通過排気流量Ｑｔは多くなる。よって、このときのコンプレッサー３０の過給動作のエネルギーＥｏは、ウェイストゲートバルブ３５に対する指令の状態と吸入空気量ＧＡとから想定される値よりも大きくなる。
【００３４】
なお、より厳密には、コンプレッサー３０の過給動作には、摩擦抵抗などによる損失があるため、コンプレッサー３０の過給動作のエネルギーＥｏは、排気からタービン３１が受け取ったエネルギーＥｉよりも小さくなる。そうしたエネルギーの損失量（＝Ｅｉ−Ｅｏ）は、コンプレッサー３０が過給動作を開始したときの吸入空気量ＧＡに応じた値となる。よって、コンプレッサー３０の過給動作のエネルギーＥｏは、過給動作開始時からの吸入空気量ＧＡの増加量に、より高い相関を示す。
【００３５】
図３，図４は、ウェイストゲートバルブ３５に対する全開指令がなされている加速時におけるスロットル開度ＴＡ、吸入空気量ＧＡ及び過給圧Ｐの推移を示したタイムチャートである。図３は吸入空気量ＧＡが少ないときの各値の推移を示しており、図４は吸入空気量ＧＡが多いときの各値の推移を示している。
【００３６】
まずは図３を参照し、吸入空気量ＧＡが少ないときにおける各値の推移について説明する。なお、図３ではウェイストゲートバルブ３５が全開指令にしたがって全開状態になっている正常時の過給圧Ｐの推移を一点鎖線で示し、全開指令がなされているにも拘わらずウェイストゲートバルブ３５が閉弁状態になっている閉固着異常時の過給圧Ｐの推移を実線で示している。
【００３７】
図３に示すように、時刻ｔ０において、スロットル開度ＴＡが増大されると、その後、吸入空気量ＧＡが徐々に増加する。一点鎖線で示すように、正常時には、過給圧Ｐは殆ど上昇しない。これは、ウェイストゲートバルブ３５が全開状態となっていることから、殆どの排気がバイパス通路３４を通じてタービン３１を迂回して流れるためである。
【００３８】
これに対して、実線で示すように、閉固着異常時には過給圧Ｐは吸入空気量ＧＡの増加に伴って上昇する。これは、閉固着状態であるために、バイパス通路３４へと殆ど排気が流入せず、タービン３１が駆動し、それに伴いコンプレッサー３０によって吸気が加圧されるためである。
【００３９】
過給圧Ｐは、下記（イ）〜（ホ）の各過程を経て上昇する。
（イ）スロットル開度ＴＡの増加に伴う吸入空気量ＧＡの増加。
（ロ）吸入空気量ＧＡの増加に伴うシリンダー流入空気量の増加。
【００４０】
（ハ）シリンダー流入空気量の増加に伴う燃焼室２０の排気排出量（総排気流量Ｑｅ）の増加。
（ニ）総排気流量Ｑｅの増加の増加に伴うタービン通過排気流量Ｑｔの増加。
【００４１】
（ホ）タービン通過排気流量Ｑｔの増加に伴う、タービン３１の動作量の、ひいてはコンプレッサー３０の過給動作量の増加。
これらの過程の移行には、吸気や排気の搬送遅れを伴う。そのため、過給圧Ｐの上昇は、吸入空気量ＧＡの増加に対して遅れることになる。
【００４２】
なお、こうした過給の応答遅れ時間、すなわちターボラグには、運転条件によって大きなばらつきがあり、その予測は困難である。過給が開始されると、その後しばらくは過給圧Ｐの上昇によるシリンダー流入空気量の増加→タービン通過排気流量Ｑｔの増加→コンプレッサー３０の過給動作量の増加→過給圧Ｐの更なる上昇、といったサイクルの繰り返しにより、吸入空気量ＧＡ及び過給圧Ｐが上昇していく。ただし、それらの上昇は、やがて飽和して定常状態となり、吸入空気量ＧＡ及び過給圧Ｐが一定の値に落ち着くようになる。
【００４３】
続いて、図３を用いて積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと過給圧Ｐとの相関関係について説明する。図３に示す積算吸入空気量ＧＡｓｕｍとは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの積算期間Ｔｓｕｍにおける吸入空気量ＧＡを積算した値である。本実施形態では、この積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを積算期間Ｔｓｕｍで割った商である平均吸入空気量ＧＡａｖｅを、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと正の相関があるパラメータとして用いて、異常診断を実施する。ここで、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍに正比例するパラメータである平均吸入空気量ＧＡａｖｅを異常診断に採用する理由は、吸入空気量ＧＡが多く、総排気流量Ｑｅが多いほど、タービン通過排気流量Ｑｔが多くなり、タービン３１が受け取るエネルギーＥｉが大きくなるためである。積算吸入空気量ＧＡｓｕｍは運転条件によって変化する吸入空気量ＧＡの積算期間Ｔｓｕｍにおける積算値であるため、吸入空気量ＧＡの変化履歴を反映した積算吸入空気量ＧＡｓｕｍには、積算期間Ｔｓｕｍの間にタービン３１が受け取ったエネルギーＥｉの大きさが反映されている。したがって積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを参照すれば、積算期間Ｔｓｕｍが経過した時点でターボラグが解消されていなかったとしても、積算期間Ｔｓｕｍの間にタービン３１が受け取ったエネルギーＥｉの大きさを推測することができる。そして、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍそのものでなくても積算吸入空気量ＧＡｓｕｍに正比例する平均吸入空気量ＧＡａｖｅを用いれば、同様に積算期間Ｔｓｕｍの間にタービン３１が受け取ったエネルギーＥｉの大きさを推測することができる。
【００４４】
ここで、本実施形態においてはウェイストゲートバルブ３５の異常診断時に用いる過給圧Ｐとして、時刻ｔ２における過給圧Ｐｃｍｐを採用している。なお、時刻ｔ１は異常診断を実行する前提条件が成立したときの時刻であり、時刻ｔ２は時刻ｔ１から積算期間Ｔｓｕｍだけ経過したときの時刻である。なお、積算期間Ｔｓｕｍは、異常診断を行える程度に過給圧Ｐとの相関を有する平均吸入空気量ＧＡａｖｅを算出するために必要な積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを取得するために十分な期間であり、且つ異常診断を適切な頻度で行うことのできる程度の期間になるようにその長さが設定される。例えば、積算期間Ｔｓｕｍが短すぎると、過給圧Ｐと十分な相関を有する平均吸入空気量ＧＡａｖｅを算出できず、異常診断を行うことができない。また、積算期間Ｔｓｕｍが長すぎると、積算期間Ｔｓｕｍが経過する前に前提条件が成立しなくなってしまい、異常診断を適切な頻度で行うことができなくなってしまう。
【００４５】
異常診断を実行する前提条件として、本実施形態では目標過給圧が所定圧以下であること、単位時間当たりの吸入空気量ＧＡの変化量が一定の範囲内に収まっていることの二つを採用している。
【００４６】
目標過給圧を前提条件に採用する理由は、ウェイストゲートバルブ３５が全開指令されているときに異常診断を実施するためである。本実施形態における電子制御ユニット３９は、目標過給圧が所定圧以下のときにウェイストゲートバルブ３５に対して全開指令を行う。
【００４７】
また、吸入空気量ＧＡの単位時間当たりの変化量を前提条件に採用する理由は、同変化量によっては精度よく異常判定が実施できないからである。具体的には、吸入空気量ＧＡの単位時間当たりの変化量が小さすぎる場合には過給圧Ｐの単位時間当たりの変化量が小さくなるため、ウェイストゲートバルブ３５に異常が発生している場合の過給圧Ｐと異常が発生していない場合の過給圧Ｐとに差が生じにくく、過給圧Ｐに基づく異常診断の精度が低くなる可能性がある。また、吸入空気量ＧＡの単位時間当たりの変化量が大きすぎる場合にはターボラグが極めて大きくなるため、この場合にも異常診断の精度が低くなる可能性がある。
【００４８】
本実施形態では、これらの二つの条件の双方が成立したときに時刻ｔ１より、吸入空気量ＧＡの積算を開始し、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを算出する。
続いて、図３，４を用いて積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと過給圧Ｐとの関係を説明する。
【００４９】
はじめに図３を用いて吸入空気量ＧＡが少ない場合の積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと過給圧Ｐとの関係について説明する。一点鎖線で示すように、正常時、つまりウェイストゲートバルブ３５が開弁状態である場合には、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍが多くなっても過給圧Ｐは殆ど変化しない。一方で、実線で示すように、閉固着異常時、つまりウェイストゲートバルブ３５が閉弁状態である場合には、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍが多くなるにつれて微小ながら過給圧Ｐが上昇している。しかしながら、吸入空気量ＧＡが少ないときには加圧される吸入空気量ＧＡ自体が少ないため、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍの増加に対する過給圧Ｐの変化は、正常時と閉固着異常時とでそれほど顕著な差はみてとれない。したがって、吸入空気量ＧＡが少ない場合には、正常時と閉固着異常時とで異常診断に用いる過給圧Ｐｃｍｐにそれほど大きな差は生じない。
【００５０】
続いて、図４を用いて吸入空気量ＧＡが多い場合の積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと過給圧Ｐｃｍｐとの関係について説明する。一点鎖線で示すように、正常時、つまりウェイストゲートバルブ３５が開弁状態である場合には、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍが多くなっても過給圧Ｐは殆ど変化しない。一方で、実線で示すように、閉固着異常時、つまりウェイストゲートバルブ３５が閉弁状態である場合には、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍが多くなるのにつれて過給圧Ｐは高くなる。また、吸入空気量ＧＡが多いときには加圧される吸入空気量ＧＡ自体が多いことから、図３で示した吸入空気量ＧＡが少ない場合とは異なり、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍに対する過給圧Ｐの変化は正常時と閉固着異常時とで顕著な違いがあることがみてとれる。したがって、吸入空気量ＧＡが多い場合には、正常時と閉固着異常時とで異常診断に用いる過給圧Ｐｃｍｐに大きな差が生じる。
【００５１】
続いて、図５のグラフを用いて、正常時、閉固着異常時における平均吸入空気量ＧＡａｖｅと過給圧Ｐｃｍｐとの関係の測定結果について説明する。なお、ここで言う平均吸入空気量ＧＡａｖｅは前述のとおり、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍに正比例するパラメータである。
【００５２】
図５に示すように、平均吸入空気量ＧＡａｖｅが小さい領域Ｒ１では正常時と閉固着異常時とで測定結果の分布範囲に明確な違いはない。これは、平均吸入空気量ＧＡａｖｅが積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと相関のある値であるとともに、吸入空気量ＧＡとも相関のある値だからである。より具体的には、図３で説明したように正常時と閉固着異常時とで積算吸入空気量ＧＡｓｕｍに応じた過給圧Ｐの変化に顕著な差は生じないからである。なお、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが、図３に示すように第１の領域Ａ内である場合には、平均吸入空気量ＧＡａｖｅがこの領域Ｒ１に収まるようになる。
【００５３】
一方で、平均吸入空気量ＧＡａｖｅが大きい領域Ｒ２では正常時と閉固着異常時とで測定結果の分布範囲に明確な違いがある。これは、図４で説明したように、正常時と閉固着異常時とで積算吸入空気量ＧＡｓｕｍに応じた過給圧Ｐの変化に顕著な差が発生するからである。なお、図４に示すように平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第２の領域Ｂ内である場合には、平均吸入空気量ＧＡａｖｅがこの領域Ｒ２に収まるようになる。すなわち、第１の領域Ａと第２の領域Ｂは、このようにそれぞれの領域Ａ，Ｂにおいて取得した平均吸入空気量ＧＡａｖｅが、領域Ｒ１，Ｒ２に分かれるように十分に離れている。
【００５４】
なお図５には、正常時と閉固着異常時との分布範囲の境界線が二点鎖線で示されている。
続いて、図６を用いて過給圧センサーの個体差による過給圧Ｐの検出値の違いについて説明する。図６は過給圧センサーＸ，Ｙの平均吸入空気量ＧＡａｖｅに対する過給圧Ｐの特性を例示したものである。また、二点鎖線で示すのは図５で示したものと同様に、正常時と閉固着異常時との分布範囲の境界線である。この図６より明らかなように、過給圧センサーＸの検出値は過給圧センサーＹの検出値よりも大きな値を示す傾向にある。
【００５５】
ところで、ウェイストゲートバルブ３５の閉固着異常の異常診断の方法として、図５を参照して説明したような平均吸入空気量ＧＡａｖｅと過給圧Ｐｃｍｐとの関係を利用して、平均吸入空気量ＧＡａｖｅに対応した過給圧Ｐｃｍｐが、二点鎖線で示した境界線の上下どちら側にあるかで正常時と閉固着異常時とを判定する方法が考えられる。しかし、過給圧センサーＸ，Ｙの検出値には前述したように個体差があるため、こうした方法を採用した場合、同じ方法で異常診断を行ったとしても、その個体差に起因して正常時か閉固着異常時かの診断結果に差が生じてしまう可能性がある。
【００５６】
より具体的には、図６に示すように、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ１に対する過給圧センサーＸ，Ｙそれぞれの過給圧ＰｃｍｐＸ１，ＰｃｍｐＹ１をみると、過給圧ＰｃｍｐＸ１は閉固着異常の領域にあるにも拘わらず、過給圧ＰｃｍｐＹ１は正常の領域にある。また、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ２に対する過給圧センサーＸ，Ｙそれぞれの過給圧ＰｃｍｐＸ２，ＰｃｍｐＹ２をみると、過給圧ＰｃｍｐＸ２，ＰｃｍｐＹ２のいずれも閉固着異常の領域にある。すなわち、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ１のときはセンサーの個体差に起因して診断結果が異なり、また平均吸入空気量ＧＡａｖｅ２のときはセンサーの個体差があるにも拘わらず診断結果が同じになっている。このことから、平均吸入空気量ＧＡａｖｅに対応した過給圧Ｐｃｍｐが、二点鎖線で示した判定閾値になる境界線の上下どちら側にあるかで正常時と閉固着異常時とを判定する方法を採用した場合、使用するセンサーによって診断結果にばらつきが発生してしまうことになる。したがって、仮にこうした方法を用いてより精度の高い異常診断を実行しようとする場合は、それぞれのセンサーの特性に合わせて判定閾値の設定の仕方を調整する適合作業などが必要になる。
【００５７】
これに対して、本実施形態では図５における太実線で示すように、平均吸入空気量ＧＡａｖｅが小さい領域における平均吸入空気量ＧＡａｖｅ（図５におけるＧＡａｖｅ（Ａ））に対応した過給圧Ｐｃｍｐ（図５におけるＰｃｍｐ（Ａ））と、平均吸入空気量ＧＡａｖｅが大きい領域における平均吸入空気量ＧＡａｖｅ（図５におけるＧＡａｖｅ（Ｂ））に対応した過給圧Ｐｃｍｐ（図５におけるＰｃｍｐ（Ｂ））とのプロット点同士を結んだ線の傾きに相当する値Ｋを用いて異常診断を実行する。より具体的には、それぞれの領域におけるプロット点同士を結んだ太実線の傾きに相当する値Ｋが、二点鎖線で示した分布範囲の境界線の傾きに相当する値よりも大きい場合は閉固着異常、小さい場合は正常として判定する。
【００５８】
ここで、もし仮にウェイストゲートバルブ３５が閉固着状態にある場合、吸入空気量ＧＡが多くなる（伴って、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び積算吸入空気量ＧＡｓｕｍが多くなる）につれて、過給圧Ｐｃｍｐも高くなるはずである。したがって、ウェイストゲートバルブ３５閉固着異常時には、値Ｋはある程度大きな値を示す。こうした関係を利用し、本実施形態では、図５に示した境界線の傾きに相当する値を判定閾値とし、同判定閾値よりも値Ｋが大きくなったときは、ウェイストゲートバルブ３５に異常が発生していると診断するように構成している。なお、異常診断時に図５に示した境界線の傾きに相当する値を判定閾値として用いるのは、閉固着異常時における値Ｋは少なくとも境界線の傾きに相当する値よりも常に大きくなるはずだからである。なお、値Ｋは、Ｐｃｍｐ（Ｂ）からＰｃｍｐ（Ａ）を減算した値を、ＧＡａｖｅ（Ｂ）からＧＡａｖｅ（Ａ）を減算した値の商として算出される。
【００５９】
以上のように、本実施形態では過給圧Ｐｃｍｐそのものを用いて異常診断するわけではなく、同じセンサーを通じて異なる条件下で検出された過給圧Ｐｃｍｐ同士の関係を用いて異常診断をするように構成している。つまり、上記構成によればセンサーの特性に合わせた適合作業などを必要とせずに、センサーの個体差による影響を抑制して異常診断を行うことができる。
【００６０】
続いて、図７、８のフローチャートを参照して同過給システムで実行される診断処理ルーチンの処理手順について説明する。同ルーチンの処理は、内燃機関１０の運転中に、電子制御ユニット３９により、繰り返し実行される。
【００６１】
本ルーチンの処理が開始されると、図７に示すように、はじめにステップＳ１００にて異常診断を実施する上での前提条件が成立しているか否かが判定される。ここで、本実施形態の前提条件は前述のように、「（ａ）：目標過給圧が所定圧以下」、「（ｂ）：単位時間当たりの吸入空気量の変化量が一定の範囲内に収まっている」の二つである。そのため、（ａ），（ｂ）の双方の条件が成立しており、前提条件が成立しているとき（Ｓ１００：ＹＥＳ）には、ステップＳ２００に進む。一方で、（ａ），（ｂ）のうち、いずれか一方でも成立していない条件があり、前提条件が成立していない（Ｓ１００：ＮＯ）ときには、ステップＳ１００を繰り返す。なお、前提条件が成立したときから積算期間Ｔｓｕｍがカウントされる。
【００６２】
ステップＳ２００では、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを「０」にリセットする。そして、処理はステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２１０では、ステップＳ１００にて成立していた前提条件が成立中か否かが判定される。ここで、上記（ａ），（ｂ）のいずれかが不成立となっており、前提条件が成立していない場合（Ｓ２１０：ＮＯ）には、図８に示すように、本ルーチンは終了する。一方、（ａ），（ｂ）双方の条件が成立中であり、前提条件が成立中（Ｓ２１０：ＹＥＳ）であれば、ステップＳ２２０に進む。
【００６３】
ステップＳ２２０では、吸入空気量ＧＡが検出される。その後、ステップＳ２３０に進み、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍにステップＳ２２０で検出した吸入空気量ＧＡが加算され、最新の積算吸入空気量ＧＡｓｕｍが算出される。そして、処理はステップＳ２４０に進む。
【００６４】
ステップＳ２４０では、ステップＳ１００にて前提条件が成立してから、積算期間Ｔｓｕｍが経過したか否かが判定される。積算期間Ｔｓｕｍが経過している（Ｓ２４０：ＹＥＳ）場合、ステップＳ３００に進む。一方で、積算期間Ｔｓｕｍが経過していない（Ｓ２４０：ＮＯ）場合、処理はステップＳ２１０に戻り、前提条件が成立中か否かが判定される。つまり、本ルーチンでは、積算期間Ｔｓｕｍが経過しないうちは、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを積算し続ける。
【００６５】
続いて、ステップＳ３００にて平均吸入空気量ＧＡａｖｅが算出される。前述したように、平均吸入空気量ＧＡａｖｅは積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを積算期間Ｔｓｕｍで割った商である。
【００６６】
続いて、ステップＳ３１０にて過給圧Ｐｃｍｐが検出される。ここで、過給圧Ｐｃｍｐは前提条件が成立してから積算期間Ｔｓｕｍが経過した時点における過給圧Ｐである。
続いて、図８に示すように、ステップＳ３２０にて、ステップＳ３００及びステップＳ３１０を通じて平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第１の領域Ａ内である否かを判定する。なお、第１の領域Ａは、図３に示したように、正常時の過給圧Ｐｃｍｐと閉固着異常時の過給圧Ｐｃｍｐとの差があまり生じない吸入空気量ＧＡの少ない領域である。そして、前述のように、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第１の領域Ａ内である場合には、図５に示したように、平均吸入空気量ＧＡａｖｅが領域Ｒ１に収まるようになる。平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第１の領域Ａ内である（Ｓ３２０：ＹＥＳ）場合はステップＳ３３０に進む。一方で、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第１の領域Ａ内ではない（Ｓ３２０：ＮＯ）場合はステップＳ３５０に進む。
【００６７】
ステップＳ３３０では、第１の領域Ａにおける積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと正の相関があるパラメータである第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ）が未算出か否かが判定される。ここで、第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ）が未算出（Ｓ３３０：ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ３４０に進んでステップＳ３００及びステップＳ３１０を通じて取得した平均吸入空気量ＧＡａｖｅと過給圧Ｐｃｍｐとをそれぞれ第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ）及び第１の過給圧Ｐｃｍｐ（Ａ）として記憶する。そして、その後はステップＳ３８０に進む。一方で、第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ）が算出済みの場合は、ステップＳ３４０を飛ばして、ステップＳ３８０に進む。
【００６８】
一方、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第１の領域Ａ内ではない（Ｓ３２０：ＮＯ）場合は、ステップＳ３５０にて、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第２の領域Ｂ内であるか否かを判定する。なお、第２の領域Ｂは、図４に示したように、正常時の過給圧Ｐｃｍｐと閉固着異常時の過給圧Ｐｃｍｐとに大きな差が生じる吸入空気量ＧＡの多い領域である。そして、前述のように、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第２の領域Ｂ内である場合には、図５に示したように、平均吸入空気量ＧＡａｖｅが領域Ｒ２に収まるようになる。平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第２の領域Ｂである（Ｓ３５０：ＹＥＳ）場合はステップＳ３６０に進む。一方で、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び過給圧Ｐｃｍｐを取得した際の吸入空気量ＧＡが第２の領域Ｂ内ではない（Ｓ３５０：ＮＯ）場合は本ルーチンを終了する。
【００６９】
ステップＳ３６０では、第２の領域Ｂにおける積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと正の相関があるパラメータである第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ）が未算出か否かが判定される。ここで、第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ）が未算出（Ｓ３５０：ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ３７０に進んでステップＳ３００及びステップＳ３１０を通じて取得した平均吸入空気量ＧＡａｖｅと過給圧Ｐｃｍｐとをそれぞれ第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ）及び第２の過給圧Ｐｃｍｐ（Ｂ）として記憶する。そして、その後はステップＳ３８０に進む。一方で、第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ）が算出済みの場合は、ステップＳ３４０を飛ばして、ステップＳ３８０に進む。
【００７０】
続いて、ステップＳ３８０では第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ）及び第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ）が、いずれも算出済みであるか否かが判定される。そして、いずれも算出済み（Ｓ３８０：ＹＥＳ）の場合はステップＳ３９０に進み、いずれか一方でも算出済みでない（Ｓ３８０：ＮＯ）場合は本ルーチンを終了する。
【００７１】
ステップＳ３９０では算出済みの第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ），第１の過給圧Ｐｃｍｐ（Ａ），第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ），第２の過給圧Ｐｃｍｐ（Ｂ）を用いて、図５の太実線の傾きに相当する値Ｋを算出する。なお、値Ｋは下記の式によって算出される。
【００７２】
Ｋ＝（Ｐｃｍｐ（Ｂ）−Ｐｃｍｐ（Ａ））／（ＧＡａｖｅ（Ｂ）−ＧＡａｖｅ（Ａ））
つまり、この値Ｋは、第２の過給圧Ｐｃｍｐ（Ｂ）から第１の過給圧Ｐｃｍｐ（Ａ）を引いた差を、第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ）から第１のパラメータＧＡａｖｅを引いた差で割った商である。
【００７３】
本ルーチンは第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ）及び第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ）のいずれもが算出済みとなるまで（Ｓ３８０：ＹＥＳ）繰り返し実行され、値Ｋが算出された（Ｓ３９０）のちに、ステップＳ４００にてウェイストゲートバルブ３５の異常診断を実行する。
【００７４】
ステップＳ４００では、値Ｋが判定閾値よりも大きいか否かが判定される。そして、値Ｋが判定閾値以下である（Ｓ４００：ＮＯ）場合はステップＳ４１０に進み、値Ｋが判定閾値よりも大きい（Ｓ４００：ＹＥＳ）場合はステップＳ４２０に進む。
【００７５】
ステップＳ４１０に進んだ場合、正常時処理が実行される。正常時処理では、例えばウェイストゲートバルブ３５の異常を知らせる警告灯が点灯している場合には警告灯を消灯するなどの処理が実行される。
【００７６】
一方、ステップＳ４２０に進んだ場合、異常時処理が実行される。異常時処理では、ウェイストゲートバルブ３５に異常が生じていることを診断した結果として、例えばウェイストゲートバルブ３５の異常を知らせる警告灯を点灯させる。この異常時処理における警告灯を点灯させる処理が、本実施形態における報知処理に相当する。
【００７７】
次に、上記一連の処理による作用を説明する。
ステップＳ１００では、前提条件が成立しているか否かを判定することにより、過給システムの運転条件がウェイストゲートバルブ３５の異常診断に適した運転条件になっているかを判定する。ここで、ウェイストゲートバルブ３５に対する全開指令がなされており、且つ吸入空気量ＧＡの単位時間当たりの変化量が異常診断を精度よく診断できる条件が成立しているときに、本実施形態における前提条件は成立する（Ｓ１００：ＹＥＳ）。
【００７８】
そして、前提条件が成立していない（Ｓ１００：ＮＯ）ときには、ステップＳ１００における判定を繰り返す。このように構成することで、異常診断を精度よく実行するための条件が成立しているときは異常診断を実行する一方で、異常診断を精度よく実行するための条件が成立していないときは異常診断を実行しないようになり、精度の高い異常診断を実行することができるようになる。
【００７９】
前提条件が成立した（Ａ１００：ＹＥＳ）場合は、続いてステップＳ２００にて、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを「０」にリセットする。その後、ステップＳ２１０にて、前提条件が成立中か否かを判定し、成立中（Ｓ２１０：ＹＥＳ）であればステップＳ２２０へ、成立中でなければ（Ｓ２１０：ＮＯ）、本ルーチンを終了するように構成している。つまり、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍの算出を開始したのち、精度よく異常診断を実行できない運転条件になった場合は、本ルーチンを終了するように構成することで、より精度の高い異常診断を実行するように構成している。
【００８０】
前提条件が成立中（Ｓ２１０：ＹＥＳ）であれば、ステップＳ２２０、Ｓ２３０、Ｓ２４０を通じて積算期間Ｔｓｕｍが経過するまで積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを積算する。そして、積算期間Ｔｓｕｍが経過した時点（Ｓ２４０：ＹＥＳ）で、ステップＳ３００にて平均吸入空気量ＧＡａｖｅを算出し、その後、ステップＳ３１０にて過給圧Ｐｃｍｐを検出するように構成している。つまり、本実施形態において過給圧Ｐｃｍｐは、積算期間Ｔｓｕｍが経過した時点にて検出するように構成している。
【００８１】
その後、ステップＳ３２０〜Ｓ３４０にて第１の領域Ａにおける第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ），第１の過給圧Ｐｃｍｐ（Ａ）を、ステップＳ３５０〜Ｓ３７０にて第２の領域Ｂにおける第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ），第２の過給圧Ｐｃｍｐ（Ｂ）を算出する。そして、異常診断に用いる値Ｋを算出する上で全てのパラメータが算出済みである（Ｓ３８０：ＹＥＳ）場合に、ステップＳ３９０にて、値Ｋを算出する。値Ｋを算出したのちは、ステップＳ４００にてその値Ｋが判定閾値よりも大きいか否かを判定することで、異常診断を実施する。
【００８２】
このように、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと正の相関があるパラメータの変化に応じて、どのように過給圧Ｐが変化するかを値Ｋに基づき判定するため、過給圧センサー１６の個体差による検出値のばらつきを抑制することができる。
【００８３】
続いて、値Ｋが判定閾値よりも大きい（Ｓ４００：ＹＥＳ）場合、異常時処理として報知処理が実行される（Ｓ４２０）。一方で、値Ｋが判定閾値以下である（Ｓ４００：ＮＯ）場合は、正常時処理が実行される（Ｓ４１０）。
【００８４】
上記のように、電子制御ユニット３９は、積算期間Ｔｓｕｍの間の吸入空気量ＧＡを積算して積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを算出する算出部として機能する。また、電子制御ユニット３９は、第１の領域Ａ，第２の領域Ｂにおける過給圧Ｐｃｍｐ（Ａ），過給圧Ｐｃｍｐ（Ｂ）及び、第１のパラメータＧＡａｖｅ（Ａ），第２のパラメータＧＡａｖｅ（Ｂ）を記憶する記憶部としても機能する。加えて、電子制御ユニット３９は、記憶部に記憶された算出値に基づいて値Ｋを算出し、値Ｋが判定閾値よりも大きいときにウェイストゲートバルブ３５に異常が発生していると診断する診断部としての機能を備える。そして、電子制御ユニット３９は、ステップＳ４１０、Ｓ４２０の処理を実行することで、異常診断結果に基づく報知処理を実行する報知部としても機能する。
【００８５】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、ある時点のパラメータのみを用いて異常診断を行うのではなく、積算期間Ｔｓｕｍの間における吸入空気量ＧＡの変化履歴が反映された積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと正の相関がある平均吸入空気量ＧＡａｖｅを利用して異常診断を行う。そのため、ターボラグが解消されていなかったとしても、精度の高い異常診断を行うことができる。
【００８６】
すなわち、本実施形態によれば、ターボラグが診断結果に及ぼす影響を抑制し、精度の高い異常診断を実施することができる。
（２）図５におけるプロット点同士を結んだ太実線の傾きに相当する値Ｋが、二点鎖線で示した分布範囲の境界線の傾きに相当する値よりも大きい場合は閉固着異常、小さい場合は正常として判定する。
【００８７】
ウェイストゲートバルブ３５が閉固着状態にある場合、吸入空気量ＧＡが多くなる（伴って、平均吸入空気量ＧＡａｖｅ及び積算吸入空気量ＧＡｓｕｍが多くなる）につれて、過給圧Ｐｃｍｐも高くなるはずである。したがって、ウェイストゲートバルブ３５閉固着異常時には、値Ｋはある程度大きな値を示す。こうした関係を利用し、本実施形態では、図５に示した境界線の傾きに相当する値を判定閾値とし、同判定閾値よりも値Ｋが大きくなったときは、ウェイストゲートバルブ３５に異常が発生していると診断するように構成している。なお、異常診断時に図５に示した境界線の傾きに相当する値を判定閾値として用いるのは、閉固着異常時における値Ｋは少なくとも境界線の傾きに相当する値よりも常に大きくなるはずだからである。
【００８８】
このように、本実施形態では、第１の領域Ａ，第２の領域Ｂにおける平均吸入空気量ＧＡａｖｅ、及び過給圧Ｐｃｍｐに基づいて値Ｋを算出し、値Ｋに基づいて異常診断を実行するように構成した。すなわち、本実施形態では過給圧Ｐｃｍｐそのものを用いて異常診断するわけではなく、同じセンサーを通じて異なる条件下で検出された過給圧Ｐｃｍｐ同士の関係を用いて異常診断をするように構成している。つまり、この構成によればセンサーの特性に合わせた適合作業などを必要とせずに、センサーの個体差による影響を抑制して異常診断を行うことができる。要するに本実施形態によれば、センサーの個体差による診断結果のばらつきを抑制することが可能となる。また、これにより、それぞれのセンサーの特性に合わせた判定値の調整といった適合作業などは不要となる。
【００８９】
（３）吸入空気量ＧＡの単位時間当たりの変化量が一定の範囲内に収まっているときに異常診断を実行するように構成した。これにより、閉固着異常時と正常時とで過給圧に差が生じにくい場合や、ターボラグが大きくなるため異常診断の精度が低くなる可能性がある場合を避けて、精度の高い異常診断を実行することができる。
【００９０】
（４）目標過給圧が所定圧以下であるときに、異常診断を実行するように構成した。これにより、ウェイストゲートバルブ３５が全開指令されるときに異常診断を実行するため、閉固着異常が発生しているときにウェイストゲートバルブ３５に異常が生じていると診断することができる。
【００９１】
（５）積算期間Ｔｓｕｍが終了してから診断に用いる過給圧Ｐを取得するまでの期間が長くなるほど、異常診断に要する時間が長くなる。また、積算期間Ｔｓｕｍが終了してから診断に用いる過給圧Ｐを取得するまでの期間が長くなるほど、過給圧Ｐが取得されるまでの間にタービン３１が受け取るエネルギーＥｉが過給圧Ｐに与える影響が大きくなる。そのため、積算期間Ｔｓｕｍが終了してから診断に用いる過給圧Ｐを取得するまでの期間が長くなるほど、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍに正比例する平均吸入空気量ＧＡａｖｅと実際に取得される過給圧Ｐとの相関は薄れていく。すなわち、積算期間Ｔｓｕｍが終了してから診断に用いる過給圧Ｐを取得するまでの期間が長くなるほど、異常診断の精度は低下する。その点、本実施形態では、積算期間Ｔｓｕｍが経過した時点の過給圧Ｐｃｍｐに基づいて異常診断を実行するように構成しているため、速やかに精度の高い異常診断を実行することができる。
【００９２】
（６）本実施形態では、異常診断結果に基づき、異常が発生していることを報知する報知部を備え、ウェイストゲートバルブ３５に異常が発生していると診断される場合は、異常が発生していることを報知するように構成した。これにより、ウェイストゲートバルブ３５に異常が発生していることが診断された場合に、ウェイストゲートバルブ３５に異常が発生していることを報知することができる。
【００９３】
なお、上記の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・本実施形態において、ウェイストゲートバルブ３５が全開指令されているときに異常診断を実行するように構成したが、異常診断が精度よく実行できる程度にウェイストゲートバルブ３５が開弁されていれば異常診断を行うことができる。すなわち、ウェイストゲートバルブ３５の開度が、閉固着異常時と正常時とで過給圧Ｐに明らかに差が生じる程度の開度になっていれば、異常診断を行うことができる。前提条件である目標過給圧の所定圧を調整することで、ウェイストゲートバルブ３５がどの程度開弁されているときに異常診断を実行するかを設定することができる。
【００９４】
・吸入空気量の単位時間当たりの変化量、目標過給圧に基づく二つの条件が全て成立していることを前提条件とし、異常診断を実行するように構成したが、この限りではない。例えば、ウェイストゲートバルブ３５を駆動する信号、及び電流値に基づいて異常診断を実行するように構成してもよい。つまり、精度よく異常診断を実行できる運転条件のときに異常診断を実行するよう、各種の前提条件は用いるパラメータ及びその数値を種々変更することが可能である。
【００９５】
・異常時処理として警告灯の点灯を実行するように構成したが、この限りではない。例えば、ウェイストゲートバルブ３５に異常が生じていると診断したのちに、異常時処理として、閉固着の原因となるデポジットを排除する処理を実行するなど、種々の変更例を採用してもよい。また、正常時処理として警告灯の消灯を実行するように構成したが、こうした正常時処理を省略し、異常が診断されていないときには何もしないようにしてもよい。
【００９６】
・本実施形態において、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと正の相関があるパラメータとして平均吸入空気量ＧＡａｖｅを用いたが、この限りではない。例えば、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと正の相関があるパラメータとして平均吸入空気量ＧＡａｖｅを用いる代わりに、積算吸入空気量ＧＡｓｕｍを直接用いてもよい。この場合、図５に示したグラフの代わりに、正常時、閉固着異常時における積算吸入空気量ＧＡｓｕｍと過給圧Ｐｃｍｐとの関係の測定結果をプロットしたものを用いて、判定閾値の特性を決定することが好ましい。
【００９７】
・積算期間Ｔｓｕｍ経過時点における過給圧Ｐｃｍｐに基づいて異常診断を実行したが、この限りではない。例えば、積算期間Ｔｓｕｍ経過後に前提条件が成立しなくなるまでの間に過給圧Ｐを検出し、検出した過給圧Ｐに基づいて異常診断を実行するように構成してもよい。ただし、この場合、積算期間Ｔｓｕｍ経過後にタービン３１が受け取るエネルギーＥｉの影響が大きくなるため、より精度の高い異常診断を実行するためには、積算期間Ｔｓｕｍ経過時点にできるだけ近い時点で検出した過給圧Ｐを用いて異常診断を行うことが好ましい。
【００９８】
・報知部は必ずしも設ける必要はない。例えば、異常診断の結果として、ウェイストゲートバルブ３５に異常が生じていることを示す情報をメモリーに記憶する構成を採用してもよい。
【００９９】
・異常が生じていることを診断するだけではなく、異常の中でも閉固着異常が生じていることを診断するようにしてもよい。例えば、閉固着異常が生じていることを報知したり、閉固着異常であることを示す情報をメモリーに記憶するようにしてもよい。
【０１００】
・上記実施形態ではウェイストゲートバルブ３５に対する全開指令がなされているか否かを目標過給圧から判定しているが、これに限らず、例えばウェイストゲートバルブ３５を駆動させる信号や電流値に基づいて全開指令がなされているか否かを判定してもよい。
【０１０１】
・上記実施形態では第１の領域Ａを吸入空気量ＧＡの少ない領域とし、第２の領域Ｂを吸入空気量ＧＡの多い領域とした例を示した。これに対して、第１の領域Ａを吸入空気量ＧＡの多い領域とし、第２の領域Ｂを吸入空気量ＧＡの少ない領域としてもよい。こうした場合であっても、値Ｋの値は同じになるので、同様の診断結果を得ることができる。なお、第１，２の領域の設定に際して、二つの領域を近くに設定すると、算出される値Ｋに対する過給圧Ｐｃｍｐのばらつきの影響が大きくなる。そのため、二つの領域を離して設定することが好ましいが、吸入空気量ＧＡが高いときにはウェイストゲートバルブ３５は開弁指令されることが多く、二つの領域を離しすぎると吸入空気量ＧＡが多い方の領域で前提条件が成立しなくなり、異常診断の実行機会が少なくなる。したがって、第１，２の領域の設定に際しては、異常診断の実行機会を確保し得る範囲で、二つの領域を極力離して設定することが好ましい。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…エアクリーナー、１４…エアフローメーター、１５…インタークーラー、１６…過給圧センサー、１７…スロットルバルブ、１８…サージタンク、１９…吸気ポート、２０…燃焼室、２１…点火プラグ、２２…ポートインジェクター、２３…筒内インジェクター、２４…排気ポート、３０…コンプレッサー、３１…タービン、３４…バイパス通路、３５…ウェイストゲートバルブ、３６…ダイアフラム、３７…負圧ポンプ、３８…負圧調整バルブ、３９…電子制御ユニット、４０…スロットルセンサー、４１…大気圧センサー。
【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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【図８】
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