(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧の目標吸気圧からのずれと前記吸気量検出手段により検出される吸気量の目標吸気量からのずれとに基づいて前記吸気圧出力手段が故障しているか否かを診断すると共に該吸気圧出力手段の故障の種類をも特定し、排気ガスを排気タービン上流側の排気通路からコンプレッサ下流側の吸気通路内に導入するための排気循環通路を具備し、該排気循環通路を介して吸気通路内に導入せしめられる排気ガスの量を制御することにより前記吸気量を目標吸気量に制御し、前記吸気量検出手段が前記排気循環通路を介して吸気通路内に導入せしめられる排気ガスの量と前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧とに基づいて吸気量を算出し、該算出された吸気量を吸気量の検出値とすることを特徴とする故障診断装置。
【請求項２】
内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧に制御されており且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少ないときには前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも高い値の吸気圧を出力してしまう種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧に制御されており且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多いときには前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも低い値の吸気圧を出力してしまう種類の故障状態にあると診断することを特徴とする故障診断装置。
【請求項３】
内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧の目標吸気圧からのずれと前記吸気量検出手段により検出される吸気量の目標吸気量からのずれとに基づいて前記流速調節手段が故障しているか否かを診断すると共に該流速調節手段の故障の種類をも特定することを特徴とする故障診断装置。
【請求項４】
内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に高く且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多いときには前記流速調節手段が排気タービンを通過する排気ガスの流速を遅くすることができない種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に低く且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少ないときには前記流速調節手段が排気タービンを通過する排気ガスの流速を速くすることができない種類の故障状態にあると診断することを特徴とする故障診断装置。
【請求項５】
内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧の目標吸気圧からのずれと前記吸気量検出手段により検出される吸気量の目標吸気量からのずれとに基づいて前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも高い値の吸気圧を出力してしまう故障状態にあるのか或いは実際の吸気圧よりも低い値の吸気圧を出力してしまう故障状態にあるのかを診断すると共に前記流速調節手段が排気タービンを通過する排気ガスの流速を遅くすることができない故障状態にあるのか或いは排気タービンを通過する排気ガスの流速を速くすることができない故障状態にあるのかを診断することを特徴とする故障診断装置。
【請求項６】
内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧に制御されており且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少ないときには前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも高い値の吸気圧を出力してしまう種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧に制御されており且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多いときには前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも低い値の吸気圧を出力してしまう種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に高く且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多いときには前記流速調節手段が排気タービンを通過する排気ガスの流速を遅くすることができない種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に低く且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少ないときには前記流速調節手段が排気タービンを通過する排気ガスの流速を速くすることができない種類の故障状態にあると診断することを特徴とする故障診断装置。
【請求項７】
排気ガスを排気タービン上流側の排気通路からコンプレッサ下流側の吸気通路内に導入するための排気循環通路を具備し、該排気循環通路を介して吸気通路内に導入せしめられる排気ガスの量を制御することにより前記吸気量を目標吸気量に制御することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の故障診断装置。
【請求項８】
前記吸気量検出手段が前記排気循環通路を介して吸気通路内に導入せしめられる排気ガスの量と前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧とに基づいて吸気量を算出し、該算出された吸気量を吸気量の検出値とすることを特徴とする請求項７に記載の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の故障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に吸入せしめられる吸気量を増大するための排気ターボチャージャが公知である。例えば特開平１０−４７０７１号公報に排気ターボチャージャが開示されている。ここでの排気ターボチャージャは排気通路に配置される排気タービンと吸気通路に配置されるコンプレッサとを具備する。コンプレッサは排気タービンに連結されており、排気タービンが排気ガスにより回転せしめられるとコンプレッサが作動せしめられる。これによりコンプレッサが吸入空気を加圧するので内燃機関に吸入せしめられる吸気量が増大する。
【０００３】
ところで上述したように排気ターボチャージャは排気ガスにより駆動せしめられる。したがってコンプレッサの圧縮作用は排気タービンを通過する排気ガスの流量（以下、排気流速）に依存する。すなわち排気流速が遅いと排気タービンの回転数が小さく、コンプレッサの圧縮作用が低くなる。そこで上記公報に開示されている排気ターボチャージャは排気流速が遅いときにでも排気タービンの回転数を大きく維持するために排気流速を増大するための機構（以下、排気流速制御機構）を備える。この排気流速制御機構によれば排気タービン周りに流路面積可変のノズルが配置されており、排気流速が遅くなったときにノズルの流路面積を小さくすることにより排気流速を増大する。斯くして排気タービンの回転数が大きく維持される。
【０００４】
なお上記公報では排気ガスが排気通路から吸気通路に循環せしめられる。これは排気ガスを内燃機関に導入することで燃焼室での燃焼温度を低く抑えるためである。このように燃焼温度を低く抑えることにより燃焼室内で発生する窒素酸化物の量が少なくなる。
ところで上述した流速可変式排気ターボチャージャにおいて排気流速制御機構が故障した場合には次のような問題が生じる。すなわち例えばノズルの流路面積を狭くした状態でこの排気流速制御機構が故障した場合、排気ガスの流量が増大してもノズルの流路面積を広げることができない。このため吸気通路内の吸気圧を目標とする吸気圧とすることができない。したがって吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧に維持するためには排気ターボチャージャの排気流速制御機構の故障の有無を検出する必要がある。そこで上記公報では内燃機関に導入される排気ガスの量（以下、ＥＧＲ量）がその目標ＥＧＲ量から所定値以上ずれているときに排気ターボチャージャの排気流速制御機構が故障していると診断している。このように診断できる理由は次の通りである。
【０００５】
すなわちＥＧＲ量はその流量を制御するための弁（以下、ＥＧＲ制御弁）の開弁量を制御することで制御される。そしてＥＧＲ量は吸気圧が大きいほど多くなる。そこで目標吸気圧に応じて定まる目標開弁量を予め求めておき、ＥＧＲ制御弁の開弁量をこの目標開弁量とすることでＥＧＲ量を目標ＥＧＲ量とする。したがって吸気圧が目標吸気圧に正確に制御されていればＥＧＲ量は正確に目標ＥＧＲ量となる。しかしながら排気ターボチャージャの排気流速制御機構が故障していると吸気圧が目標吸気圧に制御されない。このときＥＧＲ量も目標ＥＧＲ量に制御されない。したがってＥＧＲ制御弁の開弁量を目標開弁量としたときにＥＧＲ量が目標ＥＧＲ量から所定値以上ずれているということは排気ターボチャージャの排気流速制御機構が故障しているということである。これがＥＧＲ量が目標ＥＧＲ量から所定値以上ずれているときに排気流速制御機構が故障していると診断することができる理由である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで内燃機関によっては吸気圧と吸気量とに基づいて内燃運転を制御するものがある。すなわち上記公報に記載された内燃機関ではＥＧＲ量に基づいて排気ターボチャージャの故障を診断しているのでこのように吸気圧と吸気量とに基づいて機関運転を制御する内燃機関においては排気ターボチャージャの故障を診断することができない。そこで本発明の目的は吸気圧と吸気量とに基づいて排気ターボチャージャの故障を診断することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明によれば、内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧の目標吸気圧からのずれと前記吸気量検出手段により検出される吸気量の目標吸気量からのずれとに基づいて前記吸気圧出力手段が故障しているか否かを診断すると共に該吸気圧出力手段の故障の種類をも特定し、排気ガスを排気タービン上流側の排気通路からコンプレッサ下流側の吸気通路内に導入するための排気循環通路を具備し、該排気循環通路を介して吸気通路内に導入せしめられる排気ガスの量を制御することにより前記吸気量を目標吸気量に制御し、前記吸気量検出手段が前記排気循環通路を介して吸気通路内に導入せしめられる排気ガスの量と前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧とに基づいて吸気量を算出し、該算出された吸気量を吸気量の検出値とする。
上記課題を解決するために、２番目の発明によれば、内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧に制御されており且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少ないときには前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも高い値の吸気圧を出力してしまう種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧に制御されており且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多いときには前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも低い値の吸気圧を出力してしまう種類の故障状態にあると診断する。
上記課題を解決するために、３番目の発明によれば、内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧の目標吸気圧からのずれと前記吸気量検出手段により検出される吸気量の目標吸気量からのずれとに基づいて前記流速調節手段が故障しているか否かを診断すると共に該流速調節手段の故障の種類をも特定する。
上記課題を解決するために、４番目の発明によれば、内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に高く且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多いときには前記流速調節手段が排気タービンを通過する排気ガスの流速を遅くすることができない種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に低く且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少ないときには前記流速調節手段が排気タービンを通過する排気ガスの流速を速くすることができない種類の故障状態にあると診断する。
【０００８】
上記課題を解決するために、５番目の発明によれば、内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧の目標吸気圧からのずれと前記吸気量検出手段により検出される吸気量の目標吸気量からのずれとに基づいて前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも高い値の吸気圧を出力してしまう故障状態にあるのか或いは実際の吸気圧よりも低い値の吸気圧を出力してしまう故障状態にあるのかを診断すると共に前記流速調節手段が排気ガスの流速を遅くすることができない故障状態にあるのか或いは排気ガスの流速を速くすることができない故障状態にあるのかを診断する。
上記課題を解決するために、６番目の発明によれば、内燃機関から排出される排気ガスにより回転せしめられる排気タービンを排気通路に備えると共に該排気タービンにより作動せしめられるコンプレッサを吸気通路に備え、前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するための流速調節手段を備える流速可変式排気ターボチャージャと、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を検出して該検出した吸気圧を出力する吸気圧出力手段と、内燃機関に吸入せしめられる吸気量を検出するための吸気量検出手段とを具備し、前記コンプレッサ下流側における吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧とすべく前記排気タービンを通過する排気ガスの流速を調節するようにした内燃機関において、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に高く且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多いときには前記流速調節手段が排気タービンを通過する排気ガスの流速を遅くすることができない種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に低く且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少ないときには前記流速調節手段が排気タービンを通過する排気ガスの流速を速くすることができない種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧に制御されており且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少ないときには前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも高い値の吸気圧を出力してしまう種類の故障状態にあると診断し、前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧が目標吸気圧に制御されており且つ前記吸気量検出手段により検出される吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多いときには前記吸気圧出力手段が実際の吸気圧よりも低い値の吸気圧を出力してしまう種類の故障状態にあると診断する。
７番目の発明によれば、２〜６番目の発明のいずれか１つにおいて、排気ガスを排気タービン上流側の排気通路からコンプレッサ下流側の吸気通路内に導入するための排気循環通路を具備し、該排気循環通路を介して吸気通路内に導入せしめられる排気ガスの量を制御することにより前記吸気量を目標吸気量に制御する。
８番目の発明によれば、７番目の発明において、前記吸気量検出手段が前記排気循環通路を介して吸気通路内に導入せしめられる排気ガスの量と前記吸気圧出力手段から出力される吸気圧とに基づいて吸気量を算出し、該算出された吸気量を吸気量の検出値とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の流速可変式排気ターボチャージャ故障診断装置を適用した内燃機関の全体図である。図１において１は機関本体、２は吸気マニホルド、３は吸気管、４は排気マニホルド、５は排気管である。吸気マニホルド２の枝管２ａは機関本体１の対応する各燃焼室（図示せず）に接続される。吸気管３は吸気マニホルド２を介して機関本体１に接続される。排気マニホルド４の枝管４ａは機関本体１の対応する各燃焼室に接続される。排気管５は排気マニホルド４を介して機関本体１に接続される。なお以下の説明では吸気マニホルド２と吸気管３とを含めて吸気通路と称し、参照符号６で示し、排気マニホルド４と排気管５とを含めて排気通路と称し、参照符号７で示す。
【００１０】
内燃機関は流速可変式排気ターボチャージャ８を具備する。排気ターボチャージャ８はコンプレッサ９と排気タービン１０とを具備する。コンプレッサ９は吸気通路６内に配置される。また排気タービン１０は排気通路７内に配置される。これらコンプレッサ９と排気タービン１０とはシャフト１１により連結される。排気タービン１０周りには回動可能なノズル弁１２が配置される。これらノズル弁１２はアクチュエータ３９に接続される。アクチュエータ３９は後述するようにしてノズル弁１２を回動する。
【００１１】
コンプレッサ９の下流側の吸気通路６には吸入空気を冷却するためのインタークーラ１４が配置される。インタークーラ１４の下流側の吸気通路６内には機関本体１に導入せしめられる吸入空気の量（以下、吸気量）を制御するためのスロットル弁１５が配置される。スロットル弁１５の下流側の吸気通路６には圧力センサ１６が取り付けられる。圧力センサ１６はスロットル弁１５の下流側の吸気通路６内の吸気圧を検出する。一方、コンプレッサ９の上流側の吸気通路６には吸気量を検出するための質量流量計１７が取り付けられる。質量流量計１７の上流側の吸気通路６には吸入空気を濾過するためのエアクリーナ１８が配置される。
【００１２】
排気タービン１０の上流側の排気通路７とその下流側の排気通路７とはバイパス通路１９により接続される。バイパス通路１９にはウエストゲートバルブ２０が配置される。ウエストゲートバルブ２０は通常はバイパス通路１９を遮断しており、排気タービン１０の上流側の排気通路７内の圧力が過剰に高くなったときなどに要求に応じてバイパス通路１９を開放し、圧力を解放する。排気タービン１０の下流側の排気通路７とバイパス通路１９と連結部分２１の下流側の排気通路７内には触媒２２が配置される。触媒２２は排気ガス中の有害成分を浄化するためのものである。
【００１３】
排気タービン１０の上流側の排気通路７とバイパス通路１９との連結部分２３の上流側の排気通路７、正確には排気マニホルド４は排気再循環（以下、ＥＧＲ）通路２４を介してコンプレッサ９の下流側の吸気通路６、正確には吸気マニホルド２に接続される。ＥＧＲ通路２４にはＥＧＲ制御弁２５が配置される。ＥＧＲ制御弁２５は開口３３を閉弁するための弁体２６を有する。弁体２６はアクチュエータ２７によりその作動を制御される。アクチュエータ２７はダイアフラム２８を有する。弁体２６はこのダイアフラム２８に接続される。アクチュエータ２７の内部はダイアフラム２８により負圧室２９と大気圧室３０とに分割される。負圧室２９にはコイルバネ３１が配置される。コイルバネ３１はＥＧＲ制御弁２５を閉弁するようにダイアフラム２８を付勢する。また負圧室２９は切換弁３２を介して大気または負圧源（図示せず）に接続される。
【００１４】
負圧室２９が負圧源に接続されるように切換弁３２が作動せしめられたときにはダイアフラム２８がコイルバネ３１の付勢力に抗して移動せしめられ、弁体２６が開口３３を開放するように移動せしめられる。斯くしてＥＧＲ制御弁２５が開弁せしめられる。一方、負圧室２９が大気に接続されるように切換弁３２が作動せしめられたときにはダイアフラム２８がコイルバネ３１の付勢力により移動せしめられ、弁体２６が開口３３を閉鎖するように移動せしめられる。斯くしてＥＧＲ制御弁２５が閉弁せしめられる。
【００１５】
内燃機関はコントローラ３４を具備する。コントローラ３４には圧力センサ１６および質量流量計１７が接続され、これらから信号を受信する。一方、コントローラ３４はアクチュエータ３９、スロットル弁１５、ウエストゲートバルブ２０および切換弁３２に接続され、これらの作動を制御する。
次に図２を参照して排気ターボチャージャ８の排気流速制御機構を説明する。当該制御機構はリング部材３５と、このリング部材３５に連結された複数のノズル弁１２とを具備する。リング部材３５は環状の部材であり、排気タービン１０の中心軸線をその中心として回動可能に配置される。各ノズル弁１２は対応する軸３７周りで回動可能に配置される。また隣接する二つのノズル弁１２の間には排気ガスが通過するためのノズル３８が形成される。リング部材３５はアクチュエータ３９により回動せしめられる。アクチュエータ３９はダイアフラム４０を有する。リング部材３５はこのダイアフラム４０に接続される。アクチュエータ３９の内部はダイアフラム４０により負圧室４１と大気圧室４２とに分割される。負圧室４１にはコイルバネ４３が配置される。コイルバネ４３はノズル３８の流路面積が大きくなるようにダイアフラム４０を付勢する。また負圧室４１は切換弁４４を介して大気または負圧源（図示せず）に接続される。なお切換弁４４はコントローラ３４に接続され、このコントローラ３４によりその作動を制御せしめられる。
【００１６】
負圧室４１が負圧源に接続されるように切換弁４４が作動せしめられたときにはダイアフラム４０がコイルバネ４３の付勢力に抗して移動せしめられ、リング部材３５、したがってそれに連結されているノズル弁１２がノズル３８の流路面積を狭めるように回動せしめられる。斯くしてノズル３８を通過し、排気タービン１０に供給される排気ガスの流速が速くなり、吸気圧が高くなる。一方、負圧室４１が大気に接続されるように切換弁４４が作動せしめられたときにはダイアフラム４０がコイルバネ４３の付勢力により移動せしめられ、リング部材３５、したがってそれに連結されているノズル弁１２がノズル３８の流路面積を広げるように回動せしめられる。斯くしてノズル３８を通過し、排気タービン１０に供給される排気ガスの流速が遅くなり、吸気圧が低くなる。
【００１７】
次に図３〜図７を参照して本発明の排気ターボチャージャ故障診断を説明する。これら図３〜図７において（Ａ）は圧力センサ１６により検出される吸気圧Ｐを示し、（Ｂ）は吸気圧Ｐが過大であると判別された回数を計数する吸気圧過大カウンタＣｐＬまたは吸気圧Ｐが過小であると判別された回数を計数する吸気圧過小カウンタＣｐＳを示し、（Ｃ）は質量流量計１７により検出される吸気量Ｇａを示し、（Ｄ）は吸気量Ｇａが過大であると判別された回数を計数する吸気量過大カウンタＣｇａＬまたは吸気量Ｇａが過小であると判別された回数を計数する吸気量過小カウンタＣｇａＳを示し、（Ｅ）はノズル弁１２が閉弁したまま回動不能であること（以下、閉弁故障）を予備的に示す予備閉弁故障フラグｐＦｃまたはノズル弁１２が開弁したまま回動不能であること（以下、開弁故障）を予備的に示す予備開弁故障フラグｐＦｏを示し、（Ｆ）はノズル弁１２が閉弁故障していることを示す閉弁故障フラグＦｃまたはノズル弁１２が開弁故障していることを示す開弁故障フラグＦｏを示し、（Ｇ）は圧力センサ１６が実際の圧力よりも高い圧力を出力してしまう故障（以下、高値故障）状態にあることを示すセンサ高値故障フラグＦｈまたは圧力センサ１６が実際の圧力よりも低い圧力を出力してしまう故障（以下、低値故障）状態にあることを示すセンサ低値故障フラグＦｌを示す。
【００１８】
本実施例の内燃機関では吸気圧が機関運転状態に応じて定まる目標吸気圧となるように排気ターボチャージャ８のノズル弁１２の開度が制御される。例えば吸気圧が目標吸気圧より高ければノズル弁１２はその開度が大きくなるように開弁せしめられる。これによれば排気タービン１０の回転数が小さくなるので吸気圧が低下する。斯くして吸気圧が目標吸気圧となる。一方、このノズル弁１２の開度制御とは別個に吸気量が機関運転状態に応じて定まる目標吸気量となるようにＥＧＲ制御弁２５の開度が制御される。例えば吸気量が目標吸気量より多ければＥＧＲ制御弁２５はその開度が大きくなるように開弁せしめられる。これによれば吸入空気中に流入するＥＧＲガスの量が多くなるので逆に吸気量は少なくなる。斯くして吸気量が目標空気量となる。
【００１９】
このようにノズル弁１２および圧力センサ１６が共に正常である場合には吸気圧Ｐは図３（Ａ）に示したように排気ターボチャージャ８の排気流速制御機構により目標吸気圧ＴＰに維持される。すなわち吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも高くなるとノズル３８の流路面積を広げるようにノズル弁１２を回動するための信号（以下、ノズル開弁信号）がアクチュエータ３９に送信される。すると吸気圧Ｐは目標吸気圧ＴＰに向かって徐々に低くなり、やがては目標吸気圧ＴＰとなる。一方、吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも低くなるとノズル３８の流路面積を狭めるようにノズル弁１２を回動するための信号（以下、ノズル閉弁信号）がアクチュエータ３９に送信される。すると吸気圧Ｐは目標吸気圧ＴＰに向かって徐々に高くなり、やがては目標吸気圧ＴＰとなる。斯くして吸気圧Ｐは目標吸気圧ＴＰ近傍に維持される。
【００２０】
一方、ノズル弁１２および圧力センサ１６が共に正常である場合には吸気量Ｇａは図３（Ｃ）に示したようにＥＧＲ制御弁２５の開度制御により目標吸気量ＴＧａに維持される。すなわち吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも多くなるとＥＧＲ制御弁２５の開度を大きくするための信号がアクチュエータ２７に送信される。ＥＧＲ制御弁２５の開度が大きくされれば吸気量Ｇａは目標吸気量ＴＧａに向かって徐々に少なくなり、やがては目標吸気量ＴＧａとなる。一方、吸気量が目標吸気量ＴＧａよりも少なくなるとＥＧＲ制御弁２５の開度を小さくするための信号がアクチュエータ２７に送信される。ＥＧＲ制御弁２５の開度が小さくされれば吸気量Ｇａは目標吸気量ＴＧａに向かって徐々に多くなり、やがては目標吸気量ＴＧａとなる。斯くして吸気量Ｇａは目標吸気量ＴＧａ近傍に維持される。
【００２１】
こうしてノズル弁１２および圧力センサ１６が共に正常である場合には吸気圧Ｐがその目標吸気圧ＴＰに維持され、吸気量Ｇａがその目標吸気量ＴＧａに維持される。したがってノズル弁１２および圧力センサ１６の故障診断に用いられる各カウンタＣｐＬ、ＣｐＳ、ＣｇａＬ、ＣｇａＳ、および各フラグｐＦｃ、ｐＦｏ、Ｆｃ、Ｆｏ、Ｆｈ、Ｆｌは全く作動されず、リセットされたままである。
【００２２】
ところで上述したように吸気圧が目標吸気圧よりも高くなると吸気圧を下げるために排気ターボチャージャ８のノズル弁１２の開度が増大せしめられる。しかしながらノズル弁１２が閉弁故障していると吸気圧は目標吸気圧よりも高いままである。また吸気量は吸気圧が高くなると多くなる傾向にあるが実際にはＥＧＲ制御弁２５の開度制御により目標吸気量に制御される。しかしながらノズル弁１２が閉弁故障しているために吸気圧が非常に高くなってしまうとＥＧＲ制御弁２５の開度を最大としても吸気量を少なくすることができなくなり、吸気量は目標吸気量よりも非常に多くなってしまう。これら吸気圧と吸気量との現象を利用して本実施例では吸気圧が目標吸気圧より予め定められた値以上に高く且つ吸気量が目標吸気量より予め定められた値以上に多いときにはノズル弁１２が閉弁故障していると診断する。
【００２３】
このように圧力センサ１６は正常であるがノズル弁１２が閉弁故障している場合にはカウンタやフラグは図４に示したように変化する。吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも高くなるとノズル開弁信号がアクチュエータ３９に送信される。しかしながらノズル弁１２が閉弁故障しているので吸気圧Ｐは低くならずに引き続き徐々に高くなる。そして吸気圧Ｐがその目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値ΔＰＴＨ以上に高くなると吸気圧過大カウンタＣｐＬがカウントアップせしめられる。
【００２４】
一方、吸気量Ｇａは吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも高くなったとしてもＥＧＲ制御弁２５の開度制御により暫くの間は目標吸気量ＴＧａ近傍に維持される。しかしながらＥＧＲ制御弁２５が全開となった後においては吸気量Ｇａも目標吸気量ＴＧａよりも多くなってしまう。そして吸気量Ｇａがその目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値ΔＧａＴＨ以上に多くなると吸気量過大カウンタＣｇａＬがカウントアップせしめられる。吸気圧過大カウンタＣｐＬがその閾値ＣｐＬＴＨとなり且つ吸気量過大カウンタＣｇａＬがその閾値ＣｇａＬＴＨとなると予備閉弁故障フラグｐＦｃがセットされ、カウンタＣｐＬおよびＣｇａＬがリセットされる。そしてノズル全開信号がアクチュエータ３９に送信される。
【００２５】
このようにカウンタＣｐＬおよびＣｇａＬがリセットされ、且つノズル全開信号がアクチュエータ３９に送信された後においても図４の場合ではノズル弁１２が閉弁故障しているので吸気圧Ｐは依然としてその目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値ΔＰＴＨ以上に高い。このため吸気圧過大カウンタＣｐＬが再びカウントアップされる。また吸気量Ｇａも依然としてその目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値ΔＧａＴＨ以上に多い。このため吸気量過大カウンタＣｐＬが再びカウントアップされる。そして予備閉弁故障フラグｐＦｃがセットされている状態で吸気圧過大カウンタＣｐＬがその閾値ＣｐＬＴＨとなり且つ吸気量過大カウンタＣｇａＬがその閾値ＣｇａＬＴＨとなると閉弁故障フラグＦｃがセットされ、これらカウンタＣｐＬおよびＣｇａＬがリセットされる。
【００２６】
斯くして本実施例によれば閉弁故障フラグＦｃがセットされたことをもってノズル弁１２が閉弁故障していると診断される。なお予備閉弁故障フラグｐＦｃがセットされたときにノズル弁１２が閉弁故障していると診断してもよい。しかしながら誤診断を回避するという観点からは本実施例のように予備閉弁故障フラグｐＦｃがセットされた状態において各カウンタＣｐＬおよびＣｇａＬが対応する閾値ＣｐＬＴＨおよびＣｇａＬＴＨとなったときにノズル弁１２が閉弁故障していると診断することが好ましい。また圧力センサ１６は高値故障していないので高値故障フラグＦｈはリセットされたままである。また図４には示していないが上述した以外のカウンタＣｐＳ、ＣｇａＳ、およびフラグｐＦｏ、Ｆｏ、Ｆｌも全く作動されず、リセットされたままである。
【００２７】
ところで圧力センサ１６が高値故障していると実際の吸気圧（以下、実吸気圧）は高くないものの表示される吸気圧（以下、表示吸気圧）は高い。上述した内燃機関では表示吸気圧に基づいて排気ターボチャージャが制御されるので排気ターボチャージャ８のノズル弁１２の開度が増大せしめられる。しかしながらノズル弁１２の開度が最大となり、ノズル弁１２の開度をそれ以上、増大することができなくなってしまっている場合には依然として目標吸気圧よりも非常に高い吸気圧が表示されることとなる。ところが表示吸気圧は目標吸気圧よりも非常に高いが実吸気圧は目標吸気圧よりも高くなく、むしろノズル弁１２の開度は最大であるので目標吸気圧よりもかなり低い。
【００２８】
このように実吸気圧が低くなると吸気量は少なくなる傾向にあるがＥＧＲ制御弁２５の開度制御により目標吸気量に制御されるはずである。しかしながらＥＧＲ制御弁２５の開度制御により制御可能な範囲を越えてしまうほど実吸気圧が低くなると吸気量は目標吸気量よりも非常に少なくなる。この現象を利用して本実施例では表示吸気圧が目標吸気圧に制御されているものの吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少ないときには圧力センサ１６が高値故障していると診断する。
【００２９】
このようにノズル弁１２は正常であるが圧力センサ１６が高値故障している場合にはカウンタやフラグは図５に示したように変化する。吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも高くなるとノズル開弁信号がアクチュエータ３９に送信される。するとノズル弁１２は正常であるので実際の吸気圧Ｐは低くなるが表示吸気圧Ｐは徐々に高くなり、その目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値ΔＰＴＨ以上に高くなる。したがって吸気圧過大カウンタＣｐＬがカウントアップせしめられる。
【００３０】
一方、吸気量Ｇａは実吸気圧Ｐが目標吸気圧Ｐよりも低くなったとしてもＥＧＲ制御弁２５の開度制御により暫くの間は目標吸気量ＴＧａ近傍に維持される。しかしながらＥＧＲ制御弁２５が全閉となった後においては吸気量Ｇａも目標吸気量よりも少なくなる。そして吸気量Ｇａがその目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値ΔＧａＴＨ以上に少なくなると吸気量過小カウンタＣｇａＳがカウントアップせしめられる。このため吸気圧過大カウンタＣｐＬがその閾値ＣｐＬＴＨとなり、吸気量過小カウンタＣｇａＳがその閾値ＣｇａＳＴＨとなった場合には圧力センサ１６が高値故障していると診断し、高値故障フラグＦｈがセットされる。
【００３１】
斯くして本実施例によれば高値故障フラグＦｈがセットされたことをもって圧力センサ１６が高値故障していることが診断される。なお高値故障フラグＦｈがセットされた後には実吸気圧Ｐをその目標吸気圧ＴＰに向かって高くするべくノズル閉弁信号がアクチュエータ３９に送信される。またノズル弁１２は閉弁故障していないので予備閉弁故障フラグｐＦｃおよび閉弁故障フラグＦｃはリセットされたままである。また図５には示していないが上述した以外のカウンタＣｐＳ、ＣｇａＬ、およびフラグｐＦｏ、Ｆｏ、Ｆｌも全く作動されず、リセットされたままである。
【００３２】
ところで上述したように吸気圧が目標吸気圧よりも低くなると吸気圧を上げるために排気ターボチャージャ８のノズル弁１２の開度が減少せしめられる。しかしながらノズル弁１２が開弁故障していると吸気圧は目標吸気圧よりも低いままである。また吸気量は吸気圧が低くなると少なくなる傾向にあるが実際にはＥＧＲ制御弁２５の開度制御により目標吸気量に制御される。しかしながらノズル弁１２が開弁故障して吸気圧が非常に低くなってしまうとＥＧＲ制御弁２５の開度を零としても吸気量を多くすることができなくなり、吸気量は目標吸気量よりも非常に少なくなってしまう。これら吸気圧と吸気量との現象を利用して本実施例では吸気圧が目標吸気圧より予め定められた値以上に低く且つ吸気量が目標吸気量より予め定められた値以上に少ないときにはノズル弁１２が開弁故障していると診断する。
【００３３】
このように圧力センサ１６は正常であるがノズル弁１２が開弁故障している場合にはカウンタやフラグは図６に示したように変化する。吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰより低くなるとノズル閉弁信号がアクチュエータ３９に送信される。しかしながらノズル弁１２が開弁故障しているので吸気圧Ｐは高くならずに引き続き徐々に低くなる。そして吸気圧Ｐがその目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値ΔＰＴＨ以上に低くなると吸気圧過小カウンタＣｐＳがカウントアップせしめられる。
【００３４】
一方、吸気量Ｇａは吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも低くなったとしてもＥＧＲ制御弁２５の開度制御により暫くの間は目標吸気量ＴＧａ近傍に維持される。しかしながらＥＧＲ制御弁２５が全閉となった後においては吸気量Ｇａも目標吸気量ＴＧａよりも少なくなってしまう。そして吸気量Ｇａがその目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値ΔＧａＴＨ以上に少なくなると吸気量過小カウンタＣｇａＳがカウントアップせしめられる。吸気圧過小カウンタＣｐＳがその閾値ＣｐＳＴＨとなり且つ吸気量過小カウンタＣｇａＳがその閾値ＣｇａＳＴＨとなると予備開弁故障フラグｐＦｏがセットされ、これらカウンタＣｐＳおよびＣｇａＳがリセットされる。またノズル全閉信号がアクチュエータ３９に送信される。
【００３５】
このようにカウンタＣｐＳおよびＣｇａＳがリセットされ、ノズル全閉信号がアクチュエータ３９に送信された後においても図６に示した場合ではノズル弁１２が開弁故障しているので吸気圧Ｐは依然としてその目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値ΔＰＴＨ以上に低い。このため吸気圧過小カウンタＣｐＳが再びカウントアップされる。また吸気量Ｇａも依然としてその目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値ΔＧａＴＨ以上に少ない。このため吸気量過小カウンタＣｐＳが再びカウントアップされる。そして予備開弁故障フラグｐＦｏがセットされている状態で吸気圧過小カウンタＣｐＳがその閾値ＣｐＳＴＨとなり且つ吸気量過小カウンタＣｇａＳがその閾値ＣｇａＳＴＨとなると開弁故障フラグＦｏがセットされ、これらカウンタＣｐＳおよびＣｇａＳがリセットされる。
【００３６】
斯くして本実施例によれば開弁故障フラグＦｏがセットされたことをもってノズル弁１２が開弁故障していると診断される。なお予備開弁故障フラグｐＦｏがセットされたときにノズル弁１２が開弁故障していると診断してもよい。しかしながら誤診断を回避するという観点からは本実施例のように予備開弁故障フラグｐＦｏがセットされた状態において各カウンタＣｐＳおよびＣｇａＳが対応する閾値ＣｐＳＴＨおよびＣｇａＳＴＨとなったときにノズル弁１２が開弁故障していると診断することが好ましい。また図６の場合には圧力センサ１６は低値故障していないので低値故障フラグＦｌはリセットされたままである。また図６には示していないが上述した以外のカウンタＣｐＬ、ＣｇａＬ、およびフラグｐＦｃ、Ｆｃ、Ｆｈも全く作動されず、リセットされたままである。
【００３７】
ところで圧力センサ１６が低値故障していると実吸気圧は低くないものの表示吸気圧は低い。このため上述した内燃機関では排気ターボチャージャ８のノズル弁１２の開度が減少せしめられる。しかしながらノズル弁１２の開度が零となり、ノズル弁１２の開度をそれ以上、減少することができなくなってしまっている場合には依然として目標吸気圧よりも非常に低い吸気圧が表示されることとなる。ところが表示吸気圧は目標吸気圧よりも非常に低いが実吸気圧は目標吸気圧よりも低くなく、むしろノズル弁１２の開度は零であるので目標吸気圧よりもかなり高い。
【００３８】
このように実吸気圧が高くなると吸気量は多くなる傾向にあるがＥＧＲ制御弁２５の開度制御により目標吸気量に制御されるはずである。しかしながらＥＧＲ制御弁２５の開度制御により制御可能な範囲を越えてしまうほど実吸気圧が高くなると吸気量は目標吸気量よりも非常に多くなる。この現象を利用して本実施例では表示吸気圧が目標吸気圧に制御されているものの吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多いときには圧力センサ１６が低値故障していると診断する。
【００３９】
このようにノズル弁１２は正常であるが圧力センサ１６が低値故障している場合にはカウンタやフラグは図７に示したように変化する。吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも低くなるとノズル閉弁信号がアクチュエータ３９に送信される。するとノズル弁１２は正常であるので実吸気圧Ｐは高くなるが表示吸気圧Ｐは徐々に低くなり、その目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値ΔＰＴＨ以上に低くなる。したがって吸気圧過小カウンタＣｐＳがカウントアップせしめられる。
【００４０】
一方、吸気量Ｇａは実吸気圧Ｐが目標吸気圧Ｐよりも高くなったとしてもＥＧＲ制御弁２５の開度制御により暫くの間は目標吸気量ＴＧａの近傍に維持される。しかしながらＥＧＲ制御弁２５が全開となった後においては吸気量Ｇａも目標吸気量よりも多くなる。そして吸気量Ｇａがその目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値ΔＧａＴＨ以上に多くなると吸気量過大カウンタＣｇａＬはカウントアップせしめられる。このため吸気圧過小カウンタＣｐＳがその閾値ＣｐＳＴＨとなり、吸気量過大カウンタＣｇａＬがその閾値ＣｇａＬＴＨとなった場合には圧力センサ１６が低値故障していると診断し、低値故障フラグＦｌがセットされる。
【００４１】
斯くして本実施例によれば低値故障フラグＦｌがセットされたことをもって圧力センサ１６が低値故障していることが診断される。なお低値故障フラグＦｌがセットされた後には吸気圧Ｐをその目標吸気圧ＴＰに向かって低くするべくノズル開弁信号がアクチュエータ３９に送信される。またノズル弁１２は開弁故障していないので予備開弁故障フラグｐＦｏおよび開弁故障フラグＦｏはリセットされたままである。また図７には示していないが上述した以外のカウンタＣｐＬ、ＣｇａＳ、およびフラグｐＦｃ、Ｆｃ、Ｆｈも全く作動されず、リセットされたままである。
【００４２】
次に本実施例の排気ターボチャージャ故障診断を図８〜図１０のフローチャートを参照して説明する。初めにステップ１０において圧力センサ１６により検出された吸気圧Ｐと目標吸気圧ＴＰとの差（吸気圧差）ΔＰを算出し、次いでステップ１１において質量流量計１７により検出された吸気量Ｇａと目標吸気量ＴＧａとの差（吸気量差）ΔＧａを算出する。次いでステップ１２において吸気量差ΔＧａが予め定められた吸気量差ΔＧａＴＨより大きい（ΔＧａ＞ΔＧａＴＨ）か否か、すなわち吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値ΔＧａＴＨ以上に多いか否かが判別される。ステップ１２においてΔＧａ＞ΔＧａＴＨであると判別されたときにはステップ１３に進んで吸気量過大カウンタＣｇａＬがカウントアップされる。一方、ステップ１２においてΔＧａ≦ΔＧａＴＨであると判別されたときにはステップ１６に進んで吸気量過大カウンタＣｇａＬが零とされる。すなわち本例の故障診断では一度でも吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に多くなくなれば吸気量過大カウンタがリセットされる。しかしながらステップ１６において吸気量過大カウンタをカウントダウンするようにしてもよい。
【００４３】
次いでステップ１４では吸気量差ΔＧａが予め定められた吸気量差ΔＧａＴＨの負の値より小さい（ΔＧａ＜−ΔＧａＴＨ）か否か、すなわち吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値ΔＧａＴＨ以上に少ないか否かが判別される。ステップ１２においてΔＧａ＜−ΔＧａＴＨであると判別されたときにはステップ１５に進んで吸気量過小カウンタＣｇａＳがカウントアップされる。一方、ステップ１４においてΔＧａ≧−ΔＧａＴＨであると判別されたときにはステップ１７に進んで吸気量過小カウンタＣｇａＳが零とされる。すなわち本例の故障診断では一度でも吸気量が目標吸気量よりも予め定められた値以上に少なくなくなれば吸気量過小カウンタがリセットされる。しかしながらステップ１７において吸気量過小カウンタをカウントダウンするようにしてもよい。
【００４４】
次いでステップ１８では吸気圧差ΔＰが予め定められた吸気圧差ΔＰＴＨより大きい（ΔＰ＞ΔＰＴＨ）か否か、すなわち吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値ΔＰＴＨ以上に高いか否かが判別される。ステップ１８においてΔＰ＞ΔＰＴＨであると判別されたときにはステップ１９に進んで吸気圧過大カウンタＣｐＬがカウントアップされ、次いでステップ２０以降の処理が実行される。一方、ステップ１８においてΔＰ≦ΔＰＴＨであると判別されたときにはステップ２５に進んで吸気圧過大カウンタＣｐＬが零とされる。すなわち本例の故障診断では一度でも吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に高くなくなれば吸気圧過大カウンタがリセットされる。しかしながらステップ２５において吸気圧過大カウンタをカウントダウンするようにしてもよい。さらにステップ２５では後述するステップ２６においてセットされる予備閉弁故障フラグｐＦｃがリセットされる。次いでステップ２９以降の処理が実行される。
ステップ２０では吸気圧過大カウンタＣｐＬがその閾値ＣｐＬＴＨより大きい（ＣｐＬ＞ＣｐＬＴＨ）か否か、すなわち或る期間に亘って吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた吸気圧差以上に高い状態が継続したか否かが判別される。ステップ２０においてＣｐＬ＞ＣｐＬＴＨであると判別されたときにはステップ２１以降の処理が実行される。一方、ステップ２０においてＣｐＬ≦ＣｐＬＴＨであると判別されたときには処理が終了せしめられる。
【００４５】
ステップ２１では吸気量過大カウンタＣｇａＬがその閾値ＣｇａＬＴＨより大きい（ＣｇａＬ＞ＣｇａＬＴＨ）か否か、すなわち或る期間に亘って吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた吸気量差以上に多い状態が継続したか否かが判別される。ステップ２１においてＣｇａＬ＞ＣｇａＬＴＨであると判別されたときには排気ターボチャージャ８のノズル弁１２が閉弁故障している可能性があると判断し、ステップ２２以降の処理が実行される。一方、ステップ２１においてＣｇａＬ≦ＣｇａＬＴＨであると判別されたときにはステップ２４に進む。処理がステップ２４に進む場合とは吸気圧Ｐが或る期間に亘って目標吸気圧ＴＰより予め定められた吸気圧差以上に高いものの吸気量Ｇａが上記期間に亘って目標吸気量ＴＧａより予め定められた吸気量差以上に多くない場合である。したがってステップ２４では圧力センサ１６が高値故障していることを表示する高値故障フラグＦｈがセットされる。
【００４６】
ところで本例によればステップ２１においてＣｇａＬ＞ＣｇａＬＴＨであると判別されたときに直ちにノズル弁１２が閉弁故障していると診断してもよいが本例ではステップ２２以降の処理により診断の精度を高めている。すなわちノズル弁１２が閉弁故障していることを正確に診断するためにはノズル弁１２の開度を最大としてもなお吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値以上に高く且つ吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値以上に多いことを確認する必要がある。そこでステップ２２では予備閉弁故障フラグｐＦｃがセットされているか否か、すなわち一度、ステップ２２以降の処理が実行されているか否かが判別される。ステップ２２において予備閉弁故障フラグｐＦｃがセットされていると判別されたときにはステップ２３に進む。処理がステップ２３に進む場合とはステップ２６以降の処理が一度実行されているにも係わらず吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値以上に高く且つ吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値以上に多いと判別された場合である。したがってステップ２３では閉弁故障フラグＦｃがセットされる。
【００４７】
一方、ステップ２２において予備閉弁故障フラグｐＦｃがリセットされていると判別されたときにはステップ２６に進んで予備閉弁故障フラグｐＦｃがセットされ、次いでステップ２７においてノズル弁１２の開度を最大にするための全開信号が発信され、次いでステップ２８に進んで吸気圧過大カウンタＣｐＬが零とされると共に吸気量過大カウンタＣｇａＬが零とされる。
【００４８】
さてステップ２９では吸気圧差ΔＰが予め定められた吸気圧差ΔＰＴＨの負の値より小さい（ΔＰ＜−ΔＰＴＨ）か否か、すなわち吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値ΔＰＴＨ以上に低いか否かが判別される。ステップ２９においてΔＰ＜−ΔＰＴＨであると判別されたときにはステップ３０に進んで吸気圧過小カウンタＣｐＳがカウントアップされ、次いでステップ３１以降の処理が実行される。一方、ステップ２９においてΔＰ≧−ΔＰＴＨであると判別されたときにはステップ３９に進んで吸気圧過小カウンタＣｐＳが零とされる。すなわち本例の故障診断では一度でも吸気圧が目標吸気圧よりも予め定められた値以上に低くなくなれば吸気圧過小カウンタがリセットされる。しかしながらステップ３９において吸気圧過小カウンタをカウントダウンするようにしてもよい。さらにステップ３９では後述するステップ３６においてセットされる予備開弁故障フラグｐＦｃがリセットされる。次いでステップ４０以降の処理が実行される。
【００４９】
ステップ２０では吸気圧過小カウンタＣｐＳがその閾値ＣｐＳＴＨより大きい（ＣｐＳ＞ＣｐＬＴＨ）か否か、すなわち或る期間に亘って吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた吸気圧差以上に低い状態が継続したか否かが判別される。ステップ３２においてＣｐＳ＞ＣｐＬＴＨであると判別されたときにはステップ３２以降の処理が実行される。一方、ステップ３１においてＣｐＳ≦ＣｐＬＴＨであると判別されたときには処理が終了せしめられる。
【００５０】
ステップ３２では吸気量過小カウンタＣｇａＳがその閾値ＣｇａＳＴＨより大きい（ＣｇａＳ＞ＣｇａＳＴＨ）か否か、すなわち或る期間に亘って吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた吸気量差以上に少ない状態が継続したか否かが判別される。ステップ３２においてＣｇａＳ＞ＣｇａＳＴＨであると判別されたときには排気ターボチャージャ８のノズル弁１２が開弁故障している可能性があると判断し、ステップ３３以降の処理が実行される。一方、ステップ３２においてＣｇａＳ≦ＣｇａＳＴＨであると判別されたときにはステップ３５に進む。処理がステップ３５に進む場合とは吸気圧Ｐが或る期間に亘って目標吸気圧ＴＰより予め定められた吸気圧差以上に低いものの吸気量Ｇａが上記期間に亘って目標吸気量ＴＧａより予め定められた吸気量差以上に少なくない場合である。したがってステップ３５では圧力センサ１６が低値故障していることを表示する低値故障フラグＦｌがセットされる。
【００５１】
ところで本例によればステップ３２においてＣｇａＳ＞ＣｇａＳＴＨであると判別されたときに直ちにノズル弁１２が開弁故障していると診断してもよいが本例ではステップ３３以降の処理により診断の精度を高めている。すなわちノズル弁１２が開弁故障していることを正確に診断するためにはノズル弁１２の開度を零としてもなお吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値以上に低く且つ吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値以上に少ないことを確認する必要がある。そこでステップ３３では予備開弁故障フラグｐＦｏがセットされているか否か、すなわち一度、ステップ３２以降の処理が実行されているか否かが判別される。ステップ３２において予備開弁故障フラグｐＦｏがセットされていると判別されたときにはステップ３４に進む。処理がステップ３４に進む場合とはステップ３６以降の処理が一度実行されているにも係わらず吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰよりも予め定められた値以上に低く且つ吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値以上に少ないと判別された場合である。したがってステップ３４では開弁故障フラグＦｏがセットされる。
【００５２】
一方、ステップ３３において予備開弁故障フラグｐＦｏがリセットされていると判別されたときにはステップ３６に進んで予備開弁故障フラグｐＦｏがセットされ、次いでステップ３７においてノズル弁１２の開度を零にするための全閉信号が発信され、次いでステップ３８に進んで吸気圧過小カウンタＣｐＳが零とされると共に吸気量過小カウンタＣｇａＳが零とされる。
【００５３】
さてステップ４０では吸気量過大カウンタＣｇａＬがその閾値ＣｇａＬＴＨより大きい（ＣｇａＬ＞ＣｇａＬＴＨ）か否かが判別される。ステップ４０においてＣｇａＬ＞ＣｇａＬＴＨであると判別されたときにはステップ４１に進む。処理がステップ４１に進む場合とは吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰに制御されているものの吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値以上に多い場合である。したがってステップ４１では低値故障フラグＦｌがセットされる。一方、ステップ４０においてＣｇａＬ≦ＣｇａＬＴＨであると判別されたときにはステップ４２に進む。
【００５４】
ステップ４２では吸気量過小カウンタＣｇａＳがその閾値ＣｇａＳＴＨより大きい（ＣｇａＳ＞ＣｇａＳＴＨ）か否かが判別される。ステップ４２においてＣｇａＳ＞ＣｇａＳＴＨであると判別されたときにはステップ４３に進む。処理がステップ４３に進む場合とは吸気圧Ｐが目標吸気圧ＴＰに制御されているものの吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａよりも予め定められた値以上に少ない場合である。したがってステップ４３では高値故障フラグＦｈがセットされる。
【００５５】
なお上記実施例において圧力センサ１６と吸気通路２とを接続する配管から吸気が漏洩する故障が生じた場合には吸気圧Ｐと吸気量Ｇａとは圧力センサ１６が低値故障した場合と同じ挙動を示す。そこで低値故障フラグＦｌがセットされたときに圧力センサ１６が低値故障しているか又は圧力センサ１６を吸気通路２に接続する配管に吸気が漏洩する故障が生じていると診断してもよい。また予備閉弁故障フラグｐＦｃをセットしたときにノズル全開信号を発信する代わりに単にノズル弁１２の開弁度合いを大きくするための信号を発信してもよい。また予備閉弁故障フラグｐＦｏをセットしたときにノズル全閉信号を発信する代わりに単にノズル弁１２の閉弁度合いを大きくするための信号を発信してもよい。
【００５６】
また吸気量ＧａはＥＧＲ量Ｇｅに応じて変化する。したがってＥＧＲ制御弁２５が故障していると排気ターボチャージャ８や圧力センサ１６が正常であっても吸気量Ｇａが目標吸気量ＴＧａからずれてしまう。すなわち上記排気ターボチャージャ故障診断はＥＧＲ制御弁２５が正常であることを前提として成立する。そこで排気ターボチャージャ故障診断の精度を向上するためにＥＧＲ制御弁２５が正常であることを故障診断を実行する条件としてもよい。なおＥＧＲ制御弁２５が正常であるか否かは次のようにして診断できる。すなわち吸入量Ｇａが一定であるとき、特に機関運転がアイドル運転であるときにＥＧＲ率Ｒｅを変化させる。このときＥＧＲ制御弁２５が正常であれば吸気量Ｇａが変化する。したがってＥＧＲ率Ｒｅを変化させても吸気量Ｇａに変化がなければＥＧＲ制御弁２５が故障していると診断することができる。
【００５７】
以上、説明した本発明の故障診断の考え方は吸気圧が目標吸気圧になるようにノズル弁の開度を制御し、ＥＧＲ制御弁の開度を機関回転数と要求負荷とに基づいて算出した開度に制御するようにした内燃機関にも適用することができる。すなわち吸気圧が目標吸気圧よりも高いときにはノズル弁の開度が大きくなるようにし、吸気圧が目標吸気圧よりも低いときにはノズル弁の開度が小さくなるようにし、機関回転数と要求負荷とに応じて定まるＥＧＲ制御弁の開度をマップの形で記憶しておき、ＥＧＲ制御弁の開度がマップから求められた開度になるようにする内燃機関にも本発明を適用することができる。
【００５８】
当該内燃機関においてはＥＧＲ制御弁の開度と吸気圧とに基づいて吸気量を推定することができる。そこで本発明を当該内燃機関に適用する場合には上記実施例における目標吸気量をこの推定された吸気量（以下、推定吸気量）に置き変えれば上記実施例と同じ方法でノズル弁の開弁故障および閉弁故障、並びに圧力センサの高値故障および低値故障を診断することができる。
【００５９】
【発明の効果】
１および２番目の発明によれば、目標吸気圧からの吸気圧のずれと目標吸気量からの吸気量のずれとから、吸気圧出力手段が故障しているか否かだけでなく、該吸気圧出力手段の故障の種類をも特定することができる。
３および４番目の発明によれば、目標吸気圧からの吸気圧のずれと目標吸気量からの吸気量のずれとから、排気ターボチャージャの流速調節手段が故障しているか否かだけでなく、該流速調節手段の故障の種類をも特定することができる。
５および６番目の発明によれば、目標吸気圧からの吸気圧のずれと目標吸気量からの吸気量のずれとから、排気ターボチャージャの流速調節手段が故障しているか否かだけでなく、該流速調節手段の故障の種類をも特定することができると共に、吸気圧出力手段が故障しているか否かだけでなく、該吸気圧出力手段の故障の種類をも特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ターボチャージャ故障診断装置を備えた内燃機関の全体図である。
【図２】排気ターボチャージャの排気ガス流速制御機構を示す図である。
【図３】排気ターボチャージャが正常である場合における各パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【図４】排気ターボチャージャが閉弁故障している場合における各パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【図５】圧力センサが高値故障している場合における各パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【図６】排気ターボチャージャが開弁故障している場合における各パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【図７】圧力センサが低値故障している場合における各パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【図８】排気ターボチャージャ故障を診断するためのフローチャートの一部である。
【図９】排気ターボチャージャ故障を診断するためのフローチャートの一部である。
【図１０】排気ターボチャージャ故障を診断するためのフローチャートの一部である。
【符号の説明】
１…機関本体
６…吸気通路
７…排気通路
８…排気ターボチャージャ
９…コンプレッサ
１０…排気タービン
１２…ノズル弁
１６…圧力センサ
１７…質量流量計
３５…リング部材
３８…ノズル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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