JP2010096050A - 過給システムの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給システムにおいて吸気通路に漏れが生じている異常を検出する異常検出装置を提供する。
【解決手段】異常検出装置は、アクセルセンサ、回転数センサ等の出力信号に基づいてエンジン運転状態を検出し（Ｓ３００）、エンジン運転状態に基づいて過給機の上流側の吸気通路における推定吸気量を算出する（Ｓ３０２）。過給機の下流側の吸気通路における実過給圧が所定値よりも低く（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、過給機の上流側の吸気通路における実吸気量が推定吸気量から所定値を減算した値以上の場合（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、異常検出装置は、Ｓ３０４において実過給圧が所定値よりも低くなった原因は、過給機による過給不足ではなく、過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生しているからだと判定する（Ｓ３０８）。そして、異常検出装置は、吸気圧センサの異常検出ルーチンに対して異常検出の禁止を指示する（Ｓ３１０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に吸入される吸気を過給機により過給する過給システムの異常を検出する異常検出装置に関する。

従来、内燃機関に吸入される吸気を過給機により過給する過給システムにおいて、過給機の上流側の吸気通路に吸気量センサとしてエアフロメータを設置し、エアフロメータで計量される吸気量に基づいて過給システムの異常を検出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、過給機の下流側の吸気通路に吸気圧センサを設置し、過給圧に相当する吸気圧センサの出力に基づいて過給システムの異常を検出することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭５６−１２６６４４号公報 特開２００７−２３９７７号公報

過給システムにおいて過給機の上流側の吸気通路に漏れが発生していると、過給システムの異常検出において、過給機の上流側の吸気通路に設置された吸気量センサの出力に基づいて検出される吸気量は、内燃機関の運転状態等に基づいて過給機が作動しているときの吸気量として推定される推定吸気量よりも少なくなる。

また、過給機の下流側の吸気通路に漏れが発生していると、過給システムの異常検出において、過給機の下流側の吸気通路に設置された吸気圧センサの出力に基づいて検出される過給圧は、内燃機関の運転状態等に基づいて過給機が作動しているときの過給圧として推定される推定過給圧よりも低くなる。

しかしながら、吸気圧センサの出力に基づく過給圧の検出値が過給圧の推定値よりも低くなる過給圧の異常原因、あるいは、吸気量センサの出力に基づく吸気量の検出値が吸気量の推定値よりも少なくなる吸気量の異常原因としては、吸気通路からの漏れ以外に過給機の過給不良も考えられる。しかしながら、吸気圧センサまたは吸気量センサの出力情報だけでは、過給圧または吸気量の異常原因を特定することはできない。

尚、各種センサの出力に基づいて異常検出を含む種々の処理を実施するために、通常、各処理とは別に各センサに対する異常検出が実施されている。したがって、過給システムの異常検出を実施する場合には、吸気圧センサおよび吸気量センサは正常であることを前提としている。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、過給システムにおいて吸気通路に漏れが生じている異常を検出する異常検出装置を提供することを目的とする。

過給機が正常に作動しており、かつ過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れがなければ、過給機の上流側の吸気通路に設置された吸気量センサの出力に基づいて検出される実吸気量は、内燃機関の運転状態に基づいて推定された推定吸気量以上になるはずである。つまり、実吸気量が推定吸気量以上であれば、過給機は正常に作動していると判定できる。

一方、過給機の下流側の吸気通路に設置された吸気圧センサの出力に基づいて検出された過給機による実過給圧が所定値より低い場合は、過給機による過給が不足しているか、あるいは過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると考えられる。尚、実過給圧と比較する所定値は、過給機による過給が不足しているか、あるいは過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定できる値であれば、固定値であってもよいし、過給機による過給状態を推定できるエンジン回転数、アクセル開度等のエンジン運転状態に基づいてマップ等から取得する可変値であってもよい。

そこで、請求項１から５に記載の発明によると、吸気量推定手段は、内燃機関の運転状態に基づいて過給機の上流側の吸気通路における吸気量を推定し、実吸気量検出手段は、過給機の上流側の吸気通路に設置された吸気量センサの出力に基づいて実吸気量を検出する。また、実過給圧検出手段は、過給機の下流側の吸気通路に設置された吸気圧センサの出力に基づいて過給機による実過給圧を検出する。そして、漏れ判定手段は、実過給圧が所定値より低く、かつ実吸気量が吸気量推定手段が推定する推定吸気量以上の場合、過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定する。

このように、過給機の上流側の実吸気量が推定吸気量以上であることから過給機が正常に作動していると考えられるにも関わらず、過給機の下流側の実過給圧が所定値よりも低い場合には、過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定できる。

ところで、過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると、吸気圧センサの出力に基づいて検出される過給機の下流側の実過給圧は、内燃機関の運転状態から推定される推定過給圧よりも低くなる。すると、その原因が過給機の下流側の吸気通路における吸気漏れであるにも関わらず、過給システムの異常検出とは別に実施される吸気圧センサの異常検出において、吸気圧センサが異常であると判定される恐れがある。

そこで、請求項２に記載の発明によると、漏れ判定手段が過給機の下流側に吸気漏れが発生していると判定すると、吸気圧センサ異常検出禁止手段は吸気圧センサに対する異常検出を禁止する。

これにより、漏れ判定手段が過給機の下流側に吸気漏れが発生している場合に、センサの異常検出において吸気圧センサの異常であると誤判定することを防止できる。
請求項３に記載の発明によると、漏れ判定手段が過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定すると、出力制限手段は内燃機関の出力を所定値以下に制限する。

このように、過給機の下流側に吸気漏れが発生し、内燃機関に吸入される吸気量が不足している状態で内燃機関の出力を所定値以下に制限する、すなわち燃料噴射量を所定値以下に制限し吸入吸気量に対して過度の燃料が噴射されることを防止することにより、排気温度の過度の上昇およびエミッションの悪化を防止できる。尚、内燃機関の出力を所定値以下に制限するために燃料噴射量を所定値以下に制限する場合、燃料噴射量を直接制限してもよいし、燃料噴射量を決定するパラメータの値を制限して間接的に燃料噴射量を制限してもよい。

ところで、過給機が正常に作動しており、かつ過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れがなければ、過給機の下流側の吸気通路に設置された吸気圧センサの出力に基づいて検出される実過給圧は、内燃機関の運転状態に基づいて推定された推定過給圧以上になるはずである。つまり、実過給圧が推定過給圧以上であれば、過給機は正常に作動していると判定できる。

一方、過給機の上流側の吸気通路に設置された吸気量センサの出力に基づいて検出された実吸気量が所定値より少ない場合は、過給機による過給が不足しているか、あるいは過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると考えられる。尚、実吸気量と比較する所定値は、過給機による過給が不足しているか、あるいは過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定できる値であれば、固定値であってもよいし、過給機による過給状態を推定できるエンジン回転数、アクセル開度等のエンジン運転状態に基づいてマップ等から取得する可変値であってもよい。

そこで、請求項４および５に記載の発明によると、請求項１から３の発明の構成に加え、運転状態に基づいて過給機による過給圧を推定する過給圧推定手段をさらに備え、漏れ判定手段は、実吸気量が所定値より少なく、かつ実過給圧が過給圧推定手段が推定する推定過給圧以上の場合、過給機の上流側に吸気漏れが発生していると判定する。

また、請求項６から８に記載の発明によると、過給圧推定手段は、内燃機関の運転状態に基づいて過給機による過給圧を推定し、実過給圧検出手段は、吸気圧センサの出力に基づいて実過給圧を検出する。また、実吸気量検出手段は、過給機の上流側の吸気通路に設置されている吸気量センサの出力に基づいて実吸気量を検出する。そして、漏れ判定手段は、実吸気量が所定値より少なく、かつ実過給圧が過給圧推定手段が推定する推定過給圧以上の場合、過給機の上流側に吸気漏れが発生していると判定する。

このように請求項４から８に記載の発明においては、過給機の下流側の実吸気圧が推定過給圧以上であることから過給機は正常に作動していると考えられるにも関わらず、過給機の上流側の実吸気量が所定値よりも少ない場合には、過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定できる。

ところで、過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生している場合には、吸気量センサの出力に基づいて検出される実吸気量は、過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していない場合よりも少ない値になる。これに対し、過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していても、過給機が正常に作動している場合には、推定吸気量に近い吸気が内燃機関に吸入される。

そこで、請求項５および７に記載の発明によると、漏れ判定手段が過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定すると、吸気量選択手段は過給機の上流側の吸気量として実吸気量の代わりに吸気量推定手段が推定する推定吸気量を選択する。

これにより、過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生している場合に、吸気量センサの出力に基づいて検出される実吸気量よりも内燃機関に吸入される吸気量により近い推定吸気量に基づいて、各種制御をより正確に実施できる。

ところで、過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると、吸気量センサの出力に基づいて検出される過給機の上流側の実吸気量は、内燃機関の運転状態から推定される推定吸気量よりも少なくなる。すると、その原因が過給機の上流側の吸気通路における吸気漏れであるにも関わらず、過給システムの異常検出とは別に実施される吸気量センサの異常検出において、吸気量センサが異常であると判定される恐れがある。

そこで、請求項８に記載の発明によると、吸気量センサ異常検出禁止手段は、漏れ判定手段が過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定すると、吸気量センサに対する異常検出を禁止する。

これにより、漏れ判定手段が過給機の上流側に吸気漏れが発生している場合に、センサの異常検出において吸気量センサの異常であると誤判定することを防止できる。
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による過給システムを図１に示す。本実施形態の過給システム１０は、吸気通路１００から内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」ともいう。）２に吸入される吸気を過給機１４により過給するシステムである。過給システム１０は、過給機１４、吸気量センサ３０、吸気圧センサ３４、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）４０および吸気通路１００等から構成される。

エンジン２の燃焼室２０２に吸気を導入する吸気通路１００には、吸気フィルタ１２、過給機１４、インタークーラ１８、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation）弁２０等が設置されている。

過給機１４は、排気通路２００に設置された図示しないタービンと、シャフトを介してタービンに接続され吸気通路１００に設置された図示しないコンプレッサとを有するターボチャージャである。エンジン２から排気通路２００に排出される排気エネルギーによりタービンとともにコンプレッサが回転すると、吸気通路１００の吸気が過給されてエンジン２に吸入される。

バイパス弁１６は、過給機１４のタービンの上流側であるエンジン２側の排気通路２００とタービンの下流側の排気通路２００とをタービンをバイパスして接続するバイパス通路に設置されている。バイパス弁１６の開度が調整されることにより、バイパス通路を流れる排気量、言い換えれば過給機１４のタービンを回転させる排気量が制御される。これにより、過給機１４が吸気を過給する過給圧が制御される。

ＥＧＲ弁２０は、排気通路２００からＥＧＲ通路２０４を通り吸気通路１００に環流されるＥＧＲガス量を制御することにより、エンジン２の燃焼室２０２における燃焼状態を制御する。

吸気通路１００には、吸気量センサ３０、吸気温センサ３２、吸気圧センサ３４が設置されている。吸気量センサ３０は、過給機１４のコンプレッサに対し上流側の吸気通路１００に設置されており、過給機１４の上流側の吸気通路１００を流れる吸気量に応じた信号を出力する。吸気温センサ３２は、過給機１４のコンプレッサに対しインタークーラ１８よりも下流側の吸気通路１００に設置されており、インタークーラ１８の下流側の吸気通路１００における吸気温度に応じた信号を出力する。吸気圧センサ３４は、過給機１４のコンプレッサに対しＥＧＲ弁２０よりも下流側の吸気通路１００に設置されており、過給機１４の下流側の吸気通路１００における吸気圧に応じた信号を出力する。

ＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を有するマイクロコンピュータから主に構成されている。過給システム１０の異常検出装置としてのＥＣＵ４０は、ＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、特許請求の範囲に記載した過給圧推定手段、実過給圧検出手段、吸気量推定手段、実吸気量検出手段、漏れ判定手段、出力制限手段、吸気圧センサ異常検出禁止手段、吸気量センサ異常検出禁止手段、吸気量選択手段として機能する。

ＥＣＵ４０は、前述した各種センサと後述する圧力センサ５６に加え、図示しないアクセル開度を検出するためのアクセルセンサ、エンジン２の回転数を検出するための回転数センサ等の出力信号に基づいてエンジン運転状態を検出する。

ＥＣＵ４０は、吸気圧センサ３４の出力信号に基づいて検出する過給機１４の下流側の吸気通路１００における吸気圧、つまり過給機１４による実際の過給圧である実過給圧が目標過給圧に一致するように、バイパス弁１６の開度をフィードバック制御する。ＥＣＵ４０は、過給システム１０に対する過給圧制御に加え、過給システム１０に対する異常検出を実施する。過給システム１０に対する異常検出の詳細については後述する。

ＥＣＵ４０は、過給システム１０に対する制御以外に、ＥＧＲガス量制御、高圧ポンプ５０の吐出量制御、燃料噴射弁５８の燃料噴射制御、排気浄化制御を実施する。
ＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に基づいてＥＧＲ弁２０の開度を制御してＥＧＲガス量を調整することにより、燃焼室２０２における燃焼状態を制御する。

また、ＥＣＵ４０は、圧力センサ５６の出力信号に基づいてコモンレール圧（実コモンレール圧）を検出し、実コモンレール圧が目標コモンレール圧に一致するように高圧ポンプ５０の調量弁を制御して高圧ポンプ５０の吐出量をフィードバック制御する。

また、ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁５８の燃料噴射を噴射指令パルスにより制御する。ＥＣＵ４０は、噴射指令パルスの立ち上がり時期により燃料噴射弁５８の噴射開始時期を制御し、噴射指令パルスのパルス幅により燃料噴射弁５８の噴射量を制御する。さらに、ＥＣＵ４０は、主なトルクを発生するメイン噴射の前後にパイロット噴射、ポスト噴射等を含む多段噴射を実施する燃料噴射弁５８の噴射パターンを制御する。

また、ＥＣＵ４０は、後述する排気温センサ２３０、２３２、２４３の出力信号に基づいて、酸化触媒２１０の活性程度、ならびにＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)２２０におけるパティキュレートの燃焼状態を検出する。そして、酸化触媒２１０の活性程度、ならびにＤＰＦ２２０におけるパティキュレートの燃焼状態に基づいて、燃料噴射弁５８からのポスト噴射量を制御する。

燃料供給ポンプである高圧ポンプ５０は、燃料タンク５２から加圧室に吸入した燃料をプランジャの往復移動により加圧する公知のポンプである。高圧ポンプ５０の燃料吐出量は、高圧ポンプ５０が吸入する燃料吸入量を制御する図示しない調量弁により調量される。

コモンレール５４は、高圧ポンプ５０が圧送する燃料を蓄圧しエンジン運転状態に応じた所定圧に燃料圧力を保持する。圧力センサ５６は、コモンレール５４内の燃料圧力に応じた信号を出力する。

燃料噴射弁５８は、例えば制御室の圧力を調整することによりノズルニードルによる噴孔の開閉を電磁弁で制御する公知の噴射弁である。燃料噴射弁５８は、ディーゼルエンジン２の各気筒に設置され、コモンレール５４が蓄圧している燃料を気筒内に噴射する。燃料噴射弁５８は、ディーゼルエンジン２の１燃焼サイクルにおいて、主なトルクを発生するメイン噴射の前後にパイロット噴射、ポスト噴射等を含む多段噴射を実施する。

尚、ノズルニードルのリフトを制御室の圧力で制御する燃料噴射弁に代えて、ピエゾアクチュエータ等を用いた直動式の燃料噴射弁を使用してもよい。
排気通路２００には、酸化触媒２１０、ＤＰＦ２２０、排気温センサ２３０、２３２、２３４等が設置されている。

酸化触媒２１０は、ハニカム構造体にプラチナ等の触媒を担持した構造体であり、排気通路２００に供給される排気中の炭化水素（ＨＣ）を上記触媒により浄化する。
ＤＰＦ２２０は、多孔質のセラミックにより形成されたハニカム構造体を収容している。ＤＰＦ２２０のハニカム構造体を排気流れ方向に形成された排気通路の入口側および出口側は、互い違いに封止されている。排気中のパティキュレートは、入口側が封止されておらず出口側が封止されている排気通路から流入し、排気通路を形成するハニカム構造体の隔壁を通過する際に隔壁の細孔に捕集される。排気は、入口側が封止されており出口側が封止されていない排気通路から流出する。

排気温センサ２３０、２３２、２３４は、それぞれ過給機１４と酸化触媒２１０との間、酸化触媒２１０とＤＰＦ２２０との間、ＤＰＦ２２０の下流側にそれぞれ設置されており、各設置位置における排気通路２００の排気温度を検出する。

（吸気漏れ検出）
次に、ＥＣＵ４０が実施する過給システム１０の吸気通路１００における吸気漏れ検出について、図２〜図５のフローチャートに基づいて説明する。図２〜図５のフローチャートにおいて、「Ｓ」はステップを表している。

吸気通路１００における吸気漏れの異常原因は、吸気通路１００を形成する吸気管同士または吸気管と他装置との係合不良、損傷等により吸気管に形成された穴、吸気通路１００に設置された装置からの漏れ等が考えられる。特に、過給機付きのディーゼルエンジンの場合、ガソリンエンジン等に比べて過給機１４による過給圧が高いので、過給機１４の下流側における吸気管の係合不良等により吸気漏れが発生しやすくなる。

尚、吸気量センサ３０、吸気圧センサ３４、およびその他のセンサは、過給システム１０の吸気漏れ検出とは別のセンサの異常検出において異常か否かを判定されている。そして、センサが正常である場合に図２〜図５のフローチャートが示す異常検出ルーチンが実行される。

（過給機１４の下流側における吸気漏れ検出）
図２のＳ３００において、ＥＣＵ４０は、アクセルセンサ、回転数センサ等の出力信号に基づいてエンジン運転状態を検出する。

Ｓ３０２においてＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に基づいて過給機１４の作動状態を推定し、過給機１４の作動状態に基づいて、過給機１４の上流側の吸気通路１００の吸気量であると推定される推定吸気量を算出する。

Ｓ３０４においてＥＣＵ４０は、吸気圧センサ３４の出力信号に基づいて過給機１４の下流側の吸気通路１００における実際の過給圧である実過給圧を検出し、実過給圧が所定値よりも低いか否かを判定する。尚、Ｓ３０４において実過給圧と比較する所定値は、過給機１４による過給が不足しているか、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していると判定できる値であれば、例えば、固定値であってもよいし、アクセル開度、エンジン回転数等の過給機１４の作動状態を推定できる値に応じてマップ等から取得する可変値であってもよい。実過給圧と比較する所定値の大きさによって、過給機１４による過給不足の程度、ならびに過給機１４の下流側の吸気通路１００における吸気漏れの程度を設定できる。

実過給圧が所定値以上の場合（Ｓ３０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は、過給機１４による過給不足、ならびに過給機１４の下流側の吸気通路１００における吸気漏れは異常と判定するほど大きくないと判断し、本ルーチンを終了する。

実過給圧が所定値よりも低い場合（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、その原因は、過給機１４による過給が不足しているか、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているかの少なくともいずれかである。したがって、過給機１４による過給が不足しておらず過給機１４が正常に作動していると判定できれば、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していると判定できる。

そこで、Ｓ３０６においてＥＣＵ４０は、吸気量センサ３０の出力信号に基づいて過給機１４の上流側の吸気通路１００における実際の吸気量である実吸気量を検出し、実吸気量が推定吸気量から所定値を減算した値以上であるか否かを判定する。尚、推定吸気量から減算する所定値は、過給機１４の過給ばらつき、エンジン２の圧縮比ばらつき等を考慮して設定されている。

実吸気量が推定吸気量から所定値を減算した値以上の場合（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０は、過給機１４は過給不足ではなく正常であると判断する。そして、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０４において実過給圧が所定値よりも低くなった原因は、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているからだと判定する（Ｓ３０８）。

ところで、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していると、吸気圧センサ３４の出力に基づいて検出される実過給圧は、エンジン運転状態から推定される推定過給圧よりも低くなる。すると、その原因が過給機１４の下流側の吸気通路１００における吸気漏れであるにも関わらず、過給システム１０の異常検出とは別に実施される吸気圧センサ３４の異常検出において、吸気圧センサ３４が異常であると判定される恐れがある。

そこで、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合、吸気圧センサ３４が異常であると誤検出されることを防止するために、Ｓ３１０においてＥＣＵ４０は、吸気圧センサ３４の異常検出ルーチンに対して異常検出の禁止を指示し、本ルーチンを終了する。

一方、実吸気量が推定吸気量から所定値を減算した値よりも少ない場合（Ｓ３０６：Ｎｏ）、その原因は、過給機１４の過給不足か、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているかの少なくともいずれかであり、どちらかに特定できない。その結果、実吸気量が推定吸気量から所定値を減算した値よりも少ない場合（Ｓ３０６：Ｎｏ）、実過給圧が所定値よりも低くＳ３０４でＹｅｓと判定される原因を特定できない。この場合、ＥＣＵ４０は、異常原因を特定せず本ルーチンを終了する。

尚、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているためにＳ３０４の判定がＹｅｓになる場合に、さらに、実吸気量が推定吸気量から所定値を減算した値よりも少なくなり、過給機１４による過給不足か、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生するためにＳ３０６の判定がＮｏになることは、異常箇所が複数になるので発生する確率は低いと考えられる。したがって、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合には、Ｓ３０６の判定がＮｏになる確率は低い。

図２のフローチャートにおいて、Ｓ３００、Ｓ３０２は吸気量推定手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当し、Ｓ３０４は実過給圧検出手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当し、Ｓ３０６は実吸気量検出手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当し、Ｓ３０４〜Ｓ３０８は漏れ判定手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当する。さらに、図２のフローチャートにおいて、Ｓ３１０は吸気圧センサ異常検出禁止手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当する。

（出力制限）
過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合、エンジン２に吸入される吸気量は不足する。しかし、ディーゼルエンジン２においては、燃料噴射弁５８から噴射される噴射量は、吸気量に関わらずエンジン回転数およびアクセル開度に基づいて指令される。そして、燃料噴射弁５８から噴射される噴射量に対して吸気量が不足すると、燃焼温度が過度に上昇したり、エミッションの悪化を招く恐れがある。そこで、図３に示す噴射量制限ルーチンでは、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合には、燃料噴射弁５８の噴射量を制限する。

具体的には、図３のＳ３２０においてＥＣＵ４０は、エンジン回転数およびアクセル開度に基づいて噴射量制御において設定された指令噴射量を読み出す。Ｓ３２２においてＥＣＵ４０は、図２のルーチンの実行結果に基づき、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているかを判定する。過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していない場合（Ｓ３２２：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は本ルーチンを終了する。

過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合（Ｓ３２２：Ｙｅｓ）、Ｓ３２４においてＥＣＵ４０は、指令噴射量と予め設定された所定値とのうち、小さい方の値を指令噴射量として設定し、本ルーチンを終了する。Ｓ３２４において指令噴射量と比較する所定値は、燃焼温度の過度な上昇、ならびにエミッションの悪化を極力防止しつつ、エンジン２を停止させない程度に燃料噴射弁５８から噴射される最低噴射量である。燃料噴射弁５８の噴射量を制限することにより、エンジン２の出力が制限される。

図３のフローチャートにおいて、Ｓ３２４は出力制限手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当する。図３では、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合、燃料噴射弁５８の噴射量の上限を直接制限してエンジン２の出力を制限した。これに対し、燃料噴射弁５８の噴射量を決定するパラメータである、アクセル開度およびエンジン回転数を検出するためのセンサの出力信号の上限を制限することにより、エンジン２の出力を制限してもよい。

（過給機１４の上流側における吸気漏れ検出）
図４のＳ３３０において、ＥＣＵ４０は、アクセルセンサ、回転数センサ等の出力信号に基づいてエンジン運転状態を検出する。

Ｓ３３２においてＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に基づいて過給機１４の作動状態を推定する。そして、ＥＣＵ４０は、過給機１４の作動状態に基づいて、過給機１４により過給されると推定される過給機１４の下流側の吸気通路１００における推定吸気圧、つまり推定過給圧を算出する。

Ｓ３３４においてＥＣＵ４０は、吸気量センサ３０の出力信号に基づいて過給機１４の上流側の吸気通路１００における実際の吸気量である実吸気量を検出し、実吸気量が所定値よりも少ないか否かを判定する。尚、Ｓ３３４において実吸気量と比較する所定値は、過給機１４による過給が不足しているか、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していると判定できる値であれば、例えば、固定値であってもよいし、アクセル開度、エンジン回転数等の過給機１４の作動状態を推定できる値に応じてマップ等から取得する可変値であってもよい。実吸気量と比較する所定値の大きさによって、過給機１４による過給不足の程度、ならびに過給機１４の上流側の吸気通路１００における吸気漏れの程度を設定できる。

実吸気量が所定値以上の場合（Ｓ３３４：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は、過給機１４による過給不足、ならびに過給機１４の上流側の吸気通路１００における吸気漏れは異常と判定するほど大きくないと判断し、本ルーチンを終了する。

実吸気量が所定値よりも少ない場合（Ｓ３３４：Ｙｅｓ）、その原因は、過給機１４による過給が不足しているか、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているかの少なくともいずれかである。したがって、過給機１４による過給が不足しておらず過給機１４が正常に作動していると判定できれば、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していると判定できる。

そこで、Ｓ３３６においてＥＣＵ４０は、吸気圧センサ３４の出力信号に基づいて過給機１４の下流側の吸気通路１００における実際の過給圧である実過給圧を検出し、実過給圧が推定過給圧から所定値を減算した値以上であるか否かを判定する。尚、推定過給圧から減算する所定値は、過給機１４の過給ばらつき、エンジン２の圧縮比ばらつき等を考慮して設定されている。

実過給圧が推定過給圧から所定値を減算した値以上の場合（Ｓ３３６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０は、過給機１４は過給不足ではなく正常であると判断する。そして、ＥＣＵ４０は、Ｓ３３４において実吸気量が所定値よりも少なくなった原因は、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているからだと判定する（Ｓ３３８）。

ところで、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していると、吸気量センサ３０の出力に基づいて検出される実吸気量は、エンジン運転状態から推定される推定吸気量よりも少なくなる。すると、その原因が過給機１４の上流側の吸気通路１００における吸気漏れであるにも関わらず、過給システム１０の異常検出とは別に実施される吸気量センサ３０の異常検出において、吸気量センサ３０が異常であると判定される恐れがある。

そこで、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合、吸気量センサ３０異常であると誤検出されることを防止するために、Ｓ３４０においてＥＣＵ４０は、吸気量センサ３０の異常検出ルーチンに対して異常検出の禁止を指示し、本ルーチンを終了する。

一方、実過給圧が推定過給圧から所定値を減算した値よりも低い場合（Ｓ３３６：Ｎｏ）、その原因は、過給機１４の過給不足か、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているかの少なくともいずれかであり、どちらかに特定できない。その結果、実過給圧が推定過給圧から所定値を減算した値よりも少ない場合（Ｓ３３６：Ｎｏ）、実吸気量が所定値よりも少なくＳ３３４でＹｅｓと判定される原因を特定できない。この場合、ＥＣＵ４０は、異常原因を特定せず本ルーチンを終了する。

尚、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているためにＳ３３４の判定がＹｅｓになる場合に、さらに、実過給圧が推定過給圧から所定値を減算した値よりも低くなり、過給機１４による過給不足か、過給機１４の下流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生するためにＳ３３６の判定がＮｏになることは、異常箇所が複数になるので発生する確率は低いと考えられる。したがって、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合には、Ｓ３３６の判定がＮｏになる確率は低い。

図４のフローチャートにおいて、Ｓ３３０、Ｓ３３２は過給圧推定手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当し、Ｓ３３４は実吸気量検出手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当し、Ｓ３３６は実過給圧検出手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当し、Ｓ３３４〜Ｓ３３８は漏れ判定手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当する。さらに、図４のフローチャートにおいて、Ｓ３４０は吸気量センサ異常検出禁止手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当する。

（吸気量選択）
過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合、吸気量センサ３０の出力信号に基づいて検出される実吸気量は、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していない場合よりも少ない値になる。これに対し、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していても、過給機１４が正常に作動している場合には、エンジン運転状態に基づいて推定される推定吸気量に近い吸気がエンジン２に吸入される。

そこで、図５のＳ３５０においてＥＣＵ４０は、図４に示すルーチンの処理結果に基づいて、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生しているか否かを判定する。

過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合（Ｓ３５０：Ｙｅｓ）、Ｓ３５２においてＥＣＵ４０は、アクセル開度、エンジン回転数等のエンジン運転状態に基づいて過給機１４の作動状態を推定し、過給機１４の作動状態に基づいて、過給機１４の上流側の吸気通路１００の吸気量であると推定される推定吸気量を算出する。そして、Ｓ３５２においてＥＣＵ４０は、エンジン２に吸入される吸気量として、吸気量センサ３０の出力信号に基づいて検出される実吸気量の代わりに推定吸気量を選択し、本ルーチンを終了する。これにより、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生している場合、吸気量センサ３０の出力信号に基づいて検出される実吸気量よりもエンジン２に吸入される吸気量に近い推定吸気量に基づいて、例えばＥＧＲガス量制御等の各種制御を実施できる。

一方、過給機１４の上流側の吸気通路１００に吸気漏れが発生していない場合（Ｓ３５０：Ｎｏ）、Ｓ３５４においてＥＣＵ４０は、エンジン２に吸入される吸気量として、吸気量センサ３０の出力信号に基づいて検出される実吸気量を選択し、本ルーチンを終了する。

図５のフローチャートにおいて、Ｓ３５２は吸気量推定手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当し、Ｓ３５０、Ｓ３５２は吸気量選択手段としてのＥＣＵ４０の機能に相当する。
以上説明した上記実施形態では、過給機１４の上流側の吸気通路１００に設置された吸気量センサ３０の出力信号に基づいて検出される実吸気量と、過給機１４の下流側の吸気通路１００に設置された吸気圧センサ３４の出力信号に基づいて検出される実過給圧とを組み合わせている。これにより、過給機１４が正常に作動していることを検出できる場合、過給機１４の上流側または下流側の吸気通路１００において吸気漏れが発生している異常を検出できる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、ディーゼルエンジン２の過給システム１０における吸気通路１００の吸気漏れの検出に本発明を適用した。これ以外にも、ガソリンエンジンを含む他の内燃機関の過給システムにおける吸気通路の吸気漏れの検出に本発明を適用してもよい。

また、本発明では、過給機１４の下流側と上流側とにおける吸気通路１００の吸気漏れの検出の一方だけを実施してもよいし、過給機１４の下流側と上流側とにおける吸気通路１００の吸気漏れの検出の両方を実施してもよい。

本実施形態では、センサが正常である場合に図２〜図５のフローチャートが示す異常検出ルーチンが実行されることとした。この場合、図２〜図５の異常検出ルーチンを実行する前にセンサの正常判定を行ってもよいし、図２〜図５のルーチンの先頭においてセンサの正常判定を行ってもよい。

本発明では、図２のＳ３１０における吸気圧センサ３４の異常検出禁止、図３のエンジン出力の制限、図４のＳ３４０における吸気量センサ３０の異常検出禁止、図５の吸気量選択の各処理を省略してもよい。

上記実施形態では、過給圧推定手段、実過給圧検出手段、吸気量推定手段、実吸気量検出手段、漏れ判定手段、出力制限手段、吸気圧センサ異常検出禁止手段、吸気量センサ異常検出禁止手段、吸気量選択手段の機能を、制御プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ４０により実現している。これに対し、上記複数の手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本実施形態による過給システムを示すブロック図。 過給機の下流側における吸気漏れの検出ルーチンを示すフローチャート。 過給機の下流側に吸気漏れが発生しているときの出力制限ルーチンを示すフローチャート。 過給機の上流側における吸気漏れの検出ルーチンを示すフローチャート。 吸気量の選択ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

２：エンジン（内燃機関）、１０：過給システム、１４：過給機、３０：吸気量センサ、３４：吸気圧センサ、４０：ＥＣＵ（異常検出装置、過給圧推定手段、実過給圧検出手段、吸気量推定手段、実吸気量検出手段、漏れ判定手段、出力制限手段、吸気圧センサ異常検出禁止手段、吸気量センサ異常検出禁止手段、吸気量選択手段）、１００：吸気通路

Claims (8)

1. 内燃機関に吸入される吸気を過給機により過給する過給システムの異常を検出する異常検出装置において、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて前記過給機の上流側の吸気通路における吸気量を推定する吸気量推定手段と、
   前記過給機の上流側の吸気通路に設置された吸気量センサの出力に基づいて、前記過給機の上流側の吸気通路における実際の吸気量である実吸気量を検出する実吸気量検出手段と、
   前記過給機の下流側の吸気通路に設置された吸気圧センサの出力に基づいて、前記過給機による実際の過給圧である実過給圧を検出する実過給圧検出手段と、
   前記実過給圧が所定値より低く、かつ前記実吸気量が前記吸気量推定手段が推定する推定吸気量以上の場合、前記過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定する漏れ判定手段と、
   を備えることを特徴とする過給システムの異常検出装置。
2. 前記漏れ判定手段が前記過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定すると、前記吸気圧センサに対する異常検出を禁止する吸気圧センサ異常検出禁止手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の過給システムの異常検出装置。
3. 前記漏れ判定手段が前記過給機の下流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定すると、前記内燃機関の出力を所定値以下に制限する出力制限手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の過給システムの異常検出装置。
4. 前記運転状態に基づいて前記過給機による過給圧を推定する過給圧推定手段をさらに備え、
   前記漏れ判定手段は、前記実吸気量が所定値より少なく、かつ前記実過給圧が前記過給圧推定手段が推定する推定過給圧以上の場合、前記過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の過給システムの異常検出装置。
5. 前記漏れ判定手段が前記過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定すると、前記過給機の上流側の吸気通路における吸気量として前記実吸気量の代わりに前記推定吸気量を選択する吸気量選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の過給システムの異常検出装置。
6. 内燃機関に吸入される吸気を過給機により過給する過給システムの異常を検出する異常検出装置において、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて前記過給機による過給圧を推定する過給圧推定手段と、
   前記過給機の下流側の吸気通路に設置された吸気圧センサの出力に基づいて、前記過給機による実際の過給圧である実過給圧を検出する実過給圧検出手段と、
   前記過給機の上流側の吸気通路に設置された吸気量センサの出力に基づいて、前記過給機の上流側の吸気通路における実際の吸気量である実吸気量を検出する実吸気量検出手段と、
   前記実吸気量が所定値より少なく、かつ前記実過給圧が前記過給圧推定手段が推定する推定過給圧以上の場合、前記過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定する漏れ判定手段と、
   を備えることを特徴とする過給システムの異常検出装置。
7. 前記運転状態に基づいて前記過給機の上流側の吸気通路における吸気量を推定する吸気量推定手段と、
   前記漏れ判定手段が前記過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定すると、前記過給機の上流側の吸気通路における吸気量として前記実吸気量の代わりに前記吸気量推定手段が推定する推定吸気量を選択する吸気量選択手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の過給システムの異常検出装置。
8. 前記漏れ判定手段が前記過給機の上流側の吸気通路に吸気漏れが発生していると判定すると、前記吸気量センサに対する異常検出を禁止する吸気量センサ異常検出禁止手段をさらに備えることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の過給システムの異常検出装置。

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