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WO2011007455A1 - 内燃機関の制御弁異常判定装置 - Google Patents
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WO2011007455A1 - 内燃機関の制御弁異常判定装置 - Google Patents

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WO2011007455A1 PCT/JP2009/063233 JP2009063233W WO2011007455A1 WO 2011007455 A1 WO2011007455 A1 WO 2011007455A1 JP 2009063233 W JP2009063233 W JP 2009063233W WO 2011007455 A1 WO2011007455 A1 WO 2011007455A1
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pressure
control valve
compressor
switching valve
abnormal
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卓 伊吹
哲司 冨田
義久 廣澤
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Toyota Motor Corp
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Definitions

  • the present invention relates to a control valve abnormality determination device applied to an internal combustion engine including a plurality of superchargers and a plurality of control valves for controlling the plurality of superchargers.
  • the operating region (load region) in which an internal combustion engine having only a single supercharger can appropriately perform supercharging is narrower than the entire operating region of the engine.
  • one of the conventional internal combustion engines includes a first supercharger having a small capacity, a second supercharger having a large capacity connected in series to the first supercharger, a first supercharger, and a second supercharger.
  • the first supercharger and the second supercharger are selectively used according to the operating state of the engine. Thereby, the driving
  • a control valve exhaust gas switching valve
  • the exhaust gas switching valve is controlled by the control device to close when the engine load is low and to open when the engine load is high.
  • the first supercharger having a small capacity is mainly operated.
  • the large-capacity second supercharger is mainly operated.
  • the control device provided in the above-described conventional internal combustion engine determines whether or not the exhaust gas switching valve is operating normally for the purpose of maintaining a state in which appropriate supercharging as described above is performed. Yes. Specifically, this control device stores “a maximum value of the supercharging pressure when the exhaust gas switching valve is operating normally” acquired in advance by experiments. The control device determines that the exhaust gas switching valve is abnormal when the “actual supercharging pressure” becomes larger than the “stored maximum value of the supercharging pressure” ( For example, refer to Japanese Utility Model Publication No. 3-106133.)
  • the control device not only determines whether or not the exhaust gas switching valve is operating normally, but also other than the exhaust gas switching valve. It is also desirable to determine whether the control valve is operating normally. More specifically, the above-mentioned control device is such that the “control valve (intake switching valve) disposed in the bypass passage for adjusting the flow rate of the air supplied to the compressor of the first supercharger” is normal. It is also desirable to determine whether it is operating.
  • the conventional publication does not disclose how to determine whether or not the intake air switching valve is operating normally.
  • the present invention has been made to address the above problems.
  • one of the objects of the present invention is the above-described “internal combustion engine including a plurality of superchargers, a plurality of bypass passages, and a plurality of control valves including an exhaust switching valve and an intake switching valve”.
  • the present invention is to provide a novel control valve abnormality determining device that can be detected at an early stage whether or not the exhaust gas switching valve and the intake air switching valve are operating normally.
  • An internal combustion engine control valve abnormality determination apparatus for achieving the above object includes a first supercharger, a second supercharger, a first passage, a first control valve corresponding to the exhaust gas switching valve,
  • the present invention is applied to an internal combustion engine including a two-passage portion and a second control valve corresponding to the intake air switching valve.
  • the first supercharger includes a first turbine and a first compressor.
  • the first turbine is disposed in the exhaust passage. Thereby, the first turbine is driven by the energy of the exhaust gas introduced into the first turbine.
  • the first compressor is disposed in an intake passage of the engine.
  • the intake passage is a passage through which air outside the engine is introduced from the outside into the combustion chamber. The first compressor is driven by driving the first turbine.
  • the second supercharger includes a second turbine and a second compressor.
  • the second turbine is disposed downstream of the first turbine in the exhaust passage.
  • the second turbine is driven by the energy of the exhaust gas introduced into the second turbine.
  • the second compressor is disposed upstream of the first compressor in the intake passage.
  • the second compressor is driven by driving the second turbine.
  • the 2nd compressor compresses the air introduced into the 2nd compressor. That is, the first supercharger and the second supercharger are connected in series.
  • first passage portion is connected to the exhaust passage upstream of the first turbine, and the other end is connected to the exhaust passage between the first turbine and the second turbine. It is a passage. That is, this 1st channel
  • the first control valve is disposed in the first passage portion. The first control valve is configured to change the flow path area of the first passage portion according to the opening degree. Thereby, the first control valve changes the ratio of “the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the first turbine” and “the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the second turbine”.
  • One end of the second passage portion is connected to the intake passage between the first compressor and the second compressor, and the other end is connected to the intake passage downstream of the first compressor.
  • path part comprises the path
  • the second control valve is disposed in the second passage portion.
  • the second control valve is provided when the “pressure of air upstream of the second control valve” in the second passage portion is greater than the first pressure by more than the “pressure of air downstream of the second control valve”.
  • the two passage portions are “opened” so that air can flow therethrough.
  • the pressure of the air upstream of the second control valve of the second passage portion” is greater than the first pressure than the “pressure of the air downstream of the second control valve”.
  • the second control valve configured as described above has a case where the pressure of air downstream of the second control valve is higher than the pressure of air upstream of the second control valve (that is, the first compressor is fresh air).
  • the second passage portion is shut off.
  • the control valve abnormality determination device of the present invention is applied to the above-described internal combustion engine.
  • the control valve abnormality determining device includes a control valve operating unit that operates the first control valve, a pressure acquisition unit, and an abnormality determining unit.
  • the control valve operating means operates the first control valve in accordance with a “fresh air amount” that is an amount of air introduced from the outside of the engine into the combustion chamber.
  • the control valve operating means drives the first turbine when the engine is operating in the “first operation region” where the fresh air amount is equal to or less than the “first threshold fresh air amount”.
  • the first control valve is operated so that the first compressor compresses and discharges the air introduced into the first compressor.
  • the “first operation region” is a region that substantially matches the operation region in which “only the first supercharger” of the first supercharger and the second supercharger can be supercharged. That is, when the engine is operating in the first operating region, the second supercharger cannot supercharge. Therefore, when the engine is operating in the first operating region, if the “first control valve and second control valve”, which are control valves that control supercharging of the first supercharger, are operating normally.
  • the fresh air is appropriately compressed by the first supercharger.
  • the pressure acquisition means acquires a “compressor pressure” that is a pressure of air in the intake passage “between the first compressor and the second compressor”. Further, the pressure acquisition means is provided in an intake passage “on the downstream side of the first compressor and on the upstream side of the pressure loss generating member existing between the first compressor and the combustion chamber”.
  • the “first compressor downstream pressure”, which is the pressure of air, is acquired. That is, the first compressor downstream pressure is a pressure that substantially matches the pressure of the air immediately after passing through the first compressor.
  • the “pressure loss generating member” is a member that exists on the downstream side of the first compressor and that reduces the pressure of fresh air passing through the pressure loss generating member.
  • the pressure loss generating member examples include a new air cooling device (intercooler), a new air amount adjusting device (throttle valve), and an inner wall surface of an intake pipe constituting an intake passage.
  • the pressure acquisition means acquires “supercharging pressure” that is the pressure of air in the intake passage “downstream of the pressure loss generating member”.
  • the supercharging pressure is smaller than the first compressor downstream pressure by a pressure loss amount that is reduced by the pressure loss generating member.
  • the abnormality determining means includes When the engine is operating in the “first operating region”, the “acquired supercharging pressure” is equal to or higher than the second pressure rather than the “reference supercharging pressure determined based on the operating state of the engine”.
  • the “supercharging pressure abnormal state” that is a small state has occurred, (A) If the first compressor downstream pressure is larger than a first threshold pressure equal to or higher than the intercompressor pressure when the engine is operating in the first operation region, “the first control valve is abnormal. And the second control valve is normal ” (B) If the first compressor downstream pressure is equal to or lower than the first threshold pressure when the engine is operating in the first operating region, “any of the first control valve and the second control valve” ⁇ One of them is abnormal '' It is like that.
  • the “reference supercharging pressure” is a value that serves as an index when determining whether or not the first control valve and the second control valve are abnormal, and includes the first control valve and the second control valve.
  • the reference supercharging pressure “the relationship between a predetermined operating parameter and the supercharging pressure” when both the first control valve and the second control valve are normal is determined in advance by experiment, and the engine is operated. Can be determined by applying the “actual operating parameters” acquired during the operation to the determined relationship.
  • the reference supercharging pressure can be a target supercharging pressure required for the engine. Therefore, when both the first control valve and the second control valve are normal, the supercharging pressure acquired by the pressure acquisition means substantially matches the reference supercharging pressure. On the other hand, when at least one of the first control valve and the second control valve is abnormal, the supercharging pressure becomes smaller than the reference supercharging pressure.
  • the abnormality determination means determines which control valve is abnormal when the supercharging pressure is smaller than the reference supercharging pressure by a second pressure or more (when the “supercharging pressure abnormal state” occurs). It comes to confirm.
  • the “second pressure” may be determined that at least one of the first control valve and the second control valve is abnormal when the supercharging pressure is smaller than the reference supercharging pressure by the second pressure or more. It can be a reasonable value.
  • the second pressure may be zero. More specifically, in the control valve abnormality determination device of the present invention, when the “supercharging pressure abnormality state” occurs when the engine is operated in the “first operation region”, the “compressor pressure is reduced”. The first threshold pressure determined accordingly is compared with the “first compressor downstream pressure”.
  • the first control valve changes the energy of the exhaust gas introduced into the first turbine by changing the flow passage area of the first passage portion according to the opening. More specifically, when the opening degree of the first control valve is an opening degree that fully blocks the first passage portion (fully closed opening degree), the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the first turbine is maximized. .
  • the first compressor is driven by driving the first turbine, and the first compressor compresses fresh air.
  • the opening degree of the first control valve becomes larger than the “fully closed opening degree”
  • the energy of the exhaust gas introduced into the first turbine decreases.
  • the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the first turbine is equal to or greater than the “lower limit value of the magnitude of energy capable of driving the first compressor”
  • the first compressor compresses fresh air. Can do.
  • the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the first turbine becomes smaller than the “lower limit value”
  • the first compressor cannot compress fresh air.
  • the opening degree of the first control valve is an opening degree that fully opens the first passage portion (full opening degree)
  • the energy of the exhaust gas is not substantially introduced into the first turbine. I can't compress my mind.
  • the opening range of the first control valve from the “fully closed opening” to the “opening at which the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the first turbine is the lower limit value” is defined. This is referred to as “first compressor driveable range”.
  • the opening range from “the opening degree at which the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the first turbine is the lower limit value” to “the fully opened opening degree” is “ This is referred to as a “first compressor inoperable range”.
  • the first control valve is “normal”. As described above, when the engine is operated in the “first operation region”, the first control valve is configured so that “the first compressor compresses and discharges air introduced into the first compressor”. Operated. That is, the first control valve is operated so that the opening thereof becomes a predetermined opening within the first compressor driveable range.
  • the pressure of “after” fresh air passing through the first compressor (the first compressor downstream pressure) is larger than the pressure of “before” fresh air passing through the first compressor (the pressure between the compressors).
  • the “predetermined opening” is an opening determined based on the operating state of the engine or the like.
  • the second control valve has “the pressure of the air upstream of the second control valve in the second passage portion (compressor pressure)” more than the “second control valve in the second passage portion”.
  • the second passage portion is opened when the pressure is greater than the first pressure by “the downstream air pressure (first compressor downstream pressure)”, and when the pressure is not greater than the first pressure, the second passage portion is blocked.
  • the second control valve always shuts off the second passage portion when the first compressor downstream pressure is larger than the intercompressor pressure.
  • the fresh air compressed by the first compressor is introduced into the combustion chamber of the engine.
  • the supercharging pressure and the reference supercharging pressure coincide with each other.
  • the second control valve is “abnormal”, the first compressor is driven so as to compress fresh air (that is, the first compressor downstream pressure becomes larger than the intercompressor pressure). Even if the supercharger is activated, the second control valve does not block the second passage. When the second passage portion is not blocked, the upstream side and the downstream side of the first compressor are in a conductive state.
  • the first control valve is “abnormal” (the opening of the first control valve does not coincide with the “predetermined opening”).
  • the first control valve is abnormal and the opening is within the first compressor drive impossible range. The phenomenon that occurs differs depending on the opening degree.
  • the first control valve is abnormal and its opening is within the first compressor driveable range. In this case, if the second control valve is “normal”, the first compressor can compress the fresh air.
  • the supercharging pressure is smaller than the reference supercharging pressure.
  • the first control valve is abnormal and its opening is within the first compressor drive impossible range. In this case, the first compressor cannot compress fresh air regardless of whether or not the second control valve is “normal”. Accordingly, at this time, the supercharging pressure becomes smaller than the reference supercharging pressure.
  • the supercharging pressure becomes smaller than the reference supercharging pressure.
  • the first control valve is “abnormal (however, the opening degree of the first control valve is the opening degree within the first compressor driveable range)” and the second. If the control valve is “normal”, the first compressor can compress fresh air. Therefore, “when the supercharging pressure is smaller than the reference supercharging pressure and the first compressor is compressing fresh air (when the first compressor downstream pressure is larger than the first threshold pressure)”, abnormality determination The means determines that “the first control valve is abnormal and the second control valve is normal” (see (A) above). On the other hand, when the first control valve is “normal” and the second control valve is “abnormal” as in (1) above, or when the first control valve is “normal” as in (2-2) above.
  • abnormality determination determines that “one of the first control valve and the second control valve is abnormal” (see (B) above). The above is the “abnormality determination principle” adopted by the abnormality determination means.
  • the first threshold pressure may be a constant value, and is larger by a third pressure including zero than the intercompressor pressure (that is, the greater the intercompressor pressure is in a range equal to or higher than the intercompressor pressure). Pressure).
  • the third pressure is an appropriate value that allows the first compressor to determine that the first compressor is compressing fresh air when the downstream pressure of the first compressor is greater than “a pressure that is larger than the pressure between the compressors by the third pressure”. can do.
  • the control valve abnormality determination device of the present invention is an internal combustion engine including a plurality of superchargers, a plurality of bypass passages, and a plurality of control valves including an exhaust switching valve and an intake switching valve.
  • the control valve abnormality determination device of the present invention can determine whether or not the control valve is operating normally even when the engine is operated in a relatively low load operation region (first operation region). it can. Therefore, the abnormality of the control valve can be detected at an early stage.
  • the method by which the pressure acquisition means acquires the first compressor downstream pressure is not particularly limited. For example, the pressure acquisition means “estimates” the pressure loss amount generated by the pressure loss generating member and acquires the actual pressure by detecting the supercharging pressure.
  • the method for estimating the pressure loss amount is not particularly limited.
  • the amount of pressure loss is determined by experimenting in advance with the relationship between the flow rate of fresh air and the amount of pressure loss generated in the pressure loss generating member, and the actual flow rate of fresh air is applied to the determined relationship This can be estimated.
  • the internal combustion engine including the plurality of superchargers described above includes “a third passage portion that bypasses the second turbine” and “third control disposed in the third passage portion”. It can be configured to comprise a “valve”.
  • the control valve abnormality determination device of the present invention can also be applied to the internal combustion engine configured as described above.
  • the third passage portion has one end connected to the exhaust passage between the first turbine and the second turbine, and the other end connected to the exhaust passage on the downstream side of the second turbine. It is.
  • path part comprises the path
  • the third control valve disposed in the third passage portion changes the flow passage area of the third passage portion according to the opening degree. Thereby, the third control valve changes “the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the second turbine”.
  • the control valve operating means is The engine is operating in the “first operation region” or the engine is in a state where “the fresh air amount is greater than the first threshold fresh air amount and greater than the first threshold fresh air amount.
  • the “second operation region” is a region that substantially matches the operation region in which “both” of the first supercharger and the second supercharger can be supercharged. That is, when the engine is operating in the second operation region, the “third control valve” operates normally regardless of the state of the first control valve and the second control valve, so that the exhaust gas is discharged from the third control valve. If it does not pass through the passage portion, a sufficient amount of exhaust gas energy is introduced into the second supercharger, so that fresh air is compressed by the second supercharger.
  • the abnormality determination means When the engine is operating in the “second operating range” and the “supercharging pressure abnormal state” occurs, (C) If the pressure between the compressors is equal to or higher than a predetermined second threshold pressure, it is determined that “the third control valve is normal”; (D) If the pressure between the compressors is smaller than the second threshold pressure, it is determined that “the third control valve is abnormal”. It is like that.
  • the “second threshold pressure” is a value that serves as an index when determining whether or not the third control valve is abnormal, and is obtained when the third control valve is “normal”. This value corresponds to the minimum value of the pressure between the compressors.
  • the second threshold pressure can be atmospheric pressure.
  • the second threshold pressure may be a value obtained by adding “a predetermined value determined based on the operating state of the engine and the performance required for the second supercharger” to the atmospheric pressure.
  • the second threshold pressure may be a value obtained by subtracting “the amount of pressure loss generated in the path from the outside of the engine to the second compressor” from the atmospheric pressure.
  • the control valve abnormality determination device of the present invention includes a plurality of superchargers, a plurality of bypass passages, an exhaust switching valve, an intake switching valve, and other control valves (third control valves). It is possible to determine whether or not the “other control valve (third control valve)” is operating normally.
  • control valve abnormality determination device of the present invention is based on the premise that “an abnormality does not occur simultaneously in two or more control valves of the first control valve, the second control valve, and the third control valve”. Standing up to determine an abnormality of each control valve. Actually, it is rare that two or more control valves among the first control valve, the second control valve, and the third control valve are abnormal at the same time, and this assumption is realistic. Hereinafter, this premise is referred to as “multiple abnormality exclusion premise”. According to this multiple abnormality exclusion assumption, when it is determined that “one of the first control valve, the second control valve, and the third control valve is abnormal”, “the one control valve It is possible to estimate that other control valves different from those are normal.
  • the abnormality determining means includes When it is determined that “the third control valve is abnormal”, an estimation is made that “the first control valve and the second control valve are normal”. Can be configured as follows. Furthermore, in the control valve abnormality determination device of the present invention, The control valve operating means is When the engine is operating in the “second operating region”, the air introduced into the first compressor by the first compressor is the same as when the engine is operating in the “first operating region”. The first control valve may be operated to compress and discharge the gas. In the abnormality determination principle described above, the abnormality of the first control valve and the second control valve is determined based on the operation of the first control valve and the second control valve when the engine is operated in the “first operation region”. Deciding.
  • the first control valve is operated in the “first operation region” even when the engine is operated in the “second operation region”. It is operated in the same way as when driving. Furthermore, the second control valve operates based on the upstream air pressure and the downstream air pressure of the second control valve, regardless of in which operating region the engine is operated. Therefore, even when the engine having the above-described configuration is operated in the “second operating region”, the abnormality determination principle can be applied. Therefore, the abnormality determination means When the engine is operating in the “second operating range”, the first compressor downstream pressure is determined based on the “abnormality determination principle” when it is determined that the third control valve is normal.
  • the first control valve is abnormal and the second control valve is normal, and the first compressor downstream pressure is equal to or lower than the first threshold pressure. If so, it is determined that "one of the first control valve and the second control valve is abnormal". Can be configured as follows. Furthermore, in the control valve abnormality determination device of the present invention, the supercharging pressure abnormality state occurs when the engine is operated in either the “first operation region” or the “second operation region”. And when the downstream pressure of the first compressor is equal to or lower than the first threshold pressure (that is, the abnormality determining means determines that "one of the first control valve and the second control valve is abnormal"). When done, it may be configured to identify which of the first and second control valves is abnormal as follows.
  • the abnormality determination means is In a period in which an abnormality determination condition including “the engine is operating in the second operation region” is satisfied, First, a boost pressure equivalent value that increases as the acquired boost pressure increases is acquired as a “first value”. Next, at the “first time point” after the time when the first value is acquired, the opening degree of the first control valve is “the first opening degree that is the opening degree at the time when the first value is acquired”. The first control valve is operated so as to coincide with the “different second opening”. Thereafter, the boost pressure equivalent value acquired at the “second time point” after a predetermined time has elapsed from the first time point is acquired as the “second value”. It is like that.
  • the engine When the abnormality determination condition is satisfied, the engine is operated in the “second operation region”, and therefore, as described above, the first control valve is “both the first supercharger and the second supercharger. Is operated within the “range of compressing fresh air”. At this time, the energy of the exhaust gas is distributed to the first supercharger and the second supercharger.
  • the first control valve is “normal”, when the opening of the first control valve is operated so as to change from the first opening to the second opening, Since the opening degree changes from the first opening degree to the second opening degree, the energy amount of the exhaust gas introduced into each of the first supercharger and the second supercharger changes.
  • the second control valve blocks the second passage portion, so both the first supercharger and the second supercharger are supercharged (the above (1 ). Further, the amount of change in the supercharging efficiency of the first supercharger accompanying the change in the amount of energy of the exhaust gas introduced into the first supercharger, and the change in the amount of energy of the exhaust gas introduced into the second supercharger. The amount of change in supercharging efficiency of the second supercharger is different from each other. As a result, the supercharging pressure changes. On the other hand, if the second control valve is “abnormal”, since the second control valve does not block the second passage portion, only the second supercharger supercharges (see (1) above).
  • the energy amount of the exhaust gas introduced into the second supercharger changes.
  • the supercharging pressure changes. That is, when the first control valve is operated so that the opening degree of the first control valve changes from the first opening degree to the second opening degree regardless of the state of the second control valve, If the actual opening degree changes from the first opening degree to the second opening degree, the supercharging pressure always changes. Therefore, if the supercharging pressure changes when the first control valve is operated as described above, it can be determined that the first control valve is “normal”, and the “multiple abnormality exclusion premise” described above. Accordingly, it can be determined that the second control valve is “abnormal”.
  • the abnormality determination means E) When the absolute value of “supercharging pressure equivalent value change amount” that is the difference between the second value and the first value is equal to or greater than a predetermined threshold change amount, “the first control valve is normal. And the second control valve is abnormal ” (F) When the absolute value of the change amount corresponding to the same supercharging pressure is smaller than the threshold change amount, a determination is made that “the first control valve is abnormal and the second control valve is normal”.
  • the “threshold change amount” is a value serving as an index when determining whether or not the first control valve is normal, and is obtained when the first control valve is “normal”. This is a value corresponding to “the minimum value of the difference between the first value and the second value (the amount of change in the supercharging pressure equivalent value)”.
  • the control valve abnormality determination device provides the first control valve when the abnormality determination unit determines that either one of the first control valve and the second control valve is abnormal. Can be forcibly activated, and the result can identify “which one of the first control valve and the second control valve is abnormal”. Furthermore, in the above configuration, “amount that increases as the boost pressure increases” is acquired as the boost pressure equivalent value.
  • the abnormality determination means may be configured to acquire the “supercharging pressure” as a supercharging pressure equivalent value. Further, the abnormality determination means may be configured to acquire the “fresh air amount” as the supercharging pressure equivalent value. Furthermore, in the control valve abnormality determination device of the present invention, The control valve operating means is When the engine is operating in the “first operation region”, the opening of the first control valve is set to “a fully closed opening (an opening for blocking the first passage portion)”. Preferably, one control valve is configured to operate. By operating the first control valve in this way, the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the first supercharger (first turbine) can be maximized.
  • the first control valve is configured to change a flow area of the first passage portion in response to an instruction signal
  • the control valve actuating means or the abnormality determining means is configured to change the opening of the first control valve by sending the instruction signal to the first control valve driving means.
  • the second control valve is configured to block or open the second passage portion according to the upstream air pressure and the downstream air pressure.
  • Such a second control valve is, as one aspect, It may be configured to include a “valve element”, a “seat part” on which the valve element is seated, and an “urging means” that urges the valve element toward the seat part. More specifically, the second control valve indicates that “the pressure of the air upstream of the second control valve of the second passage portion is higher than the pressure of the air downstream of the second control valve. When the pressure is not greater than one pressure, the valve body is moved to the first position where the valve body is seated by the urging force of the urging means, whereby the second passage portion is shut off. Can be done.
  • the second control valve is “the pressure of the air upstream of the second control valve of the second passage portion is greater than the first pressure than the pressure of the air downstream of the second control valve”.
  • the valve body is moved to the “second position different from the first position” against the urging force of the urging means, “the second passage portion is opened so that air can flow.
  • the first pressure can be changed by changing the magnitude of the urging force of the urging means.
  • the control valve having such a configuration is referred to as an “automatic open / close valve” for convenience.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which a control device according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic view of an intake air switching valve provided in the internal combustion engine according to FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship among the engine speed, the fuel injection amount, and the turbo mode employed by the control device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a first example of intake and exhaust flow paths in an internal combustion engine to which the control apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a second example of intake and exhaust flow paths in the internal combustion engine to which the control device according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which a control device according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic view of an intake air switching valve provided in the internal combustion engine according to FIG.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a third example of intake and exhaust flow paths in the internal combustion engine to which the control device according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a fourth example of intake and exhaust flow paths in the internal combustion engine to which the control apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a fifth example of intake and exhaust flow paths in the internal combustion engine to which the control device according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the control device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the control device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the control device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the control device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the control device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the control device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which a control valve abnormality determination device (hereinafter also referred to as “first device”) according to a first embodiment of the present invention is applied to an internal combustion engine 10.
  • the engine 10 is a four-cylinder diesel engine.
  • the engine 10 includes an engine main body 20 including a fuel supply system, an intake system 30 for introducing air into the engine main body 20, an exhaust system 40 for discharging exhaust gas from the engine main body 20 to the outside, and an exhaust system 30 An EGR device 50 for recirculation to the side, and a supercharging device 60 that compresses air that is driven by the energy of the exhaust gas and is introduced into the engine body 20.
  • the engine body 20 includes a cylinder head 21 to which an intake system 30 and an exhaust system 40 are connected.
  • the cylinder head 21 includes a plurality of fuel injection devices 22 provided in the upper part of each cylinder so as to correspond to each cylinder.
  • Each fuel injection device 22 is connected to a fuel tank (not shown) and directly injects fuel into the combustion chamber of each cylinder in response to an instruction signal from the electric control device 80.
  • the intake system 30 includes an intake manifold 31 communicated with each cylinder via an intake port (not shown) formed in the cylinder head 21, an intake pipe 32 connected to an upstream side assembly portion of the intake manifold 31, and an intake pipe 32.
  • a throttle valve 33 that makes the opening cross-sectional area of the intake passage variable, a throttle valve actuator 33a that rotationally drives the throttle valve 33 according to an instruction signal from the electric control device 80, and an intake pipe 32 upstream of the throttle valve 33.
  • the intercooler 34 and the air cleaner 35 disposed at the end of the intake pipe 32 on the upstream side of the supercharger 60 provided upstream of the intercooler 34 are included.
  • the intake manifold 31 and the intake pipe 32 constitute an intake passage.
  • the exhaust system 40 includes an exhaust manifold 41 communicated with each cylinder via an exhaust port (not shown) formed in the cylinder head 21, an exhaust pipe 42 connected to a downstream gathering portion of the exhaust manifold 41, and an intake pipe 42. And a known exhaust gas purifying catalyst (DPNR) 43 disposed downstream of the supercharger 60 interposed in the exhaust pipe 42.
  • the exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42 constitute an exhaust passage.
  • the EGR device 50 includes an exhaust gas recirculation pipe 51 that constitutes a passage (EGR passage) that recirculates exhaust gas from the exhaust manifold 41 to the intake manifold 31, an EGR gas cooling device (EGR cooler) 52 that is interposed in the exhaust gas recirculation pipe 51, And an EGR control valve 53 interposed in the exhaust gas recirculation pipe 51.
  • the EGR control valve 53 can change the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust manifold 41 to the intake manifold 31 in accordance with an instruction signal from the electric control device 80.
  • the supercharger 60 has a high pressure supercharger 61 as a first supercharger and a low pressure supercharger 62 as a second supercharger.
  • the supercharging device 60 includes a plurality (two) of superchargers.
  • the high pressure supercharger 61 includes a high pressure compressor 61a and a high pressure turbine 61b.
  • the high pressure compressor 61a is also referred to as a first compressor.
  • the high-pressure compressor 61a is disposed in the intake passage (intake pipe 32).
  • the high pressure turbine 61b is also referred to as a first turbine.
  • the high-pressure turbine 61b is disposed in the exhaust passage (exhaust pipe 42).
  • the high-pressure compressor 61a and the high-pressure turbine 61b are connected to each other so as to be coaxially rotatable by a rotor shaft (not shown).
  • the low pressure stage supercharger 62 includes a low pressure stage compressor 62a and a low pressure stage turbine 62b.
  • the low-pressure compressor 62a is also referred to as a second compressor.
  • the low pressure stage compressor 62a is disposed upstream of the high pressure stage compressor 61a in the intake passage (intake pipe 32).
  • the low pressure turbine 62b is disposed downstream of the high pressure turbine 61b in the exhaust passage (exhaust pipe 42).
  • the low-pressure compressor 62a and the low-pressure turbine 62b are connected to each other so as to be coaxially rotatable by a rotor shaft (not shown). Accordingly, when the low-pressure turbine 62b is rotated by the exhaust gas, the low-pressure compressor 62a rotates and compresses the air supplied to the low-pressure compressor 62a (supercharging). Thus, the high pressure supercharger 61 and the low pressure supercharger 62 are connected in series. Further, the capacity of the low pressure supercharger 62 is larger than the capacity of the high pressure supercharger 61.
  • the choke flow rate of the low-pressure supercharger 62 is larger than the choke flow rate of the high-pressure supercharger 61, and the surge flow rate of the low-pressure supercharger 62 is larger than the surge flow rate of the high-pressure supercharger 61.
  • the minimum value of the exhaust gas energy required for the high pressure supercharger 61 to perform supercharging is smaller than the minimum value of the exhaust gas energy required for the low pressure stage supercharger 62 to perform supercharging. .
  • the high-pressure stage supercharger 61 and the low-pressure stage supercharger 62 perform supercharging mainly by the high-pressure stage supercharger 61 in the operation region where the load is small, and mainly in the operation region where the load is large.
  • the supercharger 60 includes a high-pressure stage compressor bypass passage (bypass pipe) 63, an intake switching valve (ACV) 64, a high-pressure stage turbine bypass passage (bypass pipe) 65, an exhaust gas switching valve (ECV) 66, a low-pressure stage.
  • a turbine bypass passage (bypass pipe) 67 and an exhaust bypass valve (EBV) 68 are provided.
  • One end of the high pressure compressor bypass passage 63 is connected to the intake passage (intake pipe 32) between the high pressure compressor 61a and the low pressure compressor 62a.
  • the other end of the high-pressure stage compressor bypass passage 63 is connected to the intake passage (intake pipe 32) on the downstream side of the high-pressure stage compressor 61a. That is, the high pressure compressor bypass passage 63 constitutes a path that bypasses the high pressure compressor 61a.
  • the high pressure compressor bypass passage portion 63 is also referred to as a “second passage portion” for convenience.
  • the intake air switching valve 64 is an automatic opening / closing valve disposed in the high-pressure stage compressor bypass passage portion 63. As shown in FIG. 2, the intake switching valve 64 includes a valve body 64a, a seating portion 64b on which the valve body 64a is seated, and a biasing means (spring) 64c that biases the valve body 64a toward the seating portion 64b. And.
  • the intake air switching valve 64 indicates that “the pressure of the air upstream of the intake air switching valve 64 of the high-pressure compressor bypass passage 63 is greater than or equal to a predetermined pressure (first pressure) than the pressure of the air downstream of the intake air switching valve 64.
  • first pressure a predetermined pressure
  • the valve body 64a is moved to the “first position seated on the seating portion 64b” by the biasing force of the biasing means (spring) 64c, thereby “blocking the high-pressure compressor bypass passage portion 63”. It is configured.
  • the intake switching valve 64 is a valve body when “the pressure of the air upstream of the intake switching valve 64 of the high-pressure stage compressor bypass passage 63 is greater than the predetermined pressure than the downstream pressure of the intake switching valve 64”.
  • the intake air switching valve 64 is a valve that is operated independently of the instruction signal from the electric control device 80.
  • the intake switching valve 64 is also referred to as a “second control valve” for convenience.
  • one end of the high-pressure turbine bypass passage 65 is connected to the exhaust gas passage (exhaust pipe 42) on the upstream side of the high-pressure turbine 61b.
  • the other end of the high-pressure turbine bypass passage 65 is connected to the exhaust gas passage (exhaust pipe 42) between the high-pressure turbine 61b and the low-pressure turbine 62b. That is, the high pressure turbine bypass passage 65 constitutes a path that bypasses the high pressure turbine 61b.
  • the high pressure turbine bypass passage portion 65 is also referred to as a “first passage portion” for convenience.
  • the exhaust gas switching valve 66 is a butterfly valve disposed in the high pressure turbine bypass passage portion 65. The opening degree (actuation amount) of the exhaust gas switching valve 66 is changed by an exhaust gas switching valve actuator 66a that is driven in accordance with an instruction from the electric control device 80.
  • the exhaust gas switching valve 66 changes the flow passage area of the high-pressure turbine bypass passage portion 65 in accordance with the change in the opening degree, and thereby the amount of air introduced into the high-pressure turbine 61b and the high-pressure turbine bypass passage The ratio of the amount of air passing through the portion 65 is changed.
  • the exhaust gas switching valve 66 is also referred to as a “first control valve” for convenience.
  • One end of the low-pressure turbine bypass passage 67 is connected to the exhaust passage (exhaust pipe 42) on the upstream side of the low-pressure turbine 62b.
  • the other end of the low pressure turbine bypass passage portion 67 is connected to the exhaust passage (exhaust pipe 42) on the downstream side of the low pressure turbine 62b.
  • the low-pressure stage turbine bypass passage portion 67 constitutes a path that bypasses the low-pressure stage turbine 62b.
  • the low pressure stage turbine bypass passage portion 67 is also referred to as a “third passage portion” for convenience.
  • the exhaust bypass valve 68 is a butterfly valve disposed in the low pressure stage turbine bypass passage portion 67.
  • the opening degree (operation amount) of the exhaust bypass valve 68 is changed by an exhaust bypass valve actuator 68a that is driven in accordance with an instruction from the electric control device 80.
  • the exhaust bypass valve 68 changes the flow path area of the low-pressure stage turbine bypass passage portion 67 in accordance with the change in the opening thereof, thereby the amount of air introduced into the low-pressure stage turbine 62b and the low-pressure stage turbine bypass passage.
  • the ratio of the amount of air passing through the portion 67 is changed.
  • the exhaust bypass valve 68 is also referred to as a “third control valve” for convenience.
  • the first device further includes a hot-wire air flow meter 71, an intercompressor pressure sensor 72, an intake air temperature sensor 73, a supercharging pressure sensor 74, a crank position sensor 75, and an accelerator opening sensor 76.
  • the air flow meter 71 outputs a signal corresponding to the mass flow rate of intake air flowing through the intake pipe 32 (the mass of air sucked into the engine 10 per unit time, also simply referred to as “flow rate”) Ga. It is like that.
  • the intercompressor pressure sensor 72 outputs a signal corresponding to the pressure (compressor pressure) Pc in the intake pipe 32 between the high pressure compressor 61a and the low pressure compressor 62a.
  • the inter-compressor pressure sensor 72 may be disposed upstream of the intake air switching valve 64 in the high-pressure compressor bypass passage portion 63.
  • the intake air temperature sensor 73 outputs a signal corresponding to the temperature of intake air flowing through the intake pipe 32.
  • the supercharging pressure sensor 74 is disposed on the downstream side of the throttle valve 33 in the intake pipe 32.
  • the supercharging pressure sensor 74 outputs a signal representing the pressure of air in the intake pipe 32 where the supercharging pressure sensor 74 is disposed, that is, the pressure (supercharging pressure) Pim of air supplied to the combustion chamber of the engine 10. It is supposed to be.
  • the crank position sensor 75 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft (not shown) rotates 10 ° and a wide pulse every time the crankshaft rotates 360 °. Yes.
  • the accelerator opening degree sensor 76 outputs a signal corresponding to the opening degree Accp of the accelerator pedal AP operated by the driver.
  • the electric control device 80 includes a CPU 81, a ROM 82, and a RAM 83 that are connected to each other via a bus, a backup RAM 84 that stores data while the power is on, and holds the stored data while the power is shut off, and an AD A microcomputer including an interface 85 including a converter.
  • the interface 85 is connected to the sensors and the like, and supplies signals from the sensors and the like to the CPU 81. Further, the interface 85 sends drive signals (instruction signals) to the fuel injection device 22 and the actuators (throttle valve actuator 33a, exhaust gas switching valve actuator 66a, exhaust bypass valve actuator 68a) and the like in accordance with instructions from the CPU 81. It is supposed to be sent out.
  • the first device determines the “turbo mode” that represents the operation mode of the supercharging device 60 (the high-pressure stage supercharger 61 and the low-pressure stage supercharger 62) according to the operating state of the engine 10. Furthermore, when the supercharging device 60 is operating in a predetermined turbo mode, the first device compares the supercharging pressure with a predetermined reference supercharging pressure to determine whether fresh air is normally compressed. Confirm whether or not.
  • the first device compares the first compressor downstream pressure and the intercompressor pressure when the fresh air is not normally compressed (that is, when the above-described supercharging pressure abnormality state occurs), It is determined whether or not the exhaust gas switching valve (first control valve) 66 and the intake gas switching valve (second control valve) 64 are operating normally. Furthermore, the first device determines whether or not the exhaust bypass valve (third control valve) 68 is functioning normally by comparing the pressure between the compressors and a predetermined pressure. Further, the first device notifies the operator of the engine 10 of the result of the determination when any of the control valves is abnormal, and “save operation” with a small burden on the members constituting the engine 10. Execute.
  • the first device when all the control valves are normal, the first device performs “normal operation” without notifying the operator.
  • the above is the outline of the operation of the first device.
  • ⁇ Determination method of turbo mode> Next, before explaining the specific operation of the present invention, the turbo mode employed in the first device and the determination method thereof will be described.
  • the energy amount of the exhaust gas that allows the high-pressure stage supercharger 61 to operate is smaller than the energy amount of the exhaust gas that allows the low-pressure stage supercharger 62 to operate. Therefore, the first device controls the exhaust gas switching valve 66 so that the exhaust gas is preferentially supplied to the high-pressure supercharger 61 when the energy of the exhaust gas is small (that is, when the engine load is small and the flow rate Ga is small).
  • the first device controls the exhaust gas switching valve 66 so that the exhaust gas is preferentially supplied to the low-pressure supercharger 62.
  • the first device controls the exhaust bypass valve 68 so as to adjust the magnitude of the energy of the exhaust gas supplied to the low-pressure stage supercharger 62. That is, the first device is configured so that an appropriate amount of exhaust gas is supplied to the high-pressure stage supercharger 61 and the low-pressure stage supercharger 62 according to the operating state of the engine 10. 68 is controlled.
  • the intake air switching valve 64 is independent of the control of the first device, and operates based on the upstream air pressure and the downstream air pressure of the intake air switching valve 64.
  • the first device divides the operating state of the engine 10 into four regions (operating regions), and an intake switching valve 64 and an exhaust switching valve 66 suitable for each of the four operating regions.
  • the operating state of the exhaust bypass valve 68 (hereinafter also referred to as “each control valve”). This “operating state of each control valve” is determined based on the turbo mode. This turbo mode is determined as follows. As shown in FIG.
  • the first device reads “a turbo mode table MapTurbo (NE, Q) in which the relationship among the engine rotational speed NE, the fuel injection amount Q, and the turbo mode is predetermined” ROM82. Is stored.
  • the numbers “1” to “4” shown in FIG. 3A indicate turbo mode numbers.
  • “HP + LP” shown in FIG. 3A indicates that both the high-pressure supercharger 61 and the low-pressure supercharger 62 are operated, and “LP” indicates the low-pressure supercharger 62. Indicates that it is activated preferentially.
  • FIG. 3B shows the operating state of each control valve in each turbo mode. In FIG.
  • “fully closed” is a state in which the opening degree of the control valve is set to an opening degree that closes the passage in which the control valve is provided, and air or exhaust gas cannot pass through the passage.
  • “full open” means that the opening degree of the control valve is set to an opening degree that completely opens (to the limit) the passage in which the control valve is provided, and air or exhaust gas substantially affects the passage of the control valve. It shows that it is in a state where it can pass without receiving automatically.
  • “open” means that the opening of the control valve is set to an opening between “fully closed” and “fully open”, and the flow rate of air or exhaust gas passing through the passage in which the control valve is provided is controlled.
  • ECV is an abbreviation for the exhaust gas switching valve (first control valve) 66
  • ACV is an abbreviation for the intake air switching valve (second control valve) 64
  • EBV is an abbreviation for the exhaust bypass valve (third control valve) 68.
  • the first device determines the turbo mode (operating state of each control valve) by applying the actual engine speed NE and the fuel injection amount Q to the turbo mode table MapTurbo (NE, Q). And a 1st apparatus controls the opening degree of each control valve according to the determined turbo mode.
  • MapTurbo MapTurbo
  • a 1st apparatus controls the opening degree of each control valve according to the determined turbo mode.
  • the first device determines whether the control valve is abnormal. First, when the engine 10 is operated in the turbo mode 1 or the turbo mode 2, the first device determines whether or not the supercharging pressure Pim matches a predetermined reference supercharging pressure. In the first device, the reference supercharging pressure is set to a target supercharging pressure Pimtgt determined based on the operating state of the engine 10. As a result of this determination, when the supercharging pressure Pim and the target supercharging pressure Pimgtgt do not coincide (when the supercharging pressure Pim is smaller than the target supercharging pressure Pimtgt by a predetermined value (second pressure), that is, supercharging.
  • second pressure a predetermined value
  • the first device determines that at least one of the control valves is abnormal and determines which control valve is abnormal based on an abnormality determination method described later. .
  • each control valve is operated so that “both” of the high-pressure stage supercharger 61 and the low-pressure stage supercharger 62 operate. Is activated.
  • FIG. 3C shows the relationship between the turbo mode and the fresh air amount Ga. 3C, together with the turbo mode table MapTurbo (NE, Q) of FIG. 3A, “new air amount Ga and first operation region AR1 and second operation determined based on the new air amount Ga. The relationship with the area AR2 ”is shown. As shown in FIG.
  • a predetermined low-load operation region (a first operation region in which the fresh air amount Ga is equal to or less than the first threshold fresh air amount A) among the operation regions in which the turbo mode 1 is selected AR1. Since the flow rate Ga of air introduced into the engine 10 is small, the low-pressure supercharger 62 cannot be operated even if each control valve is operated as described above. That is, in this first operating region, “only the high-pressure stage supercharger 61” operates. On the other hand, an operation region in which the operation region excluding the first operation region in the operation region where the turbo mode 1 is selected and the operation region where the turbo mode 2 is selected is combined (the fresh air amount Ga is a first threshold value).
  • the state of the exhaust bypass valve 68 does not affect the supercharging pressure. Therefore, when the supercharging pressure abnormality state occurs when the engine is operated in the “first operation region AR1”, it is assumed that at least one of the intake switching valve 64 and the exhaust switching valve 66 is abnormal. Can be judged.
  • the first device determines whether or not the high-pressure compressor 61a is compressing fresh air. . As a result of the determination, if the high pressure compressor 61a is compressing fresh air, the first device determines that “the exhaust gas switching valve 66 is abnormal and the intake air switching valve 64 is normal”.
  • the first device determines that either one of the exhaust gas switching valve 66 and the intake air switching valve 64 is abnormal.
  • this determination method is referred to as “abnormality determination method 1”.
  • the exhaust bypass valve 68 may also be abnormal. However, as described above, it is rare that abnormality occurs in two or more control valves at the same time. Therefore, the first device estimates that the exhaust bypass valve 68 is normal when it is determined that at least one of the intake switching valve 64 and the exhaust switching valve 66 is abnormal in accordance with the multiple abnormality exclusion assumption described above.
  • the first device when the supercharging pressure abnormal state occurs when the engine 10 is operating in the “second operation region AR2”, the first device first compresses fresh air appropriately by the low pressure stage compressor 62a. It is determined whether or not. As a result of the determination, if the low-pressure compressor 62a is compressing fresh air, the first device determines that “the exhaust bypass valve 68 is normal”. On the other hand, if the low pressure compressor 62a is not compressing fresh air, the first device determines that “the exhaust bypass valve 68 is abnormal”.
  • the first device determines whether the exhaust gas switching valve 66 and the intake air switching valve 64 are abnormal by the “abnormality determination method 1” described above.
  • the first device determines that “the exhaust bypass valve 68 is abnormal”
  • the first device indicates that “the exhaust switching valve 66 and the intake switching valve 64 are normal” in accordance with the multiple abnormality exclusion assumption. Make an estimate.
  • this determination method is referred to as “abnormality determination method 2”.
  • the reason why the abnormality of the control valve can be determined by the above-described “abnormality determination method 1 and abnormality determination method 2” will be described in the order shown below.
  • the intake switching valve 64, the exhaust switching valve 66, and the exhaust bypass valve All of 68 are controlled to be in the “fully closed” state. Therefore, as shown in FIG. 4, the fresh air In introduced into the intake passage 32a (a part of the intake passage 32) is firstly compressed between the low-pressure compressor 62a, the low-pressure compressor 62a, and the high-pressure compressor 61a.
  • the refrigerant is introduced into the combustion chamber CC of the engine 10 through the intake passage 32b (a part of the intake passage 32), the high-pressure compressor 61a, and the intake passage 32c (a part of the intake passage 32).
  • the exhaust gas Ex discharged from the combustion chamber CC is discharged into the exhaust passage 42a (a part of the exhaust passage 42), the high-pressure turbine 61b, and the exhaust passage 42b (the exhaust gas between the high-pressure turbine 61b and the low-pressure turbine 62b).
  • the high pressure turbine 61b compresses “fresh air In introduced into the high pressure compressor 61a”.
  • the low pressure compressor 62a is not driven.
  • the intake switching valve 64 and the exhaust bypass valve 68 are in the “fully closed” state, and the exhaust switching valve 66 is “ By controlling to be in the “fully closed” or “open” state, both the high-pressure compressor 61a and the low-pressure compressor 62a compress the fresh air In.
  • the first device switches the exhaust gas switching valve so that the target boost pressure Pimtgt determined according to the operating state of the engine 10 matches the boost pressure Pim acquired from the boost pressure sensor 74. 66 is feedback controlled. Thereby, the supercharging pressure Pim and the target supercharging pressure Pimtgt substantially coincide. That is, the supercharging pressure abnormal state does not occur.
  • the intake air switching valve 64 is in the “intake air switching valve abnormal opening state”. Therefore, the fresh air In that has passed through the low-pressure compressor 62a is the engine 10 operated in any one of the “first operation region AR1” and “second operation region AR2”.
  • the high pressure compressor passes through the high pressure compressor bypass passage 63 and is introduced into the combustion chamber CC of the engine 10. Therefore, even if the high-pressure compressor 61a is driven as described above, the high-pressure compressor 61a cannot compress the fresh air In. As a result, the pressure Pc between the compressors and the pressure of the fresh air In after passing through the high-pressure compressor 61a are substantially the same. Furthermore, since the high pressure supercharger 61 that is expected to be supercharged cannot perform supercharging, the supercharging pressure Pim becomes smaller than the target supercharging pressure Pimgtgt. That is, a supercharging pressure abnormal state occurs.
  • the high-pressure compressor 61a does not compress fresh air. It can be determined that the “intake switching valve 64 that should be closed” is open. However, when the “intake switching valve 64 that should be closed” is opened, the intake switching valve 64 itself is abnormal (the intake switching valve is in an abnormal open state), and the intake switching valve 64 is opened. As described below, there are two cases, that is, the case where the intake switching valve 64 opens due to the abnormality of the exhaust switching valve 66.
  • the high-pressure compressor 61a can compress the fresh air In. Accordingly, the pressure of the fresh air In after passing through the high-pressure compressor 61a becomes larger than the intercompressor pressure Pc. However, since the energy of the exhaust gas Ex used to drive the high-pressure compressor 61a is reduced, the supercharging pressure Pim becomes smaller than the target supercharging pressure Pimtgt. That is, a supercharging pressure abnormal state occurs.
  • Such an abnormality of the exhaust gas switching valve 66 is referred to as a “small opening degree abnormal state”. Therefore, when the engine 10 is operated in the “first operation region AR1”, if the supercharging pressure abnormality state occurs and the high-pressure compressor 61a is compressing the fresh air In, the exhaust gas switching valve 66 is used. Can be determined to be abnormal (in an open abnormal state with a small opening) (see the abnormality determination method 1 above). On the other hand, if the magnitude of the energy of the exhaust gas Ex introduced into the high-pressure turbine 61b is smaller than the “lower limit value of the magnitude of energy that can drive the high-pressure compressor 61a” (that is, the exhaust gas switching valve 66).
  • the high-pressure compressor 61a cannot compress the fresh air In. Therefore, the pressure of the fresh air In after passing through the high-pressure compressor 61a is smaller than the pressure Pc between the compressors by “a pressure loss when passing through the high-pressure compressor 61a”.
  • a large opening degree abnormal state such an abnormality of the exhaust gas switching valve 66 is referred to as “a large opening degree abnormal state”.
  • the valve body 64a of the intake air switching valve 64 receives a force in the direction of “opening the high-pressure compressor bypass passage 63” (hereinafter, this force is referred to as “force resulting from the pressure difference” for convenience).
  • the urging force that the valve body 64a receives from the urging means (spring) is set to be equal to or less than the “force resulting from the pressure difference”. Accordingly, when the state of the exhaust gas switching valve 66 becomes “a large opening degree abnormal state”, the intake air switching valve 64 is also opened. As a result, as shown in FIG. 7, the fresh air In is introduced into the combustion chamber CC through the same route as the “case 1-2”. Accordingly, the intercompressor pressure Pc and the pressure after passing through the high-pressure compressor 61a are substantially the same. Furthermore, since the high pressure supercharger 61 that is expected to be supercharged cannot perform supercharging, the supercharging pressure Pim becomes smaller than the target supercharging pressure Pimgtgt.
  • a supercharging pressure abnormal state occurs when the engine 10 is operating at least in the “first operation region AR1”, and in this case, the high-pressure compressor 61a compresses fresh air.
  • the intake switching valve 64 is in the “intake switching valve open abnormal state” as in “Case 1-2” above, the exhaust switching valve 66 is in the “large opening degree abnormal opening state”. This occurs in two cases: Accordingly, when the engine 10 is operated in the “first operation region AR1”, an abnormal supercharging pressure state occurs and the high-pressure compressor 61a does not compress the fresh air In, the “intake switching valve” 64 or the exhaust gas switching valve 66 is abnormal.
  • the abnormality of the exhaust gas switching valve 66 when the engine 10 is operated in the “first operation area AR1” has been described above.
  • the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 is set so that the target boost pressure Pimgtgt and the boost pressure Pim coincide. Feedback controlled.
  • the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 becomes larger than the opening degree determined by this feedback control, the energy of the exhaust gas introduced into the high-pressure stage turbine 61b decreases as described above.
  • the same phenomenon as described above occurs depending on whether the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 is equal to or greater than the threshold opening degree.
  • the exhaust gas switching valve 66 is “in the same way as when the engine 10 is operated in the“ first operation region AR1 ”.
  • the relationship between the intercompressor pressure Pc and the pressure after passing through the high-pressure compressor 61a differs depending on whether it is “open opening abnormal state with small opening” or “open opening abnormal state with large opening”. Further, the supercharging pressure Pim becomes smaller than the target supercharging pressure Pimgt.
  • the energy of the exhaust gas introduced into the low-pressure stage turbine 62b is reduced as compared with the “case 1-1”. Therefore, when the engine 10 is operated at least in the second operation region AR2, the intercompressor pressure Pc is set to a value between the compressor pressure Pc when the exhaust bypass valve 68 is normal (for example, a predetermined value is added to the atmospheric pressure Pa). Smaller). Further, the supercharging pressure Pim becomes smaller than the target supercharging pressure Pimtgt by an amount corresponding to a decrease in the intercompressor pressure Pc.
  • the exhaust bypass valve 68 is It is possible to determine that it is normal (therefore, either the intake switching valve 64 or the exhaust switching valve 66 is abnormal).
  • the “exhaust bypass valve 68” is selected. Is abnormal (therefore, both the intake switching valve 64 and the exhaust switching valve 66 are normal) ”(see the abnormality determination method 2 above).
  • the CPU 81 is configured to execute a “pressure loss amount estimation routine” shown by a flowchart in FIG. 9 every time a predetermined time elapses. Therefore, the CPU 81 starts processing from step 900 in FIG. 9 at a predetermined timing and proceeds to step 910, where the actual value obtained based on the output value of the air flow meter 71 in the intercooler pressure loss amount table MapPDic (Ga).
  • the intercooler pressure loss amount PDic is estimated by applying the air flow rate Ga.
  • the intercooler pressure loss amount table MapPDic (Ga) is a table based on “relation between the flow rate Ga and the intercooler pressure loss amount PDic” determined in advance by experiments.
  • the CPU 81 proceeds to step 920 and sets the “relationship between the flow rate Ga, the throttle valve opening degree Otv, and the throttle valve pressure loss amount PDtv” in a predetermined throttle valve pressure loss amount table MapPDtv (Ga, Otv).
  • the throttle valve pressure loss amount PDtv is estimated by applying the actual “flow rate Ga and throttle valve opening degree Otv”.
  • the actual throttle valve opening degree Otv is obtained based on an instruction signal to the throttle valve actuator 33a.
  • the throttle valve pressure loss amount PDtv is determined so as to increase as the flow rate Ga increases.
  • the throttle valve pressure loss amount PDtv is determined so as to increase as the throttle valve opening degree Otv decreases.
  • the CPU 81 proceeds to step 930 and stores the sum of the intercooler pressure loss amount PDic and the throttle valve pressure loss amount PDtv in the pressure loss amount PD. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 995 to end the present routine tentatively. Further, the CPU 81 executes an “abnormality determination routine” shown by a flowchart in FIG. 10 every time a predetermined time elapses. The CPU 81 determines abnormality of the exhaust gas switching valve 66, the intake air switching valve 64, and the exhaust bypass valve 68 by this routine. Specifically, the CPU 81 starts processing from step 1000 in FIG.
  • step 1002 determines whether or not the engine 10 is operated in the turbo mode 1 or the turbo mode 2. judge. If the engine 10 is not operating in the turbo mode 1 or the turbo mode 2, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1002 to directly proceed to step 1098 to end the present routine tentatively. That is, at this time, the control valve abnormality determination is not executed. On the other hand, if the engine 10 is operating in the turbo mode 1 or the turbo mode 2, the CPU 81 determines “Yes” in step 1002 and proceeds to step 1004. Hereinafter, the description will be continued assuming that the engine 10 is operated in the turbo mode 1 or the turbo mode 2.
  • the CPU 81 matches the boost pressure Pim acquired based on the output value of the boost pressure sensor 74 with the target boost pressure Pimgt determined based on the operating state of the engine 10. It is determined whether or not. More specifically, the CPU 81 determines whether or not the difference between the target boost pressure Pimgt and the boost pressure Pim is greater than a predetermined value K.
  • the predetermined value K corresponds to the minimum value of the amount of decrease in the supercharging pressure Pim that occurs when any of the exhaust gas switching valve 66, the intake air switching valve 64, and the exhaust gas bypass valve 68 is abnormal. Is set to a value.
  • the CPU 81 makes a “No” determination at step 1004 to proceed to step 1006 to set “0” to the value of the intake switching valve opening flag XACVOP.
  • the value of the intake air switching valve opening flag XACVOP is “0”, it indicates that the intake air switching valve 64 is blocking the high-pressure stage compressor bypass passage portion 63.
  • the value of the intake switching valve opening flag XACVOP is “1”, it indicates that the intake switching valve 64 is opening the high pressure compressor bypass passage portion 63.
  • all the values of the flags used by the first device including the intake switching valve opening flag XACVOP are all set to “0” in the initial routine executed when an ignition key switch (not shown) is changed from OFF to ON. It is set up.
  • step 1008 the CPU 81 proceeds to step 1008 and sets “0” to the value of the exhaust gas switching valve large opening abnormality flag XECVFO.
  • the exhaust gas switching valve large opening abnormality flag XECVFO indicates that the exhaust gas switching valve 66 is normal when the value is “0”.
  • the value of the exhaust gas switching valve large opening abnormality flag XECVFO is “1”, it indicates that the exhaust gas switching valve 66 is abnormal (a large opening degree abnormal state).
  • the CPU 81 proceeds to step 1010 and sets “0” to the value of the exhaust gas switching valve small opening degree abnormality flag XECVIO.
  • the exhaust gas switching valve small opening abnormality flag XECVIO indicates that the exhaust gas switching valve 66 is normal when the value thereof is “0”. On the other hand, when the value of the exhaust gas switching valve small opening degree abnormality flag XECVIO is “1”, it indicates that the exhaust gas switching valve 66 is abnormal (small opening degree abnormal state).
  • the CPU 81 proceeds to step 1012, and sets “0” to the value of the exhaust bypass valve abnormality flag XEBV.
  • the exhaust bypass valve abnormality flag XEBV indicates that the exhaust bypass valve 68 is normal when its value is “0”. On the other hand, when the exhaust bypass valve abnormality flag XEBV is “1”, it indicates that the exhaust bypass valve 68 is abnormal.
  • the CPU 81 proceeds to step 1014 to set “0” to the value of the intake switching valve abnormality flag XACV.
  • the intake switching valve abnormality flag XACV indicates that the intake switching valve 64 is normal when its value is “0”.
  • the CPU 81 proceeds to step 1098 to end the present routine tentatively. Further, the CPU 81 executes the “abnormality notification routine” shown by the flowchart in FIG. 11 every time a predetermined time elapses.
  • the CPU 81 notifies the operator of the engine 10 to that effect. Specifically, the CPU 81 starts the process from step 1100 in FIG. 11 at a predetermined timing, proceeds to step 1105, and determines whether or not the value of the exhaust gas switching valve small opening abnormality flag XECVIO is “0”. Determine. Since the value of the exhaust gas switching valve small opening abnormality flag XECVIO at this time is “0”, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1105 to proceed to step 1110. Next, in step 1110, the CPU 81 determines whether or not the value of the intake switching valve abnormality flag XACV is “0”.
  • step 1110 the CPU 81 determines whether or not the value of the exhaust bypass valve abnormality flag XEBV is “0”. Since the value of the exhaust bypass valve abnormality flag XEBV at the present time is “0”, the CPU 81 determines “Yes” in step 1115 and proceeds to step 1120. In step 1120, the CPU 81 sets “0” to the value of the abnormality occurrence flag XEMG.
  • the CPU 81 proceeds to step 1195 to end the present routine tentatively.
  • the CPU 81 performs the “fuel supply control routine” shown by the flowchart in FIG. 12 according to a predetermined crank angle before the compression top dead center (for example, 90 ° crank angle before compression top dead center) ⁇ g. It is executed repeatedly every time it matches. The CPU 81 calculates the fuel injection amount Q and instructs fuel injection by this routine.
  • the cylinder in which the crank angle coincides with the predetermined crank angle ⁇ g before the compression top dead center and finishes the compression stroke is hereinafter also referred to as “fuel injection cylinder”.
  • the CPU 81 starts the process from step 1200 in FIG. 12 and proceeds to step 1210, where the value of the abnormality occurrence flag XEMG is “0”. It is determined whether or not there is. Since the value of the abnormality occurrence flag XEMG at this time is “0”, the CPU 81 determines “Yes” in step 1210 and proceeds to step 1220.
  • step 1220 the CPU 81 acquires the accelerator pedal opening Accp based on the output value of the accelerator pedal opening sensor 76, and acquires the engine speed NE based on the output value of the crank position sensor 75. Then, the CPU 81 sets a normal fuel injection amount table MapMain (a relationship between the accelerator pedal opening degree Accp, the engine rotational speed NE, and the fuel injection amount Q) in a case where all the control valves are normal.
  • the fuel injection amount Q is acquired by applying the current accelerator pedal opening degree Accp and the engine speed NE to (Accp, NE). This normal fuel injection amount Q corresponds to the required torque.
  • the operation employing the fuel injection amount determined by the normal fuel injection amount table MapMain is referred to as “normal operation”.
  • the CPU 81 proceeds to step 1230 and gives an instruction to the injector 22 to inject the fuel of the fuel injection amount Q from the injector 22 provided corresponding to the fuel injection cylinder. That is, at this time, fuel of the fuel injection amount Q is supplied to the fuel injection cylinder. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1295 to end the present routine tentatively.
  • the fuel injection amount determined by the normal fuel injection amount table MapMain (Accp, NE).
  • the CPU 81 determines “Yes” in step 1004 and proceeds to step 1016 to determine whether or not the fresh air flow rate Ga is greater than the predetermined value A.
  • the predetermined value A is “a value by which it can be determined that the engine 10 is operating in the“ second operating region AR2 ”when the fresh air flow rate Ga is greater than the predetermined value A”. Is set. At this time, if the engine 10 is operating in the “first operating area AR1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1016 to proceed to step 1018.
  • step 1016 the CPU 81 determines “Yes” in step 1016 and proceeds to step 1020.
  • step 1020 the CPU 81 determines whether or not the low-pressure compressor 62a is supercharged. Specifically, the CPU 81 uses “atmospheric pressure Pa” as the pressure of “front” fresh air introduced into the low-pressure stage compressor 62a, and “after” as the pressure of “rear” fresh air that has passed through the low-pressure stage compressor 62a.
  • the "compressor pressure Pc" is employed.
  • step 1020 the CPU 81 determines whether or not “the sum of the atmospheric pressure Pa and the predetermined value J (hereinafter referred to as“ second compressor upstream pressure Psup ”)” is larger than the “intercompressor pressure Pc”. Determine whether.
  • the predetermined value J is set so that “the sum of the atmospheric pressure Pa and the predetermined value J” becomes “the minimum value of the intercompressor pressure Pc when the low-pressure compressor 62 a compresses fresh air In”. Has been. Therefore, if the low-pressure compressor 62a is compressing fresh air In, the intercompressor pressure Pc becomes equal to or higher than the second compressor upstream pressure Psup.
  • step 1020 the CPU 81 makes a “No” determination at step 1020 to proceed to step 1018.
  • the CPU 81 proceeds to step 1018 according to the above assumption B, regardless of the operation region of the first operation region AR1 and the second operation region AR2.
  • the CPU 81 determines whether or not the high pressure compressor 61a is supercharged.
  • the CPU 81 uses the “intercompressor pressure Pc” as the pressure of “front” fresh air introduced into the high-pressure compressor 61a, and the “rear” fresh air pressure that has passed through the high-pressure compressor 61a.
  • the “sum of the supercharging pressure Pim and the pressure loss PD” is adopted.
  • the supercharging pressure sensor 74 acquires the pressure of fresh air after the fresh air that has passed through the high-pressure compressor 61 a has passed through the intercooler 34 and the throttle valve 33. Therefore, “the sum of the supercharging pressure Pim and the pressure loss PD” substantially matches the fresh air pressure immediately after passing through the high-pressure compressor 61a.
  • the CPU 81 sets a predetermined value to the sum of “supercharging pressure Pim and pressure loss PD” (hereinafter referred to as “first compressor downstream pressure Pfcdown”) rather than “intercompressor pressure Pc”. It is determined whether or not “the value obtained by adding MG” is large.
  • the predetermined value MG is a value employed to prevent erroneous determination, and is a predetermined value (zero or negative number) that is equal to or less than zero. In other words, if “the value obtained by adding the predetermined value MG to the first compressor downstream pressure Pfcdown” is larger than the “compressor pressure Pc”, it is reliably determined that “the high-pressure compressor 61 a is compressing the fresh air A”.
  • the predetermined value MG is set so that it is possible. If the assumption B is followed, since the intake switching valve 64 is abnormal, the high-pressure compressor 61a does not compress fresh air. That is, the intercompressor pressure Pc and the first compressor downstream pressure Pfcdown are substantially the same. Accordingly, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1018 to proceed to step 1022, and sets “0” to the value of the exhaust gas switching valve small opening abnormality flag XECVIO. Next, the CPU 81 proceeds to step 1024 to set “0” as the value of the exhaust bypass valve abnormality flag XEBV, and then sets “1” as the value of the intake switching valve opening flag XACVOP at step 1026.
  • step 1098 the CPU 81 proceeds to step 1098 to end the present routine tentatively.
  • the CPU 81 starts processing from step 1100 in FIG. 11 at a predetermined timing
  • the CPU 81 proceeds to step 1105. Since the value of the intake switching valve opening flag XACVOP at the present time is “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1105 to proceed to step 1125, where “any of the exhaust intake switching valve 64 and the exhaust switching valve 66 is selected.
  • the operator of the engine 10 is notified that “one of them is abnormal”. This notification is executed by turning on an alarm lamp (not shown).
  • the CPU 81 proceeds to step 1130 to set “1” as the value of the abnormality occurrence flag XEMG, proceeds to step 1195, and once ends this routine.
  • the CPU 81 starts the process from step 1200 in FIG. 12 and proceeds to step 1210. Since the value of the abnormality occurrence flag XEMG at the present time is “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1210 to proceed to step 1240.
  • step 1240 the CPU 81 acquires the accelerator pedal opening degree Accp based on the output value of the accelerator pedal opening sensor 76, and acquires the engine speed NE based on the output value of the crank position sensor 75. Then, the CPU 81 applies “accelerator pedal opening degree Accp, engine rotational speed NE, fuel speed, and fuel applied when“ any one of the intake switching valve 64, the exhaust switching valve 66, and the exhaust bypass valve 68 is abnormal ”). By applying the current accelerator pedal opening Accp and the engine rotational speed NE to the fuel injection amount table MapEmg (Accp, NE) at the time of occurrence of abnormality, the relationship between the injection amount Q and the injection amount Q being determined in advance, The fuel injection amount Q is acquired.
  • MapEmg Accp, NE
  • FIG. 5 is a table for determining the fuel injection amount Q ”that does not cause other members of the engine 10 or the entire engine 10 to be damaged.
  • the fuel injection amount determined by the fuel injection amount table MapEmg (Accp, NE) at the time of occurrence of abnormality for any “accelerator pedal opening Accp and engine speed NE” is the “accelerator pedal opening Accp”.
  • the engine speed NE is smaller than the fuel injection amount determined by the normal fuel injection amount table MapMain (Accp, NE).
  • step 10 if the engine 10 is operated in the turbo mode 1 or the turbo mode 2, the process proceeds to step 1004 via step 1002.
  • the exhaust gas switching valve 66 is abnormal (open abnormal state with a small opening), and therefore the difference between the target boost pressure Pimgt and the boost pressure Pim is larger than the predetermined value K. Therefore, the CPU 81 determines “Yes” in step 1004 and proceeds to step 1016. At this time, if the engine 10 is operating in the “first operating area AR1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1016 to proceed to step 1018.
  • step 1016 determines “Yes” in step 1016 and proceeds to step 1020. If the assumption C is followed, the exhaust bypass valve 68 is normal and the low-pressure supercharger 62 is supercharging, so the CPU 81 makes a “No” determination at step 1020 and proceeds to step 1018. In other words, the CPU 81 proceeds to step 1018 according to the above assumption C regardless of which of the first operation region AR1 and the second operation region AR2 is operated. Furthermore, if the assumption C is followed, the intake air switching valve 64 is normal, so the high pressure compressor 61a compresses fresh air.
  • the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1018 to proceed to step 1028 to set “1” to the value of the exhaust gas switching valve small opening degree abnormality flag XECVIO.
  • the CPU 81 proceeds to step 1030 to set “0” to the value of the exhaust bypass valve abnormality flag XEBV, and subsequently sets “0” to the value of the intake switching valve abnormality flag XACV in step 1032.
  • the CPU 81 proceeds to step 1098 to end the present routine tentatively. At this time, if the CPU 81 starts processing from step 1100 in FIG.
  • step 11 the CPU 81 proceeds to step 1105. Since the value of the intake switching valve opening flag XACVOP at this time is “0”, the CPU 81 determines “Yes” in step 1105 and proceeds to step 1110. Since the value of the exhaust gas switching valve small opening abnormality flag XECVIO is “1” at this time, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1110 to proceed to step 1135. To the operator of the engine 10. This notification is executed by turning on an alarm lamp (not shown) as described above. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1140 to set “1” as the value of the abnormality occurrence flag XEMG, proceeds to step 1195, and once ends this routine.
  • step 10 if the engine 10 is operated in the turbo mode 1 or the turbo mode 2, the process proceeds to step 1004 via step 1002.
  • the exhaust gas switching valve 66 is abnormal (open abnormal state with a large opening), and therefore the difference between the target boost pressure Pimgt and the boost pressure Pim is larger than the predetermined value K. Therefore, the CPU 81 determines “Yes” in step 1004 and proceeds to step 1016. At this time, if the engine 10 is operating in the first operation area AR1, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1016 to proceed to step 1018.
  • the CPU 81 determines “Yes” in step 1016 and proceeds to step 1020. If the assumption D is followed, since the exhaust bypass valve 68 is normal, the low pressure supercharger 62 is supercharging. Therefore, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1020 to proceed to step 1018. In other words, the CPU 81 proceeds to step 1018 according to the above assumption D regardless of which operation region the first operation region AR1 and the second operation region AR2 are operating. Furthermore, according to the above assumption D, the high-pressure compressor 61a does not compress fresh air. That is, the intercompressor pressure Pc and the first compressor downstream pressure Pfcdown are substantially the same.
  • the CPU 81 proceeds through step 1018, step 1022, step 1024, and step 1026 in this order in the same manner as in the case where assumption B described above is established, and proceeds to step 1098 to end the present routine tentatively.
  • the CPU 81 starts the process from step 1100 in FIG. 11 at a predetermined timing, the process goes to step 1195 via step 1105, step 1125, and step 1130 in this order, as in the case where the assumption B described above is established. Proceed to end this routine.
  • the exhaust gas switching valve 66 is abnormal (a large opening degree abnormal state)
  • the operator of the engine 10 is informed that “one of the intake air switching valve 64 and the exhaust gas switching valve 66 is abnormal”. Alarm is issued.
  • the CPU 81 starts the process from step 1200 in FIG. 12 and proceeds to step 1210. Since the value of the abnormality occurrence flag XEMG at present is “1”, the CPU 81 proceeds to step 1295 through step 1210, step 1240, and step 1230 in this order, as in the case where assumption B is satisfied. The routine is temporarily terminated. At this time, the evacuation operation is executed. As described above, when the exhaust gas switching valve 66 is abnormal (a large opening degree abnormal state), the operator of the engine 10 is informed that “one of the intake air switching valve 64 and the exhaust gas switching valve 66 is abnormal”. Will be notified. Further, “evacuation operation” is executed.
  • step 10 the CPU 81 determines “Yes” in step 1004 and proceeds to step 1016. Since the engine 10 is currently operating in the second operation area AR2, the CPU 81 determines “Yes” in step 1016 and proceeds to step 1020.
  • the intercompressor pressure Pc is smaller than the second compressor upstream pressure Psup. Therefore, the CPU 81 determines “Yes” in step 1020 and proceeds to step 1034.
  • step 1034 the CPU 81 sets “0” to the value of the exhaust gas switching valve large opening abnormality flag XECVFO, and proceeds to step 1036.
  • step 1036 the CPU 81 sets “0” for the value of the exhaust gas switching valve small opening abnormality flag XECVIO, and proceeds to step 1038.
  • step 1038 the CPU 81 sets “1” as the value of the exhaust bypass valve abnormality flag XEBV, and in step 1040, sets “0” as the value of the intake switching valve abnormality flag XACV. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1098 to end the present routine tentatively. At this time, if the CPU 81 starts processing from step 1100 in FIG. 11 at a predetermined timing, the CPU 81 proceeds to step 1105.
  • the CPU 81 determines “Yes” in step 1105 and proceeds to step 1110. Since the value of the exhaust gas switching valve small opening abnormality flag XECVIO at this time is “0”, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1110 to proceed to step 1115. Since the value of the exhaust bypass valve abnormality flag XEBV at the present time is “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1115 to proceed to step 1145 to indicate that “the exhaust bypass valve 68 is abnormal”. To the operator of the engine 10. This notification is executed by turning on an alarm lamp (not shown) as described above.
  • step 1150 to set “1” as the value of the abnormality occurrence flag XEMG, proceeds to step 1195, and once ends this routine.
  • step 1210 the value of the abnormality occurrence flag XEMG at the present time is “1”
  • step 1230 the value of the abnormality occurrence flag XEMG at the present time is “1”
  • step 1230 the value of the abnormality occurrence flag XEMG at the present time is “1”
  • step 1230 in this order as in the case where the above-described assumption B is satisfied.
  • This routine is finished once. At this time, the evacuation operation is executed.
  • the first device is A first supercharger 61, a second supercharger 62, a first passage 65, a first control valve 66, a second passage 63,
  • the second control valve 64 is disposed in the second passage portion 63, and the pressure of the air upstream from the second control valve 64 of the second passage portion 63 (compressor pressure Pc) is the same. 2
  • the pressure on the downstream side of the control valve 64 (the first compressor downstream pressure Pfcdown) is greater than the first pressure (a value corresponding to the urging force)
  • the air can flow through the second passage portion 63.
  • the pressure Pc of the air upstream of the second control valve 64 of the second passage portion 63 is the first pressure higher than the pressure Pfcdown of the air downstream of the second control valve 64.
  • the first device When the engine 10 is operating in the first operation area AR1 in which the fresh air amount Ga is equal to or less than the first threshold fresh air amount (predetermined value A) ("Yes” is determined in step 1002) and Control valve actuating means for actuating the first control valve 66 so that the first compressor 61a compresses and discharges the air introduced into the first compressor 61a).
  • the intercompressor pressure Pc obtained by the intercompressor pressure sensor 72
  • the first compressor downstream pressure Pfcdown see step 1018 in FIG. 10
  • the supercharging pressure Pim obtained by the supercharging pressure sensor 74.
  • a pressure acquisition means for acquiring When the engine 10 is operating in the first operating region AR1 (see above), the acquired supercharging pressure Pim is greater than the reference supercharging pressure Pimgtgt determined based on the operating state of the engine 10.
  • a supercharging pressure abnormality state that is smaller than the second pressure (predetermined value K) occurs (when it is determined “Yes” in step 1004 in FIG. 10)
  • the first control valve 66 is abnormal.
  • the second control valve 64 is normal (step 1028 and step 1032 in FIG. 10), and the first compressor downstream pressure Pfcdown is the same. If it is less than or equal to the threshold pressure (Pc-MG) (if it is determined as “No” in step 1018 in FIG. 10), one of the first control valve 66 and the second control valve 64 is abnormal. (Step 1026 in FIG. 10 and Steps 1105 and 1125 in FIG. 11) Is provided. Thus, in the first device, whether or not the plurality of superchargers 61 and 62, the first control valve that is the exhaust gas switching valve 66, and the second control valve that is the intake air switching valve 64 are operating normally. Can be determined.
  • the first device can determine whether or not the control valve is operating normally even when the engine is operated in a relatively low load operation region (first operation region AR1). Therefore, the abnormality of the control valve can be detected at an early stage.
  • the abnormality determination means determines that the first control valve 66 is abnormal and the second control valve 64 is normal, the first control valve 66 is opened.
  • the degree is “a degree of opening different from the degree of opening when the first control valve 66 is normal, and from a fully closed opening that is an opening that blocks the first passage portion 65 to a predetermined threshold opening. It is also possible to determine that the opening degree is within the opening range (that is, the opening degree in which the small opening degree is in an abnormal open state) (step 1028 in FIG. 10).
  • the pressure acquisition means estimates the pressure loss amount PD generated by the pressure loss generating members 33 and 34 (see step 910 to step 930 in FIG. 9) and actually detects the supercharging pressure Pim.
  • the sum (Pim + PD) of the acquired pressure loss amount PD and the acquired supercharging pressure Pim is acquired as the first compressor downstream pressure Pfcdown (step 1018 in FIG. 10 is obtained). reference.).
  • the engine 10 to which the first device is applied is A third passage portion 67 and a third control valve 68 are provided.
  • the control valve actuating means indicates that the engine 10 is operating in the “first operation region AR1” or “the new air amount Ga is larger than the first threshold fresh air amount A and the first threshold new air
  • the third control is performed so that the exhaust gas Ex cannot flow through the third passage portion 67.
  • the engine 10 is operated in the “third operation region where the fresh air amount Ga is larger than the second threshold fresh air amount” by operating the valve 68, the exhaust gas Ex passes through the third passage portion 68.
  • the third control valve 68 is configured to operate so as to allow flow (see FIGS. 3A to 3C).
  • the abnormality determination means determines that the engine 10 is operating in the second operation area AR2 ("Yes” is determined in 1002 in FIG. 10 and “Yes” is determined in Step 1016).
  • the supercharging pressure abnormality state occurs (when it is determined as “Yes” in step 1004 in FIG. 10)
  • the third control valve 68 is used.
  • the first device includes a plurality of superchargers 61, 62, a plurality of bypass passages 63, 65, 67, an exhaust switching valve 66, an intake switching valve 64, and other control valves (third control valve).
  • the first device includes a plurality of superchargers 61, 62, a plurality of bypass passages 63, 65, 67, an exhaust switching valve 66, an intake switching valve 64, and other control valves (third control valve).
  • the abnormality determining means determines that the third control valve 68 is abnormal (step 1038 in FIG. 10)
  • the first control valve 66 and the second control valve 64 are normal.
  • the estimation is performed (steps 1034, 1036, and 1040 in FIG. 10).
  • the control valve operating means determines “Yes” in step 1002 of FIG. 10 and determines “Yes” in step 1016.
  • the first compressor 61a is configured to operate the first control valve so as to compress and discharge the air introduced into the first compressor 61a (FIGS. 3A to 3). (See (C)).
  • the abnormality determining means includes When the engine 10 is operating in the second operation area AR2 (see above), when it is determined that the third control valve 68 is normal (“No” in step 1020 of FIG. 10). And if the first compressor downstream pressure Pfcdown (Pim + PD) is larger than the first threshold pressure (Pc ⁇ MG) (“Yes” in step 1018 of FIG. 10). When the first control valve 66 is abnormal and the second control valve 64 is normal (step 1028 and step 1032 in FIG. 10), the first compressor downstream pressure Pfcdown is determined. Is less than or equal to the first threshold pressure (if determined as “No” in step 1018 of FIG. 10), the first control valve 66 and the second control valve 64.
  • step 1105 and step 1125 in step 1026, and, 11 in FIG. 10 It is configured as follows.
  • second device a control valve abnormality determination device (hereinafter also referred to as “second device”) according to a second embodiment of the present invention.
  • the second device is applied to an internal combustion engine (see FIG. 1) similar to the internal combustion engine 10 to which the first device is applied.
  • ⁇ Outline of device operation> The second device is different from the first device only in the following points. That is, the second device determines that either the exhaust gas switching valve 66 or the intake air switching valve 64 is abnormal in the first device (step 1026 in FIG. 10 and step in FIG. 11).
  • the second device includes that “the engine 10 is operating in the second operation region AR2” when it is determined that “one of the exhaust gas switching valve 66 and the intake air switching valve 64 is abnormal”. If the abnormality determination condition is satisfied, an instruction to change the opening degree (opening degree change instruction) is given to the exhaust gas switching valve 66 (actually, the exhaust gas switching valve actuator 66a). Then, the second device obtains the supercharging pressure Pim0 at the “before” time when the opening degree change instruction is given and the supercharging pressure Pim1 at the “after” time when the opening reduction instruction is given. To do.
  • the second device When the amount of change in the supercharging pressure Pim before and after giving the opening change instruction (
  • the “opening degree change instruction” includes an instruction to “increase” the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 and an instruction to “decrease” the opening degree of the exhaust gas switching valve 66.
  • the principle of the abnormality determination method is the same regardless of which instruction is given to the exhaust gas switching valve 66. Therefore, hereinafter, an example in which an instruction to “increase” the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 (opening degree increasing instruction) is given to the exhaust gas switching valve 66 will be described. The reason why it is possible to determine which of the exhaust gas switching valves 66 is abnormal will be described in the order shown below. Note that the second device does not assume that an abnormality occurs simultaneously in both the intake switching valve 64 and the exhaust switching valve 66 in accordance with the above-described multiple abnormality exclusion assumption.
  • the intake switching valve 64 is in an open state (that is, an intake switching valve open abnormal state).
  • the intake switching valve 64 is in the “intake switching valve open abnormal state”
  • the high-pressure compressor 61a cannot compress the fresh air In.
  • the exhaust bypass valve 68 since the exhaust bypass valve 68 is normal, the low-pressure stage compressor 62a can compress the fresh air In regardless of the state of the intake switching valve 64. That is, at this time, “only the low-pressure stage supercharger 62” can be supercharged.
  • the ratio of “the pressure of fresh air In just after passing through the high pressure compressor 61a” to “the pressure of fresh air In just before being introduced into the high pressure compressor 61a” will be referred to as the “high pressure turbocharger pressure ratio”. ". Further, the ratio of “the pressure of fresh air In just after passing through the low pressure stage compressor 62a” to “the pressure of fresh air In just before being introduced into the low pressure stage compressor 62a” is referred to as “low pressure stage turbocharger pressure ratio”. Call it.
  • the supercharging pressure Pim is multiplied by “the product of the high-pressure stage supercharger pressure ratio and the low-pressure stage supercharger pressure ratio” by “the pressure of air flowing into the engine from outside the engine (generally atmospheric pressure)”. It is obtained by doing. Now, it is assumed that the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 is maintained at a predetermined opening degree Oecv1 before the opening degree increase instruction is given to the exhaust gas switching valve 66. In this case, as described above, since the fresh air In is not compressed by the high pressure compressor 61a, the high pressure supercharger pressure ratio is “1”. Accordingly, the supercharging pressure Pim is substantially equal to a value obtained by multiplying the low-pressure stage supercharger pressure ratio by the atmospheric pressure.
  • the exhaust gas switching valve 66 when the second device gives an instruction to change (increase) the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 to the opening degree Oecv2, the exhaust gas switching valve 66 is normal. It changes according to this instruction. That is, the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 changes (increases) from the opening degree Oecv1 to the opening degree Oecv2.
  • the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 increases, as described with reference to FIG. 6 (refer to the case 1-3)
  • the energy of the exhaust gas Ex supplied to the high-pressure turbine 61b decreases.
  • the high pressure compressor 61a cannot compress the fresh air In, the high pressure supercharger pressure ratio does not change. That is, the high pressure supercharger pressure ratio is maintained at “1”.
  • the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 increases, the amount of exhaust gas Ex directly introduced into the low-pressure stage turbine 62b increases, so that the energy of the exhaust gas Ex supplied to the low-pressure stage turbine 62b increases. For this reason, the pressure ratio of the low-pressure supercharger increases. Therefore, when the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 is “increased”, the supercharging pressure Pim “increases”. On the other hand, as understood from the above description, when the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 is “decreased”, the supercharging pressure Pim “decreases”.
  • the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 is “an opening degree within the range where the first compressor cannot be driven”.
  • the exhaust gas switching valve 66 is in “a large opening degree abnormal state”, there is a possibility that the exhaust gas switching valve 66 is stuck at an opening within the range where the first compressor cannot be driven.
  • the exhaust gas switching valve 66 can be operated only at the opening within the first compressor non-driving range (that is, the possible opening is limited to the opening within the first compressor non-driving range). ) State. In the following, these two possibilities will be described separately.
  • the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 does not change even if an instruction to increase the opening degree is given to the exhaust gas switching valve 66. Therefore, both the high pressure stage turbocharger pressure ratio and the low pressure stage supercharger pressure ratio do not change. Accordingly, the supercharging pressure Pim does not change.
  • the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 may change when an instruction to increase the opening degree is given to the exhaust gas switching valve 66.
  • the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 is limited within the range in which the first compressor cannot be driven, even if the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 changes, the exhaust gas Ex introduced into the low pressure compressor 62a.
  • the amount of change in the flow rate (energy of the exhaust gas Ex) is small.
  • the opening of the exhaust gas switching valve 66 changes, the energy of the exhaust gas Ex introduced into the high-pressure compressor 61a also changes.
  • FIG. 7 since the exhaust gas switching valve 66 is in an open abnormal state with a large opening, supercharging is not performed in the high-pressure compressor 61a.
  • the energy of the exhaust gas Ex introduced into the high-pressure compressor 61a is not consumed as work for compressing the fresh air In. Therefore, the exhaust gas Ex introduced into the high-pressure stage compressor 61a passes through the high-pressure stage compressor 61a without substantially reducing its energy and travels toward the low-pressure stage compressor 62a. As a result, the energy of the exhaust gas Ex introduced into the low-pressure compressor 62a does not substantially change even if the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 changes within the range where the first compressor cannot be driven. Therefore, the low-pressure supercharger pressure ratio does not change substantially.
  • the high pressure compressor 61a cannot compress the fresh air In, the high pressure supercharger pressure ratio becomes “1” before and after the opening degree increase instruction is given to the exhaust gas switching valve 66. Maintained. Therefore, when the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 is limited within the range where the first compressor cannot be driven, the supercharging pressure Pim does not change even if the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 changes. In this way, when the exhaust switching valve 66 is abnormal and an instruction to increase the opening is given to the exhaust switching valve 66, the supercharging pressure Pim is equal to whether or not the exhaust switching valve 66 is operable. Does not change substantially.
  • the supercharging pressure Pim does not substantially change even when an instruction to “decrease” the opening degree is given to the exhaust gas switching valve 66. Accordingly, if the supercharging pressure Pim changes when an instruction to change the opening degree is given to the exhaust gas switching valve 66 (the absolute value of the difference between the supercharging pressure Pim0 and the supercharging pressure Pim1 is greater than or equal to a predetermined value). If so, it can be determined that “the intake switching valve 64 is abnormal”.
  • the exhaust gas switching valve 66 is abnormal. A determination can be made (see the abnormality determination method 3 above).
  • the actual operation of the second device will be described.
  • the second device is different from the first device only in that the processing shown in the flowcharts in FIGS. 13 and 14 is executed in addition to the processing shown in the flowcharts in FIGS. Therefore, the following description will be made with this difference as the center. Like the first device, the second device executes the routines shown in FIGS.
  • the routine shown in FIG. 12 is executed before the crank angle of any cylinder is before the compression top dead center. It is repeatedly executed every time it coincides with the predetermined crank angle ⁇ g.
  • the value of the intake switching valve opening flag XACVOP is set to “1” (by determining “No” in step 1018 of FIG. 10, the subsequent step 1022 and step It is assumed that the process of step 1026 has been executed via 1024).
  • the CPU 81 executes the routine of FIG. 11 at a predetermined timing, an alarm to the operator of the engine 10 that “one of the intake switching valve 64 and the exhaust switching valve 66 is abnormal”. (See step 1105 and step 1125 in FIG.
  • the CPU 81 is configured to execute an “additional abnormality determination routine” shown by a flowchart in FIG. 13 every time a predetermined time elapses.
  • the CPU 81 specifies which of the intake switching valve 64 and the exhaust switching valve 66 is abnormal by this routine. Specifically, the CPU 81 starts processing from step 1300 in FIG. 13 at a predetermined timing and proceeds to step 1305 to determine whether or not the value of the intake switching valve opening flag XACVOP is “1”. . If the above assumption is followed, the current value of the intake switching valve opening flag XACVOP is “1”, so the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1305 to proceed to step 1310.
  • the CPU 81 determines whether or not “abnormality determination condition for specifying which of the intake switching valve 64 and the exhaust switching valve 66 is abnormal” is satisfied.
  • This abnormality determination condition is a condition that is satisfied when “the engine 10 is operating in the second operation area AR2”. That is, the abnormality determination condition is that the engine 10 can perform supercharging by both the “high pressure stage supercharger 61 (first supercharger) and the low pressure stage supercharger 62 (second supercharger)”. It is established when driving in the area.
  • This abnormality determination condition may include, as one of the conditions, “the control valve abnormality determination has never been made after the start of the current operation (after the ignition key switch is changed from OFF to ON)”. Good.
  • step 1310 the CPU 81 makes a “No” determination at step 1310 to directly proceed to step 1395 to end the present routine tentatively.
  • the CPU 81 determines “Yes” in step 1310 and proceeds to step 1315.
  • the CPU 81 gives an instruction to the throttle valve actuator 33a to fully open the throttle valve 33.
  • step 1320 acquires the supercharging pressure Pim at the present time, stores the acquired supercharging pressure Pim in “reference supercharging pressure Pim0 as the first value”, and then proceeds to step 1325.
  • this time point is also referred to as “first time point”
  • the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 at this first time point is also referred to as “first opening degree Oecv1”.
  • step 1325 the CPU 81 gives an instruction to change the opening degree of the exhaust gas switching valve 66 to the second opening degree Oecv2 to the exhaust gas switching valve actuator 66a. Thereafter, the CPU 81 waits until a predetermined time has elapsed.
  • the second opening degree Oecv2 is selected to a value that changes the supercharging pressure Pim by a sufficiently large amount when the actual opening degree of the exhaust gas switching valve 66 changes from the first opening degree Oecv1 to the second opening degree Oecv2.
  • the first opening degree Oecv1 is smaller than 1 ⁇ 2 (half) of the “full opening degree that is the maximum opening degree of the exhaust gas switching valve 66”
  • the CPU 81 sets the first opening degree Oecv2 as “the first opening degree Oecv1”. Larger opening degree (for example, full opening degree) ".
  • the CPU 81 sets the second opening degree Oecv2 as “an opening degree smaller than the first opening degree Oecv1 (for example, fully closed). Opening) ”is set.
  • the time point when the predetermined time has elapsed since the instruction to change the opening degree is given to the exhaust gas switching valve 66 is also referred to as “second time point”.
  • the CPU 81 proceeds to step 1330 to acquire the supercharging pressure Pim at the second time point, and sets the acquired supercharging pressure Pim to “the determination supercharging pressure Pim1 as the second value”.
  • the CPU 81 proceeds to step 1335 to determine whether or not the absolute value of the difference between the determination supercharging pressure Pim1 and the reference supercharging pressure Pim0 is equal to or greater than the threshold supercharging pressure Pimth.
  • This threshold boost pressure Pimth is also referred to as a threshold change amount. “The absolute value of the difference between the determination boost pressure Pim1 obtained when the exhaust gas switching valve 66 is normal and the reference boost pressure Pim0. Is set to "Minimum value”.
  • the CPU 81 proceeds to step 1345 to set “0” to the value of the exhaust switch valve large opening abnormality flag XECVFO, and subsequently sets “0” to the value of the exhaust switch valve small opening abnormality flag XECVIO at step 1350. To do. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1395 to end the present routine tentatively. Further, the CPU 81 executes an “additional abnormality notification routine” shown by a flowchart in FIG. 14 every time a predetermined time elapses. Through this routine, the CPU 81 notifies the operator of the engine 10 which of the intake switching valve 64 and the exhaust switching valve 66 is abnormal. Specifically, the CPU 81 starts the process from step 1400 in FIG.
  • step 1410 The value of the intake switching valve abnormality flag XACV is “1”, and the exhaust gas switching is performed. It is determined whether or not both of the values of the large valve opening abnormality flag XECVFO are “0”. Since the current value of the intake switching valve abnormality flag XACV is “1” and the value of the exhaust switching valve large opening abnormality flag XECVFO is “0”, the CPU 81 determines “Yes” in step 1410. Then, the process proceeds to step 1420 to notify the operator of the engine 10 that “the intake switching valve 64 is abnormal”. This notification is executed by turning on an alarm lamp (not shown) as in the first device.
  • step 1430 the CPU 81 proceeds to step 1430 to set “1” as the value of the abnormality occurrence flag XEMG, proceeds to step 1495, and once ends this routine.
  • the intake switching valve 64 is abnormal (that is, when the value of the intake switching valve abnormal flag XACV is “1”)
  • the “intake switching valve 64 is abnormal” for the operator of the engine 10. "Is issued.
  • the CPU 81 starts the process from step 1200 in FIG. 12 and performs steps 1210 and 1240 as in the case where assumption B is established in the first device. Then, the process proceeds through step 1230 in this order, and then proceeds to step 1295 to end the present routine tentatively.
  • the evacuation operation is executed.
  • a warning that “the intake air switching valve 64 is abnormal” is notified to the operator of the engine 10, and the evacuation operation is executed.
  • the supercharging pressure Pim does not substantially change even when an instruction to change the opening of the exhaust gas switching valve 66 is given to the exhaust gas switching valve actuator 66a.
  • the absolute value of the difference from the supply pressure Pim0 is smaller than the threshold boost pressure Pimth.
  • step 1335 if the abnormality determination condition is satisfied, the process proceeds to step 1335 through steps 1305 to 1330. If the assumption G is followed, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1335 to proceed to step 1355 to set “1” to the value of the exhaust gas switching valve large opening abnormality flag XECVFO. Next, the CPU 81 sets “0” to the value of the intake switching valve abnormality flag XACV in step 1360. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1395 to end the present routine tentatively. Further, at this time, when the CPU 81 starts processing from step 1400 in FIG. 14 at a predetermined timing, the CPU 81 proceeds to step 1410.
  • step 1410 Since the current value of the intake switching valve abnormality flag XACV is “0” and the value of the exhaust switching valve large opening abnormality flag XECVFO is “1”, the CPU 81 determines “No” in step 1410. Then, the process proceeds to step 1440 to determine whether or not both the value of the intake switching valve abnormality flag XACV is “0” and the value of the exhaust switching valve large opening abnormality flag XECVFO is “1”. judge.
  • the CPU 81 determines “ The process proceeds to step 1450 and notifies the operator of the engine 10 that the “exhaust gas switching valve 66 is abnormal”. This notification is executed by turning on an alarm lamp (not shown) as described above.
  • the CPU 81 proceeds to step 1430 to set “1” as the value of the abnormality occurrence flag XEMG, proceeds to step 1495, and once ends this routine. If the above condition is not satisfied when the determination in step 1440 is made, the CPU 81 determines “No” in step 1440.
  • step 1495 the CPU 81 proceeds directly to step 1495 to end the present routine tentatively. That is, at this time, an alarm to the operator in this routine is not issued.
  • the value of the exhaust switching valve large opening abnormality flag XECVFO is set to “0” (step 1034), and the intake switching valve abnormality occurs. This may occur when the value of the flag XACV is set to “0” (step 1040).
  • an abnormality a large opening degree abnormal state
  • the exhaust switching valve 66 that is, when the value of the exhaust switching valve large opening abnormality flag XECVFO is “1”
  • the operator of the engine 10 is notified.
  • a warning that “the exhaust gas switching valve 66 is abnormal (a large opening degree abnormal state)” is issued. Further, at this time, when the crank angle of an arbitrary cylinder coincides with the crank angle ⁇ g, the CPU 81 starts the process from step 1200 in FIG. 12, and similarly to the assumption F described above, step 1210, step 1240, and The process goes through step 1230 in this order, and then proceeds to step 1295 to end the present routine tentatively. At this time, the evacuation operation is executed. Thus, when the exhaust gas switching valve 66 is abnormal, a warning that “the exhaust gas switching valve 66 is abnormal” is notified to the operator of the engine 10, and the evacuation operation is executed.
  • the second device uses the abnormality determination method 3 to specify which of the first control valve 66 and the second control valve 64 is abnormal. That is, in the second device,
  • the supercharge Pressure Pim is acquired as the first value Pim0 (step 1320 in FIG. 13), and the opening degree of the first control valve 66 at the “first time after the time when the first value Pim0 is acquired” is acquired.
  • the first control valve Pim0 is operated so as to coincide with “a second opening degree Oecv2 different from the first opening degree Oecv1 which is the opening degree at the time when the first value Pim0 is acquired” (step 1325 in FIG. 13).
  • the supercharging pressure equivalent value acquired at a second time after a predetermined time has elapsed from the first time is acquired as a second value Pim1 (step 1330 in FIG. 13),
  • the absolute value of the boost pressure equivalent value variation which is the difference between the second value Pim1 and the first value Pim0, is equal to or greater than a predetermined threshold variation Pimth (“Yes” in step 1335 of FIG. 13).
  • a predetermined threshold variation Pimth (“Yes” in step 1335 of FIG. 13).
  • the absolute value of the boost pressure equivalent value change amount is smaller than the threshold change amount Pimth (when determined “No” in step 1335 of FIG.
  • the opening degree of the first control valve 66 is “first The opening is different from the opening when the control valve 66 is normal, and within the opening range from the threshold opening to the fully open opening that is the opening that completely opens the first passage portion 65. It can also be determined that the opening degree (that is, the opening abnormality state with a large opening degree) is reached (step 1360 in FIG. 13). Furthermore, in the second device: The abnormality determination unit is configured to acquire the supercharging pressure Pim as the supercharging pressure equivalent value (1320 and step 1330 in FIG. 13).
  • the control valve operating means is configured to cause the first control valve 66 to have the fully closed opening degree. (See FIG. 3B). Furthermore, in both the first device and the second device, When the engine 10 is operating in the second operating area AR2, The first control valve 66 is configured to change a flow area of the first passage portion 65 in response to an instruction signal, The control valve operating means or the abnormality determining means is configured to change the opening degree of the first control valve 66 by sending the instruction signal to the first control valve driving means (exhaust gas switching valve actuator 66a). (See FIG. 3B).
  • the intercompressor pressure sensor 72 is provided on the intake passage between the first compressor and the second compressor.
  • the inter-compressor pressure sensor 72 may be provided on the upstream side of the second control valve 64 in the second passage portion 63.
  • the “supercharging pressure” that is the pressure of the air in the intake passage downstream of the first compressor is acquired as the “supercharging pressure equivalent value”.
  • the second device may be configured to acquire a “fresh air amount” that is an amount of air introduced into the engine as the supercharging pressure equivalent value.
  • the supercharging pressure acquired as the supercharging pressure equivalent value may be the pressure in the intake passage between the intercooler 34 and the throttle valve 33.
  • the first opening degree Oecv1 is always sufficient. (That is, if the abnormality determination condition in step 1310 of FIG. 13 includes that the operating condition is such that the first opening Oecv1 is sufficiently small), the second opening Oecv2 is “current An instruction may be given to the first control valve so as to be always larger than the first opening degree Oecv1 "(for example, coincident with the fully opened opening degree).
  • the operation condition such that the first opening degree Oecv1 becomes sufficiently large is an abnormality determination condition in step 1310 of FIG. 13.
  • An instruction may be given.
  • the abnormality determination condition for determining whether or not the condition is satisfied in step 1310 in FIG. 13 is that the required torque of the engine 10 is equal to or less than a predetermined threshold torque (that is, the engine 10 is decelerated). It may be included as one of the conditions.
  • the above-described “engine 10 is in the second operation area AR2 (the amount of fresh air Ga is the amount that can drive both the first supercharger 61 and the second supercharger 62).
  • the condition of “operating in the operation region)” needs to be satisfied.
  • the required torque can be obtained based on “accelerator pedal opening degree Accp”, “engine speed NE”, “fuel supply amount Q”, and the like.
  • the above condition may be a condition that is satisfied when the accelerator pedal opening degree Accp is equal to or less than the predetermined threshold opening degree Accpth, and the driving state determined by the accelerator pedal opening degree Accp and the engine speed NE is “accelerator pedal. It may be a condition that is satisfied when it is within a predetermined deceleration region represented by the opening degree Accp and the engine speed NE, and the fuel supply amount Q determined by the accelerator pedal opening degree Accp, the engine speed NE, etc.
  • the throttle valve 33 is configured to be fully opened before the opening degree of the first control valve 66 is changed (see step 1315 in FIG. 13). However, in the second device, the throttle valve 33 does not necessarily need to be fully opened when the opening degree of the first control valve 66 is changed.

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Abstract

 本発明は、第1過給機61と、第2過給機62と、第1過給機への排ガスの供給を制御する第1制御弁66と、第1過給機への空気の供給を制御する第2制御弁64と、を備えた内燃機関に適用され、第1制御弁及び第2制御弁の異常判定を行うことができる制御弁異常判定装置を提供する。制御弁異常判定装置は、過給圧が所定の参照過給圧よりも所定値以上小さいとき、制御弁の異常判定を行う。制御弁異常判定装置は、第1過給機のコンプレッサの下流側の空気の圧力が、そのコンプレッサの上流側の空気の圧力よりも所定値以上大きければ、第1制御弁が異常であり且つ第2制御弁は正常である旨の判定を行う。一方、制御弁異常判定装置は、第1過給機のコンプレッサの下流側の空気の圧力が、そのコンプレッサの上流側の空気の圧力よりも所定値以上大きくなければ、第1制御弁及び第2制御弁の何れか一方が異常である旨の判定を行う。

Description

内燃機関の制御弁異常判定装置
 本発明は、複数の過給機とその複数の過給機の制御を行うための複数の制御弁とを備えた内燃機関に適用される制御弁異常判定装置に関する。
 従来から知られる過給機(排気タービン式過給機)は、内燃機関の排気通路に配設され且つ排ガスのエネルギによって駆動されるタービンと、その機関の吸気通路に配設され且つタービンが駆動されることによって駆動されるコンプレッサと、を備えている。これにより、コンプレッサに流入する空気が同コンプレッサによって圧縮され、燃焼室に向けて排出される。即ち、過給が行われる。
 過給機は、周知のように、コンプレッサに流入する空気の流量が所定のサージ流量から所定のチョーク流量までの範囲内にある場合、その空気を実質的に圧縮することができる。一般に、過給機の容量が大きいほど、サージ流量及びチョーク流量の双方が大きくなる。従って、比較的小容量の過給機のみによって過給を行おうとすると、機関が高負荷運転される場合、コンプレッサに流入する空気の流量がチョーク流量に達するから過給ができない。これに対し、比較的大容量の過給機のみによって過給を行おうとすると、機関が低負荷運転される場合、コンプレッサに流入する空気の流量がサージ流量よりも小さくなるから過給ができない。このように、単一の過給機のみを備えた内燃機関が適切に過給を行うことができる運転領域(負荷領域)は、機関の全運転領域に対して狭い。
 そこで、従来の内燃機関の一つは、小容量の第1過給機と、第1過給機に直列に接続された大容量の第2過給機と、第1過給機及び第2過給機に供給される空気又は排ガスの流量を調整するための複数のバイパス通路と、それらのバイパス通路に配設された複数の制御弁と、を備える。この従来の内燃機関においては、機関の運転状態に応じて、第1過給機と第2過給機とが使い分けられる。これにより、適切に過給を行うことができる運転領域(負荷領域)が拡大される。
 上記従来の内燃機関においては、例えば、第1過給機のタービンに供給される排ガスの流量を調整するためのバイパス通路に制御弁(排気切替弁)が配設される。この排気切替弁は、制御装置により、機関の負荷が低負荷であるときに閉弁し且つ高負荷であるときに開弁するように制御させられる。これにより、機関が低負荷運転される場合、小容量の第1過給機が主として作動させられる。一方、機関が高負荷運転される場合、大容量の第2過給機が主として作動させられる。その結果、単一の過給機のみを備えた内燃機関が適切に過給を行うことができる運転領域に比べて広い運転領域において適切な過給が行われる。
 上記従来の内燃機関が備える制御装置は、上述したような適切な過給が行われる状態を維持することを目的として、排気切替弁が正常に作動しているか否かを判定するようになっている。具体的に述べると、この制御装置は、予め実験によって取得された「排気切替弁が正常に作動している場合における過給圧の最大値」を記憶している。そして、この制御装置は、「実際の過給圧」がその「記憶された過給圧の最大値」よりも大きくなったとき、排気切替弁が異常であると判定するようになっている(例えば、実公平3−106133号公報を参照。)。
 しかし、上述した適切な過給が行われる状態を維持するには、上記制御装置は、排気切替弁が正常に作動しているか否かを判定するだけではなく、排気切替弁とは異なる他の制御弁が正常に作動しているか否かも判定することが望ましい。より具体的に述べると、上記制御装置は、「第1過給機のコンプレッサに供給される空気の流量を調整するためのバイパス通路に配設された制御弁(吸気切替弁)」が正常に作動しているか否かも判定することが望ましい。しかしながら、従来公報は、吸気切替弁が正常に作動しているか否かを如何に判定するかについて何ら開示していない。
 更に、上記従来装置においては、排気切替弁が異常であっても、実際の過給圧が予め定められている過給圧の最大値よりも大きくなるまでその異常を発見することができない。加えて、実際の過給圧がこの最大値よりも大きくなるのは、一般に、機関が高負荷運転領域において運転されている場合である。そのため、上記従来装置においては、機関が高負荷運転領域以外の運転領域において運転されている場合、制御弁が異常であることを発見することができない。しかしながら、制御弁が異常である場合、その異常は出来る限り早期に発見することが望ましい。
 本発明は、上記課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、上述したような「複数の過給機と、複数のバイパス通路と、排気切替弁及び吸気切替弁を含む複数の制御弁と、を備えた内燃機関」に適用され、排気切替弁及び吸気切替弁が正常に作動しているか否かを、早期に発見することができる新規な制御弁異常判定装置を提供することにある。
 上記課題を達成するための本発明による内燃機関の制御弁異常判定装置は、第1過給機、第2過給機、第1通路部、前記排気切替弁に相当する第1制御弁、第2通路部、及び、前記吸気切替弁に相当する第2制御弁、を備えた内燃機関に適用される。
 前記第1過給機は、第1タービンと、第1コンプレッサと、を備える。
 前記第1タービンは、排気通路に配設される。これにより、前記第1タービンは、その第1タービンに導入される排ガスのエネルギによって駆動される。前記第1コンプレッサは、前記機関の吸気通路に配設される。吸気通路は、前記機関の外部の空気を同外部から前記燃焼室へ導入する通路である。前記第1コンプレッサは、前記第1タービンが駆動されることによって駆動されるようになっている。これにより、第1コンプレッサは、第1コンプレッサに導入される空気を圧縮する。以下、機関の外部から燃焼室へ導入される空気を「新気」とも称呼する。
 前記第2過給機は、第2タービンと、第2コンプレッサと、を備える。
 前記第2タービンは、前記排気通路の前記第1タービンよりも下流側に配設される。これにより、第2タービンは、その第2タービンに導入される排ガスのエネルギによって駆動される。前記第2コンプレッサは、前記吸気通路の前記第1コンプレッサよりも上流側に配設される。前記第2コンプレッサは、前記第2タービンが駆動されることによって駆動されるようになっている。これにより、第2コンプレッサは、第2コンプレッサに導入される空気を圧縮する。即ち、前記第1過給機と前記第2過給機とは、直列に接続されている。
 前記第1通路部は、その一端が前記第1タービンよりも上流側において前記排気通路に接続されるとともに、その他端が同第1タービンと前記第2タービンとの間において同排気通路に接続される通路である。即ち、この第1通路部は、第1タービンをバイパスする経路を構成している。
 前記第1制御弁は、前記第1通路部に配設されている。この第1制御弁は、その開度に応じて前記第1通路部の流路面積を変更するようになっている。これにより、第1制御弁は、「前記第1タービンに導入される排ガスのエネルギの大きさ」と「前記第2タービンに導入される排ガスのエネルギの大きさ」との割合を変更する。
 前記第2通路部は、その一端が前記第1コンプレッサと前記第2コンプレッサとの間において前記吸気通路に接続されるとともに、その他端が同第1コンプレッサよりも下流側において同吸気通路に接続される通路である。即ち、この第2通路部は、第1コンプレッサをバイパスする経路を構成している。
 前記第2制御弁は、前記第2通路部に配設されている。この第2制御弁は、第2通路部の「第2制御弁よりも上流側の空気の圧力」が「第2制御弁よりも下流側の空気の圧力」よりも第1圧力以上大きいとき第2通路部を空気が通流可能となるように「開放」するようになっている。更に、この第2制御弁は、「第2通路部の第2制御弁よりも上流側の空気の圧力」が「第2制御弁よりも下流側の空気の圧力」よりも第1圧力以上大きくないとき第2通路部を空気が通流不能となるように「遮断」するようになっている。
 このように構成された第2制御弁は、第2制御弁よりも下流側の空気の圧力が第2制御弁よりも上流側の空気の圧力よりも大きい場合(即ち、第1コンプレッサが新気を圧縮している場合)、第2通路部を遮断する。その結果、第1コンプレッサによって圧縮された新気は、前記燃焼室に導入される。
 本発明の制御弁異常判定装置は、上述した内燃機関に適用される。この制御弁異常判定装置は、第1制御弁を作動させる制御弁作動手段、圧力取得手段、及び、異常判定手段、を備える。
 前記制御弁作動手段は、前記機関の外部から前記燃焼室へ導入される空気の量である「新気量」に応じて第1制御弁を作動させるようになっている。具体的に述べると、制御弁作動手段は、新気量が「第1閾値新気量」以下である「第1運転領域」にて前記機関が運転されている場合、前記第1タービンを駆動させることによって前記第1コンプレッサが前記第1コンプレッサに導入される空気を圧縮して排出するように前記第1制御弁を作動させるようになっている。
 上記「第1運転領域」は、第1過給機及び第2過給機のうちの「第1過給機のみ」が過給することができる運転領域と実質的に一致する領域である。即ち、機関がこの第1運転領域にて運転されているとき、第2過給機は過給することができない。従って、機関が第1運転領域にて運転されているとき、第1過給機の過給を制御する制御弁である「第1制御弁及び第2制御弁」が正常に作動していれば、新気は第1過給機によって適切に圧縮される。
 前記圧力取得手段は、「前記第1コンプレッサと前記第2コンプレッサとの間」の吸気通路内の空気の圧力である「コンプレッサ間圧力」を取得するようになっている。
 更に、前記圧力取得手段は、「前記第1コンプレッサよりも下流側であり、且つ、前記第1コンプレッサと前記燃焼室との間に存在する圧力損失発生部材よりも上流側」の吸気通路内の空気の圧力である「第1コンプレッサ下流圧」を取得するようになっている。即ち、この第1コンプレッサ下流圧は、前記第1コンプレッサを通過した直後の空気の圧力に実質的に一致する圧力である。
 ここで、上記「圧力損失発生部材」は、第1コンプレッサよりも下流側に存在する部材であって、その圧力損失発生部材を通過する新気の圧力を減少させる部材である。例えば、圧力損失発生部材として、新気冷却装置(インタークーラ)、新気量調整装置(スロットル弁)、及び、吸気通路を構成する吸気管の内壁面等が挙げられる。
 加えて、前記圧力取得手段は、「前記圧力損失発生部材よりも下流側」の吸気通路内の空気の圧力である「過給圧」を取得するようになっている。この過給圧は、前記第1コンプレッサ下流圧よりも上記圧力損失発生部材によって減少する圧力損失量だけ小さい圧力となる。
 前記異常判定手段は、
 前記機関が前記「第1運転領域」にて運転されている場合に、「前記機関の運転状態に基づいて定まる参照過給圧」よりも「前記取得される過給圧」が第2圧力以上小さい状態である「過給圧異常状態」が発生している場合、
(A)前記機関が前記第1運転領域にて運転されているときに前記第1コンプレッサ下流圧が前記コンプレッサ間圧力以上の第1閾値圧力よりも大きければ、「前記第1制御弁が異常であり且つ前記第2制御弁は正常である」旨の判定を行い、
(B)前記機関が前記第1運転領域にて運転されているときに同第1コンプレッサ下流圧が同第1閾値圧力以下であれば、「前記第1制御弁及び前記第2制御弁の何れか一方が異常である」旨の判定を行う、
 ようになっている。
 ここで、上記「参照過給圧」は、第1制御弁及び第2制御弁が異常であるか否かを判定する際の指標となる値であって、第1制御弁及び第2制御弁の双方が「正常」である場合に得られる過給圧と実質的に一致する値である。例えば、参照過給圧は、第1制御弁及び第2制御弁の双方が正常である場合における「所定の運転パラメータと過給圧との関係」を予め実験によって定めるとともに、機関が運転されている際に取得される「実際の運転パラメータ」をその定められた関係に適用することにより、定めることができる。更に、例えば、参照過給圧は、機関に要求される目標過給圧とすることもできる。
 従って、第1制御弁及び第2制御弁の双方が正常であるとき、上記圧力取得手段によって取得される過給圧は、参照過給圧に実質的に一致する。一方、第1制御弁及び第2制御弁の少なくとも一方が異常であるとき、過給圧は参照過給圧よりも小さくなる。
 そこで、上記異常判定手段は、過給圧が参照過給圧よりも第2圧力以上小さいとき(上記「過給圧異常状態」が発生しているとき)、どの制御弁が異常であるかを確認するようになっている。ここで、上記「第2圧力」は、過給圧が参照過給圧よりもその第2圧力以上小さいとき、第1制御弁及び第2制御弁の少なくとも一方が異常であると判断することができる適値とすることができる。なお、第2圧力はゼロであってもよい。
 より具体的に述べると、本発明の制御弁異常判定装置においては、機関が「第1運転領域」にて運転されている場合に「過給圧異常状態」が発生すると、「コンプレッサ間圧力に応じて定まる第1閾値圧力」と「第1コンプレッサ下流圧」とが比較される。更に、その比較の結果に基づき、いずれの制御弁が異常であるのかを確認する(上記(A)及び(B)を参照。)。以下、前記異常判定手段によって採用された「第1制御弁及び第2制御弁の異常を判定するための原理」について説明する。以下、便宜上、本原理を単に「異常判定原理」とも称呼する。
 上述したように、第1制御弁は、その開度に応じて第1通路部の流路面積を変更することによって第1タービンに導入される排ガスのエネルギを変更する。具体的に述べると、第1制御弁の開度が第1通路部を遮断する開度(全閉開度)であるとき、第1タービンに導入される排ガスのエネルギの大きさは最大となる。このとき、第1タービンが駆動されることによって第1コンプレッサが駆動され、その第1コンプレッサは新気を圧縮する。
 第1制御弁の開度が「全閉開度」よりも大きくなると、第1タービンに導入される排ガスのエネルギは減少する。このとき、第1タービンに導入される排ガスのエネルギの大きさが「第1コンプレッサを駆動することができるエネルギの大きさの下限値」以上であれば、第1コンプレッサは新気を圧縮することができる。一方、第1タービンに導入される排ガスのエネルギの大きさがこの「下限値」よりも小さくなると、第1コンプレッサは新気を圧縮することができない。例えば、第1制御弁の開度が第1通路部を完全に開放する開度(全開開度)であるとき、排ガスのエネルギは第1タービンに実質的に導入されないから、第1コンプレッサは新気を圧縮することができない。
 以下、便宜上、第1制御弁の開度のうち、「全閉開度」から「第1タービンに導入される排ガスのエネルギの大きさが上記下限値となる開度」までの開度範囲を「第1コンプレッサ駆動可能範囲」と称呼する。更に、便宜上、第1制御弁の開度のうち、「第1タービンに導入される排ガスのエネルギの大きさが上記下限値となる開度」から「全開開度」までの開度範囲を「第1コンプレッサ駆動不能範囲」と称呼する。
 (1)いま、第1制御弁が「正常」であると仮定する。上述したように、機関が「第1運転領域」にて運転されている場合、第1制御弁は「前記第1コンプレッサが前記第1コンプレッサに導入される空気を圧縮して排出する」ように作動させられる。即ち、第1制御弁は、その開度が上記第1コンプレッサ駆動可能範囲内の所定開度となるように作動させられる。従って、第1コンプレッサを通過した「後」の新気の圧力(上記第1コンプレッサ下流圧)は、第1コンプレッサを通過する「前」の新気の圧力(上記コンプレッサ間圧力)よりも大きくなる。なお、上記「所定開度」は、機関の運転状態等に基づいて決定される開度である。
 ところで、上述したように、第2制御弁は、「第2通路部の第2制御弁よりも上流側の空気の圧力(コンプレッサ間圧力)」が「第2通路部の第2制御弁よりも下流側の空気の圧力(第1コンプレッサ下流圧)」よりも第1圧力以上大きいとき第2通路部を開放し、第1圧力以上大きくないとき第2通路部を遮断するようになっている。従って、第2制御弁が「正常」であれば、第1コンプレッサ下流圧がコンプレッサ間圧力よりも大きいとき、第2制御弁は第2通路部を必ず遮断する。その結果、第1コンプレッサによって圧縮された新気は、機関の燃焼室に導入される。このとき、新気は適切に圧縮されているから、過給圧と参照過給圧とは一致する。
 一方、第2制御弁が「異常」であると、第1コンプレッサが新気を圧縮するように駆動されていても(即ち、第1コンプレッサ下流圧がコンプレッサ間圧力よりも大きくなるように第1過給機が作動させられていたとしても)、第2制御弁は第2通路部を遮断しない。第2通路部が遮断されないとき、第1コンプレッサの上流側と下流側とは導通された状態となっている。従って、このとき、新気は圧縮されない。よって、過給圧は参照過給圧よりも小さくなる。
 (2)次に、第1制御弁が「異常」である(第1制御弁の開度は上記「所定開度」に一致していない)と仮定する。このとき、第1制御弁が異常であってその開度が第1コンプレッサ駆動可能範囲内の開度となる場合と、第1制御弁が異常であってその開度が第1コンプレッサ駆動不能範囲内の開度となる場合とにより、発生する現象が相違する。
 (2−1)第1制御弁が異常であってその開度が第1コンプレッサ駆動可能範囲内の開度となる場合。
 この場合、第2制御弁が「正常」であれば、第1コンプレッサは新気を圧縮することはできる。ただし、第1制御弁の開度が所定開度と異なっているから、過給圧は参照過給圧よりも小さくなる。
 (2−2)第1制御弁が異常であってその開度が第1コンプレッサ駆動不能範囲内の開度となる場合。
 この場合、第2制御弁が「正常」であるか否かに関わらず、第1コンプレッサは新気を圧縮することができない。従って、このとき、過給圧は参照過給圧よりも小さくなる。
 このように、機関が第1運転領域にて運転されているとき、第1制御弁及び第2制御弁の何れかが異常であると、過給圧は参照過給圧よりも小さくなる。しかし、上記(2−1)のように、第1制御弁が「異常(ただし、第1制御弁の開度は第1コンプレッサ駆動可能範囲内の開度である。)」であり且つ第2制御弁が「正常」であれば、第1コンプレッサは新気を圧縮することができる。そこで、「過給圧が参照過給圧よりも小さく、且つ、第1コンプレッサが新気を圧縮しているとき(第1コンプレッサ下流圧が、第1閾値圧力よりも大きいとき)」、異常判定手段は、「第1制御弁が異常であり且つ第2制御弁は正常である」旨の判定を行う(上記(A)を参照。)。
 それに対し、上記(1)のように第1制御弁が「正常」であり且つ第2制御弁が「異常」である場合、又は、上記(2−2)のように第1制御弁が「異常(ただし、第1制御弁の開度は第1コンプレッサ駆動不能範囲内の開度である。)」である場合、第1コンプレッサは新気を圧縮することができない。そこで、「過給圧が参照過給圧よりも小さく、且つ、第1コンプレッサが新気を圧縮していないとき(第1コンプレッサ下流圧が上記第1閾値圧力以下であるとき)」、異常判定手段は、「第1制御弁及び第2制御弁の何れか一方が異常である」旨の判定を行う(上記(B)を参照。)。以上が、異常判定手段によって採用された「異常判定原理」である。
 ここで、上記第1閾値圧力は、一定値でもよく、前記コンプレッサ間圧力よりもゼロを含む第3圧力だけ大きい圧力(即ち、前記コンプレッサ間圧力以上の範囲において同コンプレッサ間圧力が大きいほど大きくなる圧力)に設定されてもよい。この第3圧力は、第1コンプレッサ下流圧が「コンプレッサ間圧力よりも第3圧力だけ大きい圧力」よりも大きい場合に第1コンプレッサが新気を圧縮していると判定することができる適値とすることができる。
 このように、本発明の制御弁異常判定装置は、複数の過給機と、複数のバイパス通路と、排気切替弁及び吸気切替弁を含む複数の制御弁と、を備えた内燃機関おいて、排気切替弁である第1制御弁、及び、吸気切替弁である第2制御弁が正常に作動しているか否かを判定することができる。更に、本発明の制御弁異常判定装置は、機関が比較的低負荷運転領域(第1運転領域)において運転されていても、上記制御弁が正常に作動しているか否かを判定することができる。従って、制御弁の異常を早期に発見することができる。
 更に、本発明の制御弁異常判定装置においては、前記圧力取得手段が第1コンプレッサ下流圧を取得する方法は特に制限されない。
 例えば、前記圧力取得手段は、前記圧力損失発生部材によって生じる圧力損失量を「推定」するとともに、前記過給圧を実際に検出することにより取得し、「同推定される圧力損失量と、前記取得される過給圧と、の和」を前記第1コンプレッサ下流圧として取得するように構成され得る。
 ここで、上記圧力損失量を推定する方法は特に限定されない。例えば、この圧力損失量は、「新気の流量と、圧力損失発生部材において生じる圧力損失量と、の関係」を予め実験によって定めるとともに、実際の新気の流量をその定められた関係に適用することにより、推定することができる。
 ところで、上述した複数の過給機を備えた内燃機関は、上述した構成に加え、「前記第2タービンをバイパスする第3通路部」及び「その第3通路部に配設される第3制御弁」を備えるように構成され得る。本発明の制御弁異常判定装置は、このように構成された内燃機関に対しても適用することができる。
 より具体的に述べると、
 前記第3通路部は、一端が前記第1タービンと前記第2タービンとの間において前記排気通路に接続されるとともに、他端が前記第2タービンの下流側において同排気通路に接続される通路である。このように、この第3通路部は、前記第2タービンをバイパスする経路を構成している。
 前記第3通路部に配設される前記第3制御弁は、その開度に応じて同第3通路部の流路面積を変更するようになっている。これにより、第3制御弁は、「前記第2タービンに導入される排ガスのエネルギの大きさ」を変更する。
 本発明の制御弁異常判定装置が上記機関に適用される場合、
 前記制御弁作動手段は、
 前記機関が前記「第1運転領域」にて運転されているか、又は、前記機関が「前記新気量が前記第1閾値新気量よりも大きく且つ同第1閾値新気量よりも大きい第2閾値新気量以下である第2運転領域」にて運転されているとき、前記第3通路部を排ガスが「通流不能」となるように前記第3制御弁を作動させるようになっている。
 上記「第2運転領域」は、第1過給機及び第2過給機の「双方」が過給することができる運転領域と実質的に一致する領域である。即ち、機関がこの第2運転領域にて運転されているとき、第1制御弁及び第2制御弁の状態に関わらず、「第3制御弁」が正常に作動することによって排ガスが前記第3通路部を通過しないようになっていれば、第2過給機に十分な大きさの排ガスのエネルギが導入されるから、新気は第2過給機によって圧縮される。換言すると、新気が第2過給機によって圧縮されていれば、第3制御弁が正常に作動していると判断することができる。
 そこで、前記異常判定手段は、
 前記機関が前記「第2運転領域」にて運転されている場合に、前記「過給圧異常状態」が発生しているとき、
(C)前記コンプレッサ間圧力が所定の第2閾値圧力以上であれば「前記第3制御弁は正常である」旨の判定を行い、
(D)前記コンプレッサ間圧力が前記第2閾値圧力よりも小さければ「前記第3制御弁は異常である」旨の判定を行う、
 ようになっている。
 ここで、上記「第2閾値圧力」は、第3制御弁が異常であるか否かを判定する際の指標となる値であって、第3制御弁が「正常」である場合に得られるコンプレッサ間圧力の最小値に相当する値である。例えば、第2閾値圧力は、大気圧とすることができる。更に、第2閾値圧力は、大気圧に「機関の運転状態及び第2過給機に要求される性能等に基づいて定められる所定値」を加算した値とすることもできる。加えて、第2閾値圧力は、大気圧から「機関の外部から第2コンプレッサまでの経路において生じる圧力損失量」を減じた値とすることもできる。
 このように、本発明の制御弁異常判定装置は、複数の過給機と、複数のバイパス通路と、排気切替弁、吸気切替弁、及び、他の制御弁(第3制御弁)を含む複数の制御弁と、を備えた内燃機関おいて、その「他の制御弁(第3制御弁)」が正常に作動しているか否かを判定することができる。
 更に、本発明の制御弁異常判定装置は、「第1制御弁、第2制御弁、及び、第3制御弁のうちの2以上の制御弁に同時に異常が発生することはない」との前提に立って各制御弁の異常を判定するように構成され得る。実際、第1制御弁、第2制御弁、及び、第3制御弁のうちの2以上の制御弁に同時に異常が発生することは稀であり、この前提は現実的である。以下、この前提を「多重異常除外前提」と称呼する。この多重異常除外前提によれば、「第1制御弁、第2制御弁、及び、第3制御弁のうちの一の制御弁が異常である」と判定されたとき、「その一の制御弁とは異なる他の制御弁は正常である」と推定することができる。
 そこで、上記制御弁異常判定装置において、
 前記異常判定手段は、
 「前記第3制御弁は異常である」旨の判定を行った場合、「前記第1制御弁及び前記第2制御弁は正常である」旨の推定を行う、
 ように構成され得る。
 更に、本発明の制御弁異常判定装置において、
 前記制御弁作動手段は、
 前記機関が前記「第2運転領域」にて運転されている場合、機関が「第1運転領域」にて運転されている場合と同様、前記第1コンプレッサが前記第1コンプレッサに導入される空気を圧縮して排出するように前記第1制御弁を作動させるように構成され得る。
 上述した異常判定原理においては、機関が「第1運転領域」にて運転されている場合における第1制御弁及び第2制御弁の作動に基づき、第1制御弁及び第2制御弁の異常を判断している。しかし、上述したように制御弁作動手段が構成されると、第1制御弁は、機関が「第2運転領域」にて運転されている場合においても、機関が「第1運転領域」にて運転されている場合と同様に作動させられる。更に、第2制御弁は、機関が如何なる運転領域にて運転されているかに関わらず、第2制御弁の上流側の空気の圧力と下流側の空気の圧力とに基づいて作動する。従って、上記構成の機関が「第2運転領域」にて運転されている場合においても、異常判定原理を適用することができる。
 そこで、前記異常判定手段は、
 前記機関が前記「第2運転領域」にて運転されている場合、前記第3制御弁は正常である旨の判定を行ったとき、「異常判定原理」に基づいて、前記第1コンプレッサ下流圧が前記第1閾値圧力よりも大きければ「前記第1制御弁が異常であり且つ前記第2制御弁は正常である」旨の判定を行い、同第1コンプレッサ下流圧が同第1閾値圧力以下であれば「前記第1制御弁及び前記第2制御弁の何れか一方が異常である」旨の判定を行う、
 ように構成され得る。
 更に、本発明の制御弁異常判定装置は、前記機関が「第1運転領域」及び「第2運転領域」の何れかで運転されている場合において、前記過給圧異常状態が発生しており、且つ、前記第1コンプレッサ下流圧が前記第1閾値圧力以下であるとき(即ち、前記異常判定手段が「第1制御弁及び第2制御弁の何れか一方が異常である」旨の判定を行ったとき)、以下のように、第1及び第2制御弁の何れが異常であるかを特定するように構成され得る。
 具体的に述べると、前記異常判定手段は、
 「前記機関が前記第2運転領域にて運転されていること」を含む異常判定条件が成立している期間において、
 先ず、前記取得される過給圧が大きくなるにつれて大きくなる過給圧相当値を「第1の値」として取得し、
 次いで、同第1の値を取得した時点以降の「第1時点」にて前記第1制御弁の開度が「同第1の値を取得した時点における開度である第1開度とは異なる第2開度」に一致するように同第1制御弁を作動させ、
 その後、同第1時点から所定時間が経過した後の「第2時点」における同取得される過給圧相当値を「第2の値」として取得する、
 ようになっている。
 上記異常判定条件が成立しているとき、機関は「第2運転領域」にて運転されているから、上述したように第1制御弁は「第1過給機及び第2過給機の双方が新気を圧縮する範囲」内にて作動させられる。このとき、排ガスのエネルギは、第1過給機と第2過給機とに分配されている。ここで、第1制御弁が「正常」であれば、第1制御弁の開度が第1開度から第2開度に変化するように作動させられたときに第1制御弁の実際の開度が第1開度から第2開度へと変化するので、第1過給機及び第2過給機にそれぞれ導入される排ガスのエネルギ量が変化する。
 ここで、第2制御弁が「正常」であれば、第2制御弁は第2通路部を遮断するから、第1過給機及び第2過給機の双方が過給する(上記(1)を参照。)。更に、第1過給機に導入される排ガスのエネルギ量の変化に伴う第1過給機の過給効率の変化量と、第2過給機に導入される排ガスのエネルギ量の変化に伴う第2過給機の過給効率の変化量とは、互いに相違する。その結果、過給圧は変化する。
 これに対し、第2制御弁が「異常」であれば、第2制御弁は第2通路部を遮断しないから、第2過給機のみが過給する(上記(1)を参照。)。更に、第2過給機に導入される排ガスのエネルギ量は変化する。その結果、過給圧は変化する。
 つまり、第2制御弁の状態に関わらず、第1制御弁の開度が第1開度から第2開度へと変化するように第1制御弁を作動させたとき、第1制御弁の実際の開度が第1開度から第2開度へと変化しているのであれば、過給圧は必ず変化する。
 従って、上述したように第1制御弁を作動させた場合に過給圧が変化すれば、第1制御弁は「正常」であると判定することができ、且つ、上記「多重異常除外前提」に従って第2制御弁は「異常」であると判定することができる。これに対し、上述したように第1制御弁を作動させた場合に過給圧が変化しなければ、第1制御弁が「異常」であると判定することができ、且つ、上記「多重異常除外前提」に従って第2制御弁は「正常」であると判定することができる。
 そこで、前記異常判定手段は、
(E)前記第2の値と前記第1の値との差である「過給圧相当値変化量」の絶対値が所定の閾値変化量以上である場合、「前記第1制御弁が正常であり且つ前記第2制御弁が異常である」旨の判定を行い、
(F)同過給圧相当値変化量の絶対値が前記閾値変化量よりも小さい場合、「前記第1制御弁が異常であり且つ前記第2制御弁が正常である」旨の判定を行う、
 ように構成され得る。
 なお、上記「閾値変化量」は、第1制御弁が正常であるか否かを判定する際の指標となる値であって、第1制御弁が「正常」である場合に得られる「上記第1の値と上記第2の値との差(過給圧相当値変化量)の最小値」に相当する値である。
 このように、本発明の制御弁異常判定装置は、前記異常判定手段が「第1制御弁及び第2制御弁の何れか一方が異常である」旨の判定を行った場合、第1制御弁を強制的に作動させ、その結果によって「第1制御弁及び第2制御弁の何れが異常であるか」を特定することができる。
 更に、上記構成においては、過給圧相当値として「過給圧が大きくなるにつれて大きくなる量」が取得されている。この過給圧相当値として、例えば、過給圧そのもの又は新気量を挙げることができる。
 そこで、前記異常判定手段は、過給圧相当値として前記「過給圧」を取得するように構成され得る。更に、前記異常判定手段は、前記過給圧相当値として前記「新気量」を取得するように構成され得る。
 更に、本発明の制御弁異常判定装置においては、
 前記制御弁作動手段は、
 前記機関が前記「第1運転領域」にて運転されているとき、前記第1制御弁の開度が「全閉開度(第1通路部を遮断する開度)」となるように同第1制御弁を作動させるように構成されることが好適である。
 第1制御弁をこのように作動させることにより、第1過給機(第1タービン)に導入される排ガスのエネルギの大きさを最大にすることができる。これにより、機関が第1運転領域にて運転されているとき、燃焼室から排出される排ガスのエネルギを「第1コンプレッサを駆動させる」ために最も効率良く活用することができる。
 本発明の制御弁異常判定装置の一態様において、
 前記第1制御弁は、指示信号に応答して前記第1通路部の流路面積を変更するように構成され、
 前記制御弁作動手段又は前記異常判定手段は、前記第1制御弁駆動手段に前記指示信号を送出することにより前記第1制御弁の開度を変更するように構成される。
 更に、上述したように、前記第2制御弁は、その上流側の空気の圧力と下流側の空気の圧力とに応じて第2通路部を遮断又は開放するようになっている。
 このような第2制御弁は、一の態様として、
 「弁体」と、前記弁体が着座する「着座部」と、前記弁体を前記着座部に向けて付勢する「付勢手段」と、を備えるように構成され得る。具体的に述べると、第2制御弁は、「前記第2通路部の同第2制御弁よりも上流側の空気の圧力が同第2制御弁よりも下流側の空気の圧力よりも前記第1圧力以上大きくない」とき、同弁体が同付勢手段の付勢力によって「同着座部に着座する第1位置」に移動せしめられることにより「同第2通路部を遮断する」ように構成され得る。更に、第2制御弁は、「同第2通路部の同第2制御弁よりも上流側の空気の圧力が同第2制御弁の下流側の空気の圧力よりも同第1圧力以上大きい」とき同弁体が同付勢手段の付勢力に抗して「前記第1位置と異なる第2位置」に移動せしめられることにより「同第2通路部を空気が通流可能となるように開放する」ように構成され得る。
 上述した構成を有する第2制御弁においては、上記付勢手段の付勢力の大きさを変更することによって上記第1圧力を変更することができる。以下、このような構成を備えた制御弁を、便宜上、「自動開閉弁」と称呼する。
 図1は、本発明の第1実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図である。
 図2は、図1に係る内燃機関が備える吸気切替弁の概略図である。
 図3は、本発明の第1実施形態に係る制御装置が採用する機関回転速度と燃料噴射量とターボモードとの関係を示す概略図である。
 図4は、本発明の第1実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関における吸気及び排気の流路の第1の例を示す概略図である。
 図5は、本発明の第1実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関における吸気及び排気の流路の第2の例を示す概略図である。
 図6は、本発明の第1実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関における吸気及び排気の流路の第3の例を示す概略図である。
 図7は、本発明の第1実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関における吸気及び排気の流路の第4の例を示す概略図である。
 図8は、本発明の第1実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関における吸気及び排気の流路の第5の例を示す概略図である。
 図9は、本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。
 図10は、本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。
 図11は、本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。
 図12は、本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。
 図13は、本発明の第2実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。
 図14は、本発明の第2実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。
 以下、本発明による内燃機関の制御弁異常判定装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
<装置の概要>
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る制御弁異常判定装置(以下、「第1装置」とも称呼する。)を内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。機関10は、4気筒ディーゼル機関である。
 この機関10は、燃料供給系統を含むエンジン本体20、エンジン本体20に空気を導入するための吸気系統30、エンジン本体20からの排ガスを外部に放出するための排気系統40、排ガスを吸気系統30側に還流させるためのEGR装置50、排ガスのエネルギによって駆動されてエンジン本体20に導入される空気を圧縮する過給装置60、を含んでいる。
 エンジン本体20は、吸気系統30及び排気系統40が連結されたシリンダヘッド21を備えている。このシリンダヘッド21は、各気筒に対応するように各気筒の上部に設けられた複数の燃料噴射装置22を備えている。各燃料噴射装置22は、図示しない燃料タンクと接続されており、電気制御装置80からの指示信号に応じて各気筒の燃焼室内に燃料を直接噴射するようになっている。
 吸気系統30は、シリンダヘッド21に形成された図示しない吸気ポートを介して各気筒に連通されたインテークマニホールド31、インテークマニホールド31の上流側集合部に接続された吸気管32、吸気管32内において吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁33、電気制御装置80からの指示信号に応じてスロットル弁33を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ33a、スロットル弁33の上流において吸気管32に介装されたインタークーラ34、及び、インタークーラ34の上流に設けられた過給装置60の上流側であって吸気管32の端部に配設されたエアクリーナ35、を含んでいる。インテークマニホールド31及び吸気管32は、吸気通路を構成している。
 排気系統40は、シリンダヘッド21に形成された図示しない排気ポートを介して各気筒に連通されたエキゾーストマニホールド41、エキゾーストマニホールド41の下流側集合部に接続された排気管42、及び、吸気管42に介装された過給装置60の下流側であって排気管42に介装された周知の排ガス浄化用触媒(DPNR)43、を備えている。エキゾーストマニホールド41及び排気管42は、排気通路を構成している。
 EGR装置50は、排ガスをエキゾーストマニホールド41からインテークマニホールド31へと還流させる通路(EGR通路)を構成する排気還流管51、排気還流管51に介装されたEGRガス冷却装置(EGRクーラ)52、及び、排気還流管51に介装されたEGR制御弁53、を備えている。EGR制御弁53は、電気制御装置80からの指示信号に応じてエキゾーストマニホールド41からインテークマニホールド31へと還流させる排ガス量を変更し得るようになっている。
 過給装置60は、第1過給機としての高圧段過給機61、及び、第2過給機としての低圧段過給機62、を有している。即ち、過給装置60は、複数(2つ)の過給機を備えている。
 高圧段過給機61は、高圧段コンプレッサ61a及び高圧段タービン61bを有している。高圧段コンプレッサ61aは第1コンプレッサとも称呼される。高圧段コンプレッサ61aは吸気通路(吸気管32)に配設されている。高圧段タービン61bは第1タービンとも称呼される。高圧段タービン61bは排気通路(排気管42)に配設されている。高圧段コンプレッサ61aと高圧段タービン61bとは、ローターシャフト(図示省略。)によって同軸回転可能に連結されている。これにより、高圧段タービン61bが排ガスによって回転せしめられると、高圧段コンプレッサ61aは回転し、高圧段コンプレッサ61aに供給される空気を圧縮する(過給を行う)ようになっている。
 低圧段過給機62は、低圧段コンプレッサ62a及び低圧段タービン62bを有している。低圧段コンプレッサ62aは第2コンプレッサとも称呼される。低圧段コンプレッサ62aは、高圧段コンプレッサ61aよりも吸気通路(吸気管32)の上流側に配設されている。低圧段タービン62bは、高圧段タービン61bよりも排気通路(排気管42)の下流側に配設されている。低圧段コンプレッサ62aと低圧段タービン62bとは、ローターシャフト(図示省略。)によって同軸回転可能に連結されている。これにより、低圧段タービン62bが排ガスによって回転せしめられると、低圧段コンプレッサ62aは回転し、低圧段コンプレッサ62aに供給される空気を圧縮する(過給を行う)ようになっている。このように、高圧段過給機61と低圧段過給機62とは、直列に接続されている。
 更に、低圧段過給機62の容量は、高圧段過給機61の容量よりも大きい。従って、低圧段過給機62のチョーク流量は高圧段過給機61のチョーク流量よりも大きく、且つ、低圧段過給機62のサージ流量は高圧段過給機61のサージ流量よりも大きい。換言すると、高圧段過給機61が過給を行うために必要な排ガスのエネルギの最小値は、低圧段過給機62が過給を行うために必要な排ガスのエネルギの最小値よりも小さい。
 これにより、高圧段過給機61及び低圧段過給機62は、負荷が小さい運転領域においては主に高圧段過給機61により過給を行い、且つ、負荷が大きい運転領域においては主に低圧段過給機62により過給を行うことができる。従って、高圧段過給機61と低圧段過給機62とによって、より広い運転領域(負荷領域)において新気が適切に圧縮(過給)される。
 更に、過給装置60は、高圧段コンプレッサバイパス通路部(バイパス管)63、吸気切替弁(ACV)64、高圧段タービンバイパス通路部(バイパス管)65、排気切替弁(ECV)66、低圧段タービンバイパス通路部(バイパス管)67、及び、排気バイパス弁(EBV)68を備えている。
 高圧段コンプレッサバイパス通路部63の一端は、高圧段コンプレッサ61aと低圧段コンプレッサ62aとの間において吸気通路(吸気管32)に接続されている。高圧段コンプレッサバイパス通路部63の他端は、高圧段コンプレッサ61aよりも下流側において吸気通路(吸気管32)に接続されている。即ち、高圧段コンプレッサバイパス通路部63は、高圧段コンプレッサ61aをバイパスする経路を構成している。高圧段コンプレッサバイパス通路部63は、便宜上、「第2通路部」とも称呼される。
 吸気切替弁64は、高圧段コンプレッサバイパス通路部63に配設された自動開閉弁である。吸気切替弁64は、図2に示すように、弁体64aと、その弁体64aが着座する着座部64bと、弁体64aを着座部64bに向けて付勢する付勢手段(ばね)64cと、を備えている。吸気切替弁64は、「高圧段コンプレッサバイパス通路部63の吸気切替弁64よりも上流側の空気の圧力が吸気切替弁64よりも下流側の空気の圧力よりも所定圧力(第1圧力)以上大きくない」とき、弁体64aが付勢手段(ばね)64cの付勢力によって「着座部64bに着座する第1位置」に移動せしめられることにより「高圧段コンプレッサバイパス通路部63を遮断する」ように構成されている。
 更に、吸気切替弁64は、「高圧段コンプレッサバイパス通路部63の吸気切替弁64よりも上流側の空気の圧力が吸気切替弁64の下流側の圧力よりも上記所定圧力以上大きい」とき弁体64aが付勢手段(ばね)64cの付勢力に抗して「第1位置と異なる第2位置」に移動せしめられることにより「高圧段コンプレッサバイパス通路部63を空気が通流可能となるように開放する」ように構成されている。従って、この吸気切替弁64は、電気制御装置80による指示信号とは独立して作動させられる弁である。吸気切替弁64は、便宜上、「第2制御弁」とも称呼される。
 再び図1を参照すると、高圧段タービンバイパス通路部65の一端は、高圧段タービン61bよりも上流側において排気通路(排気管42)に接続されている。高圧段タービンバイパス通路部65の他端は、高圧段タービン61bと低圧段タービン62bとの間において排気通路(排気管42)に接続されている。即ち、高圧段タービンバイパス通路部65は、高圧段タービン61bをバイパスする経路を構成している。高圧段タービンバイパス通路部65は、便宜上、「第1通路部」とも称呼される。
 排気切替弁66は、高圧段タービンバイパス通路部65に配設されたバタフライ弁である。排気切替弁66は、電気制御装置80からの指示に応じて駆動される排気切替弁アクチュエータ66aによってその開度(作動量)が変更されるようになっている。排気切替弁66は、その開度の変更に伴って高圧段タービンバイパス通路部65の流路面積を変更し、それにより、高圧段タービン61bに導入される空気の量と、高圧段タービンバイパス通路部65を通過する空気の量と、の割合を変更するようになっている。排気切替弁66は、便宜上、「第1制御弁」とも称呼される。
 低圧段タービンバイパス通路部67の一端は、低圧段タービン62bよりも上流側において排気通路(排気管42)に接続されている。低圧段タービンバイパス通路部67の他端は、低圧段タービン62bよりも下流側において排気通路(排気管42)に接続されている。即ち、低圧段タービンバイパス通路部67は、低圧段タービン62bをバイパスする経路を構成している。低圧段タービンバイパス通路部67は、便宜上、「第3通路部」とも称呼される。
 排気バイパス弁68は、低圧段タービンバイパス通路部67に配設されたバタフライ弁である。排気バイパス弁68は、電気制御装置80からの指示に応じて駆動される排気バイパス弁アクチュエータ68aによってその開度(作動量)が変更されるようになっている。排気バイパス弁68は、その開度の変更に伴って低圧段タービンバイパス通路部67の流路面積を変更し、それにより、低圧段タービン62bに導入される空気の量と、低圧段タービンバイパス通路部67を通過する空気の量と、の割合を変更するようになっている。排気バイパス弁68は、便宜上、「第3制御弁」とも称呼される。
 更に、この第1装置は、熱線式エアフローメータ71、コンプレッサ間圧力センサ72、吸気温度センサ73、過給圧センサ74、クランクポジションセンサ75、及び、アクセル開度センサ76を備えている。
 エアフローメータ71は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量(機関10に単位時間あたりに吸入される空気の質量であり、単に「流量」とも称呼する。)Gaに応じた信号を出力するようになっている。
 コンプレッサ間圧力センサ72は、高圧段コンプレッサ61aと低圧段コンプレッサ62aとの間の吸気管32内の圧力(コンプレッサ間圧力)Pcに応じた信号を出力するようになっている。なお、コンプレッサ間圧力センサ72は、高圧段コンプレッサバイパス通路部63であって吸気切替弁64よりも上流側に配設されていてもよい。
 吸気温度センサ73は、吸気管32内を流れる吸入空気の温度に応じた信号を出力するようになっている。
 過給圧センサ74は、吸気管32のスロットル弁33の下流側に配設される。過給圧センサ74は、それが配設されている部位の吸気管32内の空気の圧力、即ち、機関10の燃焼室に供給される空気の圧力(過給圧)Pimを表す信号を出力するようになっている。
 クランクポジションセンサ75は、クランクシャフト(図示省略。)が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランクシャフトが360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。
 アクセル開度センサ76は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの開度Accpに応じた信号を出力するようになっている。
 電気制御装置80は、互いにバスで接続されたCPU81、ROM82、RAM83、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM84、及び、ADコンバータを含むインターフェース85等からなるマイクロコンピュータである。
 インターフェース85は、上記各センサ等と接続され、CPU81に上記各センサ等からの信号を供給するようになっている。更に、インターフェース85は、CPU81の指示に応じて燃料噴射装置22、及び、各アクチュエータ(スロットル弁アクチュエータ33a、排気切替弁アクチュエータ66a、及び、排気バイパス弁アクチュエータ68a)等に駆動信号(指示信号)を送出するようになっている。
<装置の作動の概要>
 次いで、上述したように構成された第1装置の作動の概要について説明する。
 第1装置は、機関10の運転状態に応じ、過給装置60(高圧段過給機61及び低圧段過給機62)の作動形態を表す「ターボモード」を決定する。更に、第1装置は、過給装置60が所定のターボモードにて作動しているとき、過給圧と所定の参照過給圧とを比較することにより、新気が正常に圧縮されているか否かを確認する。
 そして、第1装置は、新気が正常に圧縮されていないとき(即ち、上述した過給圧異常状態が生じているとき)、第1コンプレッサ下流圧とコンプレッサ間圧力とを比較することにより、排気切替弁(第1制御弁)66及び吸気切替弁(第2制御弁)64が正常に作動しているか否かを判定する。更に、第1装置は、コンプレッサ間圧力と予め定められた所定圧力とを比較することにより、排気バイパス弁(第3制御弁)68が正常に機能しているか否かを判定する。
 更に、第1装置は、何れかの制御弁が異常である場合、上記判定の結果を機関10の操作者に対して通知するとともに、機関10を構成する部材への負担が小さい「退避運転」を実行する。一方、第1装置は、全ての制御弁が正常であるとき、操作者に対して通知は行わず、「通常運転」を実行する。以上が第1装置の作動の概要である。
<ターボモードの決定方法>
 次いで、本発明の具体的な作動についての説明を行う前に、第1装置に採用されているターボモード、及び、その決定方法について説明する。
 上述したように、高圧段過給機61が作動することができる排ガスのエネルギ量は、低圧段過給機62が作動することができる排ガスのエネルギ量よりも小さい。そこで、第1装置は、排ガスのエネルギが小さいとき(即ち、機関の負荷が小さく流量Gaが小さいとき)、排ガスが高圧段過給機61に優先的に供給されるように排気切替弁66を制御する。一方、第1装置は、排ガスのエネルギが大きいとき(即ち、機関の負荷が大きく流量Gaが大きいとき)、排ガスが低圧段過給機62に優先的に供給されるように排気切替弁66を制御する。更に、第1装置は、低圧段過給機62に供給される排ガスのエネルギの大きさを調整するように排気バイパス弁68を制御する。
 即ち、第1装置は、機関10の運転状態に応じて、適切な量の排ガスが高圧段過給機61及び低圧段過給機62に供給されるように、排気切替弁66及び排気バイパス弁68を制御する。なお、上述したように、吸気切替弁64は、第1装置の制御からは独立し、吸気切替弁64の上流側の空気の圧力と下流側の空気の圧力とに基づいて作動する。
 このような制御を実行するために、第1装置は、機関10の運転状態を4つの領域(運転領域)に分け、その4つの運転領域のそれぞれに適した吸気切替弁64、排気切替弁66及び排気バイパス弁68(以下、「各制御弁」とも称呼する。)の作動状態を決定する。この「各制御弁の作動状態」が、ターボモードに基づいて決定される。
 このターボモードは、以下のように決定される。
 第1装置は、図3(A)に示すように、「機関回転速度NEと、燃料噴射量Qと、ターボモードと、の関係を予め定めたターボモードテーブルMapTurbo(NE,Q)」をROM82に格納している。図3(A)の図中に示される「1」乃至「4」の数字は、それぞれターボモードの番号を示す。また、図3(A)の図中に示される「HP+LP」は高圧段過給機61と低圧段過給機62との双方を作動させることを示し、「LP」は低圧段過給機62を優先的に作動させることを示す。
 ここで、図3(B)は、各ターボモードにおける各制御弁の作動状態を示す。図3(B)において、「全閉」は、制御弁の開度がその制御弁が設けられている通路を閉鎖する開度に設定され、空気又は排ガスがその通路を通過することができない状態であることを示す。一方、「全開」は、制御弁の開度がその制御弁が設けられている通路を完全に(限界まで)開放する開度に設定され、空気又は排ガスがその通路を制御弁の影響を実質的に受けることなく通過することができる状態であることを示す。更に、「開」は、制御弁の開度が「全閉」から「全開」までの間の開度に設定され、その制御弁が設けられている通路を通過する空気又は排ガスの流量が制御弁の開度に応じて変更可能となっている状態であることを示す。
 なお、図3(B)において、「ECV」は排気切替弁(第1制御弁)66の略称であり、「ACV」は吸気切替弁(第2制御弁)64の略称であり、「EBV」は排気バイパス弁(第3制御弁)68の略称である。
 第1装置は、上記ターボモードテーブルMapTurbo(NE,Q)に実際の機関回転速度NE及び燃料噴射量Qを適用することにより、ターボモード(各制御弁の作動状態)を決定する。そして、第1装置は、決定されたターボモードに応じて各制御弁の開度を制御する。
<制御弁の異常判定>
 次いで、第1装置における制御弁の異常判定方法について説明する。
 第1装置は、機関10がターボモード1又はターボモード2にて運転されているときに、制御弁の異常判定を行う。
 先ず、第1装置は、機関10がターボモード1又はターボモード2にて運転されているとき、過給圧Pimと所定の参照過給圧とが一致しているか否かを判定する。第1装置において、参照過給圧は機関10の運転状態に基づいて定まる目標過給圧Pimtgtに設定される。この判定の結果、過給圧Pimと目標過給圧Pimtgtとが一致していない場合(過給圧Pimが目標過給圧Pimtgtよりも所定値(第2圧力)以上小さい場合。即ち、過給圧異常状態が発生している場合)、第1装置は、制御弁の少なくとも一つが異常であると判断するとともに、後述する異常判定方法に基づいて何れの制御弁が異常であるかを判定する。
 上述したように、ターボモード1及びターボモード2においては、図3(A)に示すように、高圧段過給機61及び低圧段過給機62の「双方」が作動するように各制御弁が作動させられている。ここで、図3(C)に、ターボモードと新気量Gaとの関係を示す。図3(C)においては、図3(A)のターボモードテーブルMapTurbo(NE,Q)とともに、「新気量Gaと、その新気量Gaに基づいて定まる第1運転領域AR1及び第2運転領域AR2と、の関係」が示されている。
 図3(C)に示すように、ターボモード1が選択される運転領域のうちの所定の低負荷運転領域(新気量Gaが第1閾値新気量A以下である第1運転領域)AR1においては、機関10に導入される空気の流量Gaが小さいから、各制御弁が上述したように作動させられていても、低圧段過給機62は作動することができない。即ち、この第1運転領域においては、「高圧段過給機61のみ」が作動する。一方、ターボモード1が選択される運転領域のうちの上記第1運転領域を除く運転領域と、ターボモード2が選択される運転領域と、を合わせた運転領域(新気量Gaが第1閾値新気量Aから第2閾値新気量B(B>A)までの範囲内の量となる第2運転領域)AR2においては、「高圧段過給機61及び低圧段過給機62の双方」が作動する。なお、図3(C)において、第2運転領域の上限を表す境界線(Ga=Bの境界線)は、ターボモード2とターボモード3との間の境界線に一致している。
<異常判定方法1>
 機関が「第1運転領域AR1」にて運転されているとき、上述したように、高圧段過給機(第1過給機)61のみが過給することができ、低圧段過給機(第2過給機)62は過給することができない。そのため、排気バイパス弁68の状態は過給圧に影響を与えない。従って、機関が「第1運転領域AR1」にて運転されているときに過給圧異常状態が発生している場合、吸気切替弁64及び排気切替弁66のうちの少なくとも一方が異常であると判定できる。
 機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されているときに過給圧異常状態が発生した場合、第1装置は、高圧段コンプレッサ61aが新気を圧縮しているか否かを判定する。その判定の結果、高圧段コンプレッサ61aが新気を圧縮していれば、第1装置は、「排気切替弁66は異常であり且つ吸気切替弁64は正常である」旨の判定を行う。一方、高圧段コンプレッサ61aが新気を圧縮していなければ、第1装置は、「排気切替弁66及び吸気切替弁64の何れか一方が異常である」旨の判定を行う。以下、この判定方法を「異常判定方法1」と称呼する。
 なお、機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されているときに過給圧異常状態が発生した場合、排気バイパス弁68も異常となっている可能性もある。しかし、上述したように、2以上の制御弁に同時に異常が発生することは稀である。そこで、第1装置は、上述した多重異常除外前提に従い、吸気切替弁64及び排気切替弁66のうちの少なくとも一方が異常であると判定した場合、排気バイパス弁68は正常であると推定する。
<異常判定方法2>
 一方、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されているときに過給圧異常状態が発生した場合、第1装置は、先ず、低圧段コンプレッサ62aが新気を適切に圧縮しているか否かを判定する。その判定の結果、低圧段コンプレッサ62aが新気を圧縮していれば、第1装置は、「排気バイパス弁68は正常である」旨の判定を行う。一方、低圧段コンプレッサ62aが新気を圧縮していなければ、第1装置は、「排気バイパス弁68は異常である」旨の判定を行う。
 更に、第1装置は、「排気バイパス弁68は正常である」旨の判定を行った場合、上述した「異常判定方法1」によって排気切替弁66及び吸気切替弁64の異常を判定する。これに対し、第1装置は、「排気バイパス弁68は異常である」旨の判定を行った場合、多重異常除外前提に従い、「排気切替弁66及び吸気切替弁64は正常である」旨の推定を行う。以下、この判定方法を「異常判定方法2」と称呼する。
 以下、上述した「異常判定方法1及び異常判定方法2」によって制御弁の異常を判定することができる理由につき、以下に示した順序に従って説明する。
<説明順序>
(場合1−1)吸気切替弁64、排気切替弁66及び排気バイパス弁68の全てが正常である場合
(場合1−2)吸気切替弁64が異常であり、排気切替弁66及び排気バイパス弁68は正常である場合
(場合1−3)排気切替弁66が異常であり、吸気切替弁64及び排気バイパス弁68は正常である場合
(場合1−4)排気バイパス弁68が異常であり、吸気切替弁64及び排気切替弁66は正常である場合
<説明>
(場合1−1)吸気切替弁64、排気切替弁66及び排気バイパス弁68の全てが正常である場合
 先ず、機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されている場合について説明する。機関10が第1運転領域AR1(ターボモード1の低負荷運転領域)にて運転されているとき、図3(B)に示したように、吸気切替弁64、排気切替弁66及び排気バイパス弁68の全てが「全閉」状態となるように制御されている。
 従って、図4に示すように、吸気通路32a(上記吸気通路32の一部)に導入された新気Inは、先ず、低圧段コンプレッサ62a、低圧段コンプレッサ62aと高圧段コンプレッサ61aとの間の吸気通路32b(上記吸気通路32の一部)、高圧段コンプレッサ61a、及び、吸気通路32c(上記吸気通路32の一部)を経て、機関10の燃焼室CCに導入される。
 更に、燃焼室CCから排出された排ガスExは、排気通路42a(上記排気通路42の一部)、高圧段タービン61b、高圧段タービン61bと低圧段タービン62bとの間の排気通路42b(上記排気通路42の一部)、排気通路42c(上記排気通路42の一部)、低圧段タービン62b、及び、排気通路42d(上記排気通路42の一部)を経て、機関10の外部へ放出される。
 この結果、高圧段タービン61bが「高圧段コンプレッサ61aに導入される新気In」を圧縮する。これに対し、第1運転領域AR1においては、排ガスExが低圧段タービン62bに導入されても、低圧段コンプレッサ62aは駆動されない。従って、機関10が第1運転領域AR1にて運転されている場合、全ての制御弁が正常であれば、高圧段コンプレッサ61aのみが新気Inを圧縮する。これにより、過給圧Pimと目標過給圧Pimtgtとが実質的に一致する。即ち、過給圧異常状態は発生しない。
 次いで、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されている場合について説明する。機関10が第2運転領域AR2にて運転されているとき、図3(B)に示したように、吸気切替弁64及び排気バイパス弁68は「全閉」状態となり、排気切替弁66は「全閉」又は「開」状態となるように制御されることにより、高圧段コンプレッサ61a及び低圧段コンプレッサ62aの双方が新気Inを圧縮する。
 なお、このとき、第1装置は、機関10の運転状態に応じて定まる目標過給圧Pimtgtと、過給圧センサ74から取得される過給圧Pimと、が一致するように、排気切替弁66の開度をフィードバック制御している。これにより、過給圧Pimと目標過給圧Pimtgtとが実質的に一致する。即ち、過給圧異常状態は発生しない。
(場合1−2)吸気切替弁64が異常であり、排気切替弁66及び排気バイパス弁68は正常である場合
 機関10が第1運転領域AR1又は第2運転領域AR2にて運転されている場合、吸気切替弁64は「全閉」状態となるはずである。従って、これらの運転領域において吸気切替弁64が異常であると、吸気切替弁64は開いた状態となる。以下、この状態を「吸気切替弁開異常状態」と称呼する。
 この場合、図5に示したように、燃焼室CCから排出された排ガスExは、上記「場合1−1」と同様、高圧段タービン61b及び低圧段タービン62bを経て機関10の外部へ放出される。
 従って、機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されていれば、高圧段コンプレッサ61aのみが新気Inを圧縮するように駆動される。一方、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されていれば、高圧段コンプレッサ61a及び低圧段コンプレッサ62aの双方が新気Inを圧縮するように駆動される。
 しかし、この場合、吸気切替弁64が「吸気切替弁開異常状態」となっている。そのため、機関10が「第1運転領域AR1」及び「第2運転領域AR2」の何れの運転領域にて運転されている場合であっても、低圧段コンプレッサ62aを通過した後の新気Inは、高圧段コンプレッサ61aには向かわず、高圧段コンプレッサバイパス通路部63を通過して機関10の燃焼室CCに導入される。従って、高圧段コンプレッサ61aが上述したように駆動されていても、高圧段コンプレッサ61aは新気Inを圧縮することができない。
 この結果、コンプレッサ間圧力Pcと、高圧段コンプレッサ61aを通過した後の新気Inの圧力と、は実質的に同一となる。更に、過給することが期待されている高圧段過給機61が過給を行うことができないから、過給圧Pimは目標過給圧Pimtgtよりも小さくなる。即ち、過給圧異常状態が発生する。
 以上から明らかなように、機関10が少なくとも「第1運転領域AR1」にて運転されているときに過給圧異常状態が発生した場合、高圧段コンプレッサ61aが新気を圧縮していなければ、「本来閉じているべき吸気切替弁64」が開いていると判定することができる。但し、「本来閉じているべき吸気切替弁64」が開く場合には、吸気切替弁64自体が異常であること(吸気切替弁開異常状態)に起因して吸気切替弁64が開く場合と、以下に述べるように、排気切替弁66が異常であることに起因して吸気切替弁64が開く場合と、の二つの場合が含まれている。
(場合1−3)排気切替弁66が異常であり、吸気切替弁64及び排気バイパス弁68は正常である場合
 機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されている場合、上述したように、排気切替弁66は「全閉」状態となるように制御されている。従って、機関10が第1運転領域AR1にて運転されている場合、排気切替弁66が異常であると、排気切替弁66は開いた状態となる(即ち、排気切替弁66の開度が全閉状態における開度よりも大きくなる。)。
 この場合、図6に示したように、「排ガスExの一部」は高圧段タービン61bを通過してから低圧段タービン62bに導入され、「排ガスExの他の一部」は高圧段タービンバイパス通路部65を経由して低圧段タービン62bに直接導入される。従って、高圧段タービン61bに導入される排ガスのエネルギは、上記「場合1−1」に比べ、低圧段タービン62bに直接導入される分だけ減少する。
 このとき、高圧段タービン61bに導入される排ガスExのエネルギの大きさが「高圧段コンプレッサ61aを駆動することができるエネルギの大きさの下限値」以上であれば(即ち、排気切替弁66の開度が所定の閾値開度以下であれば)、高圧段コンプレッサ61aは新気Inを圧縮することができる。従って、高圧段コンプレッサ61aを通過した後の新気Inの圧力は、コンプレッサ間圧力Pcよりも大きくなる。但し、高圧段コンプレッサ61aの駆動に供される排ガスExのエネルギが減少しているから、過給圧Pimは目標過給圧Pimtgtよりも小さくなる。即ち、過給圧異常状態が発生する。なお、このような排気切替弁66の異常を「小開度の開異常状態」と称呼する。
 従って、機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されている場合、過給圧異常状態が発生し、且つ、高圧段コンプレッサ61aが新気Inを圧縮していれば、排気切替弁66は異常である(小開度の開異常状態にある)と判定することができる(上記異常判定方法1を参照。)。
 これに対し、高圧段タービン61bに導入される排ガスExのエネルギの大きさが「高圧段コンプレッサ61aを駆動することができるエネルギの大きさの下限値」よりも小さいと(即ち、排気切替弁66の開度が上記閾値開度よりも大きいと)、高圧段コンプレッサ61aは新気Inを圧縮することができない。そのため、高圧段コンプレッサ61aを通過した後の新気Inの圧力は、コンプレッサ間圧力Pcよりも「高圧段コンプレッサ61aを通過する際の圧力損失分」だけ小さくなる。以下、このような排気切替弁66の異常を「大開度の開異常状態」と称呼する。
 このとき、吸気切替弁64の弁体64aは、「高圧段コンプレッサバイパス通路部63を開放する」方向の力を受ける(以下、この力を、便宜上、「圧力差に起因する力」と称呼する。)。一方、弁体64aが付勢手段(ばね)から受ける付勢力は、この「圧力差に起因する力」以下となるように設定されている。従って、排気切替弁66の状態が「大開度の開異常状態」となると、吸気切替弁64も開く。
 この結果、図7に示したように、新気Inは上記「場合1−2」と同様の経路を経て燃焼室CCへ導入されるようになる。従って、コンプレッサ間圧力Pcと、高圧段コンプレッサ61aを通過した後の圧力と、は実質的に同一となる。更に、過給することが期待されている高圧段過給機61が過給を行うことができないから、過給圧Pimは目標過給圧Pimtgtよりも小さくなる。即ち、過給圧異常状態が発生する。
 以上、説明したように、機関10が少なくとも「第1運転領域AR1」にて運転されているときに過給圧異常状態が発生し、且つ、その場合に高圧段コンプレッサ61aが新気を圧縮していない状態は、上記「場合1−2」のように吸気切替弁64が「吸気切替弁開異常状態」になっている場合と、排気切替弁66の状態が「大開度の開異常状態」となっている場合と、の二つの場合において発生する。
 従って、機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されている場合、過給圧異常状態が発生し、且つ、高圧段コンプレッサ61aが新気Inを圧縮していなければ、「吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れか一方が異常である」と判定することができる。
 以上、機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されている場合における排気切替弁66の異常について説明した。ところで、上述したように、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されている場合、排気切替弁66の開度は、目標過給圧Pimtgtと過給圧Pimとが一致するようにフィードバック制御されている。ここで、排気切替弁66の開度がこのフィードバック制御によって定まる開度よりも大きくなると、上記同様、高圧段タービン61bに導入される排ガスのエネルギが減少する。そして、排気切替弁66の開度が上記閾値開度以上であるか否かにより、上記同様の現象が生じる。
 即ち、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されている場合であっても、機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されている場合と同様、排気切替弁66が「小開度の開異常状態」であるか「大開度の開異常状態」であるかにより、コンプレッサ間圧力Pcと、高圧段コンプレッサ61aを通過した後の圧力と、の関係が異なる。更に、過給圧Pimは目標過給圧Pimtgtよりも小さくなる。
(場合1−4)排気バイパス弁68が異常であり、吸気切替弁64及び排気切替弁66は正常である場合
 上述したように、機関10が第1運転領域AR1又は第2運転領域AR2にて運転されている場合、排気バイパス弁68は「全閉」状態となるように制御されている。従って、これらの運転領域において排気バイパス弁68が異常であると、排気バイパス弁68は開いた状態となる(排気切替弁66の開度が全閉状態における開度よりも大きくなる)。
 この場合、図8に示したように、高圧段タービン61bを通過した排ガスExの一部は低圧段タービン62bを通過し、排ガスExの他の一部は低圧段タービンバイパス通路部67を通過する。従って、低圧段タービン62bに導入される排ガスのエネルギは、上記「場合1−1」に比べて減少する。そのため、機関10が少なくとも第2運転領域AR2にて運転されている場合、コンプレッサ間圧力Pcは、排気バイパス弁68が正常である場合におけるコンプレッサ間圧力Pc(例えば、大気圧Paに所定値を加えた値)よりも小さくなる。更に、過給圧Pimは、コンプレッサ間圧力Pcが小さくなる分だけ、目標過給圧Pimtgtよりも小さくなる。
 従って、機関10が第2運転領域AR2にて運転されている場合、過給圧異常状態が発生し、且つ、低圧段コンプレッサ62aが新気Inを圧縮していれば、「排気バイパス弁68は正常である(従って、吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れかが異常である)」旨の判定を行うことができる。一方、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されている場合、過給圧異常状態が発生し、且つ、低圧段コンプレッサ62aが新気を圧縮していなければ、「排気バイパス弁68は異常である(従って、吸気切替弁64及び排気切替弁66の双方は正常である)」旨の判定を行うことができる(上記異常判定方法2を参照。)。
<実際の作動>
 次いで、第1装置の実際の作動について説明する。
 CPU81は、所定時間が経過する毎に図9にフローチャートによって示した「圧力損失量推定ルーチン」を実行するようになっている。従って、CPU81は、所定のタイミングにて図9のステップ900から処理を開始してステップ910に進み、インタークーラ圧力損失量テーブルMapPDic(Ga)に、エアフローメータ71の出力値に基づいて得られる実際の空気の流量Gaを適用することにより、インタークーラ圧力損失量PDicを推定する。インタークーラ圧力損失量テーブルMapPDic(Ga)は、予め実験によって定めた「流量Gaと、インタークーラ圧力損失量PDicと、の関係」に基づくテーブルである。このテーブルによれば、流量Gaが大きいほどインタークーラ圧力損失量PDicは大きくなるように求められる。
 次いで、CPU81は、ステップ920に進み、「流量Gaと、スロットル弁開度Otvと、スロットル弁圧力損失量PDtvと、の関係」を予め定めたスロットル弁圧力損失量テーブルMapPDtv(Ga,Otv)に、実際の「流量Ga及びスロットル弁開度Otv」を適用することにより、スロットル弁圧力損失量PDtvを推定する。実際のスロットル弁開度Otvは、スロットル弁アクチュエータ33aへの指示信号に基づいて求められる。このテーブルによれば、スロットル弁圧力損失量PDtvは、流量Gaが大きいほど大きくなるように求められる。更に、スロットル弁圧力損失量PDtvはスロットル弁開度Otvが小さいほど大きくなるように求められる。
 次いで、CPU81は、ステップ930に進み、インタークーラ圧力損失量PDicとスロットル弁圧力損失量PDtvとの和を圧力損失量PDに格納する。その後、CPU81は、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 更に、CPU81は、所定時間が経過する毎に図10にフローチャートによって示した「異常判定ルーチン」を実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、排気切替弁66、吸気切替弁64、及び、排気バイパス弁68の異常を判定する。
 具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて、図10のステップ1000から処理を開始してステップ1002に進み、機関10がターボモード1又はターボモード2にて運転されているか否かを判定する。機関10がターボモード1又はターボモード2にて運転されていなければ、CPU81は、ステップ1002にて「No」と判定してステップ1098に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、このとき、制御弁の異常判定は実行されない。それに対し、機関10がターボモード1又はターボモード2にて運転されていれば、CPU81は、ステップ1002にて「Yes」と判定してステップ1004に進む。以下、機関10がターボモード1又はターボモード2にて運転されていると仮定して説明を続ける。
 CPU81は、ステップ1004にて、過給圧センサ74の出力値に基づいて取得される過給圧Pimと、機関10の運転状態に基づいて決定される目標過給圧Pimtgtと、が一致しているか否かを判定する。具体的に述べると、CPU81は、目標過給圧Pimtgtと過給圧Pimとの差が所定値Kよりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値Kは、排気切替弁66、吸気切替弁64、及び、排気バイパス弁68の何れかが異常であるときに生じる過給圧Pimの低下量の大きさの最小値に相当する値に設定されている。即ち、目標過給圧Pimtgtと過給圧Pimとの差が所定値Kよりも大きいとき、排気切替弁66、吸気切替弁64、及び、排気バイパス弁68の何れかが異常である。
(仮定A)吸気切替弁64、排気切替弁66、及び、排気バイパス弁68の全てが正常である場合
 いま、吸気切替弁64、排気切替弁66、及び、排気バイパス弁68の全てが正常であると仮定する。この場合、上述したように、過給圧Pimと目標過給圧Pimtgtとは一致する。
 従って、CPU81は、ステップ1004にて「No」と判定してステップ1006に進み、吸気切替弁開放フラグXACVOPの値に「0」を設定する。吸気切替弁開放フラグXACVOPは、その値が「0」であるとき、吸気切替弁64が高圧段コンプレッサバイパス通路部63を遮断していることを表す。一方、吸気切替弁開放フラグXACVOPはその値が「1」であるとき、吸気切替弁64が高圧段コンプレッサバイパス通路部63を開放していることを表す。
 ここで、吸気切替弁開放フラグXACVOPを含む第1装置が用いる各フラグの値は全て、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行されるイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。更に、吸気切替弁開放フラグXACVOPを含む第1装置が用いる各フラグの値は全てバックアップRAM84に格納される。
 次いで、CPU81は、ステップ1008に進み、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値に「0」を設定する。排気切替弁大開度異常フラグXECVFOは、その値が「0」であるとき、排気切替弁66が正常であることを表す。一方、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOはその値が「1」であるとき、排気切替弁66が異常(大開度の開異常状態)であることを表す。
 次いで、CPU81は、ステップ1010に進み、排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値に「0」を設定する。排気切替弁小開度異常フラグXECVIOは、その値が「0」であるとき、排気切替弁66が正常であることを表す。一方、排気切替弁小開度異常フラグXECVIOはその値が「1」であるとき、排気切替弁66が異常(小開度の開異常状態)であることを表す。
 次いで、CPU81は、ステップ1012に進み、排気バイパス弁異常フラグXEBVの値に「0」を設定する。排気バイパス弁異常フラグXEBVは、その値が「0」であるとき、排気バイパス弁68が正常であることを表す。一方、排気バイパス弁異常フラグXEBVはその値が「1」であるとき、排気バイパス弁68が異常であることを表す。
 次いで、CPU81は、ステップ1014に進み、吸気切替弁異常フラグXACVの値に「0」を設定する。吸気切替弁異常フラグXACVは、その値が「0」であるとき、吸気切替弁64が正常であることを表す。一方、吸気切替弁異常フラグXACVはその値が「1」であるとき、吸気切替弁64が異常であることを表す。その後、CPU81は、ステップ1098に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 更に、CPU81は、所定時間が経過する毎に図11にフローチャートによって示した「異常通知ルーチン」を実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、吸気切替弁64、排気切替弁66、及び、排気バイパス弁68の何れかが異常である場合、機関10の操作者にその旨を通知する。
 具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて図11のステップ1100から処理を開始してステップ1105に進み、排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値が「0」であるか否かを判定する。現時点における排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値は「0」であるから、CPU81は、ステップ1105にて「Yes」と判定してステップ1110に進む。
 次いで、CPU81は、ステップ1110にて、吸気切替弁異常フラグXACVの値が「0」であるか否かを判定する。現時点における吸気切替弁異常フラグXACVの値は「0」であるから、CPU81は、ステップ1110にて「Yes」と判定してステップ1115に進む。
 次いで、CPU81は、ステップ1115にて、排気バイパス弁異常フラグXEBVの値が「0」であるか否かを判定する。現時点における排気バイパス弁異常フラグXEBVの値は「0」であるから、CPU81は、ステップ1115にて「Yes」と判定してステップ1120に進む。
 CPU81は、ステップ1120にて、異常発生フラグXEMGの値に「0」を設定する。異常発生フラグXEMGは、その値が「0」であるとき、吸気切替弁64、排気切替弁66、及び、排気バイパス弁68の全てが正常に作動していることを表す。また、異常発生フラグXEMGは、その値が「1」であるとき、吸気切替弁64、排気切替弁66、及び、排気バイパス弁68の何れかが異常であることを表す。
 その後、CPU81は、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、吸気切替弁64、排気切替弁66、及び、排気バイパス弁68の全てが正常であるとき(或いは、排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値、吸気切替弁開放フラグXACVOPの値、及び、排気バイパス弁異常フラグXEBVの値、の全てが「0」であるとき)、操作者に対して通知はなされない。
 更に、CPU81は、図12にフローチャートによって示した「燃料供給制御ルーチン」を、任意の気筒のクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角度(例えば、圧縮上死点前90度クランク角)θgに一致する毎に繰り返し実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、燃料噴射量Qの算出及び燃料噴射の指示を行う。このクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角θgに一致して圧縮行程を終える気筒は、以下「燃料噴射気筒」とも称呼される。
 具体的に述べると、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が上記クランク角度θgになると、図12のステップ1200から処理を開始してステップ1210に進み、異常発生フラグXEMGの値が「0」であるか否かを判定する。現時点における異常発生フラグXEMGの値は「0」であるから、CPU81は、ステップ1210にて「Yes」と判定してステップ1220に進む。
 CPU81は、ステップ1220にて、アクセルペダル開度センサ76の出力値に基づいてアクセルペダル開度Accpを取得し、クランクポジションセンサ75の出力値に基づいて機関回転速度NEを取得する。そして、CPU81は、全ての制御弁が正常である場合における「アクセルペダル開度Accpと、機関回転速度NEと、燃料噴射量Qと、の関係」を予め定めた通常時燃料噴射量テーブルMapMain(Accp,NE)に、現時点におけるアクセルペダル開度Accpと機関回転速度NEとを適用することにより、燃料噴射量Qを取得する。この通常時の燃料噴射量Qは要求トルクに対応する。以下、通常時燃料噴射量テーブルMapMain(Accp,NE)によって定まる燃料噴射量を採用する運転を「通常運転」と称呼する。
 次いで、CPU81は、ステップ1230に進み、燃料噴射量Qの燃料を燃料噴射気筒に対応して設けられているインジェクタ22から噴射するように、そのインジェクタ22に指示を与える。即ち、このとき、燃料噴射量Qの燃料が燃料噴射気筒に供給される。その後、CPU81は、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このように、吸気切替弁64、排気切替弁66、及び、排気バイパス弁68の全てが正常に作動しているとき、上記通常時燃料噴射量テーブルMapMain(Accp,NE)によって定められる燃料噴射量Qの燃料が燃料噴射気筒に供給される「通常運転」が実行される。
(仮定B)吸気切替弁64が異常であり、排気切替弁66及び排気バイパス弁68は正常である場合
 この場合、機関10が第1運転領域AR1及び第2運転領域AR2の何れの運転領域にて運転されていても、高圧段コンプレッサ61aは新気を圧縮することができない。従って、過給圧Pimは目標過給圧Pimtgtよりも小さくなる。
 このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図10のステップ1000から処理を開始すると、機関10がターボモード1又はターボモード2にて運転されていれば、ステップ1002を経てステップ1004に進む。ここで、上記仮定Bに従えば、吸気切替弁64は異常であるから、目標過給圧Pimtgtと過給圧Pimとの差は所定値Kよりも大きい。そのため、CPU81は、ステップ1004にて「Yes」と判定してステップ1016に進み、新気の流量Gaが所定値Aよりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値Aは、「新気の流量Gaがその所定値Aよりも大きいとき、機関10が上記「第2運転領域AR2」にて運転されていると判定することができる値」に設定されている。
 このとき、機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されていれば、CPU81は、ステップ1016にて「No」と判定してステップ1018に進む。
 それに対し、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されていれば、CPU81は、ステップ1016にて「Yes」と判定してステップ1020に進む。CPU81は、ステップ1020にて、低圧段コンプレッサ62aが過給しているか否かを判定する。
 具体的に述べると、CPU81は、低圧段コンプレッサ62aに導入される「前」の新気の圧力として「大気圧Pa」を、低圧段コンプレッサ62aを通過した「後」の新気の圧力として「コンプレッサ間圧力Pc」を、採用する。そして、CPU81は、ステップ1020にて、「コンプレッサ間圧力Pc」よりも「大気圧Paと所定値Jとの和(以下、「第2コンプレッサ上流圧Pscup」と称呼する。)」が大きいか否かを判定する。
 ここで、所定値Jは、「大気圧Paと所定値Jとの和」が「低圧段コンプレッサ62aが新気Inを圧縮している場合におけるコンプレッサ間圧力Pcの最小値」となるように設定されている。従って、低圧段コンプレッサ62aが新気Inを圧縮していれば、コンプレッサ間圧力Pcは第2コンプレッサ上流圧Pscup以上となる。
 上記仮定Bに従えば、排気バイパス弁68は正常であるから、低圧段コンプレッサ62aは新気を圧縮している。即ち、コンプレッサ間圧力Pcは第2コンプレッサ上流圧Pscup以上である。従って、CPU81は、ステップ1020にて「No」と判定してステップ1018に進む。
 このように、機関10が第1運転領域AR1及び第2運転領域AR2の何れの運転領域にて運転されていても、上記仮定Bに従えば、CPU81はステップ1018に進む。CPU81は、ステップ1018にて、高圧段コンプレッサ61aが過給しているか否かを判定する。
 具体的に述べると、CPU81は、高圧段コンプレッサ61aに導入される「前」の新気の圧力として「コンプレッサ間圧力Pc」を、高圧段コンプレッサ61aを通過した「後」の新気の圧力として「過給圧Pimと圧力損失量PDとの和」を、採用する。過給圧センサ74は、図1に示すように、高圧段コンプレッサ61aを通過した新気がインタークーラ34及びスロットル弁33を通過した後の新気の圧力を取得するようになっている。従って、「過給圧Pimと圧力損失量PDとの和」は、高圧段コンプレッサ61aを通過した直後の新気の圧力に実質的に一致する。そして、CPU81は、ステップ1018にて、「コンプレッサ間圧力Pc」よりも「過給圧Pimと圧力損失量PDとの和(以下、「第1コンプレッサ下流圧Pfcdown」と称呼する。)に所定値MGを加算した値」が大きいか否かを判定する。ここで、所定値MGは、誤判定を防ぐために採用される値であって、ゼロ以下の所定値(ゼロ又は負の数)である。換言すると、「コンプレッサ間圧力Pc」よりも「第1コンプレッサ下流圧Pfcdownに所定値MGを加算した値」が大きければ「高圧段コンプレッサ61aが新気Aを圧縮している」と確実に判断することができるように、所定値MGは設定される。
 上記仮定Bに従えば、吸気切替弁64は異常であるから、高圧段コンプレッサ61aは新気を圧縮しない。即ち、コンプレッサ間圧力Pcと第1コンプレッサ下流圧Pfcdownとは実質的に一致する。従って、CPU81は、ステップ1018にて「No」と判定してステップ1022に進み、排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値に「0」を設定する。
 次いで、CPU81は、ステップ1024に進んで排気バイパス弁異常フラグXEBVの値に「0」を設定し、続くステップ1026にて吸気切替弁開放フラグXACVOPの値に「1」を設定する。その後、CPU81は、ステップ1098に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105に進む。現時点における吸気切替弁開放フラグXACVOPの値は「1」であるから、CPU81は、ステップ1105にて「No」と判定してステップ1125に進み、「排吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れか一方が異常である」旨を機関10の操作者に通知する。この通知は、図示しない警報ランプを点等すること等によって実行される。その後、CPU81は、ステップ1130に進んで異常発生フラグXEMGの値に「1」を設定し、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このように、吸気切替弁64が異常である場合、機関10の操作者に対して「吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れか一方が異常である」旨の警報が発せられる。
 更に、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が上記クランク角度θgに一致すると、図12のステップ1200から処理を開始してステップ1210に進む。現時点における異常発生フラグXEMGの値は「1」であるから、CPU81は、ステップ1210にて「No」と判定してステップ1240に進む。
 CPU81は、ステップ1240にて、アクセルペダル開度センサ76の出力値に基づいてアクセルペダル開度Accpを取得し、クランクポジションセンサ75の出力値に基づいて機関回転速度NEを取得する。そして、CPU81は、「吸気切替弁64、排気切替弁66、及び、排気バイパス弁68の何れかが異常である場合」に適用される「アクセルペダル開度Accpと、機関回転速度NEと、燃料噴射量Qと、の関係」を予め定めた異常発生時燃料噴射量テーブルMapEmg(Accp,NE)に、現時点におけるアクセルペダル開度Accpと機関回転速度NEとを適用することにより、異常発生時の燃料噴射量Qを取得する。以下、異常発生時燃料噴射量テーブルMapEmg(Accp,NE)によって定まる燃料噴射量を採用する運転を「退避運転」とも称呼する。
 異常発生時燃料噴射量テーブルMapEmg(Accp,NE)は、「吸気切替弁64、排気切替弁66、及び、排気バイパス弁68の何れかが異常である場合に機関10の運転を継続しても、機関10の他の部材又は機関10全体の破損等を引き起こすことのない程度の燃料噴射量Q」を決定するためのテーブルである。従って、当然、任意の「アクセルペダル開度Accp及び機関回転速度NE」に対して異常発生時燃料噴射量テーブルMapEmg(Accp,NE)によって決定される燃料噴射量は、その「アクセルペダル開度Accp及び機関回転速度NE」に対して上記通常時燃料噴射量テーブルMapMain(Accp,NE)によって決定される燃料噴射量よりも小さい。
 次いで、CPU81は、ステップ1230に進み、燃料噴射量Qの燃料を燃料噴射気筒に対応して設けられているインジェクタ22から噴射させる。その後、CPU81は、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このように、吸気切替弁64が異常である場合、機関10の操作者に対して「吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れか一方が異常である」旨が通知される。更に、「退避運転」が実行される。
(仮定C)排気切替弁66が異常(小開度の開異常状態)であり、吸気切替弁64及び排気バイパス弁68は正常である場合
 この場合、上述したように、高圧段コンプレッサ61aは新気を圧縮することができる。しかし、排気切替弁66の開度は排気切替弁66が正常である場合の開度よりも大きくなっているから、過給圧Pimは目標過給圧Pimtgtよりも小さくなる。
 このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図10のステップ1000から処理を開始すると、機関10がターボモード1又はターボモード2にて運転されていれば、ステップ1002を経てステップ1004に進む。ここで、上記仮定Cに従えば、排気切替弁66は異常(小開度の開異常状態)であるから、目標過給圧Pimtgtと過給圧Pimとの差は所定値Kよりも大きい。そのため、CPU81は、ステップ1004にて「Yes」と判定してステップ1016に進む。
 このとき、機関10が「第1運転領域AR1」にて運転されていれば、CPU81は、ステップ1016にて「No」と判定してステップ1018に進む。それに対し、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されていれば、CPU81は、ステップ1016にて「Yes」と判定してステップ1020に進む。上記仮定Cに従えば、排気バイパス弁68は正常であって低圧段過給機62は過給しているから、CPU81は、ステップ1020にて「No」と判定してステップ1018に進む。即ち、機関10が第1運転領域AR1及び第2運転領域AR2の何れの運転領域にて運転されていても、上記仮定Cに従えば、CPU81はステップ1018に進む。
 更に、上記仮定Cに従えば、吸気切替弁64は正常であるから、高圧段コンプレッサ61aは新気を圧縮している。即ち、コンプレッサ間圧力Pcよりも第1コンプレッサ下流圧Pfcdownと所定値MGとの和が大きい。従って、CPU81は、ステップ1018にて「Yes」と判定してステップ1028に進み、排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値に「1」を設定する。
 次いで、CPU81は、ステップ1030に進んで排気バイパス弁異常フラグXEBVの値に「0」を設定し、続くステップ1032にて吸気切替弁異常フラグXACVの値に「0」を設定する。その後、CPU81は、ステップ1098に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105に進む。現時点における吸気切替弁開放フラグXACVOPの値は「0」であるから、CPU81は、ステップ1105にて「Yes」と判定してステップ1110に進む。現時点における排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値は「1」であるから、CPU81は、ステップ1110にて「No」と判定してステップ1135に進み、「排気切替弁66が異常(小開度の開異常状態)である」旨を機関10の操作者に通知する。この通知は、上記同様、図示しない警報ランプを点等すること等によって実行される。その後、CPU81は、ステップ1140に進んで異常発生フラグXEMGの値に「1」を設定し、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このように、排気切替弁66に異常(小開度の開異常状態)が発生した場合(即ち、排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値が「1」であるとき)、機関10の操作者に対して「排気切替弁66が異常(小開度の開異常状態)である」旨の警報が発せられる。
 更に、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が上記クランク角度θgに一致すると、図12のステップ1200から処理を開始してステップ1210に進む。現時点における異常発生フラグXEMGの値は「1」であるから、CPU81は、上述した仮定Bが成立する場合と同様、ステップ1210、ステップ1240、及び、ステップ1230をこの順に経由し、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。このとき、退避運転が実行される。
 このように、排気切替弁66が異常(小開度の開異常状態)である場合、機関10の操作者に対してその旨が通知される。更に、「退避運転」が実行される。
(仮定D)排気切替弁66が異常(大開度の開異常状態)であり、吸気切替弁64及び排気バイパス弁68は正常である場合
 この場合、上述したように、高圧段コンプレッサ61aは新気を圧縮することができない。そのため、過給圧Pimは目標過給圧Pimtgtよりも小さくなる。
 このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図10のステップ1000から処理を開始すると、機関10がターボモード1又はターボモード2にて運転されていれば、ステップ1002を経てステップ1004に進む。ここで、上記仮定Dに従えば、排気切替弁66は異常(大開度の開異常状態)であるから、目標過給圧Pimtgtと過給圧Pimとの差は所定値Kよりも大きい。そのため、CPU81は、ステップ1004にて「Yes」と判定してステップ1016に進む。
 このとき、機関10が第1運転領域AR1にて運転されていれば、CPU81は、ステップ1016にて「No」と判定してステップ1018に進む。それに対し、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されていれば、CPU81は、ステップ1016にて「Yes」と判定してステップ1020に進む。上記仮定Dに従えば、排気バイパス弁68は正常であるから、低圧段過給機62は過給を行っている。従って、CPU81は、ステップ1020にて「No」と判定してステップ1018に進む。即ち、機関10が第1運転領域AR1及び第2運転領域AR2の何れの運転領域にて運転されていても、上記仮定Dに従えば、CPU81はステップ1018に進む。
 更に、上記仮定Dに従えば、高圧段コンプレッサ61aは新気を圧縮していない。即ち、コンプレッサ間圧力Pcと第1コンプレッサ下流圧Pfcdownとは実質的に同一である。従って、CPU81は、上述した仮定Bが成立する場合と同様、ステップ1018、ステップ1022、ステップ1024、及び、ステップ1026をこの順に経由し、ステップ1098に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図11のステップ1100から処理を開始すると、上述した仮定Bが成立する場合と同様、ステップ1105、ステップ1125、ステップ1130をこの順に経由し、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このように、排気切替弁66に異常(大開度の開異常状態)である場合、機関10の操作者に対して「吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れか一方が異常である」旨の警報が発せられる。
 更に、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が上記クランク角度θgに一致すると、図12のステップ1200から処理を開始してステップ1210に進む。現時点における異常発生フラグXEMGの値は「1」であるから、CPU81は、仮定Bが成立する場合と同様、ステップ1210、ステップ1240、及び、ステップ1230をこの順に経由し、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。このとき、退避運転が実行される。
 このように、排気切替弁66が異常(大開度の開異常状態)である場合、機関10の操作者に対して「吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れか一方が異常である」旨が通知される。更に、「退避運転」が実行される。
(仮定E)排気バイパス弁68が異常であり、吸気切替弁64及び排気切替弁66が正常である場合
 この場合、上述したように、低圧段コンプレッサ62aは新気を圧縮することができない。そのため、このとき、過給圧Pimは目標過給圧Pimtgtよりも小さくなる。但し、排気バイパス弁68が異常であるときに過給圧Pimが減少するのは、機関10が「第2運転領域AR2」にて運転されている場合のみである。そこで、以下、機関10は「第2運転領域AR2」にて運転されていると仮定する。
 このとき、機関10はターボモード1又はターボモード2にて運転されていることになるので、CPU81は、所定のタイミングにて図10のステップ1000から処理を開始すると、ステップ1002を経てステップ1004に進む。ここで、上記仮定Eに従えば、排気バイパス弁68は異常であるから、目標過給圧Pimtgtと過給圧Pimとの差は所定値Kよりも大きい。そのため、CPU81は、ステップ1004にて「Yes」と判定してステップ1016に進む。
 いま、機関10は第2運転領域AR2にて運転されているから、CPU81は、ステップ1016にて「Yes」と判定してステップ1020に進む。ここで、上記仮定Eに従えば、コンプレッサ間圧力Pcは第2コンプレッサ上流圧Pscupよりもよりも小さい。そのため、CPU81は、ステップ1020にて「Yes」と判定して、ステップ1034に進む。
 CPU81は、ステップ1034にて、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値に「0」を設定してステップ1036に進む。CPU81は、ステップ1036にて、排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値に「0」を設定してステップ1038に進む。
 CPU81は、ステップ1038にて、排気バイパス弁異常フラグXEBVの値に「1」を設定し、続くステップ1040にて吸気切替弁異常フラグXACVの値に「0」を設定する。その後、CPU81は、ステップ1098に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105に進む。現時点における吸気切替弁開放フラグXACVOPの値は「0」であるから、CPU81は、ステップ1105にて「Yes」と判定してステップ1110に進む。現時点における排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値は「0」であるから、CPU81は、ステップ1110にて「Yes」と判定してステップ1115に進む。そして、現時点における排気バイパス弁異常フラグXEBVの値は「1」であるから、CPU81は、ステップ1115にて「No」と判定してステップ1145に進み、「排気バイパス弁68が異常である」旨を機関10の操作者に通知する。この通知は、上記同様、図示しない警報ランプを点等すること等により実行される。その後、CPU81は、ステップ1150に進んで異常発生フラグXEMGの値に「1」を設定し、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 更に、このとき、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が上記クランク角度θgに一致すると、図12のステップ1200から処理を開始してステップ1210に進む。現時点における異常発生フラグXEMGの値は「1」であるから、CPU81は、上述した仮定Bが成立する場合と同様、ステップ1210、ステップ1240、及び、ステップ1230をこの順に経由し、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。このとき、退避運転が実行される。
 このように、排気バイパス弁68が異常である場合、機関10の操作者に対してその旨が通知される。更に、「退避運転」が実行される。
 以上、説明したように、第1装置は、
 第1過給機61と、第2過給機62と、第1通路部65と、第1制御弁66と、第2通路部63と、
 前記第2通路部63に配設される第2制御弁64であって、同第2通路部63の同第2制御弁64よりも上流側の空気の圧力(コンプレッサ間圧力Pc)が同第2制御弁64よりも下流側の空気の圧力(第1コンプレッサ下流圧Pfcdown)よりも第1圧力(上記付勢力に相当する値)以上大きいとき同第2通路部63を空気が通流可能となるように開放し、同第2通路部63の同第2制御弁64よりも上流側の空気の圧力Pcが同第2制御弁64よりも下流側の空気の圧力Pfcdownよりも同第1圧力以上大きくないとき同第2通路部63を空気が通流不能となるように遮断する第2制御弁64と、
 を備えた内燃機関10に適用される。
 この第1装置は、上記異常判定方法1を用いて第1制御弁66及び第2制御弁64の異常判定を行う。
 即ち、第1装置は、
 新気量Gaが第1閾値新気量(所定値A)以下である第1運転領域AR1にて前記機関10が運転されている場合(ステップ1002にて「Yes」と判定され、且つ、ステップ1016にて「No」と判定される場合)、前記第1コンプレッサ61aが前記第1コンプレッサ61aに導入される空気を圧縮して排出するように前記第1制御弁66を作動させる制御弁作動手段と、
 コンプレッサ間圧力Pc(コンプレッサ間圧力センサ72によって取得される。)と、第1コンプレッサ下流圧Pfcdown(図10のステップ1018を参照。)と、過給圧Pim(過給圧センサ74によって取得される。)と、を取得する圧力取得手段と、
 前記機関10が前記第1運転領域AR1にて運転されている場合(上記参照。)に、前記機関10の運転状態に基づいて定まる参照過給圧Pimtgtよりも前記取得される過給圧Pimが第2圧力(所定値K)以上小さい状態である過給圧異常状態が発生しているとき(図10のステップ1004にて「Yes」と判定されるとき)、前記第1コンプレッサ下流圧Pfcdown(=Pim+PD)が前記コンプレッサ間圧力Pc以上の第1閾値圧力(=Pc−MG)よりも大きければ(図10のステップ1018にて「Yes」と判定されれば)前記第1制御弁66が異常であり且つ前記第2制御弁64は正常である旨の判定を行い(図10のステップ1028及びステップ1032)、同第1コンプレッサ下流圧Pfcdownが同第1閾値圧力(Pc−MG)以下であれば(図10のステップ1018にて「No」と判定されれば)前記第1制御弁66及び前記第2制御弁64の何れか一方が異常である旨の判定を行う(図10のステップ1026、並びに、図11のステップ1105及びステップ1125)異常判定手段と、
 を備える。
 このように、第1装置は、複数の過給機61,62と、排気切替弁66である第1制御弁、及び、吸気切替弁64である第2制御弁が正常に作動しているか否かを判定することができる。更に、第1装置は、機関が比較的低負荷運転領域(第1運転領域AR1)において運転されていても、上記制御弁が正常に作動しているか否かを判定することができる。従って、制御弁の異常を早期に発見することができる。
 ここで、上述したように、前記異常判定手段が「第1制御弁66が異常であり且つ第2制御弁64は正常である」旨の判定を行っているとき、第1制御弁66の開度は、「第1制御弁66が正常であるときの開度とは異なる開度であり、且つ、第1通路部65を遮断する開度である全閉開度から所定の閾値開度までの開度範囲内の開度(即ち、小開度の開異常状態となる開度)」となっていると判定することもできる(図10のステップ1028)。
 更に、第1装置において、
 前記圧力取得手段は、前記圧力損失発生部材33,34によって生じる圧力損失量PDを推定する(図9のステップ910乃至ステップ930を参照。)とともに、前記過給圧Pimを実際に検出することにより取得し、同推定される圧力損失量PDと前記取得される過給圧Pimとの和(Pim+PD)を前記第1コンプレッサ下流圧Pfcdownとして取得するように構成されている(図10のステップ1018を参照。)。
 更に、第1装置が適用される機関10は、
 第3通路部67と、第3制御弁68と、を備えている。
 この第1装置において、
 前記制御弁作動手段は、前記機関10が「前記第1運転領域AR1」にて運転されているか又は「前記新気量Gaが前記第1閾値新気量Aよりも大きく且つ同第1閾値新気量Aよりも大きい第2閾値新気量以下である第2運転領域AR2」にて運転されている場合、前記第3通路部67を排ガスExが通流不能となるように前記第3制御弁68を作動させ、「前記新気量Gaが前記第2閾値新気量よりも大きい第3運転領域」にて前記機関10が運転されている場合、前記第3通路部68を排ガスExが通流可能となるように前記第3制御弁68を作動させるように構成される(図3(A)乃至図3(C)を参照。)。
 そして、第1装置は、上記異常判定方法2を用いて第1制御弁66、第2制御弁64及び第3制御弁68の異常判定を行う。
 この第1装置において、
 前記異常判定手段は、前記機関10が前記第2運転領域AR2にて運転されている場合(図10の1002にて「Yes」と判定され、且つ、ステップ1016にて「Yes」と判定されている場合)に、前記過給圧異常状態が発生しているとき(図10のステップ1004にて「Yes」と判定されているとき)、
 前記コンプレッサ間圧力Pcが所定の第2閾値圧力(第2コンプレッサ上流圧Pscup=Pa+J)以上であれば(図10のステップ1020にて「No」と判定されれば)、前記第3制御弁68は正常である旨の判定を行い(図10のステップ1024又はステップ1030)、
 前記コンプレッサ間圧力Pcが前記第2閾値圧力Pscupよりも小さければ(図10のステップ1020にて「Yes」と判定されれば)、前記第3制御弁68は異常である旨の判定を行う(図10のステップ1038)ように構成されている。
 このように、第1装置は、複数の過給機61,62と、複数のバイパス通路63,65,67と、排気切替弁66、吸気切替弁64、及び、他の制御弁(第3制御弁68)を含む複数の制御弁と、を備えた内燃機関おいて、その「他の制御弁(第3制御弁68)」が正常に作動しているか否かを判定することができる。
 更に、第1装置において、
 前記異常判定手段は、前記第3制御弁68は異常である旨の判定を行った場合(図10のステップ1038)、前記第1制御弁66及び前記第2制御弁64は正常である旨の推定を行う(図10のステップ1034、ステップ1036及びステップ1040)ように構成されている。
 更に、第1装置において、
 前記制御弁作動手段は、前記機関10が前記第2運転領域AR2にて運転されている場合(図10のステップ1002にて「Yes」と判定され、且つ、ステップ1016にて「Yes」と判定された場合)、前記第1コンプレッサ61aが前記第1コンプレッサ61aに導入される空気を圧縮して排出するように前記第1制御弁を作動させるように構成され(図3(A)乃至図3(C)を参照。)、
 前記異常判定手段は、
 前記機関10が前記第2運転領域AR2にて運転されている場合(上記参照。)、前記第3制御弁68は正常である旨の判定を行ったとき(図10のステップ1020での「No」との判定、及び、ステップ1024又はステップ1030)、前記第1コンプレッサ下流圧Pfcdown(Pim+PD)が前記第1閾値圧力(Pc−MG)よりも大きければ(図10のステップ1018にて「Yes」と判定されれば)前記第1制御弁66が異常であり且つ前記第2制御弁64は正常である旨の判定を行い(図10のステップ1028及びステップ1032)、同第1コンプレッサ下流圧Pfcdownが同第1閾値圧力以下であれば(図10のステップ1018にて「No」と判定されれば)前記第1制御弁66及び前記第2制御弁64の何れか一方が異常である旨の判定を行う(図10のステップ1026、並びに、図11のステップ1105及びステップ1125)、
 ように構成されている。
(第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態に係る制御弁異常判定装置(以下、「第2装置」とも称呼する。)について説明する。
<装置の概要>
 第2装置は、第1装置が適用される内燃機関10と同様の内燃機関(図1を参照。)に適用される。
<装置の作動の概要>
 第2装置は、以下の点のみにおいて第1装置と相違する。
 即ち、第2装置は、第1装置において「排気切替弁66及び吸気切替弁64の何れかが異常である」旨の判定が行われたとき(図10のステップ1026、並びに、図11のステップ1105及びステップ1125を参照。)、所定の異常判定条件が成立すれば、排気切替弁66の開度を強制的に変更するための指示信号を排気切替弁アクチュエータ66aに送る。そして、第2装置は、この指示信号を排気切替弁アクチュエータ66aに送る前後における過給圧の変化が所定値以上であるか否かに基づき、「吸気切替弁64が異常であるか否か」及び「排気切替弁66が異常であるか否か」を判定する。更に、第2装置は、上記判定の結果を操作者に対して通知するとともに、退避運転を実行する。
<制御弁の異常判定>
 次いで、第2装置における制御弁の異常判定方法について説明する。
 第2装置は、「排気切替弁66及び吸気切替弁64の何れか一方が異常である」旨の判定がなされたとき、「機関10が第2運転領域AR2において運転されている」ことを含む異常判定条件が成立していれば、排気切替弁66(実際には、排気切替弁アクチュエータ66a)に対してその開度を変更させる指示(開度変更指示)を与える。そして、第2装置は、その開度変更指示が与えられる「前」の時点における過給圧Pim0と、その開度減少指示が与えられた「後」の時点における過給圧Pim1と、を取得する。
 そして、第2装置は、その開度変更指示を与える前後の過給圧Pimの変化量(|Pim1−Pim0|)が所定値Pimth以上であると、「吸気切替弁64は異常である」旨の判定を行う。一方、第2装置は、変化量(|Pim1−Pim0|)が所定値Pimth未満であると、「排気切替弁66は異常である」旨の判定を行う。以下、この判定方法を「異常判定方法3」と称呼する。
 上記「開度変更指示」には、排気切替弁66の開度を「増大」させる指示と、排気切替弁66の開度を「減少」させる指示と、が含まれる。しかし、何れの指示が排気切替弁66に与えられた場合であっても、異常判定方法の原理は同じである。従って、以下、排気切替弁66の開度を「増大」させる指示(開度増大指示)が排気切替弁66に与えられた場合を例にとりながら、上記異常判定方法3によって「吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れが異常であるか」を判定できる理由について、以下に示した順序に従って説明する。
 なお、第2装置は、上述した多重異常除外前提に従い、吸気切替弁64及び排気切替弁66の両者に同時に異常が発生することを想定していない。更に、この多重異常除外前提に従えば、「吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れかが異常である」旨の判定がなされているとき、排気バイパス弁68は正常であると判断することができる。
<説明順序>
(場合2−1)吸気切替弁64が異常であり、排気切替弁66は正常である場合
(場合2−2)排気切替弁66が異常であり、吸気切替弁64は正常である場合
<説明>
(場合2−1)吸気切替弁64が異常であり、排気切替弁66は正常である場合
 機関10が第2運転領域AR2にて運転されている場合、吸気切替弁64は「全閉」状態となるはずである(図3(B)を参照。)。従って、上述した場合1−2と同様、これらの運転領域において吸気切替弁64が異常であると、吸気切替弁64は開いた状態(即ち、吸気切替弁開異常状態)となる。
 この場合、図5に示したように、吸気切替弁64が「吸気切替弁開異常状態」となっているから、高圧段コンプレッサ61aは新気Inを圧縮することができない。一方、排気バイパス弁68は正常であるから、吸気切替弁64の状態に関わらず低圧段コンプレッサ62aは新気Inを圧縮することができる。即ち、このとき、「低圧段過給機62のみ」が過給することができる。
 以下、便宜上、「高圧段コンプレッサ61aに導入される直前の新気Inの圧力」に対する「高圧段コンプレッサ61aを通過した直後の新気Inの圧力」の比を、「高圧段過給機圧力比」と称呼する。更に、「低圧段コンプレッサ62aに導入される直前の新気Inの圧力」に対する「低圧段コンプレッサ62aを通過した直後の新気Inの圧力」の比を、「低圧段過給機圧力比」と称呼する。このとき、過給圧Pimは、「高圧段過給機圧力比と低圧段過給機圧力比との積」を「機関の外部から機関に流入する空気の圧力(一般に大気圧)」に乗算することによって得られる。
 いま、排気切替弁66に対して開度増大指示が与えられる前の期間、排気切替弁66の開度は、所定の開度Oecv1に維持されていると仮定する。この場合、上述したように、新気Inは高圧段コンプレッサ61aによっては圧縮されないから、高圧段過給機圧力比は「1」である。従って、過給圧Pimは低圧段過給機圧力比に大気圧を乗じた値に略等しい。
 ここで、第2装置が排気切替弁66に対してその開度を開度Oecv2に変更(増大)する指示を与えると、排気切替弁66は正常であるから、排気切替弁66の開度はこの指示に応じて変化する。即ち、排気切替弁66の開度は、開度Oecv1から開度Oecv2へと変化(増大)する。
 排気切替弁66の開度が増大すると、図6を参照しながら説明したように(場合1−3を参照。)、高圧段タービン61bに供給される排ガスExのエネルギが減少する。しかし、本例においては高圧段コンプレッサ61aは新気Inを圧縮できないので、高圧段過給機圧力比は変化しない。即ち、高圧段過給機圧力比は「1」に維持される。
 一方、排気切替弁66の開度が増大すると、低圧段タービン62bに直接導入される排ガスExの量が増大するから、低圧段タービン62bに供給される排ガスExのエネルギが増大する。そのため、低圧段過給機圧力比は増大する。
 従って、排気切替弁66の開度が「増大」させられると、過給圧Pimは「増大」する。これに対し、上記説明から理解されるように、排気切替弁66の開度が「減少」させられると、過給圧Pimは「減少」する。
(場合2−2)排気切替弁66が異常であり、吸気切替弁64は正常である場合
 上述したように、「排気切替弁66及び吸気切替弁64の何れか一方が異常である」旨の判定がなされるのは、吸気切替弁64が「吸気切替弁開異常状態」になっている場合と、排気切替弁66の状態が「大開度の開異常状態」となっている場合と、の二つの場合である。従って、「排気切替弁66及び吸気切替弁64の何れか一方が異常である」旨の判定がなされたとき、排気切替弁66が異常であれば、その排気切替弁66の状態は「大開度の開異常状態」となっている(上記場合1−2及び場合1−3を参照。)。なお、このとき、上述したように、排気切替弁66の開度は「第1コンプレッサ駆動不能範囲内の開度」となっている。
 排気切替弁66が「大開度の開異常状態」となるとき、排気切替弁66は、第1コンプレッサ駆動不能範囲内の開度にて固着している可能性がある。或いは、このとき、排気切替弁66は、第1コンプレッサ駆動不能範囲内の開度においてのみ作動することができる(即ち、取り得る開度が第1コンプレッサ駆動不能範囲内の開度に制限される)状態となっている可能性もある。以下、この二つの可能性について、場合を分けて説明する。
 先ず、排気切替弁66が固着している場合、排気切替弁66に開度増大指示が与えられても、排気切替弁66の開度は変化しない。そのため、高圧段過給機圧力比及び低圧段過給機圧力比の双方が変化しない。従って、過給圧Pimは変化しない。
 次いで、排気切替弁66の開度が第1コンプレッサ駆動不能範囲内に制限されている場合、排気切替弁66に開度増大指示が与えられると、排気切替弁66の開度は変化し得る。しかし、このとき、排気切替弁66の開度は第1コンプレッサ駆動不能範囲内に制限されているから、排気切替弁66の開度が変化したとしても、低圧段コンプレッサ62aに導入される排ガスExの流量(排ガスExのエネルギ)の変化量は小さい。
 一方、排気切替弁66の開度が変化すると、高圧段コンプレッサ61aに導入される排ガスExのエネルギも変化する。しかし、図7に示したように、排気切替弁66は大開度の開異常状態となっているから、高圧段コンプレッサ61aにおいて過給はなされない。換言すると、高圧段コンプレッサ61aに導入される排ガスExのエネルギは、新気Inを圧縮する仕事として消費されない。従って、高圧段コンプレッサ61aに導入された排ガスExは、そのエネルギを実質的に減ずることなく高圧段コンプレッサ61aを通過し、低圧段コンプレッサ62aに向かう。
 これらの結果、排気切替弁66の開度が第1コンプレッサ駆動不能範囲内にて変化しても、低圧段コンプレッサ62aに導入される排ガスExのエネルギは実質的に変化しない。従って、低圧段過給機圧力比は実質的に変化しない。
 更に、このとき、高圧段コンプレッサ61aは新気Inを圧縮することができないから、排気切替弁66に対して開度増大指示が与えられる前後において、高圧段過給機圧力比は「1」に維持される。
 従って、排気切替弁66の開度が第1コンプレッサ駆動不能範囲内に制限されている場合、排気切替弁66の開度が変化しても、過給圧Pimは変化しない。
 このように、排気切替弁66が異常である場合に排気切替弁66に開度増大指示が与えられたとき、排気切替弁66が作動可能であるか否かに関わらず、過給圧Pimは実質的に変化しない。これに対し、上記説明から理解されるように、排気切替弁66に対して開度を「減少」する指示が与えられても、過給圧Pimは実質的に変化しない。
 従って、排気切替弁66に対してその開度を変更させる指示が与えられたときに過給圧Pimが変化すれば(過給圧Pim0と過給圧Pim1との差の絶対値が所定値以上であれば)、「吸気切替弁64は異常である」旨の判定を行うことができる。一方、このときに過給圧Pimが変化しなければ(過給圧Pim0と過給圧Pim1との差の絶対値が所定値より小さければ)、「排気切替弁66は異常である」旨の判定を行うことができる(上記異常判定方法3を参照。)。
<実際の作動>
 次いで、第2装置の実際の作動について説明する。
 第2装置は、上述した図9乃至図12にフローチャートによって示した処理に加えて図13及び図14にフローチャートによって示す処理を実行する点においてのみ、上記第1装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
 第2装置は、第1装置と同様、図9乃至図11に示したルーチンを所定時間が経過する毎に実行し、図12に示したルーチンを任意の気筒のクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角度θgに一致する毎に繰り返し実行するようになっている。ここで、図10に示したルーチンにおいて、吸気切替弁開放フラグXACVOPの値が「1」に設定された(図10のステップ1018にて「No」と判定されることにより、続くステップ1022及びステップ1024を経てステップ1026の処理が実行された)と仮定する。
 なお、このとき、CPU81が所定のタイミングにて図11のルーチンを実行すると、機関10の操作者に対して「吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れか一方が異常である」旨の警報が発せられる(図11のステップ1105及びステップ1125を参照。)。
 CPU81は、所定時間が経過する毎に図13にフローチャートによって示した「追加異常判定ルーチン」を実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れが異常であるかを特定する。
 具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて図13のステップ1300から処理を開始してステップ1305に進み、吸気切替弁開放フラグXACVOPの値が「1」であるか否かを判定する。上記仮定に従えば、現時点の吸気切替弁開放フラグXACVOPの値は「1」であるから、CPU81は、ステップ1305にて「Yes」と判定してステップ1310に進む。
 CPU81は、ステップ1310にて、「吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れが異常であるかを特定するための異常判定条件」が成立したか否かを判定する。この異常判定条件は、「機関10が第2運転領域AR2にて運転されている」ときに成立する条件である。即ち、この異常判定条件は、機関10が「高圧段過給機61(第1過給機)及び低圧段過給機62(第2過給機)」の双方が過給することができる運転領域にて運転されているとき、成立する。
 この異常判定条件は、「今回の運転開始後(イグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更された後)において一度も制御弁の異常判定がなされていない」ことを条件の一つとして含んでもよい。
 現時点において上記異常判定条件が成立していなければ、CPU81はステップ1310にて「No」と判定し、ステップ1395に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、現時点において異常判定条件が成立していると、CPU81はステップ1310にて「Yes」と判定して、ステップ1315に進む。以下、現時点において上記異常判定条件が成立していると仮定して、説明を続ける。
 CPU81は、ステップ1315にて、スロットル弁33の開度を全開にするようにスロットル弁アクチュエータ33aに指示を与える。次いで、CPU81は、ステップ1320に進み、現時点における過給圧Pimを取得するとともに、取得した過給圧Pimを「第1の値としての基準過給圧Pim0」に格納して、ステップ1325に進む。ここで、便宜上、この時点は「第1時点」とも称呼され、この第1時点における排気切替弁66の開度は「第1開度Oecv1」とも称呼される。
 次に、CPU81は、ステップ1325にて、排気切替弁66の開度を第2開度Oecv2へと変更させる指示を排気切替弁アクチュエータ66aに与える。CPU81は、その後、所定時間が経過するまで待機する。第2開度Oecv2は、実際の排気切替弁66の開度が第1開度Oecv1から第2開度Oecv2へと変化したとき、過給圧Pimが充分に大きい量だけ変化する値に選択される。例えば、CPU81は、第1開度Oecv1が「排気切替弁66の最大開度である全開開度」の1/2(半分)よりも小さければ、第2開度Oecv2として「第1開度Oecv1よりも大きい開度(例えば、全開開度)」を設定する。一方、CPU81は、第1開度Oecv1が排気切替弁66の全開開度の1/2以上であれば、第2開度Oecv2として「第1開度Oecv1よりも小さい開度(例えば、全閉開度)」を設定する。ここで、排気切替弁66に対してその開度を変更させる指示が与えられてから上記所定時間が経過した時点を、便宜上、「第2時点」とも称呼する。
 第2時点が到来すると、CPU81はステップ1330に進み、その第2時点における過給圧Pimを取得するとともに、取得した過給圧Pimを「第2の値としての判定用過給圧Pim1」に格納する。次いで、CPU81は、ステップ1335に進み、判定用過給圧Pim1と基準過給圧Pim0との差の絶対値が閾値過給圧Pimth以上であるか否かを判定する。この閾値過給圧Pimthは、閾値変化量とも称呼される値であり、「排気切替弁66が正常である場合に得られる判定用過給圧Pim1と基準過給圧Pim0との差の絶対値の最小値」に設定されている。
(仮定F)吸気切替弁64が異常であり、排気切替弁64は正常である場合
 この場合、上述したように、排気切替弁66の開度が増大させられると過給圧Pimは閾値過給圧Pimth以上増大し、排気切替弁66の開度が減少させられると過給圧Pimは閾値過給圧Pimth以上減少する。
 従って、上記仮定Fに従えば、CPU81は、ステップ1335にて「Yes」と判定してステップ1340に進み、吸気切替弁異常フラグXACVの値に「1」を設定する。次いで、CPU81は、ステップ1345に進んで排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値に「0」を設定し、続くステップ1350にて排気切替弁小開度異常フラグXECVIOの値に「0」を設定する。その後、CPU81は、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 更に、CPU81は、所定時間が経過する毎に図14にフローチャートによって示した「追加異常通知ルーチン」を実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、吸気切替弁64及び排気切替弁66の何れが異常であるかを、機関10の操作者に通知する。
 具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて図14のステップ1400から処理を開始してステップ1410に進み、吸気切替弁異常フラグXACVの値が「1」であること、及び、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値が「0」であることの双方が成立するか否かを判定する。現時点における吸気切替弁異常フラグXACVの値は「1」であり、且つ、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値は「0」であるから、CPU81は、ステップ1410にて「Yes」と判定してステップ1420に進み、「吸気切替弁64が異常である」旨を機関10の操作者に通知する。この通知は、第1装置と同様、図示しない警報ランプを点等すること等によって実行される。次いで、CPU81は、ステップ1430に進んで異常発生フラグXEMGの値に「1」を設定し、ステップ1495に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 このように、吸気切替弁64が異常である場合(即ち、吸気切替弁異常フラグXACVの値が「1」であるとき)、機関10の操作者に対して「吸気切替弁64が異常である」旨の警報が発せられる。
 更に、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が上記クランク角度θgに一致すると、図12のステップ1200から処理を開始して、第1装置において仮定Bが成立する場合と同様、ステップ1210、ステップ1240、及び、ステップ1230をこの順に経由し、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。このとき、退避運転が実行される。
 このように、吸気切替弁64が異常であるとき、機関10の操作者に対して「吸気切替弁64が異常である旨」の警告が通知されるとともに、退避運転が実行される。
(仮定G)排気切替弁66が異常であり、吸気切替弁64は正常である場合
 この場合、上述したように、排気切替弁66の開度を変更する指示を排気切替弁アクチュエータ66aに与えても過給圧Pimは実質的に変化しないから、判定用過給圧Pim1と基準過給圧Pim0との差の絶対値は閾値過給圧Pimthよりも小さくなる。
 このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図13のステップ1300から処理を開始すると、上記異常判定条件が成立していれば、ステップ1305乃至1330を経てステップ1335に進む。ここで、上記仮定Gに従えば、CPU81は、ステップ1335にて「No」と判定してステップ1355に進み、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値に「1」を設定する。次いで、CPU81は、ステップ1360にて吸気切替弁異常フラグXACVの値に「0」を設定する。その後、CPU81は、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 更に、このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図14のステップ1400から処理を開始すると、ステップ1410に進む。現時点における吸気切替弁異常フラグXACVの値は「0」であり、且つ、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値は「1」であるから、CPU81は、ステップ1410にて「No」と判定してステップ1440に進み、吸気切替弁異常フラグXACVの値が「0」であること、及び、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値が「1」であることの双方が成立するか否かを判定する。
 上述したように、現時点における吸気切替弁異常フラグXACVの値は「0」であり、且つ、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値は「1」であるから、CPU81は、ステップ1440にて「Yes」と判定してステップ1450に進み、「排気切替弁66が異常である」旨を機関10の操作者に通知する。この通知は、上記同様、図示しない警報ランプを点等すること等により実行される。次いで、CPU81は、ステップ1430に進んで異常発生フラグXEMGの値に「1」を設定し、ステップ1495に進んで本ルーチンを一旦終了する。
 なお、ステップ1440における判定がなされるときに上記条件が成立しない場合、CPU81は、ステップ1440にて「No」と判定する。その後、CPU81は、ステップ1495に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、このとき、本ルーチンにおける操作者への警報は発せられない。このような状況は、例えば、図10のステップ1020にて「Yes」と判定された結果、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値が「0」に設定され(ステップ1034)、吸気切替弁異常フラグXACVの値が「0」に設定された(ステップ1040)場合等に生じ得る。
 このように、排気切替弁66に異常(大開度の開異常状態)が発生した場合(即ち、排気切替弁大開度異常フラグXECVFOの値が「1」であるとき)、機関10の操作者に対して「排気切替弁66が異常(大開度の開異常状態)である」旨の警報が発せられる。
 更に、このとき、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が上記クランク角度θgに一致すると、図12のステップ1200から処理を開始して、上述した仮定Fと同様、ステップ1210、ステップ1240、及び、ステップ1230をこの順に経由し、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。このとき、退避運転が実行される。
 このように、排気切替弁66が異常であるとき、機関10の操作者に対して「排気切替弁66が異常である」旨の警告が通知されるとともに、退避運転が実行される。
 以上、説明したように、第2装置は、上記異常判定方法3を用いて第1制御弁66及び第2制御弁64の何れが異常であるかを特定する。
 即ち、第2装置において、
 前記異常判定手段は、
 前記過給圧異常状態が発生しており(図10のステップ1004にて「Yes」と判定されており)、且つ、前記第1コンプレッサ下流圧Pfcdown(=Pim+PD)が前記第1閾値圧力(Pc−MG)以下である場合(図10のステップ1018にて「No」と判定されている場合)、前記機関10が前記第2運転領域AR2にて運転されていることを含む異常判定条件が成立している期間(図13のステップ1310にて「Yes」と判定されている期間)において、前記取得される過給圧Pimが大きくなるにつれて大きくなる過給圧相当値(本例においては過給圧Pim)を第1の値Pim0として取得し(図13のステップ1320)、「同第1の値Pim0を取得した時点以降の第1時点」にて前記第1制御弁66の開度が「同第1の値Pim0を取得した時点における開度である第1開度Oecv1とは異なる第2開度Oecv2」に一致するように同第1制御弁Pim0を作動させ(図13のステップ1325)、同第1時点から所定時間が経過した後の第2時点における同取得される過給圧相当値を第2の値Pim1として取得し(図13のステップ1330)、
 前記第2の値Pim1と前記第1の値Pim0との差である過給圧相当値変化量の絶対値が所定の閾値変化量Pimth以上である場合(図13のステップ1335にて「Yes」と判定される場合)、「前記第1制御弁66が正常であり且つ前記第2制御弁64が異常である」旨の判定を行い(図13のステップ1340、ステップ1345及びステップ1350)、同過給圧相当値変化量の絶対値が前記閾値変化量Pimthよりも小さい場合(図13のステップ1335にて「No」と判定されるとき)、「前記第1制御弁66が異常であり且つ前記第2制御弁64が正常である」旨の判定を行う(図13のステップ1355及びステップ1360)、
 ように構成される。
 このように、第2装置は、「第1制御弁66及び第2制御弁64の何れかが異常である」旨の判定がなされたとき、第1制御弁66及び第2制御弁64の何れが異常であるかを特定することができる。
 ここで、上述したように、前記異常判定手段が「第1制御弁66が正常であり且つ第2制御弁64が異常である」旨の判定を行っているとき、第2制御弁64の開度は、「第2制御弁64が第2通路部63を遮断することができない開度」となっていると判定することもできる(図13のステップ1340)。
 更に、前記異常判定手段が「第1制御弁66が異常であり且つ第2制御弁64が正常である」旨の判定を行っているとき、第1制御弁66の開度は、「第1制御弁66が正常であるときの開度とは異なる開度であり、且つ、前記閾値開度から第1通路部65を完全に開放する開度である全開開度までの開度範囲内の開度(即ち、大開度の開異常状態)」となっていると判定することもできる(図13のステップ1360)。
 更に、第2装置において、
 前記異常判定手段は、前記過給圧相当値として前記過給圧Pimを取得するように構成されている(図13の1320及びステップ1330)。
 ところで、上述した第1装置及び第2装置の「双方」において、
 前記制御弁作動手段は、前記機関10が前記第1運転領域AR1にて運転されているとき、前記第1制御弁66の開度が前記全閉開度となるように前記第1制御弁66を作動させるように構成されている(図3(B)を参照。)。
 更に、第1装置及び第2装置の双方において、
 前記機関10が前記第2運転領域AR2にて運転されているとき、
 前記第1制御弁66は、指示信号に応答して前記第1通路部65の流路面積を変更するように構成され、
 前記制御弁作動手段又は前記異常判定手段は、前記第1制御弁駆動手段(排気切替弁アクチュエータ66a)に前記指示信号を送出することにより前記第1制御弁66の開度を変更するように構成されている(図3(B)を参照。)。
 本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
 例えば、上記第1実施形態及び上記第2実施形態においては、コンプレッサ間圧力センサ72は、第1コンプレッサと第2コンプレッサとの間の吸気通路上に設けられている。しかし、コンプレッサ間圧力センサ72は、第2通路部63であって第2制御弁64よりも上流側に設けられてもよい。
 更に、上記第2実施形態においては、「前記過給圧相当値」として前記第1コンプレッサよりも下流側の吸気通路内の空気の圧力である「過給圧」が取得されている。しかし、第2装置は、前記過給圧相当値として前記機関に導入される空気の量である「新気量」を取得するように構成されてもよい。また、過給圧相当値として取得される過給圧は、インタークーラ34とスロットル弁33との間の吸気通路内の圧力であってもよい。
 加えて、第2実施形態においては、第1制御弁(排気切替弁66)に対してその開度Oecvを変更させる指示を与えるとき(図13のステップ1325)、第1開度Oecv1が常に充分に小さければ(即ち、第1開度Oecv1が充分に小さくなるような運転条件であることが図13のステップ1310における異常判定条件に含まれていれば)、第2開度Oecv2が「現在の開度である第1開度Oecv1」よりも必ず大きくなる(例えば、全開開度に一致する)ように、第1制御弁に対して指示を与えてもよい。
 同様に、第2実施形態において、第1開度Oecv1が常に充分に大きい場合(即ち、第1開度Oecv1が充分に大きくなるような運転条件であることが図13のステップ1310における異常判定条件に含まれているとき)、第2開度Oecv2が「現在の開度である第1開度Oecv1」よりも必ず小さくなる(例えば、全閉開度に一致する)ように、第1制御弁に対して指示を与えてもよい。
 更に、第2実施形態において、図13のステップ1310にて成立しているか否かが判定される異常判定条件は、機関10の要求トルクが所定の閾値トルク以下である(即ち、機関10が減速運転されている。)ことを条件の一つとして含んでもよい。但し、この減速運転の際に、上述した「機関10が第2運転領域AR2(新気量Gaが第1過給機61及び第2過給機62の双方を駆動することができる量となる運転領域)にて運転されていること」との条件は成立している必要がある。
 上記「減速状態」にて機関が運転されているときに第1制御弁64の開度を変更することにより、第1制御弁64の開度が変化することによる機関の出力トルクの変動を、操作者に「意図しないトルク変動」であると認識され難くすることができる。その結果、機関のドライバビリティを良好に維持しながら第1制御弁66及び第2制御弁64の何れが異常であるかを判定することができる。
 更に、上記要求トルクは、「アクセルペダル開度Accp」、「機関回転速度NE」、及び、「燃料供給量Q」等に基づいて求めることができる。換言すると、上記条件は、アクセルペダル開度Accpが所定閾値開度Accpth以下であるときに成立する条件であってもよく、アクセルペダル開度Accp及び機関回転速度NEにより定まる運転状態が「アクセルペダル開度Accp及び機関回転速度NEにより表される所定の減速領域」の中にあるときに成立する条件であってもよく、アクセルペダル開度Accp及び機関回転速度NE等により定まる燃料供給量Qが「減速状態を表す所定の燃料供給量閾値」以下の場合に成立する条件であってもよい。
 更に、第2実施形態においては、第1制御弁66の開度を変更する前の時点において、スロットル弁33が全開状態となるように構成されている(図13のステップ1315を参照。)。しかし、第2装置においては、第1制御弁66の開度を変更する際に必ずしもスロットル弁33を全開状態にしなくてもよい。

Claims (11)

  1. 内燃機関の排気通路に配設される第1タービンと、同機関の吸気通路に配設されるとともに同排気通路を流れる排ガスによって同第1タービンが駆動されることによって駆動される第1コンプレッサと、を備える第1過給機と、
     前記第1タービンよりも前記排気通路の下流側に配設される第2タービンと、前記第1コンプレッサよりも前記吸気通路の上流側に配設されるとともに前記排ガスによって同第2タービンが駆動されることによって駆動される第2コンプレッサと、を備える第2過給機と、
     一端が前記第1タービンよりも上流側において前記排気通路に接続されるとともに他端が同第1タービンと前記第2タービンとの間において同排気通路に接続される第1通路部と、
     前記第1通路部に配設されるとともにその開度に応じて同第1通路部の流路面積を変更する第1制御弁と、
     一端が前記第1コンプレッサと前記第2コンプレッサとの間において前記吸気通路に接続されるとともに他端が同第1コンプレッサよりも下流側において同吸気通路に接続される第2通路部と、
     前記第2通路部に配設される第2制御弁であって、同第2通路部の同第2制御弁よりも上流側の空気の圧力が同第2制御弁よりも下流側の空気の圧力よりも第1圧力以上大きいとき同第2通路部を空気が通流可能となるように開放し、同第2通路部の同第2制御弁よりも上流側の空気の圧力が同第2制御弁よりも下流側の空気の圧力よりも同第1圧力以上大きくないとき同第2通路部を空気が通流不能となるように遮断する第2制御弁と、
     を備えた内燃機関に適用され、
     前記機関の外部から前記燃焼室へ導入される空気の量である新気量が第1閾値新気量以下である第1運転領域にて前記機関が運転されている場合、前記第1コンプレッサが前記第1コンプレッサに導入される空気を圧縮して排出するように前記第1制御弁を作動させる制御弁作動手段と、
     前記第1コンプレッサと前記第2コンプレッサとの間の吸気通路内の空気の圧力であるコンプレッサ間圧力と、前記第1コンプレッサよりも下流側であり且つ前記第1コンプレッサと前記燃焼室との間に存在する圧力損失発生部材よりも上流側の吸気通路内の空気の圧力である第1コンプレッサ下流圧と、前記圧力損失発生部材よりも下流側の吸気通路内の空気の圧力である過給圧と、を取得する圧力取得手段と、
     前記機関の運転状態に基づいて定まる参照過給圧よりも前記取得される過給圧が第2圧力以上小さい状態である過給圧異常状態が発生している場合、
     前記機関が前記第1運転領域にて運転されているときに前記第1コンプレッサ下流圧が前記コンプレッサ間圧力以上の第1閾値圧力よりも大きければ前記第1制御弁が異常であり且つ前記第2制御弁は正常である旨の判定を行い、
     前記機関が前記第1運転領域にて運転されているときに同第1コンプレッサ下流圧が同第1閾値圧力以下であれば前記第1制御弁及び前記第2制御弁の何れか一方が異常である旨の判定を行う、異常判定手段と、
     を備えた内燃機関の制御弁異常判定装置。
  2. 請求の範囲1に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置において、
     前記圧力取得手段は、
     前記圧力損失発生部材によって生じる圧力損失量を推定するとともに、前記過給圧を実際に検出することにより取得し、同推定される圧力損失量と同検出される過給圧との和を前記第1コンプレッサ下流圧として取得するように構成された制御弁異常判定装置。
  3. 請求の範囲1又は請求の範囲2に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置であって、
     前記機関は、更に、
     一端が前記第1タービンと前記第2タービンとの間において前記排気通路に接続されるとともに他端が前記第2タービンの下流側において同排気通路に接続される第3通路部と、
     前記第3通路部に配設されるとともにその開度に応じて同第3通路部の流路面積を変更する第3制御弁と、
     を備え、
     前記制御弁作動手段は、
     前記機関が前記第1運転領域にて運転されているか又は前記新気量が前記第1閾値新気量よりも大きく且つ同第1閾値新気量よりも大きい第2閾値新気量以下である第2運転領域にて運転されている場合、前記第3通路部を排ガスが通流不能となるように前記第3制御弁を作動させ、前記新気量が前記第2閾値新気量よりも大きい第3運転領域にて前記機関が運転されている場合、前記第3通路部を排ガスが通流可能となるように前記第3制御弁を作動させるように構成され、
     前記異常判定手段は、
     前記機関が前記第2運転領域にて運転されている場合に、前記過給圧異常状態が発生しているとき、
     前記コンプレッサ間圧力が所定の第2閾値圧力以上であれば、前記第3制御弁は正常である旨の判定を行い、
     前記コンプレッサ間圧力が前記第2閾値圧力よりも小さければ、前記第3制御弁は異常である旨の判定を行うように構成された、
     制御弁異常判定装置。
  4. 請求の範囲3に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置において、
     前記異常判定手段は、
     前記第3制御弁は異常である旨の判定を行った場合、前記第1制御弁及び前記第2制御弁は正常である旨の推定を行うように構成された制御弁異常判定装置。
  5. 請求の範囲3又は請求の範囲4に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置において、
     前記制御弁作動手段は、
     前記機関が前記第2運転領域にて運転されている場合、前記第1コンプレッサが前記第1コンプレッサに導入される空気を圧縮して排出するように前記第1制御弁を作動させるように構成され、
     前記異常判定手段は、
     前記機関が前記第2運転領域にて運転されている場合、前記第3制御弁が正常である旨の判定を行ったとき、前記第1コンプレッサ下流圧が前記第1閾値圧力よりも大きければ前記第1制御弁が異常であり且つ前記第2制御弁は正常である旨の判定を行い、同第1コンプレッサ下流圧が同第1閾値圧力以下であれば前記第1制御弁及び前記第2制御弁の何れか一方が異常である旨の判定を行う、
     ように構成された制御弁異常判定装置。
  6. 請求の範囲1乃至請求の範囲5の何れか一項に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置において、
     前記異常判定手段は、
     前記過給圧異常状態が発生しており、且つ、前記第1コンプレッサ下流圧が前記第1閾値圧力以下である場合、前記機関が前記第2運転領域にて運転されていることを含む異常判定条件が成立している期間において、前記取得される過給圧が大きくなるにつれて大きくなる過給圧相当値を第1の値として取得し、同第1の値を取得した時点以降の第1時点にて前記第1制御弁の開度が同第1の値を取得した時点における開度である第1開度とは異なる第2開度に一致するように同第1制御弁を作動させ、同第1時点から所定時間が経過した後の第2時点における同取得される過給圧相当値を第2の値として取得し、
     前記第2の値と前記第1の値との差である過給圧相当値変化量の絶対値が所定の閾値変化量以上である場合、前記第1制御弁が正常であり且つ前記第2制御弁が異常である旨の判定を行い、同過給圧相当値変化量の絶対値が前記閾値変化量よりも小さい場合、前記第1制御弁が異常であり且つ前記第2制御弁が正常である旨の判定を行う、
     ように構成された制御弁異常判定装置。
  7. 請求の範囲6に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置において、
     前記異常判定手段は、前記過給圧相当値として前記過給圧を取得するように構成された制御弁異常判定装置。
  8. 請求の範囲6に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置において、
     前記異常判定手段は、前記過給圧相当値として前記新気量を取得するように構成された制御弁異常判定装置。
  9. 請求の範囲1乃至請求の範囲8の何れか一項に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置において、
     前記制御弁作動手段は、
     前記機関が前記第1運転領域にて運転されているとき、前記第1制御弁の開度が前記全閉開度となるように同第1制御弁を作動させるように構成された制御弁異常判定装置。
  10. 請求の範囲1乃至請求の範囲9の何れか一項に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置において、
     前記第1制御弁は、指示信号に応答して前記第1通路部の流路面積を変更するように構成され、
     前記制御弁作動手段又は前記異常判定手段は、前記第1制御弁駆動手段に前記指示信号を送出することにより前記第1制御弁の開度を変更するように構成された制御弁異常判定装置。
  11. 請求の範囲1乃至請求の範囲10の何れか一項に記載の内燃機関の制御弁異常判定装置において、
     前記第2制御弁は、弁体と、前記弁体が着座する着座部と、前記弁体を前記着座部に向けて付勢する付勢手段と、を備え、前記第2通路部の同第2制御弁よりも上流側の空気の圧力が同第2制御弁よりも下流側の空気の圧力よりも前記第1圧力以上大きくないとき同弁体が同付勢手段の付勢力によって同着座部に着座する第1位置に移動せしめられることにより同第2通路部を遮断し、同第2通路部の同第2制御弁よりも上流側の空気の圧力が同第2制御弁の下流側の空気の圧力よりも同第1圧力以上大きいとき同弁体が同付勢手段の付勢力に抗して前記第1位置と異なる第2位置に移動せしめられることにより同第2通路部を空気が通流可能となるように開放するように構成された弁であることを特徴とする制御弁異常判定装置。
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