JP2014074386A - 異常検出装置及び異常検出方法 - Google Patents

異常検出装置及び異常検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ウェイストゲートバルブの異常を高い精度の下で検出することが可能な異常検出装置及び異常検出方法を提供する。
【解決手段】異常検出装置３０は、ブースト圧センサー２５からブースト圧、吸気温度センサー２６から吸気温度、回転速度センサー２７からエンジン１０の回転速度を取得する。異常検出装置３０は、上記ブースト圧、吸気温度、回転速度、及びエンジン１０の排気量に基づいてエンジンの作動ガスを演算し、その演算値に基づいてウェイストゲートバルブ２３の異常を判断する。
【選択図】図１

Description

本開示の技術は、ウェイストゲートバルブの異常検出装置及び異常検出方法に関する。
従来から、ターボチャージャーには、タービンを迂回するウェイストゲート通路とウェイストゲート通路に配設されるウェイストゲートバルブとを備えたものが知られている。ウェイストゲートバルブは、排気ガスの圧力が所定値を超えたときにウェイストゲート通路を開放して、タービンに流入する排気ガスを抑制する。
ウェイストゲートバルブの異常を検出する技術には、例えば、ブースト圧の検出値が限度値を超えたか否かを判断し、検出値が限度値を超えたときに異常であることを示す技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２９３３０２号公報
しかしながら、ターボチャージャーの回転数が等しい運転状態であっても、ブースト圧の検出値が異なることが少なくない。そのため、ウェイストゲートバルブの異常検出の精度を高める点において、上述した技術には、依然として改善の余地がある。
本開示の技術は、ウェイストゲートバルブの異常を高い精度の下で検出することが可能な異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する異常検出装置は、エンジンの回転速度と、ブースト圧と、吸気温度とを取得する取得部と、前記取得された各値を用いて前記エンジンの作動ガスの質量流量を演算する演算部と、前記演算された演算値が正常値でないときにウェイストゲートバルブが異常であると判断する判断部と、を備える。
また、上記課題を解決する異常検出方法は、エンジンの回転速度と、ブースト圧と、吸気温度とを取得し、前記取得された各値を用いて作動ガスの質量流量を演算し、前記演算された演算値が正常値でないときにウェイストゲートが異常であると判断する。
これらの構成によれば、ブースト圧、吸気温度、エンジンの回転速度を用いて作動ガスの質量流量を演算し、その演算値に基づいてウェイストゲートバルブの異常が判断される。すなわち、ウェイストゲートバルブの異常を検出するうえでブースト圧に加えて吸気温度が考慮されることで、大気温度に応じた条件の下でウェイストゲートバルブの異常が検出される。その結果、ウェイストゲートバルブの異常が高い精度の下で検出される。
上記異常検出装置について、前記判断部は、前記エンジンの運転状態ごとに前記正常値が規定されたデータを用い、前記演算された演算値が前記運転状態ごとの前記正常値でないときにウェイストゲートバルブが異常であると判断することが好ましい。
この構成によれば、ウェイストゲートバルブの異常は、エンジンの運転状態に応じた基準の下で検出される。その結果、ウェイストゲートバルブの異常が高い精度の下で検出される。
上記異常検出装置について、前記取得部は、前記ウェイストゲートバルブに対する制御状態を示す情報を取得し、前記判断部は、前記運転状態ごとの前記正常値が前記制御状態ごとに規定されたデータを用い、前記演算された演算値が前記運転状態ごとの前記正常値でないときにウェイストゲートが異常であると判断することが好ましい。
この構成によれば、ウェイストゲートバルブの制御状態、すなわち開閉状態に応じて異常が検出されることから、ウェイストゲートバルブの異常がさらに高い精度の下で検出される。
上記異常検出装置について、前記取得部は、前記ウェイストゲートバルブの開閉が切り替えられてから所定期間が経過したときに、前記回転速度と前記ブースト圧と前記吸気温度とを取得することが好ましい。
例えば、ウェイストゲートバルブが閉状態から開状態に切り替えられたとしてもタービンが慣性で回転している期間は作動ガスの質量流量が該タービンの回転の影響を受けたものとなる。そのため、当該期間内においては作動ガスの演算値が大きくなりやすいため、ウェイストゲートバルブが開状態にある他の期間と同様の条件の下で異常が検出されるとあっては、ウェイストゲートバルブが異常と判断されやすくなる。上記構成によれば、開閉が切り替えられてから所定時間内は異常検出が中断される。すなわち、ウェイストゲートバルブの開閉が切り替えられた直後に比べてタービンの回転が安定した状態で異常が判断されるため、ウェイストゲートバルブの異常がさらに高い精度の下で検出される。
本開示の技術における異常検出装置の概略構成を該異常検出装置が搭載されるエンジンの概略構成とともに示す図。 異常検出処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）ウェイストゲートバルブが閉状態から開状態へ切り替えられた前後における作動ガス量の演算値及び基準値の推移の一例を示すグラフ、（ｂ）ウェイストゲートバルブの開閉状態を示すグラフ。
以下、図１〜図３を参照して、異常検出装置及び異常検出方法の一実施形態について説明する。まず、図１を参照して異常検出装置が搭載されるディーゼルエンジンの全体構成について説明する。
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という。）のシリンダーブロック１１には、一列に並んだ４つのシリンダー１２が形成されており、各シリンダー１２には、インジェクタ１３から燃料が噴射される。シリンダーブロック１１には、各シリンダー１２に作動ガスである吸入空気を供給するためのインテークマニホールド１４と、各シリンダー１２からの排気ガスが流入するエキゾーストマニホールド１５とが接続されている。
インテークマニホールド１４に接続される吸気通路１６の上流端には、図示されないエアクリーナーが取り付けられている。吸気通路１６には、ターボチャージャー１７のコンプレッサー１８が取り付けられている。吸気通路１６には、コンプレッサー１８の下流側に、該コンプレッサー１８によって圧縮された吸入空気を冷却するインタークーラー１９が取り付けられている。
一方、エキゾーストマニホールド１５には、排気通路２０が接続されている。排気通路２０には、上述したコンプレッサー１８に連結されるタービン２１が取り付けられている。また、エキゾーストマニホールド１５と排気通路２０とには、タービン２１を迂回するウェイストゲート通路２２（以下、Ｗ／Ｇ（Ｗａｓｔｅ Ｇａｔｅ）通路２２という。）が接続されている。
Ｗ／Ｇ通路２２には、該Ｗ／Ｇ通路２２を開閉するウェイストゲートバルブ２３（以下、Ｗ／Ｇバルブ２３という。）が取り付けられている。Ｗ／Ｇバルブ２３に開閉は、ウェイストゲートバルブ制御部２４（以下、Ｗ／Ｇバルブ制御部２４という。）によって制御される。Ｗ／Ｇバルブ制御部２４は、エンジン１０の回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとに応じてＷ／Ｇバルブ２３の開閉を切り替える。Ｗ／Ｇバルブ２３が閉状態のとき、エキゾーストマニホールド１５内の排気ガスは、タービン２１に流入する。一方、Ｗ／Ｇバルブ２３が開状態のとき、エキゾーストマニホールド１５内の排気ガスは、タービン２１を迂回して排気通路２０に流入する。
一方、エンジン１０には、該エンジン１０の運転状態に関する情報を取得する各種センサーが取り付けられている。例えば、吸気通路１６には、コンプレッサー１８よりも下流側にブースト圧センサー２５が取り付けられている。ブースト圧センサー２５は、コンプレッサー１８により圧縮されて吸気通路１６内を流れる作動ガスの圧力であるブースト圧Ｐｂを所定の制御周期で検出する。また、インテークマニホールド１４には、吸気温度センサー２６が取り付けられている。吸気温度センサー２６は、シリンダー１２に流入する直前の作動ガスの温度である吸気温度Ｔｉｎを所定の制御周期で検出する。また、エンジン１０には、該エンジン１０の回転速度ＮＥを検出する回転速度センサー２７が備えられている。回転速度センサー２７は、クランクシャフト２８の回転速度を検出してエンジン１０の回転速度ＮＥを所定の制御周期で検出する。
次に、図１〜図３を参照して上述したＷ／Ｇバルブ２３の異常を検出する異常検出装置３０について説明する。まず、図１を参照して異常検出装置３０の電気的な構成について説明する。
図１に示されるように、異常検出装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成されており、各種演算や設定を行なう制御部３１と、各種制御プログラムや各種データが格納される記憶部３２とを備えている。制御部３１は、記憶部３２に格納された各種制御プログラムや各種データに基づいて、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常を検出する異常検出処理を実行する。
異常検出装置３０には、ブースト圧センサー２５からブースト圧Ｐｂを示す検出信号、吸気温度センサー２６から吸気温度Ｔｉｎを示す検出信号、回転速度センサー２７からエンジン１０の回転速度ＮＥを示す検出信号、これらが所定の制御周期で入力される。また、異常検出装置３０には、Ｗ／Ｇバルブ２３の開閉を制御するＷ／Ｇバルブ制御部２４からＷ／Ｇバルブ２３の開閉状態を示す制御信号が所定の制御周期で入力される。また、異常検出装置３０には、インジェクタ１３から噴射される燃料の量である燃料噴射量Ｑｆを制御する燃料噴射制御部４５から燃料噴射量Ｑｆを示す信号が所定の制御周期で入力される。取得部としての制御部３１は、これらの各種情報を取得する。
制御部３１の開閉フラグ設定部３３は、ウェイストゲートバルブの開閉状態を示す開閉フラグＦ１を設定する。開閉フラグ設定部３３は、Ｗ／Ｇバルブ制御部２４から入力される制御信号がＷ／Ｇバルブ２３の開状態を示す信号であるとき、開閉フラグＦ１を「０」に設定する。また、開閉フラグ設定部３３は、Ｗ／Ｇバルブ制御部２４から入力される制御信号がＷ／Ｇバルブ２３の閉状態を示す信号であるとき、開閉フラグＦ１を「１」に設定する。
制御部３１の計時部３４は、Ｗ／Ｇバルブ２３の開閉が切り替えられてからの経過時間を計時する。計時部３４は、Ｗ／Ｇバルブ制御部２４からの制御信号が切り替わると、図示されないカウンターのカウント値Ｃを初期値Ｃｉに設定するとともにカウント値Ｃを所定の周期でカウントダウンする。制御部３１は、カウント値Ｃが「０」のときにＷ／Ｇバルブ２３の異常を検出する。なお、Ｗ／Ｇバルブ２３の開閉が切り替えられると、その切り替え直後には、タービン２１の回転が切替後のＷ／Ｇバルブ２３の開閉状態に応じた回転に移行するまでの期間である過渡期間が存在する。初期値Ｃｉは、こうした過渡期間が経過したか否かを判断するための値である。
制御部３１の作動ガス量演算部３５は、シリンダー１２に供給される作動ガス（本実施形態では吸入空気）の質量流量である作動ガス量を演算する。作動ガス量演算部３５は、状態方程式Ｐ×Ｖ＝Ｇｃ×Ｒ×Ｔに対して以下に示す値を代入することで作動ガス量の演算値Ｇｃを演算する。
Ｐ：ブースト圧センサー２５の検出値であるブースト圧Ｐｂ
Ｖ：エンジン１０の回転速度ＮＥとエンジン１０の排気量Ｄとの乗算値
Ｔ：吸気温度センサー２６の検出値である吸気温度Ｔｉｎ
Ｒ：気体定数
制御部３１の基準値演算部３６は、Ｗ／Ｇバルブ２３の開閉を含むエンジン１０の運転状態に応じた理想の作動ガス量である基準値Ｇｓを演算する。基準値演算部３６は、エンジン１０の回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、及び記憶部３２に格納された基準データ４０に基づいて、作動ガス量の基準値Ｇｓを演算する。
基準データ４０は、エンジン１０に対して予め行った実験結果に基づいて作成されたデータであって、エンジン１０の回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとに応じた基準値Ｇｓが規定されたデータである。基準値演算部３６は、エンジン１０の回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとに応じた値を基準データ４０から選択することによって基準値Ｇｓを演算する。
制御部３１の閾値設定部３７は、作動ガス量の演算値Ｇｃから基準値Ｇｓを減算した値の絶対値である判断値Ｇｊに対する閾値Ｇｔを設定する。閾値設定部３７は、開閉フラグＦ１、エンジン１０の回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、及び、記憶部３２に格納された第１閾値データ４１及び第２閾値データ４２に基づいて閾値Ｇｔを設定する。第１閾値データ４１には、Ｗ／Ｇバルブ２３が閉状態に制御されているときの閾値Ｇｔが回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとに応じて規定されている。第２閾値データ４２には、Ｗ／Ｇバルブ２３が開状態に制御されているときの閾値Ｇｔが回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとに応じて規定されている。
各データ４１，４２に規定された閾値Ｇｔは、エンジン１０に対して予め行った実験やシミュレーションの結果に基づいて規定された値であって、Ｗ／Ｇバルブ２３及びＷ／Ｇ通路２２に対する熱的な影響が考慮された値である。閾値設定部３７は、開閉フラグＦ１の値に応じて第１閾値データ４１あるいは第２閾値データ４２を選択し、その選択した閾値データから回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとに応じた閾値Ｇｔを選択することにより、閾値Ｇｔを設定する。
制御部３１の判断部３８は、Ｗ／Ｇバルブ２３に異常が生じているか否かを判断する。判断部３８は、上述した判断値Ｇｊを演算し、該判断値Ｇｊが閾値Ｇｔ以上であるか否かを判断する。判断部３８は、上記判断値Ｇｊが閾値Ｇｔを超えているときにＷ／Ｇバルブ２３に異常が生じていると判断する。判断部３８は、開閉フラグＦ１＝０であるとき、Ｗ／Ｇバルブ２３が開状態に固定された第１異常状態と判断する。また、判断部３８は、開閉フラグＦ１＝１であるとき、Ｗ／Ｇバルブ２３が閉状態に固定された第２異常状態と判断する。一方、判断部３８は、上記判断値Ｇｊが閾値Ｇｔ以下であるとき、Ｗ／Ｇバルブ２３が正常に作動していると判断する。
制御部３１の故障フラグ設定部３９は、判断部３８によってＷ／Ｇバルブ２３の状態が判断されると、その判断結果に応じて故障フラグＦ２を設定する。故障フラグ設定部３９は、Ｗ／Ｇバルブ２３が正常な状態にあると判断されると故障フラグＦ２を「０」に設定する。故障フラグ設定部３９は、Ｗ／Ｇバルブ２３が第１異常状態にあると判断されると故障フラグＦ２を「１」に設定する。故障フラグ設定部３９は、Ｗ／Ｇバルブ２３が第２異常状態にあると判断されると故障フラグＦ２を「２」に設定する。
制御部３１は、故障フラグＦ２が「１」に設定されると、警報装置４６に対して第１異常状態であることを示す制御信号を出力する。該制御信号が入力された警報装置４６は、第１異常状態であること示す警報ランプ４６ａを点灯させることでＷ／Ｇバルブ２３が第１異常状態にあることをドライバーに通知する。
また、制御部３１は、故障フラグＦ２が「２」に設定されると、警報装置４６に対して第２異常状態であることを示す制御信号を出力する。該制御信号が入力された警報装置４６は、第２異常状態であること示す警報ランプ４６ｂを点灯させることでＷ／Ｇバルブ２３が第２異常状態にあることをドライバーに通知する。
また、制御部３１は、故障フラグＦ２が「１」あるいは「２」に設定されると、燃料噴射制御部４５に対して、燃料噴射量Ｑｆを制限することを示す出力制限信号を出力する。出力制限信号が入力された燃料噴射制御部４５は、エンジン１０の運転状態に応じて算出される燃料噴射量Ｑｆを所定の割合で減量し、その減量した燃料噴射量Ｑｆの分だけの燃料がシリンダー１２に噴射されるようにインジェクタ１３を制御する。
なお、故障フラグＦ２は、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常に基づくメンテナンスが終了したあとにメンテナンスを行った作業者によって「０」に設定される。また、警報装置４６における警報ランプ４６ａ，４６ｂの点灯、及び燃料噴射制御部４５の出力制限も上記作業者によって解除される。
次に、図２を参照して異常検出装置３０が実行する異常検出処理の処理手順について説明する。この異常検出処理は、繰り返し実行される。なお、制御部３１は、下記異常検出処理とは別の処理として、計時部３４によるカウント値Ｃの設定及びカウントダウンを行う。
図２に示されるように、異常検出処理が開始されると、制御部３１は、最初のステップＳ１１で故障フラグＦ２が「０」であるか否か、すなわちＷ／Ｇバルブ２３が正常に作動しているか否かを判断する。故障フラグＦ２が「１」であるとき（ステップＳ１１：ＮＯ）、すなわちＷ／Ｇバルブ２３の異常が既に検出されているとき、制御部３１は、そのまま異常検出処理を終了する。
一方、故障フラグＦ２が「０」であるとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、次のステップＳ１２で、計時部３４のカウント値Ｃが「０」であるか否かを繰り返し判断する。すなわち、制御部３１は、ステップＳ１２で、Ｗ／Ｇバルブ制御部２４からの制御信号が変化してから過渡期間の分だけの時間が経過しているか否かを判断する。
計時部３４のカウント値Ｃが「０」であるとき（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、制御部３１は、次のステップＳ１３で、燃料噴射量Ｑｆ、ブースト圧Ｐｂ、エンジン１０の回転速度ＮＥ、及び吸気温度Ｔｉｎの各種情報を取得する。
次のステップＳ１４で、制御部３１は、ステップＳ１３で取得したブースト圧Ｐｂ、回転速度ＮＥ、及び吸気温度Ｔｉｎに基づいて、作動ガス量の演算値Ｇｃを演算する。また、制御部３１は、ステップＳ１３で取得した燃料噴射量Ｑｆ、回転速度ＮＥ、記憶部３２に格納された基準データ４０に基づいて作動ガス量の基準値Ｇｓを演算する。
次のステップＳ１５で、制御部３１は、開閉フラグＦ１が「０」であるか否かを判断する。すなわち、ステップＳ１５で制御部３１は、Ｗ／Ｇバルブ２３が閉状態に制御されているか否かを判断する。
開閉フラグＦ１が「０」であったとき（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、次のステップＳ１６で、制御部３１は、閾値Ｇｔを設定するための閾値データとして第１閾値データ４１を選択する。また、制御部３１は、ステップＳ１３で取得した燃料噴射量Ｑｆと回転速度ＮＥとに応じた値を第１閾値データ４１から選択し、その選択した値を閾値Ｇｔとして設定する。そして、制御部３１は、次のステップＳ１７で、演算値Ｇｃと基準値Ｇｓとの差である判断値ＧｊがステップＳ１６で設定した閾値Ｇｔを超えているか否かを判断する。
判断値Ｇｊが閾値Ｇｔを超えていた場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、制御部３１は、次のステップＳ１８で、Ｗ／Ｇバルブ２３が開状態に固定されている第１異常状態と判断し、故障フラグＦ２を「１」に設定する。
次のステップＳ１９で、制御部３１は、燃料噴射制御部４５に対して燃料噴射量Ｑｆを制限することを示す出力制限信号を出力する。そして、制御部３１は、Ｗ／Ｇバルブ２３が第１異常状態にあることを示す制御信号を警報装置４６に出力して一連の処理を終了する。出力制限信号が入力された燃料噴射制御部４５は燃料噴射量Ｑｆを制限し、また、制御信号が入力された警報装置４６は警報ランプ４６ａの点灯によりＷ／Ｇバルブ２３が第１異常状態であることをドライバーに通知する。
反対に、判断値Ｇｊが閾値Ｇｔ以下であった場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、制御部３１は、次のステップＳ２０で、Ｗ／Ｇバルブ２３が正常に作動しているものと判断し、故障フラグＦ２を「０」に設定して一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ１５で開閉フラグＦ１が「１」であったとき（ステップＳ１５：ＮＯ）、次のステップＳ２１において、制御部３１は、閾値Ｇｔを設定するための閾値データとして第２閾値データ４２を選択する。また、制御部３１は、ステップＳ１３で取得した燃料噴射量Ｑｆと回転速度ＮＥとに応じた値を第２閾値データ４２から選択し、その選択した値を閾値Ｇｔとして設定する。そして、制御部３１は、次のステップＳ２２にで、判断値ＧｊがステップＳ２１で設定した閾値Ｇｔを超えているか否かを判断する。
判断値Ｇｊが閾値Ｇｔを超えていた場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、制御部３１は、次のステップＳ２３で、Ｗ／Ｇバルブ２３が閉状態に固定されている第２異常状態と判断し、故障フラグＦ２を「２」に設定する。
故障フラグＦ２が「２」に設定されると、制御部３１は、ステップＳ１９に移行して、燃料噴射制御部４５に対して燃料噴射量Ｑｆを制限することを示す出力制限信号を出力する。そして、制御部３１は、Ｗ／Ｇバルブ２３が第２異常状態にあることを示す制御信号を警報装置４６に出力して一連の処理を終了する。これにより、出力制限信号が入力された燃料噴射制御部４５は燃料噴射量Ｑｆを制限し、また、制御信号が入力された警報装置４６は警報ランプ４６ｂの点灯によりＷ／Ｇバルブ２３が第２異常状態であることをドライバーに通知する。
反対に、判断値Ｇｊが閾値Ｇｔ以下であった場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、制御部３１は、ステップＳ２０に移行し、故障フラグＦ２を「０」に設定して一連の処理を終了する。
次に、図３を参照して、上述した異常検出装置３０の作用について説明する。
吸入空気は、大気圧や大気温度といった周辺環境に応じて密度が変化することから、同じ体積流量であっても質量流量が異なる。そのため、同じ体積流量の吸入空気が同じ回転数のコンプレッサー１８の下で圧縮されたとしても、圧縮後の圧力であるブースト圧Ｐｂや圧縮後の温度である吸気温度Ｔｉｎが周辺環境に応じて異なる。
この点、上述した異常検出装置３０では、ブースト圧Ｐｂ、吸気温度Ｔｉｎ、エンジン１０の回転速度ＮＥに基づいて作動ガス量を演算し、その演算値Ｇｃに基づいてＷ／Ｇバルブ２３の異常が検出される。すなわち、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常を検出するうえでブースト圧Ｐｂに加えて吸気温度Ｔｉｎ、すなわち大気温度が加味された条件の下でＷ／Ｇバルブ２３の異常が検出される。その結果、ブースト圧ＰｂのみでＷ／Ｇバルブ２３の異常が検出される場合に比べて、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常が高い精度の下で検出される。
また、例えば、Ｗ／Ｇバルブ２３が閉状態のときに燃料噴射量Ｑｆが多くなって排気ガスの温度が上昇すると、Ｗ／Ｇ通路２２やＷ／Ｇバルブ２３そのものの熱膨張によって、Ｗ／Ｇ通路２２とＷ／Ｇバルブ２３との隙間が変化する。こうした隙間の変化によってＷ／Ｇ通路２２に対する排気ガスの漏出量が変化する。同様にＷ／Ｇバルブ２３が開状態のときにも、Ｗ／Ｇ通路２２の熱膨張によってＷ／Ｇ通路２２の流路断面積が変化すると、該Ｗ／Ｇ通路２２における排気ガスの流通量も変化する。
この点、上述した異常検出装置３０では、Ｗ／Ｇバルブ２３の開閉状態に応じて第１閾値データ４１あるいは第２閾値データ４２が選択され、その選択された閾値データに規定された閾値Ｇｔが閾値として設定される。そして、第１閾値データ４１及び第２閾値データ４２には、回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとに応じた閾値Ｇｔが規定されており、言い換えれば、エンジン１０の運転状態に応じたＷ／Ｇバルブ２３及びＷ／Ｇ通路２２の熱膨張が考慮された閾値Ｇｔが規定されている。すなわち、異常検出装置３０では、Ｗ／Ｇバルブ２３の開閉状態、Ｗ／Ｇバルブ２３及びＷ／Ｇ通路２２に対する熱的な影響、これらが考慮された閾値Ｇｔが設定される。その結果、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常がさらに高い精度の下で検出される。
また、図３に示されるように、時間の経過にともなって回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとが増加すると、時刻ｔ１においてＷ／Ｇバルブ２３が閉状態から開状態へと切り替えられる。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ｔはタービン２１が慣性で回転している過渡期間であるため、この期間Ｔにおいては作動ガスの演算値Ｇｃが緩やかに下降する。そのため、期間Ｔでは、時刻ｔ２以降の時刻よりも判断値Ｇｊが大きくなりやすく、Ｗ／Ｇバルブ２３が異常状態と判断されやすくなる。
同様に、時間の経過にともなって回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとが減少すると、Ｗ／Ｇバルブ２３が開状態から閉状態へ切り替えられる。そして、その切り替え直後の期間は、停止状態にあったタービン２１の回転数が徐々に高くなる過渡期間であるため、当該期間においては作動ガス量の演算値Ｇｃが緩やかに上昇する。そのため、この期間においても判断値Ｇｊが大きくなりやすくＷ／Ｇバルブ２３が異常状態と判断されやすくなる。
この点、上述した異常検出装置３０では、Ｗ／Ｇバルブ２３の開閉が切り替えられると、計時部３４のカウント値Ｃが初期値Ｃｉから「０」に変化するまで、すなわち過渡期間が経過するまで、各種情報を取得せずにＷ／Ｇバルブ２３の異常検出を中断している。その結果、上記過渡期間に起因する異常の誤検出が回避される。
また、Ｗ／Ｇバルブ２３が開状態に固定された第１異常状態では、十分なブースト圧が得られずに燃料噴射量Ｑｆに対して酸素が不足しやすいため、排気ガスに含まれる未燃燃料が多くなって燃費の悪化が懸念される。また、Ｗ／Ｇバルブ２３が閉状態に固定された第２異常状態では、エキゾーストマニホールド１５内の排気圧力や排気温度が過度に高められることで、タービン２１がオーバーランしてしまう。
この点、上述した異常検出装置３０では、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常が検出されると、燃料噴射制御部４５に対して燃料噴射量Ｑｆを制限する出力制限信号を出力する。そのため、第１異常状態では排気ガスに含まれる未燃燃料が低減され、第２異常状態ではタービン２１のオーバーランが回避される。すなわち、燃料噴射量Ｑｆを制限することによって、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常に起因した不具合が回避される。
また、例えば、吸気通路１６を構成するエアホースに亀裂が生じている場合には、Ｗ／Ｇバルブ２３が開状態に固定されていなくとも、第１異常状態と判断される可能性がある。この点、上述した異常検出装置３０では、Ｗ／Ｇバルブ２３が開状態に固定された第１異常状態と、Ｗ／Ｇバルブ２３が閉状態に固定された第２異常状態とを区別して検出している。そのため、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常状態が区別されることで、Ｗ／Ｇバルブ２３が正常であるにも関わらず異常状態と判断されたときに、その異常状態を引き起こした原因が解明されやすくなる。
以上説明したように、上記実施形態の異常検出装置３０及び異常検出方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）ブースト圧Ｐｂに加えて吸気温度Ｔｉｎが加味された条件の下でＷ／Ｇバルブ２３の異常が検出されることで、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常が高い精度の下で検出される。
（２）Ｗ／Ｇバルブ２３の開閉状態、Ｗ／Ｇバルブ２３及びＷ／Ｇ通路２２に対する熱的な影響、これらが考慮された閾値Ｇｔが設定されることから、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常がさらに高い精度の下で検出される。
（３）過渡期間が経過するまでＷ／Ｇバルブ２３の異常検出が中断されることから、過渡期間に起因する異常の誤検出が回避される。
（４）燃料噴射量Ｑｆを制限することによって、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常に起因した不具合が回避される。
（５）異常状態が第１異常状態と第２異常状態とに区別されていることから、Ｗ／Ｇバルブ２３が正常であるにも関わらず異常状態と判断されたときに、その異常状態を引き起こした原因が解明されやすくなる。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・異常検出装置３０は、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常が検出されたときに、燃料噴射制御部４５に対して出力制限信号を出力しなくてもよい。すなわち、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常が検出されたあとも燃料噴射量Ｑｆが制限されなくともよい。
・異常検出装置３０は、過渡期間においてもＷ／Ｇバルブ２３の異常を検出してもよい。こうした構成においては、過渡期間における閾値が規定された第３閾値データを記憶部３２に格納することで、過渡期間では第３閾値データに基づいて閾値が設定されることが好ましい。
・閾値Ｇｔは、Ｗ／Ｇバルブ２３の開閉状態に関わらず一定の値であってもよい。
・第１閾値データ４１に規定される閾値Ｇｔは、エンジン１０の運転状態に応じた値であればよく、例えば、燃料噴射量Ｑｆが少なくなるほど小さくなる傾向を有していてもよい。また、閾値Ｇｔは、エンジン１０の運転状態に関わらず一定の値であってもよい。なお、第２閾値データ４２についても同様である。
・異常検出装置３０では、燃料噴射量Ｑｆと回転速度ＮＥとに応じた作動ガス量の範囲であって、Ｗ／Ｇバルブ２３が異常と判断される範囲が規定されたデータが記憶部３２に格納され、当該データと作動ガス量の演算値Ｇｃとに基づいて異常が検出されてもよい。すなわち、異常検出装置３０は、判断値Ｇｊを演算しなくとも作動ガス量の演算値ＧｃでＷ／Ｇバルブ２３の異常を検出してもよい。
・Ｗ／Ｇバルブ２３の異常は、第１異常状態と第２異常状態とに区別されることなく検出されてもよい。また、Ｗ／Ｇバルブ２３の異常は、第１異常状態のみが検出されてもよいし、第２異常状態のみが検出されてもよい。
・エンジン１０には、排気ガスの一部を吸気通路１６に還流させるＥＧＲ通路が設けられていてもよい。すなわち、作動ガスは、吸入空気と排気ガスとが混合されたものであってもよい。この際、ＥＧＲ通路内の圧力やＥＧＲ量等を加味したうえで作動ガスが演算されることが好ましい。
・異常検出装置３０は、１つの電子制御ユニットであってもよいし、複数の電子制御ユニットで構成されていてもよい。また、異常検出装置３０、燃料噴射制御部４５、及びＷ／Ｇバルブ制御部２４が１つの電子制御ユニットであってもよいし、複数の電子制御ユニットで構成されていてもよい。
・異常検出装置３０が搭載されるエンジンは、ガソリンエンジンであってもよい。
１０…ディーゼルエンジン、１１…シリンダーブロック、１２…シリンダー、１３…インジェクタ、１４…インテークマニホールド、１５…エキゾーストマニホールド、１６…吸気通路、１７…ターボチャージャー、１８…コンプレッサー、１９…インタークーラー、２０…排気通路、２１…タービン、２２…ウェイストゲート通路、２３…ウェイストゲートバルブ、２４…ウェイストゲートバルブ制御部、２５…ブースト圧センサー、２６…吸気温度センサー、２７…回転速度センサー、２８…クランクシャフト、３０…異常検出装置、３１…制御部、３２…記憶部、３３…開閉フラグ設定部、３４…計時部、３５…作動ガス量演算部、３６…基準値演算部、３７…閾値設定部、３８…判断部、３９…故障フラグ設定部、４０…基準データ、４１…第１閾値データ、４２…第２閾値データ、４５…燃料噴射制御部、４６…警報装置、４６ａ，４６ｂ…警報ランプ。

Claims (5)

  1. エンジンの回転速度と、ブースト圧と、吸気温度とを取得する取得部と、
    前記取得された各値を用いて前記エンジンの作動ガスの質量流量を演算する演算部と、
    前記演算された演算値が正常値でないときにウェイストゲートバルブが異常であると判断する判断部と、
    を備える異常検出装置。
  2. 前記判断部は、
    前記エンジンの運転状態ごとに前記正常値が規定されたデータを用い、
    前記演算された演算値が前記運転状態ごとの前記正常値でないときにウェイストゲートバルブが異常であると判断する
    請求項１に記載の異常検出装置。
  3. 前記取得部は、
    前記ウェイストゲートバルブに対する制御状態を示す情報を取得し、
    前記判断部は、
    前記運転状態ごとの前記正常値が前記制御状態ごとに規定されたデータを用い、
    前記演算された演算値が前記運転状態ごとの前記正常値でないときにウェイストゲートが異常であると判断する
    請求項２に記載の異常検出装置。
  4. 前記取得部は、
    前記ウェイストゲートバルブの開閉が切り替えられてから所定期間が経過したときに、前記回転速度と前記ブースト圧と前記吸気温度とを取得する
    請求項１〜３のいずれか一項に記載の異常検出装置。
  5. エンジンの回転速度と、ブースト圧と、吸気温度とを取得し、
    前記取得された各値を用いて作動ガスの質量流量を演算し、
    前記演算された演算値が正常値でないときにウェイストゲートが異常であると判断する
    異常検出方法。
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