WO2014054453A1 - 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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WO2014054453A1
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平 中野
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日野自動車 株式会社
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Definitions

  • the technology of the present disclosure relates to an abnormality detection device and an abnormality detection method for a waste gate valve.
  • a turbocharger including a turbine, a waste gate passage that bypasses the turbine, and a waste gate valve disposed in the waste gate passage.
  • the waste gate valve opens the waste gate passage when the pressure of the exhaust gas exceeds a predetermined value, and suppresses the exhaust gas flowing into the turbine.
  • a technique for detecting an abnormality of the waste gate valve for example, a technique for determining whether or not the detected value of the boost pressure exceeds a limit value and indicating that the detected value exceeds the limit value is known. (For example, refer to Patent Document 1).
  • an abnormality detection apparatus includes a waste gate valve, an acquisition unit, a calculation unit, and a determination unit.
  • the acquisition unit acquires engine rotation speed, boost pressure, and intake air temperature.
  • the calculation unit calculates a calculated value of the mass flow rate of the working gas of the engine using the rotation speed, the boost pressure, and the intake air temperature.
  • the determination unit determines that the waste gate valve is abnormal when the calculated value is not a normal value.
  • an abnormality detection method includes acquiring an engine rotation speed, a boost pressure, and an intake air temperature.
  • the method includes calculating a calculated value of the mass flow rate of the working gas using the rotation speed, the boost pressure, and the intake air temperature.
  • the method comprises determining that the waste gate is abnormal when the calculated value is not a normal value.
  • the mass flow rate of the working gas is calculated using the boost pressure, the intake air temperature, and the engine rotational speed, and abnormality of the waste gate valve is determined based on the calculated value. That is, when detecting the abnormality of the waste gate valve, the intake temperature is taken into consideration in addition to the boost pressure, so that the abnormality of the waste gate valve is detected under a condition corresponding to the atmospheric temperature. As a result, an abnormality of the waste gate valve is detected with high accuracy.
  • the determination unit uses data having the normal value defined according to the operating state of the engine, and the waste gate valve is abnormal when the calculated value is not the normal value according to the operating state. It is judged that.
  • the abnormality of the waste gate valve is detected under a standard according to the operating state of the engine. As a result, an abnormality of the waste gate valve is detected with high accuracy.
  • the acquisition unit acquires information indicating a control state for the waste gate valve
  • the determination unit uses the data having the normal value defined for each control state according to the operation state, When the calculated value is not the normal value according to the operating state, it is determined that the waste gate valve is abnormal.
  • the abnormality is detected according to the control state of the waste gate valve, that is, the open / close state, the abnormality of the waste gate valve is detected with higher accuracy.
  • the acquisition unit acquires the rotation speed, the boost pressure, and the intake air temperature when a predetermined period has elapsed since the opening / closing of the waste gate valve is switched.
  • the mass flow rate of the working gas is affected by the rotation of the turbine during the period when the turbine is rotating by inertia. Within this period, the calculated value of the working gas tends to increase. Therefore, if an abnormality is detected under the same conditions as other periods when the waste gate valve is open within a predetermined time after the waste gate valve is switched from the closed state to the open state, the waste gate valve is abnormal. It becomes easy to be judged. According to the above configuration, the abnormality detection is interrupted within a predetermined time after switching between opening and closing. In other words, since the abnormality is determined in a state where the rotation of the turbine is more stable than immediately after the opening / closing of the waste gate valve is switched, the abnormality of the waste gate valve is detected with higher accuracy.
  • (A) is a graph which shows an example of transition of the calculation value of a working gas amount and a reference value before and after a waste gate valve was switched from a closed state to an open state
  • (b) is a graph which shows the open / closed state of a waste gate valve.
  • a cylinder block 11 of a diesel engine 10 (hereinafter simply referred to as an engine 10) is formed with four cylinders 12 arranged in a row, and each cylinder 12 includes an injector 13. Fuel is injected. Connected to the cylinder block 11 are an intake manifold 14 for supplying intake air as working gas to each cylinder 12 and an exhaust manifold 15 into which exhaust gas from each cylinder 12 flows.
  • An air cleaner (not shown) is attached to the upstream end of the intake passage 16 connected to the intake manifold 14.
  • a compressor 18 of a turbocharger 17 is attached to the intake passage 16.
  • An intercooler 19 for cooling the intake air compressed by the compressor 18 is attached to a portion of the intake passage 16 on the downstream side of the compressor 18.
  • an exhaust passage 20 is connected to the exhaust manifold 15.
  • a turbine 21 connected to the compressor 18 described above is attached to the exhaust passage 20.
  • the exhaust manifold 15 and the exhaust passage 20 are connected to a waste gate passage 22 (hereinafter referred to as a W / G (Waste Gate) passage 22) that bypasses the turbine 21.
  • a waste gate valve 23 (hereinafter referred to as a W / G valve 23) for opening and closing the W / G passage 22 is attached to the W / G passage 22.
  • the opening / closing of the W / G valve 23 is controlled by a waste gate valve control unit 24 (hereinafter referred to as a W / G valve control unit 24).
  • the W / G valve control unit 24 switches between opening and closing the W / G valve 23 according to the rotational speed NE of the engine 10 and the fuel injection amount Qf.
  • the W / G valve 23 When the W / G valve 23 is closed, the exhaust gas in the exhaust manifold 15 flows into the turbine 21.
  • the W / G valve 23 is open, the exhaust gas in the exhaust manifold 15 bypasses the turbine 21 and flows into the exhaust passage 20.
  • a boost pressure sensor 25 is attached to the downstream side of the compressor 18 in the intake passage 16.
  • the boost pressure sensor 25 detects the boost pressure Pb that is the pressure of the working gas that is compressed by the compressor 18 and flows in the intake passage 16 at a predetermined control cycle.
  • An intake air temperature sensor 26 is attached to the intake manifold 14.
  • the intake air temperature sensor 26 detects an intake air temperature Tin, which is the temperature of the working gas immediately before flowing into the cylinder 12, at a predetermined control cycle.
  • the engine 10 is provided with a rotation speed sensor 27 that detects the rotation speed NE of the engine 10.
  • the rotational speed sensor 27 detects the rotational speed of the crankshaft 28 and detects the rotational speed NE of the engine 10 at a predetermined control cycle.
  • the abnormality detection device 30 for detecting the abnormality of the W / G valve 23 described above will be described with reference to FIGS.
  • the electrical configuration of the abnormality detection device 30 will be described with reference to FIG.
  • the abnormality detection device 30 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and includes a control unit 31 that performs various calculations and settings, and a storage unit 32 that stores various control programs and various data. And.
  • the control unit 31 executes an abnormality detection process for detecting an abnormality of the W / G valve 23 based on various control programs and various data stored in the storage unit 32.
  • the abnormality detection device 30 includes a detection signal indicating the boost pressure Pb from the boost pressure sensor 25, a detection signal indicating the intake air temperature Tin from the intake air temperature sensor 26, a detection signal indicating the rotational speed NE of the engine 10 from the rotational speed sensor 27, and the like. Are input at a predetermined control cycle.
  • a control signal indicating the open / closed state (control state) of the W / G valve 23 is input to the abnormality detection device 30 at a predetermined control cycle from the W / G valve control unit 24 that controls the opening / closing of the W / G valve 23. Is done.
  • a signal indicating the fuel injection amount Qf is input to the abnormality detection device 30 at a predetermined control cycle from the fuel injection control unit 45 that controls the fuel injection amount Qf that is the amount of fuel injected from the injector 13.
  • the control part 31 as an acquisition part acquires these various information.
  • the open / close flag setting unit 33 of the control unit 31 sets an open / close flag F1 indicating the open / close state of the waste gate valve.
  • the open / close flag setting unit 33 sets the open / close flag F ⁇ b> 1 to “0” when the control signal input from the W / G valve control unit 24 is a signal indicating the open state of the W / G valve 23.
  • the open / close flag setting unit 33 sets the open / close flag F ⁇ b> 1 to “1” when the control signal input from the W / G valve control unit 24 is a signal indicating the closed state of the W / G valve 23.
  • the time measuring unit 34 of the control unit 31 measures the elapsed time after the opening / closing of the W / G valve 23 is switched.
  • the timer unit 34 sets the count value C of a counter (not shown) to the initial value Ci and counts down the count value C at a predetermined cycle.
  • the control unit 31 continues the abnormality detection process of the W / G valve 23 when the count value C becomes “0”.
  • the transition period is a period until the rotation of the turbine 21 shifts to the rotation according to the opened / closed state of the W / G valve 23 after the switching. Exists.
  • the initial value Ci is a value for determining whether or not such a transition period has elapsed.
  • the working gas amount calculation unit 35 of the control unit 31 calculates a working gas amount that is a mass flow rate of the working gas (intake air in the present embodiment) supplied to the cylinder 12.
  • the working gas amount calculation unit 35 functions as a calculation unit that calculates the calculation value Gc.
  • the reference value calculation unit 36 of the control unit 31 calculates a reference value Gs which is an ideal working gas amount according to the operating state of the engine 10 including opening / closing of the W / G valve 23.
  • the reference value calculation unit 36 calculates a reference value Gs for the working gas amount based on the rotational speed NE of the engine 10, the fuel injection amount Qf, and the reference data 40 stored in the storage unit 32.
  • the reference data 40 is data created based on the results of an experiment performed on the engine 10 in advance, and is data having a reference value Gs defined according to the rotational speed NE of the engine 10 and the fuel injection amount Qf. It is.
  • the reference value calculation unit 36 calculates a reference value Gs by selecting a value corresponding to the rotational speed NE of the engine 10 and the fuel injection amount Qf from the reference data 40.
  • the threshold value setting unit 37 of the control unit 31 sets a threshold value Gt for a determination value Gj that is an absolute value obtained by subtracting the reference value Gs from the calculated value Gc of the working gas amount.
  • the threshold setting unit 37 sets the threshold Gt based on the opening / closing flag F1, the rotational speed NE of the engine 10, the fuel injection amount Qf, and the first threshold data 41 and the second threshold data 42 stored in the storage unit 32. .
  • the first threshold value data 41 has a threshold value Gt when the W / G valve 23 is controlled to be closed, and the threshold value Gt is defined according to the rotational speed NE and the fuel injection amount Qf.
  • the second threshold data 42 has a threshold Gt when the W / G valve 23 is controlled to be in the open state, and the threshold Gt is defined according to the rotational speed NE and the fuel injection amount Qf.
  • the threshold value Gt of each data 41 and 42 is a value defined based on the results of experiments and simulations performed on the engine 10 in advance, and is a thermal effect on the W / G valve 23 and the W / G passage 22. Is a value that takes into account.
  • the threshold setting unit 37 selects the first threshold data 41 or the second threshold data 42 according to the value of the open / close flag F1, and sets the threshold Gt according to the rotational speed NE and the fuel injection amount Qf from the selected threshold data. By selecting, the threshold value Gt is set.
  • the determination unit 38 of the control unit 31 determines whether or not an abnormality has occurred in the W / G valve 23.
  • the determination unit 38 calculates the above-described determination value Gj, and determines whether or not the determination value Gj is greater than or equal to the threshold value Gt.
  • the determination unit 38 determines that an abnormality has occurred in the W / G valve 23 when the determination value Gj exceeds the threshold value Gt. That is, the determination of whether or not the determination value Gj exceeds the threshold value Gt corresponds to the determination of whether or not the calculation value Gc is a normal value (reference value GS).
  • the open / close flag F1 0
  • the determination unit 38 determines that the W / G valve 23 is in the first abnormal state that is fixed in the open state.
  • the determination unit 38 determines that the W / G valve 23 is in the second abnormal state that is fixed in the closed state. On the other hand, the determination unit 38 determines that the W / G valve 23 is operating normally when the determination value Gj is equal to or less than the threshold value Gt.
  • the failure flag setting unit 39 of the control unit 31 sets the failure flag F2 according to the determination result.
  • the failure flag setting unit 39 sets the failure flag F2 to “0” when it is determined that the W / G valve 23 is in a normal state.
  • the failure flag setting unit 39 sets the failure flag F2 to “1” when it is determined that the W / G valve 23 is in the first abnormal state.
  • the failure flag setting unit 39 sets the failure flag F2 to “2” when it is determined that the W / G valve 23 is in the second abnormal state.
  • the control unit 31 When the failure flag F2 is set to “1”, the control unit 31 outputs a control signal indicating the first abnormal state to the alarm device 46.
  • the alarm device 46 to which the control signal is input notifies the driver that the W / G valve 23 is in the first abnormal state by turning on the alarm lamp 46a indicating that the control signal is in the first abnormal state.
  • the control unit 31 outputs a control signal indicating that the alarm device 46 is in the second abnormal state.
  • the alarm device 46 to which the control signal is input notifies the driver that the W / G valve 23 is in the second abnormal state by turning on the alarm lamp 46b indicating that it is in the second abnormal state.
  • the control unit 31 outputs an output limiting signal indicating that the fuel injection amount Qf is limited to the fuel injection control unit 45.
  • the fuel injection control unit 45 to which the output restriction signal is input reduces the fuel injection amount Qf calculated according to the operating state of the engine 10 at a predetermined rate, and fuel corresponding to the reduced fuel injection amount Qf is supplied.
  • the injector 13 is controlled so as to be injected into the cylinder 12.
  • the failure flag F2 is set to “0” by an operator who has performed maintenance after the maintenance based on the abnormality of the W / G valve 23 is completed. Further, the lighting of the alarm lamps 46a and 46b in the alarm device 46 and the output limitation of the fuel injection control unit 45 are also released by the operator.
  • the control unit 31 sets and counts down the count value C by the time measuring unit 34 as a process different from the following abnormality detection process.
  • the control unit 31 determines whether or not the failure flag F2 is “0” in the first step S11, that is, the W / G valve 23 operates normally. Judge whether or not.
  • the failure flag F2 is “1” (step S11: NO), that is, when an abnormality of the W / G valve 23 has already been detected, the control unit 31 ends the abnormality detection process as it is.
  • step S12 it is repeatedly determined whether or not the count value C of the timing unit 34 is “0”. That is, in step S12, the control unit 31 determines whether or not the time corresponding to the transient period has elapsed since the control signal from the W / G valve control unit 24 changed.
  • step S12 When the count value C of the timekeeping unit 34 is “0” (step S12: YES), the control unit 31 in the next step S13, the fuel injection amount Qf, the boost pressure Pb, the rotational speed NE of the engine 10, and the intake air Various information of temperature Tin is acquired. That is, the control unit (acquisition unit) 31 acquires the rotational speed NE, the boost pressure Pb, and the intake air temperature Tin when a predetermined period has elapsed since the opening / closing of the W / G valve 23 is switched.
  • the control unit 31 calculates the calculated value Gc of the working gas amount based on the boost pressure Pb, the rotation speed NE, and the intake air temperature Tin acquired in step S13. Further, the control unit 31 calculates the reference value Gs of the working gas amount based on the fuel injection amount Qf, the rotational speed NE acquired in step S13, and the reference data 40 stored in the storage unit 32.
  • step S15 the control unit 31 determines whether or not the open / close flag F1 is “0”. That is, in step S15, the control unit 31 determines whether or not the W / G valve 23 is controlled to be closed.
  • step S16 the control unit 31 selects the first threshold data 41 as the threshold data for setting the threshold Gt.
  • the control unit 31 selects a value corresponding to the fuel injection amount Qf and the rotational speed NE acquired in step S13 from the first threshold data 41, and sets the selected value as the threshold Gt.
  • the control unit 31 determines whether or not the determination value Gj, which is the difference between the calculated value Gc and the reference value Gs, exceeds the threshold value Gt set in step S16.
  • step S17 YES
  • the control unit 31 determines in the next step S18 that the W / G valve 23 is fixed to the first abnormal state,
  • the failure flag F2 is set to “1”.
  • the control unit 31 outputs an output limiting signal indicating that the fuel injection amount Qf is limited to the fuel injection control unit 45. And the control part 31 outputs the control signal which shows that the W / G valve
  • the fuel injection control unit 45 to which the output restriction signal is input limits the fuel injection amount Qf, and the alarm device 46 to which the control signal is input indicates that the W / G valve 23 is in the first abnormal state due to the lighting of the alarm lamp 46a. Notify the driver that there is.
  • step S17 NO
  • the control unit 31 determines that the W / G valve 23 is operating normally in the next step S20, and fails.
  • the flag F2 is set to “0”, and the series of processing ends.
  • step S21 the control unit 31 uses the second threshold data 42 as threshold data for setting the threshold Gt. select.
  • the control unit 31 selects a value corresponding to the fuel injection amount Qf and the rotational speed NE acquired in step S13 from the second threshold data 42, and sets the selected value as the threshold Gt.
  • the control unit 31 determines whether or not the determination value Gj exceeds the threshold value Gt set in step S21.
  • step S22 YES
  • the control unit 31 determines in the next step S23 that the W / G valve 23 is fixed in the closed state, and the second abnormal state.
  • the failure flag F2 is set to “2”.
  • the control unit 31 proceeds to step S19 and outputs an output limiting signal indicating that the fuel injection amount Qf is limited to the fuel injection control unit 45. Then, the control unit 31 outputs a control signal indicating that the W / G valve 23 is in the second abnormal state to the alarm device 46 and ends the series of processes. Accordingly, the fuel injection control unit 45 to which the output restriction signal is input limits the fuel injection amount Qf, and the alarm device 46 to which the control signal is input causes the W / G valve 23 to be second when the alarm lamp 46b is turned on. Notify the driver that there is an abnormal condition.
  • step S22 NO
  • the control unit 31 proceeds to step S20, sets the failure flag F2 to “0”, and ends the series of processes.
  • the operation of the above-described abnormality detection device 30 will be described. Since the density of the intake air changes according to the surrounding environment such as the atmospheric pressure and the atmospheric temperature, the mass flow rate is different even at the same volume flow rate. Therefore, even if the intake air with the same volume flow rate is compressed under the compressor 18 with the same rotational speed, the boost pressure Pb that is the pressure after compression and the intake air temperature Tin that is the temperature after compression differ depending on the surrounding environment. .
  • the working gas amount is calculated based on the boost pressure Pb, the intake air temperature Tin, and the rotational speed NE of the engine 10, and the abnormality of the W / G valve 23 is detected based on the calculated value Gc. Detected. That is, in detecting the abnormality of the W / G valve 23, the abnormality of the W / G valve 23 is detected under the condition in which the intake air temperature Tin, that is, the atmospheric temperature is added to the boost pressure Pb. As a result, the abnormality of the W / G valve 23 is detected with higher accuracy than when the abnormality of the W / G valve 23 is detected only by the boost pressure Pb.
  • the W / G passage 22 and the W / G valve 23 itself cause thermal expansion.
  • the gap between the G passage 22 and the W / G valve 23 changes.
  • the amount of exhaust gas leakage in the W / G passage 22 changes due to such a change in the gap.
  • the W / G valve 23 is in an open state, if the cross-sectional area of the W / G passage 22 changes due to thermal expansion of the W / G passage 22, the flow rate of exhaust gas in the W / G passage 22 also changes.
  • the first threshold data 41 or the second threshold data 42 is selected according to the open / closed state of the W / G valve 23, and the threshold Gt defined in the selected threshold data is Set as threshold.
  • the first threshold value data 41 and the second threshold value data 42 define a threshold value Gt according to the rotational speed NE and the fuel injection amount Qf.
  • the W / G according to the operating state of the engine 10.
  • a threshold value Gt that takes into account thermal expansion of the valve 23 and the W / G passage 22 is defined.
  • the threshold value Gt is set in consideration of the open / closed state of the W / G valve 23, the thermal influence on the W / G valve 23, and the thermal influence on the W / G passage 22. As a result, the abnormality of the W / G valve 23 is detected with higher accuracy.
  • the W / G valve 23 is switched from the closed state to the open state at time t1. Since the period T from the time t1 to the time t2 is a transient period in which the turbine 21 rotates with inertia, the calculated value Gc of the working gas gradually decreases during this period T. Therefore, in the period T, the determination value Gj is likely to be larger than the time after the time t2, and the W / G valve 23 is easily determined to be in an abnormal state.
  • the W / G valve 23 is switched from the open state to the closed state.
  • the period immediately after the switching is a transitional period in which the rotational speed of the turbine 21 that has been in a stopped state gradually increases. Therefore, the calculated value Gc of the working gas amount gradually increases during this period. Therefore, even during this period, the determination value Gj tends to increase, and the W / G valve 23 is easily determined to be in an abnormal state.
  • the count value C of the time measuring unit 34 changes from the initial value Ci to “0”, that is, until the transient period elapses.
  • the abnormality detection of the W / G valve 23 is interrupted without acquiring various information. As a result, erroneous detection of abnormality due to the transient period is avoided.
  • the abnormality detection device 30 described above outputs an output restriction signal for limiting the fuel injection amount Qf to the fuel injection control unit 45 when an abnormality of the W / G valve 23 is detected. Therefore, unburned fuel contained in the exhaust gas is reduced in the first abnormal state, and overrun of the turbine 21 is avoided in the second abnormal state. That is, by limiting the fuel injection amount Qf, problems due to the abnormality of the W / G valve 23 are avoided.
  • the air hose constituting the intake passage 16 when the air hose constituting the intake passage 16 is cracked, it may be determined that the first abnormal state is present even if the W / G valve 23 is not fixed in the open state.
  • an abnormality is distinguished between the first abnormal state in which the W / G valve 23 is fixed in the open state and the second abnormal state in which the W / G valve 23 is fixed in the closed state. A state is detected. Therefore, by distinguishing the abnormal state of the W / G valve 23, it is easy to elucidate the cause that caused the abnormal state when it is determined that the W / G valve 23 is normal even though it is normal. Become.
  • the abnormality detection device 30 and the abnormality detection method of the above embodiment have the advantages listed below.
  • (1) The abnormality of the W / G valve 23 is detected with high accuracy by detecting the abnormality of the W / G valve 23 under the condition in which the intake air temperature Tin is added to the boost pressure Pb. .
  • the threshold value Gt is set in consideration of the open / closed state of the W / G valve 23, the thermal influence on the W / G valve 23, and the thermal influence on the W / G passage 22, the W / G valve 23 anomalies are detected with even higher accuracy.
  • the abnormal state is distinguished from the first abnormal state and the second abnormal state, when it is determined that the W / G valve 23 is normal, the abnormal state is It is easy to clarify the cause.
  • the abnormality detection device 30 may not output an output restriction signal to the fuel injection control unit 45 when an abnormality of the W / G valve 23 is detected. That is, the fuel injection amount Qf may not be limited even after the abnormality of the W / G valve 23 is detected.
  • the abnormality detection device 30 may detect an abnormality in the W / G valve 23 even during the transition period.
  • the threshold value is set based on the third threshold data in the transition period by storing the third threshold data in which the threshold value in the transition period is defined in the storage unit 32.
  • the threshold value Gt may be a constant value regardless of the open / closed state of the W / G valve 23.
  • the threshold Gt defined in the first threshold data 41 may be a value corresponding to the operating state of the engine 10, and may have a tendency to decrease as the fuel injection amount Qf decreases, for example. Further, the threshold value Gt defined in the first threshold value data 41 may be a constant value regardless of the operating state of the engine 10. Similarly, the second threshold data 42 may be a value corresponding to the operating state of the engine 10 or a constant value regardless of the operating state of the engine 10.
  • the storage unit 32 stores data defining a working gas amount range corresponding to the fuel injection amount Qf and the rotational speed NE and a range in which the W / G valve 23 is determined to be abnormal. Then, an abnormality may be detected based on the data and the calculated value Gc of the working gas amount. That is, the abnormality detection device 30 may detect an abnormality of the W / G valve 23 with the calculated value Gc of the working gas amount without calculating the determination value Gj.
  • the abnormality of the W / G valve 23 may be detected without distinguishing between the first abnormal state and the second abnormal state. Further, when detecting an abnormality of the W / G valve 23, only the first abnormal state may be detected, or only the second abnormal state may be detected.
  • the engine 10 may be provided with an EGR passage that recirculates a part of the exhaust gas to the intake passage 16. That is, the working gas may be a mixture of intake air and exhaust gas. At this time, it is preferable that the working gas is calculated in consideration of the pressure in the EGR passage, the EGR amount, and the like.
  • the abnormality detection device 30 may be a single electronic control unit or may be composed of a plurality of electronic control units. Further, the abnormality detection device 30, the fuel injection control unit 45, and the W / G valve control unit 24 may be one electronic control unit, or may be configured by a plurality of electronic control units.
  • the engine on which the abnormality detection device 30 is mounted may be a gasoline engine.

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Abstract

　異常検出装置は、ウェイストゲートバルブ（２３）と制御部（３１）と作動ガス量演算部（３５）と判断部（３８）とを備える。前記制御部（３１）は、エンジン（１０）の回転速度（ＮＥ）と、ブースト圧（Ｐｂ）と、吸気温度（Ｔｉｎ）とを取得する。前記作動ガス量演算部（３５）は、前記回転速度（ＮＥ）と、前記ブースト圧（Ｐｂ）と、前記吸気温度（Ｔｉｎ）とを用いて前記エンジン（１０）の作動ガスの質量流量の演算値（Ｇｃ）を演算する。前記判断部（３８）は、前記演算値（Ｇｃ）が基準値（Ｇｓ）でないときに前記ウェイストゲートバルブ（３８）が異常であると判断する。

Description

異常検出装置及び異常検出方法
　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、タービンと、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ターボチャージャーが知られている。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。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様にかかる異常検出装置は、ウェイストゲートバルブと取得部と演算部と判断部とを備える。前記取得部は、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。前記演算部は、前記回転速度と、前記ブースト圧と、前記吸気温度とを用いて前記エンジンの作動ガスの質量流量の演算値を演算する。前記判断部は、前記演算値が正常値でないときに前記ウェイストゲートバルブが異常であると判断する。
　上記目的を達成するため、本発明の更なる態様にかかる異常検出方法は、エンジンの回転速度と、ブースト圧と、吸気温度とを取得することを備える。前記方法は、前記回転速度と、前記ブースト圧と、前記吸気温度とを用いて作動ガスの質量流量の演算値を演算することを備える。前記方法は、前記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とを備える。
　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。
　好ましくは、前記判断部は、前記エンジンの運転状態に応じて規定された前記正常値を有するデータを用い、前記演算値が前記運転状態に応じた前記正常値でないときに前記ウェイストゲートバルブが異常であると判断する。
　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。
　好ましくは、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、前記運転状態に応じて前記制御状態ごとに規定された前記正常値を有するデータを用い、前記演算値が前記運転状態に応じた前記正常値でないときに前記ウェイストゲートバルブが異常であると判断する。
　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。
　好ましくは、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。
　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。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。そのため、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てから所定時間内に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場合、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。
本発明の一実施形態にかか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）は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）は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におけるコンプレッサー１８の下流側の部位には、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の開閉は、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におけるコンプレッサー１８よりも下流側の部位には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（制御状態）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」になったときにＷ／Ｇバルブ２３の異常検出処理を続行する。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。作動ガス量演算部３５は演算値Ｇｃを演算する演算部として機能する。
　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とに応じた規定された基準値Ｇｓを有するデータである。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を有しており、閾値Ｇｔは回転速度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を有しており、閾値Ｇｔは回転速度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の閾値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。すなわち、判断値Ｇｊが閾値Ｇｔを超えているか否かの判断が、演算値Ｇｃが正常値（基準値ＧＳ）か否かの判断に相当する。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。すなわち、制御部（取得部）３１は、Ｗ／Ｇバルブ２３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、回転速度ＮＥとブースト圧Ｐｂと吸気温度Ｔｉｎとを取得する。
　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にて、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との間の隙間が変化する。こうした隙間の変化によってＷ／Ｇ通路２２におけ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に対する熱的な影響及びＷ／Ｇ通路２２に対する熱的な影響が考慮された閾値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異常状態を検出している。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及び異常検出方法は、以下に列挙する利点を有する。
　（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に対する熱的な影響及びＷ／Ｇ通路２２に対する熱的な影響が考慮された閾値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、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も同様にエンジン１０の運転状態に応じた値であってもエンジン１０の運転状態に関わらず一定の値であってもよい。
　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の異常を検出する際に、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。

Claims (7)

  1. 　ウェイストゲートバルブと、
    　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、
    　前記回転速度と、前記ブースト圧と、前記吸気温度とを用いて前記エンジンの作動ガスの質量流量の演算値を演算する演算部と、
    　前記演算値が正常値でないときに前記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に応じて規定された前記正常値を有するデータを用い、前記演算値が前記運転状態に応じた前記正常値でないときに前記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、前記運転状態に応じて前記制御状態ごとに規定された前記正常値を有するデータを用い、前記演算値が前記運転状態に応じた前記正常値でないときに前記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２に記載の異常検出装置。
  4. 　前記判断部は、基準データを用いて前記演算値が前記正常値か否かを判断しており、
    　前記基準データは、前記エンジンの運転状態に応じて規定された前記正常値を有している
    　請求項１に記載の異常検出装置。
  5. 　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、閾値データを用いて前記演算値が前記正常値か否かを判断しており、
    　前記閾値データは、前記運転状態に応じて前記制御状態ごとに規定された閾値を有している、
    　請求項４に記載の異常検出装置。
  6. 　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１～５のいずれか一項に記載の異常検出装置。
  7. 　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ことと、
    　前記回転速度と、前記ブースト圧と、前記吸気温度とを用いて作動ガスの質量流量の演算値を演算することと、
    　前記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とと、を備える
    　異常検出方法。
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