JP5931993B2

JP5931993B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP5931993B2
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Authority: JP
Inventors: 大野　隆彦; 隆彦大野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
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Description

この発明は、ターボチャージャを備えた内燃機関の制御装置に係わり、特に、ウエストゲートバルブ等の排気バイパス弁の異常を検出するようにした内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、ターボチャージャを備える内燃機関に於いて、ウエストゲートバルブ（Waste Gate Valve；以下、ＷＧＶと称する）の異常を検出するようにした内燃機関の制御装置が知られている。例えば、特開２００８−９５５８７号公報には、過給初期に於ける過給圧の上昇度合いを示す指標値を取得し、その指標値が所定の基準値未満である場合に、ＷＧＶの閉じ不良を判定するようにした内燃機関の制御装置が開示されている。又、特許５１９６０３６号公報には、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation)バルブが開弁された状態でＷＧＶを開弁させたときの吸気管圧力の変化に基づいて、ＷＧＶの動作異常の有無を判定するようにした内燃機関の制御装置が開示されている。

特開２００８−９５５８７号公報特許５１９６０３６号公報

ＷＧＶが作動不良となる原因としては、電気系統の故障、ＷＧＶの固着、ＷＧＶの破損やジョイント部材の破断、ウエストゲートアクチュエータ（Waste Gate Actuator；以下、ＷＧＡ）の故障、等が考えられるが、特開２００８−９５５８７号公報に開示されている装置によるＷＧＡの異常検出方法では、それらの原因の特定の仕方については触れられておらず、ＷＧＡの異常が検出できたとしても、その原因や故障個所を特定するためのトラブルシューティングに時間を要するという課題があった。又、特開２００８−９５５８７号公報に開示された従来の装置では、過給圧が上昇するような高回転高負荷で内燃機関が運転されなければ故障診断を実行できないため、例えば内燃機関が低回転低負荷でしか運転されていない場合には、ＷＧＶの異常が検出できないという課題があった。

一方、特許５１９６０３６号公報に開示された従来の装置では、内燃機関の減速燃料カット時に故障診断を実行できるため、特開２００８−９５５８７号公報に開示された技術と特許５１９６０３６号公報に開示された従来とを組み合わせれば、異常を検出できる機会は増大する。しかし、それでも、内燃機関が停止しているときやアイドリング運転中には故障診断を実行できないという課題は存在する。

この発明は、従来の装置における前述のような課題を解決するためになされたものであり、より広範囲な運転条件下で確実にＷＧＶ等の排気バイパス弁の異常を検出することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

この発明による内燃機関の制御装置は、
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられ前記タービンと一体に回転するコンプレッサと、を備えたターボチャージャと、
前記タービンの上流と下流とを連通する排気バイパス通路に設けられ、前記排気バイパス通路を流れる前記内燃機関の排気ガスの流量を制御する排気バイパス弁と、
前記排気バイパス弁と機械的に接続され、前記排気バイパス弁の作動位置を調整する排気バイパス弁駆動装置と、
前記排気バイパス弁の作動位置を実ポジションとして検出するポジションセンサと、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記排気バイパス弁の要求作動位置を設定する要求排気バイパス弁作動位置設定部と、
前記要求排気バイパス弁作動位置設定部により設定された要求排気バイパス弁作動位置を目標ポジションとして設定する目標ポジション設定部と、
前記ポジションセンサにより検出された前記実ポジションが、前記目標ポジション設定部により設定された前記目標ポジションと一致するように、前記排気バイパス弁駆動装置を制御する排気バイパス弁制御部と、
前記ポジションセンサにより検出された前記実ポジションが、所定の異常判定値に達したとき、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの機械的接続状態に異常があるものと判定する異常判定部と、
前記目標ポジションを再設定する目標ポジション再設定部と、
を備え、
前記目標ポジション再設定部は、
前記目標ポジション設定部により、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置が、前記目標ポジションとして設定されている場合には、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置に代えて前記異常判定値を目標ポジションとして再設定するように構成され、
前記異常判定部は、
前記要求排気バイパス弁作動位置として、少なくとも、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置が設定されている状態で、前記排気バイパス弁が制御されているときの実ポジションが前記異常判定値に達した場合に、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの前記機械的接続状態に異常があるものと判定するように構成されると共に、
前記目標ポジション再設定部により前記異常判定値が目標ポジションとして再設定されている状態で、前記排気バイパス弁が制御されているときの実ポジションが、前記異常判定値に達した場合に、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの前記機械的接続状態に異常があるものと判定するように構成されている、
ことを特徴とする。

この発明による内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の運転状態に基づいて、排気バイパス弁の要求作動位置を設定する要求排気バイパス弁作動位置設定部と、前記要求排気バイパス弁作動位置設定部により設定された要求排気バイパス弁作動位置を目標ポジションとして設定する目標ポジション設定部と、前記ポジションセンサにより検出された前記実ポジションが、前記目標ポジション設定部により設定された前記目標ポジションと一致するように、前記排気バイパス弁駆動装置を制御する排気バイパス弁制御部と、前記ポジションセンサにより検出された前記実ポジションが、所定の異常判定値に達したとき、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの機械的接続状態に異常があるものと判定する異常判定部と、前記目標ポジションを再設定する目標ポジション再設定部とを備え前記目標ポジション再設定部は、前記目標ポジション設定部により、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置が、前記目標ポジションとして設定されている場合には、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置に代えて前記異常判定値を目標ポジションとして再設定するように構成され、前記異常判定部は、前記要求排気バイパス弁作動位置として、少なくとも、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置が設定されている状態で、前記排気バイパス弁が制御されているときの実ポジションが前記異常判定値に達した場合に、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの前記機械的接続状態に異常があるものと判定するように構成されると共に、前記目標ポジション再設定部により前記異常判定値が目標ポジションとして再設定されている状態で、前記排気バイパス弁が制御されているときの実ポジションが、前記異常判定値に達した場合に、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの前記機械的接続状態に異常があるものと判定するように構成されているので、排気バイパス弁の破損やジョイント部材の破断が発生していることを特定することができ、トラブルシューティングに要する時間の短縮が可能である。又、ポジションセンサにより検出された実ポジションに基づいて排気バイパス弁の閉じ不良等の不良を検出することができ、過給圧が上昇するような高回転高負荷という運転状態に限定されることもなく、運転状態に関わらず、排気バイパス弁が閉じ不良となる原因のうち、少なくとも、排気バイパス弁から排気バイパス弁駆動装置までの機械的接続状態の異常を検出することが可能である。

この発明の実施の形態１及び実施の形態２による内燃機関の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成図である。この発明の実施の形態１及び実施の形態２による内燃機関の制御装置が適用される内燃機関に於ける、ＷＧＶとＷＧＡとの機械的接続状態を示す説明図である。この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。ＷＧＶの作動位置とポジションセンサの出力電圧の関係を示す説明図である。ＷＧＶの全開時を示す説明図である。ＷＧＶの半開時を示す説明図である。ＷＧＶの全閉時を示す説明図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成図である。図１に於いて、内燃機関１０の吸気通路１１の入口には、エアクリーナ１２が取り付けられている。エアクリーナ１２の下流側には、吸入空気量を検出するためのエアーフローセンサ５１が設けられている。

エアーフローセンサ５１の下流側には、ターボチャージャ２０が設けられている。ターボチャージャ２０は、コンプレッサ２０１とタービン２０２とを備えている。コンプレッサ２０１とタービン２０２とは、連結軸によって一体に連結されている。コンプレッサ２０１は、タービン２０２に入力される排気ガスのエネルギによって回転駆動される。そして、コンプレッサ２０１の更に下流側には、圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ１３が配置されている。インタークーラ１３の更に下流側には、スロットルバルブ１４が配置されている。尚、インタークーラ１３とスロットルバルブ１４の間には、ターボチャージャ２０によって過給された吸入空気の圧力を検出するためのスロットル上流圧力センサ５２が設けられている。

又、内燃機関１０の排気系は、排気通路１５を備えている。排気通路１５の途中には、前述したターボチャージャ２０のタービン２０２が設けられている。また、排気通路１５には、タービン２０２をバイパスしてタービン２０２の入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路３０が設けられている。排気バイパス通路３０には、排気バイパス弁としてのＷＧＶ３１が配置されている。また、タービン２０２の下流側には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒１６が配置されている。

排気バイパス通路３０に配置されているＷＧＶ３１は、ジョイント部材３２の一端に機械的に接続されている。ジョイント部材３２の他端は、排気バイパス弁駆動装置としてのＷＧＡ３４出力軸３３に機械的に接続されている。そして、ＷＧＡ３４の出力軸であるＷＧＡ出力軸３３の近傍には、ＷＧＶ３１の開弁位置に相関する位置情報を検出するためのポジションセンサ５３が備えられている。尚、この実施の形態１ではポジションセンサ５３は、ＷＧＡ３４とは別体に構成されているが、ＷＧＡ３４に内蔵されていてもよい。

この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置は、制御装置５０を備えている。制御装置５０の入力部には、前述したエアーフローセンサ５１、スロットル上流圧力センサ５２、ポジションセンサ５３のほか、クランク角センサやスロットル開度センサ（図示せず）といった種々のセンサ類が、内燃機関１０の運転状態を検出するために接続されている。制御装置５０の出力部には、ＷＧＡ３４のほか、インジェクタや点火コイル（図示せず）といった種々のアクチュエータが、内燃機関１０の運転状態を制御するために接続されている。制御装置５０は、前述の各種入力情報に基づいて、前述の各種アクチュエータを駆動することにより、内燃機関１０の燃焼状態や出力トルクを最適に制御する。

ここで、ＷＧＶ３１とＷＧＡ３４との機械的接続状態について詳細に説明する。図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置が適用される内燃機関に於ける、ＷＧＶとＷＧＡとの機械的接続状態を示す説明図である。図２に於いて、ＷＧＶ３１とＷＧＡ３４は、直接、接続されておらず、ジョイント部材３２を介して接続されている。より詳細には、ＷＧＡ出力軸３３の先端部に形成された環状のＷＧＡ出力軸係合部３３１と、ジョイント部材３２の一端に形成された環状の第１のジョイント部材係合部３２１とは、互いに内側を貫通し合うことで搖動自在に係合している。ＷＧＶ３１に設けられた貫通穴を有するＷＧＶ係合部３１１と、ジョイント部材３２の他端に形成された環状の第２のジョイント部材係合部３２２とは、第２のジョイント部材係合部３２２がＷＧＶ係合部３２２の貫通穴を貫通することで搖動自在に係合している。

ＷＧＶ３１は、排気通路１５内に配置されるため、内燃機関１０から排出された排気ガスにさらされて数百度の高温状態になる。従って、モータ等の電子部品を内蔵したＷＧＡ３４の耐熱性を考慮すると、ＷＧＡ３４をＷＧＶ３１に近接して配置することができないため、ＷＧＶ３１とＷＧＡ３４との間にジョイント部材３２を介在させ、ＷＧＡ３４が高温になり過ぎないようにしている。又、ジョイント部材３２を介してＷＧＡ３４とＷＧＶ３１とを機械的に接続することにより、ＷＧＡ３４の車両への搭載位置の自由度が増してレイアウトがしやすくなることもジョイント部材３２を介在させる理由の１つである。

前述したように、ＷＧＡ３４には、正転又は逆転可能なモータが内蔵されており、又、このモータの回転運動を直線運動に変換して出力するＷＧＡ出力軸３３を有している。このＷＧＡ出力軸３３は、モータの通電方向に応じて軸方向に移動可能となっており、ＷＧＡ出力軸３３を軸方向にＷＧＶ３１側に押し出す方向にモータに通電すれば、ジョイント部材３２を介して開弁側（図２の矢印Ａの方向）にＷＧＶ３１を移動させることができる。これとは逆に、ＷＧＡ出力軸３３を軸方向にＷＧＡ３４に引き込む方向にモータに通電すれば、ジョイント部材３２を介して閉弁側（図２の矢印Ｂの方向）にＷＧＶ３１を移動させることができる。

又、ＷＧＡ出力軸３３の側部の近傍には、ポジションセンサ５３が備えられており、このポジションセンサ５３によって検出されるＷＧＡ出力軸３３の軸方向位置が、ＷＧＶ３１の作動位置、つまりＷＧＶ３１の開弁位置若しくは閉弁位置、又はそれらの中間位置として制御装置に取り込まれるように構成されている。

図３は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。図３に基づいて、先ず、ＷＧＶ３１の基本制御に関連する構成と動作について説明する。先ず、ＷＧＶ３１の基本制御に関して説明する。要求排気バイパス弁作動位置設定部としての要求ＷＧＶ作動位置設定部５０１では、内燃機関回転数、エアーフローセンサ５１により検出される吸入空気量、スロットル上流圧力センサ５２により検出される過給圧等の内燃機関１０の運転状態を示す複数の情報が入力され、それらの情報に基づいてＷＧＶ３１の要求排気バイパス弁作動位置としての要求ＷＧＶ作動位置ＰＲを設定する。

目標ポジション設定部５０２では、要求ＷＧＶ作動位置設定部５０１により設定されたＷＧＶ３１の要求作動位置ＰＲを、目標ポジションＰＴ０として設定する。この実施の形態１では、［ＰＴ０＝ＰＲ］として制御される。

排気バイパス弁制御部としてのＷＧＡ制御部５０３では、ポジションセンサ５３により検出された実ポジションＰＳと目標ポジション設定部５０２にて設定された目標ポジションＰＴ０とが入力され、実ポジションＰＳが目標ポジションＰＴ０と一致するようにＷＧＡ３４を制御する。

次に、ＷＧＶ３１の異常判定制御に関連する構成と動作について説明する。異常判定部５０４には、ポジションセンサ５３により検出された実ポジションＰＳと、ＷＧＶ３１の全閉時の作動位置を逸脱したことを判定するために設定されている異常判定値ＰＥとが入力される。そして、実ポジションＰＳが異常判定値ＰＥに達した場合に、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態に異常があるものと判定する。

又、異常判定部５０４には、要求ＷＧＶ作動位置設定部５０１により設定された要求ＷＧＶ作動位置ＰＲとＷＧＶ３１の全閉時の作動位置ＰＣとが更に入力される。そして、要求ＷＧＶ作動位置ＰＲと全閉時の作動位置ＰＣとを比較し、その比較結果が、［ＰＲ＝ＰＣ］であるときにのみ、すなわち、ＷＧＶ３１の要求ＷＧＶ作動位置ＰＲとしてＷＧＶ全閉時の作動位置ＰＣが設定されている状態のときにのみ、実ポジションＰＳが異常判定値ＰＥに達した場合に、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態に異常があるか否かの判定を実行する。

前述のポジションセンサ５３によって検出される実ポジションは、電圧値として、排気バイパス弁制御部としてのＷＧＡ制御部５０３及び異常判定部５０４に取り込まれる。ここで、ＷＧＶ３１の作動位置とポジションセンサ５３によって検出される実ポジションとの関係について説明する。図６は、ＷＧＶ３１の作動位置とポジションセンサ５３の出力電圧の関係を示す説明図であって、ＷＧＶ３１の作動位置を横軸とし、ポジションセンサ５３の出力電圧を縦軸として、それらの関係を示している。図７ＡはＷＧＶの全開時を示す説明図であって、図６の全開位置［Ｅ］に対応し、図７ＢはＷＧＶの半開時を示す説明図であって、図６の半開位置［Ｄ］に対応し、図７ＣはＷＧＶの全閉時を示す説明図であって、図６の全閉位置［Ｃ］に対応している。

ＷＧＡ出力軸３３は、図６の横軸の［Ａ］から［Ｆ］の作動位置まで軸方向に移動可能であり、そのうち、ＷＧＡ出力軸３３が全閉位置［Ｃ］にあるときにＷＧＶ３１が全閉となるように調整されてＷＧＶ３１とジョイント部材３２とＷＧＡ出力軸３３とが機械的に接続されている。従って、ＷＧＶ３１が全閉位置［Ｃ］にあるときはポジションセンサ５３の出力電圧１．５［Ｖ］となり、半開位置［Ｄ］にあるときはポジションセンサ５３の出力電圧２．５［Ｖ］となり、全開位置［Ｅ］にあるときにはポジションセンサ５３の出力電圧３．５［Ｖ］となり、夫々のポジションセンサ５３の出力電圧に対応する実ポジションが検出されることになる。

そして、制御装置５０では、内燃機関１０の運転状態に基づいて設定された要求ＷＧＶ作動位置ＰＲを目標ポジションＰＴＯとして定め、ポジションセンサ５３によって検出された実ポジションＰＳが目標ポジションＰＴＯと一致するように、ＷＧＡ３４に内蔵されたモータへの通電方向と通電量を制御する。

ここで、ＷＧＶ３１が全閉位置［Ｃ］のときに着目すると、ＷＧＶ３１が排気バイパス通路３０を塞いだ状態で物理的に排気管の内壁に当接して密着しており、このとき、ポジションセンサ５３から１．５［Ｖ］が出力される。この状態では、ＷＧＶ３１の全閉位置［Ｃ］から更にＷＧＡ出力軸３３をＷＧＡ３４に引き込む方向にモータに通電したとしても、ＷＧＶ３１は、それ以上に閉じ側に移動することは出来ないため、ポジションセンサ５３では１．５［Ｖ］よりも低い電圧が出力されることはない。即ち、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの接続状態が正常な場合では、ポジションセンサ５３が検出する実ポジションＰＳとしては、ＷＧＶ３１の全閉位置Ｃ］よりも閉じ側の値である１．５［Ｖ］よりも低い電圧値を示すことは起こり得ない。

一方、何らかの原因により、ＷＧＶ３１が欠損したり、ＷＧＡ出力軸３３とジョイント部材３２との連結が外れている状態で、ＷＧＶ３１の全閉位置［Ｃ］から更にＷＧＡ出力軸３３をＷＧＡ３４側に引き込む方向にモータに通電した場合、正常時のようにＷＧＶ３１が排気管の内壁に突き当たることはなく、ポジションセンサ５３が位置を検出するＷＧＡ出力軸３３だけがＷＧＡ内に引き込まれる。その結果、ＷＧＶ３１の全閉位置［Ｃ］を逸脱して更に閉じ側に相当する作動位置、図６に示す［Ｂ］の位置のときに検出される電圧値０．７５［Ｖ］が実ポジションとして検出されることが起こり得る。

以上述べたように、ＷＧＶ３１の全閉位置［Ｃ］を逸脱したことを判定するために、ＷＧＶ３１の全閉位置Ｃ］よりも閉じ側にある位置［Ｂ］での電圧値を、異常判定値と定め、ポジションセンサ５３が検出する電圧値がこの異常判定値に達した場合に、ＷＧＶ３１からＷ３４ＧＡまでの機械的接続状態に異常があることを判断することができる。

尚、ＷＧＶ３１の全閉位置［Ｃ］は、ジョイント部材３２とＷＧＡ３４の取り付け公差やポジションセンサ５３の出力電圧公差、各部品の熱膨張等により、変化することから、異常判定値、つまり図６の位置［Ｂ］に於けるポジションセンサ５３の出力電圧は、それらのばらつきによってＷＧＶ３１の全閉位置が変化したときでも誤判定しない値であることが必要である。そのため、位置［Ｂ］での異常判定値は、ＷＧＡ出力軸３３の軸方向の移動可能範囲の引込端の位置［Ａ］よりも高く、かつ、全閉位置［Ｃ］のばらつき下限電圧値よりも低い電圧値として設定する。

以上述べたこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置によれば、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態が正常なときと異常なときとでは、ポジションセンサ５３により検出される実ポジションの検出範囲が異なるという前述の特徴に着目し、実ポジションＰＳが、ＷＧＶ３１の全閉位置［Ｃ］を逸脱してＷＧＶ３１の全閉位置［Ｃ］を下まわるところに設定された異常判定値に達した場合に、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態の異常を判定するようにしているため、ＷＧＶ３１が閉じ不良となる原因のうち、ＷＧＶ３１の破損やジョイント部材３２の破断が発生していることを特定できることから、トラブルシューティングに要する時間の短縮が可能である。

又、ポジションセンサ５３により検出された実ポジションＰＳに基づいてＷＧＶ３１の閉じ不良を検出するようにしているため、過給圧が上昇するような高回転高負荷という運転状態に限定されることもなく、即ち、運転状態の如何に関わらず、ＷＧＶ３１が閉じ不良となる原因のうち、少なくとも、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態の異常を検出することが可能である。

更に、目標ポジションＰＴＯがＷＧＶ３１の全閉位置［Ｃ］に設定された状態で、実ポジションＰＳを目標ポジションＰＴＯに一致させるようにＷＧＡ３４が制御されているときに、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態の異常判定を行うようにしているため、ＷＧＶ３１が閉じ不良となる原因のうち、ＷＧＶ３１の破損やジョイント部材３２の破断が発生していることを、より確実に特定することが可能となる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置について説明する。前述の実施の形態１による内燃機関の制御装置の場合、ＷＧＶ３１の全閉位置「Ｃ」から離れたところに目標ポジションＰＴＯが設定された状態で、実ポジションＰＳを目標ポジションＰＴＯに一致させるようにＷＧＡ３４が制御されている状態のときに、実ポジションＰＳが、異常判定値を示した場合には、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態の異常とは別の原因によってＷＧＶ３１の閉じ不良が発生していることが考えられるが、実施の形態２による内燃機関の制御装置では、そのような場合にも対応できるようにしたものである。図１及び図２は、実施の形態１の場合と同一であるので説明を省略する。

図４は、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。図４に於いては、実施の形態１に於ける図３に対して、目標ポジション設定部５０２の機能が異なり、又、新たに目標ポジション再設定部５０５が追加されている。以下、図４に基づいて、先ず、ＷＧＶ３１の基本制御に関連する構成と動作について説明する。

要求ＷＧＶ作動位置設定部５０１では、図２と同様に、エンジン回転数、エアーフローセンサ５１により検出される吸入空気量、スロットル上流圧力センサ５２により検出される過給圧等の内燃機関１０の運転状態を示す諸情報が入力され、それらの情報に基づいてＷＧＶ３１の要求ＷＧＶ作動位置ＰＲを設定する。

目標ポジション設定部５０２では、要求ＷＧＶ作動位置設定部５０１により設定されたＷＧＶ３１の要求作動位置ＰＲに加えて、ＷＧＶ３１の全閉時の作動位置ＰＣと、第１のフラグＦ１と、第２のフラグＦ２とが更に入力され、第１のフラグＦ１と第２のフラグＦ２の状態に応じて、切替手段ＳＷ１が切り替えられて、要求作動位置ＰＲと全閉時の作動位置ＰＣの何れか一方の値が目標ポジションＰＴ０として設定される。具体的には、［Ｆ１＝０］かつ［Ｆ２＝０］が成立しているときは要求作動位置ＰＲが選択されてこれが目標ポジションＰＴ０として設定され、［Ｆ１＝１］または［Ｆ２＝１］が成立しているときは全閉時の作動位置ＰＣが選択されてこれが目標ポジションＰＴ０として設定される。

ここで、第１のフラグＦ１は、内燃機関への燃料の噴射供給を停止している状態（例えば、機関始動前、減速運転時の燃料カット実行中、機関停止後、等）となってから所定時間だけ成立し、第２のフラグＦ２は、ＷＧＶが全閉になったとしても過給状態に至らない運転状態（例えば、機関始動中、アイドリング運転中、軽負荷運転中、等）にあることが判定されてから所定時間だけ成立するように設計されたフラグであり、これにより、［Ｆ１＝１］または［Ｆ２＝１］が成立してから所定時間の間、一時的に、ＷＧＶ全閉時の作動位置ＰＣが目標ポジションＰＴ０として設定されるように構成されている。

目標ポジション再設定部５０５では、目標ポジション設定部５０２により設定された目標ポジションＰＴ０に加えて、ＷＧＶ全閉時の作動位置ＰＣと異常判定値ＰＥとが更に入力され、目標ポジションＰＴ０の値に応じて、切替手段ＳＷ２が切り替えられて、目標ポジションＰＴ０と異常判定値ＰＥの何れか一方が目標ポジションＰＴ１として再設定される。具体的には、［ＰＴ０≠ＰＣ］が成立しているときは目標ポジションＰＴ０が選択され、［ＰＴ０＝ＰＣ］が成立しているときは異常判定値ＰＥが選択されて、目標ポジションＰＴ１として再設定される。

そして、ＷＧＡ制御部５０３では、ポジションセンサ５３により検出された実ポジションＰＳと目標ポジション再設定部５０５にて再設定された目標ポジションＰＴ１とが入力され、実ポジションＰＳが、再設定された目標ポジションＰＴ１と一致するようにＷＧＡ３４を制御する。

次に、ＷＧＶ３１の異常判定制御の動作について説明する。異常判定部５０４は、図３と同様に、ポジションセンサ５３により検出された実ポジションＰＳと、ＷＧＶ３１の全閉時の作動位置を逸脱したことを判定するために設定されている異常判定値ＰＥと、ＷＧＶ３１の全閉時の作動位置ＰＣと、要求ＷＧＶ作動位置設定部５０１により設定されたＷＧＶ３１の要求作動位置ＰＲとが入力されており、実ポジションＰＳが異常判定値ＰＥに達した場合に、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態に異常があるものと判定する。若しくは、要求ＷＧＡ作動位置ＰＲと全閉時の作動位置ＰＣとの比較が行われ、［ＰＲ＝ＰＣ］のときにのみ、即ち、ＷＧＶ３１の要求ＷＧＶ作動位置ＰＲとしてＷＧＶ全閉時の作動位置ＰＣが設定されている状態のときにのみ、実ポジションＰＳが異常判定値ＰＥに達した場合に、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態に異常があるものと判定する。

続いて、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置の動作を、フローチャートに従って説明する。図５は、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。図５に於いて、ステップＳ１０１では、内燃機関１０の回転数、エアーフローセンサ５１により検出される吸入空気量、スロットル上流圧力センサ５２により検出される過給圧等、内燃機関の運転状態を示す諸情報が入力される。そして、ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で読み込まれた諸情報に基づいて、ＷＧＶ３１の要求作動位置ＰＲを設定する（要求ＷＧＶ作動位置設定部５０１の動作）。

ステップＳ１０３では、第１のフラグＦ１と第２のフラグＦ２の状態に応じて、目標ポジションＰＴ０の設定を行なう。ここで、［Ｆ１＝０］かつ［Ｆ２＝０］が成立しているとき（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進み、目標ポジションＰＴ０として、要求作動位置ＰＲを設定してステップＳ１０６へと進む。一方、［Ｆ１＝０］かつ［Ｆ２＝０］が成立していいないとき（ＮＯ）は、ステップＳ１０３からステップＳ１０５に進み、目標ポジションＰＴ０として、ＷＧＶ全閉時の作動位置ＰＣを設定してステップＳ１０６へと進む（目標ポジション設定部５０２の動作）。

ステップＳ１０６では、目標ポジションＰＴ０の値に応じて、目標ポジションの再設定を行なう。ここで、［ＰＴ０≠ＰＣ］が成立しているとき（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０４とステップＳ１０５のうちの何れかのステップで設定された目標ポジションＰＴ０を目標ポジションＰＴ１として設定してステップＳ１０９へと進む。一方、［ＰＴ０≠ＰＣ］が成立していいないとき（ＮＯ）は、ステップＳ１０６からステップＳ１０８に進み、異常判定値ＰＥを目標ポジションＰＴ１として設定してステップＳ１０９へと進む（目標ポジション再設定部５０５の動作）。

ステップＳ１０９では、ポジションセンサ５３により検出された実ポジションＰＳを読み込み、次のステップＳ１１０では、ステップＳ１０９にて読み込まれた実ポジションＰＳと、ステップＳ１０７又はステップＳ１０８の何れかで再設定された目標ポジションＰＴ１とに基づいて、実ポジションＰＳが目標ポジションＰＴ１と一致するようにＷＧＡ３４のモータへの通電が制御される（ＷＧＡ制御部５０３の動作）。

次のステップＳ１１１では、ステップＳ１０２で設定された要求作動位置ＰＲとＷＧＶ全閉時の作動位置ＰＣとの比較を行ない、異常判定ルーチンを実行するか否かの判定を行なう。ここで、［ＰＲ＝ＰＣ］が成立していないとき（ＮＯ）は、ステップＳ１１２による異常判定ルーチンは実行せずに処理を抜ける。

一方、ステップＳ１１１での判定の結果、［ＰＲ＝ＰＣ］が成立しているとき（ＹＥＳ）は、異常判定ルーチンを実行するために、ステップＳ１１１からステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、ステップＳ１０９にて読み込まれた実ポジションＰＳと、異常判定値ＰＥとの比較を行ない、［ＰＳ≦ＰＥ］が成立しているとき（ＹＥＳ）は、ステップＳ１１２からステップＳ１１３に進んで、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態が異常であると判定し、［ＰＳ≦ＰＥ］が成立していないとき（ＮＯ）は、ステップＳ１１２からステップＳ１１４に進んで、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態は正常であると判定し、処理を抜ける（異常判定部５０４の動作）。

以上述べたこの発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置によれば、内燃機関への燃料の噴射供給を停止している運転状態にあることが判定されている場合に、要求ＷＧＶ作動位置ＰＲを、一時的にＷＧＶ３１を全閉にするための作動位置ＰＣへ置き換えて、目標ポジションＰＴ１として設定するようにしているため、例えば、内燃機関１０の始動前、或いは、減速燃料カット制御の実行中、等でも、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態の異常の有無を診断することができ、異常検出を実行する運転条件を広げることが可能となる。

尚、内燃機関１０への燃料の噴射供給が停止しているときは、内燃機関１０は燃焼していないため、ＷＧＶ３１の開弁位置を強制的に全閉位置［Ｃ］に変更したとしても、内燃機関の出力トルクの制御への影響はなく問題は生じない。

又、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置によれば、ＷＧＶ３１が全閉になったとしても過給状態に至らない運転状態にあることが判定されている場合に、要求ＷＧＶ作動位置ＰＲを、一時的にＷＧＶ３１を全閉にするための作動位置ＰＣへ置き換えて、目標ポジションＰＴ１として設定するようにしているため、例えば、内燃機関１０の始動中、或いは、アイドリングや低回転低負荷での運転中、等でも、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態の異常の有無を診断することができ、異常検出を実行する運転条件を広げることが可能となる。

尚、ＷＧＶ３１の全閉時の全閉位置［Ｖ］に設定しても、過給状態とならない運転状態では、ＷＧＶ３１を強制的に全閉位置［Ｃ］に変更したとしても、コンプレッサによる過給効果が発生せず、或いは発生したとしても極僅かであるため、内燃機関１０の出力トルクの制御への影響は殆どなく問題は生じない。

更に、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置によれば、ＷＧＶ３１を全閉にするための作動位置ＰＣが、目標ポジションに設定された場合には、実ポジションＰＳがＷＧＶ全閉時の作動位置ＰＣを逸脱したことを判定するために設定されている異常判定値ＰＥを、目標ポジションとして再設定し、目標ポジションが異常判定値ＰＥに再設定されている状態で、実ポジションＰＳが、異常判定値ＰＥに達した場合に、ＷＧＶ３１からＷＧＡ３４までの機械的接続状態の異常を判定するようにしているため、ＷＧＶ３１の破損やジョイント部材の破断によるＷＧＶ３１の閉じ不良の発生を、更に確実かついち早く特定することが可能となる。

以上述べたこの発明の実施の形態１及び実施の形態２による内燃機関の制御装置は、下記の発明（１）から（４）のうち少なくとも何れかを具体化したものである。

（１）内燃機関の排気通路に設けられたタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられ前記タービンと一体に回転するコンプレッサと、を備えたターボチャージャと、
前記タービンの上流と下流とを連通する排気バイパス通路に設けられ、前記排気バイパス通路を流れる前記内燃機関の排気ガスの流量を制御する排気バイパス弁と、
前記排気バイパス弁と機械的に接続され、前記排気バイパス弁の作動位置を調整する排気バイパス弁駆動装置と、
前記排気バイパス弁の作動位置を実ポジションとして検出するポジションセンサと、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記排気バイパス弁の要求作動位置を設定する要求排気バイパス弁作動位置設定部と、
前記要求排気バイパス弁作動位置設定部により設定された要求排気バイパス弁作動位置を目標ポジションとして設定する目標ポジション設定部と、
前記ポジションセンサにより検出された前記実ポジションが、前記目標ポジション設定部により設定された前記目標ポジションと一致するように、前記排気バイパス弁駆動装置を制御する排気バイパス弁制御部と、
前記ポジションセンサにより検出された前記実ポジションが、所定の異常判定値に達したとき、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの機械的接続状態に異常があるものと判定する異常判定部と、
前記目標ポジションを再設定する目標ポジション再設定部と、
を備え、
前記目標ポジション再設定部は、
前記目標ポジション設定部により、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置が、前記目標ポジションとして設定されている場合には、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置に代えて前記異常判定値を目標ポジションとして再設定するように構成され、
前記異常判定部は、
前記要求排気バイパス弁作動位置として、少なくとも、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置が設定されている状態で、前記排気バイパス弁が制御されているときの実ポジションが前記異常判定値に達した場合に、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの前記機械的接続状態に異常があるものと判定するように構成されると共に、
前記目標ポジション再設定部により前記異常判定値が目標ポジションとして再設定されている状態で、前記排気バイパス弁が制御されているときの実ポジションが、前記異常判定値に達した場合に、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの前記機械的接続状態に異常があるものと判定するように構成されている、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
この発明によれば、排気バイパス弁の破損やジョイント部材の破断が発生していることを特定することができ、トラブルシューティングに要する時間の短縮が可能である。又、ポジションセンサにより検出された実ポジションに基づいて排気バイパス弁の閉じ不良等の不良を検出することができ、過給圧が上昇するような高回転高負荷という運転状態に限定されることもなく、運転状態に関わらず、排気バイパス弁が閉じ不良となる原因のうち、少なくとも、排気バイパス弁から排気バイパス弁駆動装置までの機械的接続状態の異常を検出することが可能である。
又、この発明によれば、排気バイパス弁が閉じ不良となる原因のうち、排気バイパス弁の破損やジョイント部材の破断が発生していることを、より確実に特定することが可能となる。尚、排気バイパス弁全閉時の作動位置から離れたところに目標ポジションが設定された状態で、実ポジションを目標ポジションに一致させるように排気バイパス弁が制御されている状態のときに、実ポジションが、異常判定値を示した場合には、排気バイパス弁から排気バイパス弁駆動装置までの機械的接続状態の異常とは別の原因によって排気バイパス弁の閉じ不良が発生していると考えることができる。
更に、この発明によれば、排気バイパス弁の破損やジョイント部材の破断による排気バイパス弁の閉じ不良の発生を、更に確実かついち早く特定することが可能となる。

（２）前記目標ポジション設定部は、
前記内燃機関への燃料の噴射供給を停止している運転状態にあることが判定されている場合には、前記要求排気バイパス弁作動位置設定部により設定された前記要求排気バイパス弁作動位置に代えて前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置を前記目標ポジションとして設定する、
ことを特徴とする上記（１）に記載の内燃機関の制御装置。
この発明によれば、例えば、内燃機関の始動前、或いは、減速燃料カット制御の実行中、等でも、排気バイパス弁から排気バイパス弁駆動装置までの機械的接続状態の異常の有無を診断することができ、異常検出を実行する運転条件を広げることが可能となる。尚、内燃機関への燃料の噴射供給が停止しているときは、内燃機関は燃焼していないため、排気バイパス弁の開弁位置を強制的に全閉位置に変更したとしても、内燃機関の出力トルクの制御への影響はなく問題は生じない。

（３）前記目標ポジション設定部は、
前記排気バイパス弁が全閉になっても前記内燃機関が過給状態に至らない運転状態にあることが判定されている場合には、前記要求排気バイパス弁作動位置設定部により設定された要求排気バイパス弁作動位置に代えて前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置を前記目標ポジションとして設定する、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の内燃機関の制御装置。
この発明によれば、例えば、内燃機関の始動中、或いは、アイドリングや低回転低負荷での運転中、等でも、排気バイパス弁から排気バイパス弁駆動装置までの接続状態の異常の有無を診断することができ、異常検出を実行する運転条件を広げることが可能となる。尚、排気バイパス弁が全閉時の開弁位置に設定しても、過給状態とならない運転状態では、排気バイパス弁を強制的に全閉位置に変更したとしても、コンプレッサによる過給効果が発生しない、発生したとしても極僅かであるため、内燃機関の出力トルクの制御への影響は殆どなく問題は生じない。

尚、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０内燃機関、１１吸気通路、１２エアクリーナ、１３インタークーラ、１４スロットルバルブ、１５排気通路、１６排気浄化触媒、２０ターボチャージャ、２０１コンプレッサ、２０２タービン、３０排気バイパス通路、３１ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）、３２ジョイント部材、３３ＷＧＡ出力軸、３４ウエストゲートアクチュエータ（ＷＧＡ）、５０制御装置、５１エアーフローセンサ、５２スロットル上流圧力センサ、５３ポジションセンサ、５０１要求ＷＧＶ作動位置設定部、５０２目標ポジション設定部、５０３ＷＧＡ制御部、５０４異常判定部、５０５目標ポジション再設定部。

Claims

内燃機関の排気通路に設けられたタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられ前記タービンと一体に回転するコンプレッサと、を備えたターボチャージャと、
前記タービンの上流と下流とを連通する排気バイパス通路に設けられ、前記排気バイパス通路を流れる前記内燃機関の排気ガスの流量を制御する排気バイパス弁と、
前記排気バイパス弁と機械的に接続され、前記排気バイパス弁の作動位置を調整する排気バイパス弁駆動装置と、
前記排気バイパス弁の作動位置を実ポジションとして検出するポジションセンサと、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記排気バイパス弁の要求作動位置を設定する要求排気バイパス弁作動位置設定部と、
前記要求排気バイパス弁作動位置設定部により設定された要求排気バイパス弁作動位置を目標ポジションとして設定する目標ポジション設定部と、
前記ポジションセンサにより検出された前記実ポジションが、前記目標ポジション設定部により設定された前記目標ポジションと一致するように、前記排気バイパス弁駆動装置を制御する排気バイパス弁制御部と、
前記ポジションセンサにより検出された前記実ポジションが、所定の異常判定値に達したとき、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの機械的接続状態に異常があるものと判定する異常判定部と、
前記目標ポジションを再設定する目標ポジション再設定部と、
を備え、
前記目標ポジション再設定部は、
前記目標ポジション設定部により、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置が、前記目標ポジションとして設定されている場合には、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置に代えて前記異常判定値を目標ポジションとして再設定するように構成され、
前記異常判定部は、
前記要求排気バイパス弁作動位置として、少なくとも、前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置が設定されている状態で、前記排気バイパス弁が制御されているときの実ポジションが前記異常判定値に達した場合に、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの前記機械的接続状態に異常があるものと判定するように構成されると共に、
前記目標ポジション再設定部により前記異常判定値が目標ポジションとして再設定されている状態で、前記排気バイパス弁が制御されているときの実ポジションが、前記異常判定値に達した場合に、前記排気バイパス弁から前記排気バイパス弁駆動装置までの前記機械的接続状態に異常があるものと判定するように構成されている、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記目標ポジション設定部は、
前記内燃機関への燃料の噴射供給を停止している運転状態にあることが判定されている場合には、前記要求排気バイパス弁作動位置設定部により設定された前記要求排気バイパス弁作動位置に代えて前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置を前記目標ポジションとして設定する様に構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記目標ポジション設定部は、
前記排気バイパス弁が全閉になっても前記内燃機関が過給状態に至らない運転状態にあることが判定されている場合には、前記要求排気バイパス弁作動位置設定部により設定された要求排気バイパス弁作動位置に代えて前記排気バイパス弁を全閉にするための作動位置を前記目標ポジションとして設定する様に構成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。