特許 6232793 エンジンの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6232793

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】エンジンの制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02B 39/16 20060101AFI20171113BHJP

   F02B 37/18 20060101ALI20171113BHJP

   F02D 23/00 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   F02B39/16 F

   F02B37/18 A

   F02D23/00 F

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-148736(P2013-148736)

(22)【出願日】2013年7月17日

(65)【公開番号】特開2015-21405(P2015-21405A)

(43)【公開日】2015年2月2日

【審査請求日】2016年6月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092978

【弁理士】

【氏名又は名称】真田 有

(72)【発明者】

【氏名】川辺 敬

(72)【発明者】

【氏名】平石 文昭

【審査官】 小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４３３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０８４６１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−３２８７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８３５８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３３／００−４１／１０

Ｆ０２Ｄ ９／００−２８／００、４１／００−４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気通路上の過給用タービンを迂回する迂回路に介装され、電動アクチュエータにより駆動されるウェイストゲートバルブを具備するエンジンの制御装置であって、
前記ウェイストゲートバルブの位置を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された前記位置に基づき、前記エンジンの始動前と前記エンジンの始動後の二段階で前記ウェイストゲートバルブの故障判定を実施する故障判定手段と、を備え、
前記故障判定手段は、前記エンジンの始動前において、前記ウェイストゲートバルブを全閉にしたときに前記検出手段で検出された前記ウェイストゲートバルブの全閉位置と、前記ウェイストゲートバルブを全開にしたときに前記検出手段で検出された前記ウェイストゲートバルブの全開位置とが所定範囲内にある場合に、前記ウェイストゲートバルブが故障していると判定する
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。

【請求項2】

前記エンジンの運転状態に応じて前記ウェイストゲートバルブの目標位置を設定する設定手段と、
前記ウェイストゲートバルブの位置が前記設定手段で設定された前記目標位置となるように前記電動アクチュエータを制御する制御手段と、を備え、
前記故障判定手段は、前記エンジンの始動後において、前記設定手段で設定された前記目標位置と前記検出手段で検出された前記位置との差の絶対値が所定値以上の場合に、前記ウェイストゲートバルブが故障している可能性があると判定する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。

【請求項3】

前記故障判定手段により前記ウェイストゲートバルブが故障している可能性があると判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブを開閉させてクリーニングを実施するクリーニング手段を備え、
前記故障判定手段は、前記クリーニング手段によるクリーニング後においても前記設定手段で設定された前記目標位置と前記検出手段で検出された前記位置との差の絶対値が前記所定値以上の場合に、前記ウェイストゲートバルブが故障していると判定する
ことを特徴とする、請求項２記載のエンジンの制御装置。

【請求項4】

前記故障判定手段により前記ウェイストゲートバルブが故障していると判定された場合に、前記故障を報知するとともに前記故障に対応した故障コードを記憶する故障報知手段を備える
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。

【請求項5】

前記エンジンの運転状態に基づいて、吸気通路に介装されたスロットルバルブの開度を設定するスロットル開度設定手段を備え、
前記スロットル開度設定手段は、前記故障判定手段により前記ウェイストゲートバルブが故障していると判定された場合に、前記スロットルバルブの開度の上限値を制限する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気圧を利用する過給システムを具備したエンジンの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンの排気圧を利用する過給システムを備えたエンジンにおいて、排気通路上に介装される過給用タービンを迂回するための迂回路に電動のウェイストゲートバルブ（開閉弁）を設けたものがある。ウェイストゲートバルブは、過給状態（過給圧）を調節するための過給圧調節弁であり、電動アクチュエータにより開閉されることで過給用タービンに流入する排気流量が制御され、過給用タービンの回転速度が制御される。

【0003】

例えば、加速時のようにエンジンに対する出力要求が高い場合は、ウェイストゲートバルブの開度を小さく又はゼロとする（閉鎖する）ことで過給用タービンの回転速度が上昇する。これにより、過給される吸気量が増大し、過給効率が向上するため、高出力を得ることができる。反対に、減速時のようにエンジンに対する出力要求が低い場合は、ウェイストゲートバルブの開度を大きく又は全開とする（開放する）ことで、過給用タービンの回転速度が低下する。これにより、過給される吸気量が減少し、出力に見合った量の吸気が送られる。

【0004】

このように、要求される出力に応じてウェイストゲートバルブの開度を制御することで、過給される吸気量（すなわち過給圧）を制御することができる。しかし、ウェイストゲートバルブが故障して、その開度を正確に制御できなくなった場合は、過給圧を制御することができなくなるため、要求される出力が得られなくなるおそれがある。これに対し、ウェイストゲートバルブの故障を判定し、故障と判定された場合にフェイルセーフ制御を実施する技術が提案されている。

【0005】

例えば特許文献１には、アクチュエータを備えた排気バイパス弁（ウェイストゲートバルブ）に関する故障を診断する機能と、故障を検出した際のフェイルセーフ機能とを有するターボ過給機付エンジンが開示されている。この技術では、排気バイパス弁を閉じる運転領域又は開く運転領域で、少なくともスロットル開度及び過給圧により、排気バイパス弁の開故障又は閉故障を判定している。そして、故障を検出した場合は、判定結果に応じて点火時期制御や空燃比制御を実施したり、スロットル開度を制御したりしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−３２８７６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記の特許文献１は、故障診断が実行可能な運転領域でなければ故障診断が実施されず、故障診断の機会を確保できない場合がありうる。また、この技術では、予め設定された設定過給圧と実際の過給圧とを比較して排気バイパス弁の開故障，閉故障を判定するため、設定過給圧の値によって故障判定の精度が左右される。すなわち、排気バイパス弁の故障を、過給圧をチェックするという間接的な手法で判定しているため、例えば実際の過給圧が排気バイパス弁の故障以外の要因で変動したような場合には、故障判定の正確さに欠ける。

【0008】

本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、ウェイストゲートバルブの故障判定の精度を高めることができるようにした、エンジンの制御装置を提供することを目的とする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、排気通路上の過給用タービンを迂回する迂回路に介装され、電動アクチュエータにより駆動されるウェイストゲートバルブを具備するエンジンの制御装置であって、前記ウェイストゲートバルブの位置を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された前記位置に基づき、前記エンジンの始動前と前記エンジンの始動後の二段階で前記ウェイストゲートバルブの故障判定を実施する故障判定手段と、を備えることを特徴としている。

【0010】

さらに、前記故障判定手段は、前記エンジンの始動前において、前記ウェイストゲートバルブを全閉にしたときに前記検出手段で検出された前記ウェイストゲートバルブの全閉位置と、前記ウェイストゲートバルブを全開にしたときに前記検出手段で検出された前記ウェイストゲートバルブの全開位置とが所定範囲内にある場合に、前記ウェイストゲートバルブが故障していると判定することを特徴としている。

【0011】

（２）また、前記エンジンの運転状態に応じて前記ウェイストゲートバルブの目標位置を設定する設定手段と、前記ウェイストゲートバルブの位置が前記設定手段で設定された前記目標位置となるように前記電動アクチュエータを制御する制御手段と、を備えることが好ましい。この場合、前記故障判定手段は、前記エンジンの始動後において、前記設定手段で設定された前記目標位置と前記検出手段で検出された前記位置との差の絶対値が所定値以上の場合に、前記ウェイストゲートバルブが故障している可能性があると判定することがより好ましい。

【0012】

（３）前記故障判定手段により前記ウェイストゲートバルブが故障している可能性があると判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブを開閉させてクリーニングを実施するクリーニング手段を備えることが好ましい。この場合に、前記故障判定手段は、前記クリーニング手段によるクリーニング後においても前記設定手段で設定された前記目標位置と前記検出手段で検出された前記位置との差の絶対値が前記所定値以上の場合に、前記ウェイストゲートバルブが故障していると判定することがより好ましい。

【0013】

（４）前記故障判定手段により前記ウェイストゲートバルブが故障していると判定された場合に、前記故障を報知するとともに前記故障に対応した故障コードを記憶する故障報知手段を備えることが好ましい。

【0014】

（５）また、前記エンジンの運転状態に基づいて、吸気通路に介装されたスロットルバルブの開度を設定するスロットル開度設定手段を備えることが好ましい。この場合、前記スロットル開度設定手段は、前記故障判定手段により前記ウェイストゲートバルブが故障していると判定された場合に、前記スロットルバルブの開度の上限値を制限することがより好ましい。

【発明の効果】

【0015】

開示のエンジンの制御装置によれば、ホールセンサにより検出された実際のウェイストゲートバルブの位置を用いてウェイストゲートバルブの故障判定を実施するため、故障判定の精度を高めることができる。また、エンジンの始動前とエンジンの始動後の二段階で故障判定を実施するため、故障判定精度をより高めることができる。さらに、ウェイストゲートバルブが正しく動作するか否かを検出手段で検出された値を用いてチェックし、動作しないのであれば故障と判定するため、ウェイストゲートバルブの故障を早期に発見することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一実施形態に係るエンジンの制御装置のブロック構成及びこの制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。

【図2】図１の制御装置のウェイストゲート演算部のブロック構成を例示する図である。

【図3】ウェイストゲートバルブの開度に対するバルブ位置の関係を示したマップ例である。

【図4】一実施形態に係るエンジン制御装置での学習制御の手順を例示するフローチャートである。

【図5】一実施形態に係るエンジン制御装置でのウェイストゲートバルブの開度制御の手順を例示するフローチャートである。

【図6】一実施形態に係るエンジン制御装置での故障制御の手順を例示するフローチャートである。

【図7】変形例に係るエンジン制御装置の故障判定において、開故障と閉故障とを区別する判定手法を例示する図である。

【図8】変形例に係るエンジン制御装置での故障制御の手順を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

【0018】

［１．装置構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示す車載ガソリンエンジン１０（以下、単にエンジン１０と呼ぶ）に適用される。このエンジン１０は、排気圧を利用した過給システム及びEGRシステム（排気再循環システム）を備える。図１では、多気筒のエンジン１０に設けられた複数のシリンダ（気筒）のうちの一つを示す。シリンダ内にはピストンが摺動自在に内装され、ピストンの往復運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。

【0019】

各シリンダの頂面には吸気ポート及び排気ポートが設けられ、それぞれのポート開口には吸気弁，排気弁が設けられる。また、吸気ポートと排気ポートとの間には、点火プラグ１５がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１５での点火のタイミング（点火時期）は、後述するエンジン制御装置１で制御される。

【0020】

［１−２．燃料噴射系］
各シリンダへの燃料供給用のインジェクタとして、シリンダ内に直接的に燃料を噴射する筒内噴射弁（直噴インジェクタ）１１が設けられる。筒内噴射弁１１からの燃料噴射量及びその噴射タイミングは、エンジン制御装置１で制御される。例えば、エンジン制御装置１から筒内噴射弁１１に制御パルス信号が伝達され、その制御パルス信号の大きさに対応する期間だけ、筒内噴射弁１１の噴射口が開放される。これにより、燃料噴射量は制御パルス信号の大きさ（駆動パルス幅）に応じた量となり、噴射開始時刻は制御パルス信号が伝達された時刻に対応したものとなる。

【0021】

筒内噴射弁１１は、コモンレール１３Ａを含む燃料供給路１３を介して流量可変型の燃料ポンプ１４に接続される。燃料ポンプ１４は、エンジン１０や電動機などから駆動力の供給を受けて作動し、燃料タンク内の燃料を燃料供給路１３に吐出する。これにより、燃料ポンプ１４で加圧された燃料が、燃料供給路１３からコモンレール１３Ａに供給され、各々のシリンダーに取り付けられた筒内噴射弁１１を通じてシリンダー内へと供給される。燃料ポンプ１４から吐出される燃料量及び燃圧は、エンジン制御装置１で制御される。

【0022】

［１−３．吸排気系］
吸気弁の上部は、バルブリフト量，バルブタイミングを変化させるための吸気可変動弁機構２８に接続され、排気弁の上部は排気可変動弁機構２９に接続される。吸気弁，排気弁の動作は、これらの可変動弁機構２８，２９を介して、後述するエンジン制御装置１で制御される。それぞれの可変動弁機構２８，２９には、例えばロッカアームの揺動量と揺動のタイミングとを変更する機構として、可変バルブリフト機構及び可変バルブタイミング機構が内蔵される。

【0023】

可変バルブリフト機構は、吸気弁及び排気弁の各々のバルブリフト量を連続的に変更する機構である。この可変バルブリフト機構は、カムシャフトに固定されたカムからロッカアームやタペットに伝達される揺動の大きさ（バルブリフト量）を変更する機能を持つ。また、可変バルブタイミング機構は、吸気弁及び排気弁の各々の開閉タイミング（バルブタイミング）を変更する機構である。この可変バルブタイミング機構は、ロッカアームに揺動を生じさせるカム又はカムシャフトの回転位相を変更する機能を持つ。

【0024】

エンジン１０の吸気系２０及び排気系３０には、排気圧を利用してシリンダ内に吸気を過給するターボチャージャ（過給機）１６が設けられる。ターボチャージャ１６は、吸気ポートの上流側に接続された吸気通路２１と、排気ポートの下流側に接続された排気通路３１との両方に跨って介装される。ターボチャージャ１６のタービン（過給用タービン）１６Ａは、排気通路３１内の排気圧で回転し、その回転力を吸気通路２１側のコンプレッサ１６Ｂに伝達する。これを受けてコンプレッサ１６Ｂは、吸気通路２１内の空気を下流側へと圧縮しながら送給し、各シリンダへの過給を行う。ターボチャージャ１６による過給操作は、エンジン制御装置１で制御される。

【0025】

吸気通路２１上におけるコンプレッサ１６Ｂよりも下流側にはインタークーラ２５が設けられ、圧縮された空気が冷却される。また、コンプレッサ１６Ｂよりも上流側にはエアフィルタ２２が設けられ、外部から取り込まれる空気が濾過される。さらに、コンプレッサ１６Ｂの上流側，下流側の吸気通路２１を接続するように、吸気バイパス通路２３が設けられるとともに、吸気バイパス通路２３上にバイパスバルブ２４が介装される。吸気バイパス通路２３を流れる空気量は、バイパスバルブ２４の開度に応じて調節される。バイパスバルブ２４は、例えば車両の急減速時に開放方向に制御され、コンプレッサ１６Ｂから送給される過給圧を再び上流側へと逃がすように機能する。なお、バイパスバルブ２４の開度はエンジン制御装置１で制御される。

【0026】

吸気系２０におけるコンプレッサ１６Ｂよりも下流側と、排気系３０におけるタービン１６Ａよりも上流側との間には、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３４が設けられる。ＥＧＲ通路３４は、シリンダから排出されて間もない排気を再びシリンダの直上流側へと導く通路である。ＥＧＲ通路３４には、還流ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３５が介装される。還流ガスを冷却することでシリンダ内での燃焼温度が低下し、窒素酸化物（NOx）の発生率が低下する。また、ＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部には、排気の還流量を調節するためのＥＧＲバルブ３６が介装される。ＥＧＲバルブ３６の弁開度は可変であり、エンジン制御装置１で制御される。

【0027】

インタークーラ２５の下流側にはスロットルボディが接続され、さらにその下流側にはインマニ（インテークマニホールド）が接続される。スロットルボディは、前述のＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部よりも上流側に配置される。スロットルボディの内部には、電子制御式のスロットルバルブ２６が設けられる。インマニへと流れる空気量は、スロットルバルブ２６の開度（スロットル開度TH）に応じて調節される。スロットル開度THは、エンジン制御装置１によって制御される。

【0028】

インマニには、各シリンダへと流れる空気を一時的に蓄えるためのサージタンク２７が設けられる。前述のＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部は、サージタンク２７よりも上流側に位置する。サージタンク２７よりも下流側のインマニは、各シリンダの吸気ポートに向かって分岐するように形成され、サージタンク２７はその分岐点に位置する。サージタンク２７は、各シリンダで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。

【0029】

排気通路３１上におけるタービン１６Ａよりも下流側には、触媒装置３３が介装される。この触媒装置３３は、例えば排気中に含まれるPM（Particulate Matter，粒子状物質）や窒素酸化物（NOx），一酸化炭素（CO），炭化水素（HC）等の成分を浄化，分解，除去する機能を持つ。また、タービン１６Ａよりも上流側には、各シリンダの排気ポートに向かって分岐形成されたエキマニ（エキゾーストマニホールド）が接続される。

【0030】

タービン１６Ａの上流側，下流側の排気通路３１を接続するように排気バイパス通路（迂回路）３２が設けられるとともに、排気バイパス通路３２上に電子制御式のウェイストゲートバルブ１７が介装される。ウェイストゲートバルブ１７は、タービン１６Ａ側に流入する排気流量を制御して過給圧を変化させる過給圧調節弁である。このウェイストゲートバルブ１７には電動アクチュエータ１８が併設される。電動アクチュエータ１８は、車両に搭載された補機バッテリや駆動バッテリ等の電力を駆動源とし、その動作はエンジン制御装置１で制御される。

【0031】

ウェイストゲートバルブ１７は、排気バイパス通路３２を開閉する弁体１７ａと、弁体１７ａと電動アクチュエータ１８とを機械的に連結し、電動アクチュエータ１８により往復駆動されるロッド（弁体駆動部材）１７ｂとを有する。弁体１７ａは、ロッド１７ｂのストローク量（ロッド１７ｂの軸線方向への移動長さ）に応じて開閉動作するように連結されており、弁体１７ａの位置S（以下、バルブ位置Sという）はエンジン制御装置１で制御される。バルブ位置Sは、ウェイストゲートバルブ１７の全閉時の弁体１７ａの位置Sが基準位置S_BA（すなわち０）とされる。この基準位置S_BAからのロッド１７ｂのストローク量は、ウェイストゲートバルブ１７のバルブ開度Dに対応する。つまり、バルブ開度Dは、エンジン制御装置１により電気的に制御される。

【0032】

［１−４．検出系］
車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度APS）を検出するアクセルポジションセンサ４１が設けられる。アクセル開度APSは、運転者の加速要求や発進意思に対応するパラメータであり、言い換えるとエンジン１０の負荷（エンジン１０に対する出力要求）に相関するパラメータである。

【0033】

吸気通路２１内には、吸気流量Qを検出するエアフローセンサ４２が設けられる。吸気流量Qは、エアフィルタ２２を通過した空気の流量に対応するパラメータである。また、サージタンク２７内には、インマニ圧センサ４３及び吸気温センサ４４が設けられる。インマニ圧センサ４３はサージタンク２７内の圧力をインマニ圧として検出し、吸気温センサ４４はサージタンク２７内の吸気温度を検出する。

【0034】

クランクシャフト近傍には、エンジン回転速度Ne（単位時間あたりの回転数）を検出するエンジン回転速度センサ４５が設けられる。また、エンジン１０の冷却水循環路上における任意の位置には、エンジン冷却水の温度（水温WT）を検出する冷却水温センサ４６が設けられる。さらに、燃料ポンプ１４には、筒内噴射弁１１から噴射される燃料の圧力（燃圧）を検出する燃圧センサ５０が設けられる。

【0035】

電動アクチュエータ１８には、バルブ開度Dに対応するロッド１７ｂのストローク量を検出するホールセンサ４７が設けられる。ホールセンサ４７は、ホール素子を利用した位置検出センサであり、ホールセンサ４７によりバルブ位置Sが検出される。また、触媒装置３３の内部には、リニア空燃比センサ４８及び酸素濃度センサ４９が配置される。リニア空燃比センサ４８は、触媒装置３３に流入する排気の空燃比を検出し、酸素濃度センサ４９は触媒装置３３から流出する排気の酸素濃度を検出する。各種センサ４１〜５０で検出された各種情報は、エンジン制御装置１に伝達される。
また、車両のメータパネルには、ウェイストゲートバルブ１７が故障した場合に、ユーザに故障を報知するための警告灯５１が設けられている。

【0036】

［１−５．制御系］
上記のエンジン１０を搭載する車両には、エンジン制御装置１が設けられる。エンジン制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワークの通信ラインに接続される。

【0037】

エンジン制御装置１は、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン１０の各シリンダに対して供給される空気量や燃料噴射量，各シリンダの点火時期，過給圧等を制御するものである。エンジン制御装置１の入力ポートには、前述の各種センサ４１〜５０が接続される。入力情報は、アクセル開度APS，吸気流量Q，インマニ圧，吸気温度，エンジン回転速度Ne，冷却水温WT，バルブ位置S，排気空燃比，酸素濃度，燃圧等である。

【0038】

エンジン制御装置１の具体的な制御対象としては、筒内噴射弁１１から噴射される燃料噴射量とその噴射時期，点火プラグ１５による点火時期，吸気弁及び排気弁のバルブリフト量及びバルブタイミング，ターボチャージャ１６の作動状態，スロットル開度TH，バイパスバルブ２４の開度，ウェイストゲートバルブ１７のバルブ開度D，警告灯５１の点灯等が挙げられる。本実施形態では、ウェイストゲートバルブ１７に関する開度制御，学習制御，故障制御及びクリーニング制御と、スロットルバルブ２６に関する開度制御（スロットル制御）とについて説明する。

【0039】

［２．制御の概要］
［２−１．ウェイストゲートバルブの開度制御］
開度制御とは、エンジン１０の運転状態やエンジン１０に要求される出力の大きさに応じて、ウェイストゲートバルブ１７のバルブ開度Dを最適なものとする制御である。ウェイストゲートバルブ１７の開度制御の精度は過給圧制御の精度を左右する。言い換えると、バルブ開度Dを高精度に制御することができれば、過給圧制御の精度を高めることができる。

【0040】

開度制御では、例えばエンジン回転速度Neやエンジン１０に作用する負荷P，空気量，充填効率Ec（目標充填効率，実充填効率など），アクセル開度APS等に基づき、バルブ開度Dの目標値（目標開度）D_TGTが設定される。そして、設定された目標開度D_TGTとなるようにロッド１７ｂが電動アクチュエータ１８により制御される。なお、開度制御では、次に説明する学習制御において設定された基準位置S_BA及び基準動作範囲R_BAを用いて目標開度D_TGTが設定されて、バルブ開度Dが制御される。

【0041】

［２−２．学習制御］
学習制御とは、ホールセンサ４７を用いて、ウェイストゲートバルブ１７の基準位置S_BA及び基準動作範囲R_BAを定める制御である。これら基準位置S_BA及び基準動作範囲R_BAは、ウェイストゲートバルブ１７の開度制御時の基準となる値である。学習制御は、エンジン１０の始動前に実施され、１ドライブサイクル中に一度だけ行われる。ここではイグニッションキーのオン操作（以下、キーオンという）後のクランキング前に実施される。なお、ここでいうドライブサイクルとは、キーオンから再度のキーオンまでの期間を意味する。つまり、学習制御は、キーオンされてからキーオフされるまでの間に一度だけ実施される。

【0042】

学習制御では、まずウェイストゲートバルブ１７が全閉に制御され、その時のバルブ位置Sがホールセンサ４７により検出されて、全閉位置S_CLとして記憶される。続いて、ウェイストゲートバルブ１７が全開に制御されて、その時のバルブ位置Sがホールセンサ４７により検出されて、全開位置S_OPとして記憶され、全閉位置S_CLと全開位置S_OPとから、弁体１７ａの動作範囲Rが演算される。そして、これらの検出結果及び演算結果から、初期全閉位置IS_CL及び初期動作範囲IRが学習される。すなわち、これら初期全閉位置IS_CL及び初期動作範囲IRは、学習制御により学習された値である。

【0043】

例えば、ホールセンサ４７で検出された全閉位置S_CLを、そのまま初期全閉位置IS_CLとして設定（学習）してもよいし、検出された全閉位置S_CLとメモリに記憶されている前回制御時の初期全閉位置IS_CL′とに基づいて、初期全閉位置IS_CLを学習してもよい。ここで学習された初期全閉位置IS_CLはメモリに記憶されるとともに、基準位置S_BAとして設定される。

【0044】

また、例えば演算された動作範囲Rを、そのまま初期動作範囲IRとして設定（学習）してもよいし、演算された動作範囲Rとメモリに記憶されている前回制御時の初期動作範囲IR′とに基づいて、初期動作範囲IRを学習してもよい。ここで学習された初期動作範囲IRはメモリに記憶されるとともに、基準動作範囲R_BAとして設定される。

【0045】

［２−３．故障制御］
故障制御とは、学習制御での結果やホールセンサ４７での検出結果を用いて、ウェイストゲートバルブ１７が正常に作動するか否かを判定し、正常に作動しない（故障している）場合にはユーザに故障を報知する制御である。故障制御には、エンジン１０の始動前に実施される第一故障制御と、エンジン１０の始動後に実施される第二故障制御とがある。第一故障制御は、１ドライブサイクル中に一度だけ（例えば、キーオン後のクランキング前に）実施される。一方、第二故障制御は、１ドライブサイクル中に何度も実施され、一度「故障している」と判定された後は、次にキーオンされるまで故障判定は行われない。

【0046】

第一故障制御では、学習制御で学習された初期動作範囲IRが所定範囲R_P未満の場合に、ウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定される。つまり、エンジン１０の始動前に、ウェイストゲートバルブ１７が全閉に制御されたのち全開に制御されても、バルブ位置Sの変動が所定範囲R_P内であった場合には、ウェイストゲートバルブ１７が正常に作動しないと判定される。

【0047】

なお、初期動作範囲IRの代わりに、基準動作範囲R_BAにより故障判定が実施されてもよいし、ウェイストゲートバルブ１７が全閉に制御された時の位置（全閉位置S_CL）と全開に制御された時の位置（全開位置S_OP）とが所定範囲R_P内にある場合に、ウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定されてもよい。ここで、所定範囲R_Pは、予め設定された一定値であり、例えばウェイストゲートバルブ１７が正常であれば動く範囲（移動長さ）程度に設定されている。

【0048】

第二故障制御では、開度制御において設定された目標開度D_TGTに対応するバルブ位置（後述の目標位置S_TGT）と、ホールセンサ４７で検出された実際のウェイストゲートバルブ１７のバルブ位置（以下、実位置S_Aという）とから、ウェイストゲートバルブ１７の故障が判定される。ここでは、まず、目標位置S_TGTと実位置S_Aとの差の絶対値｜S_TGT-S_A｜と所定値S_Tとが比較され、絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T未満の場合にはウェイストゲートバルブ１７は正常であると判定され、絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上の場合にはウェイストゲートバルブ１７が故障している可能性があると判定される。

【0049】

ウェイストゲートバルブ１７が故障している可能性があると判定された場合は、目標位置S_TGTと実位置S_Aとの関係から故障の種類（開故障か閉故障か）が判定される。例えば、実位置S_Aと基準位置S_BAとの距離が、目標位置S_TGTと基準位置S_BAとの距離よりも長い場合（すなわち、基準位置S_BAと実位置S_Aとの間に目標位置S_TGTが存在する場合）は、ウェイストゲートバルブ１７が閉じ側に移動していないことになるため、故障の種類は開故障と判定される。

【0050】

この場合は、後述のクリーニング制御が実施された後、再び同様の判定が行われる。つまり、クリーニング後においても、目標位置S_TGTと実位置S_Aとの差の絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上であり、且つ、実位置S_Aと基準位置S_BAとの長さが目標位置S_TGTと基準位置S_BAとの長さよりも長い場合に、ウェイストゲートバルブ１７が開故障していると判定される。これは、開故障の場合は、単なる噛みこみの場合があり得るため、一度クリーニングを実施することで、噛みこみによる目標位置S_TGTと実位置S_Aとのずれを解消し、故障判定精度を高めるためである。

【0051】

一方、実位置S_Aと基準位置S_BAとの長さが、目標位置S_TGTと基準位置S_BAとの長さよりも短い場合（すなわち、基準位置S_BAと目標位置S_TGTとの間に実位置S_Aが存在する場合）は、ウェイストゲートバルブ１７が開き側に移動していないことになるため、故障の種類は閉故障と判定される。この場合は、クリーニング制御が実施されることなくウェイストゲートバルブ１７が閉故障していると判定される。

【0052】

第一故障制御及び第二故障制御において、ウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定された場合は、警告灯５１の点灯やアラームによりユーザに故障が報知される。また、ウェイストゲートバルブ１７の故障に対応した故障コードがエンジン制御装置１に記憶される。これにより、ユーザに対して車両を販売会社や修理工場等へ持ち込むことを促すことができ、修理者に対して故障内容を容易に認識させることが可能である。

【0053】

［２−４．クリーニング制御］
クリーニング制御とは、上述の第二故障制御において、ウェイストゲートバルブ１７が故障している可能性があり、故障の種類が開故障であると判定された場合に実施される制御である。クリーニング制御では、ウェイストゲートバルブ１７が強制的に開閉されてクリーニングが実施される。ここでいう強制的とは、上述の開度制御とは無関係にウェイストゲートバルブ１７を開閉させることを意味する。

【0054】

ウェイストゲートバルブ１７には、排気に含まれるカーボンが付着することがあり、付着したカーボンが固着してデポジットとなると、ウェイストゲートバルブ１７の動作不良の原因となりうる。特に、筒内噴射弁１１により燃料噴射されるエンジン１０の場合は、デポジットが発生する可能性が高い。そこで、第二故障制御において開故障している可能性があると判定された場合は、カーボンが付着していたりデポジットが発生している可能性があると判断されて、ウェイストゲートバルブ１７がクリーニングされる。

【0055】

具体的には、ウェイストゲートバルブ１７が全閉に制御されたのち全開に制御されることが繰り返し実施される。これにより、弁体１７ａやロッド１７ｂに付着したカーボンが払い落とされて、ウェイストゲートバルブ１７からカーボンが除去され、デポジットの発生が防止される。特に、エンジン１０の作動中にクリーニングが実施されると、ウェイストゲートバルブ１７から除去されたカーボンが排気により吹き飛ばされるため、より効果的にカーボンを除去することができる。

【0056】

［２−５．スロットル制御］
スロットル制御とは、エンジン１０の運転状態に基づいてスロットルバルブ２６の開度（スロットル開度TH）を最適なものとする制御である。スロットル制御では、例えばエンジン回転速度Neやエンジン負荷P，空気量，充填効率Ec（目標充填効率，実充填効率など），過給圧，アクセル開度APS，冷却水温WT等に基づいてスロットル開度THの目標値（目標スロットル開度）TH_TGTが設定される。そして、設定された目標スロットル開度TH_TGTとなるようにスロットルバルブ２６が制御される。

【0057】

なお、スロットル制御では、上述の第一故障制御においてウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定された場合、及び、第二故障制御においてウェイストゲートバルブ１７が閉故障していると判定された場合に、スロットル開度THの上限値TH_MAXが制限される。言い換えると、予め設定されているスロットル開度THの上限値TH_MAXが小さい値に変更される。これにより、設定された目標スロットル開度TH_TGTが変更された上限値TH_MAX′よりも大きい場合は、スロットルバルブ２６は変更された上限値TH_MAX′までしか開かれないことになる。これは、ウェイストゲートバルブ１７が所定範囲R_P以上動かない場合や閉故障した場合には、スロットル開度THを絞ることで過給圧の過剰な上昇を抑制するためである。

【0058】

［３．制御構成］
図１に示すように、上記の制御を実施するための要素として、エンジン制御装置１には、エンジン負荷算出部２，ウェイストゲート演算部３及びスロットル演算部４が設けられる。また、図１及び図２に示すように、ウェイストゲート演算部３には、学習部３ａ，バルブ開度設定部３ｂ，開度制御部３ｃ，故障判定部３ｄ，故障報知部３ｅ及びクリーニング部３ｆが設けられ、スロットル演算部４には、スロットル開度設定部４ａ及びスロットル制御部４ｂが設けられる。これらの各要素は電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

【0059】

［３−１．エンジン負荷算出部］
エンジン負荷算出部２は、エンジン１０の負荷Pの大きさを算出するものである。ここでいう負荷Pとは、エンジン１０に対して抵抗を及ぼす力，仕事率（エンジン出力，馬力），仕事（エネルギ）等を意味する。典型的には、エンジン１０に要求されるエンジン出力やこれに相関するパラメータが負荷Pとして取り扱われる。

【0060】

負荷Pは、例えばシリンダに導入された空気量に基づいて算出される。あるいは、吸気流量，排気流量等に基づいて算出される。その他、吸気圧や排気圧，車速V，回転速度Ne，アクセル開度APS，外部負荷装置の作動状態等に基づいて負荷Pを算出してもよい。本実施形態では、吸気流量Qと回転速度Neとに基づいて充填効率Ec又は体積効率Evが算出され、これらの値に基づいて負荷Pの大きさが算出される。ここで算出された負荷Pの値は、ウェイストゲート演算部３及びスロットル演算部４に伝達される。

【0061】

［３−２．ウェイストゲート演算部］
学習部３ａは、エンジン１０の始動前に上述の学習制御を実施するものである。具体的には、学習部３ａは、キーオン後エンジン１０が始動する前に、ウェイストゲートバルブ１７を全閉にしたのち全開に制御する（全閉状態から全開状態まで一往復させる）。

【0062】

このとき、ホールセンサ４７で検出された全閉位置S_CL及び全開位置S_OPを用いて、初期全閉位置IS_CL及び初期動作範囲IRを学習する。そして、これら初期全閉位置IS_CL及び初期動作範囲IRを、基準位置S_BA及び基準動作範囲R_BAとして設定する。ここで設定された基準位置S_BA及び基準動作範囲R_BAは、バルブ開度設定部３ｂに伝達される。また、初期動作範囲IRは故障判定部３ｄに伝達される。

【0063】

バルブ開度設定部（設定手段）３ｂ及び開度制御部（制御手段）３ｃは、上述の開度制御を実施するものである。バルブ開度設定部３ｂは、エンジン１０の運転状態に基づいてウェイストゲートバルブ１７の目標開度D_TGTを設定し、目標開度D_TGTに対応するバルブ位置（目標位置S_TGT）を設定するものである。目標開度D_TGTは、例えばエンジン回転速度Neやエンジン負荷P，空気量，充填効率Ec（目標充填効率，実充填効率など），過給圧，アクセル開度APS，冷却水温WT等に基づいて設定される。バルブ開度設定部３ｂは、設定した目標開度D_TGTとなる目標位置S_TGTを、例えば図３に示すようなマップを用いて設定する。図３は、横軸にウェイストゲートバルブ１７のバルブ開度D，縦軸にバルブ位置Sをとったマップであり、これにより目標開度D_TGTに対応した目標位置S_TGTが設定される。

【0064】

バルブ開度設定部３ｂは、予め設定されたマップ（図中の実線）に対して、学習部３ａから伝達された基準位置S_BA及び基準動作範囲R_BAを反映させる。具体的には、バルブ開度設定部３ｂは、伝達された基準位置S_BA（図中白丸）をウェイストゲートバルブ１７の全閉時のバルブ位置として設定（更新）し、伝達された基準動作範囲R_BA（図中一点鎖線）をウェイストゲートバルブ１７の全閉から全開までの動作範囲として設定（更新）する。つまり、バルブ開度設定部３ｂは、学習部３ａでの学習結果を用いて、目標開度D_TGTに対応する目標位置S_TGTを調整する。バルブ開度設定部３ｂで設定された目標位置S_TGTは、開度制御部３ｃ及び故障判定部３ｄに伝達される。

【0065】

開度制御部３ｃは、バルブ開度設定部３ｂで設定された目標開度D_TGTに対応する目標位置S_TGTに応じて電動アクチュエータ１８の制御信号を出力する。ここでは、実際のバルブ位置Sが目標位置S_TGTとなるように、電動アクチュエータ１８へと制御信号が出力される。これにより、バルブ開度Dが目標開度D_TGTに制御される。

【0066】

故障判定部（故障判定手段）３ｄ及び故障報知部（故障報知手段）３ｅは、上述の故障制御を実施するものである。故障判定部３ｄは、まず、エンジン１０の始動前に第一故障制御を実施する。すなわち、学習部３ａから伝達された初期動作範囲IRと所定範囲R_Pとを比較し、初期動作範囲IRが所定範囲R_P未満である場合にウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定する。

【0067】

また、故障判定部３ｄは、エンジン１０の始動後に第二故障制御を実施する。すなわち、バルブ開度設定部３ｂで設定された目標位置S_TGTとこの時点でのウェイストゲートバルブ１７の実位置S_Aとの差の絶対値｜S_TGT-S_A｜を演算し、絶対値｜S_TGT-S_A｜と所定値S_Tとを比較する。故障判定部３ｄは、絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上の場合は故障している可能性があると判定し、絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T未満の場合は正常であると判定する。

【0068】

故障判定部３ｄは、故障の可能性ありと判定した場合は、目標位置S_TGTと実位置S_Aとの関係から故障の種類を判定する。ここで、開故障であると判定した場合は、クリーニングを実施するようにクリーニング部３ｆへ指令を送る。故障判定部３ｄは、クリーニング後においても絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上の場合に、ウェイストゲートバルブ１７が開故障していると判定する。

【0069】

また、故障判定部３ｄは、絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上の場合であって、故障の種類が閉故障であると判定した場合は、クリーニングを実施することなくウェイストゲートバルブ１７が閉故障していると判定する。この場合、故障判定部３ｄは、スロットル開度THの上限値TH_MAXを制限するようにスロットル開度設定部４ａに指令を送る。故障判定部３ｄでの判定結果は、故障報知部３ｅに伝達される。

【0070】

故障報知部３ｅは、故障判定部３ｄからウェイストゲートバルブ１７が故障しているという判定結果が伝達された場合に、警告灯５１を点灯させ、ユーザに故障を報知する。さらに、ウェイストゲートバルブ１７の故障に対応する故障コードを記憶する。例えば、第一故障制御において故障と判定された場合には、当該故障に対応する故障コードを記憶し、第二故障制御において開故障，閉故障と判定された場合には、これらの故障に対応する故障コードを記憶する。なお、故障報知部３ｅは、警告灯５１の代わりにアラームを鳴らしてユーザに故障を報知してもよいし、警告灯５１とアラームとを併用してもよい。

【0071】

クリーニング部（クリーニング手段）３ｆは、上述のクリーニング制御を実施するものである。すなわち、クリーニング部３ｆは、故障判定部３ｄからクリーニングを実施する旨の指令が伝達された場合にウェイストゲートバルブ１７を開閉させてクリーニングを実施する。

【0072】

［３−３．スロットル演算部］
スロットル開度設定部（スロットル開度設定手段）４ａ及びスロットル制御部４ｂは、上述のスロットル制御を実施するものである。スロットル開度設定部４ａは、エンジン１０の運転状態に基づいてスロットルバルブ２６の目標開度である目標スロットル開度TH_TGTを設定する。目標スロットル開度TH_TGTは、例えばエンジン回転速度Neやエンジン負荷，空気量，充填効率Ec（目標充填効率，実充填効率など），過給圧，アクセル開度APS，冷却水温WT等に基づいて設定される。本実施形態では、エンジン回転速度Neと充填効率Ecとを引数とした三次元マップに基づいて目標スロットル開度TH_TGTが算出される。このマップ上では、エンジン回転速度Neが高いほど、あるいは充填効率Ecが大きいほど、目標スロットル開度TH_TGTが増大するような開度特性が設定される。なお、具体的な開度特性については記載を省略する。

【0073】

なお、スロットル開度設定部４ａは、故障判定部３ｄからスロットル開度THの上限値TH_MAXを制限する旨の指令が伝達された場合に、予め設定されているスロットル開度THの上限値TH_MAXを小さな値に変更する。これにより、スロットル開度設定部４ａは、エンジン１０の運転状態に基づいて設定しようとする目標スロットル開度TH_TGTが変更された上限値TH_MAX′よりも大きくなる場合は、目標スロットル開度TH_TGTを変更された上限値TH_MAX′に設定する。ここで設定された目標スロットル開度TH_TGTの情報は、スロットル制御部４ｂに伝達される。

【0074】

スロットル制御部４ｂは、スロットル開度設定部４ａで設定された目標スロットル開度TH_TGTに応じて、スロットルバルブ２６の制御信号を出力するものである。ここでは、実際のスロットル開度THが目標スロットル開度TH_TGTとなるように、スロットルバルブ２６へと制御信号が出力される。

【0075】

［４．フローチャート］
図４〜図６は、学習制御，ウェイストゲートバルブ１７の開度制御及び故障制御の各手順を説明するためのフローチャートである。これらのフローチャートは、それぞれ、キーオンと共にスタートされ、エンジン制御装置１において予め設定された所定の演算周期で繰り返し実施される。

【0076】

まず、学習部３ａにおいて実施される学習制御について説明する。図４に示すように、ステップＷ１０では、ウェイストゲートバルブ１７が全閉にされた時のバルブ位置（全閉位置）S_CLが検出されるとともに、ウェイストゲートバルブ１７が全開にされた時のバルブ位置（全開位置）S_OPが検出されて、動作範囲Rが演算される。続くステップＷ２０では、初期全閉位置IS_CL及び初期動作範囲IRが学習される。そして、ステップＷ３０では、初期全閉位置IS_CLが基準位置S_BAに設定されるとともに、初期動作範囲IRが基準動作範囲R_BAに設定される。

【0077】

続くステップＷ４０では、バルブ開度設定部３ｂに基準位置S_BA及び基準動作範囲R_BAが伝達され、故障判定部３ｄに初期動作範囲IRが伝達される。そして、このフローを終了する。つまり、このフローチャートは、キーオン直後に（すなわちエンジン１０が始動される前に）、一度だけ実施されることになる。

【0078】

次に、バルブ開度設定部３ｂ及び開度制御部３ｃにおいて実施される開度制御について説明する。図５に示すように、ステップＸ１０では、各種センサ４１〜５０で検出された各種情報がエンジン制御装置１に入力される。また、エンジン負荷算出部２においてエンジン１０の負荷Pが算出され、負荷Pの情報がバルブ開度設定部３ｂへ伝達される。ステップＸ２０では、バルブ開度設定部３ｂにおいてウェイストゲートバルブ１７の目標開度D_TGTが設定される。

【0079】

続くステップＸ３０では、バルブ開度Dとバルブ位置Sとの関係が設定されたマップに学習部３ａから伝達された基準位置S_BA及び基準動作範囲R_BAが反映される。ステップＸ４０では、設定された目標開度D_TGTに対応する目標位置S_TGTが設定される。そして、ステップＸ５０では、開度制御部３ｃにおいて、実際のバルブ位置Sが設定された目標位置S_TGTとなるように、電動アクチュエータ１８へと制御信号が出力され、このフローをリターンする。

【0080】

次に、故障判定部３ｄ及び故障報知部３ｅにおいて実施される故障制御について説明する。図６に示すように、ステップＹ１０では、フラグＡがＡ＝０であるか否かが判定される。ここで、フラグＡは、エンジン１０が始動されたか否かをチェックするための変数であり、Ａ＝０はエンジン１０の始動前に対応し、Ａ＝１はエンジン１０の始動後に対応する。フラグＡがＡ＝０の場合はステップＹ２０へ進み、Ａ＝１の場合はステップＹ１１０へ進む。

【0081】

ステップＹ２０では、フラグＢがＢ＝０であるか否かが判定される。ここで、フラグＢは、第一故障制御に係る判定が実施されたか否かをチェックするための変数であり、Ｂ＝０は第一故障制御の判定前に対応し、Ｂ＝１は第一故障制御の判定後に対応する。フラグＢがＢ＝０の場合はステップＹ３０へ進み、Ｂ＝１の場合はステップＹ８０へ進む。

【0082】

ステップＹ３０では、学習部３ａから初期動作範囲IRが伝達されたか否か（すなわち、図５のフローチャートのステップＷ４０が実施されたか否か）が判定される。初期動作範囲IRが伝達されていなければこのフローをリターンし、初期動作範囲IRが伝達されるまでステップＹ１０〜ステップＹ３０の処理が繰り返される。初期動作範囲IRが伝達されると、ステップＹ４０に進み、初期動作範囲IRが所定範囲R_P未満であるか否かが判定される。

【0083】

初期動作範囲IRが所定範囲R_P未満の場合は、ウェイストゲートバルブ１７が故障しているものと判断されて、ステップＹ５０に進む。ステップＹ５０では、スロットル開度THの上限値TH_MAXを制限するようにスロットル開度設定部４ａへ指令が送られる。続く、ステップＹ６０では、第一故障制御に対応する故障コードが記憶される。なお、フローチャートでは、他の故障コードと区別すべく、「故障コード（初期）」と表現している。そして、ステップＹ５０では警告灯５１が点灯されて、ユーザに故障が報知され、このフローを終了する。

【0084】

一方、ステップＹ４０において、初期動作範囲IRが所定範囲R_P以上の場合は、ステップＹ８０へ進み、フラグＢがＢ＝１に設定される。ステップＹ９０では、エンジン１０が始動されたか否かが判定される。エンジン１０が未だ始動されていなければこのフローをリターンする。この場合は、次の演算周期において、ステップＹ２０からステップＹ８０へ進み、ステップＹ９０において同様の判定が実施される。

【0085】

エンジン１０が始動されると、ステップＹ１００ではフラグＡがＡ＝１に設定される。続くステップＹ１１０では、キーオフされたか否かが判定される。キーオン状態が継続中であればステップＹ１２０へ進み、キーオフされた場合はステップＹ２６０へ進む。ステップＹ１２０では、バルブ開度設定部３ｂにおいて目標位置S_TGTが設定されたか否か（すなわち、図６のフローチャートのステップＸ４０が実施されたか否か）が判定される。目標位置S_TGTが設定されていなければこのフローをリターンし、目標位置S_TGTが設定されていればステップＹ１３０へ進む。

【0086】

目標位置S_TGTが設定されている場合、開度制御部３ｃによりウェイストゲートバルブ１７はバルブ位置Sが目標位置S_TGTとなるように制御される。ステップＹ１３０では、ホールセンサ４７によりこのときのウェイストゲートバルブ１７の実位置S_Aが検出される。そして、ステップＹ１４０では、目標位置S_TGTと実位置S_Aとの差の絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上であるか否かが判定される。絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上のときはステップＹ１４５へ進み、絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T未満のときはステップＹ２７０へ進む。

【0087】

ステップＹ１４５では、故障の種類が開故障であるか否かが判定される。この判定では、例えば上述したように、実位置S_Aと基準位置S_BAとの距離が目標位置S_TGTと基準位置S_BAとの距離よりも長いか否かや、基準位置S_BAと実位置S_Aとの間に目標位置S_TGTが存在するか否かが判定される。故障の種類が開故障であると判定されると、ステップＹ１５０においてフラグＫがＫ＝１であるか否かが判定される。

【0088】

ここで、フラグＫは、クリーニングが実施されたか否かをチェックするための変数であり、Ｋ＝０はクリーニングを実施していない場合に対応し、Ｋ＝１はクリーニング実施済みに対応する。フラグＫがＫ＝０の場合はステップＹ１６０へ進み、Ｋ＝１の場合はステップＹ１８０へ進む。ステップＹ１６０では、クリーニング部３ｆへクリーニングを実施する旨の指令が送られ、ステップＹ１７０では、フラグＫがＫ＝１に設定されて、このフローをリターンする。

【0089】

次の演算周期においても、ステップＹ１２０で設定されている目標位置S_TGTと、ステップＹ１３０で検出された実位置S_Aとの差の絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上であり、故障の種類が開故障である場合は、再びステップＹ１５０の判定に進む。今回はフラグＫがＫ＝１に設定されているため、ステップＹ１８０へ進み、ウェイストゲートバルブ１７が開故障していると判定される。つまり、故障の可能性があり、故障の種類が開故障の場合は、クリーニングを実施してもなお目標位置S_TGTと実位置S_Aとの差の絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上の場合に、正式に故障と判定される。

【0090】

ステップＹ１８０では、第二故障制御の開故障に対応する故障コードが記憶される。なお、フローチャートでは、他の故障コードと区別すべく、「故障コード（開）」と表現している。そして、ステップＹ１９０では警告灯５１が点灯されて、ユーザに故障が報知され、ステップＹ２００ではフラグＡ，Ｂ及びＫが全て０にリセットされて、このフローを終了する。

【0091】

一方、クリーニングを実施した結果、次の演算周期において、ステップＹ１２０で設定されている目標位置S_TGTと、ステップＹ１３０で検出された実位置S_Aとの差の絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T未満となった場合は、ステップＹ２７０へ進む。ステップＹ２７０では、フラグＫがＫ＝０にリセットされ、このフローをリターンする。つまりこの場合は、カーボン等の付着により目標位置S_TGTと実位置S_Aとがずれていたと考えられ、故障とは判定されない。

【0092】

また、ステップＹ１４５において、開故障ではない（すなわち閉故障である）と判定された場合は、即座にウェイストゲートバルブ１７が閉故障していると判定され、ステップＹ２２０に進む。ステップＹ２２０では、スロットル開度THの上限値TH_MAXを制限するようにスロットル開度設定部４ａへ指令が送られる。続く、ステップＹ２３０では、第二故障制御の閉故障に対応する故障コードが記憶される。なお、フローチャートでは、他の故障コードと区別すべく、「故障コード（閉）」と表現している。そして、ステップＹ２４０では警告灯５１が点灯されて、ユーザに故障が報知され、ステップＹ２００ではフラグＡ，Ｂ及びＫが全て０にリセットされて、このフローを終了する。

【0093】

このフローチャートは、一度故障と判定された場合は演算が終了され、次にキーオンされると再び実施される。一方、一度も故障と判定されない場合は、キーオフされるまでの間繰り返し実施され、キーオフされた場合は、ステップＹ１１０からステップＹ２６０へ進み、フラグＡ，Ｋ及びＢが全て０にリセットされて、このフローを終了する。

【0094】

［５．効果］
（１）上記のエンジン制御装置１では、ホールセンサ４７により検出された実際のウェイストゲートバルブ１７の位置を用いてウェイストゲートバルブ１７の故障判定を実施するため、故障判定の精度を高めることができる。さらに、エンジン１０の始動前とエンジン１０の始動後の二段階で故障判定を実施するため、故障判定精度をより高めることができる。

【0095】

（２）上記のエンジン制御装置１では、エンジン１０の始動前に、ウェイストゲートバルブ１７の全閉位置S_CLと全開位置S_OPとがホールセンサ４７により検出され、弁体１７ａの動作範囲Rから求められる初期動作範囲IRが所定範囲R_P内であれば、ウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定される。つまり、ウェイストゲートバルブ１７に対する指令値とセンサ値とを比較して故障が判定されるのではなく、検出されたウェイストゲートバルブ１７の全閉位置S_CLと全開位置S_OPとから故障が判定される。

【0096】

言い換えると、上記のエンジン制御装置１は、エンジン１０の始動前に、指令値どおりにウェイストゲートバルブ１７が動くかどうかで故障を判定するのではなく、ウェイストゲートバルブ１７が閉じ側，開き側に正しく動作するか否かをセンサ値を用いてチェックし、動作しないのであれば故障と判定する。これにより、ウェイストゲートバルブ１７の故障を早期に発見することができる。

【0097】

（３）上記のエンジン制御装置１では、エンジン１０の始動後において、バルブ開度設定部３ｂで設定された目標位置S_TGTとホールセンサ４７で検出された実位置S_Aとの差の絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上の場合に、ウェイストゲートバルブ１７が故障している可能性があると判定される。つまり、エンジン１０の始動した後は、設定された目標位置S_TGTと検出された実位置S_Aとを比較してウェイストゲートバルブ１７の故障可能性を判定する。これにより、ウェイストゲートバルブ１７の故障判定精度を高めることができる。

【0098】

（４）また、上記のエンジン制御装置１では、ウェイストゲートバルブ１７が故障している可能性があると判定された場合にクリーニングが実施される。これにより、ウェイストゲートバルブ１７に付着したカーボンが払い落とされ、ウェイストゲートバルブ１７からカーボンが除去されるため、デポジットの発生を防止することができる。そして、クリーニング後においても目標位置S_TGTと実位置S_Aとの差の絶対値｜S_TGT-S_A｜が所定値S_T以上の場合に、ウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定するため、単なる噛みこみによる目標位置S_TGTと実位置S_Aとのずれを解消することができ、故障判定精度を高めることができる。
なお、エンジン１０の作動中にクリーニングが実施されることで、ウェイストゲートバルブ１７から除去されたカーボンを排気により吹き飛ばすことができ、より効果的にカーボンを除去することができる。

【0099】

（５）上記のエンジン制御装置１では、ウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定された場合に、ウェイストゲートバルブ１７の故障が報知されるとともに、対応する故障コードが記憶される。これにより、ウェイストゲートバルブ１７の故障をユーザに知らせることができる。また、故障コードを記憶しておくことで、修理担当者が故障内容を容易に理解することができる。

【0100】

（６）上記のエンジン制御装置１では、故障判定部３ｄによりウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定された場合に、スロットル開度THの上限値TH_MAXが制限される。そのため、ウェイストゲートバルブ１７が故障している場合であっても過給圧の過剰な上昇を抑制できる。これにより、ウェイストゲートバルブ１７が故障した場合であっても走行することが可能となり、ユーザが車両を販売会社や修理工場等へ持ち込むことができる。

【0101】

［６．その他］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上記実施形態では、第一故障制御において、学習制御で学習された初期動作範囲IRが所定範囲R_P未満の場合に、ウェイストゲートバルブ１７の故障を判定しているが、第一故障制御における故障判定は上記のものに限られない。例えば、エンジン１０の始動前に、ウェイストゲートバルブ１７を全閉にした時のバルブ位置S（全閉位置S_CL）をホールセンサ４７で検出し、続いて、ウェイストゲートバルブ１７を全開にした時のバルブ位置S（全開位置S_OP）をホールセンサ４７で検出する。そして、全閉位置S_CLと全開位置S_OPとが所定範囲R_P以内にある場合に、ウェイストゲートバルブ１７が故障していると判定してもよい。この場合、学習部３ａを省略することが可能である。

【0102】

また、上述した第二故障制御では、最初に故障の可能性の有無を判定し、次に故障の種類を判定しているが、第二故障制御はこれに限られない。例えば、目標位置S_TGTと実位置S_Aとの差を演算し、開故障判定用の閾値S_FO（以下、開故障閾値S_FOという）と閉故障判定用の閾値S_FC（以下、閉故障閾値S_FCという）とそれぞれ比較して、直接開故障か閉故障かを判定してもよい。この場合の判定手法について図７及び図８を用いて説明する。

【0103】

図７は、左端を基準位置S_BA（バルブ位置S=0）として、横軸にバルブ位置S（ストローク量）をとった図であり、弁体１７ａは基準動作範囲R_BAを移動し得る。一点鎖線は目標位置S_TGTであり、細破線は実位置S_Aである。なお、図中では実位置S_Aに下付添え字１，２を付している。図７に示すように、実位置S_A1から目標位置S_TGTを引いた値（S_A1-S_TGT）が開故障閾値S_FO以上の場合は、ウェイストゲートバルブ１７が開故障している可能性があると判定される。言い換えると、以下の式（１）を満たす場合は、ウェイストゲートバルブ１７が開故障している可能性があると判定される。

【0104】

S_A1-S_TGT≧S_FO ・・・（１）
この式（１）を満たすと初めて判定された場合は、後述のクリーニング制御が実施され、ウェイストゲートバルブ１７がクリーニングされる。そして、クリーニングされた後、再び上記の式（１）を満たす場合に、ウェイストゲートバルブ１７が開故障していると判定される。

【0105】

一方、目標位置S_TGTから実位置S_A2を引いた値（S_TGT-S_A2）が閉故障閾値S_FC以上の場合は、ウェイストゲートバルブ１７が閉故障していると判定される。言い換えると、以下の式（２）を満たす場合は、ウェイストゲートバルブ１７が閉故障していると判定される。
S_TGT-S_A2≧S_FC ・・・（２）
このようにウェイストゲートバルブ１７の故障判定を実施する場合、開故障閾値S_FOと閉故障閾値S_FCとを異なる値に設定することが可能であり、これにより開故障と閉故障とで故障判定精度に差異を設けることが可能となる。

【0106】

この場合の故障制御に係るフローチャートを図８に示す。このフローチャートは図６のフローチャートの変形例であり、同一の数字を付したステップ（例えばステップＹ１０とステップＺ１０）は上述の処理と同様の処理がなされるため、その説明は省略し、図６のフローチャートと異なる処理のみ説明する。図８に示すように、ステップＺ１４２では、上記の式（１）を満たすか否かが判定され、この関係を満たす場合は開故障の可能性があるため、ステップＺ１５０以降の処理が実施される。一方、式（１）を満たさない場合は、ステップＺ２１０において上記の式（２）を満たすか否かが判定される。

【0107】

この関係を満たす場合は閉故障していると判定され、ステップＺ２２０以降の処理が実施される。一方、式（２）を満たさない場合は、ステップＺ２５０においてフラグＫがＫ＝０に設定され、このフローをリターンする。このように第二故障制御において、開故障，閉故障をそれぞれ判定するような制御構成としてもよい。
なお、第二故障制御において、クリーニング制御を実施することなく、即座に開故障と判定してもよい。この場合、クリーニング部３ｆを省略することが可能である。反対に、閉故障と判定する前に、クリーニング制御を実施してもよい。

【0108】

また、故障判定部３ｄは、第一故障制御をエンジン１０の始動前に実施すればよく、例えばクランキング中に実施してもよい。また、故障判定部３ｄは、第二故障制御をエンジン１０の始動後に何度も実施するのではなく、所定回数だけ実施するようにし、所定回数実施後は次にキーオンされるまで実施されないようにしてもよい。

【0109】

上記実施形態では、学習部３ａにより設定された基準位置S_BAをマップに反映させて、目標開度D_TGTに対応する目標位置S_TGTを設定しているが、学習結果を開度制御に用いる手法はこれに限られない。例えば、予めウェイストゲートバルブ１７の全閉位置を初期基準位置として記憶しておき、学習部３ａにより設定された基準位置S_BAと初期基準位置とのずれ量を演算する。そして、図３の実線で示す予め設定されたマップを用いて目標開度D_TGTに対応する目標位置S_TGTを設定し、設定された目標位置S_TGTにずれ量を加減算したものを開度制御部３ｃに伝達してもよい。

【0110】

また、上記実施形態では、学習制御において初期全閉位置IS_CLと初期動作範囲IRとを学習しているが、少なくとも初期全閉位置IS_CLの学習を実施すればよい。この初期全閉位置IS_CLを開度制御時の基準とすることで、開度制御を高精度に実施することができ、過給圧制御の精度を高めることができる。

【0111】

また、エンジン１０の構成は上記したものに限定されず、排気通路上の過給用タービンを迂回する迂回路に介装された電動のウェイストゲートバルブを備えるエンジンであれば適用可能である。また、ウェイストゲートバルブ１７の位置を検出する手段はホールセンサ４７に限られず、ウェイストゲートバルブ１７の弁体１７ａの位置やロッド１７ｂのストローク量を検出できるものであればよい。

【符号の説明】

【0112】

１ エンジン制御装置
２ エンジン負荷算出部
３ ウェイストゲート演算部
３ａ 学習部
３ｂ バルブ開度設定部（設定手段）
３ｃ 開度制御部（制御手段）
３ｄ 故障判定部（故障判定手段）
３ｅ 故障報知部（故障報知手段）
３ｆ クリーニング部（クリーニング手段）
４ スロットル演算部
４ａ スロットル開度設定部
４ｂ スロットル制御部（スロットル制御手段）
１０ エンジン
１１ 筒内噴射弁
１６ ターボチャージャ
１６Ａ タービン（過給用タービン）
１７ ウェイストゲートバルブ
１７ａ 弁体
１７ｂ ロッド
１８ 電動アクチュエータ
３１ 排気通路
３２ 排気バイパス通路（迂回路）
４７ ホールセンサ（検出手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】