JPWO2016113889A1 - 可変容量型ターボチャージャの異常判定装置 - Google Patents

可変容量型ターボチャージャの異常判定装置 Download PDF

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Abstract

【解決手段】本願はアクチュエータによって排ガス流路面積を可変なノズル機構を有する可変容量型ターボチャージャの異常判定装置に関する。異常判定装置はアクチュエータの荷重、又は、アクチュエータへの供給エネルギーの少なくとも一方を検出可能に構成された第１の検出部と、第１の検出部における検出結果が、可変容量型ターボチャージャの稼動状態に応じた許容範囲から逸脱した場合に、異常があると判定する判定部とを備える。

Description

本開示は、アクチュエータによって駆動可能なノズル機構を備える可変容量型ターボチャージャの異常判定装置に関する。
可変容量型ターボチャージャ（ＶＧＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｔｕｒｂｏ）では、エンジンの回転数に応じて排気タービンにおける排ガス流路面積を変化させ、排気タービン動翼への排ガス流速を制御することにより、過給効率の向上が図られる。このような排ガス流路面積の制御は、アクチュエータによってノズル機構を駆動することにより行われる。例えば、エンジン回転数が比較的低い場合には、ノズル機構によって排ガス流路面積を絞る（減少させる）ことにより、排ガスの流速を増加させ、出力トルクを増加する。一方、エンジン回転数が比較的高い場合には、ノズル機構を開く（増加させる）ことにより、排ガス流路面積を増加させ、燃費向上が図られる。
ところで可変容量型ターボチャージャの重要な構成要素であるノズル機構に固着等の不具合が生じると、上述のような排ガス流路面積の絞り調整ができなくなってしまう。このような不具合を防止するためには、ノズル機構における不具合や不具合に至ると思われる挙動のような異常を、早期に検出することが重要である。
この種の可変容量型ターボチャージャの異常検出に関する技術として、例えば特許文献１には、エンジン停止時にノズル機構を全開位置から全閉位置まで駆動するワイピング動作を実施し、当該ワイピング動作の所要時間に基づいて異常検出を行うことが開示されている。
特開２０１１−２２０２８９号公報
しかしながら、上記特許文献１では異常を検出するためにノズル機構を意図的に駆動する必要があるため、異常検出はエンジンが停止している間でなければ行うことができない。つまり、エンジン動作中は異常検出を行うことができないという問題点があり、ノズル機構の異常を早期且つ精度よく検出しなければならないという要請に対して十分応じられていない。
本発明の少なくとも一実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、ノズル機構の異常を早期且つ精度よく検出可能な可変容量型ターボチャージャの異常判定装置を提供することを目的とする。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャの異常判定装置は上記課題を解決するために、アクチュエータによって排ガス流路面積を可変なノズル機構を有する可変容量型ターボチャージャの異常判定装置であって、前記アクチュエータの荷重、又は、前記アクチュエータへの供給エネルギーの少なくとも一方を検出可能に構成された第１の検出部と、前記第１の検出部における検出結果が、前記可変容量型ターボチャージャの稼動状態に応じた許容範囲から逸脱した場合に、異常があると判定する判定部とを備える。
上記（１）の構成によれば、アクチュエータの荷重又はアクチュエータへの供給エネルギーの少なくとも一方について、許容範囲を逸脱するか否かに基づいて、可変容量型ターボチャージャにおける異常の有無を判定する。判定基準として使用される許容範囲は、可変容量型ターボチャージャの稼動状態に応じて設定されるため、可変容量型ターボチャージャが搭載される車両の様々な運転状態においても早期且つ高精度で異常判定が可能となる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記可変容量型ターボチャージャの稼動状態を検出する第２の検出部と、前記可変容量型ターボチャージャの稼動状態と前記許容範囲との関係を規定するマップを記憶する記憶部とを更に備え、前記判定部は、前記マップに基づいて、前記第２の検出部によって検出された稼動状態に対応する前記許容範囲を設定する。
上記（２）の構成によれば、可変容量型ターボチャージャの稼動状態と許容範囲との関係をマップとして予め記憶しておくことにより、判定部は当該マップを参照することで、可変容量型ターボチャージャの稼動状態に応じて適切な許容範囲を設定することができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記マップは、前記ノズル機構の開度に応じて複数用意される。
上記（３）の構成によれば、許容範囲を設定するためのマップをノズル機構の開度に応じて複数用意することにより、マップの記憶容量を抑制しつつ、様々な稼動状態に対応する許容範囲をきめ細やかに規定可能なマップを構築できる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか１構成において、前記第１の検出部は、前記アクチュエータの荷重、及び、前記アクチュエータへの供給エネルギーの両方を検出し、前記判定部は、前記アクチュエータへの供給エネルギーに対して前記アクチュエータの荷重が前記供給エネルギーに対応する目標値に比べて少ない場合、前記アクチュエータへのエネルギー供給経路に異常があると判定する。
上記（４）の構成によれば、アクチュエータの荷重及びアクチュエータへの供給エネルギーの両方に基づいて異常判定を行うことによって、より精度のよい判定を行うことができる。特に、供給エネルギー（入力エネルギー）に対してアクチュエータの荷重（出力エネルギー）が当該供給エネルギーに対応する目標値（すなわち、入力に対して期待される出力）に比べて少ない場合、供給エネルギーが漏洩するなどの異常が懸念されるとして、アクチュエータへのエネルギー供給経路に異常があると判定できる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか１構成において、前記アクチュエータの反力が作用可能なハウジングと、前記アクチュエータ及び前記ハウジング間に介在する圧電素子とを更に備え、前記第１の検出部は、前記圧電素子の出力電圧に基づいて、前記アクチュエータの荷重を検出する。
上記（５）の構成によれば、アクチュエータが駆動した際にハウジングに作用する反力を、アクチュエータ及びハウジング間に介在する圧電素子の出力電圧として検出する。これにより、アクチュエータの荷重を電気的信号として効率的に取得できる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、前記アクチュエータは、軸方向に沿って駆動可能に構成されたロッド部材を介して前記ノズル機構に接続されており、前記圧電素子は、前記アクチュエータのうち前記ロッド部材が接続された側と反対側に設けられている。
上記（６）の構成によれば、アクチュエータのうちロッド部材が接続された側と反対側は、ハウジングに反力が最も作用し易い位置であるため、当該位置に圧電素子を配置することで、アクチュエータの荷重を精度よく検出できる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか１構成において、エネルギー供給源と前記アクチュエータとの間を接続するエネルギー供給路上に設けられたエネルギーセンサを更に備え、前記第１の検出部は、前記エネルギーセンサの検出値に基づいて前記供給エネルギーを検出する。
上記（７）の構成によれば、エネルギー供給源とアクチュエータとの間を接続するエネルギー供給路上にエネルギーセンサを配置することによって、アクチュエータへの供給エネルギーを検出できる。
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）から（７）のいずれか１構成において、前記稼動状態は、前記可変容量型ターボチャージャの過給圧力、及び、前記アクチュエータの荷重の少なくとも１つを含んで規定される。
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）から（８）のいずれか１構成において、前記供給エネルギーは電気エネルギー及び圧力エネルギーのいずれかである。
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）から（９）のいずれか１構成において、前記判定部における判定結果を、前記可変容量型ターボチャージャによって過給されるエンジンを制御する制御ユニットに送信するための送信部を更に備える。
上記（１０）の構成によれば、判定部における判定結果をエンジンを制御する制御ユニットに送信するように構成することで、上述の異常判定に関する構成要素を、エンジンの制御ユニットとは別体として構成できる。これにより、制御ユニットにおける演算負担を軽減でき、処理速度の高速化及び低コスト化を図ることができる。
本発明の少なくとも１実施形態によれば、ノズル機構の異常を早期且つ精度よく検出可能な可変容量型ターボチャージャの異常判定装置を提供できる。
本発明の一実施形態に係るターボチャージャを備えるエンジンの全体構成を示す模式図である。 図１のエンジンが備える制御系の構成を示す模式図である。 図２の制御系に含まれる専用ＥＣＵの内部構成を機能的に示すブロック図である。 実施例１に係る専用ＥＣＵの構成を示す模式図である。 アクチュエータの荷重を検知するための構造例を示す模式図である。 実施例１に係る異常判定制御を工程毎に示すフローチャートである。 図４のメモリに予め記憶されたマップの一例である。 実施例２に係る専用ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図８の専用ＥＣＵによって実施される異常判定制御を工程毎に示すフローチャートである。 図８のメモリに予め記憶されたマップの一例である。 実施例３に係る専用ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図１１の専用ＥＣＵによって実施される異常判定制御を工程毎に示すフローチャートである。 実施例４に係る専用ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
まず図１を参照して、本発明の一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ（以下、適宜「ターボチャージャ」と称する）２を備えるディーゼルエンジン（以下、適宜「エンジン」と称する）１の全体構成について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るターボチャージャ２を備えるエンジン１の全体構成を示す模式図である。
ターボチャージャ２は、排気マニホールド４に接続された排気管６に設けられた排気タービン８と、吸気マニホールド１０に接続された吸気管１２に設けられたコンプレッサ１４とを備えて構成される。排気タービン８及びコンプレッサ１４は互いに連結されており、エンジン１の排気ガスによって排気タービン８が駆動されると、該排気タービン８に連結されたコンプレッサ１４が駆動され、吸気が圧縮供給（過給）される。
尚、吸気管１２の入口近傍には給気を浄化するためのエアクリーナ１６が設けられている。また、吸気管１２のうちコンプレッサ１４より下流側には、コンプレッサ１４によって圧縮加熱された給気を冷却するためのインタークーラ１８が設けられている。また排気管６の出口近傍には消音用のマフラー２０が設けられている。
ターボチャージャ２はエンジン回転数に応じて開度が可変なノズルベーンが排気タービン８に設けられたノズル機構２２を備える、いわゆる可変容量型のターボチャージャである。ノズル機構２２は、例えば電気的エネルギーや圧力エネルギーを利用して駆動可能なアクチュエータ５６によって開度が調整可能に構成されている。
尚、ノズル機構２２には開度θを検出するための開度センサ２４が設けられている。
続いて図２を参照して、上記構成を有するエンジン１の制御系３０について説明する。図２は図１のエンジン１が備える制御系３０の構成を示す模式図であり、図３は図２の制御系３０に含まれる専用ＥＣＵ３４の内部構成を機能的に示すブロック図である。
制御系３０はエンジン１を含む車両全体の各種制御を統括的に処理するメインＥＣＵ３２と、ターボチャージャ２に関するローカル制御を処理する専用ＥＣＵ３４と、制御系３０に駆動電力を供給するための電源供給ライン３６と、ターボチャージャ２における異常診断に関する信号を送受信するための異常診断ライン３８と、制御系３０と外部機器との間の制御信号を送受信するためのネットワークライン４０とを備える。
尚、ネットワークライン４０は信頼性向上のためにＣＡＮ通信が採用されている。
メインＥＣＵ３２は、電源供給ライン３６から供給された駆動電力を該メインＥＣＵ３２の各部に分配する電源回路４２、異常診断ライン３８及びネットワークライン４０と各種信号を送受信するためのトランシーバ４４Ａ及び４４Ｂ、各種演算処理を実施する演算処理ユニットであるＣＰＵ４６、並びに、ＣＰＵ４６で実施される各種処理に用いられるデータ類を記憶可能なメモリ４７を備えている。
専用ＥＣＵ３４は、電源供給ライン３６から供給された駆動電力を該専用ＥＣＵ３４の各部に分配する電源回路４８、異常診断ライン３８及びネットワークライン４０とそれぞれ信号を送受信するためのトランシーバ５０Ａ及び５０Ｂ、専用ＥＣＵ３４における各種演算処理を実施する演算処理ユニットであるＣＰＵ５２、並びに、ＣＰＵ５２で実施される各種処理に用いられる情報類を記憶可能なメモリ５４を備える。
このように制御系３０では、車両全体に関する処理演算をメインＥＣＵ３２実施する一方で、ターボチャージャ２に関するローカル制御を専用ＥＣＵ３４で実施することにより、メインＥＣＵ３２における処理負担を軽減する中央制御型が採用されている。
ここで専用ＥＣＵ３４のＣＰＵ５２について内部構成を機能的に示すと、図３に示されるように、アクチュエータ５６の荷重、又は、アクチュエータ５６への供給エネルギーの少なくとも一方を検出可能に構成された第１の検出部５８と、ターボチャージャ２の稼動状態を検出する第２の検出部６０と、異常の有無を判定する判定部６２と、アクチュエータ５６の駆動制御を実施する駆動制御部６４とを備える。本実施形態では上記構成を備えることにより、後述する異常判定制御が実施される。以下、より具体的な実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
まず図４乃至図７を参照して、実施例１に係る異常判定制御について説明する。図４は実施例１に係る専用ＥＣＵ３４
の構成を示す模式図であり、図５はアクチュエータ５６の荷重を検知するための構造例を示す模式図であり、図６は実施例１に係る異常判定制御を工程毎に示すフローチャートであり、図７は図４のメモリ５４に予め記憶されたマップ６６の一例である。
尚、以下の説明では上記と共通する構成については共通する符号を付すこととし、重複する説明を適宜省略することとする。
実施例１では、アクチュエータ５６の荷重を検出し、その検出結果に基づいて異常判定が行われる。アクチュエータ５６は例えば電源回路４８から供給される駆動電力（電気的エネルギー）によって動作可能なモータ（電動機）であり、図５の例では、不図示の動力伝達機構によってモータの回転運動が往復運動に変換された後、駆動ロッド６８に伝達されるように構成されている。ノズル機構２２は、このような駆動ロッド６８の往復運動によって開度が可変に構成されている。
アクチュエータ５６は、図５に示されるように、該アクチュエータ５６の近傍を囲むように形成されたハウジング７０内に収容されている。アクチュエータ５６は、その三方がハウジング７０によって囲まれると共に、開放された一方に駆動ロッド６８が接続されている。アクチュエータ５６及びハウジング６０間には、荷重検出用の圧電素子７２が設けられている。圧電素子７２はアクチュエータ５６の駆動時にハウジング７０との間に生じる反力を検出し、それに応じた電圧信号を出力する。ＣＰＵ３４（第１の検出部５８）はこのように圧電素子５８から出力された電圧信号を取得することにより、アクチュエータ５６の荷重を検出可能に構成されている。
本実施例では特に、圧電素子７２は、アクチュエータ５６のうち駆動ロッド６８が接続された側と反対側に設けられている。アクチュエータ５６のうち駆動ロッド６８が接続された側と反対側は、アクチュエータ５６からハウジング７０に対して反力が最も作用し易い位置であるため、このような位置に圧電素子７２を配置することで、アクチュエータ５６の荷重を精度よく検出できる。
続いて図６を参照して、上記構成に基づいて実施される異常判定方法について説明する。
まず第２の検出部６０は開度センサ２４からの検出信号を取得することにより、ターボチャージャ２の稼動状態を検出する（ステップＳ１１）。
続いて専用ＥＣＵ３４は、メモリ５４にアクセスすることにより、該メモリ５４に予め記憶されたマップ６６を取得する（ステップＳ１２）。ここで図７はマップ６６の一例を示しており、ターボチャージャ２の稼動状態を表すノズル機構２２の開度θ毎に、ターボチャージャ２の過給圧と荷重との関係について許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ（許容上限値Ｌｍａｘ及び許容下限値Ｌｍｉｎ）が規定されている。判定部６２はステップＳ１２で取得したマップ６６に基づいて、ステップＳ１１で検出した稼動状態に対応する許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ（許容上限値Ｌｍａｘ及び許容下限値Ｌｍｉｎ）を設定する（ステップＳ１３）。
続いて第１の検出部５８は圧電素子７２の電圧信号を取得することにより、アクチュエータ５６の荷重を検出する（ステップＳ１４）。そして、ステップ１４で検出されたアクチュエータの荷重が、ステップＳ１３で設定された許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ内であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。判定の結果、アクチュエータ５６の荷重が許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ内である場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、判定部６２は正常判定を行う（ステップＳ１６）。一方、アクチュエータ５６の荷重が許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ内でない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、判定部６２は異常判定を行い（ステップＳ１６）、その旨を報知するための警報を発する（ステップＳ１７）。
以上説明したように実施例１によれば、圧電素子７２を用いてアクチュエータ５６の荷重を検出し、その検出結果が稼動状態に応じて設定された許容範囲Ｌｌｉｍｉｔであるか否かに基づいて異常判定がなされる。このような異常判定はエンジン１が動作中であるか否かに関わらず実施可能であるため、ノズル機構２２の異常を早期且つ精度よく検出できる。
（実施例２）
続いて図８及び図９に基づいて、実施例２に係る異常判定制御について説明する。図８は実施例２に係る専用ＥＣＵ３４
の構成を示すブロック図であり、図９は図８の専用ＥＣＵ３４によって実施される異常判定制御を工程毎に示すフローチャートであり、図１０は図８のメモリ５４に予め記憶されたマップ７８の一例である。
図８に示されるように、実施例２では、専用ＥＣＵ３４において電源回路４８からアクチュエータ５６に駆動電力を供給する電力供給ライン７４上に、該電力供給ライン７４を流れる電流値を検出するための電流センサ７６が設けられている。これにより、ＣＰＵ５２は電流センサ７６の検出値に基づいてアクチュエータ５６における消費電力値（すなわち、供給エネルギー）をモニタリング可能に構成されている。
続いて図９を参照して、上記構成に基づいて実施される異常判定方法について説明する。
まず第２の検出部６０は開度センサ２４からの検出信号を取得することにより、ターボチャージャ２の稼動状態を検出する（ステップＳ２１）。続いて専用ＥＣＵ３４は、メモリ５４にアクセスすることにより、該メモリ５４に予め記憶されたマップ６６を取得する（ステップＳ２２）。
ここで図１０はマップ７８の一例を示しており、ターボチャージャの稼動状態を表すノズル機構２２の開度θ毎に、ターボチャージャの過給圧と電流値との関係の許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ（許容上限値Ｌｍａｘ及び許容下限値Ｌｍｉｎ）を規定している。判定部６２はステップＳ１２で取得したマップ６６に基づいて、ステップＳ１１で検出した稼動状態に対応する許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ（許容上限値Ｌｍａｘ及び許容下限値Ｌｍｉｎ）を設定する（ステップＳ２３）。
続いて第１の検出部５８は電流センサ７６の信号を取得することにより、アクチュエータ５６への供給エネルギー（電気的エネルギー）を検出する（ステップＳ２４）。そして、ステップ２４で検出されたアクチュエータへの供給エネルギーが、ステップＳ２３で設定された許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ内であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。判定の結果、アクチュエータ５６への供給エネルギーが許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ内である場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、判定部６２は正常判定を行う（ステップＳ２６）。一方、アクチュエータ５６への供給エネルギーが許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ内でない場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、判定部６２は異常判定を行い（ステップＳ２６）、その旨を報知するための警報を発する（ステップＳ２７）。
以上説明したように実施例２によれば、電流センサ７６を用いてアクチュエータ５６への供給エネルギー（電気的エネルギー）を検出し、その検出結果が稼動状態に応じて設定された許容範囲Ｌｌｉｍｉｔであるか否かに基づいて異常判定がなされる。このような異常判定はエンジン１が動作中であるか否かに関わらず実施可能であるため、ノズル機構２２の異常を早期且つ精度よく検出できる。
（実施例３）
続いて図１１及び図１２を参照して実施例３について説明する。図１１は実施例３に係る専用ＥＣＵ３４
の構成を示すブロック図であり、図１２は図１１の専用ＥＣＵ３４によって実施される異常判定制御を工程毎に示すフローチャートである。
図１１に示されるように、実施例３では、上記実施例１と同様に圧電素子７２によってアクチュエータ５６の荷重を圧電素子によって検出可能に構成されると共に、上記実施例２と同様に電流センサ７６によってアクチュエータ５６への供給エネルギーを検出可能に構成されている。これにより、ＣＰＵ５２は圧電素子７２及び電流センサ７６の両方の検出値に基づいて異常判定可能に構成されている。
続いて図１２を参照して、上記構成に基づいて実施される異常判定方法について説明する。
まず第２の検出部６０は開度センサ２４からの検出信号を取得することにより、ターボチャージャ２の稼動状態を検出する（ステップＳ３１）。続いて専用ＥＣＵ３４は、メモリ５４にアクセスすることにより、該メモリ５４に予め記憶されたマップ６６、７８を取得する（ステップＳ３２）。ここでマップ６６，７８は、上記図７及び図１０に示されたものと同様であり、それぞれ、ターボチャージャ２の稼動状態を表すノズル機構２２の開度θ毎に、ターボチャージャ２の過給圧と荷重又は電流値との関係の許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ（許容上限値Ｌｍａｘ及び許容下限値Ｌｍｉｎ）を規定している。判定部６２はステップＳ３２で取得したマップ６６，７８に基づいて、ステップＳ３１で検出した稼動状態に対応する許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ（許容上限値Ｌｍａｘ及び許容下限値Ｌｍｉｎ）を設定する（ステップＳ３３）。
続いて第１の検出部５８は圧電素子７２の信号を取得することによりアクチュエータ５６の荷重を検出すると共に（ステップＳ３４）、電流センサ７６の信号を取得することによりアクチュエータ５６への供給エネルギーを検出する（ステップＳ３５）。そして、ステップ３４で検出されたアクチュエータ５６の荷重及びステップＳ３５で検出されたアクチュエータへの供給エネルギーの双方が、ステップＳ３３で設定された許容範囲Ｌｌｉｍｉｔ内であるか否かを判定する（ステップＳ３６）。判定結果が真である場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、判定部６２は正常判定を行う（ステップＳ３７）。
一方、判定結果が偽である場合（ステップＳ３６：ＮＯ）、判定部６２は更に供給エネルギーに対して荷重が少ないか否かを判定する（ステップＳ３８）。すなわち、ステップＳ３４で検出されるアクチュエータ５６の荷重が、ステップＳ３５で検出されるアクチュエータ５６への供給エネルギーから期待される荷重に達していないか否かが判定される。判定結果が真である場合（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、判定部６２は供給エネルギーがアクチュエータ５６の駆動に正常にされていないとして、エネルギー供給路に異常（例えば短絡や漏洩など）があると判定する（ステップＳ３９）。一方、判定結果が偽である場合（ステップＳ３８：ＮＯ）、判定部６２はその他の異常判定として判定する（ステップＳ４０）。
以上説明したように実施例３によれば、アクチュエータ５６の荷重及びアクチュエータ５６への供給エネルギーの両方に基づいて異常判定を行うことによって、より精度のよい判定を行うことができる。特に、供給エネルギー（入力エネルギー）に対してアクチュエータ５６の荷重（出力エネルギー）が当該供給エネルギーに対応する目標値（すなわち、入力に対して期待される出力）に比べて少ない場合、供給エネルギーが漏洩するなどの異常が懸念されるとして、アクチュエータ５６へのエネルギー供給経路に異常があると判定できる。
（実施例４）
続いて図１３に基づいて、実施例４について説明する。図１３は実施例４に係る専用ＥＣＵ３４
の構成を示すブロック図である。
上述の各実施例では、電源供給ライン７４から供給された駆動用電力（電気的エネルギー）によって駆動可能なアクチュエータ５６を採用したターボチャージャについて説明したが、これに代えて実施例３では圧力エネルギーによって駆動可能なアクチュエータ５６を採用したターボチャージャ２について説明する。
実施例３は、気体又は液体からなる流体を圧縮して蓄積可能な圧力源８０と、該圧力源８０から供給される圧縮流体をアクチュエータ５６に供給するための流路８２と、該流路８２上に設けられた圧力センサ８４とを備える。アクチュエータ５６は流路８２を介して供給される圧縮流体が有する圧力エネルギーによって駆動されることにより、ノズル機構２２を動作可能に構成されている。
上記実施例２及び３ではアクチュエータ５６への供給エネルギー（電気的エネルギー）を、電流センサ７６によって取得した電流値に基づいて検出していたが、本実施例では、圧力センサ８４で取得した圧力値に基づいて、アクチュエータ５６への供給エネルギー（圧力エネルギー）を検出可能に構成されている。またアクチュエータ５６には、上述の実施例１及び実施例３と同様に圧電素子７２が設けられており、該圧電素子７２の信号を取得することによりアクチュエータ５６の荷重を検出可能に構成されている。
このように実施例４では、圧力エネルギーのように電気的エネルギー以外の供給エネルギーによってアクチュエータ５６が駆動される。この場合、上記実施例２及び３における電流センサ７６の検出内容を、圧力センサの検出内容に置換することで、同様の制御に基づいて異常判定を行うことができる。
尚、圧力センサ８４に代えて、流量センサを用いて圧縮流体の流量に基づいて上記制御を行ってもよい。
以上説明したように、上述の実施形態によれば、ノズル機構２２の異常を早期且つ精度よく検出可能な可変容量型ターボチャージャの異常判定装置を提供できる。
本開示は、アクチュエータによって駆動可能な可変ノズル機構を備える可変容量型ターボチャージャの異常判定装置に利用可能である。
１ エンジン（ディーゼルエンジン）
２ ターボチャージャ
４ 排気マニホールド
６ 排気管
８ 排気タービン
１０ 吸気マニホールド
１２ 吸気管
１４ ターボコンプレッサ
１６ エアクリーナ
１８ インタークーラ
３０ 制御系
３２ メインＥＣＵ
３４ 専用ＥＣＵ
３６ 電源供給ライン
３８ 異常診断ライン
４０ ネットワークライン
４２、４８ 電源回路
４４、５０ トランシーバ
４６、５２ ＣＰＵ
４７、５４ メモリ
５６ アクチュエータ
５８ 第１の検出部
６０ 第２の検出部
６２ 判定部
６４ 駆動制御部
６６、７８ マップ
６８ 駆動ロッド
７０ ハウジング
７２ 圧電素子
７４ 電源供給ライン
７６ 電流センサ
８０ 圧力源
８２ 流路
８４ 圧力／流量センサ

Claims (10)

  1. アクチュエータによって排ガス流路面積を可変なノズル機構を有する可変容量型ターボチャージャの異常判定装置であって、
    前記アクチュエータの荷重、又は、前記アクチュエータへの供給エネルギーの少なくとも一方を検出可能に構成された第１の検出部と、
    前記第１の検出部における検出結果が、前記可変容量型ターボチャージャの稼動状態に応じた許容範囲から逸脱した場合に、異常があると判定する判定部と
    を備えることを特徴とする可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
  2. 前記可変容量型ターボチャージャの稼動状態を検出する第２の検出部と、
    前記可変容量型ターボチャージャの稼動状態と前記許容範囲との関係を規定するマップを記憶する記憶部と
    を更に備え、
    前記判定部は、前記マップに基づいて、前記第２の検出部によって検出された稼動状態に対応する前記許容範囲を設定することを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
  3. 前記マップは、前記ノズル機構の開度に応じて複数用意されることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
  4. 前記第１の検出部は、前記アクチュエータの荷重、及び、前記アクチュエータへの供給エネルギーの両方を検出し、
    前記判定部は、前記アクチュエータへの供給エネルギーに対して前記アクチュエータの荷重が少ない場合、前記アクチュエータへのエネルギー供給経路に異常があると判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
  5. 前記アクチュエータの反力が作用可能なハウジングと、
    前記アクチュエータ及び前記ハウジング間に介在する圧電素子と
    を更に備え、
    前記第１の検出部は、前記圧電素子の出力電圧に基づいて、前記アクチュエータの荷重を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
  6. 前記アクチュエータは、軸方向に沿って駆動可能に構成されたロッド部材を介して前記ノズル機構に接続されており、
    前記圧電素子は、前記アクチュエータのうち前記ロッド部材が接続された側と反対側に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
  7. エネルギー供給源と前記アクチュエータとの間を接続するエネルギー供給路上に設けられたエネルギーセンサを更に備え、
    前記第１の検出部は、前記エネルギーセンサの検出値に基づいて前記供給エネルギーを検出することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
  8. 前記稼動状態は、前記可変容量型ターボチャージャの過給圧力、及び、前記アクチュエータの荷重の少なくとも１つを含んで規定されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
  9. 前記供給エネルギーは電気エネルギー及び圧力エネルギーのいずれかであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
  10. 前記判定部における判定結果を、前記可変容量型ターボチャージャによって過給されるエンジンを制御する制御ユニットに送信するための送信部を更に備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の可変容量型ターボチャージャの異常判定装置。
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