CN107939514A - 内燃机的控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的控制装置和控制方法，其能够抑制因致动器的输出轴与致动器的开阀侧限位器抵接而产生的令人不适的碰撞声、以及致动器的电动机异常发热。内燃机的控制装置及控制方法采用以下结构：将要求目标开度(Sv_dem)和限制目标开度(Sv_lmt)中较小的一方设定为阀门的目标开度(Sv)，其中，要求目标开度(Sv_dem)是为了使目标增压压力(Sp)与实际增压压力(Pp)一致而计算出的，限制目标开度(Sv_lmt)是基于相当于阀门位置处于全闭位置时由位置传感器检测出的实际位置的全闭学习值(Pv_lrn)和限制目标位置而计算出的。

Description

内燃机的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及使致动器进行动作以调整阀门开度从而控制流向涡轮增压器的内燃机废气流量的内燃机的控制装置及控制方法。
背景技术
以往，为了实现增大内燃机(以下称为发动机)的输出等目的，内燃机中搭载有涡轮增压器。涡轮增压器具备在内燃机的废气作用下旋转的涡轮机、及通过使涡轮机旋转而进行动作的压缩机。
在使这样的涡轮增压器进行动作的情况下，当发动机在高速旋转高负荷的状态下运行时，发动机的进气通路的压力即增压压力将升至所需程度以上，从而有可能导致发动机损坏。因此，通常与涡轮增压器的涡轮机并联地设置排气旁通通路。利用设置在该排气旁通通路中的废气阀，将排气通路内流过的废气的一部分分流至排气旁通通路，调节流入涡轮机的废气量，从而将增压压力控制在恰当值。
此处，废气阀例如通过正压式致动器的驱动进行开闭动作。具体而言，在发动机的进气通路的压力、尤其是压力上升的节流阀的上游部的压力高于大气压的运行状态下，通过驱动正压式致动器，从而调整废气阀的开度。
通常，到正压式致动器能够进行驱动为止的期间内，废气阀处于全闭状态。下述中，将废气阀称为WGV，将使WGV进行动作的废气旁通致动器称为WGA。
正压式致动器中，必须在发动机的进气通路的压力高于阈值的情况下才使WGV进行动作。即，当该压力在阈值以下时，无法使WGV进行动作，因此无法改变WGV的开度。
对此，近年来提出了以下***：其将WGA电动化并根据需要驱动WGV而与发动机的进气通路的压力无关，从而能够自由地限制涡轮增压器所提供的增压压力。然而，在这样的***中，由于WGV的开闭动作长期反复进行所引起的老化、WGV开度传感器的温度特性、构成WGV的结构体的热膨胀等的影响，会导致WGV开度传感器的检测值与实际的WGV开度之间产生误差。
其结果是，WGV的基准位置、即WGV开度传感器的检测值为0时的WGV位置偏离了WGV实际全闭时的位置。因此，即使将WGV控制在同一目标开度，目标开度与实际WGV开度之间也会产生偏差。因此，有可能无法控制成所期望的增压压力，或者说增压压力有可能无法达到控制目标值。
因此，专利文献1所记载的现有技术中，在目标开度为全闭的状态下判断出实际开度收敛于全闭状态时，基于此时的开度传感器的输出值进行全闭位置的学习，并根据全闭学习值发生更新的时刻起的温度变化，将全闭学习值修正为与传感器输出特性变化相符合的值。通过采用这样的结构，即使温度条件发生变化，也能维持WGV机构的控制精度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2015－59549号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上所述，由于WGV的开闭动作长期反复进行所引起的老化、WGV开度传感器的温度特性、构成WGV的结构体的热膨胀等的影响，会导致WGV开度传感器的检测值与实际的WGV开度之间产生误差。对此，专利文献1所记载的现有技术中，通过全闭位置的学习、对温度变化造成的全闭位置偏差进行校正，用以减小全闭学习值与实际全闭位置之间的误差。
这里，专利文献1所记载的现有技术中，为了学习全闭位置，需要将WGV控制到全闭位置处。而当WGV全闭时，增压压力上升，因此根据不同的运行模式，可能无法获得能够学习全闭位置的机会，全闭学习值未被更新的状况将继续下去。这种情况下，偏离了实际全闭位置的全闭学习值将直接被存储。因此，即使根据温度变化对偏离了实际全闭位置的全闭学习值进行校正，全闭位置相对于温度变化的变化量也仅仅是推算值，其推算精度会随着时间的经过而变差。
因此，专利文献1所记载的现有技术中，预料到在全闭学习值更新的机会较少的情况下，全闭学习值会偏离实际全闭位置的情况。另外，在全闭学习值相对于实际全闭位置向开阀侧偏离的状态下，当所要求的目标开度为全开时，实际开度会超过该目标开度而过于打开。
即，在全闭学习值与实际全闭位置一致的情况下，即使通过反馈控制驱动WGA使目标开度的最大值即最大目标开度与实际开度一致，在超过临界碰撞速度的速度下，WGA的输出轴也不会与WGA的开阀侧限位器抵接。这是因为，实际开度越接近目标开度，实际开度的变化速度越慢，或者控制上的全开位置被设定为小于WGA的开阀侧限位器位置的开度。
另外，在全闭学习值相对于实际全闭位置向开阀侧偏离的情况下，相当于最大目标开度的位置有可能位于WGA的开阀侧限位器位置的开阀侧的位置。在这种情况下，若通过反馈控制驱动WGA以使最大目标开度与实际开度一致，则在超过临界碰撞速度的速度下，WGA的输出轴有可能与WGA的开阀侧限位器抵接。其结果是，在临界碰撞速度以上的速度下，WGA的开阀侧限位器与WGA的输出轴抵接，从而可能产生令人不适的碰撞声。
另外，当WGA的开阀侧限位器与WGA的输出轴抵接的状态继续保持时，用于驱动WGA的驱动电流变得过大，从而可能导致WGA的电动机异常过热。即，WGA的输出轴无法移动到比该输出轴与WGA的开阀侧限位器的抵接位置更靠近开阀侧。因此，在WGV的目标开度设定为在与该抵接位置所对应的开度的开阀侧的情况下，目标开度与实际开度之间的偏差会被保留。其结果是，通过反馈控制增大WGA的操作量，可能导致WGA的电动机异常过热。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种内燃机的控制装置和控制方法，其能够抑制因致动器的输出轴与致动器的开阀侧限位器抵接而可能产生的令人不适的碰撞声、以及致动器的电动机异常发热。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的内燃机的控制装置使致动器进行动作以调整阀门的开度从而控制流向涡轮增压器的内燃机废气的流量，该内燃机的控制装置包括：目标增压压力运算部，其基于内燃机的运行状态计算目标增压压力；要求目标开度运算部，其计算阀门的要求目标开度，以使目标增压压力运算部计算出的目标增压压力与增压压力传感器检测出的实际增压压力一致，其中,该增压压力传感器对经过涡轮增压器增压后的内燃机的吸入空气的压力进行检测；基准位置学习部，其将阀门的位置为全闭位置时由检测阀门的实际位置的位置传感器检测出的实际位置设定为全闭学习值；实际开度运算部，其基于位置传感器检测出的实际位置和基准位置学习部所设定的全闭学习值，计算阀门的实际开度；限制目标开度运算部，其基于基准位置学习部所设定的全闭学习值和相对于致动器的开阀侧限位器的位置预先设定于闭阀侧的限制目标位置，计算阀门的限制目标开度；目标开度限制部，其将要求目标开度运算部计算出的要求目标开度和限制目标开度运算部计算出的限制目标开度中较小的一方设定为阀门的目标开度；操作量运算部，其计算出用于使致动器进行动作的操作量，以使实际开度运算部计算出的实际开度跟随目标开度限制部所设定的目标开度；以及驱动部，其使致动器按照操作量运算部计算出的操作量进行动作。
本发明的内燃机的控制方法使致动器进行动作以调整阀门的开度从而控制流向涡轮增压器的内燃机废气的流量，该内燃机的控制方法包括：目标增压压力运算步骤，其基于内燃机的运行状态计算目标增压压力；要求目标开度运算步骤，其计算阀门的要求目标开度，以使目标增压压力运算步骤中计算出的目标增压压力与增压压力传感器检测出的实际增压压力一致，其中,该增压压力传感器对经过涡轮增压器增压后的内燃机的吸入空气的压力进行检测；基准位置学习步骤，其将阀门的位置为全闭位置时由检测阀门的实际位置的位置传感器检测出的实际位置设定为全闭学习值；实际开度运算步骤，其基于位置传感器检测出的实际位置和基准位置学习步骤中所设定的全闭学习值，计算阀门的实际开度；限制目标开度运算步骤，其基于基准位置学习步骤中设定的全闭学习值和相对于致动器的开阀侧限位器的位置预先设定于闭阀侧的限制目标位置，计算阀门的限制目标开度；目标开度限制步骤，其将要求目标开度运算步骤中计算出的要求目标开度和限制目标开度运算步骤中计算出的限制目标开度中较小的一方设定为阀门的目标开度；操作量运算步骤，其计算出用于使致动器进行动作的操作量，以使实际开度运算步骤中计算出的实际开度跟随目标开度限制步骤中设定的目标开度；以及驱动步骤，其使致动器按照操作量运算步骤中计算出的操作量进行动作。
发明效果
根据本发明，能够得到一种内燃机的控制装置和控制方法，其能够抑制因致动器的输出轴与致动器的开阀侧限位器抵接而可能产生的令人不适的碰撞声、以及致动器的电动机的异常发热。
附图说明
图1是表示适用了本发明的实施方式1的发动机控制装置的发动机***的结构图。
图2是用于说明本发明的实施方式1中的WGV与WGA的机械连接状态的示意图。
图3是表示本发明的实施方式1的控制装置的结构的框图。
图4是表示本发明的实施方式1中的目标增压压力运算部计算目标增压压力时使用的映射的一个示例的图。
图5是表示本发明的实施方式1中的WGA输出轴的轴向位置与位置传感器检测出的实际位置之间的关系的图。
图6是表示本发明的实施方式1的控制装置的一系列动作的流程图。
图7是表示本发明的实施方式1的控制装置计算出的目标开度、实际开度和操作量的时序图。
图8是表示本发明的实施方式1的控制装置计算出的目标开度、实际开度和操作量的时间图。
图9是表示图8的比较例的时序图。
图10是表示本发明的实施方式2的控制装置的一系列动作的流程图。
图11是表示本发明的实施方式2的控制装置计算出的目标开度、实际开度和操作量的时序图。
具体实施方式
下面，利用附图，通过优选的实施方式来对本发明的内燃机的控制装置和控制方法进行说明。在附图的说明中，对相同部分或相当部分标注相同的标号，并省略重复说明。本发明能够应用于例如搭载有车用涡轮增压器的内燃机。
实施方式1
图1是表示适用了本发明的实施方式1的发动机10的控制装置50的发动机***的结构图。图1中，在发动机10的进气通路11的入口安装有空气过滤器12。空气过滤器12的下游侧设有用于检测吸入空气量的空气流量传感器51。
在空气流量传感器51的下游侧设有涡轮增压器20。涡轮增压器20具备压缩机201和涡轮机202。压缩机201和涡轮机202通过连结轴连结成一体。压缩机201在输入至涡轮机202的发动机10的废气的能量下旋转驱动。
在压缩机201的下游侧配置有用于使压缩空气冷却的中冷器13。在中冷器13的下游侧配置有节流阀14。中冷器13与节流阀14之间设有增压压力传感器52，用于检测经涡轮增压器20增压后的发动机10的吸入空气的压力。
发动机10的排气***具备排气通路15。在排气通路15的中途设有涡轮增压器20的涡轮机202。排气通路15中还设有将涡轮机202旁通并将涡轮机202的入口侧和出口侧连接的排气旁通通路30。
排气旁通通路30中设有作为废气旁通阀的WGV31。涡轮机202的下游侧配置有用于净化废气的废气净化催化剂16。
设置于排气旁通通路30的WGV31与连接构件32的一端机械连接。连接构件32的另一端与作为废气旁通阀驱动装置的WGA34的输出轴即WGA输出轴33机械连接。
WGA输出轴33的附近设有用于检测与WGV31的位置相关的位置信息的位置传感器53。本实施方式中，位置传感器53与WGA34分开设置，但也可以内置在WGA34中。
控制装置50的输入部除了连接空气流量传感器51、增压压力传感器52和位置传感器53之外，还连接用于检测曲柄角的曲柄角传感器(未图示)、检测油门开度的油门开度传感器(未图示)等各种传感器，以用于检测发动机10的运行状态。
控制装置50的输出部除了连接WGA34以外，还连接喷射器(未图示)、点火线圈(未图示)等各种设备，以用于控制发动机10的运行状态。控制装置50基于从各种传感器输入的各种输入信息，驱动各种设备，从而将发动机10的燃烧状态和输出转矩控制在最佳值。
接下来，参照图2，对WGV31与WGA34的机械连接状态进行说明。图2是用于说明本发明的实施方式1中的WGV31与WGA34的机械连接状态的示意图。
图2中，WGV31与WGA34未直接连接，而是经由连接构件32连接。具体而言，形成在WGA输出轴33的前端部的环形的WGA输出轴卡合部331与形成在连接构件32的一端的环形的第一连接构件卡合部321彼此穿过内侧从而可自由摆动地相卡合。设置于WGV31的具有贯通孔的WGV卡合部311和形成于连接构件32的另一端的环形的第二连接构件卡合部322通过第二连接构件卡合部322穿过WGV卡合部311的贯通孔而可自由摆动地卡合。
WGV31设置在排气通路15内，因此暴露在从发动机10排出的废气下，从而处于数百度的高温状态。因而，考虑到内置了电动机等电子元器件的WGA34的耐热性，不能将WGA34靠近WGV31配置。因此，在WGV31与WGA34之间***连接构件32，防止WGA34过热。另外，通过利用连接构件32将WGA34与WGV31机械连接，WGA34在车辆上的搭载位置的自由度得到提高，布局设计也变容易。这也是在WGV31与WGA34之间***连接构件32的理由之一。
WGA34中内置有能够正转和反转的电动机，WGA34还具有将该电动机的旋转运动转换为直线运动并输出的WGA输出轴33。该WGA输出轴33能够根据电动机的通电方向沿着轴向移动。
具体而言，若在将WGA输出轴33推向WGA34外侧的方向上对电动机通电，则能够经由连接构件32使WGV31向开阀侧(即图2所示的箭头A的方向)移动。反之，若在将WGA输出轴33压向WGA34内侧的方向上对电动机通电，则能够经由连接构件32使WGV31向闭阀侧(即图2所示的箭头B的方向)移动。另外，当电动机的通电为0时，在没有废气气流等干扰的状态下，WGV31不向闭阀侧移动，也不向开阀侧移动，而是停止移动。
WGA输出轴33的侧部附近设有位置传感器53。位置传感器53检测WGA输出轴33的轴向位置作为与WGV31的位置相关的位置信息。该位置传感器53检测出的WGA输出轴33的轴向位置以WGV31的位置、即WGV31的开阀位置或闭阀位置、或者这些位置之间的任意中间位置的形式输入至控制装置50。
接下来，参照图3，对本实施方式1的控制装置50的结构进行说明。图3是表示本发明的实施方式1的控制装置50的结构的框图。控制装置50例如由执行运算处理的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、存储程序数据、固定值数据等数据的ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)、更新所存放的数据并依次改写的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)来实现。图3所示的控制装置50的各功能模块以软件方式存储在ROM中。
图3中，控制装置50具有目标增压压力运算部501、要求目标开度运算部502、基准位置学习部503、实际开度运算部504、限制目标开度运算部505、目标开度限制部506、操作量运算部507和驱动部508作为WGV31的控制功能。控制装置50除了上述WGV31的控制功能以外，同时还具有基于从各种传感器输入的各种输入信息、即各种传感器的检测结果来对发动机10进行综合控制的控制功能。
向目标增压压力运算部501输入基于由曲柄角传感器检测出的曲柄角计算出的发动机转速、由油门开度传感器检测出的油门开度等表示发动机10的运行状态的多种信息。目标增压压力运算部501基于所输入的发动机运行状态，计算目标增压压力Sp以作为控制目标值。
此处，参照图4，对目标增压压力运算部501计算目标增压压力Sp的方法的一个例子进行具体说明。图4是表示本发明的实施方式1中的目标增压压力运算部501计算目标增压压力Sp时使用的映射的一个示例的图。图4所示的映射中，目标增压的单位为[kPa]。
图4所示的目标增压压力映射中，发动机转速[r/min]、油门开度[％]、目标增压压力[kPa]相互关联。目标增压压力运算部501根据该映射，计算出与发动机转速和油门开度相对应的目标增压压力Sp。
具体而言，例如假设作为发动机运行状态输入到目标增压压力运算部501的发动机转速为2000[r/min]且油门开度为50[％]的情况。在此情况下，目标增压压力运算部501根据上述映射，得到目标增压压力Sp为140[kPa]。另外，目标增压压力运算部501也可以不使用图4所示的映射，而是例如根据预先规定的物理模型，通过计算来求出目标增压压力Sp。
返回图3的说明，要求目标开度运算部502计算WGV31的要求目标开度Sv_dem，以使目标增压压力运算部501计算出的目标增压压力Sp与增压压力传感器52检测出的实际增压压力Pp相一致。即，要求目标开度运算部501计算出用于使实际增压压力Pp与目标增压压力Sp一致所需的要求目标开度Sv_dem。
基准位置学习部503进行全闭位置学习，其将WGV31的位置为全闭位置时由位置传感器53检测出的WGV31的实际位置Vs设定为全闭学习值Pv_lrn。
全闭位置是WGV31将排气旁通通路30完全堵住时的WGV31的位置。若WGV31不在全闭状态，则无法计算全闭学习值Pv_lrn，因此，最开始就将WGV31控制在全闭状态，到全闭位置学习结束之前，将预先确定的初始值设定为全闭学习值Pv_lrn。
实际开度运算部504基于位置传感器53检测出的实际位置Vs和基准位置学习部503所设定的全闭学习值Pv_lrn，以全闭学习值Pv_lrn为基准来计算WGV31的实际开度Pv。
限制目标开度运算部505基于基准位置学习部503所设定的全闭学习值Pv_lrn和预先设定的限制目标位置，计算WGV31的限制目标开度Sv_lmt。关于限制目标位置的具体设定方法将在后文中阐述，实施方式1中，以限制目标位置被设定为4.1V的情况为例。
目标开度限制部506将要求目标开度运算部502所计算出的要求目标开度Sv-dem和限制目标开度运算部505所计算出的限制目标开度Sv_lmt中较小的一方设定为WGV31的目标开度Sv。
操作量运算部507计算用于使WGA34进行动作的操作量D_out，以使实际开度运算部504计算出的实际开度Pv跟随目标开度限制部506所设定的目标开度Sv。即，操作量运算部507通过基于目标开度Sv和实际开度Pv进行反馈控制，从而计算用于使实际开度Pv与目标开度Sv一致所需的操作量D_out。
驱动部508根据操作量运算部507计算出的操作量D_out，将用于使WGA34进行动作的操作量Mv输出至WGA34，从而使WGA34进行动作以调整WGV31的开度。
接下来，参照图5，对WGA输出轴33的轴向位置与位置传感器53所检测出的实际位置Vs之间的关系进行说明。图5是表示本发明的实施方式1中的WGA输出轴33的轴向位置与位置传感器53检测出的实际位置Vs之间的关系的图。如图5所示，实际位置Vs用电压[V]来表达，位置传感器53以电压的形式输出所检测出的实际位置Vs。
图5中，轴向位置为0mm的位置相当于WGV31完全堵住排气旁通通路30的位置、即WGV31的全闭位置，实际位置Vs为1.5V。即，WGA输出轴33的轴向位置为0mm时，WGV31位于全闭位置。在WGA34位于WGV31完全堵住排气旁通通路30的位置、即全闭位置的状态下，将实际位置Vs调整为1.5V，WGA34以此方式安装在发动机10上。
轴向位置为-3mm的位置相当于WGA输出轴33与WGA34内部的闭阀侧限位器抵接的位置、即WGA34的闭阀侧限位器位置，实际位置Vs变为0.5V。即，WGA输出轴33的轴向位置为-3mm时，WGA输出轴33位于闭阀侧限位器位置。在WGV31向闭阀侧移动后，WGV31先抵达全闭位置，WGA输出轴33无法与闭阀侧限位器抵接。
轴向位置为7.5mm的位置相当于在控制上作为要求目标开度Sv-dem能够设定的上限值所对应的WGV31的开阀侧上限位置。即，WGA输出轴33的轴向位置为7.5mm时，WGV31位于开阀侧上限位置。
要求目标开度运算部502计算出的要求目标开度Sv_dem被设定为最小值0％～最大值100％。因此，在全闭学习值Pv_lrn与WGV31的实际全闭位置一致的情况下，WGA34的轴向位置为0mm时、即实际位置Vs为1.5V时，WGV31的开度记为0％，WGA34的轴向位置为7.5mm时、即实际位置Vs为4V时，WGV31的开度记为100％。另外，作为要求目标开度Sv_dem能够设定的上限值(＝100％)所对应的开阀侧上限位置为4.0V。
轴向位置为9mm的位置相当于WGA输出轴33与WGA34内部的开阀侧限位器抵接的位置、即开阀侧限位器位置，实际位置Vs变为4.5V。即，WGA输出轴33的轴向位置为9mm时，WGA输出轴33位于开阀侧限位器位置。在正常控制下，控制成WGA输出轴33不与开阀侧限位器抵接，或者控制成即使WGA输出轴33与开阀侧限位器抵接，WGA输出轴33会在临界碰撞速度以下的速度下与开阀侧限位器抵接。
然而，在全闭学习值Pv_lrn相对于WGV31的实际全闭位置向开阀侧偏离的情况下，WGA输出轴33有可能在超过临界碰撞速度的速度下与开阀侧限位器抵接。因此，通过按照后述的图6所示的流程图来进行控制，能够避免WGA输出轴33在超过临界碰撞速度的速度下与开阀侧限位器抵接。
WGV31向开阀侧移动从而位于和排气通路15抵接的开阀侧抵接位置时的WGA34的轴向位置被设计在WGA34的开阀侧限位器位置的开阀侧。因此，即使WGA输出轴33从闭阀侧向开阀侧移动，也会在WGV31抵达开阀侧抵接位置之前，WGA输出轴33与开阀侧限位器抵接，因此WGV31无法到达开阀侧抵接位置。
接下来，参照图6，对本实施方式1的控制装置50的动作进行说明。图6是表示本发明的实施方式1的控制装置50的一系列动作的流程图。图6所示的流程图的处理例如按照预先设定的控制周期反复执行。
图6中，在步骤S101，控制装置50读取位置传感器53的输出电压值作为实际位置Vs。
步骤S102中，控制装置50跳至计算全闭学***均值设定为全闭学习值Pv_lrn。
如上所述那样将多个实际位置Vs的平均值设定为全闭学***均值相对于全闭学***均值相对于全闭学习下限值位于闭阀侧的位置时，将全闭学习下限值设定为全闭学习值Pv_lrn。
全闭学习上限值和全闭学习下限值在位置传感器53的输出有偏差、WGA34在发动机10上有安装偏差、WGV31有温度变化等情况下作为全闭学习值Pv_lrn所能取的范围的极限值而预先设定。通过将全闭学习值Pv_lrn的更新范围限制在全闭学习上限值～全闭学习下限值的范围内，能够防止误学习。
另外，在控制装置50的电源刚刚接通之后，在初始化处理程序中，将预先设定的设计值设定为全闭学习值Pv_lrn的初始值。在执行步骤S102的过程中，若全闭学习值Pv_lrn的更新条件成立，则全闭学习值Pv_lrn从初始值或过去学习的值更新为新学习的值。
步骤S103中，实际开度运算部504基于位置传感器53检测出的实际位置Vs和基准位置学习部503所设定的全闭学习值Pv_lrn，计算WGV31的实际开度Pv。具体而言，实际开度运算部504按照下式(1)计算实际开度Pv。
Pv＝(Vs－Pv_lrn)/2.5×100···(1)
如式(1)所示，实际开度运算部504将实际位置Vs减去全闭学习值Pv_lrn后得到的值、即实际位置Vs与全闭学习值Pv_lrn的变化量除以控制上的最大变化量即2.5V(＝全开值(4.0V)-全闭值(1.5V))，再乘以100％。这样，实际开度运算部504基于将全闭值定义为0％、将全开值定义为100％的变换式，计算实际开度Pv。
步骤S104中，限制目标开度运算部505基于基准位置学习部503所设定的全闭学习值Pv_lrn、相对于WGA34的开阀侧限位器位置(＝4.5V)在闭阀侧预先设定的限制目标位置(＝4.1V)，计算WGV31的限制目标开度Sv_lmt。具体而言，限制目标开度运算部505按照下式(2)计算限制目标开度Sv_lmt。
Sv_lmt＝(4.1－Pv_lrn)/2.5×100···(2)
如式(2)所示，限制目标开度运算部505将限制目标位置(＝4.1V)减去全闭学习值Pv_lrn后得到的值、即限制目标位置与全闭学习值Pv_lrn的变化量除以控制上的最大变化量即2.5V(＝全开值(4.0V)-全闭值(1.5V))，再乘以100％。这样，限制目标开度运算部505基于将全闭值定义为0％、将全开值定义为100％的变换式，计算限制目标开度Sv_lmt。
此处，如图5所示，在以WGV31的全闭位置所对应的设计值(＝1.5V)为基准的情况下，求出的WGV31的开阀侧上限位置为4.0V。限制目标位置预先设定为WGA34的开阀侧限位器位置(＝4.5V)的闭阀侧。
具体而言，限制目标位置设定为开阀侧上限位置(＝4.0V)的开阀侧且WGA34的开阀侧限位器位置(＝4.5V)的闭阀侧。即，限制目标位置设定为要求目标开度Sv_dem所能设定的上限值(＝100％)所对应的开阀侧上限位置(＝4.0V)与WGA34的开阀侧限位器位置(＝4.5V)之间的值。
实施方式1中，举出将限制目标位置设定为4.1V的情况作为按照上述设定条件设定的限制目标位置的具体例。
即使因WGV31的热膨胀、WGV31与排气旁通通路30的抵接部位发生磨损等而导致WGV31的全闭位置发生变化的情况下，WGA34的开阀侧限位器位置也不会变。因此，通过像上述那样设定限制目标位置，能够将限制目标位置设定为离开开阀侧限位器位置有一定开度偏差的位置。
步骤S105中，控制装置50跳至计算WGV31的要求目标开度Sv_dem的子程序。子程序内，要求目标开度运算部502计算用于使根据图4的映射求出的目标增压压力Sp与实际增压压力Pp一致的要求目标开度Sv_dem。
步骤S106中，目标开度限制部506按照下式(3)计算目标开度Sv。
Sv＝min(Sv_dem，Sv_lmt)···(3)
如式(3)所示，目标开度限制部506将步骤S105中计算出的要求目标开度Sv_dem和步骤S104中计算出的限制目标开度Sv_lmt中的值较小的一方设定为目标开度Sv。
此处，即使因WGV31的热膨胀、WGV31与排气旁通通路30的抵接部位发生磨损等而导致WGV31的全闭位置发生变化的情况下，WGA34的开阀侧限位器位置也不会变。另外，步骤S107中，将要求目标开度Sv_dem和限制目标开度Sv_lmt中较小一方的值、即要求目标开度Sv_dem受限制目标开度Sv_lmt限制后的值设定为目标开度Sv。因此，即使全闭学习值Pv_lrn发生了变化的情况下，也将要求目标开度Sv_dem和限制目标开度Sv_lmt中较小的一方设定为目标开度Sv。因此，能够避免WGA输出轴33超过临界碰撞速度而与WGA34的开阀侧限位器抵接。
步骤S107中，控制装置50跳至计算操作量D_out的子程序。子程序内，操作量运算部507进行反馈控制以使实际开度Pv与目标开度Sv的偏差为零，从而计算出用于使实际开度Pv跟随目标开度Sv变化所需的操作量D_out。
此处，操作量D_out是占空值。在使WGV31向开阀侧动作的情况下，计算出正值的操作量D_out，在使WGV31向闭阀侧动作的情况下，计算出负值的操作量D_out。操作量D_out的最大值为100％，最小值为－100％。操作量D_out为0％时，在WGV31没有受到外部干扰的状态下，停止动作而与WGV31的位置无关。
接下来，参照图7～图9，对执行图6的流程处理时计算出的目标开度Sv、实际开度Pv、操作量D_out各自的时间变化的一个示例进行说明。图7和图8是表示本发明的实施方式1的控制装置50计算出的目标开度Sv、实际开度Pv、操作量D_out的时序图。图9是表示图8的比较例的时序图。
图7～图9中，上起第一幅图中所示的目标位置是利用WGV31的全闭位置所对应的设计值(＝1.5V)将上起第二幅图中所示的目标开度Sv的％值变换成电压值后得到的。该目标位置在图3和图6中并未示出。
首先，说明图7的时序图。图7中，以全闭学习值Pv_lrn与WGV31的实际全闭位置一致，等于图5所示的WGV全闭位置(＝1.5V)为前提。
在时刻A之前，即图7的时刻A的左侧，在控制增压压力时，目标开度Sv为20％。此时，实际位置Vs为2V。进行反馈控制，以使根据式(1)从实际位置Vs变换得到的实际开度Pv与目标开度Sv一致。
此处，由于全闭学习值Pv_lrn为1.5V，限制目标位置为4.1V，因此按照式(2)计算得到的限制目标开度Sv_lmt为104％。因此，当在时刻A要求目标开度Sv_dem从20％变为100％时，目标开度Sv也从20％变为100％，通过反馈控制，实际开度Pv开始跟随目标开度Sv。
在时刻B，实际开度Pv超过目标开度Sv，实际位置Vs超过WGV开阀侧上限位置(＝4.0V)。另外，要求目标开度Sv_dem的值即100％被直接设定为目标开度Sv。
在时刻B～C期间，实际开度Pv过冲到目标开度Sv的开阀侧，因此通过反馈控制，操作量D_out变为负值。在时刻C，通过反馈控制，实际开度Pv向目标开度Sv收敛。
由此，在全闭学习值Pv_lrn与WGV31的实际全闭位置一致，等于图5所示的WGV全闭位置(＝1.5V)的情况下，要求目标开度Sv_dem不受限制目标开度Sv_lmt的限制，要求目标开度Sv_dem直接被设定为目标开度Sv。因此，实际开度Pv在反馈控制下迅速向目标开度Sv收敛。
接下来，说明作为图8的比较例的图9的时序图。图9中，作为比较例，示出了不具备限制目标开度运算部505及目标开度限制部506的控制装置将要求目标开度Sv_dem直接设定为目标开度Sv的例子。
另外，图9中，以如下情况为前提：在进行了将全闭学习值Pv_lrn设定为2.3V的全闭位置学习之后，随着时间的经过，温度条件、运行条件等会发生变化，在进行了该全闭位置学习的时刻之后，WGV31的实际全闭位置向闭阀侧变化。这种情况下，全闭学习值Pv_lrn与WGV31的实际全闭位置不一致，其相对于WGV31的实际全闭位置取的是开阀侧的值。
在时刻A之前，即图9的时刻A的左侧，在控制增压压力时，目标开度Sv为20％。此时，实际位置Vs为2.8V。进行反馈控制，以使根据式(1)从实际位置Vs变换得到的实际开度Pv与目标开度Sv一致。
当在时刻A要求目标开度Sv_dem从20％变为100％时，目标开度Sv也从20％变为100％，通过反馈控制，实际开度Pv开始跟随目标开度Sv。
在时刻D，实际位置Vs变为4.5V，WGA输出轴33与WGA34的开阀侧限位器抵接，因此WGV31处于不能再向开阀侧动作的状态。此时的实际开度Pv为88％，并未达到目标开度Sv的100％。因此，在时刻D之后，通过反馈控制，操作量D_out进一步增大，WGA34的发热量增加。
接着，说明图8的时序图。图8中，以如下情况为前提：在进行了将全闭学习值Pv_lrn设定为2.3V的全闭位置学习之后，随着时间的经过，温度条件、运行条件等会发生变化，在进行了该全闭位置学习的时刻之后，WGV31的实际全闭位置向闭阀侧变化。这种情况下，全闭学习值Pv_lrn与WGV31的实际全闭位置不一致，其相对于WGV31的实际全闭位置取的是开阀侧的值。
在时刻A之前，即图8的时刻A的左侧，在控制增压压力时，目标开度Sv为20％。此时，实际位置Vs为2.8V。进行反馈控制，以使根据式(1)从实际位置Vs变换得到的实际开度Pv与目标开度Sv一致。
此处，由于全闭学习值Pv_lrn为2.3V，限制目标位置为4.1V，因此按照式(2)计算得到的限制目标开度Sv_lmt为72％。因此，当在时刻A要求目标开度Sv_dem从20％变为100％时，目标开度Sv也从20％变为72％，通过反馈控制，实际开度Pv开始跟随目标开度Sv。
即，将要求目标开度Sv_dem的值即100％和限制目标开度Sv_1mt的值即72％中较小一方的值即限制目标开度Sv_lmt设定为目标开度Sv。
在时刻B～C期间，实际开度Pv过冲到目标开度Sv的开阀侧，因此通过反馈控制，操作量D_out变为负值。在时刻C，通过反馈控制，实际开度Pv向目标开度Sv收敛。
这样，尽管全闭学习值Pv_lrn取的是WGV31的实际全闭位置的更靠开阀侧的值，但要求目标开度Sv_dem受到限制目标开度Sv_lmt的限制，因此通过反馈控制，实际开度Pv迅速向目标开度Sv收敛。其结果是，能够防止实际位置Vs到达WGA34的开阀侧限位器位置即4.5V。
另外，假设以下情况：在实际全闭位置因热膨胀等向开阀侧变化的时刻学习全闭学习值Pv_lrn，之后，尽管实际全闭位置因温度变化等向闭阀侧变化，却不更新全闭学习值Pv_lrn，使得全闭学习值Pv_lrn位于实际全闭位置的开阀侧。这种情况下，也可以使WGA输出轴33在临界碰撞速度以下与WGA34的开阀侧限位器抵接，或者防止WGA输出轴33与开阀侧限位器抵接。因此，能够避免WGA输出轴33与开阀侧限位器抵接时发出令人不适的碰撞声。
如上所述，根据本实施方式1，将要求目标开度和限制目标开度中较小的一方设定为阀门的目标开度，其中，要求目标开度是为了使目标增压压力与实际增压压力一致而计算出的，限制目标开度是基于相当于阀门位置处于全闭位置时由位置传感器检测出的实际位置的全闭学习值和限制目标位置而计算出的。
这样，通过使用限制目标开度来限制要求目标开度，能够将阀门的目标开度所对应的位置限制在致动器的开阀侧限位器位置的闭阀侧的位置。其结果是，通过反馈控制，当实际开度接近目标开度时，实际开度的变化速度减慢，因此，能够避免在超过临界碰撞速度的速度下，致动器的输出轴碰撞致动器的开阀侧限位器而产生令人不适的碰撞声。还能抑制致动器的电动机异常发热。
实施方式2
本发明的实施方式2中，对于通过与上述实施方式1不同的处理来计算目标开度Sv的控制装置50进行说明。本实施方式2中，省略了与之前的实施方式1的相同点的说明，以与之前的实施方式1的不同点为中心进行说明。
此处，适用本实施方式2的控制装置50的发动机***和控制装置50的结构采用与图1～图3相同的结构。
图10是表示本发明的实施方式2的控制装置50的一系列动作的流程图。图10所示的流程图的处理例如按照预先设定的控制周期反复执行。
图10中，步骤S201～步骤S205进行与之前的图6的步骤S101～S105相同的处理。
步骤S206中，目标开度限制部506判定由位置传感器53检测出的实际位置Vs是否在预先设定的限制判定位置以上。实施方式2中，示出了将限制判定位置设定为WGV开阀侧上限位置(＝4.0V)的例子。
步骤S206中判定为位置传感器53检测出的实际位置Vs在限制判定位置以上的情况下，处理进入步骤S207。另一方面，判定为位置传感器53检测出的实际位置Vs小于限制判定位置的情况下，处理进入步骤S208。
步骤S207中，执行与之前的图6的步骤S106相同的处理。即，目标开度限制部506按照下式(3)计算目标开度Sv。
Sv＝min(Sv_dem，Sv_lmt)···(3)
如式(3)所示，目标开度限制部506将步骤S205中计算出的要求目标开度Sv_dem和步骤S204中计算出的限制目标开度Sv_lmt中的值较小的一方设定为目标开度Sv。
这样，目标开度限制部506在位置传感器53检测出的实际位置Vs在限制判定位置以上的情况下，将要求目标开度运算部502计算出的要求目标开度Sv_dem和限制目标开度运算部505计算出的限制目标开度Sv_lmt中较小的一方设定为目标开度Sv。
步骤S208中，目标开度限制部506按照下式(4)计算目标开度Sv。
Sv＝Sv_dem···(4)
如式(4)所示，目标开度限制部506将步骤S205中计算出的要求目标开度Sv_dem设定为目标开度Sv。
这样，目标开度限制部506在位置传感器53检测出的实际位置Vs小于限制判定位置的情况下，将要求目标开度运算部502计算出的要求目标开度Sv_dem设定为目标开度Sv。
此处，即使因WGV31的热膨胀、WGV31与排气旁通通路30的抵接部位发生磨损等而导致WGV31的全闭位置发生变化的情况下，WGA34的开阀侧限位器位置也不会变化。另外，步骤S206中，将实际位置Vs与限制判定位置(＝4.0V)进行比较，根据其比较结果，执行步骤S207和步骤S208中的任一方处理来计算目标开度Sv。因此，即使在全闭学习值Pv_lrn发生了变化的情况下，当WGA输出轴33抵达相对于WGA34的开阀侧限位器具有一定的闭阀侧偏差的位置时，也将要求目标开度Sv_dem和限制目标开度Sv_lmt中较小的一方设定为目标开度Sv。因此，能够避免WGA输出轴33超过临界碰撞速度而与WGA34的开阀侧限位器抵接。
步骤S209中，执行与之前的图6的步骤S107相同的处理。
接下来，参照图11，对执行图10的流程处理时计算出的目标开度Sv、实际开度Pv、操作量D_out各自的时间变化的一个示例进行说明。图11是表示本发明的实施方式2的控制装置50计算出的目标开度Sv、实际开度Pv、操作量D_out的时序图。
图10中，以如下情况为前提：在进行了将全闭学习值Pv_lrn设定为2.3V的全闭位置学习之后，随着时间的经过，温度条件、运行条件等会发生变化，在进行了该全闭位置学习的时刻之后，WGV31的实际全闭位置向闭阀侧变化。这种情况下，全闭学习值Pv_lrn与WGV31的实际全闭位置不一致，其相对于WGV31的实际全闭位置取的是开阀侧的值。
在时刻A之前，即图11的时刻A的左侧，在控制增压压力时，目标开度Sv为20％。此时，实际位置Vs为2.8V。进行反馈控制，以使根据式(1)从实际位置Vs变换得到的实际开度Pv与目标开度Sv一致。
在时刻A，由于实际位置Vs没有超过限制判定位置(＝4.0V)，因此按照式(4)来计算目标开度Sv。因此，当在时刻A要求目标开度Sv_dem从20％变为100％时，目标开度Sv也从20％变为100％，通过反馈控制，实际开度Pv开始跟随目标开度Sv。
在时刻E，由于实际位置Vs超过限制判定位置(＝4.0V)，因此按照式(3)来计算目标开度Sv。因此，在时刻E，目标开度Sv被限制为限制目标开度Sv_lmt(＝72％)。其结果是，目标开度Sv从100％变为72％，因此目标开度Sv与实际开度Pv的偏差变小，操作量D_out也变小。
虽然实际开度Pv向开阀侧的变化速度降低，但实际开度Pv超过目标开度Sv，通过反馈控制，操作量D_out变为负值，从而在时刻F，实际开度Pv向目标开度Sv收敛。其结果是，能够防止实际位置Vs到达WGA34的开阀侧限位器位置即4.5V。
相比于按照目标开度Sv(＝72％)与实际开度Pv的偏差计算操作量D_out的时刻E之后的操作量D_out，按照目标开度Sv(＝100％)与实际开度Pv的偏差计算操作量D_out的时刻A～时刻E期间的操作量D_out更大。因此，在实际位置Vs小于限制判定位置(＝4.0V)的时刻A～时刻E的期间内，按照式(4)将要求目标开度Sv_dem直接设定为目标开度Sv，从而能够使实际开度Pv迅速地跟随目标开度Sv。另一方面，在实际位置Vs在限制判定位置(＝4.0V)以上的时刻E之后，按照式(3)将要求目标开度Sv_dem和限制目标开度Sv_lmt中较小一方的值设定为目标开度Sv，从而能够防止实际位置Vs到达WGA34的开阀侧限位器位置即4.5V。
如上所述，根据本实施方式2，在位置传感器检测出的实际位置在限制判定位置以上的情况下，将要求目标开度和限制目标开度中较小的一方设定为目标开度，在该实际位置小于限制判定位置的情况下，将要求目标开度设定为目标开度。
从而，当实际位置未到达限制判定位置时，要求目标开度不受限制目标开度的限制，因此能够加快通过反馈控制使阀门向开阀侧进行的动作。即，对于致动器的输出轴不会与开阀侧限位器抵接的实际开度来说，根据要求目标开度与实际开度的偏差来进行反馈控制，从而能够加快WGV的开阀速度。
当实际位置到达限制判定位置时，根据需要用限制目标开度来限制要求目标开度，因此能够避免超过临界碰撞速度而使致动器的输出轴与开阀侧限位器抵接。即，对于致动器的输出轴有可能与开阀侧限位器抵接的实际开度来说，根据限制目标开度Sv_lmt与实际开度Pv的偏差来进行反馈控制，从而能够避免致动器的输出轴与开阀侧限位器抵接，或者能够避免超过临界碰撞速度而使致动器的输出轴与开阀侧限位器抵接。
实施方式1、2中，以废气阀作为使致动器动作来调整开度的阀门的例子，对本发明进行了说明，例如EGR(Exhaust Gas Recirculation：废气再循环)阀等利用电能来驱动的阀门也能够适用本发明。
标号说明
10发动机(内燃机)，11进气通路，12空气过滤器，13中冷器，14节流阀，15排气通路，16废气净化催化剂，20涡轮增压器，30排气旁通通路，31WGV(废气阀)，32连接构件，33WGA输出轴，34WGA(废气阀致动器)，50控制装置，51空气流量传感器，52增压压力传感器，53位置传感器，201压缩机，202涡轮机，311WGV卡合部，321第一连接构件卡合部，322第二连接构件卡合部，331WGA输出轴卡合部，501目标增压压力运算部，502要求目标开度运算部，503基准位置学习部，504实际开度运算部，505限制目标开度运算部，506目标开度限制部，507操作量运算部，508驱动部。

Claims (4)

1.一种内燃机的控制装置，使致动器进行动作以调整阀门的开度从而控制流向涡轮增压器的内燃机的废气流量，其特征在于，包括：
目标增压压力运算部，其基于所述内燃机的运行状态来计算目标增压压力；
要求目标开度运算部，其计算所述阀门的要求目标开度，以使所述目标增压压力运算部计算出的所述目标增压压力与增压压力传感器检测出的实际增压压力一致，其中,所述增压压力传感器用于检测经过所述涡轮增压器增压后的所述内燃机的吸入空气的压力；
基准位置学习部，其将所述阀门的位置位于全闭位置时由用于检测所述阀门的实际位置的位置传感器所检测出的所述实际位置设定为全闭学习值；
实际开度运算部，其基于所述位置传感器检测出的所述实际位置和所述基准位置学习部所设定的所述全闭学习值，计算所述阀门的实际开度；
限制目标开度运算部，其基于所述基准位置学习部所设定的所述全闭学习值、相对于所述致动器的开阀侧限位器位置预先设定于闭阀侧的限制目标位置，计算所述阀门的限制目标开度；
目标开度限制部，其将所述要求目标开度运算部计算出的所述要求目标开度和所述限制目标开度运算部计算出的所述限制目标开度中较小的一方设定为所述阀门的目标开度；
操作量运算部，其计算用于使所述致动器进行动作的操作量，以使所述实际开度运算部计算出的所述实际开度跟随所述目标开度限制部所设定的所述目标开度；以及
驱动部，其按照所述操作量运算部计算出的所述操作量来使所述致动器进行动作。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述限制目标位置设定为作为所述要求目标开度所能设定的上限值所对应的开阀侧上限位置与所述开阀侧限位器位置之间的值。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在所述位置传感器检测出的所述实际位置在预先设定的限制判定位置以上的情况下，所述目标开度限制部将所述要求目标开度运算部计算出的所述要求目标开度与所述限制目标开度运算部计算出的所述限制目标开度中较小的一方设定为所述目标开度，
在所述位置传感器检测出的所述实际位置小于所述限制判定位置的情况下，所述目标开度限制部将所述要求目标开度运算部计算出的所述要求目标开度设定为所述目标开度。
4.一种内燃机的控制方法，使致动器进行动作以调整阀门的开度从而控制流向涡轮增压器的内燃机的废气流量，其特征在于，包括：
目标增压压力运算步骤，其基于所述内燃机的运行状态来计算目标增压压力；
要求目标开度运算步骤，其计算所述阀门的要求目标开度，以使所述目标增压压力运算步骤中计算出的所述目标增压压力与增压压力传感器检测出的实际增压压力一致，其中,所述增压压力传感器用于检测经过所述涡轮增压器增压后的所述内燃机的吸入空气的压力；
基准位置学习步骤，其将所述阀门的位置位于全闭位置时由用于检测所述阀门的实际位置的位置传感器所检测出的所述实际位置设定为全闭学习值；
实际开度运算步骤，其基于所述位置传感器检测出的所述实际位置和所述基准位置学习步骤中设定的所述全闭学习值，计算所述阀门的实际开度；
限制目标开度运算步骤，其基于所述基准位置学习步骤中设定的所述全闭学习值、相对于所述致动器的开阀侧限位器位置预先设定于闭阀侧的限制目标位置，计算所述阀门的限制目标开度；
目标开度限制步骤，其将所述要求目标开度运算步骤中计算出的所述要求目标开度和所述限制目标开度运算步骤中计算出的所述限制目标开度中较小的一方设定为所述阀门的目标开度；
操作量运算步骤，其计算用于使所述致动器进行动作的操作量，以使所述实际开度运算步骤中计算出的所述实际开度跟随所述目标开度限制步骤中设定的所述目标开度；以及
驱动步骤，其按照所述操作量运算步骤中计算出的所述操作量来使所述致动器进行动作。
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