JP2005171893A - 過給圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過渡状態で過給遅れにより目標過給圧に対し実過給圧が下回った場合にフィードバック制御によりオーバシュートが生ずるのを確実に抑制する。
【解決手段】エンジンＥＣＵ４１は、可変ノズルターボチャージャ１５による実過給圧がエンジン１１の運転状態に応じた目標過給圧に近づくように可変ノズル機構１９を通じてノズルベーン２３のノズル開度をフィードバック制御する。また、エンジンＥＣＵ４１は少なくとも目標過給圧及び実過給圧の偏差の変化態様に基づき過給圧についての過渡状態を判定する。詳しくは、偏差についての時間当りの変化量である変化率が所定の範囲から外れているかどうかを判定する。そして、変化率が範囲から外れていて過給圧が過渡状態である旨の判定をすると、エンジンＥＣＵ４１は、フィードバック制御における積分項の更新を禁止してフィードバック項の増大を抑制することにより、フィードバック制御を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可変ノズル機構等の過給圧可変手段を有する排気駆動式過給機（ターボチャージャ）において、実過給圧がエンジンの運転状態に応じた目標過給圧に近づくように過給圧可変手段の操作量をフィードバック制御する過給圧制御装置に関するものである。

エンジンの出力を向上させる手段として、タービンの外周に可変式のベーン（ノズルベーン）を設け、その傾き（開度）を可変ノズル機構で変化させることにより過給圧を調整可能とした可変ノズルターボチャージャが知られている。このタイプのターボチャージャでは、エンジンの運転状態に応じた目標過給圧が設定され、吸気通路内の実際の過給圧（実過給圧）が目標過給圧に近づくように可変ノズル機構によるノズルベーンのノズル開度（操作量）がフィードバック制御される。

このフィードバック制御では、可変ノズルターボチャージャの機差や経時変化による過給圧のばらつきを吸収するために、フィードバック項中の積分項を、目標過給圧と実過給圧との偏差に応じて記憶及び更新（学習）することが行われる。しかしながら、いかなるターボチャージャにおいても加速時等の過渡状態では必ず過給遅れにより目標過給圧に対し実過給圧が下回る状態が発生する。この過渡状態で積分項の更新が誤って行われると、実過給圧を目標過給圧に近づけるために積分項が大きな値に更新される。そして、この積分項を含むフィードバック項が用いられてノズルベーンのノズル開度がフィードバック制御されると、実過給圧が目標過給圧に達した後にさらに上昇する現象（オーバーシュート）が発生するおそれがある。

過給圧のオーバーシュートは、ターボチャージャを含むエンジン各部の信頼性を低下させる原因となり得る。例えば、吸気系ホースの抜け、インタークーラーの破損、タービン過回転によるインペラ破損等を引き起こしたり、筒内圧力を上昇させてエンジン本体にダメージを与えたりするおそれがある。

こうした信頼性の低下を抑制するために、オーバーシュートのおそれのある場合に、例えばノズルべーンを開き側へ作動させてノズル開度を大きくすることも考えられるが、この場合には、過給応答性の低下を招くという新たな不具合が発生する。

そこで、上記の不具合を解消するために、「目標過給圧と実過給圧との偏差が所定の判定値よりも大きいこと」を禁止条件とし、この禁止条件が満たされた場合に積分項の更新を禁止することで、積分項が誤って更新されてフィードバック項が過大になるのを防止してオーバーシュートを抑制することが考えられる（例えば特許文献１参照）。

なお、本発明にかかる先行技術文献としては、特許文献１のほかに特許文献２が挙げられる。
特開２００１−６５３５８号公報 特開２００１−２１４７４９号公報

ところが、前記のように「目標過給圧と実過給圧との偏差が所定の判定値よりも大きいこと」を禁止条件とすると、過渡状態での誤更新（誤学習）をある程度は防ぐことができるものの未だ不十分である。例えば、実過給圧が目標過給圧に追従する直前の状態もまた過渡状態である。しかし、このときには両過給圧の偏差が小さくなって上記禁止条件が満たされないことから、積分項、ひいてはフィードバック項が誤って更新されてしまう。

また、上記のような誤った更新が行われるを防止するために判定値を小さな値に設定すると、本来更新すべき状況下で、すなわち両過給圧が安定している状況下で、積分項を更新することが行われず、機差、経時変化等による過給圧のばらつきを吸収することが難しくなる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、過渡状態で過給遅れにより目標過給圧に対し実過給圧が下回った場合にフィードバック制御によりオーバシュートが生ずるのを確実に抑制することのできる過給圧制御装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、さらに上述した過渡状態での過給遅れにより目標過給圧に対し実過給圧が下回っても、機差等に起因する過給圧のばらつきを確実に吸収することのできる過給圧制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、過給圧可変手段を有する排気駆動式過給機に用いられ、その排気駆動式過給機による実過給圧がエンジンの運転状態に応じた目標過給圧に近づくように前記過給圧可変手段の操作量をフィードバック制御する過給圧制御手段を備える過給圧制御装置において、少なくとも前記目標過給圧及び実過給圧の偏差の変化態様に基づき過給圧についての過渡状態を判定する過渡状態判定手段と、前記過渡状態判定手段による過渡判定に応じ前記過給圧制御手段によるフィードバック制御を抑制するフィードバック制御抑制手段とを備えるものであるとする。

上記の構成によると、過給圧制御手段では、基本的には、排気駆動式過給機による実過給圧がエンジンの運転状態に応じた目標過給圧に近づくように、過給圧可変手段の操作量がフィードバック制御される。この排気駆動式過給機にあっては、加速時等の過渡状態には、過給遅れにより目標過給圧に対し実過給圧が下回る状態が発生する。この際、実過給圧を目標過給圧に近づけるためにフィードバック制御により過給圧可変手段の操作量が大きな値に変更されると、実過給圧が目標過給圧に一致した後に過大となる現象（オーバーシュート）が発生するおそれがある。

この点、請求項１に記載の発明では、こうしたフィードバック制御に際し、過渡状態判定手段において、少なくとも目標過給圧と実過給圧との偏差の変化態様に基づき、過給圧についての過渡状態であるかどうかが判定される。この偏差があまり変化しない（偏差が保たれている）のであれば過給圧が安定している、すなわち過渡状態でない。このことは、たとえ機差や経時変化による過給圧のばらつきがあったとしても同様にいえる。そして、過渡状態判定手段によって過渡状態である旨の判定が行われると、フィードバック制御抑制手段によりフィードバック制御が抑制される。従って、加速時等の過渡状態で過給遅れが発生して実過給圧が目標過給圧に対し大きく下回っても、フィードバック制御が抑制されることで過給圧のオーバーシュートが抑制される。その後、偏差の変化態様に基づき過渡状態でないと判定されると上記の抑制が解除されて、通常のフィードバック制御が行われる。

なお、上記過給圧可変手段を有する排気駆動式過給機としては、エンジンの排気が吹付けられることにより回転するタービンホイールと、同タービンホイールに吹付けられる排気の流速を可変とすべく開閉動作するノズルベーンとを備える、いわゆる可変ノズルターボチャージャを用いることができる。この排気駆動式過給機では、ノズルベーン及びこれを開閉駆動する機構（例えば可変ノズル機構）が過給圧可変手段に相当する。また、ノズルベーンのノズル開度が、過給圧制御手段によるフィードバック制御の対象である過給圧可変手段の操作量に相当する。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記過渡状態判定手段は、前記偏差の時間当りの変化量である変化率を前記偏差の変化態様として、過給圧についての過渡状態を判定するものであるとする。

上記の構成によれば、過渡状態判定手段では、過給圧についての過渡状態を判定する際に、偏差の変化率が偏差の変化態様として用いられる。この変化率は、目標過給圧と実過給圧との偏差について時間当りの変化量である。偏差があまり変化しないのであれば、変化率は「０」を中心として変動するはずである。従って、この変化率を用いることで、過給圧が安定しているか、又は変化している（過渡状態である）かを精度よく判定することが可能である。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記過渡状態判定手段は、前記偏差の変化率が所定範囲から外れていると過渡状態である旨判定するものであるとする。

ここで、過給圧についての偏差の変化率が所定範囲内に収まっている場合には、目標過給圧と実過給圧との偏差があまり変化しておらず、過給圧が安定しているといえる。これに対し、変化率が所定範囲から外れていると、偏差が比較的大きく変動していて過給圧が過渡状態にあるといえる。

この点、請求項３に記載の発明によれば、過渡状態判定手段による判定に際し、偏差の変化率が所定範囲から外れている場合には、過渡状態である旨判定される。従って、上記所定範囲を適切に設定することにより、変化率と所定範囲とを比較することで、過渡状態であるか否かを確実に判定することが可能となる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記フィードバック制御抑制手段は、前記過渡状態判定手段による過渡判定に応じフィードバック制御におけるフィードバック項の増加を抑制することにより前記フィードバック制御を抑制するものであるとする。

ここで、加速時等の過渡状態に過給遅れにより目標過給圧に対し実過給圧が下回る状態が発生した場合、過給圧制御手段により実過給圧を目標過給圧に近づけるべくフィードバック項が大きな値に変更されると、実過給圧が目標過給圧に一致した後にオーバーシュートするおそれがある。

この点、請求項４に記載の発明では、過渡状態判定手段によって過渡状態である旨の判定が行われると、フィードバック制御抑制手段によりフィードバック制御におけるフィードバック項の増加が抑制される。従って、加速時等の過渡状態で過給遅れが発生して実過給圧が目標過給圧に対し大きく下回っても、フィードバック項の増加が抑制されることにより過給圧のオーバーシュートを抑制することが可能である。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明において、前記フィードバック項は前記目標過給圧と前記実過給圧との偏差に応じて記憶及び更新される積分項を含んでおり、前記フィードバック制御抑制手段は、前記過渡状態判定手段による過渡判定に応じ前記積分項の更新を禁止することにより前記フィードバック項の増加を抑制するものであるとする。

フィードバック制御では、排気駆動式過給機の機差や経時変化による過給圧のばらつきを吸収するために、フィードバック項中の積分項が、目標過給圧と実過給圧との偏差に応じて記憶及び更新される。仮に、この積分項の更新が、加速時等の過渡状態で過給遅れにより目標過給圧に対し実過給圧が下回っている際に誤って行われると、実過給圧を目標過給圧に近づけるために積分項が過剰に大きな値に更新される。この積分項を含むフィードバック項が用いられて過給圧可変手段の操作量がフィードバック制御されると、実過給圧が目標過給圧に達した後にオーバーシュートするおそれがある。

この点、請求項５に記載の発明では、過渡状態判定手段により過渡状態である旨の判定がなされると、積分項の更新が禁止される。これに伴いフィードバック項の増大、ひいてはフィードバック制御が抑制される。従って、加速時等の過渡状態で過給遅れが発生して実過給圧が目標過給圧に対し大きく下回っても、機差等に起因する過給圧のばらつきを吸収しつつ、過給圧のオーバーシュートを確実に抑制することが可能である。

以下、本発明の過給圧制御装置を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両にはエンジン１１が搭載されている。エンジン１１では、その外部の空気が吸入空気として吸気通路１２を通り、燃焼室１１ａに取込まれる。また、燃料噴射弁から供給された燃料が燃焼室１１ａ内で燃焼される。そして、燃焼にともない発生したエネルギーによって、出力軸であるクランク軸１３が回転駆動される。燃焼により生じたガス（排気）は、排気通路１４を通ってエンジン１１の外部に排出される。

エンジン１１には、排気駆動式過給機（ターボチャージャ）の一形態である可変ノズルターボチャージャ１５が設けられている。可変ノズルターボチャージャ１５は、排気通路１４を流れる排気によって回転するタービンホイール１６と、吸気通路１２に配置され、かつロータシャフト１８を介してタービンホイール１６に一体回転可能に連結されたコンプレッサホイール１７とを備えている。可変ノズルターボチャージャ１５では、タービンホイール１６に排気が吹付けられて同タービンホイール１６が回転する。この回転は、ロータシャフト１８を介してコンプレッサホイール１７に伝達される。その結果、エンジン１１では、ピストンの移動に伴い燃焼室１１ａ内に発生する負圧によって空気が燃焼室１１ａに取込まれるだけでなく、その空気がコンプレッサホイール１７の回転によって強制的に燃焼室１１ａに送り込まれる（過給される）。このようにして、燃焼室１１ａへの空気の充填効率が高められる。

また、可変ノズルターボチャージャ１５では、タービンホイール１６の外周を囲うように、そのタービンホイール１６の回転方向に沿って排気経路が形成されている。このため、排気は排気経路を通過し、タービンホイール１６の軸線に向かって吹付けられる。排気経路には、弁機構からなる可変ノズル機構１９が過給圧可変手段として設けられている。そして、可変ノズル機構１９は開閉動作することで、排気経路の排気流通面積を変更し、タービンホイール１６に吹付けられる排気の流速を可変とする。このように可変とすることで、タービンホイール１６の回転速度が調整され、燃焼室１１ａに強制的に送り込まれる空気の量及び圧力（過給圧）が調整される。

次に、可変ノズル機構１９の構造について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は、可変ノズル機構１９をコンプレッサホイール１７側（図１の上側）から見た正面図であり、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図である。図３中、可変ノズル機構１９の中心付近については図示が省略されている。

これら図２及び図３に示すように、可変ノズル機構１９は、リング状のノズルバックプレート２１を備えている。ノズルバックプレート２１には、複数の軸２２が、同プレート２１の円心Ｏを中心として略等角度毎に設けられている。各軸２２は、ノズルバックプレート２１に回動可能に挿通されている。各軸２２について、ノズルバックプレート２１から露出する一方の端部（図３の下端部）には、ノズルベーン（可変ノズル）２３が固定されている。また、各軸２２について、ノズルバックプレート２１から露出する他方の端部（図３の上端部）には、被駆動体として開閉レバー２４が固定されている。各開閉レバー２４は、軸２２と直交してノズルバックプレート２１の外縁部に向けて延びている。各開閉レバー２４の先端部には、二股状に分岐した一対の挟持部２４ａが形成されている。

各開閉レバー２４とノズルバックプレート２１との間には、そのノズルバックプレート２１に重なった状態でリングプレート２５が配置されている。リングプレート２５には、リンク機構２６等の伝達手段を介して、直流（ＤＣ）モータ２７が駆動連結されている（図１参照）。ＤＣモータ２７は、リングプレート２５を周方向に回動させるためのアクチュエータとして用いられている。リングプレート２５には、円心Ｏを中心として略等角度毎に複数のピン２８が固定されている。各ピン２８は、前述した開閉レバー２４の挟持部２４ａによって回動可能に挟持されている。このようにして、全ノズルベーン２３は、軸２２、開閉レバー２４及びピン２８を介して共通のリングプレート２５に連結されている。

そのため、ＤＣモータ２７によってリングプレート２５が円心Ｏを中心に回動されると、各ピン２８も同方向へ変位する。この変位により、各ピン２８が各開閉レバー２４の挟持部２４ａをリングプレート２５の回動方向へ押す。この押圧に応じて、各開閉レバー２４が軸２２を中心とし、その軸２２と一体となって回動する。この回動にともない、各ノズルベーン２３が軸２２を中心にして各々同期した状態で開閉動作する。これに伴い、隣合うノズルベーン２３間の隙間が、各ノズルベーン２３の回動角度（ノズル開度）に応じた大きさとなり、排気経路を介してタービンホイール１６に吹付けられる排気の流速が調整される。例えば、ノズルベーン２３が閉じ側に回動すると、タービンホイール１６に吹付けられる排気の流速が大となる。反対に、ノズルベーン２３が開き側に回動すると、タービンホイール１６に吹付けられる排気の流速が小となる。

各ノズルベーン２３の可動範囲（開閉範囲）は、ノズルバックプレート２１に設けられたストッパ２９によって規制される。図２ではストッパ２９が３つ設けられているが、この数は適宜変更可能である。ストッパ２９は、図４に示すように、隣合う開閉レバー２４の間に位置している。そして、ノズルベーン２３を最大限に開き側に回動させると、隣合う開閉レバー２４の一方（図４では下方）が、実線で示すようにストッパ２９に突当てられる。また、ノズルベーン２３を最大限に閉じ側に回動させると、隣合う開閉レバー２４の他方（図４では上方）が、二点鎖線で示すようにストッパ２９に突当てられる。このようにストッパ２９によって規制された開閉範囲内で、ノズルベーン２３のノズル開度が可変とされる。

図１に示すように、車両には、エンジン１１の運転状態を検出するための各種センサ３１〜３４が設けられている。例えば、クランク軸１３の近傍には、同クランク軸１３が所定角度回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３１が配置されている。このパルス信号は、クランク軸１３の時間当りの回転数であるエンジン回転速度ene の算出に用いられる。エンジン１１のシリンダブロックには、エンジン１１を流れる冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ３２が取付けられている。アクセルペダルの近傍には、運転者による同ペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサ３３が配置されている。吸気通路１２には、吸入空気の圧力である吸気圧を検出する吸気圧センサ３４が設けられている。

また、これらのセンサ３１〜３４の検出値等に基づき、エンジン１１の各部の作動を制御する手段として、車両にはエンジン電子制御ユニット（以下「エンジンＥＣＵ」という）４１が設けられている。エンジンＥＣＵ４１は、マイクロコンピュータを中心として構成されている。エンジンＥＣＵ４１では、中央処理装置（ＣＰＵ）が各種センサ３１〜３４の検出値等に基づき、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラムや初期データに従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。また、エンジンＥＣＵ４１には、電力供給が停止された後にも各種データを記憶保持するバックアップＲＡＭが設けられている。この記憶されるデータの１つとして、後述するフィードバック制御における積分項epvnpmi(i)が挙げられる。

エンジンＥＣＵ４１は、前記各種制御として例えば燃料噴射制御を実行する。この燃料噴射制御では、燃料噴射弁から噴射される燃料の量及び噴射時期（いずれも目標値）を、クランク角センサ３１によるエンジン回転速度ene 、アクセルセンサ３３によるアクセル踏込み量、水温センサ３２による冷却水温等に基づき決定する。そして、クランク角センサ３１の出力信号が燃料の噴射開始時期と一致した時点で、燃料噴射弁への通電を開始する。この開始時点から、前記噴射燃料量に対応した噴射時間が経過した時点で通電を停止する。

また、エンジンＥＣＵ４１は、ノズルベーン２３を開閉することにより過給圧を制御する。この制御に際しては、エンジン１１の運転状態に応じた目標過給圧epimtrg を算出し、吸気圧センサ３４によって検出される実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に近づくようにノズルベーン２３の開度（ノズル開度）をフィードバック制御する。

このフィードバック制御では、ノズル開度の最終的な指令値（最終開度epvnfin ）を次の式（１）に従って算出する。この最終開度epvnfin は、ＤＣモータ２７の駆動制御に際し用いられる制御指令値に相当する。

epvnfin ＝min(max(epbnbse+epvnpmfb,epvnmin),epvnmax) ・・・（１）
epbnbse ：ベース項
epvnpmfb：フィードバック項
epvnmin ：最小ガード値
epvnmax ：最大ガード値
上記式（１）によると、まずベース項epbnbse にフィードバック項epvnpmfbを加算したものと最小ガード値epvnmin とが比較され、大きい方の値が選択される。さらに、この選択された値と最大ガード値epvnmax とが比較され、小さい方の値が選択されて最終開度epvnfin とされる。

上記式（１）中のフィードバック項epvnpmfbは次の式（２）に従って算出される。
epvnpmfb＝epvnpmp ＋epvnpmi ＋epvnpmd ・・・（２）
（ただし、EPVNFBMN≦epvnpmi ≦EPVNFBMX）
epvnpmp ：比例項
epvnpmi ：積分項
epvnpmd ：微分項
EPVNFBMN：下限ガード値
EPVNFBMX：上限ガード値
比例項epvnpmp は、目標過給圧epimtrg と実過給圧epimとの偏差（過給圧偏差epimdlt ）に比例した操作量（ノズル開度）を出力するための制御量である。積分項epvnpmi は、過給圧偏差epimdlt の積分値に比例した操作量を出力するための制御量である。微分項epvnpmd は過給圧偏差epimdlt の変化に比例した操作量を出力するための制御量である。

上記のようにして算出される最終開度epvnfin は、ノズルベーン２３を開き側に制御しようとするほど０％寄りの値とされ、ノズルベーン２３を閉じ側に制御しようとするほど１００％寄りの値とされる。

なお、エンジンＥＣＵ４１による上記の一連の処理は、実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に近づくようにノズルベーン２３のノズル開度をフィードバック制御する過給圧制御手段に相当する。

さらに、エンジンＥＣＵ４１とは別にターボコントローラ４３が、ノズルベーン２３のノズル開度を直接制御するための手段として設けられている。ターボコントローラ４３はエンジンＥＣＵ４１に接続されており、同エンジンＥＣＵ４１から通信により前記最終開度epvnfin を受信する。さらに、ターボコントローラ４３には、可変ノズル（ノズルベーン２３）のノズル開度を検出する手段としてノズル開度センサ４４が接続されている。ターボコントローラ４３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えている点でエンジンＥＣＵ４１と共通する。しかし、ＤＣモータ２７に流される電流値を検出する電流検出回路４２を備えている点等でエンジンＥＣＵ４１と異なっている。そして、電流検出回路４２の検出値はエンジンＥＣＵ４１に送信される。ターボコントローラ４３は、ノズル開度センサ４４によって検出される実際のノズル開度がエンジンＥＣＵ４１から受信した最終開度epvnfin に近づくようＤＣモータ２７に流される電流を制御する。このようにしてノズルベーン２３のノズル開度を最終開度epvnfin に近づけることで、実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に近づけられる。

ところで、上記フィードバック制御では、可変ノズルターボチャージャ１５の機差や経時変化による実過給圧epimのばらつきを吸収するために、積分項epvnpmi(i)を過給圧偏差epimdlt に応じて記憶及び更新（学習）することが行われる。しかしながら、いかなるターボチャージャにおいても加速時等の過渡状態では必ず過給遅れにより目標過給圧epimtrg に対し実過給圧epimが下回る状態が発生する。この過渡状態で積分項epvnpmi(i)が大きくなる側に誤って更新（誤学習）されると、増大した積分項epvnpmi(i)が、目標過給圧epimtrg に一致した後の実過給圧epimのオーバーシュートを引き起こすおそれがある。

そこで、本実施形態では、こうしたオーバーシュートを抑制するために目標過給圧epimtrg と実過給圧epimとの偏差の変化態様に基づき、過給圧についての過渡状態であるかどうかを判定し、過渡状態である旨の判定が行われた場合に上記フィードバック制御を抑制するようにしている。次に、この抑制を反映した積分項epvnpmi(i)の算出処理について説明する。図５のフローチャートは、エンジンＥＣＵ４１によって行われる各処理のうち積分項epvnpmi(i)を算出するためのルーチン（積分項算出ルーチン）を示しており、一定時間毎に実行される。

このルーチンでは、エンジンＥＣＵ４１はまずステップ１００において、目標過給圧epimtrg から実過給圧epimを減算することにより過給圧偏差epimdlt を算出する。
次に、ステップ１０５において、次の（ｉ）〜（vii ）に示す積分項更新禁止条件のいずれかが満たされているかどうかを判定する。

(i) 減速時であること。
(ii)加速の開始時であること。
(iii) 低過給圧時であること。

(iv)過給圧偏差epimdlt が一定値より小さいこと。
(v) 過給圧偏差epimdlt が一定値より大きいこと。
(vi)既に制御的にフィードバック限界に達している状態であること。

例えば、実過給圧epimが未だ目標過給圧epimtrg に一致していないが、積分項epvnpmi(i)を更新する直前のフィードバック項epvnpmfb(i-1) が既に最大ガード値によってガードされていること。

また、実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に一致した後も増大（オーバーシュート）していて、積分項epvnpmi(i)を更新する直前のフィードバック項epvnpmfb(i-1) が既に最小ガード値によってガードされていること。

(vii) 過給圧偏差epimdlt の時間当りの変化量である変化率epimddltが所定の範囲Ｒ１から外れていること。すなわち、範囲Ｒ１の下限値をEPIMDDIDW とし、上限値をEPIMDDIUP とすると、
epimddlt ＜EPIMDDIDW 又はepimddlt ＞EPIMDDIUP
であること。ここでは、下限値EPIMDDIDW が「−０．５」に、上限値EPIMDDIUP が「＋０．５」にそれぞれ設定されている。

なお、前回の制御周期で求められた過給圧偏差をepimdltoとすると、積分項算出ルーチンが一定時間毎に実行されることから、変化率epimddltは次の式（３）に従って算出される。

epimddlt＝epimdlt −epimdlto ・・・（３）
エンジンＥＣＵ４１による上記ステップ１０５の処理は、少なくとも目標過給圧epimtrg 及び実過給圧epimの過給圧偏差epimdlt の変化態様に基づき実過給圧epimについての過渡状態であるかどうかを判定する過渡状態判定手段に相当する。

そして、積分項更新禁止条件(i) 〜(vii) の全てが満たされておらずステップ１０５の判定条件が満たされていないと、次のステップ１１０〜１２５へ移行する。これらのステップ１１０〜１２５では、過給圧偏差epimdlt が所定の範囲Ｒ２（＝EPIMDW〜EPIMUP）から外れていることを条件に、バックアップＲＡＭに記憶されている積分項epvnpmi(i)を所定の更新量epvnpmidにて更新する処理を行う。

ステップ１１０では、過給圧偏差epimdlt が範囲Ｒ２の上限値EPIMUPよりも大きいかどうかを判定する。この判定条件が満たされている（epimdlt ＞EPIMUP）と、ステップ１１５において、前回の制御周期で求めた積分項epvnpmi(i-1)に更新量epvnpmidを加算し、その加算結果を新たな積分項epvnpmi(i)として設定する。

これに対し、ステップ１１０の判定条件が満たされていない（epimdlt ≦EPIMUP）と、ステップ１２０において、過給圧偏差epimdlt が範囲Ｒ２の下限値EPIMDWよりも小さいかどうかを判定する。この判定条件が満たされている（epimdlt ＜EPIMDW）と、ステップ１２５において、前回の制御周期で求めた積分項epvnpmi(i-1)から更新量epvnpmidを減算し、その減算結果を新たな積分項epvnpmi(i)として設定する。

一方、積分項更新禁止条件(i) 〜(vii) の少なくとも１つが満たされていて上述したステップ１０５の判定条件が満たされている場合、及び前記過給圧偏差epimdlt が範囲Ｒ２内に収まっていて前記ステップ１２０の判定条件が満たされていない場合には、ステップ１３０へ移行する。ステップ１３０では、前述したステップ１１５，１２５の更新処理を行うことなく（更新を禁止して）、前回の制御周期で求めた積分項epvnpmi(i-1)をそのまま新たな積分項epvnpmi(i)として設定する。

上記ステップ１１５，１２５，１３０の処理を経た後、ステップ１３５〜１５０においてガード処理を行う。ステップ１３５では、積分項epvnpmi(i)が予め定められた上限ガード値EPVNIMX よりも大きいかどうかを判定する。この判定条件が満たされている（epvnpmi(i)＞EPVNIMX ）と、ステップ１４０において、その上限ガード値EPVNIMX を積分項epvnpmi(i)として設定し、この積分項算出ルーチンを終了する。

これに対し、ステップ１３５の判定条件が満たされていない（epvnpmi(i)≦EPVNIMX ）と、ステップ１４５において、積分項epvnpmi(i)が予め定められた下限ガード値EPVNIMN （＜EPVNIMX ）よりも小さいかどうかを判定する。この判定条件が満たされている（epvnpmi(i)＜EPVNIMN ）と、ステップ１５０において、その下限ガード値EPVNIMN を積分項epvnpmi(i)として設定し、この積分項算出ルーチンを終了する。なお、ステップ１４５の判定条件が満たされていないと、すなわち、積分項epvnpmi(i)がEPVNIMN 〜EPVNIMX の範囲に収まっている場合には、前述したステップ１４０，１５０の処理を行うことなく、そのままこの積分項算出ルーチンを終了する。

上記積分項算出ルーチンにおけるエンジンＥＣＵ４１によるステップ１０５，１３０の処理は、変化率epimddlt と範囲Ｒ１との比較の結果、実過給圧epimの過渡状態であると判定したときにフィードバック制御を抑制するフィードバック制御抑制手段に相当する。

積分項算出ルーチンによる積分項epvnpmi(i)を用いて算出した最終開度epvnfin に基づいてノズル開度をフィードバック制御すると、車両加速時には目標過給圧epimtrg 、実過給圧epim、変化率epimddlt及び積分項epvnpmi(i)が例えば図６に示すように変化する。

タイミングｔ１で車両の加速が開始されると、過給遅れにより目標過給圧epimtrg に対し実過給圧epimが下回るが、ノズルベーン２３のノズル開度のフィードバック制御により、実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に徐々に近づいてゆく。これに伴い過給圧偏差epimdlt が小さくなってゆく。実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に合致するタイミングｔ２の直前には、過給圧偏差epimdlt が小さく変化率epimddltが範囲Ｒ１から外れる。積分項更新禁止条件(vii) が満たされることから、積分項算出ルーチンではステップ１０５→１３０の順に処理が行われ、積分項epvnpmi(i)の更新が行われない。

そして、実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に一致した後に安定し、変化率epimddltが範囲Ｒ１（＝±０．５）内に収まり、しかも他の積分項更新禁止条件(i) 〜(vi)のいずれも満たされないと、タイミングｔ３〜ｔ４の期間、及びタイミングｔ５〜ｔ６の期間において積分項epvnpmi(i)の更新が行われる。このように実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に一致する直前の過渡状態では積分項epvnpmi(i)が更新されず、両過給圧epim，epimtrg が安定した状態（非過渡状態）でのみ積分項epvnpmi(i)が更新される。その結果、実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に一致した後も、大きくオーバシュートすることなくその目標過給圧epimtrg に追従している。

なお、図７は、本実施形態との比較のために、積分項更新禁止条件（vii ）を省略した場合（特許文献１に対応）における目標過給圧epimtrg 、実過給圧epim、変化率epimddlt及び積分項epvnpmi(i)の変化の一態様を示している。

実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に一致する直前のタイミングｔ１１〜ｔ１２の期間には、過給圧偏差epimdlt が小さく積分項更新禁止条件(v) が満たされない。このことから、他の積分項更新禁止条件(i) 〜(iv)，(vi)が満たされないと、実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に近づいている途中、すなわち過渡状態であるにも拘らず積分項epvnpmi(i)がプラス側に誤って更新される。そのため、この増大した積分項epvnpmi(i)を用いて算出した最終開度epvnfin に基づいてノズルベーン２３のノズル開度がフィードバック制御されることで、実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に一致したタイミングｔ１３以降もしばらくの間増加し続けて、いわゆるオーバーシュートが起こっている。

以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）目標過給圧epimtrg と実過給圧epimとの偏差（過給圧偏差epimdlt ）があまり変化しない（過給圧偏差epimdlt が保たれている）のであれば目標過給圧epimtrg 及び実過給圧epimが安定している、すなわち過渡状態でない。このことは、たとえ機差や経時変化による過給圧のばらつきがあったとしてもいえる。

この点、過給圧についての過渡状態であるかどうかを判定を、少なくとも目標過給圧epimtrg と実過給圧epimとの過給圧偏差epimdlt の変化態様に基づき行うようにしている。このため、可変ノズルターボチャージャ１５の機差や経時変化による実過給圧epimのばらつきがあっても過渡状態の有無を判定することができる。

（２）過給圧偏差epimdlt についての時間当りの変化量である過給圧偏差epimdlt の変化率epimddltを、過給圧偏差epimdlt の変化態様として用いている。過給圧偏差epimdlt があまり変化しないのであれば、変化率epimddltは「０」を中心として変動するはずである。従って、この変化率epimddltを用いることで、過給圧が安定しているか、又は変化している（過渡状態である）かどうかを精度よく判定することができる。

（３）上記（２）に関連するが、過給圧偏差epimdlt の変化率epimddltが範囲Ｒ１内に収まっている場合には、目標過給圧epimtrg と実過給圧epimとの過給圧偏差epimdlt があまり変化しておらず、実過給圧epimが安定しているといえる。これに対し、変化率epimddltが所定範囲から外れていると、過給圧偏差epimdlt が比較的大きく変動していて実過給圧epimが過渡状態にあるといえる。

この点、本実施形態によれば、変化率epimddltが範囲Ｒ１から外れている場合に過渡状態である旨の判定を行うようにしている。従って、上記範囲Ｒ１の下限値EPIMDDIDW 及び上限値EPIMDDIUP をそれぞれ適切な値に設定することにより、変化率epimddltが範囲Ｒ１内に収まっているか、あるいは外れているかを判断することで、過渡状態であるか否かを確実に判定することができる。

（４）上記（１）〜（３）で過渡状態である旨の判定がなされると、積分項epvnpmi(i)の更新を禁止することで、フィードバック制御におけるフィードバック項epvnpmfbの増加を抑制し、もってフィードバック制御を抑制するようにしている。従って、加速時等の過渡状態で過給遅れが発生して実過給圧epimが目標過給圧epimtrg に対し大きく下回っても、機差等に起因する過給圧のばらつきを吸収しつつ、フィードバック制御により過給圧のオーバーシュートが生ずるのを確実に抑制することができる。

その結果、吸気系ホースの抜け、インタークーラーの破損、タービン過回転によるインペラ破損等を引き起こしたり、筒内圧力を上昇させてエンジン本体にダメージを与えたりする等の過給圧のオーバーシュートによる不具合を解消することができる。可変ノズルターボチャージャ１５を含むエンジン１１の各部の信頼性の低下を抑制することができる。

（５）上記のように積分項epvnpmi の誤更新（誤学習）から開放されるため、過給圧のオーバシュートを抑制するためにノズルベーン２３を開き側に回動させる（ノズル開度を大きくする）必要がなくなる。その結果、過給応答性を優先させた適合が可能となり、車両の加速応答性の向上を図ることが可能となる。

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・前記実施形態では範囲Ｒ１の下限値EPIMDDIDW 及び上限値EPIMDDIUP をそれぞれ「−０．５」及び「＋０．５」としたが、これは一例に過ぎず、適宜変更可能である。

・積分項更新禁止条件としては、(vii) 変化率epimddltが所定の範囲Ｒ１から外れていることが必須であるが、その他の(i) 〜(vi)については適宜に省略してもよいし、さらに別の要件を付加してもよい。

・本発明は、可変ノズル機構以外の過給圧可変手段を有する排気駆動式過給機（ターボチャージャ）にも適用可能である。

本発明を具体化した過給圧制御装置の一実施形態についてその構成を示す略図。 可変ノズル機構の正面図。 図２のＸ−Ｘ線断面図。 可変ノズル機構の開閉レバーがストッパに突当てられる様子を示す部分拡大図。 積分項を算出する手順を示すフローチャート。 過給圧制御装置の作用を示すタイムチャート。 変化率を積分項更新禁止条件に含まない場合（比較例）の過給圧制御装置の作用を示すタイムチャート。

符号の説明

１１…エンジン、１５…可変ノズルターボチャージャ（排気駆動式過給機）、１９…可変ノズル機構（過給圧可変手段）、４１…エンジンＥＣＵ（過給圧制御手段、過渡状態判定手段、フィードバック制御抑制手段）、epvnpmfb…フィードバック項、epvnpmi(i-1)，epvnpmi(i)…積分項、epimtrg …目標過給圧、epim…実過給圧、epimdt…過給圧偏差、epimddlt…変化率（過給圧偏差の変化態様）、Ｒ１…範囲。

Claims (5)

1. 過給圧可変手段を有する排気駆動式過給機に用いられ、その排気駆動式過給機による実過給圧がエンジンの運転状態に応じた目標過給圧に近づくように前記過給圧可変手段の操作量をフィードバック制御する過給圧制御手段を備える過給圧制御装置において、
   少なくとも前記目標過給圧及び実過給圧の偏差の変化態様に基づき過給圧についての過渡状態を判定する過渡状態判定手段と、
   前記過渡状態判定手段による過渡判定に応じ前記過給圧制御手段によるフィードバック制御を抑制するフィードバック制御抑制手段と
   を備えることを特徴とする過給圧制御装置。
2. 前記過渡状態判定手段は、前記偏差の時間当りの変化量である変化率を前記偏差の変化態様として、過給圧についての過渡状態を判定する請求項１に記載の過給圧制御装置。
3. 前記過渡状態判定手段は、前記偏差の変化率が所定範囲から外れていると過渡状態である旨判定する請求項２に記載の過給圧制御装置。
4. 前記フィードバック制御抑制手段は、前記過渡状態判定手段による過渡判定に応じフィードバック制御におけるフィードバック項の増加を抑制することにより前記フィードバック制御を抑制する請求項１〜３のいずれか１つに記載の過給圧制御装置。
5. 前記フィードバック項は前記目標過給圧と前記実過給圧との偏差に応じて記憶及び更新される積分項を含んでおり、
   前記フィードバック制御抑制手段は、前記過渡状態判定手段による過渡判定に応じ前記積分項の更新を禁止することにより前記フィードバック項の増加を抑制する請求項１〜４のいずれか１つに記載の過給圧制御装置。

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