JP2015124691A - 電動ウェイストゲートバルブシステム - Google Patents

Abstract

【課題】閉弁動作時に弁座部に過剰に大きな荷重が作用してしまうことを抑制することのできる電動ウェイストゲートバルブシステムを提供する。【解決手段】電動ウェイストゲートバルブシステム１００は、ターボチャージャ１０のウェイストゲートバルブ２１を電動のアクチュエータ２２によって開閉する。電動ウェイストゲートバルブシステム１００は、インペラ回転数センサ３１を備えている。アクチュエータ２２を制御する電子制御装置３０は、全閉時のインペラの回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌを算出し、ウェイストゲートバルブ２１を閉弁させるときに、インペラの回転数ＮＴを検出する。そして、電子制御装置３０は、アクチュエータ２２を閉弁方向に駆動しつつ、実際のインペラの回転数ＮＴが予測値ＮＴｃａｌを基準として定められた基準値ＮＴｓｔとなるまで増加したときにアクチュエータ２２の駆動を停止する。【選択図】図１

Description

この発明はターボチャージャのウェイストゲートバルブを電動のアクチュエータによって開閉する電動ウェイストゲートバルブシステムに関するものである。

特許文献１には、電動モータによってウェイストゲートバルブを開閉する電動ウェイストゲートバルブシステムが開示されている。この電動ウェイストゲートバルブシステムでは、電動モータによってウォームギアを回転させ、このウォームギアと噛み合っているウォームホイールを介してウェイストゲートバルブに連結されたリンク機構を駆動する。

また、この電動ウェイストゲートバルブシステムでは、ウェイストゲートバルブを閉弁させる際には、ウォームホイールの回転角度が全閉位置に対応する目標ギア角度になったときに閉弁が完了したと判断して電動モータを停止させる。

特開２０１２‐０６７６９８号公報

ところで、ウェイストゲートバルブの弁体やこの弁体が着座する弁座部にデポジットが堆積したり、経年劣化によって弁体や弁座部が変形したりすると、全閉時の目標値として当初設定していた目標動作位置と、実際にウェイストゲートバルブの閉弁が完了するときのアクチュエータの動作位置とが乖離することがある。

そのため、特許文献１の電動ウェイストゲートバルブシステムのように、目標とする動作位置までアクチュエータを駆動し続けるようにしている場合には、デポジットが堆積するなどして目標動作位置に至る前に弁体が弁座部と当接するようになると、弁体が弁座部に当接して閉弁が完了した後にもアクチュエータの駆動が継続されることになる。その結果、弁座部に作用する荷重が過剰に大きくなり、場合によっては閉弁動作に伴って弁座部が陥没するおそれがある。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、閉弁動作時に弁座部に過剰に大きな荷重が作用してしまうことを抑制することのできる電動ウェイストゲートバルブシステムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための電動ウェイストゲートバルブシステムは、ターボチャージャのタービンインペラを迂回するバイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、該ウェイストゲートバルブを駆動する電動のアクチュエータと、前記ターボチャージャのインペラの回転数を計測するインペラ回転数センサと、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備える電動ウェイストゲートバルブシステムであって、前記制御装置は、全閉時の前記インペラの回転数の予測値を算出し、前記ウェイストゲートバルブを閉弁させるときに、前記アクチュエータを閉弁方向に駆動し、前記インペラ回転数センサにより検出されている前記インペラの回転数が前記予測値を基準として定められた基準値となるまで増加したときに前記アクチュエータによる前記ウェイストゲートバルブの駆動を停止する。

ウェイストゲートバルブが開いているときには、その開度に応じて排気がバイパス通路へと流れ込み、タービンインペラを迂回して下流側へと流れていく。一方で、ウェイストゲートバルブが閉じているときには、上流側から流れてくる排気はすべてタービンインペラに吹き付けられる。そのため、ウェイストゲートバルブが閉じているときには、ウェイストゲートバルブが開いているときと比較してインペラの回転数が高くなる。

上記構成では、ウェイストゲートバルブを閉弁させるときに、インペラ回転数センサによって検出されているインペラの回転数と、全閉時のインペラの回転数の予測値を基準として定められた基準値とを比較して、検出されているインペラの回転数が、基準値以上になったときにアクチュエータによるウェイストゲートバルブの駆動を停止するようにしている。すなわち、上記構成によれば、実際のインペラの回転数が、ウェイストゲートバルブが完全に閉弁しているときのインペラの回転数の予測値に基づいて定められた基準値に到達したことに基づいてアクチュエータの駆動が停止されるようになる。そのため、アクチュエータの動作位置が弁体の全閉位置として設定されている動作位置にないとしても、検出されているインペラの回転数が基準値以上になったときに、ウェイストゲートバルブが完全に閉弁していることを判断してアクチュエータの駆動を停止することができる。

このように、上記構成によれば、実際のインペラの回転数に基づいてウェイストゲートバルブが完全に閉弁しているか否かを判断することができるため、アクチュエータを停止させるタイミングを適正化することができる。そのため、閉弁動作時に弁座部に過剰に大きな荷重が作用してしまうことを抑制することができる。ひいては、弁座部が陥没してしまうことを抑制することができる。

吸入空気量、燃料噴射量、そしてスロットルバルブの開度が把握できれば、内燃機関の燃焼室から排出される排気の流量を推定することができる。そして、アクチュエータの動作位置が把握できれば、ウェイストゲートバルブの開度を推定することができる。排気の流量とウェイストゲートバルブの開度が推定できれば、タービンインペラに吹き付けられる排気の流量が推定できるため、インペラの回転数を予測することができる。

そのため、上記電動ウェイストゲートバルブシステムにおいて、インペラの回転数の予測値を算出する具体的な方法としては、吸入空気量と、燃料噴射量と、スロットルバルブの開度と、前記アクチュエータの動作位置とに基づいて前記予測値を算出する方法を採用することができる。

また、上記電動ウェイストゲートバルブシステムでは、前記制御装置は、前記ウェイストゲートバルブを閉弁させるときに、前記アクチュエータの駆動電流の電流値を検出し、該電流値が前記ウェイストゲートバルブの弁体と弁座部とが当接したことを示す基準電流値を超えた後は、前記電流値が前記基準電流値を超える前よりも前記アクチュエータにより駆動される前記ウェイストゲートバルブの動作速度を遅くする。

ウェイストゲートバルブの閉弁動作に伴い、弁体と弁座部とが当接すると、アクチュエータの負荷が増大するため、アクチュエータの駆動電流の電流値が大幅に上昇する。
上記構成によれば、電動のアクチュエータの駆動電流の電流値がウェイストゲートバルブの弁体と弁座部とが当接したことを示す基準電流値を超えたことに基づいて弁体が弁座部に当接したことを判断することができる。そして、上記構成のように、弁体が弁座部に当接してからのウェイストゲートバルブの動作速度を、当接する前の動作速度よりも遅くするようにすれば、完全に閉弁するまで弁体が少しずつ閉弁方向に駆動されることになり、弁座部に過剰に大きな荷重が作用してしまうこと抑制することができるようになる。そのため、弁座部が陥没することを一層抑制することができる。なお、弁体が弁座部に着座するまでは、素早くウェイストゲートバルブを駆動することができるため、ウェイストゲートバルブを閉弁させるのにかかる時間を短くすることもできる。

また、上記電動ウェイストゲートバルブシステムでは、前記制御装置は、前記アクチュエータの駆動を停止したときの前記アクチュエータの動作位置を前記ウェイストゲートバルブの全閉位置として学習し、前記全閉位置に達した後は、この全閉位置に達する前よりも前記アクチュエータにより駆動される前記ウェイストゲートバルブの動作速度を遅くする。

上記構成によれば、ウェイストゲートバルブを閉弁させるときには、学習した全閉位置を基準にしてアクチュエータを制御することができるようになる。そして、上記構成のように、全閉位置に達した後のウェイストゲートバルブの動作速度を、全閉位置に達する前の動作速度よりも遅くするようにすれば、完全に閉弁するまで弁体が少しずつ閉弁方向に駆動されることになり、弁座部に過剰に大きな荷重が作用してしまうこと抑制することができるようになる。そのため、弁座部が陥没することを一層抑制することができる。すなわち、アクチュエータの動作位置が学習した全閉位置に近づいたときにウェイストゲートバルブの駆動速度を緩めるようにすることにより、ウェイストゲートバルブの弁体が弁座部に当接する前にウェイストゲートバルブの駆動速度を緩めるといった制御を実現することができるようになる。なお、弁体が弁座部に着座するまでは、素早くウェイストゲートバルブを駆動することができるため、ウェイストゲートバルブを閉弁させるのにかかる時間を短くすることもできる。したがって、閉弁動作を行うにあたって前回の全閉時の動作位置を考慮してウェイストゲートバルブの駆動制御を最適化することができるようになる。

また、上記電動ウェイストゲートバルブシステムでは、前記インペラ回転数センサが、前記ターボチャージャのコンプレッサハウジングに設けられてコンプレッサインペラの回転数を計測するものである。

ターボチャージャのインペラには、タービンインペラとコンプレッサインペラとがあり、これらのインペラはシャフトによって連結されており、一緒に回転する。したがって、いずれのインペラの回転数を検出してもよいが、タービンインペラやタービンハウジングは、高温の排気に晒されているため、高温になりやすい。

上記構成によれば、こうした高温になりやすいタービンハウジングではなくコンプレッサハウジングにインペラ回転数センサが設けられている。そのため、熱による影響を少なくしつつ、インペラの回転数を計測することができる。

電動ウェイストゲートバルブシステムの一実施形態についてその構成を模式的に示す全体図。 同実施形態のウェイストゲートバルブ周辺の断面構造を示す断面図。 同実施形態の電動ウェイストゲートバルブシステムにおけるウェイストゲートバルブ閉弁時処理ルーチンを示すフローチャート。 一定の電圧を印加して電動のアクチュエータを閉弁方向に駆動させた場合にアクチュエータの駆動電流の電流値の変化を示すタイムチャート。

以下、電動ウェイストゲートバルブシステムの一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１は排気駆動式のターボチャージャ１０を備えている。ターボチャージャ１０は、内燃機関１の吸気通路３の途中に設けられるコンプレッサハウジング１１と、内燃機関１の排気通路４の途中に設けられるタービンハウジング１２とを備えている。コンプレッサハウジング１１には、コンプレッサインペラ１３が収容されており、コンプレッサインペラ１３の外周を囲むように延びるコンプレッサ通路１６が形成されている。また、タービンハウジング１２には、タービンインペラ１４が収容されており、タービンインペラ１４の外周を囲むように延びるスクロール通路１７が形成されている。コンプレッサインペラ１３とタービンインペラ１４とは、シャフト１５を介して連結されている。こうしたターボチャージャ１０において、内燃機関１の燃焼室２から排出される排気がスクロール通路１７を通じてタービンインペラ１４に吹き付けられると、タービンインペラ１４が回転する。そして、タービンインペラ１４とともにコンプレッサインペラ１３が回転することにより、吸気通路３を流れる吸気がコンプレッサ通路１６を通じて加圧されて燃焼室２に強制的に送り込まれる。すなわち、吸入空気の過給が行われるようになる。

また、図１に示すように、排気通路４には、スクロール通路１７から分岐し、タービンインペラ１４を迂回するバイパス通路１８が設けられている。バイパス通路１８には、このバイパス通路１８を開閉するウェイストゲートバルブ２１が設けられている。ウェイストゲートバルブ２１は後述するように、電動のアクチュエータ２２によって駆動される。

アクチュエータ２２は、電子制御装置３０に接続されており、その作動量が電子制御装置３０によって制御される。
電子制御装置３０は、機関制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置３０には、アクチュエータ２２の作動量の検出回路が接続され、この検出信号に基づいてウェイストゲートバルブ２１の開度ＡＷＧが検出される。また、電子制御装置３０には、コンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴを検出するインペラ回転数センサ３１、吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ３２及びスロットルバルブ６の開度ＡＴを検出するスロットルセンサ３３等が接続されている。さらに、電子制御装置３０には、燃料噴射弁５の駆動回路が接続され、この駆動を指令する際に燃料噴射量ＧＦを演算する。また、電子制御装置３０には、アクチュエータ２２及びスロットルモータ７等の各種装置の駆動回路が接続されている。

電子制御装置３０は、こうした各種センサの検出信号や各種装置に駆動信号を出力する際の演算結果によって把握される機関運転状態に応じてアクチュエータ２２を制御する。すなわち、電子制御装置３０が、アクチュエータ２２を制御する制御装置として機能し、ウェイストゲートバルブ２１と、アクチュエータ２２と、インペラ回転数センサ３１と、電子制御装置３０とによって電動ウェイストゲートバルブシステム１００が構成されている。

次に、図２を参照し、ウェイストゲートバルブ２１の構成について更に詳しく説明する。
図２に示すように、タービンインペラ１４よりも上流側のスクロール通路１７の壁面には、バイパス通路１８との連通を可能とする連通孔１９が形成されている。ウェイストゲートバルブ２１は、弁体２１ａと、この弁体２１ａが着座する連通孔１９のバイパス通路１８側開口端である弁座部２１ｂとによって構成されている。弁体２１ａは、アクチュエータ２２の駆動ロッド２３にリンク機構２４を介して連結されており、リンク機構２４は、駆動ロッド２３に連結用のピンを支点に相対回動可能に連結されている。そのため、図２に矢印で示すように、アクチュエータ２２により駆動ロッド２３が進退させられるのに伴い、弁体２１ａが回動し、ウェイストゲートバルブ２１の開度が変更される。

弁体２１ａが弁座部２１ｂに密着すると、連通孔１９が閉塞され、スクロール通路１７を流れる排気は、タービンインペラ１４を迂回することができなくなる。一方、弁体２１ａが弁座部２１ｂから離間すると、連通孔１９が開放されるために、スクロール通路１７を流れる排気の一部がバイパス通路１８を通じてタービンインペラ１４を迂回するようになる。

ところで、ウェイストゲートバルブ２１の弁体２１ａや弁座部２１ｂにデポジットが堆積したり、経年劣化によって弁体２１ａや弁座部２１ｂが変形したりすると、全閉時の目標値として当初設定していた目標動作位置と、実際にウェイストゲートバルブ２１の閉弁が完了するときのアクチュエータ２２の動作位置とが乖離する。

そのため、ウェイストゲートバルブ２１を閉弁させる際に、目標とする動作位置までアクチュエータ２２を駆動し続けるように制御することが考えられる。しかし、この場合には、デポジットが堆積するなどして目標動作位置に至る前に弁体２１ａが弁座部２１ｂと当接するようになると、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接して閉弁が完了した後にもアクチュエータ２２の駆動が継続されることになる。その結果、弁座部２１ｂに作用する荷重が過剰に大きくなり、場合によっては閉弁動作に伴って弁座部２１ｂが陥没するおそれがある。

そこで、本実施形態に係る電動ウェイストゲートバルブシステム１００では、ウェイストゲートバルブ２１の閉弁時にインペラ回転数センサ３１によって検出されるコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴを確認してアクチュエータ２２の駆動を停止させるウェイストゲートバルブ閉弁時処理を実行するようにしている。

図３は、こうしたウェイストゲートバルブ閉弁時処理ルーチンを示すフローチャートである。以下、この処理ルーチンについて説明する。なお、この処理ルーチンは、ウェイストゲートバルブ２１を閉弁させる際に、電子制御装置３０によって実行される。

まず、この処理ルーチンを開始すると、電子制御装置３０は、ウェイストゲートバルブ２１を閉弁させる方向にアクチュエータ２２を駆動する（ステップＳ１０１）。なお、このときには、後述するステップＳ１０７の全閉位置の学習処理を通じて全閉位置が学習されている場合には、学習されている全閉位置に向かってアクチュエータの駆動量をフィードバック制御する。具体的には、学習されている全閉位置に近づくまではアクチュエータ２２を素早く動作させ、学習されている全閉位置に近づくとアクチュエータ２２の駆動速度を緩めるといった制御を行う。

ステップＳ１０１においてアクチュエータ２２を駆動すると、電子制御装置３０は、アクチュエータの駆動電流の電流値ＡＣを検出する（ステップＳ１０２）。そして、次に電子制御装置３０は、ステップＳ１０２にて検出した電流値ＡＣが基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅを超えているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

ここで、ウェイストゲートバルブ２１の閉弁動作に伴い弁体２１ａに作用する力が変化すると、アクチュエータ２２の負荷が変化する。本実施形態に係るアクチュエータ２２は電動式であるため、アクチュエータ２２の負荷が大きくなるにつれて、アクチュエータ２２の駆動電流の電流値ＡＣは上昇する。そこで、ステップＳ１０３では、電流値ＡＣが基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅを超えているか否かに基づいて弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接したか否かを判定する。

こうしたウェイストゲートバルブ２１の閉弁時における電流値ＡＣの変化について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る電動のアクチュエータ２２に一定の電圧を印加して閉弁方向に駆動させたときの電流値ＡＣの変化を示すタイムチャートである。

タイミングｔ０においてアクチュエータ２２の閉弁方向への駆動を開始させると、弁体２１ａは弁座部２１ｂに接近していく。こうしてウェイストゲートバルブ２１の開度が小さくなるにつれて、ウェイストゲートバルブ２１を通過する排気の流速は増大していく。これに伴いアクチュエータ２２の負荷が増大するため、図４に示すように電流値ＡＣは次第に上昇していく。

そして、タイミングｔ１において弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接すると、弁体２１ａが弁座部２１ｂから反力を受けるようになることから、アクチュエータ２２の負荷が急激に増大する。このとき電流値ＡＣも大幅に上昇する。

本実施形態に係る電子制御装置３０では、こうしたウェイストゲートバルブ２１の閉弁時における電流値ＡＣの変化を考慮して、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接したことを示す電流値ＡＣの値を基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅとして設定している。図４に示すように、タイミングｔ１において弁体２１ａと弁座部２１ｂとが当接した後、電流値ＡＣはタイミングｔ２において基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅに達する。このように、基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅは、弁体２１ａが弁座部２１ｂに着座しない限り上回ることのない値に設定されている。なお、この基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅは、電流値ＡＣがこの基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅを超えたことに基づいて弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接したことを判断することができる値であればよいため、アクチュエータ２２の規格に応じて適宜変更して設定してもよい。

ステップＳ１０３において電流値ＡＣが基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅ以下であると判定された場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）には、ステップＳ１０１に移行し、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理が繰り返し実行される。すなわち、電流値ＡＣが基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅを超えるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理が繰り返し実行される。

一方で、ステップＳ１０３において電流値ＡＣが基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅを超えていると判定された場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）には、次のステップ（ステップＳ１０４）に移行する。

ステップＳ１０４では、電子制御装置３０は、吸入空気量ＧＡ、燃料噴射量ＧＦ、ウェイストゲートバルブ２１の開度ＡＷＧ及びスロットルバルブ６の開度ＡＴに基づいて、コンプレッサインペラ１３の回転数の予測値ＮＴｃａｌを算出する。

吸入空気量ＧＡ、燃料噴射量ＧＦ、そしてスロットルバルブ６の開度ＡＴが把握できれば、内燃機関の燃焼室２から排出される排気の流量を推定することができる。そして、アクチュエータ２２の動作位置が把握できれば、ウェイストゲートバルブ２１の開度ＡＷＧを推定することができる。排気の流量と開度ＡＷＧが推定できれば、タービンインペラ１４に吹き付けられる排気の流量が推定できるため、コンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴを予測することができる。

ここで、開度ＡＷＧを「０」にすれば、弁体２１ａが弁座部２１ｂに密着して連通孔１９を閉塞している場合のコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌを予測することができる。

こうしてステップＳ１０４を通じてウェイストゲートバルブ２１が全閉になっているときのコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌを算出すると、次に、電子制御装置３０は、インペラ回転数センサ３１により計測したコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴを検出する（ステップＳ１０５）。そして、電子制御装置３０は、ステップＳ１０４にて算出したコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌを基準値ＮＴｓｔとして設定する。すなわち、ここでは予測値ＮＴｃａｌに基づき、基準値ＮＴｓｔを予測値ＮＴｃａｌと等しい値に設定する。さらに、こうして設定した基準値ＮＴｓｔと、ステップＳ１０５にて検出したコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴとを比較して、コンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴがその予測値ＮＴｃａｌと等しい基準値ＮＴｓｔ以上となったか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

ウェイストゲートバルブ２１が開いているときには、その開度ＡＷＧに応じて排気がバイパス通路１８へと流れ込み、タービンインペラ１４を迂回して下流側へと流れていく。一方で、弁体２１ａが閉じているときには、上流側から流れてくる排気はすべてタービンインペラ１４に吹き付けられる。そのため、弁体２１ａが完全に閉じているときには、弁体２１ａが開いているときと比較してコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが高くなる。したがって、ウェイストゲートバルブ２１が完全に閉じて全閉状態になっている場合には、計測されたコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが予測値ＮＴｃａｌと等しい又は予測値ＮＴｃａｌよりも高くなることが考えられる。そこで、このステップＳ１０６では、算出したコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌを基準値ＮＴｓｔとして設定するとともに、この基準値ＮＴｓｔと検出したコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴとを比較することにより、ウェイストゲートバルブ２１の閉弁が完了しているか否かを確認する。

ステップＳ１０６においてコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが基準値ＮＴｓｔよりも小さいと判定された場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）には、ウェイストゲートバルブ２１の閉弁が完了していないことが推定される。そのため、電子制御装置３０は、アクチュエータ２２を閉弁方向に駆動可能な最小作動量θｍｉｎで駆動させる（ステップＳ１０８）。そして、ステップＳ１０４に移行し、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理を繰り返す。すなわち、コンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが基準値ＮＴｓｔ以上になるまでの間は、最小作動量θｍｉｎによるアクチュエータ２２の閉弁方向への駆動が継続される。

一方で、ステップＳ１０６においてコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが基準値ＮＴｓｔ以上となったと判定された場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、ウェイストゲートバルブ２１の閉弁が完了したことが推定される。そのため、電子制御装置３０は、アクチュエータ２２の駆動を停止し、このときのアクチュエータ２２の動作位置を、全閉位置として再学習する（ステップＳ１０７）。こうして、全閉位置を再学習すると、本ルーチンの処理が終了され、ウェイストゲートバルブ２１の閉弁動作は終了される。

次に、本実施形態に係る電動ウェイストゲートバルブシステム１００においてウェイストゲートバルブ閉弁時処理を実行した場合の作用について説明する。
アクチュエータ２２を流れている電流値ＡＣが、弁体２１ａと弁座部２１ｂとが当接したことを示す基準電流値ＡＣｃｌｏｓｅを超えたことに基づいて、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接したことが判定される。そして、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接してからは、アクチュエータ２２を駆動可能な最小作動量θｍｉｎで駆動させている。つまり、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接してからウェイストゲートバルブ２１が完全に閉弁するまでは、ウェイストゲートバルブ２１がゆっくりと少しずつ閉弁方向に駆動されることになる。

また、ウェイストゲートバルブ２１を閉弁させるときに、ステップＳ１０６にてインペラ回転数センサ３１によって検出されているコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴと、全閉時のコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌと等しい値に設定された基準値ＮＴｓｔとを比較している。そして、このステップＳ１０６において、検出されているコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが基準値ＮＴｓｔ以上になったと判定されると、アクチュエータ２２の駆動を停止するようにしている。すなわち、実際のコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが、ウェイストゲートバルブ２１が完全に閉弁しているときのコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌと等しい基準値ＮＴｓｔに到達したことに基づいてアクチュエータの駆動が停止されるようになる。

また、本実施形態では、ステップＳ１０７にてアクチュエータ２２の駆動を停止したときの動作位置が弁体２１ａの全閉位置として再学習される。
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）本実施形態では、実際のコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴに基づいてウェイストゲートバルブ２１が完全に閉弁しているか否かを判断している。そのため、アクチュエータ２２を停止させるタイミングを適正化することができ、閉弁動作時に弁座部２１ｂに過剰に大きな荷重が作用してしまうことを抑制することができる。ひいては、弁座部２１ｂが陥没してしまうことを抑制することができる。

（２）本実施形態では、アクチュエータ２２の動作位置が弁体２１ａの全閉位置として設定されている動作位置にないとしても、検出されているコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが基準値ＮＴｓｔ以上になったときに、ウェイストゲートバルブ２１が完全に閉弁していることを判断してアクチュエータ２２の駆動を停止することができる。また、アクチュエータ２２の動作位置が全閉位置として設定されている動作位置にあったとしても、検出されているコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが基準値ＮＴｓｔに到達していなければ、ウェイストゲートバルブ２１が完全に閉弁していないと判断する。そして、検出されているコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが基準値ＮＴｓｔ以上になるまでアクチュエータ２２の駆動を継続する。つまり、ウェイストゲートバルブ２１が完全に閉弁していない状態でアクチュエータ２２の駆動が停止されることによる過給効率の低下を抑制することもできる。

（３）本実施形態では、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接してからは、完全に閉弁するまでアクチュエータ２２が閉弁方向に駆動可能な最小作動量θｍｉｎで駆動され続ける。そのため、弁座部２１ｂに過剰に大きな荷重が作用してしまうこと抑制することができるようになり、弁座部２１ｂが陥没することを一層抑制することができる。

（４）本実施形態では、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接したことを判定してからアクチュエータ２２の駆動量を最小作動量θｍｉｎにし、アクチュエータ２２の動作速度を、当接する前の動作速度よりも遅くするようにしている。これにより、弁体２１ａが弁座部２１ｂに着座するまでは、素早くアクチュエータ２２が駆動されるため、弁体２１ａを閉弁させるのにかかる時間を短くすることもできる。

（５）本実施形態では、ウェイストゲートバルブ２１を閉弁させるときに、アクチュエータ２２の駆動を停止したときの動作位置を全閉位置として再学習している。そのため、閉弁動作を行うにあたって前回の全閉時の全閉位置を考慮してアクチュエータ２２の駆動制御を最適化することができるようになる。上記実施形態では、アクチュエータ２２の動作位置が学習した全閉位置に近づいたときにアクチュエータ２２の駆動速度を緩めるようにしているため、ウェイストゲートバルブ２１の弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接する前にアクチュエータ２２の駆動速度を緩める制御を実現することができる。

（６）タービンインペラ１４やタービンハウジング１２は、高温の排気に晒されているため、高温になりやすい。本実施形態では、こうした高温になりやすいタービンハウジング１２ではなくコンプレッサハウジング１１にインペラ回転数センサ３１が設けられている。そのため、熱による影響を少なくしつつ、コンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴを計測することができる。

なお、上記の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ステップＳ１０６において、コンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの基準値ＮＴｓｔとして、ステップＳ１０４にて算出したコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌを設定していた。しかし、ウェイストゲートバルブ２１が完全に閉弁していることを判断することができれば、必ずしも算出した予測値ＮＴｃａｌを基準値ＮＴｓｔとして設定しなくともよい。たとえば、この算出した予測値ＮＴｃａｌよりもわずかに小さい値を基準値ＮＴｓｔとして設定してもよい。

・上記実施形態では、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接してからは、ウェイストゲートバルブ２１が完全に閉弁するまでアクチュエータ２２を閉弁方向に駆動可能な最小作動量θｍｉｎで駆動するようにしていた。しかし、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接する前よりもアクチュエータ２２の駆動速度を遅くすれば、弁座部２１ｂに作用する荷重を抑制することができるため、当接してからの駆動量は必ずしも最小作動量θｍｉｎではなくてもよい。たとえば、当接する前よりもアクチュエータ２２の駆動速度を遅くなるのであれば、弁体２１ａが弁座部２１ｂに当接してから完全に閉弁するまでアクチュエータ２２を最小作動量θｍｉｎよりも大きい作動量θで駆動するようにしてもよい。

・なお、検出されているコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴが基準値ＮＴｓｔ以上になったときに、アクチュエータ２２の駆動を停止するようにすれば、弁座部２１ｂに作用する荷重を抑制する効果が得られるため、こうしてアクチュエータ２２の駆動速度を遅くする処理を省略してもよい。

・上記実施形態では、コンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴを計測していた。しかし、ターボチャージャ１０のインペラであるタービンインペラ１４とコンプレッサインペラ１３とは、シャフト１５によって連結され一緒に回転するため、排気熱による影響が無視できる程度であれば、タービンインペラ１４の回転数を計測するようにしてもよい。

また、コンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴを計測するのに合わせてコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌを算出していたが、タービンインペラ１４とコンプレッサインペラ１３とは、シャフト１５によって連結され一緒に回転するため、いずれのインペラの回転数の予測値を算出してもよい。

・予測値ＮＴｃａｌの算出方法は、上記実施形態において例示した方法に限定されない。全閉時のコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌを算出することができるのであれば、その算出方法は適宜変更することができる。

たとえば、コンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴの予測値ＮＴｃａｌを算出するにあたって、ある程度の時間がかかる。そのため、この予測値ＮＴｃａｌを厳密に算出してもよいが、余裕をもたせるためにある程度高めの値を算出するようにしてもよい。この構成によれば、実際のコンプレッサインペラ１３の回転数ＮＴを計測するタイミングと、その予測値ＮＴｃａｌを算出するタイミングとにタイムラグが生じたとしても、アクチュエータ２２を停止させるタイミングが遅れることを抑制することができる。

・上記実施形態では、ステップＳ１０７においてアクチュエータ２２の駆動を停止するとともに、そのときの動作位置を全閉位置として再学習する例を例示したが、こうした再学習は必ずしも実行しなくてもよい。

たとえば、学習されている全閉位置とアクチュエータ２２を停止させたときの動作位置とが大きく乖離しているときにのみ再学習を行うようにしてもよいし、学習処理自体を省略し、再学習を全く行わないようにしてもよい。

１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気通路、４…排気通路、５…燃料噴射弁、６…スロットルバルブ、７…スロットルモータ、１０…ターボチャージャ、１１…コンプレッサハウジング、１２…タービンハウジング、１３…コンプレッサインペラ、１４…タービンインペラ、１５…シャフト、１６…コンプレッサ通路、１７…スクロール通路、１８…バイパス通路、１９…連通孔、２１…ウェイストゲートバルブ、２１ａ…弁体、２１ｂ…弁座部、２２…アクチュエータ、２３…駆動ロッド、２４…リンク機構、３０…電子制御装置、３１…インペラ回転数センサ、３２…エアフロメータ、３３…スロットルセンサ、１００…電動ウェイストゲートバルブシステム。

Claims (5)

1. ターボチャージャのタービンインペラを迂回するバイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、
   該ウェイストゲートバルブを駆動する電動のアクチュエータと、
   前記ターボチャージャのインペラの回転数を計測するインペラ回転数センサと、
   前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備える電動ウェイストゲートバルブシステムであって、
   前記制御装置は、全閉時の前記インペラの回転数の予測値を算出し、前記ウェイストゲートバルブを閉弁させるときに、前記アクチュエータを閉弁方向に駆動し、前記インペラ回転数センサにより検出されている前記インペラの回転数が前記予測値を基準として定められた基準値となるまで増加したときに前記アクチュエータによる前記ウェイストゲートバルブの駆動を停止する
   ことを特徴とする電動ウェイストゲートバルブシステム。
2. 前記制御装置は、吸入空気量と、燃料噴射量と、スロットルバルブの開度と、前記アクチュエータの動作位置とに基づいて前記予測値を算出する
   請求項１に記載の電動ウェイストゲートバルブシステム。
3. 前記制御装置は、前記ウェイストゲートバルブを閉弁させるときに、前記アクチュエータの駆動電流の電流値を検出し、該電流値が前記ウェイストゲートバルブの弁体と弁座部とが当接したことを示す基準電流値を超えた後は、前記電流値が前記基準電流値を超える前よりも前記アクチュエータにより駆動される前記ウェイストゲートバルブの動作速度を遅くする
   請求項１又は請求項２に記載の電動ウェイストゲートバルブシステム。
4. 前記制御装置は、前記アクチュエータの駆動を停止したときの前記アクチュエータの動作位置を前記ウェイストゲートバルブの全閉位置として学習し、前記全閉位置に達した後は、この全閉位置に達する前よりも前記アクチュエータにより駆動される前記ウェイストゲートバルブの動作速度を遅くする
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動ウェイストゲートバルブシステム。
5. 前記インペラ回転数センサが、前記ターボチャージャのコンプレッサハウジングに設けられてコンプレッサインペラの回転数を計測するものである
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動ウェイストゲートバルブシステム。