JP6505073B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気を過給する過給機と、過給機のタービンをバイパスするバイパス通路に設けられ、過給機による過給圧を調整するためのウェイストゲート弁とを有する内燃機関の制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は車両に搭載されており、ウェイストゲート弁は、バイパス通路を開閉する弁体と、弁体を駆動する電動のアクチュエータで構成されている。この制御装置では、所定の停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させるアイドルストップ中に、ウェイストゲート弁の全閉位置学習が実行される。具体的には、アクチュエータを作動させ、弁体をバイパスの内壁に複数回、当接させる動作を繰り返したときのアクチュエータの電流値の変化から、弁体がバイパス通路の内壁に実際に当接する位置を検出し、その検出結果に基づいて、ウェイストゲート弁の閉弁位置が学習される。

特開２０１５−４５２９７号公報

上述した構成と異なる従来のウェイストゲート弁として、電動のアクチュエータと弁体を複数のリンク材から成るリンク機構で連結したタイプのものがある。この構成は、アクチュエータを構成する電子部品などを高温の排気から熱保護するためのものであり、アクチュエータは、排気が流入するバイパス通路から離れた位置に配置される。また、このタイプのウェイストゲート弁では、リンク機構が高温時に熱膨張によって突っ張らないようにするために、通常、リンク機構の複数のリンク材間の連結部に、熱膨張を吸収するための遊びがあらかじめ設定されている。

このようなウェイストゲート弁を全閉状態から開弁する際、アクチュエータを開弁方向に作動させると、その当初は、アクチュエータの動きがリンク機構の遊びを埋めるのに費やされ、遊びがなくなった時点で初めて弁体が駆動されるため、開弁動作が遅れることは避けられず、良好な開弁応答性を得ることができない。その結果、上昇した過給圧を速やかに低下させることができず、特に低速側において十分な加速性能を得ることができない。また、このウェイストゲート弁を対象として、上述した従来の学習装置によって全閉位置の学習を行ったとしても、リンク機構の温度依存誤差や摩耗による経年的誤差などの様々な要因による誤差を反映した全閉位置が学習されるにすぎず、リンク機構の遊び量は把握されないため、開弁応答性の向上に役立てることができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電動のアクチュエータとウェイストゲート弁の間に連結されたリンク機構の遊び量を学習するとともに、ウェイストゲート弁の開弁応答性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、吸気を過給する過給機（実施形態における（以下、本項において同じ）ターボチャージャ１２）と、過給機のタービン１２１をバイパスするバイパス通路１１に設けられるとともに、電動のアクチュエータ（モータ３１）を含む駆動装置（モータ３１、ロッド３２）にリンク機構３４を介して連結され、過給機による過給圧Ｐｂｓｔを調整するためのウェイストゲート弁１４とを有する内燃機関の制御装置であって、駆動装置（ロッド３２）の作動位置を介してウェイストゲート弁１４の開度（検出開度ＷＧＡ）を検出する開度検出手段（弁開度センサ２３）と、過給圧Ｐｂｓｔを検出する過給圧検出手段（過給圧センサ２７）と、アクチュエータを制御することにより、ウェイストゲート弁１４の開度（弁開度ＷＧＯ）を制御する制御手段（ＥＣＵ２０、図５）と、ウェイストゲート弁１４の全閉状態からアクチュエータが開弁方向に駆動されている状態で、検出された過給圧Ｐｂｓｔが低下し始めたときに開度検出手段により検出された検出開度ＷＧＡを、リンク機構３４の遊び量に相当する遊び量相当開度ＷＧＰとして学習する学習手段（ＥＣＵ２０、図５のステップ５、６）と、を備え、制御手段は、遊び量相当開度ＷＧＰの学習が終了した後、ウェイストゲート弁１４を全閉状態に復帰させるために、検出開度ＷＧＡが遊び量相当開度ＷＧＰよりも閉弁側の所定の全閉時目標開度ＷＧＲＴＮになるように、アクチュエータを制御すること（図５のステップ７、１０〜１２、１５、１６）を特徴とする。

この内燃機関のウェイストゲート弁は、電動のアクチュエータを含む駆動装置によりリンク機構を介して駆動され、それらの動作は制御手段によって制御される。また、ウェイストゲート弁の開度が駆動装置の作動位置を介して検出されるとともに、過給機による過給圧が検出される。

前述したように、上記のようなウェイストゲート弁の構成では通常、リンク機構に遊び（以下「リンク遊び」という）が存在する。本発明によれば、このリンク遊び量の学習が以下のようにして行われる。まず、ウェイストゲート弁の全閉状態からアクチュエータを開弁方向に駆動する。そして、その駆動状態で検出された過給圧が低下し始めたときに検出されたウェイストゲート弁の検出開度を、リンク遊び量に相当する遊び量相当開度として学習する。

リンク遊びが存在する場合、ウェイストゲート弁の全閉状態からアクチュエータを含む駆動装置が開弁方向に駆動されると、駆動装置の作動位置を介して検出されるウェイストゲート弁の検出開度は、アクチュエータの作動量に応じて変化するのに対し、ウェイストゲート弁は、リンク遊びがなくなるまで駆動されず、全閉状態のままである。その後、リンク遊びがなくなった時点で、ウェイストゲート弁が開き始め、それに伴ってバイパス通路から排気が逃げることによって、過給圧が低下する。したがって、上記の構成により、過給圧が低下し始めたときに検出されたウェイストゲート弁の開度を、リンク遊び量に相当する遊び量相当開度として適切に学習することができる。

また、遊び量相当開度は、リンク遊びがなくなり、ウェイストゲート弁が実際に開弁し始める開度に相当する。したがって、学習された遊び量相当開度に基づき、ウェイストゲート弁の開弁動作を制御することによって、ウェイストゲート弁の開弁応答性を向上させることができる。

さらに、遊び量相当開度の学習が前述したように行われるため、学習の終了時には、ウェイストゲート弁が若干、開いていて、バイパス通路に流入した排気がウェイストゲート弁から漏れる状態になっている。この構成によれば、遊び量相当開度の学習が終了した後、検出開度が遊び量相当開度よりも閉弁側の所定の全閉時目標開度になるように、アクチュエータを制御することによって、ウェイストゲート弁を全閉状態に復帰させる。これにより、ウェイストゲート弁の開弁動作が実行されるまでの過給運転を、バイパス通路からの排気漏れがない状態で、安定して行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、学習された遊び量相当開度ＷＧＰを記憶する記憶手段（ＥＣＵ２０）をさらに備え、制御手段は、ウェイストゲート弁１４を全閉状態とする過給運転中、ウェイストゲート弁１４を全閉状態に維持するために、検出開度ＷＧＡが記憶された遊び量相当開度ＷＧＰよりも閉弁側の所定の全閉時目標開度ＷＧＲＴＮになるように、アクチュエータを制御することを特徴とする。

この構成によれば、学習された遊び量相当開度が記憶手段に記憶され、その後のウェイストゲート弁を全閉状態とする過給運転中、検出開度が記憶された遊び量相当開度よりも閉弁側の所定の全閉時目標開度になるように、アクチュエータを制御することによって、ウェイストゲート弁が全閉状態に維持される。これにより、例えば過給圧の条件や学習頻度の条件などから、遊び量相当開度の学習が長期間行われない場合や完了しなかった場合においても、過給運転中、すでに学習された遊び量相当開度に基づいてウェイストゲート弁を全閉状態に維持でき、したがって、ウェイストゲート弁の開弁動作が実行されるまでの過給運転を、バイパス通路からの排気漏れがない状態で、安定して行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、所定の全閉時目標開度ＷＧＲＴＮは、遊び量相当開度ＷＧＰの近傍の閉弁側に設定されることを特徴とする。

この構成によれば、所定の全閉時目標開度が遊び量相当開度の近傍の閉弁側に設定されることにより、ウェイストゲート弁は、開弁方向のリンク遊びがほとんどない又は小さい全閉状態になる。したがって、そのような全閉状態からウェイストゲート弁の開弁動作を開始することができ、それにより良好な開弁応答性を得ることができる。

本発明を適用した内燃機関を含む車両の駆動装置の構成を模式的に示す図である。 内燃機関の構成を模式的に示す図である。 ウェイストゲート弁及びその駆動機構を模式的に示す図である。 内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。 ウェイストゲート弁のリンク遊びを学習するとともに開弁動作を制御する遊び学習制御処理を示すフローチャートである。 図５の処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示すように、車両Ｖは、駆動源としての内燃機関（以下「エンジン」という）１と、駆動源及び発電機として機能する電動機（以下「モータ」という）６１を有するハイブリッド車両であり、エンジン１及び／又はモータ６１の駆動力を変速する変速機５２を備えている。

モータ６１は、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）６２に接続され、ＰＤＵ６２は高圧バッテリ６３に接続されている。モータ６１を正の駆動トルクで駆動するとき、すなわち高圧バッテリ６３から出力される電力でモータ６１を駆動するときには、高圧バッテリ６３から出力される電力は、ＰＤＵ６２を介してモータ６１に供給される。また、モータ６１を負の駆動トルクで駆動するとき、すなわちモータ６１を回生動作させるときには、モータ６１で発電される電力がＰＤＵ６２を介して高圧バッテリ６３に供給され、充電される。

ＰＤＵ６２は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０に接続されており、ＥＣＵ２０による制御の下、モータ６１の動作を制御するとともに、高圧バッテリ６３の充電及び放電を制御する。

変速機５２は、いわゆるデュアルクラッチ式のものであり、奇数段用クラッチ及び偶数段用クラッチ（いずれも図示せず）を介してエンジン１のクランク軸５１に連結され、エンジン１から伝達された駆動力を奇数変速段又は偶数変速段によって変速する。変速された駆動力は、変速機５２の出力軸５３、差動ギヤ機構５４及び駆動軸５５を介して、駆動輪５６に伝達され、それにより車両Ｖが駆動される。

以上の構成により、車両Ｖは、駆動モードとして、エンジン１のみによって駆動されるエンジン駆動モード、変速機５２の上記２つのクラッチを遮断した状態で、モータ６１のみによって駆動されるモータ駆動モード、エンジン１及びモータ６１の両方によって駆動されるハイブリッド駆動モードを有する。

図２に示すように、エンジン１は、例えば直列の４つの気筒６を有するとともに、気筒６の燃焼室（図示せず）内に燃料を直接、噴射する直噴エンジンである。各気筒６には、燃料噴射弁７、点火プラグ８、吸気弁及び排気弁（いずれも図示せず）が設けられている。

また、エンジン１は、吸気通路２、排気通路１０、及び過給機としてのターボチャージャ１２を備えている。吸気通路２はサージタンク４に接続され、サージタンク４は、吸気マニホルド５を介して各気筒６の燃焼室に接続されている。吸気通路２には、上流側から順に、ターボチャージャ１２の後述するコンプレッサ１２３、ターボチャージャ１２で加圧された空気を冷却するためのインタークーラ３、及びスロットル弁１３が設けられている。スロットル弁１３は、スロットル（ＴＨ）アクチュエータ１３ａによって駆動される。

サージタンク４には、吸気圧ＰＢを検出する吸気圧センサ２１が設けられ、吸気通路２のコンプレッサ１２３よりも上流側には、吸入空気量ＧＡＩＲを検出する吸入空気量センサ２２が設けられている。

ターボチャージャ１２は、排気通路１０に設けられ、排気の運転エネルギにより回転駆動されるタービン１２１と、吸気通路２に設けられ、シャフト１２２を介してタービン１２１に連結されたコンプレッサ１２３を備えている。コンプレッサ１２３は、エンジン１に吸入される空気（吸気）を加圧し、過給を行う。吸気通路２には、コンプレッサ１２３をバイパスするバイパス通路１６が接続されており、バイパス通路１６には、バイパス通路１６を通過する空気の流量を調整するためのエアバイパス弁（以下「ＡＢ弁」という）１７が設けられている。吸気通路２のコンプレッサ１２３及びＡＢ弁１７のすぐ下流側には、過給圧Ｐｂｓｔを検出する過給圧センサ２７が設けられている。

排気通路１０は、排気マニホルド９を介して各気筒６の燃焼室に接続されている。排気通路１０には、タービン１２１をバイパスするバイパス通路１１が接続されており、バイパス通路１１の下流側の接続部には、バイパス通路１１を通過する排気の流量を調整することで、過給圧を調整するためのウェイストゲート弁（以下「ＷＧ弁」という）１４が設けられている。

図３に示すように、ＷＧ弁１４を駆動する駆動機構は、アクチュエータとしてのモータ３１及びロッド３２を有する駆動装置３０と、ロッド３２に遮熱部材３３を介して連結されるとともにＷＧ弁１４の弁体１５に連結されたリンク機構３４を備えている。モータ３１は例えばＤＣモータで構成されており、ＥＣＵ２０による制御の下、通電の向きに応じてモータ３１の正転／逆転が切り替えられ、通電のための駆動パルスのデューティ比（以下「通電デューティ比」という）Ｉｄｕｔｙに応じて、モータ３１のトルクが制御される。

また、図示しないが、モータ３１のロータには雌ねじが形成され、ロッド３２にはこの雌ねじに螺合する雄ねじが形成されている。この構成により、モータ３１の回転がロッド３２の直進運動に変換され、ロッド３２は、モータ３１の回転方向に応じて図３の右方又は左方に移動する。

リンク機構３４は、遮熱部材３３を介してロッド３２に連結された連結部材３４ａと、連結部材３４ａに回動自在に連結された第１リンク材３４ｂと、第１リンク材３４ｂに回動自在に連結された第２リンク材３４ｃを備えており、第２リンク材３４ｃは、回転軸３５に回動自在に連結・支持されている。第２リンク材３４ｃには保持部材３６が一体に設けられ、この保持部材３６にＷＧ弁１４の弁体１５が一体に保持されている（図３（ｂ）参照）。

また、リンク機構３４が高温時に熱膨張によって突っ張らないようにするために、リンク機構３４の各連結部、具体的には、連結部材３４ａと第１リンク材３４ｂの連結部、第１リンク材３４ｂと第２リンク材３４ｃの連結部、及び第２リンク材３４ｃと回転軸３５の連結部にはそれぞれ、所定量の遊びがあらかじめ設定されている。

図３（ａ）は、ＷＧ弁１４の閉弁状態、すなわちＷＧ弁１４がバイパス通路１１を閉鎖している状態を示す。この閉弁状態から、モータ３１に所定の向きの電流が通電されると、それに応じてモータ３１が所定の方向に回転駆動され、そのロータに螺合するロッド３２が図３の矢印Ｂ方向に移動する。これに伴い、リンク機構３４の第２リンク材３４ｃとそれと一体の保持部材３６及び弁体１５が、回転軸３５を中心として矢印Ｃ方向に回動することによって、ＷＧ弁１４が開弁する。

この開弁状態から、モータ３１に上記と逆向きの電流が通電されると、モータ３１が逆方向に回転駆動され、ロッド３２が矢印Ｂと反対方向に移動し、それに伴い、リンク機構３４が上記と逆方向に動作し、第２リンク材３４ｃ、保持部材３６及び弁体１５が、矢印Ｃと反対方向に回動することによって、ＷＧ弁１４は閉弁状態に復帰する。以下、上記のようにＷＧ弁１４を開弁側に駆動するときの通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを「正」とし、ＷＧ弁１４を閉弁側に駆動するときの通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを「負」と定義する。

したがって、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが負の場合には、ＷＧ弁１４が全閉位置に向かって駆動されるとともに、その絶対値が大きいほど、閉弁時に弁体１５を弁座（図示せず）に押し付ける力はより大きくなる。また、モータ３１のロータがロッド３２に螺合しているため、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが０になり、モータ３１の回転が停止されると、ＷＧ弁１４は停止時の開度に保たれる。

また、ロッド３２の弁体１５と反対側の端部には、弁開度センサ２３が設けられている。弁開度センサ２３は、ロッド３２の軸線方向（矢印Ｂ方向）の位置を検出することによって、ＷＧ弁１４の開度（以下「検出開度」という）ＷＧＡを検出する。ＡＢ弁１７の駆動機構（図示せず）も同様に構成されており、この駆動機構は、ＡＢ弁１７を開閉駆動するためのモータや、ＡＢ弁１７の開度を検出するための弁開度センサを備えている。

なお、弁開度センサ２３の検出開度ＷＧＡは、上記のようにロッド３２の位置を介して間接的に取得されるため、弁体１５とロッド３２の間に存在するリンク機構３４の構成部材の摩耗などによる経年的誤差や、温度に依存する温度依存誤差などを含む。このような誤差を補償するために、ＷＧ弁１４の全閉位置学習が適宜、行われる。

具体的には、イグニッションスイッチがオンされた直後やエンジン１の運転中において、ＷＧ弁１４が全閉位置に位置し又は到達したときの検出開度ＷＧＡを、全閉開度学習値ＷＧＦＣとして学習・記憶する。そして、その後に得られた検出開度ＷＧＡから全閉開度学習値ＷＧＦＣを減算した値が、そのときのＷＧ弁１４の開度（以下「弁開度」という）ＷＧＯとして算出される。後述するＷＧ弁１４の開度制御では、以上のように学習補正された弁開度ＷＧＯが用いられる。

図４は、エンジン１の制御装置の構成を示す。ＥＣＵ２０には、前述した吸気圧センサ２１、吸入空気量センサ２２、弁開度センサ２３及び過給圧センサ２７の他、エンジン１の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを検出する回転数センサ２４や、車両Ｖのアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出するアクセル開度センサ２５、エンジン１の冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出する水温センサ２６などが接続されており、それらの検出信号が入力される。ＥＣＵ２０の出力側には、燃料噴射弁７、点火プラグ８、ＴＨアクチュエータ１３ａ、ＷＧ弁１４（モータ３１）、及びＡＢ弁１７（モータ）が接続されている。

ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入力インターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されており、上述した各種のセンサ２１〜２７の検出信号などに応じて、車両Ｖの駆動モードを決定するとともに、決定した駆動モードに応じてエンジン１及びモータ６１を制御する。

また、ＥＣＵ２０は、上記のエンジン１の制御として、エンジン１の運転状態（主としてエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤ）に応じて、燃料噴射弁７による燃料噴射制御、点火プラグ８による点火制御、スロットル弁１３による吸入空気量制御、及びＷＧ弁１４による過給圧制御などを行う。要求トルクＴＲＱＤは、主としてアクセル開度ＡＰに応じ、アクセル開度ＡＰが増加するほど、より大きくなるように算出される。

本実施形態では特に、ＥＣＵ２０は、ＷＧ弁１４のリンク機構３４の遊び量（リンク遊び量）を学習するとともに、学習したリンク遊び量に基づいてＷＧ弁１４の開弁動作を制御する遊び学習制御処理を実行する。実施形態では、ＥＣＵ２０が制御手段、学習手段及び記憶手段に相当する。

図５は、この遊び学習制御処理のフローチャートである。本処理は、所定時間ごとに繰り返し実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、学習制御フラグＦ＿ＬＲＮ／ＣＮＴが「１」であるか否かを判別する。この学習制御フラグＦ＿ＬＲＮ／ＣＮＴは、遊び学習制御の実行条件が成立しているとき、例えば、エンジン１の運転中、ＷＧ弁１４が全閉状態に制御され、かつ検出された過給圧Ｐｂｓｔが比較的安定した低い状態にあるときに、「１」にセットされる。このステップ１の答えがＮＯで、実行条件が成立していないときには、そのまま本処理を終了する。

ステップ１の答えがＹＥＳのときには、遊び学習制御を実行するために、ステップ２に進み、遊び学習完了フラグＦ＿ＬＲＮＰＤＮが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯで、遊び学習（リンク遊び量の学習）が完了していないときには、モータ３１の通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを遊び学習用の所定値ＩｄＬＲＮＰに設定する（ステップ３）。この場合の通電は、遊び学習のためにモータ３１及びロッド３２を開弁方向に徐々に駆動するためのものである。このため、所定値ＩｄＬＲＮＰは比較的小さい正値（例えば＋１０％）に設定されている。

次に、検出された過給圧の前回値Ｐｂｓｔｚと今回値Ｐｂｓｔとの差（＝Ｐｂｓｔｚ−Ｐｂｓｔ）を、過給圧低下量ΔＰｂｓｔとして算出する（ステップ４）とともに、算出した過給圧低下量ΔＰｂｓｔが、値０に近い所定のしきい値ΔＰＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ５）。その答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ５の答えがＹＥＳで、ΔＰｂｓｔ≧ΔＰＲＥＦが成立したときには、リンク遊びがなくなり、ＷＧ弁１４が実際に開弁したことに伴い、過給圧Ｐｂｓｔが低下し始めたとして、このときの弁開度センサ２３の検出開度ＷＧＡを、リンク遊び量に相当する遊び量相当開度ＷＧＰとして算出する（ステップ６）。

次に、遊び量相当開度ＷＧＰから所定の開度量ΔＷＧＲＴＮを減算することによって、全閉時目標開度ＷＧＲＴＮを算出する（ステップ７）。後述するように、この開度量ΔＷＧＲＴＮは、上記のように開弁したＷＧ弁１４を全閉状態に復帰させることが可能な開度量のうちの最小値に相当し、すなわちＷＧ弁１４が遊びがほとんどない全閉状態（以下「遊びなし全閉状態」という）になる開度量に相当するものであり、実験結果などに基づいてあらかじめ設定される。次いで、遊び学習が完了したことを表すために、遊び学習完了フラグＦ＿ＬＲＮＰＤＮを「１」にセットし（ステップ８）、本処理を終了する。

このように遊び学習が完了した後には、前記ステップ２の答えがＹＥＳになるので、その場合には、ステップ９に進み、復帰制御完了フラグＦ＿ＷＧＲＴＮＤＮが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯで、ＷＧ弁１４を全閉状態に復帰させる復帰制御が完了していないときには、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを、比較的小さい負値である復帰制御用の所定値ＩｄＲＴＮ（例えば−１０％）に設定する（ステップ１０）。これにより、ＷＧ弁１４は、開弁状態から閉弁側に徐々に戻される。

次に、検出開度ＷＧＡが前記ステップ７で設定された全閉時目標開度ＷＧＲＴＮ以下になったか否かを判別し（ステップ１１）、その答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ１１の答えがＹＥＳで、検出開度ＷＧＡが全閉時目標開度ＷＧＲＴＮに達したときには、ＷＧ弁１４が遊びなし全閉状態になり、復帰制御が完了したとして、復帰制御完了フラグＦ＿ＷＧＲＴＮＤＮを「１」にセットし（ステップ１２）、本処理を終了する。

このように復帰制御が完了した後には、前記ステップ９の答えがＹＥＳになるので、その場合には、ステップ１３に進み、開弁指示フラグＦ＿ＣＭＤＯＰＮが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯで、ＷＧ弁１４の開弁が指示されていないときには、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを０に設定し（ステップ１４）、本処理を終了する。これにより、ＷＧ弁１４は遊びなし全閉状態に維持される。

一方、前記ステップ１３の答えがＹＥＳで、ＷＧ弁１４の開弁が指示されたときには、開弁用デューティ比ＩｄＯＰＮをそのときの目標開度ＷＧＣＭＤに応じて算出する（ステップ１５）とともに、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを開弁用デューティ比ＩｄＯＰＮに設定し（ステップ１６）、本処理を終了する。これにより、ＷＧ弁１４の開弁動作が遊びなし全閉状態から開始される。

次に、図６を参照しながら、上述した遊び学習処理などによって得られる動作例について説明する。図６（ａ）〜（ｃ）にはそれぞれ、過給圧Ｐｂｓｔ、モータ３１の通電デューティ比Ｉｄｕｔｙ、弁開度センサ２３の検出開度ＷＧＡの推移が示されている。

時刻ｔ１までは、ＷＧ弁１４を全閉状態とする過給運転が行われており、時刻ｔ１において、過給圧を低下させるために、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが正値に設定され、ＷＧ弁１４の開弁動作が開始される。時刻ｔ２において、ＷＧ弁１４の開度（弁開度ＷＧＯ）が目標開度ＷＧＣＭＤに達すると、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが０に設定されることによって、ＷＧ弁１４の開度が一定に維持される。

その後、エンジン１の運転状態に応じて目標開度ＷＧＣＭＤが低下するのに伴い、時刻ｔ３から、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが負値側に制御され、それに伴ってＷＧ弁１４が閉弁側に制御され、時刻ｔ４において全閉状態に達する。このタイミングではリンク遊び量はほぼ０である。その後、モータ３１が引き続き閉弁方向に駆動されることで、リンク遊び量が増加し、時刻ｔ５において最大値に達する。例えばこのタイミングにおいて、ＷＧ弁１４の全閉位置学習が行われる。

その後は、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが０に設定され、ＷＧ弁１４は全閉状態に維持される。時刻ｔ６において過給圧Ｐｂｓｔがほぼ一定になると、遊び学習制御の実行条件が成立したとして、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが遊び学習用の所定値ＩｄＬＲＮＰ（正値）に設定される（図５のステップ３）。これにより、モータ３１及びロッド３２が開弁方向に駆動され、検出開度ＷＧＡが開弁側に変化するのに対し、ＷＧ弁１４は、リンク遊び量が０になるまで駆動されず、全閉状態に維持される。

時刻ｔ７において、リンク遊び量が０になり、ＷＧ弁１４が実際に開弁するのに伴って過給圧Ｐｂｓｔが低下し始めると、ステップ５の答えがＹＥＳになり、そのときの検出開度ＷＧＡが遊び量相当開度ＷＧＰとして算出されるとともに、遊び量相当開度ＷＧＰから開度量ΔＷＧＲＴＮを減算した値が、全閉時目標開度ＷＧＲＴＮとして算出される（ステップ６、７）。

その直後の時刻ｔ８において、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが復帰制御用の所定値ＩｄＲＴＮ（負値）に設定され、復帰制御が開始される（ステップ１０）。時刻ｔ９において、検出開度ＷＧＡが全閉時目標開度ＷＧＲＴＮに達すると、ステップ１１の答えがＹＥＳになり、ＷＧ弁１４が遊びなし全閉状態になったとして、復帰制御が終了される。

その後は、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが０に設定されることで、ＷＧ弁１４の全閉状態で過給運転が実行される。時刻ｔ１０において、ＷＧ弁１４の開弁が指示されると、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが開弁用デューティ比ＩｄＯＰＮに設定され（ステップ１６）、ＷＧ弁１４の開弁動作が遊びなし全閉状態から開始される。その後の動作は、前述した時刻ｔ１〜ｔ５などにおける動作と同様である。

以上のように、本実施形態によれば、ＷＧ弁１４の全閉状態からモータ３１及びロッド３２を開弁方向に駆動するとともに、その駆動状態において検出された過給圧Ｐｂｓｔが低下し始めたときに検出されたＷＧ弁１４の検出開度ＷＧＡを、リンク遊び量に相当する遊び量相当開度ＷＧＰとして学習するので、リンク遊び量の学習を適切に行うことができる。

また、この遊び学習が終了した後、検出開度ＷＧＡが遊び量相当開度ＷＧＰから所定の開度量ΔＷＧＲＴＮを減算した全閉時目標開度ＷＧＲＴＮになるように復帰制御を行い、ＷＧ弁１４を全閉状態に復帰させるので、ＷＧ弁１４の開弁動作が実行されるまでの過給運転を安定して行うことができる。

また、この開度量ΔＷＧＲＴＮが、ＷＧ弁１４を全閉状態に復帰させることが可能な開度量のうちの最小値に設定されることで、全閉時目標開度ＷＧＲＴＮが遊び量相当開度ＷＧＰの近傍に設定されるので、復帰制御により、ＷＧ弁１４は遊びなし全閉状態に制御される。したがって、この遊びなし全閉状態からＷＧ弁１４の開弁動作が行われることによって、ＷＧ弁１４の最良の開弁応答性を得ることができる。その結果、上昇した過給圧を可能な限り速やかに低下させることができ、特に変速機５２の低速段側において十分な加速性能を得ることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、遊び学習が終了した直後に復帰制御を実行することによって、検出開度ＷＧＡを全閉時目標開度ＷＧＲＴＮに制御し、ＷＧ弁１４を全閉状態に復帰させるようにしているが、本発明は、これに限らず実施できる。

例えば、学習された遊び量相当開度ＷＧＰをＥＣＵ２０に記憶するとともに、ＷＧ弁１４を全閉状態とする過給運転中、記憶された遊び量相当開度ＷＧＰに基づいて全閉時目標開度ＷＧＲＴＮを設定するとともに、検出開度ＷＧＡを全閉時目標開度ＷＧＲＴＮに制御することによって、ＷＧ弁１４を全閉状態に維持するようにしてもよい。これにより、例えば過給圧の条件や学習頻度の条件などから、遊び量相当開度ＷＧＰの学習が長期間行われない場合や完了しなかった場合においても、過給運転中、すでに学習された遊び量相当開度ＷＧＰに基づいてＷＧ弁１４を全閉状態に維持でき、ウェイストゲート弁の開弁動作が実行されるまでの過給運転を安定して行うことができる。

また、実施形態では、復帰制御などによって、ＷＧ弁１４を遊びのほとんどない遊びなし全閉状態に制御しているが、遊びに多少の余裕をもたせてもよく、それによりＷＧ弁１４を全閉状態により確実に制御できる。

さらに、遊び学習後の復帰制御を、検出開度ＷＧＡを全閉時目標開度ＷＧＲＴＮに制御することによって行っているが、これに限らず、例えば、遊び学習の終了後にモータ３１を閉弁方向に駆動するとともに、その状態において、低下した過給圧Ｐｂｓｔが遊び学習前の圧力に戻ったことが確認された時点で、モータ３１を停止させることによって行ってもよい。

また、実施形態では、復帰制御により、遊び学習が終了した直後から、ＷＧ弁１４を遊びなし全閉状態に制御しているが、これに限らず、例えば、遊び学習の終了後に、ＷＧ弁１４をリンク遊び量がより大きい全閉状態に一旦、制御するようにしてもよい。これにより、ＷＧ弁１４が閉弁位置に強く押し付けられ、より安定した全閉状態が得られるので、ＷＧ弁１４の開弁動作が実行されるまでの過給運転をさらに安定して行うことができる。また、この場合には例えば、過給圧Ｐｂｓｔの推移などからＷＧ弁１４の開弁動作の実行タイミングを予測し、予測された実行タイミングに先立ち、ＷＧ弁１４を遊びなし全閉状態に制御することによって、ＷＧ弁１４の開弁応答性を確保することができる。

さらに、実施形態では、ＷＧ弁１４を駆動する駆動機構が、アクチュエータとしてのモータ３１及びモータ３１の回転が直進運動に変換されるロッド３２から成る駆動装置３０と、ロッド３２と弁体１５を連結するリンク機構３４などで構成されている。これらの構成は、ウェイストゲート弁を電気的にかつリンク機構を介して駆動するとともに、駆動装置の作動位置を介してウェイストゲート弁の開度を検出するものである限り、任意である。例えば、ＷＧ弁１４の開度の検出を、実施形態におけるロッド３２の軸線方向の位置に代えて、モータ３１の回転角を介して行ってもよい。また、アクチュエータとして、実施形態の回転型モータに代えて、直動型モータや電磁アクチュエータなどを用いてもよい。

さらに、実施形態は、ハイブリッド車両に電動機とともに搭載されたエンジンの例であるが、本発明は、これに限らず、電動機を有しない車両用のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ エンジン（内燃機関）
１１ バイパス通路
１２ ターボチャージャ（過給機）
１２１ タービン
１４ ＷＧ弁（ウェイストゲート弁）
２０ ＥＣＵ（制御手段、学習手段）
２３ 弁開度センサ（開度検出手段）
２７ 過給圧センサ（過給圧検出手段）
３０ 駆動装置
３１ モータ（アクチュエータ、駆動装置）
３２ ロッド（駆動装置）
３４ リンク機構
ＷＧＡ 検出開度（開度検出手段により検出された開度）
Ｐｂｓｔ 過給圧
ＷＧＯ 弁開度（ウェイストゲート弁の開度）
ＷＧＰ 遊び量相当開度
ＷＧＲＴＮ 全閉時目標開度

Claims (3)

1. 吸気を過給する過給機と、当該過給機のタービンをバイパスするバイパス通路に設けられるとともに、電動のアクチュエータを含む駆動装置にリンク機構を介して連結され、前記過給機による過給圧を調整するためのウェイストゲート弁とを有する内燃機関の制御装置であって、
   前記駆動装置の作動位置を介して前記ウェイストゲート弁の開度を検出する開度検出手段と、
   前記過給圧を検出する過給圧検出手段と、
   前記アクチュエータを制御することにより、前記ウェイストゲート弁の開度を制御する制御手段と、
   前記ウェイストゲート弁の全閉状態から前記アクチュエータが開弁方向に駆動されている状態で、前記検出された過給圧が低下し始めたときに前記開度検出手段により検出された検出開度を、前記リンク機構の遊び量に相当する遊び量相当開度として学習する学習手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記遊び量相当開度の学習が終了した後、前記ウェイストゲート弁を全閉状態に復帰させるために、前記検出開度が前記遊び量相当開度よりも閉弁側の所定の全閉時目標開度になるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記学習された遊び量相当開度を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記ウェイストゲート弁を全閉状態とする過給運転中、当該ウェイストゲート弁を全閉状態に維持するために、前記検出開度が前記記憶された遊び量相当開度よりも閉弁側の所定の全閉時目標開度になるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記所定の全閉時目標開度は、前記遊び量相当開度の近傍の閉弁側に設定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。

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