JP6529636B1 - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエストゲートバルブの目標開度に対する実開度の追従性が低下している状況を捉えて、安易に異常判定してしまうことを防止する内燃機関の制御装置を得る。【解決手段】操作量制限部４０４により最大値を制限した操作量でアクチュエータ駆動部４０６によりアクチュエータ３４を駆動しているときに、ウエストゲートバルブ３１の実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間継続した場合、操作量制限緩和部４０５で最大値の制限を緩和した操作量でアクチュエータ駆動部４０６の駆動を試み、それでもなお、ウエストゲートバルブ３１の実開度が目標開度に一致しない状態が解消しなかった場合に、異常判定部４０７でウエストゲートバルブ３１の開度制御系に異常が発生していると判定する。【選択図】図２

Description

本願は、アクチュエータによりウエストゲートバルブの開度を調整するターボチャージャを備えた内燃機関の制御装置および制御方法に関するものである。

ターボチャージャとは、内燃機関から排出される排気ガスのエネルギを利用してタービンを回転させることにより、タービンと連結されたコンプレッサが回転して内燃機関の吸入空気を圧縮する装置のことであり、吸入空気の過給作用により内燃機関の出力を向上させることができる。
ターボチャージャを搭載した内燃機関では、通常、タービンの上流側と下流側とを連通する排気バイパス通路、および排気バイパス通路を流れる排気ガスの流量を調整するためのウエストゲートバルブを具備している。

ウエストゲートバルブは、リンク機構を介してアクチュエータと連結されており、アクチュエータを駆動することにより、ウエストゲートバルブの開度が調整可能となっている。内燃機関の運転中にウエストゲートバルブの開度を変更すると、排気バイパス通路を流れる排気ガスの流量が変化し、タービンを流れる排気ガスの流量が変化する。タービンを流れる排気ガスの流量が変化すると、タービンの回転速度が変化し、タービンと一体に回転するコンプレッサの回転速度が変化する。コンプレッサの回転速度が変化すると、コンプレッサにより圧縮される吸入空気の圧力である過給圧が変化する。

上述の過給圧を所望の圧力に制御するには、先ず、内燃機関の運転状態に応じて最適な過給圧を要求過給圧として決定し、次に、その要求過給圧を実現するためのウエストゲートバルブの開度を目標開度として演算する。そして、ウエストゲートバルブ開度センサにより検出されるウエストゲートバルブの作動位置からウエストゲートバルブの実開度を演算し、その実開度が目標開度と一致するようにアクチュエータの駆動をフィードバック制御することが一般的であり、後述する特許文献１および特許文献２においても同様の制御方法が開示されている。

ウエストゲートバルブの開度制御系にフィードバック制御を採用する利点としては、実開度と目標開度の開度偏差が大きいときには大きなフィードバック補正量が演算されることにより、アクチュエータを駆動するための操作量を大きくすることができ、目標開度に対する実開度の追従性が向上することが挙げられる。また、実開度と目標開度との偏差が小さいときには小さなフィードバック補正量が演算されることにより、アクチュエータを駆動するための操作量の変動を小さくすることができ、目標開度に対する実開度の安定性が向上するといったことが挙げられる。

ところが、フィードバック制御を採用したウエストゲートバルブの開度制御系で異常が発生し、例えば、ウエストゲートバルブ開度センサが一定の値しか出力しなくなるような（検出値が変化しなくなるような）現象が発生した場合、実開度を目標開度に一致させることが困難となる。そうなった場合、実開度と目標開度の開度偏差が無くならない状態が継続することにより、フィードバック補正量が増大し、アクチュエータを駆動するための操作量が最大値に張り付いたままとなることが予想され、そのような状態が許容時間を超えて継続すると、アクチュエータに内蔵されているモータに過大な電流が流れ続け、オーバーヒートを起こして破損に至る恐れがある。

そこで、特許文献１では、少なくとも、アクチュエータを駆動するための操作量が所定以上の大きな値のまま継続していることを含む幾つかの判定条件に基づいて、ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生していることを判定する故障検出方法が開示されている。

また、ターボチャージャのタービン部分は、内燃機関の排気マニホールドに近い排気通路に設置されるため、内燃機関が高負荷で運転されると、高温状態となり、タービンのハウジング部材またはウエストゲートバルブが熱膨張を起こし、ウエストゲートバルブの全閉位置が変化することが知られている。そして、上述の熱膨張により、ウエストゲートバルブの全閉位置が変化していることを制御装置が検知していない状態で、目標開度が全閉位置付近の値に設定された場合、ウエストゲートバルブ開度センサにより検出されたウエストゲートバルブの作動位置に基づいて演算された実開度が目標開度に一致する前に、ウエストゲートバルブが真の全閉位置に付き当り、実開度を目標開度に一致させることが困難となる。

そして、もし、そうなった場合には、実開度と目標開度の偏差が無くならないためにフィードバック補正量が増大し続け、アクチュエータを駆動するための操作量が最大値に張り付くことが予想され、そのような状態が許容時間を超えて継続した場合には、アクチュエータに内蔵されているモータに過大な電流が流れ続け、オーバーヒートを起こして破損に至る恐れがある。

そこで、特許文献２（請求項５または請求項７の発明）では、アクチュエータの操作量が許容時間を超えて連続して供給し続けたとしても、アクチュエータに損傷を与えることがない制限値でアクチュエータの最大操作量に予め制限を掛けておき、オーバーヒートを防止するという対処方法が開示されている。

また、内燃機関の故障を検出する場合、誤判定することなく確実に異常の発生を捉える必要がある。特許文献１に開示されている故障検出方法を採用する場合も同様であり、確実に異常の発生を捉えるためには、ある程度の判定時間が必要となる。しかし、その間も、アクチュエータを駆動する操作量が最大値に張り付いたままとなることが予想され、そのような状態が許容時間を超えて継続した場合には、アクチュエータに内蔵されているモータに過大な電流が流れ続け、オーバーヒートを起こして破損に至る恐れがある。

従って、特許文献１に開示されている故障検出方法を採用しつつ、オーバーヒートの発生を防止しようとするならば、特許文献２に開示されているような最大操作量の制限といったオーバーヒート対策を併用することがより望ましい。

特許第６０９０２１５号公報 特許第６０３８２７１号公報

ウエストゲートバルブの開度制御系で異常が発生していることが判定されると、正常な過給圧制御を継続することが困難となるため、このような異常が検出された場合には、予め用意されているフェイルセーフ制御を起動し、退避運転モードに切り替えることが一般的である。フェイルセーフ制御の目的は、最初に起きた故障の原因が引き金となって２次的に発生する故障または異常の発生を防止することであり、場合によっては、内燃機関を搭載する車両の運転性能を意図的に低下させた退避運転を余儀なくされることがあるため、確実に故障が発生している場合にのみ退避運転モードに切り替えるようにしなければならない。

ウエストゲートバルブ開度センサが一定の値しか出力しなくなるような（検出値が変化しなくなるような）現象が発生し、実開度と目標開度の開度偏差が無くならない状態が継続することにより、フィードバック補正量が増大し、アクチュエータを駆動するための操作量が最大値に張り付いたままとなる異常の発生する原因としては、例えば、
（１）ウエストゲートバルブの固着またはウエストゲートバルブ開度センサの出力異常といった機械的または電気的な故障が発生している場合。
（２）故障として定義されるレベルではないが、ウエストゲートバルブの全閉位置が変化していることを制御装置が検知していない状態で、目標開度が全閉位置付近の値に設定された場合。
（３）ウエストゲートバルブとアクチュエータとを連結するリンク機構への異物の付着または可動部材の歪み等が原因となってリンク機構の摩擦抵抗が増大し、目標開度に対する実開度の追従性が著しく低下している場合。
などが考えられる。

上記（３）の状況については、追従性の低下の程度にもよるが、軽微な場合には、アクチュエータの駆動力を大きくしてやることにより、アクチュエータの駆動力が摩擦抵抗に打ち勝って、ウエストゲートバルブが動き出し、異常な状況が解決することがある。
しかしながら、従来技術においては、オーバーヒート対策で、操作量の最大値が所定値以上に大きくならないように予め制限を掛けているため、上記（３）の状況に遭遇しても操作量を制限値以上に大きくすることができず、回復可能なケースであるにも関わらず、安易に異常判定に至り、フェイルセーフ制御が起動され、退避運転モードに切り替えられてしまうという課題があった。

本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アクチュエータの駆動力を大きくしてやれば回復可能なケースであるにも関わらず、安易に異常判定に至ることを低減する内燃機関の制御装置および制御方法を得ることを目的とするものである。

本願に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられたタービンと内燃機関の吸気通路に設けられタービンと一体に回転するコンプレッサとを有するターボチャージャと、タービンの上流側と下流側とを連通する排気バイパス通路に設けられ、排気バイパス通路を流れる排気ガスの流量を調整するウエストゲートバルブと、ウエストゲートバルブと連結されウエストゲートバルブの作動位置を変更するために駆動されるアクチュエータとを備えた内燃機関の制御装置であって、制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいてウエストゲートバルブの目標開度を演算する目標開度演算部と、ウエストゲートバルブの作動位置に基づいてウエストゲートバルブの実開度を演算する実開度演算部と、目標開度と実開度とに基づいてアクチュエータを駆動するための操作量を演算する操作量演算部と、操作量に基づいてアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部と、操作量の最大値を所定値以下に制限する操作量制限部と、所定値以下に制限された操作量に基づいてアクチュエータが駆動されているときに、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間継続した場合、操作量の最大値制限を緩和する操作量制限緩和部と、操作量の最大値制限が緩和されているにも関わらず、実開度が目標開度に一致しない状態が解消しなかった場合に、ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生していると判定する異常判定部とを備えたものである。

また、本願に係る内燃機関の制御方法は、内燃機関の排気通路に設けられたタービンと内燃機関の吸気通路に設けられタービンと一体に回転するコンプレッサとを有するターボチャージャと、タービンの上流側と下流側とを連通する排気バイパス通路に設けられ、排気バイパス通路を流れる排気ガスの流量を調整するウエストゲートバルブと、ウエストゲートバルブと連結されウエストゲートバルブの作動位置を変更するために駆動されるアクチュエータとを備えた内燃機関の制御方法であって、内燃機関の運転状態に基づいてウエストゲートバルブの目標開度を演算する目標開度演算ステップと、ウエストゲートバルブの作動位置に基づいてウエストゲートバルブの実開度を演算する実開度演算ステップと、目標開度と実開度とに基づいてアクチュエータを駆動するための操作量を演算する操作量演算ステップと、操作量に基づいてアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動ステップと、操作量の最大値を所定値以下に制限する操作量制限ステップと、所定値以下に制限された操作量に基づいてアクチュエータが駆動されているときに、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間継続した場合、操作量の最大値制限を緩和する操作量制限緩和ステップと、操作量の最大値制限が緩和されているにも関わらず、実開度が目標開度に一致しない状態が解消しなかった場合に、ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生していると判定する異常判定ステップとを実行するものである。

本願の内燃機関の制御装置および制御方法によれば、ウエストゲートバルブとアクチュエータとを連結する部分の摩擦抵抗が増大するなどして、目標開度に対する実開度の追従性が著しく低下している場合のうち、操作量の最大値制限を緩和すれば正常な状態に回復可能なケースであるにも関わらず、安易に異常判定に至ることを低減できる。

実施の形態１に係る内燃機関および制御装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のブロック図である。 内燃機関のウエストゲートバルブの駆動機構の模式図である。 実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。 内燃機関のウエストゲートバルブ開度センサの特性図である。 実施の形態１に係る制御装置における操作量制限処理および操作量制限緩和処理を説明するための特性図である。 内燃機関のアクチュエータの操作量と駆動力の関係を示す特性図である。 操作量の最大値制限の有無によるウエストゲートバルブの開度制御の挙動差を説明するためのタイムチャート図（開度制御系が正常な場合）である。 操作量の最大値制限の有無によるウエストゲートバルブの開度制御の挙動差を説明するためのタイムチャート図（開度制御系に異常がある場合）である。 操作量の最大値制限の有無によるウエストゲートバルブの開度制御の挙動差を説明するためのタイムチャート図（開度制御系の動作に引っ掛かりが発生している場合）である。 実施の形態１に係る異常判定部における操作量制限処理によるウエストゲートバルブの開度制御の挙動を説明するためのタイムチャート図（開度制御系の動作に引っ掛かりが発生している場合）である。 実施の形態１に係る異常判定部における操作量制限処理によるウエストゲートバルブの開度制御の挙動を説明するためのタイムチャート図（開度制御系の動作に引っ掛かりが発生している場合）である。 実施の形態１に係る制御装置の処理を説明するためのフローチャート図である。 実施の形態２に係る制御装置の処理を説明するためのフローチャート図である。

実施の形態１．
以下、本願の実施の形態１における回転電機の制御装置を図１から図１３に基づいて説明する。
図１は実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の概略構成図である。内燃機関１０は、空気と燃料の混合気を燃焼する複数のシリンダ５と、シリンダ５に空気を供給する吸気通路１１を備えている。内燃機関１０の吸気通路１１の入口には、エアクリーナ１２が取り付けられている。エアクリーナ１２の下流側の吸気通路１１には、吸入空気量を検出するためのエアーフローセンサ４１が設けられている

エアーフローセンサ４１の下流側の吸気通路１１には、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２０１が設けられている。ターボチャージャ２０のコンプレッサ２０１とタービン２０２は連結軸２０３によって連結されており、コンプレッサ２０１は、タービン２０２に入力される排気ガスのエネルギによって一体に回転駆動される。コンプレッサ２０１の更に下流側の吸気通路１１には、圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ１３が配置されている。インタークーラ１３の更に下流側の吸気通路１１には、スロットルバルブ１４が配置されている。
なお、インタークーラ１３とスロットルバルブ１４の間には、コンプレッサ２０１により圧縮された吸入空気の圧力である過給圧に応じた電気信号を出力する過給圧センサ４２が設けられている。スロットルバルブ１４の下流側の吸気通路１１は、複数のシリンダ５に吸入空気を分配する吸気マニホールドとされている。

内燃機関１０は、シリンダ５で燃焼した排気ガスを排出する排気通路１５を備え、排気通路１５の途中には前述したターボチャージャ２０のタービン２０２が設けられている。タービン２０２の下流側の排気通路１５には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒１６が配置されている。また、排気通路１５には、タービン２０２をバイパスしてタービン２０２の入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路３０が設けられている。排気バイパス通路３０には、排気バイパス通路３０を流れる排気ガスの流量を調整する排気バイパス弁としてのウエストゲートバルブ３１が配置されている。

ウエストゲートバルブ３１には、ウエストゲートバルブ３１の作動位置を変更するためのアクチュエータ３４が連結機構３２を介して接続されている。さらにアクチュエータ３４の出力軸３３の軸方向の移動位置を検出するウエストゲートバルブ開度センサ４３が設けられている。
エアーフローセンサ４１、過給圧センサ４２、ウエストゲートバルブ開度センサ４３からの出力は制御装置４０に入力され、制御装置４０はアクチュエータ３４を駆動制御するようになっている。

実施の形態１では、図３に示すようにウエストゲートバルブ３１とアクチュエータ３４とは連結機構３２により機械的に接続されている。連結機構３２は、アクチュエータ３４の出力軸３３の直線運動を、ウエストゲートバルブ３１を開閉させる回転運動に変換するリンク機構とされている。連結機構３２は、ウエストゲートバルブ３１を回転運動させるバルブ回転軸３２ａと、バルブ回転軸３２ａから径方向外側に延び、バルブ回転軸３２ａと一体回転するアーム３２ｂとを備えている。アーム３２ｂの先端と、アクチュエータ３４の出力軸３３の先端とが、ピン等により互いに回転自在に接続されている。これにより、アクチュエータ３４の出力軸３３が軸方向の一方側に移動するとウエストゲートバルブ３１が閉じ、アクチュエータ３４の出力軸３３が軸方向の他方側に移動するとウエストゲートバルブ３１が開き、アクチュエータ３４の出力軸３３の移動位置に応じて、ウエストゲートバルブ３１の開度が変化する。

アクチュエータ３４は、制御装置４０により正転又は逆転の回転駆動力の発生方向および回転駆動力の大きさが制御されるモータと、モータの回転運動を直線運動に変換する変換機構と、変換機構により軸方向の一方側又は他方側に直線移動する出力軸３３とを備えている。変換機構には、送りねじ機構、ラック・アンド・ピニオン機構等が用いられる。出力軸３３は、タービン２０２のハウジングからアクチュエータ３４に伝わる熱の低減、配置スペースの制約等から、長い棒状の部材とされている。

ウエストゲートバルブ開度センサ４３は、アクチュエータ３４の出力軸３３の軸方向の移動位置を検出してウエストゲートバルブ３１の開度を検出するように構成されている。ウエストゲートバルブ開度センサ４３は、アクチュエータ３４に内蔵されているか又はアクチュエータ３４の近傍に配置されている。
アクチュエータ３４に内蔵されているモータは、ＤＣモータとされており、モータに供給される供給電流の大きさと供給電流の方向とに応じて、モータが発生する回転駆動力の大きさと正転又は逆転の駆動力の発生方向とが変化する。

制御装置４０は、内燃機関１０を制御対象とする制御装置である。図２に示すように、制御装置４０は、目標開度演算部４０１、実開度演算部４０２、操作量演算部４０３、操作量制限部４０４、操作量制限緩和部４０５、アクチュエータ駆動部４０６、異常判定部４０７等の制御部を備えている。制御装置４０の各制御部４０１〜４０７等は、制御装置４０が備えた処理回路により実現される。
具体的には、制御装置４０は、図４に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、および演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出しおよび書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２には、各種のセンサおよびスイッチが接続され、これらセンサおよびスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３には、電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。

そして、制御装置４０が備える各制御部４０１〜４０７等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２および出力回路９３等の制御装置４０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部４０１〜４０７等が用いる特性データ、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。

実施の形態１では、入力回路９２には、エアーフローセンサ４１、過給圧センサ４２、ウエストゲートバルブ開度センサ４３のほか、内燃機関１０のクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ、スロットルバルブ１４の開度を検出するスロットル開度センサ、大気の圧力を検出する大気圧センサ（何れも図示せず）といった種々のセンサ類が接続されている。出力回路９３には、アクチュエータ３４のほか、インジェクタ、点火コイル（ともに図示せず）といった種々のアクチュエータが接続されている。そして、制御装置４０は、上述した各種の内燃機関１０の運転情報の入力に基づいて、上述の各種アクチュエータを駆動することにより、コンプレッサ２０１によって加圧される吸入空気の圧力を所望の過給圧に制御するほか、内燃機関１０の燃焼状態および出力トルクを最適に制御する。

制御装置４０の目標開度演算部４０１は、ウエストゲートバルブ３１の目標開度を演算する目標開度演算処理を実行する。実施の形態１では、目標開度演算部４０１は、エアーフローセンサ４１により検出される吸入空気量、過給圧センサ４２により検出される過給圧のほか、クランク角センサ（図示せず）により検出される内燃機関１０の回転速度といった内燃機関１０の運転情報に基づいて最適な要求過給圧を決定し、要求過給圧を実現するためのウエストゲートバルブ３１の開度を目標開度として演算する。目標開度演算部４０１は、過給圧センサ４２により検出される実過給圧と要求過給圧との圧力偏差に基づくフィードバック制御を行ない、実過給圧を上昇させたい場合は目標開度を閉じ側に変化させ、実過給圧を低下させたい場合は目標開度を開き側に変化させる。

実開度演算部４０２は、ウエストゲートバルブ開度センサ４３により検出されたウエストゲートバルブ３１の作動位置を示す電気信号に基づいてウエストゲートバルブ３１の実開度を演算する実開度演算処理を実行する。
図５は、縦軸に、ウエストゲートバルブ３１の作動位置として検出されるウエストゲートバルブ開度センサ４３の出力電圧Ｖｓを示し、横軸に、ウエストゲートバルブ３１の実開度を示した特性図である。実開度演算部４０２は、式（１）を用いてウエストゲートバルブ３１の実開度を演算する。

ウエストゲートバルブ開度センサ４３の出力電圧をＶｓ［Ｖ］とし、ウエストゲートバルブ３１が全閉位置のとき、すなわち、開度０［％］のときにウエストゲートバルブ開度センサ４３から出力される電圧をＶｍｉｎ［Ｖ］とし、ウエストゲートバルブ３１が全開位置のとき、すなわち、開度１００［％］のときにウエストゲートバルブ開度センサ４３から出力される電圧をＶｍａｘ［Ｖ］とすると、ウエストゲートバルブ開度センサ４３の出力電圧Ｖｓ［Ｖ］に対応する実開度［％］は、式（１）により求められる。
実開度［％］＝（Ｖｓ−Ｖｍｉｎ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）×１００ ・・・（１）
式（１）により、ウエストゲートバルブ３１の全閉位置から全開位置に対応した実開度０〜１００［％］が演算され、この範囲がアクチュエータ３４の出力軸３３の制御範囲として定義される。

なお、ウエストゲートバルブ３１が全閉位置のときの出力電圧Ｖｍｉｎおよび全開位置のときの出力電圧Ｖｍａｘは、予め設計値が採用される。ただし、ウエストゲートバルブ３１を排気バイパス通路３０へ組み付ける際に生じる組み付け位置の誤差、またはウエストゲートバルブ開度センサ４３の温度特性による出力電圧のドリフト、またはターボチャージャ２０のハウジング部材の熱膨張などにより、ウエストゲートバルブ３１の全閉位置が設計値からずれることが知られており、その対策として、ウエストゲートバルブ３１が全閉位置のときの出力電圧Ｖｍｉｎを学習するようにしてもよい。

操作量演算部４０３は、ウエストゲートバルブ３１の実開度を目標開度に近づけるために必要なアクチュエータ３４の基本操作量ＤＴ０を演算する操作量演算処理を実行する。実施の形態１では、操作量演算部４０３は、ウエストゲートバルブ３１の実開度と目標開度の開度偏差に基づくＰＩＤ演算等のフィードバック制御により、基本操作量ＤＴ０（本例では、−１００［％］から＋１００［％］の範囲内の値）を演算する。

操作量制限部４０４は、操作量の大きさ（絶対値）を所定の制限値以下に制限する操作量制限処理を実行する。実施の形態１では、操作量制限部４０４は、基本操作量ＤＴ０の大きさ（絶対値）を第１の制限値Ｌ１［％］により最大値制限した制限処理後操作量ＤＴ１（−Ｌ１［％］〜＋Ｌ１［％］の範囲内の値）を演算する。

例えば、全閉位置がずれている状態で、ウエストゲートバルブ３１の目標開度が、０［％］（全閉位置）に設定された場合、実開度が目標開度に到達する前に、ウエストゲートバルブ３１が真の全閉位置に突き当たり、実開度が目標開度に一致せず、基本操作量ＤＴ０が過大になることがある。また、ウエストゲートバルブ３１の固着またはウエストゲートバルブ開度センサ４３の出力異常といった故障発生時も、実開度が目標開度に一致せず、基本操作量ＤＴ０が過大になる。そのような状況が発生したとしても、アクチュエータ３４がオーバーヒートを起こして破損に至ることを防止するため、操作量制限部４０４は、基本操作量ＤＴ０（の絶対値）が第１の制限値Ｌ１よりも大きくならないよう、予め最大値を制限する。

図６の実線（Ａ）は、基本操作量ＤＴ０に対する制限処理後操作量ＤＴ１を示した特性図の一例であり、第１の制限値Ｌ１として、５０［％］が設定されている。
ここで、基本操作量ＤＴ０を、０［％］から＋１００［％］まで変化させた場合、基本操作量ＤＴ０が０［％］から＋５０［％］の間では、制限処理後操作量ＤＴ１は基本操作量ＤＴ０と同じ値となり、基本操作量ＤＴ０が＋５０［％］から＋１００［％］の間では、制限処理後操作量ＤＴ１は第１の制限値Ｌ１で制限されて、一律、＋５０［％］となる。
また、基本操作量ＤＴ０を、０［％］から−１００［％］まで変化させた場合、基本操作量ＤＴ０が０［％］から−５０［％］の間では、制限処理後操作量ＤＴ１は基本操作量ＤＴ０と同じ値となり、基本操作量ＤＴ０が−５０［％］から−１００［％］の間では、制限処理後操作量ＤＴ１は第１の制限値Ｌ１で制限されて、一律、−５０［％］となる。
すなわち、基本操作量ＤＴ０の最大値を第１の制限値Ｌ１＝５０［％］で制限した場合には、基本操作量ＤＴ０が−１００〜＋１００［％］の値であったとしても、制限処理後操作量ＤＴ１は、−５０［％］〜＋５０［％］の範囲に制限された値となる。

基本操作量ＤＴ０の最大値を第１の制限値Ｌ１で制限すると言っても、内燃機関１０から排出される排気ガスの圧力に打ち勝って実開度を目標開度に制御する必要があるため、排気ガスの圧力が最大となる運転状態のときでも、全閉位置に保持制御できる駆動力を発生する操作量が演算できるようにしておく必要がある。また、最大値の制限を掛け過ぎると、目標開度に対する実開度の追従性が低下し、内燃機関１０の加速性能が許容できなくなることは避ける必要があるため、これらの要件およびモータの最大出力等を考慮して、第１の制限値Ｌ１として適正な値が設定される。

操作量制限緩和部４０５は、操作量制限部４０４により第１の制限値Ｌ１で制限された操作量に基づいてアクチュエータ３４が駆動されているときに、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間以上継続している場合に、アクチュエータ３４を駆動するための最終操作量ＤＴ３として、制限処理後操作量ＤＴ１に替えて制限処理緩和後操作量ＤＴ２を設定する操作量制限緩和処理を実行する。
実施の形態１では、操作量制限緩和部４０５は、ウエストゲートバルブ３１の実開度と目標開度を比較し、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間以上継続しているか否かを判定する。実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間以上継続してない場合は、最終操作量ＤＴ３として、制限処理後操作量ＤＴ１を設定する。

一方、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間以上継続していた場合には、最終操作量ＤＴ３として、制限処理緩和後操作量ＤＴ２を設定する。制限処理緩和後操作量ＤＴ２は、第１の制限値Ｌ１［％］よりも、基本操作量ＤＴ０の最大値の制限が緩和される値として予め設定されている第２の制限値Ｌ２［％］（ただし、Ｌ１［％］＜Ｌ２［％］≦１００［％］）により、基本操作量ＤＴ０の最大値を制限した操作量であり、−Ｌ２［％］〜＋Ｌ２［％］の範囲内の値として演算される。

図６の点線（Ｂ）は、基本操作量ＤＴ０に対する制限処理緩和後操作量ＤＴ２を示した特性図の一例であり、第２の制限値Ｌ２として、７５［％］が設定されている。
ここで、基本操作量ＤＴ０を、０［％］から＋１００［％］まで変化させた場合、基本操作量ＤＴ０が０［％］から＋７５［％］の間では、制限処理緩和後操作量ＤＴ２は基本操作量ＤＴ０と同じ値となり、基本操作量ＤＴ０が＋７５［％］から＋１００［％］の間では、制限処理緩和後操作量ＤＴ２は第２の制限値Ｌ２で制限されて、一律、＋７５［％］となる。

また、基本操作量ＤＴ０を、０［％］から−１００［％］まで変化させた場合、基本操作量ＤＴ０が０［％］から−７５［％］の間では、制限処理緩和後操作量ＤＴ２は基本操作量ＤＴ０と同じ値となり、基本操作量ＤＴ０が−７５［％］から−１００［％］の間では、制限処理緩和後操作量ＤＴ２は第２の制限値Ｌ２で制限されて、一律、−７５［％］となる。
すなわち、基本操作量ＤＴ０の最大値を第２の制限値Ｌ２＝７５［％］で制限した場合には、基本操作量ＤＴ０が−１００〜＋１００［％］の値であったとしても、制限処理緩和後操作量ＤＴ２は、制限処理後操作量ＤＴ１比べて最大値制限が緩和され、−７５［％］〜＋７５［％］の範囲に制限された値となる。

また、図６の鎖線（Ｃ）は、基本操作量ＤＴ０に対する制限処理緩和後操作量ＤＴ２を示した特性図の別の例であり、第２の制限値Ｌ２として、今度は、１００［％］が設定されている。この設定の場合には、基本操作量ＤＴ０を、−１００［％］から＋１００［％］まで変化させても、制限処理緩和後操作量ＤＴ２は基本操作量ＤＴ０と同じ値となる。
すなわち、基本操作量ＤＴ０の最大値を第２の制限値Ｌ２＝１００［％］で制限した場合には、基本操作量ＤＴ０に対して最大値の制限が掛からない状態となる。

アクチュエータ駆動部４０６は、最終操作量ＤＴ３に基づいてアクチュエータ３４を駆動制御するアクチュエータ駆動処理を実行する。最終操作量ＤＴ３に応じた電流が、アクチュエータ３４に内蔵されているモータに通電されると、モータが回転することで、アクチュエータ３４の出力軸３３が移動し、ウエストゲートバルブ３１の作動位置が変化する。

最終操作量ＤＴ３は、モータの通電方向および通電電流の大きさを決定するパラメータとされており、アクチュエータ３４の内部では、−１００［％］から＋１００［％］までのＯＮデューティ信号として扱われる。
図７は、最終操作量ＤＴ３とモータ駆動力の関係を示した特性図である。最終操作量ＤＴ３が、０［％］のときは、モータに流れる電流も０｛Ａ｝となり、モータが発生する駆動力も零となる。そして、操作量が０〜＋１００［％］のときは、操作量の大きさ（絶対値）に応じた正転用の電流がモータに通電され、出力軸３３がアクチュエータ３４の外側に押し出される。これにより、ウエストゲートバルブ３１が開き側に移動する。また、操作量が０〜−１００［％］のときは、操作量の大きさ（絶対値）に応じた逆転用の電流がモータに通電され、出力軸３３がアクチュエータ３４の内側に引き込まれる。これにより、ウエストゲートバルブ３１は閉じ側に移動する。このように、最終操作量ＤＴ３の符号と大きさに応じて、アクチュエータ３４の出力軸３３の伸縮する方向とアクチュエータ３４の出力する推力の大きさが変化する。

異常判定部４０７は、操作量の最大値制限が緩和されているにも関わらず、実開度が目標開度に一致しない状態が解消せずに所定時間以上継続した場合に、ウエストゲートバルブ３１の開度制御系に異常が発生していると判定する異常判定処理を実行する。
実施の形態１では、異常判定部４０７は、最終操作量ＤＴ３の大きさ（絶対値）が第１の制限値Ｌ１の大きさ（絶対値）より大きいか否かに基づいて、基本操作量ＤＴ０の最大値制限が緩和されているか否かを判定する。また、ウエストゲートバルブ３１の実開度と目標開度を比較し、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間以上継続しているか否かを判定する。そして、基本操作量ＤＴ０の最大値制限が緩和されている（すなわち、最終操作量ＤＴ３として、制限処理後操作量ＤＴ１ではなく、制限処理緩和後操作量ＤＴ２が設定されている）にも関わらず、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間以上継続した場合に、ウエストゲートバルブ３１の開度制御系に異常が発生していると判定する。

次に、図８〜図１２のタイムチャート図を用いて、操作量制限処理および操作量制限緩和処理の各挙動を説明する。
図８〜図１２のタイムチャート図は、何れも、横軸は経過時間を示しており、要所となる時刻については、Ｔ１〜Ｔ１１のうちの何れかの記号を付している。また、図８〜図１２のタイムチャート図は、何れも、上段には、ウエストゲートバルブ３１の目標開度と実開度の挙動が重ね描きで示されており、下段には、最終操作量ＤＴ３の挙動が示されている。なお、図８〜図１２のタイムチャート図は、何れも、時刻Ｔ１時点で、目標開度が、Ｋ１からＫ３へステップ的に変化している例を示している。

図８は操作量制限処理を適用した場合と操作量制限処理を適用しなかった場合のタイムチャート図であり、ウエストゲートバルブ３１の開度制御系は正常であることを前提としている。
操作量制限処理を適用しなかった場合（図８の点線のチャート）、実開度（ａ）は、時刻Ｔ１以前では目標開度Ｋ１と略一致しており、操作量（ａ）は、符号を反転させながら０［％］付近を推移している。

時刻Ｔ１では、目標開度（破線のチャート）がＫ１からＫ３にステップ的に変化したことで、目標開度と実開度（ａ）との間に大きな開度偏差を生じ、その開度偏差に基づいて大きなフィードバック補正量が演算される。すると、それまで、０［％］付近を推移していた操作量（ａ）は、マイナス符号側の大きな値に増大する（図８では、−１００［％］まで増大する）。その結果、モータ逆転側への駆動力が増大し、実開度（ａ）は、目標開度Ｋ３に向かって移動を始め、時刻Ｔ４時点で目標開度Ｋ３に到達する。

なお、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間は、実開度（ａ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ａ）も減少していく。そして、時刻Ｔ４以降では、実開度（ａ）は、目標開度Ｋ３と略一致し、操作量（ａ）は、再び、符号を反転させながら０［％］付近を推移するようになる。

一方、操作量制限処理を適用した場合（図８の実線のチャート）、実開度（ｂ）は、時刻Ｔ１以前では目標開度Ｋ１と略一致しており、操作量（ｂ）は、符号を反転させながら０［％］付近を推移している。この状態では、実開度（ｂ）を目標開度Ｋ１に一致させるために必要な操作量の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも小さく、操作量（ｂ）が第１の制限値Ｌ１によって制限されることは無い。

時刻Ｔ１では、目標開度（破線のチャート）がＫ１からＫ３にステップ的に変化したことで、目標開度と実開度（ｂ）との間に大きな開度偏差を生じ、その開度偏差に基づいて大きなフィードバック補正量が演算される。すると、それまで、０［％］付近を推移していた操作量（ｂ）は、マイナス符号側の大きな値に増大しようとするが、操作量制限処理が適用されていることから、操作量（ｂ）は、第１の制限値Ｌ１により最大値が制限される。その結果、操作量制限処理を適用しなかった場合（図８の点線のチャート）に比べると駆動力は小さめとなるが、モータ逆転側への駆動力が増大し、実開度（ｂ）は、目標開度Ｋ３に向かって移動を始め、時刻Ｔ６時点で目標開度Ｋ３に到達する。

時刻Ｔ１〜Ｔ６の間は、実開度（ｂ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ｂ）も減少していくが、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間に演算される基本操作量ＤＴ０の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも大きいため、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間の操作量（ｂ）は、−Ｌ１［％］に張り付いたままとなる。そして、時刻Ｔ４時点で、ようやく、基本操作量ＤＴ０の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも小さくなり、時刻Ｔ４以降では、実開度（ｂ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ｂ）も減少していく。
そして、時刻Ｔ６以降では、実開度（ｂ）は、目標開度Ｋ３と略一致し、操作量（ｂ）は、再び、符号を反転させながら０［％］付近を推移するようになる。

図９は、図８と同様、操作量制限処理を適用した場合と操作量制限処理を適用しなかった場合のタイムチャート図であるが、図９では、図８と違って、アクチュエータ３４からウエストゲートバルブ３１までの間の連結機構３２の何処かで異常が発生しており、ウエストゲートバルブ開度がＫ２の位置よりも閉じ側に変化しなくなる異常が発生している状態を前提としている。

操作量制限処理を適用しなかった場合（図９の点線のチャート）、実開度（ａ）は、時刻Ｔ１以前では目標開度Ｋ１と略一致しており、操作量（ａ）は、符号を反転させながら０［％］付近を推移している。
時刻Ｔ１では、目標開度（破線のチャート）がＫ１からＫ３にステップ的に変化したことで、目標開度と実開度（ａ）との間に大きな開度偏差を生じ、その開度偏差に基づいて大きなフィードバック補正量が演算される。すると、それまで、０［％］付近を推移していた操作量（ａ）は、マイナス符号側の大きな値に増大する（図９においても、図８と同様、−１００［％］まで増大する）。その結果、モータ逆転側への駆動力が増大し、実開度（ａ）は、目標開度Ｋ３に向かって移動を始める。

ただし、図９では、実開度（ａ）が、Ｋ２の位置よりも閉じ側に変化しなくなる異常が発生していることから、実開度（ａ）は、時刻Ｔ２時点でＫ２に達した後、Ｋ２よりも閉じ側に進まなくなる。
なお、時刻Ｔ１〜Ｔ２の間は、実開度（ａ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ａ）も減少していくが、時刻Ｔ２以降では、実開度（ａ）が、Ｋ２のまま変化しないため、開度偏差が解消されない状態が継続することにより、再び、フィーバック補正量が増大し、時刻Ｔ４以降では、−１００［％］に張り付いたままとなる。

一方、操作量制限処理を適用した場合（図９の実線のチャート）、実開度（ｂ）は、時刻Ｔ１以前では目標開度Ｋ１と略一致しており、操作量（ｂ）は、符号を反転させながら０［％］付近を推移している。この状態では、実開度（ｂ）を目標開度Ｋ１に一致させるために必要な操作量の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも小さく、操作量（ｂ）が第１の制限値Ｌ１によって制限されることは無い。
時刻Ｔ１では、目標開度（破線のチャート）がＫ１からＫ３にステップ的に変化したことで、目標開度と実開度（ｂ）との間に大きな開度偏差が生じ、その開度偏差に基づいて大きなフィードバック補正量が演算される。

すると、それまで、０［％］付近を推移していた操作量（ｂ）は、マイナス符号側の大きな値に増大しようとするが、操作量制限処理が適用されていることから、操作量（ｂ）は、第１の制限値Ｌ１により最大値が制限される。その結果、操作量制限処理を適用しなかった場合（図９の点線のチャート）に比べると駆動力は小さめとなるが、モータ逆転側への駆動力が増大し、実開度（ｂ）は、目標開度Ｋ３に向かって移動を始める。
ただし、図９では、ウエストゲートバルブ開度がＫ２の位置よりも閉じ側に変化しなくなる異常が発生していることから、実開度（ｂ）は、時刻Ｔ４時点でＫ２に達した後、Ｋ２よりも閉じ側に進まなくなる。

なお、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間は、実開度（ｂ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ｂ）も減少していくが、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間に演算される基本操作量ＤＴ０の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも大きいため、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間の操作量（ｂ）は、−Ｌ１［％］に張り付いたままとなる。また、時刻Ｔ４以降についても、基本操作量の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも大きいままのため、操作量（ｂ）は、−Ｌ１［％］に張り付いた状態が継続する。

操作量制限処理を適用しなかった場合（図８および図９の点線のチャート）よりも、操作量制限処理を適用した場合（図８および図９の実線のチャート）の方が、操作量の最大値が制限されている分、実開度が目標開度に達するまでに要する時間が長くなる（追従性が低下する）が、その代り、アクチュエータ３４に供給される最大電流が制限されるため、開度偏差が解消されない状態が継続する異常が発生したとしてもオーバーヒートの発生が防止される。

図１０は、図８および図９と同様、操作量制限処理を適用した場合と操作量制限処理を適用しなかった場合のタイムチャート図であるが、図１０では、図８および図９と違って、アクチュエータ３４からウエストゲートバルブ３１までの間の連結機構３２の何処かで異物の付着または可動部材の歪みが原因となって連結機構３２の摩擦抵抗が増大し、開度がＫ２の付近において、目標開度に対する実開度の追従性が低下して実開度の動作に引っ掛かりが発生する状態を前提としている。

操作量制限処理を適用しなかった場合（図１０の点線のチャート）、実開度（ａ）は、時刻Ｔ１以前では目標開度Ｋ１と略一致しており、操作量（ａ）は、符号を反転させながら０［％］付近を推移している。
時刻Ｔ１では、目標開度（破線のチャート）がＫ１からＫ３にステップ的に変化したことで、目標開度と実開度（ａ）との間に大きな開度偏差を生じ、その開度偏差に基づいて大きなフィードバック補正量が演算される。

すると、それまで、０［％］付近を推移していた操作量（ａ）は、マイナス符号側の大きな値に増大する（図１０においても、図８および図９と同様、−１００［％］まで増大する）。その結果、モータ逆転側への駆動力が増大し、実開度（ａ）は、目標開度Ｋ３に向かって移動を始める。ただし、図１０では、実開度（ａ）が、Ｋ２の位置にさしかかったところで、それ以上、閉じ側に変化しようとする動作に対して引っ掛かりが発生することから、実開度（ａ）は、時刻Ｔ２時点でＫ２に達した後、時刻Ｔ２〜Ｔ３の間は、Ｋ２よりも閉じ側に進まなくなる。

なお、時刻Ｔ１〜Ｔ２の間は、実開度（ａ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ａ）も減少していくが、時刻Ｔ２以降は、実開度（ａ）が、一時的にＫ２のまま変化しなくなるため、開度偏差が解消されない状態が継続し、時刻Ｔ２〜Ｔ３の間は、再び、フィーバック補正量が増大する。
また、時刻Ｔ２〜Ｔ３の間は、操作量（ａ）の増大が進むにつれ、アクチュエータ３４の駆動力も再び増大する。

そして、時刻Ｔ３時点で、操作量（ａ）が−７５［％］まで増大すると、アクチュエータ３４の駆動力が、上述の引っ掛かりを引き起こしている摩擦抵抗に打ち勝ち、Ｋ２の位置で留まっていた実開度（ａ）が、再び、目標開度Ｋ３に向かって移動を始め、時刻Ｔ５時点で、ようやく、目標開度であるＫ３に到達する。時刻Ｔ３〜Ｔ５の間は、実開度（ａ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ａ）も減少していく。
そして、時刻Ｔ５以降では、実開度（ａ）は、目標開度Ｋ３と略一致し、操作量（ａ）は、再び、符号を反転させながら０［％］付近を推移するようになる。

一方、操作量制限処理を適用した場合（図１０の実線のチャート）、実開度（ｂ）は、時刻Ｔ１以前では目標開度Ｋ１と略一致しており、操作量（ｂ）は、符号を反転させながら０［％］付近を推移している。なお、この状態では、実開度（ｂ）を目標開度Ｋ１に維持するために必要な操作量の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも小さく、操作量が第１の制限値Ｌ１によって制限されることは無い。

時刻Ｔ１では、目標開度（破線のチャート）がＫ１からＫ３にステップ的に変化したことで、目標開度と実開度（ｂ）との間に大きな開度偏差が生じ、その開度偏差に基づいて大きなフィードバック補正量が演算される。すると、それまで、０［％］付近を推移していた操作量（ｂ）は、マイナス符号側の大きな値に増大しようとするが、操作量制限処理が適用されていることから、操作量（ｂ）は、第１の制限値Ｌ１により最大値が制限されるため、時刻Ｔ１では、−Ｌ１［％］で最大値が制限された状態となる。

その結果、操作量制限処理を適用しなかった場合（図１０の点線のチャート）に比べると駆動力は小さめとなるが、モータ逆転側への駆動力が増大し、実開度（ｂ）は、目標開度Ｋ３に向かって移動を始める。ただし、図１０では、実開度（ｂ）が、Ｋ２の位置にさしかかったところで、それ以上、閉じ側に変化しようとする動作に対して引っ掛かりが発生することから、実開度（ｂ）は、時刻Ｔ４時点でＫ２に達した後、時刻Ｔ４以降では、Ｋ２よりも閉じ側に進まなくなる。
実開度（ｂ）がＫ２に達した時点である時刻Ｔ４では、既に、操作量（ｂ）が、第１の制限値である−Ｌ１［％］に張り付いた状態となっており、それ以上、操作量を大きくすることができない。そのため、上述の引っ掛かりを引き起こしている摩擦抵抗に打ち勝つだけの駆動力の増大が行えず、実開度（ｂ）は、Ｋ２の位置で留まったままとなる。

アクチュエータ３４に内蔵されたモータからウエストゲートバルブ３１までの間の係合部の何処かで異物の付着または可動部材の歪みが原因となって連結機構３２の摩擦抵抗が増大し、Ｋ２の付近で実開度の動作に引っ掛かりが発生する状況が発生することを想定した場合、操作量制限処理を適用していなければ、オーバーヒートの発生が懸念されるが、操作量の大きさをＬ１［％］よりも大きくすることができるため、増大した摩擦抵抗に打ち勝って実開度を目標開度に一致させることができる機会が増し、ウエストゲートバルブ３１の開度制御系の異常判定に至ってしまうことを低減することが可能となる。

図１１は、実施の形態１における異常判定部４０７の操作量制限処理によるウエストゲートバルブ３１の開度制御の挙動を説明するためのタイムチャート図である。図１１は、前述した図９の前提条件と同様、アクチュエータ３４からウエストゲートバルブ３１までの間の連結機構３２の何処かで異常が発生しており、ウエストゲートバルブ開度がＫ２の位置よりも閉じ側に変化しなくなる異常が発生している状態を前提としている。

図１１において、実開度（ｃ）は、時刻Ｔ１以前では目標開度Ｋ１と略一致しており、操作量（ｃ）は、符号を反転させながら０［％］付近を推移している。この状態では、実開度（ｃ）を目標開度Ｋ１に一致させるために必要な操作量の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも小さく、操作量（ｃ）が第１の制限値Ｌ１によって制限されることは無い。
時刻Ｔ１では、目標開度（破線のチャート）がＫ１からＫ３にステップ的に変化したことで、目標開度と実開度（ｃ）との間に大きな開度偏差が生じ、その開度偏差に基づいて大きなフィードバック補正量が演算される。すると、それまで、０［％］付近を推移していた操作量（ｃ）は、マイナス符号側の大きな値に増大しようとするが、操作量制限処理が適用されていることから、操作量（ｃ）は、第１の制限値Ｌ１により最大値が制限されるため、時刻Ｔ１では、−Ｌ１［％］で最大値が制限された状態となる。

その結果、時刻Ｔ１以降は、−Ｌ１［％］に制限された操作量に応じたモータ逆転側への駆動力で、実開度（ｃ）が、目標開度に向かって移動を始める。ただし、図１１においては、図９の前提条件と同様、ウエストゲートバルブ開度がＫ２の位置よりも閉じ側に変化しなくなる異常が発生していることから、実開度（ｃ）は、時刻Ｔ４時点でＫ２に達した後、Ｋ２よりも閉じ側に進まなくなる。

なお、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間は、実開度（ｃ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ｃ）も減少していくが、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間に演算される基本操作量ＤＴ０の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも大きいため、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間の操作量（ｃ）は、−Ｌ１［％］に張り付いたままとなる。また、時刻Ｔ４以降についても、基本操作量の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも大きいままのため、操作量（ｃ）は、−Ｌ１［％］に張り付いた状態が継続する。

そして、実施の形態１における操作量制限緩和部４０５は、実開度（ｃ）と目標開度との偏差が解消されない状態のまま所定時間ＴＭ１が経過した時刻Ｔ７時点において、第１の制限値Ｌ１による最大値制限に替えて、第２の制限値Ｌ２による最大値制限の緩和を実行する。

図１１では、第２の制限値Ｌ２＝１００［％］が設定されている。また、第１の制限値Ｌ１から第２の制限値Ｌ２への切り替えは、時刻Ｔ７から時刻T９までの時間ＴＭ２を掛けて、徐々に制限を緩和するようにしている例を示しているが、第２の制限値Ｌ２は、１００［％］（制限なし）に限定するものではなく、Ｌ１［％］と１００［％］の間の適正値、例えば第２の制限値Ｌ２＝７５［％］に設定してもよい。また、第１の制限値Ｌ１から第２の制限値Ｌ２への切り替えは、ステップ的に一気に切り替えるようにしてもよい。

上述のように、最大値の制限が緩和されると、それまで−Ｌ１［％］に張り付いたままとなっていた操作量（ｃ）は、時刻Ｔ７から時刻Ｔ９までの時間ＴＭ２を掛けて、−Ｌ１［％］から−Ｌ２（＝−１００）［％］まで徐々に増大するが、今は、図９の前提条件と同様、アクチュエータ３４に内蔵されたモータからウエストゲートバルブ３１までの間の係合部の何処かで異常が発生しており、ウエストゲートバルブ開度がＫ２の位置よりも閉じ側に変化しなくなる異常が発生している状態であるため、時刻Ｔ７以降も実開度（ｃ）はＫ２の位置から変化しないままとなり、実開度（ｃ）と目標開度との偏差が解消されない状態が継続する。そして、最大値制限の緩和が開始された時刻Ｔ７時点から所定時間ＴＭ３が経過した時刻Ｔ１１時点では、異常判定部４０７により、ウエストゲートバルブ３１の開度制御系に異常が発生していることが判定される。

異常判定部４０７により、ウエストゲートバルブ３１の開度制御系に異常が発生していることが判定されると、操作量制限緩和部４０５は、最大値の制限が緩和された操作量のままでアクチュエータ３４が駆動され続けることによるオーバーヒートの発生を回避するため、第２の制限値Ｌ２による最大値制限の緩和を解除して、再び、第１の制限値Ｌ１による最大値制限の状態に戻す。

図１２は、実施の形態１における異常判定部４０７の操作量制限処理によるウエストゲートバルブの開度制御の挙動を説明するためのタイムチャート図である。図１２は、前述した図１０の前提条件と同様、アクチュエータ３４に内蔵されたモータからウエストゲートバルブ３１までの間の係合部の何処かで異物の付着または可動部材の歪みが原因となって連結機構３２の摩擦抵抗が増大し、開度がＫ２の付近において、実開度の動作に引っ掛かりが発生する状態を前提としている。

図１２において、実開度（ｄ）は、時刻Ｔ１以前では目標開度Ｋ１と略一致しており、操作量（ｄ）は、符号を反転させながら０［％］付近を推移している。なお、この状態では、実開度（ｄ）を目標開度Ｋ１に維持するために必要な操作量の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも小さく、操作量が第１の制限値Ｌ１によって制限されることは無い。
時刻Ｔ１では、目標開度（破線のチャート）がＫ１からＫ３にステップ的に変化したことで、目標開度と実開度（ｄ）との間に大きな開度偏差が生じ、その開度偏差に基づいて大きなフィードバック補正量が演算される。

すると、それまで、０［％］付近を推移していた操作量（ｄ）は、マイナス符号側の大きな値に増大しようとするが、操作量制限処理が適用されていることから、操作量（ｄ）は、第１の制限値Ｌ１により最大値が制限されるため、時刻Ｔ１では、−Ｌ１［％］で最大値が制限された状態となる。
その結果、時刻Ｔ１以降は、−Ｌ１［％］に制限された操作量に応じたモータ逆転側への駆動力で、実開度（ｄ）が、目標開度に向かって移動を始める。ただし、図１２においては、図１０の前提条件と同様、ウエストゲートバルブ開度がＫ２の位置にさしかかったところで、それ以上、低開度側に変化しようとする動作に対して引っ掛かりが発生することから、実開度（ｄ）は、時刻Ｔ４時点でＫ２に達した以降、Ｋ２よりも閉じ側に進まなくなる。

なお、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間は、実開度（ｄ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ｄ）も減少していくが、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間に演算される基本操作量ＤＴ０の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも大きいため、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間の操作量（ｄ）は、−Ｌ１［％］に張り付いたままとなる。また、時刻Ｔ４以降についても、基本操作量の大きさは、第１の制限値Ｌ１よりも大きいため、操作量（ｄ）は、−Ｌ１［％］に張り付いたままの状態が継続する。

そして、実施の形態１における操作量制限緩和部４０５は、実開度（ｄ）と目標開度との偏差が解消されない状態のまま所定時間ＴＭ１が経過した時刻Ｔ７時点において、第１の制限値Ｌ１による最大値制限に替えて、第２の制限値Ｌ２による最大値制限の緩和を実行する。
図１２についても、図１１と同様、第２の制限値Ｌ２＝１００［％］が設定されており、また、第１の制限値Ｌ１から第２の制限値Ｌ２への切り替えも、時刻Ｔ７から時刻Ｔ９までの時間ＴＭ２を掛けて、徐々に制限を緩和するようにしている例を示している。

上述のように、最大値の制限が緩和されると、それまで−Ｌ１［％］に張り付いたままとなっていた操作量（ｄ）は、時刻Ｔ７時点から徐々に増大し、操作量（ｄ）が−７５［％］まで増大した時刻Ｔ８時点では、アクチュエータ３４の駆動力が、上述の引っ掛かりを引き起こしている摩擦抵抗に打ち勝ち、Ｋ２の位置で留まっていた実開度（ｄ）が、再び、目標開度Ｋ３に向かって移動を始め、時刻Ｔ１０時点で、ようやく、目標開度であるＫ３に到達する。
時刻Ｔ８〜Ｔ１０の間は、実開度（ｄ）が目標開度Ｋ３に近づくにつれ、開度偏差が小さくなっていくため、操作量（ｄ）も減少していく。そして、時刻Ｔ１０以降では、実開度（ｄ）は、目標開度Ｋ３と略一致し、操作量（ｄ）は、再び、符号を反転させながら０［％］付近を推移するようになる。

図１２では、最大値制限の緩和が開始された時刻Ｔ７時点から所定時間ＴＭ３が経過するよりも短い時間で、実開度（ｄ）が目標開度に一致するようになったため、異常判定部４０７による異常判定はされない。また、図１２では、異常判定に至ることなく、実開度（ｄ）が目標開度に一致しない状態が解消されたため、時刻Ｔ１０時点では、操作量制限緩和部４０５は、最大値の制限が緩和された操作量のままでアクチュエータ３４が駆動され続けることによるオーバーヒートの発生を回避するため、第２の制限値Ｌ２による最大値制限の緩和を解除して、再び、第１の制限値Ｌ１による最大値制限の状態に戻す。

以上より、図１１では、最大値制限された操作量でアクチュエータ３４を駆動しているときに、ウエストゲートバルブ３１の実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間継続した場合、最大値制限を緩和した操作量でアクチュエータ３４の駆動を試み、それでもなお、実開度が目標開度に一致しない状態が解消しなかった場合に、ウエストゲートバルブ３１の開度制御系に異常が発生していると判定する。また、異常判定した後は、操作量の最大値制限の緩和を解除して、再び第１の制限値Ｌ１による最大値の制限を再開する。

また、図１２では、最大値制限された操作量でアクチュエータ３４を駆動しているときに、ウエストゲートバルブ３１の実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間継続した場合、最大値制限を緩和した操作量でアクチュエータ３４の駆動を試みることで、実開度が目標開度に一致しない状態が解消した場合には、引っ掛かりが解消されたとみなし、ウエストゲートバルブ３１の開度制御系は正常であると判定して、操作量の最大値制限の緩和を解除して、再び第１の制限値Ｌ１による最大値の制限を再開する。

実施の形態１に係る制御装置４０の各制御部４０１〜４０７等の処理は、図１３および図１４に示すフローチャートのように構成することができる。図１３および図１４に示すフローチャートの処理は、演算処理装置９０が記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行することにより、例えば一定の演算周期毎に繰り返し実行される。

先ず、図１３に示すフローチャートに従って、実施の形態１の動作について説明する。
ステップＳ１０１では、内燃機関１０の各種運転情報が読み込まれ、次のステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で読み込まれた機関運転情報のうち、エアーフローセンサ４１により検出される吸入空気量または過給圧センサ４２により検出される過給圧のほか、クランク角センサ（図示せず）により検出される内燃機関１０の回転速度などの各種機関運転情報に基づいて、内燃機関１０の運転状態に応じて最適な要求過給圧を決定し、要求過給圧を実現するためのウエストゲートバルブ３１の開度を目標開度として演算する目標開度演算処理が実行される。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で読み込まれた機関運転情報のうち、ウエストゲートバルブ開度センサ４３により検出されるウエストゲートバルブ３１の作動位置に基づいてウエストゲートバルブ３１の実開度を演算する実開度演算処理が実行される。
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で演算された実開度を、ステップＳ１０２で演算された目標開度に近づけるために必要なアクチュエータ３４の基本操作量ＤＴ０を演算する操作量演算処理が実行される。なお、実施の形態１では、実開度と目標開度との偏差に基づくＰＩＤ演算等のフィードバック制御により、基本操作量ＤＴ０（本例では、−１００［％］から＋１００［％］の範囲内の値）を演算する。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０２で演算された目標開度と、ステップＳ１０３で演算された実開度とを比較し、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間ＴＭ１以上継続しているか否かを判定する。
ステップＳ１０５において、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間ＴＭ１以上継続していない場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０５からステップＳ１０６へ進み、ステップＳ１０６では、基本操作量ＤＴ０の大きさ（絶対値）を第１の制限値Ｌ１［％］で最大値制限した制限処理後操作量ＤＴ１（−Ｌ１［％］〜＋Ｌ１［％］の範囲内の値）を演算し、次のステップＳ１０７では、最終操作量ＤＴ３として制限処理後操作量ＤＴ１をセットして、ステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１では最終操作量ＤＴ３に基づいてアクチュエータ３４を操作量制限処理して駆動を実行する。

ステップＳ１０５において、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間ＴＭ１以上継続している場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０５からステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、以前の演算周期で異常判定した履歴の有無（故障発生の有無）を判定する。ステップＳ１０８において、異常判定の履歴がある場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０８からステップＳ１０６へ進み、ステップＳ１０６では、基本操作量ＤＴ０の大きさ（絶対値）を第１の制限値Ｌ１［％］で制限した制限処理後操作量ＤＴ１（−Ｌ１［％］〜＋Ｌ１［％］の範囲内の値）を演算し、次のステップＳ１０７では、制限処理後操作量ＤＴ１を最終操作量ＤＴ３にセットして、ステップＳ１１１へ進む。

一方、ステップＳ１０８において、異常判定の履歴がない場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０８からステップＳ１０９へ進み、ステップＳ１０９では、基本操作量ＤＴ０の最大値制限を、第１の制限値Ｌ１［％］よりも緩和する値として設定されている第２の制限値Ｌ２［％］で制限した制限処理緩和後操作量ＤＴ２（−Ｌ２［％］〜＋Ｌ２［％］の範囲内の値。ただし、Ｌ２は、Ｌ１［％］＜Ｌ２［％］≦１００［％］）を演算し、次のステップＳ１１０では、最終操作量ＤＴ３として制限処理緩和後操作量ＤＴ２をセットして、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１では、上述のステップＳ１０７またはステップＳ１１０の何れか一方で操作量制限処理が実行されて設定された最終操作量ＤＴ３にてアクチュエータ３４を駆動するアクチュエータ駆動処理を実行して、次のステップＳ１１２へ進む。
ステップＳ１１２では、最終操作量ＤＴ３の大きさ（絶対値）が第１の制限値Ｌ１の大きさ（絶対値）より大きいか否かに基づいて操作量の最大値制限が緩和されているか否かを判定するとともに、実開度と目標開度とを比較し、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間ＴＭ３以上継続しているか否かを判定する。

そして、ステップＳ１１２において、操作量の最大値制限が緩和されているにも関わらず、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間ＴＭ３以上継続した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１１２からステップＳ１１３へ進み、ステップＳ１１３では異常判定（故障の発生を記憶）して処理を抜ける異常判定処理を実行する。一方、ステップＳ１１２での判定がＮＯの場合には、異常判定はせずに処理を抜ける。

以上のように実施の形態１の内燃機関の制御装置は、ウエストゲートバルブ３１とアクチュエータ３４とを連結する連結機構３２への異物の付着または可動部材の歪みが原因となって、連結機構３２の摩擦抵抗が増大し、目標開度に対する実開度の追従性が著しく低下している場合において、アクチュエータ３４の駆動力を大きくしてやれば回復可能なケースであるにも関わらず、操作量の最大値を制限しているがために回復できず、安易に異常判定に至ることを低減することができる。

実施の形態２．
次に、図１４に示すフローチャートに従って、実施の形態２の内燃機関の制御装置について説明する。
実施の形態２は、図１２のように、最大値制限を緩和した操作量でアクチュエータ３４の駆動を試みることで、実開度が目標開度に一致しない状態が解消したからといって、そのような状態が散発している場合は、異常が発生することの予兆であると判断し、異常が発生していると判定されないまま操作量の最大値制限の緩和が所定回数以上、実行されたことが確認された場合にも、ウエストゲートバルブ３１の開度制御系に異常が発生していると判定するようにしたものである。

図１４に示すフローチャートの動作は、上述した図１３に示すフローチャートの動作のステップＳ１１２において、操作量の最大値制限が緩和されているにも関わらず、実開度が目標開度に一致しない状態が所定時間ＴＭ３以上継続していない場合（ＮＯの場合）、すなわち、操作量の最大値制限が緩和しているときにウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生しているとの判定に至ることなく、実開度が目標開度に一致しない状態が解消された場合に続いて実行される。

図１４において、ステップＳ２０１では、内燃機関１０の運転中において、操作量の最大値制限を緩和しているときに異常判定に至ることなく、実開度が目標開度に一致しない状態が解消された回数Ｎを読み込んで、ステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、上述の回数Ｎが所定回数（例えば、１０［回］）以上か否か判定する。ステップＳ２０２において、Ｎ≧１０［回］の場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ２０２からステップＳ２０３へと進み、ステップＳ２０３では、上述した図１３のステップＳ１１３と同様、異常判定（故障の発生を記憶）して処理を抜ける。一方、ステップＳ２０２での判定がＮＯの場合には、異常判定せずに処理を抜ける。

以上のように実施の形態２の内燃機関の制御装置は、ウエストゲートバルブ３１の実開度が目標開度に一致しない状態が継続した場合、最大値制限を緩和した操作量でアクチュエータ３４の駆動を試みることで、実開度が目標開度に一致しない状態が解消したからといって、そのような状態が複数回（高頻度で）発生している場合には、ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生していることの予兆であると判断し、異常判定する。

本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１０：内燃機関、１１：吸気通路、１５：排気通路、２０：ターボチャージャ、
３０：排気バイパス通路、３１：ウエストゲートバルブ、３４：アクチュエータ、
４０：制御装置、２０１：コンプレッサ、２０２：タービン、２０３：連結軸、
４０１：目標開度演算部、４０２：実開度演算部、４０３：操作量演算部、
４０４：操作量制限部、４０５：操作量制限緩和部、
４０６：アクチュエータ駆動部、４０７：異常判定部、
ＤＴ０：基本操作量、ＤＴ１：制限処理後操作量、ＤＴ２：制限処理緩和後操作量、
ＤＴ３：最終操作量、Ｌ１：第１の制限値、 Ｌ２：第２の制限値。

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられたタービンと前記内燃機関の吸気通路に設けられ前記タービンと一体に回転するコンプレッサとを有するターボチャージャと、前記タービンの上流側と下流側とを連通する排気バイパス通路に設けられ、前記排気バイパス通路を流れる排気ガスの流量を調整するウエストゲートバルブと、前記ウエストゲートバルブと連結され前記ウエストゲートバルブの作動位置を変更するために駆動されるアクチュエータとを備えた内燃機関の制御装置であって、
   前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ウエストゲートバルブの目標開度を演算する目標開度演算部と、前記ウエストゲートバルブの作動位置に基づいて前記ウエストゲートバルブの実開度を演算する実開度演算部と、前記目標開度と前記実開度とに基づいて前記アクチュエータを駆動するための操作量を演算する操作量演算部と、前記操作量に基づいて前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部と、前記操作量の最大値を所定値以下に制限する操作量制限部と、前記所定値以下に制限された操作量に基づいて前記アクチュエータが駆動されているときに、前記実開度が前記目標開度に一致しない状態が所定時間継続した場合、前記操作量の最大値制限を緩和する操作量制限緩和部と、前記操作量の最大値制限が緩和されているにも関わらず、前記実開度が前記目標開度に一致しない状態が解消しなかった場合に、前記ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生していると判定する異常判定部とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記異常判定部が前記ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生していると判定した場合、前記操作量制限緩和部は、前記操作量の最大値制限の緩和を解除して、再び前記操作量の最大値を所定値以下に制限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. 前記操作量の最大値制限が緩和しているときに前記ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生しているとの判定に至ることなく、前記実開度が前記目標開度に一致しない状態が解消された場合、前記操作量制限緩和部は、前記操作量の最大値制限の緩和を解除して、再び前記操作量の最大値を所定値以下に制限することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記操作量の最大値制限が緩和しているときに前記ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生しているとの判定に至ることなく、前記実開度が前記目標開度に一致しない状態が解消された回数が、所定回数以上に達した場合に、前記異常判定部は前記ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生していると判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 内燃機関の排気通路に設けられたタービンと前記内燃機関の吸気通路に設けられ前記タービンと一体に回転するコンプレッサとを有するターボチャージャと、前記タービンの上流側と下流側とを連通する排気バイパス通路に設けられ、前記排気バイパス通路を流れる排気ガスの流量を調整するウエストゲートバルブと、前記ウエストゲートバルブと連結され前記ウエストゲートバルブの作動位置を変更するために駆動されるアクチュエータとを備えた内燃機関の制御方法であって、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ウエストゲートバルブの目標開度を演算する目標開度演算ステップと、前記ウエストゲートバルブの作動位置に基づいて前記ウエストゲートバルブの実開度を演算する実開度演算ステップと、前記目標開度と前記実開度とに基づいて前記アクチュエータを駆動するための操作量を演算する操作量演算ステップと、前記操作量に基づいて前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動ステップと、前記操作量の最大値を所定値以下に制限する操作量制限ステップと、前記所定値以下に制限された操作量に基づいて前記アクチュエータが駆動されているときに、前記実開度が前記目標開度に一致しない状態が所定時間継続した場合、前記操作量の最大値制限を緩和する操作量制限緩和ステップと、前記操作量の最大値制限が緩和されているにも関わらず、前記実開度が前記目標開度に一致しない状態が解消しなかった場合に、前記ウエストゲートバルブの開度制御系に異常が発生していると判定する異常判定ステップとを実行することを特徴とする内燃機関の制御方法。

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