JP6589932B2 - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、ターボ過給機（turbocharger）を備える内燃機関を制御する制御装置に関する。

特開２０１６−２０００２７号公報には、ターボ過給機と、ＷＧＶ（ウェイストゲートバルブ）と、を備える内燃機関の制御装置が開示されている。ターボ過給機は、排気管を流れる排気によって駆動されるタービンと、タービンに連結されて吸気管を流れる空気を圧縮するコンプレッサと、を備えている。ＷＧＶは、排気管においてタービンをバイパスするバイパス管に設けられている。ＷＧＶの開度を変化させると、コンプレッサよりも下流側の吸気管を流れる空気の圧力（以下、「過給圧」ともいう。）が変化する。

制御装置は、過給圧を目標過給圧に追従させるべくＷＧＶの開度を制御する。制御装置は、ＷＧＶの開度が全閉状態にある場合に、実過給圧が目標過給圧以上であるか否かを判定する。制御装置は、判定結果が肯定的である場合、ＷＧＶの開度を全閉状態から開方向に変化させる。このようなＷＧＶの開度制御によれば、過給圧がオーバーシュートするのを回避できる。

特開２０１６−２０００２７号公報 特許第５８８８４２２号明細書 特開２００６−２７４８３１号公報

ところで、ＷＧＶには、圧力の調整によってＷＧＶの開度を変化させる圧力調整式のものがある。圧力調整式のＷＧＶは、圧力源の違いにより正圧型と負圧型に大別される。正圧型のＷＧＶは、圧力源からの正圧の作用がない状態において、その開度が全閉状態となるものである。負圧型のＷＧＶは、圧力源からの負圧の作用がない状態において、その開度が全開状態となるものである。正圧型のＷＧＶの開度は、正圧が作用することで全閉状態から開き方向に変化する。負圧型のＷＧＶの開度は、負圧が作用することで全開状態から閉じ方向に変化する。

ＷＧＶの開度は、ＷＧＶの上下流における排気の圧力差や、ＷＧＶの上流を流れる排気の流量による影響を受ける。そのため、負圧型のＷＧＶを使用する場合において、実過給圧が目標過給圧未満のときには、ＷＧＶの開度を全閉状態に維持するため、それなりに大きな値の負圧を作用させる必要がある。しかし、ＷＧＶに大きな値の負圧を作用させているときに、実過給圧の上昇に伴って上述した肯定的な判定結果が出ると、次の問題が起こる。即ち、上述した肯定的な判定結果が出た場合には、ＷＧＶの開度を全閉状態から開方向に変化させるために、判定前まで作用させていた負圧を大きく変更して小さい値にしなければならない。そのため、目標過給圧に対する実過給圧の応答が遅れるおそれがある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、負圧型のＷＧＶの開度制御によって過給圧を制御する場合において、実過給圧が目標過給圧未満のときのＷＧＶの開度の全閉状態の維持と、実過給圧が目標過給圧以上まで上昇したときの過給応答性の確保との両立を図ることを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための制御装置であって、ターボ過給機と、負圧型のウェイストゲートバルブと、を備える過給機付き内燃機関を制御するものである。
前記ターボ過給機は、内燃機関の排気管を流れる排気によって駆動されるタービンと、前記タービンに連結されて前記内燃機関の吸気管を流れる空気を圧縮するコンプレッサと、を備える。
前記ウェイストゲートバルブは、前記排気管において前記タービンをバイパスするバイパス管に設けられている。前記ウェイストゲートバルブは、圧力調整バルブによる負圧の調整によって開度が全開状態から閉じ方向に変化するように構成されている。
前記制御装置は、前記ウェイストゲートバルブのベース開度を前記圧力調整バルブに印加するベース駆動電流値として算出するための第１および第２ベース開度マップであって、前記第１ベース開度マップにおいて前記ウェイストゲートバルブの開度を全閉状態に維持する前記内燃機関の運転領域に設定される第１ベース駆動電流値が、前記第２ベース開度マップにおいて当該運転領域に設定される第２ベース駆動電流値よりも高い第１および第２ベース開度マップと、前記ベース駆動電流値に基づいて前記圧力調整バルブに印加する駆動電流値を決定するための駆動電流マップと、を備える。
前記制御装置は、前記コンプレッサより下流側の前記吸気管を流れる空気の実際の圧力である実過給圧が目標過給圧未満の場合において、前記実過給圧と前記目標過給圧の過給圧差が閾値以上のときは、前記第１ベース開度マップに基づいて算出した前記第１ベース駆動電流値と、前記駆動電流マップとを用いて、前記ウェイストゲートバルブの開度を全閉状態に維持する第１駆動電流値を前記圧力調整バルブに印加するように構成されている。
前記制御装置は、前記実過給圧が前記目標過給圧未満の場合において、前記過給圧差が前記閾値未満のときは、前記第２ベース開度マップに基づいて算出した前記第２ベース駆動電流値と、前記駆動電流マップとを用いて、前記第１駆動電流値よりも低い第２駆動電流値を前記圧力調整バルブに印加するように構成されている。

実過給圧が目標過給圧未満の場合において、過給圧差が閾値以上のときに第１ベース開度マップおよび駆動電流マップを用いて算出される第１駆動電流値を圧力調整バルブに印加すれば、ウェイストゲートバルブの開度が全閉状態に維持される。実過給圧が目標過給圧未満の場合において、過給圧差が閾値未満のときに第２ベース開度マップおよび駆動電流マップを用いて算出される第２駆動電流値を圧力調整バルブに印加しても、ウェイストゲートバルブの開度が全閉状態に維持される。ただし、第２駆動電流値は第１駆動電流値よりも低いので、第２駆動電流値が印加される場合は、実過給圧が上昇して近い将来において目標過給圧以上となったときの負圧の変更度合いが相対的に小さくなる。

前記第２駆動電流値は、前記ウェイストゲートバルブの開度を中間開度に限りなく近い全閉状態に維持する駆動電流値であってもよい。

ウェイストゲートバルブの開度を中間開度に限りなく近い全閉状態に維持する第２駆動電流値であれば、実過給圧が上昇して近い将来において目標過給圧以上となったときの負圧の変更度合いが最小限のものとなる。

本発明によれば、実過給圧が目標過給圧未満のときのＷＧＶの開度の全閉状態の維持と、実過給圧が目標過給圧以上まで上昇したときの過給応答性の確保との両立を図ることができる。

本発明の実施の形態のシステム構成例を説明する図である。 図１に示したＷＧＶ４０，４２の構成例を説明する図である。 ＷＧＶ４２用のベース開度マップの一例を示した図である。 駆動電流マップの入出力の関係を示した図である。 ベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}とＷＧＶの実開度との関係例を示した図である。 図２に示したＶＲＶ７８の開度とベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}の関係例を示した図である。 ベース開度マップを切り替えて使用したときに駆動電流マップから算出される駆動電流値Ｉ_Ｄを説明する図である。 本発明の実施の形態において、図１に示したＥＣＵ５０が過給圧フィードバック制御を実行するときの処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

［実施の形態のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態のシステム構成例を説明する図である。図１に示すシステムは、車両に搭載されるシステムであり、動力源としてのディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」ともいう。）１０を備えている。エンジン１０は、直列４気筒型のエンジンである。但し、エンジン１０の気筒数および気筒配列はこれに限定されない。エンジン１０は、燃料を噴射するインジェクタ１２を気筒ごとに備えている。エンジン１０の吸気側には、吸気管１４が接続されている。吸気管１４の入口付近には、エアクリーナ１８が設けられている。エンジン１０の排気側には、排気管１６が接続されている。排気管１６の途中には、排気を浄化するための後処理装置２０が設けられている。

図１に示すシステムは、２つのターボ過給機が直列に配設されたシリーズツインターボシステムとして構成されている。具体的に、エンジン１０は、低圧段のターボ過給機２２と、高圧段のターボ過給機２４と、を備えている。ターボ過給機２２は、排気エネルギによって作動するタービン２２ａと、タービン２２ａと一体的に連結されたコンプレッサ２２ｂと、を備えている。コンプレッサ２２ｂは、タービン２２ａに入力される排気エネルギによって回転駆動される。ターボ過給機２２と同様に、ターボ過給機２４は、タービン２４ａとコンプレッサ２４ｂと、を備えている。ターボ過給機２２とターボ過給機２４の基本的な構成は同じである。但し、ターボ過給機２４は、ターボ過給機２２よりも相対的に小さいターボ過給機として構成されている。

タービン２２ａ，２４ａは、排気管１６の途中に設けられている。タービン２２ａは、タービン２４ａよりも排気管１６の下流側に設けられている。コンプレッサ２２ｂ，２４ｂは吸気管１４に設けられている。コンプレッサ２２ｂは、コンプレッサ２４ｂよりも吸気管１４の上流側に設けられている。吸気管１４におけるコンプレッサ２４ｂの下流側には、インタークーラ２６が設けられている。インタークーラ２６の下流側には、ディーゼルスロットル２８が設けられている。エアクリーナ１８を通って吸気管１４に吸入された空気は、コンプレッサ２２ｂやコンプレッサ２４ｂで圧縮される。コンプレッサ２２ｂやコンプレッサ２４ｂで圧縮された空気は、インタークーラ２６で冷却される。インタークーラ２６で冷却された空気は、吸気マニホールド３０を経由してエンジン１０の各気筒に分配される。

コンプレッサ２４ｂからインタークーラ２６に至る吸気管１４の途中には、吸気バイパス管３２の一端が接続されている。吸気バイパス管３２の他端は、コンプレッサ２２ｂからコンプレッサ２４ｂに至る吸気管１４の途中に接続されている。吸気バイパス管３２の途中には、吸気バイパス管３２を流れる空気の流量を制御するためのＡＢＶ（エアバイパスバルブ）３４が設けられている。ＡＢＶ３４は、正圧型のダイアフラム式アクチュエータを備えている。ＡＢＶ３４の開度を調整して吸気バイパス管３２を開放すると、コンプレッサ２２ｂで圧縮された空気がコンプレッサ２４ｂをバイパスしてエンジン１０に供給される。

図１に示すシステムは、排気管１６においてタービン２２ａをバイパスする排気バイパス管３６と、タービン２４ａをバイパスする排気バイパス管３８と、を備えている。排気バイパス管３６の途中には、排気バイパス管３６を流れる排気の流量を制御するためのＷＧＶ４０が設けられている。排気バイパス管３６と同様に、排気バイパス管３８の途中にはＷＧＶ４２が設けられている。ＷＧＶ４０，４２は、負圧型のダイアフラム式アクチュエータを備えている。ＷＧＶ４０，４２の開度を調整すると、コンプレッサ２４ｂより下流側の吸気管１４を流れる空気の圧力が変化する。ここで、「コンプレッサ２４ｂより下流側」とは、インタークーラ２６の直下流、ディーゼルスロットル２８の直上流、または、吸気マニホールド３０を意味する。以下、「コンプレッサ２４ｂより下流側の吸気管１４を流れる空気の圧力」を、「過給圧」と総称する。

図１に示すシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入力インターフェース、出力インターフェース、双方向バス等を備えている。ＥＣＵ５０の入力インターフェースには、アクセル開度センサ５１、クランク角センサ５２、過給圧センサ５３、エアフローメータ５４、排気圧センサ５５，５６，５７，５８等が接続されている。ＥＣＵ５０の出力インターフェースには、インジェクタ１２、ディーゼルスロットル２８、ＡＢＶ３４、ＷＧＶ４０，４２、電動ポンプ７６、圧力調整バルブ７８等が接続されている。

アクセル開度センサ５１は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するものである。クランク角センサ５２は、クランクシャフトの回転角度に応じた信号を出力するものである。過給圧センサ５３は、実過給圧に応じた信号を出力するものである。エアフローメータ５４は、エンジン１０に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するものである。排気圧センサ５５は、ＷＧＶ４０よりも上流側の排気管１６を流れる排気の圧力（以下、「エンジン回転速度Ｎｅ」ともいう。）に応じた信号を出力するものである。排気圧センサ５６は、ＷＧＶ４０よりも下流側のエンジン回転速度Ｎｅに応じた信号を出力するものである。排気圧センサ５７は、ＷＧＶ４２よりも上流側のエンジン回転速度Ｎｅに応じた信号を出力するものである。排気圧センサ５８は、ＷＧＶ４２よりも下流側のエンジン回転速度Ｎｅに応じた信号を出力するものである。

［ＷＧＶの構成の説明］
図２は、図１に示したＷＧＶ４０，４２の構成例を説明する図である。なお、ＷＧＶ４０とＷＧＶ４２の基本的な構成は同じであるため、図２では両者を代表してＷＧＶ４０の構成例を説明する。図２に示すように、ＷＧＶ４０は、排気バイパス管３６の一端を開閉する。ＷＧＶ４０は、ダイアフラム式のアクチュエータ６０を備えている。アクチュエータ６０は、ハウジング６２と、ダイアフラム６４と、ロッド６６と、コイルバネ６８とを備えている。ダイアフラム６４は、例えばゴム、樹脂等の可撓性を有する材料から構成されている。ダイアフラム６４の外周部は、ハウジング６２の内周部に固定されている。ハウジング６２の内部空間は、ダイアフラム６４によって、高圧室７０と低圧室７２とに区画されている。高圧室７０内の圧力は大気圧に維持されている。

ハウジング６２には、低圧室７２に連通する圧力配管７４が設けられている。圧力配管７４は、所定の負圧を発生可能な圧力源としての電動ポンプ７６に接続されている。圧力配管７４の途中には、電動ポンプ７６からアクチュエータ６０に供給される負圧を調整するＶＲＶ（Vacuum Regulation Valve）７８が設けられている。ＶＲＶ７８は、例えばソレノイドバルブにより構成される。ＶＲＶ７８は、ＥＣＵ５０から印加される駆動電流値Ｉ_Ｄに基づいて、電動ポンプ７６で発生される負圧の一部または全部を大気解放する。これにより、低圧室７２に作用する負圧が、大気圧に近い値から電動ポンプ７６により発生される所定の負圧（最大負圧）までの間で調整される。

図２に示すＷＧＶ４０は、駆動アーム８０も備えている。駆動アーム８０は、ロッド６６に連結され、尚且つ、回転軸８２に固定されている。回転軸８２には、リンク８４も固定されている。ＷＧＶ４０とリンク８４は、回転軸８２を中心として一体となって回動する。ロッド６６が図２に示す矢印の方向（変位方向）に変位すると、ＷＧＶ４０が閉じ側に動く。ロッド６６がこの矢印の方向と反対の方向に変位すると、ＷＧＶ４０が開き側に動く。電動ポンプ７６からの負圧が低圧室７２に作用していないとき、ＷＧＶ４０の開度は全開状態となる。低圧室７２に作用する負圧を大きくしていくと、ＷＧＶ４０の開度が小さくなっていく。そして、低圧室７２に作用する負圧がある値以上になると、ＷＧＶ４０の開度は全閉状態となる。

［過給圧フィードバック制御］
本実施の形態において、ＥＣＵ５０は、過給圧フィードバック制御（以下、「Ｆ／Ｂ制御」ともいう。）を行う。Ｆ／Ｂ制御は、実過給圧を目標過給圧に追従させるべく、ＶＲＶ７８の開度を調整し、ひいてはＷＧＶ４０またはＷＧＶ４２の開度を制御するものである。Ｆ／Ｂ制御の実行に際し、ＥＣＵ５０は、先ず、エンジン１０の運転状態に基づいて、目標過給圧を設定する。目標過給圧は、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑをパラメータとする目標過給圧マップに基づいて特定される。エンジン回転速度Ｎｅは、クランク角センサ５２の出力信号に基づいて算出される。燃料噴射量Ｑは、アクセル開度センサ５１の出力信号に基づいて算出される。

ＥＣＵ５０は、目標過給圧の設定と並行して、ターボ過給機２２とターボ過給機２４のどちらを駆動するかを選択する。駆動ターボの選択は、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑをパラメータとする駆動ターボマップに基づいて行われる。例えば、エンジン１０の運転状態が低回転側の運転領域にある場合、ＥＣＵ５０はターボ過給機２４を駆動ターボに選択する。この場合、ＥＣＵ５０は、ＷＧＶ４２の開度を全開状態とし、ＷＧＶ４０の開度を調整する。エンジン１０の運転状態が高回転側の運転領域にある場合、ＥＣＵ５０はターボ過給機２２を駆動ターボに選択する。この場合、ＥＣＵ５０は、ＷＧＶ４０の開度を全開状態とし、ＷＧＶ４２の開度を調整する。

ＥＣＵ５０は、駆動ターボに対応するＷＧＶ（以下、「駆動ＷＧＶ」ともいう。）の開度を調整すべく、駆動ＷＧＶのベース開度を決定する。ベース開度は、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑをパラメータとするベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}として算出される。ベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}は、ＶＲＶ７８の駆動回路に印加する電流のベース値である。ベース開度マップは、ＷＧＶ４０用とＷＧＶ４２用に別々に設けられている。図３は、ＷＧＶ４２用のベース開度マップの一例を示した図である。図３に示すように、エンジン運転領域の大部分においてはＷＧＶの開度が全閉状態に維持され、高回転側の一部においてＷＧＶの開度が中間開度となるように、ベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}が設定されている。なお、中間開度とは、全閉状態と全開状態の間の開度を意味する。

駆動ＷＧＶのベース開度（ベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}）を決定したら、ＥＣＵ５０は、ベース開度と、フィードバック補正量と、に基づいて、駆動ＷＧＶの最終開度を算出する。フィードバック補正量は、例えば、実過給圧と目標過給圧の差分、その積分、および、その微分の合計値である。実過給圧は、過給圧センサ５３の出力信号に基づいて算出される。目標過給圧は、目標過給圧マップに基づいて特定したものである。駆動ＷＧＶの最終開度は、ベース開度とフィードバック補正量の合算値として算出される。

駆動ＷＧＶの最終開度を算出したら、ＥＣＵ５０は、駆動ＷＧＶが有するＶＲＶ７８の駆動回路に印加する駆動電流値Ｉ_Ｄを算出する。駆動電流値Ｉ_Ｄの算出は、駆動ＷＧＶの最終開度と、駆動ＷＧＶの上下流における排気の圧力差（以下、「ＷＧＶ前後差圧」ともいう。）をパラメータとする駆動電流マップに基づいて決定される。図４は、駆動電流マップの入出力の関係を示した図である。図４に示すＷＧＶ前後差圧は、排気圧センサ５５，５６の出力信号、または、排気圧センサ５７，５８の出力信号に基づいて算出される。図４に示すように、ＷＧＶ前後差圧の代わりに、駆動ＷＧＶの上流を流れる排気流量を駆動電流マップの入力パラメータとすることもできる。この理由は、排気流量がＷＧＶ前後差圧と高い相関を有するためである。

駆動電流値Ｉ_Ｄは、ＤＵＴＹ発生回路において所定の変換係数を用いて制御パルス信号に変換される。制御パルス信号は、駆動ＷＧＶが有するＶＲＶ７８のソレノイドコイルに印加される。

［実施の形態の過給圧フィードバック制御の特徴］
既に述べたように、ＷＧＶの開度は、ＷＧＶの上下流における排気の圧力差や、ＷＧＶの上流を流れる排気の流量による影響を受ける。つまり、駆動ＷＧＶの開度は、ＷＧＶ前後差圧や、駆動ＷＧＶの上流を流れる排気流量による影響を受ける。本実施の形態では、実過給圧が目標過給圧未満の場合に、このような影響によらず駆動ＷＧＶの開度を全閉状態に維持すべく、ベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}を最大値Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍａｘ}に設定する。ここで、最大値Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍａｘ}を高い値に設定すれば、駆動ＷＧＶの開度を確実に全閉状態に維持できる。しかし、実過給圧が上昇して目標過給圧以上となったときには、駆動ＷＧＶの開度を開方向に変化させるようなベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}が算出される可能性がある。ところが、最大値Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍａｘ}を高い値に設定している場合には、低圧室７２に作用する負圧が上昇して所望値に到達するまでに時間を要してしまう。そのため、目標過給圧に対して実過給圧が遅れてしまうおそれがある。

そこで、本実施の形態では、目標過給圧と実過給圧の圧力差（以下、「過給圧差」ともいう。）に基づいて、使用するベース開度マップを切り替える。具体的に、過給圧差が閾値以上の場合には、図３で説明したベース開度マップを使用する。また、過給圧差が閾値未満のときであって、尚且つ、実過給圧が目標過給圧未満のときには、図３で説明したベース開度マップとは異なるベース開度マップを使用する。以下、説明の便宜上、図３で説明したベース開度マップを「第１ベース開度マップ」と称し、もう一方のベース開度マップを「第２ベース開度マップ」と称す。過給圧差の閾値は、エンジン１０に要求される過給応答性を勘案して、例えば目標過給圧の１〜１０％程度の値を設定することができる。

図５は、ベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}とＷＧＶの実開度との関係例を示した図である。図５は、ＷＧＶ前後差圧を一定とした条件のもとでベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}を変化させ、ＷＧＶの実開度をベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}に対してプロットすることによって作成したものである。図５に示すように、ベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}が最小値Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍｉｎ}以上であれば、ＷＧＶの実開度を限りなく中間開度に近い全閉状態にできる。

第１ベース開度マップと第２ベース開度マップは、ＷＧＶの開度を全閉状態に維持する運転領域（図３の「ＷＧＶ全閉」領域参照）におけるベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}のデータが異なっている。即ち、第１ベース開度マップでは、この運転領域のベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}の全データが上述した最大値Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍａｘ}となっている。一方、第２ベース開度マップでは、この運転領域のベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}の全データが図５に示した最小値Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍｉｎ}となっている。なお、ＷＧＶの開度を中間開度とする運転領域（図３の「ＷＧＶ中間開度」領域参照）におけるベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}のデータは、第１ベース開度マップと第２ベース開度マップで共通している。

図６は、図２に示したＶＲＶ７８の開度とベース駆動電流値Ｉ_{ＤＢＡＳＥ}の関係例を示した図である（但し、ＷＧＶ前後差圧は一定）。図６に示すように、最大値Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍａｘ}をＶＲＶ７８のソレノイドコイルに入力すれば、その開度を１００％にすることができる。ＶＲＶ７８の開度が１００％になれば、図２に示した低圧室７２に作用する負圧を最大負圧に維持できる。低圧室７２に作用する負圧を最大負圧に維持できれば、ＷＧＶ前後差圧等に影響を受けることなく、駆動ＷＧＶの開度を全閉状態に維持できる。一方、最小値Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍｉｎ}をＶＲＶ７８のソレノイドコイルに入力すれば、その開度を１００−α％（＜１００％）にすることができる。ＶＲＶ７８の開度が１００−α％になれば、低圧室７２に作用する負圧を最大負圧よりも小さい値（つまり、大気圧側の値）に維持できる。低圧室７２に作用する負圧を大気圧側の値に維持できれば、実過給圧が上昇して近い将来において目標過給圧以上となったとしても、低圧室７２に作用する負圧が所望値に到達するまでの時間を短縮することができる。

図７は、ベース開度マップを切り替えて使用したときに駆動電流マップから算出される駆動電流値Ｉ_Ｄを説明する図である。図７に示すように、駆動電流マップは、駆動ＷＧＶの最終開度と、ＷＧＶ前後差圧（または駆動ＷＧＶの上流を流れる排気流量）とで規定される。駆動電流マップにおける駆動電流値Ｉ_Ｄは、駆動ＷＧＶの最終開度が大きくなるほど高い値に設定される。また、駆動電流マップにおける駆動電流値Ｉ_Ｄは、ＷＧＶ前後差圧が大きくなるほど高い値に設定される。第１ベース開度マップを使用した場合は、図７に示す駆動電流マップ上の全てのデータが駆動電流値Ｉ_Ｄの候補となる。一方、第２ベース開度マップを使用した場合は、図７に示す開度１００−β％よりも左側のデータが駆動電流値Ｉ_Ｄの候補となる。つまり、第２ベース開度マップを使用した場合は、開度１００−β％よりも右側のデータは駆動電流値Ｉ_Ｄの候補外となる。

このように、本実施の形態の過給圧フィードバック制御によれば、過給圧差が閾値以上のときには、第１ベース開度マップが使用される。そのため、実過給圧が目標過給圧未満の場合において、過給圧差が閾値以上のときには、図２に示した低圧室７２に作用する負圧を最大負圧に維持することができる。従って、ＷＧＶ前後差圧等に影響を受けることなく、駆動ＷＧＶの開度を全閉状態に維持できる。また、過給圧差が閾値未満のときであって、尚且つ、実過給圧が目標過給圧未満のときには、第２ベース開度マップが使用される。そのため、過給圧差が閾値未満のときであって、尚且つ、実過給圧が目標過給圧未満のときには、低圧室７２に作用する負圧を最大負圧よりも小さい値に維持できる。従って、実過給圧が上昇して近い将来において目標過給圧以上となったとしても、低圧室７２に作用する負圧が所望値に到達するまでの時間を短縮することができる。つまり、実過給圧が上昇して近い将来において目標過給圧以上となったときの過給応答性を確保することもできる。

［具体的処理］
図８は、本発明の実施の形態において、図１に示したＥＣＵ５０が過給圧フィードバック制御を実行するときの処理の一例を示すフローチャートである。なお、この図に示すルーチンは、エンジン１０のサイクルごとに繰り返し実行されるものとする。また、ＥＣＵ５０が使用するベース開度マップには、第１ベース開度マップが標準設定されているものとする。

図８に示すルーチンにおいて、ＥＣＵ５０は、先ず、エンジン回転速度Ｎｅを算出する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ５２の出力信号に基づいて、エンジン回転速度Ｎｅを算出する。

ステップＳ１０に続いて、ＥＣＵ５０は、燃料噴射量Ｑを算出する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ５１の出力信号に基づいて、燃料噴射量Ｑを算出する。

ステップＳ１２に続いて、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑに基づいて、目標過給圧を設定し、駆動ターボを選択し、駆動ＷＧＶのベース開度を決定する（ステップＳ１４）。ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０，Ｓ１２で算出したエンジン回転速度Ｎｅおよび燃料噴射量Ｑと、上述した目標過給圧マップと、に基づいて、目標過給圧を算出する。ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度Ｎｅおよび燃料噴射量Ｑと、上述した駆動ターボマップと、に基づいて、駆動ターボを選択する。ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度Ｎｅおよび燃料噴射量Ｑと、第１ベース開度マップと、に基づいて、駆動ＷＧＶのベース開度を決定する。

ステップＳ１４に続いて、ＥＣＵ５０は、過給圧Ｆ／Ｂ制御の実行が許可されているか否かを判定する（ステップＳ１６）。判定結果が否定的である場合、ＥＣＵは、ステップＳ１８〜ステップＳ２８の処理をスキップしてステップＳ３０の処理に進む。判定結果が肯定的である場合、ＥＣＵ５０は、実過給圧を検出する（ステップＳ１８）。ＥＣＵ５０は、過給圧センサ５３の出力信号に基づいて、過給圧を検出する。

ステップＳ１８に続いて、ＥＣＵ５０は、過給圧差を算出する（ステップＳ２０）。ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４で算出した目標過給圧と、ステップＳ１８で検出した実過給圧の差を、過給圧差として算出する。

ステップＳ２０に続いて、ＥＣＵ５０は、実過給圧が目標過給圧未満で、尚且つ、過給圧差が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４で算出した目標過給圧と、ステップＳ１８で検出した実過給圧との大小関係を判定する。ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０で算出した過給圧差が、上述した閾値未満であるか否かを判定する。判定結果が肯定的である場合、ＥＣＵ５０は、使用するベース開度マップを第１ベース開度マップから第２ベース開度マップに切り替える（ステップＳ２４）。判定結果が否定的である場合は、ステップＳ２４，Ｓ２６の処理をスキップしてステップＳ２８の処理に進む。

ステップＳ２４に続いて、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度Ｎｅおよび燃料噴射量Ｑと、第２ベース開度マップと、に基づいて、駆動ＷＧＶのベース開度を決定する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２８において、ＥＣＵ５０は、最終ＷＧＶ開度を算出する。ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０で算出した過給圧差に基づいて、上述したフィードバック補正量を算出する。ＥＣＵ５０は、このフィードバック補正量と、ステップＳ１４で算出したベース開度と、に基づいて、最終ＷＧＶ開度を算出する。または、ＥＣＵ５０は、このフィードバック補正量と、ステップＳ２６で算出したベース開度と、に基づいて、最終ＷＧＶ開度を算出する。

ステップＳ２８に続いて、ＥＣＵ５０は、排気圧力差を算出する（ステップＳ３０）。ＥＣＵ５０は、排気圧センサ５５，５６の出力信号、または、排気圧センサ５７，５８の出力信号に基づいて、排気圧力差を算出する。

ステップＳ３０に続いて、ＥＣＵ５０は、駆動電流値Ｉ_Ｄを決定する（ステップＳ３２）。ＥＣＵ５０は、ステップＳ３０で算出した排気圧力差と、駆動電流マップと、に基づいて、駆動電流値Ｉ_Ｄを決定する。

以上、図８に示したルーチンによれば、過給圧差に関する判定結果に応じて、ベース開度マップを第１ベース開度マップと第２ベース開度マップの間で切り替えることができる。従って、実過給圧が目標過給圧未満のときの駆動ＷＧＶの開度の全閉状態の維持と、実過給圧が上昇して近い将来において目標過給圧以上となったときの過給応答性の確保と、の両立を図ることができる。

なお、上述した実施の形態においては、図７に示す開度１００−β％よりも右側に示される駆動電流値Ｉ_Ｄのデータが本発明の「第１駆動電流値」に相当する。開度１００−β％上の駆動電流値Ｉ_Ｄのデータが本発明の「第２駆動電流値」に相当する。

ところで、上述した実施の形態のシステムは、２つのターボ過給機２２，２４が直列に配設されたシリーズツインターボシステムを前提とした。しかし、上述した過給圧Ｆ／Ｂ制御は、ターボ過給機２２，２４の何れかを備えるシングルターボシステムにも適用できる。

１０ エンジン
１４ 吸気管
１６ 排気管
２２，２４ ターボ過給機
２２ａ，２４ａ タービン
２２ｂ，２４ｂ コンプレッサ
３６，３８ 排気バイパス管
４０，４２ ＷＧＶ
５０ ＥＣＵ
７８ 圧力調整バルブ
Ｉ_Ｄ 駆動電流値
Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍａｘ} 最大値
Ｉ_{Ｄ＿ＦＣｍｉｎ} 最小値

Claims (2)

1. 内燃機関の排気管を流れる排気によって駆動されるタービンと、前記タービンに連結されて前記内燃機関の吸気管を流れる空気を圧縮するコンプレッサと、を備えるターボ過給機と、
   前記排気管において前記タービンをバイパスするバイパス管に設けられた負圧型のウェイストゲートバルブであって、圧力調整バルブによる負圧の調整によって開度が全開状態から閉じ方向に変化するウェイストゲートバルブと、
   を備える過給機付き内燃機関の制御装置であって、
   前記制御装置は、
   前記ウェイストゲートバルブのベース開度を前記圧力調整バルブに印加するベース駆動電流値として算出するための第１および第２ベース開度マップであって、前記第１ベース開度マップにおいて前記ウェイストゲートバルブの開度を全閉状態に維持する前記内燃機関の運転領域に設定される第１ベース駆動電流値が、前記第２ベース開度マップにおいて当該運転領域に設定される第２ベース駆動電流値よりも高い第１および第２ベース開度マップと、
   前記ベース駆動電流値に基づいて前記圧力調整バルブに印加する駆動電流値を決定するための駆動電流マップと、を備え、
   前記制御装置は、
   前記コンプレッサより下流側の前記吸気管を流れる空気の実際の圧力である実過給圧が目標過給圧未満の場合において、前記実過給圧と前記目標過給圧の過給圧差が閾値以上のときは、前記第１ベース開度マップに基づいて算出した前記第１ベース駆動電流値と、前記駆動電流マップとを用いて、第１駆動電流値を前記圧力調整バルブに印加し、
   前記実過給圧が前記目標過給圧未満の場合において、前記過給圧差が前記閾値未満のときは、前記第２ベース開度マップに基づいて算出した前記第２ベース駆動電流値と、前記駆動電流マップとを用いて、前記第１駆動電流値よりも低い第２駆動電流値を前記圧力調整バルブに印加することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
2. 前記第２駆動電流値は、前記ウェイストゲートバルブの開度を中間開度に限りなく近い全閉状態に維持する駆動電流値であることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

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