JPWO2016152960A1 - バルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

バルブ制御装置は、エンジンの過給機に設けられたウエストゲートバルブの実開度を示すセンサ信号及び前記ウエストゲートバルブの目標開度に基づいて前記ウエストゲートバルブの駆動機構をフィードバック制御するバルブ制御装置であって、前記ウエストゲートバルブを閉じる時と前記ウエストゲートバルブを開く時とで異なる制御ゲインを設定するゲイン設定部を備える。

Description

本発明は、バルブ制御装置及びバルブシステムに関する。
本願は、２０１５年３月２６日に、日本に出願された特願２０１５−０６４６２７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

下記特許文献１には、ウエストゲートバルブの基準位置を正しく学習して過給圧を適正に制御する内燃機関の過給圧制御装置が開示されている。この過給圧制御装置は、目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいてウエストゲートバルブの開度補正量を算出し、この開度補正量に基づいてウエストゲートバルブの全閉学習値をエンジンの暖機終了後を条件として算出し、開度補正量、全閉学習値及びウエストゲートバルブのベース開度に基づいてウエストゲートバルブの目標開度を算出し、当該目標開度とウエストゲートバルブの実開度とに基づいてウエストゲートバルブを駆動するＷＧＶアクチュエータをフィードバック制御する。
また、下記特許文献２には、過給機付エンジンの過給圧制御装置が開示されており、この過給圧制御装置は、過渡時にフィードバックの制御ゲインを大きくし、定常時に制御ゲインを小さく制御する。

日本国特開２００６−２７４８３４号 日本国特開昭６０−２５９７２４号

ところで、上記従来技術では、エンジンの暖機終了後を条件としてウエストゲートバルブの全閉学習値を取得することによりウエストゲートバルブの基準位置（全閉位置）を正確に把握するが、ウエストゲートバルブの実開度の目標開度に対する追従性は、ウエストゲートバルブが曝されるエンジン排気の圧力の影響を受ける。

本発明に係る態様は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、排気圧力の影響下であってもウエストゲートバルブの制御における追従性を維持できるバルブ制御装置を提供することを目的とする。

上記技術課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明に係る一態様のバルブ制御装置は、エンジンの過給機に設けられたウエストゲートバルブの実開度を示すセンサ信号及びウエストゲートバルブの目標開度に基づいてウエストゲートバルブの駆動機構をフィードバック制御するバルブ制御装置であって、ウエストゲートバルブを閉じる時とウエストゲートバルブを開く時とで異なる制御ゲインを設定するゲイン設定部を備える。

（２）上記（１）に記載の態様において、ゲイン設定部は、ウエストゲートバルブを閉じる時に相対的に大きい制御ゲインを設定し、ウエストゲートバルブを開く時には相対的に小さい制御ゲインを設定してもよい。

（３）上記（２）に記載の態様において、ゲイン設定部は、ウエストゲートバルブを閉じる時に、目標開度の定常部に比較して目標開度の過渡部の制御ゲインを高く設定してもよい。

（４）上記（２）または（３）に記載の態様において、ゲイン設定部は、ウエストゲートバルブを開く時、目標開度の定常部に比較して目標開度の過渡部の制御ゲインを高く設定してもよい。

（５）上記（３）または（４）に記載の態様において、ゲイン設定部は、ウエストゲートバルブの目標開度と実開度の偏差、ウエストゲートバルブの目標開度の微分値及びウエストゲートバルブの実開度の微分値のうち少なくとも１つに基づいて目標開度における定常部と過渡部とを判定してもよい。

本発明に係る態様によれば、ウエストゲートバルブを閉じる時とウエストゲートバルブを開く時とで異なる制御ゲインを設定するので、排気圧力の影響下であってもウエストゲートバルブの制御における追従性を維持できるバルブ制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るバルブシステムの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバルブ制御装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるゲイン設定処理を示す処理系統図である。 本発明の一実施形態におけるゲイン設定処理を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るバルブシステム及びバルブ制御装置は、図１に示すように、ＥＷＧバルブ１、ＥＷＧモータ２及びＥＷＧ制御部３を備える。なお、本実施形態における上記「ＥＷＧ」は「Electric Waste Gate」の略である。

ＥＷＧバルブ１は、過給機におけるエンジン排ガスの迂回経路に設けられたウエストゲートバルブであり、エンジンに供給される燃焼空気の過給圧を調節する。すなわち、ＥＷＧバルブ１の開度が上昇すると過給圧は減少し、一方、ＥＷＧバルブ１の開度が低下すると過給圧は上昇する。このようなＥＷＧバルブ１は、所定の連結機構を介してＥＷＧモータ２と機械的に接続されており、ＥＷＧモータ２の駆動力によって開度が調節（操作）される。なお、過給機は、周知のようにエンジンの補機であり、ウエストゲートバルブと共にエンジンに供給される燃焼空気の過給圧を調節する。

ここで、ＥＷＧバルブ１の開度は、ＥＷＧバルブ１における弁体の弁座に対する位置（リフト量）によって規定される物理量である。すなわち、リフト量が大きくなると、つまり弁体の弁座に対する距離が大きくなると、ＥＷＧバルブ１の開度は上昇し、一方、リフト量が小さくなると、つまり弁体の弁座に対する距離が小さくなると、ＥＷＧバルブ１の開度は下降する。

ＥＷＧモータ２は、上記ＥＷＧバルブ１を駆動するアクチュエータであり、例えば直流モータである。このＥＷＧモータ２は、上記ＥＷＧバルブ１のリフト量を示す電圧をセンサ信号（電圧信号）として出力するリフトセンサ２ａを備えている。このようなＥＷＧモータ２は、ＥＷＧ制御部３から入力される駆動信号に基づいて作動し、ＥＷＧバルブ１の開度を操作する。なお、ＥＷＧモータ２は上述した連結機構とともに、本実施形態における駆動機構を構成している。なお、上記センサ信号は、ＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）の実開度（実リフト量）を示す開度信号である。

ＥＷＧ制御部３は、本実施形態におけるバルブ制御装置であり、上記ＥＷＧモータ２を制御することによってＥＷＧバルブ１の開度を調節する。このＥＷＧ制御部３は、エンジンＥＣＵにおける１つの制御機能要素であり、エンジンＥＣＵにおいて上位制御系を構成する上位制御機能要素から各種の情報（エンジンＥＣＵ情報）を取得すると共に上記リフトセンサ２ａからセンサ信号を取得し、これらエンジンＥＣＵ情報及びセンサ信号に基づいて駆動信号を生成することによりＥＷＧモータ２を制御する。すなわち、このＥＷＧ制御部３は、ＥＷＧバルブ１を制御対象とし、ＥＷＧモータ２を駆動対象とする上記駆動機構を介してＥＷＧバルブ１の開度（リフト量）を調節する。

上記エンジンＥＣＵ情報は、ＥＷＧ制御部３の外部に設けられたエンジンＥＣＵの指示信号やエンジンの作動状態を示す信号であり、例えば目標リフト量、ＩＧ ＯＮ信号、エンジン水温信号及び水温センサ故障信号等である。このようなＥＷＧ制御部３は、エンジンＥＣＵ情報とＥＷＧバルブ１における実リフト量とに基づいてＥＷＧモータ２をフィードバック制御する。

上記目標リフト量は、ＥＷＧバルブ１の開度目標を示す制御目標値である。上記ＩＧＯＮ信号は、イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号、つまりエンジンの起動状態を示す起動信号である。また、エンジン水温信号は、エンジンに備えられた水温センサによって検出されるエンジンの冷却水温度を示す信号である。さらに、水温センサ故障は、上記水温センサが故障したことを示す信号である。

このようなＥＷＧ制御部３は、図２に示されているように、フィルタ部３ａ、制御量変換部３ｂ、全閉学習処理部３ｃ、補正部３ｄ、最終リフト量設定部３ｅ、位置制御部３ｆ、速度制御部３ｇ、ＤＵＴＹ設定部３ｈ、駆動回路３ｉ及びゲイン設定部３ｊを備えている。なお、上記「ＤＵＴＹ」は、デューティ比を示す用語である。

フィルタ部３ａは、リフトセンサ２ａから入力されるセンサ信号つまりアナログの電圧信号をデジタル信号（検出電圧データ）に変換すると共に当該デジタル信号にメディアンフィルタ処理（デジタル信号処理）を施して制御量変換部３ｂに出力する。上記メディアンフィルタ処理は、時系列データである検出電圧データについて所定データ数毎の中央値（メディアン）を抽出することによりノイズ除去を行うフィルタ処理である。センサ信号を出力するリフトセンサ２ａは、エンジンに付帯するＥＷＧモータ２に設けられる関係で各種ノイズが重畳し易いが、フィルタ部３ａは、このようなノイズを除去して実リフト量（実開度）をより正確に示す検出電圧データを制御量変換部３ｂに出力する。

ここで、ノイズを除去するためのデジタル信号処理には一般に移動平均処理が用いられるが、メディアンフィルタ処理は移動平均処理よりもノイズ除去性能が高いので、フィルタ部３ａではメディアンフィルタ処理を採用している。本実施形態では、位置制御部３ｆに加えて速度制御部３ｇを備えているが、速度制御部３ｇは、実リフト量の微分値を用いて速度制御量を演算するために実リフト量に重畳したノイズの影響を受け易い。本実施形態では、このような速度制御部３ｇを備える関係で、移動平均処理ではなくメディアンフィルタ処理を採用している。

制御量変換部３ｂは、上記検出電圧データ（電圧量）を実リフト量に変換する。この制御量変換部３ｂは、例えば検出電圧データ（電圧量）と実リフト量（位置）との関係を示す変換テーブルを備え、当該変換テーブルに基づいて検出電圧データに相当する実リフト量を抽出して全閉学習処理部３ｃに出力する。なお、上記変換テーブルに代えて、検出電圧データと実リフト量との関係を示す変換式を予め記憶し、当該変換式に基づいて検出電圧データに相当する実リフト量を抽出してもよい。

全閉学習処理部３ｃは、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際の実リフト量（着座位置）を全閉リフト量として学習する機能構成要素である。上記全閉リフト量は、ＥＷＧバルブ１の温度に応じて変動するため固定値として扱うことができない。この全閉学習処理部３ｃは、このような事情から、ＩＧ ＯＮ信号、また制御量変換部３ｂから入力される実リフト量に基づいて、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際の実リフト量（着座位置）を全閉リフト量として学習する。

ここで、上記全閉リフト量には、長期学習値と短期学習値とがある。長期学習値はエンジンの起動毎に取得される学習値であり、一方、短期学習値は、弁体の着座毎に取得される学習値である。すなわち、全閉学習処理部３ｃは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判断すると、当該エンジンの起動後においてＥＷＧバルブ１の弁体が最初に着座した際の全閉リフト量を長期学習値として記憶する。一方、全閉学習処理部３ｃは、エンジンの起動に関わりなく、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座する度に、その際の全閉リフト量を短期学習値として記憶する。

全閉学習処理部３ｃは、制御量変換部３ｂから入力される実リフト量に加えてエンジンの起動を示すＩＧ ＯＮ信号をも利用することにより長期学習値を取得すると共に、制御量変換部３ｂから入力される実リフト量のみに基づいて短期学習値を取得する。このような全閉学習処理部３ｃは、長期学習値及び短期学習値を最終リフト量設定部３ｅに出力する一方、短期学習値のみを補正部３ｄに出力する。

補正部３ｄは、制御量変換部３ｂから入力される実リフト量を全閉学習処理部３ｃから入力される短期学習値に基づいて補正する機能構成要素である。すなわち、この補正部３ｄは、実リフト量と短期学習値との差分をとることにより短期学習値を基準としたリフト量（補正リフト量）を計算し、当該補正リフト量を位置制御部３ｆ及び速度制御部３ｇに出力する。

最終リフト量設定部３ｅは、エンジンＥＣＵ情報の１つとしてエンジンＥＣＵから入力される目標リフト量、全閉学習処理部３ｃから入力される長期学習値及び短期学習値、また補正部３ｄから入力される補正リフト量に基づいて最終目標リフト量（制御目標値）を設定する。上記目標リフト量は、方形波状の電圧値としてＥＷＧバルブ１のリフト量（開度）を指定する信号である。最終リフト量設定部３ｅは、このような目標リフト量に対して、ＥＷＧバルブ１の弁体を弁座に着座させる際の目標リフト量に特定の処理を施すことにより、弁体を弁座に対してソフトランディングさせ得る最終目標リフト量を生成する。

すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、弁体が着座するために移動（弁座に対して降下）を開始してから着座させるまでの期間を前期間と後期間との２つの期間に分割し、前期間においては最高速度で降下させる一方、後期間では弁体を比較的緩やかに移動させて弁座に対してソフトランディングさせる最終目標リフト量を生成する。また、最終リフト量設定部３ｅは、前期間と後期間との切替ポイント（ソフトランディング開始リフト量）及び弁体の最終的な停止目標リフト量を長期学習値及び短期学習値に基づいて設定する。

位置制御部３ｆは、位置操作量を生成して速度制御部３ｇに出力する。すなわち、この位置制御部３ｆは、最終リフト量設定部３ｅから入力される最終目標リフト量（制御目標値）と補正部３ｄから入力される補正リフト量（制御量）との差分に周知のＰＩＤ処理を施すことによって位置操作量を生成する。なお、この位置制御部３ｆにおけるＰＩＤ処理の制御ゲインは、ゲイン設定部３ｊによって設定される。

速度制御部３ｇは、位置制御部３ｆから入力された位置操作量と補正部３ｄから入力される補正リフト量とに基づいて速度操作量を生成してＤＵＴＹ設定部３ｈに出力する。すなわち、この速度制御部３ｇは、位置制御部３ｆから入力された位置操作量にリミッタ処理を施す一方、補正部３ｄから入力される補正リフト量に微分処理を施す。そして、速度制御部３ｇは、上記リミッタ処理後の位置操作量と上記微分処理によって得られたリフト速度との差分に周知のＰＩＤ処理を施すことによって速度操作量を生成する。なお、この速度制御部３ｇにおけるＰＩＤ処理の制御ゲインも、上記位置制御部３ｆにおける制御ゲインと同様にゲイン設定部３ｊによって設定される。

ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉについては、便宜上、駆動回路３ｉについて先に説明する。この駆動回路３ｉは、パルス駆動方式のモータ駆動回路である。すなわち、この駆動回路３ｉは、ＤＵＴＹ設定部３ｈから制御信号として入力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて直流電力をＰＷＭ電力に変換し、当該ＰＷＭ電力を駆動信号としてＥＷＧモータ２に出力する。

一方、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、上記速度制御部３ｇから入力される速度操作量に基づいて上記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生器である。また、このＤＵＴＹ設定部３ｈは、速度操作量にリミッタ処理を施す機能（ＤＵＴＹリミッタ）を有する。すなわち、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、速度操作量及びＤＵＴＹリミッタに基づいて、デューティ比の上限が制限されると共に速度操作量に応じたデューティ比（ＤＵＴＹ）を決定し、当該デューティ比に対応したＰＷＭ信号を生成する。

ここで、上記デューティ比は、最大値（上限）が例えば１００％であり、ＥＷＧバルブ１を閉じる場合のＥＷＧモータ２の回転方向（第１の回転方向）を正極性、またＥＷＧバルブ１を開く場合のＥＷＧモータ２の回転方向（第２の回転方向）を負極性をする両極性の量である。すなわち、上記デューティ比は、速度操作量に応じて±１００％の範囲内で変化する量である。なお、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、このようなデューティ比をゲイン設定部３ｊに出力する。

ゲイン設定部３ｊは、最終リフト量設定部３ｅから入力される最終目標リフト量、制御量変換部３ｂから入力される実リフト量及びＤＵＴＹ設定部３ｈから入力されるデューティ比（ＤＵＴＹ）に基づいて、位置制御部３ｆ及び速度制御部３ｇにおける各制御ゲインを設定する機能構成要素である。

このゲイン設定部３ｊは、ＥＷＧバルブ１のリフト量（開度）を比較的速く変化させる過渡部には比較的大きな制御ゲイン（第１の制御ゲイン）を設定し、ＥＷＧバルブ１のリフト量変化（開度変化）が比較的緩やかな定常部には比較的小さな制御ゲイン（第２の制御ゲイン）を設定する。また、このゲイン設定部３ｊは、ＥＷＧバルブ１を閉じる時とＥＷＧバルブ１を開く時とで異なる制御ゲインを設定する。なお、このゲイン設定部３ｊにおけるゲイン選定処理の詳細については、後述する動作説明で詳しく説明する。

次に、このように構成されたバルブシステム及びバルブ制御装置の動作について、図３及び図４をも参照して詳しく説明する。

本実施形態におけるＥＷＧ制御部３（バルブ制御装置）は、基本動作として目標リフト量（制御目標値）とセンサ信号（制御量）とに基づいて駆動信号（操作量）を生成することである。すなわち、ＥＷＧ制御部３は、目標リフト量とセンサ信号とに基づいてＥＷＧモータ２をフィードバック制御する。そして、このフィードバック制御の結果として、ＥＷＧモータ２に機械的に接続されたＥＷＧバルブ１の開度が目標リフト量に従って調節される。

最終リフト量設定部３ｅは、エンジンＥＣＵ（上位制御系）から入力される目標リフト量、全閉学習処理部３ｃから入力される長期学習値及び短期学習値並びに補正部３ｄから入力される補正リフト量に基づいて通常駆動用の最終目標リフト量を設定する。すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、方形波状の電圧信号である目標リフト量について、長期学習値及び短期学習値を用いることによりＥＷＧバルブ１を全閉させる際の立下り部及び全閉時のリフト量を指定するローレベル部を修正することにより最終目標リフト量を生成する。

より具体的には、最終リフト量設定部３ｅは、ＥＷＧバルブ１の弁体を弁座に対してソフトランディングさせる際の開始リフト量（ソフトランディング開始リフト量Ｌk）及び停止目標リフト量Ｌtを長期学習値、短期学習値及び規定値（定数）に基づいて以下のように設定する。
Ｌk＝長期学習値−短期学習値＋規定値
Ｌt＝長期学習値−短期学習値−規定値
そして、最終リフト量設定部３ｅは、補正部３ｄから順次入力される補正リフト量を監視し、当該補正リフト量が上記ソフトランディング開始リフト量Ｌkに一致すると、一定の傾斜（速度）で停止目標リフト量Ｌtに到達する制御目標値を出力する。

ここで、ソフトランディング開始リフト量Ｌk及び停止目標リフト量Ｌtは長期学習値、短期学習値及び規定値（定数）によって規定されるが、補正リフト量は、上述したように実リフト量と短期学習値との差分として与えられるものなので、ソフトランディング開始リフト量Ｌk及び停止目標リフト量Ｌtは、実質的には長期学習値及び規定値（定数）のみによって規定される量である。なお、補正リフト量ではなく実リフト量を取り込むように最終リフト量設定部３ｅを構成した場合には、ソフトランディング開始リフト量Ｌkは（長期学習値＋規定値）、また停止目標リフト量Ｌtは（長期学習値−規定値）となり、長期学習値及び規定値（定数）のみによって規定される。

一方、フィルタ部３ａは、リフトセンサ２ａから入力されるセンサ信号（アナログ信号）を順次サンプリングして検出電圧データ（デジタル信号）に変換し、当該検出電圧データにメディアンフィルタ処理を施す。このメディアンフィルタ処理によって検出電圧データに重畳しているセンサ信号に由来するノイズ成分が除去されるので、検出電圧データは、リフト量をより正確に示す信号となる。そして、上記メディアンフィルタ処理によってノイズが除去された検出電圧データ（電圧量）は、制御量変換部３ｂにおいてリフト量に変換されて全閉学習処理部３ｃ、補正部３ｄ及びゲイン設定部３ｊに出力される。

全閉学習処理部３ｃは、エンジンＥＣＵから入力されるＩＧ ＯＮ信号をトリガー信号として、エンジンが起動する度に制御量変換部３ｂから順次入力される実リフト量のうち、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際のリフト量を長期学習値として学習する。すなわち、全閉学習処理部３ｃは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判断し、またＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座する度に、その際の全閉リフト量を短期学習値として取得・更新する。
なお、全閉学習処理部３ｃは、エンジンの停止時に長期学習値を不揮発性メモリに保存し、次にエンジンが起動した際には、上記保存した長期学習値を短期学習値の初期値として出力する。

このような学習処理によって取得された長期学習値及び短期学習値のうち、長期学習値は最終リフト量設定部３ｅに提供されて、上述した最終目標リフト量の生成に利用され、一方、短期学習値は補正部３ｄに供給される。そして、補正部３ｄでは、実リフト量から短期学習値が減算されて補正リフト量が生成される。

そして、位置制御部３ｆは、最終目標リフト量と補正リフト量との差分に基づいて位置操作量を生成して速度制御部３ｇに出力し、当該速度制御部３ｇは、上記位置操作量と補正リフト量の微分値との差分に基づいて速度操作量を生成する。そして、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、デューティ比が上記速度操作量に応じて設定されたＰＷＭ信号を生成して駆動回路３ｉに出力し、当該駆動回路３ｉは、ＰＷＭ信号に応じた波高値の駆動信号を生成してＥＷＧモータ２を駆動する。なお、速度制御部３ｇには速度リミッタが設定され、またＤＵＴＹ設定部３ｈにはＤＵＴＹリミッタが設定されているので、ＥＷＧモータ２の最高回転速度は許容範囲内に確実に制限される。

以上がＥＷＧ制御部３（バルブ制御装置）の基本動作であるが、位置制御部３ｆが位置操作量を生成する際に用いる制御ゲイン（位置制御ゲイン）及び速度制御部３ｇが速度操作量を生成する際に用いる制御ゲイン（速度制御ゲイン）は、ゲイン設定部３ｊによって以下のように設定される。

すなわち、ゲイン設定部３ｊは、最終リフト量設定部３ｅから入力される最終目標リフト量と制御量変換部３ｂから入力される実リフト量とを減算処理することにより目実偏差を計算する（ステップＳ１）。そして、ゲイン設定部３ｊは、上記目実偏差に移動平均処理を施すことによりノイズを除去し（ステップＳ２）、さらに絶対値処理を施すことにより目実偏差の絶対値を計算する（ステップＳ３）。さらに、ゲイン設定部３ｊは、目実偏差の絶対値を所定の偏差しきい値（第１の偏差しきい値）と比較処理することにより、最終目標リフト量の過渡部と定常部とを判定する（ステップＳ４）。

ここで、比較処理Ｓ４にはヒステリシスが設定されている。すなわち、比較処理Ｓ４の論理値が「０」→「１」に遷移する場合の第１の偏差しきい値は、論理値が「１」→「０」に遷移する場合の第１の偏差しきい値とは異なる値に設定されている。このようなヒステリシスの設定は、目実偏差の絶対値が第１の偏差しきい値に対して近い値の場合において、目実偏差の絶対値の変動によって比較処理Ｓ４の論理値が変動することを抑制するためのものである。

過渡部とは、図４に示すように、最終目標リフト量においてＥＷＧバルブ１のリフト量（開度）を比較的速く変化させる部位であり、定常部とは、ＥＷＧバルブ１のリフト量（開度）変化が比較的緩やかな部位である。ゲイン設定部３ｊは、目実偏差の絶対値が第１の偏差しきい値以下の場合は最終目標リフト量の定常部と判定し、目実偏差の絶対値が第１の偏差しきい値よりも大きい場合は最終目標リフト量の過渡部と判定する。

すなわち、定常部では制御偏差が比較的小さいが、過渡部では制御遅れやオーバーシュート等が発生し易いので制御偏差が比較的大きい。このようなフィードバック制御における制御特性に鑑みて、ゲイン設定部３ｊは、目実偏差の絶対値を用いて定常部と過渡部とを識別する。

また、ゲイン設定部３ｊは、最終目標リフト量に移動平均処理を施すことにより最終目標リフト量の平均値を取得し（ステップＳ５）、この平均値に微分処理を施すことにより最終目標リフト量の変化量（目標変化量）を取得し（ステップＳ６）、さらに絶対値処理を施すことにより目標変化量の絶対値を計算する（ステップＳ７）。そして、ゲイン設定部３ｊは、目標変化量の絶対値を所定の目標変化量しきい値と比較処理することにより、目標変化量の大小を判定する（ステップＳ８）。なお、この比較処理Ｓ８にも、上述した比較処理Ｓ４と同様にヒステリシスが設定されている。

すなわち、ゲイン設定部３ｊは、目標変化量の絶対値が目標変化量しきい値以下の場合は目標変化量が比較的小さい値であると判定し、目標変化量の絶対値が目標変化量しきい値よりも大きい場合には、目標変化量が比較的大きい値であると判定する。目標変化量の絶対値が目標変化量しきい値以下の状態は、最終目標リフト量の変化が比較的小さい状態つまり上述した定常部の状態であり、目標変化量の絶対値が目標変化量しきい値よりも大きい状態は、最終目標リフト量の変化が比較的大きい状態つまり上述した過渡部の状態である。

さらに、ゲイン設定部３ｊは、実リフト量についても移動平均処理を施すことにより実リフト量の平均値を取得し（ステップＳ９）、この平均値に微分処理を施すことにより変化量（実変化量）を取得し（ステップＳ１０）、さらに絶対値処理を施すことにより実変化量の絶対値を計算する（ステップＳ１１）。そして、ゲイン設定部３ｊは、実変化量の絶対値を所定の実変化量しきい値と比較処理することにより、実変化量の大小を判定する（ステップＳ１２）。なお、この比較処理Ｓ１２にも、上述した比較処理Ｓ４、Ｓ８と同様にヒステリシスが設定されている。

すなわち、ゲイン設定部３ｊは、実変化量の絶対値が実変化量しきい値以下の場合は実変化量が比較的小さい値であると判定し、実変化量の絶対値が実変化量しきい値よりも大きい場合には、実変化量が比較的大きい値であると判定する。実変化量の絶対値が実変化量しきい値以下の状態は、実リフト量の変化が比較的小さい状態つまり上述した定常部の状態であり、実変化量の絶対値が実変化量しきい値よりも大きい状態は、実リフト量の変化が比較的大きい状態つまり上述した過渡部の状態である。

上述した３つの比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２の何れかによって、ＥＷＧモータ２のフィードバック制御における定常状態（最終目標リフト量の定常部）と過渡状態（最終目標リフト量の過渡部）とが識別される。例えば、各比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２の論理値は、何れも定常状態の場合に「０」であり、過渡状態の場合に「１」となる。ゲイン設定部３ｊは、このような比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２の論理値について論理和処理を行う（ステップＳ１３）。

また、ゲイン設定部３ｊは、目実偏差を第２の偏差しきい値と比較処理することにより、最終目標リフト量と実リフト量との大小関係を判定する（ステップＳ１４）。最終目標リフト量が実リフト量より大きい状態は、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにＥＷＧバルブ１の開度を上昇させる場合（ＥＷＧバルブ１を開ける場合）に相当する。最終目標リフト量が実リフト量以下である状態は、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにＥＷＧバルブ１の開度を下降させる場合（ＥＷＧバルブ１を閉じる場合）に相当する。すなわち、上記比較処理Ｓ１４によってＥＷＧバルブ１を開ける状態と閉める状態とが識別される。なお、図４における中間開度とは、ＥＷＧバルブ１が、全閉である時の開度と、全開である時の開度の間の開度を示す。

さらに、ゲイン設定部３ｊは、ＤＵＴＹ設定部３ｈから入力されるデューティ比（ＤＵＴＹ）をＤＵＴＹしきい値と比較処理することによりデューティ比の極性を評価し（ステップＳ１５）、当該比較処理の論理値に否定論理処理を施す（ステップＳ１６）。デューティ比は、上述したようにＥＷＧバルブ１を閉じる場合の正極性であり、またＥＷＧバルブ１を開く場合に負極性となる。上記比較処理Ｓ１５の論理値は、比較処理Ｓ１４の論理値に対して論理が反転した結果になる。したがって、否定論理処理Ｓ１６の論理値は、ＥＷＧバルブ１の開／閉に対して比較処理Ｓ１４の論理値と整合したものとなる。

ゲイン設定部３ｊは、このような比較処理Ｓ１４の論理値と否定論理処理Ｓ１６の論理値とを論理積処理する（ステップＳ１７）。この論理積処理Ｓ１７の論理値は、目実偏差に基づいてＥＷＧバルブ１が開く状態にあると判定された場合（比較処理Ｓ１４の論理値が「１」の場合）、かつ、デューティ比（ＤＵＴＹ）に基づいてＥＷＧバルブ１が開く状態にあると判定された場合（否定論理処理Ｓ１６の論理値が「１」の場合）に「１」となり、比較処理Ｓ１４あるいは／及び否定論理処理Ｓ１６の論理値が「０」の場合には「０」となる。

そして、ゲイン設定部３ｊは、上述した論理和処理Ｓ１３の論理値と論理積処理Ｓ１７の論理値とに基づいて位置制御ゲイン及び速度制御ゲインのゲイン選択処理を行う（ステップＳ１８）。すなわち、ゲイン設定部３ｊは、論理和処理Ｓ１３の論理値が示すＥＷＧモータ２のフィードバック制御の制御状態（定常状態あるいは過渡状態）及び論理積処理Ｓ１７の論理値が示すＥＷＧバルブ１の動作状態（開く状態あるいは閉じる状態）、つまり当該４つの状態に基づいて制御テーブル（２次元テーブル）を検索することにより、４つの状態に応じた位置制御ゲイン及び速度制御ゲインを選択する。なお、上記４つの状態は、最終目標リフト量について見た場合に、図４に示すように定常開部、定常閉部、過渡閉部、過渡開部に相当する。

ゲイン設定部３ｊは、上記ゲイン選択処理Ｓ１８において、過渡状態かつ閉じる状態の場合（過渡閉部）には、過渡状態では、最終目標リフト量に対する実リフト量の追従性を最も良好にする必要があるので、またエンジン排気の排圧に対抗する必要があるので、最も大きな位置制御ゲイン及び速度制御ゲインを設定する。また、ゲイン設定部３ｊは、過渡状態においてＥＷＧバルブ１を開く場合（過渡開部）には、上記過渡閉部よりも若干小さな位置制御ゲイン及び速度制御ゲインを設定する。

また、ゲイン設定部３ｊは、定常状態の場合（定常開部及び定常閉部）には、実リフト量（開度）の安定性を重視する、つまり実リフト量（開度）の微小変動を抑制するために、ＥＷＧバルブ１の動作状態（開く状態あるいは閉じる状態）に関わりなく、最も小さな位置制御ゲイン及び速度制御ゲインを設定する。さらに、ゲイン設定部３ｊは、定常状態の場合においてＥＷＧバルブ１を閉じる場合（定常閉部）には、定常状態の場合においてＥＷＧバルブ１を開く場合（定常開部）よりも若干大きな位置制御ゲイン及び速度制御ゲインを設定する。

このような本実施形態によれば、ＥＷＧバルブ１を開く場合と閉じる場合とで異なる位置制御ゲイン及び速度制御ゲインを設定するので、排気圧力の影響下であってもＥＷＧバルブ１の実リフト量（実開度）の最終目標リフト量（目標開度）に対する追従性を維持することができる。

また、本実施形態によれば、ＥＷＧバルブ１を開く場合よりも閉じる場合により大きな位置制御ゲイン及び速度制御ゲインを設定するので、排気圧力の影響下であってもＥＷＧバルブ１の開閉時において実リフト量（実開度）の最終目標リフト量（目標開度）に対する追従性を維持することができる。

また、本実施形態によれば、定常状態（定常部）の位置制御ゲイン及び速度制御ゲインに比較して過渡状態（過渡部）の位置制御ゲイン及び速度制御ゲインを高く設定するので、排気圧力の影響下であってもＥＷＧバルブ１の開閉時において実リフト量（実開度）の最終目標リフト量（目標開度）に対する追従性を維持することができる。

また、本実施形態によれば、ＥＷＧバルブ１を開く時において、定常状態（定常部）の位置制御ゲイン及び速度制御ゲインに比較して過渡状態（過渡部）の位置制御ゲイン及び速度制御ゲインを高く設定するので、排気圧力の影響下であってもＥＷＧバルブ１の実リフト量（実開度）の最終目標リフト量（目標開度）に対する追従性を維持することができる。

また、本実施形態によれば、３つの比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２の論理値を論理和処理Ｓ１３することによって過渡状態（過渡部）と定常状態（定常部）とを識別するので、比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２の何れか１つあるいは２つを用いる場合に比較して過渡状態と定常状態とを的確に識別することができる。なお、比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２の何れか１つを用いる場合には、比較処理Ｓ４を用いること、つまり最終目標リフト量と実リフト量との差分に基づいて過渡状態と定常状態とを識別することが信頼性（安定性）の観点から好ましい。さらに、比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２の何れか２つを用いる場合には、比較処理Ｓ４，Ｓ８を用いることが好ましい。

また、本実施形態によれば、比較処理Ｓ１４の論理値と否定論理処理Ｓ１６の論理値とを論理積処理Ｓ１７することによってＥＷＧバルブ１が開く状態とＥＷＧバルブ１が閉じる状態とを識別しているので、比較処理Ｓ１４の論理値あるいは否定論理処理Ｓ１６の論理値のいずれか一方を用いる場合に比較してＥＷＧバルブ１が開く状態とＥＷＧバルブ１が閉じる状態とを的確に識別することができる。なお、比較処理Ｓ１４の論理値あるいは否定論理処理Ｓ１６の論理値のいずれか一方を用いる場合には、否定論理処理Ｓ１６の論理値を用いること、つまりＤＵＴＹ設定部３ｈが計算したデューティ比（ＤＵＴＹ）を採用することが信頼性（安定性）の観点から好ましい。

さらに、本実施形態によれば、３つの比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２にヒステリシスが設定されているので、過渡状態と定常状態との識別結果が変動することを抑制することができる。したがって、位置制御ゲイン及び速度制御ゲインの頻繁な切替を抑制し、以ってＥＷＧバルブ１を安定制御することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、ＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）を制御対象バルブとしたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、エンジンにおけるＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）以外の各種バルブ、つまり各種の流量調節弁や開閉弁に適用可能である。

（２）上記実施形態では、制御状態の過渡状態と定常状態との識別に加えて、ＥＷＧバルブ１が開く状態と閉じる状態とを識別したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、必要に応じてＥＷＧバルブ１が開く状態と閉じる状態との識別を割愛してもよい。

（３）上記実施形態では、３つの比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２によって制御状態の過渡状態と定常状態とを識別したが、本発明はこれに限定されない。３つの比較処理Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１２の何れか１つあるいは２つを用いて過渡状態と定常状態とを識別してもよい。また、３つの比較処理Ｓ４に設定したヒステリシスについても必要に応じて割愛するか、あるいはノイズの影響を比較的受け難い比較処理Ｓ８のみとしてもよい。

（４）上記実施形態では、比較処理Ｓ１４と比較処理Ｓ１５とに基づいてＥＷＧバルブ１が開く状態と閉じる状態とを識別したが、本発明はこれに限定されない。比較処理Ｓ１４あるいは比較処理Ｓ１５の何れか一方に基づいてＥＷＧバルブ１が開く状態と閉じる状態とを識別してもよい。

１ ＥＷＧバルブ（バルブ）
２ ＥＷＧモータ（駆動機構）
２ａ リフトセンサ
３ ＥＷＧ制御部
３ａ フィルタ部
３ｂ 制御量変換部
３ｃ 全閉学習処理部
３ｄ 補正部
３ｅ 最終リフト量設定部
３ｆ 位置制御部
３ｇ 速度制御部
３ｈ ＤＵＴＹ設定部
３ｉ 駆動回路
３ｊ ゲイン設定部

Claims (5)

1. エンジンの過給機に設けられたウエストゲートバルブの実開度を示すセンサ信号及び前記ウエストゲートバルブの目標開度に基づいて前記ウエストゲートバルブの駆動機構をフィードバック制御するバルブ制御装置であって、
   前記ウエストゲートバルブを閉じる時と前記ウエストゲートバルブを開く時とで異なる制御ゲインを設定するゲイン設定部を備える
   ことを特徴とするバルブ制御装置。
2. 前記ゲイン設定部は、前記ウエストゲートバルブを閉じる時に相対的に大きい制御ゲインを設定し、前記ウエストゲートバルブを開く時には相対的に小さい制御ゲインを設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブ制御装置。
3. 前記ゲイン設定部は、前記ウエストゲートバルブを閉じる時に、前記目標開度の定常部に比較して前記目標開度の過渡部の制御ゲインを高く設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載のバルブ制御装置。
4. 前記ゲイン設定部は、前記ウエストゲートバルブを開く時、前記目標開度の定常部に比較して前記目標開度の過渡部の制御ゲインを高く設定する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のバルブ制御装置。
5. 前記ゲイン設定部は、前記ウエストゲートバルブの目標開度と実開度の偏差、前記ウエストゲートバルブの目標開度の微分値及び前記ウエストゲートバルブの実開度の微分値のうち少なくとも１つに基づいて前記目標開度における定常部と過渡部とを判定する
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のバルブ制御装置。

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