WO2016152960A1 - バルブ制御装置 - Google Patents

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WO2016152960A1
WO2016152960A1 PCT/JP2016/059327 JP2016059327W WO2016152960A1 WO 2016152960 A1 WO2016152960 A1 WO 2016152960A1 JP 2016059327 W JP2016059327 W JP 2016059327W WO 2016152960 A1 WO2016152960 A1 WO 2016152960A1
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valve
lift amount
ewg
gain
value
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PCT/JP2016/059327
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祥雄 北條
将智 吉田
洋一郎 式根
健介 山本
昌人 井上
Original Assignee
株式会社ケーヒン
本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a valve control device and a valve system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-064627 filed in Japan on March 26, 2015, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 listed below discloses a supercharging pressure control device for an internal combustion engine that properly learns the reference position of a wastegate valve and appropriately controls the supercharging pressure.
  • This supercharging pressure control device calculates the opening correction amount of the wastegate valve based on the deviation between the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure, and based on this opening correction amount, the fully closed learning of the wastegate valve is performed. The value is calculated after the engine warm-up is completed, and the target opening of the wastegate valve is calculated based on the opening correction amount, the fully closed learning value, and the base opening of the wastegate valve.
  • the WGV actuator that drives the wastegate valve is feedback controlled based on the actual opening of the wastegate valve.
  • Patent Document 2 below discloses a supercharging pressure control device for an engine with a supercharger. This supercharging pressure control device increases a feedback control gain during a transient state and decreases a control gain during a steady state. Control.
  • the wastegate valve reference position (fully closed position) is accurately grasped by acquiring the fully closed learning value of the wastegate valve on the condition that the engine is warmed up.
  • the followability of the actual opening to the target opening is influenced by the pressure of the engine exhaust to which the wastegate valve is exposed.
  • the aspect which concerns on this invention is made
  • a valve control device is based on a sensor signal indicating an actual opening degree of a wastegate valve provided in an engine supercharger and a target opening degree of the wastegate valve.
  • a valve control device that feedback-controls a drive mechanism, and includes a gain setting unit that sets different control gains when the waste gate valve is closed and when the waste gate valve is opened.
  • the gain setting unit sets a relatively large control gain when closing the wastegate valve, and sets a relatively small control gain when opening the wastegate valve. Also good.
  • the gain setting unit may set the control gain of the transient part of the target opening higher than the steady part of the target opening when closing the wastegate valve. Good.
  • the gain setting unit increases the control gain of the transient part of the target opening compared to the steady part of the target opening. It may be set.
  • the gain setting unit includes a deviation between the target opening and the actual opening of the wastegate valve, a differential value of the target opening of the wastegate valve, and the wastegate valve.
  • the steady portion and the transient portion at the target opening may be determined based on at least one of the differential values of the actual opening.
  • the valve system and the valve control device include an EWG valve 1, an EWG motor 2, and an EWG control unit 3.
  • EWG is an abbreviation for “Electric Waste Gate”.
  • the EWG valve 1 is a wastegate valve provided in a bypass path of engine exhaust gas in the supercharger, and adjusts the supercharging pressure of the combustion air supplied to the engine. That is, when the opening degree of the EWG valve 1 is increased, the supercharging pressure is decreased. On the other hand, when the opening degree of the EWG valve 1 is decreased, the supercharging pressure is increased.
  • Such an EWG valve 1 is mechanically connected to the EWG motor 2 via a predetermined coupling mechanism, and the opening degree is adjusted (operated) by the driving force of the EWG motor 2.
  • the supercharger is an auxiliary machine for the engine, and adjusts the supercharging pressure of the combustion air supplied to the engine together with the wastegate valve.
  • the opening degree of the EWG valve 1 is a physical quantity defined by the position (lift amount) of the valve body with respect to the valve seat in the EWG valve 1. That is, when the lift amount increases, that is, when the distance of the valve body to the valve seat increases, the opening degree of the EWG valve 1 increases. On the other hand, when the lift amount decreases, that is, when the distance of the valve body to the valve seat decreases. The opening degree of the EWG valve 1 is lowered.
  • the EWG motor 2 is an actuator that drives the EWG valve 1 and is, for example, a DC motor.
  • the EWG motor 2 includes a lift sensor 2a that outputs a voltage indicating the lift amount of the EWG valve 1 as a sensor signal (voltage signal).
  • Such an EWG motor 2 operates based on a drive signal input from the EWG control unit 3 to operate the opening degree of the EWG valve 1.
  • the EWG motor 2 constitutes the drive mechanism in the present embodiment together with the above-described coupling mechanism.
  • the sensor signal is an opening signal indicating the actual opening (actual lift amount) of the EWG valve 1 (waist gate valve).
  • the EWG control unit 3 is a valve control device in the present embodiment, and adjusts the opening degree of the EWG valve 1 by controlling the EWG motor 2.
  • the EWG control unit 3 is one control function element in the engine ECU.
  • the engine ECU 3 acquires various information (engine ECU information) from the upper control function elements constituting the upper control system in the engine ECU, and the sensor from the lift sensor 2a.
  • the EWG motor 2 is controlled by acquiring a signal and generating a drive signal based on the engine ECU information and the sensor signal. That is, the EWG control unit 3 adjusts the opening degree (lift amount) of the EWG valve 1 through the above-described drive mechanism that targets the EWG valve 1 and drives the EWG motor 2.
  • the engine ECU information is an instruction signal of an engine ECU provided outside the EWG control unit 3 or a signal indicating an operating state of the engine, such as a target lift amount, an IG ON signal, an engine water temperature signal, a water temperature sensor failure signal, etc. It is.
  • Such an EWG control unit 3 feedback-controls the EWG motor 2 based on the engine ECU information and the actual lift amount in the EWG valve 1.
  • the target lift amount is a control target value indicating the opening degree target of the EWG valve 1.
  • the IGON signal is a signal indicating the ON / OFF state of the ignition switch, that is, a start signal indicating the start state of the engine.
  • the engine water temperature signal is a signal indicating the engine coolant temperature detected by a water temperature sensor provided in the engine. Further, the water temperature sensor failure is a signal indicating that the water temperature sensor has failed.
  • the EWG control unit 3 includes a filter unit 3a, a control amount conversion unit 3b, a fully closed learning processing unit 3c, a correction unit 3d, a final lift amount setting unit 3e, and a position control unit. 3f, a speed control unit 3g, a DUTY setting unit 3h, a drive circuit 3i, and a gain setting unit 3j.
  • the “DUTY” is a term indicating a duty ratio.
  • the filter unit 3a converts a sensor signal input from the lift sensor 2a, that is, an analog voltage signal into a digital signal (detected voltage data), and performs median filter processing (digital signal processing) on the digital signal to control amount conversion unit Output to 3b.
  • the median filter process is a filter process that removes noise by extracting a median value for each predetermined number of data from detection voltage data that is time-series data.
  • the lift sensor 2a that outputs the sensor signal is easily superposed with various noises due to the relationship provided in the EWG motor 2 attached to the engine. However, the filter unit 3a removes such noises and removes the actual lift amount (actual opening degree). ) Is output to the controlled variable conversion unit 3b.
  • moving average processing is generally used for digital signal processing for removing noise.
  • the filter unit 3a employs median filter processing.
  • a speed control unit 3g is provided in addition to the position control unit 3f, but the speed control unit 3g is superimposed on the actual lift amount in order to calculate the speed control amount using a differential value of the actual lift amount. Susceptible to noise.
  • median filter processing is employed instead of moving average processing because of such a speed control unit 3g.
  • Control amount converter 3b converts the detected voltage data (voltage amount) into an actual lift amount.
  • the control amount conversion unit 3b includes, for example, a conversion table indicating a relationship between detected voltage data (voltage amount) and actual lift amount (position), and extracts an actual lift amount corresponding to the detected voltage data based on the conversion table. And output to the fully closed learning processing unit 3c.
  • a conversion equation indicating the relationship between the detected voltage data and the actual lift amount may be stored in advance, and the actual lift amount corresponding to the detected voltage data may be extracted based on the conversion equation.
  • the fully closed learning processing unit 3c is a functional component that learns the actual lift amount (seat position) when the valve body of the EWG valve 1 is seated on the valve seat as the fully closed lift amount.
  • the fully closed lift amount varies according to the temperature of the EWG valve 1 and cannot be treated as a fixed value. Due to such circumstances, the fully closed learning processing unit 3c is used when the valve body of the EWG valve 1 is seated on the valve seat based on the IG ON signal and the actual lift amount input from the control amount conversion unit 3b.
  • the actual lift amount (sitting position) is learned as the fully closed lift amount.
  • the fully closed lift amount has a long-term learning value and a short-term learning value.
  • the long-term learning value is a learning value acquired every time the engine is started, while the short-term learning value is a learning value acquired every time the valve body is seated. That is, when the fully closed learning processing unit 3c determines that the engine is started based on the IG ON signal, the fully closed lift amount when the valve body of the EWG valve 1 is first seated after starting the engine is determined as a long-term learning value.
  • the fully-closed learning processing unit 3c stores the fully-closed lift amount at that time as a short-term learned value every time the valve body of the EWG valve 1 is seated on the valve seat, regardless of the start of the engine.
  • the fully-closed learning processing unit 3c acquires a long-term learning value by using an IG ⁇ ON signal indicating engine startup in addition to the actual lift amount input from the control amount conversion unit 3b, and also controls the control amount conversion unit 3b.
  • the short-term learning value is acquired based only on the actual lift amount input from.
  • the fully closed learning processing unit 3c outputs the long-term learning value and the short-term learning value to the final lift amount setting unit 3e, and outputs only the short-term learning value to the correction unit 3d.
  • the correction unit 3d is a functional component that corrects the actual lift amount input from the control amount conversion unit 3b based on the short-term learning value input from the fully closed learning processing unit 3c. That is, the correction unit 3d calculates a lift amount (corrected lift amount) based on the short-term learned value by taking a difference between the actual lift amount and the short-term learned value, and uses the corrected lift amount as the position control unit 3f and Output to the speed controller 3g.
  • the final lift amount setting unit 3e is a target lift amount input from the engine ECU as one of the engine ECU information, a long-term learning value and a short-term learning value input from the fully closed learning processing unit 3c, and a correction unit 3d.
  • the final target lift amount (control target value) is set based on the corrected lift amount.
  • the target lift amount is a signal that designates the lift amount (opening degree) of the EWG valve 1 as a square-wave voltage value.
  • the final lift amount setting unit 3e applies a specific process to the target lift amount when the valve body of the EWG valve 1 is seated on the valve seat with respect to such a target lift amount. A final target lift amount that can be soft-landed is generated.
  • the final lift amount setting unit 3e divides the period from the start of movement (lowering with respect to the valve seat) until the valve body is seated until the seat is seated into two periods, the previous period and the subsequent period. In the previous period, the final target lift amount is generated so that the valve body is moved at a maximum speed in the previous period, and the valve body is moved relatively gently to softly land on the valve seat.
  • the final lift amount setting unit 3e sets a switching point (soft landing start lift amount) between the previous period and the subsequent period and a final stop target lift amount of the valve body based on the long-term learning value and the short-term learning value. .
  • the position control unit 3f generates a position operation amount and outputs it to the speed control unit 3g.
  • the position control unit 3f uses a known PID for the difference between the final target lift amount (control target value) input from the final lift amount setting unit 3e and the corrected lift amount (control amount) input from the correction unit 3d.
  • a position operation amount is generated by performing processing.
  • the control gain of the PID process in the position control unit 3f is set by the gain setting unit 3j.
  • the speed control unit 3g generates a speed operation amount based on the position operation amount input from the position control unit 3f and the correction lift amount input from the correction unit 3d, and outputs the speed operation amount to the DUTY setting unit 3h. That is, the speed control unit 3g performs a limiter process on the position operation amount input from the position control unit 3f, and performs a differentiation process on the correction lift amount input from the correction unit 3d.
  • the speed control unit 3g generates a speed operation amount by performing a known PID process on the difference between the position operation amount after the limiter process and the lift speed obtained by the differentiation process.
  • the control gain of the PID process in the speed control unit 3g is also set by the gain setting unit 3j in the same manner as the control gain in the position control unit 3f.
  • the drive circuit 3i is a pulse drive type motor drive circuit. That is, the drive circuit 3i converts DC power into PWM power based on a PWM (Pulse Width Modulation) signal input as a control signal from the DUTY setting unit 3h, and outputs the PWM power to the EWG motor 2 as a drive signal. To do.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the DUTY setting unit 3h is a PWM signal generator that generates the PWM signal based on the speed operation amount input from the speed control unit 3g. Further, the DUTY setting unit 3h has a function (DUTY limiter) for performing a limiter process on the speed operation amount. That is, the DUTY setting unit 3h determines the duty ratio (DUTY) corresponding to the speed operation amount while limiting the upper limit of the duty ratio based on the speed operation amount and the DUTY limiter, and outputs a PWM signal corresponding to the duty ratio. Is generated.
  • DUTY duty ratio
  • the duty ratio has a maximum value (upper limit) of, for example, 100%, and the rotation direction (first rotation direction) of the EWG motor 2 when the EWG valve 1 is closed is positive, and the EWG valve 1 is opened.
  • the rotational direction (second rotational direction) of the EWG motor 2 is a bipolar amount having a negative polarity. That is, the duty ratio is an amount that changes within a range of ⁇ 100% according to the speed operation amount.
  • the DUTY setting unit 3h outputs such a duty ratio to the gain setting unit 3j.
  • the gain setting unit 3j is based on the final target lift amount input from the final lift amount setting unit 3e, the actual lift amount input from the control amount conversion unit 3b, and the duty ratio (DUTY) input from the DUTY setting unit 3h. These are functional components for setting each control gain in the position control unit 3f and the speed control unit 3g.
  • the gain setting unit 3j sets a relatively large control gain (first control gain) in a transient part that changes the lift amount (opening) of the EWG valve 1 relatively quickly, and changes the lift amount of the EWG valve 1.
  • a relatively small control gain (second control gain) is set in the steady portion where the (opening degree change) is relatively gentle.
  • the gain setting unit 3j sets different control gains when the EWG valve 1 is closed and when the EWG valve 1 is opened. The details of the gain selection process in the gain setting unit 3j will be described in detail in the operation description to be described later.
  • the EWG control unit 3 (valve control device) in the present embodiment is to generate a drive signal (operation amount) based on a target lift amount (control target value) and a sensor signal (control amount) as a basic operation. That is, the EWG control unit 3 performs feedback control of the EWG motor 2 based on the target lift amount and the sensor signal. As a result of this feedback control, the opening degree of the EWG valve 1 mechanically connected to the EWG motor 2 is adjusted according to the target lift amount.
  • the final lift amount setting unit 3e is a target lift amount input from the engine ECU (upper control system), a long-term learning value and a short-term learning value input from the fully closed learning processing unit 3c, and a correction lift input from the correction unit 3d. Based on the amount, the final target lift amount for normal driving is set. That is, the final lift amount setting unit 3e uses the long-term learning value and the short-term learning value for the target lift amount, which is a square-wave voltage signal, so that the falling portion and the fully closed time when the EWG valve 1 is fully closed are used. The final target lift amount is generated by correcting the low level portion that specifies the lift amount.
  • the final lift amount setting unit 3e sets the start lift amount (soft landing start lift amount Lk) and the target stop lift amount Lt when the valve body of the EWG valve 1 is soft landing with respect to the valve seat for a long period of time. Based on the learning value, the short-term learning value, and the specified value (constant), settings are made as follows.
  • the final lift amount setting unit 3e monitors the correction lift amount sequentially input from the correction unit 3d, and When the corrected lift amount coincides with the soft landing start lift amount Lk, a control target value that reaches the stop target lift amount Lt with a constant inclination (speed) is output.
  • the soft landing start lift amount Lk and the stop target lift amount Lt are defined by the long-term learning value, the short-term learning value, and the specified value (constant), but the corrected lift amount is the actual lift amount and the short-term learning as described above.
  • the soft landing start lift amount Lk and the stop target lift amount Lt are substantially defined by only the long-term learning value and the specified value (constant).
  • the filter unit 3a sequentially samples the sensor signal (analog signal) input from the lift sensor 2a and converts it into detection voltage data (digital signal), and performs median filtering on the detection voltage data. Since the noise component derived from the sensor signal superimposed on the detection voltage data is removed by the median filter processing, the detection voltage data becomes a signal indicating the lift amount more accurately.
  • the detected voltage data (voltage amount) from which noise has been removed by the median filter processing is converted into a lift amount by the control amount conversion unit 3b and output to the fully closed learning processing unit 3c, the correction unit 3d, and the gain setting unit 3j. Is done.
  • the fully closed learning processing unit 3c uses the IG ON signal input from the engine ECU as a trigger signal, and the valve body of the EWG valve 1 out of the actual lift amount sequentially input from the control amount conversion unit 3b every time the engine is started. Is learned as a long-term learning value. That is, the fully closed learning processing unit 3c determines the engine start based on the IG ON signal, and every time the valve body of the EWG valve 1 is seated on the valve seat, the fully closed lift amount at that time is a short-term learning value.
  • the fully closed learning processing unit 3c stores the long-term learning value in the nonvolatile memory when the engine is stopped, and outputs the stored long-term learning value as the initial value of the short-term learning value when the engine is next started. To do.
  • the long-term learning value is provided to the final lift amount setting unit 3e and used for generating the above-described final target lift amount.
  • the value is supplied to the correction unit 3d.
  • the corrected lift amount is generated by subtracting the short-term learning value from the actual lift amount.
  • the position control unit 3f generates a position operation amount based on the difference between the final target lift amount and the corrected lift amount, and outputs the position operation amount to the speed control unit 3g.
  • the speed control unit 3g corrects the position operation amount and the correction.
  • a speed manipulated variable is generated based on the difference from the differential value of the lift amount.
  • the DUTY setting unit 3h generates a PWM signal whose duty ratio is set according to the speed operation amount and outputs the PWM signal to the drive circuit 3i.
  • the drive circuit 3i has a peak value drive signal according to the PWM signal.
  • the EWG motor 2 is driven. Since a speed limiter is set in the speed control unit 3g and a DUTY limiter is set in the DUTY setting unit 3h, the maximum rotation speed of the EWG motor 2 is reliably limited within an allowable range.
  • the above is the basic operation of the EWG control unit 3 (valve control device).
  • the control gain (position control gain) used when the position control unit 3f generates the position operation amount and the speed control unit 3g generate the speed operation amount.
  • the control gain (speed control gain) used for this is set by the gain setting unit 3j as follows.
  • the gain setting unit 3j calculates the actual deviation by subtracting the final target lift amount input from the final lift amount setting unit 3e and the actual lift amount input from the control amount conversion unit 3b (Step S1). S1). Then, the gain setting unit 3j removes noise by performing a moving average process on the actual deviation (step S2), and further calculates an absolute value of the actual deviation by performing an absolute value process (step S3). . Further, the gain setting unit 3j determines the transient part and the steady part of the final target lift amount by comparing the absolute value of the actual deviation with a predetermined deviation threshold value (first deviation threshold value). (Step S4).
  • hysteresis is set in the comparison process S4. That is, the first deviation threshold value when the logical value of the comparison process S4 changes from “0” to “1” is the first deviation threshold value when the logical value changes from “1” to “0”. It is set to a value different from the threshold value.
  • the hysteresis is set in such a manner that the logical value of the comparison process S4 varies depending on the variation of the absolute value of the actual deviation when the absolute value of the actual deviation is close to the first deviation threshold value. It is for suppressing.
  • the transient part is a part that changes the lift amount (opening) of the EWG valve 1 relatively quickly in the final target lift amount
  • the steady part is the lift amount (open) of the EWG valve 1.
  • the degree of change is relatively slow.
  • the gain setting unit 3j determines that the final target lift amount is a steady part, and the absolute value of the actual deviation is greater than the first deviation threshold. Is also determined to be a transitional portion of the final target lift amount.
  • the gain setting unit 3j identifies the steady part and the transient part using the absolute value of the actual deviation.
  • the gain setting unit 3j obtains an average value of the final target lift amount by performing a moving average process on the final target lift amount (step S5), and performs a differentiation process on the average value to obtain the final target lift amount.
  • a change amount (target change amount) is acquired (step S6), and an absolute value process is further performed to calculate an absolute value of the target change amount (step S7).
  • the gain setting unit 3j determines the magnitude of the target change amount by comparing the absolute value of the target change amount with a predetermined target change threshold value (step S8). In this comparison process S8, hysteresis is set as in the comparison process S4 described above.
  • the gain setting unit 3j determines that the target change amount is a relatively small value when the absolute value of the target change amount is less than or equal to the target change threshold value, and the absolute value of the target change amount is the target change amount.
  • the target change amount is a relatively large value.
  • a state in which the absolute value of the target change amount is equal to or smaller than the target change amount threshold value is a state in which the change in the final target lift amount is relatively small, that is, the above-described steady state, and the absolute value of the target change amount is the target change amount.
  • the state larger than the threshold value is a state where the change in the final target lift amount is relatively large, that is, the state of the transitional portion described above.
  • the gain setting unit 3j also obtains an average value of the actual lift amount by performing a moving average process on the actual lift amount (step S9), and performs a differentiation process on the average value to obtain a change amount (actual change amount). ) Is obtained (step S10), and the absolute value of the actual change amount is calculated by further performing absolute value processing (step S11). Then, the gain setting unit 3j determines the magnitude of the actual change amount by comparing the absolute value of the actual change amount with a predetermined actual change threshold value (step S12). In this comparison process S12, hysteresis is set as in the comparison processes S4 and S8 described above.
  • the gain setting unit 3j determines that the actual change amount is a relatively small value when the absolute value of the actual change amount is equal to or less than the actual change amount threshold value, and the absolute value of the actual change amount is the actual change amount.
  • the absolute value of the actual change amount is a relatively large value.
  • a state in which the absolute value of the actual change amount is equal to or less than the actual change amount threshold value is a state in which the change in the actual lift amount is relatively small, that is, the above-described steady state state, and the absolute value of the actual change amount is the actual change amount threshold.
  • the state larger than the value is a state where the change in the actual lift amount is relatively large, that is, the state of the transitional portion described above.
  • the steady state (the steady part of the final target lift amount) and the transient state (the transient part of the final target lift amount) and the transient state in the feedback control of the EWG motor 2 are identified by any of the three comparison processes S4, S8, S12 described above.
  • the logical values of the comparison processes S4, S8, and S12 are all “0” in the steady state and “1” in the transient state.
  • the gain setting unit 3j performs a logical sum process on the logical values of the comparison processes S4, S8, and S12 (step S13).
  • the gain setting unit 3j determines the magnitude relationship between the final target lift amount and the actual lift amount by comparing the actual deviation with the second deviation threshold value (step S14).
  • the state where the final target lift amount is larger than the actual lift amount corresponds to the case where the opening degree of the EWG valve 1 is increased (when the EWG valve 1 is opened) as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  • the state where the final target lift amount is equal to or less than the actual lift amount corresponds to the case where the opening degree of the EWG valve 1 is lowered (when the EWG valve 1 is closed) as shown in FIGS. That is, the comparison process S14 distinguishes the state where the EWG valve 1 is opened and the state where it is closed.
  • the intermediate opening in FIG. 4 indicates an opening between the opening when the EWG valve 1 is fully closed and the opening when the EWG valve 1 is fully open.
  • the gain setting unit 3j evaluates the polarity of the duty ratio by comparing the duty ratio (DUTY) input from the DUTY setting unit 3h with the DUTY threshold value (step S15), and the logical value of the comparison process Is subjected to negative logic processing (step S16).
  • the duty ratio has a positive polarity when the EWG valve 1 is closed as described above, and has a negative polarity when the EWG valve 1 is opened.
  • the logical value of the comparison process S15 is a result obtained by inverting the logic with respect to the logical value of the comparison process S14. Therefore, the logical value of the negative logic process S16 is consistent with the logical value of the comparison process S14 for the opening / closing of the EWG valve 1.
  • the gain setting unit 3j performs a logical product process on the logical value of the comparison process S14 and the logical value of the negative logic process S16 (step S17).
  • the logical value of the logical product processing S17 is determined when it is determined that the EWG valve 1 is in an open state based on the actual deviation (when the logical value of the comparison processing S14 is “1”) and the duty ratio (DUTY) ), It is determined that the EWG valve 1 is in an open state (when the logic value of the negative logic process S16 is “1”), and becomes “1”, and the logic of the comparison process S14 and / or the negative logic process S16 When the value is “0”, it is “0”.
  • the gain setting unit 3j performs a gain selection process of the position control gain and the speed control gain based on the logical value of the logical sum process S13 and the logical value of the logical product process S17 (step S18). That is, the gain setting unit 3j controls the feedback control state (steady state or transient state) of the EWG motor 2 indicated by the logical value of the logical sum processing S13 and the operation state of the EWG valve 1 indicated by the logical value of the logical product processing S17 ( The position control gain and the speed control gain corresponding to the four states are selected by searching the control table (two-dimensional table) based on the four states. Note that the above four states correspond to a steady opening portion, a steady closing portion, a transient closing portion, and a transient opening portion as shown in FIG. 4 when viewed with respect to the final target lift amount.
  • the gain setting unit 3j needs to make the followability of the actual lift amount with respect to the final target lift amount the best in the transient state in the transient state and the closed state (transient closed portion). Since there is a need to counter the exhaust pressure of the engine exhaust, the largest position control gain and speed control gain are set. In addition, when the EWG valve 1 is opened in a transient state (transient open part), the gain setting part 3j sets a position control gain and a speed control gain that are slightly smaller than those of the transient close part.
  • the gain setting unit 3j places importance on the stability of the actual lift amount (opening degree) in the steady state (steady opening part and steady closing part). In order to suppress it, the smallest position control gain and speed control gain are set regardless of the operation state (open state or close state) of the EWG valve 1. Furthermore, when the EWG valve 1 is closed in the steady state (steady closed portion), the gain setting unit 3j has a slightly larger position control gain than when the EWG valve 1 is opened in the steady state (steady open portion). And set the speed control gain.
  • the position control gain and the speed control gain which are different depending on whether the EWG valve 1 is opened or closed are set, the actual lift amount of the EWG valve 1 even under the influence of the exhaust pressure.
  • the followability with respect to the final target lift amount (target opening degree) of (actual opening degree) can be maintained.
  • the position control gain and the speed control gain are set larger when the EWG valve 1 is closed than when the EWG valve 1 is opened, even when the EWG valve 1 is opened or closed even under the influence of the exhaust pressure.
  • the followability of the lift amount (actual opening) with respect to the final target lift amount (target opening) can be maintained.
  • the position control gain and the speed control gain in the transient state are set higher than the position control gain and the speed control gain in the steady state (steady part). Even under the influence, the followability of the actual lift amount (actual opening) with respect to the final target lift amount (target opening) can be maintained when the EWG valve 1 is opened and closed.
  • the position control gain and speed control gain in the transient state are compared with the position control gain and speed control gain in the steady state (steady part). Since it is set high, the followability of the actual lift amount (actual opening) of the EWG valve 1 to the final target lift amount (target opening) can be maintained even under the influence of the exhaust pressure.
  • the logical state of the three comparison processes S4, S8, and S12 is logically processed S13, so that the transient state (transient part) and the steady state (steady part) are identified. Compared to the case of using any one or two of S4, S8, and S12, the transient state and the steady state can be accurately identified.
  • the comparison process S4 is used, that is, the transient state and the steady state are identified based on the difference between the final target lift amount and the actual lift amount. Is preferable from the viewpoint of reliability (stability).
  • the logical value of the comparison process S14 and the logical value of the negative logic process S16 are subjected to a logical product process S17 to identify the state in which the EWG valve 1 is opened and the state in which the EWG valve 1 is closed. Therefore, the state in which the EWG valve 1 is open and the state in which the EWG valve 1 is closed can be accurately identified as compared with the case where either the logical value of the comparison process S14 or the logical value of the negative logic process S16 is used. .
  • the logical value of the negative logic process S16 is used, that is, the duty ratio (DUTY) calculated by the DUTY setting unit 3h. Is preferable from the viewpoint of reliability (stability).
  • the EWG valve 1 (waist gate valve) is the control target valve, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to various valves other than the EWG valve 1 (waist gate valve) in the engine, that is, various flow control valves and on-off valves.
  • the EWG valve 1 in addition to identifying the transient state and the steady state of the control state, the EWG valve 1 is identified as being open and closed, but the present invention is not limited to this. That is, the identification between the opened state and the closed state of the EWG valve 1 may be omitted as necessary.
  • the transient state and the steady state of the control state are identified by the three comparison processes S4, S8, and S12, but the present invention is not limited to this.
  • the transient state and the steady state may be identified using any one or two of the three comparison processes S4, S8, and S12.
  • the hysteresis set in the three comparison processes S4 may be omitted as necessary, or only the comparison process S8 that is relatively less susceptible to noise may be used.
  • the EWG valve 1 is identified as being opened and closed based on the comparison process S14 and the comparison process S15 in the above embodiment, the present invention is not limited to this. Based on either the comparison process S14 or the comparison process S15, the EWG valve 1 may be identified as being opened and closed.

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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

バルブ制御装置
　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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