(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気路に設けられたスロットルバルブと、
前記内燃機関の排気路に設けられたタービンと、前記スロットルバルブの上流側に設けられ、前記タービンと一体に回転する圧縮機とを有する過給機と、
前記タービンを迂回するバイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブと、
モータと、前記モータによりギア結合を介して直線方向に駆動されるロッドとを備え、前記ロッドにより前記ウェイストゲートバルブを駆動することにより前記バイパス通路の流路断面積を変更するウェイストゲートバルブ駆動部と、
前記ウェイストゲートバルブ駆動部の可変量を検出する開度センサと、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、
を備えた内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に応じて、目標ウェイストゲートバルブ開度を設定し、
前記検出した前記内燃機関の回転数と前記設定した目標ウェイストゲートバルブ開度に応じて、前記内燃機関に対する過給が不要かどうか判定し、
前記過給が不要と判定した場合に、前記ウェイストゲートバルブが所望の開度となったとき前記ウェイストゲートバルブ駆動部に対する駆動電流を停止させる、
ことを特徴とする内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関のアクセル開度を検出するアクセル開度検出部と、
前記内燃機関の回転数と前記アクセル開度から目標過給圧を算出する目標過給圧算出部と、
を備え、
前記検出した回転数と前記算出した目標過給圧に応じて、前記目標ウェイストゲートバルブ開度を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関のアクセル開度を検出するアクセル開度検出部と、
前記内燃機関の回転数と前記アクセル開度から前記内燃機関の要求トルクを算出する要求トルク算出部と、
を備え、
前記検出した回転数と前記算出した要求トルクに応じて、前記目標ウェイストゲートバルブ開度を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ制御装置。
【請求項４】
駆動電流停止判定オフセット値算出手段を備え、
前記設定された目標ウェイストゲートバルブ開度に応じて駆動電流停止判定のオフセット値が変更される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載のウェイストゲートバルブ制御装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ターボチャージャ等の過給機を備えた内燃機関に設けられたウェイストゲートバルブ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の出力を向上させること等を目的として、内燃機関の吸気路にターボチャージャを設け、吸気路内の吸気をターボチャージャにより過給して内燃機関へ供給するようにした技術が知られている。ターボチャージャは、内燃機関の排気ガスによりタービンを回転させて内燃機関へ供給する空気を加圧するものであるが、内燃機関が高回転高負荷の状態にあると、必要以上に過給圧が増加して内燃機関を破損させる恐れがある。
【０００３】
そこで、通常、タービンへ供給する排気ガスの一部をバイパスさせる排気バイパス路を排気路に設け、この排気バイパス路に分流する排気ガスのバイパス量を、排気バイパス路に設けたウェイストゲートバルブ（以下、Ｗ／Ｇバルブと称することもある）により制御することによりタービンへの排ガスの流入量を調節し、内燃機関への吸気圧（過給圧）を適正レベルに制御するようにしている。
【０００４】
一般に、Ｗ／Ｇバルブは、正圧式アクチュエータを用いて駆動される。このアクチュエータは、内燃機関の吸気路、特に圧力が上昇するスロットルバルブの上流側の吸気路と連結されており、内燃機関の吸気路の圧力が大気圧より大きくなるとアクチュエータの動作が可能となるように構成されている。通常、Ｗ／Ｇバルブは、アクチュエータの動作が可能となるまでは閉位置に保持される。
【０００５】
前述のように構成された従来のＷ／Ｇバルブ制御装置の構成では、内燃機関の吸気路の圧力が高まらなければ、Ｗ／Ｇバルブを操作することができず、吸気路の圧力が所定以下のときは、Ｗ／Ｇバルブの開度変更要求があってもＷ／Ｇバルブを操作することができなかった。
【０００６】
そこで、近年、Ｗ／Ｇバルブを電動機により駆動する電動Ｗ／Ｇ駆動方式とし、吸気路の圧力の如何によらず、必要なときにＷ／Ｇバルブを操作してターボチャージャによる過給を制限し、燃費の改善を図るシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の装置によれば、内燃機関の負荷が軽負荷の場合に、Ｗ／Ｇバルブの開度を大きくすることで、排気圧力を低下させ、ターボチャージャのポンプ損失を低減し、燃費向上に寄与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７４８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された従来のＷ／Ｇバルブは、電流により制御されるようにされているため、目標となる開度位置で固定する場合に通電が必要となり、特許文献１には消費電力に関する記載がないものの、いままで不要であった電力が消費される可能性がある。また、特許文献１にはＷ／Ｇバルブ開度を５０〜８０［％］（０［％］が全閉、１００［％］が全開）で制御することが望ましいとの記述があるが、軽負荷時（排気流量が低流量時）には２０［％］以下の開度で制御すると過給圧が上がりやすいことが実験的に確認されており、特に過渡時にはＷ／Ｇバルブを全閉として過給することで応答性が向上することが考えられる。しかし、前述の従来の装置の構成では、通常、Ｗ／Ｇバルブを開き側で制御するため、過渡時にＷ／Ｇバルブを全閉するまでのＷ／Ｇバルブの開度変化時間が長くなる恐れがある。
【０００９】
この発明は、従来の電動Ｗ／Ｇバルブ制御装置に於ける前述のような課題を解消することを目的としてなされたものであり、高応答性を確保すると共に、消費電力を低減することができる電動Ｗ／Ｇバルブ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置は、
内燃機関の吸気路に設けられたスロットルバルブと、
前記内燃機関の排気路に設けられたタービンと、前記スロットルバルブの上流側に設けられ、前記タービンと一体に回転する圧縮機とを有する過給機と、
前記タービンを迂回するバイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブと、
モータと、前記モータによりギア結合を介して直線方向に駆動されるロッドとを備え、前記ロッドにより前記ウェイストゲートバルブを駆動することにより前記バイパス通路の流路断面積を変更するウェイストゲートバルブ駆動部と、
前記ウェイストゲートバルブ駆動部の可変量を検出する開度センサと、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、
を備えた内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に応じて、目標ウェイストゲートバルブ開度を設定し、
前記検出した前記内燃機関の回転数と前記設定した目標ウェイストゲートバルブ開度に応じて、前記内燃機関に対する過給が不要かどうか判定し、
前記過給が不要と判定した場合に、前記ウェイストゲートバルブが所望の開度となったとき前記ウェイストゲートバルブ駆動部に対する駆動電流を停止させる、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置によれば、内燃機関の運転状態に応じて、目標ウェイストゲートバルブ開度を設定し、検出した内燃機関の回転数と設定した目標ウェイストゲートバルブ開度に応じて、内燃機関に対する過給が不要かどうか判定し、過給が不要と判定した場合に、ウェイストゲートバルブが所望の開度となったときウェイストゲートバルブ駆動部に対する駆動電流を停止させるように構成されているので、過給不要と判断した際に、ウェイストゲートバルブを全開位置から全閉位置側に設定することで過渡要求時におけるウェイストゲートバルブの変化時間を低減し、更にウェイストゲートバルブ駆動部の駆動電流の供給を停止することで消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置が適用される、内燃機関の構成の一例を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置のブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に用いる目標過給圧のマップである。
【図５】この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に用いる目標ウェイストゲートバルブ開度のマップである。
【図６】この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に於ける、駆動電流停止オフセット値のテーブルである。
【図７】この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に於ける、目標ウェイストゲートバルブ開度と電動ウェイストゲートバルブアクチュエータの駆動電流の動きを示す波形図である。
【図８】この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置のブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に用いる要求トルクのマップである。
【図１１】この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に用いる目標ウェイストゲートバルブ開度のマップである。
【図１２】この発明の実施の形態１及び２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に適用される電動ウェイストゲートバルブチュエータの構成を示す構成図である。
【図１３】図１２に示すウェイストゲートバルブアクチュエータに於ける過給圧と排気流量の関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置について説明する。図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置が適用される、内燃機関の構成の一例を示す構成図である。図１に於いて、内燃機関１００には外気がエアクリーナー１を通り導入される。導入された外気は、コンプレッサ２が回転することにより過給される。コンプレッサ２は、タービン軸３を介して排気タービン４に接続されている。
【００１４】
排気タービン４は、内燃機関１０の排気ガスのエネルギーによって回転する。コンプレッサ２により過給された外気は、インタークーラー５を通り、吸気量を調節するスロットルバルブ６、サージタンク７を経てインジェクタ８からの燃料噴射により混合気となり、吸気バルブ９を通って燃焼室１０に吸気される。この外気が吸入される通路上には、コンプレッサ２の上流と下流を接続したバイパス通路の流量を制御するエアバイパスバルブ１１、スロットルバルブ６の上流部の圧力（コンプレッサ２の下流側の圧力）を測定するスロットルバルブ上流圧センサ１２、サージタンク７内の圧力を計測する吸気管内圧センサ１３が配設されている。
【００１５】
ここで、内燃機関１００は、スロットルバルブ上流圧センサ１２の出力と吸気管内圧センサ１３の出力から求める圧力比と、スロットルバルブ６の開度から求める有効開口面積から吸気量を推定するようにシステム構成されている。スロットルバルブ上流圧センサ１２を設けていることで、吸気量を推定する精度が高まる。
【００１６】
燃焼室１０に吸気された混合気は、点火プラグ１４により点火され燃焼ガスとなる。燃焼室１０にはピストン１５が存在し、ピストン１５にはクランク軸１６が接続されている。燃焼ガスによってピストン１５が燃焼室１０内を往復運動することによりクランク軸１６は回転させられる。クランク軸１６には図示しないクランクプレートが取り付けられている。クランクプレートには突起設けられており、クランク角検出センサ１７はこの突起を検出することによりクランク軸１６の回転数やクランク角度位置を検出する。
【００１７】
燃焼室１０の燃焼ガスは、排気バルブ１８を通って排気される。排気タービン４は、排気された排気ガスにより駆動されて回転し、タービン軸３を介してコンプレッサ２を回転させる。また、排気タービン４の上流と下流をバイパスしたバイパス通路５０が設けられており、排気タービン４へ導入される排気ガスの量はバイパス通路５０に配設されたＷ／Ｇバルブ１９により調整される。
【００１８】
Ｗ／Ｇバルブ１９は、電動モータにより駆動されるＷ／Ｇバルブアクチュエータ（以下、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータと称する）２０に連結されており、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ２０を駆動することでＷ／Ｇバルブ１９が開閉動作し、バイパス通路の排気ガス流量を調整する。すなわち、Ｗ／Ｇバルブ１９は、排気タービン４への駆動力を調整することとなり、スロットルバルブ６の上流部の圧力を任意に変更可能な構成となっている。
【００１９】
図１２は、この発明の実施の形態１及び後述する実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に適用される電動ウェイストゲートバルブチュエータの構成を示す構成図である。図１２に於いて、電動モータ（以下、単にモータと称する）９１が配設されており、モータ９１にはモータギア９２が接続されている。モータギア９２は、ネジ機構９３と結合しており、ネジ機構９３にはロッド９４が接続されている。
【００２０】
モータギア９２の回転に応じて、ネジ機構９３が動作し、ロッド９４が矢印で示す直線方向に動作する。ロッド９４の先端部は、Ｗ／Ｇバルブ１９に接続されており、ロッド９４が矢印方向に動作することでＷ／Ｇバルブ１９が開閉される。ロッド９４の位置を計測するために位置センサ９５が配設されている。
【００２１】
電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ２０は、ＥＣＵ２００からの指示によりモータ９１に正又は負の駆動電流が供給される。モータ９１に駆動電流が供給されることでモータ９１が駆動され、モータギア９２が回転する。モータギア９２が回転することで、モータギア９２に結合されたネジ機構９３が回転し、ネジ機構９３の内部にネジ結合されているロッド９４が矢印で示す直線方向に動作し、Ｗ／Ｇバルブ１９が開閉される。従って、ロッド９４の直線方向の位置を検出する位置センサ９５の出力は、Ｗ／Ｇバルブ開度を示す信号として使用されることができる。位置センサ９５の出力よる情報は、ＥＣＵ２００へ送られ、内燃機関の制御に使用される。
【００２２】
電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ２０は前述のように構成されており、モータから直接Ｗ／Ｇバルブ１９に作用するロッド９４を操作する。Ｗ／Ｇバルブ１９の開度を変更するロッド９４がモータのギアと噛み合っており、モータへの駆動電流の供給を停止してもそのギアの噛み合いによりＷ／Ｇバルブ１９の位置が変化しにくい。また、通常排気流によってＷ／Ｇバルブ１９の位置が変化する場合でも、開き側に変化するように構成されている。従って、所望の位置にＷ／Ｇバルブ１９の開度を設定して駆動電流の供給を停止とすることで、低消費電力化が可能となる。
【００２３】
図１３は、図１２に示すウェイストゲートバルブアクチュエータに於ける過給圧と排気流量の関係を示す特性図であり、Ｗ／Ｇバルブ１９の開度と過給状態の関係を示していることにもなる。図１３に於いて、縦軸は過給圧Ｐ２［ｋＰａ］、横軸は排気流量Ｑｅｘ［ｇ／ｓ］である。図中の直線は、それぞれＷ／Ｇバルブ開度０［％］、１０［％］、２０［％］、３０［％］、４０［％］、１００[％]を示す。
【００２４】
排気流量Ｑｅｘは排気側に流れる流量であり、下記式（１）により表される。
【数１】
0005389238.tif 000002
ここで、Ｑｅｘ：排気流量［ｇ／ｓ］
Ｑａ：吸入空気流量[ｇ／ｓ]
ＡＦ：燃料と空気量の質量比
【００２５】
前述したように、過給を行うコンプレッサ２は、排気通路に配設された排気タービン４と連結されている。従って、過給されたスロットル上流圧力（過給圧Ｐ２）は、排気タービン４を通過する排気流量と比例関係にある。排気タービン４を通過する排気流量は、Ｗ／Ｇバルブ１９によって調整されているため、［排気流量Ｑｅｘ−過給圧Ｐ２］の関係はＷ／Ｇバルブ１９の開度によって変化する。
【００２６】
図１３から明らかなように、排気流量Ｑｅｘが低流量のとき、Ｗ／Ｇバルブ開度１００［％］と４０［％］の過給圧Ｐ２はほぼ同等となる。即ち、Ｗ／Ｇバルブ開度全開時と半開時では、ほぼ同等の過給状態と考えられる。従って、通常であればＷ／Ｇバルブ開度１００［％］が要求される場合であっても、低流量であればＷ／Ｇバルブ開度を４０［％］までの変化でも効果は同じである。この特性を利用することで、低流量要求時に、可能な限りＷ／Ｇバルブ開度を閉じ側に設定することで、過渡要求時のＷ／Ｇバルブを閉じる動作の遅れを少なくすることができる。
【００２７】
つまり、Ｗ／Ｇバルブの開度を１００［％］から０［％］へ変化させるときの動作時間よりも、Ｗ／Ｇバルブの開度を４０［％］から０［％］へ変化させるときの動作時間の方が少なくなるので、低流量要求時に、可能な限りＷ／Ｇバルブ開度を閉じ側、例えば開度を４０［％］に設定することで、過渡要求時のＷ／Ｇバルブ１９を閉じる動作の遅れを少なくすることができるということであり、従って、流量要求時において、Ｗ／Ｇバルブ１９は、可能な限り閉じ側に設定することで要求に対して高応答を確保できる。
【００２８】
ＥＣＵ２００には、図１に示すようにスロットルバルブ上流圧センサ１２、吸気管内圧センサ１３、クランク角センサ１７、吸気温を検出する吸気温センサ２１、スロットルバルブ６の開度を検出するスロットルポジションセンサ２２、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ２３、運転者のアクセル踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２４等からの信号が入力されている。ＥＣＵ２００は、これ等の入力に基づいて、内燃機関の回転速度や点火時期、燃料噴射量、エアバイパスバルブ１１の動作、Ｗ／Ｇバルブ１９の開度、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ２０の動作、及びスロットルバルブ６の動作等の演算を行ない、その演算結果に基づいて内燃機関の制御を行なう。
【００２９】
次に、この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置の構成について説明する。図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置のブロック図である。図２に於いて、アクセルポジションセンサ２４、クランク角センサ１７、ＥＣＵ２００は、図１に於けるアクセルポジションセンサ２４、クランク角センサ１７、ＥＣＵ２００にそれぞれ相当している。ＥＣＵ２００は、図示していない各種Ｉ／Ｆ回路とマイクロコンピュータからなり、マイクロコンピュータは、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、制御プログラムや制御定数を記憶しておくＲＯＭ領域、プログラムを実行した際の変数を記憶しておくＲＡＭ領域等から構成
されている。
【００３０】
この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置は、ＥＣＵ２００に於けるマイクロコンピュータにより構成されており、Ｗ／Ｇバルブ目標開度算出部２５と、内燃機関の回転数を演算する回転数演算部２６と、目標過給圧算出部２７と、Ｗ／Ｇバルブ開度判定部２８と、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ２０に動作指示を与える電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ動作指示部２９と、Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ電流停止判定部３０とを備えている。
【００３１】
先ず、回転数演算部２６により、クランク角センサ１７からの入力に基づいて内燃機関の回転数を演算し、その演算結果をアクセルポジションセンサ２４からの入力と共に目標過給圧演算部２７に入力する。目標過給圧演算部２７は、入力された内燃機関の回転数とアクセル開度（アクセルポジションセンサから得られるアクセル踏み込み量）とに基づいて目標過給圧を演算する。目標過給圧演算部２７による目標過給圧の演算は、マップに基づいて行われる。図４は、この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に用いる目標過給圧のマップである。
【００３２】
図４に示すように、目標過給圧マップは、回転数とアクセル開度とのデータに基づいて目標過給圧が求められるように構成されている。図４に示す目標過給圧マップ内の目標過給圧データの単位は、例えば[ｋＰａ]である。求められた目標過給圧は、Ｗ／Ｇバルブ制御装置以外の内燃機関制御にも用いられる。
【００３３】
目標過給圧演算部２７により求めた目標過給圧は、Ｗ／Ｇバルブ目標開度算出部２５に入力される。Ｗ／Ｇバルブ目標開度算出部２５は、回転数演算部２６と目標過給圧算出部２７との出力に基づいてＷ／Ｇバルブ目標開度を算出すると共に、過給が必要か否かを判定する。Ｗ／Ｇバルブ目標開度算出部２５により算出されたＷ／Ｇバルブ目標開度の算出結果は、Ｗ／Ｇバルブ開度判定部２８に入力される。
【００３４】
Ｗ／Ｇバルブ開度判定部２８は、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータから入力された現在のＷ／Ｇバルブ１９の開度情報と、Ｗ／Ｇバルブ目標開度算出部２５から入力されたＷ／Ｇバルブ目標開度とを比較し、両者の値が離れていれば、Ｗ／Ｇバルブ１９の開度をＷ／Ｇバルブ目標開度に合致させるように電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ２０を駆動するための所定の駆動電流を設定し、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ動作指示部２９へ前述の設定した所定の駆動電流値を指示する。
【００３５】
電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ指示部２９は、Ｗ／Ｇバルブ開度判定部２８から指示された所定の電流をＷ／Ｇバルブアクチュエータ２０へ供給し動作させる。通常、目標開度と実開度の偏差が駆動電流停止範囲となるまでフィードバック制御される。駆動電流停止範囲は、目標Ｗ／Ｇバルブ開度から求められる。
【００３６】
一方、Ｗ／Ｇバルブ目標開度算出部２５による前述の過給要否の判定結果は、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ駆動電流停止判定部３０へ入力される。Ｗ／Ｇバルブ１９の目標開度と実開度の偏差が駆動電流停止範囲となった後、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ駆動電流停止判定部３０は、過給必要条件を判定し、過給不要であれば駆動電流の供給を停止する。通常、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ２０には前述の制御とは関係なく、制御不感帯が設けられ、目標開度と実開度の偏差が不感帯以下となったとき、駆動電流の供給は停止されるように構成されているが、前述の電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ駆動電流停止判定部３０による制御は、不感帯よりも開き側の検出範囲が広く設定されており、より早いタイミングで駆動電流の供給を停止することを目的とする。
【００３７】
図２による前述の処理は、例えば１０［ｍｓ］周期で実施される。
【００３８】
次に、この発明の内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置の動作を、フローチャートを用いて説明する。図３は、この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置の動作を示すフローチャートであって、目標過給圧を算出し電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータを動作させてＷ／Ｇバルブ開度を制御する処理を示し、例えば、１０［ｍｓ］毎の割り込み処理等で行われる。
【００３９】
まず、ステップＳ１０１にて、内燃機関回転数とアクセル開度から目標過給圧Ｐｔを算出する。内燃機関回転数はクランク角センサ１７から求められ、アクセル開度はアクセルポジションセンサ２４から求められる。目標過給圧Ｐｔの算出は、例えば前述の図４に示すようなアクセル開度−内燃機関回転数マップを予め用意しておき、内燃機関回転数とアクセル開度とから目標過給圧Ｐｔを求める。例えば内燃機関回転数が２０００［ｒ／ｍｉｎ］、アクセル開度５０[%]であれば、図４のマップから目標過給圧Ｐｔ＝１４０[ｋＰａ]が得られる。尚、目標過給圧は別の方法で求めても良い。
【００４０】
次に、ステップＳ１０２にて、目標過給圧Ｐｔと内燃機関回転数から目標Ｗ／Ｇバルブ開度を算出する。図５は、この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に用いる目標ウェイストゲートバルブ開度のマップである。例えば図５に示すような目標過給圧と内燃機関回転数とに基づいて目標ウェイストゲートバルブ開度を求めるマップを予め用意しておき、このマップから目標Ｗ／Ｇバルブ開度を求める。例えば内燃機関回転数が２０００[ｒ／ｍｉｎ]、目標過給圧が１４０［ｋＰａ］であれば、図５のマップから目標Ｗ／Ｇバルブ開度１０[%]が得られる。目標過給圧から目標Ｗ／Ｇバルブ開度を求めることで、現在の計測データではなく、目標となる運転状態を想定し制御することが可能となる。
【００４１】
次に、ステップＳ１０３にて過給が不要かどうか判断する。例えば、図５に示しているように、目標過給圧が１００［ｋＰａ］であれば、各回転数に対する目標Ｗ／Ｇバルブ開度はＷ／Ｇバルブ全開と同等の効果を有するので、Ｗ／Ｇバルブを閉じることによる過給の必要はないと判定する。同様に、目標過給圧１２０［ｋＰａ］に於ける回転数２０００［ｒｐｍ］〜６０００［ｒｐｍ］に対する各目標Ｗ／Ｇバルブ開度２０［％］〜５０［％］、目標過給圧１４０［ｋＰａ］に於ける回転数３０００［ｒｐｍ］〜６０００［ｒｐｍ］に対する各目標Ｗ／Ｇバルブ開度２５［％］〜５０［％］、目標過給圧１６０［ｋＰａ］に於ける回転数５０００［ｒｐｍ］〜６０００［ｒｐｍ］に対する各目標Ｗ／Ｇバルブ開度４０［％］〜５０［％］は、Ｗ／Ｇバルブ全開と同等の効果を有するので、Ｗ／Ｇバルブを閉じることによる過給の必要はないと判定する。つまり、図５に於いて、太い実線より上側の欄内（網掛けした欄内）に目標Ｗ／Ｇバルブ開度が存在すれば、過給の必要はないと判断する。
【００４２】
このようにして回転数と目標Ｗ／Ｇ開度から過給が不要かどうか判断する。図５に示している通り過給が不要であったとしても、閉じ側にＷ／Ｇバルブ開度を設定することで、過渡要求時におけるＷ／Ｇバルブの変化時間を低減することができる。
【００４３】
ステップＳ１０３での判定の結果、過給が不要と判断されれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４へ進み、過給フラグＦｋ＝０とし、過給が必要と判断されれば（Ｎ）、ステップＳ１０５へ進み、過給フラグＦｋ＝１とする。
【００４４】
次に、ステップＳ１０６に進み、目標Ｗ／Ｇバルブ開度に応じて、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータを作動させる。
【００４５】
次のステップＳ１０７では、［目標Ｗ／Ｇバルブ開度−Ｋ１＞実Ｗ／Ｇバルブ開度］か否かを判断する。ここで、Ｋ１は駆動電流停止判定オフセット量である。図６は、この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に於ける、駆動電流停止オフセット値のテーブルである。図６に示したテーブルに示すように、目標Ｗ／Ｇバルブ開度に対応してオフセット量［％］が設定されている。例えば、目標Ｗ／Ｇバルブ開度が１０[%]であれば、オフセット量は２[%]に設定される。駆動電流停止判定オフセット量を目標Ｗ／Ｇバルブ開度に応じて設定することで、目標Ｗ／Ｇバルブ開度が小さい場合でも適当な値を設定することができる。図６に示すテーブルは、この発明による駆動電流停止判定オフセット値算出手段を構成する。
【００４６】
尚、この実施の形態１では駆動電流停止判定オフセット量の設定にテーブルを用いたが、他の方法であってもよい。
【００４７】
ステップＳ１０７での判定の結果、［目標Ｗ／Ｇバルブ開度−Ｋ１＞実Ｗ／Ｇバルブ開度］であれば、ステップＳ１０８へ進み、そうでなければステップＳ１０６に戻る。
【００４８】
ステップＳ１０８に進むと、［過給フラグＦｋ＝０］であるか否かを判断する。［過給フラグＦｋ＝０］であれば（Ｙｅｓ）ステップＳ１０９へ進み、［過給フラグＦｋ＝０］でなければ（Ｎｏ）処理終了となり、スタートに戻る。このようにして、目標Ｗ／Ｇバルブ開度となるまでＷ／Ｇバルブアクチュエータはフィードバック制御される。
【００４９】
ステップＳ１０９で電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータの駆動電流の供給を停止して処理終了となる。
【００５０】
図７は、この発明の実施の形態１による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に於ける、目標Ｗ／Ｇバルブ開度と電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータの駆動電流の動きを示す波形図であって、（ａ）はＷ／Ｇバルブの開度変化を示し縦軸はＷ／Ｇバルブ開度（上方向が閉じ側、下方向が開き側）、横軸は時間である。図７の（ｂ）は、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータの駆動電流の波形図であって、縦軸は駆動電流、横軸は時間を示す。
【００５１】
図７の（ａ）に於いて、実線はＷ／Ｇバルブ開度、破線は目標開度、一点鎖線は電流停止判定線、点線は制御不感帯、即ち目標開度に対し、不感帯以内の実開度であれば電流を流さない帯域である。一点鎖線で示す電流停止判定線は、制御不感帯に対し大きい範囲で設定する。点線で示す不感帯に対する制御は、この実施の形態１で示したＷ／Ｇバルブ制御とは別の制御で実施する。
【００５２】
図７に示すように、Ｗ／Ｇバルブ開度は電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータの駆動電流に応じて変化する。駆動電流は、Ｗ／Ｇバルブ開度と目標Ｗ／Ｇバルブ開度の偏差が大きいと大きくなり、偏差が小さくなると小さくなる。電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータは、正側の電流が流れることで閉じ側に動作し、負側の電流が流れることで開き側に動作する。図７の（ａ）では、時刻ｔ１では破線で示す目標Ｗ／Ｇ開度と実線で示すＷ／Ｇバルブの実開度との偏差が大きい。従って、図７の（ｂ）に示すように、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータの駆動電流は時刻ｔ１から正側に大きくなり、Ｗ／Ｇバルブは閉じ側に駆動される。
【００５３】
Ｗ／Ｇバルブが閉じ側に駆動されることにより、目標Ｗ／Ｇバルブ開度とＷ／Ｇバルブの実開度との偏差が小さくなると、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータの駆動電流も小さくなり、そして図７の（ｂ）に示すように、駆動電流が正側及び負側に微調整される。Ｗ／Ｇバルブの開度は図７の（ａ）に示す電流停止判定範囲内に存在する時刻ｔ２に於いて電流停止範囲が判定され、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータへの駆動電流が停止されて低電力化が実行される。
【００５４】
より具体的に述べれば、過給機を備えた内燃機関で、Ｗ／Ｇバルブが全開状態と過給状態が変化しないＷ／Ｇバルブ開度とを計測してマップ化しておき、目標過給圧に応じて目標Ｗ／Ｇバルブ開度を設定する。要求トルクが低く、目標Ｗ／Ｇバルブ開度が全開状態と比較して過給状態が変化しないＷ／Ｇバルブ開度となった場合に、Ｗ／Ｇバルブの実開度が目標Ｗ／Ｇバルブ開度付近になった時点で電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータの駆動電流の供給を停止とする。このように、Ｗ／Ｇバルブ全開位置よりも閉じ側にＷ／Ｇバルブの実開度が設定されることで、過渡要求がきた場合でも高い応答性が確保でき、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータの駆動電流の供給を停止することで、消費電力の低減を図ることができる。
【００５５】
加えて、目標Ｗ／Ｇバルブ開度と駆動電流停止判定のためのＷ／Ｇバルブの実開度との偏差を大きく設定すれば、駆動電流の供給を停止する時間が長くなり、より消費電力を低下することができる。
【００５６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置について説明する。この実施の形態２によるネイ年機関のウェイストゲートバルブ制御装置は、実施の形態１の場合と同様に、図１に示した内燃機関で実施される。図８は、この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置のブロック図である。図８に示すこの発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置は、実施の形態１で説明した図２のブロック図に於ける目標過給圧算出部２７を要求トルク算出部３１に変更したものである。その他の構成は図２に示す実施の形態１の場合と同様である。
【００５７】
図８に於いて、要求トルク算出部３１は、入力されたアクセルポジションセンサ２４の出力と回転数演算部２６の出力とに基づいて要求トルクを算出する。要求トルク算出部３１による要求トルクの算出は、マップに基づいて行なわれる。図１０は、この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に用いる要求トルクのマップである。図１０に示す通り、回転数とアクセル開度（アクセルポジションセンサから得られるアクセル踏み込み量）のマップになっており、両データから要求トルクが求められる。マップ内のデータの単位は、例えば［Ｎ・ｍ］である。求められた要求トルクは、Ｗ／Ｇバルブ制御装置以外の内燃機関制御にも用いられる。
【００５８】
前述のようにして求められた要求トルクは、目標Ｗ／Ｇバルブ開度算出部２８に入力され、Ｗ／Ｇバルブの目標開度が算出される。目標Ｗ／Ｇバルブ開度算出部２８は、目標開度の算出と同時に、過給が必要か否かの判定を行なう。Ｗ／Ｇバルブの目標開度算出結果は、Ｗ／Ｇバルブ開度判定部２５に入力され、現在のＷ／Ｇバルブの開度情報と目標開度が離れていれば所定の駆動電流を設定し、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ指示部２９へ指示を出す。前述の過給要否の判定結果の情報は、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ駆動電流停止判定部３０へ入力される。その後の動作は、前述の実施の形態１の場合と同様であるので説明を省略する。これ等の処理は、例えば１０［ｍｓ］周期で実施される。
【００５９】
次に、この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置の動作についてフローチャートに沿って説明する。図９は、この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置の動作を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートは、要求トルクを算出しＷ／Ｇバルブアクチュエータ２０を動作させ、Ｗ／Ｇバルブ１９の開度を制御する処理であり、例えば、１０［ｍｓ］毎の割り込み処理等で行われる。
【００６０】
図９に於いて、先ず、ステップＳ２０１に於いて、内燃機関回転数とアクセル開度から要求トルクＴｔを求める。内燃機関回転数はクランク角センサ１７の出力から求められ、アクセル開度はアクセルポジションセンサ２４の出力から求められる。要求トルクＴｔは、前述の図１０に示すようなマップを予め用意しておき、このマップからアクセル開度と内燃機関回転数とに基づいて要求トルクを求める。例えば、内燃機関回転数が２０００［ｒ／ｍｉｎ］、アクセル開度５０［％］であれば、図１０のマップから要求トルクＴｔ＝２５［Ｎ・ｍ］が得られる。尚、要求トルクＴｔは別の方法で求めても良い。
【００６１】
次にステップＳ２０２にて、要求トルクＴｔと内燃機関回転数から目標Ｗ／Ｇバルブ開度を算出する。この目標Ｗ／Ｇバルブ開度の算出は、例えばマップにより行なう、図１１は、この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置に用いる目標ウェイストゲートバルブ開度のマップである。図１１に示すマップは、要求トルクと内燃機関回転数とから目標Ｗ／Ｇバルブ開度を求めるように構成したマップである。例えば、内燃機関回転数が２０００［ｒ／ｍｉｎ］、要求トルクが２０［Ｎ・ｍ］であれば、図１１のマップから目標Ｗ／Ｇバルブ開度＝２０[%]が得られる。尚、目標Ｗ／Ｇバルブ開度は別の方法で求めても良い。
【００６２】
次に、ステップＳ２０３にて過給が不要かどうか判断する。例えば、図１１に示しているように、要求トルクが１０〜４０［Ｎ・ｍ］であれば、各回転数に対する目標Ｗ／Ｇバルブ開度はＷ／Ｇバルブ全開と同等の効果を有するので、Ｗ／Ｇバルブを閉じることによる過給の必要はないと判定する。同様に、要求トルク５０［Ｎ・ｍ］に於ける回転数２０００［ｒｐｍ］〜６０００［ｒｐｍ］に対する各目標Ｗ／Ｇバルブ開度２０［％］〜５０［％］、要求トルク６０［Ｎ／ｍ］に於ける回転数３０００［ｒｐｍ］〜６０００［ｒｐｍ］に対する各目標Ｗ／Ｇバルブ開度２５［％］〜５０［％］、要求トルク７０［Ｎ／ｍ］に於ける回転数５０００［ｒｐｍ］〜６０００［ｒｐｍ］に対する各目標Ｗ／Ｇバルブ開度４０［％］〜５０［％］は、Ｗ／Ｇバルブ全開と同等の効果を有するので、Ｗ／Ｇバルブを閉じることによる過給の必要はないと判定する。つまり、図１１に於いて、太い実線より上側の欄内（網掛けした欄内）に目標Ｗ／Ｇバルブ開度が存在すれば、過給の必要はないと判断する。
【００６３】
このようにして回転数と要求トルクから過給が不要かどうか判断する。図１１に示している通り過給が不要であったとしても、閉じ側にＷ／Ｇバルブ開度を設定することで、過渡要求時におけるＷ／Ｇバルブの変化時間を低減することができる。
【００６４】
ステップＳ２０３での判定の結果、過給が不要と判断されれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４へ進み、過給フラグＦｋ＝０とし、過給が必要と判断されれば（Ｎ）、ステップＳ２０５へ進み、過給フラグＦｋ＝１とする。
【００６５】
ステップＳ２０６からステップＳ２０９までの動作は、実施の形態１に於ける図３のステップＳ１０６からステップＳ１０９までの動作と同様であるため、説明は省略する。
【００６６】
以上述べた、この発明の実施の形態２による内燃機関のウェイストゲートバルブ制御装置では、他の制御での使用が容易な要求トルクから目標Ｗ／Ｇバルブ開度を設定することで、目標過給圧といった新たなパラメータを使用することなく、過渡要求がきた場合でも高い応答性が確保でき、電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータの駆動電流の供給を停止することで、消費電力の低減を図ることができる。
【００６７】
なお、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  エアクリーナー                  ２  コンプレッサ
３  タービン軸                      ４  タービン
５  インタークーラー                ６  スロットルバルブ
７  サージタンク                    ８  インジェクタ
９  吸気バルブ                    １０  燃焼室
１１  エアバイパスバルブ          １２  スロットルバルブ上流圧センサ
１３  吸気管圧力センサ            １４  点火プラグ
１５  ピストン                    １６  クランク軸
１７  クランク角センサ            １８  排気バルブ
１９  ウェイストゲートバルブ      ２０  ウェイストゲートバルブアクチュエータ
２１  吸気温センサ                ２２  スロットルポジションセンサ
２３  水温センサ                  ２４  アクセルポジションセンサ
２５  Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ開度判定部
２６    回転数演算部              ２７  目標過給圧算出部
２８  Ｗ／Ｇバルブ目標開度算出部  ２９  電動Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ動作指示部３０  Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ電流停止判定部
３１  要求トルク算出部            ９１  モータ
９２  モータギア                  ９３  ネジ機構部
９４  ロッド                      ９５  位置センサ
１００  内燃機関                ２００  ＥＣＵ
【要約】
【課題】高応答性を確保すると共に、消費電力を低減することができるウェイストゲートバルブ制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の運転状態に応じて、目標ウェイストゲートバルブ開度を設定し、検出した内燃機関の回転数と設定した目標ウェイストゲートバルブ開度に応じて、内燃機関に対する過給の要否を判定し、過給の必要がないと判定した場合において、ウェイストゲートバルブが所望の開度となったときウェイストゲートバルブ駆動部に対する駆動電流を停止させるようにした。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005389238.tif 000010
【図９】
0005389238.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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