(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンへの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関に適用され、前記センサが出力する位置信号を入力して前記電制バルブ機構に制御指令を出力する制御装置であって、
前記電制バルブ機構を基準位置に作動させたときの前記位置信号を基準位置信号として検出する基準検出手段と、
前記内燃機関が始動される際に、前記電制バルブ機構が氷結しているか否かを検出し、前記電制バルブ機構が氷結しているときは、前記電制バルブ機構の氷結状態の解消を検出した後に前記基準検出手段による前記基準位置信号の検出処理を実行させる遅延手段と、
を含み、
前記遅延手段は、前記電制バルブ機構に開方向の操作量と閉方向の操作量とを周期的に切り替えて出力し、前記センサが出力する位置信号が変化するようになったときに前記電制バルブ機構の氷結状態の解消を検出する、
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記遅延手段は、前記電制バルブ機構に開方向の操作量と閉方向の操作量とを周期的に切り替えて出力するときに、前記電制バルブ機構の温度に相関する温度が、氷結状態が解消し得る所定温度に達しているのに、前記センサが出力する位置信号が変化しなかった場合、前記電制バルブ機構の機械的異常を検出する、
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記遅延手段は、前記電制バルブ機構に開方向の操作量と閉方向の操作量とを周期的に切り替えて出力するときに、前記電制バルブ機構の温度に相関する温度が高くなるにしたがって前記電制バルブ機構の開度を変化させるトルクを小さく変更する、
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記遅延手段は、前記電制バルブ機構に開方向の操作量と閉方向の操作量とを周期的に切り替えて出力したときに前記センサが出力する位置信号が変化しなかった場合、前記電制バルブ機構の氷結状態を検出する、
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記遅延手段は、前記電制バルブ機構が氷結しているときに、前記内燃機関の排気温度の上昇を促進させる昇温制御を実施する、
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記遅延手段は、前記内燃機関の始動開始からの経過時間が遅延限界時間に達したときに前記電制バルブ機構が異常であると、前記電制バルブ機構の制御を停止して所定のフェイルセーフ処理を実施する、
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンへの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関において、
前記内燃機関が始動される際に前記電制バルブ機構の氷結の有無を判定するステップと、
前記電制バルブ機構の氷結の発生が判定されなかったときに、前記電制バルブ機構の基準位置に作動させたときの前記位置信号を基準位置信号として検出するステップと、
前記電制バルブ機構の氷結の発生が判定されたときに、前記電制バルブ機構に開方向の操作量と閉方向の操作量とを周期的に切り替えて出力し、前記センサが出力する位置信号が変化するようになったときに前記電制バルブ機構の氷結状態の解消を判定して、前記電制バルブ機構の基準位置に作動させたときの前記位置信号を基準位置信号として検出するステップと、
前記センサが出力する位置信号及び前記基準位置信号に応じて前記電制バルブ機構に制御指令を出力するステップと、
を含む、内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置及び制御方法に関し、詳しくは、ターボチャージャーのタービンへの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構の位置とセンサの位置信号との相関を学習する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気通路上の過給用タービンを迂回する迂回路に介装され、電動アクチュエータにより駆動されるウェイストゲートバルブ（wastegate valve）を具備するエンジンにおいて、エンジンの始動後において、ウェイストゲートバルブの目標位置と実際の位置との差の絶対値が所定値以上であるときに、ウェイストゲートバルブが故障している可能性があると判定する、制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０２１４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターボチャージャーのタービンへの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構（ウェイストゲートバルブ）と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサとを備えた内燃機関において、制御装置が、前記センサが出力する位置信号に基づいて電制バルブ機構を制御する場合、センサによる電制バルブ機構の位置検出の精度を向上させるために、所謂基準位置学習を行う場合がある。
係る基準位置学習において、制御装置は、電制バルブ機構をストッパに突き当たる基準位置に向けて作動させ、このときにセンサが出力する位置信号を基準位置信号として検出し、この基準位置信号に基づきセンサの位置信号と電制バルブ機構の位置との相関を学習する。
【０００５】
ところで、外気温が低いときに、電制バルブ機構や電制バルブ機構付近の排気管などに付着した排気中の水分が内燃機関の停止中に氷結することで電制バルブ機構が固着状態になることがあり、この場合、内燃機関の始動時から温度が上がって氷が解けるまで間において電制バルブ機構は固着状態（氷結状態）に維持されることになる。
ここで、電制バルブ機構が氷結した位置（固着位置）が基準位置からずれていて、始動後初回の基準位置学習を氷結状態（固着状態）で実行すると、電制バルブ機構を基準位置に変位させることができないために、基準位置からずれた位置での位置信号を基準位置信号として誤って検出し、これにより、その後の電制バルブ機構の位置検出精度が低下して電制バルブ機構の制御精度が低下し、以って、内燃機関の運転性能が低下するという問題が生じる。
また、氷結による電制バルブ機構の固着状態は温度上昇に伴って解消されるため、制御装置が電制バルブ機構の故障診断機能を有していても、誤った学習結果を用いる電制バルブ機構の制御が継続されてしまう場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、電制バルブ機構が氷結したときに基準位置信号が誤検出されることを抑制できる、内燃機関の制御装置及び制御方法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】
【０００７】
そのため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、その一態様として、ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンへの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関に適用され、前記センサが出力する位置信号を入力して前記電制バルブ機構に制御指令を出力する制御装置であって、前記電制バルブ機構を基準位置に作動させたときの前記位置信号を基準位置信号として検出する基準検出手段と、前記内燃機関が始動される際に、前記電制バルブ機構が氷結しているか否かを検出し、前記電制バルブ機構が氷結しているときは、前記電制バルブ機構の氷結状態の解消を検出した後に前記基準検出手段による前記基準位置信号の検出処理を実行させる遅延手段と、を含み、前記遅延手段は、前記電制バルブ機構に開方向の操作量と閉方向の操作量とを周期的に切り替えて出力し、前記センサが出力する位置信号が変化するようになったときに前記電制バルブ機構の氷結状態の解消を検出する。
【０００８】
また、本発明に係る内燃機関の制御方法は、その一態様として、ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンへの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関において、前記内燃機関が始動される際に前記電制バルブ機構の氷結の有無を判定するステップと、前記電制バルブ機構の氷結の発生が判定されなかったときに、前記電制バルブ機構の基準位置に作動させたときの前記位置信号を基準位置信号として検出するステップと、前記電制バルブ機構の氷結の発生が判定されたときに、前記電制バルブ機構に開方向の操作量と閉方向の操作量とを周期的に切り替えて出力し、前記センサが出力する位置信号が変化するようになったときに前記電制バルブ機構の氷結状態の解消を判定して、前記電制バルブ機構の基準位置に作動させたときの前記位置信号を基準位置信号として検出するステップと、前記センサが出力する位置信号及び前記基準位置信号に応じて前記電制バルブ機構に制御指令を出力するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
上記発明によると、電制バルブ機構が氷結したときに基準位置信号が誤検出されて電制バルブ機構の制御精度が低下することを抑制でき、また、電制バルブ機構が氷結しなかったときには基準位置信号の検出（更新）が無用に遅れることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における車両用内燃機関の構成を示すシステム図である。
【図２】本発明の実施形態における基準位置学習制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態における冷却水温度に基づく氷結状態の検出処理を説明するためのタイムチャートである。
【図４】本発明の実施形態における冷却水温度及び時間経過に基づく氷結状態の検出処理を説明するためのタイムチャートである。
【図５】本発明の実施形態における制御指令とセンサ出力との相関に基づく氷結状態の検出処理を説明するためのタイムチャートである。
【図６】本発明の実施形態における機関停止時の位置制御の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る制御装置及び制御方法を適用する内燃機関の一態様を示す図である。
この図１に示す内燃機関１０は、過給機としてのターボチャージャー１１６を備え、走行用動力源として車両に搭載される。
【００１２】
ターボチャージャー１１６を構成するコンプレッサ１１７は、内燃機関１０の吸気管１１１に配置され、コンプレッサ１１７によって圧縮された吸気は、吸気管１１１を通って電制スロットル１０７に導入される。
電制スロットル１０７は、モータなどのアクチュエータによってスロットルバルブの開度を変化させる機構である。
【００１３】
内燃機関１０の制御装置である電子コントロールユニット（ＥＣＵ）１０２は、アクセルペダル１０１の開度情報などに基づいて電制スロットル１０７の開度を制御することで、インテークマニホールド１０９内に導入される吸気量を制御する。
吸気圧を測定するための吸気圧センサ１０８は、インテークマニホールド１０９に配置されて、吸気圧センサ１０８の測定信号をＥＣＵ１０２に送信する。
【００１４】
ＥＣＵ１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、例えば、吸気圧センサ１０８によって計測された吸気圧とクランク角センサ（図示省略）の出力信号から演算した機関回転速度とに基づいて、目標空燃比を実現するために適量な燃料噴射量を演算する。
そして、ＥＣＵ１０２は、インテークマニホールド１０９に配置されるインジェクタ１０３に噴射制御信号を出力する。
【００１５】
インジェクタ１０３から噴射された燃料は、吸気バルブ１０４が開き内燃機関１０のピストン１１０が下降する過程（吸気行程）で燃焼室１００内に空気と共に導入される。
なお、内燃機関１０を、インジェクタ１０３が燃焼室１００内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式の内燃機関とすることができる。
【００１６】
燃焼室１００内の燃料と空気との混合気は、吸気バルブ１０４が閉じピストン１１０が上昇する過程（圧縮行程）で圧縮され、圧縮上死点前での点火プラグ１０６の火花点火によって着火燃焼してピストン１１０を押し下げ（膨張行程）、出力トルクを発生させる。
その後、ピストン１１０が上昇し排気バルブ１０５が開くことで排気行程が始まり、燃焼室１００の排ガスが排気管１１２に排出される。
【００１７】
ターボチャージャー１１６を構成するタービン１１８は、排気管１１２に取り付けられている。タービン１１８は、排気管１１２を流れる排ガスのエネルギによって回転駆動され、同軸のコンプレッサ１１７を同期回転させる。
ターボチャージャー１１６は、排ガスのエネルギを利用してタービン１１８を回転駆動することで同軸のコンプレッサ１１７を回転させ、コンプレッサ１１７の回転によって過給効果を得るシステムであり、過給効果はタービン１１８に流入する排ガス量に依存する。
【００１８】
上記ターボチャージャー１１６は、タービン１１８をバイパスして排ガスを流すためのバイパス通路であるウェイストゲート（wastegate）１１３と、このウェイストゲート１１３の開口面積を調整する電制バルブ機構であるウェイストゲートバルブ（wastegate valve）１１４とを備えている。
ウェイストゲートバルブ１１４は、モータなどのアクチュエータ１１４ａによって弁体を変位させてウェイストゲート１１３の開口面積を変化させる電制バルブ機構であり、ウェイストゲートバルブ１１４の開度（作動位置）を変更することで、タービン１１８に対する排ガス流入量（換言すれば、タービン１１８をバイパスしてウェイストゲート１１３に流れる排ガス量）が調整される。
例えば、タービン１１８をバイパスしてウェイストゲート１１３に流れる排ガス量を増やし、相対的にタービン１１８に対する排ガス流入量を減らすことで、吸気圧（過給圧）の上昇が抑制されることになる。
【００１９】
また、ウェイストゲートバルブ１１４は、全閉側と全開側とにそれぞれ設けられたストッパによってその開度変更範囲（作動位置の可変範囲）が機械的に制限されるように構成される。
つまり、ウェイストゲートバルブ１１４の構造上の全閉位置は、閉側のストッパに弁体が突き当たっている状態若しくはアクチュエータ１１４ａの閉側への作動限界点である。同様に、ウェイストゲートバルブ１１４の構造上の全開位置は、開側のストッパに弁体が突き当たっている状態若しくはアクチュエータ１１４ａの開側への作動限界点である。
【００２０】
また、センサ１１４ｂは、ウェイストゲートバルブ１１４の開度（作動位置）に応じた電気信号（開度信号、位置信号）を出力する位置検出手段であり、このセンサ１１４ｂが出力する電気信号はＥＣＵ１０２に入力される。
ＥＣＵ１０２は、吸気圧センサ１０８で検出される吸気圧などに基づきウェイストゲートバルブ１１４の目標開度（目標位置）を演算し、センサ１１４ｂが出力する電気信号から検出した実開度（実位置）と前記目標開度（目標位置）との偏差に応じてアクチュエータ１１４ａの操作量を変化させることで、ウェイストゲートバルブ１１４の実開度を目標開度に近づける制御（フィードバック制御）を行う。
また、ＥＣＵ１０２には、内燃機関１０の運転のオン／オフを切り替えるエンジンスイッチ（イグニッションスイッチ）１２１のオン／オフ信号や、内燃機関１０の冷却水の温度を検出する水温センサ１２２からの水温信号ＴＷなどが入力される。
【００２１】
ここで、センサ１１４ｂの取り付け位置のばらつき、センサ１１４ｂの部品ばらつき、センサ１１４ｂの出力特性の経時変化などによって、センサ１１４ｂが出力する電気信号（位置信号）とウェイストゲートバルブ１１４の実開度（実位置）との相関がばらつき、更に、センサ１１４ｂの温度条件（温度環境）によっても前記相関のばらつきが生じる。
そして、前記相関のばらつきを補償しないと、ウェイストゲートバルブ１１４の開度の検出精度が低下し、これにより、ウェイストゲートバルブ１１４の開度が目標開度とは異なる開度に制御されることで、吸気圧（過給圧）の制御精度が低下し、内燃機関１０の運転性能が低下する。
【００２２】
そこで、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４を機械的な作動限界位置である全閉位置及び／又は全開位置に作動させ、このときにセンサ１１４ｂが出力する電気信号（位置信号）を、ウェイストゲートバルブ１１４の基準位置（全閉位置又は全開位置）におけるセンサ１１４ｂの出力（基準位置信号）としてサンプリングする。
次いで、ＥＣＵ１０２は、基準位置であるときにサンプリングした電気信号（基準位置信号）に基づき、ウェイストゲートバルブ１１４の実開度とセンサ１１４ｂが出力する電気信号との相関を検知して、センサ１１４ｂが出力する電気信号に基づくウェイストゲートバルブ１１４の制御特性を更新する学習制御（基準位置学習制御）を実施する。
【００２３】
前記基準位置学習制御において、ＥＣＵ１０２は、例えば、ウェイストゲートバルブ１１４を機械的な作動限界位置である全閉位置又は全開位置に向けて変位させる制御指令（操作量）を出力し、センサ１１４ｂの出力変動が停止して安定したときに、実際に全閉位置又は全開位置になっているものと推定して、そのときにセンサ１１４ｂが出力している電気信号を、全閉位置又は全開位置での電気信号としてサンプリングして記憶する。
ここで、内燃機関１０の停止中に、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結によりウェイストゲートバルブ１１４が基準位置からずれた位置で固着したときに、ＥＣＵ１０２が、内燃機関１０の始動直後の氷結が解消されていない状態で基準位置学習制御（基準位置検出手段）を実行すると、ウェイストゲートバルブ１１４を基準位置に向けて作動させる制御指令を出力してもウェイストゲートバルブ１１４が固着位置を保持することで、基準位置からずれた位置でのセンサ１１４ｂの電気信号に基づき誤った基準位置学習制御を実施することになる。
【００２４】
そこで、ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０が始動される際に、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結しているか否かを検出し、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結している（氷結による固着状態である）ときには、氷結していないときに比べて基準位置学習制御（基準位置検出手段）による基準位置信号のサンプリング処理の実行を遅らせる機能（遅延手段としての機能）を、ソフトウエアとして備えている。
【００２５】
図２のフローチャートは、前述の遅延機能を含む基準位置学習制御の一態様を示し、ＥＣＵ１０２は、図２のフローチャートに示す手順に従って基準位置学習制御を実施する。
ＥＣＵ１０２は、図２のフローチャートに示す手順を、エンジンスイッチ（イグニッションスイッチ）１２１がオフからオンに切り替わって電源投入された後に実行する。
【００２６】
まず、ＥＣＵ１０２は、ステップＳ２０１にて、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結しているか否かを判別する。
内燃機関１０の環境温度が低いときに内燃機関１０の停止中にウェイストゲートバルブ１１４が氷結することがあり、この場合、内燃機関１０が始動されてウェイストゲートバルブ１１４の温度が解氷温度に上昇するまでの間、ウェイストゲートバルブ１１４は氷結状態を保持することになる。ＥＣＵ１０２は、起動直後にステップＳ２０１の判別を行うことで、内燃機関１０の停止中にウェイストゲートバルブ１１４が氷結したか否かを検出する。
【００２７】
ＥＣＵ１０２は、氷結の有無を、ウェイストゲートバルブ１１４の温度環境を代表する内燃機関１０の冷却水温度ＴＷが氷結条件を満たしているか否かに基づき推定することができ、この場合、水温センサ１２２は、ウェイストゲートバルブ１１４の温度環境の検出手段に相当することになる。
具体的には、ＥＣＵ１０２は、エンジンスイッチ（イグニッションスイッチ）１２１がオフからオンに切り替わって起動したときに水温センサ１２２が出力する水温信号ＴＷに基づき検出した冷却水温度ＴＷが、氷結の有無を推定するための判定温度ＴＷＳＬを下回っている場合に、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結状態であることを推定することができる。
【００２８】
なお、ＥＣＵ１０２は、エンジンスイッチ（イグニッションスイッチ）１２１がオフからオンに切り替わったときに、内燃機関１０の冷却水温度ＴＷに代えて外気温度や内燃機関１０の潤滑油の温度などのウェイストゲートバルブ１１４の温度に相関する温度を検出し、内燃機関１０が始動される際の外気温度や潤滑油の温度などが判定温度を下回るときに、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態を推定することができる。
【００２９】
また、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結によって固着している状態であるか否かを、ウェイストゲートバルブ１１４の作動指令を出力したときにセンサ１１４ｂが出力する電気信号に基づき判別することができる。
つまり、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結によって固着している状態では、開度変化を生じさせるようにウェイストゲートバルブ１１４が作動制御されてもウェイストゲートバルブ１１４の開度が変化しないため、センサ１１４ｂの電気信号が一定に保たれることになる。
したがって、ＥＣＵ１０２は、氷結の有無を判断するためにウェイストゲートバルブ１１４の開度を変化させる制御指令を出力し、係る制御状態でセンサ１１４ｂの電気信号が制御指令に見合った変化を示すか略一定値を保持するかによって、ウェイストゲートバルブ１１４が固着状態であるか否かを判別できる。
【００３０】
ここで、ＥＣＵ１０２は、氷結の有無を判断するための制御指令の出力処理において、制御指令に応じてウェイストゲートバルブ１１４の開度が実際に変化しても内燃機関１０の運転性に影響を与えない程度の開度変化になるように、例えば、開方向に変位させる指令と閉方向に変位させる指令とを交互に出力し、センサ１１４ｂの電気信号が変化するか又は制御開始から所定時間が経過した時点でウェイストゲートバルブ１１４の作動制御を停止することができる。
また、ＥＣＵ１０２は、氷結の有無を判断するための制御指令の出力処理において、作動トルクが徐々に大きくなるようにウェイストゲートバルブ１１４の制御指令を出力し、センサ１１４ｂの電気信号が変化するか、規定のトルク（操作量）にまで増大させたとき、或いは、制御開始から所定時間が経過した時点でウェイストゲートバルブ１１４の作動制御を停止することができる。
【００３１】
また、ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０が始動される際のウェイストゲートバルブ１１４の温度環境（冷却水温度、外気温度、潤滑油温度など）が判定温度を下回っていることを条件に、氷結による固着の有無を判断するためにウェイストゲートバルブ１１４の開度を変化させる制御指令を出力し、センサ１１４ｂの電気信号が制御指令に見合った変化を示さずに略一定値を保持するときにウェイストゲートバルブ１１４の氷結による固着状態を判別し、センサ１１４ｂの電気信号が制御指令に見合った変化を示すときにウェイストゲートバルブ１１４が氷結による固着状態ではないことを判別することができる。
なお、ウェイストゲートバルブ１１４の弁体の温度若しくは弁体近傍の排気管の温度などを検出する温度センサを設け、ＥＣＵ１０２が、当該温度センサによる温度検出値をウェイストゲートバルブ１１４の温度環境として判別する構成とすることができる。
【００３２】
上記のようにして、ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０が始動される際に、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結状態（氷結による固着状態）であるか否かを、ウェイストゲートバルブ１１４の温度環境、及び／又は、ウェイストゲートバルブ１１４を変位させる制御指令を出力したときのセンサ１１４ｂの電気信号に基づき判別する。
そして、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態（固着状態）でないことを検出すると、ステップＳ２０７に進み、内燃機関１０の始動後初回の基準位置学習制御を実行する。
ウェイストゲートバルブ１１４が氷結状態（固着状態）でなければ、ウェイストゲートバルブ１１４を基準位置に作動させることが可能であるため、ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０が始動される際に速やかに基準位置学習制御を実施し、学習結果に基づくウェイストゲートバルブ１１４の開度制御を早期に開始させる。
【００３３】
一方、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結状態（固着状態）であることを検出すると、ステップＳ２０２に進み、内燃機関１０の暖機（排気温度の上昇）を促進させる昇温制御を実施することで、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態の早期解消を図る。
ＥＣＵ１０２は、昇温制御として、例えば、内燃機関１０の点火時期を氷結状態でないときよりも遅らせる制御や、内燃機関１０のアイドル回転速度を氷結状態でないときよりも高く設定する制御などを実施する。
【００３４】
また、ＥＣＵ１０２は、次のステップＳ２０３で、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態を早期に解消させるための制御として、ウェイストゲートバルブ１１４を変位させる制御指令を出力する制御を実施する。
つまり、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の開度を開方向及び／又は閉方向に変化させるトルクを発生させることで、ウェイストゲートバルブ１１４の動き出しを早める。例えば、ＥＣＵ１０２は、開方向の操作量と閉方向の操作量とを周期的に切り替えて出力する制御を、ステップＳ２０３で実施する。
なお、ステップＳ２０２での昇温制御とステップＳ２０３での作動制御との少なくとも一方を省略することができる。また、ＥＣＵ１０２は、ステップＳ２０３における作動制御を、ウェイストゲートバルブ１１４の温度（冷却水温度ＴＷ）がある程度上昇してから開始することができる。
【００３５】
次いで、ＥＣＵ１０２は、ステップＳ２０４に進み、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態が解消されたか否かを判別する。
ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の作動指令に対応してセンサ１１４ｂの電気信号が変化するようになったときに、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態が解消されたことを検出することができる。
【００３６】
また、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の温度に相関する冷却水温度ＴＷや潤滑油温度などが、氷結解消（解氷）を判定するための判定温度に達したことをもって、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態が解消されたことを検出することができる。
ここで、排気温度を検出する排気温度センサを内燃機関１０が備える場合、ＥＣＵ１０２は、この排気温度センサが検出する排気温度が判定温度に達したことをもって、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態が解消されたことを検出することができる。
【００３７】
また、ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０が始動されてからの経過時間が、氷結解消を判定するための判定時間に達したときに、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態が解消されたことを検出することができる。
ここで、ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０の始動開始時点での冷却水温度が低いほど前記判定時間をより長い時間に変更することができる。これは、始動開始時点での冷却水温度が低いほど、解氷温度に達するまでの時間が長くなるためである。
【００３８】
そして、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態が解消されたことを検出すると、ステップＳ２０７に進み、基準位置学習制御を実施する。
つまり、ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０が始動される際にウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態を検知すると、氷結状態でない場合に比べて基準位置学習制御の実行タイミングを遅らせることで、氷結状態で基準位置学習制御が行われることを抑制する。
これにより、ＥＣＵ１０２が、基準位置からずれた氷結位置でのセンサ１１４ｂの電気信号を、ウェイストゲートバルブ１１４が基準位置であるときの電気信号として誤学習することを抑制でき、基準位置学習制御の精度、引いては、ウェイストゲートバルブ１１４の開度による過給圧制御の精度が氷結の発生によって低下することを抑制できる。
【００３９】
一方、ＥＣＵ１０２は、ステップＳ２０４で氷結状態が解消されていないと判別すると、ステップＳ２０５に進み、遅延限界時間を計測するタイマを所定値だけ増大させ、前記タイマによって内燃機関１０の始動開始からの経過時間が計測されるようにする。
次いで、ＥＣＵ１０２は、前記タイマの値が遅延限界時間に相当する値になったか否かを判別する。遅延限界時間は、内燃機関１０の始動開始から基準位置学習制御が実行されるまでの遅延時間の限界値である。
【００４０】
ここで、内燃機関１０の始動開始からの経過時間が遅延限界時間に達していない場合、ＥＣＵ１０２は、ステップＳ２０２に戻ってステップＳ２０２〜ステップＳ２０４の処理を繰り返し、氷結状態が解消されたことを検出すると、ステップＳ２０７に進む。
なお、ステップＳ２０４で、ＥＣＵ１０２が、内燃機関１０が始動されてからの経過時間が氷結解消を判定するための判定時間に達したときに、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態が解消されたことを検出する場合は、ステップＳ２０５及びステップＳ２０６の処理は省略され、ステップＳ２０４からステップＳ２０２に戻るようにする。
また、ステップＳ２０４で、ＥＣＵ１０２が、ウェイストゲートバルブ１１４の温度（冷却水温度ＴＷ）が氷結解消を判定するための判定温度に達したときにウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態が解消されたことを検出する場合も、ステップＳ２０５及びステップＳ２０６の処理を省略し、ステップＳ２０４からステップＳ２０２に戻るようにすることができる。
【００４１】
そして、内燃機関１０の始動開始からの経過時間が遅延限界時間に達した場合、ＥＣＵ１０２は、ステップＳ２０６からステップＳ２０７に進むことで、氷結状態の解消が検出されるのを待たずに基準位置学習制御を実行させる。
ステップＳ２０７で基準位置学習制御を実施すると、ＥＣＵ１０２は、ステップＳ２０８に進み、ウェイストゲートバルブ１１４の故障診断を実施し、次のステップＳ２０９で故障診断の結果、ウェイストゲートバルブ１１４の異常が検出されたか否かを判別し、ウェイストゲートバルブ１１４の異常が検出された場合、ステップＳ２１０に進んで、ウェイストゲートバルブ１１４の異常状態に対応するためのフェイルセーフ処理を実施する。
【００４２】
ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の故障診断として、例えば、ウェイストゲートバルブ１１４に作動指令を出力したときにセンサ１１４ｂの電気信号に作動指令に見合う変化が生じるか否かを判別する。
また、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の異常時におけるフェイルセーフ処理として、ウェイストゲートバルブ１１４の制御を停止させたり、内燃機関１０の最大吸入空気量（最大スロットル開度）をウェイストゲートバルブ１１４が正常であるときよりも小さく制限する処理などを実施する。
なお、ウェイストゲートバルブ１１４の故障診断においては、ウェイストゲートバルブ１１４が制御指令に応じて作動しなくなった固着故障の他、センサ１１４ｂの故障なども検出される。
【００４３】
ＥＣＵ１０２が、ステップＳ２０４で、ウェイストゲートバルブ１１４の作動指令に対するセンサ１１４ｂの電気信号の変化に基づき氷結状態が解消したか否かを判別する場合、ウェイストゲートバルブ１１４の固着状態が氷結に因るものではなく異物の噛み込みやモータ故障などの機械的な異常に因るものであると、温度上昇しても固着状態が解消されない。
このため、ＥＣＵ１０２が、ステップＳ２０４で氷結状態の解消が検出されない場合にステップＳ２０２に戻るように構成した場合、基準位置学習制御及び故障診断を実施するステップＳ２０７以降に進めずにステップＳ２０２〜ステップＳ２０４の処理を繰り返すことになってしまう。
【００４４】
これに対し、ＥＣＵ１０２が、ステップＳ２０５及びステップＳ２０６の処理を実施すれば、ウェイストゲートバルブ１１４の固着状態が解消されないまま時間経過が限界に達すると、固着状態の解消検出を待たずにステップＳ２０７以降に進むから、ステップＳ２０９でウェイストゲートバルブ１１４の異常判定してフェイルセーフ処理を実施できる。
【００４５】
図３は、ＥＣＵ１０２が、内燃機関１０の停止中にウェイストゲートバルブ１１４が氷結したか否か、及び、氷結状態が解消したか否かを、冷却水温度ＴＷに基づき検出する様子を概略的に説明するためのタイムチャートである。
図３のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１１でエンジンスイッチ１２１がオフからオンに切り替わり、その後、時刻ｔ１２でＥＣＵ１０２は、冷却水温度ＴＷが氷結判定温度よりも低いことに基づきウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態を判別する。
なお、時刻ｔ１２での冷却水温度ＴＷが氷結判定温度よりも高い場合、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結状態でないことを判別する。
【００４６】
その後、内燃機関１０が始動されて暖機が進むことで、時刻ｔ１３で冷却水温度ＴＷが氷結判定温度よりも高くなると、ＥＣＵ１０２は氷結状態の解消を判別する。
そして、ＥＣＵ１０２は、氷結状態の解消を判別した後である時刻ｔ１４で、ウェイストゲートバルブ１１４の基準位置学習制御（基準位置信号のサンプリング処理）を実施する。
【００４７】
図４は、ＥＣＵ１０２が、内燃機関１０の停止中にウェイストゲートバルブ１１４が氷結したか否かを冷却水温度ＴＷに基づき検出し、氷結状態の解消を始動からの時間経過に基づいて検出する様子を概略的に説明するためのタイムチャートである。
図４のタイムチャートにおいて、時刻ｔ２１でエンジンスイッチ１２１がオフからオンに切り替わり、その後、時刻ｔ２２でＥＣＵ１０２は、冷却水温度ＴＷが氷結判定温度よりも低いことに基づきウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態を判別する。
【００４８】
その後、内燃機関１０が始動されてからの時間が経過し、時刻ｔ２３で経過時間が判定時間に達すると、ＥＣＵ１０２は氷結状態の解消を推定する。
そして、ＥＣＵ１０２は、氷結状態の解消を判別した後である時刻ｔ２４で、ウェイストゲートバルブ１１４の基準位置学習制御（基準位置信号のサンプリング処理）を実施する。
【００４９】
また、図５は、ＥＣＵ１０２が、内燃機関１０の停止中にウェイストゲートバルブ１１４が氷結したか否か、及び、氷結状態が解消したか否かを、ウェイストゲートバルブ１１４を作動制御したときのセンサ１１４ｂの電気信号の変化に基づき検出する様子を概略的に説明するためのタイムチャートである。
図５のタイムチャートにおいて、時刻ｔ３１でエンジンスイッチがオフからオンに切り替わり、その後、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結しているか否かを判別するために時刻ｔ３２からウェイストゲートバルブ１１４を開方向に作動させる操作量と閉方向に作動させる操作量とを交互に一定周期で出力する。
【００５０】
図５に示す例では、ウェイストゲートバルブ１１４のアクチュエータ１１４ａが、デューティ制御されるモータであり、このモータのデューティ制御におけるデューティ比をプラス側とマイナス側とに周期的に切り替えることで、ウェイストゲートバルブ１１４を閉方向と開方向とに交互に駆動するよう構成される。
係るウェイストゲートバルブ１１４の作動制御状態で、センサ１１４ｂの電気信号が変化せずに一定値を保持することから、ＥＣＵ１０２は、時刻ｔ３２から設定時間が経過した時刻ｔ３３にてウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態（固着状態）を判別する。
なお、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結していない場合は、時刻ｔ３２でウェイストゲートバルブ１１４の作動制御を開始した当初からセンサ１１４ｂの電気信号が変化することで、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４が氷結状態でないと判別して、直ちに基準位置学習制御を開始する。
【００５１】
その後の時刻ｔ３４から、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の作動制御を再開させ、センサ１１４ｂの電気信号が変化し始めた時刻ｔ３５でＥＣＵ１０２は氷結状態の解消を判定する。
そして、ＥＣＵ１０２は、氷結状態の解消を判別した後である時刻ｔ３６で、ウェイストゲートバルブ１１４の基準位置学習制御（基準位置信号のサンプリング処理）を実施する。
【００５２】
ところで、内燃機関１０の停止中におけるウェイストゲートバルブ１１４の位置（開度）として、基準位置（全閉位置又は全開位置）よりも氷結し難い若しくは氷結が解消し易い位置（氷結対処位置）がある場合、ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０が停止するときに係る氷結対処位置にウェイストゲートバルブ１１４を変位させ、内燃機関１０の停止中に前記氷結対処位置に維持させるようにすることができる。
【００５３】
図６のフローチャートは、ＥＣＵ１０２が実施する、内燃機関１０の停止時におけるウェイストゲートバルブ１１４の位置制御の一態様を示す。
図６のフローチャートにおいて、ＥＣＵ１０２は、まず、ステップＳ３０１にてシャットダウン要求が発生しているか否かを判断する。例えば、ＥＣＵ１０２は、エンジンスイッチ１２１がオンからオフに切り替わり、その後に各種の終了処理を終えてセルフシャットオフする直前に、シャットダウン要求の発生を判別する。
【００５４】
ＥＣＵ１０２は、シャットダウン要求の発生を判別するとステップＳ３０２（停止位置制御手段）に進み、予め設定してある停止時目標開度にウェイストゲートバルブ１１４の開度を制御し、内燃機関１０の停止中は停止時目標開度に保持されるようにする。
前記停止時目標開度は、予め実験などで求めたウェイストゲートバルブ１１４が氷結し難い若しくは氷結が解消し易い氷結対処位置であって、基準位置からずれた位置である。
【００５５】
このようにして、ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０が停止されるときに、基準位置よりも氷結し難い若しくは氷結が解消し易い位置にウェイストゲートバルブ１１４を制御することで、氷結の発生を抑制し、また、氷結した場合でも早期に解消されるようにして、外気温が低い環境下で内燃機関１０が始動される際に基準位置学習制御の実行タイミングが遅れることを抑制する。
【００５６】
ＥＣＵ１０２は、内燃機関１０の停止中においてウェイストゲートバルブ１１４が基準位置からずれた氷結対処位置に維持される場合、氷結有無の検出や氷結が解消された否かの検出のためにウェイストゲートバルブ１１４に作動指令を出力するときに、停止位置から基準位置に向けて変位させるトルクを生じさせる作動指令を出力することができる。
係る構成とすれば、氷結が発生していない場合、更に、氷結が解消されたときに、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４を基準位置に速やかに移動させて、基準位置学習制御を早期に実施できる。
【００５７】
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の作動制御状態でのセンサ１１４ｂの電気信号の変化に基づき、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態が解消したか否かを判別するときに、冷却水温度ＴＷなどのウェイストゲートバルブ１１４に相関する温度が、氷結状態が解消し得る温度に達しているのに、作動制御に見合ったセンサ１１４ｂの出力変化が生じない場合に、ウェイストゲートバルブ１１４の固着状態が氷結に因るものではなく異物の噛み込みなどの機械的な異常に因るものであると判別することができる。
【００５８】
また、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態において作動制御を行う場合に、冷却水温度ＴＷなどのウェイストゲートバルブ１１４に相関する温度が高くなるにしたがってウェイストゲートバルブ１１４を開度変化させるトルクを小さく変更することができる。
また、ＥＣＵ１０２は、ウェイストゲートバルブ１１４の氷結状態であるために基準位置学習制御の実行を遅延させている間において、ウェイストゲートバルブ１１４のフィードバック制御を中止したり、内燃機関１０の最大出力トルクを学習後よりも低く制限したりすることができる。
【００５９】
ここで、上述した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
内燃機関の制御装置は、その一態様において、ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンへの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関に適用され、前記センサが出力する位置信号を入力して前記電制バルブ機構に制御指令を出力する制御装置であって、前記電制バルブ機構を基準位置に作動させたときの前記位置信号を基準位置信号として検出する基準検出手段と、前記内燃機関が始動される際に、前記電制バルブ機構が氷結しているか否かを検出し、前記電制バルブ機構が氷結しているときは、氷結していないときに比べて前記基準検出手段による前記基準位置信号の検出処理の実行タイミングを遅らせる遅延手段と、を含む。
【００６０】
前記制御装置の好ましい態様において、前記遅延手段は、前記電制バルブ機構の氷結状態の解消を検出した後に前記基準検出手段による前記基準位置信号の検出処理を実行させる。
別の好ましい態様では、前記電制バルブ機構の基準位置が機械的な作動限界位置であり、前記内燃機関が停止される際に、前記基準位置とは異なる所定位置に前記電制バルブ機構を変位させる停止位置制御手段を更に含む。
【００６１】
さらに別の好ましい態様では、前記遅延手段は、前記電制バルブ機構の温度環境が氷結条件を満たしているか否かを検出する。
さらに別の好ましい態様では、前記遅延手段は、前記電制バルブ機構を変位させる制御指令を出力して前記電制バルブ機構が氷結による固着状態であるか否かを検出する。
【００６２】
さらに別の好ましい態様では、前記遅延手段は、前記所定位置から前記基準位置に向けて変位させる制御指令を出力して前記電制バルブ機構の氷結による固着状態であるか否かを検出する。
さらに別の好ましい態様では、前記遅延手段は、前記電制バルブ機構の温度環境が氷結条件を満たしているときに前記電制バルブ機構を変位させる制御指令の出力を開始し、当該制御指令に応じた位置変化が生じた後に前記基準検出手段による前記基準位置信号の検出処理を実行させる。
【００６３】
また、内燃機関の制御方法は、その一態様において、ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンへの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関において、前記内燃機関が始動される際に前記電制バルブ機構の氷結の有無を判定するステップと、前記電制バルブ機構の氷結の発生が判定されなかったときに、前記電制バルブ機構の基準位置に作動させたときの前記位置信号を基準位置信号として検出するステップと、前記電制バルブ機構の氷結の発生が判定されたときに、前記電制バルブ機構の氷結の発生が判定されなかったときに比べて遅れたタイミングで、前記電制バルブ機構の基準位置に作動させたときの前記位置信号を基準位置信号として検出するステップと、前記センサが出力する位置信号及び前記基準位置信号に応じて前記電制バルブ機構に制御指令を出力するステップと、を含む。
【００６４】
前記制御方法の好ましい態様において、前記氷結の有無を判定するステップは、前記電制バルブ機構の温度環境を検出するステップと、前記温度環境が氷結条件を満たすか否かを検出するステップと、を含む。
別の好ましい態様では、前記氷結の有無を判定するステップは、前記電制バルブ機構を変位させる制御指令を出力したときの前記センサの位置信号の変化を検出するステップを含む。
【００６５】
さらに別の好ましい態様では、前記電制バルブ機構の氷結の発生が判定されたときに基準位置信号を検出するステップは、前記電制バルブ機構の氷結の解消が検出されたか否かを検出するステップと、前記電制バルブ機構の氷結の解消が検出されたときに前記基準位置信号の検出を行うステップと、を含む。
【符号の説明】
【００６６】
１０…内燃機関、１０２…電子コントロールユニット（制御装置）、１１２…排気管、１１３…ウェイストゲート、１１４…ウェイストゲートバルブ（電制バルブ機構）、１１４ａ…アクチュエータ、１１４ｂ…センサ、１１６…ターボチャージャー、１１７…コンプレッサ、１１８…タービン、１２１…エンジンスイッチ、１２２…水温センサ
【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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