(57)【要約】【課題】コンプレッサの過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かの判定精度を高めつつ、コンプレッサの過渡的な異常運転が行われることがあっても速やかに正常運転へと戻す。【解決手段】制御量を受けてタービンのジオメトリを変え得るジオメトリ可変機構（２４）を備える可変容量ターボ過給機（２１）と、このジオメトリ可変機構への前記制御量を設定する制御量設定手段（３１）とを備えるターボ過給機の制御装置において、実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とに基づいてコンプレッサの過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する判定結果により吸気コンプレッサの過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ターボ過給機の容量が増大する側に前記制御量を補正する制御量補正手段（３１）とを備える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御量を受けてタービンのジオメトリを変え得るジオメトリ可変機構を備える可変容量ターボ過給機と、
このジオメトリ可変機構への前記制御量を設定する制御量設定手段と
を備えるターボ過給機の制御装置において、
実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とに基づいてコンプレッサの過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する異常運転時判定手段と、
この判定結果により吸気コンプレッサの過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ターボ過給機の容量が増大する側に前記制御量を補正する制御量補正手段と
を備えることを特徴とするターボ過給機の制御装置。
【請求項２】
制御量を受けてタービンのジオメトリを変え得るジオメトリ可変機構を備える可変容量ターボ過給機と、
このジオメトリ可変機構への前記制御量を設定する制御量設定手段と
を備えるターボ過給機の制御装置において、
実過給圧と実排気流量とに基づいてターボ過給機の過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する異常運転時判定手段と、
この判定結果によりターボ過給機の過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ターボ過給機の容量が増大する側に前記制御量を補正する制御量補正手段と
を備えることを特徴とするターボ過給機の制御装置。
【請求項３】
制御量を受けてウェストゲートバルブの開度を変え得る一定容量ターボ過給機と、
このウェストゲートバルブへの前記制御量を設定する制御量設定手段と
を備えるターボ過給機の制御装置において、
実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とに基づいて吸気コンプレッサの過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する異常運転時判定手段と、
この判定結果により吸気コンプレッサの過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ウェストゲートバルブの開度が増大する側に前記制御量を補正する制御量補正手段と
を備えることを特徴とするターボ過給機の制御装置。
【請求項４】
制御量を受けてウェストゲートバルブの開度を変え得る一定容量ターボ過給機と、
このウェストゲートバルブへの前記制御量を設定する制御量設定手段と
を備えるターボ過給機の制御装置において、
実過給圧と実排気流量とに基づいてターボ過給機の過渡的な異常運転時であるか否かまたは異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する異常運転時判定手段と、
この判定結果により吸気コンプレッサの過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ウェストゲートバルブの開度が増大する側に前記制御量を補正する制御量補正手段と
を備えることを特徴とするターボ過給機の制御装置。
【請求項５】
前記コンプレッサの過渡的な異常運転時は、実過給圧とコンプレッサを流れる実ガス流量とから定まるコンプレッサの運転点がコンプレッサの異常運転域にあるときであることを特徴とする請求項１または３に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項６】
前記コンプレッサの過渡的な異常運転時の直前状態は、実過給圧とコンプレッサを流れる実ガス流量とから定まるコンプレッサの運転点がコンプレッサの異常運転域近傍の正常運転域にあるときであることを特徴とする請求項１または３に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項７】
前記ターボ過給機の過渡的な異常運転時は、実過給圧と実排気流量とから定まるターボ過給機の運転点がターボ過給機の異常運転域にあるときであることを特徴とする請求項２または４に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項８】
前記ターボ過給機の過渡的な異常運転時の直前状態は、実過給圧と実排気流量とから定まるターボ過給機の運転点がターボ過給機の異常運転域近傍の正常運転域にあるときであることを特徴とする請求項２または４に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項９】
実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とから定まるコンプレッサの運転点が正常運転域から離れるほど前記制御量の補正値を大きくすることを特徴とする請求項５または６に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１０】
実過給圧と実排気流量とから定まるターボ過給機の運転点が正常運転域から離れるほど前記制御量の補正値を大きくすることを特徴とする請求項７または８に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１１】
目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、実際の吸入空気量を演算する実吸入空気量演算手段とを備え、実吸入空気量が目標吸入空気量より所定値以上大きくなったとき、ターボ過給機の容量がさらに増大する側に前記制御量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１２】
目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、実際の吸入空気量を演算する実吸入空気量演算手段とを備え、実吸入空気量が目標吸入空気量より所定値以上大きくなったとき、ウェストゲートバルブの開度がさらに増大する側に前記制御量を補正することを特徴とする請求項３または４に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１３】
前記制御量を、ＥＧＲの非作動域で目標排気流量とエンジン負荷とに基づいて設定することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１４】
前記制御量を、ＥＧＲの作動域で目標排気流量と目標ＥＧＲ率とに基づいて設定することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１５】
前記制御量を排気温度により補正することを特徴とする請求項１３または１４に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１６】
前記排気温度に代えて燃料噴射量を用いることを特徴とする請求項１５に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１７】
実際の吸入空気量が目標吸入空気量と一致するように前記制御量のフィードバック量を演算し、このフィードバック量で前記制御量を補正することを特徴とする請求項１３または１４に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１８】
前記目標吸入空気量に代えてその遅れ処理値を用いることを特徴とする請求項１７に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項１９】
前記ジオメトリ可変機構が、タービンの可変ノズルと、この可変ノズルを駆動するアクチュエータとからなり、このアクチュエータが、制御量に対するデューティ値が非線型な特性を有すると共に、制御量が増加傾向にあるときと減少傾向にあるときとでデューティ値が異なるヒステリシスを有する場合に、このアクチュエータの有するこれら非線型性及びヒステリシスを補償することを特徴とする請求項１または２に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項２０】
前記ジオメトリ可変機構が、排気タービンの可変ノズルと、この可変ノズルを駆動するアクチュエータとからなる場合に、前記制御量は可変ノズル開度または可変ノズルの開口割合であることを特徴とする請求項１または２に記載のターボ過給機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はターボ過給機の制御装置、特に自動車用エンジンと組み合わせて用いる場合の過渡時の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タービンの幾何学形状（ジオメトリ）を変え得るジオメトリ可変機構を備えるターボ過給機と、エンジンの回転速度及び負荷をパラメータとする目標過給圧のマップと、実際の過給圧を検出するセンサとを備え、エンジンの回転速度及び負荷に応じて目標過給圧を演算すると共に、センサにより検出される実際の過給圧がこの目標過給圧と一致するようにジオメトリ可変機構への制御量をフィードバック制御するようにしたものがある（特開平５−２７２３４５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、タービンと同軸に配されるコンプレッサの効率は、図４に示したように横軸に修正流量Ｑ＊を、縦軸に圧力比を採って表される。周知のように吸気を圧縮するコンプレッサは、網がけした部分（正常運転域）の外側の領域（異常運転域）で運転すると、サージング、チョーキングあるいはタービンの過回転といった望ましくない現象が生じるため、異常運転域に入らないようにコンプレッサの運転点を定めなければならない。
【０００４】
しかしながら、ターボ過給機が自動車用エンジンと組み合わせて用いられる場合には、アクセルペダルの急激な変化に伴って過渡的にコンプレッサの運転点が異常運転域に飛び込むことがあり、一時的ではあってもコンプレッサの異常運転が生じる。例えば発進急加速を行うためアクセルペダルを急激に踏み込むと、これに応じて燃料噴射量が増量され排気量（従って修正流量）が急激に大きくなる。このとき、ジオメトリ可変機構がタービンの可変ノズルであればノズル開度を大きくする（ターボ過給機の容量が増す側への制御量を与える）のであるが、このノズル開度を大きくする側への応答が遅れると、コンプレッサの運転点が図４で右方向や右上方へと移動し、チョーキングやタービンの過回転が生じる異常運転域へと飛び込んでしまう。
【０００５】
また、高速定常運転時にアクセルペダルを戻して急減速した場合には、燃料噴射量が減量され排気量が急激に小さくなる。このとき、ジオメトリ可変機構がタービンの可変ノズルであればノズル開度を小さくする（ターボ過給機の容量が減る側への制御量を与える）のであるが、このノズル開度を小さくする側への応答が遅れると、コンプレッサの運転点が図４で左方向へと移動し、サージングが生じる異常運転域へと飛び込むことがある。
【０００６】
この場合に、本願の発明者は、コンプレッサ効率を定めているパラメータ（図４でいえば横軸と縦軸の各パラメータ）を知ることができれば、そのパラメータに基づいてコンプレッサの運転点が異常運転域にあるか否かを判定できるのでないかと発想した。
【０００７】
例えば図４において縦軸の修正流量Ｑ＊はコンプレッサを通過するガス流量Ｑをそのガス温度Ｔ１とガス圧力Ｐ１で補正した値であり、縦軸の圧力比は過給圧と大気圧の比である。従って、コンプレッサを通過する実ガス流量Ｑと実過給圧とを、コンプレッサの運転点が異常運転域にあるか否かを判定するための基本的パラメータとすればよいことがわかる。
【０００８】
そこで本発明は、実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とに基づいてコンプレッサの過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定し、コンプレッサの過渡的な異常運転時になるとあるいは過渡的な異常運転の直前で、ターボ過給機の容量が増大する側にジオメトリ可変機構に与える制御量を補正することにより、コンプレッサの過渡的な異常運転が行われることがあっても速やかに正常運転へと戻し、あるいはコンプレッサの過渡的な異常運転が行われる直前の正常運転にとどめることを目的とする。
【０００９】
一方、ターボ過給機の効率はコンプレッサとタービンの各効率を合わせた総合効率であるから、ターボ過給機全体としてみるときには、タービン効率を表すパラメータをも考慮する必要がある。この場合、タービン効率は、通常、横軸に速度比、縦軸に効率を採って表されるため、コンプレッサとタービンの各効率を表すのに共通のパラメータはない。
【００１０】
このため、ターボ過給機全体としてみたときにも、実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とを、ターボ過給機が過渡的な異常運転時であるか否かのパラメータとしてよいのかどうか、それとも他に最適なパラメータがあるのかどうかをパラメータを代えて実験してみたところ、実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とを、ターボ過給機全体として過渡的な異常運転時であるか否かのパラメータとしたときには、ターボ過給機全体としての異常運転域と正常運転域の境界が明瞭とならず、あいまいな部分が生じるのに対して、コンプレッサを通過する実ガス流量に代えて実排気流量を採用した場合、つまり実過給圧と実排気流量とをパラメータとしたときに、ターボ過給機全体としての異常運転域と正常運転域の境界を把握しやすいことが判明した。
【００１１】
そこで本発明は、実過給圧と実排気流量とに基づいてターボ過給機の過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定することにより、その判定精度を高めつつ、ターボ過給機の過渡的な異常運転時になると、あるいは異常運転の直前で、ターボ過給機の容量が増大する側にジオメトリ可変機構に与える制御量を補正することにより、ターボ過給機の過渡的な異常運転が行われることがあっても速やかに正常運転へと戻し、あるいはターボ過給機の過渡的な異常運転が行われる直前の正常運転にとどめることを目的とする。
【００１２】
一方、上記従来装置では、発進急加速時には目標過給圧がステップ的に立ち上がり、この目標過給圧に対して実過給圧が追従するようにフィードバック制御を行うと、実過給圧が目標過給圧より大きくオーバーしてしまう、いわゆるオーバーシュート現象が生じるので、こうした発進急加速時であることを判定すると、過給圧のフィードバック制御を一時的に中断し、実過給圧が目標過給圧に達するよりも少し手前で可変ノズルに与える制御量を、ターボ過給機の容量が最大となる値へと変更している。
【００１３】
この従来装置では実過給圧に基づいて発進急加速時であることや実過給圧が目標過給圧に達するよりも少し手前にあることを判定しているが、本発明のようにコンプレッサ効率やターボ過給機全体の効率に基づいて創出した技術でないので、コンプレッサを通過する実ガス流量や実排気流量が用いられることがない。このため、実過給圧のみをパラメータとしたのでは、コンプレッサを通過する実ガス流量や実排気流量如何によって異常運転域にもなり正常運転域にもなるので、コンプレッサやターボ過給機全体の過渡的な異常運転時であるか否かを精度良く判定することができない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、制御量を受けてタービンのジオメトリ（幾何学形状）を変え得るジオメトリ可変機構を備える可変容量ターボ過給機と、このジオメトリ可変機構への前記制御量を設定する制御量設定手段とを備えるターボ過給機の制御装置において、実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とに基づいてコンプレッサの過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する異常運転時判定手段と、この判定結果により吸気コンプレッサの過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ターボ過給機の容量が増大する側に前記制御量を補正する制御量補正手段とを備える。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、制御量を受けてタービンのジオメトリ（幾何学形状）を変え得るジオメトリ可変機構を備える可変容量ターボ過給機と、このジオメトリ可変機構への前記制御量を設定する制御量設定手段とを備えるターボ過給機の制御装置において、実過給圧と実排気流量とに基づいてターボ過給機の過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する異常運転時判定手段と、この判定結果によりターボ過給機の過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ターボ過給機の容量が増大する側に前記制御量を補正する制御量補正手段とを備える。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、制御量を受けてウェストゲートバルブの開度を変え得る一定容量ターボ過給機と、このウェストゲートバルブへの前記制御量を設定する制御量設定手段とを備えるターボ過給機の制御装置において、実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とに基づいて吸気コンプレッサの過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する異常運転時判定手段と、この判定結果により吸気コンプレッサの過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ウェストゲートバルブの開度が増大する側に前記制御量を補正する制御量補正手段とを備える。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、制御量を受けてウェストゲートバルブの開度を変え得る一定容量ターボ過給機と、このウェストゲートバルブへの前記制御量を設定する制御量設定手段とを備えるターボ過給機の制御装置において、実過給圧と実排気流量とに基づいてターボ過給機の過渡的な異常運転時であるか否かまたは異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する異常運転時判定手段と、この判定結果により吸気コンプレッサの過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ウェストゲートバルブの開度が増大する側に前記制御量を補正する制御量補正手段とを備える。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１、３の発明によれば、コンプレッサ効率を表すパラメータである実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とに基づいてコンプレッサの過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態であるか否かを判定するようにしたので、その判定精度が向上し、この精度の良い判定結果により、コンプレッサの過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、請求項１に記載の発明ではターボ過給機の容量が増大する側へと制御量を補正し、また請求項３に記載の発明ではウェストゲートバルブの開度が増大する側へと制御量を補正することで、コンプレッサの過渡的な異常運転が行われることがあっても速やかに正常運転へと戻し、あるいはコンプレッサの過渡的な異常運転が行われる直前の正常運転にとどめることができる。
【００１９】
請求項２、４の発明によれば、ターボ過給機の総合効率を表すパラメータである実過給圧と実排気流量とに基づいてターボ過給機の過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態であるか否かを判定するようにしたので、その判定精度が向上し、この精度の良い判定結果により、ターボ過給機の過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、請求項２に記載の発明ではターボ過給機の容量が増大する側へと制御量を補正し、また請求項４に記載の発明ではウェストゲートバルブの開度が増大する側へと制御量を補正することで、ターボ過給機の過渡的な異常運転が行われることがあっても速やかに正常運転へと戻し、あるいはターボ過給機の過渡的な異常運転が行われる直前の正常運転にとどめることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態のエンジンの概略構成を示している。
【００２１】
排気通路２と吸気通路３のコレクタ部３ａとを結ぶＥＧＲ通路４に、圧力制御弁（図示しない）からの制御圧力に応動するダイヤフラム式のＥＧＲ弁６を備えている。圧力制御弁は、エンジンコントローラ３１からのデューティ制御信号により駆動されるもので、これによって運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を得るようにしている。
【００２２】
エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置１０を備える。この燃料噴射装置１０は、主に燃料タンク（図示しない）、サプライポンプ１４、コモンレール（蓄圧室）１６、気筒毎に設けられるノズル１７からなり、サプライポンプ１４により加圧された燃料は蓄圧室１６にいったん蓄えられたあと、蓄圧室１６の高圧燃料が気筒数分のノズル１７に分配される。
【００２３】
ノズル１７（燃料噴射弁）は、針弁、ノズル室、ノズル室への燃料供給通路、リテーナ、油圧ピストン、リターンスプリングなどからなり、油圧ピストンへの燃料供給通路に介装される三方弁（図示しない）が介装されている。三方弁（電磁弁）のＯＦＦ時には、針弁が着座状態にあるが、三方弁がＯＮ状態になると針弁が上昇してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。つまり三方弁のＯＦＦからＯＮへの切換時期により燃料の噴射開始時期が、またＯＮ時間により燃料噴射量が調整され、蓄圧室１６の圧力が同じであればＯＮ時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。
【００２４】
ＥＧＲ通路４の開口部下流の排気通路２に、排気の熱エネルギーを回転エネルギーに変換するタービン２２と吸気を圧縮するコンプレッサ２３とを同軸で連結した可変容量ターボ過給機２１を備える。タービン２２のスクロール入口に、アクチュエータ２５により駆動される可変ノズル２４（ジオメトリ可変機構）が設けられ、エンジンコントローラ３１により、可変ノズル２４は低回転速度域から所定の過給圧が得られるように、低回転速度側ではタービン２２に導入される排気の流速を高めるノズル開度（傾動状態）に、高回転速度側では排気を抵抗なくタービン２２に導入させノズル開度（全開状態）に制御する。
【００２５】
上記のアクチュエータ２５は、制御圧力に応動して可変ノズル２６を駆動するダイヤフラムアクチュエータ２６と、このダイヤフラムアクチュエータ２６への制御圧力を調整する圧力制御弁２７とからなり、可変ノズル２４の実開度が目標ノズル開度となるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁２７に出力される。
【００２６】
アクセルセンサ３２、エンジン回転速度とクランク角度を検出するセンサ３３、水温センサ３４、エアフローメータ３５、過給圧センサ３６からの信号が入力されるエンジンコントローラ３１では、これらの信号に基づいて目標ＥＧＲ率と目標過給圧とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。
【００２７】
ここでは、本出願人と同一の出願人が先に提案している先願装置（特開２００２−１１５５５１号公報参照）に対して本願発明を適用した場合で述べると、図２は先願装置の概略的な構成をブロック図として示している。
【００２８】
図では、例えば１０ｍｓｅｃ毎に訪れる演算タイミングで、４２から５５までの総てのブロックが矢印の順に従って一瞬のうちに演算を終了する。
【００２９】
概説すると、図２において目標ＥＧＲ率演算部４２では、エンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］と目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ［ｍｍ３／ｓｔ．ｃｙｌ］とから目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを演算する。
【００３０】
上記の目標燃料噴射量Ｑｓｏｌは基本的にエンジン回転速度とアクセル開度により定まる値である。ここでは、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌは負荷を代表する変数である。従って、Ｑｓｏｌに代えて、アクセル開度、エンジントルク等を用いることができる。
【００３１】
上記の目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒの値は、エンジン暖機完了後であれば、Ｎｅが一定のときＱｓｏｌが大きくなるほど、またＱｓｏｌが一定のときＮｅが大きくなるほど小さくなる。
【００３２】
なお、ＥＧＲ制御部５５ではこのＭｅｇｒに基づいてＥＧＲ制御を行うのであるが、この部分は本発明とは直接に関係しないので、詳細な説明は省略する。
【００３３】
遅れ処理部４３ではこのようにして求めた目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒと、Ｋｉｎ×ＫＶＯＬとを用い、
Ｍｅｇｒｄ＝Ｍｅｇｒ×ＫＩＮ×ＫＶＯＬ×Ｎｅ×ＫＥ２＃
＋Ｍｅｇｒｄｎ−１×（１−ＫＩＮ×ＫＶＯＬ×Ｎｅ×ＫＥ２＃）…（１）
ただし、ＫＩＮ：体積効率相当値、
ＫＶＯＬ：ＶＥ／ＮＣ／ＶＭ、
ＶＥ：排気量、
ＮＣ：気筒数、
ＶＭ：吸気系容積、
ＫＥ２＃：定数、
Ｍｅｇｒｄｎ−１：前回のＭｅｇｒｄ、
の式で遅れ処理と単位変換（１シリンダ当たり→単位時間当たり）を同時に行って吸気弁位置におけるＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄ［％］を演算する。
【００３４】
ここで、（１）式右辺のＫＩＮとＫＶＯＬとは後述する（６）式で説明するように、コレクタ入口から吸気弁までの吸気の応答遅れを表すのに必要となる値で、ＥＧＲ率の変化もこれに合わせたものである。ＫＩＮ、ＫＶＯＬは後述する（６）、（７）式でも出てくるが、同じ値であるので、その説明を後述する（６）、（７）式では省略する。
【００３５】
上記（１）式右辺のＮｅ×ＫＥ２＃は単位変換のための値である。目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒに対してこのＭｅｇｒｄは一次遅れで応答するため、実ＥＧＲ率を表す。
【００３６】
目標吸入空気量演算部４４では、ＥＧＲの作動域とＥＧＲの非作動域とで演算方法を異ならせて目標吸入空気量ｔＱａｃ［ｍｇ／ｓｔ．ｃｙｌ］を演算している。すなわち、ＥＧＲの非作動域ではエンジン回転速度Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｓｏｌとがパラメータとなり、ｔＱａｃの値は、Ｎｅが一定であるときＱｓｏｌが大きくなるほど大きくなる。Ｎｅには依存する割合が小さいが、Ｑｓｏｌが一定であるときＮｅが大きくなるほど徐々に小さくなる。
【００３７】
一方、ＥＧＲの作動域になると、実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄと回転速度Ｎｅとがパラメータとなり、ｔＱａｃの値はＮｅが一定であるときＱｓｏｌが大きくなるほど大きくなる。
【００３８】
目標排気量演算部４５では、目標吸入空気量ｔＱａｃと目標燃料噴射量Ｑｓｏｌとから、
ｔＱｅｘｈ＝（ｔＱａｃ＋Ｑｓｏｌ×ＧＫＱＦＶＮＴ＃）×Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃…（２）
ただし、ＧＫＱＦＶＮＴ＃：換算係数、
ＫＣＯＮ＃：定数、
の式により目標排気量ｔＱｅｘｈ［ｇ／ｓｅｃ］を演算する。これは、Ｑｓｏｌの燃料が燃焼して排気になる分と目標吸入空気量ｔＱａｃの合計が排気流量となるとみなすものである（温度の上昇を無視する）。ここで、Ｑｓｏｌの単位は［ｍｍ３／ｓｔ．ｃｙｌ］であるため、これに換算係数ＧＫＱＦＶＮＴ＃［ｍｍ３／ｍｇ］を乗算することによって、ｔＱｅｘｈの単位をｔＱａｃ［ｍｇ／ｓｔ．ｃｙｌ］と同じ単位に変換し、さらにＮｅ／ＫＣＯＮ＃を乗算することにより、［ｍｇ／ｓｔ．ｃｙｌ］を［ｇ／ｓｅｃ］へと変換している。
【００３９】
目標開口割合演算部４６では、ＥＧＲの作動域とＥＧＲの非作動域とで演算方法を異ならせて、また排気温度補正と異常運転時補正とを行って可変ノズル２４の目標開口割合Ｒｖｎｔ［％］を演算する。このＲｖｎｔの演算については図３により詳述する。
【００４０】
ここで、可変ノズル２４の目標開口割合とは、可変ノズル２４の全開時のノズル面積に対する現在のノズル面積の比に１００を掛けてパーセント表示にした値である。従って、可変ノズル２４の全開時に開口割合は１００％、全閉時に開口割合は０％になる。実施形態のターボ過給機２１は、可変ノズル２４の全開時に過給圧が最も小さく、可変ノズル２４の全閉時に過給圧が最も高くなるタイプのものであるため、開口割合が小さいほどターボ過給機の容量が小さくなり、過給圧が高くなる。
【００４１】
進み処理部４７では、目標開口割合Ｒｖｎｔに対し、過給機２１及び吸排気の応答遅れを考慮した進み処理を行う（アクチュエータ２５そのもの応答遅れを考慮した進み処理は、後述する進み処理部５３で行う）。例えば、進み補正の時定数相当値Ｔｃｖｎｔと目標開口割合Ｒｖｎｔとを用いて、
Ｃａｖｎｔ＝Ｒｖｎｔ×Ｔｃｖｎｔ＋Ｃａｖｎｔｎ−１×（１−Ｔｃｖｎｔ）…（３）
ただし、Ｃａｖｎｔｎ−１：前回のＣａｖｎｔ、
の式により予想開口割合Ｃａｖｎｔ［％］を演算し、この値と目標開口割合Ｒｖｎｔとから、
Ａｖｎｔ　ｆ＝Ｇｋｖｎｔ×Ｒｖｎｔ−（Ｇｋｖｎｔ−１）×Ｃａｖｎｔｎ−１…（４）
ただし、Ｇｋｖｎｔ：進み補正ゲイン、
Ｃａｖｎｔｎ−１：前回のＣａｖｎｔ、
の式により進み補正を行い、目標開口割合のフィードフォワード量Ａｖｎｔ　ｆ［％］を演算する。
【００４２】
ここで、（３）式の進み補正の時定数相当値Ｔｃｖｎｔと（４）式の進み補正ゲインＧｋｖｎｔとは、可変ノズル２４を開く側に動かしているときと、可変ノズル２４を閉じる側に動かしているときとで異なるテーブルを検索して求めている。
【００４３】
次に、ブロック４８〜５２は、実吸入空気量が目標吸入空気量と一致するように開口割合のフィードバック制御を行う部分である。
【００４４】
まずシリンダ吸入空気量演算部４８ではエンジン回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］とエアフローメータ３５出力（図では「ＡＦＭ出力」で略記）より得られる吸入空気流量Ｑａｓ０とから、
Ｑａｃ０＝（Ｑａｓ０／Ｎｅ）×ＫＣＯＮ＃…（５）
ただし、ＫＣＯＮ＃：定数、
の式によりエアフローメータ３５位置での１シリンダ当たりの吸入空気量Ｑａｃ０を演算し、これにエアフローメータ３５からコレクタ部３ａまでの輸送遅れ（無駄時間）分の処理を行ってコレクタ入口部位置における１シリンダ当たりの吸入空気量Ｑａｃｎを求め、このＱａｃｎに対して、
Ｑａｃ＝Ｑａｃｎ×ＫＩＮ×ＫＶＯＬ
＋Ｑａｃｎ−１×（１−ＫＩＮ×ＫＶＯＬ）…（６）
ただし、Ｑａｃｎ−１：前回のＱａｃ、
の式（一次遅れの式）により吸気弁位置における１シリンダ当たりの吸入空気量（この吸入空気量を以下「シリンダ吸入空気量」という。）Ｑａｃ［ｍｇ／ｓｔ．ｃｙｌ］を演算する。（６）式はコレクタ入口から吸気弁までの吸気の応答遅れを表したものである。このシリンダ吸入空気量Ｑａｃは目標吸入空気量ｔＱａｃとの関係では実吸入空気量を表す。
【００４５】
遅れ処理部４９では、目標吸入空気量ｔＱａｃから、
ｔＱａｃｄ＝ｔＱａｃ×ＫＩＮ×ＫＶＯＬ×ＫＱＡ＃
＋ｔＱａｃｄｎ−１×（１−ＫＩＮ×ＫＶＯＬ×ＫＱＡ＃）…（７）
ただし、ＫＱＡ＃：定数、
ｔＱａｃｄｎ−１：前回のｔＱａｃｄ、
の式（一次遅れの式）により目標吸入空気量遅れ処理値ｔＱａｃｄを演算し、減算部５０でシリンダ吸入空気量Ｑａｃとこの目標吸入空気量遅れ処理値ｔＱａｃｄの差を制御誤差Ｅｑａｃとして、つまり
Ｅｑａｃ＝Ｑａｃ−ｔＱａｃｄ…（８）
の式により制御偏差Ｅｑａｃを算出する。
【００４６】
そして、開口割合フィードバック量演算部５１ではこの制御誤差Ｅｑａｃに基づいて開口割合のフィードバック量Ａｖｎｔ　ｆｂを演算する。例えば、制御偏差Ｅｑａｃから
Ｒａｖｆｂｐ＝Ｇｋｖｎｔｐ×Ｅｑａｃ…（９）
ただし、Ｇｋｖｎｔｐ：比例ゲイン、
の式により比例補正値Ｒａｖｆｂｐを、また
Ｒａｖｆｂｉ＝Ｒａｖｆｂｉｎ−１＋Ｇｋｖｎｔｉ×Ｅｑａｃ…（１０）
ただし、Ｇｋｖｎｔｉ：積分ゲイン、
Ｒａｖｆｂｉｎ−１：前回のＲａｖｆｂｉ、
の式により積分補正値Ｒａｖｆｂｉを演算し、これらの和を開口割合のフィードバック量Ａｖｎｔ　ｆｂとして算出し、加算部５２では上記の目標開口割合のフィードフォワード量Ａｖｎｔ　ｆに、このようにして求めたフィードバック量Ａｖｎｔ　ｆｂを加算した値を指令開口割合Ａｖｎｔとして算出する。
【００４７】
一般的なフィードバック制御であれば、制御偏差は実吸入空気量としてのＱａｃと目標吸入空気量ｔＱａｃとの差を用いるところであるが、ここでは、上記（８）式のように制御偏差Ｅｑａｃとして目標吸入空気量ｔＱａｃに代えて目標吸入空気量遅れ処理値ｔＱａｃｄを採用している。これは、可変ノズル２４を備えるターボ過給機のように無駄時間および応答の時定数がともに大きな制御対象（図８参照）であっても、現代制御などの複雑な制御を行うことなく簡単な方法で、過渡時の過給圧制御の安定性と応答性の両立を可能としたものである。すなわち、可変ノズル２４を備えるターボ過給機に対して、シリンダ吸入空気量Ｑａｃが目標吸入空気量ｔＱａｃと一致するように通常のＰＩ制御を行ったとき、ｔＱａｃからの乖離が大きい領域で積分補正値が溜まり、その積分補正値により実際値としてのシリンダ吸入空気量Ｑａｃが振動してしまうのであるが、ｔＱａｃに代えてｔＱａｃｄを用いれば、ＱａｃのｔＱａｃｄからの差がｔＱａｃからの差よりも小さくなる分だけ上記（１０）式により演算される積分補正値が溜まることが抑制され、フィードバックゲインを大きくすることができる。これによって実際値（Ｑａｃ）を過渡時に振動させることなく目標値（ｔＱａｃｄ）へと速やかに収束させることができる。
【００４８】
進み処理部５３では、アクチュエータ２５の応答遅れを考慮した進み処理を行う。例えば、アクチュエータ進み補正の時定数相当値Ｔｃａｃｔと指令開口割合Ａｖｎｔとを用いて、
Ｃｖａｃｔ＝Ａｖｎｔ×Ｔｃａｃｔ＋Ｃｖａｃｔｎ−１×（１−Ｔｃａｃｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１１）
ただし、Ｃｖａｃｔｎ−１：前回のＣｖａｃｔ、
の式により予想開口割合Ｃｖａｃｔを演算し、この値と指令開口割合Ａｖｎｔとから、
Ｔｒｖｎｔ＝Ｇｋａｃｔ×Ａｖｎｔ−（Ｇｋａｃｔ−１）×Ｃｖａｃｔｎ−１…（１２）
ただし、Ｇｋａｃｔ：アクチュエータ進み補正ゲイン、
Ｃｖａｃｔｎ−１：前回のＣｖａｃｔ、
の式により進み補正を行い、最終指令開口割合Ｔｒｖｎｔを演算する。
【００４９】
ここで、（１１）式のアクチュエータ進み補正の時定数相当値Ｔｃａｃｔと（１２）式のアクチュエータ進み補正ゲインＧｋａｃｔとは、可変ノズル２４を開く側に動かしているときと、可変ノズル２４を閉じる側に動かしているときとで異なる値（一定値）を用いる。
【００５０】
制御指令デューティ値設定部５４では最終指令開口割合Ｔｒｖｎｔに対して線型化処理を行って指令開口割合線型化処理値Ｒａｔｄｔｙを求め、このＲａｔｄｔｙに対してヒステリシス処理と温度補正を行って指令デューティ値基本値Ｄｔｙ　ｈを求め、このＤｔｙ　ｈに対してさらに動作確認制御を行って制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔを求めている。
【００５１】
ここで、線型化処理は、開口割合に対して、アクチュエータへの指令信号（デューティ値）が非線型な特性を有する場合に必要となるものである。ヒステリシス処理は、開口割合が増加傾向にあるときと減少傾向にあるときとでデューティ値が異なる場合に必要となるものである。さらに温度補正は、開口割合とデューティ値との関係が雰囲気温度の影響を受けて変化する場合に必要となるものである。
【００５２】
図３は図２の目標開口割合演算部４６の詳細ブロック図である。
【００５３】
まず目標開口割合基本値演算部６１では、ＥＧＲの作動域と非作動域に分け、ＥＧＲの作動域では目標排気量ｔＱｅｘｈと目標ＥＧＲ率ＭｅｇｒとからＥＧＲ作動域の目標開口割合基本値Ｒｖｎｔ０を、またＥＧＲの非作動域では目標排気量ｔＱｅｘｈと目標燃料噴射量ＱｓｏｌとからＥＧＲ非作動域の目標開口割合基本値Ｒｖｎｔ０を演算する。
【００５４】
ＥＧＲの作動域ではＲｖｎｔ０は、ｔＱｅｘｈが一定のときＭｅｇｒが大きくなるほど小さくなる値である。これはＥＧＲ率が大きくなるとそのぶん新気が減り、これによって空燃比がリッチ側に傾くとスモークが発生するので、Ｍｅｇｒが大きくなるほどＲｖｎｔ０を小さくして過給圧を高める必要があるからである。また、Ｍｅｇｒが一定のときｔＱｅｘｈが大きくなるほどＲｖｎｔ０の値は大きくなる。
【００５５】
ＥＧＲの非作動域ではＲｖｎｔ０は、Ｑｓｏｌが一定のときｔＱｅｘｈが比較的大きな領域で大きくなる値である。また、この領域でｔＱｅｘｈを一定としたときＱｓｏｌが大きくなるほど大きくなる値である。
【００５６】
このように、先願装置と同様にして、目標開口割合基本値演算部６１で可変ノズル２４の目標開口割合の基本値Ｒｖｎｔ０を演算するのであるが、本発明では、
１）目標開口割合基本値に対する排気温度補正を行う補正部分と
２）目標開口割合に対する異常運転時補正を行う補正部分と
を新たに追加して設けている。
【００５７】
まず上記１）の補正部分は負荷補正値演算部６２と加算部６３とからなっている。すなわち負荷補正値演算部６２では目標燃料噴射量Ｑｓｏｌと目標排気流量ｔＱｅｘｈとから目標開口割合の負荷補正値ＴＲＡＶＱＦを演算し、加算部６３ではこの負荷補正値ＴＲＡＶＱＦを目標開口割合基本値Ｒｖｎｔ０に加算した値を可変ノズル２４の目標開口割合Ｒｖｎｔ１として算出する。
【００５８】
負荷補正値を演算するためのパラーメータとして目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを用いているが、これは排気温度の代用値である（Ｑｓｏｌが大きくなるほど排気温度が上昇する）。すなわち、負荷補正値は排気温度の違いを考慮したものである。ターボ効率（コンプレッサ効率とタービン効率を合わせた総合効率）は排気量だけでなく排気温度の影響をも大きく受けるところ、目標開口割合基本値Ｒｖｎｔ０を演算するためのパラメータに排気量しか用いていないので、排気温度の違いに応じることができない。例えば、Ｒｖｎｔ０を低負荷側での排気温度に対してマッチングしている場合に、高負荷となって実際の排気温度がＲｖｎｔ０のマッチングに使用した排気温度より高くなると、その温度差の分だけターボ効率が上昇して過給圧が高くなるため目標の過給圧を超えて、いわゆるオーバーブーストになる可能性がある。そこで、負荷補正値（正の値）によりその温度差に伴うターボ効率の上昇分だけ開口割合が大きくなる側（過給圧が低下する側）に補正すると、高負荷になってもオーバーブーストを防止できるのである。言い換えると、先願装置におけるターボ過給機２１の使用域は、実際には図４において正常運転域の全域でなく、修正流量が小さくかつ圧力比が小さい側の一部領域に過ぎなかったのであるが、本発明では、正常運転域の全域を使用することにしている。このため、修正流量が大きくかつ圧力比が大きな領域を新たな使用域とするときには、それまで使用していた使用域との排気温度の違いを考慮する必要があるため、排気温度補正を導入したものである。
【００５９】
上記２）の補正部分は実過給圧演算部６４、実排気量演算部６５、異常運転時補正量基本値演算部６６及び加算部７０からなる基本的補正部分と、減算部６７、異常運転時補正係数演算部６８及び乗算部６９からなる補助的補正部分とに分かれている。
【００６０】
ここで、基本的補正部分は、実過給圧と実排気量に基づいてターボ過給機の過渡的な異常運転であることを判定したときにこの基本値Ｒｖｎｔ０を可変ノズル２４の開口割合が増す側（ターボ過給機の容量が増大する側）に補正する部分である。補助的補正部分は、レーシング時への対策として設けたものである。
【００６１】
以下詳述すると、実過給圧演算部６４では過給圧センサ３６の信号から実過給圧Ｐｍを演算する。
【００６２】
実排気量演算部６５ではシリンダ吸入空気量Ｑａｃと目標燃料噴射量Ｑｓｏｌとから、
Ｑｅｘｈ＝（Ｑａｃ＋Ｑｓｏｌ×ＧＫＱＦＶＮＴ＃）×Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃…（１３）
ただし、ＧＫＱＦＶＮＴ＃：換算係数、
ＫＣＯＮ＃：定数、
の式により実排気量Ｑｅｘｈ［ｇ／ｓｅｃ］を演算する。（１３）式は上記（２）式と同じ式である。
【００６３】
異常運転時補正量基本値演算部６６ではこの実排気量Ｑｅｘｈと実過給圧Ｐｍとから図５を内容とするマップを検索することにより、異常運転時補正量基本値ＴＲＡＶＯＢ０［％］（制御量の補正値）を演算する。
【００６４】
この基本値ＴＲＡＶＯＢ０は、ターボ過給機全体としての運転点が異常運転域に飛び込んだとき速やかに正常運転域へと戻すようにするためのものである。
【００６５】
コンプレッサ２３の正常運転域、異常運転域は図４に示す特性から定まっている。すなわち、図４は横軸を修正流量、縦軸を圧力比とするコンプレッサ効率の特性で、網掛けの部分が正常運転域、その外側の部分が、サージ、チョーク、タービン過回転の生じる異常運転域である。
【００６６】
コンプレッサ２３は網掛けした正常運転域で運転する必要があるが、過渡的には正常運転域の外側の異常運転域へと飛び込む。例えば過渡的に可変ノズル２４の開口割合を大きくするのが遅れるとコンプレッサを通過する実ガス流量Ｑが大きくなりチョーキングが生じる。こうしたチョーキングに限らず、サージやタービン過回転の場合にも、正常運転域へと戻すには、過給圧が低下する側（可変ノズル２４の開口割合が増大する側）に補正してやればよい。
【００６７】
つまり、補正域は異常運転域の全域である。図４の横軸の修正流量Ｑ＊はコンプレッサ２３を通過する実ガス流量Ｑをそのガス温度Ｔ１とガス圧力Ｐ１（Ｃ１、Ｃ２は定数）で補正した値であるので、コンプレッサ２３を通過する実ガス流量Ｑとして、シリンダ吸入空気量Ｑａｃを用いることができる。一方、図４の縦軸の圧力比は実過給圧Ｐｍと大気圧Ｐａの比であり、大気圧Ｐａはそれほど大きく変わる値でないので、とりあえずは実過給圧Ｐｍだけを考えればよい。従って、シリンダ吸入空気量Ｑａｃと実過給圧Ｐｍとをパラメータとしてコンプレッサ２３の運転点が異常運転域にあるかどうかを判定できる。
【００６８】
実際にはターボ過給機の効率は、コンプレッサ効率とタービン効率を合わせた総合効率であるから、ターボ過給機全体として異常運転域にあるか否かについて考えるときには、コンプレッサ２３のみを考えれば済むものでなく、タービン２２をも考慮する必要がある。このため、ターボ過給機全体としてどんなパラメータを用いれば異常運転域であるか否かの判定に最適となるのかを実験してみたところ、上記Ｑａｃに代えて実排気量Ｑｅｘｈを用いた方が、つまり実過給圧Ｐｍと実排気量Ｑｅｘｈとをパラメータとして用いたとき、ターボ過給機全体として異常運転域にあるか否かを把握しやすいことが判明した。
【００６９】
そこで本発明は、図５のように実排気量Ｑｅｘｈ［ｇ／ｓｅｃ］と実過給圧Ｐｍとをパラメータとしてターボ過給機全体として異常運転域にある否かを判定する。すなわち、図５において中央の領域が正常運転域、その外側のわずかな領域が異常運転域である。正常運転域では補正量を与える必要がないので、補正量基本値ＴＲＡＶＯＢ０はゼロであり、これに対して異常運転域に対しては正の値が入っている。さらに実過給圧と実排気流量とから定まるターボ過給機の運転点が正常運転域から離れるほどＴＲＡＶＯＢ０の値は大きくなる。
【００７０】
後述するようにこの補正量基本値ＴＲＡＶＯＢ０は上記の可変ノズルの目標開口割合Ｒｖｎｔ１に加算されるため、正の補正量基本値ＴＲＡＶＯＢ０により可変ノズル２４の開口割合が大きくなる側（過給圧が低下する側）へと補正される。
【００７１】
なお、図５からは正常運転域と異常運転域の境界が明瞭であるかのように読み取れるが、実際にはそうでなく、推定により求めた境界でしかない。図５において縦軸の実過給圧に代えて、圧力比や実排気圧を用いてもよい。また、図５において最大流量と上限過給圧とで囲われた領域のうち、正常運転域が閉める割合はエンジンとターボ過給機の組み合わせ如何で異なってくることはいうまでもない。
【００７２】
減算部６７では実吸入空気量としてのシリンダ吸入空気量Ｑａｃと目標吸入空気量ｔＱａｃとの差（Ｑａｃ−ｔＱａｃ）を求め、異常運転時補正係数演算部６８ではこの差から図６を内容とするテーブルを検索することにより、異常運転時補正係数ＫＴＲＡＶＯＢを演算する。
【００７３】
補正係数ＫＴＲＡＶＯＢは、レーシングに対処するために導入したものである。レーシングとは、アクセルペダルを踏み込んで離し、踏み込んで離しを繰り返す動作のことである。このときのｔＱａｃの動きは、たとえば一定周期のサインカーブを、またＱａｃの動きはこのサインカーブに対して位相遅れをもったサインカーブを思えばよく、ＱａｃのｔＱａｃに対する位相遅れによりＱａｃのｔＱａｃからの差はサインカーブの振幅と一致するとき最大となる。このように、ＱａｃがｔＱａｃより離れて大きくなることは実過給圧が目標を超えて高すぎる事態になることを意味する。すなわち、このときにもターボ過給機２１の運転点が異常運転域へと飛び込む可能性がある。
【００７４】
そこで、図６に示したようにＱａｃ−ｔＱａｃの値が大きい領域では、補正係数ＫＴＲＡＶＯＢとして１．０より大きな値（例えば１．２程度）を与えて可変ノズル２４の開口割合が大きくなる側（過給圧が低下する側）に補正する。
【００７５】
なお、図６においてＱａｃ−ｔＱａｃの値が所定値Ａ以下の領域では補正係数ＫＴＲＡＶＯＢが１．０となる領域（不感帯）を設けている。
【００７６】
ここで、
誤差割合［％］＝（Ｑａｃ／ｔＱａｃ−１）×１００…（１４）
の式により誤差割合を定義したとき、所定値Ａは誤差割合が２０％程度になるように定める。２０％未満で補正しない（補正係数ＫＴＲＡＶＯＢ＝１．０）としたのは、開口割合のフィードバック制御との干渉を避けるためである。すなわち、上記開口割合のフィードバック量Ａｖｎｔ　ｆｂは（１４）式の誤差割合が±１０％の範囲で働くように制限しているので、（１４）式の誤差範囲が０〜１０％の範囲でも正の値の補正係数ＫＴＲＡＶＯＢを与えたのでは、フィードバック制御と干渉してしまうからである。
【００７７】
乗算部６９ではこのようにして演算した異常運転時補正係数ＫＴＲＡＶＯＢを異常運転時補正量基本値ＴＲＡＶＯＢ０に乗算した値を異常運転時補正量ＴＲＡＶＯＢとして算出し、加算部７０では上記の目標開口割合Ｒｖｎｔ１にこの異常運転時補正量ＴＲＡＶＯＢを加算した値を目標開口割合Ｒｖｎｔとして算出する。
【００７８】
ここで本実施形態の作用を図７を参照しながら説明する。図７は例えば６０ｋｍ／ｈの一定速走行状態からｔ１のタイミングでアクセルペダルを踏み増しして加速を行いｔ２のタイミングで１００ｋｍ／ｈに達したのでアクセルペダルを戻して再び一定速走行に移った場合（ただし変速機のギヤは４速固定とする）のアクセルペダル、車速、過給圧、可変ノズル２４の最終指令開口割合Ｔｒｖｎｔの各変化をモデル的に示している。
【００７９】
なお、最下段において、ｔ１からｔ２までを定常的にゆっくりと変化させたときの、先願装置による最終指令開口割合Ｔｒｖｎｔの変化を、比較のため実線で示す。可変ノズル２４の開口割合を過渡的にこのように変化させることは実際には不可能である。
【００８０】
図７第１段目、第２段目のようにアクセルペダルと車速が変化する過渡時に本実施形態によれば最終指令開口割合Ｔｒｖｎｔが最下段の一点鎖線のように変化する。
【００８１】
すなわち、ｔ１でアクセルペダルを踏み増しすると、第３段目のように目標過給圧（実線参照）がステップ的に立ち上がり、その一方でアクセルペダルの踏み増しにより燃料増量されて排気量が大きくなり、この排気量を受けてタービン回転が上昇するため実過給圧Ｐｍ（破線参照）が高くなって目標値を追いかける。
【００８２】
この動きは目標過給圧を目標吸入空気量ｔＱａｃに、実過給圧Ｐｍをシリンダ吸入空気量Ｑａｃに置き換えても同じである。これは、もともと目標過給圧が得られるように目標吸入空気量ｔＱａｃを定めているからである。従って、ｔ１で目標吸入空気量ｔＱａｃがステップ的に立ち上がり、この目標値を実際値としてのシリンダ吸入空気量Ｑａｃが追いかける。
【００８３】
このときのシリンダ吸入空気量Ｑａｃの応答遅れを補償するため進み処理が働く。これは、図２の進み処理部４７及び５３が担当する。このため、最終指令開口割合Ｔｒｖｎｔがステップ的に小さくなり、その後にゆっくりと大きくなる側に戻される。この進み処理で排気量は同じでもタービン回転が上昇するため実過給圧（Ｑａｃ）が急上昇してゆく（第３段目参照）。
【００８４】
この場合に、可変ノズル２４に開口割合が大きくなる側への応答遅れがあると、実過給圧Ｐｍが急上昇してターボ過給機２１の運転点が異常運転域へと飛び込み、チョーキングやタービン過回転が生じるのであるが、本実施形態によれば、実過給圧Ｐｍを過給圧センサ３６によりモニターし、かつ実排気量Ｑｅｘｈを演算しており、従って過給圧センサ３６により検出される実過給圧Ｐｍと実排気量Ｑｅｘｈとに基づいてターボ過給機２１の運転点が異常運転域に飛び込んだか否かが判定される。そして、ターボ過給機２１の運転点が異常運転域に飛び込んだことが判定されたときには目標開口割合Ｒｖｎｔ１が大きくなる側に補正され、従って先願装置の場合よりもこの補正量の分だけ最終指令開口割合Ｔｒｖｎｔが大きくなる側に移動し、これによりターボ過給機２１の運転点が速やかに正常運転域へと戻される。この異常運転時の補正は図３の異常運転時補正量基本値演算部６６及び加算部７０が担当している。
【００８５】
なお、図５にはターボ過給機の異常運転域のみで補正量基本値ＴＲＡＶＯＢ０を与えるように構成しているので、上記のようにターボ過給機２１の運転点がその異常運転域に飛び込んだとき補正が働くことになっている。従って、図７の第３段目では実過給圧が目標過給圧を超えるはずであるが、超えては描いてない。
【００８６】
これは、実際にはターボ過給機の異常運転域の近傍（つまり異常運転域近傍の正常運転域）に対しても、正の値の補正量基本値ＴＲＡＶＯＢ０を与えているためで、このとき異常運転域の近傍の正常運転域で既に補正が働き始めるため、ターボ過給機の過渡的な異常運転となることを未然に防ぐことができる。この結果が、第３段目に示したように実過給圧Ｐｍが目標過給圧に近づいていくものの、目標過給圧を超えていないことに現れている。
【００８７】
そして、実過給圧は目標過給圧に接近したあとは、緩やかに目標過給圧から離れて低下してゆく。このとき実吸入空気量としてのＱａｃが目標吸入空気量遅れ処理値ｔＱａｃｄに近づき、誤差割合が±１０％以内になると、今度は開口割合のフィードバック制御が働き、Ｑａｃを目標吸入空気量遅れ処理値ｔＱａｃｄへと（従って実過給圧Ｐｍを目標過給圧へと）速やかに収束させる。このフィードバック制御は図２のシリンダ吸入空気量演算部４８、遅れ処理部４９、減算部５０、開口割合フィードバック量演算部５１、加算部５２が担当する。
【００８８】
フィードバック制御においては、目標値として目標吸入空気量ｔＱａｃを用いたときには、実過給圧が目標過給圧に近づいた後の、ＱａｃのｔＱａｃへの追従性が悪くて実過給圧が目標過給圧を外れて大きく落ち込み、スモークやノック音の原因となるのであるが、本実施形態では目標吸入空気量ｔＱａｃに代えてその遅れ処理値ｔＱａｃｄを用いているので、追従性が改良され、これにより実過給圧が目標過給圧に接近したあとに目標過給圧から離れて低下してゆく過程でも大きくは落ち込んでいない。
【００８９】
また、ｔ２のタイミングでアクセルペダルが戻されるときにも目標過給圧がステップ的に小さくなり、この目標過給圧を応答遅れを持って実過給圧Ｐｍが追いかけるが、このときの実過給圧（従ってシリンダ吸入空気量Ｑａｃ）の応答遅れを補償するため進み処理が働く。これは、図２の進み処理部４７及び５３が担当する。
【００９０】
このように、本実施形態では、アクセルペダルを踏み増ししての加速時に本実施形態の採用する進み処理とフィードバック制御により、目標過給圧（あるいは目標吸入空気量）への追従性を良好に保ちつつ、本発明で追加した異常運転時補正によりターボ過給機２１の異常運転を積極的に回避できることになった。
【００９１】
ターボ過給機２１の運転点が過渡的に異常運転域に飛び込む場合は加速時に限らず、本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、実過給圧と実排気流量に基づいてターボ過給機の過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態であるか否かを判定するようにしているので、その判定精度が向上し、この精度の良い判定結果により、ターボ過給機の過渡的な異常運転時または過渡的な異常運転時の直前状態で、ターボ過給機の容量が増大する側へと目標開口割合Ｒｖｎｔ１（制御量）を補正することで、ターボ過給機の過渡的な異常運転が行われることがあっても速やかに正常運転へと戻し、あるいはターボ過給機の過渡的な異常運転が行われる直前の正常運転にとどめることができる。
【００９２】
実施形態では、実過給圧と実排気流量とに基づいてターボ過給機の過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定する場合で説明したが、実過給圧とコンプレッサを通過する実ガス流量とに基づいてコンプレッサの過渡的な異常運転時であるか否かまたは過渡的な異常運転時の直前状態にあるか否かを判定するようにしてもかまわない（請求項１に記載の発明）。
【００９３】
また、レーシング時のように、実吸入空気量としてのＱａｃが目標吸入空気量ｔＱａｃを所定値Ａ以上に大きくなったときにもターボ過給機の運転点が異常運転域へと飛び込む可能性があるのであるが、本実施形態（請求項１１に記載の発明）によれば、ｔＱａｃがｔＱａｃより所定値Ａ以上大きくなったとき、可変ノズルの開口割合がさらに大きくなる側（ターボ過給機の容量がさらに増大する側）に異常運転時補正量基本値ＴＲＡＶＯＢ０を補正するので、こうしたレーシングに伴いターボ過給機の運転点が異常運転域へと飛び込む事態をも回避できる。
【００９４】
本実施形態（請求項１４に記載の発明）によれば、ＥＧＲの作動域で目標排気流量ｔＱｅｘｈと目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒとに基づいて目標開口割合基本値Ｒｖｎｔ０（制御量）て設定するので、ＥＧＲの作動域においても目標開口割合基本値Ｒｖｎｔ０を精度よく設定でき、過給圧の制御性能をより改善できる。
【００９５】
ターボ効率（コンプレッサ効率とタービン効率を合わせた総合効率）は排気流量だけでなく排気温度の影響をも大きく受けるところ、先願装置では目標開口割合（制御量）を設定するためのパラメータに排気流量（ｔＱｅｘｈ）しか用いていないので、排気温度の違いに応じることができない。例えば、目標開口割合を低負荷側での排気温度に対してマッチングしている場合に、高負荷となって実際の排気温度が目標開口割合のマッチングに使用した排気温度より高くなると、その温度差の分だけターボ効率が上昇して過給圧が高くなるため目標の過給圧を超えて、いわゆるオーバーブーストになる可能性がある。これに対して、本実施形態（請求項１５に記載の発明）によれば、負荷補正値演算部６２と加算部６３とが、排気温度代用値としての目標燃料噴射量Ｑｓｏｌによりその温度差に伴うターボ効率の上昇分だけ目標開口割合をターボ過給機の容量が増大する側に補正するので、高負荷になってもオーバーブーストを防止できる。
【００９６】
本実施形態のアクチュエータ２５は、開口割合（制御量）に対するデューティ値が非線型な特性を有すると共に、開口割合が増加傾向にあるときと減少傾向にあるときとでデューティ値が異なるヒステリシスを有するのであるが、本実施形態（請求項１９に記載の発明）によれば、アクチュエータ２５の有する非線型性及びヒステリシスを補償するので、ヒステリシスの大きいアクチュエータ２５の使用に起因してターボ過給機が異常運転へと突入するのを防ぐことができる。
【００９７】
本実施形態と請求項２に記載の発明の構成要素との対応関係は次の通りである。図３の異常運転時補正量基本値演算部６６が、異常運転時判定手段の機能を、同じく図３の異常運転時補正量基本値演算部６６及び加算部７０が制御量補正手段の機能を果たしている。
【００９８】
実施形態では、可変ノズルの開口割合に応じて過給圧が変化するターボ過給機で説明したが、これに限られるものでなく、以下のものにも適用がある。すなわち、タービンではガスが通過する面積を変えてやれば過給圧が変化するので、ノズルのほかスクロールやディフューザの開口割合を変えても過給圧が変化する。これらは結局、タービンの幾何学形状（ジオメトリー）を変え得るものであるので、可変ジオメトリックターボ過給機（Ｖａｒｉａｂｌｅ　ＧｅｏｍｅｔｒｉｃＴｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）で総称される。本発明はこうした可変ジオメトリックターボ過給機に適用がある。また、ウェストゲートバルブを備える一定容量のターボ過給機にも適用がある。可変ジオメトリックターボ過給機ではたとえばタービンの開口面積または開口面積相当値の目標値が、またウェストゲートバルブを備える一定容量のターボ過給機たとえばそのバルブ開度の目標値が制御量となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の制御システム図。
【図２】先願装置における過給圧制御とＥＧＲ制御の協調制御の概略ブロック図。
【図３】目標開口割合演算部の詳細ブロック図。
【図４】コンプレッサ効率の特性図。
【図５】異常運転時補正量基本値の特性図。
【図６】異常運転時補正係数の特性図。
【図７】一実施形態の過渡時の作用を説明するための波形図。
【図８】無駄時間および応答の時定数がともに大きな制御対象の場合の波形図。
【符号の説明】
２１　ターボ過給機
２２　タービン
２３　コンプレッサ
２４　可変ノズル（ジオメトリ可変機構）
３１　エンジンコントローラ
３５　エアフローメータ
３６　過給圧センサ
【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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【図７】
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【図８】
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