(57)【要約】【課題】圧力アクチュエータと可変ノズルとを連結するリンク機構を備えるターボ過給機であっても、排気圧力が大きい領域において目標吸入空気量を得る。【解決手段】圧力アクチュエータと可変ノズルとを連結するリンク機構を有するターボ過給機と、この過給機の作動目標値の変化方向が増加方向であるか減少方向であるかを判定する手段と、この作動目標値の変化方向によって前記制御指令値が相違するアクチュエータヒステリシスに対応してこの作動目標値を前記制御指令値に変換する手段とを備えたターボ過給機の制御装置において、可変ノズルの閉じ側または開き側の２つの動作方向のうち一方の動作方向を基準の動作方向として定めておき、他方向の動作時に、所定時間前記アクチュエータヒステリシスに対応した場合のアクチュエータ駆動量よりも大きくなるように前記作動目標値を補正する手段とをエンジンコントロールユニット（４２）が備える。【選択図】図１
2009041469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気タービンに流入する排気の流量または流速を調整する可変ノズルと、
制御指令値に応じた圧力の供給を受けて応動するアクチュエータと、
このアクチュエータと前記可変ノズルとを連結するリンク機構と
を有するターボ過給機と、
この過給機の作動目標値を設定する作動目標値設定手段と、
この作動目標値の変化方向が増加方向であるか減少方向であるかを判定する判定手段と、
この作動目標値の変化方向によって前記制御指令値が相違するアクチュエータヒステリシスに対応してこの作動目標値を前記制御指令値に変換する変換手段と
を備えたターボ過給機の制御装置において、
前記可変ノズルの閉じ側または開き側の２つの動作方向のうちいずれか一方の動作方向を基準の動作方向として定めておき、他方向の動作時に、所定時間前記アクチュエータヒステリシスに対応した場合のアクチュエータ駆動量よりも大きくなるように前記作動目標値を補正する作動目標値補正手段と
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】
前記基準の動作方向は、アクチュエータ駆動量に対する排気状態による影響が少ない側の動作方向であることを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項３】
前記作動目標値の補正量及び前記所定時間を、前記排気状態と前記アクチュエータの作動量とに応じて演算することを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項４】
前記排気状態は排気圧力または排気流量のいずれか一方であることを特徴とする請求項３に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項５】
前記排気圧力が高いほどまたは前記排気流量が多いほど前記作動目標値の補正量を大きくし、かつ前記所定時間を長くすることを特徴とする請求項４に記載のターボ過給機の制御装置。
【請求項６】
前記作動目標値補正手段は進み処理手段であり、前記作動目標値の補正量を進みゲイン、前記所定時間を時定数相当値により制御することを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は可変容量型のターボ過給機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力アクチュエータ（制御指令値に応じた圧力の供給を受けて応動するアクチュエータ）を有するターボ過給機を制御対象として、ターボ過給機の作動目標値が増加する方向であるのか減少する方向であるのかを判定し、この判定結果より増加方向と減少方向とで、過給機の作動目標値は同じであっても圧力アクチュエータに与える制御指令値を異ならせることにより、圧力アクチュエータにヒステリシスがあっても、どちらの方向に圧力アクチュエータを駆動しようと過給機の作動目標値が得られるようにするものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１３２４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記圧力アクチュエータのヒステリシスは、言葉を換えると、過給機の作動目標値の変化方向によって圧力アクチュエータに与える制御指令値（デューティ値）が相違する現象をいうものであるが、排気圧力や排気流量が少ない領域でこの圧力アクチュエータのヒステリシスを適合している場合に、排気圧力や排気流量が大きい領域になると、過給機の作動目標値から期待される目標吸入空気量（目標過給圧）からの誤差が生じていることが新たに判明した。
【０００４】
そこで実験的手法により解析を行ったところ、圧力アクチュエータのヒステリシスが排気状態の影響を受けて変化していること、そしてその原因は、圧力アクチュエータと可変ノズルとを連結するリンク機構の遊びにあるらしいことを突き止めた。
【０００５】
そこで本発明は、圧力アクチュエータと可変ノズルとを連結するリンク機構を備えるターボ過給機であっても、排気圧力や排気流量が大きい領域において目標吸入空気量（目標過給圧）を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、排気タービンに流入する排気の流量または流速を調整する可変ノズルと、制御指令値に応じた圧力の供給を受けて応動するアクチュエータと、このアクチュエータと前記可変ノズルとを連結するリンク機構とを有するターボ過給機を備え、この過給機の作動目標値を設定し、この作動目標値の変化方向が増加方向であるか減少方向であるかを判定し、この作動目標値の変化方向によって前記制御指令値が相違するアクチュエータヒステリシスに対応してこの作動目標値を前記制御指令値に変換するようにしたターボ過給機の制御装置において、前記可変ノズルの閉じ側または開き側の２つの動作方向のうちいずれか一方の動作方向を基準の動作方向として予め定めておき、他方向の動作時に、所定時間前記アクチュエータヒステリシスに対応した場合のアクチュエータ駆動量よりも大きくなるように前記作動目標値を補正する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、可変ノズルの閉じ側または開き側の２つの動作方向のうちいずれか一方の動作方向を基準の動作方向として予め定めておき、他方向の動作時に、所定時間前記アクチュエータヒステリシスに対応した場合のアクチュエータ駆動量よりも大きくなるように過給機の作動目標値を補正するので、可変ノズルの他方向動作の応答が現状より良くなり、排気圧力や排気流量の大きな領域で可変ノズルの他方向動作途中にこれらの影響を受けてアクチュエータのヒステリシスが変化することがない。従って、可変ノズル５３の他方向動作時にも目標吸入空気量（目標過給圧）が得られることになり、目標吸入空気量への制御精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、ターボ過給機の制御装置をディーゼルエンジンに適用した場合の概略構成を示している。
【００１０】
このエンジンでは、熱発生のパターンが単段燃焼となる、いわゆる低温予混合燃焼が行われる。ＮＯｘの生成は燃焼温度に大きく依存し、その低減には燃焼温度の低温化が有効である。低温予混合燃焼では、ＥＧＲによる酸素濃度の低減で、低温燃焼を実現するため、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５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。
【００１１】
圧力制御弁５は、コントロールユニット４１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。たとえば、低回転速度低負荷域でＥＧＲ率を最大の１００パーセントとし、回転速度、負荷が高くなるに従い、ＥＧＲ率を減少させる。高負荷側では排気温度が上昇するため、多量のＥＧＲガスを還流すると、吸気温度の上昇によってＮＯｘ低減の効果が減少したり、噴射燃料の着火遅れ期間が短くなって予混合燃焼が実現できなくなる等のため、ＥＧＲ率を段階的に減少させている。
【００１２】
ＥＧＲ通路４の途中には、ＥＧＲガスの冷却装置７を備える。これは、ＥＧＲ通路４の周りに形成されエンジン冷却水の一部が循環されるウォータジャケット８と、冷却水の導入口７ａに設けられ冷却水の循環量を調整可能な流量制御弁９とからなり、コントロールユニット４１からの指令により、制御弁９を介して循環量を増やすほどＥＧＲガスの冷却度が増す。
【００１３】
燃焼促進のため吸気ポート近傍の吸気通路に所定の切欠を有するスワールコントロールバルブ（図示しない）を備える。コントロールユニット４１により、このスワールコントロールバルブが低回転速度低負荷域で閉じられると、燃焼室に吸入される吸気の流速が高まり燃焼室にスワールが生成される。
【００１４】
燃焼室は大径トロイダル燃焼室（図示しない）である。これは、ピストンキャビティを、入口を絞らずピストンの冠面から底部まで円筒状に形成したもので、その底部中央には、圧縮行程後期にピストンキャビティの外部から旋回しながら流れ込むスワールに抵抗を与えないように、さらに空気と燃料の混合を良好にするため、円錐部が形成されている。この入口を絞らない円筒状のピストンキャビティにより、前述のスワールバルブ等によって生成されたスワールは、燃焼過程でピストンが下降していくのに伴い、ピストンキャビティ内からキャビティ外に拡散され、キャビティ外でもスワールが持続される。
【００１５】
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、燃料供給通路、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燃料供給通路を介して蓄圧室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。ノズル１７内に設けられる三方弁２５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。
【００１６】
この燃料噴射装置１０にはさらに、蓄圧室圧力を調整するため、サプライポンプ１４から吐出された燃料を戻す通路に圧力調整弁を備える。この調整弁は通路の流路を開閉するもので、蓄圧室１６への燃料吐出量を調整することにより蓄圧室圧力を調整する。蓄圧室１６の燃料圧力（噴射圧）によって燃料噴射率が変化し、蓄圧室１６の燃料圧力が高くなるほど燃料噴射率が高くなる。
【００１７】
アクセル開度センサ３３、エンジン回転速度とクランク角度を検出するセンサ３４、気筒判別のためのセンサ３５、水温センサ３６からの信号が入力されるコントロールユニット４１では、エンジン回転速度とアクセル開度に応じて目標燃料噴射量と蓄圧室１６の目標圧力を演算し、圧力センサにより検出される蓄圧室圧力がこの目標圧力と一致するように上記の圧力調整弁を介して蓄圧室１６の燃料圧力をフィードバック制御する。
【００１８】
また、演算した目標燃料噴射量に対応して三方弁２５のＯＮ時間を制御するほか、三方弁２５のＯＮへの切換時期を制御することで、運転条件に応じた所定の噴射開始時期を得るようにしている。たとえば、高ＥＧＲ率の低回転速度低負荷側で噴射燃料の着火遅れ期間が長くなるように燃料の噴射時期（噴射開始時期）をピストン上死点（ＴＤＣ）にまで遅延している。この遅延により、着火時期の燃焼室内の温度を低温状態にし、予混合燃焼比率を増大させることにより、高ＥＧＲ率域でのスモークの発生を抑える。これに対して、回転速度、負荷が高くなるにしたがい、噴射時期を進めている。これは、着火遅れの時間が一定であっても、着火遅れクランク角度（着火遅れの時間をクランク角度に換算した値）がエンジン回転速度の増加に比例して大きくなり、低ＥＧＲ率時に所定の着火時期を得るために、噴射時期を進めるのである。
【００１９】
図１に戻り、ＥＧＲ通路４の開口部下流の排気通路２に可変容量ターボ過給機を備える。これは、排気タービン５２のスクロール入口に、圧力アクチュエータ５４により駆動される可変ノズル５３を設けたもので、コントロールユニット４１により、可変ノズル５３は低回転速度域から所定の過給圧が得られるように、低回転速度側では排気タービン５２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排気タービン５２に導入させノズル開度（全開状態）に制御する。
【００２０】
上記の圧力アクチュエータ５４は、制御圧力に応動して可変ノズル５３を駆動するダイヤフラムアクチュエータ５５と、このアクチュエータ５５への制御圧力を調整する圧力制御弁５６とからなり、可変ノズル５３の開口割合が、目標開口割合ＴＲＴＯとなるように、デューティ制御信号（制御指令値）が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁５６に出力される。
【００２１】
さて、現状では、圧力アクチュエータ５４、特にダイヤフラムアクチュエータ５５のダイナミクスを補償するため、可変ノズル５３の目標開口割合ＴＲＴＯに対して進み処理を行って目標開口割合のフィードフォワード量を求め、これに目標開口割合のフィードバック量を加算した値を指令開口割合Ａｖｎｔとして算出し、この指令開口割合Ａｖｎｔを線型化テーブルを検索することにより、デューティ値としての指令開口割合線型化処理値Ｒａｔｄｔｙを設定し、この指令開口割合線型化処理値Ｒａｔｄｔｙに対してヒステリシス処理を行っている。このヒステリシス処理は、アクチュエータの有するヒステリシス特性に対応した処理である。
【００２２】
ここで、アクチュエータの有するヒステリシス特性を図２を参照して説明すると、図２において、横軸は圧力制御弁５６に与える制御指令値（デューティ値）［％］、縦軸はダイヤフラムアクチュエータ５５のリフト割合［％］（図１でロッド５６の最大持ち上げ量に対するそのときの持ち上げ量の比のこと）である。図２より、同じデューティ値に対するアクチュエータリフト割合を比較したとき、可変ノズル５３の動作方向が閉じ側である場合よりも、可変ノズル５３の動作方向が開き側である場合のほうが大きいことがわかる。このように、アクチュエータ５５のヒステリシスとは、可変ノズル５３の動作方向（過給機の作動目標値の変化方向）によって圧力制御弁５６に与える制御指令値（デューティ値）が相違する現象をいうものである。
【００２３】
なお、バキュームポンプからの一定負圧（大気圧よりも低い圧力のこと）に対して大気で希釈することによってダイヤフラム室５５ａに導入する制御負圧を作っているが、大気の希釈割合が最大（デューティ値が例えば０％）のとき、つまりダイヤフラム室５５ａに大気をそのまま導入しているときにアクチュエータリフト割合はゼロである。この状態から大気の希釈割合を減少していくと、ダイヤフラム５５ｂがダイヤフラムスプリング５５ｃに抗してロッド５５ｄを図１において上方に持ち上げてゆく。従って、大気の希釈割合が最小（デューティ値が例えば１００％）のとき、つまりダイヤフラム室５５ａにバキュームポンプからの一定負圧をそのまま導入しているときにロッド５５ｄが最大位置まで持ち上げられ、アクチュエータリフト割合が最大となる。
【００２４】
しかしながら、その後の実験により、排気圧力が高い領域において目標吸入空気量からの誤差が生じていることが分かった。これについて図３を参照して説明すると、図３において横軸は図１と同じ圧力制御弁５６に与える制御指令値（デューティ値）［％］、縦軸はコンプレッサ下流の吸入空気量［ｍｇ／ｓｔ］である。図３に示したように、可変ノズル５３の動作方向が開き側である場合に、特に排気圧力が高い領域において可変ノズル５３の動作方向が閉じ側である場合との吸入空気量のずれが大きく生じている。いま、等アクチュエータリフト時の吸入空気量感度が可変ノズル５３の開き側、閉じ側の各動作方向ともに同じだと仮定した場合、図４に示したように□のプロットと三角のプロットとで示されるヒステリシスとなるはずである。しかしながら、実際には可変ノズル５３の動作方向が開き側でかつ排気圧力が大きな領域においては、●で記したプロットの挙動を示すため、●のプロットと三角のプロットとの差が排気圧力の影響を受けたヒステリシスの増加分となる（図５参照）。なお、図５は図４の一部を拡大した図である。
【００２５】
こうしたヒステリシスの増加分は現状の制御では予想していなかったところ、つまり図３、図４に示した現象は本発明者が初めて見出したものである。このような現象が生じている理由は、図１において上下方向に動作するロッド５５ｄにリンク機構５５ｅを介して可変ノズル５３が連結されており、このロッド５５ｄと可変ノズル５３とを連結するリンク機構５５ｅの遊びにより排気圧力の大きな領域において可変ノズル５３の動作が影響を受けていることにあると本発明者が推察している。よって、アクチュエータヒステリシスに加え、排気圧力の影響を受けたヒステリシスの増加分をなくすような補正が新たに必要であることがわかる
また、図６は横軸に排気圧力［ｋＰａ］を、縦軸に図４において同じデューティ値に対する●の値と三角の値の差を分子とし●の値を分母とする値を採ったものである。すなわち、縦軸は図４において三角のプロットからの吸入空気量のズレ分（排気圧力の影響を受けたヒステリシスの増加分）を表すこととなる。図６より、排気圧力の影響を受けたヒステリシスの増加分は、そのときの排気圧力とアクチュエータ５５のリフト量との影響を受けることが分かる。
【００２６】
ここで、再び図４を参照して、可変ノズル５３の開き側での動作を考えてみると、排気圧力の大きな領域では、大きな排気圧力によって可変ノズル５３が押し戻されるため、可変ノズル５３の駆動量がリンク機構５５ｅの遊びの分だけ小さくなる。つまり、リンク機構５５ｅの遊びの分だけ可変ノズル５３を開き側動作の応答が遅れ、その応答遅れに伴って吸入空気量が増加している。言い替えると、三角のプロットを辿って可変ノズル５３を開き側に応答良く動作させるのであれば、目標吸入空気量が得られるはずであるのに、排気圧力の影響を受けて可変ノズル５３の開き側動作に応答遅れが生じるために●のプロットを辿ってしまい、目標吸入空気量から外れて吸入空気量が増加していることになる。従って、図４において●のプロットより三角のプロットへと吸入空気量を減らしてやるためには可変ノズル５３の開き側動作の応答を高めてやればよいこととなる。
【００２７】
そこで本発明は、可変ノズル５３の閉じ側を基準の動作方向とした場合において可変ノズル５３の開き側への動作時に、所定時間、アクチュエータヒステリシスに対応した場合のアクチュエータ駆動量よりも大きくなるように可変ノズル５３の目標開口割合ＴＲＴＯ（作動目標値）を補正する。その際、目標開口割合ＴＲＴＯの補正量及び所定時間を、排気圧力（排気状態）とアクチュエータのリフト量とに応じて演算することにより、目標吸入空気量への制御精度を向上させる。
【００２８】
なお、図２〜図６では、可変ノズル５３の閉じ側または開き側の２つの動作方向のうち閉じ側を基準の動作方向として定めているが、これに限られるものでない。可変ノズル５３の開き側を基準の動作方向として定めた場合に、閉じ側でかつ排気圧力が大きな領域においても、排気圧力の影響を受けたヒステリシスの変化分が生じるものと考えている。従って、この場合でも、そのヒステリシスの変化分が増加分になるのか減少分になるのかによって、そのヒステリシスの変化分が無くなる側に可変ノズル５３の目標開口割合ＴＲＴＯ（作動目標値）を補正してやればよい。
【００２９】
エンジンコントロールユニット４１で実行されるこの制御を以下のフローチャートに基づいて詳述する。
【００３０】
図７は圧力制御弁５６に与える制御指令値（デューティ値）を演算するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００３１】
ステップ１では各種信号を読み込む。
【００３２】
ステップ２では可変ノズル５３の目標開口割合ＴＲＴＯ（過給機の作動目標値）を演算する。ここで、可変ノズル５３の開口割合とは、可変ノズル５３の全開時のノズル面積に対する現在のノズル面積の比のことである。したがって、可変ノズル５３の全開時に開口割合は１００％、全閉時に開口割合は０％となる。可変ノズル５３の開口面積そのものでなく可変ノズル５３の開口割合を採用する理由は汎用性を持たせる（ターボ過給機の容量と関係ない値とする）ためである。もちろん、可変ノズル５３の開口面積を採用してもかまわない。なお、実施形態のターボ過給機は、可変ノズル全開時に過給圧が最も小さく、可変ノズル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、可変ノズル５３の開口割合が小さいほど過給圧が高くなる。
【００３３】
可変ノズル５３の目標開口割合は、運転条件に応じた目標吸入空気量ｔＱａｃが得られるように設定している。この可変ノズル５３の目標開口割合の演算方法は特開２００１−１３２４６３号公報等により公知である。簡単に説明すると、目標吸入空気量ｔＱａｃ、実ＥＧＲ量Ｑｅｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌから、
ｔＱａｓ０＝（ｔＱａｃ＋Ｑｓｏｌ×ＱＦＧＡＮ＃）×Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃
…（１）
Ｑｅｓ０＝（Ｑｅｃ＋Ｑｓｏｌ×ＱＦＧＡＮ＃）×Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃
…（２）
ただし、Ｑｓｏｌ    ：目標燃料噴射量、
ＱＦＧＡＮ＃：ゲイン、
ＫＣＯＮ＃  ：定数、
の２つの式により、目標開口割合を設定するための吸入空気量相当値ｔＱａｓ０（設定吸入空気量相当値）と同じく目標開口割合を設定するためのＥＧＲ量相当値Ｑｅｓ０（設定ＥＧＲ量相当値）とを演算し、これら設定吸入空気量相当値ｔＱａｓ０と設定ＥＧＲ量相当値ｔＱｅｓ０とから所定のマップを検索することにより可変ノズル５３の目標開口割合ＴＲＴＯを設定する。（１）式、（２）式において、目標吸入空気量ｔＱａｃ、実ＥＧＲ量ＱｅｃにＱｓｏｌ×ＱＦＧＡＮ＃を加算しているのは、設定吸入空気量相当値、設定ＥＧＲ量相当値に対して負荷補正を行えるようにし、かつその感度をゲインＱＦＧＡＮ＃で調整するようにしたものである。また、Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃は単位時間当たりの吸入空気量、ＥＧＲ量に変換するための値である。
【００３４】
上記の目標吸入空気量ｔＱａｃは、ＥＧＲ作動域とＥＧＲ非作動域とに分け、ＥＧＲ作動域では基本的に実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄとエンジン回転速度Ｎｅとに応じて、これに対してＥＧＲ非作動域で目標燃料噴射量Ｑｓｏｌとエンジン回転速度Ｎｅとに応じて演算している。
【００３５】
あるいは、目標吸入空気量ｔＱａｃ、実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌから上記（１）式により設定吸入空気量相当値ｔＱａｓ０を演算し、この設定吸入空気量相当値ｔＱａｓ０と実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄとから所定のマップを検索することにより可変ノズル５３の目標開口割合ＴＲＴＯを設定する。
【００３６】
ステップ３では可変ノズル５３の目標開口割合ＴＲＴＯに基づいて可変ノズル２３の開動作方向フラグＤＩＲ ＴＲＴＯを設定する。この開動作方向フラグＤＩＲ ＴＲＴＯの設定については図８（図７のステップ３のサブルーチン）のフローにより説明する。図８においてステップ１０１では目標開口割合ＴＲＴＯと時定数相当値Ｔｃｒｔｏを読み込み、これらからステップ１０２で、
ＴＲＴＯｄｌｙ＝ＴＲＴＯ×Ｔｃｒｔｏ＋ＴＲＴＯｄｌｙn-1×（１−Ｔｃｒｔｏ）
…（３）
ただし、ＴＲＴＯｄｌｙn-1：前回のＴＲＴＯｄｌｙ、
の式により遅れ処理を行って、予想開口割合ＴＲＴＯｄｌｙを演算し、この値と前回の予想開口割合のＭ（ただしＭは定数）回前の値であるＴＲＴＯｄｌｙn-Mとをステップ１０３で比較する。
【００３７】
ＴＲＴＯｄｌｙ≧ＴＲＴＯｄｌｙn-Mであるとき（目標開口割合が増加傾向または定常状態にあるとき）には、目標開口割合が増加傾向または定常状態にあることを示すためステップ１０４に進んで作動方向フラグｆｖｎｔ＝１とし、それ以外ではステップ１０５に進んで作動方向フラグｆｖｎｔ＝０とする。さらに目標開口割合が増加傾向である場合と定常状態とを分離するため、ステップ１０６でＴＲＴＯｄｌｙとＴＲＴＯｄｌｙn-Mを比較し、ＴＲＴＯｄｌｙ＝ＴＲＴＯｄｌｙn-Mであるときにはステップ１０７に進んで保持フラグｆｖｎｔ２＝１とし、それ以外ではステップ１０８で保持フラグｆｖｎｔ２＝０とする。
【００３８】
このようにして設定される２つのフラグｆｖｎｔ、ｆｖｎｔ２により可変ノズル５３の動作方向を知り得るので、ステップ１０９では２つのフラグｆｖｎｔ、ｆｖｎｔ２を改めてみる。ｆｖｎｔ＝１かつｆｖｎｔ２＝０である（目標開口割合が増加傾向にある）ときには可変ノズル５３の動作方向が開き側であると判断し、ステップ１１０に進んで開動作方向フラグＤＩＲ ＴＲＴＯ＝ＯＰＥＮとし、それ以外ではステップ１１１に進んで開動作方向フラグＤＩＲ ＴＲＴＯ＝ＣＬＯＳＥとする。
【００３９】
これで図８のサブルーチンを終了するので、図７に戻り、ステップ４では図８で設定済みの開動作方向フラグＤＩＲ ＴＲＴＯをみる。開動作方向フラグＤＩＲ ＴＲＴＯ＝ＯＰＥＮ、つまり可変ノズル５３の動作方向が開き側であるときにはステップ５に進み、実際の排気状態を予測する。排気状態の予測については図９（図７のステップ５のサブルーチン）のフローにより説明する。
【００４０】
図９においてステップ２０１ではシリンダ吸入空気量Ｑａｃ［ｍｇ／ｔ］、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ［ｍｇ／ｔ］、エンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］を読み込み、ステップ２０２で、次式により排気流量ＱＥＸＨ［ｍｇ／ｓ］を演算する。
【００４１】
ＱＥＸＨ＝（Ｑａｃ＋Ｑｓｏｌ）×Ｎｅ／（１２００００×ＣＹＬ）
…（４）
ただし、ＣＹＬ：気筒数、
上記のシリンダ吸入空気量Ｑａｃ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌの演算方法は特開２００１−１３２４６３号公報等により公知である。ここで、シリンダ吸入空気量Ｑａｃは目標吸入空気量ｔＱａｃに対する実際値に相当する値である。
【００４２】
図９では、実際の排気状態として排気流量ＱＥＸＨを演算する場合を示しているが、これに代えて排気圧力ＰＥＸＨでもかまわない。排気圧力を採用するときには圧力センサにより検出すればよい。
【００４３】
ステップ２０３では、ダイヤフラムアクチュエータ５５に設けられているリフトセンサ３７により検出されるアクチュエータリフト量（ロッド５５ｄのリフト量）ＬＩＦＴ ＡＣＴを読み込む。
【００４４】
ステップ２０４では、目標開口割合ＴＲＴＯと時定数相当値Ｔｃｒｔｏとから、
ＲＲＴＯ＝ＴＲＴＯ×Ｔｃｒｔｏ＋ＲＲＴＯn-1×（１−Ｔｃｒｔｏ）
…（５）
ただし、ＲＲＴＯn-1：前回のＲＲＴＯ、
の式により遅れ処理を行って可変ノズル５３の実開口割合ＲＲＴＯを演算する。
【００４５】
なお、リフトセンサ３７により検出されるアクチュエータリフト量（ロッド５５ｄのリフト量）ＬＩＦＴ ＡＣＴから所定のテーブルを検索することにより可変ノズル５３の開口割合を求め、その求めた値を可変ノズル５３の実開口割合ＲＲＴＯとしてもかまわない。
【００４６】
これで図９のサブルーチンを終了するので、図７に戻る。
【００４７】
図７のステップ６、７は排気圧力の影響を受けたヒステリシスの増加分が生じることがないように、可変ノズル５３の実開口割合ＲＲＴＯに対して進み処理を行う部分である。ただし、本実施形態では可変ノズル５３の実開口割合ＲＲＴＯに対して進み処理を行っているが、簡単には可変ノズル５３の目標開口割合ＴＲＴＯに対して進み処理を行ってもかまわない。
【００４８】
ステップ６、７の進み処理そのものは、後述するステップ８、９に示す進み処理と基本的に同様である。まずステップ６では進みゲインＧＰＲＥＥＸと時定数相当値ＴＣＰＲＥＥＸを演算する。すなわち、図９で演算済みの排気流量ＱＥＸＨから図１０を内容とするテーブルを検索することにより進みゲイン基本値ＧＰＲＥＥＸ ＢＡＳＥを、また、図９で演算済みのアクチュエータリフト量ＬＩＦＴ ＡＣＴから図１１を内容とするテーブルを検索することにより進みゲイン補正量ＧＰＲＥＥＸ ＨＯＳを演算し、これら２つの値を乗算することにより、つまり次式により進みゲインＧＰＲＥＥＸを演算する。
【００４９】
ＧＰＲＥＥＸ＝ＧＰＲＥＥＸ ＢＡＳＥ×ＧＰＲＥＥＸ ＨＯＳ
…（６）
また、図９で演算済みの排気流量ＱＥＸＨから図１２を内容とするテーブルを検索することにより時定数相当値基本値ＴＣＰＲＥＥＸ ＢＡＳＥを、また、図９で演算済みのアクチュエータリフト量ＬＩＦＴ ＡＣＴから図１３を内容とするテーブルを検索することにより時定数相当値補正量ＴＣＰＲＥＥＸ ＨＯＳを演算し、これら２つの値を乗算することにより、つまり次式により時定数相当値ＴＣＰＲＥＥＸを演算する。ただし、時定数相当値ＴＣＰＲＥＥＸは０＜ＴＣＰＲＥＥＸ≦１の範囲に制限する。
【００５０】
ＴＣＰＲＥＥＸ＝ＴＣＰＲＥＥＸ ＢＡＳＥ×ＴＣＰＲＥＥＸ ＨＯＳ
…（７）
図１０に示したように、排気流量ＱＥＸＨが大きくなるほど進みゲイン基本値ＧＰＲＥＥＸ ＢＡＳＥを大きくする理由は、排気流量ＱＥＸＨが大きくなるほどダイヤフラムアクチュエータ５５の応答遅れが大きくなるので、その分、進み補正ゲインを大きくする必要があるためである。図１１に示したように、アクチュエータリフト量ＬＩＦＴ ＡＣＴが中位の値でゲイン補正量ＧＰＲＥＥＸ ＨＯＳを大きくしているのは、図６の特性に合わせたものである。
【００５１】
図１２に示したように、排気流量ＱＥＸＨが大きくなるほど時定数基本値ＴＣＰＲＥＥＸ ＢＡＳＥを小さくする理由は、排気流量ＱＥＸＨが大きくなるほどダイヤフラムアクチュエータ５５の応答遅れが大きくなる（時定数が大きくなり、時定数と逆数の関係にある時定数相当値が小さくなる）ので、その特性に合わせたものである。図１３に示したように、リフト量ＬＩＦＴ ＡＣＴが中位の値で時定数相当値補正量ＴＣＰＲＥＥＸ ＨＯＳを小さくしているのも、図６の特性に合わせたものである。
【００５２】
図１０、図１２では、横軸に排気圧力ＰＥＸＨを採ることもできる。
【００５３】
ステップ７では、このようにして求めた時定数相当値ＴＣＰＲＥＥＸと、図９で演算済みの実開口割合ＲＲＴＯとを用いて、
Ｃａｒｔｏ１＝ＲＲＴＯＲ×ＴＣＰＲＥＥＸ
＋Ｃａｒｔｏ１n-1×（１−ＴＣＰＲＥＥＸ）
…（８）
ただし、Ｃａｒｔｏ１n-1：前回のＣａｒｔｏ１、
の式により第１予想開口割合Ｃａｒｔｏ１を演算し、この値と実開口割合ＲＲＴＯと進みゲインＧＰＲＥＥＸとから、
ＲＲＴＯ ｆ１＝ＧＰＲＥＥＸ×ＲＲＴＯ
−（ＧＰＲＥＥＸ−１）×Ｃａｒｔｏ１n-1、
…（９）
ただし、Ｃａｒｔｏ１n-1：前回のＣａｒｔｏ１、
の式により進み処理を行い、実開口割合の第１フィードフォワード量ＲＲＴＯ ｆ１を演算する。（８）式、（９）式を演算させるには、例えば図１４、図１５のように簡単な構成のブロック図を組めばよい。そして、ステップ８に進む。
【００５４】
一方、ステップ４で開動作方向フラグＤＩＲ ＴＲＴＯ＝ＣＬＯＳＥつまり可変ノズル５３の動作方向が閉じ側であるときにはステップ５、６、７を飛ばしてステップ８に進む。
【００５５】
ステップ８、９は現状の制御と同じである。すなわち、ステップ８、９は、このようにして求めた実開口割合の第１フィードフォワード量ＴＲＴＯ ｆ１に対して、ダイヤフラムアクチュエータ５５のダイナミクスを補償するため進み処理を行う部分である。これは、ダイヤフラムアクチュエータ５５が制御指令値に応じた圧力の供給を受けて駆動されるアクチュエータであるため、ステップモータと異なり、無視できないほどの応答遅れがあるためである。
【００５６】
まずステップ８では進みゲインＧＰＲＥと時定数相当値ＴＣＰＲＥを演算する。すなわち、開動作方向フラグＤＩＲ ＴＲＴＯから図１６、図１７を内容とするテーブルを検索することにより進みゲインＧＰＲＥと時定数相当値ＴＣＰＲＥ（０＜ＴＣＰＲＥ≦１）を演算する。図１６、図１７に示したように、可変ノズル５３の動作方向が開き側であるときと閉じ側であるときとで進みゲインＧＰＲＥ、時定数相当値ＴＣＰＲＥを相違させ、開き側のほうが閉じ側より値を小さくしている。これは、可変ノズル５３の動作方向が閉じ側であるときには排気圧力に抗する必要があるので、その分ゲインを大きくし、かつ時定数を小さくする（時定数と逆数の関係にある時定数相当値は大きくする）必要があるからである。
【００５７】
ステップ９ではこのようにして求めた時定数相当値ＴＣＰＲＥと実開口割合の第１フィードフォワード量ＴＲＴＯ ｆ１を用いて、
Ｃａｒｔｏ２＝ＴＲＴＯ ｆ１×ＴＣＰＲＥ
＋Ｃａｒｔｏ２n-1×（１−ＴＣＰＲＥ）
…（１０）
ただし、Ｃａｒｔｏ２n-1：前回のＣａｒｔｏ２、
の式により第２予想開口割合Ｃａｒｔｏ２を演算し、この値と実開口割合の第１フィードフォワード量ＲＲＴＯ ｆ１と進みゲインＧＰＲＥとから、
ＲＲＴＯ ｆ２＝ＧＰＲＥ×ＲＲＴＯ ｆ１
−（ＧＰＲＥ−１）×Ｃａｒｔｏ２n-1、
…（１１）
ただし、Ｃａｒｔｏ２n-1：前回のＣａｒｔｏ２、
の式により進み処理を行い、実開口割合の第２フィードフォワード量ＲＲＴＯ ｆ２を演算する。（１０）式、（１１）式を演算させるには、例えば図１８、図１９のように簡単な構成のブロック図を組めばよい。
【００５８】
ステップ１０では、このようにして求めた実開口割合の第２フィードフォワード量ＲＲＴＯ ｆ２を圧力制御弁５６に与える制御指令値（デューティ値）に変換する。その際には図２０を用いてヒステリシス処理を行う。すなわち、上記の開動作方向フラグＤＩＲ ＴＲＴＯを用いて可変ノズル５３の動作方向を判定し、可変ノズル５３の動作方向が開き側であるときには、●で示した特性を参照して制御指令値に変換し、これに対して可変ノズル５３の動作方向が閉じ側であるときには、□で示した特性を参照して制御指令値に変換する。このようにして、可変ノズル５３の動作方向（作動目標値の変化方向）によって制御指令値が相違するアクチュエータ５５のヒステリシスに対応して実開口割合の第２フィードフォワード量ＲＲＴＯ ｆ２（作動目標値）を制御指令値に変換する。
【００５９】
このようにして求めた制御指令値からデューティ信号を作って圧力制御弁５６に出力する。
【００６０】
ここで本実施形態の作用効果を説明する。
【００６１】
本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、可変ノズル５３の閉じ側の動作方向を基準の動作方向として定めており、開き側（他方向）の動作時に、所定時間、アクチュエータ５５のヒステリシスに対応した場合のアクチュエータ駆動量よりも大きくなるように可変ノズル５３の実開口割合ＲＲＴＯ（過給機の作動目標値）を補正するので（図７のステップ４、５、６、７参照）、可変ノズル５３の開き側動作の応答が現状より良くなり、排気流量ＱＥＸＨの大きな領域で可変ノズル５３の動作途中に排気流量ＱＥＸＨの影響を受けてアクチュエータ５５のヒステリシスが増加（変化）することがない。従って、可変ノズル５３の開き側動作時にも目標吸入空気量ｔＱａｃ（目標過給圧）が得られることになり、目標吸入空気量ｔＱａｃへの制御精度を向上させることができる。
【００６２】
本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、基準の動作方向は、可変ノズル５３の閉じ側の動作方向、つまりアクチュエータ駆動量に対する排気状態による影響が少ない側の動作方向であるので、排気状態の影響を大きく受ける動作方向での空気量制御精度を向上させることができる。
【００６３】
本実施形態（請求項３に記載の発明）によれば、進みゲインＧＰＲＥＥＸ（過給機の作動目標値の補正量）及び時定数相当値ＴＣＰＲＥＥＸ（所定時間）を、排気流量ＱＥＸＨ（排気状態）とアクチュエータ５５のリフト量ＬＩＦＴ ＡＣＴ（作動量）とに応じて演算するので（図１０〜図１３参照）、進みゲインＧＰＲＥＥＸ（過給機の作動目標値の補正量）及び時定数相当値ＴＣＰＲＥＥＸ（所定時間）を排気流量ＱＥＸＨ（排気状態）とアクチュエータ５５のリフト量ＬＩＦＴ ＡＣＴとに関係なく過不足無く与えることができる。
【００６４】
本実施形態（請求項５に記載の発明）によれば、排気流量ＱＥＸＨが多いほど進みゲイン基本値ＧＰＲＥＥＸ ＢＡＳＥ（作動目標値の補正量）を大きくし（図１０参照）、かつ図１２に示したように排気流量ＱＥＸＨが多いほど時定数相当値基本値ＴＣＰＲＥＥＸ ＢＡＳＥを短くする（時定数相当値の逆数である時定数、つまり所定時間は長くなる）ので、排気流量ＱＥＸＨに関係なく排気状態の影響をキャンセルすることができる。
【００６５】
本実施形態（請求項６に記載の発明）によれば、実開口割合ＲＲＴＯ（作動目標値）の補正を進み処理により行い、作動目標値の補正量を進みゲインＧＰＲＥＥＸ、所定時間を時定数相当値ＴＣＰＲＥＥＸにより制御するので（図７のステップ７、図１４、１５参照）、作動目標値の補正を簡単なロジック構成で実現できる。
【００６６】
請求項１に記載の作動目標値設定手段の機能は図７のステップ２により、判定手段の機能は図７のステップ３、４により、変換手段の機能は図７のステップ１０により、作動目標値補正手段の機能は、図７のステップ６、７によりそれぞれ果たされている。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態の過給機の制御装置の概略構成図。
【図２】アクチュエータのヒステリシスの特性図。
【図３】吸入空気量のヒステリシスの特性図。
【図４】吸入空気量のヒステリシスの特性図。
【図５】図４の一部拡大図。
【図６】排気圧力に対するアクチュエータヒステリシスの増加分の特性図。
【図７】制御指令値の演算を説明するためのフローチャート。
【図８】開動作フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図９】排気状態の予測を説明するためのフローチャート。
【図１０】排気流量に対する進みゲイン基本値の特性図。
【図１１】アクチュエータリフト量に対する進みゲイン補正量の特性図。
【図１２】排気流量に対する時定数相当値基本値の特性図。
【図１３】アクチュエータリフト量に対する時定数相当値補正量の特性図。
【図１４】進み処理のブロック図。
【図１５】進み処理のブロック図
【図１６】動作方向に対する進みゲインの特性図。
【図１７】動作方向に対する時定数相当値の特性図。
【図１８】進み処理のブロック図
【図１９】進み処理のブロック図
【図２０】開口割合と制御指令値の関係を表す特性図。
【符号の説明】
【００６８】
３７  リフトセンサ
４１  エンジンコントロールユニット
５３  可変ノズル
５４  圧力アクチュエータ
５５  ダイヤフラムアクチュエータ
５５ｄ  ロッド
５５ｅ  リンク機構
５６  圧力制御弁
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２０】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図１９】
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