JP2001132463A - ターボ過給機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力の供給を受けて駆動するアクチュエータ
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。 【解決手段】 ターボ過給機は吸気通路（３）を介して
エンジン（１）が吸入する空気を過給する。このターボ
過給機の排気タービン（５２）に流入する排気の流量ま
たは流速を排気流れ調整手段（たとえば可変ノズル５
３）が調整し、指令値に応じた圧力の供給を受けて前記
排気流れ調整手段をアクチュエータ（５４）が駆動す
る。この場合にコントロールユニット４１が、前記排気
流れ調整手段の作動目標値を設定する作動目標値設定手
段と、前記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、前記変化方向毎
に異なる関数を用いて前記作動目標値を前記指令値に変
換する変換手段とを備える。

Description

【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
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＧＲ装置（排気の一部を吸気通路へ再
循環させる装置）と過給機をともに備える場合、過給圧
制御という観点からみると、ＥＧＲ制御も、過給圧制御
の役割を物理的に果たしているため、ＥＧＲの作動域で
は、過給機の制御をオープン制御で行い、ＥＧＲの非作
動域になると、実過給圧が目標過給圧と一致するように
過給機をフィードバック制御するもの（特開平８−３３
８２５６号公報参照）など、過給機の制御を工夫するよ
うにしたものが各種提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、指令値に応
じた圧力の供給を受けてターボ過給機の排気流れ調整手
段を駆動するアクチュエータでは、アクチュエータにヒ
ステリシスを有するため、過給機の作動目標値に安定さ
せることが困難である。

【０００４】これをタービン内に可変ノズル（排気流れ
調整手段）を有するターボ過給機で説明すると、このも
のでは、図１に示したように、アクチュエータ５４が、
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
の制御圧力を指令値に応じて調整する圧力制御弁５６と
からなっており、この場合に過給機の作動目標値として
のノズル目標開口面積をまず設定し、このノズル目標開
口面積を、圧力制御弁５６に与える指令値に変換しなけ
ればならない。しかしながら、ノズル開口面積が小さく
なる方向に可変ノズル５３を動かす（つまり可変ノズル
５３を閉じる）ときには、ノズルに作用する排気反力に
抗して動かさなければならないので、ノズル開口面積が
小さくなる方向に可変ノズル５３を動かすときにもノズ
ル開口面積が大きくなる方向に可変ノズル５３を動かす
ときと同じ値の指令値を与えたのでは、ノズル目標開口
面積となるまで可変ノズルを動かすことができない（実
際のノズル開口面積が目標開口面積より大きくなる）の
である。このように、ノズル開口面積が小さくなる方向
に可変ノズル５３を動かすときと、この逆にノズル開口
面積が大きくなる方向に可変ノズル５３を動かすときと
で同じ目標開口面積を得るための指令値が異なってしま
うという現象が、アクチュエータ５４の有するヒステリ
シスである。なお、ステップモータ駆動のアクチュエー
タにはこのようなヒステリシスはない。

【０００５】しかしながら、アクチュエータ５４の有す
るこのようなヒステリシスに対処するようにしたものは
提案されていない。

【０００６】そこで本発明は、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、作動目
標値は同じであっても圧力の供給を受けて排気流れ調整
手段を駆動するアクチュエータに与える指令値を異なら
せることにより、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ことを目的とす
る。

【０００７】また、アクチュエータ５４のダイナミクス
を補償するため、過給機の作動目標値に対して、フィー
ドフォワードゲインと時定数相当値とを用いてフィード
フォワード（進み処理）を行う場合に、ノズル開口面積
が小さくなる方向に前記可変ノズル５３を動かすときに
も、ノズル開口面積が大きくなる方向に可変ノズル５３
を動かすときと同じ値のフィードフォワードゲインと時
定数相当値を用いたのでは、ノズル開口面積が小さくな
る方向に可変ノズル５３を動かすときのフィードフォワ
ードに、ノズルに作用する排気反力に抗して動かさなけ
ればならない分の誤差が生じる。

【０００８】そこで本発明は、前記の判定結果より増加
方向と減少方向とで、作動目標値が同じであってもフィ
ードフォワードゲインと時定数相当値を異ならせること
により、アクチュエータ５４のダイナミクスを補償する
ためのフィードフォワードを、どちらの方向に作動目標
値が変化しようと精度よく行わせることを目的とする。

【０００９】さらに、アクチュエータ５４ではその温度
や開口面積の変化に対する過給圧変化の変化幅の違いを
も考慮する必要がある。これについて説明すると、アク
チュエータ５４の温度によって作動量（＝排気流れ調整
手段の作動状態）と指令値との関係が変化するのに、ア
クチュエータ５４に対してその温度に関係なく同じ指令
値を与えたのでは、排気流れ調整手段を所望の状態に調
整することができない。そこで本発明は、アクチュエー
タの温度に基いての指令値を補正することにより、アク
チュエータの温度によって作動量と指令値との関係が変
化する場合においても、アクチュエータの温度に関係な
く常に排気流れ調整手段を所望の状態に調整することを
目的とする。

【００１０】また、上記の排気流れ調整手段が可変ノズ
ルであるとき、開口面積が大きな領域と開口面積が小さ
な領域とで、開口面積の変化に対する過給圧変化の変化
幅が大きく異なることがあり（図３３参照）、このため
一定のフィードバックゲインを用いて開口面積のフィー
ドバック補正値を求めたのでは開口面積が大きな領域と
開口面積が小さな領域とで制御の応答性と安定性が異な
ってしまう。そこで本発明は、エンジン回転速度とエン
ジン負荷に基いてフィードバックゲインを設定すること
により、開口面積に関係なく制御の応答性と安定性を得
ることを目的とする。

【００１１】一方、圧力の供給を受けて排気流れ調整手
段を駆動するアクチュエータやステップモータ駆動のア
クチュエータに関係なく、特に冷間運転時にはアクチュ
エータの動作が渋って、過給機の作動目標値に作動実際
値が達しなかったり、アクチュエータの動きが緩慢にな
って過給機の作動目標値に作動実際値が達するのが大き
く遅れることがある。

【００１２】しかしながら、こうしたアクチュエータの
渋りに対処するようにするものも提案されていない。

【００１３】そこで本発明では、アクチュエータの動作
を確認するための制御を行うことにより、冷間時等にお
いてもアクチュエータの動きを円滑にすることをも目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、吸気通路
（３）を介してエンジン（１）が吸入する空気を過給す
るターボ過給機と、前記ターボ過給機の排気タービン
（５２）に流入する排気の流量または流速を調整する排
気流れ調整手段（たとえば可変ノズル５３）と、指令値
に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手段を駆
動するアクチュエータ（５４）と、前記排気流れ調整手
段の作動目標値を設定する作動目標値設定手段と、前記
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、前記変化方向毎に異なる関
数を用いて前記作動目標値を前記指令値に変換する変換
手段とを備えた。

【００１５】第２の発明では、第１の発明において前記
変換手段が、予め定められた作動目標値に対する指令値
を前記作動目標値の変化方向毎に記憶する記憶手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて前記記憶手段から読み
出した指令値を用いて関数を生成する関数生成手段とを
含み、前記関数生成手段によって生成された関数を用い
て前記作動目標値を前記アクチュエータヘの指令値に変
換する。

【００１６】第３の発明では、第１または第２の発明に
おいてエンジン回転速度とエンジン負荷を検出する検出
手段を備え、前記記憶手段が、予め定められた作動目標
値に対する指令値を、エンジン回転速度とエンジン負荷
と前記作動目標値の変化方向とに対応させて記憶し、前
記関数生成手段が、前記判定手段の判定結果と前記検出
手段の検出結果とに応じて前記記憶手段から読み出した
指令値を用いて前記関数を生成する。

【００１７】第４の発明では、第１から第３までのいず
れか一つの発明において前記排気流れ調整手段の作動基
本目標値（Ｒｖｎｔ）を設定する作動基本目標値設定手
段と、前記作動基本目標値（Ｒｖｎｔ）に基いて前記ア
クチュエータのダイナミクスを補償するためのフィード
フォワード補正値（Ａｖｎｔ ｆ）を算出するフィード
フォワード手段とを備え、前記作動目標値設定手段が、
前記作動基本目標値（Ｒｖｎｔ）と前記フィードフォワ
ード補正値（Ａｖｎｔ ｆ）とに基いて前記作動目標値
（Ａｖｎｔ）を設定する。

【００１８】第５の発明では、第１から第３までのいず
れか一つの発明において前記ターボ過給機の過給圧に相
関するパラメータの目標値（ｔＱａｃ）を設定する過給
圧パラメータ目標値設定手段と、前記過給圧パラメータ
に対応する実際値（Ｑａｃ）を検出する過給圧パラメー
タ検出手段と、前記過給圧パラメータ目標値（ｔＱａ
ｃ）に基いて前記排気流れ調整手段の作動基本目標値
（Ｒｖｎｔ）を設定する作動基本目標値設定手段と、前
記過給圧パラメータ目標値（ｔＱａｃ）と前記過給圧パ
ラメータ実際値（Ｑａｃ）との差または比に基いてフィ
ードバック補正値（Ａｖｎｔ ｆｂ）を算出するフィー
ドバック手段とを備え、前記作動目標値設定手段が、前
記作動基本目標値（Ｒｖｎｔ）と前記フィードバック補
正値（Ａｖｎｔ ｆｂ）とに基いて前記作動目標値（Ａ
ｖｎｔ）を設定する。

【００１９】第６の発明では、第１から第３までのいず
れか一つの発明において前記ターボ過給機の過給圧に相
関するパラメータの目標値（ｔＱａｃ）を設定する過給
圧パラメータ目標値設定手段と、前記過給圧パラメータ
に対応する実際値（Ｑａｃ）を検出する過給圧パラメー
タ検出手段と、前記過給圧パラメータ目標値（ｔＱａ
ｃ）に基いて前記排気流れ調整手段の作動基本目標値
（Ｒｖｎｔ）を設定する作動基本目標値設定手段と、前
記作動基本目標値（Ｒｖｎｔ）に基いて、前記アクチュ
エータのダイナミクスを補償するためのフィードフォワ
ード補正値（Ａｖｎｔ ｆ）を算出するフィードフォワ
ード手段と、前記過給圧パラメータ目標値（ｔＱａｃ）
と前記過給圧パラメータ実際値（Ｑａｃ）との差または
比に基いてフィードバック補正値（Ａｖｎｔ ｆｂ）を
算出するフィードバック手段とを備え、前記作動目標値
設定手段が、前記作動基本目標値（Ｒｖｎｔ）と前記フ
ィードフォワード補正値（Ａｖｎｔ ｆ）と前記フィー
ドバック補正値（Ａｖｎｔ ｆｂ）とに基いて前記作動
目標値（Ａｖｎｔ）を設定する。

【００２０】第７の発明は、吸気通路（３）を介してエ
ンジン（１）が吸入する空気を過給するターボ過給機
と、前記ターボ過給機の排気タービン（５２）に流入す
る排気の流速を調整する可変ノズル（５３）と、指令値
（Ｄｔｙ ｈ）に応じた圧力の供給を受けて前記可変ノ
ズル（５３）を駆動するアクチュエータ（５４）と、前
記可変ノズル（５３）の目標開口面積を前記可変ノズル
（５３）の全開時の開口面積で除して得られる目標開口
割合（Ｒｖｎｔ、Ａｖｎｔ）を設定する目標開口割合設
定手段と、前記目標開口割合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、所定の線
形化関数（図３２参照）を用いて前記目標開口割合（Ｒ
ｖｎｔ、Ａｖｎｔ）を前記指令値と線形関係にある線形
化処理値（Ｒａｔｄｔｙ）に変換する線形化処理手段
と、前記線形化処理値（Ｒａｔｄｔｙ）を前記指令値に
変換する変換手段とを備え、前記変換手段が、前記線形
化処理値（Ｒａｔｄｔｙ）が０であるときの指令値（Ｄ
ｕｔｙ ｌ）と前記線形化処理値（Ｒａｔｄｔｙ）が１
であるときの指令値（Ｄｕｔｙ ｈ）とを前記目標開口
割合（Ｒｖｎｔ、Ａｖｎｔ）の変化方向毎に記憶する記
憶手段と、前記判定手段の判定結果に応じて前記記憶手
段から読み出した２つの指令値（Ｄｈｔｙ ｌとＤｕｔ
ｙ ｈ）の差を傾きとし、かつ、前記線形化処理値（Ｒ
ａｔｄｔｙ）が０であるときの指令値（Ｄｕｔｙ ｌ）
を初期値とする一次関数を生成する関数生成手段とを含
み、前記関数生成手段によって生成された関数を用いて
前記線形化処理値（Ｒａｔｄｔｙ）を前記アクチュエー
タへの指令値（Ｄｔｙ ｈ）に変換する。

【００２１】第８の発明は、吸気通路（３）を介してエ
ンジン（１）が吸入する空気を過給するターボ過給機
と、前記ターボ過給機の排気タービン（５２）に流入す
る排気の流量または流速を調整する排気流れ調整手段
（たとえば可変ノズル５３）と、指令値に応じた圧力の
供給を受けて前記排気流れ調整手段を駆動するアクチュ
エータ（５４）と、前記排気流れ調整手段の作動目標値
を設定する作動目標値設定手段と、所定の関数を用いて
前記作動目標値を前記指令値に変換する変換手段と、前
記アクチュエータの温度に基いて前記アクチュエータヘ
の指令値を補正する指令値補正手段とを備えた。

【００２２】第９の発明では、第８の発明においてエン
ジン回転速度とエンジン負荷を検出する検出手段を備
え、前記指令値補正手段が、前記検出手段の検出結果に
基いてエンジン暖機完了後の前記アクチュエータの温度
（Ｔｅｘｈｂ）を算出する第１温度算出手段と、前記第
１温度算出手段が算出した温度（Ｔｅｘｈｂ）に対し所
定の遅れ処理を施して現在の前記アクチュエータの温度
（Ｔｅｘｈｄｌｙ）を算出する第２温度算出手段とを含
み、前記第１温度算出手段が算出した温度（Ｔｅｘｈ
ｂ）と前記第２温度算出手段が算出した温度（Ｔｅｘｈ
ｄｌｙ）との差または比に基いて前記アクチュエータヘ
の指令値を補正する。

【００２３】第１０の発明は、吸気通路（３）を介して
エンジン（１）が吸入する空気を過給するターボ過給機
と、前記ターボ過給機の排気タービン（５２）に流入す
る排気の流速を調整する可変ノズル（５３）と、指令値
に応じた圧力の供給を受けて前記可変ノズル（５３）を
駆動するアクチュエータ（５４）と、エンジン回転速度
とエンジン負荷を検出する検出手段と、前記検出手段の
検出結果に基いて前記ターボ過給機の過給圧に相関する
パラメータの目標値（ｔＱａｃ）を設定する過給圧パラ
メータ目標値設定手段と、前記過給圧パラメータに対応
する実際値（Ｑａｃ）を検出する過給圧パラメータ検出
手段と、前記過給圧パラメータ目標値（ｔＱａｃ）に基
いて前記可変ノズル（５３）の開口面積に相関するパラ
メータの基本目標値（Ｒｖｎｔ）を設定する開口面積パ
ラメータ基本目標値設定手段と、前記検出手段の検出結
果に基いてフィードバックゲインを設定するフィードバ
ックゲイン設定手段と、前記過給圧パラメータ目標値
（ｔＱａｃ）と前記過給圧パラメータ実際値（Ｑａｃ）
との差または比と前記フィードバックゲインとに基いて
フィードバック補正値（Ａｖｎｔ ｆｂ）を算出するフ
ィードバック手段と、前記開口面積パラメータ基本目標
値（Ｒｖｎｔ）と前記フィードバック補正値（Ａｖｎｔ
ｆｂ）とに基いて前記開口面積パラメータの目標値
（Ａｖｎｔ）を設定する開口面積パラメータ目標値設定
手段と、前記開口面積パラメータ目標値（Ａｖｎｔ）を
前記指令値に変換する変換手段とを備えた。

【００２４】第１１の発明では、第１０の発明において
前記フィードバックゲイン設定手段が、前記検出手段の
検出結果に基いてフィードバックゲインの補正係数（Ｋ
ｈ）を算出するフィードバックゲイン補正係数算出手段
を含み、フィードバックゲインの基本値（ＫＰＢ＃、Ｋ
ＩＢ＃、ＫＤＢ＃）を前記補正係数（Ｋｈ）で補正して
前記フィードバックゲインを設定する。

【００２５】第１２の発明は、吸気通路（３）を介して
エンジン（１）が吸入する空気を過給するターボ過給機
と、前記ターボ過給機の排気タービン（５２）に流入す
る排気の流量または流速を調整する排気流れ調整手段
（たとえば可変ノズル５３）と、指令値に応じた圧力の
供給を受けて前記排気流れ調整手段を駆動するアクチュ
エータ（５４）と、前記排気流れ調整手段の作動目標値
（Ａｖｎｔ）を設定する作動目標値設定手段と、前記作
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、前記作動目標値（Ａｖｎｔ）
を前記指令値に変換する変換手段とを備え、前記作動目
標値設定手段が、前記排気流れ調整手段の作動基本目標
値（Ｒｖｎｔ）を設定する作動基本目標値設定手段と、
フィードフォワードゲインと時定数相当値をそれぞれ前
記作動目標値の変化方向毎に記憶する記憶手段と、前記
判定手段の判定結果に応じて前記記憶手段から読み出し
たフィードフォワードゲイン（Ｇｋｖｎｔ）と時定数相
当値（Ｔｃｖｎｔ）と前記作動基本目標値（Ｒｖｎｔ）
とに基いて前記アクチュエータのダイナミクスを補償す
るためのフィードフォワード補正値（Ａｖｎｔ ｆ）を
算出するフィードフォワード手段とを含み、前記作動基
本目標値（Ｒｖｎｔ）と前記フィードフォワード補正値
（Ａｖｎｔ ｆ）とに基いて前記作動目標値（Ａｖｎ
ｔ）を設定する。

【００２６】第１３の発明は、吸気通路（３）を介して
エンジン（１）が吸入する空気を過給するターボ過給機
と、前記ターボ過給機の排気タービン（５２）に流入す
る排気の流量または流速を調整する排気流れ調整手段
（たとえば可変ノズル５３）と、指令値（Ｄｔｙｖｎ
ｔ）に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手段
を駆動するアクチュエータ（５４）と、前記排気流れ調
整手段の作動目標値を設定する作動目標値設定手段と、
前記作動目標値を第１指令値に変換する変換手段と、前
記アクチュエータの動作を確認するための第２指令値を
生成する動作確認指令値生成手段と、前記第１指令値と
前記第２指令値の何れか一方を選択して前記指令値（Ｄ
ｔｙｖｎｔ）とする指令値選択手段とを備えた。

【００２７】第１４の発明では、第１３の発明において
前記第２指令値が、前記アクチュエータを動作範囲の下
限から上限まで作動させる指令値である。

【００２８】第１５の発明では、第１３の発明において
エンジン回転速度を検出する検出手段を備え、前記動作
確認指令値生成手段が、前記アクチュエータを動作範囲
の下限から上限まで短い周期で繰り返し作動させる第３
指令値と前記検出手段の検出結果に応じた第４指令値と
の積を前記第２指令値として生成する。

【００２９】第１６の発明では、第１３から第１５まで
のいずれか一つの発明において前記指令値選択手段が、
エンジンの始動時、エンジンの暖機完了前またはエンジ
ン排気流量が少ない運転領域でだけ前記第２指令値を選
択する。

【００３０】第１７の発明は、吸気通路（３）を介して
エンジン（１）が吸入する空気を過給するターボ過給機
と、前記ターボ過給機の排気タービン（５２）に流入す
る排気の流量または流速を調整する排気流れ調整手段
（たとえば可変ノズル５３）と、指令値（Ｄｔｙｖ）に
応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手段を駆動
するアクチュエータ（５４）と、前記排気流れ調整手段
の作動目標値を設定する作動目標値設定手段と、前記作
動目標値を第１指令値に変換する変換手段と、前記第１
指令値に対して所定の振幅と周期を有する信号を重ね合
わせて前記指令値を生成する信号重合手段とを備えた。

【００３１】第１８の発明では、第１７の発明において
エンジン回転速度とエンジン負荷を検出する検出手段を
備え、前記信号重合手段が、前記第１指令値に重ね合わ
せる信号の振幅と周期を前記検出手段の検出結果に応じ
て設定する。

【００３２】

【発明の効果】第１、第２、第３の発明によれば、指令
値に応じた圧力の供給を受けて排気流れ調整手段を駆動
するアクチュエータに、過給機の作動目標値が小さくな
る方向にアクチュエータを動かすときと、この逆に過給
機の作動目標値が大きくなる方向にアクチュエータを動
かすときとで同じ作動目標値を得るための指令値が異な
ってしまうというヒステリシスがあっても、どちらの方
向に作動目標値が変化するかに関係なく過給機の作動目
標値を得ることができる。

【００３３】排気流れ調整手段の制御にフィードフォワ
ード制御やフィードバック制御を加える場合、作動基本
目標値を指令値に変換した後、この指令値をフィードフ
ォワード補正値やフィードバック補正値で補正する方法
も考えられるが、このような方法ではフィードフォワー
ド補正値やフィードバック補正値にアクチュエータのヒ
ステリシス特性が反映されておらず、安定した制御を行
なうことが困難となる。また、フィードフォワード補正
値やフィードバック補正値を算出する際にアクチュエー
タのヒステリシス特性を考慮することも可能であるが、
この場合はフィードフォワード手段やフィードバック手
段がそれぞれヒステリシス処理手段を備える必要が生
じ、制御系が複雑になり好ましくない。第４、第５、第
６の発明によれば、作動目標値を算出する際にフィード
フォワード補正値やフィードバック補正値を反映させ、
この作動目標値を指令値に変換する際にヒステリシス処
理を施すので、効率の良い制御系を得ることができる。

【００３４】アクチュエータへの指令値と開口割合とが
ヒステリシス特性と非線形特性を有するアクチュエータ
の場合、目標開口割合を指令値に変換するには、開口割
合に対応させて指令値を記憶しておく制御マップを目標
開口割合の変化方向毎に記憶しておく必要あり、記憶し
ておくべきデータ量が多くなる。第７の発明では、開口
割合を線形化処理値に変換する線形化関数（制御マッ
プ）と、２つの一次関数を生成するための４つのデータ
（Ｄｕｔｙ ｌ ｐ、Ｄｕｔｙ ｌ ｎ、Ｄｕｔｙ ｈ
ｐ、Ｄｕｔｙ ｈ ｎ）とを記憶しておくだけで良い
ので、記憶しておくべきデータ量を少なくすることがで
きる。

【００３５】第８の発明によれば、アクチュエータの温
度によってアクチュエータの作動量（＝排気流れ調整手
段の作動状態）と指令値との関係が変化するようなアク
チュエータを使用する場合に、アクチュエータの温度に
関係なく常に排気流れ調整手段を所望の状態に調整する
ことができる。

【００３６】第９の発明によれば、作動目標値を指令値
に変換する関数をエンジン暖機完了後の状態で適合して
いる場合に、エンジン暖機完了後のアクチュエータの温
度と現在のアクチュエータの温度との差または比で指令
値を補正するといった簡単な処理で第８の発明の効果を
得ることができる。

【００３７】過給圧（空気量）が可変ノズルにより制御
されるターボ過給機では、後述する図３３に示すよう
に、開口面積が大きな領域と開口面積が小さな領域と
で、開口面積の変化に対する過給圧変化の変化幅が大き
く異なる。これは、過給圧を所望の過給圧にフィードバ
ック制御しようとする場合、目標とする過給圧と実際の
過給圧との差が同じであっても、開口面積が大きな領域
と開口面積が小さな領域とでは過給圧の補正に要する開
口面積の制御幅が大きく異なることを示している。この
ため、一定のフィードバックゲインを用いて開口面積の
フィードバック補正量を求めたのでは開口面積が大きな
領域と開口面積が小さな領域とで制御の応答性と安定性
が異なってしまうことになる。第１０の発明では、可変
ノズルの開口面積を決定する主要なパラメータであるエ
ンジン回転速度とエンジン負荷に基いてフィードバック
ゲインを設定するので、常に同等な制御の応答性と安定
性を得ることが可能となる。

【００３８】フィードバックゲインそのものをエンジン
回転速度とエンジン負荷に対応させて設定するよりも、
第１１の発明のように基本値と補正係数に分離した方が
適合が容易となる。

【００３９】指令値に応じた圧力の供給を受けて排気流
れ調整手段を駆動するアクチュエータでは、排気流れ調
整手段たとえば可変ノズルを閉じ側に動かすときだけ排
気圧に抗する必要があるので、アクチュエータのダイナ
ミクスを補償するためのフィードフォワードゲインと時
定数相当値が、作動目標値が同じであっても可変ノズル
を閉じ側に動かすときと開き側に動かすときとで異なる
のであるが、第１２の発明によれば、同じ作動目標値に
対して可変ノズルを閉じ側に動かすとき、開き側に動か
すときよりフィードフォワードゲインを大きくし、かつ
時定数相当値を大きくする（時定数相当値と逆数の関係
にある時定数を小さくするため）ことで、指令値に応じ
た圧力の供給を受けて排気流れ調整手段を駆動するアク
チュエータの場合においても、アクチュエータのダイナ
ミクスを補償するためのフィードフォワードを、どちら
の方向に作動目標値が変化するかに関係なく精度よく行
わせることができる。

【００４０】第１３、第１４の発明によれば、作動目標
値に関係なくアクチュエータの動作を確認する制御、た
とえばアクチュエータの動作範囲の下限から上限までを
作動させることで、アクチュエータの作動範囲の全部で
動作が滑らかとなり、アクチュエータの応答性が改善さ
れることから、アクチュエータの動きが渋りなどで緩慢
になり、過給機の作動目標値に駆動できなくなるのを防
止でき、これによって吸入空気量や過給圧の制御精度が
向上する。

【００４１】指令値に応じた圧力の供給を受けて排気流
れ調整手段を駆動するアクチュエータでは、エンジン回
転速度によりアクチュエータの動作範囲の下限から上限
までを動かす指令値が異なるが、第１５の発明によれ
ば、エンジン回転速度によりアクチュエータの動作範囲
の下限から上限までを動かす指令値が異なる場合にも、
エンジン回転速度に応じた指令値を予め設定しておくこ
とで対応できる。

【００４２】アクチュエータの渋り対策とはいえ、全て
の運転域でアクチュエータの動作確認制御を行ったので
は、吸入空気量に影響を与えることがあるが、第１６の
発明によれば、アクチュエータの動作確認制御を行う運
転域を限ったので、吸入空気量に影響することがない。

【００４３】第１７の発明によっても、アクチュエータ
の渋りをとることができほか、信号を重ね合わせる運転
域を限定せず、常にアクチュエータを動かすので、アク
チュエータの応答性をさらに改善できる。

【００４４】ただし、指令値に応じた圧力の供給を受け
て排気流れ調整手段を駆動するアクチュエータでは、高
負荷域など、タービン側ガス流量が多い場合に振幅を大
きくしたり、周期を長くすると、吸入空気量に影響を与
えることになるが、第１８の発明によれば、タービン側
ガス流量が多い運転域で振幅や周期を小さく設定するこ
とで、吸入空気量への影響を回避できる。

【００４５】

【発明の実施の形態】図１に、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を行わせるための
構成を示す。なお、この構成そのものは特開平８−８６
２５１号公報などにより公知である。

【００４６】さて、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。

【００４７】圧力制御弁５は、コントロールユニット４
１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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。コモンレール式の燃料噴射装置１０の
構成も公知（第１３回内燃機関シンポジウム講演論文集
第７３頁〜第７７頁参照）であり、図２により概説す
る。

【００５２】この燃料噴射装置１０は、主に燃料タンク
１１、燃料供給通路１２、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１５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１
７に分配される。

【００５３】ノズル１７は、針弁１８、ノズル室１９、
ノズル室１９への燃料供給通路２０、リテーナ２１、油
圧ピストン２２、針弁１８を閉弁方向（図で下方）に付
勢するリターンスプリング２３、油圧ピストン２２への
燃料供給通路２４、この通路２４に介装される三方弁
（電磁弁）２５などからなり、ノズル内の通路２０と２
４が連通して油圧ピストン２２上部とノズル室１９にと
もに高圧燃料が導かれる三方弁２５のＯＦＦ時（ポート
ＡとＢが連通、ポートＢとＣが遮断）には、油圧ピスト
ン２２の受圧面積が針弁１８の受圧面積より大きいこと
から、針弁１８が着座状態にあるが、三方弁２５がＯＮ
状態（ポートＡとＢが遮断、ポートＢとＣが連通）にな
ると、油圧ピストン２２上部の燃料が戻し通路２８を介
して燃料タンク１１に戻され、油圧ピストン２２に作用
する燃料圧力が低下する。これによって針弁１８が上昇
してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。三方弁２
５をふたたびＯＦＦ状態に戻せば、油圧ピストン２２に
蓄圧室１６の高圧燃料が導びかれて燃料噴射が終了す
る。つまり、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。２６は
逆止弁、２７はオリフィスである。

【００５４】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１３に圧力調整弁３１を備える。この
調整弁３１は通路１３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。

【００５５】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３２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圧力調整弁３１
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。

【００５６】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Ｏ
Ｎ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。

【００５７】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、アクチュエータ
５４により駆動される可変ノズル５３（排気流れ調整手
段）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。

【００５８】上記のアクチュエータ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、後述するようにして得られる目標開口割
合Ｒｖｎｔ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５６に出力さ
れる。

【００５９】さて、過給圧制御という観点からみると、
ＥＧＲ制御も、過給圧制御の役割を物理的に果たしてい
る。つまり、ＥＧＲ量を変化させることにより過給圧も
変化する。逆に、過給圧を変化させると、排気圧力が変
化するため、ＥＧＲ量も変化することになり、過給圧と
ＥＧＲ量とは独立に制御できない。また、ややもすると
お互いに制御上の外乱となっている。なお、一方を変化
させた場合に、制御精度を確保するには、他方を適合し
直すことであるが、他方を適合し直した後には、もう一
方を再適合しなければならなくなるので、この方法で
は、過渡時の制御精度を確保することが困難である。

【００６０】このように、過給圧とＥＧＲ量とはお互い
に影響を与え、ＥＧＲ量を変えると、ノズル開度を変え
る必要があるなど適切な適合が困難な上に、特に過渡時
は双方の制御精度が低下するので、コントロールユニッ
ト４１では、運転条件に応じて目標吸入空気量ｔＱａｃ
を演算し、この目標吸入空気量ｔＱａｃと目標ＥＧＲ量
や目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒに遅れ処理を施した値である実
ＥＧＲ量Ｑｅｃや実ＧＲ率Ｍｅｇｒｄからターボ過給機
の作動目標値である可変ノズル５３の目標開口割合Ｒｖ
ｎｔを設定するようにしている。

【００６１】また、この目標開口割合Ｒｖｎｔは圧力制
御弁５６への指令値に変換するのであるが、その際に、
アクチュエータ５４のヒステリシスを考慮しないので
は、目標開口面積に安定させることが困難であるので、
これに対処するため、目標開口割合Ｒｖｎｔ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、作動目標値が同じであっても増加方向と
減少方向とで圧力制御弁５６に与える指令値を異ならせ
る処理を行って指令値基本値Ｄｔｙ ｈを演算する。

【００６２】この場合、アクチュエータ５４の温度によ
っても目標開口割合と圧力アクチュエータ５４への指令
値の関係が相違するため、排気温度を予測し、この予測
排気温度Ｔｅｘｈｉとこの予測排気温度Ｔｅｘｈｉに対
して熱慣性分の遅れ処理を施した値Ｔｅｘｈｄｌｙとの
差分で上記の指令値基本値Ｄｔｙ ｈを補正する。

【００６３】また、アクチュエータ５４のダイナミクス
を補償するための進み処理（フィードフォワード）を行
う場合にも、可変ノズル５３を閉じ側に動かすときだけ
排気圧に抗する必要があるので、進み処理に用いる進み
補正ゲイン（フィードフォワードゲイン）Ｇｋｖｎｔと
時定数相当値Ｔｃｖｎｔを、作動目標値が同じであって
も可変ノズル５３を閉じ側に動かすときと開き側に動か
すときとで異ならせ、可変ノズル５３を閉じ側に動かす
ときのほうが進み補正ゲインＧｋｖｎｔを大きくし、か
つ時定数相当値Ｔｃｖｎｔを大きくする（なぜなら時定
数相当値と逆数の関係にある時定数を小さくするた
め）。

【００６４】一方、エンジンの暖機完了前にはアクチュ
エータ５４の動作が渋って、実開口割合が目標開口割合
Ｒｖｎｔに達しなかったり、動きが緩慢になって実開口
割合が目標開口割合Ｒｖｎｔに達するのが大きく遅れる
ことがあるので、これに対処するため目標開口割合に関
係なくアクチュエータ５４の動作を確認する制御を行
う。この動作確認制御は、たとえばアクチュエータ５４
の駆動範囲の下限から上限までを往復動させることであ
る（このとき可変ノズル５３は全開位置から全閉位置ま
でを動く）。さらに詳細には、エンジン回転速度により
アクチュエータ５４の駆動範囲の下限から上限までを動
かす指令値が異なるので、アクチュエータ５４の駆動範
囲の下限から上限までを短い周期で動かすことを指示す
る制御パターンＤｕｔｙ ｐｕとエンジン回転速度に応
じた指令値Ｄｕｔｙ ｐ ｎｅとの積から圧力制御弁５
６への制御指令値Ｄｔｙｖｎｔを演算する。

【００６５】コントロールユニット４１で実行されるこ
の制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説
明する。なお、後述する図３、図４、図８〜図１４は先
願装置（特開平１０−２８８０７１号公報参照）で、ま
た図１、図２、図５〜図７、図１５〜図７０は別の先願
装置（特願平１１−２３３８９２号参照）ですでに提案
しているところと同様である。

【００６６】まず、図３は目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを演
算するためのもので、ＲＥＦ信号（クランク角の基準位
置信号で、４気筒エンジンでは１８０度毎、６気筒エン
ジンでは１２０度毎の各信号）の入力毎に実行する。

【００６７】ステップ１、２でエンジン回転速度Ｎｅと
アクセル開度Ｃｌを読み込み、ステップ３では、これら
ＮｅとＣｌに基づいて、図４を内容とするマップを検索
すること等により、基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖを演算
し、ステップ４ではこの基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖに対
してエンジン冷却水温等による増量補正を行い、補正後
の値を目標燃料噴射量Ｑｓｏｌとして設定する。

【００６８】図５はＥＧＲ弁６の開口面積Ａｅｖを演算
するためのもので、ＲＥＦ信号の入力毎に実行する。ス
テップ１では目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋを演算する。このＴ
ｑｅｋの演算については図７のフローにより説明する。

【００６９】図７（図５ステップ１のサブルーチン）に
おいて、ステップ１、２では１シリンダ当たりの吸入空
気量Ｑａｃｎと目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを演算する。

【００７０】ここで、Ｑａｃｎの演算については図８の
フローにより、またＭｅｇｒの演算については図１１の
フローにより説明する。

【００７１】まず、図８において、ステップ１ではエン
ジン回転速度Ｎｅを読み込み、このエンジン回転速度Ｎ
ｅとエアフローメータより得られる吸入空気量Ｑａｓ０
とから

【００７２】

【数１】Ｑａｃ０＝（Ｑａｓ０／Ｎｅ）×ＫＣＯＮ＃、 ただし、ＫＣＯＮ＃：定数、 の式により１シリンダ当たりの吸入空気量Ｑａｃ０を演
算する。

【００７３】上記のエアフローメータ３９（図１参照）
は、コンプレッサ上流の吸気通路３に設けており、エア
フローメータ３９からコレクタ部３ａまでの輸送遅れ分
のディレイ処理を行うため、ステップ３ではＬ（ただし
Ｌは定数）回前のＱａｃ０の値をコレクタ入口部３ａ位
置における１シリンダ当たりの吸入空気量Ｑａｃｎとし
て求めている。そして、ステップ４ではこのＱａｃｎに
対して

【００７４】

【数２】Ｑａｃ＝Ｑａｃ_n-1×（１−ＫＩＮ×ＫＶＯ
Ｌ）＋Ｑａｃｎ×ＫＩＮ×ＫＶＯＬ、 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、 Ｑａｃ_n-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」で略称する。）Ｑａｃを演算する。
これはコレクタ入口部３ａから吸気弁までのダイナミク
スを補償するためのものである。

【００７５】上記数１式右辺の吸入空気量Ｑａｓ０の検
出については図９のフローにより説明する。図９のフロ
ーは４ｍｓ毎に実行する。

【００７６】ステップ１ではエアフローメータ３９の出
力電圧Ｕｓを読み込み、このＵｓからステップ２で図１
０を内容とする電圧−流量変換テーブルを検索すること
等により吸入空気量Ｑａｓ０ ｄを演算する。さらに、
ステップ３でこのＱａｓ０ ｄに対して加重平均処理を行
い、その加重平均処理値を吸入空気量Ｑａｓ０として設
定する。

【００７７】次に、図１１において、ステップ１ではエ
ンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、エンジ
ン冷却水温Ｔｗを読み込む。ステップ２ではエンジン回
転速度Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｓｏｌから図１２を内容
とするマップを検索すること等により基本目標ＥＧＲ率
Ｍｅｇｒｂを演算する。この場合、基本目標ＥＧＲ率
は、エンジンの使用頻度の高い領域、つまり低回転速
度、低負荷（低噴射量）になるほど大きくなり、スモー
クが発生しやすい高出力時には小さくする。

【００７８】次にステップ３で冷却水温Ｔｗから図１３
を内容とするテーブルを検索すること等により、基本目
標ＥＧＲ率の水温補正係数Ｋｅｇｒ ｔｗを演算する。
そして、ステップ４において、基本目標ＥＧＲ率とこの
水温補正係数とから、

【００７９】

【数３】Ｍｅｇｒ＝Ｍｅｇｒｂ×Ｋｅｇｒ ｔｗ の式により目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを算出する。

【００８０】ステップ５ではエンジンの状態が完爆状態
であるか否かを判定する。ただし、この完爆の判定は、
図１４のフローで後述する。

【００８１】ステップ６では完爆状態かどうかみて、完
爆状態のときは、今回の処理をそのまま終了し、完爆状
態でないと判定されたときは、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを
０として今回の処理を終了する。

【００８２】これにより、エンジンの完爆後にＥＧＲ制
御が行われ、完爆前は安定した始動性を確保するために
もＥＧＲは行われない。

【００８３】図１４はエンジンの完爆を判定するための
ものである。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅを読み
込み、このエンジン回転速度Ｎｅと完爆回転速度に相当
する完爆判定スライスレベルＮＲＰＭＫとをステップ２
において比較する。Ｎｅのほうが大きいときは完爆と判
断し、ステップ３に進む。ここでは、カウンタＴｍｒｋ
ｂと所定時間ＴＭＲＫＢＰとを比較し、カウンタＴｍｒ
ｋｂが所定時間よりも大きいときは、ステップ４に進
み、完爆したものとして処理を終了する。

【００８４】これに対して、ステップ２でＮｅのほうが
小さいときは、ステップ６に進み、カウンタＴｍｒｋｂ
をクリアし、ステップ７で完爆状態にはないものとして
処理を終了する。また、ステップ２でＮｅよりも大きい
ときでも、ステップ３でカウンタＴｍｒｋｂが所定時間
よりも小さいときは、ステップ５でカウンタをインクリ
メントし、完爆でないと判断する。

【００８５】これらにより、エンジン回転速度が所定値
（たとえば４００ｒｐｍ）以上であって、かつこの状態
が所定時間にわたり継続されたときに完爆したものと判
定するのである。

【００８６】このようにして図８によりシリンダ吸入空
気量Ｑａｃｎ、図１１により目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒの演
算を終了したら、図７のステップ３に戻り、両者から

【００８７】

【数４】Ｍｑｅｃ＝Ｑａｃｎ×Ｍｅｇｒ の式により要求ＥＧＲ量Ｍｑｅｃを演算する。

【００８８】ステップ４ではこのＭｑｅｃに対して、Ｋ
ＩＮ×ＫＶＯＬを加重平均係数とする

【００８９】

【数５】Ｒｑｅｃ＝Ｍｑｅｃ×ＫＩＮ×ＫＶＯＬ＋Ｒｑ
ｅｃ_n-1×（１−ＫＩＮ×ＫＶＯＬ）、 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、 Ｒｑｅｃ_n-1：前回の中間処理値、 の式により、中間処理値（加重平均値）Ｒｑｅｃを演算
し、このＲｑｅｃと要求ＥＧＲ量Ｍｑｅｃを用いてステ
ップ５で

【００９０】

【数６】Ｔｑｅｃ＝Ｍｑｅｃ×ＧＫＱＥＣ＋Ｒｑｅｃ
_n-1×（１−ＧＫＱＥＣ）、 ただし、ＧＫＱＥＣ：進み補正ゲイン、 の式により進み補正を行って、１シリンダ当たりの目標
ＥＧＲ量Ｔｑｅｃを演算する。要求値に対して吸気系の
遅れ（すなわちＥＧＲ弁６→コレクタ部３ａ→吸気マニ
ホールド→吸気弁の容量分の遅れ）があるので、ステッ
プ４、５はこの遅れ分の進み処理を行うものである。

【００９１】ステップ６では

【００９２】

【数７】Ｔｑｅｋ＝Ｔｑｅｃ×（Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃）／
Ｋｑａｃ００、 ただし、Ｋｑａｃ００：ＥＧＲ量フィードバック補正係
数、 ＫＣＯＮ＃：定数、 の式により単位変換（１シリンダ当たり→単位時間当た
り）を行って、目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋを求める。なお、
ＥＧＲ量フィードバック補正係数Ｋｑａｃ００の演算に
ついては後述する（図５４参照）。

【００９３】このようにして目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋの演
算を終了したら、図５のステップ２に戻り、ＥＧＲガス
（ＥＧＲ弁を流れるガス）の流速（このＥＧＲガスの流
速を以下、単に「ＥＧＲ流速」という）Ｃｑｅを演算
し、このＥＧＲ流速Ｃｑｅと目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋとか
ら

【００９４】

【数８】Ａｅｖ＝Ｔｑｅｋ／Ｃｑｅ の式でＥＧＲ弁開口面積Ａｅｖを演算する。なお、ＥＧ
Ｒ流速Ｃｑｅの演算については後述する（図６３参
照）。

【００９５】このようにして得られたＥＧＲ弁開口面積
Ａｅｖは、図示しないフローにおいて図６を内容とする
テーブルを検索する等によりＥＧＲ弁６のリフト量に変
換され、このＥＧＲ弁リフト量になるように、圧力制御
弁５への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５に出力される。

【００９６】次に、図１５、図１６はターボ過給機駆動
用の圧力制御弁５６に与える制御指令デューティ値Ｄｔ
ｙｖｎｔを演算するためのもので、一定時間毎（たとえ
ば１０ｍｓ毎）に実行する。

【００９７】図１５を第１実施形態、図１６を第２実施
形態とすると、２つの実施形態では可変ノズル５３の目
標開口割合Ｒｖｎｔを演算するのに用いるパラメータに
違いがある（図１５の第１実施形態では実ＥＧＲ量Ｑｅ
ｃに基づいて、また図１６の第２実施形態では実ＥＧＲ
率Ｍｅｇｒｄに基づいて可変ノズル５３の目標開口割合
Ｒｖｎｔを演算する）。

【００９８】なお、図１５、図１６はメインルーチン
で、制御の大きな流れは図示のステップに従うものであ
り、各ステップの処理に対してサブルーチンが用意され
ている。したがって、以下ではサブルーチンを中心に説
明していく。

【００９９】図１７（図１５、図１６のステップ１のサ
ブルーチン）は実ＥＧＲ率を演算するためのもので、１
０ｍｓ毎に実行する。ステップ１で目標ＥＧＲ率Ｍｅｇ
ｒ（図１１で既に得ている）を読み込み、ステップ２で
コレクタ容量分の時定数相当値Ｋｋｉｎを演算する。こ
のＫｋｉｎの演算については図１８のフローにより説明
する。

【０１００】図１８（図１７のステップ２のサブルーチ
ン）において、ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、目
標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、後述する実ＥＧＲ率の前回値で
あるＭｅｇｒｄ_n-1［％］を読み込み、このうちＮｅと
Ｑｓｏｌからステップ２において図１９を内容とするマ
ップを検索すること等により体積効率相当基本値Ｋｉｎ
ｂを演算し、ステップ３では

【０１０１】

【数９】Ｋｉｎ＝Ｋｉｎｂ×１／（１＋Ｍｅｇｒｄ_n-1
／１００） の式により体積効率相当値Ｋｉｎを演算する。これはＥ
ＧＲによって体積効率が減少するので、その分の補正を
行うようにしたものである。

【０１０２】このようにして求めたＫｉｎに対し、ステ
ップ４において吸気系容積とシリンダ容積の比相当の定
数であるＫＶＯＬ（図８のステップ４参照）を乗じた値
をコレクタ容量分の時定数相当値Ｋｋｉｎとして演算す
る。

【０１０３】このようにしてＫｋｉｎの演算を終了した
ら図１７のステップ３に戻り、このＫｋｉｎと目標ＥＧ
Ｒ率Ｍｅｇｒを用い、

【０１０４】

【数１０】Ｍｅｇｒｄ＝Ｍｅｇｒ×Ｋｋｉｎ×Ｎｅ×Ｋ
Ｅ２＃＋Ｍｅｇｒｄ_n-1×（１−Ｋｋｉｎ×Ｎｅ×ＫＥ
２＃）、 ただし、Ｋｋｉｎ：Ｋｉｎ×ＫＶＯＬ＃、 ＫＥ２＃：定数、 Ｍｅｇｒｄ_n-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。数１０式の右辺のＮｅ×ＫＥ２
＃が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、こ
のＭｅｇｒｄを、以下「実ＥＧＲ率」という。

【０１０５】図２０（図１５、図１６のステップ２のサ
ブルーチン）は目標吸入空気量ｔＱａｃを演算するため
のものである。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、実
ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込
み、ステップ２でＭｅｇｒｄと所定値ＭＥＧＲＬＶ＃を
比較する。

【０１０６】ここで、所定値ＭＥＧＲＬＶ＃はＥＧＲの
作動の有無を判定するための値（たとえば０．５）で、
Ｍｅｇｒｄ＞ＭＥＧＲＬＶ＃であるときはＥＧＲの作動
域であると判断してステップ３、４、５に進み、これに
対してＭｅｇｒｄ≦ＭＥＧＲＬＶ＃であるときはＥＧＲ
の非作動域であると判断してステップ６に進む。ＭＥＧ
ＲＬＶ＃が０でないのは、微量のＥＧＲが行われる場合
にも、ＥＧＲが行われない場合と同一に扱いたいという
要求があるので、これに応じるものである。

【０１０７】ＥＧＲの作動域であるときは、ステップ３
でエンジン回転速度Ｎｅと実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄよりた
とえば図２１を内容とするマップを検索すること等によ
り目標吸入空気量基本値ｔＱａｃｂを演算する。エンジ
ン回転が一定の条件であれば、図２１のように実ＥＧＲ
率が大きいときほど目標吸入空気量を増やすのである。

【０１０８】ステップ４ではＮｅとＱｓｏｌよりたとえ
ば図２２を内容とするマップを検索すること等により目
標吸入空気量の補正係数ｋｔＱａｃを演算し、この補正
係数を上記の目標吸入空気量基本値に掛けた値を目標吸
入空気量ｔＱａｃとして算出する。補正係数ｋｔＱａｃ
は運転条件（Ｎｅ、Ｑｓｏｌ）により目標吸入空気量を
変えたいという要求に応えるためのものである。

【０１０９】一方、ＥＧＲの非作動域であるときは、ス
テップ６に進み、ＮｅとＱｓｏｌよりたとえば図２３を
内容とするマップを検索すること等により目標吸入空気
量ｔＱａｃを演算する。

【０１１０】図２４(図１５のステップ３のサブルーチ
ン）は実ＥＧＲ量を演算するためのものである。ステッ
プ１でコレクタ入口部３ａ位置における１シリンダ当た
りの吸入空気量Ｑａｃｎ（図８のステップ３で既に得て
いる）、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ、コレクタ容量分の時定
数相当値Ｋｋｉｎを読み込む。このうちＱａｃｎとＭｅ
ｇｒからステップ２で

【０１１１】

【数１１】Ｑｅｃ０＝Ｑａｃｎ×Ｍｅｇｒ の式によりコレクタ入口部３ａ位置における１シリンダ
当たりのＥＧＲ量Ｑｅｃ０を演算し、このＱｅｃ０とＫ
ｋｉｎを用いステップ３において、

【０１１２】

【数１２】Ｑｅｃ＝Ｑｅｃ０×Ｋｋｉｎ×Ｎｅ×ＫＥ＃
＋Ｑｅｃ_n-1×（１−Ｋｋｉｎ×Ｎｅ×ＫＥ＃）、 ただし、Ｋｋｉｎ：Ｋｉｎ×ＫＶＯＬ、 ＫＥ＃：定数、 Ｑｅｃ_n-1：前回のＱｅｃ、 の式により、上記の数１０式と同様に遅れ処理と単位変
換（１シリンダ当たり→単位時間当たり）を同時に行っ
てシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃを演算する。数１２式の
右辺のＮｅ×ＫＥ＃が単位変換のための値である。この
Ｑｅｃは目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋに対して一次遅れで応答
するため、以下このＱｅｃを「実ＥＧＲ量」という。ま
た、目標吸入空気量ｔＱａｃに対して一次遅れで応答す
る上記のＱａｃを、以下「実吸入空気量」という。

【０１１３】図２５（図１５のステップ４のサブルーチ
ン）、図２７（図１６のステップ３のサブルーチン）は
可変ノズル５３の目標開口割合Ｒｖｎｔを演算するため
のものである（図２５が第１実施形態、図２７が第２実
施形態）。

【０１１４】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５
３の全開時に開口割合は１００％、全閉時に開口割合は
０％となる。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、可変ノズルの開口面積を採用してもかま
わわない。

【０１１５】なお、実施形態のターボ過給機は、全開時
に過給圧が最も小さく、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過給圧
が高くなる。

【０１１６】まず、第１実施形態の図２５のほうから説
明すると、ステップ１で目標吸入空気量ｔＱａｃ、実Ｅ
ＧＲ量Ｑｅｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量
Ｑｓｏｌを読み込む。

【０１１７】ステップ２、３では

【０１１８】

【数１３】ｔＱａｓ０＝（ｔＱａｃ＋Ｑｓｏｌ×ＱＦＧ
ＡＮ＃）×Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃Ｑｅｓ０＝（Ｑｅｃ＋Ｑｓ
ｏｌ×ＱＦＧＡＮ＃）×Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃、 ただし、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（以下、この吸入空気量相当値
を「設定吸入空気量相当値」という）と同じく目標開口
割合を設定するためのＥＧＲ量相当値Ｑｅｓ０（以下、
このＥＧＲ量相当値を「設定ＥＧＲ量相当値」という）
を演算する。数１３式において、ｔＱａｃ、ＱｅｃにＱ
ｓｏｌ×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。

【０１１９】このようにして求めた設定吸入空気量相当
値ｔＱａｓ０と設定ＥＧＲ量相当値ｔＱｅｓ０からステ
ップ４ではたとえば図２６を内容とするマップを検索す
ることにより可変ノズル５３の目標開口割合Ｒｖｎｔを
設定する。

【０１２０】一方、第２実施形態の図２７のほうでは、
ステップ１で目標吸入空気量ｔＱａｃ、実ＥＧＲ率Ｍｅ
ｇｒｄ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏ
ｌを読み込み、ステップ２において、上記数１３式のう
ち上段の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からステップ３でたとえば図２８を内容と
する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Ｒｖｎｔを設定する。

【０１２１】図２６、図２８に示した特性は燃費重視で
設定したものである。ただし、後述する排気重視の設定
例との違いは具体的な数値にしかないので、両者に共通
する特性を先に説明し、その後に両者の違いについて説
明する。なお、図２８の特性は、縦軸が図２６と相違す
るものの（図２６において原点からの傾斜がＥＧＲ率を
示す）、基本的に図２６と変わるものでないため、図２
６のほうで説明する。

【０１２２】図２６に示すように、設定吸入空気量相当
値ｔＱａｓ０の大きな右側の領域において設定ＥＧＲ量
相当値Ｑｅｓ０が増えるほど目標開口割合を小さくして
いる。これは次の理由からである。ＥＧＲ量が多くなる
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。そこで、ＥＧＲ量が多
くなるほど、目標開口割合を小さくして過給圧を高める
必要があるからである。

【０１２３】これに対して、ｔＱａｓ０の小さな左側の
領域では過給効果があまり得られない。この領域でｔＱ
ａｓ０が小さくなるほど目標開口割合を小さくしてい
る。これは次の理由からである。この領域でも目標開口
割合を大きくすると、排気圧が立ち上がりにくいのでこ
れを避けたいこと、また全開加速のためにはその初期に
おいて開口割合が小さいほうがよいことのためである。
このように、異なる２つの要求から図２６の特性が基本
的に定まっている。このため、目標吸入空気量の変化が
小さい場合と大きい場合とでは、目標開口割合の変化が
異なる。

【０１２４】さて、図２６で代表させた目標開口割合の
傾向は、燃費重視と排気重視に共通のもので、両者の違
いは具体的な数値にある。同図において「小」とある位
置の数値は、ターボ過給機が効率よく働く最小の値であ
るため、燃費重視の設定例、排気重視の設定例とも同じ
で、たとえば２０程度である。一方、「大」とある位置
の数値が両者で異なり、燃費重視の設定例の場合に６０
程度、排気重視の設定例になると３０程度になる。

【０１２５】なお、目標開口割合の設定は上記のものに
限られるものでない。第１実施形態では設定吸入空気量
相当値ｔＱａｓ０と設定ＥＧＲ量相当値Ｑｅｓ０とから
目標開口割合を設定しているが、これに代えて、目標吸
入空気量ｔＱａｃと実ＥＧＲ量Ｑｅｃから設定してもか
まわない。さらに、これに代えて目標吸入空気量ｔＱａ
ｃと目標ＥＧＲ量（Ｑｅｃ０）から設定してもかまわな
い。同様にして、第２実施形態では設定吸入空気量相当
値ｔＱａｓ０と実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄから目標開口割合
を設定しているが、これに代えて、目標吸入空気量ｔＱ
ａｃと実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄから設定してもかまわな
い。さらに、これに代えて目標吸入空気量ｔＱａｃと目
標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒから設定してもかまわない。

【０１２６】図２９（図１５のステップ５、図１６のス
テップ４のサブルーチン）は、上記のようにして求めた
目標開口割合Ｒｖｎｔに対して、可変ノズル駆動用のア
クチュエータ５４（圧力制御弁５６とダイヤフラムアク
チュエータ５５からなる）のダイナミクスを補償するた
め、進み処理を行うものである。これは、可変ノズル５
３のアクチュエータが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場合には、ステップ
モータである場合と異なり、無視できないほどの応答遅
れがあるためである。

【０１２７】ステップ１で目標開口割合Ｒｖｎｔを読み
込み、このＲｖｎｔと前回の予想開口割合であるＣａｖ
ｎｔ_n-1をステップ２において比較する。ここで、予想
開口割合Ｃａｖｎｔとは、すぐ後で述べるように、目標
開口割合Ｒｖｎｔの加重平均値である（ステップ１０参
照）。

【０１２８】Ｒｖｎｔ＞Ｃａｖｎｔ_n-1であれば（可変
ノズル５３を開く側に動かしているとき）、ステップ
３、４に進み、所定値ＧＫＶＮＴＯ＃を進み補正ゲイン
Ｇｋｖｎｔ、所定値ＴＣＶＮＴＯ＃を時定数相当値Ｔｃ
ｖｎｔとして設定し、これに対して、Ｒｖｎｔ＜Ｃａｖ
ｎｔ_n-1であるとき（可変ノズル５３を閉じる側に動か
しているとき）は、ステップ６、７に進み、所定値ＧＫ
ＶＮＴＣ＃を進み補正ゲインＧｋｖｎｔ、所定値ＴＣＶ
ＮＴＣ＃を時定数相当値Ｔｃｖｎｔとして設定する。ま
た、ＲｖｎｔとＣａｖｎｔ_n-1が同一であればステップ
８、９に進み、前回の進み補正ゲイン、時定数相当値を
維持する。

【０１２９】可変ノズル５３を開き側に動かしていると
きと閉じ側に動かしているときとで進み補正ゲインＧｋ
ｖｎｔ、時定数相当値Ｔｃｖｎｔを相違させ、ＧＫＶＮ
ＴＯ＃＜ＧＫＶＮＴＣ＃、ＴＣＶＮＴＯ＃＜ＴＣＶＮＴ
Ｃ＃としている。これは、可変ノズル５３を閉じ側に動
かすときは、排気圧に抗する必要があるので、そのぶん
ゲインＧｋｖｎｔ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Ｔｃｖｎｔは
大きくする）必要があるからである。

【０１３０】ステップ１０ではこのようにして求めた時
定数相当値Ｔｃｖｎｔと目標開口割合Ｒｖｎｔを用い
て、

【０１３１】

【数１４】Ｃａｖｎｔ＝Ｒｖｎｔ×Ｔｃｖｎｔ＋Ｃａｖ
ｎｔ_n-1×（１−Ｔｃｖｎｔ）、 ただし、Ｃａｖｎｔ_n-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からステップ１１において、

【０１３２】

【数１５】Ａｖｎｔ ｆ＝Ｇｋｖｎｔ×Ｒｖｎｔ−（Ｇ
ｋｖｎｔ−１）×Ｃａｖｎｔ_n-1、 ただし、Ｃａｖｎｔ_n-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。ステップ１０、１
１の進み処理そのものは、図７のステップ４、５に示し
た進み処理と基本的に同様である。

【０１３３】図３０（図１５のステップ６、図１６のス
テップ５の各サブルーチン）は目標開口割合のフィード
バック量Ａｖｎｔ ｆｂを演算するためのものである。
ステップ１で目標吸入空気量ｔＱａｃ、目標ＥＧＲ率Ｍ
ｅｇｒ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏ
ｌ、実吸入空気量Ｑａｃを読み込み、ステップ２では目
標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒと所定値ＭＥＧＲＬＶ＃を比較す
る。

【０１３４】Ｍｅｇｒ≧ＭＥＧＲＬＶ＃であるとき（Ｅ
ＧＲの作動域であるとき）は、ステップ４において

【０１３５】

【数１６】ｄＱａｃ＝ｔＱａｃ／Ｑａｃ−１ の式により目標吸入空気量からの誤差割合ｄＱａｃを演
算する。ｄＱａｃの値は０を中心とし、実際値としての
Ｑａｃが目標値としてのｔＱａｃより小さいとき正の値
に、この逆にＱａｃがｔＱａｃより大きいとき負の値に
なる。

【０１３６】一方、Ｍｅｇｒ＜ＭＥＧＲＬＶ＃であると
き（ＥＧＲの非作動域であるとき）は、ステップ３に進
み、誤差割合ｄＱａｃ＝０とする（すなわち、フィード
バックを禁止する）。

【０１３７】ステップ５ではＮｅとＱｓｏｌから所定の
マップを検索することによりフィードバックゲインの補
正係数Ｋｈを演算し、この値をステップ６において各定
数（比例定数ＫＰＢ＃、積分定数ＫＩＢ＃、微分定数Ｋ
ＤＢ＃）に掛けることによってフィードバックゲインＫ
ｐ、Ｋｉ、Ｋｄを算出し、これらの値を用いて目標開口
割合のフィードバック量Ａｖｎｔ ｆｂをステップ７に
おいて演算する。このフィードバック量の演算方法は周
知のＰＩＤ処理である。

【０１３８】上記の補正係数Ｋｈは、運転条件（Ｎｅ、
Ｑｓｏｌ）により適正なフィードバックゲインが変化す
るのに対応して導入したもので、負荷および回転速度が
大きくなるほど大きくなる。

【０１３９】図３１（図１５のステップ７、図１６のス
テップ６の各サブルーチン）は、目標開口割合に対して
線型化処理を行うためのものである。ステップ１で目標
開口割合のフィードフォワード量Ａｖｎｔ ｆとフィー
ドバック量Ａｖｎｔ ｆｂを読み込み、この両者をステ
ップ２において加算した値を指令開口割合Ａｖｎｔとし
て算出する。ステップ３ではこの指令開口割合Ａｖｎｔ
からたとえば図３２を内容とするテーブル（線型化テー
ブル）を検索することにより指令開口割合線型化処理値
Ｒａｔｄｔｙを設定する。

【０１４０】この線型化処理は、図３２のように開口割
合（あるいは開口面積）に対して、ターボ過給機を駆動
するアクチュエータへの指令信号が非線型な特性を有す
る場合に必要となるものである。たとえば、図３３に示
したように空気量（過給圧）の変化幅が同じでも、空気
量の小さな領域と空気量の大きな領域とでは、開口面積
の変化幅がｄＡ０、ｄＡ１と大きく異なる（ただしＥＧ
Ｒなしのとき）。さらにＥＧＲの有無（図では「ｗ／ｏ
ＥＧＲ」がＥＧＲなし、「ｗ／ ＥＧＲ」がＥＧＲあり
を表す）によっても開口面積の変化幅が変わる。したが
って、運転条件に関係なく同じフィードバックゲインと
したのでは目標の吸入空気量（過給圧）が得られない。
そこで、フィードバックゲインの適合を容易にするた
め、上記のように運転条件に応じたフィードバックゲイ
ンの補正係数Ｋｈを導入しているのである。

【０１４１】図３４（図１５のステップ８、図１６のス
テップ７の各サブルーチン）は圧力制御弁５６に与える
ＯＮデューティ値（以下、単に「デューティ値」とい
う）である制御指令値Ｄｔｙｖｎｔを設定するためのも
のである。まず、ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、
目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、指令開口割合線型化処理値Ｒ
ａｔｄｔｙ、時定数相当値Ｔｃｖｎｔ、水温Ｔｗを読み
込む。

【０１４２】ステップ２ではデューティ選択信号フラグ
の設定を行う。このフラグ設定については図３５のフロ
ーより説明する。図３５において、ステップ１で指令開
口割合Ａｖｎｔと時定数相当値Ｔｃｖｎｔを読み込み、
これらからステップ２において、

【０１４３】

【数１７】Ａｄｌｙｖｎｔ＝Ａｖｎｔ×Ｔｃｖｎｔ＋Ａ
ｄｌｙｖｎｔ_n-1×（１−Ｔｃｖｎｔ）、 ただし、Ａｄｌｙｖｎｔ_n-1：前回のＡｄｌｙｖｎｔ、 の式により遅れ処理を行って予想開口割合Ａｄｌｙｖｎ
ｔ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Ａｄｌｙｖｎｔ_n-Mとをステ
ップ３において比較する。

【０１４４】Ａｄｌｙｖｎｔ≧Ａｄｌｙｖｎｔ_n-Mであ
るとき（増加傾向または定常状態にあるとき）は、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４で
作動方向指令フラグｆｖｎｔ＝１とし、それ以外ではス
テップ５で作動方向指令フラグｆｖｎｔ＝０とする。ス
テップ６ではさらに増加傾向である場合と定常状態とを
分離するため、ＡｄｌｙｖｎｔとＡｄｌｙｖｎｔ_n-Mを
比較し、Ａｄｌｙｖｎｔ＝Ａｄｌｙｖｎｔ_n-Mであると
きは、ステップ７でデューティ保持フラグｆｖｎｔ２＝
１とし、それ以外ではステップ８でデューティ保持フラ
グｆｖｎｔ２＝０とする。

【０１４５】このようにして２つのフラグｆｖｎｔ、ｆ
ｖｎｔ２の設定を終了したら、図３４のステップ３に戻
り、デューティ値の温度補正量Ｄｔｙ ｔを演算する。
この演算については図３６のフローより説明する。

【０１４６】図３６において、ステップ１でエンジン回
転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、水温Ｔｗを読み
込み、このうちＮｅとＱｓｏｌからステップ２において
たとえば図３７を内容とするマップを検索すること等に
より基本排気温度Ｔｅｘｈｂを演算する。ここで、Ｔｅ
ｘｈｂは暖機完了後の排気温度である。これに対して暖
機途中であれば暖機完了後の排気温度とは異なってくる
ため、ステップ３で水温Ｔｗよりたとえば図３８を内容
とするテーブルを検索すること等により排気温度の水温
補正係数Ｋｔｅｘｈ ｔｗを演算し、この値をステップ
４において上記の基本排気温度に乗算した値を排気温度
Ｔｅｘｈｉとして演算する。

【０１４７】ステップ５ではこの排気温度Ｔｅｘｈｉか
ら

【０１４８】

【数１８】Ｔｅｘｈｄｌｙ＝Ｔｅｘｈｉ×ＫＥＸＨ＃＋
Ｔｅｘｈｄｌｙ_n-1×（１−ＫＥＸＨ＃）、 ただし、ＫＥＸＨ＃：定数、 Ｔｅｘｈｄｌｙ_n-1：前回のＴｅｘｈｄｌｙ、 の式により遅れ処理を行った値を実排気温度Ｔｅｘｈｄ
ｌｙとして演算する。これは、熱慣性分の遅れ処理を行
うものである。

【０１４９】ステップ６では基本排気温度Ｔｅｘｈｂと
この実排気温度Ｔｅｘｈｄｌｙとの差ｄＴｅｘｈを演算
し、この差ｄＴｅｘｈからステップ７においてたとえば
図３９を内容とするテーブルを検索すること等によりデ
ューティ値の温度補正量Ｄｔｙ ｔを演算する。ステッ
プ６、７は、後述するヒステリシス対応に用いるマップ
（Ｄｕｔｙ ｈ ｐ、Ｄｕｔｙ ｈ ｎ、Ｄｕｔｙ ｌ
ｐ、Ｄｕｔｙ ｌ ｎのマップ）を暖機完了後に対して
設定することを念頭に置き、その状態からの差分（つま
りｄＴｅｘｈ）に応じた補正量を持たせるものである。
なお、温度補正量Ｄｔｙ ｔによる補正は、雰囲気温度
による温度特性を有するターボ過給機駆動用アクチュエ
ータを使用する場合に必要となる処理である（図４０参
照）。

【０１５０】このようにして温度補正量Ｄｔｙ ｔの演
算が終了したら、図３４のステップ４に戻る。

【０１５１】図３４のステップ４〜９はヒステリシス処
理を行うものである。この処理を図４５を用いて先に説
明しておくと、これは、指令開口割合線型化処理値Ｒａ
ｔｄｔｙが増加傾向にあるときに上側の特性（Ｄｕｔｙ
ｌ ｐを可変ノズル全開時の指令信号、Ｄｕｔｙ ｈ
ｐを可変ノズル全閉時の指令信号とする直線特性）を
用いるのに対して、指令開口割合線型化処理値Ｒａｔｄ
ｔｙが減少傾向にあるときには、もう一つの下側の特性
（Ｄｕｔｙ ｌ ｎを可変ノズル全開時の指令信号、Ｄ
ｕｔｙ ｈ ｎを可変ノズル全閉時の指令信号とする直
線特性）を用いるものである。なお、Ｒａｔｄｔｙが１
に近い領域で２つの特性がひっくり返っている領域があ
るが、この領域が実際に使われることはない。

【０１５２】さらに説明すると、アクチュエータ５４
は、運転条件（エンジン回転速度、エンジン負荷）とア
クチュエータ温度により、デューティ値の有効作動範囲
（図４５に示す特性の縦方向幅や図４０に示す特性の縦
方向の位置のこと）が変化する。そこで、目標開口割合
としてのＲａｔｄｔｙと実開口割合が一致するように、
目標開口割合の増減の向きを考慮し、さらにアクチュエ
ータ温度の変化によるデューティ値の有効作動範囲の変
化にも対応したものである。

【０１５３】図３４に戻り、ステップ４でフラグｆｖｎ
ｔ１をみる。ｆｖｎｔ＝１のとき（すなわち開口割合が
増加傾向にあるかまたは定常状態にあるとき）は、ステ
ップ５、６に進み、たとえば図４１を内容とするマップ
（Ｄｕｔｙ ｈ ｐマップ）と図４２を内容とするマッ
プ(Ｄｕｔｙ ｌ ｐマップ）を検索することにより可
変ノズル全閉時のデューティ値Ｄｕｔｙ ｈと可変ノズ
ル全開時のデューティ値Ｄｕｔｙ ｌをそれぞれ設定す
る。一方、ｆｖｎｔ＝０のとき（すなわち開口割合が減
少傾向にあるとき）は、ステップ７、８に進み、たとえ
ば図４３を内容とするマップ（Ｄｕｔｙ ｈ ｎマッ
プ）と図４４を内容とするマップ(Ｄｕｔｙ ｌ ｎマ
ップ）を検索することにより可変ノズル全閉時のデュー
ティ値Ｄｕｔｙ ｈと可変ノズル全開時のデューティ値
Ｄｕｔｙ ｌをそれぞれ設定する。

【０１５４】このようにして設定した可変ノズル全閉時
のデューティ値Ｄｕｔｙ ｈ、可変ノズル全開時のデュ
ーティ値Ｄｕｔｙ ｌと上記の指令開口割合線型化処理
値Ｒａｔｄｔｙを用いステップ９において、

【０１５５】

【数１９】Ｄｔｙ ｈ＝（Ｄｕｔｙ ｈ−Ｄｕｔｙ
ｌ）×Ｒａｔｄｔｙ＋Ｄｕｔｙ ｌ＋Ｄｔｙ ｔ の式により線型補間計算を行って指令デューティ値基本
値Ｄｔｙ ｈを演算する。つまり、線型補間計算に用い
る直線の特性を、指令開口割合線型化処理値が増加傾向
にあるかまたは定常状態にあるときと指令開口割合線型
化処理値が減少傾向にあるときとで変更する（ヒステリ
シス処理を行う）ことで、指令開口割合線型化処理値が
同じであっても、指令開口割合線型化処理値が増加傾向
（または定常状態）にあるときのほうが、減少傾向にあ
るときより指令デューティ値基本値Ｄｔｙ ｈが大きく
なる。

【０１５６】ステップ１０ではもう一つのフラグｆｖｎ
ｔ２をみる。ｆｖｎｔ２＝１（すなわち指令開口割合線
型化処理値の変化がない）ときは、ステップ１１に進
み、前回の制御指令デューティ値（後述する）であるＤ
ｔｙｖｎｔ_n-1を通常指令デューティ値Ｄｔｙｖに入れ
（デューティ値をホールドし）、ｆｖｎｔ２＝０（すな
わち開口割合が減少傾向にある）ときは、ステップ１２
に進み、最新の演算値であるＤｔｙ ｈをＤｔｙｖとす
る。

【０１５７】ステップ１３では動作確認制御処理を行
う。この処理については図４６のフローより説明する。
図４６において、ステップ１で通常指令デューティ値Ｄ
ｔｙｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏ
ｌ、水温Ｔｗを読み込む。

【０１５８】動作確認制御に入るための条件判定は、ス
テップ２、３、４、５の内容を一つずつチェックするこ
とにより行い、各項目のすべてが満たされたときにさら
に制御実行までの時間の計測に入る。すなわち、 ステップ２：Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＤＩＺ＃未満
（つまり燃料カット時）である、 ステップ３：Ｎｅが所定値ＮＥＤＩＺ＃未満（つまり中
回転速度域）である、 ステップ４：Ｔｗが所定値ＴＷＤＩＺ＃未満（つまり暖
機完了前）である、 ステップ５：動作確認制御済みフラグｆｄｉｚ＝０であ
る（まだ動作確認制御を行っていない）、 とき、ステップ６で動作確認制御カウンタＣｔｒｄｉｚ
をインクリメントする。

【０１５９】なお、動作確認制御に入るための条件はこ
れに限られるものでなく、アクチュエータ５４の動作が
不安定な領域であるエンジンの始動時またはエンジン排
気流量が少ない領域（たとえば減速時、低負荷時または
低回転速度時）とすることができる。

【０１６０】ステップ７、８ではこの動作確認制御カウ
ンタと所定値ＣＴＲＤＩＺＨ＃、ＣＴＲＤＩＺＬ＃を比
較する。ここで、所定値ＣＴＲＤＩＺＬ＃、ＣＴＲＤＩ
ＺＨ＃は動作確認制御カウンタの下限リミット、上限リ
ミットをそれぞれ定めるもので、ＣＴＲＤＩＺＬ＃はた
とえば２秒程度、ＣＴＲＤＩＺＨ＃はたとえば７秒程度
の値である。したがって、動作確認制御カウンタが下限
リミットであるＣＴＲＤＩＺＬ＃と一致したタイミング
より、動作確認制御カウンタが上限リミットであるＣＴ
ＲＤＩＺＨ＃未満であるあいだ、ステップ９に進み、動
作確認制御指令デューティ値を設定する。つまり、ＣＴ
ＲＤＩＺＨ＃−ＣＴＲＤＩＺＬ＃が動作確認制御実行時
間となる。

【０１６１】動作確認制御指令デューティ値の設定につ
いては図４７のフローにより説明する。図４７において
ステップ１で動作確認制御カウンタＣｔｒｄｉｚ、エン
ジン回転速度Ｎｅを読み込み、ステップ２においてＣｔ
ｒｄｉｚ−ＣＴＲＤＩＺＬ＃（≧０）よりたとえば図４
８を内容とするテーブルを検索することにより制御パタ
ーンＤｕｔｙ ｐｕを設定する。これは、短い周期で可
変ノズル５３を全閉位置と全開位置とに動かすものであ
る。

【０１６２】ステップ３では、エンジン回転速度Ｎｅか
らたとえば図４９を内容とするテーブルを検索すること
によりデューティ値Ｄｕｔｙ ｐ ｎｅを設定し、この
Ｄｕｔｙ ｐ ｎｅにステップ４において上記の制御パ
ターンＤｕｔｙ ｐｕを乗じた値を制御指令デューティ
値Ｄｔｙｖｎｔとして演算する。図４９のように、制御
パターンＤｕｔｙ ｐｕに乗じるデューティ値Ｄｕｔｙ
ｐ ｎｅをエンジン回転速度Ｎｅに応じた値としてい
る。これは、エンジン回転速度により可変ノズル５３の
開閉動作を確認するデューティの指令値が異なることを
想定したものである。たとえば、可変ノズル５３は排気
圧に抗して閉じる必要があるが、その排気圧は高回転速
度になるほど高くなるので、これに対応してデューティ
の指令値を大きくしている。また、さらに高回転速度側
では当制御による悪影響を受けないようにその値を下げ
るようにしている。

【０１６３】図４６に戻り、動作確認制御カウンタが下
限リミットとしてのＣＴＲＤＩＺＬ＃未満のときは、ス
テップ８よりステップ１５に進み、通常指令デューティ
値Ｄｔｙｖを制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔとす
る。

【０１６４】また、動作確認制御カウンタが上限リミッ
トとしてのＣＴＲＤＩＺＨ＃以上になると、ステップ７
よりステップ１０に進み、前回の動作確認制御カウンタ
であるＣｔｒｄｉｚ_n-1と上限リミットとしてのＣＴＲ
ＤＩＺＨ＃を比較する。Ｃｔｒｄｉｚ_n-1＜ＣＴＲＤＩ
ＺＨ＃であれば、動作確認制御カウンタが上限リミット
としてのＣＴＲＤＩＺＨ＃以上になった直後と判断し、
動作確認制御を終了するため、ステップ１１で制御指令
デューティ値Ｄｔｙｖｎｔ＝０とする。これは、動作確
認制御終了時に一度、可変ノズル５３を全開にして、通
常制御時の制御精度を確保するためである。ステップ１
２では、動作確認制御済みフラグｆｄｉｚ＝１として、
今回の処理を終了する。このフラグｆｄｉｚ＝１によ
り、次回以降ステップ６以降に進むことができないの
で、エンジンを始動した後に動作確認制御が２度行われ
ることはない。

【０１６５】動作確認制御カウンタが上限リミットとし
てのＣＴＲＤＩＺＨ＃以上になった直後でないときは、
ステップ１０よりステップ１４に進み、次回に備えるた
め動作確認制御カウンタＣｔｒｄｉｚ＝０とした後、ス
テップ１５の処理を実行する。

【０１６６】一方、Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＤＩＺ＃
以上（燃料カット時でない）であるとき、Ｎｅが所定値
ＮＥＤＩＺ＃以上（高回転速度域）であるとき、Ｔｗが
所定値ＴＷＤＩＺ＃以上（暖機完了後）であるときは動
作確認制御を禁止するため、ステップ２、３、４よりス
テップ１３に進み、フラグｆｄｉｚ＝０としたあと、ス
テップ１４、１５の処理を実行する。

【０１６７】以上で、図１５、図１６の説明を終了す
る。

【０１６８】次に、図５０はＥＧＲ量の演算とＥＧＲ流
速の演算に用いる２つのフィードバック補正係数Ｋｑａ
ｃ００、Ｋｑａｃ０とＥＧＲ流速学習補正係数Ｋｑａｃ
を演算するためのもので、ＲＥＦ信号の入力毎に実行す
る。

【０１６９】まず、ステップ１で目標吸入空気量ｔＱａ
ｃ、実吸入空気量Ｑａｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標
燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込む。ステップ２では、目標
吸入空気量ｔＱａｃから

【０１７０】

【数２０】ｔＱａｃｄ＝ｔＱａｃ×ＫＩＮ×ＫＶＯＬ×
ＫＱＡ＃＋ｔＱａｃｄ_n-1×（１−ＫＩＮ×ＫＶＯＬ×
ＫＱＡ＃）、 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、 ＫＱＡ＃：定数、 ｔＱａｃｄ_n-1：前回のＱａｃｄ、 の式（一次遅れの式）により目標吸入空気量遅れ処理値
ｔＱａｃｄを演算する。これは、吸気系容積分の存在に
伴う空気の供給遅れのために、後述する２つのフィード
バック補正係数Ｋｑａｃ００、Ｋｑａｃ０や学習値Ｒｑ
ａｃが大きくならないように遅れ処理を施したものであ
る。

【０１７１】ステップ３ではフィードバック関連の各種
フラグを読み込む。これらの設定については図５１、図
５２、図５３のフローより説明する。

【０１７２】図５１、図５２、図５３は図５０と独立に
一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。

【０１７３】図５１はフィードバック許可フラグｆｅｆ
ｂを設定するためのものである。ステップ１でエンジン
回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実ＥＧＲ率Ｍ
ｅｇｒｄ、水温Ｔｗを読み込む。

【０１７４】フィードバック許可条件の判定は、ステッ
プ２〜５、８の内容を一つずつチェックすることにより
行い、各項目のすべてが満たされたときにフィードバッ
クを許可し、一つでも反するときはフィードバックを禁
止する。すなわち、 ステップ２：Ｍｅｇｒｄが所定値ＭＥＧＲＦＢ＃を超え
ている（つまりＥＧＲの作動域）、 ステップ３：Ｔｗが所定値ＴＷＦＢＬ＃（たとえば３０
℃程度）を超えている、 ステップ４：Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＦＢＬ＃を超え
ている（燃料カットしていない）、 ステップ５：Ｎｅが所定値ＮＥＦＢＬ＃を超えている
（エンストになる回転速度域でない）、 ステップ８：フィードバック開始カウンタＣｔｒｆｂが
所定値ＴＭＲＦＢ＃（たとえば１秒未満の値）を超えて
いる とき、ステップ９でフィードバックを許可するためフィ
ードバック許可フラグｆｅｆｂ＝１とし、そうでなけれ
ばステップ１０に移行し、フィードバックを禁止するた
めフィードバック許可フラグｆｅｆｂ＝０とする。

【０１７５】なお、フィードバック開始カウンタはステ
ップ２〜５の成立時にカウントアップし（ステップ
６）、ステップ２〜５の不成立時にフィードバック開始
カウンタをリセットする（ステップ７）。

【０１７６】図５２は学習値反映許可フラグｆｅｌｒｎ
２を設定するためのものである。ステップ１でエンジン
回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実ＥＧＲ率Ｍ
ｅｇｒｄ、水温Ｔｗを読み込む。

【０１７７】学習値反映許可条件の判定も、ステップ２
〜５、８の内容を一つずつチェックすることにより行
い、各項目のすべてが満たされたときに学習値の反映を
許可し、一つでも反するときは学習値の反映を禁止す
る。すなわち、 ステップ２：Ｍｅｇｒｄが所定値ＭＥＧＲＬＮ２＃を超
えている（つまりＥＧＲの作動域）、 ステップ３：Ｔｗが所定値ＴＷＬＮＬ２＃（たとえば２
０℃程度）を超えている、 ステップ４：Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＬＮＬ２＃を超
えている（燃料カットしていない）、 ステップ５：Ｎｅが所定値ＮＥＬＮＬ２＃を超えている
（エンストになる回転速度域でない）、 ステップ８：学習値反映カウンタＣｔｒｌｎ２が所定値
ＴＭＲＬＮ２＃（たとえば０．５秒程度）を超えている とき、ステップ９で学習値の反映を許可するため学習値
反映許可フラグｆｅｌｎ２＝１とし、そうでなければス
テップ１０に移行し、学習値の反映を禁止するため学習
値反映許可フラグｆｅｌｎ２＝０とする。

【０１７８】なお、学習値反映カウンタはステップ２〜
５の成立時にカウントアップし（ステップ６）、ステッ
プ２〜５の不成立時にリセットする（ステップ７）。

【０１７９】図５３は学習許可フラグｆｅｌｒｎを設定
するためのものである。ステップ１でエンジン回転速度
Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ
ｄ、水温Ｔｗを読み込む。

【０１８０】学習許可条件の判定は、ステップ２〜７、
１０の内容を一つずつチェックすることにより行い、各
項目のすべてが満たされたときに学習を許可し、一つで
も反するときは学習を禁止する。すなわち、 ステップ２：Ｍｅｇｒｄが所定値ＭＥＧＲＬＮ＃を超え
ている（つまりＥＧＲの作動域）、 ステップ３：Ｔｗが所定値ＴＷＬＮＬ＃（たとえば７０
〜８０℃程度）を超えている、 ステップ４：Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＬＮＬ＃を超え
ている（燃料カットしていない）、 ステップ５：Ｎｅが所定値ＮＥＬＮＬ＃を超えている
（エンストになる回転速度域でない）、 ステップ６：フィードバック許可フラグｆｅｆｂ＝１で
ある、 ステップ７：学習値反映許可フラグｆｅｌｒｎ２＝１で
ある、 ステップ１０：学習ディレイカウンタＣｔｒｌｎが所定
値ＴＭＲＬＮ＃（たとえば４秒程度）を超えている とき、ステップ１１で学習を許可するため学習許可フラ
グｆｅｌｎ＝１とし、そうでなければステップ１２に移
行し、学習を禁止するため学習許可フラグｆｅｌｎ＝０
とする。

【０１８１】なお、学習ディレイカウンタはステップ２
〜７の成立時にカウントアップし（ステップ８）、ステ
ップ２〜７の不成立時にリセットする（ステップ９）。

【０１８２】図５０に戻り、このようにして設定される
３つのフラグのうち、ステップ４でフィードバック許可
フラグｆｅｆｂをみる。ｆｅｆｂ＝１のときはステップ
５、６でＥＧＲ量のフィードバック補正係数Ｋｑａｃ０
０とＥＧＲ流速のフィードバック補正係数Ｋｑａｃ０を
演算する。一方、ｆｅｆｂ＝０のとき（フィードバック
を禁止するとき）はステップ４よりステップ７、８に進
み、Ｋｑａｃ００＝１、Ｋｑａｃ０＝１とする。

【０１８３】ここで、ＥＧＲ量フィードバック補正係数
Ｋｑａｃ００の演算については図５４のフローにより、
またＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０の演
算については図５７のフローにより説明する。

【０１８４】まず図５４（図５０のステップ５のサブル
ーチン）において、ステップ１で目標吸入空気量遅れ処
理値ｔＱａｃｄ、実吸入空気量Ｑａｃ、エンジン回転速
度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、水温Ｔｗを読み込
む。

【０１８５】ステップ２ではＮｅとＱｓｏｌからたとえ
ば図５５を内容とするマップを検索すること等によりＥ
ＧＲ流量の補正ゲインＧｋｆｂを、またステップ３では
補正ゲインの水温補正係数ＫｇｆｂｔｗをＴｗからたと
えば図５６を内容とするテーブルを検索すること等によ
りそれぞれ演算し、これらを用いステップ４において

【０１８６】

【数２１】Ｋｑａｃ００＝（ｔＱａｃｄ／Ｑａｃ−１）
×Ｇｋｆｂ×Ｋｇｆｂｔｗ＋１ の式によりＥＧＲ量フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０
０を演算する。

【０１８７】この式の右辺第１項の（ｔＱａｃｄ／Ｑａ
ｃ−１）は目標吸入空気量遅れ処理値からの誤差割合で
あり、これに１を加えることで、Ｋｑａｃ００は１を中
心とする値になる。数２１式は、目標吸入空気量遅れ処
理値からの誤差割合に比例させてＥＧＲ量フィードバッ
ク補正係数Ｋｑａｃ００を演算するものである。

【０１８８】次に、図５７（図５０のステップ６のサブ
ルーチン）において、ステップ１で目標吸入空気量遅れ
処理値ｔＱａｃｄ、実吸入空気量Ｑａｃ、エンジン回転
速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、水温Ｔｗを読み込
む。

【０１８９】ステップ２ではＮｅとＱｓｏｌからたとえ
ば図５８を内容とするマップを検索すること等によりＥ
ＧＲ流速の補正ゲインＧｋｆｂｉを、またステップ３で
は補正ゲインの水温補正係数ＫｇｆｂｉｔｗをＴｗから
たとえば図５９を内容とするテーブルを検索すること等
によりそれぞれ演算し、これらを用いステップ４におい
て

【０１９０】

【数２２】Ｒｑａｃ０＝（ｔＱａｃｄ／Ｑａｃ−１）×
Ｇｋｆｂｉ×ｋＧｆｂｉｔｗ＋Ｒｑａｃ０_n-1、 ただし、Ｒｑａｃ０_n-1：前回のＲｑａｃ０、 の式により誤差割合Ｒｑａｃ０を更新し、この誤差割合
Ｒｑａｃ０に対してステップ５において１を加えた値を
ＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０として算
出する。

【０１９１】これは、目標吸入空気量遅れ処理値からの
誤差割合（ｔＱａｃｄ／Ｑａｃ−１）の積算値（積分
値）に比例させてＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋ
ｑａｃ０を演算する（積分制御）ものである。

【０１９２】図５５、図５８のように、補正ゲインを運
転条件（Ｎｅ、Ｑｓｏｌ）に応じた値としたのは次の理
由による。同じゲインでも運転条件によりハンチングを
生じたり生じなかったりするので、ハンチングを生じる
領域では補正ゲインを小さくするためである。図５６、
図５９のように低水温のとき（暖機完了前）に値を小さ
くしているのは、エンジン回転速度の不安定な低水温域
でのエンジンの安定化を図るためである。

【０１９３】このようにしてＥＧＲ量フィードバック補
正係数Ｋｑａｃ００とＥＧＲ流速フィードバック補正係
数Ｋｑａｃ０の演算を終了したら、図５０に戻り、ステ
ップ９で学習値反映許可フラグｆｅｌｒｎ２をみる。学
習反映許可フラグｆｅｌｒｎ２＝１のとき（学習値の反
映を許可するとき）は、ステップ１０に進み、ＮｅとＱ
ｓｏｌよりたとえば図６０の学習マップを検索すること
により誤差割合学習値Ｒｑａｃを読み出し、これに１を
足した値をＥＧＲ流速学習補正係数Ｋｑａｃとして演算
する。一方、学習反映許可フラグｆｅｌｒｎ２＝０のと
き（学習値の反映を禁止するとき）は、ステップ９より
ステップ１２に進み、ＥＧＲ流速学習補正係数Ｋｑａｃ
＝１とする。

【０１９４】続いてステップ１３では、学習許可フラグ
ｆｅｌｒｎをみる。学習許可フラグｆｅｌｒｎ＝１であ
れば（学習を許可するとき）、ステップ１４に進み、Ｅ
ＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０から１を減
算して誤差割合Ｒｑａｃｎとする。一方、学習許可フラ
グｆｅｌｒｎ＝０であるとき（学習を禁止するとき）
は、ステップ１３よりステップ１５に進み、誤差割合Ｒ
ｑａｃｎ＝０とする。

【０１９５】このようにして求めた誤差割合Ｒｑａｃｎ
に基づいてステップ１６では誤差割合学習値Ｒｑａｃの
更新を行う。この学習値の更新については図６１のフロ
ーにより説明する。

【０１９６】図６１（図５０のステップ１６のサブルー
チン）において、ステップ１で誤差割合Ｒｑａｃｎ、エ
ンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込
む。ＮｅとＱｓｏｌからステップ２で学習速度Ｔｃｌｒ
ｎをたとえば図６２を内容とするマップを検索すること
等により演算する。ステップ３ではＮｅ、Ｑｓｏｌより
上記図６０の学習マップから誤差割合学習値Ｒｑａｃを
読み出す。ステップ４で

【０１９７】

【数２３】Ｒｑａｃ_n＝Ｒｑａｃｎ×Ｔｃｌｒｎ＋Ｒｑ
ａｃ_n-1×（１−Ｔｃｌｒｎ）、 ただし、Ｒｑａｃ_n：更新後の誤差割合学習値、 Ｒｑａｃ_n-1：更新前の誤差割合学習値（＝学習値読み
出し値） 、の式により加重平均処理を行い、更新後の学習値をス
テップ５で図６０の学習マップにストアする（更新前の
値に対して更新後の値を上書きする）。

【０１９８】図６３（図５のステップ２のサブルーチ
ン）はＥＧＲ流速Ｃｑｅを演算するためのものである。

【０１９９】ステップ１、２で実ＥＧＲ量Ｑｅｃ、実Ｅ
ＧＲ率Ｍｅｇｒｄ、実吸入空気量Ｑａｃ、ＥＧＲ流速フ
ィードバック補正係数Ｋｑａｃ０、ＥＧＲ流速学習補正
係数Ｋｑａｃを読み込み、ステップ３において

【０２００】

【数２４】Ｑｅｃ ｈ＝Ｑｅｃ×Ｋｑａｃ×Ｋｑａｃ０ の式により、Ｋｑａｃ０とＫｑａｃで実ＥＧＲ量Ｑｅｃ
を補正した値を補正実ＥＧＲ量Ｑｅｃ ｈとして算出
し、この補正実ＥＧＲ量Ｑｅｃ ｈと実ＥＧＲ率Ｍｅｇ
ｒｄよりステップ８において、たとえば図６４を内容と
するマップを検索することにより、ＥＧＲ流速Ｃｑｅを
演算する。なお、説明しなかったステップ４〜７は後述
する。

【０２０１】図６４のＥＧＲ流速の特性は、非線型性が
強く運転条件に応じてＥＧＲのフィードバックの感度が
相違することを示しているため、運転条件に対するフィ
ードバック量の差が小さくなるように、ＥＧＲ流速フィ
ードバック補正係数Ｋｑａｃ０は、流速マップの検索に
用いる実ＥＧＲ量Ｑｅｃへのフィードバックとしてい
る。

【０２０２】ただし、図６４において特性の傾きが急に
なる右端に近い部分は、マップの適合誤差が生じ勝ちな
領域であるため、適合誤差があると、その適合誤差の影
響を受けてＥＧＲ弁開口面積Ａｅｖが変化してしまう。
つまり、ＥＧＲ弁開口面積Ａｅｖを演算する式であるＡ
ｅｖ＝Ｔｑｅｋ／ＣｑｅにおいてＣｑｅには適合誤差が
生じるのであるから、これに対処するには、目標ＥＧＲ
量Ｔｑｅｋに対しても流速誤差分の補正を行う必要があ
る。そのため新たに導入したのが上記のＥＧＲ量フィー
ドバック補正係数Ｋｑａｃ００で、このＫｑａｃ００に
より図７のステップ６で目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋを補正し
ている。

【０２０３】この場合、Ｋｑａｃ００を演算する式であ
る上記数２０式は、目標吸入空気量遅れ処理値からの誤
差割合に比例させてＫｑａｃ００を演算するので、この
比例制御により図６４のＥＧＲ流速マップの適合誤差に
対して即座に補正できることになる。たとえば、簡単の
ため数２０式において、補正ゲインＧｋｆｂ＝１かつ暖
機完了後で考えると、Ｋｑａｃ００＝（ｔＱａｃｄ／Ｑ
ａｃ−１）＋１となる。この場合に、目標値としてのｔ
Ｑａｃｄより実吸入空気量Ｑａｃが小さいと、Ｋｑａｃ
００が１より大きな値となり、これによってＴｑｅｃが
即座に減量される。目標ＥＧＲ量が即座に減量される
と、相対的に新気量（吸入空気量）が増え、これによっ
て実吸入空気量Ｑａｃが目標値としてのｔＱａｃｄへと
収束する。

【０２０４】説明しなかった図６３のステップ４〜７は
ＥＧＲの作動開始時の初期値を設定する部分である。具
体的には、ステップ４では補正実ＥＧＲ量Ｑｅｃ ｈと
０を比較する。Ｑｅｃ ｈ＝０（つまりＥＧＲの非作動
時）であるときは、ステップ５に進み、

【０２０５】

【数２５】Ｑｅｃ ｈ＝Ｑａｃ×ＭＥＧＲＬ＃、 ただし、ＭＥＧＲＬ＃：定数、 の式により、補正実ＥＧＲ量Ｑｅｃ ｈを設定する。同
様にして、ステップ６では実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄと０を
比較し、Ｍｅｇｒｄ＝０のときはステップ７で

【０２０６】

【数２６】Ｍｅｇｒｄ＝ＭＥＧＲＬ＃ の式により実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄを設定する。

【０２０７】ＥＧＲ弁６の全閉時にＥＧＲ弁６を通過す
るＥＧＲ流速は当然のことながらゼロであるが、数２５
式、数２６式はＥＧＲの作動開始時のことを考えて、流
速の演算に用いるパラメータの初期値を設定する。ＭＥ
ＧＲＬ＃の値は前述したようにたとえば０．５である。
さらに述べると、運転条件によってＥＧＲの作動開始時
のＥＧＲ弁前後の差圧（したがってＥＧＲ流速も）が異
なるため、これに対処するものである。この場合、ＥＧ
Ｒの作動開始時のＥＧＲ弁前後の差圧は実吸入空気量Ｑ
ａｃに関係する。そこで、数２５式によりＱａｃに比例
してＱｅｃ ｈの初期値を与えることで、ＥＧＲの作動
開始時のＥＧＲ流速の演算精度が向上する。

【０２０８】ここで、２つの実施形態の作用を説明す
る。

【０２０９】本実施形態によれば、指令値に応じた圧力
の供給を受けるアクチュエータ５４により可変ノズル５
３を駆動する場合に、目標開口割合（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、目標開口割合が同じであ
っても増加方向と減少方向とで圧力制御弁５６に与える
指令値を異ならせるようにしたので、可変ノズル５３に
作用する排気反力等に起因して、目標開口割合が小さく
なる方向にアクチュエータ５４を動かすときと、この逆
に目標開口割合が大きくなる方向にアクチュエータ５４
を動かすときとで同じ目標開口割合を得るための指令値
が異なってしまう、というヒステリシスがアクチュエー
タ５４にあっても、どちらの方向に開口割合が変化する
かに関係なく目標開口割合を得ることができる。

【０２１０】開口割合と指令値とがヒステリシス特性と
非線形特性を有するアクチュエータ５４の場合、目標開
口割合Ｒｖｎｔ（あるいは指令開口割合Ａｖｎｔ）を指
令デューティ値Ｄｔｙ ｈ（指令値）に変換するには、
目標開口割合Ｒｖｎｔに対応させて指令デューティ値を
記憶しておく制御マップを目標開口割合の変化方向毎に
記憶しておく必要あり、記憶しておくべきデータ量が多
くなる。これに対して本実施形態では、所定の線形化関
数（図３２参照）を用いて目標開口割合Ｒｖｎｔを指令
デューティ値と線形関係にある線形化処理値Ｒａｔｄｔ
ｙに変換し、この線形化処理値Ｒａｔｄｔｙを指令デュ
ーティ値に変換する際に、目標開口割合の変化方向が増
加方向であるか減少方向であるかを判定する判定結果に
応じて、線形化処理値Ｒａｔｄｔｙが０であるときの指
令値Ｄｕｔｙ ｌと線形化処理値Ｒａｔｄｔｙが１であ
るときの指令値Ｄｕｔｙ ｈとを目標開口割合Ｒｖｎｔ
の変化方向毎に記憶する手段から読み出した２つの指令
値Ｄｈｔｙ ｌとＤｕｔｙ ｈの差を傾きとし、かつ、線
形化処理値Ｒａｔｄｔｙが０であるときの指令値Ｄｕｔ
ｙ ｌを初期値とする一次関数を生成し、この生成され
た一次関数を用いて線形化処理値Ｒａｔｄｔｙを指令デ
ューティ値Ｄｔｙ ｈ（アクチュエータヘの指令値）に
変換するようにしたので、目標開口割合Ｒｖｎｔを線形
化処理値Ｒａｔｄｔｙに変換する線形化関数（制御マッ
プ）と、２つの一次関数を生成するための４つのデータ
（Ｄｕｔｙ ｌ ｐ、Ｄｕｔｙ ｌ ｎ、Ｄｕｔｙ ｈ
ｐ、Ｄｕｔｙ ｈ ｎ）とを記憶しておくだけで良く
なり、これによって記憶しておくべきデータ量を少なく
することができる。

【０２１１】可変ノズル５３（排気流れ調整手段）の制
御にフィードフォワード制御やフィードバック制御を加
える場合、目標開口割合Ｒｖｎｔ（作動基本目標値）を
指令値に変換した後、この指令値をフィードフォワード
量やフィードバック量で補正する方法も考えられるが、
このような方法ではフィードフォワード量やフィードバ
ック量にアクチュエータのヒステリシス特性が反映され
ておらず、安定した制御を行なうことが困難となる。ま
た、フィードフォワード量やフィードバック量を算出す
る際にアクチュエータのヒステリシス特性を考慮するこ
とも可能であるが、この場合はフィードフォワード手段
やフィードバック手段がそれぞれヒステリシス処理手段
を備える必要が生じ、制御系が複雑になり好ましくな
い。これに対して本実施形態では、指令開口割合Ａｖｎ
ｔ（作動目標値）を算出する際にフィードフォワード量
Ａｖｎｔ ｆやフィードバック量Ａｖｎｔ ｆｂを反映
させ、この指令開口割合Ａｖｎｔを指令デューティ値Ｄ
ｔｙ ｈ（指令値）に変換する際にヒステリシス処理を
施すようにしたので、効率の良い制御系を得ることがで
きる。

【０２１２】また、アクチュエータ５４の温度によって
アクチュエータ５４の作動量（＝可変ノズル５３の作動
状態）と指令値との関係が変化する場合に、本実施形態
ではアクチュエータ５４の温度に基いて指令デューティ
値Ｄｔｙ ｈ（アクチュエータヘの指令値）を補正する
ようにしたので、アクチュエータ５４の温度に関係なく
常に可変ノズル５３を所望の状態に調整することができ
る。

【０２１３】また、指令デューティ値Ｄｔｙ ｈを補正
するに際して、エンジン回転速度とエンジン負荷に基い
てエンジン暖機完了後の排気温度Ｔｅｘｈｂ（エンジン
暖機完了後のアクチュエータ温度）を算出するととも
に、この排気温度Ｔｅｘｈｂに対し所定の遅れ処理を施
して現在の排気温度Ｔｅｘｈｄｌｙ（現在のアクチュエ
ータ温度）を算出し、これら２つの温度Ｔｅｘｈｂ、Ｔ
ｅｘｈｄｌｙの差に基くようにしたので、目標開口割合
Ｒｖｎｔ（作動目標値）を指令デューティ値（指令値）
に変換する関数をエンジン暖機完了後の状態で適合して
いる場合に、エンジン暖機完了後のアクチュエータの温
度と現在のアクチュエータの温度との差で指令デューテ
ィ値を補正するといった簡単な処理でアクチュエータ５
４の温度に関係なく常に可変ノズル５３を所望の状態に
調整することができる。

【０２１４】過給圧（空気量）が可変ノズル５３により
制御される場合、図３３で前述したように、開口面積が
大きな領域と開口面積が小さな領域とで、開口面積の変
化に対する過給圧変化の変化幅が大きく異なるため、一
定のフィードバックゲインを用いて開口面積のフィード
バック量を求めたのでは開口面積が大きな領域と開口面
積が小さな領域とで制御の応答性と安定性が異なってし
まうのであるが、本実施形態では、可変ノズル５３の開
口面積を決定する主要なパラメータであるエンジン回転
速度とエンジン負荷に基いてフィードバックゲインを設
定するようにしたので、常に同等な制御の応答性と安定
性を得ることができる。

【０２１５】また、フィードバックゲインを設定するに
際して、エンジン回転速度とエンジン負荷に基いてフィ
ードバックゲインの補正係数Ｋｈを算出し、フィードバ
ックゲインの基本値（ＫＰＢ＃、ＫＩＢ＃、ＫＤＢ＃）
を前記補正係数Ｋｈで補正した値をフィードバックゲイ
ンとして設定するようにしたので、フィードバックゲイ
ンそのものをエンジン回転速度とエンジン負荷に対応さ
せて設定するよりも、適合が容易となる。

【０２１６】一方、本実施形態によれば、目標開口面積
Ｒｖｎｔ（作動目標値）に関係なくアクチュエータ５４
の動作を確認する制御、たとえばアクチュエータ５４の
動作範囲の下限から上限までを作動させることで、アク
チュエータ５４の作動範囲の全部で動作が滑らかとな
り、アクチュエータ５４の応答性が改善されることか
ら、アクチュエータ５４の動きが渋りなどで緩慢にな
り、目標開口割合Ｒｖｎｔに駆動できなくなるのを防止
でき、これによって吸入空気量や過給圧の制御精度が向
上する。

【０２１７】また、エンジン回転速度によりアクチュエ
ータ５４の動作範囲の下限から上限までを動かす指令値
が異なるが、本実施形態によれば、アクチュエータ５４
を動作範囲の下限から上限まで短い周期で繰り返し作動
させる制御パターンＤｕｔｙ ｐｕ（第３指令値）とエン
ジン回転速度に応じたデューティ値Ｄｕｔｙ ｐ ｎｅ
（第４指令値）との積を制御指令デューティ値Ｄｔｙｖ
ｎｔ（第２指令値）として生成するようにしたので、エ
ンジン回転速度によりアクチュエータの動作範囲の下限
から上限までを動かす指令値が異なる場合にも、エンジ
ン回転速度に応じた指令値を予め設定しておくことで対
応できる。

【０２１８】アクチュエータ５４の渋り対策とはいえ、
全ての運転域でアクチュエータ５４の動作確認制御を行
ったのでは、吸入空気量に影響を与えることがあるが、
本実施形態によれば、アクチュエータ５４の動作確認制
御を行う運転域をエンジンの始動時、エンジンの暖機完
了前またはエンジン排気流量が少ない運転領域だけに限
ったので、吸入空気量に影響することがない。

【０２１９】これをさらに暖機完了前のため燃料カット
時について図６５を参照しながら説明すると、上二段が
アクチュエータ５４の動きが渋りなどで緩慢になり目標
開度（目標開口割合）に駆動できなくなっている従来技
術の場合、下二段が本実施形態の場合である。本実施形
態では、暖機完了前のため燃料カットの条件が成立する
ｔ１のタイミングで動作確認制御に入り、可変ノズル５
３が動作確認制御開始直前の位置から全閉位置、全開位
置へと短い区間で駆動されたあと、元の位置に戻されて
いる。このように一定の条件で目標開度に関係なくアク
チュエータ５４の駆動範囲の下限から上限までを往復動
させる（動作確認制御を行う）ことで、アクチュエータ
５４の駆動範囲の全部で動作が滑らかとなり、実開度が
目標開度へとよく追従している。なお、図には動作確認
制御のためアクチュエータ５４により可変ノズル５３を
一往復させる場合を示しているが、何往復とするかは、
上記図４６のステップ７、８の所定値ＣＴＲＤＩＺＬ
＃、ＣＴＲＤＩＺＨ＃の設定のいかんによる。

【０２２０】図６６のフローチャートは第３実施形態
で、第１、第２の実施形態の図３４と置き換わるもので
ある。

【０２２１】この実施形態では、図３４とはステップ２
１のみが相違し、ここで振動制御を行う。なお、図３４
と同一部分には同一のステップ番号をつけて、その説明
は省略する。

【０２２２】上記の振動制御については図６７のフロー
により説明する。図６７においてステップ１で通常指令
デューティ値Ｄｔｙｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃
料噴射量Ｑｓｏｌを読み込む。

【０２２３】ステップ２、３では、運転条件に応じた振
幅と周期で可変ノズル５３を往復動作させるため、Ｎｅ
とＱｓｏｌよりたとえば図６８、図６９を内容とするマ
ップを検索すること等により振動の振幅（片側振動幅）
Ｄｕｔｙ ａｍｐと周期Ｄｕｔｙ ｐｅｒを演算する。
同図のように、運転条件（ＮｅとＱｓｏｌ）をパラメー
タとして演算させるようにしたのは、運転条件毎に適正
値に設定可能とするためである。また、同図のように高
負荷になるほど振幅、周期とも小さくしている。これ
は、高負荷域など、タービン側ガス流量が多い場合に振
幅を大きくしたり、周期を長くすると、吸入空気量に影
響を与えるためである。

【０２２４】なお、振幅Ｄｕｔｙ ａｍｐと周期Ｄｕｔ
ｙ ｐｅｒの演算に用いるパラメータはこれに限られる
ものでない。たとえば、水温、油温、排気温度、アクチ
ュエータ温度をパラメータとして振幅または周期を演算
してもかまわない。これは、水温などの各温度がアクチ
ュエータ５４そのものの作動に影響を与えるパラメータ
のためである。たとえば、水温が低いときは圧力制御弁
５６に高周波の指令を与えてもフリクションが大きいた
めアクチュエータ５４の作動を滑らかにする効果は少な
いけれども、高温になると、フリクションも小さく高周
波でアクチュエータ５４を動かしたほうがかえって過給
圧の変動が小さい上にアクチュエータ５４の作動を十分
に確認することが可能になる。他の温度パラメータにつ
いても同様である。

【０２２５】ステップ４ではカウンタＣｏｕｎｔ ａｍ
ｐと振動周期の半分であるＤｕｔｙ ｐｅｒ／２を比較す
る。こここで、カウンタＣｏｕｎｔ ａｍｐは０に初期
設定されている。したがって、当初はＣｏｕｎｔ ａｍ
ｐ＜Ｄｕｔｙ ｐｅｒ／２であるため、ステップ５、６
に進み、通常指令デューティ値Ｄｔｙｖに振動振幅Ｄｕ
ｔｙ ａｍｐを加算した値を制御指令デューティ値Ｄｔ
ｙｖｎｔとして算出し、カウンタをインクリメントす
る。

【０２２６】次回からもステップ５、６の処理が繰り返
され、やがてカウンタＣｏｕｎｔ ａｍｐが振動周期の半
分以上になると、ステップ７に進み、カウンタＣｏｕｎ
ｔ ａｍｐと振動周期Ｄｕｔｙ ｐｅｒを比較する。Ｃｏ
ｕｎｔ ａｍｐ＜Ｄｕｔｙ ｐｅｒである間はステップ
８に進んで、通常指令デューティ値Ｄｔｙｖから振動振
幅Ｄｕｔｙ ａｍｐを減算した値を制御指令デューティ
値Ｄｔｙｖｎｔとして算出し、ステップ６の処理を実行
する。

【０２２７】次回からのステップ８、６の処理の繰り返
しによりやがて、カウンタＣｏｕｎｔ ａｍｐが振動周
期Ｄｕｔｙ ｐｅｒ以上になると、一周期分の動作を終
了するためステップ９に進み、カウンタＣｏｕｎｔ ａ
ｍｐ＝０とする。

【０２２８】次回からは上記の繰り返しである。つま
り、前半の半周期は通常指令デューティ値Ｄｔｙｖに振
幅Ｄｕｔｙ ａｍｐを加えたものが、後半の半周期は通
常指令デューティ値Ｄｔｙｖから振幅Ｄｕｔｙ ａｍｐ
を減算したものが制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔと
なるのであり、圧力制御弁５６に振動的なデューティ値
を与えることになる。

【０２２９】このように、第３実施形態は、圧力制御弁
５６への指令値であるＤｔｙｖ（第１指令値）に対して
所定の振幅Ｄｕｔｙ ａｍｐと周期Ｄｕｔｙ ｐｅｒを
有する信号を重ね合わせたもので、この実施形態によっ
ても、アクチュエータ５４の渋りを解消できる。また、
信号を重ね合わせる運転域を限定せず、常にアクチュエ
ータ５４を動かすので（図７０参照）、アクチュエータ
５４の応答性をさらに改善できる。

【０２３０】ただし、高負荷域などタービン側ガス流量
が多い場合に振幅を大きくしたり、周期を長くすると、
吸入空気量に影響を与えることになるが、タービン側ガ
ス流量が多い運転域では振幅や周期を小さく設定するこ
とで（図６８、図６９参照）、吸入空気量への影響を回
避できる。

【０２３１】実施施形態では、目標開口割合Ｒｖｎｔ
（排気流れ調整手段の作動基本目標値）に基いてアクチ
ュエータ５４のダイナミクスを補償するためのフィード
フォワード量Ａｖｎｔ ｆを算出するとともに、目標吸
入空気量ｔＱａｃ（過給圧パラメータ目標値）と実吸入
空気量Ｑａｃ（過給圧パラメータ実際値）との比に基い
てフィードバック量Ａｖｎｔ ｆｂを算出し、これら２
つの値Ａｖｎｔ ｆ、Ａｖｎｔ ｆｂの和を指令開口割
合Ａｖｎｔ（作動目標値）として設定する場合で説明し
たが、フィードフォワード量Ａｖｎｔ ｆ、フィードバ
ック量Ａｖｎｔ ｆｂのいずれか一つだけを算出させるよ
うにしてもかまわない。また、フィードバック量Ａｖｎ
ｔ ｆｂは目標吸入空気量ｔＱａｃと実吸入空気量Ｑａ
ｃとの差に基いて算出することもできる。

【０２３２】実施形態では２つの排気温度Ｔｅｘｈｂ、
Ｔｅｘｈｄｌｙの差に基いて指令デューティ値Ｄｔｙ
ｈを補正する場合で説明したが、２つの排気温度Ｔｅｘ
ｈｂ、Ｔｅｘｈｄｌｙの比に基いて指令デューティ値Ｄ
ｔｙ ｈを補正するようにすることもできる。

【０２３３】実施形態では、可変ノズル全閉時の指令値
Ｄｕｔｙ ｈと可変ノズル全開時の指令値Ｄｕｔｙ ｌ
をエンジン回転速度とエンジン負荷に対して有し、この
２つの指令値の差分（Ｄｕｔｙ ｈ−Ｄｕｔｙ ｌ）に
前記目標開口割合Ｒｖｎｔを乗じた値に前記可変ノズル
全開時の指令値Ｄｕｔｙ ｌを加えた値を指令デューテ
ィ値基本値Ｄｔｙｖとして演算する場合で説明したが、
目標開口割合Ｒｖｎｔに代えて目標開口面積を用いても
かまわないことはいうまでもない。

【０２３４】実施形態では排気温度を予測し、この予測
排気温度Ｔｅｘｈｉとこの予測排気温度に対して熱慣性
分の遅れ処理を施した値Ｔｅｘｈｄｌｙとの差分で指令
デューティ値基本値Ｄｔｙ ｈを補正（図３４のステッ
プ９参照）する場合で説明したが、排気温度を予測し、
その予測排気温度Ｔｅｘｈｉにより指令デューティ値基
本値Ｄｔｙ ｈを補正するようにしてもかまわない。

【０２３５】実施形態では目標吸入空気量ｔＱａｃを演
算し、この値とＥＧＲ装置の制御実際値である実ＥＧＲ
量Ｑｅｃや実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄとに基づいて過給機の
作動目標値である目標開口割合Ｒｖｎｔを設定する場合
で説明したが、目標吸入空気量ｔＱａｃに代えて目標過
給圧を用いてもかまわない。

【０２３６】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。

【０２３７】流量に応じて過給圧が変化する別のタイ
プのターボ過給機、 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、 スーパーチャージャ、 たとえば、のターボ過給圧に対しては当該過給機の流
量可変手段の開口割合や開口面積あるいは当該過給機駆
動用のアクチュエータに与える制御割合や作動割合を、
のターボ過給機に対してはウェストゲートバルブの開
口割合や開口面積を、のスーパーチャージャに対して
は当該スーパーチャージャ駆動用のアクチュエータに与
える制御割合や作動割合を過給機の作動目標値として用
いればよい。

【０２３８】実施形態では、圧力を用いて過給機のアク
チュエータを作動させるものとして、圧力の供給を受け
るアクチュエータによりターボ過給機の可変ノズルを駆
動するもので説明したが、上記、のターボ過給機に
も適用がある。

【０２３９】実施形態では、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を行わせる場合で説
明したが、予混合燃焼の後に拡散燃焼が付加される、通
常のディーゼル燃焼の場合でも、本発明を適用できるこ
とはいうまでもない。

【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】コモンレール式燃料噴射装置の概略構成図。

【図３】目標燃料噴射量の演算を説明するためのフロー
チャート。

【図４】基本燃料噴射量のマップ特性図。

【図５】ＥＧＲ弁開口面積の演算を説明するためのフロ
ーチャート。

【図６】ＥＧＲ弁開口面積に対するＥＧＲ弁駆動信号の
特性図。

【図７】目標ＥＧＲ量の演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図８】シリンダ吸入空気量の演算を説明するためのフ
ローチャート。

【図９】吸入空気量の検出を説明するためのフローチャ
ート。

【図１０】エアフローメータ出力電圧に対する吸入空気
量の特性図。

【図１１】目標ＥＧＲ率の演算を説明するためのフロー
チャート。

【図１２】基本目標ＥＧＲ率のマップ特性図。

【図１３】水温補正係数のテーブル特性図。

【図１４】完爆判定を説明するためのフローチャート。

【図１５】第１実施形態の圧力制御弁に与える制御指令
デューティ値の演算を説明するためのフローチャート。

【図１６】第２実施形態の圧力制御弁に与える制御指令
デューティ値の演算を説明するためのフローチャート。

【図１７】実ＥＧＲ率の演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図１８】コレクタ容量分の時定数相当値の演算を説明
するためのフローチャート。

【図１９】体積効率相当基本値のマップ特性図。

【図２０】目標吸入空気量の演算を説明するためのフロ
ーチャート。

【図２１】ＥＧＲ作動時の目標吸入空気量基本値のマッ
プ特性図。

【図２２】目標吸入空気量補正係数のマップ特性図。

【図２３】ＥＧＲ非作動時の目標吸入空気量のマップ特
性図。

【図２４】実ＥＧＲ量の演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図２５】第１実施形態の目標開口割合の演算を説明す
るためのフローチャート。

【図２６】目標開口割合のマップ特性図。

【図２７】第２実施形態の目標開口割合の演算を説明す
るためのフローチャート。

【図２８】目標開口割合のマップ特性図。

【図２９】目標開口割合のフィードフォワード量の演算
を説明するためのフローチャート。

【図３０】目標開口割合のフィードバック量の演算を説
明するためのフローチャート。

【図３１】線型化処理を説明するためのフローチャー
ト。

【図３２】線型化のテーブル特性図。

【図３３】開口面積と過給圧の関係を示す特性図。

【図３４】信号変換を説明するためのフローチャート。

【図３５】デューティ選択信号フラグの設定を説明する
ためのフローチャート。

【図３６】デューティ値の温度補正量の演算を説明する
ためのフローチャート。

【図３７】基本排気温度のマップ特性図。

【図３８】水温補正係数のテーブル特性図。

【図３９】温度補正量のテーブル特性図。

【図４０】ターボ過給機駆動用アクチュエータの温度特
性図。

【図４１】可変ノズル全閉時のデューティ値のマップ特
性図。

【図４２】可変ノズル全開時のデューティ値のマップ特
性図。

【図４３】可変ノズル全閉時のデューティ値のマップ特
性図。

【図４４】可変ノズル全開時のデューティ値のマップ特
性図。

【図４５】指令開口割合線型化処理値をデューティ値に
変換するときのヒステリシス図。

【図４６】動作確認制御を説明するためのフローチャー
ト。

【図４７】動作確認制御指令デューティ値の設定を説明
するためのフローチャート。

【図４８】制御パターンのテーブル特性図。

【図４９】動作確認制御時のデューティ値のテーブル特
性図。

【図５０】ＥＧＲ制御の２つのフィードバック補正係数
と学習補正係数の演算を説明するためのフローチャー
ト。

【図５１】フィードバック許可フラグの設定を説明する
ためのフローチャート。

【図５２】学習値反映許可フラグの設定を説明するため
のフローチャート。

【図５３】学習許可フラグの設定を説明するためのフロ
ーチャート。

【図５４】ＥＧＲ量フィードバック補正係数の演算を説
明するためのフローチャート。

【図５５】ＥＧＲ流量の補正ゲインのマップ特性図。

【図５６】水温補正係数のテーブル特性図。

【図５７】ＥＧＲ流速フィードバック補正係数の演算を
説明するためのフローチャート。

【図５８】ＥＧＲ流速の補正ゲインのマップ特性図。

【図５９】水温補正係数のテーブル特性図。

【図６０】誤差割合学習値の学習マップの表図。

【図６１】学習値の更新を説明するためのフローチャー
ト。

【図６２】学習速度のマップ特性図。

【図６３】ＥＧＲ流速の演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図６４】ＥＧＲ流速のマップ特性図。

【図６５】動作確認制御を説明するための波形図。

【図６６】第３実施形態の信号変換を説明するためのフ
ローチャート。

【図６７】振動制御を説明するためのフローチャート。

【図６８】振動振幅のマップ特性図。

【図６９】振動周期のマップ特性図。

【図７０】振動制御を説明するための波形図。

【符号の説明】

４１ コントロールユニット ５２ 排気タービン ５３ 可変ノズル ５４ アクチュエータ ５５ ダイヤフラムアクチュエータ ５６ 圧力制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 糸山 浩之 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 三浦 学 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA05 EA14 FA06 GA04 GC04 GD09 GD11 GE05 GE10 HA12 JA00 JA03 JA06 JA12 JA39 JA42 JA51 JB00 JB02 3G092 AA02 AA10 AA17 AA18 DB03 DC06 DG06 EA09 EA16 EA17 EB01 EC02 EC05 EC07 EC08 EC09 FA06 FA09 FA11 GA01 GA02 GA05 HA01X HA01Z HA11Z HA16X HA16Z HB01X HB03X HB03Z HD01Z HD07X HD07Z HE00Z HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路を介してエンジンが吸入する空気
   を過給するターボ過給機と、 前記ターボ過給機の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排気流れ調整手段と、 指令値に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手
   段を駆動するアクチュエータと、 前記排気流れ調整手段の作動目標値を設定する作動目標
   値設定手段と、 前記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、 前記変化方向毎に異なる関数を用いて前記作動目標値を
   前記指令値に変換する変換手段とを備えたことを特徴と
   するターボ過給機の制御装置。
2. 【請求項２】前記変換手段は、予め定められた作動目標
   値に対する指令値を前記作動目標値の変化方向毎に記憶
   する記憶手段と、前記判定手段の判定結果に応じて前記
   記憶手段から読み出した指令値を用いて関数を生成する
   関数生成手段とを含み、前記関数生成手段によって生成
   された関数を用いて前記作動目標値を前記アクチュエー
   タヘの指令値に変換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。
3. 【請求項３】エンジン回転速度とエンジン負荷を検出す
   る検出手段を備え、 前記記憶手段は、予め定められた作動目標値に対する指
   令値を、エンジン回転速度とエンジン負荷と前記作動目
   標値の変化方向とに対応させて記憶し、 前記関数生成手段は、前記判定手段の判定結果と前記検
   出手段の検出結果とに応じて前記記憶手段から読み出し
   た指令値を用いて前記関数を生成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。
4. 【請求項４】前記排気流れ調整手段の作動基本目標値を
   設定する作動基本目標値設定手段と、 前記作動基本目標値に基いて前記アクチュエータのダイ
   ナミクスを補償するためのフィードフォワード補正値を
   算出するフィードフォワード手段とを備え、 前記作動目標値設定手段は、前記作動基本目標値と前記
   フィードフォワード補正値とに基いて前記作動目標値を
   設定することを特徴とする請求項１から３までのいずれ
   か一つに記載のターボ過給機の制御装置。
5. 【請求項５】前記ターボ過給機の過給圧に相関するパラ
   メータの目標値を設定する過給圧パラメータ目標値設定
   手段と、 前記過給圧パラメータに対応する実際値を検出する過給
   圧パラメータ検出手段と、 前記過給圧パラメータ目標値に基いて前記排気流れ調整
   手段の作動基本目標値を設定する作動基本目標値設定手
   段と、 前記過給圧パラメータ目標値と前記過給圧パラメータ実
   際値との差または比に基いてフィードバック補正値を算
   出するフィードバック手段とを備え、 前記作動目標値設定手段は、前記作動基本目標値と前記
   フィードバック補正値とに基いて前記作動目標値を設定
   することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一
   つに記載のターボ過給機の制御装置。
6. 【請求項６】前記ターボ過給機の過給圧に相関するパラ
   メータの目標値を設定する過給圧パラメータ目標値設定
   手段と、 前記過給圧パラメータに対応する実際値を検出する過給
   圧パラメータ検出手段と、 前記過給圧パラメータ目標値に基いて前記排気流れ調整
   手段の作動基本目標値を設定する作動基本目標値設定手
   段と、 前記作動基本目標値に基いて、前記アクチュエータのダ
   イナミクスを補償するためのフィードフォワード補正値
   を算出するフィードフォワード手段と、 前記過給圧パラメータ目標値と前記過給圧パラメータ実
   際値との差または比に基いてフィードバック補正値を算
   出するフィードバック手段とを備え、 前記作動目標値設定手段は、前記作動基本目標値と前記
   フィードフォワード補正値と前記フィードバック補正値
   とに基いて前記作動目標値を設定することを特徴とする
   請求項１から３までのいずれか一つに記載のターボ過給
   機の制御装置。
7. 【請求項７】吸気通路を介してエンジンが吸入する空気
   を過給するターボ過給機と、 前記ターボ過給機の排気タービンに流入する排気の流速
   を調整する可変ノズルと、 指令値に応じた圧力の供給を受けて前記可変ノズルを駆
   動するアクチュエータと、 前記可変ノズルの目標開口面積を前記可変ノズルの全開
   時の開口面積で除して得られる目標開口割合を設定する
   目標開口割合設定手段と、 前記目標開口割合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、 所定の線形化関数を用いて前記目標開口割合を前記指令
   値と線形関係にある線形化処理値に変換する線形化処理
   手段と、 前記線形化処理値を前記指令値に変換する変換手段とを
   備え、 前記変換手段は、前記線形化処理値が０であるときの指
   令値と前記線形化処理値が１であるときの指令値とを前
   記目標開口割合の変化方向毎に記憶する記憶手段と、前
   記判定手段の判定結果に応じて前記記憶手段から読み出
   した２つの指令値の差を傾きとし、かつ、前記線形化処
   理値が０であるときの指令値を初期値とする一次関数を
   生成する関数生成手段とを含み、前記関数生成手段によ
   って生成された関数を用いて前記線形化処理値を前記ア
   クチュエータへの指令値に変換することを特徴とするタ
   ーボ過給機の制御装置。
8. 【請求項８】吸気通路介してエンジンが吸入する空気を
   過給するターボ過給機と、 前記ターボ過給機の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排気流れ調整手段と、 指令値に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手
   段を駆動するアクチュエータと、 前記排気流れ調整手段の作動目標値を設定する作動目標
   値設定手段と、 所定の関数を用いて前記作動目標値を前記指令値に変換
   する変換手段と、 前記アクチュエータの温度に基いて前記アクチュエータ
   ヘの指令値を補正する指令値補正手段とを備えたことを
   特徴とするターボ過給機の制御装置。
9. 【請求項９】エンジン回転速度とエンジン負荷を検出す
   る検出手段を備え、 前記指令値補正手段は、前記検出手段の検出結果に基い
   てエンジン暖機完了後の前記アクチュエータの温度を算
   出する第１温度算出手段と、前記第１温度算出手段が算
   出した温度に対し所定の遅れ処理を施して現在の前記ア
   クチュエータの温度を算出する第２温度算出手段とを含
   み、前記第１温度算出手段が算出した温度と前記第２温
   度算出手段が算出した温度との差または比に基いて前記
   アクチュエータヘの指令値を補正することを特徴とする
   請求項８に記載のターボ過給機の制御装置。
10. 【請求項１０】吸気通路を介してエンジンが吸入する空
    気を過給するターボ過給機と、 前記ターボ過給機の排気タービンに流入する排気の流速
    を調整する可変ノズルと、 指令値に応じた圧力の供給を受けて前記可変ノズルを駆
    動するアクチュエータと、 エンジン回転速度とエンジン負荷を検出する検出手段
    と、 前記検出手段の検出結果に基いて前記ターボ過給機の過
    給圧に相関するパラメータの目標値を設定する過給圧パ
    ラメータ目標値設定手段と、 前記過給圧パラメータに対応する実際値を検出する過給
    圧パラメータ検出手段と、 前記過給圧パラメータ目標値に基いて前記可変ノズルの
    開口面積に相関するパラメータの基本目標値を設定する
    開口面積パラメータ基本目標値設定手段と、 前記検出手段の検出結果に基いてフィードバックゲイン
    を設定するフィードバックゲイン設定手段と、 前記過給圧パラメータ目標値と前記過給圧パラメータ実
    際値との差または比と前記フィードバックゲインとに基
    いてフィードバック補正値を算出するフィードバック手
    段と、 前記開口面積パラメータ基本目標値と前記フィードバッ
    ク補正値とに基いて前記開口面積パラメータの目標値を
    設定する開口面積パラメータ目標値設定手段と、 前記開口面積パラメータ目標値を前記指令値に変換する
    変換手段とを備えたことを特徴とするターボ過給機の制
    御装置。
11. 【請求項１１】前記フィードバックゲイン設定手段は、
    前記検出手段の検出結果に基いてフィードバックゲイン
    の補正係数を算出するフィードバックゲイン補正係数算
    出手段を含み、フィードバックゲインの基本値を前記補
    正係数で補正して前記フィードバックゲインを設定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のターボ過給機の制
    御装置。
12. 【請求項１２】吸気通路を介してエンジンが吸入する空
    気を過給するターボ過給機と、 前記ターボ過給機の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排気流れ調整手段と、 指令値に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手
    段を駆動するアクチュエータと、 前記排気流れ調整手段の作動目標値を設定する作動目標
    値設定手段と、 前記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、 前記作動目標値を前記指令値に変換する変換手段とを備
    え、 前記作動目標値設定手段は、前記排気流れ調整手段の作
    動基本目標値を設定する作動基本目標値設定手段と、フ
    ィードフォワードゲインと時定数相当値をそれぞれ前記
    作動目標値の変化方向毎に記憶する記憶手段と、前記判
    定手段の判定結果に応じて前記記憶手段から読み出した
    フィードフォワードゲインと時定数相当値と前記作動基
    本目標値とに基いて前記アクチュエータのダイナミクス
    を補償するためのフィードフォワード補正値を算出する
    フィードフォワード手段とを含み、前記作動基本目標値
    と前記フィードフォワード補正値とに基いて前記作動目
    標値を設定することを特徴とするターボ過給機の制御装
    置。
13. 【請求項１３】吸気通路を介してエンジンが吸入する空
    気を過給するターボ過給機と、 前記ターボ過給機の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排気流れ調整手段と、 指令値に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手
    段を駆動するアクチュエータと、 前記排気流れ調整手段の作動目標値を設定する作動目標
    値設定手段と、 前記作動目標値を第１指令値に変換する変換手段と、 前記アクチュエータの動作を確認するための第２指令値
    を生成する動作確認指令値生成手段と、 前記第１指令値と前記第２指令値の何れか一方を選択し
    て前記指令値とする指令値選択手段とを備えたことを特
    徴とするターボ過給機の制御装置。
14. 【請求項１４】前記第２指令値は、前記アクチュエータ
    を動作範囲の下限から上限まで作動させる指令値である
    ことを特徴とする請求項１３に記載のターボ過給機の制
    御装置。
15. 【請求項１５】エンジン回転速度を検出する検出手段を
    備え、 前記動作確認指令値生成手段は、前記アクチュエータを
    動作範囲の下限から上限まで短い周期で繰り返し作動さ
    せる第３指令値と前記検出手段の検出結果に応じた第４
    指令値との積を前記第２指令値として生成することを特
    徴とする請求項１３に記載のターボ過給機の制御装置。
16. 【請求項１６】前記指令値選択手段は、エンジンの始動
    時、エンジンの暖機完了前またはエンジン排気流量が少
    ない運転領域でだけ前記第２指令値を選択することを特
    徴とする請求項１３から第１５までのいずれか一つに記
    載のターボ過給機の制御装置。
17. 【請求項１７】吸気通路を介してエンジンが吸入する空
    気を過給するターボ過給機と、 前記ターボ過給機の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排気流れ調整手段と、 指令値に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手
    段を駆動するアクチュエータと、 前記排気流れ調整手段の作動目標値を設定する作動目標
    値設定手段と、 前記作動目標値を第１指令値に変換する変換手段と、 前記第１指令値に対して所定の振幅と周期を有する信号
    を重ね合わせて前記指令値を生成する信号重合手段とを
    備えたことを特徴とするターボ過給機の制御装置。
18. 【請求項１８】エンジン回転速度とエンジン負荷を検出
    する検出手段を備え、 前記信号重合手段は、前記第１指令値に重ね合わせる信
    号の振幅と周期を前記検出手段の検出結果に応じて設定
    す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。