JP2010270631A - 内燃機関システム制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関と、この内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装された可変容量型ターボチャージャと、を備えた内燃機関システムにおける、ドライバビリティのさらなる向上。
【解決手段】 内燃機関システムは、内燃機関と、可変ノズルを備えた可変容量型ターボチャージャと、を備えている。内燃機関システム制御装置は、内燃機関の出力トルクを制御する、トルク制御手段を備えている。このトルク制御手段は、学習手段を備えている。この学習手段は、過給圧の制御状態に基づいて、可変容量型ターボチャージャの個体差を学習する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関と、この内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装された可変容量型ターボチャージャ（吹き付けられる排気によって回転するタービン及びこのタービンに吹き付ける排気の流速を可変にする可変ノズルを備えたもの）と、を備えた内燃機関システムを制御する、内燃機関システム制御装置に関する。

この種の装置として、例えば、特開２００５−８３２７５号公報、特開２００５−１７１８９３号公報、特開２００６−２９９８２８号公報、特開２００７−１２７００１号公報、等に開示されたものが知られている。これらの装置は、目標過給圧と取得（検出）された実過給圧とを一致させるべく前記可変ノズルの開度を制御するように構成されている。

この種の装置において、前記可変容量型ターボチャージャの製造時の個体差（特性のばらつき）等により、不用意なトルク段差が生じ、ドライバビリティが悪化することがあり得る。本発明は、このような課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、この種の内燃機関システムにおける、ドライバビリティのさらなる向上にある。

本発明の内燃機関システム制御装置は、上述の構成を備えた内燃機関システムを制御するものであって、少なくとも、前記可変ノズルの開度を目標過給圧と実過給圧とに基づいて調整することで過給圧を制御するように構成されている。

また、本発明の内燃機関システム制御装置は、トルク制御手段を備えている。このトルク制御手段は、前記内燃機関の出力トルクを制御するようになっている。

例えば、前記トルク制御手段は、過渡時における前記過給圧の上昇側への制御中に、初期値から時間経過に応じて減衰し最終的にゼロに達するように設定されるトルク制御値を目標トルクから減じた値によって指令トルクを設定するとともに、この指令トルクに基づいて前記出力トルクを制御するようになっている。

具体的には、例えば、前記トルク制御手段は、過渡時における前記過給圧の上昇側への制御中に、（１）前記可変容量型ターボチャージャの機構的な（信頼性上の）制限に基づく信頼性制限トルクと、運転者の要求に対応する要求トルクと、のうちの、低い方によって、前記目標トルクを規定し、（２）前記可変容量型ターボチャージャの運転状態に基づく空気量制限トルクが、前記信頼性制限トルクから前記トルク制御値の前記初期値を減じることで得られる過給圧変動抑制制御開始トルクと一致する前は、前記目標トルクと前記空気量制限トルクとのうちの低い方を前記指令トルクとして設定し、（３）前記空気量制限トルクが前記過給圧変動抑制制御開始トルクと一致した時点より以後は、前記目標トルクから前記トルク制御値を減じた値によって前記指令トルクを設定するようになっている。

本発明の特徴は、前記トルク制御手段が、前記過給圧の制御状態に基づいて前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習する学習手段を備えたことにある。具体的には、例えば、前記学習手段は、前記過給圧の制御状態に基づいて、前記トルク制御値の前記初期値を学習するようになっている。

前記学習手段は、前記実過給圧の変化（例えば前記実過給圧と前記目標過給圧との偏差である過給圧偏差の変化）に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差（前記トルク制御値の前記初期値）を学習し得る。

また、前記学習手段は、ノズル開度偏差に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差（前記トルク制御値の前記初期値）を学習し得る。ここで、前記ノズル開度偏差は、ベースノズル開度（前記目標過給圧に対応する前記可変ノズルの開度）と実ノズル開度（実際の前記可変ノズルの開度）との偏差である。

具体的には、前記学習手段は、前記ノズル開度偏差に基づく前記可変ノズルの開度のフィードバック制御中の、フィードバック制御量における積分項に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差（前記トルク制御値の前記初期値）を学習し得る。

あるいは、前記学習手段は、前記ノズル開度偏差が所定の閾値より小さい場合に、前記可変容量型ターボチャージャの個体差（前記トルク制御値の前記初期値）を学習し得る。すなわち、前記学習手段は、前記ノズル開度偏差に応じて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習し得る。

また、前記学習手段は、回転数偏差に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差（前記トルク制御値の前記初期値）を学習し得る。ここで、前記回転数偏差は、ベースタービン回転数（前記目標過給圧に対応する前記タービンの回転数）と実タービン回転数（実際の前記タービンの回転数）との偏差である。

具体的には、前記学習手段は、前記回転数偏差が所定の閾値より小さい場合に、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習し得る。すなわち、前記学習手段は、前記回転数偏差に応じて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習し得る。

かかる構成を備えた本発明の内燃機関システム制御装置においては、前記トルク制御手段によって、運転者の要求を満たしつつ不快なトルク変動が生じないように、前記出力トルクが制御される。かかるトルク制御にあたっては、例えば、燃料噴射量制御や過給圧制御等が行われる。

ここで、前記可変容量型ターボチャージャの製造時の個体差（過給圧特性のばらつき）により、不用意なトルク段差が生じ、ドライバビリティが悪化することがあり得る。そこで、前記学習手段は、前記過給圧の制御状態に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習する。

具体的には、例えば、前記可変容量型ターボチャージャの過渡時の前記過給圧の変化が、標準品よりも大きい場合、前記トルク制御値の前記初期値が大きくなるように学習が行われる。これにより、不用意なトルク段差の発生が可及的に抑制され得る。一方、前記可変容量型ターボチャージャの過渡時の前記過給圧の変化が、標準品よりも小さい場合、前記トルク制御値の前記初期値が小さくなるように学習が行われる。これにより、不必要なトルク制限が回避され得る。

このように、本発明の構成によれば、不用意なトルク段差の発生や、不必要なトルク制限が、可及的に抑制され得る。したがって、本発明によれば、この種の内燃機関システムにおけるドライバビリティが、よりいっそう向上する。

本発明の一実施形態が適用された内燃機関システムの全体構成を示す概略図である。 図１に示されている内燃機関システムにおけるトルク制御動作の概要を示すグラフである。 図１に示されている内燃機関システムにおけるトルク制御動作の概要を示すグラフである。 図１に示されている内燃機関システムにおけるトルク制御動作の概要を示すグラフである。 図１に示されている内燃機関システムにおけるトルク制御動作の概要を示すグラフである。 図１に示されている本実施形態の制御装置によって実行される、トルク学習制御処理の一具体例を示すフローチャートである。 図６に示されているフローチャートの実行の際に用いられる過給圧偏差ＰgapのピークＰloの取得の様子を示すグラフである。 図６に示されているフローチャートを一部変容したものの実行の際に用いられる過給圧偏差Ｐgap_maxの取得の様子を示すグラフである。 図１に示されている本実施形態の制御装置によって実行される、トルク学習制御処理の他の具体例を示すフローチャートである。 図１に示されている本実施形態の制御装置によって実行される、トルク学習制御処理のさらに他の具体例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。

よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。

＜構成＞
図１は、本発明の一実施形態が適用された内燃機関システム１の全体構成を示す概略図である。図１を参照すると、内燃機関システム１は、内燃機関２を搭載した車両であって、燃料噴射装置３と、吸排気装置４と、制御装置５と、を備えている。本発明の内燃機関システム制御装置の一実施形態としての制御装置５は、内燃機関システム１（内燃機関２、並びにこれに装着された燃料噴射装置３及び吸排気装置４）の動作を制御するようになっている。

本実施形態の内燃機関２は、圧縮点火機関としてのディーゼルエンジンである。また、本実施形態においては、内燃機関２には、複数（図１では４つ）の燃焼室２１が、直列に配列形成されている。

＜＜燃料噴射装置＞＞
燃料噴射装置３は、インジェクタ３１と、コモンレール３２と、燃料供給管３３と、燃料タンク３４と、燃料供給通路３５と、燃料ポンプ３６と、を備えている。

内燃機関２には、燃焼室２１と同数の複数のインジェクタ３１が、各燃焼室２１に対応するように設けられている。本実施形態のインジェクタ３１は、周知のピエゾ式構造を有していて、燃焼室２１内に燃料を直接的に噴射し得るように構成及び配置されている。

各インジェクタ３１は、コモンレール３２と、燃料供給管３３を介して接続されている。また、コモンレール３２と燃料タンク３４との間の燃料供給通路３５には、燃料ポンプ３６が介装されている。

＜＜吸排気装置＞＞
吸気マニホールド４１は、吸気管４２と接続されている。なお、吸気マニホールド４１及び吸気管４２は、本発明の吸気通路に対応するものである。吸気管４２には、エアクリーナ４３と、スロットル４４と、が介装されている。スロットル４４は、吸気マニホールド４１の直前に設けられていて、ステッピングモータ等からなるスロットルアクチュエータ４４ａによって駆動されるようになっている。

排気マニホールド４５は、排気管４６と接続されている。なお、排気マニホールド４５及び排気管４６は、本発明の排気通路に対応するものである。

吸気管４２及び排気管４６には、可変容量型ターボチャージャ４７が介装されている。すなわち、吸気管４２は、可変容量型ターボチャージャ４７のコンプレッサ４７ａ側と接続されていて、排気管４６は、可変容量型ターボチャージャ４７のタービン４７ｂ側と接続されている。コンプレッサ４７ａは、エアクリーナ４３とスロットル４４との間の位置にて、吸気管４２に介装されている。

可変容量型ターボチャージャ４７は、吹き付けられる排気によって回転するタービンロータ４７ｂ１と、このタービンロータ４７ｂ１に吹き付ける排気の流速を可変にする可変ノズル４７ｂ２と、を備えている。具体的には、可動式の可変ノズル４７ｂ２は、タービンロータ４７ｂ１と対向する位置に設けられている。この可変ノズル４７ｂ２は、ノズルベーンアクチュエータ４７ｂ３によって駆動されるようになっている。

また、本実施形態においては、内燃機関システム１には、ＥＧＲ装置４８（ＥＧＲは排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation）の略である）が介装されている。このＥＧＲ装置４８は、ＥＧＲ通路４８ａと、ＥＧＲ弁４８ｂと、ＥＧＲ弁アクチュエータ４８ｃと、を備えている。

ＥＧＲ通路４８ａは、ＥＧＲガスの通路であって、吸気マニホールド４１と排気マニホールド４５とを接続するように設けられている。このＥＧＲ通路４８ａには、ＥＧＲ弁４８ｂが介装されている。ＥＧＲ弁４８ｂは、ＥＧＲ弁アクチュエータ４８ｃによって駆動されることで、吸気マニホールド４１へのＥＧＲガスの供給量を制御するようになっている。

＜＜制御装置＞＞
制御装置５は、本発明のトルク制御手段及び学習手段を構成する、電子制御ユニット５０（以下、「ＥＣＵ５０」と称する。）を備えている。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５０ａと、ＲＯＭ５０ｂと、ＲＡＭ５０ｃと、バックアップＲＡＭ５０ｄと、インターフェース５０ｅと、双方向バス５０ｆと、を備えている。ＣＰＵ５０ａ、ＲＯＭ５０ｂ、ＲＡＭ５０ｃ、バックアップＲＡＭ５０ｄ、及びインターフェース５０ｅは、双方向バス５０ｆによって互いに接続されている。

ＣＰＵ５０ａは、内燃機関システム１における各部の動作を制御するためのルーチン（プログラム）を実行するように構成されている。ＲＯＭ５０ｂには、ＣＰＵ５０ａが実行するルーチン、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及びパラメータ等が予め格納されている。

ＲＡＭ５０ｃは、ＣＰＵ５０ａがルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ５０ｄは、電源が投入された状態でＣＰＵ５０ａがルーチンを実行する際にデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。

インターフェース５０ｅは、後述する各種のセンサと電気的に接続されていて、これらのセンサからの検出信号をＣＰＵ５０ａに伝達し得るように構成されている。また、インターフェース５０ｅは、インジェクタ３１、スロットルアクチュエータ４４ａ、ノズルベーンアクチュエータ４７ｂ３、等の動作部と電気的に接続されている。すなわち、制御装置５は、インターフェース５０ｅを介して上述の各センサからの検出信号を受け取り、当該検出信号に応じたＣＰＵ５０ａの演算結果に基づいて、各動作部に向けて動作信号を送出するように構成されている。

エアフローメータ５１は、可変容量型ターボチャージャ４７のコンプレッサ４７ａよりも上流側にて、吸気管４２に介装されている。このエアフローメータ５１は、吸気管４２内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた出力を発生するように構成されている。

過給圧センサ５２は、吸気管４２におけるスロットル４４よりも上流側に介装されている。この過給圧センサ５２は、スロットル４４の上流側の吸気の圧力である過給圧に応じた出力を発生するように構成されている。

吸気圧センサ５３は、吸気管４２におけるスロットル４４よりも下流側の位置に介装されている。この吸気圧センサ５３は、吸気マニホールド４１に供給される吸気の圧力に応じた出力を発生するように構成されている。

ノズル開度センサ５４は、可変容量型ターボチャージャ４７に装着されている。このノズル開度センサ５４は、可変ノズル４７ｂ２の開度に応じた出力を発生するように構成されている。

レール圧センサ５５は、コモンレール３２に装着されている。このレール圧センサ５５は、コモンレール３２内の圧力に応じた出力を発生するように構成されている。

クランクポジションセンサ５６は、内燃機関２に装着されている。このクランクポジションセンサ５６は、内燃機関２の内部に設けられた図示しないクランクシャフトの回転角度に応じた波形の信号（ＥＣＵ５０によって機関回転数Ｎｅを取得するための信号）を発生するように構成されている。

アクセル開度センサ５７は、運転者によって操作されるアクセルペダル６１の操作量を表す信号（アクセルペダル操作量Accp）を出力するように構成されている。

＜実施形態の構成による動作の概要＞
本実施形態の制御装置５は、運転者の要求を満たしつつ不快なトルク変動が生じないように、過給圧や燃料噴射量の制御によって、内燃機関２の出力トルクを制御する（定常運転や減速等の際の通常のトルク制御については、例えば、特開２００６−１２５３５２号公報、特開２００６−２４２０６５号公報、特開２００６−２７４８３１号公報、特開２００７−３０３３３０号公報、等参照。）。

過給圧や燃料噴射量の制御については、各種センサの出力に基づく通常の制御（例えば、所定のフィードバック制御条件が成立した場合はフィードバック制御、かかる条件が成立していない場合はオープンループ制御）が行われる。具体的には、目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて可変ノズル４７ｂ２の開度を調整することで、過給圧が制御される。

図２ないし図５は、図１に示されている内燃機関システム１におけるトルク制御動作の概要を示すグラフである。ここで、図２における（ｉ）は、本実施形態におけるトルク制御が行われていない場合を示し、同図における（ii）及び図３は、本実施形態におけるトルク制御が行われている（但し学習制御は行われていない）場合を示している。図４及び図５は、本実施形態の学習制御による効果を示している。以下、本実施形態の制御装置５によるトルク制御動作の概要について、図２ないし図５を参照しつつ説明する。

＜＜トルク制御＞＞
図２における（ｉ）に示されているように、時刻ｔ０にてアクセルペダル６１がフルストローク状態（アクセル全開：Accp＝１００％）に向けてオン操作された場合、運転者の要求に対応する要求トルクＴdemは、ステップ状に上昇する。これに対し、出力トルクＴoutは、以下のように変化する。

ここで、図中、Ｔmax_rは、可変容量型ターボチャージャ４７の機構的な信頼性上の制限に基づく信頼性制限トルクである。この信頼性制限トルクＴmax_rは、可変容量型ターボチャージャ４７の最大圧力や、内燃機関２に接続される動力伝達機構（トランスミッション装置）の強度に依存するものであり、機関回転数Ｎｅ、変速シフト、負荷等のパラメータと、ＲＯＭ５０ｂに予め格納されたテーブル又はマップ（以下、テーブル及びマップを総称して単に「マップ」と称する。）と、に基づいて取得され得る。

また、図中、Ｔmax_aは、可変容量型ターボチャージャ４７の運転状態に基づく空気量制限トルクである。この空気量制限トルクＴmax_aは、可変容量型ターボチャージャ４７によって過給される吸気の量に依存するものであり、実際の過給圧（実過給圧Ｐim）の変化とほぼ一致する。

要求トルクＴdemが信頼性制限トルクＴmax_r及び空気量制限トルクＴmax_aよりも低い場合（時刻ｔ０以前）、出力トルクＴoutは要求トルクＴdemとほぼ一致し得る。しかしながら、要求トルクＴdemが信頼性制限トルクＴmax_r又は空気量制限トルクＴmax_aを超えると、出力トルクＴoutはこれらによる制限を受ける。よって、図２における（ｉ）にて太い破線で示されているように、出力トルクＴoutは、信頼性制限トルクＴmax_r及び空気量制限トルクＴmax_aのうちの低い方に追随する。

ところで、可変ノズル４７ｂ２の開度による過給圧制御においては、通常、目標過給圧近辺で、多かれ少なかれ、過給圧に上下動が生じる。これに対応して、図２における（ｉ）に示されているように、空気量制限トルクＴmax_aも上下動する。この影響により、出力トルクＴoutにも上下動が生じる。

そこで、本実施形態においては、アクセルペダル６１のオン操作時（トルク増加方向の過渡時：このとき過給圧は上昇側に制御される）に、可変容量型ターボチャージャ４７の性能に起因する上述のような不快なトルク変動を抑制するように、以下の通りのトルク制御が行われる。

図２における（ii）を参照すると、本実施形態においては、まず、到達可能トルクＴpos（本発明の目標トルクに相当する）及び過給圧変動抑制制御開始トルクＴstartが求められる。到達可能トルクＴposは、信頼性制限トルクＴmax_rと要求トルクＴdemとのうちの低い方によって規定される。過給圧変動抑制制御開始トルクＴstartは、時刻ｔ０以降における到達可能トルクＴpos（具体的には信頼性制限トルクＴmax_rによって規定される部分）から、所定のトルク制御初期値ΔＴ０を減じることで得られる。

次に、空気量制限トルクＴmax_aが過給圧変動抑制制御開始トルクＴstartと一致する前（図中時刻ｔ１以前）は、到達可能トルクＴposと空気量制限トルクＴmax_aとのうちの低い方が指令トルクＴreqとして設定される。一方、空気量制限トルクＴmax_aが過給圧変動抑制制御開始トルクＴstartと一致した時点より以後（図中時刻ｔ１以後）は、到達可能トルクＴposからトルク制御値ΔＴを減じた値によって指令トルクＴreqが設定される。

このトルク制御値ΔＴは、時刻ｔ１におけるトルク制御初期値ΔＴ０から時間経過に応じて減衰し、最終的に時刻ｔ２にてゼロに達するように設定される（時刻ｔ２以後は、定常運転状態となり、指令トルクＴreqは到達可能トルクＴposと一致する。）。すなわち、本実施形態においては、過渡運転における定常運転に近づく領域（空気量制限トルクＴmax_aが信頼性制限トルクＴmax_rに近づく領域：図中時刻ｔ１とｔ２との間の領域）にて、過給圧変動抑制制御開始トルクＴstartから到達可能トルクＴposに向けて徐々に接近するように、指令トルクＴreqが設定される。

上述のような本実施形態のトルク制御によれば、図２における（ii）に示されているように、空気量制限トルクＴmax_aが上下動している領域（時刻ｔ１とｔ２との間の領域）にて、指令トルクＴreqが、空気量制限トルクＴmax_aの下を通りつつ、到達可能トルクＴposに接近する。よって、過渡運転領域（時刻ｔ０とｔ２との間の領域）における、空気量制限トルクＴmax_aの波動の影響による不快なトルク変動が、良好に抑制され得る。

＜＜トルク学習制御＞＞
但し、可変容量型ターボチャージャ４７には、製造時の個体差がある。具体的には、例えば、タービン４７ｂのハウジングとタービンロータ４７ｂ１や可変ノズル４７ｂ２との隙間等の、可変容量型ターボチャージャ４７における過給特性に影響を与える構造部分には、製造時に許容される公差の範囲で、寸法上のばらつきが生じる。

このため、空気量制限トルクＴmax_aの変動態様にも、可変容量型ターボチャージャ４７の個体差が生じる。例えば、図２における（ｉ）に示されているような空気量制限トルクＴmax_aの変動が標準的な場合（可変容量型ターボチャージャ４７が標準品すなわち公差中央品である場合）に対して、図３における（ｉ）に示されているように変動が小さい場合や、同図における（ii）に示されているように変動が大きい場合があり得る。

図３における（ｉ）に示されているように空気量制限トルクＴmax_aの変動が小さい場合、時刻ｔ１ないしｔ２の間における指令トルクＴreqが空気量制限トルクＴmax_aよりも低すぎる。この場合、必要以上にトルク制限が行われることとなり、内燃機関システム１の性能が充分発揮されない。すなわち、この場合、運転者要求が満足されない。

他方、同図における（ii）に示されているように空気量制限トルクＴmax_aの変動が大きい場合、時刻ｔ１ないしｔ２の間に、指令トルクＴreqが空気量制限トルクＴmax_aよりも高くなる領域が生じる（図中太い実線の曲線参照）。この場合、空気量制限トルクＴmax_aの波動の影響による不快なトルク段差が生じる。

そこで、本実施形態においては、過給圧の制御状態に応じて可変容量型ターボチャージャ４７の個体差が学習され、この学習結果に応じて、トルク制御初期値ΔＴ０が更新される。

具体的には、図４における（ｉ）に示されているように、空気量制限トルクＴmax_aの変動が小さい場合、同図における（ii）に示されているように、トルク制御初期値ΔＴ０が小さくなるように、トルク制御初期値ΔＴ０が学習される。これにより、不必要なトルク制限が回避され得る。

他方、図５における（ｉ）に示されているように、空気量制限トルクＴmax_aの変動が大きい場合、同図における（ii）に示されているように、トルク制御初期値ΔＴ０が大きくなるように、トルク制御初期値ΔＴ０が学習される。これにより、不用意なトルク段差の発生が可及的に抑制され得る。

＜実施形態の構成による動作の具体例＞
続いて、上述の構成を備えた本実施形態の制御装置５の動作の具体例について、以下に説明する。なお、フローチャートを示す図面においては、「ステップ」は“Ｓ”と略称されているものとする。

図６は、図１に示されている本実施形態の制御装置５（ＥＣＵ５０）によって実行される、トルク学習制御処理の一具体例を示すフローチャートである。ＣＰＵ５０ａは、図６に示されているトルク学習制御ルーチン６００を、所定クランク角毎に実行する。

ルーチン６００の処理が開始されると、まず、ステップ６１０にて、内燃機関システム１の運転状態（アクセルペダル操作量Accp、機関回転数Ｎｅ、実過給圧Ｐim、等）が取得される。また、このとき、取得された運転状態に基づいて、信頼性制限トルクＴmax_r及び空気量制限トルクＴmax_aが算出される。

次に、ステップ６２０にて、要求トルクＴdemが、ステップ６１０にて取得された運転状態（アクセルペダル操作量Accp及び機関回転数Ｎｅ）と、ＲＯＭ５０ｂに予め格納されたマップと、に基づいて取得される。続いて、ステップ６３０にて、要求トルクＴdemが信頼性制限トルクＴmax_rよりも高いか否かが判定される。

要求トルクＴdemが信頼性制限トルクＴmax_rよりも高い場合（ステップ６３０＝Ｙｅｓ）、車両の加速がシステム上の制約に従うため、可変容量型ターボチャージャ４７の個体差の学習に適している。よって、この場合、処理がステップ６４０以降に進行する。一方、要求トルクＴdemが信頼性制限トルクＴmax_r以下である場合（ステップ６３０＝Ｎｏ）、ステップ６４０以降の処理がスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。以下、要求トルクＴdemが信頼性制限トルクＴmax_rよりも高いとして（ステップ６３０＝Ｙｅｓ）、本実施形態のトルク学習処理の説明を続行する。

ステップ６４０においては、目標過給圧Ｐtgtが、要求トルクＴdem及びステップ６１０にて取得された運転状態（機関回転数Ｎｅ）と、ＲＯＭ５０ｂに予め格納されたマップと、に基づいて取得される。次に、ステップ６５０にて、実過給圧Ｐimと目標過給圧Ｐtgtとの偏差である過給圧偏差Ｐgapが算出される。すなわち、過給圧偏差Ｐgapは、以下の式によって求められる。
Ｐgap＝Ｐtgt−Ｐim

続いて、処理がステップ６６０に進行する。ステップ６６０においては、実過給圧Ｐimがピークを迎えた後の最初の極小値に達したか否かが判定される。この極小値の判定は、図７に示されているように、過給圧偏差Ｐgapの値の符号が負から正に転じた後の最初の過給圧偏差ＰgapのピークＰloが検出されたことによって判定される。

実過給圧Ｐimがピークを迎えた後の最初の極小値に達した場合（ステップ６６０＝Ｙｅｓ）、続くステップ６７０及び６９０にて学習処理が行われ、本ルーチンが一旦終了する。一方、実過給圧Ｐimがピークを迎えた後の最初の極小値に達していない場合（ステップ６６０＝Ｎｏ）、続くステップ６７０及び６９０がスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。

ステップ６７０においては、学習値ΔＴ０_modが、下記の式によって求められる。
ΔT0_mod(i)＝(1−K)・ΔT0_mod(i−1)＋K・mapΔT0mod(Plo)
（式中、ΔT0_mod(i)は今回の学習値、ΔT0_mod(i−1)は前回の学習値、Kは０より大きく１以下の係数、mapΔT0mod(Plo)はＰloをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。）

ステップ６９０においては、次回のトルク制御時におけるトルク制御初期値ΔＴ０が、下記の式によって求められる。
ΔＴ０＝mapΔT0（Ｔdem）＋ΔＴ０_mod
（式中、mapΔT0（Ｔdem）は、Ｔdemをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。）

＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。

したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。

以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、複数の変形例が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。

本発明（特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの）は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、（先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。

（Ａ）本発明は、上述の実施形態にて開示された具体的な装置構成に限定されない。例えば、本発明の適用対象である内燃機関システム１は、車両に限定されない。また、内燃機関２も、ディーゼルエンジンに限定されない。気筒数、気筒配列形式、燃料噴射方式についても、特段の限定はない。

（Ｂ）本発明は、上記の実施形態にて開示された具体的な処理に限定されない。例えば、実過給圧Ｐimは、オンボード推定され得る。この場合、過給圧センサ５２は、省略され得る。同様に、他のパラメータについても、センサによって取得された検出値に代えて、オンボード推定値が用いられ得る。

図６に示されているルーチン６００のステップ６６０及び６７０におけるＰloに代えて、実過給圧Ｐimがピーク値Ｐmaxに達したときの過給圧偏差Ｐgap_max（図８参照）が用いられてもよい。

図９は、図１に示されている本実施形態の制御装置５（ＥＣＵ５０）によって実行される、トルク学習制御処理の他の具体例を示すフローチャートである。ＣＰＵ５０ａは、図９に示されているトルク学習制御ルーチン９００を、所定クランク角毎に実行する。

ルーチン９００の処理が開始されると、まず、ステップ９１０にて、上述のルーチン６００におけるステップ６１０（図６参照）と同様に、内燃機関システム１の運転状態が取得されるとともに、信頼性制限トルクＴmax_r及び空気量制限トルクＴmax_aが算出される。

次に、ステップ９２５にて、要求トルクＴdem、目標過給圧Ｐtgt、及びベースノズル開度Ｖgtbsが取得される。要求トルクＴdem及び目標過給圧Ｐtgtの取得は、上述の具体例と同様である（上述のルーチン６００におけるステップ６２０及び６５０（図６）参照）。ベースノズル開度Ｖgtbsは、目標過給圧Ｐtgtに対応する可変ノズル４７ｂ２の開度であって、目標過給圧Ｐtgtと、機関回転数Ｎｅと、ＲＯＭ５０ｂに予め格納されたマップと、に基づいて取得される。

続いて、ステップ９３５にて、ベースノズル開度Ｖgtbsと実ノズル開度Ｖgfinとの偏差であるノズル開度偏差Δvgtが算出される。ここで、実ノズル開度Ｖgfinは、ノズル開度センサ５４の出力に基づいて取得される。そして、続くステップ９４５にて、ノズル開度偏差Δvgtの絶対値が所定の閾値vgtth以下であるか否かが判定される。

ノズル開度偏差Δvgtの絶対値が所定の閾値vgtthを超える場合（ステップ９４５＝Ｎｏ）、ステップ９５５以降の処理がスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。以下、ノズル開度偏差Δvgtの絶対値が所定の閾値vgtth以下であるとして（ステップ９４５＝Ｙｅｓ）、本実施形態のトルク学習処理の説明を続行する。

ステップ９５５においては、実過給圧Ｐimが所定の閾値Ｐth1以上であるか否かが判定される。

実過給圧Ｐimが所定の閾値Ｐth1以上である場合（ステップ９５５＝Ｙｅｓ）、可変ノズル４７ｂ２の開度に対する過給圧の感度が高いため、可変ノズル４７ｂ２がノズル開度偏差Δvgtに基づいてフィードバック制御されている（可変ノズル４７ｂ２のフィードバック制御については、例えば、特開２００５−８３２７５号公報、特開２００５−１７１８９３号公報、特開２００６−２９９８２８号公報、等参照。）。よって、この場合、処理がステップ９６５に進行する。

ステップ９６５においては、可変ノズル４７ｂ２のフィードバック制御における積分項Ｖgfbiによって、学習値ΔＴ０_modが更新される。すなわち、学習値ΔＴ０_modが、下記の式によって求められる。
ΔT0_mod(i)＝(1−K)・ΔT0_mod(i−1)＋K・mapΔT0mod(Ｖgfbi)
（式中、mapΔT0mod(Ｖgfbi)はＶgfbiをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。その他は上述の具体例と同様である。）

一方、実過給圧Ｐimが所定の閾値Ｐth1より小さい場合（ステップ９５５＝Ｎｏ）、可変ノズル４７ｂ２の開度に対する過給圧の感度が低いため、可変ノズル４７ｂ２がオープンループ制御されている（可変ノズル４７ｂ２のオープンループ制御については、例えば、特開２００７−１２７００１号公報等参照。）。よって、この場合、処理がステップ９６５ではなくステップ９７５に進行する。

ステップ９７５においては、過給圧偏差Ｐgapが算出される。そして、続くステップ９８０にて、上述のルーチン６００におけるステップ６７０（図６参照）と同様に、過給圧偏差Ｐgapによって学習値ΔＴ０_modが更新される。すなわち、学習値ΔＴ０_modが、下記の式によって求められる。
ΔT0_mod(i)＝(1−K)・ΔT0_mod(i−1)＋K・mapΔT0mod(Pgap)
（式中、mapΔT0mod(Pgap)はＰgapをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。その他は上述の具体例と同様である。）

ステップ９６５又はステップ９８０の処理の後、処理がステップ９９０に進行し、その後本ルーチンが一旦終了する。ステップ９９０においては、上述のルーチン６００におけるステップ６９０（図６参照）と同様に、次回のトルク制御時におけるトルク制御初期値ΔＴ０が求められる。

すなわち、本具体例においては、ノズル開度偏差Δvgtに応じて、学習処理の可否が判定される。また、本具体例においては、過給圧フィードバック制御中は、ノズル開度偏差Δvgtに基づくフィードバック制御量（フィードバック補正値における積分項Ｖgfbi）に基づいて学習値ΔＴ０_modが更新される。さらに、本具体例においては、過給圧オープンループ制御中は、過給圧偏差Ｐgap基づいて学習値ΔＴ０_modが更新される。

このように、本具体例においては、幅広い学習機会が得られる。したがって、本具体例によれば、学習が早期に完了し、ドライバビリティの向上効果がより早く出現する。

図１０は、図１に示されている本実施形態の制御装置５（ＥＣＵ５０）によって実行される、トルク学習制御処理のさらに他の具体例を示すフローチャートである。ＣＰＵ５０ａは、図１０に示されているトルク学習制御ルーチン１０００を、所定クランク角毎に実行する。

ルーチン１０００の処理が開始されると、まず、ステップ１０１０にて、上述のルーチン６００におけるステップ６１０（図６参照）やルーチン９００におけるステップ９１０（図９参照）と同様に、内燃機関システム１の運転状態が取得されるとともに、信頼性制限トルクＴmax_r及び空気量制限トルクＴmax_aが算出される。

次に、ステップ１０２５にて、要求トルクＴdem、目標過給圧Ｐtgt、ベースノズル開度Ｖgtbs、及びベースタービン回転数Ｖgrtgtが取得される。要求トルクＴdem、目標過給圧Ｐtgt、及びベースノズル開度Ｖgtbsの取得は、上述の第二の具体例と同様である。ベースタービン回転数Ｖgrtgtは、目標過給圧Ｐtgtに対応するタービンロータ４７ｂ１であって、目標過給圧Ｐtgtと、機関回転数Ｎｅと、ＲＯＭ５０ｂに予め格納されたマップと、に基づいて取得される。

続いて、ステップ１０３５にて、ベースタービン回転数Ｖgrtgtと実タービン回転数Ｖgrとの偏差である回転数偏差Δvgrが算出される。ここで、実タービン回転数Ｖgrは、図示しないタービン回転数センサの出力に基づいて、あるいは、ステップ１０１０にて取得された各種パラメータに基づくオンボード推定によって取得される。そして、続くステップ１０４５にて、回転数偏差Δvgrの絶対値が所定の閾値vgrth以下であるか否かが判定される。

回転数偏差Δvgrの絶対値が所定の閾値vgrth以下である場合（ステップ１０４５＝Ｙｅｓ）、処理がステップ１０５５以降に進行する。一方、回転数偏差Δvgrの絶対値が所定の閾値vgrthを超える場合（ステップ１０４５＝Ｎｏ）、ステップ１０５５以降の処理がスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。ステップ１０５５以降の処理は、上述のルーチン９００におけるステップ９５５以降（図９参照）と同様である。すなわち、本具体例においては、回転数偏差Δvgrに応じて、学習処理の可否が判定される。

本具体例においても、上述の第二の具体例と同様に、幅広い学習機会が得られる。したがって、本具体例によれば、学習が早期に完了し、ドライバビリティの向上効果がより早く出現する。

なお、上述の第二及び第三の具体例は、回転数偏差Δvgrに基づいて学習値ΔＴ０_modが更新されるように変容され得る。

また、過給圧偏差Ｐgapやノズル開度偏差Δvgtを算出する各ステップに代えて、過給圧やノズル開度の制御ルーチンの実行によって算出されてＲＡＭ５０ｃ又はバックアップＲＡＭ５０ｄに格納された値を読み込む処理が用いられてもよい。

（Ｃ）その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。

例えば、各フローチャートの判定ステップにおける不等号は、「イコール」を含む形と含まない形との間で任意に変更され得る（これにあわせて上述のフローチャートの説明もまた変更され得ることはいうまでもない。）。

また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。さらに、本明細書にて引用した各公報の内容（明細書及び図面を含む）は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。

１…内燃機関システム ２…内燃機関 ３…燃料噴射装置
４…吸排気装置 ４２…吸気管 ４５…排気マニホールド
４６…排気管 ４７…可変容量型ターボチャージャ
４７ｂ…タービン ４７ｂ１…タービンロータ ４７ｂ２…可変ノズル
５…制御装置 ５０…ＥＣＵ ５０ａ…ＣＰＵ
５２…過給圧センサ ５３…吸気圧センサ ５４…ノズル開度センサ
５６…クランクポジションセンサ ５７…アクセル開度センサ

特開２００５−８３２７５号公報 特開２００５−１７１８９３号公報 特開２００６−２９９８２８号公報 特開２００７−１２７００１号公報

Claims (10)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装されていて、吹き付けられる排気によって回転するタービン及びこのタービンに吹き付ける排気の流速を可変にする可変ノズルを備えた、可変容量型ターボチャージャと、
   を備えた内燃機関システムを制御するものであって、
   少なくとも、前記可変ノズルの開度を目標過給圧と実過給圧とに基づいて調整することで過給圧を制御するように構成された、内燃機関システム制御装置において、
   前記内燃機関の出力トルクを制御する、トルク制御手段を備え、
   前記トルク制御手段は、前記過給圧の制御状態に基づいて前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習する学習手段を備えたことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
2. 請求項１に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
   前記トルク制御手段は、
   過渡時における前記過給圧の上昇側への制御中に、初期値から時間経過に応じて減衰し最終的にゼロに達するように設定されるトルク制御値を目標トルクから減じた値によって指令トルクを設定するとともに、この指令トルクに基づいて前記出力トルクを制御し、
   前記学習手段は、
   前記過給圧の制御状態に基づいて、前記トルク制御値の前記初期値を学習する
   ことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
3. 請求項２に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
   前記トルク制御手段は、
   過渡時における前記過給圧の上昇側への制御中に、
   前記可変容量型ターボチャージャの機構的な制限に基づく信頼性制限トルクと、運転者の要求に対応する要求トルクと、のうちの、低い方によって、前記目標トルクを規定し、
   前記可変容量型ターボチャージャの運転状態に基づく空気量制限トルクが、前記信頼性制限トルクから前記トルク制御値の前記初期値を減じることで得られる過給圧変動抑制制御開始トルクと一致する前は、前記目標トルクと前記空気量制限トルクとのうちの低い方を前記指令トルクとして設定し、
   前記空気量制限トルクが前記過給圧変動抑制制御開始トルクと一致した時点より以後は、前記目標トルクから前記トルク制御値を減じた値によって前記指令トルクを設定する
   ことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
   前記学習手段は、
   前記実過給圧の変化に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
5. 請求項４に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
   前記学習手段は、
   前記実過給圧と前記目標過給圧との偏差である過給圧偏差の変化に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
   前記学習手段は、
   前記目標過給圧に対応する前記可変ノズルの開度であるベースノズル開度と実際の前記可変ノズルの開度である実ノズル開度との偏差であるノズル開度偏差に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
7. 請求項６に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
   前記学習手段は、
   前記ノズル開度偏差が所定の閾値より小さい場合に、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
8. 請求項６又は請求項７に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
   前記学習手段は、
   前記ノズル開度偏差に基づく前記可変ノズルの開度のフィードバック制御中の、フィードバック制御量における積分項に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
9. 請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１項に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
   前記学習手段は、
   前記目標過給圧に対応する前記タービンの回転数であるベースタービン回転数と実際の前記タービンの回転数である実タービン回転数との偏差である回転数偏差に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
10. 請求項９に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
    前記学習手段は、
    前記回転数偏差が所定の閾値より小さい場合に、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。

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