JP2016084740A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットルバルブの開度と吸入空気量との間の非線形性が適切に補償されるようにスロットルバルブの開度を制御する内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】制御装置は、エンジンの実吸入空気量Gairをするエアフローメータ６１と、エンジン回転数NE及びエンジンに対するトルク要求値TEに基づいて目標吸入空気量Gair_objを算出する目標吸入空気量設定部７１と、実吸入空気量Gairと目標吸入空気量Gair_objとが一致するようにゲインKbpe,Kbie,Kbdeを用いたＩ−ＰＤ制御則に従ってスロットルバルブ９の開度を制御する吸気フィードバック制御器７２と、目標吸入空気量Gair_objと回転数NEとに応じてマップを検索することによりゲインKbpe,Kbie,Kbdeの値を決定するゲイン設定部７３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。より詳しくは、実吸入空気量と目標吸入空気量とが一致するようにスロットルバルブの開度を制御する内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の吸気通路には、気筒内に導入される空気の量（以下、「吸入空気量」という）を調整するためのスロットルバルブが設けられている。内燃機関の制御装置では、回転数及びトルク要求値に基づいて最適な吸入空気量を目標吸入空気量として算出し、この目標吸入空気量と実吸入空気量とが一致するようにフィードバック制御則に従ってスロットルバルブの開度を制御する。

特許文献１には、上記フィードバック制御則において用いられるフィードバックゲインを内燃機関の運転条件因子に応じて変化させる技術が開示されている。特許文献１の発明では、この運転条件因子の具体例として吸気管圧力を挙げている。特許文献１の発明によれば、スロットルバルブの開度と吸気管圧力の間に非線形性があっても、フィードバックゲインを変化させることによって、これが補償されるように迅速に目標に制御することができる。

特開昭６３−９０４４８号公報

ところで特許文献１の発明では、スロットルバルブの開度と吸気管圧力との非線形性に着目しているが、図８に例示するようにスロットルバルブの開度は吸入空気量とも非線形の関係がある。しかしながら従来では、このようなスロットルバルブの開度と吸入空気量との間の非線形性については十分に検討されていない。このため、特許文献１の発明では、吸入空気量が多くなる領域においてスロットルバルブの開度の応答性が遅れたり、又は吸入空気量が少なくなる領域においてハンチングが発生したりするおそれがある。

本発明は、スロットルバルブの開度と吸入空気量との間の非線形性が適切に補償されるようにスロットルバルブの開度を制御する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

（１）内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の吸気通路（例えば、後述の吸気管１１）には、スロットルバルブ（例えば、後述のスロットルバルブ９）が開閉可能に設けられる。本発明の内燃機関の制御装置（例えば、後述の制御装置２）は、前記内燃機関の実吸入空気量（Gair）を検出又は推定する実吸入空気量取得手段（例えば、後述のエアフローメータ６１）と、前記内燃機関の回転数（NE）及び前記内燃機関に対するトルク要求値（TE）に基づいて目標吸入空気量（Gair_obj）を算出する目標吸入空気量算出手段（例えば、後述のＥＣＵ７及び目標吸入空気量設定部７１）と、前記実吸入空気量（Gair）と前記目標吸入空気量（Gair_obj）とが一致するように１つ以上のゲインを用いたフィードバック制御則に従って前記スロットルバルブの開度を制御するフィードバック制御手段（例えば、後述のＥＣＵ７及び吸気フィードバック制御器７２）と、前記目標吸入空気量（Gair_obj）及び前記実吸入空気量（Gair）の何れかと前記回転数（NE）とに応じてマップを検索することにより前記ゲインの値を決定するゲイン設定手段（例えば、後述のＥＣＵ７及びゲイン設定部７３）と、を備える。

（２）この場合、前記内燃機関の排気通路（例えば、後述の排気管１２）には、排気ガスのエネルギーを利用して吸気を加圧する過給機（例えば、後述の過給機８）が設けられ、前記マップは、前記内燃機関の運転状態を前記過給機が駆動される過給領域と前記過給機が駆動されない非過給領域とに分けたとき、前記回転数及び前記目標吸入空気量によって特定される前記内燃機関の運転状態が前記過給領域に属する場合には、前記運転状態が前記非過給領域に属する場合よりもゲインの値が大きくなるように定められることが好ましい。

（３）この場合、前記フィードバック制御則は、比例項、微分項、及び積分項のうち積分項のみに前記目標吸入空気量を入力するＩ−ＰＤ制御則であり、前記ゲイン設定手段は、前記比例項のゲイン（Kbpe）、前記微分項のゲイン（Kbde）、及び前記積分項のゲイン（Kbie）の値をそれぞれ独立して設定することが好ましい。

（４）この場合、前記過給機は、内燃機関に吸入される空気を加圧するコンプレッサホイール（例えば、後述のコンプレッサホイール８２）と、当該コンプレッサホイールと連結され排気ガスが吹き付けられることで回転駆動するタービンホイール（例えば、後述のタービンホイール８１）と、前記タービンホイールに吹き付けられる排気の流量を変化させる開閉可能な排気流量可変機構（例えば、後述のウエストゲートバルブ８５）と、を備え、前記制御装置は、前記スロットルバルブの実開度（TH）を検出又は推定するスロットルバルブ開度取得手段（例えば、後述のスロットル開度センサ６２）と、前記トルク要求値（TE）が略一定の状態の下で前記フィードバック制御手段によって前記スロットルバルブの開度を制御した結果、前記実開度が所定の基準開度（TH_ide）からずれている場合には、前記フィードバック制御手段によって前記スロットルバルブの開度を制御しながら、前記実開度と前記基準開度とが一致するように前記排気流量可変機構の開度を制御する排気流量制御手段（例えば、後述のＥＣＵ７、基本開度算出部７４、補正量算出部７５、加算器７６，７７、スロットルフィードバック制御器７８、定常判定部７９）と、を備えることが好ましい。

（５）内燃機関の吸気通路にはスロットルバルブが開閉可能に設けられ、排気通路には排気ガスのエネルギーを利用して吸気を加圧する過給機が設けられ、当該過給機は、内燃機関に吸入される空気を加圧するコンプレッサホイール（例えば、後述のコンプレッサホイール８２）と、当該コンプレッサホイールと連結され排気ガスが吹き付けられることで回転駆動するタービンホイール（例えば、後述のタービンホイール８１）と、前記タービンホイールに吹き付けられる排気の流量を変化させる開閉可能な排気流量可変機構（例えば、後述のウエストゲートバルブ８５）と、を備える。内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の実吸入空気量を検出又は推定する実吸入空気量取得手段と、前記スロットルバルブの実開度を検出又は推定するスロットルバルブ開度取得手段と、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関に対するトルク要求値に基づいて目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、前記実吸入空気量と前記目標吸入空気量とが一致するように前記スロットルバルブの開度を制御するスロットルバルブ制御手段と、前記内燃機関の運転状態が定常的であることを判定する定常判定手段と、前記運転状態が定常的であると判定されている間に、前記実開度と所定の基準開度とが一致するように前記前記排気流量可変機構の開度を制御する排気流量制御手段と、を備える。

（６）この場合、前記排気流量制御手段は、前記回転数及び前記トルク要求値に基づいて前記排気流量可変機構の開度の基本値を算出する基本値算出手段（例えば、後述の基本開度算出部７４）と、前記回転数及び前記トルク要求値に基づいて前記排気流量可変機構の開度に対する第１補正値（dWG）を算出する第１補正値算出手段（例えば、後述の補正量算出部７５）と、前記運転状態が定常的であると判定されている間に、前記実開度と前記基準開度とが一致するように前記排気流量可変機構の開度に対する第２補正値（ΔWG）を算出する第２補正値算出手段（例えば、後述のスロットルフィードバック制御器７８）と、前記基本値と前記第１補正値と前記第２補正値とを合算することによって前記排気流量可変機構の開度の目標値（TH_cmd）を算出する目標値算出手段（例えば、後述の加算器７６，７７）と、を備え、前記第２補正値算出手段は、前記運転状態が定常的であると判定されている間に前記第２補正値が所定値（ΔWG_conv）に収束したと判定した場合には、当該第２補正値と前記第１補正値とを合算した値を第１補正値として学習することが好ましい。

（１）本発明では、実吸入空気量と目標吸入空気量とが一致するようにフィードバック制御則に従ってスロットルバルブの開度を制御するとともに、このフィードバック制御則において用いられるゲインの値を、目標吸入空気量又は実吸入空気量（以下、これらを「目標吸入空気量等」という）と回転数とに応じてマップを検索することによって決定する。これにより、スロットルバルブの開度と吸入空気量との非線形性が補償されるように、目標吸入空気量等及び回転数の組み合わせに応じてゲインの値を変化させながらスロットルバルブの開度を制御できる。

（２）過給機が駆動される過給領域では、過給機による応答遅れが補われるようにスロットルバルブの動作を素早くすることが好ましい。本発明では、過給領域に属する運転状態におけるゲインの値を非過給領域に属する運転状態におけるゲインの値よりも大きくすることにより、これを実現することができる。

（３）本発明では、Ｉ−ＰＤ制御則に従って実吸入空気量と目標吸入空気量とが一致するようにスロットルバルブの開度を制御し、さらにこのＩ−ＰＤ制御則において規定される比例項、微分項、及び積分項のそれぞれのゲインの値を独立して設定する。これにより、他の制御則に従ってスロットルバルブの開度を制御した場合と比較して、オーバーシュートを抑制することができる。一般的にＩ−ＰＤ制御則の下では、オーバーシュートが回避される分、応答性が低下しがちである。これに対し本発明では、上述のように目標吸入空気量等及び回転数に応じてゲインの値を変化させることにより、応答性が過剰に低下するのを抑制できる。

（４）例えば、車両に搭載されている過給機や、その排気流量可変機構（ウエストゲートバルブや可変ベーン等）が経年劣化や個体差等によって仮想的な基準品から変化した場合、この基準品からの変化は、スロットルバルブを制御対象としたフィードバック制御手段による制御結果に反映される。より具体的には、フィードバック制御手段によって実吸入空気量と目標吸入空気量とが一致するように制御することによって実現される開度は、基準品が用いられた場合と基準品から変化したものが用いられた場合とでは異なる。このように搭載される過給機等の変化に起因してスロットルバルブの制御位置が変わってしまうと、例えばトルク要求値の急変に対するタフネスが低下する。本発明では、このような過給機等の基準品からの変化に起因してスロットルバルブの実開度が基準開度からずれた場合には、このずれが無くなるように排気流量可変機構の開度を制御する。これにより、車両に搭載されている過給機等が基準品から変化した場合であっても、スロットルバルブの実開度を基準開度の近傍に維持することができる。これにより、フィードバック制御手段によるスロットルバルブの制御における、トルク要求値の急変に対するタフネスを向上することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を示す図である。 目標ＴＨ開度及び目標ＷＧ開度を算出する手順を示す機能ブロック図である。 スロットルバルブの目標開度を算出する手順を示すフローチャートである。 ゲインの値を決定するマップの一例を示す図である。 ゲインの値を決定するマップの一例を示す図である。 補正量算出部において補正値を算出する際に用いられるマップの一例である。 スロットルフィードバック制御器及び定常判定部の機能を説明するためのタイムチャートである。 スロットルバルブの開度と吸入空気量との関係を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関（以下、「エンジン」という）１及びその制御装置２の構成を示す図である。

エンジン１には、吸気が流通する吸気管１１と、排気が流通する排気管１２と、排気管１２内の排気の一部を吸気管１１に還流する排気還流通路１３と、排気の運動エネルギーを利用して吸気を加圧する過給機８とが設けられている。

吸気管１１は、吸気マニホールドの複数の分岐部を介してエンジン１の各シリンダの吸気ポートに接続されている。排気管１２は、排気マニホールドの複数の分岐部を介してエンジン１の各シリンダの排気ポートに接続されている。排気還流通路１３は、排気管１２から分岐し吸気管１１に至る。

過給機８は、排気管１２に設けられたタービンホイール８１と、吸気管１１に設けられたコンプレッサホイール８２と、これらタービンホイール８１とコンプレッサホイール８２とを連結するタービンシャフト８３と、を備える。タービンホイール８１は、エンジン１から排出された排気が吹き付けられることで回転駆動する。コンプレッサホイール８２は、タービンホイール８１により回転駆動され、エンジン１の吸気を加圧し吸気管１１内へ圧送する。

また排気管１２には、タービンホイール８１の上流側と下流側とを接続するバイパス通路８６が設けられ、さらにこのバイパス通路８６には開閉可能でありタービンホイール８１に吹き付けられる排気の流量を変化させるウエストゲートバルブ８５が設けられている。ウエストゲートバルブ８５を開くと、排気はタービンホイール８１を介さずにバイパス通路８６を経由して排出され、ウエストゲートバルブ８５を閉じると、排気はバイパス通路８６を介さずタービンホイール８１を経由して排出される。従って、過給機８を駆動せずに自然吸気の下でエンジン１を運転する場合には、ウエストゲートバルブ８５は全開に制御され、過給機８を駆動し過給された吸気の下でエンジン１を運転する場合には、ウエストゲートバルブ８５は全開から全閉の間で制御される。

ウエストゲートバルブ８５は、アクチュエータ８７を介してＥＣＵ７に接続されている。ウエストゲートバルブ８５の開度は、図示しないバッテリからアクチュエータ８７へ供給される駆動電流のデューティ比を、ＥＣＵ７によって制御することによって調整される。ＥＣＵ７では、後に図２を参照して説明する手順に従ってウエストゲートバルブ８５の開度の目標値を算出し、この目標が実現されるようにアクチュエータ８７の通電制御を行う。

吸気管１１のうち、過給機８の下流側には、過給機８により加圧された空気を冷却するインタークーラ１４と、エンジン１の吸入空気量を制御するスロットルバルブ９とが設けられている。スロットルバルブ９は、吸気管１１内に開閉可能に設けられた電磁弁であり、図示しないアクチュエータ９１を介してＥＣＵ７に接続されている。スロットルバルブ９の開度は、図示しないバッテリからアクチュエータ９１へ供給される駆動電流のデューティ比を、ＥＣＵ７によって制御することによって調整される。ＥＣＵ７では、後に図２を参照して説明する手順に従ってスロットルバルブ９の開度の目標値を算出し、この目標が実現されるようにアクチュエータ９１の通電制御を行う。

排気還流通路１３には、還流する排気の流量を制御するＥＧＲバルブ１５が設けられている。ＥＧＲバルブ１５は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ７に接続されている。ＥＧＲバルブ１５の開度は、ＥＣＵ７によって制御される。

ＥＣＵ７は、センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、図２に示す各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種データを記憶するＲＡＭやＲＯＭ、及びＣＰＵの演算処理結果に応じて各種アクチュエータの通電制御を行う駆動回路等で構成される。

ＥＣＵ７には、エンジン１の運転状態を把握するため、エアフローメータ６１、スロットル開度センサ６２、クランク角度位置センサ６３、及びアクセル開度センサ６４等の各種センサが接続されている。

エアフローメータ６１は、吸気管１１に設けられ、吸気管１１を介してエンジン１に新たに供給される空気の量（以下、「吸入空気量」という）を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ７に送信する。ＥＣＵ７では、このエアフローメータ６１の検出信号に基づいて実吸入空気量Gairが算出される。

スロットル開度センサ６２は、スロットルバルブ９の開度を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ７に送信する。ＥＣＵ７では、このスロットル開度センサ６２の検出信号に基づいてスロットルバルブ９の実開度THが算出される。

クランク角度位置センサ６３は、エンジン１のクランクシャフトに固定されたパルサの回転に応じて、所定のクランク角ごとにパルス信号をＥＣＵ７に送信する。ＥＣＵ７では、このクランク角度位置センサ６３からのパルス信号に基づいてエンジン１の回転数NEが算出される。

アクセル開度センサ６４は、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量を検出し、これに応じた検出信号をＥＣＵ７に送信する。運転者からエンジン１に要求される負荷に相当するトルク要求値TEは、このアクセル開度センサ６４の検出信号や回転数NEに基づいて、ＥＣＵ７における図示しない処理によって算出される。

図２は、スロットルバルブ９の目標開度（以下、「目標ＴＨ開度」という）TH_cmd及びウエストゲートバルブ８５の目標開度（以下、「目標ＷＧ開度」という）WG_cmdを算出する手順を示す機能ブロック図である。図２に示される各機能ブロックの機能は、ＥＣＵにおける演算によって実現される。目標ＴＨ開度TH_cmdを算出する機能は、目標吸入空気量設定部７１と、吸気フィードバック制御器７２と、ゲイン設定部７３と、によって構成される。また目標ＷＧ開度WG_cmdを算出する機能は、基本開度算出部７４と、補正量算出部７５と、加算器７６，７７と、スロットルフィードバック制御器７８と、定常判定部７９と、によって構成される。

始めに、目標ＴＨ開度TH_cmdを決定する手順を説明する。
目標吸入空気量設定部７１は、エンジン回転数NE、トルク要求値TE、図示しない処理によって定められる目標空燃比及びＥＧＲ還流量、並びに図示しないセンサを用いて取得されるエンジン水温及び湿度等に基づいて、吸入空気量に対する目標値に相当する目標吸入空気量Gair_objを算出する。

吸気フィードバック制御器７２は、エアフローメータ６１の出力に基づいて算出される実吸入空気量Gairと目標吸入空気量Gair_objとが一致するように１つ以上のゲインを用いた既知のフィードバック制御則に従って目標ＴＨ開度TH_cmdを算出する。

図３は、目標ＴＨ開度TH_cmdを算出する手順を示すフローチャートである。この処理は、吸気フィードバック制御器において、所定の周期ごとに繰り返し実行される。

Ｓ１では、制御器は、トルクの要求の有無（トルク要求値TEが０より大きいか否か）を判定する。Ｓ１の判定がＹＥＳである場合、Ｓ２に移り、ＮＯである場合、Ｓ１１に移る。制御器は、Ｓ２に移り、エンジンの始動直後であるか否かを判定する。Ｓ２の判定がＹＥＳである場合、Ｓ６に移り、ＮＯである場合、Ｓ３に移る。

Ｓ３では、制御器は、後述のゲイン設定部７３において更新される比例ゲインKbpe、積分ゲインKbie、及び微分ゲインKbdeの最新値を取得し、Ｓ４に移る。Ｓ４では、制御器は、取得したゲインを用いた既知のフィードバック制御則に従って、スロットル開度の補正量Ipdddbを算出し、Ｓ５に移る。ここで、フィードバック制御則としては、図３に示すように、比例項、微分項、及び積分項のうち積分項のみに目標吸入空気量Gair_objを入力する比例微分先行型ＰＩＤ制御則（所謂、Ｉ−ＰＤ制御則）を用いることが好ましい。

比例補正項Ipdpは、比例ゲインKbpeに、実吸入空気量Gairから実吸入空気量の前回値Gair_zを減算して得られる実吸入空気量変化量(Gair-Gair_z)を乗算することによって算出される。積分補正項Ipdiは、積分ゲインKbieに、目標吸入空気量Gair_objから実吸入空気量Gairを減算して得られる偏差(Gair_obj-Gair)を乗算することによって算出される。微分補正項Ipddは、微分ゲインKbdeに、上述の実吸入空気量変化量(Gair-Gair_z)の差分値(Gair-2*Gair_z+Gair_zz)を乗算することによって得られる。ここで、Gair_zzは、実吸入空気量の前々回値である。また、スロットル開度の補正量Ipdddbは、下記式に従って比例補正項Ipdp、積分補正項Ipdi、及び微分補正項Ipddを合わせることによって算出される（Ipdddb=-Ipdp+Ipdi-Ipdd）。

Ｓ４では、制御器は、前回の目標ＴＨ開度Ipddd1と前ステップで算出された補正量Ipdddbとを合算することにより、目標ＴＨ開度TH_cmdを算出し、Ｓ７に移る。一方、エンジンの始動直後である場合、制御器は、Ｓ６においてトルク要求値TE及びエンジン回転数NEに基づいて図示しないマップを検索することによって目標ＴＨ開度TH_cmdを算出し、Ｓ７に移る。

Ｓ７では、制御器は、目標ＴＨ開度TH_cmdがスロットル開度上限値TH_hより大きいか否か又は目標ＴＨ開度TH_cmdがスロットル開度下限値TH_lより小さいか否かを判定する。Ｓ７の判定がＹＥＳである場合には、制御器は、目標ＴＨ開度TH_cmdが上限値TH_hより大きいか否かを判定する。Ｓ８の判定がＹＥＳである場合（TH_cmd>TH_hの場合）、制御器は、上限値TH_hを目標ＴＨ開度TH_cmdとし（Ｓ９参照）、ＮＯである場合（TH_cmd<TH_lの場合）、制御器は、下限値TH_lを目標ＴＨ開度TH_cmdとし（Ｓ１０参照）、Ｓ１２に移る。これらＳ７〜Ｓ１０の処理により、目標ＴＨ開度TH_cmdは、下限値TH_lから上限値TH_hの間に制限される。

Ｓ１２では、制御器は、次回のため、現在の目標ＴＨ開度TH_cmdを前回の目標ＴＨ開度Ipddd1とし、実吸入空気量の前回値Gair_zを前々回値Gair_zzとし、実吸入空気量の今回値Gairを前回値Gair_zとし、この処理を終了する。一方、Ｓ１の判定がＮＯである場合、制御器は、現在の目標ＴＨ開度TH_cmd=0とし、前回の目標ＴＨ開度Ipddd1=0とし、補正量Ipdddb=0とし、実吸入空気量の前回値Gair_zを前々回値Gair_zzとし、実吸入空気量の今回値Gairを前回値Gair_zとし、この処理を終了する。

図２に戻って、ゲイン設定部７３は、エンジン回転数NE及び目標吸入空気量Gair_objに基づいてマップを検索することによって、これら回転数NE及び空気量Gair_objに応じたゲインKbpe、Kbie、Kbdeの値を決定する。ゲイン設定部７３は、３つの比例ゲインKbpe、積分ゲインKbie、及び微分ゲインKbdeごとに独立して定められた３つのマップを用いることによって、各ゲインの値を独立して決定する。

図４及び図５は、ゲインの値を決定するマップの一例を示す図である。
図４に示すように、エンジン回転数NE及び目標吸入空気量Gair_objに基づいて特定されるエンジンの運転状態は、過給機が駆動される過給領域（エンジンが過給機によって過給された吸気の下で運転される領域であり、ウエストゲートバルブの開度が全開以外とされる領域）と、過給機が駆動されない非過給領域（エンジンが自然吸気の下で運転される領域であり、ウエストゲートバルブの開度が全開とされる領域）とに分けられる。そして、ゲイン設定部７３におけるマップは、運転状態が過給領域に属する場合には、運転状態が非過給領域に属する場合よりも各ゲインの値が大きくなるように定められる。このようにマップを定めることにより、過給遅れが補償される。また、ゲイン設定部７３におけるマップは、回転数NEが大きくなるほど各ゲインの値が小さくなるように定められる。

次に、図２に戻って、目標ＷＧ開度WG_cmdを決定する手順について説明する。
基本開度算出部７４は、エンジン回転数NE及びトルク要求値TEに基づいて、予め定められたマップ（図示せず）を検索することによって目標ＷＧ開度WG_cmdに対する基本値WG_bsを算出する。なお、この基本開度算出部７４において参照されるマップは、ウエストゲートバルブ８５及びスロットルバルブ９等として仮想的な基準品（例えば、新品）が用いられた場合を想定して定められたものが用いられる。

補正量算出部７５は、エンジン回転数NE及びトルク要求値TEに基づいて、予め定められたマップを検索することによって目標ＷＧ開度WG_cmdに対する補正値dWGを算出する。

図６は、補正量算出部７５において補正値dWGを算出する際に用いられるマップの一例である。
補正量算出部７５では、回転数NE及びトルク要求値TEに基づいて特定されるエンジンの運転状態を図６に示すように複数のエリアに分割する。各エリアには、それぞれ独立した補正量（e_00〜e_22）が定められている。補正量算出部７５は、回転数NE及びトルク要求値TEによって特定されるエンジンの運転状態が属するエリアにおいて定められた補正量（e_00〜e_22）を補正値dWGとする。

また、補正量算出部７５は、後述のスロットルフィードバック制御器７８によって算出されるフィードバック補正値ΔWGを用いて、エリアごとの補正量（e_00〜e_22）を更新する学習機能を備える。後に詳述するように、定常判定部７９によってエンジンの運転状態が定常的であると判定されている間は、スロットルフィードバック制御器７８によって算出されるフィードバック補正値ΔWGがアクチュエータ８７への入力に加えられる。補正量算出部７５は、エンジンの定常運転時におけるフィードバック補正値ΔWGの収束値ΔWG_convを取得し、この収束値ΔWG_convを定常運転時の運転状態が属するエリアの補正量に加えることによって、これらエリアごとの補正量を更新する（e_xx←e_xx+ΔWG_conv）。なお、補正量算出部７５における補正量は、更新される度にＥＣＵのＮＶＲＡＭ等の不揮発性メモリに記憶され、次回の起動時以降も参照される。

加算器７６，７７は、基本開度算出部７４によって算出される基本値WG_bsと、補正量算出部７５によって算出される補正値dWGと、後述のスロットルフィードバック制御器７８によって算出されるフィードバック補正値ΔWGとを合算することによって、目標ＷＧ開度WG_cmdを算出する。

スロットルフィードバック制御器７８は、スロットルバルブの実開度THと所定の基準開度TH_idとが一致するように、既知のフィードバック制御則に従って目標ＷＧ開度WG_cmdに対するフィードバック補正値ΔWGを算出する。この基準開度TH_idは、エンジン回転数NE及び目標吸入空気量Gair_objなどのエンジンの運転状態を特定するために用いられるパラメータによって図示しないマップを検索することによって算出される。

ここで、スロットルバルブの基準開度TH_idについて説明する。上述のように、基本開度算出部７４において基本値WG_bsを算出する際に参照されるマップは、ウエストゲートバルブ８５及びスロットルバルブ９等として基準品が用いられた場合を想定して定められたものが用いられる。このスロットルバルブの基準開度TH_idは、ウエストゲートバルブ８５等として同じ基準品が用いられた場合であり、かつ所定のエンジンの運転状態の下で上述の吸気フィードバック制御器７２によって実吸入空気量Gairと目標吸入空気量Gair_objとが一致するようにスロットルバルブの開度を制御した場合における、スロットルバルブの開度の収束値に相当する。

基準開度TH_idをこのように定めると、車両に搭載されているウエストゲートバルブ８５等の基準品からの変化は、スロットルバルブ９の実開度THと基準開度TH_idとの偏差として現れる。スロットルフィードバック制御器７８は、このようなウエストゲートバルブ８５等の基準品からの変化によらず、吸気フィードバック制御器７２によるスロットルバルブの制御位置を基準開度TH_idに維持するように、実開度THと基準開度TH_idとが一致するようにフィードバック補正値ΔWGを算出する。

定常判定部７９は、エンジンの運転状態が定常的であるか否かを判定し、運転状態が定常的でありかつその時の実開度THと基準開度TH_idとの偏差(TH-TH_id)が所定値以上である場合には、スロットルフィードバック制御器７８によって算出されるフィードバック補正値ΔWGを加算器７７に入力し、これ以外の場合には加算器７７に０を入力する。ここで、定常判定部７９では、エンジン回転数NE、トルク要求値TE、及びスロットルバルブの実開度THに基づいてエンジンの運転状態が定常的であるか否かを判定することが好ましい。より具体的には、定常判定部７９は、回転数の変化幅ΔNE、トルク要求値の変化幅ΔTE、及び実開度の変化幅ΔTHが全て所定値以下である場合にのみエンジンの運転状態は定常的であると判定し、それ以外の場合にはエンジンの運転状態は過渡的であると判定する。これにより、車両に搭載されているウエストゲートバルブ８５等が基準品から変化し、この変化が上述の偏差（TH-TH_id）の増加として現れた場合には、エンジンの運転状態が定常的であると判定されている期間内にはスロットルフィードバック制御器７８によって算出されるフィードバック補正値ΔWGがウエストゲートバルブ８５のアクチュエータ８７への入力に加えられる。また、エンジンの定常運転状態が所定時間にわたって継続し、ΔWGが所定の値に収束した場合には、この収束値ΔWG_convは、上述のように補正量算出部７５におけるマップの学習に用いられる。

図７は、これらスロットルフィードバック制御器７８及び定常判定部７９の機能を説明するためのタイムチャートである。図７には、時刻ｔ１において定常判定部７９によってエンジンの運転状態が定常的になったと判定されてから、その後時刻ｔ３において運転状態が過渡的になったと判定されるまでの間におけるスロットルバルブ及びウエストゲートバルブの開度の変化を示す図である。

時刻ｔ０〜ｔ１までの間では、定常判定部７９は、エンジンの運転状態は過渡的であると判定されている。したがって時刻ｔ０〜ｔ１の間では、スロットルフィードバック制御器７８の機能はオフとなる。すなわち、ウエストゲートバルブの開度は、基本開度算出部７４及び補正量算出部７５におけるマップを用いて制御される。またスロットルバルブの開度は、目標吸入空気量Gair_objを達成するように吸気フィードバック制御器７２によって制御される。この際、ウエストゲートバルブ等の基準品からの変化は、図７に示すようにスロットルバルブの実際の開度THと、基準開度TH_idとの偏差として現れる。

時刻ｔ１では、偏差（TH-TH_id）が所定値以上であり、かつ変化幅ΔTH、ΔNE、及びΔTEが所定値以下となったことに応じて、スロットルフィードバック制御器７８の機能がオンになる。これにより、時刻ｔ１以降、フィードバック補正値ΔWGだけウエストゲートバルブの開度が補正されるとともに、スロットルバルブの開度THも基準開度TH_idへ向けて変化する。この際、スロットルバルブの開度は、吸気フィードバック制御器７２によって制御されるため、目標吸入空気量Gair_objは達成されている。

その後時刻ｔ２では、エンジンの定常運転状態が継続することによって、スロットルバルブの開度THは概ね基準開度TH_idに収束し、フィードバック補正値ΔWGも概ね所定の値に収束する。

その後時刻ｔ３では、定常判定部７９は、エンジンの運転状態は過渡的になったと判定したことに応じて、補正量算出部７５は、この時のフィードバック補正値ΔWGをマップ値e_xxに加算することによって、マップ値e_xxの値を更新する（e_xx←e_xx+ΔWG）。したがってこれ以降は、学習されたマップ値e_xxを用いてウエストゲートバルブの開度を制御することにより、エンジンの運転状態が過渡的であっても、スロットルバルブの開度は概ね基準開度TH_idの近傍に制御されることとなる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限るものではない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

例えば、上記実施形態では、目標吸入空気量Gair_objに基づいてマップを検索することによりゲインの値を算出したが、本発明はこれに限らない。目標吸入空気量Gair_objの代わりに、実吸入空気量Gairを用いてもよい。

また、上述のようにスロットルバルブの実開度THと基準開度TH_idとの偏差、この偏差を用いて算出されるフィードバック補正値ΔWG、及びこの補正値ΔWGを用いて学習される補正値dWGは、ウエストゲートバルブやスロットルバルブ等が基準品から変化する程大きくなる。したがって、これら偏差や補正値ΔWG、dWGが所定値より大きくなった場合には、ウエストゲートバルブ等に異常が生じたと判定し、その旨を運転者や上位のＥＣＵに報知するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、排気流量可変機構としてウエストゲートバルブ８５を備えた過給機８が接続されたエンジン１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、ディーゼルエンジンに接続される過給機は、排気流量可変機構として、その開閉動作によってタービンホイールに流入する排気の入口面積を変更し、これによりタービンホイールに吹き付けられる排気の流量を変化させる可変ベーンを備えるものが用いられる場合が多い。本発明は、排気流量可変機構としてウエストゲートバルブの代わりにこのような可変ベーンを備えたものにも適用できる。

１…エンジン（内燃機関）
１１…吸気管（吸気通路）
１２…排気管（排気通路）
２…制御装置
６１…エアフローメータ（実吸入空気量取得手段）
６２…スロットルバルブ開度センサ（スロットルバルブ開度取得手段）
７…ＥＣＵ（目標吸入空気量算出手段、フィードバック制御手段、ゲイン設定手段、ウエストゲートバルブ制御手段）
７１…目標吸入空気量設定部（目標吸入空気量算出手段）
７２…吸気フィードバック制御器（フィードバック制御手段）
７３…ゲイン設定部（ゲイン設定手段）
７４…基本開度算出部（排気流量制御手段、基本値算出手段）
７５…補正量算出部（排気流量制御手段、第１補正値算出手段）
７６，７７…加算器（排気流量制御手段、目標値算出手段）
７８…スロットルフィードバック制御器（排気流量制御手段、第２補正値算出手段）
７９…定常判定部（排気流量制御手段）
８…過給機
８５…ウエストゲートバルブ（排気流量可変機構）
８６…バイパス通路
９…スロットルバルブ

Claims (4)

1. 吸気通路に開閉可能に設けられたスロットルバルブを備えた内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の実吸入空気量を検出又は推定する実吸入空気量取得手段と、
   前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関に対するトルク要求値に基づいて目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、
   前記実吸入空気量と前記目標吸入空気量とが一致するように１つ以上のゲインを用いたフィードバック制御則に従って前記スロットルバルブの開度を制御するフィードバック制御手段と、
   前記目標吸入空気量及び前記実吸入空気量の何れかと前記回転数とに応じてマップを検索することにより前記ゲインの値を決定するゲイン設定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の排気通路には、排気ガスのエネルギーを利用して吸気を加圧する過給機が設けられ、
   前記マップは、前記内燃機関の運転状態を前記過給機が駆動される過給領域と前記過給機が駆動されない非過給領域とに分けたとき、前記回転数及び前記目標吸入空気量によって特定される前記内燃機関の運転状態が前記過給領域に属する場合には、前記運転状態が前記非過給領域に属する場合よりもゲインの値が大きくなるように定められることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記フィードバック制御則は、比例項、微分項、及び積分項のうち積分項のみに前記目標吸入空気量を入力するＩ−ＰＤ制御則であり、
   前記ゲイン設定手段は、前記比例項のゲイン、前記微分項のゲイン、及び前記積分項のゲインの値をそれぞれ独立して設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記過給機は、内燃機関に吸入される空気を加圧するコンプレッサホイールと、当該コンプレッサホイールと連結され排気ガスが吹き付けられることで回転駆動するタービンホイールと、前記タービンホイールに吹き付けられる排気の流量を変化させる開閉可能な排気流量可変機構と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記スロットルバルブの実開度を検出又は推定するスロットルバルブ開度取得手段と、
   前記トルク要求値が略一定の状態の下で前記フィードバック制御手段によって前記スロットルバルブの開度を制御した結果、前記実開度が所定の基準開度からずれている場合には、前記フィードバック制御手段によって前記スロットルバルブの開度を制御しながら、前記実開度と前記基準開度とが一致するように前記排気流量可変機構の開度を制御する排気流量制御手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

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