JP2018084176A

JP2018084176A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2018084176A
Application number: JP2016226938A
Authority: JP
Inventors: 淳史倉内; Junji Kurauchi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2018-05-31
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Abstract

【課題】ウェイストゲート弁を駆動するための消費電力を可能な限り抑制し、ウェイストゲート弁の他の部材との当接による雑音の発生や劣化を防止でき、加速応答性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】本発明による内燃機関の制御装置は、ＷＧ弁（ウェイストゲート弁）１４を駆動するモータ３１を備え、内燃機関１の運転状態に応じてＷＧ弁１４の目標開度ＷＧＣＭＤを設定し（図５のステップ５）、モータ３１の通電を制御することによって、ＷＧ弁１４の弁開度ＷＧＯを制御する（図５）。内燃機関１の始動中又は目標開度ＷＧＣＭＤが全閉開度に設定された運転中には、モータ３１の通電デューティ比ＩｄｕｔｙをＷＧ弁１４を全閉位置に押付け可能な所定値ＩｄＳＴＲに制御し（ステップ４）、内燃機関１の停止状態では、ＷＧ弁１４を全閉位置に駆動した後にモータ３１の通電を停止する（ステップ１５、１３）。【選択図】図６

Description

本発明は、吸気を過給する過給機のタービンをバイパスするバイパス通路に設けられ、過給機による過給圧を調整するためのウェイストゲート弁を有する内燃機関の制御装置に関する。

従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、車両に駆動源として搭載されるとともに、電動のアクチュエータを有するウェイストゲート弁を備えている。この車両では、所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させるアイドルストップ制御が実行される。また、この制御装置では、内燃機関を自動停止させる際、燃料噴射弁からの燃料の供給を停止した後に、アクチュエータの通電によりウェイストゲート弁を閉弁させるとともに、自動停止中、再始動条件が成立するまで、ウェイストゲート弁の閉弁状態が保持される。

特開２０１４−２２７９５４号公報

上記の従来の制御装置のように、内燃機関の自動停止中、ウェイストゲート弁を閉弁状態に保持する場合には、その後に内燃機関が再始動される際の、内燃機関の振動の影響によるウェイストゲート弁の振動とそれによる不具合、例えばウェイストゲート弁がバイパス通路の内壁などに当接する（当たる）ことによる雑音の発生や弁体の劣化などを防止するために、アクチュエータの通電量を大きくし、ウェイストゲート弁を全閉位置に強く押し付けるのが通常である。しかし、その場合には、消費電力が増大するだけでなく、アクチュエータから電磁波ノイズが発生するおそれがある。

このような不具合を回避するために、例えば、自動停止中、ウェイストゲート弁を全閉位置よりも若干開き側に制御した場合には、内燃機関を再始動する際に、ウェイストゲート弁を全閉位置に駆動することが必要になるため、再始動後に急加速が要求される場合の過給圧の上昇が遅れてしまい、良好な加速応答性を得ることができない。

さらに、内燃機関とともに電動機を搭載したハイブリッド車両では、その駆動モードの１つとして、電動機のみを駆動源とする電動機駆動モードが選択される。この電動機駆動モードにおいて、上述したウェイストゲート弁の全閉位置からの開き制御を用いた場合には、走行する車両の振動の影響によって、ウェイストゲート弁が振動し、バイパス通路の内壁などに当接することによって、雑音が発生するおそれがある。電動機駆動モードでは特に、内燃機関が停止状態にあるため、雑音が比較的小さい場合でも、運転者や車両の周囲の者に聞こえやすく、商品性の低下が顕著になる。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ウェイストゲート弁を駆動するための消費電力を可能な限り抑制しながら、ウェイストゲート弁の他の部材との当接による雑音の発生やウェイストゲート弁の劣化を防止するとともに、加速応答性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本願の請求項１による発明は、吸気を過給する過給機（実施形態における（以下、本項において同じ）ターボチャージャ１２）と、過給機のタービン１２１をバイパスするバイパス通路１１に設けられ、過給機による過給圧を調整するためのウェイストゲート弁１４とを有する内燃機関の制御装置であって、ウェイストゲート弁１４を駆動する電動のアクチュエータ（モータ３１）と、内燃機関１の運転状態に応じてウェイストゲート弁１４の目標開度ＷＧＣＭＤを設定する目標開度設定手段（ＥＣＵ２０、図５のステップ５）と、アクチュエータの通電を制御することによって、ウェイストゲート弁１４の開度（弁開度ＷＧＯ）を制御する制御手段（ＥＣＵ２０、図５）と、を備え、制御手段は、内燃機関の始動中又は目標開度ＷＧＣＭＤが全閉開度に設定された運転状態では、アクチュエータの通電量（通電デューティ比Ｉｄｕｔｙ）をウェイストゲート弁１４を全閉位置に押付け可能な所定の通電量（所定値ＩｄＳＴＲ）に制御し（ステップ４）、内燃機関１の所定の停止状態（ＥＶモード、アイドルストップ）では、ウェイストゲート弁１４を全閉位置に駆動した後にアクチュエータの通電を停止する通電停止制御を実行すること（ステップ１５、１３）を特徴とする。

この構成によれば、アクチュエータの通電を制御することによって、ウェイストゲート弁の開度が制御される。また、内燃機関の始動中又はウェイストゲート弁の目標開度が全閉開度に設定された内燃機関の運転状態では、アクチュエータの通電量が、ウェイストゲート弁を全閉位置に押付け可能な所定の通電量に制御されることによって、ウェイストゲート弁は、全閉位置に押し付けられた状態で確実に保持される。これにより、始動中又は運転中の内燃機関の振動などの影響によってウェイストゲート弁が振動することがなくなり、その結果、ウェイストゲート弁の他の部材との当接、及びそれに起因する雑音の発生やウェイストゲート弁などの劣化を防止することができる。また、ウェイストゲート弁が全閉位置に保持されているため、その状態から急加速が要求された場合に、過給圧を速やかに上昇させることができ、良好な加速応答性を確保することができる。さらに、この場合のアクチュエータの所定の通電量を、ウェイストゲート弁を全閉位置に確実に押付け可能な最小限の通電量とすることによって、消費電力を最小限に抑制できる。

また、この構成によれば、内燃機関の所定の停止状態では、通電停止制御が実行されることによって、ウェイストゲート弁を全閉位置に駆動した後、アクチュエータの通電が停止される。停止状態では内燃機関は振動しないので、ウェイストゲート弁を全閉位置に駆動した後にアクチュエータの通電を停止しても、ウェイストゲート弁は全閉位置に保持される。したがって、内燃機関の停止状態においても、ウェイストゲート弁の他の部材との当接とそれに起因する雑音の発生及びウェイストゲート弁の劣化を防止できるとともに、その状態から急加速が要求された場合に、過給圧を速やかに上昇させ、良好な加速応答性を確保することができる。また、アクチュエータの通電が停止され、その間の消費電力は０になるので、上述した内燃機関の始動中などにおける消費電力の抑制とあいまって、消費電力を可能な限り抑制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関１は電動機（モータ６１）とともに車両Ｖに駆動源として搭載され、車両Ｖは、内燃機関１を停止し、電動機のみを駆動源とする電動機駆動モード（ＥＶモード）を有し、内燃機関１の所定の停止状態は、電動機駆動モードにおける停止状態であること（ステップ１２、１５）を特徴とする。

前述したように、電動機のみを駆動源とする電動機駆動モードでは、走行する車両の振動によってウェイストゲート弁が他の部材と当接する可能性があるとともに、内燃機関が停止されていることで、当接による雑音が聞こえやすいため、商品性が低下しやすい。この構成によれば、電動機駆動モードにおいて、前述した通電停止制御が実行されることによって、ウェイストゲート弁の当接による雑音の発生が防止されるので、上記の不具合を有効に回避し、商品性を向上させることができる。また、アクチュエータの通電が停止されることにより、電動機駆動モードにおいて特に問題とされる電磁波ノイズの発生を有効に防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、通電停止制御中、ウェイストゲート弁１４を全閉位置に駆動した後、アクチュエータの通電を停止する前に、ウェイストゲート弁１４の全閉位置を学習する全閉位置学習手段（ＥＣＵ２０、ステップ１５、１７、１３）をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、通電停止制御中、ウェイストゲート弁が全閉位置に駆動されたタイミングを利用して、ウェイストゲート弁の全閉位置が学習されるので、その学習頻度を高めることができる。また、内燃機関の停止状態から急加速が要求された場合に、直前に学習された全閉位置を用いてウェイストゲート弁の開度制御を行うことができ、過給圧の制御をより精度良く行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、ウェイストゲート弁１４の実際の開度（弁開度ＷＧＯ）を検出する実開度検出手段（弁開度センサ２３）をさらに備え、制御手段は、検出された実開度が目標開度ＷＧＣＭＤになるようにフィードバック制御によってアクチュエータの通電量を制御する（ステップ１０）とともに、ウェイストゲート弁１４の全閉位置からの開弁動作の開始直後には、フィードバック制御に代えてフィードフォワード制御により、アクチュエータの通電量をウェイストゲート弁１４を開弁する側の所定の最大値ＩｄＭＡＸに制御すること（ステップ９）を特徴とする。

この構成では、アクチュエータの通電量は、検出されたウェイストゲート弁の実開度が目標開度になるようにフィードバック制御によって制御される。このようにアクチュエータの通電量をフィードバック制御で制御する場合には、ウェイストゲート弁の実開度の検出信号の入力や、目標開度と実開度との偏差に応じたフィードバック補正項の算出、それに基づく駆動信号の出力などに時間を要するため、その分、ウェイストゲート弁の動作と過給圧の応答が遅れてしまう。

これに対し、この構成によれば、ウェイストゲート弁の全閉位置からの開弁動作の開始直後には、フィードバック制御に代えてフィードフォワード制御により、アクチュエータの通電量が、ウェイストゲート弁を開弁する側の所定の最大値に制御される。これにより、上述したフィードバック制御の場合の応答遅れがなくなり、ウェイストゲート弁がより速やかに開弁側に駆動され、開弁時間が短縮される。その結果、上昇した過給圧がより速やかに低下し、上限値を上回る過給圧のオーバーシュートが生じにくくなるので、その分、より大きな過給圧を目標とすることが可能になり、内燃機関の出力を高めることができる。

本発明を適用した内燃機関を含む車両の駆動装置の構成を模式的に示す図である。内燃機関の構成を模式的に示す図である。ウェイストゲート弁及びその駆動機構を模式的に示す図である。内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。ウェイストゲート弁の開度制御の処理を示すフローチャートである。図５の処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示すように、車両Ｖは、駆動源としての内燃機関（以下「エンジン」という）１と、駆動源及び発電機として機能する電動機（以下「モータ」という）６１を有するハイブリッド車両であり、エンジン１及び／又はモータ６１の駆動力を変速する変速機５２を備えている。

モータ６１は、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）６２に接続され、ＰＤＵ６２は高圧バッテリ６３に接続されている。モータ６１を正の駆動トルクで駆動するとき、すなわち高圧バッテリ６３から出力される電力でモータ６１を駆動するときには、高圧バッテリ６３から出力される電力は、ＰＤＵ６２を介してモータ６１に供給される。また、モータ６１を負の駆動トルクで駆動するとき、すなわちモータ６１を回生動作させるときには、モータ６１で発電される電力がＰＤＵ６２を介して高圧バッテリ６３に供給され、充電される。

ＰＤＵ６２は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０に接続されており、ＥＣＵ２０による制御の下、モータ６１の動作を制御するとともに、高圧バッテリ６３の充電及び放電を制御する。ＥＣＵ２０は、エンジン制御ＥＣＵとモータ制御ＥＣＵ（いずれも図示せず）を通信バスによって接続することによって構成されている。

変速機５２は、いわゆるデュアルクラッチ式のものであり、奇数段用クラッチ及び偶数段用クラッチ（いずれも図示せず）を介してエンジン１のクランク軸５１に連結され、エンジン１から伝達された駆動力を奇数変速段又は偶数変速段によって変速する。変速された駆動力は、変速機５２の出力軸５３、差動ギヤ機構５４及び駆動軸５５を介して、駆動輪５６に伝達され、それにより車両Ｖが駆動される。

以上の構成の車両Ｖの駆動装置は、その駆動モードとして、エンジン１のみを駆動源として車両Ｖを駆動するエンジン駆動モード（以下「ＥＮＧモード」という）と、変速機５２の２つのクラッチを遮断した状態で、モータ６１のみを駆動源として車両Ｖを駆動するモータ駆動モード（以下「ＥＶモード」という）と、エンジン１及びモータ６１の両方を駆動源として車両Ｖを駆動するハイブリッド駆動モード（以下「ＨＥＶモード」という）を有する。

また、ＥＮＧモードでは、所定の自動停止条件が成立したときに、エンジン１を自動的に停止させる（以下「アイドルストップ」という）とともに、この自動停止状態から所定の再始動条件が成立したときに、エンジン１を自動的に再始動させるアイドルストップ制御が行われる。上記の自動停止条件は、車両Ｖの速度が所定速度以下であること、アクセルペダル（図示せず）が踏み込まれていないこと、ブレーキペダル（図示せず）が踏み込まれていること、高圧バッテリ６３の残電荷量（ＳＯＣ）が所定量以上であること、エンジン１の冷却水の温度が所定温度以上であって、エンジン１の暖機が完了していることなどの条件が、すべて満たされたときに成立する。

図２に示すように、エンジン１は、例えば直列の４つの気筒６を有するとともに、気筒６の燃焼室（図示せず）内に燃料を直接、噴射する直噴エンジンである。各気筒６には、燃料噴射弁７、点火プラグ８、吸気弁及び排気弁（いずれも図示せず）が設けられている。

また、エンジン１は、吸気通路２、排気通路１０、及び過給機としてのターボチャージャ１２を備えている。吸気通路２はサージタンク４に接続され、サージタンク４は、吸気マニホルド５を介して各気筒６の燃焼室に接続されている。吸気通路２には、上流側から順に、ターボチャージャ１２の後述するコンプレッサ１２３、ターボチャージャ１２で加圧された空気を冷却するためのインタークーラ３、及びスロットル弁１３が設けられている。スロットル弁１３は、スロットル（ＴＨ）アクチュエータ１３ａによって駆動される。サージタンク４には、吸気圧ＰＢを検出する吸気圧センサ２１が設けられ、吸気通路２には、吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ２２が設けられている。

ターボチャージャ１２は、排気通路１０に設けられ、排気の運転エネルギにより回転駆動されるタービン１２１と、吸気通路２に設けられ、シャフト１２２を介してタービン１２１に連結されたコンプレッサ１２３を備えている。コンプレッサ１２３は、エンジン１に吸入される空気（吸気）を加圧し、過給を行う。吸気通路２には、コンプレッサ１２３をバイパスするバイパス通路１６が接続されており、バイパス通路１６には、バイパス通路１６を通過する空気の流量を調整するためのエアバイパス弁（以下「ＡＢ弁」という）１７が設けられている。

排気通路１０は、排気マニホルド９を介して各気筒６の燃焼室に接続されている。排気通路１０には、タービン１２１をバイパスするバイパス通路１１が接続されており、バイパス通路１１の下流側の接続部には、バイパス通路１１を通過する排気の流量を調整するためのウェイストゲート弁（以下「ＷＧ弁」という）１４が設けられている。また、図示しないが、エンジン１には、燃焼室から排気通路１０に排出された排気の一部を吸気通路２に還流させるための周知の排気還流（ＥＧＲ）装置が設けられている。

図３に示すように、ＷＧ弁１４を駆動する駆動機構３０は、アクチュエータとしてのモータ３１、ロッド３２、遮熱部材３３、及びＷＧ弁１４の弁体１５に連結されたリンク機構３４を備えている。モータ３１は例えばＤＣモータで構成されており、ＥＣＵ２０による制御の下、通電の向きに応じてモータ３１の正転／逆転が切り替えられ、通電のための駆動パルスのデューティ比（以下「通電デューティ比」という）Ｉｄｕｔｙに応じて、モータ３１のトルクが制御される。

また、図示しないが、モータ３１のロータには雌ねじが形成され、ロッド３２にはこの雌ねじに螺合する雄ねじが形成されている。この構成により、モータ３１の回転がロッド３２の直進運動に変換され、ロッド３２は、モータ３１の回転方向に応じて図３の右方又は左方に移動する。

リンク機構３４は、遮熱部材３３を介してロッド３２に連結された連結部材３４ａと、連結部材３４ａに順にピン結合された第１リンク材３４ｂ及び第２リンク材３４ｃを備えており、第２リンク材３４ｃは、回転軸３５に回転自在に支持されている。また、第２リンク材３４ｃには保持部材３６が一体に設けられ、この保持部材３６にＷＧ弁１４の弁体１５が一体に保持されている（図３（ｂ）参照）。

図３（ａ）は、ＷＧ弁１４の閉弁状態、すなわちＷＧ弁１４がバイパス通路１１を閉鎖している状態を示す。この閉弁状態から、モータ３１に所定の向きの電流が通電されると、それに応じてモータ３１が所定の方向に回転駆動され、そのロータに螺合するロッド３２が図３の矢印Ｂ方向に移動する。これに伴い、リンク機構３４の第２リンク材３４ｃとこれと一体の保持部材３６及び弁体１５が、回転軸３５を中心として矢印Ｃ方向に回動することにより、ＷＧ弁１４が開弁する。

この開弁状態から、モータ３１に上記と逆向きの電流が通電されると、モータ３１が逆方向に回転駆動され、ロッド３２が矢印Ｂと反対方向に移動し、それに伴い、リンク機構３４が上記と逆方向に動作し、第２リンク材３４ｃ、保持部材３６及び弁体１５が、矢印Ｃと反対方向に回動することにより、ＷＧ弁１４は閉弁状態に復帰する。以下、上記のようにＷＧ弁１４を開弁側に駆動するときの通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを「正」とし、ＷＧ弁１４を閉弁側に駆動するときの通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを「負」と定義する。

したがって、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが負の場合には、ＷＧ弁１４が全閉位置に向かって駆動されるとともに、その絶対値が大きいほど、閉弁時に弁体１５を弁座（図示せず）に押し付ける力はより大きくなる。また、モータ３１のロータがロッド３２に螺合しているため、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが０になり、モータ３１の回転が停止されると、ＷＧ弁１４は停止時の開度に保たれる。

また、ロッド３２の弁体１５と反対側の端部には、弁開度センサ２３が設けられている。弁開度センサ２３は、ロッド３２の軸線方向（矢印Ｂ方向）の位置を検出することによって、ＷＧ弁１４の開度（以下「検出開度」という）ＷＧＡを検出する。ＡＢ弁１７の駆動機構（図示せず）も同様に構成されており、この駆動機構は、ＡＢ弁１７を開閉駆動するためのモータや、ＡＢ弁１７の開度を検出するための弁開度センサを備えている。

図４は、エンジン１の制御装置の構成を示す。ＥＣＵ２０には、前述した吸気圧センサ２１、吸入空気流量センサ２２及び弁開度センサ２３の他、エンジン１の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを検出する回転数センサ２４、車両Ｖのアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出するアクセル開度センサ２５や、エンジン１の冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出する水温センサ２６などが接続されており、それらの検出信号が入力される。ＥＣＵ２０の出力側には、燃料噴射弁７、点火プラグ８、ＴＨアクチュエータ１３ａ、ＷＧ弁１４（モータ３１）、及びＡＢ弁１７（モータ）が接続されている。

ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入力インターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されており、上述した各種のセンサ２１〜２６の検出信号などに応じて、前述した車両Ｖの駆動モード（ＥＮＧモード、ＨＥＶモード又はＥＶモード）を決定するとともに、決定した駆動モードに応じてエンジン１及びモータ６１を制御する。ＥＮＧモードでは、前述したアイドルストップ制御が実行される。

また、上記のエンジン制御として、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態（主としてエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤ）に応じて、燃料噴射弁７による燃料噴射制御、点火プラグ８による点火制御、スロットル弁１３による吸入空気量制御、及びＷＧ弁１４による過給圧制御などを行う。要求トルクＴＲＱＤは、主としてアクセル開度ＡＰに応じ、アクセル開度ＡＰが増加するほど、より大きくなるように算出される。なお、実施形態では、ＥＣＵ２０が、目標開度設定手段、制御手段及び全閉位置学習手段に相当する。

上記の過給圧制御では、エンジン１の運転状態などに応じて、ＷＧ弁１４の目標開度ＷＧＣＭＤが設定されるとともに、弁開度センサ２３で検出された開度が目標開度ＷＧＣＭＤに一致するように、モータ３１の通電制御が行われる。このため、ＷＧ弁１４の実際の開度を目標開度ＷＧＣＭＤに正確に一致させ、所望の過給圧を精度良く得るためには、弁開度センサ２３で検出される開度の精度を高めることが必要である。

一方、弁開度センサ２３は、前述したように、ＷＧ弁１４の弁体１５の開度を直接、検出するのではなく、駆動機構３０を介して弁体１５に連結されたロッド３２の軸線方向の位置を介して、検出開度ＷＧＡを間接的に得るように構成されている。このため、弁開度センサ２３で検出される検出開度ＷＧＡには、駆動機構３０の構成部品の摩耗などによる経年的誤差や、駆動機構３０の構成部品及びロッド３２などの温度に依存する温度依存誤差などの、様々な要因による多くの種類の誤差が含まれる。

このような誤差をできるだけ排除するために、本実施形態では、ＷＧ弁１４の全閉位置学習が適時に行われる。具体的には、弁体１５が全閉位置に到達したときに弁開度センサ２３で検出された検出開度ＷＧＡを全閉開度学習値ＷＧＦＣとして学習し、記憶するとともに、その後に弁開度センサ２３で検出された検出開度ＷＧＡから全閉開度学習値ＷＧＦＣを減算した値を、そのときのＷＧ弁１４の開度（以下「弁開度」という）ＷＧＯとして算出する。後述するＷＧ弁１４の開度制御では、以上のように学習補正された弁開度ＷＧＯが用いられる。

なお、上記のＷＧ弁１４の全閉位置学習は、イグニッションスイッチがオンされた直後に低温時学習として実行され、エンジン１の運転中（ＥＮＧモード）に、ＷＧ弁１４が全閉位置に制御されたタイミングにおいて運転時学習として実行される他、後述するように、エンジン１の停止状態（ＥＶモード及びアイドルストップ中）において、停止時学習として実行される。

図５は、ＷＧ弁１４の開度制御を実行する処理のフローチャートである。本処理は、ＥＣＵ２０において、所定時間ごとに繰り返し実行される。

本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ＥＮＧモードフラグＦ＿ＥＮＧが「１」であるか否かを判別する。この答えがＹＥＳで、車両Ｖの現在の駆動モードがＥＮＧモードのときには、エンジン１が始動中であるか否かを判定する（ステップ２）。この判定では、エンジン１の始動動作の開始後、エンジン回転数ＮＥが所定のアイドル回転数（立上がり回転数）に達していないときに、始動中であると判定される。

このステップ２の答えがＹＥＳで、エンジン１が始動中のときには、ＷＧ弁１４の目標開度ＷＧＣＭＤを０に設定する（ステップ３）とともに、モータ３１の通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを値０よりも若干小さい負の所定値ＩｄＳＴＲ（例えば−５％）に設定し（ステップ４）、本処理を終了する。これにより、エンジン１の始動中、ＷＧ弁１４は、その弁体１５が弁座に比較的小さな力で押し付けられた状態で、閉弁位置に保持される。

一方、エンジン１が始動中でないときには、ステップ５において、ＷＧ弁１４の目標開度ＷＧＣＭＤを設定する。この目標開度ＷＧＣＭＤの設定は、エンジン１の運転状態、例えば要求トルクＴＲＱＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって行われる。次に、設定した目標開度ＷＧＣＭＤが０であるか否かを判別し（ステップ６）、その答えがＹＥＳのときには、前記ステップ４を実行した後、本処理を終了する。このように、エンジン１の始動後の運転状態において、目標開度ＷＧＣＭＤが０に設定されているときには、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは、始動中と同様、所定値ＩｄＳＴＲに設定される。

前記ステップ６の答えがＮＯで、目標開度ＷＧＣＭＤが０でないときには、前回の目標開度ＷＧＣＭＤＺが０であるか否かを判別する（ステップ７）。この答えがＹＥＳのとき、すなわち今回の処理サイクルがＷＧ弁１４を全閉位置から開弁させる最初のタイミングに相当するときには、目標開度ＷＧＣＭＤが所定のしきい値ＷＧＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ８）。

この答えがＹＥＳで、目標開度ＷＧＣＭＤが比較的大きいときには、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを所定の正の最大値ＩｄＭＡＸ（例えば１００％）に設定し（ステップ９）、本処理を終了する。このように、ＷＧ弁１４を全閉位置から比較的大きな目標開度ＷＧＣＭＤに向かって開弁するときには、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは、後述する通常のフィードバック制御によらず、フィードフォワード制御によって所定の最大値ＩｄＭＡＸに設定される。

前記ステップ８の答えがＮＯで、目標開度ＷＧＣＭＤが比較的小さいとき、又は前記ステップ７の答えがＮＯで、ＷＧ弁１４を全閉位置から開弁させる最初のタイミングでないときには、ステップ１０において通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを算出し、本処理を終了する。この通電デューティ比Ｉｄｕｔｙの算出は、前述したようにして算出されたＷＧ弁１４の弁開度ＷＧＯが目標開度ＷＧＣＭＤになるようにフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）によって、行われる。

一方、前記ステップ１の答えがＮＯで、ＥＮＧモードでないときには、目標開度ＷＧＣＭＤを０に設定する（ステップ１１）。次に、ＥＶモードフラグＦ＿ＥＶ又はアイドルストップフラグＦ＿ＩＳが「１」であるか否かを判別する（ステップ１２）。この答えがＮＯで、車両Ｖの駆動モードがＥＶモードではなく、またアイドルストップ中でもないとき、例えばイグニッションスイッチをオフにした車両Ｖの停止状態のときには、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを０に設定し（ステップ１３）、本処理を終了する。

上記ステップ１２の答えがＹＥＳで、ＥＶモード又はアイドルストップ中のときには、学習完了フラグＦ＿ＬＲＮＤＮが「１」であるか否かを判別する（ステップ１４）。後述するように、この学習完了フラグＦ＿ＬＲＮＤＮは、ＥＶモード又はアイドルストップ中に実行されるＷＧ弁１４の全閉位置学習が完了したときに「１」にセットされるものである。このステップ１４の答えがＮＯで、全閉位置学習が完了していないときには、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを値０よりもかなり小さい（絶対値が大きい）負の学習用所定値ＩｄＬＲＮ（例えば−５０％）に設定する（ステップ１５）。これにより、ＷＧ弁１４は、弁体１５が弁座に強く押し付けられた状態で、閉弁位置に確実に保持される。

次に、上記のように通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを学習用所定値ＩｄＬＲＮに設定した後、所定時間が経過したか否かを判別し（ステップ１６）、経過していないときには、そのまま本処理を終了する。所定時間が経過したときには、ＷＧ弁１４の閉弁位置を学習する（ステップ１７）とともに、学習が完了したことを表すために、学習完了フラグＦ＿ＬＲＮＤＮを「１」にセットし（ステップ１８）、本処理を終了する。

上記ステップ１８が実行された後には、前記ステップ１４の答えがＹＥＳになり、その場合には、前記ステップ１３に進み、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを０に設定する。以上のように、ＥＶモード又はアイドルストップに移行したときには、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを学習用所定値ＩｄＬＲＮに設定することにより、ＷＧ弁１４が全閉位置に強制的に駆動され、全閉位置の学習が行われるとともに、学習が完了した以降は、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが０に制御され、モータ３１の通電が停止される。

次に、図６を参照しながら、上述した図５のＷＧ弁１４の開度制御によって得られる動作例について説明する。図６（ａ）〜（ｄ）にはそれぞれ、車両Ｖの駆動モードを含む運転状態、エンジン回転数ＮＥ、ＷＧ弁１４の弁開度ＷＧＯ、及び通電デューティ比Ｉｄｕｔｙの推移が示されている。

車両Ｖが停止した状態から、時刻ｔ１においてイグニッションスイッチ及びスタータスイッチがオンされると、エンジン１の始動が開始され、ＥＮＧモードに移行する。この始動中には、目標開度ＷＧＣＭＤが０に設定される（図５のステップ３）とともに、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが負の所定値ＩｄＳＴＲに設定され（ステップ４）、弁開度ＷＧＯは全閉位置に維持される。その後、エンジン１の始動が終了するとともに、エンジン回転数ＮＥの上昇に伴ってターボチャージャ１２による過給が行われる。この場合、エンジン１の負荷が低く、目標開度ＷＧＣＭＤが０である限り（ステップ６：ＹＥＳ）、始動中と同様、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは所定値ＩｄＳＴＲに設定され、弁開度ＷＧＯは全閉位置に維持される（ｔ１〜ｔ２）。

時刻ｔ２では、過給圧を低下させるために、ＷＧ弁１４の開弁動作が開始される。この例では、設定された目標開度ＷＧＣＭＤが大きく、しきい値ＷＧＲＥＦ以上である（ステップ８：ＹＥＳ）ため、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは所定の最大値ＩｄＭＡＸに設定される（ステップ９）。その後の過給運転中及び時刻ｔ３からのフューエルカット（Ｆ／Ｃ）運転中は、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは、弁開度ＷＧＯが目標開度ＷＧＣＭＤになるようにフィードバック制御によって算出される（ｔ２〜ｔ４）。

時刻ｔ４においてＥＶモードに移行すると、目標開度ＷＧＣＭＤが０に設定される（ステップ１１）とともに、その移行直後において、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを学習用所定値ＩｄＬＲＮに設定した（ステップ１５）状態で、ＷＧ弁１４の全閉位置学習が行われる（ステップ１７）。時刻ｔ５で全閉位置学習が完了すると、それ以降、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは０に設定され（ステップ１３）、モータ３１の通電が停止される（ｔ５〜ｔ６）。

その後、時刻ｔ６においてＥＶモードからＥＮＧモードに移行する。このＥＮＧモードでは、その全体にわたって、目標開度ＷＧＣＭＤが０に設定され、ＷＧ弁１４の開弁が行われないため、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは所定値ＩｄＳＴＲに設定され、弁開度ＷＧＯは全閉位置に維持される（ｔ６〜ｔ７）。

時刻ｔ７では、アイドルストップ（Ｉ／Ｓ）が開始される。このアイドルストップ中の動作は、ＥＶモードと同じであり、その移行直後に、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを学習用所定値ＩｄＬＲＮに設定した状態で、ＷＧ弁１４の全閉位置学習が行われ、その完了（ｔ８）以降、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが０に設定され、モータ３１の通電が停止される（ｔ８〜ｔ９）。その後、時刻ｔ９においてイグニッションスイッチがオフされることで、車両Ｖが停止状態になり、それまでのＷＧ弁１４の全閉状態とモータ３１の通電停止状態が維持される。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン１の始動中又はＷＧ弁１４の目標開度ＷＧＣＭＤが０であるエンジン１の運転中には、モータ３１の通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが、値０よりも若干小さい負の所定値ＩｄＳＴＲに設定されることによって、ＷＧ弁１４は、その弁体１５が弁座に比較的小さな力で押し付けられた状態で、全閉位置に確実に保持される。これにより、始動中又は運転中のエンジン１の振動などの影響によって、ＷＧ弁１４が振動することがなくなり、その弁体１５の弁座との当接、及びそれに起因する雑音の発生や弁体１５などの劣化を防止することができる。また、その状態から急加速が要求された場合に、過給圧を速やかに上昇させることができ、良好な加速応答性を確保することができる。また、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが値０に近い小さい値に設定されるので、消費電力を抑制することができる。

また、エンジン１が停止されるＥＶモード又はアイドルストップ中においては、その移行直後にＷＧ弁１４を全閉位置に駆動した後、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを０に設定し、モータ３１の通電を停止する通電停止制御が実行される。停止状態ではエンジン１が振動しないので、ＷＧ弁１４の全閉位置への駆動後にモータ３１の通電を停止しても、ＷＧ弁１４は全閉位置に保持される。したがって、ＥＶモード中及びアイドルストップ中においても、ＷＧ弁１４の振動が防止され、弁体１５の弁座との当接による雑音の発生及び弁体１５などの劣化を防止できるとともに、その状態から急加速が要求された場合に、過給圧を速やかに上昇させ、良好な加速応答性を確保することができる。また、モータ３１の通電が停止され、その間の消費電力は０になるので、上述したエンジン１の始動中などにおける消費電力の抑制とあいまって、消費電力を最小限に抑制することができる。

また、ＥＶモードの場合には特に、走行する車両Ｖの振動によってＷＧ弁１４が振動し、弁体１５が弁座に当接する可能性がある一方、エンジン１が停止されていることで、当接による雑音が聞こえやすいため、商品性が低下しやすい。実施形態では、ＥＶモードにおいて上記の通電停止制御が実行されることによって、弁体１５の当接による雑音の発生が防止されるので、上記の不具合を有効に回避し、商品性を向上させることができる。また、モータ３１の通電が停止されることにより、ＥＶモードにおいて特に問題とされる電磁波ノイズの発生を有効に防止することができる。

また、ＥＶモード及びアイドルストップ中において、ＷＧ弁１４が全閉位置に駆動された後に、ＷＧ弁１４の全閉位置学習が行われるので、その学習頻度を高めることができる。また、エンジン１の停止状態から急加速が要求された場合に、直前に学習された全閉位置を用いてウェイストゲート弁の開度制御を行うことができ、過給圧の制御を精度良く行うことができる。

また、ＷＧ弁１４の全閉位置からの開弁動作の開始直後には、フィードフォワード制御により、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが最大値ＩｄＭＡＸに制御される。これにより、フィードバック制御を行った場合の応答遅れがなくなり、ＷＧ弁１４がより速やかに開弁側に駆動され、開弁時間が短縮される。その結果、上昇した過給圧がより速やかに低下し、上限値を上回る過給圧のオーバーシュートが生じにくくなるので、その分、より大きな過給圧を目標とすることが可能になり、エンジン１の出力を高めることができる。また、このフィードフォワード制御を、目標開度ＷＧＣＭＤがしきい値ＷＧＲＥＦ以上であるときに実行するので、ＷＧ弁１４の開弁動作が高い応答性で要求される場合を対象として、上記の効果を有効に得ることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、ＷＧ弁１４を駆動する駆動機構３０が、アクチュエータとしてのモータ３１や、モータ３１の回転をロッド３２の直進運動に変換する機構、ロッド３２の往復動に従って弁体１５を開閉するリンク機構３４などで構成されているが、駆動機構の基本構成及び細部の構成は、ウェイストゲート弁を電気的に駆動するものである限り、任意である。例えば、アクチュエータとして、実施形態の回転型モータに代えて、直動型モータや電磁アクチュエータなどを用いてもよい。

また、実施形態では、ＷＧ弁１４を全閉位置から開弁する際に通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを最大値ＩｄＭＡＸに設定するフィードフォワード制御を、開弁動作の開始時に１回のみ行っているが、これを複数回、行ってもよいことはもちろんである。

さらに、実施形態は、ハイブリッド車両に電動機とともに搭載されたエンジンの例であるが、本発明は、これに限らず、電動機を有しない車両用のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１エンジン（内燃機関）
１１バイパス通路
１２ターボチャージャ（過給機）
１２１タービン
１４ＷＧ弁（ウェイストゲート弁）
２０ＥＣＵ（目標開度設定手段、制御手段、全閉位置学習手段）
２３弁開度センサ（実開度検出手段）
３１モータ（アクチュエータ）
６１モータ（電動機）
ＷＧＣＭＤ目標開度（ウェイストゲート弁の目標開度）
ＷＧＯＷＧ開度（ウェイストゲート弁の開度）
Ｉｄｕｔｙ通電デューティ比（アクチュエータの通電量）
ＩｄＳＴＲ所定値（所定の通電量）
Ｖ車両
ＩｄＭＡＸ最大値（通電量の所定の最大値）

Claims

吸気を過給する過給機と、当該過給機のタービンをバイパスするバイパス通路に設けられ、前記過給機による過給圧を調整するためのウェイストゲート弁とを有する内燃機関の制御装置であって、
前記ウェイストゲート弁を駆動する電動のアクチュエータと、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記ウェイストゲート弁の目標開度を設定する目標開度設定手段と、
当該アクチュエータの通電を制御することによって、前記ウェイストゲート弁の開度を制御する制御手段と、を備え、
当該制御手段は、前記内燃機関の始動中又は前記目標開度が全閉開度に設定された運転状態では、前記アクチュエータの通電量を前記ウェイストゲート弁を全閉位置に押付け可能な所定の通電量に制御し、前記内燃機関の所定の停止状態では、前記ウェイストゲート弁を全閉位置に駆動した後に前記アクチュエータの通電を停止する通電停止制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記内燃機関は電動機とともに車両に駆動源として搭載され、当該車両は、前記内燃機関を停止し、前記電動機のみを駆動源とする電動機駆動モードを有し、
前記内燃機関の所定の停止状態は、前記電動機駆動モードにおける停止状態であ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。
前記通電停止制御中、前記ウェイストゲート弁を全閉位置に駆動した後、前記アクチュエータの通電を停止する前に、前記ウェイストゲート弁の全閉位置を学習する全閉位置学習手段をさらに備え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。
前記ウェイストゲート弁の実際の開度を検出する実開度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出された実開度が前記目標開度になるようにフィードバック制御によって前記アクチュエータの通電量を制御するとともに、前記ウェイストゲート弁の全閉位置からの開弁動作の開始直後には、前記フィードバック制御に代えてフィードフォワード制御により、前記アクチュエータの通電量を前記ウェイストゲート弁を開弁する側の所定の最大値に制御することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。