JP2018096223A - ウェイストゲート弁の全閉位置学習装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェイストゲート弁を含むデバイス温度の変化に依存する誤差を適切に反映させながら、ウェイストゲート弁の全閉位置をより精度良く学習することができるウェイストゲート弁の全閉位置学習装置を提供する。
【解決手段】本発明によるウェイストゲート弁（ＷＧ弁）の全閉位置学習装置では、ＷＧ弁１４を駆動する駆動機構３０を構成するロッド３２の位置を介して、ＷＧ弁１４の開度ＷＧＡが検出される。ＷＧ弁１４が全閉位置に制御された状態で検出された検出開度ＷＧＡを、ＷＧ弁１４の全閉位置ＷＧＬＲＮとして学習する。また、ＷＧ弁１４及び駆動機構３０の温度であるデバイス温度が低下するような所定の温度低下状態では、検出開度ＷＧＡが開き側に変化していることを条件として、全閉位置の学習及び更新を許可する（図５のステップ１１〜１３）。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関において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の全閉位置を学習するウェイストゲート弁の全閉位置学習装置に関する。

従来のこの種の学習装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。ウェイストゲート弁は、車両に搭載された内燃機関に設けられたものである。この学習装置では、所定の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中において、その初期に１回、ウェイストゲート弁の全閉位置学習が実行される。

特開２０１５−４５２９７号公報

ウェイストゲート弁は、内燃機関の燃焼運転状態では、高温の排気（燃焼ガス）の流れを全閉時には遮断し、開弁時には許容するように構成されるため、ウェイストゲート弁及びそれに連結された周辺部材の温度（以下「デバイス温度」という）は、排気温度とほぼ等しくなる。一方、アイドルストップが開始されると、燃焼ガスが排出されなくなるため、時間の経過とともに、デバイス温度が低下し、それに伴ってウェイストゲート弁及び周辺部材が熱収縮する結果、ウェイストゲート弁の全閉位置が変化し、誤差が生じる。

これに対し、上述した従来の学習装置では、ウェイストゲート弁の全閉位置学習がアイドルストップの初期に１回のみ実行されるため、アイドルストップ期間が比較的長い場合には、デバイス温度の低下に応じた全閉位置の変化（誤差）が学習結果に反映されず、学習精度が低下してしまう。

このようなデバイス温度に依存する全閉位置の誤差は、アイドルストップ中に限らず、内燃機関又は車両の他の運転モードにおいても生じ得る。例えば、内燃機関とともに電動機を駆動源として搭載したハイブリッド車両において、内燃機関のみによる駆動モード（以下「機関駆動モード」という）から電動機のみによる駆動モード（以下「電動機駆動モード」という）に移行した場合には、電動機駆動モードにおいて、デバイス温度の低下に伴う全閉位置の誤差が同様に生じる。逆に、アイドルストップ又は電動機駆動モードから機関駆動モードに移行した場合には、機関駆動モードにおいて、デバイス温度の上昇に伴う全閉位置の誤差が生じ得る。これに対し、従来の学習装置では、全閉位置学習がアイドルストップ中に限定して実行されるので、電動機駆動モードや機関駆動モードなどにおけるデバイス温度に依存する全閉位置の誤差を学習することができない。

本発明は、こ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含むデバイス温度の変化に依存する誤差を適切に反映させながら、ウェイストゲート弁の全閉位置をより精度良く学習することができるウェイストゲート弁の全閉位置学習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、車両Ｖに搭載された内燃機関１の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）のタービン１２１をバイパスするバイパス通路１１に設けられるとともに、電動のアクチュエータ（モータ３１）を駆動源とする駆動機構３０によって駆動され、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の全閉位置を学習するウェイストゲート弁の全閉位置学習装置であって、駆動機構３０を構成する構成部材（ロッド３２）の位置を介してウェイストゲート弁１４の開度（検出開度ＷＧＡ）を検出する開度検出手段（弁開度センサ２３）と、アクチュエータを駆動し、ウェイストゲート弁１４を全閉位置に制御する全閉制御手段（ＥＣＵ２０、図５のステップ２、図６のステップ２２）と、ウェイストゲート弁１４が全閉位置に制御された状態で開度検出手段により検出された開度を、ウェイストゲート弁１４の全閉位置（全閉開度学習値ＷＧＦＣ）として学習する学習手段（ＥＣＵ２０、図５のステップ７、１３、図６のステップ２７、３３）と、ウェイストゲート弁１４及び駆動機構３０の温度であるデバイス温度が低下するような所定の温度低下状態において、検出された開度が開き側に変化していることを条件として、学習手段による全閉位置の学習及び更新を許可する学習更新許可手段（ＥＣＵ２０、図５のステップ１１〜１３）と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、ウェイストゲート弁は、アクチュエータを駆動源とする駆動機構によって駆動され、ウェイストゲート弁の開度は、駆動機構を構成する構成部材の位置を介して検出される。ウェイストゲート弁の全閉位置を学習する際には、アクチュエータを駆動し、ウェイストゲート弁を全閉位置に制御した状態で検出された検出開度が、ウェイストゲート弁の全閉位置として学習される。この全閉位置の学習及び更新は、ウェイストゲート弁及び駆動機構の温度であるデバイス温度が低下するような所定の温度低下状態では、検出された開度が開き側に変化していることを条件として許可される。

上記の温度低下状態では、デバイス温度が低下するのに伴い、駆動機構が熱収縮するとともに、ウェイストゲート弁の開度が駆動機構の構成部材の位置を介して検出されるため、ウェイストゲート弁の検出開度は、通常、開き側に変化し、閉じ側には変化しないという特性を有する。したがって、この温度低下状態において、ウェイストゲート弁の全閉位置の学習及び更新を、検出開度が開き側に変化していることを条件として許可することによって、上記の特性に合致しない検出結果を有効に排除でき、それにより、デバイス温度の低下に伴う誤差を適切に反映させながら、ウェイストゲート弁の全閉位置を精度良く学習し更新することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のウェイストゲート弁の全閉位置学習装置において、車両Ｖは、内燃機関１とともに搭載された電動機（モータ６１）を備え、内燃機関１を停止した状態で、電動機によって駆動される電動機駆動モード（ＥＶモード）を有し、所定の温度低下状態は、電動機駆動モードにおける内燃機関１の停止状態であることを特徴とする。

電動機駆動モードでは、車両が電動機によって駆動される一方、内燃機関が停止され、高温の燃焼ガスが発生しないため、デバイス温度が低下する。したがって、この電動機駆動モードにおける内燃機関の停止状態を所定の温度低下状態とし、電動機駆動モードにおいて、ウェイストゲート弁の全閉位置の学習及び更新を、検出開度が開き側に変化していることを条件として許可することによって、前述した請求項１の利点を得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載のウェイストゲート弁の全閉位置学習装置において、内燃機関１は、所定の停止条件が成立したときに自動停止されるように構成され、所定の温度低下状態は、内燃機関１の自動停止状態であることを特徴とする。

内燃機関の自動停止状態では、内燃機関が停止され、デバイス温度が低下する。したがって、この内燃機関の自動停止状態を所定の温度低下状態とし、自動停止状態において、ウェイストゲート弁の全閉位置の学習及び更新を、検出開度が開き側に変化していることを条件として許可することによって、請求項１の利点を得ることができる。

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ウェイストゲート弁の全閉位置学習装置において、学習更新許可手段は、デバイス温度が上昇するような所定の温度上昇状態では、検出された開度が閉じ側に変化していることを条件として、学習手段による全閉位置の学習及び更新を許可すること（図６のステップ３１〜３３）を特徴とする。

上記の温度上昇状態では、温度低下状態とは逆に、デバイス温度が上昇するのに伴い、駆動機構の構成部材が熱膨張することによって、ウェイストゲート弁の検出開度は、通常、閉じ側に変化し、開き側には変化しないという特性を有する。したがって、この温度上昇状態において、ウェイストゲート弁の全閉位置の学習及び更新を、検出開度が閉じ側に変化していることを条件として許可することによって、上記の特性に合致しない検出結果を排除でき、それにより、デバイス温度の上昇に伴う誤差を適切に反映させながら、ウェイストゲート弁の全閉位置をさらに精度良く学習し更新することができる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載のウェイストゲート弁の全閉位置学習装置において、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）をさらに備え、所定の温度上昇状態は、所定の温度低下状態の後に目標開度ＷＧＣＭＤが全閉開度に設定された状態で運転される内燃機関１の運転状態であることを特徴とする。

上記の温度低下状態から内燃機関が運転された場合には、高温の燃焼ガスが排出され、ウェイストゲート弁が設けられたバイパス通路に供給されるため、デバイス温度が上昇する。したがって、温度低下状態の後に目標開度が全閉開度に設定された状態で運転される内燃機関の運転状態を、所定の温度上昇状態とし、この運転状態において、ウェイストゲート弁の全閉位置の学習及び更新を、検出開度が閉じ側に変化していることを条件として許可することによって、前述した請求項４の利点を得ることができる。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のウェイストゲート弁の全閉位置学習装置において、全閉制御手段は、所定の温度低下状態又は所定の温度上昇状態では、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１を全閉位置に押付け可能な所定の通電量（学習用所定値ＩｄＬＲＮ）に制御すること（図５のステップ２、図６のステップ２２）を特徴とする。

この構成によれば、上述した温度低下状態又は温度上昇状態では、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。これにより、ウェイストゲート弁を全閉位置に確実に押し付けた状態で、全閉位置の学習を良好に行うことができる。また、この所定の通電量を、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で、アクチュエータの消費電力を最小限に抑制することができる。

さらに、この学習中、ウェイストゲート弁が全閉位置に押し付けられることで、内燃機関や車両の振動の影響によるウェイストゲート弁の振動が防止され、ウェイストゲート弁の他の部材との当接に起因する雑音の発生や劣化を防止できる。また、ウェイストゲート弁が全閉位置に保持されるため、その学習中に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。

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。 ＥＶモードにおいて又はアイドルストップ中に実行されるウェイストゲート弁の全閉位置の停止時学習処理を示すフローチャートである。 ＥＮＧモードにおいて実行されるウェイストゲート弁の全閉位置の運転時学習処理を示すフローチャートである。 図５及び図６の処理など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のみによって車両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のみによって車両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の両方によって車両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。

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。この検出開度ＷＧＡは、全閉位置を基準（＝０）とし、それよりも開き側が正値で表される。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。

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。

また、上記の過給圧制御では、エンジン１の運転状態に応じて、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、弁体１５に連結された駆動機構３０のロッド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、ＷＧ弁１４及び駆動機構３０の構成部材の温度（以下「デバイス温度」という）などに依存する温度依存誤差や、駆動機構３０の構成部材の摩耗などによる経年的誤差などの、様々な要因による多くの種類の誤差が含まれる。

このうち、特に温度依存誤差については、デバイス温度が低下した場合には、特に駆動機構３０の第１及び第２リンク材３４ｂ、３４ｃや保持部材３６が、熱収縮するとともに回転軸３５を中心として回動することによって、ロッド３２が図２の右方に引き寄せられる結果、検出開度ＷＧＡが開き側に変化し、デバイス温度が上昇した場合には、逆の作用によって、検出開度ＷＧＡが閉じ側に変化するという特性を示す。

本実施形態では、特にこのような温度依存誤差を反映させるために、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。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おける低温時学習や、エンジン１の運転中（ＥＮＧモード）、ＷＧ弁１４が全閉位置に制御されたタイミングにおける通常制御時学習として実行される。また、後述するように、エンジン１の停止状態（ＥＶモード又はアイドルストップ中）において、停止時学習が実行されるとともに、目標開度ＷＧＣＭＤが全閉開度に設定されたエンジン１の所定の運転状態において、運転時学習が実行される。

実施形態では、これらの全閉位置学習の処理がＥＣＵ２０によって実行され、ＥＣＵ２０が、全閉制御手段、学習手段、学習更新許可手段及び目標開度設定手段に相当する。

図５は、エンジン１の停止状態においてＷＧ弁１４の全閉位置を学習する停止時学習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、エンジン１の停止状態フラグＦ＿ＮＣが「１」であるか否かを判別する。この停止状態フラグＦ＿ＮＣは、エンジン１が停止されるＥＶモード中又はアイドルストップ中に「１」にセットされるものである。このステップ１の答えがＹＥＳで、ＥＶモード中又はアイドルストップ中のときには、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学習用所定値ＩｄＬＲＮ（例えば−５％）に設定する（ステップ２）。

次に、停止状態フラグＦ＿ＮＣの前回値Ｆ＿ＮＣＺが「１」であるか否かを判別する（ステップ３）。この答えがＮＯで、今回の処理サイクルがＥＶモード又はアイドルストップに移行した最初のタイミングに相当するときには、初回学習完了フラグＦ＿ＬＥＮＤ１を「０」にセットし（ステップ４）、ステップ６に進む。また、前記ステップ３の答えがＹＥＳのときには、初回学習完了フラグＦ＿ＬＥＮＤ１が「１」であるか否かを判別し（ステップ５）、その答えがＮＯのときにも、ステップ６に進む。

このステップ６では、例えば弁開度センサ２３の検出開度ＷＧＡの変化量に基づいて、ＷＧ弁１４が全閉位置に到達したか否かを判定し、その答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ＷＧ弁１４が全閉位置に到達したと判定されたときには、全閉開度学習値ＷＧＦＣをそのときの検出開度ＷＧＡに設定し（ステップ７）、全閉位置の初回学習を完了する。次に、初回学習完了フラグＦ＿ＬＥＮＤ１を「１」にセットする（ステップ８）とともに、アップカウント式の学習タイマの値（学習タイマ値）ＴＭ＿ＬＲＮ１を０にリセットし（ステップ９）、本処理を終了する。

以上のように初回学習が完了した後には、前記ステップ５の答えがＹＥＳになり、その場合には、ステップ１０に進み、学習タイマ値ＴＭ＿ＬＲＮ１が所定時間ＴＲＥＦＬ以上であるか否かを判別する。この答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ１０の答えがＹＥＳで、初回学習の完了後、所定時間ＴＲＥＦＬが経過したときには、そのときの検出開度ＷＧＡと全閉開度学習値ＷＧＦＣとの差を、開度変化量ΔＷＧ１として算出する（ステップ１１）。

次に、算出した開度変化量ΔＷＧ１が、値０に近い正の所定量ΔＷＧＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ１２）。その答えがＹＥＳのとき、すなわち検出開度ＷＧＡが全閉開度学習値ＷＧＦＣに対して開き側に変化しているときには、全閉開度学習値ＷＧＦＣを検出開度ＷＧＡに設定（更新）する（ステップ１３）とともに、学習タイマ値ＴＭ＿ＬＲＮ１を再び０にリセットし（ステップ１４）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ１２の答えがＮＯで、検出開度ＷＧＡが全閉開度学習値ＷＧＦＣと等しいか又は閉じ側に変化しているときには、前記ステップ１３をスキップして、前記ステップ１４を実行し、本処理を終了する。すなわち、この場合には、全閉位置の学習は許可されず（保留され）、全閉開度学習値ＷＧＦＣは前回値に維持される。

その後、所定時間ＴＲＥＦＬが経過するごとに、ステップ１０の答えがＹＥＳになるのに応じてステップ１１以降が実行されることにより、検出開度ＷＧＡが全閉開度学習値ＷＧＦＣに対して開き側に変化しているときのみ、全閉位置の学習が実行される。

図６は、エンジン１の所定の運転状態においてＷＧ弁１４の全閉位置を学習する運転時学習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。図５との比較から明らかなように、本処理の実行内容は、停止時学習処理と基本的に同じであり、また、ステップ３１及び３２が図５のステップ１１及び１２と大きく異なるものである。

本処理では、まずステップ２１において、エンジン１の運転状態フラグＦ＿ＬＯＰが「１」であるか否かを判別する。この運転状態フラグＦ＿ＬＯＰは、エンジン１がＥＶモード又はアイドルストップに続いて運転されるとともに、目標開度ＷＧＣＭＤが全閉開度（＝０）に設定された所定の運転状態、例えば低速クルーズ運転状態にあるときに、「１」にセットされるものである。このステップ１の答えがＹＥＳで、エンジン１が所定の運転状態にあるときには、モータ３１の通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを、前記学習用所定値ＩｄＬＲＮに設定する（ステップ２２）。

次に、運転状態フラグＦ＿ＬＯＰの前回値Ｆ＿ＬＯＰＺが「１」であるか否かを判別する（ステップ２３）。この答えがＮＯで、今回の処理サイクルが所定の運転状態に移行した最初のタイミングに相当するときには、初回学習完了フラグＦ＿ＬＥＮＤ２を「０」にセットし（ステップ２４）、ステップ２６に進む。また、前記ステップ２３の答えがＹＥＳのときには、初回学習完了フラグＦ＿ＬＥＮＤ２が「１」であるか否かを判別し（ステップ２５）、その答えがＮＯのときにも、ステップ２６に進む。

このステップ２６では、ＷＧ弁１４が全閉位置に到達したか否かを判定し、その答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ＷＧ弁１４が全閉位置に到達したと判定されたときには、全閉開度学習値ＷＧＦＣを検出開度ＷＧＡに設定する（ステップ２７）。次に、初回学習完了フラグＦ＿ＬＥＮＤ２を「１」にセットする（ステップ２８）とともに、学習タイマ値ＴＭ＿ＬＲＮ２を０にリセットし（ステップ２９）、本処理を終了する。

以上のように初回学習が完了した後には、前記ステップ２５の答えがＹＥＳになり、その場合には、ステップ３０に進み、学習タイマ値ＴＭ＿ＬＲＮ２が所定時間ＴＲＥＦＬ以上であるか否かを判別する。この答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ３０の答えがＹＥＳで、初回学習の完了後、所定時間ＴＲＥＦＬが経過したときには、そのときの全閉開度学習値ＷＧＦＣと検出開度ＷＧＡとの差を、開度変化量ΔＷＧ２として算出する（ステップ３１）。

次に、算出した開度変化量ΔＷＧ２が、前記所定量ΔＷＧＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ３２）。その答えがＹＥＳのとき、すなわち検出開度ＷＧＡが全閉開度学習値ＷＧＦＣに対して閉じ側に変化しているときには、全閉開度学習値ＷＧＦＣを検出開度ＷＧＡに設定（更新）する（ステップ３３）とともに、学習タイマ値ＴＭ＿ＬＲＮ２を再び０にリセットし（ステップ３４）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３２の答えがＮＯで、検出開度ＷＧＡが全閉開度学習値ＷＧＦＣと等しいか又は開き側に変化しているときには、前記ステップ３３をスキップして、前記ステップ３４を実行し、本処理を終了する。すなわち、この場合には、全閉位置の学習は許可されず（保留され）、全閉開度学習値ＷＧＦＣは前回値に維持される。

その後、所定時間ＴＲＥＦＬが経過するごとに、ステップ３０の答えがＹＥＳになるのに応じてステップ３１以降が実行されることにより、検出開度ＷＧＡが全閉開度学習値ＷＧＦＣに対して閉じ側に変化しているときのみ、全閉位置の学習が実行される。

次に、図７を参照しながら、上述した図５及び図６の全閉学習処理などによって得られる動作例について説明する。図７（ａ）〜（ｃ）にはそれぞれ、車両Ｖの駆動モード及びエンジン１の運転状態、モータ３１の通電デューティ比Ｉｄｕｔｙ、ＷＧ弁１４の弁開度ＷＧＯの推移が示されている。

時刻ｔ０〜ｔ１では、ＥＮＧモードにおいて過給運転が行われており、弁開度ＷＧＯは全閉開度（＝０）に制御されている。時刻ｔ１において、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。その後の過給運転中及び時刻ｔ２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になるように制御される（ｔ１〜ｔ３）。

時刻ｔ３においてＥＮＧモードからＥＶモードに移行すると、図５に示すＷＧ弁１４の全閉位置の停止時学習が実行される。具体的には、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが学習用所定値ＩｄＬＲＮに設定され（ステップ２）、それにより、ＷＧ弁１４の弁体１５が弁座に押し付けられた状態で、ＷＧ弁１４が全閉位置に制御される。その状態で、まずＥＶモードへの移行直後において全閉位置の初回学習が実行され（ステップ７）、全閉開度学習値ＷＧＦＣがそのときの検出開度ＷＧＡに設定・更新される（図７（ｃ）の点Ａ０）。

その後は、所定時間ＴＲＥＦＬが経過するごとに、検出開度ＷＧＡが既存の全閉開度学習値ＷＧＦＣと比較され（図７（ｃ）の点Ａ１〜Ａ４）、検出開度ＷＧＡが全閉開度学習値ＷＧＦＣに対して開き側に変化しているときのみ、全閉開度学習値ＷＧＦＣが検出開度ＷＧＡに更新され、全閉位置の学習が実行される一方、それ以外のときには、全閉開度学習値ＷＧＦＣは更新されず、全閉位置の学習が保留される（ステップ１０〜１３）。なお、図示しないが、ＥＮＧモードからアイドルストップに移行した場合にも、図５の停止時学習が実行され、上述した動作が同様に得られる。

時刻ｔ４においてＥＶモードからＥＮＧモードの低速クルーズ運転に移行すると、この低速クルーズ運転では目標開度ＷＧＣＭＤが全閉開度に設定されるため、図６に示すＷＧ弁１４の全閉位置の運転時学習が実行される。具体的には、ＥＶモードの場合と同様、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが学習用所定値ＩｄＬＲＮに設定され（ステップ２２）、ＷＧ弁１４が全閉位置に制御されるとともに、低速クルーズ運転への移行直後において全閉位置の初回学習が実行され（ステップ２７）、全閉開度学習値ＷＧＦＣが検出開度ＷＧＡに設定・更新される（図７（ｃ）の点Ｂ０）。

その後は、所定時間ＴＲＥＦＬが経過するごとに、検出開度ＷＧＡが既存の全閉開度学習値ＷＧＦＣと比較され（図７（ｃ）の点Ｂ１〜Ｂ６）、検出開度ＷＧＡが全閉開度学習値ＷＧＦＣに対して閉じ側に変化しているときのみ、全閉開度学習値ＷＧＦＣが検出開度ＷＧＡに更新され、全閉位置の学習が実行される一方、それ以外のときには、全閉開度学習値ＷＧＦＣは更新されず、全閉位置の学習が保留される（ステップ３０〜３３）。

以上のように、本実施形態によれば、ＷＧ弁１４を全閉位置に制御した状態で弁開度センサ２３により検出された検出開度ＷＧＡＷＧ弁１４を全閉開度学習値ＷＧＦＣとして学習する全閉位置学習が実行される。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、デバイス温度が低下する温度低下状態にあるとして、図５に示す停止時学習処理が実行され、検出開度ＷＧＡが既存の全閉開度学習値ＷＧＦＣに対して開き側に変化していることを条件として、全閉位置の学習及び更新が許可される。これにより、デバイス温度の低下に伴う誤差を適切に反映させながら、ＷＧ弁１４の全閉位置を精度良く学習し更新することができる。

また、ＥＶモード又はアイドルストップから移行し、目標開度ＷＧＣＭＤが全閉開度に設定されたエンジン１の所定の運転状態では、デバイス温度が上昇する温度上昇状態にあるとして、図６に示す運転時学習処理が実行され、検出開度ＷＧＡが全閉開度学習値ＷＧＦＣに対して閉じ側に変化していることを条件として、全閉位置の学習及び更新が許可される。これにより、デバイス温度の上昇に伴う誤差を適切に反映させながら、ＷＧ弁１４の全閉位置をさらに精度良く学習し更新することができる。

さらに、停止時学習及び運転時学習のいずれの場合にも、全閉位置学習が所定時間ＴＲＥＦＬごとに繰り返し実行されるので、例えばその学習状態から急加速が要求された場合、ＷＧ弁１４の開度制御を、その直前に学習された信頼性の高い最新の全閉開度学習値ＷＧＦＣを用いて、精度良く行うことができる。

また、停止時学習及び運転時学習のいずれの場合にも、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学習用所定値ＩｄＬＲＮに設定される。これにより、ＷＧ弁１４を全閉位置に確実に押し付けた状態で、全閉位置学習を良好に行えるとともに、モータ３１の消費電力を最小限に抑制することができる。

さらに、この学習中、ＷＧ弁１４が全閉位置に押し付けられることで、エンジン１や車両Ｖの振動の影響によるＷＧ弁１４の振動が防止され、ＷＧ弁１４の他の部材との当接に起因する雑音の発生や劣化を防止できる。また、ＷＧ弁１４が全閉位置に保持されるため、その学習中に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。

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、温度低下状態において検出開度ＷＧＡが開き側に変化しているという条件が成立していないとき、又は温度上昇状態において検出開度ＷＧＡが閉じ側に変化しているという条件が成立していないときに、全閉開度学習値ＷＧＦＣの算出（学習）自体を保留している。これに代えて、上記の条件の成否にかかわらず全閉開度学習値ＷＧＦＣの算出を行い、条件が成立していないときに、全閉開度学習値ＷＧＦＣの更新を保留するようにしてもよい。

また、デバイス温度が低下する温度低下状態として、ＥＶモード及びアイドルストップを採用し、図５の停止時学習を実行しているが、これに限らず、例えば目標開度ＷＧＣＭＤが全閉開度に設定された状態で、フューエルカット運転が継続される場合には、フューエルカット運転状態を温度低下状態として採用してもよい。

同様に、実施形態では、デバイス温度が上昇する温度上昇状態として、ＥＶモード又はアイドルストップから移行した、ＥＮＧモードにおける低速クルーズ運転状態を採用し、図６の運転時学習を実行しているが、デバイス温度が上昇する状況にあり、かつ目標開度ＷＧＣＭＤが全閉開度に設定される限り、エンジン１の他の運転状態を温度上昇状態として採用してもよい。

さらに、停止時学習及び運転時学習の実行中、その全体にわたって、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを学習用所定値ＩｄＬＲＮに設定しているが、初回の学習が完了するまで、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙを絶対値がより大きな負の所定値に設定し、初回学習の完了を早めるようにしてもよい。あるいは、初回学習とその後の学習を区別することなく、停止時学習などの開始時から所定時間が経過するごとに学習を行ってもよい。

また、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。

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
１４ ＷＧ弁（ウェイストゲート弁）
２０ ＥＣＵ（全閉制御手段、学習手段、学習更新許可手段、目標開度設定手段）
２３ 弁開度センサ（開度検出手段）
３０ 駆動機構
３１ モータ（アクチュエータ）
３２ ロッド（駆動機構の構成部材）
６１ モータ（電動機）
Ｖ 車両
ＷＧＡ 検出開度（開度検出手段により検出された開度）
ＷＧＦＣ 全閉開度学習値（全閉位置）
ＷＧＣＭＤ 目標開度（ウェイストゲート弁の目標開度）
Ｉｄｕｔｙ 通電デューティ比（アクチュエータの通電量）
ＩｄＬＲＮ 学習用所定値（所定の通電量）

Claims (6)

1. 車両に搭載された内燃機関の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るとともに、電動のアクチュエータを駆動源とする駆動機構によって駆動され、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の全閉位置を学習するウェイストゲート弁の全閉位置学習装置であって、
   前記駆動機構を構成する構成部材の位置を介して前記ウェイストゲート弁の開度を検出する開度検出手段と、
   前記アクチュエータを駆動し、前記ウェイストゲート弁を全閉位置に制御する全閉制御手段と、
   前記ウェイストゲート弁が全閉位置に制御された状態で前記開度検出手段により検出された開度を、前記ウェイストゲート弁の全閉位置として学習する学習手段と、
   前記ウェイストゲート弁及び前記駆動機構の温度であるデバイス温度が低下するような所定の温度低下状態において、前記検出された開度が開き側に変化していることを条件として、前記学習手段による全閉位置の学習及び更新を許可する学習更新許可手段と、
   を備えることを特徴とするウェイストゲート弁の全閉位置学習装置。
2. 前記車両は、前記内燃機関とともに搭載された電動機を備え、前記内燃機関を停止した状態で、前記電動機によって駆動される電動機駆動モードを有し、
   前記所定の温度低下状態は、前記電動機駆動モードにおける前記内燃機関の停止状態であることを特徴とする、請求項１に記載のウェイストゲート弁の全閉位置学習装置。
3. 前記内燃機関は、所定の停止条件が成立したときに自動停止されるように構成され、
   前記所定の温度低下状態は、前記内燃機関の自動停止状態であることを特徴とする、請求項１に記載のウェイストゲート弁の全閉位置学習装置。
4. 前記学習更新許可手段は、前記デバイス温度が上昇するような所定の温度上昇状態では、前記検出された開度が閉じ側に変化していることを条件として、前記学習手段による全閉位置の学習及び更新を許可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ウェイストゲート弁の全閉位置学習装置。
5. 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をさらに備え、
   前記所定の温度上昇状態は、前記所定の温度低下状態の後に前記目標開度が全閉開度に設定された状態で運転される前記内燃機関の運転状態であることを特徴とする、請求項４に記載のウェイストゲート弁の全閉位置学習装置。
6. 前記全閉制御手段は、前記所定の温度低下状態又は前記所定の温度上昇状態では、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することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のウェイストゲート弁の全閉位置学習装置。

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