JP5800873B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。より詳しくは、流量制御弁を駆動する駆動手段の通電時のデューティー比を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来、過給機のウェストゲートバルブの制御装置としては、ウェストゲートバルブをダイヤフラム式のアクチュエータで開閉制御する（例えば、特許文献１参照）。ダイヤフラム式のアクチュエータは、ダイヤフラム室の圧力を調整する電磁弁を有し、電磁弁の通電時のデューティー比を制御することでダイヤフラム室の圧力を調整し、ウェストゲートバルブを開閉制御する。

特開平４−２４１７３６号公報

上記特許文献１の技術では、加速時などの実過給圧と目標過給圧との偏差が大きいときに、電磁弁に最大デューティー比を出力することでウェストゲートバルブが閉弁され、過給圧の立ち上がりを早めている。しかしながら、ウェストゲートバルブの全閉制御時に、電磁弁に最大デューティー比を常時出力し続けると、通電中の電磁弁の温度が高温になり、その熱で電磁弁の内部抵抗が上昇して十分な電流が流れなくなる。そのため、電磁弁に最大デューティー比を出力するために必要な電流が供給できず、ウェストゲートバルブが閉弁状態に維持できずに過給圧の立ち上がりが遅くなり、ドライバビリティが悪化する課題が生じる。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、流量制御弁を駆動する駆動手段が適切なデューティー比で制御されることで、流量制御弁が安定して駆動でき、ドライバビリティが向上できる内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明の内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の制御装置（例えば、後述のＥＣＵ１４）は、内燃機関の吸気または排気を流通させる流路内に設けられる流量制御弁（例えば、後述のタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４、コンプレッサバイパスバルブ２９）と、所定の電圧の通電を継続することで前記流量制御弁を全閉方向へ駆動し、かつ、全閉位置で維持する駆動手段（例えば、後述の第１電磁弁１９、第２電磁弁２７、第３電磁弁３６）と、前記駆動手段の通電時のデューティー比を制御する制御手段（例えば、後述の制御部１４ｆ）と、前記流量制御弁の上流圧力および下流圧力に相関のあるパラメータを取得する取得手段（例えば、後述の取得部１４ａ）と、前記流量制御弁の上流圧力および下流圧力に相関のあるパラメータに応じて第１デューティー比を算出する第１デューティー比算出手段（例えば、後述の第１デューティー比算出部１４ｂ）と、前記第１デューティー比を制限デューティー比として設定する設定手段（例えば、後述の設定部１４ｅ）と、を備え、前記制御手段は、前記駆動手段の通電時のデューティー比を前記設定手段が設定した前記制限デューティー比以下に制限し、前記流量制御弁を全閉位置に維持させることを特徴とする。

本発明によると、駆動手段の通電時のデューティー比を設定手段が設定した制限デューティー比以下に制限し、流量制御弁を全閉位置に維持させる。
ここで、制限デューティー比として設定される第１デューティー比は、第１デューティー比と対比する圧力差を導出する流量制御弁の上流圧力および下流圧力に相関のあるパラメータに応じて算出される。これにより、流量制御弁の上流圧力と下流圧力との圧力差が小さいときに、第１デューティー比が過大な値に算出されない。一方、流量制御弁の上流圧力と下流圧力との圧力差が大きいときに、駆動手段の通電時のデューティー比を最大にする必要があり、第１デューティー比が最大の値に算出される。
そのため、流量制御弁の上流圧力と下流圧力との圧力差が小さいときに、流量制御弁を全閉位置に維持させるための駆動手段の通電時のデューティー比が過剰に大きくならず、通電しても駆動手段の温度が高温にならない。よって、駆動手段は、流量制御弁を全閉位置に維持していても、自身の熱で内部抵抗が上昇せず、十分な電流が流れる。一方、流量制御弁の上流圧力と下流圧力との圧力差が大きいときに、駆動手段に十分な電流が流れることから、流量制御弁を全閉位置に維持させるための駆動手段の通電時のデューティー比が最大にできる。したがって、流量制御弁を駆動する駆動手段が適切なデューティー比で制御されることで、流量制御弁が安定して駆動でき、ドライバビリティが向上できる。

前記内燃機関の運転状態に相関のあるパラメータに応じて第２デューティー比を算出する第２デューティー比算出手段（例えば、後述の第２デューティー比算出部１４ｄ）を更に備え、前記第２デューティー比算出手段は、前記内燃機関の運転状態が高負荷運転状態である程前記第２デューティー比を大きく算出し、前記設定手段は、前記第１デューティー比と前記第２デューティー比とのいずれか一方を制限デューティー比として設定することが好ましい。

本発明によると、駆動手段の通電時のデューティー比を、設定手段が設定した流量制御弁の上流圧力および下流圧力に相関のあるパラメータに応じた第１デューティー比と、内燃機関の運転状態に相関のあるパラメータに応じた第２デューティー比と、のいずれか一方である制限デューティー比以下に制限し、流量制御弁を全閉位置に維持させる。
ここで、内燃機関の運転状態が過渡時などで流量制御弁の上流圧力および下流圧力に相関のあるパラメータの精度が低下して第１デューティー比が過剰に大きくなる場合であっても、内燃機関の運転状態に相関のあるパラメータから精度の良い第２デューティー比を算出できる。これにより、内燃機関の運転状態が過渡時などであっても、第２デューティー比が過剰に大きくならず、制限デューティー比が適切に設定できる。
そのため、流量制御弁の上流圧力と下流圧力との圧力差が小さいときに、流量制御弁を全閉位置に維持させるための駆動手段の通電時のデューティー比が過剰に大きくならず、通電しても駆動手段の温度が高温にならない。よって、駆動手段は、流量制御弁を全閉位置に維持していても、自身の熱で内部抵抗が上昇せず、十分な電流が流れる。一方、流量制御弁の上流圧力と下流圧力との圧力差が大きいときに、駆動手段に十分な電流が流れることから、流量制御弁を全閉位置に維持させるための駆動手段の通電時のデューティー比が最大にできる。したがって、流量制御弁を駆動する駆動手段が適切なデューティー比で制御されることで、流量制御弁が安定して駆動でき、ドライバビリティが向上できる。

前記駆動手段は、負圧が供給されることで前記流量制御弁を駆動する負圧アクチュエータ（例えば、後述の第１負圧アクチュエータ１７、第２負圧アクチュエータ２５、第３負圧アクチュエータ３４）と、前記制御手段によって通電時のデューティー比を制御することで前記負圧アクチュエータへの負圧供給量を調整する電磁弁（例えば、後述の第１電磁弁１９、第２電磁弁２７、第３電磁弁３６）と、を有し、前記設定手段は、前記制限デューティー比を、前記負圧アクチュエータに前記流量制御弁を全閉位置に維持させるための必要最低負圧の供給量を供給可能な値に設定することが好ましい。

ここで、流量制御弁を全閉位置に維持させるための必要最低負圧の供給量とは、負圧アクチュエータに必要最低負圧の供給量が供給されることで、流量制御弁が例えば脈動などの瞬間的な流量の上昇も含めて全閉位置に維持できる負圧の供給量である。
本発明によると、電磁弁の通電時のデューティー比を、設定手段が設定した負圧アクチュエータに流量制御弁を全閉位置に維持させるための必要最低負圧の供給量を供給可能な値の制限デューティー比以下に制限し、流量制御弁を全閉位置に維持させる。
これにより、負圧アクチュエータへの必要最低負圧の供給量を確保しつつ電磁弁の通電時のデューティー比が適切に制限できる。
そのため、流量制御弁の上流圧力と下流圧力との圧力差が小さいときに、流量制御弁を全閉位置に維持させるための電磁弁の通電時のデューティー比が過剰に大きくならず、通電しても電磁弁の温度が高温にならない。よって、電磁弁は、流量制御弁を全閉位置に維持していても、自身の熱で内部抵抗が上昇せず、十分な電流が流れる。一方、流量制御弁の上流圧力と下流圧力との圧力差が大きいときに、駆動手段に十分な電流が流れることから、流量制御弁を全閉位置に維持させるための駆動手段の通電時のデューティー比が最大にできる。したがって、流量制御弁を駆動する電磁弁が適切なデューティー比で制御されることで、流量制御弁が安定して駆動され、ドライバビリティが向上できる。

本発明によれば、流量制御弁を駆動する駆動手段が内燃機関の運転状態に応じたデューティー比で適切に制御されることで、流量制御弁が安定して駆動でき、ドライバビリティが向上できる内燃機関の制御装置を提供できる。

本発明の実施形態に係るエンジンの構成を示す図である。 上記実施形態に係る全開加速時の作動チャートを示す図である。 上記実施形態に係る全開加速時のエンジンの回転速度と負荷との関係を示す図である。 上記実施形態に係るタービンバイパスバルブの全閉制御を示す信号図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

先ず、本発明の内燃機関の制御装置を適用した内燃機関（以下、「エンジン」という）１の一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るエンジン１の構成を示す図である。
エンジン１は、直列４気筒のディーゼルエンジンであり、車体に対して横置きに配置される。

エンジン１の前側面には、各吸気通路に連続する吸気マニホルド２が連結される。吸気マニホルド２の上流には、各吸気通路３が連続し、その途中にスロットルバルブ４、インタークーラ５、２段式過給装置６およびエアフィルタ７が上流に向けて直列に設けられる。

エンジン１の後側面には、各排気通路９に連続する排気マニホルド８が連結される。排気マニホルド８の下流には、各排気通路９が連続し、その途中に２段式過給装置６が設けられる。２段式過給装置６の下流側の排気通路９には、触媒コンバータ１０、ＤＰＦ１１、ＮＯｘ浄化装置１２およびマフラー１３が下流に向けて直列に設けられる。

２段式過給装置６は、高圧段過給装置６１と、低圧段過給装置６２と、を備え、シーケンシャルターボチャージャシステムを構成する。

高圧段過給装置６１は、高圧段シャフト６１ａによって同軸かつ一体回転するように連結される高圧段タービンブレード６１ｂおよび高圧段コンプレッサブレード６１ｃと、高圧段タービンブレード６１ｂを収容する高圧段タービンハウジング６１ｄと、高圧段コンプレッサブレード６１ｃを収容する高圧段コンプレッサハウジング６１ｅと、高圧段タービンハウジング６１ｄと高圧段コンプレッサハウジング６１ｅとを連結するとともに高圧段シャフト６１ａを回転可能に支持する高圧段ベアリングハウジング６１ｆと、を備える。
高圧段タービンハウジング６１ｄおよび高圧段コンプレッサハウジング６１ｅは、それぞれ円筒形状であり、それぞれの中心軸が高圧段シャフト６１ａの軸線と同軸となるように、筒状の高圧段ベアリングハウジング６１ｆの両端に連結される。高圧段タービンハウジング６１ｄは、高圧段コンプレッサハウジング６１ｅに比して径方向に小さく容量が小さい。
高圧段過給装置６１は、高圧段タービンブレード６１ｂの開口面積を変化させて排気の流通量を調整する可変ノズル（ＶＮＴ）６３を有する。可変ノズル６３は、リンク機構を介してアクチュエータ６４に連結され、アクチュエータ６４によって開閉駆動される。アクチュエータ６４は、高圧段タービンハウジング６１ｄの外部に形成された取付座に取り付けられ、ＥＣＵ１４によって制御される。

低圧段過給装置６２は、低圧段シャフト６２ａによって同軸かつ一体回転するように連結される低圧段タービンブレード６２ｂおよび低圧段コンプレッサブレード６２ｃと、低圧段タービンブレード６２ｂを収容する低圧段タービンハウジング６２ｄと、低圧段コンプレッサブレード６２ｃを収容する低圧段コンプレッサハウジング６２ｅと、低圧段タービンハウジング６２ｄと低圧段コンプレッサハウジング６２ｅとを連結するとともに低圧段シャフト６２ａを回転可能に支持する低圧段ベアリングハウジング６２ｆと、を備える。
低圧段タービンハウジング６２ｄおよび低圧段コンプレッサハウジング６２ｅは、それぞれ円筒形状であり、それぞれの中心軸が低圧段シャフト６２ａの軸線と同軸となるように、筒状の低圧段ベアリングハウジング６２ｆの両端に連結される。低圧段タービンハウジング６２ｄは、低圧段コンプレッサハウジング６２ｅに比して径方向に小さく容量が小さい。低圧段タービンハウジング６２ｄは、高圧段タービンハウジング６１ｄよりも径方向に大きい。

高圧段タービンハウジング６１ｄは、その外周縁部に排気マニホルド８から通じる管状の第１排気主通路９１の下流端が連結され、その高圧段ベアリングハウジング６１ｆ側とは相反する中心部に管状の第２排気主通路９２の上流端が連結される。第２排気主通路９２の下流端は、低圧段タービンハウジング６２ｄの外周縁部に連結される。
第１排気主通路９１と第２排気主通路９２との間には、第１排気主通路９１と第２排気主通路９２とを連結する管状のタービンバイパス通路１５が設けられる。
タービンバイパス通路１５には、タービンバイパスバルブ（ＴＢＶ）１６が設けられる。タービンバイパスバルブ１６は、タービンバイパス通路１５に流入する排気量を調整し、高圧段タービンハウジング６１ｄに流入する排気量を調整する。タービンバイパスバルブ１６は、リンク機構を介して第１負圧アクチュエータ１７に連結され、第１負圧アクチュエータ１７に負圧が供給されることで開閉駆動される。第１負圧アクチュエータ１７は、高圧段タービンハウジング６１ｄの外部に形成された取付座に取り付けられる。第１負圧アクチュエータ１７への負圧供給量は、第１負圧通路１８の上流側に位置する第１電磁弁１９がＥＣＵ１４の制御部１４ｆによって大気圧センサ２０が検知する大気圧に負の相関を有する所定の電圧のデューティー比に制御されることで調整される。
第１負圧通路１８は、その下流端を第１負圧アクチュエータ１７に接続し、その途中に負圧の供給量の制御可能な第１電磁弁１９を有し、その上流端をエンジン１のカムシャフト末端で駆動されるバキュームポンプ２２に通じる負圧主通路２１に接続される。バキュームポンプ２２は、エンジン１のカムシャフトが回転することで負圧を発生させる。

低圧段タービンハウジング６２ｄは、その低圧段ベアリングハウジング６２ｆ側とは相反する中心部に管状の第３排気主通路９３の上流端が連結される。第３排気主通路９３には、触媒コンバータ１０、ＤＰＦ１１、ＮＯｘ浄化装置１２およびマフラー１３が下流に向けて直列に設けられる。
第２排気主通路９２と第３排気主通路９３との間には、第２排気主通路９２と第３排気主通路９３とを連結する管状のウェストゲート通路２３が設けられる。
ウェストゲート通路２３には、ウェストゲートバルブ（ＬＰ−ＷＧ）２４が設けられる。ウェストゲートバルブ２４は、ウェストゲート通路２３に流入する排気量を調整し、低圧段タービンハウジング６２ｄに流入する排気量を調整する。ウェストゲートバルブ２４は、リンク機構を介して第２負圧アクチュエータ２５に連結され、第２負圧アクチュエータ２５に負圧が供給されることで開閉駆動される。第２負圧アクチュエータ２５は、低圧段タービンハウジング６２ｄの外部に形成された取付座に取り付けられる。第２負圧アクチュエータ２５への負圧供給量は、第２負圧通路２６の上流側に位置する第２電磁弁２７がＥＣＵ１４の制御部１４ｆによって大気圧センサ２０が検知する大気圧に負の相関を有する所定の電圧のデューティー比に制御されることで調整される。
第２負圧通路２６は、その下流端を第２負圧アクチュエータ２５に接続し、その途中に負圧の供給量の制御可能な第２電磁弁２７を有し、その上流端をエンジン１のカムシャフト末端で駆動されるバキュームポンプ２２に通じる負圧主通路２１に接続される。

管状の第１吸気主通路３１は、エアフィルタ７の下流端に連続する。第２吸気主通路３２は、低圧段コンプレッサハウジング６２ｅと高圧段コンプレッサハウジング６１ｅとを繋ぐ。第３吸気主通路３３は、高圧段コンプレッサハウジング６１ｅと吸気マニホルド２とを繋ぐ。
第２吸気主通路３２と第３吸気主通路３３との間には、第２吸気主通路３２と第３吸気主通路３３とを連結する管状のコンプレッサバイパス通路２８が設けられる。
コンプレッサバイパス通路２８には、コンプレッサバイパスバルブ（ＣＢＶ）２９が設けられる。コンプレッサバイパスバルブ２９は、コンプレッサバイパス通路２８に流入する吸気量を調整し、高圧段コンプレッサハウジング６１ｅに流入する吸気量を調整する。コンプレッサバイパスバルブ２９は、リンク機構を介して第３負圧アクチュエータ３４に連結され、第３負圧アクチュエータ３４に負圧が供給されることで開閉駆動される。第３負圧アクチュエータ３４は、高圧段コンプレッサハウジング６１ｅの外部に形成された取付座に取り付けられる。第３負圧アクチュエータ３４への負圧供給量は、第３負圧通路３５の上流側に位置する第３電磁弁３６がＥＣＵ１４の制御部１４ｆによって大気圧センサ２０が検知する大気圧に負の相関を有する所定の電圧のデューティー比に制御されることで調整される。
第３負圧通路３５は、その下流端を第３負圧アクチュエータ３４に接続し、その途中に負圧の供給量の制御可能な第３電磁弁３６を有し、その上流端をエンジン１のカムシャフト末端で駆動されるバキュームポンプ２２に通じる負圧主通路２１に接続される。

第１吸気主通路３１には、エンジン１が吸入する吸気流量を検知するエアフローメータ３７が配置される。
エンジン１には、エンジン１の回転速度を検知する回転速度センサ３８が配置される。
エンジン１の外部には、運転者要求指令を検知するアクセル開度センサ３９が配置される。
エンジン１の外部には、大気圧を検知する大気圧センサ２０が配置される。

ＥＣＵ１４は、エンジン１、可変ノズル６３のアクチュエータ６４、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７および第３電磁弁３６を制御する電子制御ユニットであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび各種インターフェースなどの電子回路を含んで構成される。
ＥＣＵ１４には、タービンバイパスバルブ１６などの上流圧力および下流圧力から前後差圧を取得する取得部１４ａが構成される。ＥＣＵ１４には、タービンバイパスバルブ１６などの前後差圧に応じて第１デューティー比を算出する第１デューティー比算出部１４ｂが構成される。ＥＣＵ１４には、エンジン１の運転状態を判定する判定部１４ｃが構成される。ＥＣＵ１４には、エンジン１の運転状態に応じて第２デューティー比を算出する第２デューティー比算出部１４ｄが構成される。ＥＣＵ１４には、第１デューティー比と第２デューティー比とのいずれか一方を制限デューティー比として設定する設定部１４ｅが構成される。ＥＣＵ１４には、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７および第３電磁弁３６の通電時のデューティー比を制御する制御部１４ｆが構成される。
また、ＥＣＵ１４には、エンジン１および排気の状態およびこれらを搭載した車両の状態などを把握するため、上述した各種のセンサなどが接続される。また、ＥＣＵ１４は、エンジン１、可変ノズル６３のアクチュエータ６４、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７および第３電磁弁３６などを制御するため、エンジン１、可変ノズル６３のアクチュエータ６４、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７および第３電磁弁３６などに接続される。

次に、本実施形態に係るタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４およびコンプレッサバイパスバルブ２９の全閉制御について説明する。
第１に、本実施形態に係るタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４およびコンプレッサバイパスバルブ２９の全閉制御の理論について説明する。

図２は、本実施形態に係る全開加速時の作動チャートを示す図である。図３は、本実施形態に係る全開加速時のエンジン１の回転速度と負荷との関係を示す図である。
２段式過給装置６は、エンジン１の全開加速時の最初に、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４およびコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉とし、可変ノズル６３を全閉とし、高圧段タービンハウジング６１ｄに排気を通過させるとともに、高圧段タービンハウジング６１ｄによって回転する高圧段コンプレッサブレード６１ｃを収容する高圧段コンプレッサハウジング６１ｅに吸気を通過させる。このとき、低圧段タービンハウジング６２ｄに排気を通過させるとともに、低圧段コンプレッサハウジング６２ｅに吸気を通過させるが、排気流量が比較的少ないため、高圧段過給装置６１が主に作動する。

そして、実過給圧Ｐ２が上昇して実過給圧Ｐ２と目標過給圧Ｏ２との差圧が所定圧以下になると、可変ノズル６３のアクチュエータ６４を制御して可変ノズル６３を全閉から全開に徐々に移行する。このとき、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４およびコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉に維持する。これにより、排気流量の増大に合わせて高圧段過給装置６１の仕事量を維持するとともに、低圧段過給装置６２の仕事量を徐々に増加させる。そのため、低圧段コンプレッサハウジング６２ｅの下流の過給圧Ｐ４も上昇する。この状態が図３の（１）領域である。（１）領域では、可変ノズル６３をエンジン１の運転状態に応じてフィードバック（ＦＢ）制御する。

実過給圧Ｐ２が目標過給圧Ｏ２に到達すると、タービンバイパスバルブ１６を全閉から全開に徐々に移行する。このとき、可変ノズル６３を全開に維持し、ウェストゲートバルブ２４およびコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉に維持する。これにより、排気流量の増大に合わせて高圧段過給装置６１の仕事量を減少させるとともに、低圧段過給装置６２の仕事量を増加させる。そのため、低圧段コンプレッサハウジング６２ｅの下流の過給圧Ｐ４が上昇する。この状態が図３の（２）領域である。（２）領域では、タービンバイパスバルブ１６の開度をエンジン１の運転状態に応じてフィードバック（ＦＢ）制御する。

タービンバイパスバルブ１６が全開に移行すると、ウェストゲートバルブ２４を全閉からフィードバック（ＦＢ）制御するとともに、コンプレッサバイパスバルブ２９を全閉から全開に一瞬で切り替える。このとき、可変ノズル６３およびタービンバイパスバルブ１６を全開に維持する。これにより、増大した排気流量に合わせてフィードバック（ＦＢ）制御により低圧段過給装置６２の仕事量を維持する。そのため、低圧段コンプレッサハウジング６２ｅの下流の過給圧Ｐ４が維持される。この状態が図３の（３）領域である。（３）領域では、ウェストゲートバルブ２４の開度をエンジン１の運転状態に応じてフィードバック（ＦＢ）制御する。

以上のような全開加速時には、排気流量または吸気流量にかかわらず、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９を、全閉方向へ駆動し、かつ、全閉位置で維持する（以下、全閉に維持するという）状態が生じる。
タービンバイパスバルブ１６は、図３の（１）領域で全閉に維持する。ウェストゲートバルブ２４は、図３の（１）領域および（２）領域で全閉に維持する。コンプレッサバイパスバルブ２９は、図３の（１）領域および（２）領域で全閉に維持する。

これらタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉に維持するためには、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６に、所定の電圧の通電を継続するように大気圧センサ２０が検知する大気圧に負の相関を有する十分なデューティー比を出力する必要がある。
しかしながら、これら電磁弁１９，２７，３６に大気圧センサ２０が検知する大気圧に負の相関を有する十分なデューティー比を常時出力し続けると、通電中の電磁弁１９，２７，３６の温度が高温になり、その熱で電磁弁１９，２７，３６の内部抵抗が上昇して十分な電流が流れなくなる。そのため、電磁弁１９，２７，３６に大気圧センサ２０が検知する大気圧に負の相関を有する十分なデューティー比を出力するために必要な電流が供給できず、これらタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９が閉弁状態に維持できずに過給圧の立ち上がりが遅くなり、ドライバビリティが悪化する課題が生じる。
そこで、本実施形態では、これらタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９の全閉制御時に、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６の通電時のデューティー比を所定の制限デューティー比に制限し、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉位置に維持させる。

以下では、タービンバイパスバルブ１６を例に挙げて説明する。ウェストゲートバルブ２４およびコンプレッサバイパスバルブ２９も、タービンバイパスバルブ１６と同様に制御できる。
図４は、本実施形態に係るタービンバイパスバルブ１６の全閉制御を示す信号図である。
図４に示すように、まず、ＥＣＵ１４の取得部１４ａは、タービンバイパスバルブ１６の全閉制御時であると判定すると、次の処理を実施する。
ＥＣＵ１４の取得部１４ａは、エアフローメータ３７が検出する吸気流量とＥＣＵ１４によって設定されるエンジン１での燃料消費量とに基づき排気流量を算出し、算出した排気流量によって上流圧力テーブル４１を検索することで上流圧力を導出する。上流圧力テーブル４１は、排気流量とタービンバイパスバルブ１６の上流圧力との正の相関を示す相関データを記憶している。
また、ＥＣＵ１４の取得部１４ａは、エアフローメータ３７が検出する吸気流量とＥＣＵ１４によって設定されるエンジン１での燃料消費量とに基づき排気流量を算出し、高圧段過給装置６１の可変ノズル６３の開度と算出した排気流量とによって下流圧力テーブル４２を検索することで下流圧力を導出する。下流圧力テーブル４２は、可変ノズル６３の開度および排気流量と下流圧力との正の相関を示す相関データを記憶している。
そして、ＥＣＵ１４の取得部１４ａは、タービンバイパスバルブ１６の上流圧力と下流圧力との差を算出してタービンバイパスバルブ１６の前後差圧を算出する。

次に、ＥＣＵ１４の第１デューティー比算出部１４ｂは、取得部１４ａが算出したタービンバイパスバルブ１６の前後差圧によって第１デューティー比演算テーブル４３を検索することで第１デューティー比Ｄ１を導出する。第１デューティー比演算テーブル４３は、タービンバイパスバルブ１６の前後差圧と第１デューティー比Ｄ１との正の相関を示す相関データあるいは相関関数を記憶している。

一方、ＥＣＵ１４の判定部１４ｃは、ＥＣＵ１４によって設定されるエンジン１での燃料消費量と回転速度センサ３８が検知する機関回転速度とに基づいてエンジン１の運転状態を高負荷状態または低負荷状態のいずれか１つに判定する。エンジン１の運転状態は、燃料消費量から定まる機関負荷と機関回転速度との２次元座標が所定の制限ライン以上になると高負荷状態と判定され、それ以下を低負荷状態と判定される。

次に、ＥＣＵ１４の第２デューティー比算出部１４ｄは、判定部１４ｃが判定したエンジン１の運転状態に応じて用意された２値の第２デューティー比Ｄ２のいずれか１つを選択することで第２デューティー比Ｄ２を導出する。２値の第２デューティー比は、エンジン１の運転状態が高負荷状態のときに最高値を選択し、エンジン１の運転状態が低負荷状態のときに最低値を選択する。ここで、２値の第２デューティー比Ｄ２のうち最低値は、第１電磁弁１９に出力されると、少なくとも第１負圧アクチュエータ１７においてタービンバイパスバルブ１６を全閉位置に維持させるための必要最低負圧の供給量を供給する値である。ここで、必要最低負圧の供給量とは、第１負圧アクチュエータ１７に必要最低負圧の供給量が供給されることで、タービンバイパスバルブ１６が例えば脈動などの瞬間的な排気流量の上昇も含めて全閉位置に維持できる負圧の供給量である。

ＥＣＵ１４の設定部１４ｅは、第１デューティー比算出部１４ｂが算出した第１デューティー比Ｄ１と第２デューティー比算出部１４ｄが算出した第２デューティー比Ｄ２とのいずれか大きい値を制限デューティー比Ｄ３として設定する。

ＥＣＵ１４の制御部１４ｆは、タービンバイパスバルブ１６の全閉制御として、第１電磁弁１９に所定の電圧の通電を維持するように、第１電磁弁１９の通電時のデューティー比を、設定部１４ｅが設定した制限デューティー比Ｄ３に制御する。

なお、タービンバイパスバルブ１６の全閉制御が終了すると、ＥＣＵ１４の制御部１４ｆは、第１電磁弁１９を大気圧センサ２０が検知する大気圧に負の相関を有する所定の電圧のデューティー比に制御する状態に切り替わる。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、ＥＣＵ１４の第１デューティー比算出部１４ｂが、ＥＣＵ１４の取得部１４ａが取得したタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９の上流圧力および下流圧力の前後差圧に応じて第１デューティー比Ｄ１を算出する。ＥＣＵ１４の第２デューティー比算出部１４ｄが、エンジン１の運転状態に応じ、かつ、第１負圧アクチュエータ１７、第２負圧アクチュエータ２５または第３負圧アクチュエータ３４にタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉位置に維持させるための必要最低負圧の供給量を供給可能な値である第２デューティー比Ｄ２を算出する。そして、ＥＣＵ１４の設定部１４ｅが、第１デューティー比Ｄ１と第２デューティー比Ｄ２とのいずれか大きい値を制限デューティー比Ｄ３に設定する。ＥＣＵ１４の制御部１４ｆが、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６の通電時のデューティー比を、制限デューティー比Ｄ３に制限し、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉位置に維持させる。

ここで、制限デューティー比Ｄ３として設定される第１デューティー比Ｄ１は、第１デューティー比Ｄ１と対比する圧力差を導出するタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９の上流圧力および下流圧力で算出される。これにより、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９の前後差圧が小さいときに、第１デューティー比Ｄ１が過大な値に算出されない。一方、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９の前後差圧が大きいときに、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６の通電時のデューティー比を最大にする必要があり、第１デューティー比Ｄ１が最大の値に算出される。
また、エンジン１の運転状態が過渡時などでタービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９の上流圧力および下流圧力の精度が低下して第１デューティー比Ｄ１が過剰に大きくなる場合であっても、エンジン１の運転状態から精度の良い第２デューティー比Ｄ２を算出できる。これにより、エンジン１の運転状態が過渡時などであっても、第２デューティー比Ｄ２が過剰に大きくならず、制限デューティー比Ｄ３が適切に設定できる。
また、第１負圧アクチュエータ１７、第２負圧アクチュエータ２５または第３負圧アクチュエータ３４への必要最低負圧の供給量を確保しつつ第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６の通電時のデューティー比が適切に制限できる。
そのため、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９の前後差圧が小さいときに、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉位置に維持させるための第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６の通電時のデューティー比が過剰に大きくならず、通電しても第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６の温度が高温にならない。よって、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６は、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉位置に維持していても、自身の熱で内部抵抗が上昇せず、十分な電流が流れる。一方、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９の前後差圧が大きいときに、第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６に十分な電流が流れることから、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９を全閉位置に維持させるための第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６の通電時のデューティー比が最大にできる。したがって、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９を駆動する第１電磁弁１９、第２電磁弁２７または第３電磁弁３６が適切なデューティー比で制御されることで、タービンバイパスバルブ１６、ウェストゲートバルブ２４またはコンプレッサバイパスバルブ２９が安定して駆動でき、ドライバビリティが向上できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
上記実施形態では、第１デューティー比を導出するために、タービンバイパスバルブなどの上流圧力と下流圧力との差を算出してタービンバイパスバルブなどの前後差圧を算出する。しかしこれに限られない。第１デューティー比を導出するために、例えば前後圧力比などといった、タービンバイパスバルブなどの上流圧力と下流圧力に関するパラメータを算出するものでもよい。また、前後差圧や前後圧力比などの算出は、流量モデルでの算出でなく、エンジンの排気通路に配置されたセンサを用いて算出してもよい。
上記実施形態では、第２デューティー比が予め定められた２値のデューティー比であった。しかしこれに限られない。第２デューティー比は、エンジンの運転状態が高負荷運転状態である程大きく算出される予め定められた複数の値あるいは相関式より導出される値のデューティー比であってもよい。
上記実施形態では、第１デューティー比と第２デューティー比とのいずれか大きい値を制限デューティー比として設定した。しかしこれに限られない。第１デューティー比および第２デューティー比を制御安全側の値とし、第１デューティー比と第２デューティー比とのいずれか小さい値を制限デューティー比として設定してもよい。
上記実施形態では、タービンバイパスバルブなどの全閉制御として、電磁弁の通電時のデューティー比を制限デューティー比に制御した。しかしこれに限られない。電磁弁の通電時のデューティー比を制限デューティー比以下に制御するものであってもよい。
上記実施形態では、本発明を、負圧アクチュエータを駆動する電磁弁の全閉制御に用いた。しかしこれに限られない。例えば電動式タービンバイパスバルブなどの電動式バルブの全閉制御に用いてもよい。
上記実施形態では、本発明をタービンバイパスバルブなどの全閉制御に用いた。しかしこれに限られない。例えばタービンの可変ノズルやＥＧＲバイパスバルブなどの他のバルブや機構などの全閉制御あるいは全開制御などに用いてもよい。

１…エンジン（内燃機関）
１４…ＥＣＵ（制御装置）
１４ａ…取得部（取得手段）
１４ｂ…第１デューティー比算出部（第１デューティー比算出手段）
１４ｄ…第２デューティー比算出部（第２デューティー比算出手段）
１４ｅ…設定部（設定手段）
１４ｆ…制御部（制御手段）
１６…タービンバイパスバルブ（流量制御弁）
１７…第１負圧アクチュエータ（負圧アクチュエータ）
１９…第１電磁弁（駆動手段、電磁弁）
２４…ウェストゲートバルブ（流量制御弁）
２５…第２負圧アクチュエータ（負圧アクチュエータ）
２７…第２電磁弁（駆動手段、電磁弁）
２９…コンプレッサバイパスバルブ（流量制御弁）
３４…第３負圧アクチュエータ（負圧アクチュエータ）
３６…第３電磁弁（駆動手段、電磁弁）

Claims (3)

1. 内燃機関の吸気または排気を流通させる流路内に設けられる流量制御弁と、
   所定の電圧の通電を継続することで前記流量制御弁を全閉方向へ駆動し、かつ、全閉位置で維持する駆動手段と、
   前記駆動手段の通電時のデューティー比を制御する制御手段と、
   前記流量制御弁の上流圧力および下流圧力に相関のあるパラメータを取得する取得手段と、
   前記流量制御弁の上流圧力および下流圧力に相関のあるパラメータに応じて第１デューティー比を算出する第１デューティー比算出手段と、
   前記第１デューティー比を制限デューティー比として設定する設定手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記駆動手段の通電時のデューティー比を前記設定手段が設定した前記制限デューティー比以下に制限し、前記流量制御弁を全閉位置に維持させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の運転状態に相関のあるパラメータに応じて第２デューティー比を算出する第２デューティー比算出手段を更に備え、
   前記第２デューティー比算出手段は、前記内燃機関の運転状態が高負荷運転状態である程前記第２デューティー比を大きく算出し、
   前記設定手段は、前記第１デューティー比と前記第２デューティー比とのいずれか一方を制限デューティー比として設定す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. 前記駆動手段は、負圧が供給されることで前記流量制御弁を駆動する負圧アクチュエータと、前記制御手段によって通電時のデューティー比を制御することで前記負圧アクチュエータへの負圧供給量を調整する電磁弁と、を有し、
   前記設定手段は、前記制限デューティー比を、前記負圧アクチュエータに前記流量制御弁を全閉位置に維持させるための必要最低負圧の供給量を供給可能な値に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
   
   
   

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