JP6381601B2 - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータを動作させてバルブの開度を調整することでターボチャージャへ流れる内燃機関の排気ガスの流量を制御する内燃機関の制御装置および制御方法に関するものである。

従来、内燃機関（以下、エンジンと称す）の出力を向上させること等を目的として、内燃機関にターボチャージャを搭載している。ターボチャージャは、内燃機関の排気ガスによって回転するタービンと、タービンを回転させることで動作するコンプレッサとを備えている。

このようなターボチャージャを動作させる場合、エンジンが高回転高負荷で運転されたときに、エンジンの吸気通路の圧力、すなわち過給圧が必要以上に上昇することにより、エンジンを破損させるおそれがある。そこで、通常、ターボチャージャのタービンと並列に排気バイパス通路が設けられている。また、この排気バイパス通路に設けられたウエストゲートバルブによって、排気通路内を流れる排気ガスの一部を、排気バイパス通路へと分流させて、タービンへの排気ガスの流入量を調節し、過給圧を適正値に制御している。

ここで、ウエストゲートバルブは、例えば、正圧式アクチュエータの駆動によって開閉動作する。具体的には、エンジンの吸気通路の圧力、特に、圧力が上昇するスロットルバルブの上流部の圧力が大気圧よりも高くなる運転状態のときに、正圧式アクチュエータを駆動することによって、ウエストゲートバルブの開度が調整される仕組みである。

通常、正圧式アクチュエータの駆動が可能となるまでの期間において、ウエストゲートバルブは全閉状態となっている。なお、以降では、ウエストゲートバルブをＷＧＶと称し、ＷＧＶを動作させるウエストゲートアクチュエータをＷＧＡと称す。

正圧式アクチュエータでは、エンジンの吸気通路の圧力が閾値よりも高くならなければ、ＷＧＶを動作させることができなかった。すなわち、この圧力が閾値以下の場合、ＷＧＶを動作させることができないので、ＷＧＶの開度を変更することができない。

そこで、近年、ＷＧＡを電動化して、エンジンの吸気通路の圧力に依らず、必要に応じて、ＷＧＶを駆動し、ターボチャージャによる過給を自在に制限することを可能とするシステムが提案されている。しかしながら、このようなシステムにおいては、ＷＧＶの開閉動作が長期に渡って繰り返し実施されることによる経時的な変化、ＷＧＶ開度センサの温度特性、ＷＧＶを構成する構造物の熱膨張、等の影響に起因して、ＷＧＶ開度センサの検出値と真のＷＧＶ開度との間に誤差が生じる。

その結果として、ＷＧＶの基準位置、すなわちＷＧＶ開度センサの検出値が０％となるときのＷＧＶの位置は、ＷＧＶが真に全閉となる位置に対してずれることとなる。そのため、ＷＧＶを同じ目標開度に制御しても、目標開度と真のＷＧＶ開度との間にずれが生じる。したがって、所望の過給圧に制御できない、あるいは、過給圧が制御目標値に到達しない可能性がある。

そこで、特許文献１に記載の従来技術では、目標開度が全閉となっている状態で実開度が全閉状態に収束したことを判断すると、そのときの開度センサの出力値に基づいて全閉位置の学習を行い、全閉学習値を更新した時点からの温度変化に応じて、センサ出力特性変化に見合う値に全閉学習値を修正するように構成されている。このように構成することで、温度条件が変化しても、ＷＧＶ機構の制御精度を維持させるようにしている。

特開２０１５−５９５４９号公報

上記のとおり、ＷＧＶの開閉動作が長期に渡って繰り返し実施されることによる経時的な変化、ＷＧＶ開度センサの温度特性、ＷＧＶを構成する構造物の熱膨張、等の影響に起因して、ＷＧＶ開度センサの検出値と真のＷＧＶ開度との間に誤差が生じる。これに対して、特許文献１に記載の従来技術では、全閉位置の学習と、温度変化による全閉位置のずれの補正を行うことで、全閉学習値と真の全閉位置との間の誤差の低減を図っている。

ここで、特許文献１に記載の従来技術において、全閉位置を学習するためには、ＷＧＶを全閉位置に制御することが必要である。しかしながら、ＷＧＶを全閉にすると、過給圧が上昇してしまうため、運転の仕方によっては、全閉位置の学習を実施できる機会が得られずに、全閉学習値が更新されない状況が続くことが考えられる。その場合、真の全閉位置に対してずれた全閉学習値が記憶されたままとなる。そのため、真の全閉位置に対してずれた全閉学習値を温度変化に応じて補正したとしても、温度変化に対する全閉位置の変化量は推定値にすぎず、時間の経過とともにその推定精度は悪化する。

したがって、特許文献１に記載の従来技術において、全閉学習値を更新する機会が少なかった場合には、真の全閉位置に対して、全閉学習値がずれてしまうことが予想される。また、真の全閉位置よりも開側に全閉学習値がずれている状態において、要求される目標開度が全開となった場合、実際の開度がその目標開度よりも開きすぎてしまう。

つまり、全閉学習値が真の全閉位置と一致している場合には、目標開度の最大値である最大目標開度と実開度とが一致するようにＷＧＡをフィードバック制御で駆動したとしても、衝突限界速度を超過する速度でＷＧＡの出力軸がＷＧＡの開側ストッパに当接することはない。この理由としては、実開度が目標開度に接近するほど実開度の変化速度が減速されたり、制御上の全開位置がＷＧＡの開側ストッパ位置よりも小さい開度に設定されたりしているからである。

ところが、真の全閉位置よりも開側に全閉学習値がずれている場合、最大目標開度に相当する位置がＷＧＡの開側ストッパ位置よりも開側の位置になってしまうことがある。このような状態で、最大目標開度と実開度とが一致するようにＷＧＡをフィードバック制御で駆動すると、衝突限界速度を超過した速度でＷＧＡの出力軸がＷＧＡの開側ストッパに当接する可能性がある。その結果として、衝突限界速度以上の速度でＷＧＡの開側ストッパにＷＧＡの出力軸が当接することで不快な衝突音が発生する可能性があるという問題が生じる。

また、ＷＧＡの開側ストッパにその出力軸が当接した状態が継続することによって、ＷＧＡを駆動するための駆動電流が大きくなりすぎてしまい、ＷＧＡのモータが異常過熱する可能性があるという問題が生じる。つまり、ＷＧＡの出力軸とＷＧＡの開側ストッパとの当接位置よりも開側にその出力軸を動かすことはできない。そのため、ＷＧＶの目標開度がその当接位置に対応する開度よりも開側に設定された場合、目標開度と実開度との間に偏差が残ったままとなる。その結果、フィードバック制御によりＷＧＡの操作量が増大し、ＷＧＡのモータが異常過熱する可能性があるという問題が生じる。

本発明は、上記のような実情を考慮してなされたものであり、アクチュエータの開側ストッパにアクチュエータの出力軸が当接することで発生しうる、不快な衝突音の発生およびアクチュエータのモータの異常加熱を抑制することができる内燃機関の制御装置および制御方法を得ることを目的とする。

本発明における内燃機関の制御装置は、アクチュエータを動作させてバルブの開度を調整することでターボチャージャへ流れる内燃機関の排気ガスの流量を制御する内燃機関の制御装置であって、内燃機関の運転状態に基づいて目標過給圧を演算する目標過給圧演算部と、目標過給圧演算部によって演算された目標過給圧と、ターボチャージャによって過給された内燃機関の吸入空気の圧力を検出する過給圧センサによって検出された実過給圧とが一致するようにバルブの要求目標開度を演算する要求目標開度演算部と、バルブの位置が全閉位置にあるときに、バルブの実位置を検出するポジションセンサによって検出された実位置を、全閉学習値として設定する基準位置学習部と、ポジションセンサによって検出された実位置と、基準位置学習部によって設定された全閉学習値とに基づいて、バルブの実開度を演算する実開度演算部と、基準位置学習部によって設定された全閉学習値と、アクチュエータの開側ストッパ位置に対して閉側にあらかじめ設定された制限目標位置とに基づいて、バルブの制限目標開度を演算する制限目標開度演算部と、要求目標開度演算部によって演算された要求目標開度と、制限目標開度演算部によって演算された制限目標開度とのうち、小さい方をバルブの目標開度として設定する目標開度制限部と、実開度演算部によって演算された実開度が、目標開度制限部によって設定された目標開度に追従するようにアクチュエータを動作させるための操作量を演算する操作量演算部と、操作量演算部によって演算された操作量に従ってアクチュエータを動作させる駆動部と、を備え、制限目標位置は、要求目標開度として設定可能な上限値に対応する開側上限位置と、開側ストッパ位置との間の値になるように設定されるものである。

本発明における内燃機関の制御方法は、アクチュエータを動作させてバルブの開度を調整することでターボチャージャへ流れる内燃機関の排気ガスの流量を制御する内燃機関の制御方法であって、内燃機関の運転状態に基づいて目標過給圧を演算する目標過給圧演算ステップと、目標過給圧演算ステップで演算された目標過給圧と、ターボチャージャによって過給された内燃機関の吸入空気の圧力を検出する過給圧センサによって検出された実過給圧とが一致するようにバルブの要求目標開度を演算する要求目標開度演算ステップと、バルブの位置が全閉位置にあるときに、バルブの実位置を検出するポジションセンサによって検出された実位置を、全閉学習値として設定する基準位置学習ステップと、ポジションセンサによって検出された実位置と、基準位置学習ステップで設定された全閉学習値とに基づいて、バルブの実開度を演算する実開度演算ステップと、基準位置学習ステップで設定された全閉学習値と、アクチュエータの開側ストッパ位置に対して閉側にあらかじめ設定された制限目標位置とに基づいて、バルブの制限目標開度を演算する制限目標開度演算ステップと、要求目標開度演算ステップで演算された要求目標開度と、制限目標開度演算ステップで演算された制限目標開度とのうち、小さい方をバルブの目標開度として設定する目標開度制限ステップと、実開度演算ステップで演算された実開度が、目標開度制限ステップで設定された目標開度に追従するようにアクチュエータを動作させるための操作量を演算する操作量演算ステップと、操作量演算ステップで演算された操作量に従ってアクチュエータを動作させる駆動ステップと、を備え、制限目標位置は、要求目標開度として設定可能な上限値に対応する開側上限位置と、開側ストッパ位置との間の値になるように設定されるものである。

本発明によれば、アクチュエータの開側ストッパにアクチュエータの出力軸が当接することで発生しうる、不快な衝突音の発生およびアクチュエータのモータの異常加熱を抑制することができる内燃機関の制御装置および制御方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるエンジンの制御装置が適用されるエンジンシステムを示す構成図である。 本発明の実施の形態１におけるＷＧＶとＷＧＡの機械的な接続状態を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１における制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における目標過給圧演算部が目標過給圧を演算する際に用いるマップの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１において、ＷＧＡ出力軸の軸方向位置と、ポジションセンサによって検出される実位置の関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における制御装置の一連の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における制御装置によって演算される目標開度、実開度および操作量を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１における制御装置によって演算される目標開度、実開度および操作量を示すタイムチャートである。 図８の比較例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態２における制御装置の一連の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における制御装置によって演算される目標開度、実開度および操作量を示すタイムチャートである。

以下、本発明による内燃機関の制御装置および制御方法を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、本発明は、例えば車両用のターボチャージャが搭載された内燃機関に適用することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるエンジン１０の制御装置５０が適用されるエンジンシステムを示す構成図である。図１において、エンジン１０の吸気通路１１の入口には、エアクリーナ１２が取り付けられている。エアクリーナ１２の下流側には、吸入空気量を検出するためのエアーフローセンサ５１が設けられている。

エアーフローセンサ５１の下流側には、ターボチャージャ２０が設けられている。ターボチャージャ２０は、コンプレッサ２０１とタービン２０２とを備えている。コンプレッサ２０１とタービン２０２とは、連結軸によって一体に連結されている。コンプレッサ２０１は、タービン２０２に入力されるエンジン１０の排気ガスのエネルギーによって回転駆動される。

コンプレッサ２０１のさらに下流側には、圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ１３が配置されている。インタークーラ１３のさらに下流側には、スロットルバルブ１４が配置されている。インタークーラ１３とスロットルバルブ１４の間には、ターボチャージャ２０によって過給されたエンジン１０の吸入空気の圧力を検出するための過給圧センサ５２が設けられている。

エンジン１０の排気系は、排気通路１５を備えている。排気通路１５の途中には、ターボチャージャ２０のタービン２０２が設けられている。また、排気通路１５には、タービン２０２をバイパスしてタービン２０２の入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路３０が設けられている。

排気バイパス通路３０には、排気バイパス弁としてのＷＧＶ３１が配置されている。また、タービン２０２の下流側には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒１６が配置されている。

排気バイパス通路３０に配置されているＷＧＶ３１は、ジョイント部材３２の一端に機械的に接続されている。ジョイント部材３２の他端は、排気バイパス弁駆動装置としてのＷＧＡ３４の出力軸であるＷＧＡ出力軸３３に機械的に接続されている。

ＷＧＡ出力軸３３の近傍には、ＷＧＶ３１の位置に相関する位置情報を検出するためのポジションセンサ５３が設けられている。なお、この実施の形態では、ポジションセンサ５３は、ＷＧＡ３４とは別体に構成されているが、ＷＧＡ３４に内蔵されていてもよい。

制御装置５０の入力部には、エアーフローセンサ５１、過給圧センサ５２およびポジションセンサ５３のほか、クランク角を検出するクランク角センサ（図示せず）、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ（図示せず）等といった種々のセンサが、エンジン１０の運転状態を検出するために接続されている。

制御装置５０の出力部には、ＷＧＡ３４のほか、さらに、インジェクタ（図示せず）、点火コイル（図示せず）等といった種々の機器が、エンジン１０の運転状態を制御するために接続されている。制御装置５０は、各種センサから入力された各種入力情報に基づいて、各種機器を駆動することにより、エンジン１０の燃焼状態および出力トルクを最適に制御する。

次に、ＷＧＶ３１とＷＧＡ３４との機械的な接続状態について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるＷＧＶ３１とＷＧＡ３４の機械的な接続状態を説明するための模式図である。

図２において、ＷＧＶ３１とＷＧＡ３４は、直接的に接続されておらず、ジョイント部材３２を介して接続されている。より詳細には、ＷＧＡ出力軸３３の先端部に形成された環状のＷＧＡ出力軸係合部３３１と、ジョイント部材３２の一端に形成された環状の第１のジョイント部材係合部３２１とは、互いに内側を貫通し合うことで搖動自在に係合している。ＷＧＶ３１に設けられた貫通穴を有するＷＧＶ係合部３１１と、ジョイント部材３２の他端に形成された環状の第２のジョイント部材係合部３２２とは、第２のジョイント部材係合部３２２がＷＧＶ係合部３１１の貫通穴を貫通することで搖動自在に係合している。

ＷＧＶ３１は、排気通路１５内に配置されるため、エンジン１０から排出された排気ガスにさらされて数百度の高温状態になる。したがって、モータ等の電子部品を内蔵したＷＧＡ３４の耐熱性を考慮すると、ＷＧＡ３４をＷＧＶ３１に近接して配置することができない。そこで、ＷＧＶ３１とＷＧＡ３４の間にジョイント部材３２を介在させ、ＷＧＡ３４が高温になりすぎないようにしている。また、ジョイント部材３２を介してＷＧＡ３４とＷＧＶ３１とを機械的に接続することにより、ＷＧＡ３４の車両への搭載位置の自由度が増してレイアウトがしやすくなる。このことも、ＷＧＶ３１とＷＧＡ３４の間にジョイント部材３２を介在させる理由の１つである。

ＷＧＡ３４には、正転および逆転可能なモータが内蔵されており、また、ＷＧＡ３４は、このモータの回転運動を直線運動に変換して出力するＷＧＡ出力軸３３を有している。このＷＧＡ出力軸３３は、モータの通電方向に応じて軸方向に移動可能となっている。

具体的には、ＷＧＡ出力軸３３をＷＧＡ３４の外側に押し出す方向にモータを通電すれば、ジョイント部材３２を介して、開弁側（すなわち、図２に示す矢印Ａの方向）へＷＧＶ３１を移動させることができる。これとは逆に、ＷＧＡ出力軸３３をＷＧＡ３４の内側に引き込む方向にモータを通電すれば、ジョイント部材３２を介して、閉弁側（すなわち、図２に示す矢印Ｂの方向）へＷＧＶ３１を移動させることができる。また、モータの通電をゼロにすることで、排気ガス流等の外乱がない状態においては、ＷＧＶ３１を、閉弁側にも開弁側にも移動させずに停止させることができる。

ＷＧＡ出力軸３３の側部の近傍には、ポジションセンサ５３が設けられている。ポジションセンサ５３は、ＷＧＶ３１の位置に相関する位置情報として、ＷＧＡ出力軸３３の軸方向位置を検出する。このポジションセンサ５３によって検出されるＷＧＡ出力軸３３の軸方向位置は、ＷＧＶ３１の位置、すなわちＷＧＶ３１の開弁位置もしくは閉弁位置、またはそれらの間の任意の中間位置として制御装置５０に取り込まれるように構成されている。

次に、本実施の形態１における制御装置５０の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態１における制御装置５０の構成を示すブロック図である。制御装置５０は、例えば、演算処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、プログラムデータ、固定値データ等のデータを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とによって実現される。図３に示す制御装置５０の各機能ブロックは、ＲＯＭにソフトウェアとして記憶されている。

図３において、制御装置５０は、目標過給圧演算部５０１、要求目標開度演算部５０２、基準位置学習部５０３、実開度演算部５０４、制限目標開度演算部５０５、目標開度制限部５０６、操作量演算部５０７および駆動部５０８を、ＷＧＶ３１の制御機能として有する。また、制御装置５０は、このようなＷＧＶ３１の制御機能に加えて、各種センサから入力された各種入力情報、すなわち各種センサの検出結果に基づいて、エンジン１０の統括制御を行う制御機能も併せて有する。

目標過給圧演算部５０１には、クランク角センサによって検出されたクランク角をもとに演算したエンジン回転速度、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度等の、エンジン１０の運転状態を示す複数の情報が入力される。目標過給圧演算部５０１は入力されたエンジン運転状態に基づいて、制御目標値としての目標過給圧Ｓｐを演算する。

ここで、目標過給圧演算部５０１が目標過給圧Ｓｐを演算する方法の一例について、図４を参照しながら具体的に説明する。図４は、本発明の実施の形態１における目標過給圧演算部５０１が目標過給圧Ｓｐを演算する際に用いるマップの一例を示す図である。なお、図４に示すマップにおいては、目標過給圧の単位を［ｋＰａ］としている。

図４に示す目標過給圧マップは、エンジン回転速度［ｒ／ｍｉｎ］と、アクセル開度［％］と、目標過給圧［ｋＰａ］とが関連付けられている。目標過給圧演算部５０１は、このマップに従って、エンジン回転速度と、アクセル開度に対応した目標過給圧Ｓｐを演算する。

具体的には、例えば、目標過給圧演算部５０１にエンジン運転状態として入力されたエンジン回転速度が２０００［ｒ／ｍｉｎ］であり、かつアクセル開度が５０［％］である場合を想定する。この場合、目標過給圧演算部５０１は、このマップに従って、目標過給圧Ｓｐを１４０［ｋＰａ］とする。なお、目標過給圧演算部５０１は、図４に示すマップを用いずに、例えば、あらかじめ規定した物理モデルに従って、計算で目標過給圧Ｓｐを求めるように構成されていてもよい。

図３の説明に戻り、要求目標開度演算部５０２は、目標過給圧演算部５０１によって演算された目標過給圧Ｓｐと、過給圧センサ５２によって検出された実過給圧Ｐｐとが一致するようにＷＧＶ３１の要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍを演算する。すなわち、要求目標開度演算部５０２は、実過給圧Ｐｐを目標過給圧Ｓｐに一致させるために必要な要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍを演算する。

基準位置学習部５０３は、ＷＧＶ３１の位置が全閉位置にあるときに、ポジションセンサ５３によって検出されたＷＧＶ３１の実位置Ｖｓを全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとして設定する全閉位置学習を行う。

全閉位置は、ＷＧＶ３１が排気バイパス通路３０を完全に塞ぐときのＷＧＶ３１の位置である。また、ＷＧＶ３１が全閉状態にならなければ、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎを演算できないので、ＷＧＶ３１が初めて全閉状態に制御されて、全閉位置学習が完了するまでは、あらかじめ決められた初期値が全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとして設定される。

実開度演算部５０４は、ポジションセンサ５３によって検出された実位置Ｖｓと、基準位置学習部５０３によって設定された全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとに基づいて、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎを基準としてＷＧＶ３１の実開度Ｐｖを演算する。

制限目標開度演算部５０５は、基準位置学習部５０３によって設定された全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎと、あらかじめ設定された制限目標位置とに基づいて、ＷＧＶ３１の制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔを演算する。なお、制限目標位置の具体的な設定方法については後述するが、実施の形態１では、制限目標位置が４．１Ｖに設定される場合を例示する。

目標開度制限部５０６は、要求目標開度演算部５０２によって演算された要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍと、制限目標開度演算部５０５によって演算された制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔとのうち、小さい方をＷＧＶ３１の目標開度Ｓｖとして設定する。

操作量演算部５０７は、実開度演算部５０４によって演算された実開度Ｐｖが、目標開度制限部５０６によって設定された目標開度Ｓｖに追従するようにＷＧＡ３４を動作させるための操作量Ｄ_ｏｕｔを演算する。すなわち、操作量演算部５０７は、目標開度Ｓｖと、実開度Ｐｖとに基づくフィードバック制御により、実開度Ｐｖを目標開度Ｓｖに一致させるために必要な操作量Ｄ_ｏｕｔを演算する。

駆動部５０８は、操作量演算部５０７によって演算された操作量Ｄ_ｏｕｔに従って、ＷＧＡ３４を動作させるための操作量ＭｖをＷＧＡ３４に出力することで、ＷＧＡ３４を動作させてＷＧＶ３１の開度を調整する。

次に、ＷＧＡ出力軸３３の軸方向位置と、ポジションセンサ５３によって検出される実位置Ｖｓの関係について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態１において、ＷＧＡ出力軸３３の軸方向位置と、ポジションセンサ５３によって検出される実位置Ｖｓの関係を示す図である。なお、図５に示すように、実位置Ｖｓは、電圧［Ｖ］によって表され、ポジションセンサ５３は、検出した実位置Ｖｓを電圧の形で出力する。

図５において、軸方向位置が０ｍｍの位置は、ＷＧＶ３１が排気バイパス通路３０を完全に塞ぐ位置、すなわちＷＧＶ３１の全閉位置に相当し、実位置Ｖｓが１．５Ｖになる。つまり、ＷＧＡ出力軸３３の軸方向位置が０ｍｍの場合、ＷＧＶ３１が全閉位置に位置する。ＷＧＡ３４は、ＷＧＶ３１が排気バイパス通路３０を完全に塞ぐ位置、すなわち全閉位置に位置する状態のときに、実位置Ｖｓが１．５Ｖになるように調整されて、エンジン１０に組み付けられる。

軸方向位置が−３ｍｍの位置は、ＷＧＡ３４の内部の閉側ストッパにＷＧＡ出力軸３３が当接する位置、すなわちＷＧＡ３４の閉側ストッパ位置に相当し、実位置Ｖｓが０．５Ｖになる。つまり、ＷＧＡ出力軸３３の軸方向位置が−３ｍｍの場合、ＷＧＡ出力軸３３が閉側ストッパ位置に位置する。ＷＧＶ３１を閉弁側に動かしたとき、ＷＧＶ３１の方が先に全閉位置に位置し、ＷＧＡ出力軸３３が閉側ストッパに当接することはない。

軸方向位置が７．５ｍｍの位置は、制御上で要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍとして設定可能な上限値に対応するＷＧＶ３１の開側上限位置に相当する。つまり、ＷＧＡ出力軸３３の軸方向位置が７．５ｍｍの場合、ＷＧＶ３１が開側上限位置に位置する。

要求目標開度演算部５０２によって演算される要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍは、最小値０％から最大値１００％で設定される。そのため、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎがＷＧＶ３１の真の全閉位置と一致している場合において、ＷＧＡ３４の軸方向位置が０ｍｍのとき、すなわち実位置Ｖｓが１．５Ｖのときには、ＷＧＶ３１の開度が０％として取り扱われ、ＷＧＡ３４の軸方向位置が７．５ｍｍのとき、すなわち実位置Ｖｓが４Ｖのときには、ＷＧＶ３１の開度が１００％として取り扱われる。また、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍとして設定可能な上限値（＝１００％）に対応する開側上限位置は、４．０Ｖとなる。

軸方向位置が９ｍｍの位置は、ＷＧＡ３４の内部の開側ストッパにＷＧＡ出力軸３３が当接する位置、すなわち、開側ストッパ位置に相当し、実位置Ｖｓが４．５Ｖになる。つまり、ＷＧＡ出力軸３３の軸方向位置が９ｍｍの場合、ＷＧＡ出力軸３３が開側ストッパ位置に位置する。通常制御においては、ＷＧＡ出力軸３３が開側ストッパに当接しないように制御する、もしくは、ＷＧＡ出力軸３３が開側ストッパに当接するとしてもＷＧＡ出力軸３３が衝突限界速度以下の速度で開側ストッパに当接するように制御している。

しかしながら、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎがＷＧＶ３１の真の全閉位置よりも開側にずれている場合においては、ＷＧＡ出力軸３３が衝突限界速度を超過した速度で開側ストッパに当接する可能性がある。そこで、後述する図６に示すフローチャートに従った制御を実行することで、ＷＧＡ出力軸３３が衝突限界速度を超過した速度で開側ストッパに当接することを回避する。

なお、ＷＧＶ３１が開側に動いて排気通路１５と当接する開側当接位置に位置するときのＷＧＡ３４の軸方向位置は、ＷＧＡ３４の開側ストッパ位置よりも開側に設計されている。したがって、ＷＧＡ出力軸３３を閉側から開側に動かしても、ＷＧＶ３１が開側当接位置に達するよりも前に、ＷＧＡ出力軸３３が開側ストッパに当接するため、ＷＧＶ３１が開側当接位置に達することはない。

次に、本実施の形態１における制御装置５０の動作について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施の形態１における制御装置５０の一連の動作を示すフローチャートである。なお、図６に示すフローチャートの処理は、例えば、あらかじめ設定された制御周期で繰り返し実行される。

図６において、ステップＳ１０１では、制御装置５０は、ポジションセンサ５３の出力電圧値を実位置Ｖｓとして読み込む。

ステップＳ１０２では、制御装置５０は、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎを演算するサブルーチンにジャンプする。サブルーチン内では、基準位置学習部５０３は、目標開度Ｓｖが全閉位置に対応する０％であって、ＷＧＶ３１が全閉位置に位置することで実位置Ｖｓが安定状態にあるか否かを判断し、実位置Ｖｓが安定状態にあると判断した場合、実位置Ｖｓを全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとして設定する。なお、実位置Ｖｓが安定状態にあると判断したときに、ポジションセンサ５３から複数の実位置Ｖｓを取得し、それらの実位置Ｖｓの平均値を全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとして設定してもよい。

上記のように、複数の実位置Ｖｓの平均値を全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとして設定するように構成される場合、その平均値が全閉学習上限値よりも開側の位置であるときには、全閉学習上限値を全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとして設定する。一方、その平均値が全閉学習下限値よりも閉側の位置であるときには、全閉学習下限値を全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとして設定する。

全閉学習上限値と全閉学習下限値は、ポジションセンサ５３の出力ばらつき、ＷＧＡ３４のエンジン１０への組み付けばらつき、ＷＧＶ３１の温度変化等があった場合に全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎが取り得る範囲の極限値としてあらかじめ設定されている。全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎの更新範囲を、全閉学習下限値から全閉学習上限値の範囲に制限することで、誤学習が防止される。

また、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎは、制御装置５０の電源が投入された直後には、初期化処理ルーチンで、あらかじめ設定した設計値が初期値として設定される。ステップＳ１０２を実行する中で、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎの更新条件が成立すると、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎは、初期値もしくは過去に学習した値から、新たに学習した値に更新される。

ステップＳ１０３では、実開度演算部５０４は、ポジションセンサ５３によって検出された実位置Ｖｓと、基準位置学習部５０３によって設定された全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとに基づいて、ＷＧＶ３１の実開度Ｐｖを演算する。具体的には、実開度演算部５０４は、実開度Ｐｖを以下の式（１）に従って演算する。
Ｐｖ＝（Ｖｓ−Ｐｖ_ｌｒｎ）／２．５×１００・・・（１）

式（１）に示すように、実開度演算部５０４は、実位置Ｖｓから全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎを減算した値、すなわち実位置Ｖｓと全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとの変化量を、制御上の最大変化量、すなわち２．５Ｖ（＝全開値（４．０Ｖ）−全閉値（１．５Ｖ））で除算して、さらに１００％を乗算する。このように、実開度演算部５０４は、全閉値を０％とし、全開値を１００％として定義された変換式に基づいて、実開度Ｐｖを演算する。

ステップＳ１０４では、制限目標開度演算部５０５は、基準位置学習部５０３によって設定された全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎと、ＷＧＡ３４の開側ストッパ位置（＝４．５Ｖ）に対して閉側にあらかじめ設定された制限目標位置（＝４．１Ｖ）とに基づいて、ＷＧＶ３１の制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔを演算する。具体的には、制限目標開度演算部５０５は、制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔを以下の式（２）に従って演算する。
Ｓｖ_ｌｍｔ＝（４．１−Ｐｖ_ｌｒｎ）／２．５×１００・・・（２）

式（２）に示すように、制限目標開度演算部５０５は、制限目標位置（＝４．１Ｖ）から全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎを減算した値、すなわち、制限目標位置と全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎとの変化量を、制御上の最大変化量、すなわち２．５Ｖ（＝全開値（４．０Ｖ）−全閉値（１．５Ｖ））で除算して、さらに１００％を乗算する。このように、制限目標開度演算部５０５は、全閉値を０％とし、全開値を１００％として定義された変換式に基づいて、制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔを演算する。

ここで、図５に示すように、ＷＧＶ３１の全閉位置に対応する設計値（＝１．５Ｖ）を基準とした場合、ＷＧＶ３１の開側上限位置は、４．０Ｖとして求められる。また、制限目標位置は、ＷＧＡ３４の開側ストッパ位置（＝４．５Ｖ）に対して閉側にあらかじめ設定される。

より具体的には、制限目標位置は、開側上限位置（＝４．０Ｖ）よりも開側であり、ＷＧＡ３４の開側ストッパ位置（＝４．５Ｖ）よりも閉側となるように設定される。つまり、制限目標位置は、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍとして設定可能な上限値（＝１００％）に対応する開側上限位置（＝４．０Ｖ）と、ＷＧＡ３４の開側ストッパ位置（＝４．５Ｖ）との間の値になるように設定される。

なお、実施の形態１では、このような設定条件に従って設定される制限目標位置の具体例として、制限目標位置が４．１Ｖに設定される場合を例示している。

ＷＧＶ３１の熱膨張、ＷＧＶ３１と排気バイパス通路３０との当接箇所の摩耗等によって、ＷＧＶ３１の全閉位置が変化した場合であっても、ＷＧＡ３４の開側ストッパ位置は変化しない。したがって、上記のように制限目標位置を設定することで、開側ストッパ位置から一定の開度偏差に到達した位置に制限目標位置を設定することができる。

ステップＳ１０５では、制御装置５０は、ＷＧＶ３１の要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍを演算するサブルーチンにジャンプする。サブルーチン内では、要求目標開度演算部５０２は、図４のマップから求めた目標過給圧Ｓｐと、実過給圧Ｐｐを一致させるための要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍを演算する。

ステップＳ１０６では、目標開度制限部５０６は、以下の式（３）に従って、目標開度Ｓｖを演算する。
Ｓｖ＝ｍｉｎ（Ｓｖ_ｄｅｍ，Ｓｖ_ｌｍｔ）・・・（３）

式（３）に示すように、目標開度制限部５０６は、ステップＳ１０５で演算された要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍと、ステップＳ１０４で演算された制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔとのうち、値の小さい方を目標開度Ｓｖとして設定する。

ここで、ＷＧＶ３１の熱膨張、ＷＧＶ３１と排気バイパス通路３０との当接箇所の摩耗等によって、ＷＧＶ３１の全閉位置が変化した場合であっても、ＷＧＡ３４の開側ストッパ位置は変化しない。また、ステップＳ１０７では、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍと制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔの小さい方の値、すなわち要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍを制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔで制限した値を、目標開度Ｓｖとして設定するようにしている。したがって、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎが変化した場合であっても、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍと、制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔのうちの小さい方が目標開度Ｓｖとして設定される。そのため、ＷＧＡ出力軸３３がＷＧＡ３４の開側ストッパに衝突限界速度を超過して当接することを回避することができる。

ステップＳ１０７では、制御装置５０は、操作量Ｄ_ｏｕｔを演算するサブルーチンにジャンプする。サブルーチン内では、操作量演算部５０７は、実開度Ｐｖと目標開度Ｓｖとの偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行うことで、実開度Ｐｖを目標開度Ｓｖに追従させるのに必要な操作量Ｄ_ｏｕｔを演算する。

ここで、操作量Ｄ_ｏｕｔは、Ｄｕｔｙ値である。ＷＧＶ３１を開側動作させる場合には、プラス値の操作量Ｄ_ｏｕｔが演算され、ＷＧＶ３１を閉側動作させる場合には、マイナス値の操作量Ｄ_ｏｕｔが演算される。操作量Ｄ_ｏｕｔにおいて、最大値が１００％となり、最小値が−１００％となる。操作量Ｄ_ｏｕｔが０％の場合、ＷＧＶ３１に外乱がない状態では、ＷＧＶ３１の位置に関係なく停止する。

次に、図６のフローチャートの処理が実行された場合に演算される、目標開度Ｓｖ、実開度Ｐｖおよび操作量Ｄ_ｏｕｔのそれぞれの時間変化の一例について、図７〜図９を参照しながら説明する。図７および図８は、本発明の実施の形態１における制御装置５０によって演算される目標開度Ｓｖ、実開度Ｐｖおよび操作量Ｄ_ｏｕｔを示すタイムチャートである。図９は、図８の比較例を示すタイムチャートである。

なお、図７〜図９において、上から１段目のグラフに示している目標位置は、上から２段目のグラフに示している目標開度Ｓｖの％値を、ＷＧＶ３１の全閉位置に対応する設計値（＝１．５Ｖ）を用いて電圧値に変換したものである。この目標位置については、図３および図６には示していない。

まず、図７のタイムチャートについて説明する。図７では、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎがＷＧＶ３１の真の全閉位置と一致しており、図５に示すＷＧＶ全閉位置（＝１．５Ｖ）に等しいことを前提としている。

時点Ａ以前、すなわち、図７の時点Ａよりも左側においては、過給圧を制御するにあたって、目標開度Ｓｖが２０％となっている。このとき、実位置Ｖｓは２Ｖである。また、式（１）に従って、実位置Ｖｓから変換された実開度Ｐｖが、目標開度Ｓｖに一致するようにフィードバック制御されている。

ここで、式（２）に従って演算される制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔは、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎが１．５Ｖであり、制限目標位置が４．１Ｖであるので、１０４％である。したがって、時点Ａでは、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍが２０％から１００％に変化すると、目標開度Ｓｖも２０％から１００％に変化し、フィードバック制御によって、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖに追従を開始する。

時点Ｂでは、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖを超過し、実位置ＶｓがＷＧＶ開側上限位置（＝４．０Ｖ）を超過する。また、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍの値である１００％が目標開度Ｓｖとしてそのまま設定されている。

時点ＢからＣの間では、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖよりも開側にオーバーシュートしているため、フィードバック制御によって、操作量Ｄ_ｏｕｔがマイナス値となる。時点Ｃでは、フィードバック制御によって、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖに収束する。

このように、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎがＷＧＶ３１の真の全閉位置と一致し、図５に示すＷＧＶ全閉位置（＝１．５Ｖ）に等しい場合、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍが制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔに制限されることなく、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍがそのまま目標開度Ｓｖとして設定される。したがって、実開度Ｐｖは、フィードバック制御によって、目標開度Ｓｖに速やかに収束する。

続いて、図８の比較例である図９のタイムチャートについて説明する。図９では、比較例として、制限目標開度演算部５０５および目標開度制限部５０６を具備していない制御装置が、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍをそのまま目標開度Ｓｖとして設定する場合を例示している。

また、図９では、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎを２．３Ｖとして設定する全閉位置学習を行ってから、時間の経過とともに温度条件、運転条件等が変化して、その全閉位置学習を行った時点よりも、ＷＧＶ３１の真の全閉位置が閉側に変化していることを前提としている。この場合、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎは、ＷＧＶ３１の真の全閉位置と一致しておらず、ＷＧＶ３１の真の全閉位置よりも開側の値を取っていることになる。

時点Ａ以前、すなわち、図９の時点Ａよりも左側においては、過給圧を制御するにあたって、目標開度Ｓｖが２０％となっている。このとき、実位置Ｖｓは、２．８Ｖである。また、式（１）に従って実位置Ｖｓから変換された実開度Ｐｖが、目標開度Ｓｖに一致するようにフィードバック制御されている。

時点Ａでは、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍが２０％から１００％に変化すると、目標開度Ｓｖも２０％から１００％に変化し、フィードバック制御によって、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖに追従を開始する。

時点Ｄでは、実位置Ｖｓが４．５Ｖとなり、ＷＧＡ出力軸３３がＷＧＡ３４の開側ストッパに当接するので、ＷＧＶ３１をこれ以上開側に動作できない状態となる。このときの実開度Ｐｖは、８８％であり、目標開度Ｓｖの１００％に到達していない。そのため、時点Ｄ以降では、フィードバック制御によって、操作量Ｄ_ｏｕｔがさらに増加して、ＷＧＡ３４の発熱量が増加する。

続いて、図８のタイムチャートについて説明する。図８では、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎを２．３Ｖとして設定する全閉位置学習を行ってから、時間の経過とともに温度条件、運転条件等が変化して、その全閉位置学習を行った時点よりも、ＷＧＶ３１の真の全閉位置が閉側に変化していることを前提としている。この場合、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎは、ＷＧＶ３１の真の全閉位置と一致しておらず、ＷＧＶ３１の真の全閉位置よりも開側の値を取っていることになる。

時点Ａ以前、すなわち、図８の時点Ａよりも左側においては、過給圧を制御するにあたって、目標開度Ｓｖが２０％となっている。このとき、実位置Ｖｓは２．８Ｖである。また、式（１）に従って、実位置Ｖｓから変換された実開度Ｐｖが、目標開度Ｓｖに一致するようにフィードバック制御されている。

ここで、式（２）に従って演算される制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔは、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎが２．３Ｖであり、制限目標位置が４．１Ｖであるので、７２％である。したがって、時点Ａでは、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍが２０％から１００％に変化した場合であっても、目標開度Ｓｖが２０％から７２％に変化し、フィードバック制御によって、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖに追従を開始する。

つまり、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍの値である１００％と、制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔの値である７２％のうち、小さい方の値である制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔが目標開度Ｓｖとして設定される。

時点ＢからＣの間では、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖよりも開側にオーバーシュートしているため、フィードバック制御によって、操作量Ｄ_ｏｕｔがマイナス値となる。時点Ｃでは、フィードバック制御によって、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖに収束する。

このように、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎがＷＧＶ３１の真の全閉位置よりも開側の値を取っているものの、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍが制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔに制限されるので、フィードバック制御によって、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖに速やかに収束する。その結果、実位置ＶｓがＷＧＡ３４の開側ストッパ位置である４．５Ｖに達することを防止することができる。

また、真の全閉位置が熱膨張等で開側に変化した時点で全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎを学習し、その後、温度変化等により真の全閉位置が閉側に変化したにもかかわらず全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎが更新されず、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎが真の全閉位置よりも開側にある場合を想定する。このような場合であっても、ＷＧＡ３４の開側ストッパに衝突限界速度以下でＷＧＡ出力軸３３を当接させる、もしくは開側ストッパにＷＧＡ出力軸３３を当接させないようにすることができる。そのため、ＷＧＡ出力軸３３の開側ストッパへの当接時の不快な衝突音の発生を回避することが可能となる。

以上、本実施の形態１によれば、目標過給圧と実過給圧とが一致するように演算された要求目標開度と、バルブの位置が全閉位置にあるときにポジションセンサによって検出された実位置に相当する全閉学習値と制限目標位置とに基づいて演算された制限目標開度とのうち、小さい方をバルブの目標開度として設定するように構成されている。

このように、制限目標開度を用いて要求目標開度を制限することにより、バルブの目標開度に対応する位置をアクチュエータの開側ストッパ位置よりも閉側の位置に制限することができる。その結果、フィードバック制御により実開度が目標開度に近づくと実開度の変化速度が減速するため、衝突限界速度を超過した速度でアクチュエータの出力軸がアクチュエータの開側ストッパに衝突することに起因する不快な衝突音の発生を回避することができる。また、アクチュエータのモータの異常加熱を抑制することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、先の実施の形態１とは異なる処理によって目標開度Ｓｖを演算する制御装置５０について説明する。なお、本実施の形態２では、先の実施の形態１と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

ここで、本実施の形態２における制御装置５０が適用されるエンジンシステムと、制御装置５０の構成は、図１〜図３と同じ構成によって実現される。

図１０は、本発明の実施の形態２における制御装置５０の一連の動作を示すフローチャートである。なお、図１０に示すフローチャートの処理は、例えば、あらかじめ設定された制御周期で繰り返し実行される。

図１０において、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５では、先の図６のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５と同様の処理が実行される。

ステップＳ２０６において、目標開度制限部５０６は、ポジションセンサ５３によって検出された実位置Ｖｓがあらかじめ設定された制限判定位置以上であるか否かを判定する。なお、実施の形態２では、制限判定位置がＷＧＶ開側上限位置（＝４．０Ｖ）になるように設定される場合を例示する。

ステップＳ２０６において、ポジションセンサ５３によって検出された実位置Ｖｓが制限判定位置以上であると判定された場合には、処理がステップＳ２０７へと進む。一方、ポジションセンサ５３によって検出された実位置Ｖｓが制限判定位置未満であると判定された場合には、処理がステップＳ２０８へと進む。

ステップＳ２０７では、先の図６のステップＳ１０６と同様の処理が実行される。すなわち、目標開度制限部５０６は、以下の式（３）に従って、目標開度Ｓｖを演算する。
Ｓｖ＝ｍｉｎ（Ｓｖ_ｄｅｍ，Ｓｖ_ｌｍｔ）・・・（３）

式（３）に示すように、目標開度制限部５０６は、ステップＳ２０５で演算された要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍと、ステップＳ２０４で演算された制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔとのうち、値の小さい方を目標開度Ｓｖとして設定する。

このように、目標開度制限部５０６は、ポジションセンサ５３によって検出された実位置Ｖｓが制限判定位置以上である場合には、要求目標開度演算部５０２によって演算された要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍと、制限目標開度演算部５０５によって演算された制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔとのうち、小さい方を目標開度Ｓｖとして設定する。

ステップＳ２０８では、目標開度制限部５０６は、以下の式（４）に従って、目標開度Ｓｖを演算する。
Ｓｖ＝Ｓｖ_ｄｅｍ・・・（４）

式（４）に示すように、目標開度制限部５０６は、ステップＳ２０５で演算された要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍを目標開度Ｓｖとして設定する。

このように、目標開度制限部５０６は、ポジションセンサ５３によって検出された実位置Ｖｓが、制限判定位置未満である場合には、要求目標開度演算部５０２によって演算された要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍを目標開度Ｓｖとして設定する。

ここで、ＷＧＶ３１の熱膨張、ＷＧＶ３１と排気バイパス通路３０との当接箇所の摩耗等によって、ＷＧＶ３１の全閉位置が変化した場合であっても、ＷＧＡ３４の開側ストッパ位置は変化しない。また、ステップＳ２０６において、実位置Ｖｓと制限判定位置（＝４．０Ｖ）とを比較し、その比較結果に従って、ステップＳ２０７およびステップＳ２０８のいずれかの処理を実行して、目標開度Ｓｖを演算するようにしている。したがって、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎが変化した場合であっても、ＷＧＡ出力軸３３が、ＷＧＡ３４の開側ストッパから一定の閉側の偏差分の位置に到達したときには、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍと制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔとのうち、小さい方が目標開度Ｓｖとして設定される。そのため、ＷＧＡ出力軸３３がＷＧＡ３４の開側ストッパに衝突限界速度を超過して当接することを回避することができる。

ステップＳ２０９では、先の図６のステップＳ１０７と同様の処理が実行される。

次に、図１０のフローチャートの処理が実行された場合に演算される、目標開度Ｓｖ、実開度Ｐｖおよび操作量Ｄ_ｏｕｔのそれぞれの時間変化の一例について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、本発明の実施の形態２における制御装置５０によって演算される目標開度Ｓｖ、実開度Ｐｖおよび操作量Ｄ_ｏｕｔを示すタイムチャートである。

図１０では、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎを２．３Ｖとして設定する全閉位置学習を行ってから、時間の経過とともに温度条件、運転条件等が変化して、その全閉位置学習を行った時点よりも、ＷＧＶ３１の真の全閉位置が閉側に変化していることを前提としている。この場合、全閉学習値Ｐｖ_ｌｒｎは、ＷＧＶ３１の真の全閉位置と一致しておらず、ＷＧＶ３１の真の全閉位置よりも開側の値を取っていることになる。

時点Ａ以前、すなわち、図１１の時点Ａよりも左側においては、過給圧を制御するにあたって、目標開度Ｓｖが２０％となっている。このとき、実位置Ｖｓは２．８Ｖである。また、式（１）に従って、実位置Ｖｓから変換された実開度Ｐｖが、目標開度Ｓｖに一致するようにフィードバック制御されている。

時点Ａでは、実位置Ｖｓが制限判定位置（＝４．０Ｖ）を超過しないので、式（４）に従って目標開度Ｓｖが演算される。したがって、時点Ａでは、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍが２０％から１００％に変化すると、目標開度Ｓｖも２０％から１００％に変化し、フィードバック制御によって、実開度Ｐｖが目標開度Ｓｖに追従を開始する。

時点Ｅでは、実位置Ｖｓが制限判定位置（＝４．０Ｖ）を超過するので、式（３）に従って目標開度Ｓｖが演算される。したがって、時点Ｅでは、目標開度Ｓｖが制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔ（＝７２％）になるように制限される。その結果、目標開度Ｓｖが１００％から７２％に変化するので、目標開度Ｓｖと実開度Ｐｖとの偏差が小さくなり、操作量Ｄ_ｏｕｔも小さくなる。

実開度Ｐｖの開側への変化速度は低下するが、実開度Ｐｖは目標開度Ｓｖを超過し、フィードバック制御により操作量Ｄ_ｏｕｔはマイナス値となることで、時点Ｆでは、実開度Ｐｖは目標開度Ｓｖに収束する。その結果、実位置ＶｓがＷＧＡ３４の開側ストッパ位置である４．５Ｖに到達することを防止することができる。

目標開度Ｓｖ（＝７２％）と実開度Ｐｖとの偏差に従って操作量Ｄ_ｏｕｔが演算される時点Ｅ以降よりも、目標開度Ｓｖ（＝１００％）と実開度Ｐｖとの偏差に従って操作量Ｄ_ｏｕｔが演算される時点Ａから時点Ｅの間の方が、操作量Ｄ_ｏｕｔが大きくなる。したがって、実位置Ｖｓが制限判定位置（＝４．０Ｖ）未満である時点Ａから時点Ｅの間では、式（４）に従って要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍをそのまま目標開度Ｓｖとして設定することで、実開度Ｐｖを目標開度Ｓｖに早く追従させることができる。一方、実位置Ｖｓが制限判定位置（＝４．０Ｖ）以上となった時点Ｅ以降では、式（３）に従って、要求目標開度Ｓｖ_ｄｅｍおよび制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔのうち小さい方の値を目標開度Ｓｖとして設定することで、実位置ＶｓがＷＧＡ３４の開側ストッパ位置である４．５Ｖに到達することを防止することができる。

以上、本実施の形態２によれば、ポジションセンサによって検出された実位置が、制限判定位置以上である場合には、要求目標開度と制限目標開度とのうち、小さい方を目標開度として設定し、その実位置が、制限判定位置未満である場合には、要求目標開度を目標開度として設定するように構成されている。

これにより、実位置が制限判定位置に到達していないときには、要求目標開度が制限目標開度によって制限されることがないので、フィードバック制御によるバルブの開側動作を早めることができる。つまり、アクチュエータの出力軸が開側ストッパに当接する恐れがない実開度のときには、要求目標開度と実開度との偏差に従ってフィードバック制御を行うことで、ＷＧＶの開弁速度を速めることができる。

実位置が制限判定位置に到達したときには、必要に応じて要求目標開度が制限目標開度によって制限されるので、衝突限界速度を超過してアクチュエータの出力軸が開側ストッパに当接することを回避することができる。つまり、アクチュエータの出力軸が開側ストッパに当接する恐れがある実開度のときには、制限目標開度Ｓｖ_ｌｍｔと実開度Ｐｖとの偏差に従ってフィードバック制御を行うことで、アクチュエータの出力軸が開側ストッパに当接することを回避する、もしくは、衝突限界速度を超過してアクチュエータの出力軸が開側ストッパに当接することを回避することができる。

なお、実施の形態１、２では、アクチュエータを動作させて開度を調整する弁としてウエストゲートバルブを例示して本発明を説明したが、例えばＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）弁などの電気エネルギーによって駆動される弁に対しても本発明が適用可能である。

１０ エンジン（内燃機関）、１１ 吸気通路、１２ エアクリーナ、１３ インタークーラ、１４ スロットルバルブ、１５ 排気通路、１６ 排気浄化触媒、２０ ターボチャージャ、３０ 排気バイパス通路、３１ ＷＧＶ（ウエストゲートバルブ）、３２ ジョイント部材、３３ ＷＧＡ出力軸、３４ ＷＧＡ（ウエストゲートアクチュエータ）、５０ 制御装置、５１ エアーフローセンサ、５２ 過給圧センサ、５３ ポジションセンサ、２０１ コンプレッサ、２０２ タービン、３１１ ＷＧＶ係合部、３２１ 第１のジョイント部材係合部、３２２ 第２のジョイント部材係合部、３３１ ＷＧＡ出力軸係合部、５０１ 目標過給圧演算部、５０２ 要求目標開度演算部、５０３ 基準位置学習部、５０４ 実開度演算部、５０５ 制限目標開度演算部、５０６ 目標開度制限部、５０７ 操作量演算部、５０８ 駆動部。

Claims (4)

1. アクチュエータを動作させてバルブの開度を調整することでターボチャージャへ流れる内燃機関の排気ガスの流量を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて目標過給圧を演算する目標過給圧演算部と、
   前記目標過給圧演算部によって演算された前記目標過給圧と、前記ターボチャージャによって過給された前記内燃機関の吸入空気の圧力を検出する過給圧センサによって検出された実過給圧とが一致するように前記バルブの要求目標開度を演算する要求目標開度演算部と、
   前記バルブの位置が全閉位置にあるときに、前記バルブの実位置を検出するポジションセンサによって検出された前記実位置を、全閉学習値として設定する基準位置学習部と、
   前記ポジションセンサによって検出された前記実位置と、前記基準位置学習部によって設定された前記全閉学習値とに基づいて、前記バルブの実開度を演算する実開度演算部と、
   前記基準位置学習部によって設定された前記全閉学習値と、前記アクチュエータの開側ストッパ位置に対して閉側にあらかじめ設定された制限目標位置とに基づいて、前記バルブの制限目標開度を演算する制限目標開度演算部と、
   前記要求目標開度演算部によって演算された前記要求目標開度と、前記制限目標開度演算部によって演算された前記制限目標開度とのうち、小さい方を前記バルブの目標開度として設定する目標開度制限部と、
   前記実開度演算部によって演算された前記実開度が、前記目標開度制限部によって設定された前記目標開度に追従するように前記アクチュエータを動作させるための操作量を演算する操作量演算部と、
   前記操作量演算部によって演算された前記操作量に従って前記アクチュエータを動作させる駆動部と、
   を備え、
   前記制限目標位置は、前記要求目標開度として設定可能な上限値に対応する開側上限位置と、前記開側ストッパ位置との間の値になるように設定される
   内燃機関の制御装置。
2. アクチュエータを動作させてバルブの開度を調整することでターボチャージャへ流れる内燃機関の排気ガスの流量を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて目標過給圧を演算する目標過給圧演算部と、
   前記目標過給圧演算部によって演算された前記目標過給圧と、前記ターボチャージャによって過給された前記内燃機関の吸入空気の圧力を検出する過給圧センサによって検出された実過給圧とが一致するように前記バルブの要求目標開度を演算する要求目標開度演算部と、
   前記バルブの位置が全閉位置にあるときに、前記バルブの実位置を検出するポジションセンサによって検出された前記実位置を、全閉学習値として設定する基準位置学習部と、
   前記ポジションセンサによって検出された前記実位置と、前記基準位置学習部によって設定された前記全閉学習値とに基づいて、前記バルブの実開度を演算する実開度演算部と、
   前記基準位置学習部によって設定された前記全閉学習値と、前記アクチュエータの開側ストッパ位置に対して閉側にあらかじめ設定された制限目標位置とに基づいて、前記バルブの制限目標開度を演算する制限目標開度演算部と、
   前記要求目標開度演算部によって演算された前記要求目標開度と、前記制限目標開度演算部によって演算された前記制限目標開度とのうち、小さい方を前記バルブの目標開度として設定する目標開度制限部と、
   前記実開度演算部によって演算された前記実開度が、前記目標開度制限部によって設定された前記目標開度に追従するように前記アクチュエータを動作させるための操作量を演算する操作量演算部と、
   前記操作量演算部によって演算された前記操作量に従って前記アクチュエータを動作させる駆動部と、
   を備え、
   前記目標開度制限部は、
   前記ポジションセンサによって検出された前記実位置が、あらかじめ設定された制限判定位置以上である場合には、前記要求目標開度演算部によって演算された前記要求目標開度と、前記制限目標開度演算部によって演算された前記制限目標開度とのうち、小さい方を前記目標開度として設定し、
   前記ポジションセンサによって検出された前記実位置が、前記制限判定位置未満である場合には、前記要求目標開度演算部によって演算された前記要求目標開度を前記目標開度として設定する
   内燃機関の制御装置。
3. 前記目標開度制限部は、
   前記ポジションセンサによって検出された前記実位置が、あらかじめ設定された制限判定位置以上である場合には、前記要求目標開度演算部によって演算された前記要求目標開度と、前記制限目標開度演算部によって演算された前記制限目標開度とのうち、小さい方を前記目標開度として設定し、
   前記ポジションセンサによって検出された前記実位置が、前記制限判定位置未満である場合には、前記要求目標開度演算部によって演算された前記要求目標開度を前記目標開度として設定する
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. アクチュエータを動作させてバルブの開度を調整することでターボチャージャへ流れる内燃機関の排気ガスの流量を制御する内燃機関の制御方法であって、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて目標過給圧を演算する目標過給圧演算ステップと、
   前記目標過給圧演算ステップで演算された前記目標過給圧と、前記ターボチャージャによって過給された前記内燃機関の吸入空気の圧力を検出する過給圧センサによって検出された実過給圧とが一致するように前記バルブの要求目標開度を演算する要求目標開度演算ステップと、
   前記バルブの位置が全閉位置にあるときに、前記バルブの実位置を検出するポジションセンサによって検出された前記実位置を、全閉学習値として設定する基準位置学習ステップと、
   前記ポジションセンサによって検出された前記実位置と、前記基準位置学習ステップで設定された前記全閉学習値とに基づいて、前記バルブの実開度を演算する実開度演算ステップと、
   前記基準位置学習ステップで設定された前記全閉学習値と、前記アクチュエータの開側ストッパ位置に対して閉側にあらかじめ設定された制限目標位置とに基づいて、前記バルブの制限目標開度を演算する制限目標開度演算ステップと、
   前記要求目標開度演算ステップで演算された前記要求目標開度と、前記制限目標開度演算ステップで演算された前記制限目標開度とのうち、小さい方を前記バルブの目標開度として設定する目標開度制限ステップと、
   前記実開度演算ステップで演算された前記実開度が、前記目標開度制限ステップで設定された前記目標開度に追従するように前記アクチュエータを動作させるための操作量を演算する操作量演算ステップと、
   前記操作量演算ステップで演算された前記操作量に従って前記アクチュエータを動作させる駆動ステップと、
   を備え、
   前記制限目標位置は、前記要求目標開度として設定可能な上限値に対応する開側上限位置と、前記開側ストッパ位置との間の値になるように設定される
   内燃機関の制御方法。

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