JP6477404B2 - ターボチャージャ - Google Patents

Description

本発明は、ウエストゲートバルブを備えるターボチャージャに関し、特に電動アクチュエータによって駆動操作されるウエストゲートバルブの全閉位置の検出技術に関する。

ウエストゲートバルブの全閉位置を検出するターボチャージャとして、特許文献１に開示される技術が知られている。
特許文献１のターボチャージャは、ウエストゲートバルブが電動アクチュエータにより駆動操作されるものであり、電動アクチュエータは制御装置によって通電制御される。

特許文献１の制御装置は、ウエストゲートバルブの全閉位置の学習を行う全閉位置学習が実行可能に設けられている。
特許文献１の制御装置は、目標過給圧と実過給圧のズレ量が閾値以上で、且つウエストゲートバルブの目標開度と実開度のズレ量が閾値以下の時に、全閉位置学習を行う。

特開２０１４−２１８９００号公報

特許文献１の全閉位置学習は、先ずウエストゲートバルブの開度を、全閉位置よりさらに閉弁側へ回動するように電動アクチュエータを通電制御して、電動アクチュエータの駆動電流を一旦大きくする。即ち、電動アクチュエータに過大な駆動負荷を与えることで、駆動電流を強制的に大きくする。

続いて、制御装置は、電動アクチュエータに与える駆動電流を徐々に小さくする。そして、制御装置は、駆動電流が所定値まで低下した時に、ウエストゲートバルブの開度を全閉位置として学習する（図４の破線Ｊ１〜Ｊ４参照）。

このように、特許文献１は、全閉位置学習を実行する際に、一時的に電動アクチュエータに過大な駆動負荷を与えて駆動電流を強制的に大きくした後に、駆動電流を徐々に低下させる制御を実施する。このため、学習を開始してから、学習を終了するまでの時間が長くかかってしまい、制御性の悪化要因になってしまう。

本発明の目的は、ウエストゲートバルブの全閉位置を素早く学習できるターボチャージャの提供にある。

本発明のターボチャージャによれば、電動アクチュエータとウエストゲートバルブの間に、電動アクチュエータの出力をウエストゲートバルブに伝達するリンク機構が設けられ、リンク機構は、電動アクチュエータの出力を、弾性変形可能な弾性部材を介してウエストゲートバルブに伝える。そして、電動アクチュエータの駆動電流が一定の安定した状態でウエストゲートバルブを開弁状態から全閉状態へ制御する際、位置センサによって検出される電動アクチュエータの減速速度が所定の速度まで低下した時に、ウエストゲートバルブの開度を全閉位置として学習する。
このため、従来技術に比較して、エストゲートバルブの全閉位置の学習時間を短縮できる。具体的には、ハウジング等の温度変化や、摩耗等による経時変化により、電動アクチュエータの出力とウエストゲートバルブの開度にズレが生じても、ウエストゲートバルブの全閉位置を素早く学習して修正できる。

エンジンの吸排気システムの概略図である。 電動アクチュエータの出力をウエストゲートバルブに伝達するリンク機構の概略図である。 （ａ）電動アクチュエータ作動角に対する過給圧の変化を示すグラフ、（ｂ）電動アクチュエータ作動角に対する電動アクチュエータ負荷の変化を示すグラフである。 全閉位置学習を行う際における駆動電流の変化、電動アクチュエータ作動角の変化、電動アクチュエータの速度変化、ウエストゲートバルブの開度変化を示すタイムチャートである。 全閉位置学習の制御例のフローチャートである。 （ａ）第１所定値および第２所定値を求めるブロック図、（ｂ）エンジン負荷とエンジン回転数と第１マップ出力の関係を示すグラフ、（ｃ）車速と外気温と第１マップ出力の関係を示すグラフである。 （ａ）タービンハウジングの温度変化とロッドの温度変化と第１所定値の関係を示すグラフ、（ｂ）タービンハウジングの温度変化とロッドの温度変化と第２所定値の関係を示すグラフである。 エンジンの吸排気システムの概略図である。 電動アクチュエータの出力を流量焼成バルブおよびウエストゲートバルブに伝達するリンク機構の概略図である。 電動アクチュエータ作動角に対する過給圧の変化、ウエストゲートバルブと流量調整バルブの開度変化、電動アクチュエータ負荷の変化を示すグラフである。 外開弁タイプのウエストゲートバルブと内開弁タイプの流量調整バルブの説明図である。 （ａ）電動アクチュエータ作動角に対する駆動電流の変化を示すグラフ、（ｂ）電動アクチュエータ作動角に対する第１排気荷重の変化、第２排気荷重の変化、荷重差の変化を示すグラフである。 エンジン回転数の変化およびエンジン吸気量の変化の変化に対する荷重差を示すグラフである。 （ａ）電動アクチュエータ作動角を変化させて流量調整バルブの開度を変化させた場合の過給圧の変化を示すグラフ、（ｂ）電動アクチュエータ作動角を変化させてウエストゲートバルブの開度を変化させた場合の過給圧の変化を示すグラフ、（ｃ）電動アクチュエータ作動角を変化させて流量調整バルブとウエストゲートバルブの開度を変化させた場合の過給圧の変化を示すグラフである。 補正手段のブロック図である。

以下では、図面に基づいて発明を実施するための形態を説明する。なお、以下で開示す る実施形態は、一例を開示するものであって、本発明が実施形態に限定されないことは言うまでもない。

［実施形態１］
図１〜図７に基づいて実施形態１を説明する。
自動車に搭載される走行用のエンジン１は、ターボチャージャ２を搭載する。
エンジン１は、燃料の燃焼を行って走行用の出力を発生する内燃機関であり、吸気をエンジン気筒内へ導く吸気通路３を備えるとともに、気筒内で発生した排気ガスを浄化して大気中に排出する排気通路４を備える。

ターボチャージャ２は、エンジン１から排出される排気ガスのエネルギーによって、エンジン１に吸い込まれる吸気を加圧する過給器である。このターボチャージャ２は、エンジン１の排気ガスによって駆動される排気タービン５と、この排気タービン５により駆動されてエンジン１に吸い込まれる吸気を加圧する吸気コンプレッサ６とを備える。

排気タービン５は、エンジン１から排出された排気ガスによって回転駆動されるタービンホイール５ａと、このタービンホイール５ａを収容する渦巻形状のタービンハウジング５ｂとを備えて構成される。

吸気コンプレッサ６は、タービンホイール５ａの回転力により駆動されて吸気通路３内の吸気を加圧するコンプレッサホイール６ａと、このコンプレッサホイール６ａを収容する渦巻形状のコンプレッサハウジングとを備えて構成される。
そして、タービンホイール５ａとコンプレッサホイール６ａは、センターハウジングによって高速回転自在に支持されるシャフト７を介して結合される。

吸気通路３には、吸気コンプレッサ６の他に、エアクリーナ１１、インタークーラ１２、スロットルバルブ１３、サージタンク等に設置されて過給圧を検出する過給圧センサ１４などが設けられている。
排気通路４には、排気タービン５の他に、排気タービン５の排気下流側に配置されて排気ガスの浄化を行う触媒１５、排気音を消音させて排気ガスを大気中に排出するマフラー１６などが設けられている。

タービンハウジング５ｂには、タービンホイール５ａの排気上流側の排気ガスを、タービンホイール５ａを迂回させて、タービンホイール５ａの排気下流側へ導くバイパス路２１が設けられている。
このバイパス路２１は、ウエストゲートバルブ２２によって開閉される。このウエストゲートバルブ２２は、バイパス路２１の開度調整を行なうものであり、ウエストゲートバルブ２２の開度調整により、タービンホイール５ａを迂回する排気ガス量がコントロールされる。

具体的に、ウエストゲートバルブ２２は、エンジン１の運転中にバイパス路２１の開度を調整することで過給圧のコントロールを行う。
また、ウエストゲートバルブ２２は、冷間始動直後など、触媒１５の温度が活性化温度に達していない時に、バイパス路２１を開いて触媒１５の暖機を行う。

ウエストゲートバルブ２２の具体的な構造は限定するものではないが、この実施形態１ではタービンハウジング５ｂの内部で回動操作されるスイングバルブを採用する。
具体的に、ウエストゲートバルブ２２は、バイパス路２１の開口端を閉塞可能な弁傘形状を呈するものであり、熱膨張差を吸収するべく、ウエストゲートバルブ２２を回動操作するバルブアーム２３ａとの間にクリアランスが設けられる。

なお、バルブアーム２３ａは、タービンハウジング５ｂに対して回転自在に支持されるバルブ軸２３ｂと一体に回動する。このバルブ軸２３ｂの一部は、タービンハウジング５ｂの外部に露出する。そして、タービンハウジング５ｂの外部に露出するバルブ軸２３ｂには、このバルブ軸２３ｂと一体に回動する外部レバー２３ｃが結合されており、この外部レバー２３ｃを回動操作することでウエストゲートバルブ２２が回動操作される。

ターボチャージャ２は、ウエストゲートバルブ２２を駆動操作する手段として、電動アクチュエータ２５を用いる。
電動アクチュエータ２５は、排気ガスの熱影響を回避する目的で、排気タービン５から離れた吸気コンプレッサ６等に搭載される。このように、電動アクチュエータ２５は、ウエストゲートバルブ２２から離れた位置に搭載される。このため、電動アクチュエータ２５とウエストゲートバルブ２２の間には、電動アクチュエータ２５の出力をウエストゲートバルブ２２に伝達するためのウエストゲートリンク２６が設けられる。

このウエストゲートリンク２６は、電動アクチュエータ２５の出力を、上述した外部レバー２３ｃに伝えるロッド２６ａを備える。
また、ウエストゲートリンク２６は、図２に示すように、電動アクチュエータ２５の出力を、弾性変形可能な弾性部材２４を介してウエストゲートバルブ２２に伝える。

この弾性部材２４は、コイルスプリングであり、上述したクリアランスによってウエストゲートバルブ２２が振らつくのを防ぐ。
また、弾性部材２４は、ウエストゲートバルブ２２が全閉位置に達した後、電動アクチュエータ２５を閉弁側へさらに回動させた際に、電動アクチュエータ２５の作動角を閉弁側へ少量回動させる手段としても用いられる。

即ち、ウエストゲートバルブ２２が全閉位置となる電動アクチュエータ２５の作動角θ１と、電動アクチュエータ２５の閉弁方向の回動が機械的に停止する電動アクチュエータ２５の作動角θ２とが異なる。

電動アクチュエータ２５は、通電制御により回転出力またはストローク出力を発生するものであり、この実施形態１では回転出力を発生する例を示す。なお、図２では、電動アクチュエータ２５がストローク出力を発生するように描かれているが、回転出力を模式的に直線出力として描いたものである。
電動アクチュエータ２５の具体例は、通電により回転出力を発生する電動モータ（例えばＤＣモータ）と、この電動モータの回転出力を減速して出力トルクを増大させる減速装置（例えば歯車減速装置）とを組み合わせて構成される。

また、電動アクチュエータ２５には、 電動アクチュエータ２５の機械的な動作を検出する位置センサ２７が設けられる。位置センサ２７の具体例は、電動アクチュエータ２５の出力軸の回転角度（即ち、作動角）を検出する回転角センサである。なお、位置センサ２７は、磁気センサ等を用いた非接触型であっても良いし、ポテンショメータなどを用いた接触型であっても良い。そして、位置センサ２７のセンサ出力は、エンジン制御を行うＥＣＵ２８に出力される。

位置センサ２７の具体的な一例を開示する。この実施形態の位置センサ２７は、２つの部材の相対回転を非接触で検出する磁気型センサである。この位置センサ２７は、電動アクチュエータ２５の出力軸と一体に回転する永久磁石を用いた磁気回路部を備える。また、位置センサ２７は、電動アクチュエータ２７に装着されるカバー等に設けられる磁気検出部を備える。この磁気検出部は、磁気回路部に対して非接触の状態で接近配置される。磁気回路部は、電動アクチュエータの出力軸が変化することで、磁気検出部に与える磁束を変化させる。磁気検出部は、ホールＩＣ等の磁気検出部を備えるものであり、電動アクチュエータ２５の作動角に応じた出力電圧をＥＣＵ２８へ与える。

ＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを搭載するエンジン・コントロール・ユニットである。ＥＣＵ２８は、エンジン１に搭載されたエンジン回転数センサ２９によって検出されるエンジン回転数や、エンジン１に吸い込まれる吸気量等からエンジン１の運転状態に適した目標過給圧を算出する。そして、ＥＣＵ２８は、過給圧センサ１４で検出した実過給圧が目標過給圧に合致するように、電動アクチュエータ２５の駆動電流をデューティ比制御する。

もちろん、上記の過給圧制御は一例であり、限定するものではない。
他の過給圧制御の具体例を示すと、ＥＣＵ２８は、エンジン１の運転状態に基づいて目標過給圧を算出する。そして、目標過給圧に応じたウエストゲートバルブ２２の目標開度を算出する。そして、算出した目標開度と位置センサ２７によって検出したウエストゲートバルブ２２の実開度とが一致するように電動アクチュエータ２５を制御する。

また、ＥＣＵ２８は、冷間始動直後など、触媒１５の実温度または予測温度が活性化温度に達していない時に、触媒１５の早期暖機を実施する。具体的に、ＥＣＵ２８は、触媒１５の早期暖機を行う際に、ウエストゲートバルブ２２の開度を大きくするように設けられている。

（実施形態１の特徴技術１）
上述したように、この実施形態１のターボチャージャ２は、排気ガスにより回転駆動されるタービンホイール５ａと、バイパス路２１の開閉を行うウエストゲートバルブ２２とを備える。
また、ターボチャージャ２は、ウエストゲートバルブ２２を駆動する電動アクチュエータ２５と、電動アクチュエータ２５の出力軸の作動角（機械的な動作の一例）を検出する位置センサ２７とを備える。
さらに、ターボチャージャ２は、電動アクチュエータ２５を通電制御することでウエストゲートバルブ２２の開度を制御するＥＣＵ２８を備える。このＥＣＵ２８は、制御装置に相当する。

図３（ａ）の実線Ａ１に示すように、ウエストゲートバルブ２２が全閉状態の時と、ウエストゲートバルブ２２が僅かに開弁する状態の時とでは、過給圧が大きく異なる。
そこで、ＥＣＵ２８は、位置センサ２７によって求めるウエストゲートバルブ２２の実開度をモニターする。
しかし、タービンハウジング５ｂ等の温度変化や、電動アクチュエータ２５からウエストゲートバルブ２２に駆動トルクを伝達する途中部品の摩耗による経時変化などにより、ウエストゲートバルブ２２の実開度のモニター精度が低下することが懸念される。
即ち、位置センサ２７から求める実開度が全閉位置にあっても、実際の全閉位置が閉弁側にずれて僅かに開弁したり、逆に実際の全閉位置が開弁側にずれて閉弁時に減速が遅れてウエストゲートバルブ２２がタービンハウジング５ｂに衝突する可能性がある。

そこで、この実施形態１のＥＣＵ２８は、ウエストゲートバルブ２２のモニター精度を高める技術として全閉位置学習を実行する。この全閉位置学習は、ＥＣＵ２８に搭載される制御プログラムであり、ウエストゲートバルブ２２を開弁状態から全閉状態へ制御する際で、且つ位置センサ２７によって検出される電動アクチュエータ２５の減速速度が所定の速度まで低下した時に、ウエストゲートバルブ２２の開度を制御上の全閉位置として学習する。

具体的な一例として、電動アクチュエータ２５の出力軸の変化速度を角速度とした場合、角速度の絶対値が判定用の所定値α分だけ低減した時のウエストゲートバルブ２２の開度を制御上の全閉位置として学習する。

ここで、電動アクチュエータ２５の作動角と、電動アクチュエータ２５に作用する駆動負荷の関係を説明する。
電動アクチュエータ２５の作動角を開弁側から全閉方向に向かって回動させると、図３（ｂ）の実線Ａ２に示すように、ウエストゲートバルブ２２がタービンハウジング５ｂに着座する直前に、弾性部材２４が圧縮を開始する。弾性部材２４が圧縮を開始すると、電動アクチュエータ２５の駆動負荷が増加する。
続いて、ウエストゲートバルブ２２がタービンハウジング５ｂに着座する全閉位置に達する。この時の電動アクチュエータ２５の作動角がθ１である。

この作動角θ１の状態から、電動アクチュエータ２５の作動角をさらに閉弁方向へ回動させると、弾性部材２４の圧縮度合が高まり、電動アクチュエータ２５の駆動負荷が上昇する。さらに、電動アクチュエータ２５の作動角を閉弁方向へ回動させると、電動アクチュエータ２５の閉弁方向の回動が機械的に停止する。この停止位置がハードストップ位置であり、この時の電動アクチュエータ２５の作動角がθ２である。

全閉位置学習の制御例を図５のフローチャートに基づいて説明する。
ステップＳ１：この制御ルーチンに侵入すると、先ず、位置センサ２７の出力に基づいて角速度を算出するとともに、エンジン１の運転状態からウエストゲートバルブ２２の目標開度を算出し、さらに位置センサ２７からウエストゲートバルブ２２の実開度を算出する。
ステップＳ２：続いて、ウエストゲートバルブ２２の実開度が、予め設定した所定開度以下であるか否かの判断を行う。この判断結果がＹＥＳの場合は、この制御ルーチンを終了する。

ステップＳ３：上記ステップＳ２の判断結果がＮＯの場合は、ウエストゲートバルブ２２の目標開度が開弁状態から全閉開度に変化したか否かの判断を行う。この判断結果がＮＯの場合は、この制御ルーチンを終了する。
ステップＳ４：上記ステップＳ３の判断結果がＹＥＳの場合は、判定用の所定値αを求める。
ステップＳ５：角速度の絶対値が判定用の所定値α分だけ低減したか否かの判断を行う。即ち、角速度の絶対値の低減が判定用の所定値α以下であるか否かの判断を行う。この判断結果がＮＯの場合は、この制御ルーチンを終了する。

ステップＳ６：上記ステップＳ５の判断結果がＹＥＳの場合は、角速度の絶対値が判定用の所定値α分だけ低減した時のウエストゲートバルブ２２の開度を制御上の全閉位置として更新する。 即ち、角速度の絶対値が判定用の所定値α分だけ低減した時の位置センサ２７の検出角度を、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置としてＥＣＵ２８のメモリに記憶して更新する。

なお、学習技術は限定するものではなく、周知の学習技術を採用するものである。具体的な一例を開示すると、この実施形態１では、複数の学習値を用いずに、全閉位置学習によって得た最も新しい全閉位置を採用するものである。

また、学習条件は限定するものではなく、種々の学習条件を採用可能なものである。具体的な一例として、この実施形態１では、ウエストゲートバルブ２２が開弁状態から全閉状態に切り替わる毎に全閉位置学習を実施するものである。即ち、学習チャンスが訪れる毎に全閉位置学習を実施するように設けられる。

（効果１）
従来技術の作動例と実施形態１の作動例を比較して実施形態１の効果を説明する。
先ず、従来技術の作動例を説明する。なお、図４では、従来技術の作動例を破線Ｊ１〜Ｊ４で示す。
従来技術では、ウエストゲートバルブ２２を開状態から全閉位置へ戻す際で、且つウエストゲートバルブ２２の目標開度と実開度にズレを検出する場合に、全閉位置学習を開始する。

従来技術の全閉位置学習は、破線Ｊ２に示すように、電動アクチュエータ２５の作動角を全閉位置の作動角θ１よりさらに閉弁側へ操作し、電動アクチュエータ２５の作動角をハードストップ位置の作動角θ２まで操作する。
続いて、電動アクチュエータ２５に与える駆動電流を徐々に小さくする。そして、従来技術では、駆動電流が所定値まで低下した時ｔ２に、ウエストゲートバルブ２２の開度を制御上の全閉位置として学習する。

このように、従来技術は、学習を開始してから、学習を終了するまでの時間が長くかかってしまう。また、従来技術は、電動アクチュエータ２５に過大な駆動負荷を与える。このため、電動アクチュエータ２５を構成する部品やウエストゲートリンク２６等に機械的なストレスを与える懸念がある。

実施形態１の作動例を説明する。なお、図４では、実施形態１の作動例を実線Ｂ１〜Ｂ４で示す。
実施形態１では、ウエストゲートバルブ２２の開度を、開状態から全閉位置へ戻す際、電動アクチュエータ２５の駆動デューティ比が一定の安定した駆動電流で、電動アクチュエータ２５の作動角を開弁側から全閉方向に向かって回動させる。この時、図４（ｃ）の実線Ｂ３に示すように、先ず電動アクチュエータ２５の角速度が加速して最大加速に達する。

ウエストゲートバルブ２２がタービンハウジング５ｂに着座する直前に、弾性部材２４が圧縮を開始する。弾性部材２４が圧縮を開始すると、電動アクチュエータ２５の駆動負荷の増加により、電動アクチュエータ２５の角速度が減速を開始する。
そして、角速度の絶対値が判定用の所定値α分だけ低減した時ｔ１に、全閉位置学習が行われるとともに、全閉位置学習が終了する。

このように、この実施形態１は、従来技術に比較して、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置の学習時間を短縮できる。
具体的に、タービンハウジング５ｂ等の温度変化や、摩耗等による経時変化により、電動アクチュエータ２５の出力とウエストゲートバルブ２２の開度にズレが生じても、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置を素早く学習して修正できる。

また、この実施形態１のように、全閉位置の作動角θ１と、限界開度の作動角θ２とが異なる場合であっても、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置を学習できる。即ち、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置と、ウエストゲートバルブ２２の機械的な限界開度とが異なる場合であっても、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置を学習できる。
さらに、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置の学習を行う際に、電動アクチュエータ２５に過大な駆動負荷を与えない。このため、電動アクチュエータ２５の内蔵部品やウエストゲートリンク２６等に大きな機械的ストレスを与えない。

（実施形態１の特徴技術２）
電動アクチュエータ２５とウエストゲートバルブ２２の間には、上述したように、電動アクチュエータ２５の出力をウエストゲートバルブ２２に伝達するウエストゲートリンク２６が設けられる。このウエストゲートリンク２６は、リンク機構に相当する。
このウエストゲートリンク２６には、上述したように弾性部材２４が設けられており、電動アクチュエータ２５の出力が弾性部材２４を介してウエストゲートバルブに伝えられる。

（効果２）
位置センサ２７から求める全閉位置が、ウエストゲートバルブ２２の実際の全閉位置に対してずれた場合などでは、高速で電動アクチュエータ２５が閉弁側へ回動操作されて、ウエストゲートバルブ２２がタービンハウジング５ｂに強く衝突する懸念がある。
この場合、その衝突エネルギーを弾性部材２４によって吸収することができる。このため、ウエストゲートバルブ２２および電動アクチュエータ２５に衝突エネルギーが加わるのを抑制することができる。これにより、ウエストゲートバルブ２２および電動アクチュエータ２５の損傷を未然に防ぐことができ、ターボチャージャ２の信頼性を高めることができる。

（実施形態１の特徴技術３）
ウエストゲートバルブ２２とタービンハウジング５ｂの間に異物が噛み込んだ状態で着座する場合や、ロッド２６ａの熱変形等によって電動アクチュエータ２５の作動角に対する駆動負荷が変化する場合が懸念される。この場合は、全閉位置とは異なる作動角において角速度が変化して、全閉位置の誤学習が生じる懸念がある。

そこで、ＥＣＵ２８は、位置センサ２７によって検出される電動アクチュエータ２５の減速速度が所定の速度まで低下した時ｔ１に、誤学習か否かの判定を行う。具体的にＥＣＵ８は、位置センサ２７によって検出される電動アクチュエータ２５の作動角が、所定の第１所定値ｘ１と所定の第２所定値ｘ２の間の場合のみ、全閉位置を学習値として更新する。

（効果３）
この実施形態１では、時ｔ１における電動アクチュエータ２５の作動角が、第１所定値ｘ１以上、もしくは第２所定値ｘ２以下の場合、全閉位置を学習値として更新しない。このため、異物の噛み込みやロッド２６ａの熱変形等により全閉位置とは異なる作動角で角速度が減速する不具合が生じても、全閉位置の誤学習を防止できる。

（実施形態１の特徴技術４）
ウエストゲートバルブ２２の全閉位置は、高温になるタービンハウジング５ｂの熱膨張と、高温に晒されるロッド２６ａの熱膨張の影響を受ける。
そこで、ＥＣＵ２８は、タービンハウジング５ｂの温度と、ロッド２６ａの温度とに基づいて、上述した第１所定値ｘ１と第２所定値ｘ２を算出する。

具体的な一例を、図６、図７に基づいて説明する。
ＥＣＵ２８は、エンジン回転数とエンジン負荷からタービンハウジング５ｂの温度を求めるハウジング温度算出部３０ａを備える。
また、ＥＣＵ２８は、車両の外気温度と車速からロッド２６ａの温度を求めるロッド温度算出部３０ｂを備える。
さらに、ＥＣＵ２８は、ハウジング温度算出部３０ａで求めたタービンハウジング５ｂの温度と、ロッド温度算出部３０ｂで求めたロッド２６ａの温度とから、第１所定値ｘ１と第２所定値ｘ２を算出する演算部３０ｃを備える。

エンジン回転数は、エンジン回転数センサ２９によって検出される。エンジン負荷は、図示しないエアフロメータによって検出される吸気量、あるいは過給圧センサ１４によって検出される吸気圧、またはスロットルバルブ開度やアクセル開度等から求める。
外気温度は、図示しない外気温度センサにより求められる。車速は、図示しない車速センサにより求められる。

ハウジング温度算出部３０ａは、図６（ｂ）に示すように、エンジン１の回転数と、エンジン１の負荷との関係から、タービンハウジング５ｂの温度を求めるマップを備えており、このマップに基づいてタービンハウジング５ｂの温度を算出する。なお、図６（ｂ）の横軸はエンジン負荷の変化を示す。また、図６（ｂ）の実線Ｋ１〜Ｋ３はエンジン回転数の変化を示す。

ロッド温度算出部３０ｂは、図６（ｃ）に示すように、車両の外気温度と、車速との関係から、ロッド２６ａの温度を求めるマップを備えており、このマップに基づいてロッド２６ａの温度を算出する。なお、図６（ｃ）の横軸は車速変化を示す。また、図６（ｃ）の実線Ｌ１〜Ｌ３は外気温度の変化を示す。

演算部３０ｃは、図７（ａ）に示すように、ハウジング温度算出部３０ａで求めたタービンハウジング５ｂの温度と、ロッド温度算出部３０ｂで求めたロッド２６ａの温度との関係から、第１所定値ｘ１を求めるマップを備えており、このマップに基づいて第１所定値ｘ１を算出する。なお、図７（ａ）の横軸はタービンハウジング５ｂの温度変化を示す。また、図７（ａ）の実線Ｍ１〜Ｍ３はロッド２６ａの温度変化を示す。

また、演算部３０ｃは、図７（ｂ）に示すように、ハウジング温度算出部３０ａで求めたタービンハウジング５ｂの温度と、ロッド温度算出部３０ｂで求めたロッド２６ａの温度との関係から、第２所定値ｘ２を求めるマップを備えており、このマップに基づいて第２所定値ｘ２を算出する。なお、図７（ｂ）の横軸はタービンハウジング５ｂの温度変化を示す。また、図７（ｂ）の実線Ｎ１〜Ｎ３はロッド２６ａの温度変化を示す。

（効果４）
この実施形態１では、運転状態や車両環境等によって変化するタービンハウジング５ｂの温度とロッド２６ａの温度に基づいて、全閉位置の誤学習の防止を行う判定値である第１所定値ｘ１と第２所定値ｘ２を設定している。
このため、タービンハウジング５ｂの熱膨張とロッド２６ａの熱膨張の影響を受けてウエストゲートバルブ２２の全閉位置が変化する場合であっても、高い精度で全閉位置の誤学習を防止できる。

また、タービンハウジング５ｂの温度を、エンジン１の回転数とエンジン１の負荷とに基づいて推定するため、タービンハウジング５ｂの温度を検出するためのセンサを不要にできる。
同様に、ロッド２６ａの温度を、ＥＣＵ２８に入力される車両の外気温度と車速とに基づいて推定するため、ロッド２６ａの温度を検出するためのセンサを不要にできる。

［実施形態２］
図８〜図１０に基づいて実施形態２を説明する。
なお、以下の各実施形態において上記実施形態１と同一符合は同一機能物を示すものである。また、以下の各実施形態では、先に説明した実施形態に対する変更箇所のみを開示するものであり、説明していない箇所については先行して説明した形態を採用するものである。

実施形態２のタービンハウジング５ｂの内部には、排気ガスを旋回させてタービンホイール５ａへ吹き付ける独立した第１、第２スクロール通路３１、３２が設けられる。
また、実施形態２のターボチャージャ２は、第２スクロール通路３２の開閉を行う流量調整バルブ３３を備える。

第１スクロール通路３１は、排気ガスが常に通過するように設けられる。具体的に、第１スクロール通路３１の排気上流部は、タービンハウジング５ｂにおける排気ガスの流入口と常に連通している。このため、エンジン１から排出された排気ガスが常に第１スクロール通路３１を通ってタービンホイール５ａに吹きつけられる。

第２スクロール通路３２の排気上流部は、第１スクロール通路３１と同様、タービンハウジング５ｂにおける排気ガスの流入口に連通する。しかるに、第２スクロール通路３２は、タービンハウジング５ｂに組み付けられた流量調整バルブ３３によって開閉および開度調整される。具体的には、流量調整バルブ３３がバイパス路２１の開度調整を行うことで、第２スクロール通路３２を通過する排気ガス量がコントロールされる。

流量調整バルブ３３の具体的な構造は限定するものではないが、この実施形態２ではウエストゲートバルブ２２と同様、タービンハウジング５ｂの内部で回動操作されるスイングバルブを採用する。
なお、ウエストゲートバルブ２２と流量調整バルブ３３の両方は、図９に示すように、排気下流側へ移動することで開弁する外開弁タイプである。なお、図９とは異なり、ウエストゲートバルブ２２と流量調整バルブ３３の両方が、排気上流側へ移動することで開弁する内開弁タイプであっても良い。

具体的に、流量調整バルブ３３は、第２スクロール通路３２を閉塞可能な弁傘形状を呈するものであり、熱膨張差を吸収するべく、流量調整バルブ３３を回動操作するバルブアーム３３ａとの間にクリアランスが設けられる。

なお、バルブアーム３３ａは、タービンハウジング５ｂに対して回転自在に支持されるバルブ軸３３ｂと一体に回動する。このバルブ軸３３ｂの一部は、タービンハウジング５ｂの外部に露出する。そして、タービンハウジング５ｂの外部に露出するバルブ軸３３ｂには、このバルブ軸３３ｂと一体に回動する外部レバー３３ｃが結合されており、この外部レバー３３ｃを回動操作することでウエストゲートバルブ２２が回動操作される。

この実施形態２のウエストゲートバルブ２２と流量調整バルブ３３は、１つの電動アクチュエータ２５によって駆動される。
電動アクチュエータ２５と流量調整バルブ３３の間には、電動アクチュエータ２５の出力トルクを流量調整バルブ３３に伝える切替リンク３４が設けられる。
この切替リンク３４は、電動アクチュエータ２５の出力を、上述した外部レバー３３ｃに伝えるロッド３４ａを備える。

図１０（ａ）の実線Ｃ１に示すように、過給圧を低下させる場合、ウエストゲートバルブ２２を閉じた状態で、先ず流量調整バルブ３３を開いて過給圧を低下させる。そしてさらに過給圧を低下させる場合には、ウエストゲートバルブ２２を開いて過給圧を低下させる。
即ち、この実施形態２では、流量調整バルブ３３が全閉状態から全開に向かって変化する際、流量調整バルブ３３の開度が所定開度に達した後にウエストゲートバルブ２２が開き始めるように設けられる。

具体的に、実施形態２のウエストゲートリング２６には、電動アクチュエータ２５の出力特性を変化させてウエストゲートバルブ２２へ伝達する特性変換部３５が設けられる。この特性変換部３５は、流量調整バルブ３３が全閉状態から全開に向かって変化する際に、流量調整バルブ３３の開度が所定開度に達した後にウエストゲートバルブ２２を開弁するように設けられている。

電動アクチュエータ２５の作動角は、少なくとも流量調整バルブ３３が強く閉じられることで機械的に制限される。流量調整バルブ３３が強く閉じられる電動アクチュエータ２５の作動角をθ０とする。そして、作動角θ０から電動アクチュエータ２５の作動角を徐々に大きくすることで、図１０（ｂ）の実線Ｃ２に示すように流量調整バルブ３３の開度が大きくなる。
そして、電動アクチュエータ２５の作動角をθ１より大きくすることで、図１０（ｂ）の実線Ｃ３に示すように、ウエストゲートバルブ２２が閉弁状態から開弁状態に切り替わる。

一方、ウエストゲートバルブ２２が開かれた状態からウエストゲートバルブ２２を全閉させる場合、作動角θ１でウエストゲートバルブ２２が全閉位置に達する。この状態から、電動アクチュエータ２５の作動角をさらに閉弁方向へ回動させると、特性変換部３５に設けた弾性部材２４が圧縮される。
その結果、図１０（ｃ）の実線Ｃ４に示すように、電動アクチュエータ２５の駆動負荷が上昇する。そして、実施形態１で説明したように、角速度の絶対値が判定用の所定値α分だけ低減した際に、ウエストゲートバルブ２２の開度を制御上の全閉位置として学習する全閉位置学習を実行する。

なお、ウエストゲートバルブ２２がハードストップ位置に達した後に、弾性部材２４の反力に抗して電動アクチュエータ２５を閉弁方向へさらに回動させると、流量調整バルブ３３の開度が閉弁方向に向かって小さくなるとともに、電動アクチュエータ２５の駆動負荷がさらに上昇する。

（実施形態２の効果）
１つの電動アクチュエータ２５を用いて、流量調整バルブ３３の開度途中でウエストゲートバルブ２２が開き始めるターボチャージャ２の場合、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置を突当制御で検出することができない。
しかるに、この実施形態２のターボチャージャ２は、電動アクチュエータ２５を駆動デューティ一定の安定した平均電流で駆動させて、ウエストゲートバルブ２２を開弁状態から全閉状態へ制御する際で、且つ角速度の絶対値が判定用の所定値α分だけ低減した時に、ウエストゲートバルブ２２の開度を全閉位置として学習する。

このため、１つの電動アクチュエータ２５を用いて、流量調整バルブ３３の開度途中でウエストゲートバルブ２２が開き始めるターボチャージャ２であっても、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置学習を実施できる。
即ち、アクチュエータ数を減らしても、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置学習を実施できる。

［実施形態３］
図１１〜図１３に基づいて実施形態３を説明する。
上記の実施形態２で説明したように、電動アクチュエータ２５の出力トルクは、ウエストゲートリンク２６を介してウエストゲートバルブ２２に伝えられる。なお、図１１では、ウエストゲートリンク２６の具体例として、電動アクチュエータ２５の出力アーム２５ａでロッド２６ａを駆動する４節リンクを示す。
このため、ウエストゲートバルブ２２が受ける排気ガスの荷重は、ウエストゲートリンク２６を介して電動アクチュエータ２５に伝えられる。このように、ウエストゲートバルブ２２が受けて電動アクチュエータ２５に伝えられる排気ガスの荷重を第１排気荷重とする。

同様に、電動アクチュエータ２５の出力トルクは、切替リンク３４を介して流量調整バルブ３３に伝えられる。なお、図１１では、切替リンク３４の具体例として、電動アクチュエータ２５の出力アーム２５ｂがロッド３４ａを駆動する４節リンクを示す。
このため、流量調整バルブ３３が受ける排気ガスの荷重は、切替リンク３４を介して電動アクチュエータ２５に伝えられる。このように、流量調整バルブ３３が受けて電動アクチュエータ２５に伝えられる排気ガスによる荷重を第２排気荷重とする。

上記の実施形態２とは異なり、この実施形態３は、ウエストゲートバルブ２２または流量調整バルブ３３の一方が内開弁タイプで、ウエストゲートバルブ２２または流量調整バルブ３３の他方が外開弁タイプである。
具体的な一例として、この実施形態３は、図１１に示すように、ウエストゲートバルブ２２が外開弁タイプであり、流量調整バルブ３３が内開弁タイプを採用する。

このように、ウエストゲートバルブ２２と流量調整バルブ３３が、内開弁タイプと外開弁タイプの場合は、第１排気荷重と第２排気荷重が打消合う。この打消合いにより、電動アクチュエータ２５を作動角θ１よりさらに全閉側へ操作しても、図１２（ａ）の実線Ｄ１に示すように電動アクチュエータ２５の駆動電流が上昇しない。
このため、全閉位置学習を起動させると、ウエストゲートバルブ２２が全閉位置とは異なる作動角で角速度の絶対値が判定用の所定値α分だけ低減する可能性があり、全閉位置の誤学習を招く不具合が生じる。

ここで、第１排気荷重と第２排気荷重が打消合う具体例を、図１２（ｂ）に基づき説明する。
作動角θ１より電動アクチュエータ２５を閉弁側へ操作すると、実線Ｄ２に示すように、電動アクチュエータ２５の作動角の変化に対して第１排気荷重が大きくなる。
これに対し、流量調整バルブ３３は排気ガスから閉弁方向へ向かう圧力を受けるため、作動角θ１より電動アクチュエータ２５を閉弁側へ操作する際、実線Ｄ３に示すように、電動アクチュエータ２５の作動角の変化に対して第２排気荷重がマイナス側へ大きくなる。

電動アクチュエータ２５の出力軸には、第１排気荷重と第２排気荷重が作用する。このため、作動角θ１より電動アクチュエータ２５を閉弁側へ操作しても、実線Ｄ４に示すように、第１排気荷重と第２排気荷重が合わせられた荷重は上昇しない。
その結果、作動角θ１より電動アクチュエータ２５を閉弁側へ操作しても、実線Ｄ１に示すように電動アクチュエータ２５の駆動電流が上昇しない。

そこで、この実施形態３では、第１排気荷重と第２排気荷重の荷重差が、予め設定した所定荷重値β以上の時のみ全閉位置学習を行うように設けられる。
第１排気荷重と第２排気荷重の荷重差が所定荷重値β以上であるか否かの判断技術として、この実施形態３のＥＣＵ２８は、エンジン回転数とエンジン負荷に基づいて荷重差を求める。
一例として、この実施形態３では、エンジン回転数と吸気量に基づいて荷重差が所定荷重値β以上であるか否かの判断を行う。

具体的に、ＥＣＵ２８には、図１３に示すように、エンジン回転数と吸気量の関係から荷重差を求めるマップが記憶される。なお、図１３の横軸は吸気量の変化を示す。また、図１３の実線Ｅ１〜Ｅ５はエンジン回転数の変化を示す。
ＥＣＵ２８は、エンジン回転数と吸気量を検出し、マップで荷重差を算出する。そして、ＥＣＵ２８は、算出された荷重差が所定荷重値β以上の時のみ、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置学習を実施する。具体的には、エンジン回転数が低く、且つエンジン１に供給される吸気量が多い状態の時のみ、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置学習を実施する。

（実施形態３の効果）
この実施形態３を採用することにより、ウエストゲートバルブ２２と流量調整バルブ３３が、内開弁タイプと外開弁タイプの組合せであっても、全閉位置において電動アクチュエータ２５の減速がなされるため、誤学習を招くことなく全閉位置を検出できる。
換言すると、ウエストゲートバルブ２２と流量調整バルブ３３が内開弁タイプと外開弁タイプの組合せであっても、ウエストゲートバルブ２２のモニター精度を高めることができる。

［実施形態４］
図１４、図１５に基づいて実施形態４を説明する。
この実施形態４は、上述した実施形態２あるいは実施形態３の構成を採用する。
また、ＥＣＵ２８は、エンジン１の運転状態に基づいて目標過給圧を算出する。また、ＥＣＵ２８は、算出した目標過給圧に応じた電動アクチュエータ２５を目標作動角を求め、電動アクチュエータ２５を目標作動角に制御する。即ち、ＥＣＵ２８は、エンジン１の運転状態に応じた目標作動角（目標動作位置の一例）に電動アクチュエータ２５をフィードフォワード制御する。

ＥＣＵ２８は、電動アクチュエータ２５をフィードフォワード制御する目的で、目標過給圧に応じた目標作動角を算出する。具体的にＥＣＵ２８は、流量調整バルブ３３のみを回動操作した場合における過給圧の変化と、ウエストゲートバルブ２２のみを回動操作した場合における過給圧の変化との関係に基づいて、目標過給圧に応じた目標作動角を算出する。即ち、図１４（ａ）に示す実線Ｆ１と、図１４（ｂ）に示す実線Ｆ２とを組み合わせた図１４（ｃ）に示す実線Ｆ３に基づいて、目標過給圧に応じた目標作動角を算出する。以下では、実線Ｆ１の特性を第１マップ、実線Ｆ２の特性を第２マップ、実線Ｆ３の特性を第３マップと称して説明する。
なお、図１４中の破線Ｐは、ウエストゲートバルブ２２を全閉にし、且つ流量調整バルブ３３を全開にした時の過給圧を示す。

全閉位置学習によって更新されるウエストゲートバルブ２２の全閉位置が開弁側あるいは閉弁側へ変化することにより、実線Ｆ１と実線Ｆ２とを組み合わせた実線Ｆ３では、実線Ｆ１と実線Ｆ２の交点が変化する。すると、電動アクチュエータ２５を目標作動角に設定しても、目標過給圧が得られない不具合が生じる。

そこで、ＥＣＵ２８には、角速度を用いて検出したウエストゲートバルブ２２の全閉位置に応じて目標動作角の補正を行う補正手段３６ａが設けられる。この補正手段３６ａは、制御プログラムであり、実線Ｆ１と実線Ｆ２の交点が開弁側あるいは全閉側へ変化しても、目標作動角と目標過給圧との関係のずれを修正するように設けられる。

具体的な一例を、図１５に基づいて説明する。
ＥＣＵ２８は、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置が最も開弁側へずれた時に、ウエストゲートバルブ２２のみを回動操作した場合における目標過給圧に応じた目標作動角を算出する開弁側マップ部３６ｂを備える。
この開弁側マップ部３６ｂは、目標過給圧とエンジン負荷（一例として、吸気量）との関係から、目標過給圧に応じた目標作動角の第２マップを算出する。

また、ＥＣＵ２８は、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置が最も閉弁側へずれた時に、ウエストゲートバルブ２２のみを回動操作した場合における目標過給圧に応じた目標作動角を算出する閉弁側マップ部３６ｃを備える。
この閉弁側マップ部３６ｃは、目標過給圧とエンジン負荷（一例として、吸気量）との関係から、目標過給圧に応じた目標作動角の第２マップを算出する。

補正手段３６ａは、開弁側マップ部３６ｂが算出した第２マップおよび閉弁側マップ部３６ｃが算出した第２マップに基づいて、全閉位置学習で求めた作動角θ１に応じた第２マップを算出する。即ち、修正後の第２マップを算出する。続いて、補正手段３６ａは、修正した第２マップを第１マップに組み合わせて補正後の第３マップを作成する。
そして、フィードフォワード制御は、補正後の第３マップに基づいて目標過給圧に応じた目標作動角を求める。

（実施形態４の効果）
この実施形態４は、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置が開弁側あるいは閉弁側へ変化しても、全閉位置の変化に応じて第２マップを修正してフィードフォワード制御に用いる第３マップを補正する。
このため、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置が開弁側あるいは閉弁側へ変化しても、電動アクチュエータ２５を目標作動角に設定することで目標過給圧を得ることができる。即ち、ウエストゲートバルブ２２の全閉位置が変化しても、フィードフォワード制御により正確な過給圧制御を実施できる。

１ エンジン
５ａ タービンホイール
２１ バイパス路
２２ ウエストゲートバルブ
２５ 電動アクチュエータ
２７ 位置センサ
２８ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (8)

1. エンジン（１）の排気ガスにより回転駆動されるタービンホイール（５ａ）と、
   前記タービンホイールの排気上流側の排気ガスを、前記タービンホイールを迂回させて、前記タービンホイールの排気下流側へ導くバイパス路（２１）の開閉を行うウエストゲートバルブ（２２）と、
   前記ウエストゲートバルブを駆動する電動アクチュエータ（２５）と、
   前記電動アクチュエータの機械的な動作を検出する位置センサ（２７）と、
   前記電動アクチュエータを通電制御することで前記ウエストゲートバルブの開度を制御する制御装置（２８）とを備え、
   前記電動アクチュエータと前記ウエストゲートバルブの間には、前記電動アクチュエータの出力を前記ウエストゲートバルブに伝達するリンク機構（２６）が設けられ、
   前記リンク機構は、前記電動アクチュエータの出力を、弾性変形可能な弾性部材（２４）を介して前記ウエストゲートバルブに伝え、
   前記制御装置は、前記ウエストゲートバルブを開弁状態から全閉状態へ制御する際、前記位置センサによって検出される前記電動アクチュエータの減速速度が所定の速度まで低下した時（ｔ１）に、前記ウエストゲートバルブの開度を全閉位置として学習することを特徴とするターボチャージャ。
2. 請求項１に記載のターボチャージャにおいて、
   前記制御装置は、前記位置センサによって検出される前記電動アクチュエータの減速速度が所定の速度まで低下した時、前記位置センサによって検出される前記電動アクチュエータの位置が、所定の第１所定値（ｘ１）と所定の第２所定値（ｘ２）の間の場合のみ、前記全閉位置を学習値として更新することを特徴とするターボチャージャ。
3. 請求項２に記載のターボチャージャにおいて、
   前記第１所定値と前記第２所定値は、前記タービンホイールを収容するタービンハウジング（５ｂ）の温度と前記電動アクチュエータの出力を前記ウエストゲートバルブに伝えるロッド（２６ａ）の温度に基づいて求められることを特徴とするターボチャージャ。
4. 請求項３に記載のターボチャージャにおいて、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷から前記タービンハウジングの温度を求めるとともに、
   前記エンジンを搭載する車両の外気温度と前記車両の車速から前記ロッドの温度を求めることを特徴とするターボチャージャ。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載のターボチャージャにおいて、
   前記タービンホイールを収容するタービンハウジングの内部には、排気ガスを旋回させて前記タービンホイールへ吹き付ける独立した第１、第２スクロール通路（３１、３２）が設けられ、
   当該ターボチャージャは、前記第２スクロール通路の開閉を行う流量調整バルブ（３３）を備え、
   前記ウエストゲートバルブと前記流量調整バルブは、１つの前記電動アクチュエータによって駆動されるものであり、
   前記流量調整バルブが全閉状態から全開に向かって変化する際、前記流量調整バルブの開度が所定開度に達した後に前記ウエストゲートバルブが開き始めることを特徴とするターボチャージャ。
6. 請求項５に記載のターボチャージャにおいて、
   前記ウエストゲートバルブまたは前記流量調整バルブの一方は、排気上流側へ移動することで開弁する内開弁タイプであり、
   前記ウエストゲートバルブまたは前記流量調整バルブの他方は、排気下流側へ移動することで開弁する外開弁タイプであり、
   前記ウエストゲートバルブに作用して前記電動アクチュエータに伝えられる排気ガスによる荷重を第１排気荷重とし、
   前記流量調整バルブに作用して前記電動アクチュエータに伝えられる排気ガスによる荷重を第２排気荷重とした場合、
   前記制御装置は、前記第１排気荷重と前記第２排気荷重の荷重差が、予め設定した所定荷重値（β）以上の時のみ前記学習を行うことを特徴とするターボチャージャ。
7. 請求項６に記載のターボチャージャにおいて、
   前記制御装置は、前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷に基づいて前記荷重差を求めることを特徴とするターボチャージャ。
8. 請求項５ないし請求項７の内のいずれか１つに記載のターボチャージャにおいて、
   前記制御装置は、前記電動アクチュエータを前記エンジンの運転状態に応じた目標動作位置にフィードフォワード制御するものであり、前記全閉位置の変化に応じて前記目標動作位置の補正を行うことを特徴とするターボチャージャ。

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