JP6537487B2

JP6537487B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP6537487B2
Application number: JP2016240699A
Authority: JP
Inventors: 淳史倉内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2036-12-12
Also published as: US10415460B2; JP2018096266A; US20180163615A1; CN108223110B; CN108223110A

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、自動停止中、アクチュエータの通電によりウェイストゲート弁が全閉状態に保持される。

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全閉状態に保持する場合には、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。これは、自動停止状態から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を確実に防止し、ウェイストゲート弁の振動による雑音の発生や弁体の劣化などを防止するためである。このことは、内燃機関の運転中、所望の過給圧を得るためにウェイストゲート弁を全閉状態に制御する場合も同様であり、それにより、ウェイストゲート弁の振動とそれによる不具合が防止される。

しかし、上記のように内燃機関の運転中、ウェイストゲート弁を全閉状態に保持するためにアクチュエータの通電量を大きくした場合には、アクチュエータの消費電力が増大するだけでなく、アクチュエータには大きな逆起電力が発生する。このため、この全閉状態からウェイストゲート弁を開弁させる際、大きな逆起電力を消失させるのにより長い時間を要し、特に開き初めの動作が遅れがちになり、開弁動作の応答性（以下「開弁応答性」という）が低下する。その結果、上昇した過給圧を速やかに低下させることができず、例えば上限値を上回る過給圧のオーバーシュートが生じるおそれがある。

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、内燃機関の運転中、全閉状態におけるウェイストゲート弁の振動とそれに起因する不具合を防止するとともに、ウェイストゲート弁の開弁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、内燃機関１の回転数ＮＥを検出する回転数検出手段（回転数センサ２４）と、ウェイストゲート弁１４を駆動するための電動のアクチュエータ（モータ３１）と、アクチュエータの通電量（通電デューティ比Ｉｄｕｔｙ）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、ウェイストゲート弁１４の開度を全閉状態に保持するためのアクチュエータの通電量である全閉時通電量（全閉時デューティ比ＩｄＦＣ）を、検出された内燃機関１の回転数ＮＥが高いほど、より小さくなるように制御すること（図５のステップ７、図７）を特徴とする。

この構成によれば、アクチュエータの通電量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、ウェイストゲート弁の開度を全閉状態に保持するための通電量（全閉時通電量）は、内燃機関の回転数が高いほど、小さくなるように制御される。

一般に、全閉状態にあるウェイストゲート弁の振動特性は、内燃機関の回転数によって変化し、回転数が低いほど、ウェイストゲート弁は振動しやすい。したがって、全閉時通電量を上記のように制御し、内燃機関の回転数が低いときには、全閉時通電量を大きくし、全閉位置へのウェイストゲート弁の押付け力を大きくすることによって、ウェイストゲート弁の振動を防止でき、したがって、ウェイストゲート弁の振動に起因する不具合、例えば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などの劣化を防止することができる。また、内燃機関の回転数が高いときには、全閉時通電量を小さくし、ウェイストゲート弁の押付け力を小さくすることによって、アクチュエータの消費電力を抑制しながら、ウェイストゲート弁の振動とそれに起因する不具合を防止することができる。

また、内燃機関の回転数が高いほど、過給圧がより上昇するため、上昇した過給圧を低下させるために要求されるウェイストゲート弁の開弁応答性は、より高くなる。したがって、内燃機関の回転数が高いほど、全閉時通電量を小さくし、アクチュエータに発生する逆起電力をあらかじめ小さい状態に制御することによって、ウェイストゲート弁に要求されるより高い開弁応答性を得ることができ、ウェイストゲート弁の開弁応答性を向上させることができる。

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の負荷（吸入空気量ＧＡＩＲ）を検出する負荷検出手段（吸入空気量センサ２２）をさらに備え、制御手段は、内燃機関１の回転数ＮＥが所定回転数ＮＥｔｈ以下である低回転域では、検出された内燃機関１の負荷が大きいほど、全閉時通電量をより大きくなるように制御し、内燃機関１の回転数ＮＥが所定回転数ＮＥｔｈよりも大きい高回転域では、内燃機関１の負荷が大きいほど、全閉時通電量をより小さくなるように制御すること（図５のステップ７、図６）を特徴とする。

ウェイストゲート弁の振動特性及び要求される開弁応答性は、内燃機関の回転数だけでなく、内燃機関の負荷に応じて変化する。例えば、内燃機関の回転数が低い場合には、負荷が高いほど、ウェイストゲート弁は振動しやすくなる。また、内燃機関の回転数が高い場合には、負荷が高いほど、過給圧が上昇することによって、ウェイストゲート弁に要求される開弁応答性はより高くなる。このような観点に基づき、上記の構成によれば、全閉時通電量を、内燃機関の回転数だけでなく、検出された内燃機関の負荷に応じて制御するので、ウェイストゲート弁の振動の防止と開弁応答性の向上という効果を、内燃機関の実際の負荷に応じてさらに良好に得ることができる。

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、内燃機関１は、有段の自動変速機（変速機５２）に接続されており、自動変速機において設定されている変速段を取得する変速段取得手段（変速段センサ２７）をさらに備え、制御手段は、取得された変速段が所定の低速段のときには、低速段よりも高い高速段のときよりも高い開弁応答性が得られるよう、全閉時通電量をより小さくなるように制御すること（図５のステップ５〜７、図６）を特徴とする。

ウェイストゲート弁に要求される開弁応答性は、自動変速機の変速段によって異なる。例えばシフトチェンジが低速段側で行われる場合には特に、高い加速性能が要求され、それに応じて過給圧を速やかに上昇及び低下させることが求められるため、ウェイストゲート弁に要求される開弁応答性はより高くなる。このような観点に基づき、上記の構成によれば、全閉時通電量を、取得された自動変速機の変速段にさらに応じて制御するので、実際の変速段に見合うウェイストゲート弁の開弁応答性を適切に得ることができる。

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の処理において全閉時デューティ比の設定に用いられる全閉時通電マップである。図６の全閉時通電マップの一部を、エンジン回転数と全閉時デューティ比との関係について表したテーブルである。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。変形例による、図７と同様のテーブルである。

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。

以上の構成により、車両Ｖは、駆動モードとして、エンジン１のみによって駆動されるエンジン駆動モード、変速機５２の上記２つのクラッチを遮断した状態で、モータ６１のみによって駆動されるモータ駆動モード、エンジン１及びモータ６１の両方によって駆動されるハイブリッド駆動モードを有する。

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、吸入空気量ＧＡＩＲを検出する吸入空気量センサ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ことで、過給圧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とそ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って、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って、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。

なお、上記のようにロッド３２を介して間接的に検出される弁開度センサ２３の検出開度ＷＧＡには、弁体１５とロッド３２との間に存在する駆動機構３０の構成部品の摩耗などによる経年的誤差や、温度に依存する温度依存誤差などが含まれる。このような誤差を補償するために、ＷＧ弁１４の全閉位置学習が行われる。

具体的には、弁体１５が全閉位置に到達したときの検出開度ＷＧＡを、全閉開度学習値ＷＧＦＣとして学習・記憶し、その後に得られた検出開度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。

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や、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、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、変速機５２において設定されている変速段を検出する変速段センサ２７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２１〜２７の検出信号などに応じて、車両Ｖの駆動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。

また、ＥＣＵ２０は、上記のエンジン１の制御として、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。本実施形態では、ＥＣＵ２０が制御手段に相当する。

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、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、主として要求トルクＴＲＱＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、さらには変速機５２における変速状態に応じて行われる。例えば、変速機５２を加速変速（シフトアップ）する場合には、変速機５２の入力側であるエンジン回転数ＮＥを変速後の変速段のギヤ比に応じた回転数に合わせるように低下させるために、エンジン１のトルクを一時的に低下させるトルクダウン制御を行うことが必要であり、このトルクダウン制御として過給圧を低下させるために、目標開度ＷＧＣＭＤが一時的に開弁側に設定される。

次に、設定した目標開度ＷＧＣＭＤが０（全閉開度）であるか否かを判別し（ステップ２）、その答えがＮＯのときには、ステップ３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、ＷＧ弁１４の弁開度ＷＧＯが目標開度ＷＧＣＭＤに一致す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。

前記ステップ２の答えがＹＥＳで、目標開度ＷＧＣＭＤが０のときには、検出されたエンジン水温ＴＷが、エンジン１の暖機状態を表す所定温度ＴＷＲＥＦ（例えば６０℃）以上であるか否かを判別する（ステップ４）。この答えがＮＯで、エンジン１が暖機状態にないときには、エンジン１のフリクションが大きいことなどから、過給圧による正確なトルク制御が行えないため、全閉制御時用の通電デューティ比（以下「全閉時デューティ比」）ＩｄＦＣを所定値ＩｄＲＥＦに設定し（ステップ５）、本処理を終了する。この所定値ＩｄＲＥＦは、ＷＧ弁１４を全閉位置に確実に押し付けることが可能な値に設定されている。

上記ステップ５の答えがＹＥＳで、エンジン１が暖機状態にあるときには、変速段センサ２７で検出された変速機５２の変速段が、１速又は２速であるか否かを判別する（ステップ６）。この答えがＮＯで、変速段が３速以上のときには、ＷＧ弁１４の開弁応答性があまり要求されないため、前記ステップ５に進み、全閉時デューティ比ＩｄＦＣを所定値ＩｄＲＥＦに設定する。

一方、上記ステップ６の答えがＹＥＳで、変速機５２の変速段が１速又は２速のときには、ステップ７に進み、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＧＡＩＲ、及び変速機５２の変速段に応じ、図６の全閉時通電マップを検索することによって、全閉時デューティ比ＩｄＦＣを算出する。このステップ７又は前記ステップ５に続くステップ８では、算出した全閉時デューティＩｄＦＣを通電デューティ比Ｉｄｕｔｙとして設定し、本処理を終了する。

図６に示すように、上記の全閉時通電マップは、１速用及び２速用の２つのマップで構成されている。各マップは、ｉ個のエンジン回転数の所定値ＮＥ１〜ＮＥｉとｊ個の吸入空気量の所定値ＧＡＩＲ１〜ＧＡＩＲｊとの組合わせに対し、全閉状態におけるＷＧ弁１４の振動の防止とＷＧ弁１４に要求される開弁応答性という２つの観点から、それらに適した通電デューティＩｄｕｔｙを実験などによってあらかじめ求め、全閉時デューティ比ＩｄＦＣとして設定したものである。エンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥ１〜ＮＥｉのいずれにも一致しない場合、及び／又は吸入空気量ＧＡＩＲが所定値ＧＡＩＲ１〜ＧＡＩＲｊのいずれにも一致しない場合には、全閉時デューティ比ＩｄＦＣは補間計算によって求められる。

各全閉時通電マップにおけるエンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ＧＡＩＲと全閉時デューティ比ＩｄＦＣとの関係は、以下のとおりである。まず、エンジン回転数ＮＥが高いほど、全閉時デューティ比ＩｄＦＣはより大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが低いときには、ＷＧ弁１４が振動しやすく、また、エンジン回転数ＮＥが高くなるにつれて、ＷＧ弁１４に要求される開弁応答性が高くなるためである。

例えば、図７は、図６の１速用の全閉時通電マップから、変速機５２の変速段が１速の状態でエンジン回転数ＮＥが増減するときの、エンジン回転数ＮＥと全閉時デューティ比ＩｄＦＣとの代表的な関係を取り出し、テーブルとして表したものである。図７に示すように、この関係では、全閉時デューティ比ＩｄＦＣは、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥｔｈ以下のときには、絶対値が大きい負値である、開弁非待機時用の第１所定値ＩｄＨ（例えば−５０％）に設定され、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥｔｈよりも大きいときには、値０に近い負値である、開弁待機時用の第２所定値ＩｄＬ（例えば−５％）に設定される。

また、図示しないが、各全閉時通電マップでは、上記の開弁待機時用の第２所定値ＩｄＬは、吸入空気量ＧＡＩＲが大きいほど、絶対値がより小さい負値に設定されている。これは、高回転領域では、エンジン１の負荷が大きいほど、過給圧がより上昇し、ＷＧ弁１４に要求される開弁応答性がより高くなるためである。さらに、図示しないが、上記の開弁非待機時用の第１所定値ＩｄＨは、エンジン１の負荷が大きいほど、ＷＧ弁１４が振動しやすくなるため、絶対値がより大きい負値に設定されている。

次に、図８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を、変速機５２の変速段を第１速から第２速に変速（シフトアップ）する場合について説明する。図８（ａ）及び（ｂ）には、このときのエンジン回転数ＮＥ及びモータ３１の通電デューティ比Ｉｄｕｔｙの推移がそれぞれ示されている。

時刻ｔ１以前では、変速機５２の変速段が１速に設定され、エンジン回転数ＮＥは比較的低い一定の状態になっている。それに応じて、ＷＧ弁１４は全閉状態に制御され、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは前記第１所定値ＩｄＨに制御されており、それにより、モータ３１に比較的大きい逆起電力が発生し、ＷＧ弁１４は全閉位置に強く押し付けられた状態になっている。

この状態から、時刻ｔ１においてアクセルペダルが踏み込まれると、エンジン回転数ＮＥが上昇するとともに、それに伴って過給圧が上昇する。この場合、例えば図７に示す関係から、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥｔｈに達する（時刻ｔ２）までは、第１所定値ＩｄＨに維持され、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥｔｈを上回った後には、第２所定値ＩｄＬに制御される（ｔ２〜ｔ３）。これにより、全閉状態においてモータ３１に発生する逆起電力が小さくなるとともに、全閉位置へのＷＧ弁１４の押付け力が非常に小さくなる。

その後、時刻ｔ３において変速機５２の１速から２速への変速動作（ギヤチェンジ）が開始されると、変速機５２の変速先である２速用の回転数合わせのためのトルクダウン制御として、過給圧を低下させるために、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが大きな正値に制御され、ＷＧ弁１４の開弁動作が開始される。この時点では、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙが第２所定値ＩｄＬに制御され、モータ３１に発生している逆起電力がすでに小さい状態になっているので、ＷＧ弁１４は応答良く開弁し、上昇した過給圧が速やかに低下する。

その後、変速機５２の２速用の回転数合わせが終了し、そのギヤの噛み合い（インギヤ）が確認された時点で（時刻ｔ４）、通電デューティ比Ｉｄｕｔｙは例えば第１所定値ＩｄＨに戻される。さらに、偶数段用クラッチが接続されることによって、１速から２速への変速動作が完了し（時刻ｔ５）、変速段は２速に移行する。

以上のように、本実施形態によれば、ＷＧ弁１４を全閉状態に制御する際、そのときのモータ３１の通電デューティ比である全閉時デューティ比ＩｄＦＣを、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥｔｈ以下のときには、より大きい開弁非待機時用の第１所定値ＩｄＨに制御する。これにより、全閉位置へのＷＧ弁１４の押付け力を大きくすることによって、ＷＧ弁１４の振動を防止でき、したがって、ＷＧ弁１４の振動に起因する不具合、例えば他の部材との当接による雑音の発生やＷＧ弁１４などの劣化を確実に防止することができる。

また、エンジン回転数ＮＥが所回転数ＮＥｔｈよりも大きいときには、全閉時デューティ比ＩｄＦＣを値０に近い開弁待機時用の第２所定値ＩｄＬに制御し、ＷＧ弁１４の押付け力を小さくするので、モータ３１の消費電力を抑制しながら、ＷＧ弁１４の振動及びそれに起因する不具合を防止することができる。さらに、全閉時デューティ比ＩｄＦＣが第２所定値ＩｄＬに制御されることで、モータ３１に発生する逆起電力が小さい全閉状態から、ＷＧ弁１４の開弁動作が行われることによって、ＷＧ弁１４の開弁応答性を向上させることができ、それにより、上昇した過給圧を速やかに低下させ、上限値を上回る過給圧のオーバーシュートを生じにくくすることができる。

また、全閉時デューティ比ＩｄＦＣは、吸入空気量ＧＡＩＲに応じて制御される。具体的には、全閉時デューティ比ＩｄＦＣの第２所定値ＩｄＬを、吸入空気量ＧＡＩＲが大きいほど、絶対値がより小さい負値に設定する。これにより、高回転領域において、エンジン１の負荷の増大に伴って過給圧が上昇するのに応じて、ＷＧ弁１４の開弁応答性を適切に高めることができる。また、全閉時デューティ比ＩｄＦＣの第１所定値ＩｄＨを、吸入空気量ＧＡＩＲが大きいほど、絶対値がより大きい負値に設定するので、低回転高負荷状態において生じやすいＷＧ弁１４の振動を適切に防止することができる。

さらに、全閉時デューティ比ＩｄＦＣは、変速機５２の変速段に応じて制御される。具体的には、全閉時デューティ比ＩｄＦＣを、変速機５２の変速段が１速又は２速のときには、図６のマップを用いて設定し、他の変速段のときには所定値ＩｄＲＥＦに設定する。これにより、ＷＧ弁１４の開弁応答性が特に要求される１速又は２速において、全閉時デューティ比ＩｄＦＣの設定をきめ細かく有効に行えるとともに、開弁応答性があまり要求されない他の変速段では、ＷＧ弁１４の振動の防止を確実に達成することができる。

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、エンジン回転数ＮＥと全閉時デューティ比ＩｄＦＣとの代表的な関係が、図７に示すように２段階（ステップ状）に設定されているが、これに限らない。例えば、図９に示すように、全閉時デューティ比ＩｄＦＣを、エンジン回転数ＮＥ≦第１所定回転数ＮＥｔｈＬのときに第１所定値ＩｄＨに設定し、ＮＥ≧第２所定回転数ＮＥｔｈＨ（＞ＮＥｔｈＬ）のときに第２所定値ＩｄＬに設定するとともに、第１及び第２所定回転数ＮＥｔｈＬ、ＮＥｔｈＨの間では、第１所定値ＩｄＨと第２所定値ＩｄＬを直線で結ぶように設定してもよい。

また、実施形態では、図６のマップを用いた全閉時デューティ比ＩｄＦＣの設定を、変速機５２の変速段が１速又は２速のときに行っているが、これに限らず、ＷＧ弁１４の開弁応答性が最も要求される１速のときのみ行ってもよく、あるいは、１速及び２速に加えて３速以上のときに行ってもよい。

さらに、エンジン１の負荷を表すパラメータとして、吸入空気量ＧＡＩＲを用いているが、これに代えて、検出された吸気圧ＰＢやアクセル開度ＡＰを用いてもよく、あるいは要求トルクＴＲＱＤなどを用いてもよい。

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
１４ＷＧ弁（ウェイストゲート弁）
２０ＥＣＵ（制御手段）
２２吸入空気量センサ（負荷検出手段）
２４回転数センサ（回転数検出手段）
２７変速段センサ（変速段取得手段）
３１モータ（アクチュエータ）
５２変速機（自動変速機）
ＮＥエンジン回転数（内燃機関の回転数）
ＷＧＯ弁開度（ウェイストゲート弁の開度）
Ｉｄｕｔｙモータの通電デューティ比（アクチュエータの通電量）
ＩｄＦＣ全閉時デューティ比（全閉時通電量）
ＧＡＩＲ吸入空気量（内燃機関の負荷）

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、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ウェイストゲート弁を駆動するための電動のアクチュエータと、
当該アクチュエータの通電量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、前記ウェイストゲート弁の開度を全閉状態に保持するための前記アクチュエータの通電量である全閉時通電量を、前記検出された内燃機関の回転数が高いほど、より小さくなるように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が所定回転数以下である低回転域では、前記検出された内燃機関の負荷が大きいほど、前記全閉時通電量をより大きくなるように制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数よりも大きい高回転域では、前記内燃機関の負荷が大きいほど、前記全閉時通電量をより小さくなるように制御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。
前記内燃機関は、有段の自動変速機に接続されており、
前記自動変速機において設定されている変速段を取得する変速段取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記取得された変速段が所定の低速段のときには、当該低速段よりも高い高速段のときよりも高い開弁応答性が得られるよう、前記全閉時通電量をより小さくなるように制御す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。