JP4438773B2 - ターボ過給機の制御装置 - Google Patents

Description

この発明はターボ過給機の制御装置に関する。

ＥＧＲ装置（排気の一部を吸気通路へ再循環させる装置）と過給機をともに備える場合、過給圧制御という観点からみると、ＥＧＲ制御も、過給圧制御の役割を物理的に果たしているため、ＥＧＲの作動域では、過給機の制御をオープン制御で行い、ＥＧＲの非作動域になると、実過給圧が目標過給圧と一致するように過給機をフィードバック制御するものなど、過給機の制御を工夫するようにしたものが各種提案されている（特許文献１参照）。
特開平８−３３８２５６号公報

ところで、圧力の供給を受けて排気流れ調整手段を駆動するアクチュエータやステップモータ駆動のアクチュエータに関係なく、特に冷間運転時にはアクチュエータの動作が渋って、過給機の作動目標値に作動実際値が達しなかったり、アクチュエータの動きが緩慢になって過給機の作動目標値に作動実際値が達するのが大きく遅れることがある。

しかしながら、こうしたアクチュエータの渋りに対処するようにするものも提案されていない。

そこで本発明では、アクチュエータの動作を確認するための制御を行うことにより、冷間時等においてもアクチュエータの動きを円滑にすることを目的とする。

第１の発明は、吸気通路（３）を介してエンジン（１）が吸入する空気を過給するターボ過給機と、前記ターボ過給機の排気タービン（５２）に流入する排気の流量または流速を調整する排気流れ調整手段（たとえば可変ノズル５３）と、指令値（Ｄｔｙｖ）に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手段を駆動するアクチュエータ（５４）と、前記排気流れ調整手段の作動目標値を設定する作動目標値設定手段と、前記作動目標値を第１指令値に変換する変換手段と、前記第１指令値に対して所定の振幅と周期を有する信号を重ね合わせて前記指令値を生成する信号重合手段とを備えた。

第１の発明では、さらに、エンジン回転速度とエンジン負荷を検出する検出手段を備え、前記信号重合手段が、前記第１指令値に重ね合わせる信号の振幅と周期を前記検出手段の検出結果に応じて設定する。
第２の発明では、第１の発明において高負荷になるほど前記第１指令値に重ね合わせる信号の振幅、周期とも小さくする。
第３の発明では、第１の発明において水温、油温、排気温度、アクチュエータの温度のいずれか一つを検出する検出手段を備え、前記信号重合手段は、前記第１指令値に重ね合わせる信号の振幅と周期を前記検出手段の検出結果に応じて設定する。
第４の発明では、第３の発明において高温になるほど前記第１指令値に重ね合わせる信号の周期を小さくする。

第１の発明によれば、アクチュエータの渋りをとることができるほか、信号を重ね合わせる運転域を限定せず、常にアクチュエータを動かすので、アクチュエータの応答性をさらに改善できる。

ただし、指令値に応じた圧力の供給を受けて排気流れ調整手段を駆動するアクチュエータでは、高負荷域など、タービン側ガス流量が多い場合に振幅を大きくしたり、周期を長くすると、吸入空気量に影響を与えることになるが、第１の発明によれば、タービン側ガス流量が多い運転域で振幅や周期を小さく設定することで、吸入空気量への影響を回避できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、熱発生のパターンが単段燃焼となる、いわゆる低温予混合燃焼を行わせるための構成を示す。なお、この構成そのものは特開平８−８６２５１号公報などにより公知である。

さて、ＮＯｘの生成は燃焼温度に大きく依存し、その低減には燃焼温度の低温化が有効である。低温予混合燃焼では、ＥＧＲによる酸素濃度の低減で、低温燃焼を実現するため、排気通路２と吸気通路３のコレクタ部３ａとを結ぶＥＧＲ通路４に、圧力制御弁５からの制御圧力に応動するダイヤフラム式のＥＧＲ弁６を備えている。

圧力制御弁５は、コントロールユニット４１からのデューティ制御信号により駆動されるもので、これによって運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を得るようにしている。たとえば、低回転速度低負荷域でＥＧＲ率を最大の１００パーセントとし、回転速度、負荷が高くなるに従い、ＥＧＲ率を減少させる。高負荷側では排気温度が上昇するため、多量のＥＧＲガスを還流すると、吸気温度の上昇によってＮＯｘ低減の効果が減少したり、噴射燃料の着火遅れ期間が短くなって予混合燃焼が実現できなくなる等のため、ＥＧＲ率を段階的に減少させている。

ＥＧＲ通路４の途中には、ＥＧＲガスの冷却装置７を備える。これは、ＥＧＲ通路４の周りに形成されエンジン冷却水の一部が循環されるウォータジャケット８と、冷却水の導入口７ａに設けられ冷却水の循環量を調整可能な流量制御弁９とからなり、コントロールユニット４１からの指令により、制御弁９を介して循環量を増やすほどＥＧＲガスの冷却度が増す。

燃焼促進のため吸気ポート近傍の吸気通路に所定の切欠を有するスワールコントロールバルブ（図示しない）を備える。コントロールユニット４１により、このスワールコントロールバルブが低回転速度低負荷域で閉じられると、燃焼室に吸入される吸気の流速が高まり燃焼室にスワールが生成される。

燃焼室は大径トロイダル燃焼室（図示しない）である。これは、ピストンキャビティを、入口を絞らずピストンの冠面から底部まで円筒状に形成したもので、その底部中央には、圧縮行程後期にピストンキャビティの外部から旋回しながら流れ込むスワールに抵抗を与えないように、さらに空気と燃料の混合を良好にするため、円錐部が形成されている。この入口を絞らない円筒状のピストンキャビティにより、前述のスワールバルブ等によって生成されたスワールは、燃焼過程でピストンが下降していくのに伴い、ピストンキャビティ内からキャビティ外に拡散され、キャビティ外でもスワールが持続される。

エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置１０を備える。コモンレール式の燃料噴射装置１０の構成も公知（第１３回内燃機関シンポジウム講演論文集第７３頁〜第７７頁参照）であり、図２により概説する。

この燃料噴射装置１０は、主に燃料タンク１１、燃料供給通路１２、サプライポンプ１４、コモンレール（蓄圧室）１６、気筒毎に設けられるノズル１７からなり、サプライポンプ１４により加圧された燃料は燃料供給通路１５を介して蓄圧室１６にいったん蓄えられたあと、蓄圧室１６の高圧燃料が気筒数分のノズル１７に分配される。

ノズル１７は、針弁１８、ノズル室１９、ノズル室１９への燃料供給通路２０、リテーナ２１、油圧ピストン２２、針弁１８を閉弁方向（図で下方）に付勢するリターンスプリング２３、油圧ピストン２２への燃料供給通路２４、この通路２４に介装される三方弁（電磁弁）２５などからなり、ノズル内の通路２０と２４が連通して油圧ピストン２２上部とノズル室１９にともに高圧燃料が導かれる三方弁２５のＯＦＦ時（ポートＡとＢが連通、ポートＢとＣが遮断）には、油圧ピストン２２の受圧面積が針弁１８の受圧面積より大きいことから、針弁１８が着座状態にあるが、三方弁２５がＯＮ状態（ポートＡとＢが遮断、ポートＢとＣが連通）になると、油圧ピストン２２上部の燃料が戻し通路２８を介して燃料タンク１１に戻され、油圧ピストン２２に作用する燃料圧力が低下する。これによって針弁１８が上昇してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。三方弁２５をふたたびＯＦＦ状態に戻せば、油圧ピストン２２に蓄圧室１６の高圧燃料が導びかれて燃料噴射が終了する。つまり、三方弁２５のＯＦＦからＯＮへの切換時期により燃料の噴射開始時期が、またＯＮ時間により燃料噴射量が調整され、蓄圧室１６の圧力が同じであれば、ＯＮ時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。２６は逆止弁、２７はオリフィスである。

この燃料噴射装置１０にはさらに、蓄圧室圧力を調整するため、サプライポンプ１４から吐出された燃料を戻す通路１３に圧力調整弁３１を備える。この調整弁３１は通路１３の流路を開閉するもので、蓄圧室１６への燃料吐出量を調整することにより蓄圧室圧力を調整する。蓄圧室１６の燃料圧力（噴射圧）によって燃料噴射率が変化し、蓄圧室１６の燃料圧力が高くなるほど燃料噴射率が高くなる。

アクセル開度センサ３３、エンジン回転速度とクランク角度を検出するセンサ３４、気筒判別のためのセンサ３５、水温センサ３６からの信号が入力されるコントロールユニット４１では、エンジン回転速度とアクセル開度に応じて目標燃料噴射量と蓄圧室１６の目標圧力を演算し、圧力センサ３２により検出される蓄圧室圧力がこの目標圧力と一致するように圧力調整弁３１を介して蓄圧室１６の燃料圧力をフィードバック制御する。

また、演算した目標燃料噴射量に対応して三方弁２５のＯＮ時間を制御するほか、三方弁２５のＯＮへの切換時期を制御することで、運転条件に応じた所定の噴射開始時期を得るようにしている。たとえば、高ＥＧＲ率の低回転速度低負荷側で噴射燃料の着火遅れ期間が長くなるように燃料の噴射時期（噴射開始時期）をピストン上死点（ＴＤＣ）にまで遅延している。この遅延により、着火時期の燃焼室内の温度を低温状態にし、予混合燃焼比率を増大させることにより、高ＥＧＲ率域でのスモークの発生を抑える。これに対して、回転速度、負荷が高くなるにしたがい、噴射時期を進めている。これは、着火遅れの時間が一定であっても、着火遅れクランク角度（着火遅れの時間をクランク角度に換算した値）がエンジン回転速度の増加に比例して大きくなり、低ＥＧＲ率時に所定の着火時期を得るために、噴射時期を進めるのである。

図１に戻り、ＥＧＲ通路４の開口部下流の排気通路２に可変容量ターボ過給機を備える。これは、排気タービン５２のスクロール入口に、アクチュエータ５４により駆動される可変ノズル５３（排気流れ調整手段）を設けたもので、コントロールユニット４１により、可変ノズル５３は低回転速度域から所定の過給圧が得られるように、低回転速度側では排気タービン５２に導入される排気の流速を高めるノズル開度（傾動状態）に、高回転速度側では排気を抵抗なく排気タービン５２に導入させノズル開度（全開状態）に制御する。

上記のアクチュエータ５４は、制御圧力に応動して可変ノズル５３を駆動するダイヤフラムアクチュエータ５５と、このアクチュエータ５５への制御圧力を調整する圧力制御弁５６とからなり、可変ノズル５３の開口割合が、後述するようにして得られる目標開口割合Ｒｖｎｔとなるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁５６に出力される。

さて、過給圧制御という観点からみると、ＥＧＲ制御も、過給圧制御の役割を物理的に果たしている。つまり、ＥＧＲ量を変化させることにより過給圧も変化する。逆に、過給圧を変化させると、排気圧力が変化するため、ＥＧＲ量も変化することになり、過給圧とＥＧＲ量とは独立に制御できない。また、ややもするとお互いに制御上の外乱となっている。なお、一方を変化させた場合に、制御精度を確保するには、他方を適合し直すことであるが、他方を適合し直した後には、もう一方を再適合しなければならなくなるので、この方法では、過渡時の制御精度を確保することが困難である。

このように、過給圧とＥＧＲ量とはお互いに影響を与え、ＥＧＲ量を変えると、ノズル開度を変える必要があるなど適切な適合が困難な上に、特に過渡時は双方の制御精度が低下するので、コントロールユニット４１では、運転条件に応じて目標吸入空気量ｔＱａｃを演算し、この目標吸入空気量ｔＱａｃと目標ＥＧＲ量や目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒに遅れ処理を施した値である実ＥＧＲ量Ｑｅｃや実ＧＲ率Ｍｅｇｒｄからターボ過給機の作動目標値である可変ノズル５３の目標開口割合Ｒｖｎｔを設定するようにしている。

また、この目標開口割合Ｒｖｎｔは圧力制御弁５６への指令値に変換するのであるが、その際に、アクチュエータ５４のヒステリシスを考慮しないのでは、目標開口面積に安定させることが困難であるので、これに対処するため、目標開口割合Ｒｖｎｔが増加する方向であるのか減少する方向であるのかを判定し、この判定結果より、作動目標値が同じであっても増加方向と減少方向とで圧力制御弁５６に与える指令値を異ならせる処理を行って指令値基本値Ｄｔｙ ｈを演算する。

この場合、アクチュエータ５４の温度によっても目標開口割合と圧力アクチュエータ５４への指令値の関係が相違するため、排気温度を予測し、この予測排気温度Ｔｅｘｈｉとこの予測排気温度Ｔｅｘｈｉに対して熱慣性分の遅れ処理を施した値Ｔｅｘｈｄｌｙとの差分で上記の指令値基本値Ｄｔｙ ｈを補正する。

また、アクチュエータ５４のダイナミクスを補償するための進み処理（フィードフォワード）を行う場合にも、可変ノズル５３を閉じ側に動かすときだけ排気圧に抗する必要があるので、進み処理に用いる進み補正ゲイン（フィードフォワードゲイン）Ｇｋｖｎｔと時定数相当値Ｔｃｖｎｔを、作動目標値が同じであっても可変ノズル５３を閉じ側に動かすときと開き側に動かすときとで異ならせ、可変ノズル５３を閉じ側に動かすときのほうが進み補正ゲインＧｋｖｎｔを大きくし、かつ時定数相当値Ｔｃｖｎｔを大きくする（なぜなら時定数相当値と逆数の関係にある時定数を小さくするため）。

一方、エンジンの暖機完了前にはアクチュエータ５４の動作が渋って、実開口割合が目標開口割合Ｒｖｎｔに達しなかったり、動きが緩慢になって実開口割合が目標開口割合Ｒｖｎｔに達するのが大きく遅れることがあるので、これに対処するため目標開口割合に関係なくアクチュエータ５４の動作を確認する制御を行う。この動作確認制御は、たとえばアクチュエータ５４の駆動範囲の下限から上限までを往復動させることである（このとき可変ノズル５３は全開位置から全閉位置までを動く）。さらに詳細には、エンジン回転速度によりアクチュエータ５４の駆動範囲の下限から上限までを動かす指令値が異なるので、アクチュエータ５４の駆動範囲の下限から上限までを短い周期で動かすことを指示する制御パターンＤｕｔｙ ｐｕとエンジン回転速度に応じた指令値Ｄｕｔｙ ｐ ｎｅとの積から圧力制御弁５６への制御指令値Ｄｔｙｖｎｔを演算する。

コントロールユニット４１で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。なお、後述する図３、図４、図８〜図１４は先願装置（特開平１０−２８８０７１号公報参照）で、また図１、図２、図５〜図７、図１５〜図７０は別の先願装置（特願平１１−２３３８９２号参照）ですでに提案しているところと同様である。

まず、図３は目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを演算するためのもので、ＲＥＦ信号（クランク角の基準位置信号で、４気筒エンジンでは１８０度毎、６気筒エンジンでは１２０度毎の各信号）の入力毎に実行する。

ステップ１、２でエンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度Ｃｌを読み込み、ステップ３では、これらＮｅとＣｌに基づいて、図４を内容とするマップを検索すること等により、基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖを演算し、ステップ４ではこの基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖに対してエンジン冷却水温等による増量補正を行い、補正後の値を目標燃料噴射量Ｑｓｏｌとして設定する。

図５はＥＧＲ弁６の開口面積Ａｅｖを演算するためのもので、ＲＥＦ信号の入力毎に実行する。ステップ１では目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋを演算する。このＴｑｅｋの演算については図７のフローにより説明する。

図７（図５ステップ１のサブルーチン）において、ステップ１、２では１シリンダ当たりの吸入空気量Ｑａｃｎと目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを演算する。

ここで、Ｑａｃｎの演算については図８のフローにより、またＭｅｇｒの演算については図１１のフローにより説明する。

まず、図８において、ステップ１ではエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、このエンジン回転速度Ｎｅとエアフローメータより得られる吸入空気量Ｑａｓ０とから

（数１）
Ｑａｃ０＝（Ｑａｓ０／Ｎｅ）×ＫＣＯＮ＃、
ただし、ＫＣＯＮ＃：定数、
の式により１シリンダ当たりの吸入空気量Ｑａｃ０を演算する。

上記のエアフローメータ３９（図１参照）は、コンプレッサ上流の吸気通路３に設けており、エアフローメータ３９からコレクタ部３ａまでの輸送遅れ分のディレイ処理を行うため、ステップ３ではＬ（ただしＬは定数）回前のＱａｃ０の値をコレクタ入口部３ａ位置における１シリンダ当たりの吸入空気量Ｑａｃｎとして求めている。そして、ステップ４ではこのＱａｃｎに対して

（数２）
Ｑａｃ＝Ｑａｃ_n-1×（１−ＫＩＮ×ＫＶＯＬ）＋Ｑａｃｎ×ＫＩＮ×ＫＶＯＬ、
ただし、ＫＩＮ ：体積効率相当値、
ＫＶＯＬ：ＶＥ／ＮＣ／ＶＭ、
ＶＥ ：排気量、
ＮＣ ：気筒数、
ＶＭ ：吸気系容積、
Ｑａｃ_n-1：前回のＱａｃ、
の式（一次遅れの式）により吸気弁位置における１シリンダ当たりの吸入空気量（この吸入空気量を、以下「シリンダ吸入空気量」で略称する。）Ｑａｃを演算する。これはコレクタ入口部３ａから吸気弁までのダイナミクスを補償するためのものである。

上記数１式右辺の吸入空気量Ｑａｓ０の検出については図９のフローにより説明する。図９のフローは４ｍｓ毎に実行する。

ステップ１ではエアフローメータ３９の出力電圧Ｕｓを読み込み、このＵｓからステップ２で図１０を内容とする電圧−流量変換テーブルを検索すること等により吸入空気量Ｑａｓ０ ｄを演算する。さらに、ステップ３でこのＱａｓ０ ｄに対して加重平均処理を行い、その加重平均処理値を吸入空気量Ｑａｓ０として設定する。

次に、図１１において、ステップ１ではエンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、エンジン冷却水温Ｔｗを読み込む。ステップ２ではエンジン回転速度Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｓｏｌから図１２を内容とするマップを検索すること等により基本目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｂを演算する。この場合、基本目標ＥＧＲ率は、エンジンの使用頻度の高い領域、つまり低回転速度、低負荷（低噴射量）になるほど大きくなり、スモークが発生しやすい高出力時には小さくする。

次にステップ３で冷却水温Ｔｗから図１３を内容とするテーブルを検索すること等により、基本目標ＥＧＲ率の水温補正係数Ｋｅｇｒ ｔｗを演算する。そして、ステップ４において、基本目標ＥＧＲ率とこの水温補正係数とから、

（数３）
Ｍｅｇｒ＝Ｍｅｇｒｂ×Ｋｅｇｒ ｔｗ
の式により目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを算出する。

ステップ５ではエンジンの状態が完爆状態であるか否かを判定する。ただし、この完爆の判定は、図１４のフローで後述する。

ステップ６では完爆状態かどうかみて、完爆状態のときは、今回の処理をそのまま終了し、完爆状態でないと判定されたときは、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを０として今回の処理を終了する。

これにより、エンジンの完爆後にＥＧＲ制御が行われ、完爆前は安定した始動性を確保するためにもＥＧＲは行われない。

図１４はエンジンの完爆を判定するためのものである。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、このエンジン回転速度Ｎｅと完爆回転速度に相当する完爆判定スライスレベルＮＲＰＭＫとをステップ２において比較する。Ｎｅのほうが大きいときは完爆と判断し、ステップ３に進む。ここでは、カウンタＴｍｒｋｂと所定時間ＴＭＲＫＢＰとを比較し、カウンタＴｍｒｋｂが所定時間よりも大きいときは、ステップ４に進み、完爆したものとして処理を終了する。

これに対して、ステップ２でＮｅのほうが小さいときは、ステップ６に進み、カウンタＴｍｒｋｂをクリアし、ステップ７で完爆状態にはないものとして処理を終了する。また、ステップ２でＮｅよりも大きいときでも、ステップ３でカウンタＴｍｒｋｂが所定時間よりも小さいときは、ステップ５でカウンタをインクリメントし、完爆でないと判断する。

これらにより、エンジン回転速度が所定値（たとえば４００ｒｐｍ）以上であって、かつこの状態が所定時間にわたり継続されたときに完爆したものと判定するのである。

このようにして図８によりシリンダ吸入空気量Ｑａｃｎ、図１１により目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒの演算を終了したら、図７のステップ３に戻り、両者から

（数４）
Ｍｑｅｃ＝Ｑａｃｎ×Ｍｅｇｒ
の式により要求ＥＧＲ量Ｍｑｅｃを演算する。

ステップ４ではこのＭｑｅｃに対して、ＫＩＮ×ＫＶＯＬを加重平均係数とする

（数５）
Ｒｑｅｃ＝Ｍｑｅｃ×ＫＩＮ×ＫＶＯＬ＋Ｒｑｅｃ_n-1×（１−ＫＩＮ×ＫＶＯＬ）、
ただし、ＫＩＮ ：体積効率相当値、
ＫＶＯＬ ：ＶＥ／ＮＣ／ＶＭ、
ＶＥ ：排気量、
ＮＣ ：気筒数、
ＶＭ ：吸気系容積、
Ｒｑｅｃ_n-1：前回の中間処理値、
の式により、中間処理値（加重平均値）Ｒｑｅｃを演算し、このＲｑｅｃと要求ＥＧＲ量Ｍｑｅｃを用いてステップ５で

（数６）
Ｔｑｅｃ＝Ｍｑｅｃ×ＧＫＱＥＣ＋Ｒｑｅｃ_n-1×（１−ＧＫＱＥＣ）、
ただし、ＧＫＱＥＣ：進み補正ゲイン、
の式により進み補正を行って、１シリンダ当たりの目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｃを演算する。要求値に対して吸気系の遅れ（すなわちＥＧＲ弁６→コレクタ部３ａ→吸気マニホールド→吸気弁の容量分の遅れ）があるので、ステップ４、５はこの遅れ分の進み処理を行うものである。

ステップ６では

（数７）
Ｔｑｅｋ＝Ｔｑｅｃ×（Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃）／Ｋｑａｃ００、
ただし、Ｋｑａｃ００：ＥＧＲ量フィードバック補正係数、
ＫＣＯＮ＃ ：定数、
の式により単位変換（１シリンダ当たり→単位時間当たり）を行って、目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋを求める。なお、ＥＧＲ量フィードバック補正係数Ｋｑａｃ００の演算については後述する（図５４参照）。

このようにして目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋの演算を終了したら、図５のステップ２に戻り、ＥＧＲガス（ＥＧＲ弁を流れるガス）の流速（このＥＧＲガスの流速を以下、単に「ＥＧＲ流速」という）Ｃｑｅを演算し、このＥＧＲ流速Ｃｑｅと目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋとから

（数８）
Ａｅｖ＝Ｔｑｅｋ／Ｃｑｅ
の式でＥＧＲ弁開口面積Ａｅｖを演算する。なお、ＥＧＲ流速Ｃｑｅの演算については後述する（図６３参照）。

このようにして得られたＥＧＲ弁開口面積Ａｅｖは、図示しないフローにおいて図６を内容とするテーブルを検索する等によりＥＧＲ弁６のリフト量に変換され、このＥＧＲ弁リフト量になるように、圧力制御弁５へのデューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁５に出力される。

次に、図１５、図１６はターボ過給機駆動用の圧力制御弁５６に与える制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔを演算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。

図１５を第１実施形態、図１６を第２実施形態とすると、２つの実施形態では可変ノズル５３の目標開口割合Ｒｖｎｔを演算するのに用いるパラメータに違いがある（図１５の第１実施形態では実ＥＧＲ量Ｑｅｃに基づいて、また図１６の第２実施形態では実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄに基づいて可変ノズル５３の目標開口割合Ｒｖｎｔを演算する）。

なお、図１５、図１６はメインルーチンで、制御の大きな流れは図示のステップに従うものであり、各ステップの処理に対してサブルーチンが用意されている。したがって、以下ではサブルーチンを中心に説明していく。

図１７（図１５、図１６のステップ１のサブルーチン）は実ＥＧＲ率を演算するためのもので、１０ｍｓ毎に実行する。ステップ１で目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ（図１１で既に得ている）を読み込み、ステップ２でコレクタ容量分の時定数相当値Ｋｋｉｎを演算する。このＫｋｉｎの演算については図１８のフローにより説明する。

図１８（図１７のステップ２のサブルーチン）において、ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、後述する実ＥＧＲ率の前回値であるＭｅｇｒｄ_n-1［％］を読み込み、このうちＮｅとＱｓｏｌからステップ２において図１９を内容とするマップを検索すること等により体積効率相当基本値Ｋｉｎｂを演算し、ステップ３では

（数９）
Ｋｉｎ＝Ｋｉｎｂ×１／（１＋Ｍｅｇｒｄ_n-1／１００）
の式により体積効率相当値Ｋｉｎを演算する。これはＥＧＲによって体積効率が減少するので、その分の補正を行うようにしたものである。

このようにして求めたＫｉｎに対し、ステップ４において吸気系容積とシリンダ容積の比相当の定数であるＫＶＯＬ（図８のステップ４参照）を乗じた値をコレクタ容量分の時定数相当値Ｋｋｉｎとして演算する。

このようにしてＫｋｉｎの演算を終了したら図１７のステップ３に戻り、このＫｋｉｎと目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを用い、

（数１０）
Ｍｅｇｒｄ＝Ｍｅｇｒ×Ｋｋｉｎ×Ｎｅ×ＫＥ２＃
＋Ｍｅｇｒｄ_n-1×（１−Ｋｋｉｎ×Ｎｅ×ＫＥ２＃）、
ただし、Ｋｋｉｎ ：Ｋｉｎ×ＫＶＯＬ＃、
ＫＥ２＃ ：定数、
Ｍｅｇｒｄ_n-1：前回のＭｅｇｒｄ、
の式で遅れ処理と単位変換（１シリンダ当たり→単位時間当たり）を同時に行って吸気弁位置におけるＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄを演算する。数１０式の右辺のＮｅ×ＫＥ２＃が単位変換のための値である。目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒに対してこのＭｅｇｒｄは一次遅れで応答するため、このＭｅｇｒｄを、以下「実ＥＧＲ率」という。

図２０（図１５、図１６のステップ２のサブルーチン）は目標吸入空気量ｔＱａｃを演算するためのものである。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込み、ステップ２でＭｅｇｒｄと所定値ＭＥＧＲＬＶ＃を比較する。

ここで、所定値ＭＥＧＲＬＶ＃はＥＧＲの作動の有無を判定するための値（たとえば０．５）で、Ｍｅｇｒｄ＞ＭＥＧＲＬＶ＃であるときはＥＧＲの作動域であると判断してステップ３、４、５に進み、これに対してＭｅｇｒｄ≦ＭＥＧＲＬＶ＃であるときはＥＧＲの非作動域であると判断してステップ６に進む。ＭＥＧＲＬＶ＃が０でないのは、微量のＥＧＲが行われる場合にも、ＥＧＲが行われない場合と同一に扱いたいという要求があるので、これに応じるものである。

ＥＧＲの作動域であるときは、ステップ３でエンジン回転速度Ｎｅと実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄよりたとえば図２１を内容とするマップを検索すること等により目標吸入空気量基本値ｔＱａｃｂを演算する。エンジン回転が一定の条件であれば、図２１のように実ＥＧＲ率が大きいときほど目標吸入空気量を増やすのである。

ステップ４ではＮｅとＱｓｏｌよりたとえば図２２を内容とするマップを検索すること等により目標吸入空気量の補正係数ｋｔＱａｃを演算し、この補正係数を上記の目標吸入空気量基本値に掛けた値を目標吸入空気量ｔＱａｃとして算出する。補正係数ｋｔＱａｃは運転条件（Ｎｅ、Ｑｓｏｌ）により目標吸入空気量を変えたいという要求に応えるためのものである。

一方、ＥＧＲの非作動域であるときは、ステップ６に進み、ＮｅとＱｓｏｌよりたとえば図２３を内容とするマップを検索すること等により目標吸入空気量ｔＱａｃを演算する。

図２４(図１５のステップ３のサブルーチン）は実ＥＧＲ量を演算するためのものである。ステップ１でコレクタ入口部３ａ位置における１シリンダ当たりの吸入空気量Ｑａｃｎ（図８のステップ３で既に得ている）、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ、コレクタ容量分の時定数相当値Ｋｋｉｎを読み込む。このうちＱａｃｎとＭｅｇｒからステップ２で

（数１１）
Ｑｅｃ０＝Ｑａｃｎ×Ｍｅｇｒ
の式によりコレクタ入口部３ａ位置における１シリンダ当たりのＥＧＲ量Ｑｅｃ０を演算し、このＱｅｃ０とＫｋｉｎを用いステップ３において、

（数１２）
Ｑｅｃ＝Ｑｅｃ０×Ｋｋｉｎ×Ｎｅ×ＫＥ＃
＋Ｑｅｃ_n-1×（１−Ｋｋｉｎ×Ｎｅ×ＫＥ＃）、
ただし、Ｋｋｉｎ：Ｋｉｎ×ＫＶＯＬ、
ＫＥ＃ ：定数、
Ｑｅｃ_n-1：前回のＱｅｃ、
の式により、上記の数１０式と同様に遅れ処理と単位変換（１シリンダ当たり→単位時間当たり）を同時に行ってシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃを演算する。数１２式の右辺のＮｅ×ＫＥ＃が単位変換のための値である。このＱｅｃは目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋに対して一次遅れで応答するため、以下このＱｅｃを「実ＥＧＲ量」という。また、目標吸入空気量ｔＱａｃに対して一次遅れで応答する上記のＱａｃを、以下「実吸入空気量」という。

図２５（図１５のステップ４のサブルーチン）、図２７（図１６のステップ３のサブルーチン）は可変ノズル５３の目標開口割合Ｒｖｎｔを演算するためのものである（図２５が第１実施形態、図２７が第２実施形態）。

ここで、可変ノズル５３の開口割合とは、可変ノズル５３の全開時のノズル面積に対する現在のノズル面積の比のことである。したがって、可変ノズル５３の全開時に開口割合は１００％、全閉時に開口割合は０％となる。開口割合を採用する理由は汎用性を持たせる（ターボ過給機の容量と関係ない値とする）ためである。もちろん、可変ノズルの開口面積を採用してもかまわわない。

なお、実施形態のターボ過給機は、全開時に過給圧が最も小さく、全閉時に過給圧が最も高くなるタイプのものであるため、開口割合が小さいほど過給圧が高くなる。

まず、第１実施形態の図２５のほうから説明すると、ステップ１で目標吸入空気量ｔＱａｃ、実ＥＧＲ量Ｑｅｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込む。

ステップ２、３では

（数１３）
ｔＱａｓ０＝（ｔＱａｃ＋Ｑｓｏｌ×ＱＦＧＡＮ＃）×Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃
Ｑｅｓ０＝（Ｑｅｃ＋Ｑｓｏｌ×ＱＦＧＡＮ＃）×Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃、
ただし、ＱＦＧＡＮ＃：ゲイン、
ＫＣＯＮ＃ ：定数、
の２つの式により、目標開口割合を設定するための吸入空気量相当値ｔＱａｓ０（以下、この吸入空気量相当値を「設定吸入空気量相当値」という）と同じく目標開口割合を設定するためのＥＧＲ量相当値Ｑｅｓ０（以下、このＥＧＲ量相当値を「設定ＥＧＲ量相当値」という）を演算する。数１３式において、ｔＱａｃ、ＱｅｃにＱｓｏｌ×ＱＦＧＡＮ＃を加算しているのは、設定吸入空気量相当値、設定ＥＧＲ量相当値に対して負荷補正を行えるようにし、かつその感度をゲインＱＦＧＡＮ＃で調整するようにしたものである。また、Ｎｅ／ＫＣＯＮ＃は単位時間当たりの吸入空気量、ＥＧＲ量に変換するための値である。

このようにして求めた設定吸入空気量相当値ｔＱａｓ０と設定ＥＧＲ量相当値ｔＱｅｓ０からステップ４ではたとえば図２６を内容とするマップを検索することにより可変ノズル５３の目標開口割合Ｒｖｎｔを設定する。

一方、第２実施形態の図２７のほうでは、ステップ１で目標吸入空気量ｔＱａｃ、実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込み、ステップ２において、上記数１３式のうち上段の式により設定吸入空気量相当値ｔＱａｓ０を演算し、この設定吸入空気量相当値ｔＱａｓ０と実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄからステップ３でたとえば図２８を内容とするマップを検索することにより可変ノズル５３の目標開口割合Ｒｖｎｔを設定する。

図２６、図２８に示した特性は燃費重視で設定したものである。ただし、後述する排気重視の設定例との違いは具体的な数値にしかないので、両者に共通する特性を先に説明し、その後に両者の違いについて説明する。なお、図２８の特性は、縦軸が図２６と相違するものの（図２６において原点からの傾斜がＥＧＲ率を示す）、基本的に図２６と変わるものでないため、図２６のほうで説明する。

図２６に示すように、設定吸入空気量相当値ｔＱａｓ０の大きな右側の領域において設定ＥＧＲ量相当値Ｑｅｓ０が増えるほど目標開口割合を小さくしている。これは次の理由からである。ＥＧＲ量が多くなると、そのぶん新気が減り、これによって空燃比がリッチ側に傾くとスモークが発生する。そこで、ＥＧＲ量が多くなるほど、目標開口割合を小さくして過給圧を高める必要があるからである。

これに対して、ｔＱａｓ０の小さな左側の領域では過給効果があまり得られない。この領域でｔＱａｓ０が小さくなるほど目標開口割合を小さくしている。これは次の理由からである。この領域でも目標開口割合を大きくすると、排気圧が立ち上がりにくいのでこれを避けたいこと、また全開加速のためにはその初期において開口割合が小さいほうがよいことのためである。このように、異なる２つの要求から図２６の特性が基本的に定まっている。このため、目標吸入空気量の変化が小さい場合と大きい場合とでは、目標開口割合の変化が異なる。

さて、図２６で代表させた目標開口割合の傾向は、燃費重視と排気重視に共通のもので、両者の違いは具体的な数値にある。同図において「小」とある位置の数値は、ターボ過給機が効率よく働く最小の値であるため、燃費重視の設定例、排気重視の設定例とも同じで、たとえば２０程度である。一方、「大」とある位置の数値が両者で異なり、燃費重視の設定例の場合に６０程度、排気重視の設定例になると３０程度になる。

なお、目標開口割合の設定は上記のものに限られるものでない。第１実施形態では設定吸入空気量相当値ｔＱａｓ０と設定ＥＧＲ量相当値Ｑｅｓ０とから目標開口割合を設定しているが、これに代えて、目標吸入空気量ｔＱａｃと実ＥＧＲ量Ｑｅｃから設定してもかまわない。さらに、これに代えて目標吸入空気量ｔＱａｃと目標ＥＧＲ量（Ｑｅｃ０）から設定してもかまわない。同様にして、第２実施形態では設定吸入空気量相当値ｔＱａｓ０と実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄから目標開口割合を設定しているが、これに代えて、目標吸入空気量ｔＱａｃと実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄから設定してもかまわない。さらに、これに代えて目標吸入空気量ｔＱａｃと目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒから設定してもかまわない。

図２９（図１５のステップ５、図１６のステップ４のサブルーチン）は、上記のようにして求めた目標開口割合Ｒｖｎｔに対して、可変ノズル駆動用のアクチュエータ５４（圧力制御弁５６とダイヤフラムアクチュエータ５５からなる）のダイナミクスを補償するため、進み処理を行うものである。これは、可変ノズル５３のアクチュエータが指令値に応じた圧力の供給を受けて駆動されるアクチュエータである場合には、ステップモータである場合と異なり、無視できないほどの応答遅れがあるためである。

ステップ１で目標開口割合Ｒｖｎｔを読み込み、このＲｖｎｔと前回の予想開口割合であるＣａｖｎｔ_n-1をステップ２において比較する。ここで、予想開口割合Ｃａｖｎｔとは、すぐ後で述べるように、目標開口割合Ｒｖｎｔの加重平均値である（ステップ１０参照）。

Ｒｖｎｔ＞Ｃａｖｎｔ_n-1であれば（可変ノズル５３を開く側に動かしているとき）、ステップ３、４に進み、所定値ＧＫＶＮＴＯ＃を進み補正ゲインＧｋｖｎｔ、所定値ＴＣＶＮＴＯ＃を時定数相当値Ｔｃｖｎｔとして設定し、これに対して、Ｒｖｎｔ＜Ｃａｖｎｔ_n-1であるとき（可変ノズル５３を閉じる側に動かしているとき）は、ステップ６、７に進み、所定値ＧＫＶＮＴＣ＃を進み補正ゲインＧｋｖｎｔ、所定値ＴＣＶＮＴＣ＃を時定数相当値Ｔｃｖｎｔとして設定する。また、ＲｖｎｔとＣａｖｎｔ_n-1が同一であればステップ８、９に進み、前回の進み補正ゲイン、時定数相当値を維持する。

可変ノズル５３を開き側に動かしているときと閉じ側に動かしているときとで進み補正ゲインＧｋｖｎｔ、時定数相当値Ｔｃｖｎｔを相違させ、ＧＫＶＮＴＯ＃＜ＧＫＶＮＴＣ＃、ＴＣＶＮＴＯ＃＜ＴＣＶＮＴＣ＃としている。これは、可変ノズル５３を閉じ側に動かすときは、排気圧に抗する必要があるので、そのぶんゲインＧｋｖｎｔを大きくし、かつ時定数を小さくする（時定数と逆数の関係にある時定数相当値Ｔｃｖｎｔは大きくする）必要があるからである。

ステップ１０ではこのようにして求めた時定数相当値Ｔｃｖｎｔと目標開口割合Ｒｖｎｔを用いて、

（数１４）
Ｃａｖｎｔ＝Ｒｖｎｔ×Ｔｃｖｎｔ＋Ｃａｖｎｔ_n-1×（１−Ｔｃｖｎｔ）、
ただし、Ｃａｖｎｔ_n-1：前回のＣａｖｎｔ、
の式により予想開口割合Ｃａｖｎｔを演算し、この値と目標開口割合Ｒｖｎｔからステップ１１において、

（数１５）
Ａｖｎｔ ｆ＝Ｇｋｖｎｔ×Ｒｖｎｔ−（Ｇｋｖｎｔ−１）×Ｃａｖｎｔ_n-1、
ただし、Ｃａｖｎｔ_n-1：前回のＣａｖｎｔ、
の式により進み補正を行い、目標開口割合のフィードフォワード量Ａｖｎｔ ｆを演算する。ステップ１０、１１の進み処理そのものは、図７のステップ４、５に示した進み処理と基本的に同様である。

図３０（図１５のステップ６、図１６のステップ５の各サブルーチン）は目標開口割合のフィードバック量Ａｖｎｔ ｆｂを演算するためのものである。ステップ１で目標吸入空気量ｔＱａｃ、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実吸入空気量Ｑａｃを読み込み、ステップ２では目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒと所定値ＭＥＧＲＬＶ＃を比較する。

Ｍｅｇｒ≧ＭＥＧＲＬＶ＃であるとき（ＥＧＲの作動域であるとき）は、ステップ４において

（数１６）
ｄＱａｃ＝ｔＱａｃ／Ｑａｃ−１
の式により目標吸入空気量からの誤差割合ｄＱａｃを演算する。ｄＱａｃの値は０を中心とし、実際値としてのＱａｃが目標値としてのｔＱａｃより小さいとき正の値に、この逆にＱａｃがｔＱａｃより大きいとき負の値になる。

一方、Ｍｅｇｒ＜ＭＥＧＲＬＶ＃であるとき（ＥＧＲの非作動域であるとき）は、ステップ３に進み、誤差割合ｄＱａｃ＝０とする（すなわち、フィードバックを禁止する）。

ステップ５ではＮｅとＱｓｏｌから所定のマップを検索することによりフィードバックゲインの補正係数Ｋｈを演算し、この値をステップ６において各定数（比例定数ＫＰＢ＃、積分定数ＫＩＢ＃、微分定数ＫＤＢ＃）に掛けることによってフィードバックゲインＫｐ、Ｋｉ、Ｋｄを算出し、これらの値を用いて目標開口割合のフィードバック量Ａｖｎｔ ｆｂをステップ７において演算する。このフィードバック量の演算方法は周知のＰＩＤ処理である。

上記の補正係数Ｋｈは、運転条件（Ｎｅ、Ｑｓｏｌ）により適正なフィードバックゲインが変化するのに対応して導入したもので、負荷および回転速度が大きくなるほど大きくなる。

図３１（図１５のステップ７、図１６のステップ６の各サブルーチン）は、目標開口割合に対して線型化処理を行うためのものである。ステップ１で目標開口割合のフィードフォワード量Ａｖｎｔ ｆとフィードバック量Ａｖｎｔ ｆｂを読み込み、この両者をステップ２において加算した値を指令開口割合Ａｖｎｔとして算出する。ステップ３ではこの指令開口割合Ａｖｎｔからたとえば図３２を内容とするテーブル（線型化テーブル）を検索することにより指令開口割合線型化処理値Ｒａｔｄｔｙを設定する。

この線型化処理は、図３２のように開口割合（あるいは開口面積）に対して、ターボ過給機を駆動するアクチュエータへの指令信号が非線型な特性を有する場合に必要となるものである。たとえば、図３３に示したように空気量（過給圧）の変化幅が同じでも、空気量の小さな領域と空気量の大きな領域とでは、開口面積の変化幅がｄＡ０、ｄＡ１と大きく異なる（ただしＥＧＲなしのとき）。さらにＥＧＲの有無（図では「ｗ／ｏ ＥＧＲ」がＥＧＲなし、「ｗ／ ＥＧＲ」がＥＧＲありを表す）によっても開口面積の変化幅が変わる。したがって、運転条件に関係なく同じフィードバックゲインとしたのでは目標の吸入空気量（過給圧）が得られない。そこで、フィードバックゲインの適合を容易にするため、上記のように運転条件に応じたフィードバックゲインの補正係数Ｋｈを導入しているのである。

図３４（図１５のステップ８、図１６のステップ７の各サブルーチン）は圧力制御弁５６に与えるＯＮデューティ値（以下、単に「デューティ値」という）である制御指令値Ｄｔｙｖｎｔを設定するためのものである。まず、ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、指令開口割合線型化処理値Ｒａｔｄｔｙ、時定数相当値Ｔｃｖｎｔ、水温Ｔｗを読み込む。

ステップ２ではデューティ選択信号フラグの設定を行う。このフラグ設定については図３５のフローより説明する。図３５において、ステップ１で指令開口割合Ａｖｎｔと時定数相当値Ｔｃｖｎｔを読み込み、これらからステップ２において、

（数１７）
Ａｄｌｙｖｎｔ＝Ａｖｎｔ×Ｔｃｖｎｔ
＋Ａｄｌｙｖｎｔ_n-1×（１−Ｔｃｖｎｔ）、
ただし、Ａｄｌｙｖｎｔ_n-1：前回のＡｄｌｙｖｎｔ、
の式により遅れ処理を行って予想開口割合Ａｄｌｙｖｎｔを演算し、この値と前回の予想開口割合のＭ（ただしＭは定数）回前の値であるＡｄｌｙｖｎｔ_n-Mとをステップ３において比較する。

Ａｄｌｙｖｎｔ≧Ａｄｌｙｖｎｔ_n-Mであるとき（増加傾向または定常状態にあるとき）は、増加傾向または定常状態にあることを示すためステップ４で作動方向指令フラグｆｖｎｔ＝１とし、それ以外ではステップ５で作動方向指令フラグｆｖｎｔ＝０とする。ステップ６ではさらに増加傾向である場合と定常状態とを分離するため、ＡｄｌｙｖｎｔとＡｄｌｙｖｎｔ_n-Mを比較し、Ａｄｌｙｖｎｔ＝Ａｄｌｙｖｎｔ_n-Mであるときは、ステップ７でデューティ保持フラグｆｖｎｔ２＝１とし、それ以外ではステップ８でデューティ保持フラグｆｖｎｔ２＝０とする。

このようにして２つのフラグｆｖｎｔ、ｆｖｎｔ２の設定を終了したら、図３４のステップ３に戻り、デューティ値の温度補正量Ｄｔｙ ｔを演算する。この演算については図３６のフローより説明する。

図３６において、ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、水温Ｔｗを読み込み、このうちＮｅとＱｓｏｌからステップ２においてたとえば図３７を内容とするマップを検索すること等により基本排気温度Ｔｅｘｈｂを演算する。ここで、Ｔｅｘｈｂは暖機完了後の排気温度である。これに対して暖機途中であれば暖機完了後の排気温度とは異なってくるため、ステップ３で水温Ｔｗよりたとえば図３８を内容とするテーブルを検索すること等により排気温度の水温補正係数Ｋｔｅｘｈ ｔｗを演算し、この値をステップ４において上記の基本排気温度に乗算した値を排気温度Ｔｅｘｈｉとして演算する。

ステップ５ではこの排気温度Ｔｅｘｈｉから

（数１８）
Ｔｅｘｈｄｌｙ＝Ｔｅｘｈｉ×ＫＥＸＨ＃
＋Ｔｅｘｈｄｌｙ_n-1×（１−ＫＥＸＨ＃）、
ただし、ＫＥＸＨ＃ ：定数、
Ｔｅｘｈｄｌｙ_n-1：前回のＴｅｘｈｄｌｙ、
の式により遅れ処理を行った値を実排気温度Ｔｅｘｈｄｌｙとして演算する。これは、熱慣性分の遅れ処理を行うものである。

ステップ６では基本排気温度Ｔｅｘｈｂとこの実排気温度Ｔｅｘｈｄｌｙとの差ｄＴｅｘｈを演算し、この差ｄＴｅｘｈからステップ７においてたとえば図３９を内容とするテーブルを検索すること等によりデューティ値の温度補正量Ｄｔｙ ｔを演算する。ステップ６、７は、後述するヒステリシス対応に用いるマップ（Ｄｕｔｙ ｈ ｐ、Ｄｕｔｙ ｈ ｎ、Ｄｕｔｙ ｌ ｐ、Ｄｕｔｙ ｌ ｎのマップ）を暖機完了後に対して設定することを念頭に置き、その状態からの差分（つまりｄＴｅｘｈ）に応じた補正量を持たせるものである。なお、温度補正量Ｄｔｙ ｔによる補正は、雰囲気温度による温度特性を有するターボ過給機駆動用アクチュエータを使用する場合に必要となる処理である（図４０参照）。

このようにして温度補正量Ｄｔｙ ｔの演算が終了したら、図３４のステップ４に戻る。

図３４のステップ４〜９はヒステリシス処理を行うものである。この処理を図４５を用いて先に説明しておくと、これは、指令開口割合線型化処理値Ｒａｔｄｔｙが増加傾向にあるときに上側の特性（Ｄｕｔｙ ｌ ｐを可変ノズル全開時の指令信号、Ｄｕｔｙ ｈ ｐを可変ノズル全閉時の指令信号とする直線特性）を用いるのに対して、指令開口割合線型化処理値Ｒａｔｄｔｙが減少傾向にあるときには、もう一つの下側の特性（Ｄｕｔｙ ｌ ｎを可変ノズル全開時の指令信号、Ｄｕｔｙ ｈ ｎを可変ノズル全閉時の指令信号とする直線特性）を用いるものである。なお、Ｒａｔｄｔｙが１に近い領域で２つの特性がひっくり返っている領域があるが、この領域が実際に使われることはない。

さらに説明すると、アクチュエータ５４は、運転条件（エンジン回転速度、エンジン負荷）とアクチュエータ温度により、デューティ値の有効作動範囲（図４５に示す特性の縦方向幅や図４０に示す特性の縦方向の位置のこと）が変化する。そこで、目標開口割合としてのＲａｔｄｔｙと実開口割合が一致するように、目標開口割合の増減の向きを考慮し、さらにアクチュエータ温度の変化によるデューティ値の有効作動範囲の変化にも対応したものである。

図３４に戻り、ステップ４でフラグｆｖｎｔ１をみる。ｆｖｎｔ＝１のとき（すなわち開口割合が増加傾向にあるかまたは定常状態にあるとき）は、ステップ５、６に進み、たとえば図４１を内容とするマップ（Ｄｕｔｙ ｈ ｐマップ）と図４２を内容とするマップ(Ｄｕｔｙ ｌ ｐマップ）を検索することにより可変ノズル全閉時のデューティ値Ｄｕｔｙ ｈと可変ノズル全開時のデューティ値Ｄｕｔｙ ｌをそれぞれ設定する。一方、ｆｖｎｔ＝０のとき（すなわち開口割合が減少傾向にあるとき）は、ステップ７、８に進み、たとえば図４３を内容とするマップ（Ｄｕｔｙ ｈ ｎマップ）と図４４を内容とするマップ(Ｄｕｔｙ ｌ ｎマップ）を検索することにより可変ノズル全閉時のデューティ値Ｄｕｔｙ ｈと可変ノズル全開時のデューティ値Ｄｕｔｙ ｌをそれぞれ設定する。

このようにして設定した可変ノズル全閉時のデューティ値Ｄｕｔｙ ｈ、可変ノズル全開時のデューティ値Ｄｕｔｙ ｌと上記の指令開口割合線型化処理値Ｒａｔｄｔｙを用いステップ９において、

（数１９）
Ｄｔｙ ｈ＝（Ｄｕｔｙ ｈ−Ｄｕｔｙ ｌ）×Ｒａｔｄｔｙ
＋Ｄｕｔｙ ｌ＋Ｄｔｙ ｔ
の式により線型補間計算を行って指令デューティ値基本値Ｄｔｙ ｈを演算する。つまり、線型補間計算に用いる直線の特性を、指令開口割合線型化処理値が増加傾向にあるかまたは定常状態にあるときと指令開口割合線型化処理値が減少傾向にあるときとで変更する（ヒステリシス処理を行う）ことで、指令開口割合線型化処理値が同じであっても、指令開口割合線型化処理値が増加傾向（または定常状態）にあるときのほうが、減少傾向にあるときより指令デューティ値基本値Ｄｔｙ ｈが大きくなる。

ステップ１０ではもう一つのフラグｆｖｎｔ２をみる。ｆｖｎｔ２＝１（すなわち指令開口割合線型化処理値の変化がない）ときは、ステップ１１に進み、前回の制御指令デューティ値（後述する）であるＤｔｙｖｎｔ_n-1を通常指令デューティ値Ｄｔｙｖに入れ（デューティ値をホールドし）、ｆｖｎｔ２＝０（すなわち開口割合が減少傾向にある）ときは、ステップ１２に進み、最新の演算値であるＤｔｙ ｈをＤｔｙｖとする。

ステップ１３では動作確認制御処理を行う。この処理については図４６のフローより説明する。図４６において、ステップ１で通常指令デューティ値Ｄｔｙｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、水温Ｔｗを読み込む。

動作確認制御に入るための条件判定は、ステップ２、３、４、５の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべてが満たされたときにさらに制御実行までの時間の計測に入る。すなわち、
ステップ２：Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＤＩＺ＃未満（つまり燃料カット時）である、
ステップ３：Ｎｅが所定値ＮＥＤＩＺ＃未満（つまり中回転速度域）である、
ステップ４：Ｔｗが所定値ＴＷＤＩＺ＃未満（つまり暖機完了前）である、
ステップ５：動作確認制御済みフラグｆｄｉｚ＝０である（まだ動作確認制御を行って いない）、
とき、ステップ６で動作確認制御カウンタＣｔｒｄｉｚをインクリメントする。

なお、動作確認制御に入るための条件はこれに限られるものでなく、アクチュエータ５４の動作が不安定な領域であるエンジンの始動時またはエンジン排気流量が少ない領域（たとえば減速時、低負荷時または低回転速度時）とすることができる。

ステップ７、８ではこの動作確認制御カウンタと所定値ＣＴＲＤＩＺＨ＃、ＣＴＲＤＩＺＬ＃を比較する。ここで、所定値ＣＴＲＤＩＺＬ＃、ＣＴＲＤＩＺＨ＃は動作確認制御カウンタの下限リミット、上限リミットをそれぞれ定めるもので、ＣＴＲＤＩＺＬ＃はたとえば２秒程度、ＣＴＲＤＩＺＨ＃はたとえば７秒程度の値である。したがって、動作確認制御カウンタが下限リミットであるＣＴＲＤＩＺＬ＃と一致したタイミングより、動作確認制御カウンタが上限リミットであるＣＴＲＤＩＺＨ＃未満であるあいだ、ステップ９に進み、動作確認制御指令デューティ値を設定する。つまり、ＣＴＲＤＩＺＨ＃−ＣＴＲＤＩＺＬ＃が動作確認制御実行時間となる。

動作確認制御指令デューティ値の設定については図４７のフローにより説明する。図４７においてステップ１で動作確認制御カウンタＣｔｒｄｉｚ、エンジン回転速度Ｎｅを読み込み、ステップ２においてＣｔｒｄｉｚ−ＣＴＲＤＩＺＬ＃（≧０）よりたとえば図４８を内容とするテーブルを検索することにより制御パターンＤｕｔｙ ｐｕを設定する。これは、短い周期で可変ノズル５３を全閉位置と全開位置とに動かすものである。

ステップ３では、エンジン回転速度Ｎｅからたとえば図４９を内容とするテーブルを検索することによりデューティ値Ｄｕｔｙ ｐ ｎｅを設定し、このＤｕｔｙ ｐ ｎｅにステップ４において上記の制御パターンＤｕｔｙ ｐｕを乗じた値を制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔとして演算する。図４９のように、制御パターンＤｕｔｙ ｐｕに乗じるデューティ値Ｄｕｔｙ ｐ ｎｅをエンジン回転速度Ｎｅに応じた値としている。これは、エンジン回転速度により可変ノズル５３の開閉動作を確認するデューティの指令値が異なることを想定したものである。たとえば、可変ノズル５３は排気圧に抗して閉じる必要があるが、その排気圧は高回転速度になるほど高くなるので、これに対応してデューティの指令値を大きくしている。また、さらに高回転速度側では当制御による悪影響を受けないようにその値を下げるようにしている。

図４６に戻り、動作確認制御カウンタが下限リミットとしてのＣＴＲＤＩＺＬ＃未満のときは、ステップ８よりステップ１５に進み、通常指令デューティ値Ｄｔｙｖを制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔとする。

また、動作確認制御カウンタが上限リミットとしてのＣＴＲＤＩＺＨ＃以上になると、ステップ７よりステップ１０に進み、前回の動作確認制御カウンタであるＣｔｒｄｉｚ_n-1と上限リミットとしてのＣＴＲＤＩＺＨ＃を比較する。Ｃｔｒｄｉｚ_n-1＜ＣＴＲＤＩＺＨ＃であれば、動作確認制御カウンタが上限リミットとしてのＣＴＲＤＩＺＨ＃以上になった直後と判断し、動作確認制御を終了するため、ステップ１１で制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔ＝０とする。これは、動作確認制御終了時に一度、可変ノズル５３を全開にして、通常制御時の制御精度を確保するためである。ステップ１２では、動作確認制御済みフラグｆｄｉｚ＝１として、今回の処理を終了する。このフラグｆｄｉｚ＝１により、次回以降ステップ６以降に進むことができないので、エンジンを始動した後に動作確認制御が２度行われることはない。

動作確認制御カウンタが上限リミットとしてのＣＴＲＤＩＺＨ＃以上になった直後でないときは、ステップ１０よりステップ１４に進み、次回に備えるため動作確認制御カウンタＣｔｒｄｉｚ＝０とした後、ステップ１５の処理を実行する。

一方、Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＤＩＺ＃以上（燃料カット時でない）であるとき、Ｎｅが所定値ＮＥＤＩＺ＃以上（高回転速度域）であるとき、Ｔｗが所定値ＴＷＤＩＺ＃以上（暖機完了後）であるときは動作確認制御を禁止するため、ステップ２、３、４よりステップ１３に進み、フラグｆｄｉｚ＝０としたあと、ステップ１４、１５の処理を実行する。

以上で、図１５、図１６の説明を終了する。

次に、図５０はＥＧＲ量の演算とＥＧＲ流速の演算に用いる２つのフィードバック補正係数Ｋｑａｃ００、Ｋｑａｃ０とＥＧＲ流速学習補正係数Ｋｑａｃを演算するためのもので、ＲＥＦ信号の入力毎に実行する。

まず、ステップ１で目標吸入空気量ｔＱａｃ、実吸入空気量Ｑａｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込む。ステップ２では、目標吸入空気量ｔＱａｃから

（数２０）
ｔＱａｃｄ＝ｔＱａｃ×ＫＩＮ×ＫＶＯＬ×ＫＱＡ＃
＋ｔＱａｃｄ_n-1×（１−ＫＩＮ×ＫＶＯＬ×ＫＱＡ＃）、
ただし、ＫＩＮ ：体積効率相当値、
ＫＶＯＬ ：ＶＥ／ＮＣ／ＶＭ、
ＶＥ ：排気量、
ＮＣ ：気筒数、
ＶＭ ：吸気系容積、
ＫＱＡ＃ ：定数、
ｔＱａｃｄ_n-1：前回のＱａｃｄ、
の式（一次遅れの式）により目標吸入空気量遅れ処理値ｔＱａｃｄを演算する。これは、吸気系容積分の存在に伴う空気の供給遅れのために、後述する２つのフィードバック補正係数Ｋｑａｃ００、Ｋｑａｃ０や学習値Ｒｑａｃが大きくならないように遅れ処理を施したものである。

ステップ３ではフィードバック関連の各種フラグを読み込む。これらの設定については図５１、図５２、図５３のフローより説明する。

図５１、図５２、図５３は図５０と独立に一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。

図５１はフィードバック許可フラグｆｅｆｂを設定するためのものである。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄ、水温Ｔｗを読み込む。

フィードバック許可条件の判定は、ステップ２〜５、８の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべてが満たされたときにフィードバックを許可し、一つでも反するときはフィードバックを禁止する。すなわち、
ステップ２：Ｍｅｇｒｄが所定値ＭＥＧＲＦＢ＃を超えている（つまりＥＧＲの作動域 ）、
ステップ３：Ｔｗが所定値ＴＷＦＢＬ＃（たとえば３０℃程度）を超えている、
ステップ４：Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＦＢＬ＃を超えている（燃料カットしていない ）、
ステップ５：Ｎｅが所定値ＮＥＦＢＬ＃を超えている（エンストになる回転速度域でな い）、
ステップ８：フィードバック開始カウンタＣｔｒｆｂが所定値ＴＭＲＦＢ＃（たとえば １秒未満の値）を超えている
とき、ステップ９でフィードバックを許可するためフィードバック許可フラグｆｅｆｂ＝１とし、そうでなければステップ１０に移行し、フィードバックを禁止するためフィードバック許可フラグｆｅｆｂ＝０とする。

なお、フィードバック開始カウンタはステップ２〜５の成立時にカウントアップし（ステップ６）、ステップ２〜５の不成立時にフィードバック開始カウンタをリセットする（ステップ７）。

図５２は学習値反映許可フラグｆｅｌｒｎ２を設定するためのものである。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄ、水温Ｔｗを読み込む。

学習値反映許可条件の判定も、ステップ２〜５、８の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべてが満たされたときに学習値の反映を許可し、一つでも反するときは学習値の反映を禁止する。すなわち、
ステップ２：Ｍｅｇｒｄが所定値ＭＥＧＲＬＮ２＃を超えている（つまりＥＧＲの作動 域）、
ステップ３：Ｔｗが所定値ＴＷＬＮＬ２＃（たとえば２０℃程度）を超えている、
ステップ４：Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＬＮＬ２＃を超えている（燃料カットしていな い）、
ステップ５：Ｎｅが所定値ＮＥＬＮＬ２＃を超えている（エンストになる回転速度域で ない）、
ステップ８：学習値反映カウンタＣｔｒｌｎ２が所定値ＴＭＲＬＮ２＃（たとえば０． ５秒程度）を超えている
とき、ステップ９で学習値の反映を許可するため学習値反映許可フラグｆｅｌｎ２＝１とし、そうでなければステップ１０に移行し、学習値の反映を禁止するため学習値反映許可フラグｆｅｌｎ２＝０とする。

なお、学習値反映カウンタはステップ２〜５の成立時にカウントアップし（ステップ６）、ステップ２〜５の不成立時にリセットする（ステップ７）。

図５３は学習許可フラグｆｅｌｒｎを設定するためのものである。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄ、水温Ｔｗを読み込む。

学習許可条件の判定は、ステップ２〜７、１０の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべてが満たされたときに学習を許可し、一つでも反するときは学習を禁止する。すなわち、
ステップ２：Ｍｅｇｒｄが所定値ＭＥＧＲＬＮ＃を超えている（つまりＥＧＲの作動域 ）、
ステップ３：Ｔｗが所定値ＴＷＬＮＬ＃（たとえば７０〜８０℃程度）を超えている、
ステップ４：Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＬＮＬ＃を超えている（燃料カットしていない ）、
ステップ５：Ｎｅが所定値ＮＥＬＮＬ＃を超えている（エンストになる回転速度域でな い）、
ステップ６：フィードバック許可フラグｆｅｆｂ＝１である、
ステップ７：学習値反映許可フラグｆｅｌｒｎ２＝１である、
ステップ１０：学習ディレイカウンタＣｔｒｌｎが所定値ＴＭＲＬＮ＃（たとえば４秒 程度）を超えている
とき、ステップ１１で学習を許可するため学習許可フラグｆｅｌｎ＝１とし、そうでなければステップ１２に移行し、学習を禁止するため学習許可フラグｆｅｌｎ＝０とする。

なお、学習ディレイカウンタはステップ２〜７の成立時にカウントアップし（ステップ８）、ステップ２〜７の不成立時にリセットする（ステップ９）。

図５０に戻り、このようにして設定される３つのフラグのうち、ステップ４でフィードバック許可フラグｆｅｆｂをみる。ｆｅｆｂ＝１のときはステップ５、６でＥＧＲ量のフィードバック補正係数Ｋｑａｃ００とＥＧＲ流速のフィードバック補正係数Ｋｑａｃ０を演算する。一方、ｆｅｆｂ＝０のとき（フィードバックを禁止するとき）はステップ４よりステップ７、８に進み、Ｋｑａｃ００＝１、Ｋｑａｃ０＝１とする。

ここで、ＥＧＲ量フィードバック補正係数Ｋｑａｃ００の演算については図５４のフローにより、またＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０の演算については図５７のフローにより説明する。

まず図５４（図５０のステップ５のサブルーチン）において、ステップ１で目標吸入空気量遅れ処理値ｔＱａｃｄ、実吸入空気量Ｑａｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、水温Ｔｗを読み込む。

ステップ２ではＮｅとＱｓｏｌからたとえば図５５を内容とするマップを検索すること等によりＥＧＲ流量の補正ゲインＧｋｆｂを、またステップ３では補正ゲインの水温補正係数ＫｇｆｂｔｗをＴｗからたとえば図５６を内容とするテーブルを検索すること等によりそれぞれ演算し、これらを用いステップ４において

（数２１）
Ｋｑａｃ００＝（ｔＱａｃｄ／Ｑａｃ−１）×Ｇｋｆｂ×Ｋｇｆｂｔｗ＋１
の式によりＥＧＲ量フィードバック補正係数Ｋｑａｃ００を演算する。

この式の右辺第１項の（ｔＱａｃｄ／Ｑａｃ−１）は目標吸入空気量遅れ処理値からの誤差割合であり、これに１を加えることで、Ｋｑａｃ００は１を中心とする値になる。数２１式は、目標吸入空気量遅れ処理値からの誤差割合に比例させてＥＧＲ量フィードバック補正係数Ｋｑａｃ００を演算するものである。

次に、図５７（図５０のステップ６のサブルーチン）において、ステップ１で目標吸入空気量遅れ処理値ｔＱａｃｄ、実吸入空気量Ｑａｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌ、水温Ｔｗを読み込む。

ステップ２ではＮｅとＱｓｏｌからたとえば図５８を内容とするマップを検索すること等によりＥＧＲ流速の補正ゲインＧｋｆｂｉを、またステップ３では補正ゲインの水温補正係数ＫｇｆｂｉｔｗをＴｗからたとえば図５９を内容とするテーブルを検索すること等によりそれぞれ演算し、これらを用いステップ４において

（数２２）
Ｒｑａｃ０＝（ｔＱａｃｄ／Ｑａｃ−１）×Ｇｋｆｂｉ×ｋＧｆｂｉｔｗ
＋Ｒｑａｃ０_n-1、
ただし、Ｒｑａｃ０_n-1：前回のＲｑａｃ０、
の式により誤差割合Ｒｑａｃ０を更新し、この誤差割合Ｒｑａｃ０に対してステップ５において１を加えた値をＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０として算出する。

これは、目標吸入空気量遅れ処理値からの誤差割合（ｔＱａｃｄ／Ｑａｃ−１）の積算値（積分値）に比例させてＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０を演算する（積分制御）ものである。

図５５、図５８のように、補正ゲインを運転条件（Ｎｅ、Ｑｓｏｌ）に応じた値としたのは次の理由による。同じゲインでも運転条件によりハンチングを生じたり生じなかったりするので、ハンチングを生じる領域では補正ゲインを小さくするためである。図５６、図５９のように低水温のとき（暖機完了前）に値を小さくしているのは、エンジン回転速度の不安定な低水温域でのエンジンの安定化を図るためである。

このようにしてＥＧＲ量フィードバック補正係数Ｋｑａｃ００とＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０の演算を終了したら、図５０に戻り、ステップ９で学習値反映許可フラグｆｅｌｒｎ２をみる。学習反映許可フラグｆｅｌｒｎ２＝１のとき（学習値の反映を許可するとき）は、ステップ１０に進み、ＮｅとＱｓｏｌよりたとえば図６０の学習マップを検索することにより誤差割合学習値Ｒｑａｃを読み出し、これに１を足した値をＥＧＲ流速学習補正係数Ｋｑａｃとして演算する。一方、学習反映許可フラグｆｅｌｒｎ２＝０のとき（学習値の反映を禁止するとき）は、ステップ９よりステップ１２に進み、ＥＧＲ流速学習補正係数Ｋｑａｃ＝１とする。

続いてステップ１３では、学習許可フラグｆｅｌｒｎをみる。学習許可フラグｆｅｌｒｎ＝１であれば（学習を許可するとき）、ステップ１４に進み、ＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０から１を減算して誤差割合Ｒｑａｃｎとする。一方、学習許可フラグｆｅｌｒｎ＝０であるとき（学習を禁止するとき）は、ステップ１３よりステップ１５に進み、誤差割合Ｒｑａｃｎ＝０とする。

このようにして求めた誤差割合Ｒｑａｃｎに基づいてステップ１６では誤差割合学習値Ｒｑａｃの更新を行う。この学習値の更新については図６１のフローにより説明する。

図６１（図５０のステップ１６のサブルーチン）において、ステップ１で誤差割合Ｒｑａｃｎ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込む。ＮｅとＱｓｏｌからステップ２で学習速度Ｔｃｌｒｎをたとえば図６２を内容とするマップを検索すること等により演算する。ステップ３ではＮｅ、Ｑｓｏｌより上記図６０の学習マップから誤差割合学習値Ｒｑａｃを読み出す。ステップ４で

（数２３）
Ｒｑａｃ_n＝Ｒｑａｃｎ×Ｔｃｌｒｎ＋Ｒｑａｃ_n-1×（１−Ｔｃｌｒｎ）、
ただし、Ｒｑａｃ_n ：更新後の誤差割合学習値、
Ｒｑａｃ_n-1：更新前の誤差割合学習値（＝学習値読み出し値）、
の式により加重平均処理を行い、更新後の学習値をステップ５で図６０の学習マップにストアする（更新前の値に対して更新後の値を上書きする）。

図６３（図５のステップ２のサブルーチン）はＥＧＲ流速Ｃｑｅを演算するためのものである。

ステップ１、２で実ＥＧＲ量Ｑｅｃ、実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄ、実吸入空気量Ｑａｃ、ＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０、ＥＧＲ流速学習補正係数Ｋｑａｃを読み込み、ステップ３において

（数２４）
Ｑｅｃ ｈ＝Ｑｅｃ×Ｋｑａｃ×Ｋｑａｃ０
の式により、Ｋｑａｃ０とＫｑａｃで実ＥＧＲ量Ｑｅｃを補正した値を補正実ＥＧＲ量Ｑｅｃ ｈとして算出し、この補正実ＥＧＲ量Ｑｅｃ ｈと実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄよりステップ８において、たとえば図６４を内容とするマップを検索することにより、ＥＧＲ流速Ｃｑｅを演算する。なお、説明しなかったステップ４〜７は後述する。

図６４のＥＧＲ流速の特性は、非線型性が強く運転条件に応じてＥＧＲのフィードバックの感度が相違することを示しているため、運転条件に対するフィードバック量の差が小さくなるように、ＥＧＲ流速フィードバック補正係数Ｋｑａｃ０は、流速マップの検索に用いる実ＥＧＲ量Ｑｅｃへのフィードバックとしている。

ただし、図６４において特性の傾きが急になる右端に近い部分は、マップの適合誤差が生じ勝ちな領域であるため、適合誤差があると、その適合誤差の影響を受けてＥＧＲ弁開口面積Ａｅｖが変化してしまう。つまり、ＥＧＲ弁開口面積Ａｅｖを演算する式であるＡｅｖ＝Ｔｑｅｋ／ＣｑｅにおいてＣｑｅには適合誤差が生じるのであるから、これに対処するには、目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋに対しても流速誤差分の補正を行う必要がある。そのため新たに導入したのが上記のＥＧＲ量フィードバック補正係数Ｋｑａｃ００で、このＫｑａｃ００により図７のステップ６で目標ＥＧＲ量Ｔｑｅｋを補正している。

この場合、Ｋｑａｃ００を演算する式である上記数２０式は、目標吸入空気量遅れ処理値からの誤差割合に比例させてＫｑａｃ００を演算するので、この比例制御により図６４のＥＧＲ流速マップの適合誤差に対して即座に補正できることになる。たとえば、簡単のため数２０式において、補正ゲインＧｋｆｂ＝１かつ暖機完了後で考えると、Ｋｑａｃ００＝（ｔＱａｃｄ／Ｑａｃ−１）＋１となる。この場合に、目標値としてのｔＱａｃｄより実吸入空気量Ｑａｃが小さいと、Ｋｑａｃ００が１より大きな値となり、これによってＴｑｅｃが即座に減量される。目標ＥＧＲ量が即座に減量されると、相対的に新気量（吸入空気量）が増え、これによって実吸入空気量Ｑａｃが目標値としてのｔＱａｃｄへと収束する。

説明しなかった図６３のステップ４〜７はＥＧＲの作動開始時の初期値を設定する部分である。具体的には、ステップ４では補正実ＥＧＲ量Ｑｅｃ ｈと０を比較する。Ｑｅｃ ｈ＝０（つまりＥＧＲの非作動時）であるときは、ステップ５に進み、

（数２５）
Ｑｅｃ ｈ＝Ｑａｃ×ＭＥＧＲＬ＃、
ただし、ＭＥＧＲＬ＃：定数、
の式により、補正実ＥＧＲ量Ｑｅｃ ｈを設定する。同様にして、ステップ６では実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄと０を比較し、Ｍｅｇｒｄ＝０のときはステップ７で

（数２６）
Ｍｅｇｒｄ＝ＭＥＧＲＬ＃
の式により実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄを設定する。

ＥＧＲ弁６の全閉時にＥＧＲ弁６を通過するＥＧＲ流速は当然のことながらゼロであるが、数２５式、数２６式はＥＧＲの作動開始時のことを考えて、流速の演算に用いるパラメータの初期値を設定する。ＭＥＧＲＬ＃の値は前述したようにたとえば０．５である。さらに述べると、運転条件によってＥＧＲの作動開始時のＥＧＲ弁前後の差圧（したがってＥＧＲ流速も）が異なるため、これに対処するものである。この場合、ＥＧＲの作動開始時のＥＧＲ弁前後の差圧は実吸入空気量Ｑａｃに関係する。そこで、数２５式によりＱａｃに比例してＱｅｃ ｈの初期値を与えることで、ＥＧＲの作動開始時のＥＧＲ流速の演算精度が向上する。

ここで、２つの実施形態の作用を説明する。

本実施形態によれば、目標開口面積Ｒｖｎｔ（作動目標値）に関係なくアクチュエータ５４の動作を確認する制御、たとえばアクチュエータ５４の動作範囲の下限から上限までを作動させることで、アクチュエータ５４の作動範囲の全部で動作が滑らかとなり、アクチュエータ５４の応答性が改善されることから、アクチュエータ５４の動きが渋りなどで緩慢になり、目標開口割合Ｒｖｎｔに駆動できなくなるのを防止でき、これによって吸入空気量や過給圧の制御精度が向上する。

また、エンジン回転速度によりアクチュエータ５４の動作範囲の下限から上限までを動かす指令値が異なるが、本実施形態によれば、アクチュエータ５４を動作範囲の下限から上限まで短い周期で繰り返し作動させる制御パターンＤｕｔｙ ｐｕ（第３指令値）とエンジン回転速度に応じたデューティ値Ｄｕｔｙ ｐ ｎｅ（第４指令値）との積を制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔ（第２指令値）として生成するようにしたので、エンジン回転速度によりアクチュエータの動作範囲の下限から上限までを動かす指令値が異なる場合にも、エンジン回転速度に応じた指令値を予め設定しておくことで対応できる。

アクチュエータ５４の渋り対策とはいえ、全ての運転域でアクチュエータ５４の動作確認制御を行ったのでは、吸入空気量に影響を与えることがあるが、本実施形態によれば、アクチュエータ５４の動作確認制御を行う運転域をエンジンの始動時、エンジンの暖機完了前またはエンジン排気流量が少ない運転領域だけに限ったので、吸入空気量に影響することがない。

これをさらに暖機完了前のため燃料カット時について図６５を参照しながら説明すると、上二段がアクチュエータ５４の動きが渋りなどで緩慢になり目標開度（目標開口割合）に駆動できなくなっている従来技術の場合、下二段が本実施形態の場合である。本実施形態では、暖機完了前のため燃料カットの条件が成立するｔ１のタイミングで動作確認制御に入り、可変ノズル５３が動作確認制御開始直前の位置から全閉位置、全開位置へと短い区間で駆動されたあと、元の位置に戻されている。このように一定の条件で目標開度に関係なくアクチュエータ５４の駆動範囲の下限から上限までを往復動させる（動作確認制御を行う）ことで、アクチュエータ５４の駆動範囲の全部で動作が滑らかとなり、実開度が目標開度へとよく追従している。なお、図には動作確認制御のためアクチュエータ５４により可変ノズル５３を一往復させる場合を示しているが、何往復とするかは、上記図４６のステップ７、８の所定値ＣＴＲＤＩＺＬ＃、ＣＴＲＤＩＺＨ＃の設定のいかんによる。

図６６のフローチャートは第３実施形態で、第１、第２の実施形態の図３４と置き換わるものである。

この実施形態では、図３４とはステップ２１のみが相違し、ここで振動制御を行う。なお、図３４と同一部分には同一のステップ番号をつけて、その説明は省略する。

上記の振動制御については図６７のフローにより説明する。図６７においてステップ１で通常指令デューティ値Ｄｔｙｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、目標燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込む。

ステップ２、３では、運転条件に応じた振幅と周期で可変ノズル５３を往復動作させるため、ＮｅとＱｓｏｌよりたとえば図６８、図６９を内容とするマップを検索すること等により振動の振幅（片側振動幅）Ｄｕｔｙ ａｍｐと周期Ｄｕｔｙ ｐｅｒを演算する。同図のように、運転条件（ＮｅとＱｓｏｌ）をパラメータとして演算させるようにしたのは、運転条件毎に適正値に設定可能とするためである。また、同図のように高負荷になるほど振幅、周期とも小さくしている。これは、高負荷域など、タービン側ガス流量が多い場合に振幅を大きくしたり、周期を長くすると、吸入空気量に影響を与えるためである。

なお、振幅Ｄｕｔｙ ａｍｐと周期Ｄｕｔｙ ｐｅｒの演算に用いるパラメータはこれに限られるものでない。たとえば、水温、油温、排気温度、アクチュエータ温度をパラメータとして振幅または周期を演算してもかまわない。これは、水温などの各温度がアクチュエータ５４そのものの作動に影響を与えるパラメータのためである。たとえば、水温が低いときは圧力制御弁５６に高周波の指令を与えてもフリクションが大きいためアクチュエータ５４の作動を滑らかにする効果は少ないけれども、高温になると、フリクションも小さく高周波でアクチュエータ５４を動かしたほうがかえって過給圧の変動が小さい上にアクチュエータ５４の作動を十分に確認することが可能になる。他の温度パラメータについても同様である。

ステップ４ではカウンタＣｏｕｎｔ ａｍｐと振動周期の半分であるＤｕｔｙ ｐｅｒ／２を比較する。こここで、カウンタＣｏｕｎｔ ａｍｐは０に初期設定されている。したがって、当初はＣｏｕｎｔ ａｍｐ＜Ｄｕｔｙ ｐｅｒ／２であるため、ステップ５、６に進み、通常指令デューティ値Ｄｔｙｖに振動振幅Ｄｕｔｙ ａｍｐを加算した値を制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔとして算出し、カウンタをインクリメントする。

次回からもステップ５、６の処理が繰り返され、やがてカウンタＣｏｕｎｔ ａｍｐが振動周期の半分以上になると、ステップ７に進み、カウンタＣｏｕｎｔ ａｍｐと振動周期Ｄｕｔｙ ｐｅｒを比較する。Ｃｏｕｎｔ ａｍｐ＜Ｄｕｔｙ ｐｅｒである間はステップ８に進んで、通常指令デューティ値Ｄｔｙｖから振動振幅Ｄｕｔｙ ａｍｐを減算した値を制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔとして算出し、ステップ６の処理を実行する。

次回からのステップ８、６の処理の繰り返しによりやがて、カウンタＣｏｕｎｔ ａｍｐが振動周期Ｄｕｔｙ ｐｅｒ以上になると、一周期分の動作を終了するためステップ９に進み、カウンタＣｏｕｎｔ ａｍｐ＝０とする。

次回からは上記の繰り返しである。つまり、前半の半周期は通常指令デューティ値Ｄｔｙｖに振幅Ｄｕｔｙ ａｍｐを加えたものが、後半の半周期は通常指令デューティ値Ｄｔｙｖから振幅Ｄｕｔｙ ａｍｐを減算したものが制御指令デューティ値Ｄｔｙｖｎｔとなるのであり、圧力制御弁５６に振動的なデューティ値を与えることになる。

このように、第３実施形態は、圧力制御弁５６への指令値であるＤｔｙｖ（第１指令値）に対して所定の振幅Ｄｕｔｙ ａｍｐと周期Ｄｕｔｙ ｐｅｒを有する信号を重ね合わせたもので、この実施形態によっても、アクチュエータ５４の渋りを解消できる。また、信号を重ね合わせる運転域を限定せず、常にアクチュエータ５４を動かすので（図７０参照）、アクチュエータ５４の応答性をさらに改善できる。

ただし、高負荷域などタービン側ガス流量が多い場合に振幅を大きくしたり、周期を長くすると、吸入空気量に影響を与えることになるが、タービン側ガス流量が多い運転域では振幅や周期を小さく設定することで（図６８、図６９参照）、吸入空気量への影響を回避できる。

実施形態では目標吸入空気量ｔＱａｃを演算し、この値とＥＧＲ装置の制御実際値である実ＥＧＲ量Ｑｅｃや実ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｄとに基づいて過給機の作動目標値である目標開口割合Ｒｖｎｔを設定する場合で説明したが、目標吸入空気量ｔＱａｃに代えて目標過給圧を用いてもかまわない。

実施形態では、可変ノズルの開口割合に応じて過給圧が変化するターボ過給機で説明したが、これに限られるものでなく、以下のものにも適用がある。

〈１〉流量に応じて過給圧が変化する別のタイプのターボ過給機、
〈２〉ウェストゲートバルブを備える一定容量のターボ過給機、
〈３〉スーパーチャージャ、
たとえば、〈１〉のターボ過給圧に対しては当該過給機の流量可変手段の開口割合や開口面積あるいは当該過給機駆動用のアクチュエータに与える制御割合や作動割合を、〈２〉のターボ過給機に対してはウェストゲートバルブの開口割合や開口面積を、〈３〉のスーパーチャージャに対しては当該スーパーチャージャ駆動用のアクチュエータに与える制御割合や作動割合を過給機の作動目標値として用いればよい。

実施形態では、圧力を用いて過給機のアクチュエータを作動させるものとして、圧力の供給を受けるアクチュエータによりターボ過給機の可変ノズルを駆動するもので説明したが、上記〈１〉、〈２〉のターボ過給機にも適用がある。

実施形態では、熱発生のパターンが単段燃焼となる、いわゆる低温予混合燃焼を行わせる場合で説明したが、予混合燃焼の後に拡散燃焼が付加される、通常のディーゼル燃焼の場合でも、本発明を適用できることはいうまでもない。

一実施形態の制御システム図。 コモンレール式燃料噴射装置の概略構成図。 目標燃料噴射量の演算を説明するためのフローチャート。 基本燃料噴射量のマップ特性図。 ＥＧＲ弁開口面積の演算を説明するためのフローチャート。 ＥＧＲ弁開口面積に対するＥＧＲ弁駆動信号の特性図。 目標ＥＧＲ量の演算を説明するためのフローチャート。 シリンダ吸入空気量の演算を説明するためのフローチャート。 吸入空気量の検出を説明するためのフローチャート。 エアフローメータ出力電圧に対する吸入空気量の特性図。 目標ＥＧＲ率の演算を説明するためのフローチャート。 基本目標ＥＧＲ率のマップ特性図。 水温補正係数のテーブル特性図。 完爆判定を説明するためのフローチャート。 第１実施形態の圧力制御弁に与える制御指令デューティ値の演算を説明するためのフローチャート。 第２実施形態の圧力制御弁に与える制御指令デューティ値の演算を説明するためのフローチャート。 実ＥＧＲ率の演算を説明するためのフローチャート。 コレクタ容量分の時定数相当値の演算を説明するためのフローチャート。 体積効率相当基本値のマップ特性図。 目標吸入空気量の演算を説明するためのフローチャート。 ＥＧＲ作動時の目標吸入空気量基本値のマップ特性図。 目標吸入空気量補正係数のマップ特性図。 ＥＧＲ非作動時の目標吸入空気量のマップ特性図。 実ＥＧＲ量の演算を説明するためのフローチャート。 第１実施形態の目標開口割合の演算を説明するためのフローチャート。 目標開口割合のマップ特性図。 第２実施形態の目標開口割合の演算を説明するためのフローチャート。 目標開口割合のマップ特性図。 目標開口割合のフィードフォワード量の演算を説明するためのフローチャート。 目標開口割合のフィードバック量の演算を説明するためのフローチャート。 線型化処理を説明するためのフローチャート。 線型化のテーブル特性図。 開口面積と過給圧の関係を示す特性図。 信号変換を説明するためのフローチャート。 デューティ選択信号フラグの設定を説明するためのフローチャート。 デューティ値の温度補正量の演算を説明するためのフローチャート。 基本排気温度のマップ特性図。 水温補正係数のテーブル特性図。 温度補正量のテーブル特性図。 ターボ過給機駆動用アクチュエータの温度特性図。 可変ノズル全閉時のデューティ値のマップ特性図。 可変ノズル全開時のデューティ値のマップ特性図。 可変ノズル全閉時のデューティ値のマップ特性図。 可変ノズル全開時のデューティ値のマップ特性図。 指令開口割合線型化処理値をデューティ値に変換するときのヒステリシス図。 動作確認制御を説明するためのフローチャート。 動作確認制御指令デューティ値の設定を説明するためのフローチャート。 制御パターンのテーブル特性図。 動作確認制御時のデューティ値のテーブル特性図。 ＥＧＲ制御の２つのフィードバック補正係数と学習補正係数の演算を説明するためのフローチャート。 フィードバック許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。 学習値反映許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。 学習許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。 ＥＧＲ量フィードバック補正係数の演算を説明するためのフローチャート。 ＥＧＲ流量の補正ゲインのマップ特性図。 水温補正係数のテーブル特性図。 ＥＧＲ流速フィードバック補正係数の演算を説明するためのフローチャート。 ＥＧＲ流速の補正ゲインのマップ特性図。 水温補正係数のテーブル特性図。 誤差割合学習値の学習マップの表図。 学習値の更新を説明するためのフローチャート。 学習速度のマップ特性図。 ＥＧＲ流速の演算を説明するためのフローチャート。 ＥＧＲ流速のマップ特性図。 動作確認制御を説明するための波形図。 第３実施形態の信号変換を説明するためのフローチャート。 振動制御を説明するためのフローチャート。 振動振幅のマップ特性図。 振動周期のマップ特性図。 振動制御を説明するための波形図。

符号の説明

４１ コントロールユニット
５２ 排気タービン
５３ 可変ノズル
５４ アクチュエータ
５５ ダイヤフラムアクチュエータ
５６ 圧力制御弁

Claims (4)

1. 吸気通路を介してエンジンが吸入する空気を過給するターボ過給機と、
   前記ターボ過給機の排気タービンに流入する排気の流量または流速を調整する排気流れ調整手段と、
   指令値に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手段を駆動するアクチュエータと、
   前記排気流れ調整手段の作動目標値を設定する作動目標値設定手段と、
   前記作動目標値を第１指令値に変換する変換手段と、
   前記第１指令値に対して所定の振幅と周期を有する信号を重ね合わせて前記指令値を生成する信号重合手段と、
   エンジン回転速度とエンジン負荷を検出する検出手段を備え、
   前記信号重合手段は、前記第１指令値に重ね合わせる信号の振幅と周期を前記検出手段の検出結果に応じて設定することを特徴とするターボ過給機の制御装置。
2. 高負荷になるほど前記第１指令値に重ね合わせる信号の振幅、周期とも小さくすることを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機の制御装置。
3. 吸気通路を介してエンジンが吸入する空気を過給するターボ過給機と、
   前記ターボ過給機の排気タービンに流入する排気の流量または流速を調整する排気流れ調整手段と、
   指令値に応じた圧力の供給を受けて前記排気流れ調整手段を駆動するアクチュエータと、
   前記排気流れ調整手段の作動目標値を設定する作動目標値設定手段と、
   前記作動目標値を第１指令値に変換する変換手段と、
   前記第１指令値に対して所定の振幅と周期を有する信号を重ね合わせて前記指令値を生成する信号重合手段と、
   水温、油温、排気温度、アクチュエータの温度のいずれか一つを検出する検出手段を備え、
   前記信号重合手段は、前記第１指令値に重ね合わせる信号の振幅と周期を前記検出手段の検出結果に応じて設定することを特徴とするターボ過給機の制御装置。
4. 高温になるほど前記第１指令値に重ね合わせる信号の周期を小さくすることを特徴とする請求項３に記載のターボ過給機の制御装置。
   

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