(57)【要約】【課題】慣性過給効果を適切に切り替えることで、機関出力を向上させることが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、過給機と、吸気ポートと、制御手段と、を備える。過給機は、コンプレッサとタービンとを有し、吸気ガスを加圧する。吸気ポートは、ポート長が可変である。制御手段は、過給機回転数が過給上限回転数と等しい場合、過給機回転数が過給上限回転数未満の時よりも過給効果を大きくする。【選択図】図７
2010203392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機と、
ポート長を変化できる吸気ポートと、
前記ポート長を変更して過給効果を変化させる制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記過給機の回転数が過給上限回転数と等しい場合、前記回転数が過給上限回転数未満の時よりも過給効果を大きくすることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記制御手段は、前記回転数が過給上限回転数未満である場合、過給効果を最小にする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回転数が過給上限回転数となる場合、機関出力を向上させるように過給効果を調整する請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御手段は、前記回転数が過給上限回転数となる場合、空気量が基準空気量以下のときに限り、前記回転数が過給上限回転数未満の時よりも過給効果を大きくする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記制御手段は、急加速時には過給効果を大きくする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機を備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機を備える内燃機関において、吸気管の長さを適切に設計することで、慣性過給効果を調整する方法が知られている。例えば、特許文献１には、過給機と中速域で慣性過給効果を弱める吸気ポートとを備えた内燃機関であって、中速域では過給機により高い過給圧を発生しつつ、慣性過給効果を弱めて吸気温度の上昇を抑制することで、体積効率の上昇とノッキング抑制による機関出力向上効果を得ることが可能な内燃機関が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、可変吸気装置を有するエンジンにおいて、エンジン回転数が所定の回転数に達した場合に慣性効果の大小を切り替え、エンジンの回転数が所定の回転数に達しない場合でも、急加速時には慣性効果の大きい方に切り替える技術が開示されている。その他、本発明に関連ある技術が特許文献３乃至特許文献５にそれぞれ開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８８５３６号公報
【特許文献２】実開昭６２−０４９６２４号公報
【特許文献３】実開昭６３−０００１３５号公報
【特許文献４】特開平０４−１６６６１３号公報
【特許文献５】特開平０７−１３９３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、過給機回転数が限界に達した場合には、過給圧を上昇させることができない。従って、特許文献１に記載のように、過給機を常に要求される過給圧になるように制御することができない場合がある。従って、この場合、過給圧の上昇による体積効率の上昇に起因した機関出力の向上効果を得ることができない。特許文献１乃至特許文献５には、上記の問題は、何ら検討されていない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、慣性過給効果を適切に切り替えることで、機関出力を向上させることが可能な内燃機関を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、過給機と、ポート長を変化できる吸気ポートと、前記ポート長を変更して過給効果を変化させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記過給機の回転数が過給上限回転数と等しい場合、前記回転数が過給上限回転数未満の時よりも過給効果を大きくする。
【０００８】
上記の内燃機関は、例えばディーゼル車両などに搭載され、過給機と、吸気ポートと、制御手段と、を備える。過給機は、コンプレッサとタービンとを有し、吸気ガスを加圧する。吸気ポートは、ポート長が可変である。例えば、この吸気ポートは、長さが異なる１または複数のバイパス通路を有し、切替弁等の制御により吸気ガスの通過経路及びポート長が変更される。制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、過給機回転数が過給上限回転数と等しい場合、過給機回転数が過給上限回転数未満の時よりも過給効果を大きくする。過給上限回転数は、過給機が出力可能な回転数の上限である。このように、過給機で供給可能な過給圧が限界に達した場合には慣性過給効果を強めることで、内燃機関は、更に体積効率を上昇させることができ、機関出力を向上させることができる。
【０００９】
上記の内燃機関の一態様では、前記制御手段は、前記回転数が過給上限回転数未満である場合、過給効果を最小にする。このように、過給機の性能だけで過給圧を供給可能な間は、制御手段は、慣性過給効果を弱める。これにより、内燃機関は、吸気ポートにおける吸気温度の上昇を抑制し、ノッキングの発生を抑制することができる。従って、内燃機関は、機関出力を向上させることができる。また、内燃機関は、ポート長を短くすることで、吸気抵抗を少なくし、燃費を向上させることができる。
【００１０】
上記の内燃機関の他の一態様では、前記制御手段は、前記回転数が過給上限回転数となる場合、機関出力を向上させるように過給効果を調整する。この態様では、制御手段は、過給機回転数が過給上限回転数である時であっても、慣性過給効果を強めると機関出力が低下する運転領域においては慣性過給効果を弱める。これにより、内燃機関は、全ての運転領域において機関出力を向上させることができる。
【００１１】
上記の内燃機関の他の一態様では、前記制御手段は、前記回転数が過給上限回転数となる場合、空気量が基準空気量以下のときに限り、前記回転数が過給上限回転数未満の時よりも過給効果を大きくする。空気量によっては、慣性過給効果を大きくすると、ノッキング等に起因して逆に慣性過給効果を小さいときよりも機関出力が低下する場合がある。従って、基準空気量を実験等により適切に定めておき、空気量に基づき慣性過給効果を大きくするか否かを決定することで、内燃機関は、より的確に慣性過給効果を切り替えることができる。
【００１２】
上記の内燃機関の他の一態様では、前記制御手段は、急加速時には過給効果を大きくする。一般に、急加速時では、過給機の回転数が小さい。従って、この場合には、少ない空気量で機関出力を向上させるよりも、空気量を多くして過給機の回転数を上げて機関出力を上げた方が内燃機関の一時的なレスポンス（機関出力）が良くなる。従って、内燃機関は、急加速時に慣性過給効果を大きくすることで、急加速時でのレスポンスを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】過給圧に対する出力トルク及び空気量の変化のグラフの一例を示す図である。
【図３】過給機回転数が上限回転数の場合の過給圧と空気量との関係を示すグラフである。
【図４】領域１における過給圧に対する出力トルク及び空気量の変化のグラフの一例を示す図である。
【図５】領域２における過給圧に対する出力トルク及び空気量の変化のグラフの一例を示す図である。
【図６】慣性過給効果を大に設定した場合と慣性過給効果を小に設定した場合とのタイムチャートの一例である。
【図７】本実施形態の処理手順を示すフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
［装置構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関１００の概略構成を示す。内燃機関１００は、エンジン１と、吸気通路２と、排気通路３と、サージタンク５と、スロットルバルブ６と、インタークーラ７と、エアクリーナー９と、可変吸気バルブ２０と、ターボ過給機２１と、ウエストゲートバルブ２３と、触媒２４、２５と、を含む。
【００１６】
エンジン１は、吸気通路２より吸気ガスが供給されると共に、シリンダヘッド１３に設置された燃料噴射弁１２によって燃料が噴射される。供給された吸気ガスと燃料との混合気は、エンジン１の燃焼室内において燃焼される。この場合、燃焼によってピストン１４が往復運動し、当該往復運動がコンロッド（不図示）を介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。エンジン１内の燃焼によって発生した排気ガスは、排気通路３に排出される。また、エンジン１の燃焼室には、吸気弁１１ａと排気弁１１ｂとが設けられている。吸気弁１１ａは、開閉することによって、吸気通路２と燃焼室との連通／遮断を制御する。同様に、排気弁１１ｂは、開閉することによって、燃焼室と排気通路３との連通／遮断を制御する。エンジン１の好適な例として、ディーゼルエンジン等が挙げられる。
【００１７】
吸気通路２には、サージタンク５と、スロットルバルブ６と、インタークーラ７と、ターボ過給機２１と、がそれぞれ設けられている。サージタンク５は、空気を一時的に溜める空間である。スロットルバルブ６は、ＥＣＵ２２の制御信号に基づいてその開度が制御され、エンジン１へ供給される空気量を調整する。インタークーラ７は、吸気通路２を通過する吸気を冷却する。
【００１８】
ターボ過給機２１は、吸気通路２上に設置されるコンプレッサ２１ａと排気通路３に設置されるタービン２１ｂとを備え、吸気を加圧する。ターボ過給機２１は、例えば、可変過給機構としての可変ノズル（ＶＮ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｎｏｚｚｌｅ）を備える。可変ノズルはＥＣＵ２２からの制御信号により開度が調整される。可変ノズルを閉じることにより、ターボ過給機２１が供給する過給圧（以後、「過給圧Ｐ」と呼ぶ。）は上昇し、可変ノズルを開くことにより過給圧Ｐは減少する。
【００１９】
また、吸気通路２は、サージタンク５とエンジン１とを連通する第１の吸気ポート２ｘと第２の吸気ポート２ｙとを有する。即ち、吸気通路２は、サージタンク５下流から第１の吸気ポート２ｘと第２の吸気ポート２ｙとに分かれ、エンジン１の上流で第１の吸気ポート２ｘと第２の吸気ポート２ｙとが合流する。また、本実施形態では、第１の吸気ポート２ｘの通路の長さ（即ち、ポート長）は、第２の吸気ポート２ｙの通路の長さよりも長い。第１の吸気ポート２ｘ及び第２の吸気ポート２ｙの具体的なポート長は、それぞれ実験等に基づき適切な長さに設定される。
【００２０】
さらに、第１の吸気ポート２ｘと第２の吸気ポート２ｙとの合流部分には、吸気の流れを切り替える可変吸気バルブ２０が設置されている。可変吸気バルブ２０は、ＥＣＵ２２の制御信号Ｓ２０に基づき駆動し、第１の吸気ポート２ｘと第２の吸気ポート２ｙとのいずれかを閉じる。図１では、可変吸気バルブ２０は、第１の吸気ポート２ｘを閉じている。従って、この場合、サージタンク５を通過する吸気ガスは、第２の吸気ポート２ｙへ供給される。以後では、ＥＣＵ２２が、第１の吸気ポート２ｘを閉じると共に、第２の吸気ポート２ｙを開くことを、単に「第２の吸気ポート２ｙを開く」、または、「慣性過給効果の設定を小にする」と表現する。一方、可変吸気バルブ２０が第２の吸気ポート２ｙを閉じた場合、サージタンク５を通過する吸気ガスは、第１のポート２ｘへ供給される。以後、ＥＣＵ２２が、第１の吸気ポート２ｘを開くと共に、第２の吸気ポート２ｙを閉じることを、単に「第１の吸気ポート２ｘを開く」、または、「慣性過給効果の設定を大にする」と表現する。
【００２１】
排気通路３には、ウエストゲートバルブ２３が設けられる。ウエストゲートバルブ２３は、排気ガスの一部を分流させることによりタービン２１ｂへの流入量を調節するバルブ機構である。ウエストゲートバルブ２３は、ＥＣＵ２２の制御信号に基づき、その開度が制御される。
【００２２】
また、タービン２１ｂ下流の排気通路３には、触媒２４、２５がそれぞれ設けられる。具体的には、触媒２４は、タービン２１ｂ下流かつ触媒２５上流の排気通路３上に設けられる。触媒２４は、例えば、排気中の粒子状物質を捕集するディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）である。触媒２５は、触媒２４下流側の排気通路３上に設けられる。触媒２５は、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ：ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）である。
【００２３】
ＥＣＵ２２は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを備え、内燃機関１００内の各構成要素に対して種々の制御を行う。特に、本実施形態では、ＥＣＵ２２は、内燃機関１００に設置された各種センサなどに基づき、ターボ過給機２１の回転数（以後、「過給機回転数Ｎｔ」と呼ぶ。）、吸入吸気量（以後、「空気量Ｇａ」と呼ぶ。）、及びアクセル開度の変化量（以後、「アクセル開度変化量ΔＡｃｃ」と呼ぶ。）を検出する。例えば、ＥＣＵ２２は、ターボ過給機２１に設置された図示しない加速度センサから過給機回転数Ｎｔを取得する。また、ＥＣＵ２２は、空気量Ｇａを、例えば図示しないエアフロメータから取得する。さらに、ＥＣＵ２２は、例えば図示しないアクセル開度センサの検出信号に基づきアクセル開度変化量ΔＡｃｃを取得する。そして、ＥＣＵ２２は、検出した情報に基づき可変吸気バルブ２０の制御を行う。このように、ＥＣＵ２２は、本発明における制御手段として機能する。
【００２４】
［制御方法］
次に、ＥＣＵ２２が実行する制御について説明する。ＥＣＵ２２は、燃費等の観点から、通常状態では第２の吸気ポート２ｙを開いて慣性過給効果を小に設定する。そして、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔと空気量Ｇａに基づき、第１の吸気ポート２ｘを開いた方がエンジン１の出力トルク（以後、「出力トルクＴｅ」と呼ぶ。）が向上すると判断した場合には、第１の吸気ポート２ｘを開いて慣性過給効果を強める。その他、ＥＣＵ２２は、車両の急加速時についても第１の吸気ポート２ｘを開いて慣性過給効果を強める。このようにすることで、ＥＣＵ２２は、出力トルクＴｅを向上させると共に、車両のレスポンスを向上させる。以後では、過給機回転数Ｎｔと空気量Ｇａに基づき慣性過給効果を変更する場合と、車両の急加速時に慣性過給効果を変更する場合とについてそれぞれ説明する。
【００２５】
（過給機回転数Ｎｔと空気量Ｇａに基づき慣性過給効果を変更する場合）
まず、ＥＣＵ２２は、通常では、即ち後述する場合を除いた場合では、慣性過給効果を小に設定する。即ち、ＥＣＵ２２は、可変吸気バルブ２０を制御することにより、ポート長が長い第１の吸気ポート２ｘを閉じて、ポート長が短い第２の吸気ポート２ｙを吸気ガスの経路として選択する。これにより、ＥＣＵ２２は、ポート長が短いことに起因した吸気抵抗を低減させ、燃費を向上させる。なお、この通常状態では、ポート長が短い第２の吸気ポート２ｙに吸気ガスが供給されるため、第１の吸気ポート２ｘが開いた状態に比べ、慣性過給効果は弱い。
【００２６】
そして、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔを監視し、過給機回転数Ｎｔが所定の回転数（以後、「上限回転数Ｎｔ０」と呼ぶ。）に達した場合、慣性過給効果を大きくした方が出力トルクＴｅの向上する可能性があると判断する。ここで、上限回転数Ｎｔ０は、例えば、ターボ過給機２１が出力可能な過給機回転数Ｎｔの上限値に設定される。従って、この場合では、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔを上昇させることによって体積効率を向上させることができないと判断する。
【００２７】
さらに、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０に達した場合、空気量Ｇａに基づき、最終的に慣性過給効果の設定を大に切り替えるべきか否か判断する。即ち、ＥＣＵ２２は、第１の吸気ポート２ｘを開いた方が、出力トルクＴｅが向上するか否か判断する。具体的には、ＥＣＵ２２は、空気量Ｇａが所定の空気量（以後、「基準空気量Ｇａ０」と呼ぶ。）より大きいか否か判定する。基準空気量Ｇａ０は、実験等に基づき決定される。基準空気量Ｇａ０については、後述する図３の説明でさらに補足する。
【００２８】
そして、ＥＣＵ２２は、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０よりも大きい場合、第２の吸気ポート２ｙを開いた状態を維持する。即ち、この場合、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果の設定を切り替えても、ノッキングの増加等に起因して出力トルクＴｅは向上しないと判断する。従って、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果を強めず、慣性過給効果の設定を小のまま維持する。
【００２９】
一方、ＥＣＵ２２は、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０以下の場合、可変吸気バルブ２０を制御することにより、第１のポート２ｘを開く。即ち、この場合、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果の設定を切り替えることにより出力トルクＴｅが向上すると判断し、慣性過給効果を強める。従って、この場合、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果の変更により、体積効率を向上させ、出力トルクＴｅを向上させることができる。
【００３０】
以上のように、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔと空気量Ｇａに基づき、慣性過給効果の設定を適切に変更することができ、エンジン１の出力トルクＴｅを向上させることができる。
【００３１】
次に、上述の処理の内容及び効果について、図２乃至図５を用いて補足する。
【００３２】
図２は、過給圧Ｐに対する出力トルクＴｅ及び空気量Ｇａの変化のグラフである。具体的には、図２（ａ）のグラフＢ１ａは、慣性過給効果の設定を大にし、かつ、ノッキングによる出力トルクＴｅの低下を考慮しない場合での過給圧Ｐと出力トルクＴｅとの関係を示し、グラフＢ１ｂは、慣性過給効果の設定を大にし、かつ、ノッキングによる出力トルクＴｅの低下を反映させた場合での過給圧Ｐと出力トルクＴｅとの関係を示す。そして、グラフＢ２ａは、慣性過給効果の設定を小にし、かつ、ノッキングによる出力トルクＴｅの低下を考慮しない場合での過給圧Ｐと出力トルクＴｅとの関係を示し、グラフＢ２ｂは、慣性過給効果の設定を小にし、かつ、ノッキングによる出力トルクＴｅの低下を反映させた場合での過給圧Ｐと出力トルクＴｅとの関係を示す。また、対応点６１ａは、過給圧Ｐが所定の圧力「Ｐ１」の場合に対応するグラフＢ１ａ上の点を示し、対応点６１ｂは、過給圧が圧力Ｐ１の場合に対応するグラフＢ１ｂ上の点を示す。対応点６２ａは、過給圧Ｐが所定の圧力「Ｐ２」の場合に対応するグラフＢ２ａ上の点を示し、対応点６２ｂは、過給圧Ｐが圧力Ｐ２の場合に対応するグラフＢ２ｂ上の点を示す。また、図２（ｂ）のグラフＣ１は、慣性過給効果の設定を大にした場合の過給圧Ｐと空気量Ｇａとの関係を示し、グラフＣ２は、慣性過給効果の設定を小にした場合の過給圧Ｐと空気量Ｇａとの関係を示す。なお、グラフＣ１で過給圧Ｐが圧力Ｐ１の場合の空気量Ｇａは、グラフＣ２で過給圧Ｐが圧力Ｐ２の場合の空気量Ｇａと一致する。
【００３３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、同一の過給圧Ｐでは、慣性過給効果が大きいときは、慣性過給効果が小さいときに比べ、エンジン１の体積効率が高い（グラフＣ１、グラフＣ２参照）。従って、ノッキングを考慮しない場合、慣性過給効果が大きいときは、慣性過給効果が小さいときに比べ、出力トルクＴｅが大きい（グラフＢ１ａ、グラフＢ２ａ）。即ち、慣性過給効果が大きい場合と、慣性過給効果が小さい場合とで、空気量Ｇａに起因して出力トルクＴｅに差が生じる。以後、この出力トルクＴｅの差を、「空気量Ｇａに起因したトルク偏差Ｄｇ」と呼ぶ。
【００３４】
一方、過給圧Ｐの上昇に伴い、ノッキングに起因した出力トルクＴｅの低下が発生する（グラフＢ１ｂ、グラフＢ２ｂ参照）。しかし、一般的に、慣性過給効果が小さい場合は、慣性過給効果が大きい場合に比べ、ノッキングが抑制される。従って、慣性過給効果が小さい場合は、慣性過給効果が大きい場合に比べ、ＥＣＵ２２は、点火時期を進角させることができ、その結果、出力トルクＴｅを向上させることができる。即ち、慣性過給効果が大きい場合と、慣性過給効果が小さい場合とで、ノッキングに起因して出力トルクＴｅに差が生じる。以後、この出力トルクＴｅの差を、「ノッキングに起因したトルク偏差Ｄｎ」と呼ぶ。
【００３５】
従って、ＥＣＵ２２は、空気量Ｇａに起因したトルク偏差Ｄｇよりも、ノッキングに起因したトルク偏差Ｄｎが大きい場合には、慣性過給効果を小さく設定することで、出力トルクＴｅを向上させることができる。
【００３６】
一方、空気量Ｇａに起因したトルク偏差Ｄｇの方がノッキングに起因したトルク偏差Ｄｎよりも大きい場合、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果の設定を小にしたまま慣性過給効果を大きく設定した場合よりも出力トルクＴｅを低下させないためには、その分過給圧Ｐを高め、空気量Ｇａを補う必要がある。しかし、ターボ過給機２１の状態、性能等によっては、その分の過給圧Ｐを高めることができない場合がある。これについて図３を用いて説明する。
【００３７】
図３は、過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０の場合における過給圧Ｐと空気量Ｇａとの関係を示すグラフである。対応点７１ｘは、慣性過給効果の設定が大であり、かつ、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０以下の場合に対応するサンプルを示す。対応点７１ｙは、慣性過給効果の設定が小であり、かつ、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０以下の場合に対応するサンプルを示す。また、対応点７１ｘと対応点７１ｙとは、互いに慣性過給効果を切り替えた場合に対応する。そして、対応点７２ｘは、慣性過給効果の設定が大であり、かつ、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０より大きい場合に対応するサンプルを示す。対応点７２ｙは、慣性過給効果の設定が小であり、かつ、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０より大きい場合に対応するサンプルを示す。また、対応点７２ｘと対応点７２ｙとは、互いに慣性過給効果を切り替えた場合に対応する。以後では、図３において空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０以下の部分を「領域１」、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０より大きい部分を「領域２」とも呼ぶ。従って、本実施形態では、ＥＣＵ２２は、領域１の場合、慣性過給効果の設定を大にし、領域２の場合、慣性過給効果の設定を小にする。
【００３８】
まず、領域１に存在する対応点７１ｘ、対応点７１ｙについて説明する。図３に示すように、対応点７１ｘの状態と対応点７１ｙの状態とで、過給圧Ｐは殆ど変化しない。即ち、この場合、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果の設定を小にしたときであっても、慣性過給効果の設定を大にしたときよりも過給圧Ｐを高めることができない。言い換えると、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果の設定を小にした場合、空気量Ｇａに起因したトルク偏差Ｄｇの方がノッキングに起因したトルク偏差Ｄｎよりも大きいときに、過給圧Ｐの昇圧によってこれを補うことができない。
【００３９】
領域１の状態について図４を用いてさらに説明する。図４は、領域１にある場合の過給圧Ｐに対応する空気量Ｇａ及び出力トルクＴｅの変化のグラフの一例である。具体的には、図４（ａ）の実線グラフは、慣性過給効果が大きい場合における過給圧Ｐと空気量Ｇａとの関係を示し、破線のグラフは、慣性過給効果が小さい場合における過給圧Ｐと空気量Ｇａとの関係を示す。また、図４（ｂ）の実線グラフは、慣性過給効果が大きい場合における過給圧Ｐと出力トルクＴｅとの関係を示し、破線グラフは、慣性過給効果が小さい場合における過給圧Ｐと出力トルクＴｅとの関係を示す。なお、図４における対応点７１ｘ、７１ｙは、図３における対応点７１ｘ、７１ｙにそれぞれ対応する。
【００４０】
図４（ａ）に示すように、慣性過給効果が大きい場合と慣性過給効果が小さい場合とのいずれの場合も、過給機回転数Ｎｔの上昇により過給圧Ｐが上昇するのに伴い、空気量Ｇａは上昇する。また、同じ過給圧Ｐでは、慣性過給効果が大きい場合は、慣性過給効果が小さい場合に比べ、空気量Ｇａが高い。そして、慣性過給効果が大きい場合と慣性過給効果が小さい場合とのいずれの場合も、過給圧Ｐの最高値はほぼ同じである。
【００４１】
また、図４（ｂ）に示すように、慣性過給効果が大きい場合と慣性過給効果が小さい場合とのいずれの場合も、過給圧Ｐが上昇するに伴い、出力トルクＴｅは上昇する。しかし、過給圧が最高値に達する対応点７１ｘと対応点７１ｙとで比較すると、慣性過給効果が大きいときは、慣性過給効果が小さいときに比べ、体積効率が異なることに起因して、出力トルクＴｅが高い。なお、過給圧Ｐの上昇に伴い、ノッキングに起因して慣性過給効果が大きい場合と慣性過給効果が小さい場合との出力トルクＴｅの差は縮小するものの、過給圧Ｐの最高値に達するまで、空気量Ｇａに起因した出力トルクＴｅの差の方が大きい。即ち、空気量Ｇａに起因したトルク偏差Ｄｇが、ノッキングに起因したトルク偏差Ｄｎより大きい。
【００４２】
このように、領域１の場合には、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果が大きい方に切り替えることによって、出力トルクＴｅを向上させることができる。
【００４３】
次に、再び図３に戻り、領域２に存在する対応点７２ｘ、対応点７２ｙについて説明する。図３に示すように、領域２に属する対応点７２ｙの状態から慣性過給効果の設定を大にして対応点７２ｘの状態に遷移した場合、過給圧Ｐは下がる。即ち、慣性過給効果を小に設定した場合、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果が大きいときと比べて、過給圧Ｐを高めることができる。言い換えると、ＥＣＵ２２は、空気量Ｇａに起因したトルク偏差Ｄｇがノッキングに起因したトルク偏差Ｄｎより大きい場合であっても、過給圧Ｐを上昇させることで、これを補うことができる。以上の説明は、対応点７１ｙの状態の他、領域１に位置する状態から慣性過給効果を大きくした場合でも同様である。
【００４４】
領域２の状態について図５を用いてさらに説明する。図５は、領域２にある場合の過給圧Ｐに対応する空気量Ｇａ及び出力トルクＴｅの変化のグラフの一例である。具体的には、図５（ａ）の実線グラフは、慣性過給効果が大きい場合における過給圧Ｐと空気量Ｇａとの関係を示し、破線のグラフは、慣性過給効果が小さい場合における過給圧Ｐと空気量Ｇａとの関係を示す。また、図５（ｂ）の実線グラフは、慣性過給効果が大きい場合における過給圧Ｐと出力トルクＴｅとの関係を示し、破線グラフは、慣性過給効果が小さい場合における過給圧Ｐと出力トルクＴｅとの関係を示す。なお、図５における対応点７２ｙ、７２ｘは、図３における対応点７２ｙ、７２ｘと対応している。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、慣性過給効果が大きい場合と慣性過給効果が小さい場合とのいずれの場合も、過給機回転数Ｎｔの上昇により過給圧Ｐが上昇するのに伴い、空気量Ｇａは上昇する。また、同じ過給圧Ｐでは、慣性過給効果が大きい場合には、慣性過給効果が小さい場合に比べ、空気量Ｇａが高い。一方、慣性過給効果が大きい場合に比べ、慣性過給効果が小さい場合の方が、過給圧Ｐの最高値が高い。
【００４６】
また、図５（ｂ）に示すように、過給圧Ｐが低い場合では、慣性過給効果が大きいときの方が、慣性過給効果が小さいときに比べ、体積効率が大きいことに起因して、出力トルクＴｅが高い。しかし、過給圧Ｐが高くなるに伴い、慣性過給効果が小さい場合は、慣性過給効果が大きい場合と比較して、空気量Ｇａに起因した出力トルクＴｅの低下よりも、ノッキングに起因した出力トルクＴｅの向上が大きくなる。即ち、空気量Ｇａに起因したトルク偏差Ｄｇよりもノッキングに起因したトルク偏差Ｄｎの方が大きい。そして、過給圧Ｐが最高値に達する対応点７２ｙと対応点７２ｘとでは、慣性過給効果が小さい対応点７２ｙの方が、出力トルクＴｅが大きくなる。従って、領域２の場合には、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果が小さい設定を維持することによって、出力トルクＴｅを向上させることができる。
【００４７】
以上のように、ＥＣＵ２２は、図３での領域１と領域２との境界となる基準空気量Ｇａ０を実験等により適切に定めておくことで、慣性過給効果の設定を適切に変更することができ、エンジン１の出力トルクＴｅを向上させることができる。
【００４８】
（急加速時での慣性過給効果の切り替え）
次に、急加速時での慣性過給効果の切り替えについて具体的に説明する。まず、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔと空気量Ｇａに基づき慣性過給効果を変更する場合と同様に、通常状態では、第２の吸気ポート２ｙを開き、慣性過給効果を小に設定する。そして、ＥＣＵ２２は、図示しないアクセル開度センサ等から検出されるアクセル開度に基づき、アクセル開度変化量ΔＡｃｃを算出する。例えば、ＥＣＵ２２は、所定時間幅ごとにアクセル開度を検出し、その差分を算出する。そして、ＥＣＵ２２は、アクセル開度変化量ΔＡｃｃが所定の基準値（以後、「基準変化量ΔＡｃｃ０」と呼ぶ。）より大きい場合には、慣性過給効果の設定を大に切り替える。このようにすることで、ＥＣＵ２２は、空気量Ｇａを大きくし、早くターボ過給機２１の過給機回転数Ｎｔを上昇させることにより、レスポンスを向上させる。
【００４９】
これについて、図６を用いてさらに補足する。図６は、急加速時におけるタイムチャートの一例を示す。
【００５０】
図６は、上から順に、スロットル開度、過給圧Ｐ、空気量Ｇａ、出力トルクＴｅを示している。なお、図６において、実線のグラフＤ２、Ｄ４、Ｄ６は、慣性過給効果が大きい場合における過給圧Ｐ、空気量Ｇａ、出力トルクＴｅの変化を示す。また、破線のグラフＤ３、Ｄ５、Ｄ７は、慣性過給効果が小さい場合における過給圧Ｐ、空気量Ｇａ、出力トルクＴｅの変化を示す。
【００５１】
まず、エンジン１の始動後における所定時刻ｔ１付近では、運転者のアクセルペダルの踏み込み等に起因してスロットル開度が所定開度に達し、それに伴い、過給圧Ｐ、空気量Ｇａ、及び出力トルクＴｅも上昇する。その後、過給圧Ｐ、空気量Ｇａ、出力トルクＴｅは、慣性過給効果が大きい場合の方が、慣性過給効果が小さい場合に比べ、それぞれ一時的に高い出力となる。
【００５２】
そして、所定時刻ｔ２以後では、慣性過給効果が小さい場合の過給圧Ｐは、慣性過給効果が大きい場合の過給圧Ｐよりも大きくなる。なお、時刻ｔ１後かつ時刻ｔ２以前の所定時刻ｔ１α以後では、慣性過給効果が小さい場合の出力トルクＴｅは、慣性過給効果が大きい場合の出力トルクＴｅに比べ、ノッキング抑制等に起因して出力が高くなる。
【００５３】
次に、所定時刻ｔ３以後では、過給圧Ｐ、空気量Ｇａ、及び出力トルクＴｅは、それぞれ定常状態になり、各出力は一定となる。このとき、慣性過給効果が小さい場合の出力トルクＴｅは、慣性過給効果が大きい場合の出力トルクＴｅに比べ、出力が高い。
【００５４】
以上のように、図６の例の場合、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果を小さく設定した場合、定常時には、空気量Ｇａに起因したトルク偏差Ｄｇを、ノッキングに起因したトルク偏差Ｄｎや過給圧Ｐの上昇により補うことができる。しかし、定常状態になる以前、具体的には時刻ｔ１から時刻ｔ１αまでの間では、慣性過給効果が小さい場合の出力トルクＴｅは、慣性過給効果が大きい場合の出力トルクＴｅに比べ出力値が低い。即ち、この期間では、エンジン１のレスポンスが悪化する。
【００５５】
従って、ＥＣＵ２２は、急加速時には、所定時間幅だけ慣性過給効果を大きく設定することで、エンジン１のレスポンス悪化を抑制することができる。所定時間幅は、例えば、慣性過給効果が大きい場合の出力トルクＴｅが、慣性過給効果が小さい場合の出力トルクＴｅに比べて大きくなる時間幅（図６では、時刻ｔ１から時刻ｔ１αまでの時間幅）に実験等により設定される。
【００５６】
（処理フロー）
次に、本実施形態における処理の手順について説明する。図７は、本実施形態においてＥＣＵ２２が実行する処理の手順を表すフローチャートの一例である。ＥＣＵ２２は、図７に示すフローチャートの処理を、例えば所定の周期に従い繰り返し実行する。
【００５７】
まず、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０より小さいか否か判定する（ステップＳ１０１）。そして、過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０より小さい場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０４へ処理を進める。
【００５８】
一方、過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０に達した場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、次に空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０よりも大きいか否かについて判断する（ステップＳ１０２）。即ち、ＥＣＵ２２は、空気量Ｇａが領域１または領域２のいずれかに属するか判断する。
【００５９】
そして、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０よりも大きい場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果を小に設定する（ステップＳ１０３）。即ち、この場合、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果を小に設定する方が、慣性過給効果を大に設定するよりも、出力トルクＴｅを向上することができると判断し、慣性過給効果を小に設定する。
【００６０】
一方、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０以下の場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果を大に設定する（ステップＳ１０５）。即ち、この場合、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果を大に設定する方が、慣性過給効果を小に設定するよりも、出力トルクＴｅを向上させることができると判断し、慣性過給効果を大に設定する。
【００６１】
一方、ステップＳ１０１で過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０よりも小さい場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、次に、アクセル開度変化量ΔＡｃｃが基準変化量ΔＡｃｃ０よりも大きいか否かについて判定する（ステップＳ１０４）。即ち、ＥＣＵ２２は、車両が急加速時であるか否かについて判定する。
【００６２】
そして、アクセル開度変化量ΔＡｃｃが基準変化量ΔＡｃｃ０よりも大きい場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果を大に設定する（ステップＳ１０５）。これにより、ＥＣＵ２２は、急加速時でのエンジン１のレスポンスの悪化を抑制することができる。
【００６３】
一方、アクセル開度変化量ΔＡｃｃが基準変化量ΔＡｃｃ０以下の場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果を小に設定する（ステップＳ１０３）。即ち、この場合、ＥＣＵ２２は、急加速時ではないと判断し、慣性過給効果を小にする。これにより、ＥＣＵ２２は、燃費を向上させると共に、出力トルクＴｅを向上させることができる。
【００６４】
以上のように、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔ、空気量Ｇａ、及びアクセル開度変化量ΔＡｃｃに基づき、適切に慣性過給効果を切り替えることができ、出力トルクＴｅを向上させると共に、レスポンスの悪化を抑制することができる。
【００６５】
［変形例］
上述の説明では、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０に達した場合、さらに、空気量Ｇａが基準空気量Ｇａ０よりも大きいか否かに基づき慣性過給効果を大に切り替えるか否かを判断した。しかし、本発明が適用可能な方法はこれに限定されない。例えば、これに代えて、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０に達するか否かのみに基づき慣性過給効果を大に切り替えるか否かを判断してもよい。
【００６６】
具体的には、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔを監視し、過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０に達した場合には、慣性過給効果の設定を小から大へ切り替える。即ち、この場合、ＥＣＵ２２は、過給機回転数Ｎｔが既に上限回転数Ｎｔ０に達していることから、これ以上過給圧Ｐを上げて体積効率を向上させることはできないと判断する。そして、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果の設定を大に切り替えることで、空気量Ｇａを増やし、体積効率を向上させ、出力トルクＴｅを向上させる。
【００６７】
一方、過給機回転数Ｎｔが上限回転数Ｎｔ０に達しない場合には、ＥＣＵ２２は、慣性過給効果の設定を小に維持する。なお、この場合であっても、ＥＣＵ２２は、急加速時には、慣性過給効果を大に設定してもよい。
【００６８】
このように、変形例では、ＥＣＵ２２は、制御を簡便化しつつ、過給機回転数Ｎｔに基づき慣性過給効果の設定を適切に切り替えることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  エンジン
２  吸気通路
３  排気通路
５  サージタンク
６  スロットルバルブ
７  インタークーラ
９  エアクリーナー
１２  燃料噴射弁
１４  ピストン
２０  可変吸気バルブ
２１  ターボ過給機
２２  ＥＣＵ
２３  ウエストゲートバルブ
２４、２５  触媒
【図１】
2010203392.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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