(57)【要約】【課題】ウエストゲートバルブを有する過給機を備えた火花点火式の内燃機関において、ウエストゲートバルブの開弁に起因する失火の発生を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）４４を備える内燃機関１０において、ノッキングの回避を目的としたＷＧＶ４４の開弁要求を取得した場合に、ＷＧＶ４４を目標開度に動作させるとともに、燃焼室１４内のＡ／Ｆを一時的にリッチ側に制御する。Ａ／Ｆの制御は、好ましくは、燃料噴射量の増量によって行う。また、ＷＧＶ４４の制御は、好ましくは、該ＷＧＶ４４が徐々に開弁されるように、開弁速度に制限を設ける。更に好ましくは、該開弁速度は目標開度に応じて可変に設定する。【選択図】図２
2010261358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエストゲートバルブを有する過給機を備える火花点火式の内燃機関の制御装置において、
前記ウエストゲートバルブを目標開度に開弁する要求を取得する要求取得手段と、
前記要求を取得した場合に、該ウエストゲートバルブを目標開度に動作させるウエストゲートバルブ制御手段と、
前記要求を取得した場合に、前記内燃機関の空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチ制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記要求取得手段は、前記内燃機関の運転領域が所定のノッキング発生領域に移行した場合に、前記ウエストゲートバルブを目標開度に開弁する要求を取得することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記リッチ制御手段は、前記要求を取得した場合に、前記内燃機関へ供給される燃料量を一時的に増量することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記ウエストゲートバルブを前記目標開度に動作させる場合に、該ウエストゲートバルブが徐々に開弁するように開弁速度に制限を設ける制限手段を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制限手段は、前記目標開度に応じて前記開弁速度を可変に設定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記リッチ制御手段は、前記要求を取得した場合に、前記内燃機関へ吸入される空気量を一時的に減量することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記要求を取得した場合に、吸気行程における吸気バルブのバルブタイミングを遅角させるバルブタイミング制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記要求を取得した場合に、吸気行程における吸気バルブのバルブリフト量を小さくするバルブリフト制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、ウエストゲートバルブを有する過給機を備えた火花点火式の内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００２−３６４４１２号公報には、ターボ過給機を備える内燃機関（エンジン）において、空燃比をリッチに設定する際にウエストゲートバルブを開成するシステムが開示されている。より具体的には、このシステムは、排気ガス中のＮＯｘをトラップするトラップ触媒を配置し、該トラップ触媒からＮＯｘを放出する際に、空燃比をリーンからリッチに切り替えて還元剤を供給することとしている。但し、ターボ過給機を備えるエンジンでは、この切り替えの際にリッチな排気ガスとリーンな排気ガスとが該ターボ過給機で撹拌されて、燃料の未燃成分が再燃焼してしまう。そこで、上記従来の技術では、該トラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチに設定する際に、ウエストゲートバルブを開弁して排気ガスがタービンをバイパスするように制御することとしている。これにより、ターボ過給機の撹拌による還元剤の減少を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６４４１２号公報
【特許文献２】特開平１１−３３６５９８号公報
【特許文献３】特開平６−２５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来のシステムのように、ターボ過給機とウエストゲートバルブとを備える内燃機関では、ノッキングの回避を目的として、高出力時にウエストゲートバルブを開弁することがある。しかしながら、内燃機関の高出力時にウエストゲートバルブを開弁すると、背圧が急激に低下して燃焼室内の充填効率が一時的に上昇する現象が発生する。充填効率が上昇するとタービン回転数が一時的に上昇するため、過給圧の上昇や機関負荷の上昇が起きる。これにより、点火系の要求電圧が上限を越えて上昇すると、失火等の異常が発生してしまうおそれがある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、過給機付きの内燃機関において、ウエストゲートバルブの開弁に起因する失火の発生を抑制することの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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
ウエストゲートバルブを有する過給機を備える火花点火式の内燃機関の制御装置において、
前記ウエストゲートバルブを目標開度に開弁する要求を取得する要求取得手段と、
前記要求を取得した場合に、該ウエストゲートバルブを目標開度に動作させるウエストゲートバルブ制御手段と、
前記要求を取得した場合に、前記内燃機関の空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチ制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記要求取得手段は、前記内燃機関の運転領域が所定のノッキング発生領域に移行した場合に、前記ウエストゲートバルブを目標開度に開弁する要求を取得することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記リッチ制御手段は、前記要求を取得した場合に、前記内燃機関へ供給される燃料量を一時的に増量することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記ウエストゲートバルブを前記目標開度に動作させる場合に、該ウエストゲートバルブが徐々に開弁するように開弁速度に制限を設ける制限手段を含むことを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、
前記制限手段は、前記目標開度に応じて前記開弁速度を可変に設定することを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記リッチ制御手段は、前記要求を取得した場合に、前記内燃機関へ吸入される空気量を一時的に減量することを特徴とする。
【００１２】
第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記要求を取得した場合に、吸気行程における吸気バルブのバルブタイミングを遅角させるバルブタイミング制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、
前記要求を取得した場合に、吸気行程における吸気バルブのバルブリフト量を小さくするバルブリフト制御手段を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、ウエストゲートバルブを開弁する要求が出された場合に、内燃機関の燃焼室内の空燃比が一時的にリッチに制御される。燃焼室内の空燃比がリッチであるほど点火系の要求電圧は低下する。このため、本発明によれば、要求電圧が上限を超えることによる失火の発生を効果的に抑制することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、ウエストゲートバルブの開弁要求は、内燃機関の運転領域が所定のノッキングの発生領域に移行した場合に取得される。このため、本発明によれば、ノッキングの回避と当該回避動作に起因する失火発生の抑制とを両立することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、ウエストゲートバルブを開弁する要求が出された場合に、内燃機関の燃焼室内へ供給される燃料量が一時的に増量される。このため、本発明によれば、簡易な方法で燃焼室内の空燃比のリッチ量を一時的に増量することができる。
【００１７】
第４の発明によれば、ウエストゲートバルブを開弁する要求が出された場合に、該ウエストゲートバルブが徐々に開弁するように開弁速度に制限が設けられる。このため、本発明によれば、負荷の急激な上昇を抑制することができるので、点火系の要求電圧の急激な上昇を効果的に抑制することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、ウエストゲートバルブを開弁する要求が出された場合に、該ウエストゲートバルブの開弁速度が目標開度に応じて可変に設定される。このため、本発明によれば、ウエストゲートバルブの開弁要求を早期に満たすことと、点火系の要求電圧の上昇を抑制することとを両立することができる。
【００１９】
第６の発明によれば、ウエストゲートバルブを開弁する要求が出された場合に、内燃機関へ吸入される空気量が一時的に減量される。このため、本発明によれば、簡易な方法で燃焼室内の空燃比のリッチ量を一時的に増量することができる。
【００２０】
第７の発明によれば、ウエストゲートバルブを開弁する要求が出された場合に、吸気バルブのバルブタイミングが遅角されて、内燃機関の燃焼室内の実圧縮比が低下される。このため、本発明によれば、燃焼室内への吸気の充填効率を一時的に低下させることができるので、点火系の要求電圧の急激な上昇を効果的に抑制することができる。
【００２１】
第８の発明によれば、ウエストゲートバルブを開弁する要求が出された場合に、吸気バルブのバルブリフト量が小さくされて、内燃機関へ吸入される空気量が一時的に減少される。このため、本発明によれば、燃焼室内への吸気の充填効率を一時的に低下させることができるので、点火系の要求電圧の急激な上昇を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１としての内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。
【図２】ノッキング回避のためにＷＧＶ４４を開弁した場合の各種状態の変化を示すタイミングチャートである。
【図３】Ａ／Ｆ、機関負荷、および点火時期に対する要求電圧の変化を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】ノッキング回避のためにＷＧＶ４４を徐々に開弁した場合の各種状態の変化を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】ＷＧＶ４４の徐変時間を可変に設定した場合の各種状態の変化を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図９】ＷＧＶ４４を用いたノッキング回避制御を実行した場合の各種状態の変化を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいてこの発明の幾つかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２４】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。内燃機関１０の吸気系は、吸気通路１２を備えている。空気は大気中から吸気通路１２へ取り込まれ、各気筒の燃焼室１４へ分配される。吸気通路１２の入口には、エアクリーナ１６が取り付けられている。
【００２５】
エアクリーナ１６の下流には、ターボ過給機２０が設けられている。ターボ過給機２０は、コンプレッサ２０ａとタービン２０ｂとを備えている。コンプレッサ２０ａとタービン２０ｂ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２０ａはタービン２０ｂに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。
【００２６】
コンプレッサ２０ａの下流には、圧縮した空気を冷却するためのインタークーラ２２が設けられている。インタークーラ２２の下流には、スロットルバルブ２４が配置されている。スロットルバルブ２４は、アクセル開度に基づいてスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。また、内燃機関１０のシリンダヘッドには、燃焼室１４の頂部から該燃焼室１４内に突出するように点火プラグ２６が取り付けられている。また、シリンダヘッドには、後述する吸気バルブ３０の近傍から燃焼室１４内に突出するように燃料噴射弁２８が設けられている。
【００２７】
吸気通路１２と燃焼室１４との接続部には、該吸気通路１２と燃焼室１４との連通状態を制御する吸気バルブ３０が設けられている。吸気バルブ３０には、そのバルブタイミングを可変制御する吸気バルブタイミング制御装置３２が備えられている。一方、後述する排気通路４０と燃焼室１４との接続部には、該排気通路４０と燃焼室１４との連通状態を制御する排気バルブ３４が設けられている。排気バルブ３４には、そのバルブタイミングを可変制御する排気バルブタイミング制御装置３６が備えられている。本実施形態では、吸気バルブタイミング制御装置３２および排気バルブタイミング制御装置３６として、クランク軸に対するカム軸の位相角を変化させることで、作用角は一定のまま開閉タイミングを進角或いは遅角することが可能な可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が用いられているものとする。以下、吸気バルブタイミング制御装置３２および排気バルブタイミング制御装置３６を、それぞれ、単に「ＶＶＴ３２」 および「ＶＶＴ３６」と称する。
【００２８】
内燃機関１０の排気系は、排気通路４０を備えている。該排気通路４０の途中には、ターボ過給機２０のタービン２０ｂが設けられている。また、図１に示すとおり、内燃機関１０の排気通路４０には、タービン２０ｂをバイパスしてタービン２０ｂの入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路４２が接続されている。排気バイパス通路４２の途中には、ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）４４が配置されている。また、タービン２０ｂよりも下流側の排気通路４０には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒４６が配置されている。この排気浄化触媒４６としては、三元触媒を用いることができる。
【００２９】
本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、機関回転数を検知するためのクランク角センサ５２等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述した点火プラグ２６、燃料噴射弁２８、ＶＶＴ３２，３６、およびＷＧＶ４４等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、入力された各種の情報に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００３０】
［実施の形態１の動作］
次に、図２および図３を参照して、実施の形態１の動作について説明する。図２は、ノッキング回避のためにＷＧＶ４４を開弁した場合の各種状態の変化を示すタイミングチャートである。ノッキングの回避のためにＷＧＶ４４の開度を目標開度まで開弁した場合、排気通路４０を流通する排気ガスがターボ過給機２０におけるタービン２０ｂをバイパスして流通する。このため、図２中（Ａ）および（Ｂ）に示すとおり、ＷＧＶ４４を開弁すると背圧が急激に低下する。
【００３１】
背圧が低下すると、吸気の慣性によって燃焼室１４内への吸気の充填効率が向上する。このため、図２中（Ｃ）に示すとおり、背圧が低下するとターボ過給機２０のタービン２０ｂの回転数が一時的に上昇する。更に、この図２中（Ｄ）に示すとおり、タービン２０ｂの回転数が上昇すると、ターボ過給機２０の過給圧が上昇する。そして、図２中（Ｅ）に示すとおり、過給圧が増大すると機関負荷が上昇する。
【００３２】
ここで、燃焼室１４内の混合気が正常に着火するために必要な電圧（以下、「要求電圧」と称する）は、燃焼室１４内の混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）、機関負荷、および点火時期によって変化する。図３は、Ａ／Ｆ、機関負荷、および点火時期に対する要求電圧の変化を示す図である。図３中の（Ａ）に示すとおり、Ａ／Ｆがリッチであるほど要求電圧は小さくなる。また、図３中の（Ｂ）に示すとおり、機関負荷が低いほど要求電圧は小さくなる。更に、図３中の（Ｃ）に示すとおり、点火時期が進角されるほど要求電圧は小さくなる。このため、図２中（Ｆ）に細線で示すとおり、機関負荷が高くなると要求電圧は大きくなる。そして、この要求電圧が上限値を超えて上昇する事態が発生すると、失火が発生してしまう。
【００３３】
そこで、本実施の形態では、図２中（Ｇ）に太線で示すとおり、ノッキング回避制御としてＷＧＶ４４を開弁する場合に、燃焼室１４内の混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）のリッチ量を一時的に増量することとする。より具体的には、ＷＧＶ４４の開要求が出された場合に、燃料噴射量を一時的に増量することとする。図３中の（Ａ）に示すとおり、Ａ／Ｆがリッチ側へ変化すると要求電圧が低下する。このため、図２中の（Ｆ）に太線で示すとおり、Ａ／Ｆのリッチ量が増量されると要求電圧のピーク値が低下する。これにより、要求電圧が上限値を超える事態を回避することができるので、失火の発生を効果的に抑制することができる。
【００３４】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図４を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図４は、ＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【００３５】
図４に示すルーチンでは、先ず、ＷＧＶ４４を開弁することによるノッキング回避制御の実行要否が判定される(ステップ１００)。ここでは、具体的には、現在の運転領域がノッキング発生領域か否か、点火時期の遅角制御によるノッキング回避制御が実行可能な領域か否か等が判定されて、最終的にＷＧＶを用いたノッキング回避制御の実行要否が判定される。その結果、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御が必要ないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００３６】
一方、上記ステップ１００において、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御の実行が必要と判定された場合には、次のステップに移行し、ＷＧＶ４４の目標開度が演算される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、エンジン回転数および負荷率に基づいて、ノッキングを回避するために必要な目標開度が演算される。
【００３７】
次に、Ａ／Ｆのリッチ量が演算される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、ＷＧＶ４４の開度が上記ステップ１０２において演算された目標開度に変化した場合の要求電圧のピーク値が推定され、当該ピーク値が上限値を超えないためのＡ／Ｆのリッチ量が算出される。
【００３８】
次に、ＷＧＶ４４が上記ステップ１０２において演算された目標開度に制御される（ステップ１０６）。また、上記ステップ１０６の処理と並行して、空燃比のリッチ制御が実行される（ステップ１０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０４において算出されたＡ／Ｆのリッチ量を実現すべく、燃料噴射量が一時的に増量される。
【００３９】
以上説明した通り、本実施の形態のシステムによれば、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御を実行する場合に、Ａ／Ｆのリッチ量が一時的にリッチ側に増量される。これにより、要求電圧を低下させることができるので、失火の発生を効果的に抑制することができる。
【００４０】
ところで、上述した実施の形態１においては、燃焼室１４内のＡ／Ｆをリッチ側に変化させるために燃料噴射量を増量することとしているが、Ａ／Ｆをリッチに変化させる方法はこれに限られない。すなわち、燃料噴射量は一定のまま燃焼室１４内に吸入される空気量を減量することとしてもよいし、また、これらを組み合わせてＡ／Ｆをリッチ側に変化させることとしてもよい。尚、燃焼室１４内に吸入される空気量を減量する方法としては、スロットルバルブ２４を操作することとしてもよいし、また、ＶＶＴ３２，３６を操作することとしてもよい。尚、この点は、後述する実施の形態２乃至４でも同様である。
【００４１】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより、前記第１の発明における「要求取得手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「ウエストゲートバルブ制御手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「リッチ制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００４２】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４３】
上述した実施の形態１では、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御を実行する場合に、Ａ／Ｆのリッチ量を増量することとしている。しかしながら、燃費や効率の観点からは、Ａ／Ｆのリッチ量は極力低量であるほうが好ましい。そこで、本実施の形態２では、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御を実行する場合に、ＷＧＶ４４をＷＧＶ目標開度まで徐々に変化させることとする。
【００４４】
図５は、ノッキング回避のためにＷＧＶ４４を徐々に開弁した場合の各種状態の変化を示すタイミングチャートである。図５中（Ａ）および（Ｂ）に太線で示すとおり、ノッキング回避制御としてＷＧＶ４４の開度を目標開度まで徐々に開弁した場合、背圧の低下が緩慢になる。このため、図５中（Ｃ）、（Ｄ）、および（Ｅ）に太線で示すとおり、ＷＧＶ４４を開弁したときのタービン２０ｂの回転数、過給圧、および機関負荷のピーク値がそれぞれ低くなる。これにより、図５中（Ｆ）に示すとおり、要求電圧のピーク値が低くなるので、失火対策としてのＡ／Ｆのリッチ量を効果的に減量することができる。
【００４５】
このように、上述した実施の形態２によれば、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御を実行する場合に、該ＷＧＶ４４が目標開度まで徐々に開弁される。これにより、Ａ／Ｆのリッチ量を減量することができるので、失火の抑制と効率（燃費）とを両立することができる。
【００４６】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図６を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図６は、ＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【００４７】
図６に示すルーチンでは、先ず、ＷＧＶ４４を開弁することによるノッキング回避制御の実行要否が判定される(ステップ２００)。ここでは、具体的には、上記ステップ１００と同様の処理が実行される。その結果、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御が必要ないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００４８】
一方、上記ステップ２００において、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御の実行が必要と判定された場合には、次のステップに移行し、目標ＷＧＶ開度が演算される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０２と同様の処理が実行される。次に、Ａ／Ｆのリッチ量が演算される（ステップ２０４）。ここでは、具体的には、ＷＧＶ４４の開度が上記ステップ１０４において演算された目標開度に徐々に変化した場合の要求電圧のピーク値が推定され、当該ピーク値が上限値を超えないためのＡ／Ｆのリッチ量が算出される。
【００４９】
図６に示すルーチンでは、次に、ＷＧＶ４４が目標開度に徐変制御される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、ＷＧＶ４４の開度が目標開度まで徐変される。また、上記ステップ２０６の処理と並行して、空燃比のリッチ制御が実行される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０８と同様の処理が実行される。
【００５０】
以上説明した通り、本実施の形態のシステムによれば、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御を実行する場合に、該ＷＧＶ４４が目標開度まで徐々に開弁される。これにより、Ａ／Ｆのリッチ量を減量することができるので、失火の抑制と効率（燃費）とを両立することができる。
【００５１】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２００の処理を実行することにより、前記第１の発明における「要求取得手段」が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「ウエストゲートバルブ制御手段」が、上記ステップ２０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「リッチ制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００５２】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより、前記第４の発明における「制限手段」が実現されている。
【００５３】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５４】
図７は、ＷＧＶ４４の徐変時間を可変に設定した場合の各種状態の変化を示すタイミングチャートである。この図に太線で示すとおり、ＷＧＶ４４の徐変時間が長いほど背圧の低下が緩慢になるため、タービン２０ｂの回転数、過給圧、および機関負荷のピーク値は低くなる。このため、ＷＧＶ４４の徐変時間を長く設定するほど要求電圧を低下させることができる。
【００５５】
しかしながら、ＷＧＶ４４の徐変時間を長く設定すると、運転領域によってはノッキングを有効に回避できないおそれがある。そこで、本実施の形態３では、ＷＧＶ４４の目標開度に応じて該ＷＧＶ４４の徐変時間を可変に設定することとする。より具体的には、当該目標開度は、エンジンの運転領域とノッキング発生領域とに基づいて演算される。このため、当該目標開度は、ノッキングの発生し易さに依存した値になっている。そこで、当該目標ＷＧＶ開度をパラメータとしたノッキングを回避しうる最長の徐変時間をマップ等に記憶しておくことで、最適な徐変時間を算出することができる。
【００５６】
また、徐変時間の算出においては、Ａ／Ｆのリッチ量の失火限界を更に考慮することとしてもよい。すなわち、図７中の（Ｇ）に示すとおり、要求電圧の大きさによっては、Ａ／Ｆのリッチ量がリッチ側の失火限界を超えることも想定される。そこで、Ａ／Ｆのリッチ量が失火限界を超える場合には、当該徐変時間を更に長くして要求電圧を更に低下させることが好ましい。これにより、内燃機関で発生するリッチ失火に関しても、効果的に抑制することが可能となる。
【００５７】
このように、上述した実施の形態３によれば、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御を実行する場合に、該ＷＧＶ４４の徐変時間が目標開度に応じて可変に設定される。これにより、ノッキングを有効に回避しうる範囲内で、Ａ／Ｆのリッチ量を最大限に減量することができる。
【００５８】
［実施の形態３における具体的処理］
次に、図８を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図８は、ＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【００５９】
図８に示すルーチンでは、先ず、ＷＧＶ４４を開弁することによるノッキング回避制御の実行要否が判定される(ステップ３００)。ここでは、具体的には、上記ステップ２００と同様の処理が実行される。その結果、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御が必要ないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００６０】
一方、上記ステップ３００において、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御の実行が必要と判定された場合には、次のステップに移行し、目標開度が演算される（ステップ３０２）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０２と同様の処理が実行される。
【００６１】
図６に示すルーチンでは、次に、目標開度への徐変時間が演算される（ステップ３０４）。ここでは、具体的には、目標ＷＧＶ開度に応じて規定された徐変時間がマップ等から算出される。次に、Ａ／Ｆのリッチ量が演算される（ステップ３０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ３０２において演算された目標開度、および上記ステップ３０４において演算された徐変時間に基づいて、要求電圧のピーク値が推定される。そして、当該ピーク値が上限値を超えないためのＡ／Ｆのリッチ量が算出される。
【００６２】
次に、目標開度への徐変時間が補正される（ステップ３０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ３０６において算出されたＡ／Ｆのリッチ量が失火限界を超えているか否かが判定される。そして、当該リッチ量が失火限界を超えている場合には、該徐変時間が更に長くなるように補正される。
【００６３】
次に、ＷＧＶ４４が目標開度に徐変制御される（ステップ３１０）。ここでは、具体的には、上記ステップ３０２において算出された目標ＷＧＶ開度、および上記ステップ３０４および３０８において算出された徐変時間に基づいて、ＷＧＶ４４の開度が徐変制御される。また、上記ステップ３０６の処理と並行して、空燃比のリッチ制御が実行される（ステップ３１２）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０８と同様の処理が実行される。
【００６４】
以上説明した通り、本実施の形態のシステムによれば、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御を実行する場合に、該ＷＧＶ４４の徐変時間が目標開度に応じて可変に設定される。これにより、ノッキングを有効に回避しうる範囲内で、Ａ／Ｆのリッチ量を最大限に減量することができる。
【００６５】
ところで、上述した実施の形態３では、ＷＧＶ４４の目標開度に応じて徐変時間を設定することとしているが、該徐変時間の設定方法はこれに限られない。すなわち、ノッキングの可能性と徐変時間との関係を他のパラメータに基づいて規定することにより該徐変時間を設定することとしてもよい。
【００６６】
また、上述した実施の形態３では、ＷＧＶ４４の目標開度に応じて徐変時間を設定することとしているが、該徐変時間に替えて徐変速度を設定することとしてもよい。
【００６７】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３００の処理を実行することにより、前記第１の発明における「要求取得手段」が、上記ステップ３１０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「ウエストゲートバルブ制御手段」が、上記ステップ３１２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「リッチ制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００６８】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３１０の処理を実行することにより、前記第４の発明における「制限手段」が実現されている。
【００６９】
実施の形態４．
［実施の形態４の特徴］
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００７０】
上述した実施の形態３では、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御を実行する場合に、ＷＧＶ４４をＷＧＶ目標開度まで徐変させることとしている。これにより、要求電圧のピーク値を低下させることができるので、失火対策としてのＡ／Ｆのリッチ量を効果的に減量することができる。
【００７１】
しかしながら、Ａ／Ｆのリッチ量を減量したとしても、運転状態によってはＡ／Ｆがリッチ側の失火限界を超えてしまうことも想定される。図９は、ＷＧＶ４４を用いたノッキング回避制御を実行した場合の各種状態の変化を示すタイミングチャートである。この図中の（Ｇ）細線で示すとおり、ＷＧＶ４４を開弁した際にＡ／Ｆのリッチ量が失火限界を超えてしまう場合が想定される。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、Ａ／Ｆのリッチ量が失火限界を超えると判定された場合に、要求電圧を更に低下させる手段として、燃焼室１４内の実圧縮比を低下させることとする。より具体的には、図９中の（Ｈ）に示すとおり、ＶＶＴ３２を駆動して、吸気行程における吸気バルブ３０のバルブタイミングを遅角させることとする。これにより、燃焼室１４内の実圧縮比を低下させて要求電圧を低下させることができるので、Ａ／Ｆリッチ量が失火限界を超える事態を効果的に回避することができる。
【００７３】
［実施の形態４における具体的処理］
次に、図１０を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図１０は、ＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【００７４】
図１０に示すルーチンでは、先ず、ＷＧＶ４４を開弁することによるノッキング回避制御の実行要否が判定される(ステップ４００)。ここでは、具体的には、上記ステップ１００と同様の処理が実行される。その結果、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御が必要ないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００７５】
一方、上記ステップ４００において、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御の実行が必要と判定された場合には、次のステップに移行し、目標ＷＧＶ開度が演算される（ステップ４０２）。次に、目標ＷＧＶ開度までの徐変時間が演算される（ステップ４０４）。次にＡ／Ｆのリッチ量が演算される（ステップ４０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ３０２〜３０６と同様の処理が実行される。
【００７６】
図１０に示すルーチンでは、次に、Ａ／Ｆリッチ量がリッチ側の失火限界を超えるか否かが判定される（ステップ４０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ４０６において算出されたＡ／Ｆのリッチ量が所定の失火限界を超えるか否かが判定される。その結果、Ａ／Ｆのリッチ量が失火限界を超えると判定された場合には、次のステップに移行し、ＶＶＴ３２の遅角量が演算される（ステップ４１０）。ここでは、具体的には、Ａ／Ｆのリッチ量が失火限界を超えないために必要なＶＶＴ３２の遅角量が演算される。
【００７７】
次に、ＶＶＴ３２の動作が実行される（ステップ４１２）。ここでは、具体的には、上記ステップ４０８において演算された遅角量に基づいてＶＶＴ３２が動作されて、吸気バルブ３０のバルブタイミング位相が遅角される。
【００７８】
上記ステップ４０８において、Ａ／Ｆのリッチ量が失火限界を超えないと判定された場合、または上記ステップ４１０の後には、ＷＧＶ４４が目標開度に徐変制御される（ステップ４１４）。また、上記ステップ４１４の処理と並行して、空燃比のリッチ制御が実行される（ステップ４１６）。ここでは、具体的には、上記ステップ３１０〜３１２と同様の処理が実行される。
【００７９】
以上説明した通り、本実施の形態のシステムによれば、ＷＧＶを用いたノッキング回避制御において、Ａ／Ｆのリッチ量が失火限界を超える場合に、吸気バルブ３０のバルブタイミング位相が遅角される。これにより、燃焼室１４内の実圧縮比を低下させることができるので、Ａ／Ｆのリッチ量を更に減量して失火の発生を効果的に抑制することができる。
【００８０】
ところで、上述した実施の形態４においては、燃焼室１４の実圧縮比を低下させるために、吸気バルブ３０のバルブタイミングを遅角することとしているが、実圧縮比を低下させる手段はこれに限られない。すなわち、吸気バルブ３０のバルブリフト量を可変に設定可能なシステムを用いて、吸気行程における吸気バルブ３０のバルブリフト量を小さくして吸気の充填効率を低下させることとしてもよい。
【００８１】
尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ４００の処理を実行することにより、前記第１の発明における「要求取得手段」が、上記ステップ４１４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「ウエストゲートバルブ制御手段」が、上記ステップ４１６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「リッチ制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００８２】
また、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ４１４の処理を実行することにより、前記第４の発明における「制限手段」が実現されている。
【００８３】
また、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ４１２の処理を実行することにより、前記第７の発明における「バルブタイミング制御手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００８４】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  吸気通路
１４  燃焼室
１６  エアクリーナ
２０  ターボ過給機
２０ａ  コンプレッサ
２０ｂ  タービン
２２  インタークーラ
２４  スロットルバルブ
２６  点火プラグ
２８  燃料噴射弁
３０  吸気バルブ
３２  可変動弁機構（ＶＶＴ）
３４  排気バルブ
３６  可変動弁機構（ＶＶＴ）
４０  排気通路
４２  排気バイパス通路
４４  ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）
４６  排気浄化触媒
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２  クランク角センサ
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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