(57)【要約】【課題】この発明は、過給域において要求トルクが低下した場合に、速やかに発生するトルクを低減す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。【解決手段】吸気通路に設けられた過給機のコンプレッサと、前記コンプレッサ下流の吸気通路に設けられたスロットルバルブと、前記スロットルバルブ下流の吸気通路と前記コンプレッサ上流の吸気通路とを接続するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉可能なバイパスバルブとを備える。前記スロットルバルブ下流の吸気圧が前記コンプレッサ上流の吸気圧よりも高い過給状態、かつ、要求トルクが所定値以下である場合に、前記バイパスバルブを所定期間開弁させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設けられた過給機のコンプレッサと、
前記コンプレッサ下流の吸気通路に設けられたスロットルバルブと、
前記スロットルバルブ下流の吸気通路と前記コンプレッサ上流の吸気通路とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉可能なバイパスバルブと、
前記スロットルバルブ下流の吸気圧が前記コンプレッサ上流の吸気圧よりも高い過給状態、かつ、要求トルクが所定値以下である場合に、前記バイパスバルブを所定期間開弁させるバイパスバルブ開弁制御手段と、
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】
前記内燃機関を制御する前記バイパスバルブ以外のアクチュエータと、
所定時間後に発生するトルクを前記要求トルクに近づける前記アクチュエータの制御目標値を算出するアクチュエータ制御目標値算出手段と、
前記アクチュエータの制御目標値に基づいて前記所定時間後の予想発生トルクを算出する予想発生トルク算出手段と、を更に備え、
前記所定値は、前記予想発生トルク算出手段により算出される予想発生トルクであること、
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】
前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気通路と、前記コンプレッサ上流の吸気通路とを接続して、前記コンプレッサを迂回するエアバイパス通路と、
前記エアバイパス通路を開閉可能なエアバイパスバルブと、
前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御が非実行中、かつ、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧が上限圧力以上である場合に、前記エアバイパスバルブを開弁させるエアバイパスバルブ開弁制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御が実行中、かつ、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧が前記上限圧力以上である場合に、前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御を強制的に中止して前記バイパスバルブを閉弁させる開弁制御中止手段、
を更に備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記上限圧力は短期上限圧力であり、
前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御が実行中、かつ、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧が前記短期上限圧力未満かつ前記短期上限圧力よりも低い長期上限圧力以上である場合に、前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御が完了して前記バイパスバルブが閉弁されるまで待つ開弁制御完了待ち手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項３又は４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
排気通路に設けられた前記過給機のタービンと、
前記タービン上流の排気通路と、前記タービン下流の排気通路とを接続して、前記タービンを迂回する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、
前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御を実行中に、前記ウェイストゲートバルブを開弁させるウェイストゲートバルブ開弁制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に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、特に、過給機付き内燃機関を制御するための制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されるように、過給機付き内燃機関が知られている。本公報には、機関の出力トルク要求値（要求トルク）に基づいて点火時期をＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）と遅角限界値との間に設定する制御装置が開示されている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４６９１７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０２６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
過給機付き内燃機関の場合、過給域（例えばサージタンク内の圧力が正圧）では、ノッキングを防ぐためにＭＢＴよりも遅角側で点火時期を制御している。このため、トルク低減要求時（例えば変速時）にさらに点火時期を遅角させようとしても、遅角限界までの余裕代が小さく、十分にトルクを下げられないおそれがある。特に、リーンバーンや筒内にＥＧＲガスを導入する運転中は、燃焼が安定する領域が狭いため、さらに遅角限界までの余裕代が小さい。
【０００５】
トルクを下げるためにスロットルバルブを閉じたり、吸排気バルブのバルブタイミングを変えたりして吸入空気量の低減を図ろうとしても、過給域ではスロットル下流のサージタンク内に大量の空気が存在する。そのため、短時間では充填効率が下がらず、速やかにトルクを下げることが困難である。その結果、要求トルクに対して発生するトルクが大きくなり、ドライバビリティを悪化させるおそれがある。
【０００６】
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、過給域において要求トルクが低下した場合に、速やかに発生するトルクを低減す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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
吸気通路に設けられた過給機のコンプレッサと、
前記コンプレッサ下流の吸気通路に設けられたスロットルバルブと、
前記スロットルバルブ下流の吸気通路と前記コンプレッサ上流の吸気通路とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉可能なバイパスバルブと、
前記スロットルバルブ下流の吸気圧が前記コンプレッサ上流の吸気圧よりも高い過給状態、かつ、要求トルクが所定値以下である場合に、前記バイパスバルブを所定期間開弁させるバイパスバルブ開弁制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関を制御する前記バイパスバルブ以外のアクチュエータと、
所定時間後に発生するトルクを前記要求トルクに近づける前記アクチュエータの制御目標値を算出するアクチュエータ制御目標値算出手段と、
前記アクチュエータの制御目標値に基づいて前記所定時間後の予想発生トルクを算出する予想発生トルク算出手段と、を更に備え、
前記所定値は、前記予想発生トルク算出手段により算出される予想発生トルクであること、を特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気通路と、前記コンプレッサ上流の吸気通路とを接続して、前記コンプレッサを迂回するエアバイパス通路と、
前記エアバイパス通路を開閉可能なエアバイパスバルブと、
前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御が非実行中、かつ、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧が上限圧力以上である場合に、前記エアバイパスバルブを開弁させるエアバイパスバルブ開弁制御手段と、を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御が実行中、かつ、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧が前記上限圧力以上である場合に、前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御を強制的に中止して前記バイパスバルブを閉弁させる開弁制御中止手段、を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第３又は４の発明において、
前記上限圧力は短期上限圧力であり、
前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御が実行中、かつ、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧が前記短期上限圧力未満かつ前記短期上限圧力よりも低い長期上限圧力以上である場合に、前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御が完了して前記バイパスバルブが閉弁されるまで待つ開弁制御完了待ち手段と、を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第３乃至第５の発明のいずれかにおいて、
排気通路に設けられた前記過給機のタービンと、
前記タービン上流の排気通路と、前記タービン下流の排気通路とを接続して、前記タービンを迂回する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、
前記バイパスバルブ開弁制御手段による開弁制御を実行中に、前記ウェイストゲートバルブを開弁させるウェイストゲートバルブ開弁制御手段と、を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、スロットルバルブ下流の吸気圧がコンプレッサ上流の吸気圧よりも高い過給状態において、要求トルクが所定値以下の場合にバイパスバルブが開弁される。これにより、バイパス通路を介して吸気通路の上流側に吸気が戻され（吸気の逆流）、スロットルバルブ下流の吸気圧を速やかに低下させることができる。このため、第１の発明によれば、過給域において要求トルクが低下した場合に、速やかに発生するトルクを低減することができる。
【００１４】
なお、第１の発明において「バイパスバルブを開弁させる」とは、バイパスバルブの開度を全開とすることのみならず、運転条件に応じて予め定められたバイパスバルブの制御目標値よりも大きくすることも意味する。
【００１５】
第２の発明によれば、バイパスバルブ以外のアクチュエータを操作しても所定時間後の予想発生トルクが要求トルクを上回る場合に、バイパスバルブが開弁される。このため、第２の発明によれば、過給域において要求トルクが予想発生トルクを上回る場合に、速やかに発生トルクを要求トルクに近づけることができる。
【００１６】
第３の発明によれば、バイパスバルブの開弁制御が非実行中、かつ、コンプレッサとスロットルバルブとの間の吸気圧が上限圧力以上の場合にエアバイパスバルブが開弁される。バイパスバルブの開弁制御中にエアバイパスバルブが開弁されれば、コンプレッサ上流の吸気圧が高まり、第１の発明による吸気の逆流が阻害され、更にはバイパス通路を介して吸気通路の下流側に吸気が流れ込み（吸気の順流）トルク上昇の可能性があるところ、第３の発明によれば、吸気の順流を抑制しつつコンプレッサの破損を抑制することができる。
【００１７】
なお、第３の発明において「エアバイパスバルブを開弁させる」とは、エアバイパスバルブの開度を全開とすることのみならず、運転条件に応じて予め定められたエアバイパスバルブの制御目標値よりも大きくすることも意味する。
【００１８】
第４の発明によれば、バイパスバルブの開弁制御が実行中であっても、コンプレッサとスロットルバルブとの間の吸気圧が上限圧力以上である場合には、強制的に開弁制御を中止しバイパスバルブを閉弁させる。バイパスバルブの開弁制御は非実行中となり、その後、第３の発明におけるエアバイパスバルブの開弁制御が実行され、第３の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
なお、第４の発明において「バイパスバルブを閉弁させて」とは、バイパスバルブの開度を全閉とすることのみならず、運転条件に応じて予め定められたバイパスバルブの制御目標値よりも小さくすることも意味する。
【００２０】
第５の発明によれば、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧が長期上限圧力以上であるが短期上限圧力に達していない場合には、バイパスバルブの開弁制御を優先し、その開弁制御が完了して前記バイパスバルブが閉弁されるまで待つ。このため、第５の発明によれば、第１の発明による吸気の逆流を促しつつ、コンプレッサの破損を抑制することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、バイパスバルブの開弁制御を実行中は、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧が上限圧力に達していない場合であっても、ウェイストゲートバルブを開弁させる。ウェイストゲートバルブを開弁させることで、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の吸気圧の上昇を抑制することができる。そのため、
エアバイパスバルブの開弁を遅らせる、または減らすことができる。その結果、第１の発明による吸気の逆流を好適に促すことができる。
【００２２】
なお、第６の発明において「ウェイストゲートバルブを開弁させる」とは、ウェイストゲートバルブの開度を全開とすることのみならず、運転条件に応じて予め定められたウェイストゲートバルブの制御目標値よりも大きくすることも意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるシステム構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１のシステムにおいてＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１における他のシステム構成を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるシステム構成を説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２のシステムにおいてＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３のシステムにおいてＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態４における他のシステム構成を説明するための模式図である。
【図８】本発明の実施の形態４のシステムにおいてＥＣＵ６０が実行する制御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】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。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。
【００２５】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための模式図である。図１に示すシステムは内燃機関（以下、単にエンジンとも記す。）１０を備えている。内燃機関１０は過給機付き内燃機関である。内燃機関１０は一般的に複数の気筒１２を有しているが、本発明において気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
【００２６】
気筒１２には、その内部を往復運動するピストン１４が設けられている。ピストン１４の往復運動は、クランク軸の回転運動に変換される。クランク軸の近傍には、クランク角や機関回転数を検出するためのクランク角センサ１６が設けられている。
【００２７】
内燃機関１０は、シリンダヘッドを備えている。シリンダヘッドの下面と気筒１２の内壁とピストン１４の冠面との間には、燃焼室１８が形成されている。シリンダヘッドには、燃焼室１８内に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁２０と、燃焼室１８内の混合気に点火するための点火プラグ２２が設けられている。
【００２８】
燃焼室１８には、吸気通路２４および排気通路２６が接続されている。吸気通路２４の入口付近には、エアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８の下流近傍には、吸気通路２４に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ３０が設けられている。
【００２９】
エアフローメータ３０の下流にはコンプレッサ３２ｂが設けられている。コンプレッサ３２ｂの下流には、インタークーラ３４が設けられている。インタークーラ３４の下流には、吸気通路２４を任意に開閉可能な電子制御式のスロットルバルブ３６が設けられている。スロットルバルブ３６の近傍にはスロットルバルブ３６の開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ３８が設けられている。
【００３０】
スロットルバルブ３６の下流にはサージタンク４０が設けられている。吸気通路２４の下流端には、燃焼室１８と吸気通路２４との間を開閉する吸気バルブ４２が設けられている。排気通路２６の上流端には、燃焼室１８と排気通路２６との間を開閉する排気バルブ４４が設けられている。
【００３１】
排気通路２６の排気バルブ４４下流には、タービン３２ａが設けられている。タービン３２ａの下流には、排気ガスを浄化する触媒４６が設けられている。触媒４６には、例えば三元触媒が用いられる。触媒４６の下流には消音器４８が設けられている。
【００３２】
本実施形態のシステムは、気筒１２から排気通路２６に排出される排気ガスのエネルギーによって過給を行う過給機３２を備えている。過給機３２は、排気ガスのエネルギーによって回転するタービン３２ａと、タービン３２ａに駆動されて回転するコンプレッサ３２ｂとを備えている。
【００３３】
エアクリーナ２８を通って吸入された空気は、過給機３２のコンプレッサ３２ｂで圧縮された後、インタークーラ３４で冷却される。冷却された空気は、スロットルバルブ３６を通過し、各気筒１２に分配されて流入する。
【００３４】
本実施形態のシステムには、その特徴的な構成として、スロットルバルブ３６下流の吸気通路２４とコンプレッサ３２ｂ上流の吸気通路２４とを接続するバイパス通路５０が設けられている。より具体的には、バイパス通路５０は、サージタンク４０と吸気バルブ４２との間の吸気通路２４と、エアフローメータ３０下流とコンプレッサ３２ｂ上流との間の吸気通路２４とを接続する。バイパス通路５０内には、バイパス通路５０を任意に開閉可能な電子制御式のバイパスバルブ５２が設けられている。
【００３５】
また、スロットルバルブ３６下流の吸気通路２４内には、吸気圧Ｐ３を検出するための圧力センサ５４が設けられている。コンプレッサ３２ｂ上流の吸気通路２４内には、吸気圧Ｐ１を検出するための圧力センサ５６が設けられている。
【００３６】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を更に備えている。ＥＣＵ６０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む記憶回路を備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ６０の入力部には、上述したクランク角センサ１６、エアフローメータ３０、スロットル開度センサ３８、圧力センサ５４、圧力センサ５６等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。
【００３７】
ＥＣＵ６０の出力部には、上述した燃料噴射弁２０、点火プラグ２２、スロットルバルブ３６、バイパスバルブ５２の他、吸気バルブ４２のバルブタイミングを変更することができる可変バルブタイミング装置（以下、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）と記す。）５８等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。
【００３８】
ＥＣＵ６０は、各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。機関パラメータと機関トルクとの関係は、内燃機関を試験運転してデータを収集し、そのデータを統計的に解析することでモデル化することができる。ＥＣＵ６０は、運転者のアクセル操作やトランスミッションの状態などに基づいてパワートレインマネージャ（図示省略）が決定する要求トルクを満たすような、スロットルバルブ３６の開度、点火プラグ２２による点火時期、ＶＶＴ５８によるバルブタイミング等のアクチュエータの制御目標値を、モデルを用いて算出し、その制御目標値に従って各種アクチュエータを制御する。ただし、モデルがカバーできる運転領域には制約がある。また、機関パラメータ数を増やすとＥＣＵ６０の負担が大きくなる。
【００３９】
ところで、コンプレッサ３２ｂにより圧送された空気が気筒１２に供給される過給域においては、サージタンク４０内は正圧となり、非過給域よりも多くの空気が充填されている。また、過給域においては、ノッキングを防ぐために点火時期をＭＢＴよりも遅角側に設定して運転している。そのため更に遅角させようとしても遅角限界までの余裕代が小さい。
【００４０】
過給域において、変速時など一時的に大幅に要求トルクを下げる場合（トルク低減要求時）、点火時期の遅角によってトルクを下げることが一般的である。しかしながら上述したように、過給域では遅角限界までの余裕代が小さいため大幅に遅角することはできない。また、スロットルバルブ３６を閉じたりＶＶＴ５８によりバルブタイミングを変更したりして吸入空気量の低減を図ろうとしても、過給域ではサージタンク４０内に多くの空気が存在するため、充填効率が短時間で下がらず、速やかにトルクを下げることは困難である。このように、スロットルバルブ開度、点火時期、バルブタイミングを最大限に制御しても、要求トルクを満たせない場合がある。そのため、ドライバビリティが悪化するおそれがある。
【００４１】
［実施の形態１における特徴的制御］
そこで、実施の形態１のシステムでは、スロットルバルブ３６下流の吸気圧Ｐ３がコンプレッサ３２ｂ上流の吸気圧Ｐ１よりも高い過給状態、かつ、要求トルクが所定値（予想発生トルク）以下である場合に、バイパスバルブ５２を開弁することとした。
【００４２】
（フローチャート）
図２は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。この制御ルーチンは繰り返し実行される。例えばサイクル毎に実行される。
【００４３】
図２に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、ＥＣＵ６０は、運転者のアクセル操作やトランスミッションの状態などに基づいてパワートレインマネージャが決定する要求トルクを取得する。
【００４４】
ＥＣＵ６０は、要求トルクを満たすようなスロットルバルブ３６の開度、点火プラグ２２による点火時期、ＶＶＴ５８によるバルブタイミング、バイパスバルブ５２の仮開度等の制御目標値を、モデルを用いて算出する（ステップＳ１１０）。併せて、ＥＣＵ６０は、各アクチュエータを制御目標値に従って制御を実行した場合の所定時間後の予想発生トルクを、モデルを用いて算出する（ステップＳ１２０）。
【００４５】
ＥＣＵ６０には、所定時間後に発生するトルクと各アクチュエータの制御目標値との関係を定めたモデルが記憶されている。このモデルを用いて、要求トルクを満たしうる各アクチュエータの制御目標値を算出する。アクチュエータの制御目標値であるスロットルバルブ３６の開度、点火プラグ２２による点火時期、ＶＶＴ５８によるバルブタイミング等は変数であり、バイパスバルブ５２の仮開度は、過給域において定数、例えば０（全閉）に設定されているものとする。
【００４６】
また、各アクチュエータには制御限界値が存在し、最大限（上限値／下限値）に制御しても要求トルクを満たし得ない場合には、要求トルクに最も近づくアクチュエータの制御限界値を制御目標値として算出する。例えば、過給域における変速時など要求トルクが大幅に下がる場合には、制御目標値は制御限界値（スロットルバルブ３６の開度は全閉、点火時期は遅角限界、バルブタイミングは最も充填効率が低い条件）に設定される場合がある。
【００４７】
ステップＳ１３０において、ＥＣＵ６０は、予想発生トルクが要求トルク以下であるか否かを判定する。予想発生トルクが要求トルクより大きい場合、つまり、ステップＳ１１０において算出された制御目標値が制御限界値であり、これに従って各アクチュエータを動作させても、発生トルクが要求トルクまで低下しないと予想される場合には、ステップＳ１４０の判定処理を実行する。
【００４８】
ステップＳ１４０において、ＥＣＵ６０は、吸気圧Ｐ３が吸気圧Ｐ１以下であるか否かを判定する。上述したように吸気圧Ｐ３は、スロットルバルブ３６下流の吸気通路２４内（例えばサージタンク４０内）の圧力であり、圧力センサ５４により検出される。吸気圧Ｐ１はコンプレッサ３２ｂ上流の吸気通路２４内の圧力であり、圧力センサ５６により検出される。サージタンク４０内が正圧となる過給域においては、吸気圧Ｐ３が吸気圧Ｐ１よりも高まる。
【００４９】
吸気圧Ｐ３が吸気圧Ｐ１よりも高い場合、ステップＳ１５０において、ＥＣＵ６０は、目標バイパスバルブ開度（バイパスバルブ５２の制御目標値）を一時的に全開に設定する。本ルーチンの処理後、ＥＣＵ６０は、各アクチュエータに制御目標値を含む制御信号を出力する。その後、他のルーチンにおいて、所定期間が経過した時点（例えば予想発生トルクが要求トルクまで下がった時点、または設定時間が経過した時点）でバイパスバルブ５２の制御目標値を、上述のモデルに基づいた通常設定に戻し、バイパスバルブ５２の全開制御は完了（終了）する。
【００５０】
また、上記ステップＳ１３０において、予想発生トルクが要求トルク以下であると判定される場合には、ステップＳ１６０において、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１１０において算出されたバイパスバルブ５２の仮開度を目標バイパスバルブ開度（制御目標値）として決定する。本ルーチンの処理後、ＥＣＵ６０は、各アクチュエータに制御目標値を含む制御信号を出力する。
【００５１】
上記ステップＳ１４０において、吸気圧Ｐ３が吸気圧Ｐ１以下であると判定された場合も同様にステップＳ１６０の処理を実行する。
【００５２】
以上説明したように、図２に示すルーチンによれば、過給域において変速時など大幅に要求トルクが低下し、モデルに基づく通常のアクチュエータ操作では要求トルクを達成することができない場合に、一時的にバイパスバルブ５２を全開にすることができる。過給域における吸気圧はＰ３＞Ｐ１であるため、バイパス通路５０を介して吸気通路２４下流側の空気が上流側に戻され（吸気の逆流）、サージタンク４０内の圧力を速やかに低下させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、過給域において要求トルクが大幅に低下する場合であっても、発生トルクを速やかに要求トルクに近づけることができる。
【００５３】
（変形例）
ところで、上述した実施の形態１のシステムは、図１に示す構成を有することとしているが、これに限定されるものではなく、例えば図３に示すように、排気通路２６を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２４に還流させるＥＧＲ装置を備える構成であってもよい。
図３は、本発明の実施の形態１における他のシステム構成を説明するための模式図である。図３の説明において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図３に示すシステムは、タービン３２ａ上流の排気通路２６とスロットルバルブ３６下流の吸気通路２４とを接続するＥＧＲ通路６２を備えている。ＥＧＲ通路６２にはＥＧＲクーラ６４が設けられている。ＥＧＲクーラ６４の下流には、ＥＧＲ通路６２を任意に開閉可能な電子制御式のＥＧＲバルブ６６が設けられている。ＥＧＲバルブ６６は、ＥＣＵ６０の出力部に接続されている。ＥＧＲ通路６２、ＥＧＲクーラ６４、ＥＧＲバルブ６６によりＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ装置が構成されている。
また、図３に示すシステムは、触媒４６下流の排気通路２６とコンプレッサ３２ｂ上流の吸気通路２４とを接続するＥＧＲ通路６８を備えている。ＥＧＲ通路６８にはＥＧＲクーラ７０が設けられている。ＥＧＲクーラ７０の下流には、ＥＧＲ通路６８を任意に開閉可能な電子制御式のＥＧＲバルブ７２が設けられている。ＥＧＲバルブ７２は、ＥＣＵ６０の出力部に接続されている。ＥＧＲ通路６８、ＥＧＲクーラ７０、ＥＧＲバルブ７２によりＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ装置が構成されている。
このように、本発明が適用されるシステムは、ＨＰＬ−ＥＧＲ、ＬＰＬ−ＥＧＲのいずれか一方又は両方のＥＧＲ装置を備えたシステムであってもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。ＥＧＲ装置によりＥＧＲガスを吸気通路に導入する運転では、燃焼が安定する領域が狭いため、点火時期の遅角限界までの余裕代が小さく、速やかなトルク低減が難しいところ、本発明による制御によれば、速やかにトルクを下げることが可能であり、特に効果的である。
【００５４】
また、上述した実施の形態１のシステムは、過給機付き内燃機関であるとしているが、これに限定されるものではない。過給機を備えたリーンバーンエンジンであってもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。過給域でのリーンバーン運転では、燃焼が安定する領域が狭いため、点火時期の遅角限界までの余裕代が小さく、速やかなトルク低減が難しいところ、本発明による制御によれば、速やかにトルクを下げることが可能であり、特に効果的である。
【００５５】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、吸気圧Ｐ３と吸気圧Ｐ１をそれぞれ圧力センサ５４と５６で検出することとしているが、これに限定されるものではない。モデルやマップを用いて、吸気圧Ｐ３と吸気圧Ｐ１の推定値を運転条件に基づいて算出することとしてもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００５６】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、ステップＳ１５０において、目標バイパスバルブ開度を全開にすることとしているが、これに限定されるものではない。目標バイパスバルブ開度を、ステップＳ１１０において算出したバイパスバルブ仮開度よりも大きな開度を設定してもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００５７】
本発明が適用されるエンジンは、上述の実施の形態のような筒内直噴エンジンには限定されない。ポート噴射式のエンジンにも本発明の適用は可能である。また、火花点火式のエンジンに限らず、圧縮自着火式のエンジンにも本発明を適用することができる。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００５８】
尚、上述した実施の形態１においては、過給機３２が前記第１の発明における「過給機」に、コンプレッサ３２ｂが前記第１の発明における「コンプレッサ」に、スロットルバルブ３６が前記第１の発明における「スロットルバルブ」に、バイパス通路５０が前記第１の発明における「バイパス通路」に、バイパスバルブ５２が前記第１の発明における「バイパスバルブ」にそれぞれ相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ６０が、上記ステップＳ１３０〜ステップＳ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「バイパスバルブ開弁制御手段」が実現されている。
更に、実施の形態１においては、上記ステップＳ１００において取得される要求トルクが前記第１の発明における「要求トルク」に、上記ステップＳ１２０において算出される予想発生トルクが前記第１の発明における「所定値」に、それぞれ対応している。
【００５９】
また、上述した実施の形態１においては、点火プラグ２２、スロットルバルブ３６、ＶＶＴ５８が前記第２の発明における「アクチュエータ」に相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ６０が、上記ステップＳ１１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「アクチュエータ制御目標値算出手段」が、上記ステップＳ１２０の処理を実行することにより前記第２の発明における「予想発生トルク算出手段」が、それぞれ実現されている。
【００６０】
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図４及び図５を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図４に示す構成において、ＥＣＵ６０に上述した図２のルーチンおよび後述する図５のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００６１】
図４に示すシステム構成は、エアバイパス通路７４とエアバイパスバルブ７６を備えることを除き、図１と同様の構成を有する。以下、図４において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
図４に示すシステムは、コンプレッサ３２ｂ下流かつスロットルバルブ３６上流の吸気通路２４と、コンプレッサ３２ｂ上流の吸気通路２４とを接続してコンプレッサ３２ｂを迂回するエアバイパス通路７４を備えている。エアバイパス通路７４内には、エアバイパス通路７４を任意に開閉可能な電子制御式のエアバイパスバルブ（以下、ＡＢＶと記す。）７６が設けられている。ＡＢＶ７６は、ＥＣＵ６０の出力部に接続されている。また、コンプレッサ３２ｂとスロットルバルブ３６との間の吸気通路２４内には、吸気圧Ｐ２を検出するための圧力センサ７８が設けられている。圧力センサ７８は、ＥＣＵ６０の入力部に接続されている。
【００６３】
［実施の形態２における特徴的制御］
実施の形態１（図２）で説明したように、過給域においてバイパスバルブ５２を開弁する制御を実行中（ステップＳ１５０）は、スロットルバルブ３６の開度は全閉又は全閉近傍の開度であるため、スロットルバルブ３６上流の吸気圧Ｐ２は高まりやすい。吸気圧Ｐ２が過度に上昇するとコンプレッサ３２ｂが故障するおそれがあるため、吸気圧Ｐ２が上限に達した場合にはＡＢＶ７６を開弁する必要がある。ＡＢＶ７６を開弁すれば、吸気圧Ｐ２が低減される替わりにコンプレッサ３２ｂ上流の吸気圧Ｐ１が高まることとなる。
【００６４】
実施の形態１のシステムでは、吸気圧Ｐ３と吸気圧Ｐ１と圧力差を利用して、空気を吸気通路２４の上流側に逆流させて、サージタンク４０内の圧力を低減させているところ、バイパスバルブ５２の開弁制御中にＡＢＶ７６を開弁すれば、吸気圧Ｐ１が高まり吸気圧Ｐ３との圧力差が小さくなり、場合によっては吸気圧Ｐ１が吸気圧Ｐ３よりも高まり、バイパス通路５０を介して吸気側の下流側に空気が流れ込んでしまう（吸気の順流）。その結果、実施の形態１におけるバイパスバルブ５２の開弁制御によるトルク低減効果が妨げられるだけでなく、逆にトルクが上がってしまうおそれがある。
【００６５】
そこで、実施の形態２のシステムでは、図２に示すルーチンのステップＳ１５０によるバイパスバルブ５２の全開制御（開弁制御）が実行中であっても、吸気圧Ｐ２が上限圧力以上である場合には、バイパスバルブ５２の全開制御の実行を直ちに中止して（非実行中として）バイパスバルブ５２を閉弁させてから、ＡＢＶ７６を開弁することとした。
【００６６】
（フローチャート）
図５は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。この制御ルーチンは繰り返し実行される。例えばサイクル毎に実行される。
【００６７】
図５に示すルーチンでは、まず、ステップＳ２００において、ＥＣＵ６０は、吸気圧Ｐ２が上限圧力以上であるか否かを判定する。上述したように吸気圧Ｐ２は、コンプレッサ３２ｂとスロットルバルブ３６との間の吸気通路２４内の圧力であり、圧力センサ７８により検出される。上限圧力は、コンプレッサ３２ｂ上流の吸気圧よりも高い値であり、内燃機関１０が許容する吸気通路２４内の圧力の上限であり、ＥＣＵ６０に予め記憶されている。ステップＳ２００の判定条件が成立しない場合、ＡＢＶ７６は閉弁された状態を維持する。
【００６８】
ステップＳ２００において、吸気圧Ｐ２が上限圧力以上であると判定された場合には、ステップＳ２１０において、ＥＣＵ６０は、図２に示すルーチンのステップＳ１５０によるバイパスバルブ５２の全開制御が実行中であるか否かを判定する。非実行中である場合には、ステップＳ２５０において、ＥＣＵ６０は、ＡＢＶ７６を開弁させる制御信号を出力する。
【００６９】
ステップＳ２１０において、バイパスバルブ５２の全開制御が実行中であると判定された場合には、ステップＳ２２０において、ＥＣＵ６０は、バイパスバルブ５２を閉弁させる制御信号を出力し、バイパスバルブ５２の全開制御を直ちに中止する。
【００７０】
ステップＳ２３０において、ＥＣＵ６０は、バイパスバルブ５２が閉弁したか否かを判定する。バイパスバルブ５２が未だ閉弁していない場合には、その間、ＡＢＶ７６の開放を禁止し（ステップＳ２４０）、次回のステップＳ２３０において判定条件が成立したか否かを再度判定する。
【００７１】
ステップＳ２３０において、バイパスバルブ５２が閉弁したと判定された場合には、ステップＳ２５０において、ＥＣＵ６０は、ＡＢＶ７６を開弁させる制御信号を出力する。
【００７２】
以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、バイパスバルブ５２を閉弁させた後にＡＢＶ７６を開弁させるため、上述した吸気の順流を抑制しつつコンプレッサの破損を抑制することができる。
【００７３】
（変形例）
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、吸気圧Ｐ２を圧力センサ７８で検出することとしているが、これに限定されるものではない。モデルやマップを用いて、吸気圧Ｐ２の推定値を運転条件に基づいて算出することとしてもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００７４】
尚、上述した実施の形態２においては、エアバイパス通路７４が前記第３の発明における「エアバイパス通路」に、ＡＢＶ７６が前記第３の発明における「エアバイパスバルブ」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ６０が、上記ステップＳ２００、Ｓ２１０、Ｓ２５０の処理を実行することにより前記第３の発明における「エアバイパスバルブ開弁制御手段」が、上記ステップＳ２２０、Ｓ２３０の処理を実行することにより前記第４の発明における「開弁制御中止手段」が、それぞれ実現されている。
【００７５】
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図４及び図６を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは上述した図４に示す構成において、ＥＣＵ６０に上述した図２のルーチンおよび後述する図６のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００７６】
［実施の形態３における特徴的制御］
実施の形態２のシステムでは、吸気圧Ｐ２が上限圧力に達した場合に、バイパスバルブ５２の全開制御（開弁制御）を直ちに中止してバイパスバルブ５２を閉弁後、ＡＢＶ７６を開弁することとしている。すなわち、バイパスバルブ５２の全開制御よりもＡＢＶ７６の開弁を優先している。しかしながら、バイパスバルブ５２の全開制御が必要な場合には、できる限り実行できることが望ましい。
【００７７】
然るに、システムへのダメージは、加わる圧力の大きさとその継続時間が影響する。実施の形態２で用いた上限圧力は、長期上限圧力と、長期上限圧力よりも高圧かつ継続時間が短い短期上限圧力とに分けられる。実施の形態３のシステムでは、短期上限圧力を、ＡＢＶ７６の開弁による吸気圧Ｐ１の圧力上昇が吸気圧Ｐ３を超えないように設定する。そして、吸気圧Ｐ２が、長期上限圧力以上かつ短期上限圧力未満の場合には、バイパスバルブ５２の全開制御が完了（終了）してバイパスバルブ５２が閉弁されるまで待って、ＡＢＶ７６を開弁することとする。
【００７８】
（フローチャート）
図６は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。この制御ルーチンは繰り返し実行される。例えばサイクル毎に実行される。
【００７９】
図６に示すルーチンでは、まず、ステップＳ３００において、ＥＣＵ６０は、吸気圧Ｐ２が長期上限圧力以上であるか否かを判定する。上述したように吸気圧Ｐ２は、コンプレッサ３２ｂとスロットルバルブ３６との間の吸気通路２４内の圧力であり、圧力センサ７８により検出される。ステップＳ３００の判定条件が成立しない場合、ＡＢＶ７６は閉弁された状態を維持する。
【００８０】
ステップＳ３００において、吸気圧Ｐ２が長期上限圧力以上であると判定された場合には、ステップＳ３１０において、ＥＣＵ６０は、図２に示すルーチンのステップＳ１５０によるバイパスバルブ５２の全開制御が実行中であるか否かを判定する。非実行中である場合には、ステップＳ３６０において、ＥＣＵ６０は、ＡＢＶ７６を開弁させる制御信号を出力する。
【００８１】
ステップＳ３１０において、バイパスバルブ５２の全開制御が実行中であると判定された場合には、ステップＳ３２０において、ＥＣＵ６０は、吸気圧Ｐ２が短期上限圧力未満であるか否かを判定する。短期上限圧力は、例えば、ＡＢＶ７６の開弁による吸気圧Ｐ１の圧力上昇が吸気圧Ｐ３を超えない値に設定される。吸気圧Ｐ２が短期上限圧力未満である場合には、ステップＳ３４０において、ＥＣＵ６０は、バイパスバルブ５２の全開制御が完了し、バイパスバルブ５２が閉弁するまで待った後、ステップＳ３６０において、ＡＢＶ７６を開弁させる制御信号を出力する。
【００８２】
一方、ステップＳ３２０において、吸気圧Ｐ２が短期上限圧力以上であると判定された場合には、ステップＳ３３０において、ＥＣＵ６０は、バイパスバルブ５２を閉弁させる制御信号を出力し、バイパスバルブ５２の全開制御を直ちに中止する。
【００８３】
ステップＳ３４０において、ＥＣＵ６０は、バイパスバルブ５２が閉弁したか否かを判定する。バイパスバルブ５２が未だ閉弁していない場合には、その間、ＡＢＶ７６の開放を禁止し（ステップＳ３５０）、次回のステップＳ３４０において判定条件が成立したか否かを再度判定する。
【００８４】
ステップＳ３４０において、バイパスバルブ５２が閉弁したと判定された場合には、ステップＳ３６０において、ＥＣＵ６０は、ＡＢＶ７６を開弁させる制御信号を出力する。
【００８５】
以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、吸気圧Ｐ２が長期上限圧力以上であるが短期上限圧力に達していない場合には、バイパスバルブ５２の全開制御を優先し、その開弁制御が完了してバイパスバルブ５２が閉弁されるまで待つ。一方、短期上限圧力に達した場合には、バイパスバルブの全開制御を直ちに中止して、バイパスバルブ５２が閉弁し、ＡＢＶ７２を開弁する。このように、本実施形態のシステムによれば、吸気の逆流を促しつつ、コンプレッサの破損を抑制することができる。
【００８６】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、上記ステップＳ３００、Ｓ３１０、Ｓ３２０、Ｓ３４０、Ｓ３６０の処理を実行することにより前記第５の発明における「開弁制御完了待ち手段」が実現されている。
【００８７】
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図７及び図８を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図７に示す構成において、ＥＣＵ６０に上述した図２、図５（又は図６）のルーチンおよび後述する図８のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００８８】
図７に示すシステム構成は、排気バイパス通路８０とウェイストゲートバルブ８２を備えることを除き、図４と同様の構成を有する。以下、図７において、図４に示す構成と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８９】
図７に示すシステムは、タービン３２ａ上流の排気通路２６と、タービン３２ａ下流の排気通路２６とを接続してタービン３２ａを迂回する排気バイパス通路８０を備えている。排気バイパス通路８０内には、排気バイパス通路８０を任意に開閉可能な電子制御式のウェイストゲートバルブ（以下、ＷＧＶと記す。）８２が設けられている。ＷＧＶ８２は、ＥＣＵ６０の出力部に接続されている。
【００９０】
［実施の形態４における特徴的制御］
実施の形態２において説明したように、バイパスバルブ５２の全開制御を実行中は、過給域かつスロットルバルブ３６が閉弁した状態であり、吸気圧Ｐ２が上昇しやすい。そこで、実施の形態４のシステムでは、バイパスバルブ５２の全開制御を実行中は、吸気圧Ｐ２が上限圧力に達していない場合であっても、ＷＧＶ８２を開弁することとした。
【００９１】
（フローチャート）
図８は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。この制御ルーチンは繰り返し実行される。例えばサイクル毎に実行される。
【００９２】
図８に示すルーチンでは、まず、ステップＳ４００において、ＥＣＵ６０は、図２に示すルーチンのステップＳ１５０によるバイパスバルブ５２の全開制御が実行中であるか否かを判定する。非実行中である場合には、ステップＳ４１０において、ＥＣＵ６０は、ＷＧＶ８２の開度を通常制御する。通常制御では、予めＥＣＵに記憶されたモデルやマップに従って運転条件に応じたＷＧＶ８２の開度が設定される。
【００９３】
一方、ステップＳ４００において、バイパスバルブ５２の全開制御が実行中であると判定された場合には、ステップＳ４２０においてＷＧＶ８２の開度を全開に固定する。なお、ＷＧＶ８２の開度は全開に限定されるものではなく、上述した通常制御における開度よりも大きく設定することとしてもよい。
【００９４】
以上説明したように、図８に示すルーチンによれば、バイパスバルブ５２の全開制御を実行中は、吸気圧Ｐ２が上限圧力に達していない場合であっても、ＷＧＶ８２を開弁させる。ＷＧＶ８２を開弁させることで、吸気圧Ｐ２の上昇を抑制することができる。そのため、ＡＢＶ７６の開弁を遅らせる、または減らすことができる。その結果、バイパスバルブ５２の全開制御をより緩和された条件で実行することができる。
【００９５】
尚、上述した実施の形態４においては、タービン３２ａが前記第６の発明における「タービン」に、排気バイパス通路８０が前記第６の発明における「排気バイパス通路」に、ＷＧＶ８２が前記第６の発明における「ウェイストゲートバルブ」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ６０が、上記ステップＳ４００、Ｓ４２０の処理を実行することにより前記第６の発明における「ウェイストゲートバルブ開弁制御手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００９６】
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  吸気圧
１０  内燃機関
１２  気筒
１４  ピストン
１６  クランク角センサ
１８  燃焼室
２０  燃料噴射弁
２２  点火プラグ
２４  吸気通路
２６  排気通路
２８  エアクリーナ
３０  エアフローメータ
３２  過給機
３２ａ  タービン
３２ｂ  コンプレッサ
３４  インタークーラ
３６  スロットルバルブ
３８  スロットル開度センサ
４０  サージタンク
４２  吸気バルブ
４４  排気バルブ
４６  触媒
４８  消音器
５０  バイパス通路
５２  バイパスバルブ
５４、５６、７８  圧力センサ
５８  ＶＶＴ
６０  ＥＣＵ
６２、６８  ＥＧＲ通路
６４、７０  ＥＧＲクーラ
６６、７２  ＥＧＲバルブ
７４  エアバイパス通路
７６  エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）
８０  排気バイパス通路
８２  ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
【図１】
2014190264.tif 000003
【図２】
2014190264.tif 000004
【図３】
2014190264.tif 000005
【図４】
2014190264.tif 000006
【図５】
2014190264.tif 000007
【図６】
2014190264.tif 000008
【図７】
2014190264.tif 000009
【図８】
2014190264.tif 000010