(57)【要約】吸気通路及び排気通路に介装されていて排気によって駆動されるターボチャージャと、前記排気通路における排気の通流状態を調整するように設けられた排気通流状態調整部と、を備えた過給システムを制御する、過給システム制御装置であって、排気圧を取得する排気圧取得部と、前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて当該排気圧の変動を抑制するように前記排気通流状態調整部の動作を制御する制御部と、を備える。
2010131370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に介装されていて排気によって回転駆動される第一タービンと、吸気通路に介装されていて前記第一タービンの回転によって回転駆動されることで給気を加圧する第一コンプレッサと、を備えた第一ターボチャージャと、
前記排気通路に介装されていて排気によって回転駆動される第二タービンと、前記吸気通路に介装されていて前記第二タービンの回転に伴って回転駆動されることで給気を加圧する第二コンプレッサと、を備えた第二ターボチャージャと、
前記排気通路における排気の通流状態を調整するように設けられた、排気通流状態調整部と、
を備えた多段過給システムを制御する、過給システム制御装置であって、
排気圧を取得する、排気圧取得部と、
前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて、当該排気圧の変動を抑制するように前記排気通流状態調整部の動作を制御する、制御部と、
を備えたことを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の過給システム制御装置であって、
前記第二タービンは、前記第一タービンよりも排気通流方向における下流側に設けられ、
前記第二コンプレッサは、前記第一コンプレッサよりも給気通流方向における上流側に設けられたことを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項又は第２項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部の状態を所定状態に保持することで、排気圧の変動を抑制することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項４】
請求の範囲第１項又は第２項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて前記排気通流状態調整部の動作速度を調整することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項又は第２項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部のフィードバック制御におけるゲインを調整することで、排気圧の変動を抑制することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項６】
請求の範囲第１項又は第２項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動状態に応じて前記排気通流状態調整部の動作を制御することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項７】
請求の範囲第６項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動を打ち消すように前記排気通流状態調整部の動作を制御することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部が排気圧の変動を打ち消すように動作する際の、当該排気圧の変動の周波数帯域を学習することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項９】
吸気通路及び排気通路に介装されていて排気によって駆動されるターボチャージャと、前記排気通路における排気の通流状態を調整するように設けられた排気通流状態調整部と、を備えた過給システムを制御する、過給システム制御装置であって、
排気圧を取得する、排気圧取得部と、
前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて、当該排気圧の変動を抑制するように前記排気通流状態調整部の動作を制御する、制御部と、
を備えたことを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１０】
請求の範囲第９項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部の状態を所定状態に保持することで、排気圧の変動を抑制することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１１】
請求の範囲第９項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて前記排気通流状態調整部の動作速度を調整することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１２】
請求の範囲第９項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部のフィードバック制御におけるゲインを調整することで、排気圧の変動を抑制することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１３】
請求の範囲第９項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動状態に応じて前記排気通流状態調整部の動作を制御することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１４】
請求の範囲第１３項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動を打ち消すように前記排気通流状態調整部の動作を制御することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１４項に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部が排気圧の変動を打ち消すように動作する際の、当該排気圧の変動の周波数帯域を学習することを特徴とする、過給システム制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給システム制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、特開平７−４２５２号公報、特開平８−４５４３号公報、特開２００２−２７６３８２号公報、特開２００７−２２４８５７号公報、特開２００９−２２７８号公報、特開２００９−２４６１９号公報、特開２００９−６２８５１号公報、等に開示されたものが知られている。これらの装置は、機関運転状態に応じて排気通流状態を調整することで、過給状態を制御するようになっている。
【発明の開示】
【０００３】
この種の装置において、過給状態制御に伴い、排気圧に大きな変動（ハンチング）が生じることがあり得る。かかる排気圧の大きな変動は、出力トルクやＥＧＲ率の大きな変動を引き起こす。出力トルクが大きく変動することで、ドライバビリティが悪化する。また、ＥＧＲ率が大きく変動することで、エミッションが悪化し得る。
本発明は、かかる課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、過給状態制御に伴う排気圧の大きな変動（ハンチング）を可及的に抑制することにある。
本発明の適用対象である過給システムは、ターボチャージャと、排気通流状態調整部と、を備えている。
前記ターボチャージャは、吸気通路及び排気通路に介装されていて、排気によって駆動されるように構成されている。例えば、前記過給システムは、多段過給システムとして構成され得る。すなわち、前記過給システムは、第一ターボチャージャと第二ターボチャージャとを備え得る。
前記第一ターボチャージャは、第一タービンと第一コンプレッサとを備えている。前記第一タービンは、前記排気通路に介装されている。この第一タービンは、排気によって回転駆動されるように構成されている。前記第一コンプレッサは、前記吸気通路に介装されていて、前記第一タービンの回転によって回転駆動されることで給気を加圧するように構成されている。
前記第二ターボチャージャは、第二タービンと第二コンプレッサとを備えている。前記第二タービンは、前記排気通路に介装されている。この第二タービンは、排気によって回転駆動されるように構成されている。前記第二コンプレッサは、前記吸気通路に介装されていて、前記第二タービンの回転に伴って回転駆動されることで給気を加圧するように構成されている。
前記多段過給システムにおいて、前記第一ターボチャージャと前記第二ターボチャージャとは、直列に配置され得る。すなわち、前記第二タービンが前記第一タービンよりも排気通流方向における下流側に設けられ且つ前記第二コンプレッサが前記第一コンプレッサよりも給気通流方向における上流側に設けられ得る。
前記排気通流状態調整部は、前記排気通路における排気の通流状態を調整するように設けられている。具体的には、例えば、前記排気通流状態調整部は、前記第一タービン及び／又は前記第二タービンに対する排気の供給状態を調整するように構成され得る。
本発明の過給システム制御装置は、上述のような構成を備えた前記過給システムを制御するものであって、排気圧取得部と、制御部と、を備えている。前記排気圧取得部は、排気圧を取得するようになっている。前記排気圧取得部は、前記ターボチャージャ（前記第一タービン及び前記第二タービン）よりも排気通流方向における上流側の排気圧を取得するように設けられ得る。前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて、当該排気圧の変動を抑制すべく前記排気通流状態調整部の動作を制御するようになっている。
例えば、前記制御部は、前記排気通流状態調整部の状態を所定状態に保持することで、排気圧の変動を抑制し得る。
あるいは、前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて前記排気通流状態調整部の動作速度を調整することで、排気圧の変動を抑制し得る。
あるいは、前記制御部は、前記排気通流状態調整部のフィードバック制御におけるゲインを調整することで、排気圧の変動を抑制し得る。
あるいは、前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動状態に応じて前記排気通流状態調整部の動作を制御することで、排気圧の変動を抑制し得る。具体的には、前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動を打ち消すように前記排気通流状態調整部の動作を制御し得る。このとき、前記制御部は、前記排気通流状態調整部が排気圧の変動を打ち消すように動作する際の、当該排気圧の変動の周波数帯域を学習し得る。
かかる構成を備えた本発明の過給システム制御装置においては、前記排気圧取得部により、排気圧が取得される。この取得された排気圧（あるいはその変動状態）に応じて、前記制御部により、当該排気圧の変動を抑制するように、前記排気通流状態調整部の動作が制御される。よって、本発明によれば、過給状態制御に伴う排気圧の大きな変動（ハンチング）が、可及的に抑制され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の一実施形態が適用された内燃機関システムの全体構成を示す概略図である。
図２は、図１に示されている制御装置によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第一の具体例を示すフローチャートである。
図３は、図１に示されている制御装置によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第二の具体例を示すフローチャートである。
図４は、図１に示されている制御装置によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第三の具体例を示すフローチャートである。
図５は、図１に示されている制御装置によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第四の具体例を示すフローチャートである。
図６は、図１に示されている制御装置によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第五の具体例を示すフローチャートである。
図７は、図１に示されている制御装置によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第六の具体例を示すフローチャートである。
図８は、図１に示されている内燃機関システムの一変形例の全体構成を示す概略図である。
図９は、図１に示されている内燃機関システムの他の変形例の全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。
よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
＜構成＞
図１は、本発明の一実施形態が適用された内燃機関システムＥＳの全体構成を示す概略図である。なお、図１において、インタークーラ等の補機類で、本発明の主要部と関係がないものは、適宜図示が省略されているものとする。
＜＜全体構成の概要＞＞
図１を参照すると、本発明の過給システム（多段過給システム）としての内燃機関システムＥＳは、内燃機関１と、吸気通路２と、排気通路３と、高圧ターボチャージャ４（高圧タービン４ａ及び高圧コンプレッサ４ｂを含む）と、低圧ターボチャージャ５（低圧タービン５ａ及び低圧コンプレッサ５ｂを含む）と、ＥＧＲシステム６と、制御装置７と、を備えている。
吸気通路２及び排気通路３は、内燃機関１に接続されている。高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５は、吸気通路２及び排気通路３に介装されている。高圧ターボチャージャ４は、排気通路３を通流する排気によって高圧タービン４ａが駆動されることで高圧コンプレッサ４ｂにて給気を加圧するように構成されている。同様に、低圧ターボチャージャ５は、排気通路３を通流する排気によって低圧タービン５ａが駆動されることで低圧コンプレッサ５ｂにて給気を加圧するように構成されている。
本実施形態においては、高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５は、直列に配列されている。すなわち、高圧タービン４ａは、低圧タービン５ａよりも排気通流方向における上流側に配置されている。また、高圧コンプレッサ４ｂは、低圧コンプレッサ５ｂよりも吸気通流方向における下流側に配置されている。
本発明の過給システム制御装置の一実施形態である、制御装置７は、内燃機関１、吸気通路２、排気通路３、高圧ターボチャージャ４、低圧ターボチャージャ５、及びＥＧＲシステム６の各部の動作を制御するようになっている。以下、本実施形態に係る内燃機関システムＥＳの各部の構成について、より詳細に説明する。
＜＜各部の構成＞＞
本実施形態においては、内燃機関１には、複数（４つ）の気筒１１が、直列に配列形成されている。また、この内燃機関１には、各気筒１１内に燃料を供給するためのインジェクタ１２が、各気筒１１に対応してそれぞれ設けられている。
吸気通路２及び排気通路３は、二段過給モードと単段過給モードとの間で過給モードを切り換え可能に構成されている。ここで、二段過給モードは、排気が高圧タービン４ａを経て低圧タービン５ａに供給されることで低圧コンプレッサ５ｂ及び高圧コンプレッサ４ｂにより過給される過給モードである。これに対し、単段過給モードは、排気が高圧タービン４ａをバイパスして低圧タービン５ａに供給されることで主として低圧コンプレッサ５ｂにより過給される過給モードである。
具体的には、本実施形態の吸気通路２は、吸気マニホールド２１と、主吸気通路２２と、吸気バイパス通路２３と、吸気切換弁２４と、を備えている。主吸気通路２２は、吸気マニホールド２１と、高圧コンプレッサ４ｂと、低圧コンプレッサ５ｂと、を直列的に接続するように設けられている。
吸気バイパス通路２３は、主吸気通路２２における高圧コンプレッサ４ｂと低圧コンプレッサ５ｂとの間の位置と、高圧コンプレッサ４ｂよりも下流側の位置と、を接続することで、低圧コンプレッサ５ｂを経た吸気が高圧コンプレッサ４ｂをバイパスして吸気マニホールド２１に向かうように設けられている。この吸気バイパス通路２３には、吸気切換弁２４が介装されている。この吸気切換弁２４は、その開度に応じて、吸気バイパス通路２３における流路断面積を調整するようになっている。
本実施形態の排気通路３は、排気マニホールド３１と、主排気通路３２と、高圧側排気バイパス通路３３と、低圧側排気バイパス通路３４と、を備えている。主排気通路３２は、排気マニホールド３１と、高圧タービン４ａと、低圧タービン５ａと、を直列的に接続するように設けられている。
高圧側排気バイパス通路３３は、高圧タービン４ａをバイパスして排気マニホールド３１と低圧タービン５ａとを接続するように設けられている。
具体的には、高圧側排気バイパス通路３３は、主排気通路３２における高圧タービン４ａと低圧タービン５ａとの間の位置と、排気マニホールド３１と、を接続するように設けられている。すなわち、高圧側排気バイパス通路３３は、高圧ターボチャージャ４をバイパスして低圧ターボチャージャ５に排気を供給し得るようになっている。
低圧側排気バイパス通路３４は、低圧タービン５ａをバイパスするように設けられている。具体的には、低圧側排気バイパス通路３４は、主排気通路３２における、高圧タービン４ａと低圧タービン５ａとの間の位置と、低圧タービン５ａよりも下流側の位置と、を接続するように設けられている。
高圧側排気バイパス通路３３には、排気制御弁３５が介装されている。排気制御弁３５は、その開度に応じて、高圧側排気バイパス通路３３における流路断面積を調整するようになっている。すなわち、この排気制御弁３５は、その開度に応じて高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５に対する排気の供給状態を調整することで、過給モードを切り換える（過給状態を調整する）ようになっている。
低圧側排気バイパス通路３４には、低圧タービンバイパス弁３６が介装されている。この低圧タービンバイパス弁３６は、その開度に応じて低圧側排気バイパス通路３４における流路断面積を調整することで、高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５に対する排気の供給状態を制御するようになっている。すなわち、この低圧タービンバイパス弁３６は、その開度に応じて、低圧ターボチャージャ５をバイパスする排気の流量を調整するようになっている。
主排気通路３２には、排気浄化触媒３７が介装されている。排気浄化触媒３７は、低圧側排気バイパス通路３４の排気通流方向における下流側の端部と主排気通路３２とが合流する位置、及び、低圧タービン５ａよりも、排気通流方向における下流側に設けられている。
主排気通路３２には、排気絞り弁３８が介装されている。排気絞り弁３８は、低圧側排気バイパス通路３４の排気通流方向における下流側の端部と主排気通路３２とが合流する位置と、排気浄化触媒３７と、の間の位置に設けられている。この排気絞り弁３８は、バタフライ式弁であって、主排気通路３２における流路断面積を変更可能に構成されている。
本実施形態においては、高圧ターボチャージャ４は、いわゆる可変容量ターボチャージャとして構成されている。すなわち、高圧ターボチャージャ４は、排気によって回転駆動される高圧タービン４ａと、この高圧タービン４ａの回転によって回転駆動されることで給気を加圧する高圧コンプレッサ４ｂと、に加えて、可変ベーンノズル４１を備えている。可変ベーンノズル４１は、高圧ターボチャージャ４における高圧タービン４ａの排気入口に設けられていて、その開度に応じて、高圧タービン４ａにおけるＡ／Ｒ比を変更可能に構成されている。
低圧ターボチャージャ５は、高圧タービン４ａよりも排気通流方向における下流側にて通流する排気によって回転駆動される低圧タービン５ａと、かかる低圧タービン５ａの回転によって回転駆動されることで高圧コンプレッサ４ｂよりも給気通流方向における上流側にて給気を加圧する低圧コンプレッサ５ｂと、を備えている。
ＥＧＲシステム６は、外部ＥＧＲ通路６１とＥＧＲ弁６２とを備えている。外部ＥＧＲ通路６１は、吸気マニホールド２１と排気マニホールド３１とを接続するように設けられている。ＥＧＲ弁６２は、外部ＥＧＲ通路６１に介装されている。このＥＧＲ弁６２は、その開度に応じて、吸気に対する排気再循環状態（すなわちＥＧＲ率）を調整するようになっている。
＜＜＜制御装置＞＞＞
制御装置７は、本発明の排気圧取得部及び制御部を構成する、電子コントロールユニット７０（以下、「ＥＣＵ７０」と略称する。）を備えている。
ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７０ａと、ＲＯＭ７０ｂと、ＲＡＭ７０ｃと、バックアップＲＡＭ７０ｄと、インターフェース７０ｅと、双方向バス７０ｆと、を備えている。ＣＰＵ７０ａ、ＲＯＭ７０ｂ、ＲＡＭ７０ｃ、バックアップＲＡＭ７０ｄ、及びインターフェース７０ｅは、双方向バス７０ｆによって互いに接続されている。
ＣＰＵ７０ａは、内燃機関システムＥＳにおける各部の動作を制御するためのルーチン（プログラム）を実行するように構成されている。ＲＯＭ７０ｂには、ＣＰＵ７０ａが実行するルーチン、及びこのルーチン実行の際に参照されるマップ等（マップの他、テーブルや関係式等を含む。以下同様。）やパラメータその他のデータが、予め格納されている。
ＲＡＭ７０ｃは、ＣＰＵ７０ａがルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ７０ｄは、電源が投入された状態でＣＰＵ７０ａがルーチンを実行する際にデータを適宜格納するとともに、この格納されたデータを電源遮断後も保持するように構成されている。
インターフェース７０ｅは、後述の各種センサと電気的に接続されていて、これらのセンサからの検出信号をＣＰＵ７０ａに伝達するように構成されている。また、インターフェース７０ｅは、インジェクタ１２、吸気切換弁２４、排気制御弁３５、低圧タービンバイパス弁３６、排気絞り弁３８、可変ベーンノズル４１、ＥＧＲ弁６２、等の動作部と電気的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための動作信号をＣＰＵ７０ａからこれらの動作部に伝達し得るように構成されている。
すなわち、ＥＣＵ７０は、各種のセンサの出力信号に基づいて内燃機関１の運転状態を取得し、この運転状態に基づいて上述の動作部の動作状態を制御することで、燃料噴射量、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、過給圧、過給モード、等を制御するように構成されている。
アクセル開度センサ７１は、運転者によって操作されるアクセルペダル７１ａの操作量を表す信号（アクセルペダル操作量Ａｃｃｐ）を出力するようになっている。クランクポジションセンサ７２は、内燃機関１の内部に設けられた図示しないクランクシャフトの回転角度に応じた波形の信号を出力することでＣＰＵ７０ａによって機関回転数Ｎｅが取得されるように、内燃機関１に装着されている。
吸入空気の単位時間あたりの質量流量（吸入空気流量Ｇａ）に応じた出力を発生するエアフローメータ７３は、吸気通路２における低圧タービン５ａよりも上流側に設けられている。吸気圧すなわち過給圧を検出するための過給圧センサ７４は、吸気マニホールド２１に装着されている。排気圧を検出するための排気圧センサ７５は、排気マニホールド３１に装着されている。
＜動作＞
次に、上述の構成を備えた本実施形態の制御装置７の動作の具体例について説明する。図２ないし図７は、図１に示されている制御装置７（ＥＣＵ７０すなわちＣＰＵ７０ａ）によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の具体例を示すフローチャートである。なお、図中、「ステップ」は“Ｓ”と略称され、「ＥＣＶ」は排気制御弁３５を示すものとする。
各具体例の処理によれば、排気圧Ｐ４の大きな振動（変動）が抑制されることで、内燃機関の出力トルクやＥＧＲ率の変動が抑制される。したがって、各具体例によれば、過給状態制御に伴うドライバビリティやエミッションの悪化が、可及的に抑制される。
＜＜第一の具体例＞＞
図２は、図１に示されている制御装置７によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第一の具体例を示すフローチャートである。本具体例の処理は、所定のタイミング毎に（例えば所定時間おきに）繰り返し行われる。
本具体例においては、まず、ステップ２１０にて、排気制御弁３５の動作領域（排気制御弁３５の動作による排気圧制御領域）であるか否かが判定される。排気制御弁３５の動作領域でない場合（ステップ２１０＝Ｎｏ）、本具体例の処理が終了する。一方、排気制御弁３５の動作領域である場合（ステップ２１０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ２２０以降に進行する。
ステップ２２０においては、排気圧Ｐ４の振動状態が、排気圧センサ７５の出力に基づいて取得される。次に、ステップ２３０にて、排気圧Ｐ４に大きな振動が発生しているか否かが判定される。かかる判定は、排気圧Ｐ４の振動の振幅及び周波数が所定の閾値以上であるか否かに基づいて行われる。排気圧Ｐ４に大きな振動が発生していない場合（ステップ２３０＝Ｎｏ）、本具体例の処理が終了する。
これに対し、排気圧Ｐ４に大きな振動が発生している場合（ステップ２３０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ２４０以降に進行する。ステップ２４０においては、過給圧Ｐｉｍに応じてフィードバック制御されていた排気制御弁３５の開度が、一定に保持される。次に、処理がステップ２５０に進行し、上述のステップ２２０と同様に、排気圧Ｐ４の振動状態が取得される。続いて、処理がステップ２６０に進行し、排気圧Ｐ４の振動が収束したか否かが判定される。かかる判定の内容も、ステップ２３０と同様である。
排気圧Ｐ４の振動が収束するまでは（ステップ２６０＝Ｎｏ）、ステップ２５０及び２６０の処理が繰り返されることで、排気制御弁３５の開度が一定に保持される。排気圧Ｐ４の振動が収束すると（ステップ２６０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ２７０に進行し、排気制御弁３５の開度保持が解除される。
このとき、排気制御弁３５の開度のフィードバック制御における目標開度と現在の開度との偏差が小さい場合は、排気制御弁３５の開度のフィードバック制御が直ちに再開される。
これに対し、上述の偏差が大きい場合、排気制御弁３５の開度のフィードバック制御が直ちに再開されると、排気制御弁３５の開度の急変により、かえって排気圧Ｐ４の大きな振動が再発し得ることとなる。よって、この場合、現在の開度から目標開度に向かって開度が徐々に変化するように、排気制御弁３５の開度が制御される。
＜＜第二の具体例＞＞
図３は、図１に示されている制御装置７によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第二の具体例を示すフローチャートである。本具体例の処理も、所定のタイミング毎に（例えば所定時間おきに）繰り返し行われる。
本具体例におけるステップ３１０ないし３３０の処理は、上述の第一の具体例におけるステップ２１０ないし２３０と同様である。よって、排気圧Ｐ４に大きな振動が発生していない場合（ステップ３３０＝Ｎｏ）、本具体例の処理が終了する。一方、排気圧Ｐ４に大きな振動が発生している場合（ステップ３３０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ３４０以降に進行する。
ステップ３４０においては、過給圧Ｐｉｍに応じた排気制御弁３５の開度のフィードバック制御におけるゲインが調整（所定幅低下）される。次に、処理がステップ３５０に進行して排気圧Ｐ４の振動状態が取得され、続くステップ３６０にて、排気圧Ｐ４の振動が収束したか否かが判定される。
排気圧Ｐ４の振動が収束するまでは（ステップ２６０＝Ｎｏ）、処理がステップ３４０に戻り、ステップ３４０ないし３６０の処理が繰り返されることで、フィードバックゲインが調整（所定幅ずつ低下）される。排気圧Ｐ４の振動が収束すると（ステップ３６０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ３７０に進行し、フィードバックゲインの低下が解除される。このとき、排気制御弁３５の開度の急変による排気圧Ｐ４の大きな振動の再発を抑制するために、フィードバックゲインが現在のゲインから通常のゲインに向かって徐々に高くなるように、ゲイン調整処理が実行される。
＜＜第三の具体例＞＞
図４は、図１に示されている制御装置７によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第三の具体例を示すフローチャートである。本具体例の処理も、所定のタイミング毎に（例えば所定時間おきに）繰り返し行われる。
本具体例におけるステップ４１０ないし４３０の処理は、上述の第二の具体例におけるステップ３１０ないし３３０と同様である。よって、排気圧Ｐ４に大きな振動が発生していない場合（ステップ４３０＝Ｎｏ）、本具体例の処理が終了する。一方、排気圧Ｐ４に大きな振動が発生している場合（ステップ４３０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ４４０以降に進行する。
ステップ４４０においては、発生している排気圧Ｐ４の振動を打ち消すために当該振動と逆位相の振動を発生するように、排気制御弁３５の開度指令値が生成される。この開度指令値は、ステップ４２０にて取得された排気圧Ｐ４の振動の周波数、振幅、及び位相と、排気制御弁３５の応答遅れと、に基づいて、ＥＣＵ７０によって生成される。
続いて、処理がステップ４５０に進行して排気圧Ｐ４の振動状態が取得され、続くステップ４６０にて、排気圧Ｐ４の振動が収束したか否かが判定される。これらステップ４５０及び４６０の処理も、上述の第二の具体例におけるステップ３５０及び３６０と同様である。よって、排気圧Ｐ４の振動が収束するまでは（ステップ４６０＝Ｎｏ）、ステップ４４０ないし４６０の処理が繰り返される。
排気圧Ｐ４の振動が収束すると（ステップ４６０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ４７０に進行し、排気圧Ｐ４の振動と逆位相の振動発生のための排気制御弁３５の開度指令値の生成が解除される。このとき、上述の第一の具体例と同様に、排気制御弁３５の開度のフィードバック制御における目標開度と現在の開度との偏差が大きい場合、現在の開度から目標開度に向かって開度が徐々に変化するように、排気制御弁３５の開度が制御される。
＜＜第四の具体例＞＞
図５は、図１に示されている制御装置７によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第四の具体例を示すフローチャートである。本具体例の処理も、所定のタイミング毎に（例えば所定時間おきに）繰り返し行われる。
本具体例におけるステップ５１０ないし５５０の処理は、上述の第三の具体例におけるステップ４１０ないし４５０と同様である。したがって、排気圧Ｐ４の振動と逆位相の振動を発生するような排気制御弁３５の動作（制震動作）によって排気圧Ｐ４の振動が収束したか否かが、ステップ５６０にて判定される。
排気制御弁３５による制震動作の開始直後は、排気圧Ｐ４の振動が収束していないので（ステップ５６０＝Ｎｏ）、処理がステップ５６５に進行し、排気制御弁３５の制震動作が開始されてから所定時間経過したか否かが判定される。制震動作が開始されてから所定時間経過前は（ステップ５６５＝Ｎｏ）、処理がステップ５４０に戻り、ステップ５４０ないし５６０の処理が繰り返される。
制震動作が開始されてから所定時間経過前に（ステップ５６５＝Ｎｏ）、排気圧Ｐ４の振動が収束すると（ステップ５６０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ５７０に進行し、上述の第三の具体例におけるステップ４７０と同様に、排気圧Ｐ４の振動と逆位相の振動発生のための排気制御弁３５の開度指令値の生成が解除される。
制震動作が開始されてから所定時間経過しても、排気圧Ｐ４の振動が収束していない場合（ステップ５６０＝Ｎｏ，ステップ５６５＝Ｙｅｓ）、処理がステップ５８０に進行し、当該制震動作に係る排気圧Ｐ４の振動周波数を変更する。具体的には、例えば、ステップ５２０及び５３０における振動発生判定の周波数帯域を所定幅狭めたり、所定幅スライドさせたりする処理が行われる。かかる周波数変更（学習）処理を経て、処理がステップ５２０に戻る。
本具体例によれば、排気制御弁３５による排気圧Ｐ４の制震動作が、より適切に行われ得る。
＜＜第五の具体例＞＞
図６は、図１に示されている制御装置７によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第五の具体例を示すフローチャートである。本具体例の処理も、所定のタイミング毎に（例えば所定時間おきに）繰り返し行われる。
本具体例におけるステップ６１０の処理は、上述の第一の具体例におけるステップ２１０と同様である。よって、排気制御弁３５の動作領域でない場合（ステップ６１０＝Ｎｏ）、本具体例の処理が終了する。一方、排気制御弁３５の動作領域である場合（ステップ６１０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ６２０以降に進行する。
ステップ６２０においては、排気圧Ｐ４が、排気圧センサ７５の出力に基づいて取得される。次に、ステップ６３０にて、排気圧Ｐ４が所定値Ｐ４＿０より高いか否かが判定される。
排気圧Ｐ４の変動は、排気圧Ｐ４が高い条件下で発生しやすい。そこで、排気圧Ｐ４が所定値Ｐ４＿０より高い場合は（ステップ６３０＝Ｙｅｓ）、排気圧Ｐ４の大きな変動を抑制するために、処理がステップ６４０以降に進行する。一方、排気圧Ｐ４が所定値Ｐ４＿０以下である場合は（ステップ６３０＝Ｎｏ）、本具体例の処理が終了する。
ステップ６４０においては、排気圧Ｐ４の急上昇が予測されるか否かが、運転状態（例えばアクセルペダル操作量Ａｃｃｐ等）に基づいて判定される。排気圧Ｐ４の急上昇が予測されない場合（ステップ６４０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ６５０及び６６０に進行する。
ステップ６５０においては、排気制御弁３５の駆動速度（開度変化速度）に制限が加えられる。すなわち、本具体例においては、排気制御弁３５の駆動速度に上限（ガード）値を設けることで、排気制御弁３５の急激な開閉動作に伴う排気圧Ｐ４の急激な変動（振動）の発生が回避される。
但し、この場合の排気制御弁３５の駆動速度制限が、排気制御弁３５の開度のフィードバック制御におけるフィードバック係数（補正係数）の積分項（Ｉ項）に反映されると、当該積分項が、本来あるべき値からずれることとなる。そこで、続くステップ６６０においては、排気制御弁３５の駆動速度制限中の当該積分項の更新が制限（禁止）される。
運転者による急加速要求がある場合等、排気圧Ｐ４の急上昇が予測される場合（ステップ６４０＝Ｎｏ）、排気制御弁３５の駆動速度に制限が加えられると、高圧タービン４ａに供給される排気エネルギーが過大となり、高圧タービン４ａの過回転による高圧ターボチャージャ４の寿命劣化が懸念される。そこで、この場合、ステップ６５０及び６６０の処理がスキップされ、本具体例の処理が終了する。
＜＜第六の具体例＞＞
図７は、図１に示されている制御装置７によって実行される、排気圧変動抑制制御動作の第六の具体例を示すフローチャートである。本具体例の処理も、所定のタイミング毎に（例えば所定時間おきに）繰り返し行われる。
本具体例におけるステップ７１０ないし７３０の処理は、上述の第五の具体例におけるステップ６１０ないし６３０と同様である。よって、排気圧Ｐ４が所定値Ｐ４＿０より高い場合は（ステップ７３０＝Ｙｅｓ）、排気圧Ｐ４の大きな変動を抑制するために、処理がステップ７４０以降に進行する。
ステップ７４０においては、排気制御弁３５の開度のフィードバック制御におけるゲインを補正するための係数が、排気制御弁３５の開度、及び、排気圧Ｐ４に基づいて取得される。この補正係数の取得は、数式あるいはテーブルを用いて行われる。そして、ステップ７５０にて、かかる補正係数を乗算することで、ゲインが小さくされる。
具体的には、排気制御弁３５の開度が小さい領域や、排気圧Ｐ４が高い領域にて、排気圧Ｐ４の大きな変化が生じやすい。よって、排気制御弁３５の開度が小さいほど、補正係数が小さく設定される。また、排気圧Ｐ４が高いほど、補正係数が小さく設定される。
＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。
もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、互いに複合的に適用され得る。
本発明（特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの）は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、（先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。
例えば、本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他任意のタイプの内燃機関に適用可能である。気筒数、気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）、燃料供給方式も、特に限定はない。
高圧ターボチャージャ４と低圧ターボチャージャとは、直列ではなく並列に配置されていてもよい。また、高圧ターボチャージャ４又は低圧ターボチャージャは、省略され得る。
本発明は、排気制御弁３５の制御への適用に限定されず、低圧タービンバイパス弁３６、可変ベーンノズル４１、排気絞り弁３８等の制御にも適用され得る。すなわち、本発明は、排気制御弁３５の制御に代えて、あるいはこれとともに、低圧タービンバイパス弁３６、排気絞り弁３８、及び可変ベーンノズル４１の制御に適用され得る。
例えば、図２ないし図７における各ステップにおける「ＥＣＶ」は、「ＥＢＶ（低圧タービンバイパス弁３６）」や「ＶＮ（可変ベーンノズル４１）」等に置き換えられ得る。
あるいは、図２におけるステップ２１０における判定がＮｏである場合に、図２の各ステップにおける「ＥＣＶ」を「ＥＢＶ（低圧タービンバイパス弁３６）」や「ＶＮ（可変ベーンノズル４１）」等に置き換えた処理が実行され得る（図３ないし図７についても同様である）。
図８は、図１に示されている内燃機関システムＥＳの一変形例の全体構成を示す概略図である（この種の構成の詳細は、例えば特開２００７−２２４８５７号公報参照）。図８に示されている内燃機関システムＥＳの排気通路３の、低圧ターボチャージャ５よりも排気通流方向における下流側には、上流側排気浄化触媒３７１と下流側排気浄化触媒３７２とが介装されている。上流側排気浄化触媒３７１は、下流側排気浄化触媒３７２よりも、排気通流方向における上流側に設けられている。
また、排気通路３は、触媒バイパス通路３９１を備えている。この触媒バイパス通路３９１は、上流側排気浄化触媒３７１をバイパスするように設けられている。この触媒バイパス通路３９１には、開閉弁である触媒バイパス弁３９２が介装されている。
本変形例の内燃機関システムＥＳにおける排気圧の変動は、触媒バイパス弁３９２の開閉によって影響を受ける。よって、本変形例においては、上述の実施形態における排気制御弁３５の制御に代えて、あるいはこれとともに、触媒バイパス弁３９２の制御に対して、排気圧変動抑制制御が適用され得る。
図９は、図１に示されている内燃機関システムＥＳの他の変形例の全体構成を示す概略図である（この種の構成の詳細は、例えば特開２００９−６２８５１号公報参照）。図９に示されている内燃機関システムＥＳは、蓄圧容器３９３を備えている。
蓄圧容器３９３は、蓄圧容器連通路３９４を介して、排気通路３（排気マニホールド３１又は主排気通路３２）と接続されている。蓄圧容器連通路３９４には、開閉弁である蓄圧制御弁３９５が介装されている。また、蓄圧容器３９３には、内部に貯留された排気の圧力に応じた出力を生じる蓄圧容器内圧力センサ７６０が装着されている。
この変形例の内燃機関システムＥＳにおいては、運転者による加速要求があったとき（特に加速初期）、蓄圧制御弁３９５が開弁されることで、蓄圧容器３９３内に貯留された排気が、排気通路３（排気マニホールド３１又は主排気通路３２）に放出される。これにより、高圧ターボチャージャ４及び／又は低圧ターボチャージャ５の応答性が向上する。その後、排気放出後の蓄圧容器３９３内に排気を再度貯留するために、蓄圧制御弁３９５が開閉される。
本変形例の内燃機関システムＥＳにおける排気圧の変動は、蓄圧制御弁３９５の開閉によって影響を受ける。よって、本変形例においては、上述の実施形態における排気制御弁３５の制御に代えて、あるいはこれとともに、蓄圧制御弁３９５の制御に対して、排気圧変動抑制制御が適用され得る。
また、本発明は、上述の実施形態にて開示された具体的な制御態様に限定されるものではない。
例えば、排気圧Ｐ４やその変動の取得は、排気圧センサ７５の出力に代えて、エアフローメータ７３や過給圧センサ７４等の他のセンサの出力に基づいて行われ得る。
上述の第四の具体例において、制震動作が開始されてから所定時間経過しても排気圧Ｐ４の振動が収束していない場合（ステップ５６０＝Ｎｏ，ステップ５６５＝Ｙｅｓ）、続く処理ステップは、制震処理を禁止するようになっていてもよい。
上述の第五の具体例におけるステップ６６０において、積分項の更新禁止に代えて、当該積分項の更新速度の制限が適用されてもよい。
その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。
さらに、本明細書にて引用した先行出願や公報の開示内容（明細書及び図面を含む）は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。
【図１】
2010131370.tif 000003
【図２】
2010131370.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月17日(2011.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に介装されていて排気によって回転駆動される第一タービンと、吸気通路に介装されていて前記第一タービンの回転によって回転駆動されることで給気を加圧する第一コンプレッサと、を備えた第一ターボチャージャと、
前記排気通路に介装されていて排気によって回転駆動される第二タービンと、前記吸気通路に介装されていて前記第二タービンの回転に伴って回転駆動されることで給気を加圧する第二コンプレッサと、を備えた第二ターボチャージャと、
前記排気通路における排気の通流状態を調整するように設けられた、排気通流状態調整部と、
を備えた多段過給システムを制御する、過給システム制御装置であって、
排気圧を取得する、排気圧取得部と、
前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて、当該排気圧の変動を抑制するように前記排気通流状態調整部の動作を制御する、制御部と、
を備えたことを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過給システム制御装置であって、
前記第二タービンは、前記第一タービンよりも排気通流方向における下流側に設けられ、
前記第二コンプレッサは、前記第一コンプレッサよりも給気通流方向における上流側に設けられたことを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部の状態を所定状態に保持することで、排気圧の変動を抑制することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて前記排気通流状態調整部の動作速度を調整することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部のフィードバック制御におけるゲインを調整することで、排気圧の変動を抑制することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動状態に応じて前記排気通流状態調整部の動作を制御することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動を打ち消すように前記排気通流状態調整部の動作を制御することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部が排気圧の変動を打ち消すように動作する際の、当該排気圧の変動の周波数帯域を学習することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項９】
吸気通路及び排気通路に介装されていて排気によって駆動されるターボチャージャと、前記排気通路における排気の通流状態を調整するように設けられた排気通流状態調整部と、を備えた過給システムを制御する、過給システム制御装置であって、
排気圧を取得する、排気圧取得部と、
前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて、当該排気圧の変動を抑制するように前記排気通流状態調整部の動作を制御する、制御部と、
を備えたことを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部の状態を所定状態に保持することで、排気圧の変動を抑制することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧に応じて前記排気通流状態調整部の動作速度を調整することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部のフィードバック制御におけるゲインを調整することで、排気圧の変動を抑制することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動状態に応じて前記排気通流状態調整部の動作を制御することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気圧取得部によって取得された排気圧の変動を打ち消すように前記排気通流状態調整部の動作を制御することを特徴とする、過給システム制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の過給システム制御装置であって、
前記制御部は、前記排気通流状態調整部が排気圧の変動を打ち消すように動作する際の、当該排気圧の変動の周波数帯域を学習することを特徴とする、過給システム制御装置。
【国際調査報告】
2010131370.tif 000012
2010131370.tif 000013