(57)【要約】過渡時にスロットル弁の開度（スロットル開度）を領域Ａ１の定常時の目標スロットル開度よりも所定量ΔＰさらに閉弁側に一時的に動かした後、領域Ａ１の定常時の目標スロットル開度となるように制御する。上記過渡時は、過給状態で空燃比が所定のリーン空燃比となる領域Ｂ２から、非過給状態でこのリーン空燃比よりもリッチな所定のリッチ空燃比となる領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時とする。これによって、過渡時においては、筒内の空気量を減少させることで内燃機関の燃焼トルクを抑制し、トルクのオーバーシュートを抑制できる。
2019145991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内の空気量を制御可能な空気量制御部を有し、
過給状態で空燃比が所定のリーン空燃比となる第１運転状態から非過給状態で上記リーン空燃比よりもリッチな所定のリッチ空燃比となる第２運転状態に遷移する過渡時に、
上記リッチ空燃比を実現する空気量よりも筒内の空気量を減少させ、内燃機関にトルクのオーバーシュートが生じないよう筒内の空気量を制御する内燃機関の制御方法。
【請求項２】
上記空気量制御部は、吸気通路に設けられたスロットル弁であって、
上記過渡時に、吸気圧力が排気圧力よりも低くなるように、上記スロットル弁のスロットル開度を制御する請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項３】
上記過渡時において、上記スロットル弁は、上記スロットル開度を閉弁側に動かした後、開弁側に動かすよう制御する請求項２に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項４】
上記過渡時において、上記スロットル弁は、上記スロットル開度を上記第２運転状態の定常時の目標スロットル開度よりも所定量さらに閉弁側に動かした後、上記第２運転状態の定常時の目標スロットル開度となるように制御する請求項２または３に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項５】
上記所定量は、上記第１運転状態での過給圧が高いほど大きく設定する請求項４に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項６】
上記所定量は、上記第１運転状態での内燃機関の機関回転数が高いほど小さく設定する請求項４または５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項７】
上記空気量制御部は、吸気弁のバルブタイミングを変更可能な吸気側可変動弁機構であって、
上記過渡時に、吸気弁閉時期が下死点から離れるように上記吸気弁のバルブタイミングを制御する請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項８】
上記過渡時において、上記吸気側可変動弁機構は、上記吸気弁のバルブタイミングを吸気弁閉時期が下死点から離れるように変更した後、吸気弁閉時期が下死点に近づくように制御する請求項７に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項９】
上記過渡時において、上記吸気側可変動弁機構は、上記吸気弁にバルブタイミングを吸気弁閉時期が上記第２運転状態の定常時の目標吸気弁閉時期よりも所定量さらに下死点から離れるよう変更した後、吸気弁閉時期が上記第２運転状態の定常時の目標吸気弁閉時期となるように制御する請求項７または８に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１０】
上記所定量は、上記第１運転状態での過給圧が高いほど大きく設定する請求項９に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１１】
上記所定量は、上記第１運転状態での内燃機関の機関回転数が高いほど小さく設定する請求項９または１０に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１２】
過給機と、
筒内の空気量を制御可能な空気量制御部と、
上記空気量制御部を制御する制御部と、を有し、
上記制御部は、過給状態で空燃比が所定のリーン空燃比となる第１運転状態から非過給状態で上記リーン空燃比よりもリッチな所定のリッチ空燃比となる第２運転状態に遷移する過渡時に、上記リッチ空燃比を実現する空気量よりも筒内の空気量を減少させ、内燃機関にトルクのオーバーシュートが生じないよう上記空気量制御部を制御する内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の運転状態が変化して、空燃比がリーンな成層燃焼から空燃比がリッチな均質燃焼へ燃焼モードが切り替わる際のトルクショックを解消する技術が開示されている。【０００３】
特許文献１では、成層燃焼を実現する燃料噴射から均質燃焼を実現する燃料噴射に燃料噴射モードが切替えられるのに先だってスロットル弁を所定量閉作動させている。そして、空燃比がリーンな成層燃焼から空燃比がリッチな均質燃焼に空燃比が変化する際のエンジントルクの急増を打ち消すために、点火時期のリタードと、燃料噴射量の増量補正を実施している。点火時期のリタードは、燃料噴射モードを切替える際に行われている。燃料噴射量の増量補正は、燃料噴射モードが切替えられる各気筒内に残留する空気量を推定して、燃料噴射モード切替え後の各気筒の最初の１燃焼サイクルだけ行われる。【０００４】
しかしながら、この特許文献１は、過給状態で空燃比がリーンな運転状態から非過給状態で空燃比がリッチな運転状態に変化する際のエンジントルクの急増を打ち消すものではない。【０００５】
すなわち、特許文献１は、過給状態で空燃比がリーンな運転状態から非過給状態で空燃比がリッチな運転状態に変化する際の吸気圧力の応答遅れについて考慮したものではない。【０００６】
過給状態で空燃比がリーンな運転状態から非過給状態で空燃比がリッチな運転状態に変化する過渡時においては、吸気圧力の応答遅れにより、排気圧力よりも吸気圧力が高くなる場合がある。この場合、過渡時に吸入空気量が大きくなることによるポンプ仕事が発生して、意図しないトルクのオーバーシュートが発生する虞がある。【０００７】
つまり、運転状態が変化して内燃機関の制御状態が切り替わる際のトルク段差を解消するにあたっては、更なる改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１６９７３号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明の内燃機関は、過給状態で空燃比が所定のリーン空燃比となる第１運転状態から非過給状態で上記リーン空燃比よりもリッチな所定のリッチ空燃比となる第２運転状態に遷移する過渡時に、上記リッチ空燃比を実現する空気量よりも筒内の空気量を減少させ、内燃機関のポンプ仕事によるトルクのオーバーシュートが生じないよう筒内の空気量を制御する。
【００１０】
これによって、過渡時においては、筒内の空気量を減少させることで内燃機関の燃焼トルクを抑制し、トルクのオーバーシュートを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置の概略を示す説明図。
【図２】空燃比の算出に使用するマップの概略を示す説明図。
【図３】比較例の過渡時における各種パラメータの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図４】本発明の第１実施例の過渡時における各種パラメータの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図５】所定量ΔＰの算出に使用するマップの概略を示す説明図。
【図６】第１実施例における内燃機関の制御の流れを示すフローチャート。
【図７】比較例の過渡時における各種パラメータの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図８】本発明の第２実施例の過渡時における各種パラメータの変化の様子を示すタイミングチャート。
【図９】所定量ΔＱの算出に使用するマップの概略を示す説明図。
【図１０】第２実施例における内燃機関の制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、内燃機関１の制御装置の概略を示す説明図である。
【００１３】
内燃機関１は、例えば火花点火式ガソリン機関であって、駆動源として自動車等の車両に搭載され、吸気通路２と排気通路３を有している。吸気通路２は、吸気弁４を介して燃焼室６に接続されている。排気通路３は、排気弁５を介して燃焼室６に接続されている。
【００１４】
この内燃機関１は、例えば筒内直噴型の構成であり、シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）と点火プラグ７が気筒毎に設けられている。上記燃料噴射弁の噴射時期や噴射量、点火プラグ７の点火時期はコントロールユニット８からの制御信号によって制御されている。
【００１５】
内燃機関１は、吸気弁４の動弁機構として、吸気弁４のバルブタイミング（開閉時期）を変更可能な吸気側可変動弁機構１０を有している。
【００１６】
なお、排気弁側の動弁機構は、一般的な直動式の動弁機構であり、排気弁５のリフト作動角やリフト中心角の位相は、常に一定である。
【００１７】
吸気側可変動弁機構１０は、例えば油圧駆動されるものであって、コントロールユニット８からの制御信号によって制御される。つまり、コントロールユニット８は、吸気側可変動弁機構１０を制御する制御部に相当するものである。そして、コントロールユニット８によって、吸気弁４のバルブタイミングを可変制御することが可能となっている。吸気側可変動弁機構１０は、吸気弁４の閉弁時期を制御することで、筒内の空気量を制御することが可能となっている。例えば、吸気弁閉時期が下死点よりも遅角しているような場合には、吸気弁閉時期を遅角させて下死点よりも遠ざけることで、筒内の空気量を減少させることができる。
また、例えば、吸気弁閉時期が下死点よりも進角しているような場合には、吸気弁閉時期を進角させて下死点よりも遠ざけることで、筒内の空気量を減少させることができる。つまり、吸気側可変動弁機構１０は、筒内の空気量を可変制御可能な空気量制御部に相当する。
【００１８】
吸気側可変動弁機構１０は、吸気弁４の開時期及び閉時期を個々に独立して変更できる形式のものでも、開時期及び閉時期が同時に遅進する形式のものでもよい。本実施例では、吸気側カムシャフト１１のクランクシャフト１２に対する位相を遅進させる後者の形式のものが用いられている。また、吸気側可変動弁機構１０は、油圧駆動されるものに限定されるものではなく、モータ等による電動駆動のものであってもよい。
【００１９】
吸気弁４のバルブタイミングは、吸気側カムシャフトポジションセンサ１３によって検出される。吸気側カムシャフトポジションセンサ１３は、吸気側カムシャフト１１のクランクシャフト１２に対する位相を検出するものである。
【００２０】
吸気通路２には、吸気中の異物を捕集するエアクリーナ１６と、吸入空気量を検出するエアフローメータ１７と、筒内の吸入空気量を制御可能な電動のスロットル弁１８と、が設けられている。
【００２１】
エアフローメータ１７は、温度センサを内蔵したものであって、吸気導入口の吸気温度を検出（測定）可能となっている。エアフローメータ１７は、エアクリーナ１６の下流側に配置されている。
【００２２】
スロットル弁１８は、電動モータ等のアクチュエータを具備したものであり、コントロールユニット８からの制御信号によって、その開度が制御されている。スロットル弁１８は、エアフローメータ１７の下流側に配置されている。
【００２３】
スロットル弁１８の開度（スロットル開度）は、スロットル開度センサ１９によって検出される。スロットル開度センサ１９の検出信号は、コントロールユニット８に入力されている。
【００２４】
排気通路３には、三元触媒等の上流側排気触媒２１と、三元触媒等の下流側排気触媒２２と、排気音を低減する消音用のマフラー２３と、が設けられている。下流側排気触媒２２は、上流側排気触媒２１の下流側に配置されている。マフラー２３は、下流側排気触媒２２の下流側に配置されている。
【００２５】
また、この内燃機関１は、吸気通路２に設けられたコンプレッサ２６と排気通路３に設けられたタービン２７とを同軸上に備えた過給機としてのターボ過給機２５を有している。コンプレッサ２６は、スロットル弁１８の上流側で、かつエアフローメータ１７よりも下流側に配置されている。タービン２７は、上流側排気触媒２１よりも上流側に配置されている。
【００２６】
吸気通路２には、吸気バイパス通路３０が接続されている。
【００２７】
吸気バイパス通路３０は、コンプレッサ２６を迂回して、コンプレッサ２６の上流側と下流側とを連通するように形成されている。
【００２８】
吸気バイパス通路３０には、電動のリサーキュレーション弁３１が設けられている。リサーキュレーション弁３１は、通常は閉じられているが、スロットル弁１８が閉じられてコンプレッサ２６の下流側が高圧になった場合等に開かれる。リサーキュレーション弁３１が開くことにより、吸気バイパス通路３０を介してコンプレッサ２６の下流側の高圧な吸気をコンプレッサ２６の上流側に戻せるようになっている。リサーキュレーション弁３１は、コントロールユニット８からの制御信号によって開閉制御されている。なお、リサーキュレーション弁３１としては、コントロールユニット８により開閉制御されるものではなく、コンプレッサ２６下流側の圧力が所定圧力以上となったときのみ開弁するようないわゆる逆止弁を用いることも可能である。
【００２９】
さらに、吸気通路２には、スロットル弁１８の下流側に、コンプレッサ２６により圧縮（加圧）された吸気を冷却し、体積効率を良くするインタクーラ３２が設けられている。
【００３０】
インタクーラ３２は、インタクーラ用のラジエータ（インタクーラ用ラジエータ）３３及び電動ポンプ３４とともにインタクーラ用冷却経路（サブ冷却経路）３５に配置されている。インタクーラ３２には、ラジエータ３３によって冷却された冷媒（冷却水）が供給可能となっている。
【００３１】
インタクーラ用冷却経路３５は、経路内を冷媒が循環可能となるように構成されている。インタクーラ用冷却経路３５は、内燃機関１のシリンダブロック３７を冷却する冷却水が循環する図示しないメイン冷却経路とは独立した冷却経路である。
【００３２】
ラジエータ３３は、インタクーラ用冷却経路３５内の冷媒を外気との熱交換で冷却する。
【００３３】
電動ポンプ３４は、駆動することによってインタクーラ用冷却経路３５内の冷媒を矢印Ａ方向に循環させるものである。
【００３４】
排気通路３には、タービン２７を迂回してタービン２７の上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路３８が接続されている。排気バイパス通路３８の下流側端は、上流側排気触媒２１よりも上流側の位置で排気通路３に接続されている。排気バイパス通路３８には、排気バイパス通路３８内の排気流量を制御する電動のウエストゲート弁３９が配置されている。
【００３５】
また、内燃機関１は、排気通路３から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路２へ導入（還流）する排気還流（ＥＧＲ）が実施可能なものであって、排気通路３から分岐して吸気通路２に接続されたＥＧＲ通路４１を有している。ＥＧＲ通路４１は、その一端が上流側排気触媒２１と下流側排気触媒２２との間の位置で排気通路３に接続され、その他端がエアフローメータ１７の下流側となりコンプレッサ２６の上流側となる位置で吸気通路２に接続されている。このＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲ通路４１内のＥＧＲガスの流量を制御する電動のＥＧＲ弁４２と、ＥＧＲガスを冷却可能なＥＧＲクーラ４３と、が設けられている。ＥＧＲ弁４２の開閉動作は、制御部としてのコントロールユニット８によって制御される。
【００３６】
コントロールユニット８には、上述した吸気側カムシャフトポジションセンサ１３、エアフローメータ１７、スロットル開度センサ１９の検出信号のほか、クランクシャフト１２のクランク角度と共に機関回転数を検出可能なクランク角センサ４５、アクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセル開度センサ４６、過給圧を検出する過給圧センサ４７、排気圧を検出する排気圧センサ４８等のセンサ類の検出信号が入力されている。
【００３７】
過給圧センサ４７は、インタクーラ３２より下流側の吸気通路２、例えばコレクタ部に配置され、当該位置における吸気圧力を検出している。
【００３８】
排気圧センサ４８は、タービン２７より上流側の排気通路３に配置され、当該位置における排気圧力を検出している。
【００３９】
コントロールユニット８は、アクセル開度センサ４６の検出値を用いて、内燃機関１の要求負荷（エンジン負荷）を算出する。
【００４０】
そして、コントロールユニット８は、これらの検出信号に基づいて、内燃機関１の点火時期や空燃比等の制御や、ＥＧＲ弁４２の開度を制御して排気通路３から吸気通路２に排気の一部を還流する排気還流制御（ＥＧＲ制御）等を実施する。また、コントロールユニット８は、電動ポンプ３４の駆動や、スロットル弁１８及びウエストゲート弁３９の開度等も制御している。
【００４１】
コントロールユニット８は、図２に示す空燃比算出マップを用い、運転状態に応じて、内燃機関１の空燃比を制御している。図２は、コントロールユニット８に記憶された空燃比算出マップであって、エンジン負荷と機関回転数に応じて空燃比が割り付けられている。
【００４２】
コントロールユニット８は、所定の第１運転領域Ａでは空燃比が理論空燃比となるように制御し、低回転低負荷側の所定の第２運転領域Ｂでは、第１運転領域Ａよりも希薄な空燃比となるよう制御する。つまり、第１運転領域Ａの空燃比が所定のリッチ空燃比に相当し、第２運転領域Ｂの空燃比が所定のリーン空燃比に相当する。
【００４３】
換言すると、内燃機関１の運転状態が低回転低負荷側の第２運転領域Ｂ以外の領域である第１運転領域Ａでは、空気過剰率λがλ＝１となるように目標空燃比を設定する。また、内燃機関１の運転状態が第２運転領域Ｂでは、空気過剰率λが例えばλ＝２程度となるように目標空燃比を設定する。
【００４４】
さらに、第１運転領域Ａの低負荷側の領域Ａ１は、ターボ過給機２５による過給を行わない非過給領域となっている。第１運転領域Ａの高負荷側の領域Ａ２は、ターボ過給機２５による過給を行う過給領域となっている。
【００４５】
つまり、領域Ａ１が、非過給状態で第２運転領域Ｂの空燃比よりもリッチな空燃比となる第２運転状態に相当する。
【００４６】
また、第２運転領域Ｂの低負荷側の領域Ｂ１は、ターボ過給機２５による過給を行わない非過給領域となっている。第２運転領域Ｂの高負荷側の領域Ｂ２は、ターボ過給機２５による過給を行う過給領域となっている。
【００４７】
つまり、領域Ｂ２が、過給状態で空燃比が所定のリーン空燃比となる第１運転状態に相当する。
【００４８】
運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移する場合、空燃比は相対的にリッチとなるように変化するため、筒内の空気量は減少するように制御される。
【００４９】
過給状態で空燃比がリーン空燃比となる領域Ｂ２から、非過給状態でこのリーン空燃比よりもリッチな空燃比となる領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時においては、筒内の空気量を減少させるためにスロットル弁１８の開度（スロットル開度）を制御することが考えられる。
【００５０】
具体的には、例えば、図３に示すように、スロットル弁１８の開度（スロットル開度）を領域Ａ１の定常時の目標スロットル開度となるように閉弁側に動かし、ウエストゲート弁３９を全開にする。しかしながら、この場合、領域Ｂ２のときの過給圧が残っているため、ウエストゲート弁３９の全開することによる排気圧力の低下の応答性に対して、スロットル弁１８を閉弁方向に動かすことによる吸気圧力の低下の応答性が遅くなり、吸気圧力が排気圧力よりも高くなる場合がある。
【００５１】
このように、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に吸気圧力が排気圧力よりも高くなると、内燃機関１にポンプ仕事が発生し、トルクのオーバーシュートが発生する。
【００５２】
図３は、比較例において、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時における各種パラメータの変化の様子を示すタイミングチャートである。
【００５３】
図３においては、時刻ｔ０のタイミングで、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移している。そのため、図３においては、空気過剰率、ウエストゲート弁３９の開度（ＷＧ／Ｖ開度）、スロットル開度、が時刻ｔ０のタイミングで一斉に切り替わっている。
【００５４】
そこで、本発明の第１実施例では、過給状態で空燃比がリーン空燃比となる領域Ｂ２から、非過給状態でこのリーン空燃比よりもリッチな空燃比となる領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に、図４に示すように、吸気圧力が排気圧力よりも低くなるように、スロットル弁１８の開度（スロットル開度）を領域Ａ１の定常時の目標スロットル開度よりも所定量ΔＰさらに閉弁側に一時的に動かした後、領域Ａ１の定常時の目標スロットル開度となるように制御する。
【００５５】
つまり、本発明の第１実施例では、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に、内燃機関１トルクのオーバーシュートが生じないように、筒内の空気量を減少させる。
【００５６】
図４は、第１実施例において、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時における各種パラメータの変化の様子を示すタイミングチャートである。
【００５７】
図４においては、時刻ｔ１のタイミングで、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移している。そのため、図４においては、空気過剰率、ウエストゲート弁３９の開度（ＷＧ／Ｖ開度）、スロットル開度、が時刻ｔ１のタイミングで一斉に切り替わっている。
【００５８】
スロットル弁１８を閉じることで圧力損失が発生し、吸気圧力を排気圧力よりも低くできる。
【００５９】
特に、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移する過渡時の初期に、スロットル開度を領域Ａ１の定常時の目標スロットル開度よりも所定量ΔＰ分さらに小さく閉じることで、確実に吸気圧力を排気圧力よりも低くできる。
【００６０】
これにより、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時においては、筒内の空気量が抑えられ、意図しないトルクのオーバーシュートを抑制できる。
【００６１】
図５は、所定量ΔＰが割り付けられた所定量ΔＰの算出マップを模式的に示したものである。この所定量ΔＰ算出マップは、コントロールユニット８に記憶させておくものである。
【００６２】
所定量ΔＰは、例えば、図５に示すように、領域Ｂ２での過給圧が高いほど大きく設定されるとともに、領域Ｂ２での内燃機関の機関回転数が高いほど小さく設定される。
【００６３】
所定量ΔＰが、領域Ｂ２での過給圧が高いほど大きく設定されることで、吸気圧力を十分に低下させることができ、ポンプ仕事の発生をより確実に抑制することができる。
【００６４】
図５の右肩上がりの曲線は、機関回転数Ｎｅ１〜Ｎｅ４（Ｎｅ１＜Ｎｅ２＜Ｎｅ３＜Ｎｅ４）をパラメータとした場合の所定量ΔＰと領域Ｂ２での過給圧との関係を示している。
【００６５】
また、領域Ｂ２での機関回転数が高いほどガス交換が促進され吸気圧力の低下速度が速くなるので、領域Ｂ２での内燃機関の機関回転数が高いほど所定量ΔＰを小さく設定することで、スロットル弁１８を閉じることで発生させる圧力損失値が小さくなる。
【００６６】
図６は、上述した第１実施例における内燃機関１の制御の流れを示すフローチャートである。
【００６７】
ステップＳ１では、過給圧及び機関回転数を読み込む。
【００６８】
ステップＳ２では、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移したか否かを判定する。ステップＳ２において、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移したと判定されるとステップＳ３へ進む。ステップＳ２において、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移したと判定されなければ、今回のルーチンを終了する。
【００６９】
ステップＳ３では、過給圧と機関回転数を用いて所定量ΔＰを算出する。
【００７０】
ステップＳ４では、所定量ΔＰを用いて、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時の目標スロットル開度を補正する。すなわち、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時の初期に、スロットル弁１８は、一時的に、領域Ａ１の定常時の目標スロットル開度よりも所定量ΔＰ分さらに小さくなるよう制御される。
【００７１】
なお、上述した第１実施例においては、所定量ΔＰが過給圧と機関回転数に応じて決定されているが、所定量ΔＰを過給圧もしくは機関回転数の一方のみを用いて算出するようにしてもよい。
【００７２】
以下、本発明の他の実施例について説明する。なお、上述した第１実施例と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７３】
本発明の第２実施例について説明する。第２実施例においても、上述した第１実施例と同様に、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に、リッチな空燃比を実現する空気量よりも筒内の空気量が減少するように空気量制御部を制御している。但し、第２実施例における空気量制御部は、スロットル弁１８ではなく、吸気側可変動弁機構１０である。
【００７４】
過給状態で空燃比がリーン空燃比となる領域Ｂ２から、非過給状態でこのリーン空燃比よりもリッチな空燃比となる領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時において、筒内の空気量を減少させるために吸気側可変動弁機構１０により吸気弁４の閉弁時期を制御することが考えられる。
【００７５】
具体的には、例えば、図７に示すように、吸気弁４の閉弁時期を領域Ａ１の定常時の目標吸気弁閉時期となるように動かし、スロットル弁１８の開度（スロットル開度）を領域Ａ１の定常時の目標スロットル開度となるように閉弁側に動かし、ウエストゲート弁３９を全開にする。
【００７６】
図７は、比較例において、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時における各種パラメータの変化の様子を示すタイミングチャートである。
【００７７】
しかしながら、この場合、領域Ｂ２のときの過給圧が残っているため、ウエストゲート弁３９の全開することによる排気圧力の低下の応答性に対して、スロットル弁１８を閉弁方向に動かすことによる吸気圧力の低下の応答性が遅くなり、吸気圧力が排気圧力よりも高くなる場合がある。
【００７８】
このように、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に吸気圧力が排気圧力よりも高くなると、内燃機関１にポンプ仕事が発生し、トルクのオーバーシュートが発生する。
【００７９】
図７においては、時刻ｔ０のタイミングで、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移している。そのため、図７においては、空気過剰率、ウエストゲート弁３９の開度（ＷＧ／Ｖ開度）、スロットル開度、吸気弁４のバルブタイミングが時刻ｔ０のタイミングで一斉に切り替わっている。
【００８０】
なお、図７における吸気弁閉時期は、領域Ａ１、領域Ｂ２ともに、定常時の目標吸気弁閉時期が吸気下死点後となる場合を例に示している。
【００８１】
本発明の第２実施例では、過給状態で空燃比がリーン空燃比となる領域Ｂ２から、非過給状態でこのリーン空燃比よりもリッチな空燃比となる領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に、図８に示すように、吸気弁閉時期を領域Ａ１の定常時の吸気弁閉時期よりも所定量ΔＱさらに下死点から一時的に離れるよう制御した後、領域Ａ１の定常時の吸気弁閉時期となるように制御する。
【００８２】
換言すると、吸気側可変動弁機構１０は、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に、吸気弁閉時期が領域Ａ１の定常時の目標吸気弁閉時期よりも下死点から離れる方向に、吸気弁４のバルブタイミングを一時的に進角もしくは遅角させる。
【００８３】
図８は、第２実施例において、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時における各種パラメータの変化の様子を示すタイミングチャートである。
【００８４】
例えば、領域Ａ１の定常時の目標吸気弁閉時期が下死点よりも進角側にある場合には、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に、吸気側可変動弁機構１０は、吸気弁閉時期が領域Ａ１の定常時の目標吸気弁閉時期よりも一時的にさらに進角するように、吸気弁４のバルブタイミングを制御する。
【００８５】
また、例えば、領域Ａ１の定常時の目標吸気弁閉時期が下死点よりも遅角側にある場合には、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に、吸気側可変動弁機構１０は、吸気弁閉時期が領域Ａ１の定常時の目標吸気弁閉時期よりも一時的にさらに遅角するように、吸気弁４のバルブタイミングを制御する。
【００８６】
つまり、本発明の第２実施例では、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時に、内燃機関１にトルクのオーバーシュートが生じないように、筒内の空気量を減少させる。
【００８７】
図８においては、時刻ｔ１のタイミングで、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移している。そのため、図８においては、空気過剰率、ウエストゲート弁３９の開度（ＷＧ／Ｖ開度）、スロットル開度、吸気弁閉時期が時刻ｔ１のタイミングで一斉に切り替わっている。
【００８８】
なお、図８における吸気弁閉時期は、領域Ａ１、領域Ｂ２ともに、定常時の目標吸気弁閉時期が吸気下死点後となる場合を例に示している。
【００８９】
吸気弁閉時期を吸気下死点から遠ざける（離す）ことで、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時の吸入空気量が抑制され、体積効率のオーバーシュートを抑制できる。
【００９０】
特に、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移する過渡時の初期に、吸気弁閉時期を領域Ａ１の定常時の吸気弁閉時期よりも所定量ΔＱさらに下死点から一時的に離れるよう制御することで、体積効率のオーバーシュートを抑制できる。
【００９１】
これにより、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時においては、燃焼トルクが抑制されて、意図しないトルクのオーバーシュートを抑制できる。
【００９２】
図９は、所定量ΔＱが割り付けられた所定量ΔＱの算出マップを模式的に示したものである。この所定量ΔＱ算出マップは、コントロールユニット８に記憶させておくものである。
【００９３】
所定量ΔＱは、例えば、図９に示すように、領域Ｂ２での過給圧が高いほど大きく設定されるとともに、領域Ｂ２での内燃機関の機関回転数が高いほど小さく設定される。
【００９４】
図９の右肩上がりの曲線は、機関回転数Ｎｅ１〜Ｎｅ４（Ｎｅ１＜Ｎｅ２＜Ｎｅ３＜Ｎｅ４）をパラメータとした場合の所定量ΔＱと領域Ｂ２での過給圧との関係を示している。
【００９５】
所定量ΔＱが、領域Ｂ２での過給圧が高いほど大きく設定されることで、吸気圧力を十分に低下させることができ、ポンプ仕事の発生をより確実に抑制することができる。
【００９６】
また、領域Ｂ２での機関回転数が高いほどガス交換が促進され吸気圧力の低下速度が速くなるので、領域Ｂ２での内燃機関の機関回転数が高いほど所定量ΔＱを小さく設定できる。
【００９７】
図１０は、上述した第２実施例における内燃機関１の制御の流れを示すフローチャートである。
【００９８】
ステップＳ１１では、過給圧及び機関回転数を読み込む。
【００９９】
ステップＳ１２では、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移したか否かを判定する。ステップＳ１２において、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移したと判定されるとステップＳ１３へ進む。ステップＳ１２において、運転状態が領域Ｂ２から領域Ａ１に遷移したと判定されなければ、今回のルーチンを終了する。
【０１００】
ステップＳ１３では、過給圧と機関回転数を用いて所定量ΔＱを算出する。
【０１０１】
ステップＳ１４では、所定量ΔＱを用いて、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移する過渡時の吸気側可変動弁機構１０を制御する。すなわち、領域Ｂ２から領域Ａ１に運転状態が遷移した過渡時の初期に、吸気側可変動弁機構１０は、一時的に、吸気弁閉時期が領域Ａ１の定常時の吸気弁閉時期よりも所定量ΔＱだけ吸気下死点から遠ざかるよう制御される。
【０１０２】
なお、上述した第２実施例においては、所定量ΔＱが過給圧と機関回転数に応じて決定されているが、所定量ΔＱを過給圧もしくは機関回転数の一方のみを用いて算出するようにしてもよい。
【０１０３】
また、上述した各実施例は、内燃機関１の制御方法及び制御装置に関するものである。
【図１】
2019145991.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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月22日(2018.6.22)
【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】
筒内の空気量を制御可能な空気量制御部を有し、
過給状態で空燃比が所定のリーン空燃比となる第１運転状態から非過給状態で上記リーン空燃比よりもリッチな所定のリッチ空燃比となる第２運転状態に遷移する過渡時であって吸気圧力が排気圧力より高いときに、
上記リッチ空燃比を実現する空気量よりも筒内の空気量を減少させ、内燃機関にトルクのオーバーシュートが生じないよう筒内の空気量を制御する内燃機関の制御方法。
【請求項２】
上記空気量制御部は、吸気通路に設けられたスロットル弁であって、
上記過渡時に、吸気圧力が排気圧力よりも低くなるように、上記スロットル弁のスロットル開度を制御する請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項３】
上記過渡時において、上記スロットル弁は、上記スロットル開度を閉弁側に動かした後、開弁側に動かすよう制御する請求項２に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項４】
上記過渡時において、上記スロットル弁は、上記スロットル開度を上記第２運転状態の定常時の目標スロットル開度よりも所定量さらに閉弁側に動かした後、上記第２運転状態の定常時の目標スロットル開度となるように制御する請求項２または３に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項５】
上記所定量は、上記第１運転状態での過給圧が高いほど大きく設定する請求項４に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項６】
上記所定量は、上記第１運転状態での内燃機関の機関回転数が高いほど小さく設定する請求項４または５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項７】
上記空気量制御部は、吸気弁のバルブタイミングを変更可能な吸気側可変動弁機構であって、
上記過渡時に、吸気弁閉時期が下死点から離れるように上記吸気弁のバルブタイミングを制御する請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項８】
上記過渡時において、上記吸気側可変動弁機構は、上記吸気弁のバルブタイミングを吸気弁閉時期が下死点から離れるように変更した後、吸気弁閉時期が下死点に近づくように制御する請求項７に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項９】
上記過渡時において、上記吸気側可変動弁機構は、上記吸気弁にバルブタイミングを吸気弁閉時期が上記第２運転状態の定常時の目標吸気弁閉時期よりも所定量さらに下死点から離れるよう変更した後、吸気弁閉時期が上記第２運転状態の定常時の目標吸気弁閉時期となるように制御する請求項７または８に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１０】
上記所定量は、上記第１運転状態での過給圧が高いほど大きく設定する請求項９に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１１】
上記所定量は、上記第１運転状態での内燃機関の機関回転数が高いほど小さく設定する請求項９または１０に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１２】
過給機と、
筒内の空気量を制御可能な空気量制御部と、
上記空気量制御部を制御する制御部と、を有し、
上記制御部は、過給状態で空燃比が所定のリーン空燃比となる第１運転状態から非過給状態で上記リーン空燃比よりもリッチな所定のリッチ空燃比となる第２運転状態に遷移する過渡時であって吸気圧力が排気圧力より高いときに、上記リッチ空燃比を実現する空気量よりも筒内の空気量を減少させ、内燃機関にトルクのオーバーシュートが生じないよう上記空気量制御部を制御する内燃機関の制御装置。
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月15日(2020.6.15)
【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】
筒内の空気量を制御可能な空気量制御部を有し、
過給状態で空燃比が所定のリーン空燃比となる第１運転状態から非過給状態で上記リーン空燃比よりもリッチな所定のリッチ空燃比となる第２運転状態に遷移する過渡時に、
上記リッチ空燃比を実現する空気量よりも筒内の空気量を減少させ、内燃機関にトルクのオーバーシュートが生じないよう筒内の空気量を制御し、
上記空気量制御部は、吸気通路に設けられたスロットル弁であって、
上記過渡時に、吸気圧力が排気圧力よりも低くなるように、上記スロットル弁のスロットル開度を制御する内燃機関の制御方法。
【請求項２】
上記過渡時において、上記スロットル弁は、上記スロットル開度を閉弁側に動かした後、開弁側に動かすよう制御する請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項３】
上記過渡時において、上記スロットル弁は、上記スロットル開度を上記第２運転状態の定常時の目標スロットル開度よりも所定量さらに閉弁側に動かした後、上記第２運転状態の定常時の目標スロットル開度となるように制御する請求項１または２に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項４】
上記所定量は、上記第１運転状態での過給圧が高いほど大きく設定する請求項３に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項５】
上記所定量は、上記第１運転状態での内燃機関の機関回転数が高いほど小さく設定する請求項３または４に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項６】
上記空気量制御部は、吸気弁のバルブタイミングを変更可能な吸気側可変動弁機構であって、
上記過渡時に、吸気弁閉時期が下死点から離れるように上記吸気弁のバルブタイミングを制御する請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項７】
上記過渡時において、上記吸気側可変動弁機構は、上記吸気弁のバルブタイミングを吸気弁閉時期が下死点から離れるように変更した後、吸気弁閉時期が下死点に近づくように制御する請求項６に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項８】
上記過渡時において、上記吸気側可変動弁機構は、上記吸気弁にバルブタイミングを吸気弁閉時期が上記第２運転状態の定常時の目標吸気弁閉時期よりも所定量さらに下死点から離れるよう変更した後、吸気弁閉時期が上記第２運転状態の定常時の目標吸気弁閉時期となるように制御する請求項６または７に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項９】
上記所定量は、上記第１運転状態での過給圧が高いほど大きく設定する請求項８に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１０】
上記所定量は、上記第１運転状態での内燃機関の機関回転数が高いほど小さく設定する請求項８または９に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１１】
過給機と、
筒内の空気量を制御可能な空気量制御部と、
上記空気量制御部を制御する制御部と、を有し、
上記制御部は、過給状態で空燃比が所定のリーン空燃比となる第１運転状態から非過給状態で上記リーン空燃比よりもリッチな所定のリッチ空燃比となる第２運転状態に遷移する過渡時に、上記リッチ空燃比を実現する空気量よりも筒内の空気量を減少させ、内燃機関にトルクのオーバーシュートが生じないよう上記空気量制御部を制御し、
上記空気量制御部は、吸気通路に設けられたスロットル弁であって、
上記過渡時に、吸気圧力が排気圧力よりも低くなるように、上記スロットル弁のスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置。
【国際調査報告】
2019145991.tif 000013
2019145991.tif 000014