(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気路に設けられたタービンと、吸気路におけるスロットルバルブの上流側に設けられ、前記タービンと一体的に回転する圧縮機と、前記タービンを迂回する前記排気路のバイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブと、前記ウェイストゲートバルブを駆動するゲートバルブアクチュエータと、を有する過給機を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記過給機の実回転速度を検出する運転状態検出部と、
前記圧縮機の駆動力の目標値である目標圧縮機駆動力を算出する目標圧縮機駆動力演算部と、
前記圧縮機の駆動力の実値である実圧縮機駆動力を算出する実圧縮機駆動力演算部と、
前記過給機の実回転速度に基づいて、前記過給機の慣性モーメントにより生じた慣性力を算出する過給機慣性力演算部と、
前記実圧縮機駆動力に前記慣性力を加算した加算値が、前記目標圧縮機駆動力に近づくように、前記ゲートバルブアクチュエータの制御値であるゲートバルブ制御値を変化させる駆動力フィードバック制御を行うゲートバルブ制御値演算部と、を備えた過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記過給機慣性力演算部は、前記過給機の実回転速度に基づいて算出した前記慣性力の算出値に対して、予め設定された上限値及び下限値により上下限制限した値を、最終的な前記慣性力とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記過給機慣性力演算部は、前記過給機の実回転速度に基づいて算出した前記慣性力の算出値が、予め設定されたゼロを含む低下範囲にある場合に、前記算出値よりも低下させた値を、最終的な前記慣性力とする請求項１又は２に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記過給機慣性力演算部は、前記過給機の実回転速度に基づいて前記過給機の実回転加速度を算出し、前記過給機の実回転加速度に前記慣性モーメントと前記過給機の実回転速度とを乗算した値を、前記慣性力として算出する請求項１から３のいずれか一項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記運転状態検出部は、前記内燃機関の実吸入空気流量と、前記圧縮機の下流側であって前記スロットルバルブの上流側の前記吸気路内の圧力である過給圧の実値である実過給圧と、実大気圧とを検出し、
前記実圧縮機駆動力演算部は、前記実吸入空気流量と、前記実過給圧と前記実大気圧との圧力比である実圧縮機前後圧力比とに基づいて、前記実圧縮機駆動力を算出する請求項１から４のいずれか一項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記運転状態検出部は、前記過給機に備えられた回転速度センサの出力信号に基づいて前記過給機の実回転速度を検出する、
又は、前記内燃機関の実吸入空気流量と、前記圧縮機の下流側であって前記スロットルバルブの上流側の前記吸気路内の圧力である過給圧の実値である実過給圧と、実大気圧とを検出し、前記実吸入空気流量と、前記実過給圧と前記実大気圧との圧力比である実圧縮機前後圧力比とに基づいて前記過給機の実回転速度を検出する請求項１から５のいずれか一項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の目標吸入空気流量及び目標充填効率を算出する吸入空気制御部と、
前記目標充填効率、及び前記運転状態検出部により検出された前記内燃機関の実回転速度に基づいて、前記圧縮機の下流側であって前記スロットルバルブの上流側の前記吸気路内の圧力である過給圧の目標値である目標過給圧を算出する目標過給圧演算部と、を備え、
前記目標圧縮機駆動力演算部は、前記目標吸入空気流量と、前記目標過給圧と前記運転状態検出部により検出された実大気圧との圧力比である目標圧縮機前後圧力比とに基づいて前記目標圧縮機駆動力を算出し、
前記ゲートバルブ制御値演算部は、前記運転状態検出部により検出された前記内燃機関の実吸入空気流量と、前記内燃機関の空燃比とに基づいて前記内燃機関から排出される排気ガス流量を算出し、前記目標圧縮機駆動力及び前記排気ガス流量に基づいて、前記ゲートバルブ制御値の基本値を算出し、前記基本値を前記駆動力フィードバック制御により補正した値を最終的な前記ゲートバルブ制御値として算出する請求項１から６のいずれか一項に記載の過給機付き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、ウェイストゲートバルブを駆動するアクチュエータを有する過給機付き内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の出力を向上させること等を目的として、排気ガスでタービンを回転させて駆動する圧縮機を、内燃機関の吸気路に搭載する過給機が知られている。この過給機においては、高回転高負荷では必要以上に過給圧が増加して内燃機関を破損させる恐れがあるため、通常、タービンを迂回する排気バイパス通路を有し、この排気バイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブを開いて、排気ガスの一部を排気バイパス通路へと分流させてタービンへの流入量を調節することにより過給圧を適正レベルに制御している(
例えば、下記特許文献１参照)。
【０００３】
このように、ウェイストゲートバルブの開度により過給機の排気圧及び過給圧が制御される。ウェイストゲートバルブの制御量は、内燃機関の回転速度及び負荷に基づいて設定された吸気系の目標量(例えば、目標過給圧もしくは目標吸気量)に対するクローズドループ制御又は単純なオープンループ制御によって決定される。
【０００４】
ところで、近年、運転者や車両側からの駆動力の要求値である内燃機関の出力軸トルクを内燃機関の出力目標値として、内燃機関の制御量である空気量、燃料量及び点火時期を決定することにより良好な走行性能を得る内燃機関の制御装置が提案されている。さらに、内燃機関の制御量のうち、内燃機関の出力軸トルクに最も影響の大きい制御量が空気量であることは一般に知られており、空気量を高精度に制御する内燃機関の制御装置も提案されている(例えば、下記特許文献２参照)。
【０００５】
また、上記特許文献１に示す従来のウェイストゲートバルブの制御装置を、上記特許文献２のような、内燃機関の出力目標値を決定する内燃機関の制御装置に対応させる方法も提案されている。例えば、下記特許文献３の技術では、内燃機関の出力目標値に基づいて目標吸入空気流量(≒目標充填効率)を算出し、目標充填効率及び回転速度に基づき目標過給圧を算出し、目標吸入空気流量及び目標過給圧に基づき過給機を駆動するために必要な目標圧縮機駆動力を算出し、排気ガス流量と圧縮機駆動力（タービン出力）との間の関係がウェイストゲートバルブのアクチュエータの制御値に応じて変化するという特性（特許文献３の図９）を用い、排気ガス流量及び目標圧縮機駆動力に基づいてウェイストゲートバルブのアクチュエータの制御値を算出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２２８８４８号公報
【特許文献２】特開２００９−０１３９２２号公報
【特許文献３】特許第５４２００１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３の技術では、排気ガス流量及び目標圧縮機駆動力に基づいてウェイストゲートバルブのアクチュエータの制御値をフィードフォワード的に算出すると共に、実圧縮機駆動力が目標圧縮機駆動量に近づくように、フィードバック的にアクチュエータの制御値を変化させるように構成されている。しかしながら、特許文献３の技術では、過給機の慣性モーメントにより生じる慣性力について考慮されていない。そのため、過渡運転時において、過給機の慣性力が大きくなる場合に、安定した実圧縮機駆動力のフィードバック応答を得ることができず、実圧縮機駆動力のオーバーシュート量、及びアンダーシュート量が大きくなる問題があった。
【０００８】
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、ウェイストゲートバルブによる圧縮機駆動力の制御において、圧縮機駆動力のフィードバック応答を改善できる過給機付き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】
【０００９】
本発明に係る過給機付き内燃機関の制御装置は、排気路に設けられたタービンと、吸気路におけるスロットルバルブの上流側に設けられ、前記タービンと一体的に回転する圧縮機と、前記タービンを迂回する前記排気路のバイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブと、前記ウェイストゲートバルブを駆動するゲートバルブアクチュエータと、を有する過給機を備えた内燃機関の制御装置であって、前記過給機の実回転速度を検出する運転状態検出部と、前記圧縮機の駆動力の目標値である目標圧縮機駆動力を算出する目標圧縮機駆動力演算部と、前記圧縮機の駆動力の実値である実圧縮機駆動力を算出する実圧縮機駆動力演算部と、前記過給機の実回転速度に基づいて、前記過給機の慣性モーメントにより生じた慣性力を算出する過給機慣性力演算部と、前記実圧縮機駆動力に前記慣性力を加算した加算値が、前記目標圧縮機駆動力に近づくように、前記ゲートバルブアクチュエータの制御値であるゲートバルブ制御値を変化させる駆動力フィードバック制御を行うゲートバルブ制御値演算部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る過給機付き内燃機関の制御装置によれば、過給機の慣性モーメントにより生じる慣性力を考慮して、圧縮機駆動力をフィードバック制御することができる。よって、過渡運転時において、過給機の慣性力が大きくなる場合でも、安定した実圧縮機駆動力のフィードバック応答を得ることができ、実圧縮機駆動力のオーバーシュート量、及びアンダーシュート量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る過給機付き内燃機関の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る過給機付き内燃機関の制御装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る過給機付き内燃機関の制御装置のハードウェア構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る過給機の回転速度の推定に用いるマップを説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るウェイストゲートバルブの制御系を説明するブロック図である。
【図６】本発明の比較例に係るフィードバック制御系を説明するブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るフィードバック制御系を説明するブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る制御挙動を説明するタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１に係る制御装置の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る吸入空気制御部の処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るウェイストゲートバルブ制御部の処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る過給機慣性力演算部の処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る反映係数マップを説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る過給機慣性力演算部の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．実施の形態１
実施の形態１に係る過給機３６付き内燃機関１の制御装置１００（以下、単に制御装置１００と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る過給機３６付き内燃機関１（以下、エンジン１と称す）の概略構成図であり、図２は、本実施の形態に係る制御装置１００のブロック図である。
【００１３】
１−１．エンジン１の構成
まず、エンジン１の構成について説明する。図１に示すように、エンジン１は、空気と燃料の混合気を燃焼するシリンダ８を有している。なお、エンジン１及び制御装置１００は、車両に搭載され、エンジン１は、車両（車輪）の駆動力源となる。エンジン１は、シリンダ８に空気を供給する吸気路２と、シリンダ８の排気ガスを排出する排気路７とを備えている。吸気路２は、吸気管等により構成され、排気路７は、排気管等により構成されている。吸気路２は、各シリンダ８に空気を供給するインテークマニホールド５を有している。インテークマニホールド５の上流側の吸気路２にはスロットルバルブ４が備えられている。よって、スロットルバルブ４の下流側の吸気路２は、インテークマニホールド５により構成されている。エンジン１は、過給機３６を備えている。過給機３６は、排気路７に設けられたタービン３２と、吸気路２におけるスロットルバルブ４の上流側に設けられ、タービン３２と一体的に回転する圧縮機３１と、タービン３２を迂回する排気路７のバイパス通路３７（以下、排気バイパス通路３７と称す）と、排気バイパス通路３７に設けられたウェイストゲートバルブ３４と、ウェイストゲートバルブ３４を駆動するゲートバルブアクチュエータ３４ａと、を有している。排気バイパス通路３７は、タービン３２の上流側の排気路７の部分と、タービン３２の下流側の排気路７の部分とをつなぐ、タービン３２の迂回流路である。ウェイストゲートバルブ３４は、排気バイパス通路３７の流路断面積（開度）を変更するバルブである。
【００１４】
排気ガスによってタービン３２が回転駆動されると、圧縮機３１もタービン３２と一体的に回転し、吸気路２内の空気を圧縮してシリンダ８側に送り込む。タービン３２と圧縮機３１とはタービンシャフト３９により同軸上を一体回転するように連結されている。タービンシャフト３９には、タービンシャフト３９の回転速度に応じた電気信号を生成する回転速度センサ４２が設けられている。ゲートバルブアクチュエータ３４ａによりウェイストゲートバルブ３４の開度を増加させると、エンジン１（シリンダ８）から排出される排気ガス流量の内、タービン３２を迂回して、排気バイパス通路３７に流れる排気ガス流量分であるウェイストゲート流量が増加し、タービン３２に流れる排気ガス流量分であるタービン流量が減少する。そのため、タービン３２及び圧縮機３１の回転駆動力が弱まる。ゲートバルブアクチュエータ３４ａは、電動モータの回転駆動力によりウェイストゲートバルブ３４の開度を変化させる電動式とされている。なお、ゲートバルブアクチュエータ３４ａは、ソレノイドバルブにより調節した減圧量だけ過給圧Ｐ２から減圧された圧力をダイアフラムに供給し、ダイアフラムの駆動力によりウェイストゲートバルブ３４の開度を変化させる圧力式とされてもよい。
【００１５】
本実施の形態では、過給機３６は、圧縮機３１を迂回する吸気路２のバイパス通路３８（以下、エアバイパス通路３８と称す）と、エアバイパス通路３８に設けられたエアバイパスバルブ３３と、エアバイパスバルブ３３を駆動するバイパスバルブアクチュエータ３３ａと、を有している。バイパスバルブアクチュエータ３３ａは、過給圧Ｐ２とマニホールド圧Ｐｂとの圧力差により作動するダイアフラムを有する圧力式とされる。過給圧Ｐ２がマニホールド圧Ｐｂよりも所定の圧力差以上に増加すると、ダイアフラムの作動によりエアバイパスバルブ３３が開き、圧縮機３１の上流と下流とをバイパスさせる。これにより、主にアクセルオフ時に過給圧Ｐ２が異常に上昇する事による吸気管等の機械的損傷を防止する事が可能になる。後述するウェイストゲートバルブ制御部１１２によりウェイストゲートバルブ３４の開度が制御されている状態では、エアバイパスバルブ３３は、基本的に閉じられている。
【００１６】
吸気路２の最上流側には、取り込んだ外気を浄化するエアクリーナ３が取り付けられている。吸気路２におけるエアクリーナ３の下流側(シリンダ８に近い側)であって圧縮機３１の上流側には、吸入空気流量Ｑａに応じた電気信号を生成するエアフローセンサ１２と、吸気路２内の吸入空気温度Ｔ１に応じた電気信号を生成する吸入空気温度センサ１３と、が一体部品又は別体部品（本例では一体部品）で設けられている。また、吸気路２におけるエアクリーナ３の下流側であって圧縮機３１の上流側には、大気圧Ｐ１に応じた電気信号を生成する大気圧センサ９が設けられている。圧縮機３１の上流圧力は、大気圧Ｐ１と等しいとみなすことができる。なお、大気圧センサ９は制御装置１００に内蔵されてもよい。
【００１７】
排気路７におけるタービン３２の下流側には、排気ガス浄化触媒２２が設けられている。排気路７におけるタービン３２の下流側であって排気ガス浄化触媒２２の上流側(シリンダ８に近い側)には、燃焼ガス内の空気と燃料との比率である空燃比ＡＦに応じた電気信号を生成する空燃比センサ１６が設けられている。
【００１８】
吸気路２における圧縮機３１の下流側には、圧縮空気を冷却するためのインタークーラ３０が設けられている。インタークーラ３０の下流側には、エンジン１に吸入される空気量を調整するためのスロットルバルブ４が設けられている。スロットルバルブ４は、スロットルモータ４０（スロットルバルブ駆動用モータ）により開閉される。スロットルバルブ４には、スロットルバルブ４の開度であるスロットル開度に応じた電気信号を生成するスロットルポジションセンサ１４が接続されている。また、圧縮機３１の下流側であってスロットルバルブ４の上流側の吸気路２の部分である過給吸気路には、当該過給吸気路内の空気の圧力である過給圧Ｐ２に応じた電気信号を生成する過給圧センサ３５が設けられている。
【００１９】
吸気路２におけるスロットルバルブ４の下流側の部分は、吸気脈動を抑制するサージタンクとしても機能するインテークマニホールド５により構成されている。インテークマニホールド５には、インテークマニホールド５内の空気の圧力であるマニホールド圧Ｐｂに応じた電気信号を生成するマニホールド圧センサ１５が設けられている。なお、エアフローセンサ１２及びマニホールド圧センサ１５は、本実施の形態のように、両方とも設けられておらず、マニホールド圧センサ１５のみが設けられ、エアフローセンサ１２が設けられていなくてもよい。なお、マニホールド圧センサ１５のみが設けられる場合は、吸入空気温度センサ１３はインテークマニホールド５に設けられ、インテークマニホールド５内の吸入空気温度を検出するように構成されてもよい。
【００２０】
インテークマニホールド５の下流側部分（シリンダ８側部分）には、燃料を噴射するインジェクタ１７が設けられている。なお、インジェクタ１７は、シリンダ８内に直接燃料を噴射するように設けられてもよい。
【００２１】
シリンダ８の頂部には、シリンダ８に吸入された空気とインジェクタ１７から噴射された燃料とが混合して生成される可燃混合気に点火する点火プラグ１８と、点火プラグ１８に火花を飛ばすためのエネルギーを発生させる点火コイル１９とが設けられている。また、吸気路２からシリンダ８内に吸入される吸入空気量を調節する吸気バルブ２０と、シリンダ８内から排気路７に排出される排気ガス量を調節する排気バルブ２１が設けられている。エンジン１のクランク軸には、その回転角に応じた電気信号を生成するクランク角センサ１１が設けられている。
【００２２】
１−２．制御装置１００の構成
次に、制御装置１００の構成について説明する。
制御装置１００は、過給機３６を備えたエンジン１を制御対象とする制御装置である。
制御装置１００が備える各制御部１１０〜１１２等は、制御装置１００が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置１００は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）や、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、各種のセンサやスイッチが接続され、これらセンサやスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器や入力ポート等を備えている。出力回路９３は、電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路や出力ポート等を備えている。そして、制御装置１００が備える各制御部１１０〜１１２等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置１００の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部１１０〜１１２等が用いるマップや設定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。
【００２３】
本実施の形態では、入力回路９２には、大気圧センサ９、クランク角センサ１１、エアフローセンサ１２、吸入空気温度センサ１３、スロットルポジションセンサ１４、マニホールド圧センサ１５、空燃比センサ１６、過給圧センサ３５、アクセルの操作量に応じた電気信号を生成するアクセルポジションセンサ４１、及び過給機３６の回転速度センサ４２等の各種センサが接続されている。出力回路９３には、スロットルモータ４０、インジェクタ１７、点火コイル１９、バイパスバルブアクチュエータ３３ａ、及びゲートバルブアクチュエータ３４ａ等の各種アクチュエータが接続されている。入力回路９２には、図示はしていないが、エンジン１の燃焼制御用のセンサや車両の挙動制御用のセンサ(例え
ば、車速センサ、水温センサ等)が接続されている。
【００２４】
制御装置１００は、基本的な制御として、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、燃料噴射量、点火時期等を算出し、燃料噴射装置及び点火装置等を駆動制御する（不図示）。制御装置１００は、詳細は以下で説明するが、アクセルポジションセンサ４１の出力信号等に基づいて、エンジン１に要求されている要求出力トルクを算出し、当該要求出力トルクを実現する吸入空気量となるように、スロットルバルブ４、及びウェイストゲートバルブ３４等を制御する。
【００２５】
１−２−１．運転状態検出部１１０
制御装置１００は、エンジン１及び車両の運転状態を検出する運転状態検出部１１０を備えている。運転状態検出部１１０は、過給機３６（圧縮機３１及びタービン３２）の実回転速度Ｎｔｒを検出する。本実施の形態では、運転状態検出部１１０は、過給機３６に備えられた回転速度センサ４２の出力信号に基づいて過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出するように構成されている。
【００２６】
或いは、運転状態検出部１１０は、実吸入空気流量Ｑａｒと、実過給圧Ｐ２ｒと実大気圧Ｐ１ｒとの圧力比である実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒとに基づいて過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出するように構成されてもよい。具体的には、運転状態検出部１１０は、図４に示すような、吸入空気流量Ｑａを空気密度で除算した吸入空気の体積流量、及び過給圧Ｐ２と大気圧Ｐ１との圧力比である圧縮機前後圧力比Ｐ２／Ｐ１と、過給機３６の回転速度Ｎｔとの関係が予め設定された回転速度マップを用い、実吸入空気流量Ｑａｒを空気密度で除算した実体積流量及び実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒに対応する過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを算出するように構成さてもよい。図４には、体積流量と圧縮機前後圧力比Ｐ２／Ｐ１とを変化させたときに、回転速度Ｎｔが同一となる点を繋いだ等回転速度線を示している。
【００２７】
運転状態検出部１１０は、エンジン１の実回転速度Ｎｅｒ、実吸入空気流量Ｑａｒ、及び実大気圧Ｐ１ｒを検出する。具体的には、運転状態検出部１１０は、クランク角センサ１１の出力信号に基づいてエンジン１の実回転速度Ｎｅｒを検出し、エアフローセンサ１２又はマニホールド圧センサ１５の出力信号に基づいてエンジン１の実吸入空気流量Ｑａｒを検出し、大気圧センサ９の出力信号に基づいて実大気圧Ｐ１ｒを検出する。
【００２８】
運転状態検出部１１０は、その他に、実吸入空気温度Ｔ１ｒ、実スロットル開度ＴＨｒ、実マニホールド圧Ｐｂｒ、排気ガスの空燃比ＡＦ、実過給圧Ｐ２ｒ、及びアクセル開度Ｄ等の各種の運転状態を検出する。具体的には、運転状態検出部１１０は、吸入空気温度センサ１３の出力信号に基づいて実吸入空気温度Ｔ１ｒを検出し、スロットルポジションセンサ１４の出力信号に基づいて実スロットル開度ＴＨｒを検出し、マニホールド圧センサ１５の出力信号に基づいて実マニホールド圧Ｐｂｒを検出し、空燃比センサ１６の出力信号に基づいて排気ガスの空燃比ＡＦを検出し、過給圧センサ３５の出力信号に基づいて実過給圧Ｐ２ｒを検出し、アクセルポジションセンサ４１の出力信号に基づいてアクセル開度Ｄを検出するように構成されている。
【００２９】
＜実吸入空気流量演算部１４１＞
運転状態検出部１１０は、実吸入空気流量演算部１４１を備えている。実吸入空気流量演算部１４１は、エンジン１（吸気路２）に吸入される空気流量である実吸入空気流量Ｑａｒを算出する。本実施の形態では、実吸入空気流量演算部１４１は、エアフローセンサ１２又はマニホールド圧センサ１５（本例では、エアフローセンサ１２）の出力信号に基づいて実吸入空気流量Ｑａｒ[ｇ／ｓ]を算出するように構成されている。
【００３０】
＜実シリンダ内新気量演算部１４２＞
運転状態検出部１１０は、実シリンダ内新気量演算部１４２を備えている。実シリンダ内新気量演算部１４２は、エアフローセンサ１２又はマニホールド圧センサ１５（本例では、エアフローセンサ１２）の出力信号に基づいて実充填効率Ｅｃｒ及び実シリンダ内新気量Ｑｃｒを算出する。
本実施の形態では、実シリンダ内新気量演算部１４２は、下記(１)式のように、実吸入空気流量Ｑａｒに行程周期ΔＴ（本例では、ＢＴＤＣ５ｄｅｇＣＡ間の期間）を乗算した値に対して、インテークマニホールド５（サージタンク）の遅れを模擬した１次遅れフィルタ処理を行って、一行程あたりの実シリンダ内新気量Ｑｃｒ[ｇ／ｓｔｒｏｋｅ]を算出する。
Ｑｃｒ(ｎ)＝ＫＣＣＡ×Ｑｃｒ(ｎ−１)＋（１−ＫＣＣＡ）×Ｑａｒ(ｎ)×ΔＴ(ｎ)
(１)
ここで、ＫＣＣＡは、フィルタ係数である。
【００３１】
或いは、実シリンダ内新気量演算部１４２は、下記(２)式のように、インテークマニホールド５基準の体積効率Ｋｖに、シリンダ容積Ｖｃを乗算して、シリンダ８に吸入されたインテークマニホールド５内の空気体積を算出し、算出した空気体積に、実マニホールド圧Ｐｂｒ及び実吸入空気温度Ｔ１ｒに基づいて算出したインテークマニホールド５内の空気密度ρｂを乗算して実シリンダ内新気量Ｑｃｒ[ｇ／ｓｔｒｏｋｅ]を算出するように構成されてもよい。ここで、体積効率Ｋｖは、シリンダ容積Ｖｃに対する、シリンダ８に吸入されるインテークマニホールド５内の空気体積の比率である（Ｋｖ＝シリンダ８に吸入されるインテークマニホールド５内の空気体積／Ｖｃ）。実シリンダ内新気量演算部１４２は、回転速度Ｎｅ及びマニホールド圧Ｐｂと体積効率Ｋｖとの関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ｎｅｒ及び実マニホールド圧Ｐｂｒに対応する体積効率Ｋｖを算出する。
Ｑｃｒ＝(Ｋｖ×Ｖｃ)×ρｂ，  ρｂ＝Ｐｂｒ／（Ｒ×Ｔ１ｒ）        (２)
ここで、Ｒはガス定数である。
【００３２】
また、実シリンダ内新気量演算部１４２は、下記(３)式のように、実シリンダ内新気量Ｑｃｒを、標準大気状態の空気密度ρ０とシリンダ容積Ｖｃとを乗算した値で除算して、実充填効率Ｅｃｒを算出する。実充填効率Ｅｃｒは、シリンダ容積Ｖｃを満たす標準大気状態の空気質量(ρ０×Ｖｃ)に対する実シリンダ内新気量Ｑｃｒの比率である。なお、標準大気状態は、１ａｔｍ、２５℃とされている。
Ｅｃｒ＝Ｑｃｒ／(ρ０×Ｖｃ)                                  (３)
【００３３】
１−２−２．吸入空気制御部１１１
制御装置１００は、エンジン１の吸入空気を制御する吸入空気制御部１１１を備えている。吸入空気制御部１１１は、吸入空気流量Ｑａの目標値である目標吸入空気流量Ｑａｔと、充填効率Ｅｃの目標値である目標充填効率Ｅｃｔを算出する。
本実施の形態では、吸入空気制御部１１１は、エンジン１に要求されている出力トルクである要求出力トルクＴＲＱｄを算出する要求トルク演算部１２０、要求出力トルクＴＲＱｄに基づいて目標出力トルクＴＲＱｔ又は目標図示平均有効圧Ｐｉｔを算出する目標トルク演算部１２１、目標出力トルクＴＲＱｔ又は目標図示平均有効圧Ｐｉｔに基づいて目標充填効率Ｅｃｔ及び目標シリンダ内新気量Ｑｃｔを算出する目標シリンダ内新気量演算部１２２、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔに基づいて目標吸入空気流量Ｑａｔを算出する目標吸入空気流量演算部１２３、及び目標吸入空気流量Ｑａｔに基づいてスロットル開度を制御するスロットル開度制御部１２４を備えている。
【００３４】
以下、吸入空気制御部１１１の各制御部１２０〜１２４について詳細に説明する。
＜要求トルク演算部１２０＞
要求トルク演算部１２０は、アクセル開度Ｄ及び外部の制御装置からの要求に基づいて要求出力トルクＴＲＱｄを算出する。要求トルク演算部１２０は、エンジン１の実回転速度Ｎｅｒ（又は車両の走行速度ＶＳ）及びアクセル開度Ｄに基づいて、車両の運転者から要求されているエンジン１の出力トルクである運転者要求出力トルクを算出する。具体的には、要求トルク演算部１２０は、エンジン１の実回転速度Ｎｅｒ(又は走行速度ＶＳ)とアクセル開度Ｄと運転者要求出力トルクとの関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ｎｅｒ(又は走行速度ＶＳ)及びアクセル開度Ｄに対応する運転者要求出力トルクを算出する。
【００３５】
制御装置１００には、外部の制御装置（例えば、トランスミッションの制御装置、ブレーキの制御装置、トラクション制御の制御装置等）から外部要求出力トルクＴＲＲが入力される。要求トルク演算部１２０は、運転状態に応じて、運転者要求出力トルクと外部要求出力トルクＴＲＲとのいずれか一方の値を選択し、要求出力トルクＴＲＱｄとして算出する。ここで、要求出力トルクＴＲＱｄは、エンジン１のクランク軸から出力されるトルクの要求値を示している。
【００３６】
＜目標トルク演算部１２１＞
目標トルク演算部１２１は、要求出力トルクＴＲＱｄに基づいて目標出力トルクＴＲＱｔ又は目標図示平均有効圧Ｐｉｔを算出する。目標トルク演算部１２１は、各種のエンジン補機（例えば、オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ、トランスミッション用ポンプ、トルクコンバータ等）の負荷を計測した実験データに基づいて、回転速度Ｎｅ等の運転状態とエンジン補機の負荷との関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ｎｅｒ等の実運転状態に対応するエンジン補機の負荷を算出する。目標トルク演算部１２１は、要求出力トルクＴＲＱｄにエンジン補機負荷（絶対値）を加算して、エンジン補機負荷を考慮したエンジン要求出力トルクを算出する。
【００３７】
次に、目標トルク演算部１２１は、エンジン１自身の持つ機械ロス及びポンピングロス(総称して、「エンジンロス」と称する)を計測した実データに基づいて、回転速度Ｎｅ等の運転状態とエンジンロスとの関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ｎｅｒ等の実運転状態に対応するエンジンロスを算出する。続いて、目標トルク演算部１２１は、エンジン要求出力トルクにエンジンロス（絶対値）を加算して、シリンダ８内で発生すべき目標図示平均有効圧Ｐｉｔを算出する。なお、目標トルク演算部１２１は、目標図示平均有効圧Ｐｉｔの代わりに、目標出力トルクＴＲＱｔを算出してもよい。
【００３８】
＜目標シリンダ内新気量演算部１２２＞
目標シリンダ内新気量演算部１２２は、目標図示平均有効圧Ｐｉｔ又は目標出力トルクＴＲＱｔに基づいて目標シリンダ内新気量Ｑｃｔ及び目標充填効率Ｅｃｔを算出する。目標シリンダ内新気量演算部１２２は、目標図示平均有効圧Ｐｉｔ又は目標出力トルクＴＲＱｔと、空燃比ＡＦの目標値と、熱効率ηとに基づいて目標シリンダ内新気量Ｑｃｔ[ｇ／ｓｔｒｏｋｅ]及び目標充填効率Ｅｃｔを算出する。目標シリンダ内新気量演算部１２２は、回転速度Ｎｅ及び充填効率Ｅｃと、熱効率ηとの関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ｎｅｒ及び実充填効率Ｅｃｒに対応する熱効率ηを算出する。なお、シリンダ容積Ｖｃは、一気筒あたりのシリンダ８の行程容積[Ｌ]を示している。
【００３９】
目標シリンダ内新気量演算部１２２は、下記(４)式のように、目標図示平均有効圧Ｐｉｔと、空燃比ＡＦの目標値と、熱効率ηとに基づいて目標シリンダ内新気量Ｑｃｔ及び目標充填効率Ｅｃｔを算出する。
Ｑｃｔ＝ＡＦ×Ｐｉｔ×Ｖｃ／(η×４４０００)
Ｅｃｔ＝ＡＦ×Ｐｉｔ／(η×４４０００×ρ０)            (４)
ここで、４４０００は、エンジン１に使用される燃料（本例ではガソリン）の単位質量あたりの発熱量[Ｊ／ｋｇ]である。目標シリンダ内新気量演算部１２２は、回転速度Ｎｅ及び充填効率Ｅｃと、熱効率ηとの関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ｎｅｒ及び実充填効率Ｅｃｒに対応する熱効率ηを算出する。
【００４０】
目標シリンダ内新気量演算部１２２は、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔを、シリンダ容積Ｖｃを満たす標準大気状態の予め設定された空気質量（ρ０×Ｖｃ）で除算して、目標充填効率Ｅｃｔを算出するように構成されてもよい。目標充填効率Ｅｃｔ及び目標シリンダ内新気量Ｑｃｔは、相互に相関する値であり、一方の算出値に基づいて他方の値が算出される。
【００４１】
＜目標吸入空気流量演算部１２３＞
目標吸入空気流量演算部１２３は、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔに基づいて、エンジン１が吸気路２に吸入すべき目標吸入空気流量Ｑａｔ[ｇ／ｓ]を算出する。本実施の形態では、目標吸入空気流量演算部１２３は、下記(５)式のように、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔに対して、上述した(１)式の一次遅れフィルタ処理の逆特性となる一次進みフィルタ処理を行った値を、行程周期ΔＴで除算して、目標吸入空気流量Ｑａｔを算出するように構成されている。目標吸入空気流量Ｑａｔは、インテークマニホールド５（サージタンク）の上流の吸気路２（例えば、スロットルバルブ４）を通過する空気流量の目標値に相当する。本例では、行程周期ΔＴは、ＢＴＤＣ５ｄｅｇＣＡ間の周期に設定されており、４気筒エンジンであれば１８０ｄｅｇＣＡ間の周期、３気筒エンジンであれば２４０ｄｅｇＣＡ間の周期となる。
Ｑａｔ(ｎ)＝｛１／（１−ＫＣＣＡ）×Ｑｃｔ(ｎ)
−ＫＣＣＡ／（１−ＫＣＣＡ）×Ｑｃｔ(ｎ−１)｝／ΔＴ(ｎ)
(５)
＜スロットル開度制御部１２４＞
スロットル開度制御部１２４は、目標吸入空気流量Ｑａｔに基づいてスロットル開度を制御する。スロットル開度制御部１２４は、目標吸入空気流量Ｑａｔに基づいて目標スロットル開度ＴＨｔを設定し、実スロットル開度ＴＨｒが目標スロットル開度ＴＨｔに近づくように、スロットルモータ４０を駆動制御する。スロットル開度制御部１２４は、実吸入空気流量Ｑａｒが目標吸入空気流量Ｑａｔに近づくように、目標スロットル開度ＴＨｔを補正する学習制御を行うように構成されている。
【００４２】
１−２−３．ウェイストゲートバルブ制御部１１２
制御装置１００は、ウェイストゲートバルブ制御部１１２を備えている。ウェイストゲートバルブ制御部１１２は、ウェイストゲートバルブ３４を駆動制御して、圧縮機３１の駆動力を制御する。ウェイストゲートバルブ制御部１１２は、図２に示すように、目標圧縮機駆動力演算部１３１、実圧縮機駆動力演算部１３２、過給機慣性力演算部１３３、及びゲートバルブ制御値演算部１３４等を備えている。
【００４３】
目標圧縮機駆動力演算部１３１は、圧縮機３１の駆動力の目標値である目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出する。実圧縮機駆動力演算部１３２は、圧縮機３１の駆動力の実値である実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出する。過給機慣性力演算部１３３は、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒに基づいて、過給機３６の慣性モーメントＩｔにより生じた慣性力Ｐｉｒを算出する。ゲートバルブ制御値演算部１３４は、実圧縮機駆動力Ｐｃｒに慣性力Ｐｉｒを加算した加算値Ｐｃｒ＊（以下、慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊と称す）が、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに近づくように、ゲートバルブアクチュエータ３４ａの制御値であるゲートバルブ制御値ＷＧを変化させる駆動力フィードバック制御を行う。
【００４４】
図５に制御系を模式化したブロック図を示すように、ゲートバルブ制御値演算部１３４（制御器）によりゲートバルブ制御値ＷＧが変化されると、ウェイストゲートバルブ３４の開度が変化し、過給機３６の駆動力となるタービン出力Ｐｔが変化する。すなわち、ウェイストゲートバルブ３４の開度が変化されると、タービン３２に流れる排気ガス流量分であるタービン流量、及びタービン３２の上流圧力が変化し、タービン３２により生み出されるタービン出力Ｐｔが変化する。そして、タービン出力Ｐｔが圧縮機３１に伝達され、圧縮機３１で消費される駆動力となる。このように、ウェイストゲートバルブ３４の直接的な制御対象は、タービン３２周りの排気系及びタービン３２であり、ウェイストゲートバルブ３４の開度を変化させることにより、排気系及びタービン３２の状態を変化させ、タービン出力Ｐｔを変化させる制御系となっている。
【００４５】
ウェイストゲートバルブ制御部１１２は、タービン出力Ｐｔを直接検出せずに、圧縮機３１で実際に消費されている駆動力、すなわち実圧縮機駆動力Ｐｃｒを検出するように構成されている。しかしながら、タービン出力Ｐｔと実圧縮機駆動力Ｐｃｒとは完全に一致しない。すなわち、タービン出力Ｐｔは、過給機３６の慣性モーメントＩｔにより生じる慣性力Ｐｉによっても消費される。よって、タービン出力Ｐｔから慣性力Ｐｉを減算した出力が、圧縮機３１で消費される圧縮機駆動力Ｐｃとなる。
【００４６】
図６に、本実施の形態と異なり、検出した実圧縮機駆動力Ｐｃｒが目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに近づくようにゲートバルブ制御値ＷＧを変化させるように構成されている比較例の場合を示す。この比較例の場合では、慣性力Ｐｉが、タービン出力Ｐｔを変化させるフィードバック制御系の外乱成分として作用する。目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを変化させた後の過渡応答では、過給機３６の回転速度が変化するため、慣性力Ｐｉが大きくなる。よって、フィードバック系の過渡応答が、慣性力Ｐｉの外乱成分により乱れるため、安定した実圧縮機駆動力Ｐｃｒの過渡応答を得られない、また、安定した実圧縮機駆動力Ｐｃｒの過渡応答を得るためのフィードバック制御ゲインを適切に設定できない等の問題があった。
【００４７】
そこで、図７に示すように、本実施の形態では、上記のように、検出した実圧縮機駆動力Ｐｃｒに、算出した慣性力Ｐｉｒを加算した慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊により、タービン出力Ｐｔ相当の値を算出し、慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊が、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに近づくようにゲートバルブ制御値ＷＧを変化させるように構成されている。よって、タービン出力Ｐｔを変化させるフィードバック制御系において、外乱成分となる慣性力Ｐｉを補償することができ、タービン出力Ｐｔ相当となる慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊により、フィードバック制御を行うことができる。よって、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔの変化に対して、安定した所望の慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊の過渡応答を得ることができ、また、安定した所望の慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊の過渡応答を得るためのフィードバック制御ゲインを適切に設定できる。安定した所望の慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊の過渡応答を得ることができるので、慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊から慣性力Ｐｉｒを減算した実圧縮機駆動力Ｐｃｒの過渡応答も安定し、所望の実圧縮機駆動力Ｐｃｒの過渡応答となるようにフィードバック制御ゲインを調節できる。
【００４８】
以下で、ウェイストゲートバルブ制御部１１２の各制御部の構成について詳細に説明する。
＜目標過給圧演算部１３５＞
ウェイストゲートバルブ制御部１１２は、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔの算出に用いる目標過給圧Ｐ２ｔを算出する目標過給圧演算部１３５を備えている。目標過給圧演算部１３５は、目標充填効率Ｅｃｔ及びエンジン１の実回転速度Ｎｅｒに基づいて、圧縮機３１の下流側であってスロットルバルブ４の上流側の吸気路２内の圧力である過給圧Ｐ２の目標値である目標過給圧Ｐ２ｔを算出する。
【００４９】
本実施の形態では、目標過給圧演算部１３５は、エンジン１の実回転速度Ｎｅｒと実マニホールド圧Ｐｂｒとに基づいて、インテークマニホールド５基準の体積効率Ｋｖを算出し、体積効率Ｋｖと目標充填効率Ｅｃｔと実吸入空気温度Ｔ１ｒとに基づいて、インテークマニホールド５内の圧力の目標値である目標マニホールド圧Ｐｂｔを算出し、目標マニホールド圧Ｐｂｔに圧力加算値ＫＰ２を加えて目標過給圧Ｐ２ｔを算出するように構成されている。体積効率Ｋｖは、インテークマニホールド５内の空気体積を基準にした体積効率Ｋｖであり、シリンダ容積Ｖｃに対する、シリンダ８に吸入されるインテークマニホールド５内の空気体積の比率である（Ｋｖ＝シリンダ８に吸入されるインテークマニホールド５内の空気体積／Ｖｃ）。目標過給圧演算部１３５は、実シリンダ内新気量演算部１４２と同様に、回転速度Ｎｅ及びマニホールド圧Ｐｂと体積効率Ｋｖとの関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ｎｅｒ及び実マニホールド圧Ｐｂｒに対応する体積効率Ｋｖを算出する。
【００５０】
目標過給圧演算部１３５は、下記(６)式のように、目標充填効率Ｅｃｔ及び回転速度Ｎｅと、圧力加算値ＫＰ２との関係が予め設定された圧力加算値マップＭＡＰＫｐ２を用い、目標充填効率Ｅｃｔ及び実回転速度Ｎｅｒに対応する圧力加算値ＫＰ２を算出する。そして、目標過給圧演算部１３５は、目標マニホールド圧Ｐｂｔに圧力加算値ＫＰ２を加算して、目標過給圧Ｐ２ｔを算出する。なお、圧力加算値ＫＰ２はスロットルバルブ４前後の差圧を確保して、スロットルバルブ４により吸入空気流量Ｑａを制御するためのものである。なお、圧力加算値ＫＰ２には、５[ｋＰａ]程度の一定値が設定されてもよい。
Ｐ２ｔ＝Ｐｂｔ＋ＫＰ２
ＫＰ２＝ＭＡＰＫｐ２（Ｅｃｔ，Ｎｅｒ）                (６)
【００５１】
＜目標圧縮機駆動力演算部１３１＞
目標圧縮機駆動力演算部１３１は、上記のように、圧縮機３１の駆動力の目標値である目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出する。
本実施の形態では、目標圧縮機駆動力演算部１３１は、目標吸入空気流量Ｑａｔと、目標過給圧Ｐ２ｔと実大気圧Ｐ１ｒとの圧力比である目標圧縮機前後圧力比Ｐ２ｔ／Ｐ１ｒとに基づいて目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出するように構成されている。
【００５２】
ここで、圧縮機３１及びタービン３２の基礎特性について説明する。空気状態に関する物理法則である、質量保存則や、ポリトロープ変化や、断熱効率を考慮すると、タービン出力Ｐｔ[Ｗ]及び圧縮機駆動力Ｐｃ[Ｗ]を、下記(７）式の理論式により算出することが
できる。
【数１】
0005944037.tif 000002
ここで、Ｃｐは定圧比熱[ｋＪ／(ｋｇ・Ｋ)]であり、Ｗｔは単位流量あたりのタービン出力[Ｊ]であり、Ｗｃは単位流量あたりの圧縮機仕事[Ｊ]であり、κは比熱比であり、Ｑｔはタービン３２を通過する排気ガスの質量流量[ｇ／ｓ]であり、Ｑｃｍｐは圧縮機３１を通過する空気の質量流量[ｇ／ｓ]であり、Ｒは気体定数[ｋＪ／(ｋｇ・Ｋ)]であり、ηｔはタービン３２の断熱効率であり、ηｃは圧縮機３１の断熱効率であり、Ｔ３は、排気ガス温度であり、Ｐ３はタービン３２の上流圧力であり、Ｐ４はタービン３２の下流圧力である。
【００５３】
上記(７）式において、通常状態では基本的にエアバイパスバルブ３３が閉じられており、全ての吸入空気流量Ｑａは圧縮機３１を通過するため、吸入空気流量Ｑａと圧縮機通過流量Ｑｃｍｐとが等しいと仮定できる。よって、圧縮機駆動力Ｐｃは、吸入空気流量Ｑａと、過給圧Ｐ２と大気圧Ｐ１の比である圧縮機前後圧力比Ｐ２／Ｐ１と吸入空気温度Ｔ１を用いて下記(８）式で算出できる。    
【数２】
0005944037.tif 000003
【００５４】
目標圧縮機駆動力演算部１３１は、下記(９）式のように、目標吸入空気流量Ｑａｔと、目標過給圧Ｐ２ｔと実大気圧Ｐ１ｒとの圧力比である目標圧縮機前後圧力比Ｐ２ｔ／Ｐ１ｒと、圧縮機３１の目標断熱効率ηｃｔと、実吸入空気温度Ｔ１ｒとに基づいて、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出する。ここで、目標圧縮機駆動力演算部１３１は、下記(９）式の理論式に基づいて、過給圧Ｐ２と大気圧Ｐ１との圧力比である圧縮機前後圧力比Ｐ２／Ｐ１と圧力比補正係数Ｆ１との関係が予め設定された圧力比補正係数マップＭＡＰＦ１を用い、目標過給圧Ｐ２ｔと実大気圧Ｐ１ｒとの圧力比である目標圧縮機前後圧力比Ｐ２ｔ／Ｐ１ｒに対応する圧力比補正係数Ｆ１を算出する。
【数３】
0005944037.tif 000004
【００５５】
また、目標圧縮機駆動力演算部１３１は、下記(１０）式のように、吸入空気流量Ｑａ及び圧縮機前後圧力比Ｐ２／Ｐ１と、圧縮機３１の断熱効率ηｃとの関係が予め設定された断熱効率算出マップＭＡＰηｃを用い、目標吸入空気流量Ｑａｔ及び目標圧縮機前後圧力比Ｐ２ｔ／Ｐ１ｒに対応する目標断熱効率ηｃｔを算出する。なお、目標圧縮機駆動力演算部１３１は、目標断熱効率ηｃｔを一定値にするなど、断熱効率ηｃの変化を考慮せずに、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出するように構成されてもよい。
ηｃｔ＝ＭＡＰηｃ（Ｑａｔ，Ｐ２ｔ／Ｐ１ｒ）        (１０）
【００５６】
＜実圧縮機駆動力演算部１３２＞
実圧縮機駆動力演算部１３２は、上記のように、圧縮機３１の駆動力の実値である実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出する。
本実施の形態では、実圧縮機駆動力演算部１３２は、実吸入空気流量Ｑａｒと、実過給圧Ｐ２ｒと実大気圧Ｐ１ｒとの圧力比である実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒとに基づいて、実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出するように構成されている。
【００５７】
実圧縮機駆動力演算部１３２は、上記(９）式と同様の下記(１１）式により、実吸入空気流量Ｑａｒと、実過給圧Ｐ２ｒと実大気圧Ｐ１ｒとの実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒと、圧縮機３１の実断熱効率ηｃｒと、実吸入空気温度Ｔ１ｒとに基づいて、実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出する。ここで、実圧縮機駆動力演算部１３２は、目標圧縮機駆動力演算部１３１と同様に、圧縮機前後圧力比Ｐ２／Ｐ１と圧力比補正係数Ｆ１との関係が予め設定された圧力比補正係数マップＭＡＰＦ１を用い、実過給圧Ｐ２ｒと実大気圧Ｐ１ｒとの実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒに対応する圧力比補正係数Ｆ１を算出する。
【数４】
0005944037.tif 000005
【００５８】
また、実圧縮機駆動力演算部１３２は、下記(１２）式のように、吸入空気流量Ｑａ及び圧縮機前後圧力比Ｐ２／Ｐ１と、圧縮機３１の断熱効率ηｃとの関係が予め設定された断熱効率算出マップＭＡＰηｃを用い、実吸入空気流量Ｑａｒ及び実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒに対応する実断熱効率ηｃｒを算出する。断熱効率算出マップＭＡＰηｃには、目標圧縮機駆動力演算部１３１が用いるマップと同じマップが用いられる。実圧縮機駆動力演算部１３２は、目標圧縮機駆動力演算部１３１と同様に、実断熱効率ηｃｒを一定値にするなど、断熱効率ηｃの変化を考慮せずに、実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出するように構成されてもよい。
ηｃｒ＝ＭＡＰηｃ（Ｑａｒ，Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒ）        (１２）
【００５９】
＜過給機慣性力演算部１３３＞
過給機慣性力演算部１３３は、上記のように、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒに基づいて、過給機３６の慣性モーメントＩｔにより生じた慣性力Ｐｉｒを算出する。
本実施形態では、過給機慣性力演算部１３３は、下記（１３）式のように、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒに基づいて過給機３６の実回転加速度αｔｒを算出し、過給機３６の実回転加速度αｔｒに過給機３６の慣性モーメントＩｔと過給機３６の実回転速度Ｎｔｒとを乗算して慣性力Ｐｉｒ[Ｗ]を算出するように構成されている。なお、慣性力Ｐｉｒ[Ｗ]は、仕事率となる。過給機慣性力演算部１３３は、予め設定した期間ΔＴｎの間の、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒの変化量ΔＮｔｒを、期間ΔＴｎで除算して、実回転加速度αｔｒを算出する。
Ｐｉｒ＝αｔｒ×Ｉｔ×Ｎｔｒ
αｔｒ＝ΔＮｔｒ／ΔＴｎ                      （１３）
慣性モーメントＩｔは、タービン３２及び圧縮機３１と一体的に回転する部材（本例では、タービン３２、圧縮機３１、及びタービンシャフト３９）の慣性モーメントであり、予め設定されている。
【００６０】
＜ゲートバルブ制御値演算部１３４＞
ゲートバルブ制御値演算部１３４は、下記（１４）式のように、実圧縮機駆動力Ｐｃｒに慣性力Ｐｉｒを加算した慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊が、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに近づくように、ゲートバルブ制御値ＷＧを変化させる駆動力フィードバック制御を行う。制御装置１００は、ゲートバルブ制御値ＷＧに基づいて、ゲートバルブアクチュエータ３４ａに対して制御信号を出力し、ウェイストゲートバルブ３４を駆動制御する。
Ｐｃｒ＊＝Ｐｃｒ＋Ｐｉｒ                        （１４）
【００６１】
ゲートバルブ制御値演算部１３４は、下記（１５）式のように、駆動力フィードバック制御として、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊との偏差ΔＰｃに基づく比例演算、積分演算、及び微分演算により、フィードバック補正値ＷＧｆｂを算出するＰＩＤ制御を行うように構成されている。
ＷＧｆｂ＝Ｋｐ×ΔＰｃ＋∫（Ｋｉ×ΔＰｃ）ｄｔ＋Ｋｄ×ｄ（ΔＰｃ）／ｄｔ
ΔＰｃ＝Ｐｃｔ−Ｐｃｒ＊                                        （１５）
ここで、Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄは、それぞれ、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインであり、ＰＩＤ制御を行う場合のフィードバック制御ゲインである。
【００６２】
なお、駆動力フィードバック制御として、ＰＩＤ制御以外の各種のフィードバック制御（例えば、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御に加えて学習制御）が用いられてもよい。
【００６３】
本実施形態では、ゲートバルブ制御値演算部１３４は、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔ及び排気ガス流量Ｑｅｘに基づいて、ゲートバルブ制御値ＷＧの基本値である基本ゲートバルブ制御値ＷＧｂを算出するように構成されている。そして、ゲートバルブ制御値演算部１３４は、下記（１６）式のように、基本ゲートバルブ制御値ＷＧｂを、フィードバック補正値ＷＧｆｂにより補正した値を最終的なゲートバルブ制御値ＷＧとして算出する。
ＷＧ＝ＷＧｂ＋ＷＧｆｂ                            （１６）
【００６４】
ゲートバルブ制御値演算部１３４は、下記(１７）式のように、圧縮機駆動力Ｐｃ及び排気ガス流量Ｑｅｘと、ゲートバルブ制御値ＷＧとの関係が予め設定されたゲートバルブ制御値算出マップＭＡＰＷＧを用い、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔ及び排気ガス流量Ｑｅｘに対応するゲートバルブ制御値ＷＧを基本ゲートバルブ制御値ＷＧｂとして算出する。
ＷＧｂ＝ＭＡＰＷＧ（Ｐｃｔ，Ｑｅｘ）            （１７）
【００６５】
ゲートバルブ制御値演算部１３４は、実吸入空気流量Ｑａｒと空燃比ＡＦとに基づいて排気ガス流量Ｑｅｘを算出する。本実施の形態では、ゲートバルブ制御値演算部１３４は、下記(１８）式のように、実吸入空気流量Ｑａｒに基づいて算出した実シリンダ内新気量Ｑｃｒと、空燃比センサ１６により検出した排気ガスの空燃比ＡＦとに基づいて、排気ガス流量Ｑｅｘを算出するように構成されている。なお、Ｑｃｒ／ΔＴの代わりに、実吸入空気流量Ｑａｒが用いられてもよく、空燃比ＡＦには、燃料演算に用いられる空燃比ＡＦの目標値が用いられてもよい。
【数５】
0005944037.tif 000006
【００６６】
１−２−４．制御挙動
図８のタイミングチャートを用い、慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊及び実圧縮機駆動力Ｐｃｒの制御挙動の一例について説明する。
アクセル開度の増加などにより、目標過給圧Ｐ２ｔが増加され、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔが増加された後、タービン出力Ｐｔ及び実圧縮機駆動力Ｐｃｒが増加し、実過給圧Ｐ２ｒが増加している。このとき、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒが増加するため、過給機３６の慣性力Ｐｉｒが増加している。図８には示していないが、駆動力フィードバック制御により、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊との偏差に応じて、ゲートバルブ制御値ＷＧが変化され、ウェイストゲートバルブ３４の開度が変化されている。タービン出力Ｐｔの一部は、慣性力Ｐｉｒとして消費されるため、タービン出力Ｐｔから慣性力Ｐｉｒを減算した出力が、圧縮機３１で消費される駆動力である実圧縮機駆動力Ｐｃｒとなっている。
【００６７】
本実施の形態では、実圧縮機駆動力Ｐｃｒに慣性力Ｐｉｒを加算した、タービン出力Ｐｔ相当の慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊が、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに近づくように、ゲートバルブ制御値ＷＧを変化させる駆動力フィードバック制御が行われるように構成されている。よって、上述したように、タービン出力Ｐｔを変化させるフィードバック制御系において、外乱成分となる慣性力Ｐｉｒを補償し、タービン出力Ｐｔ相当となる慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊により、フィードバック制御を行うことができる。よって、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔの変化に対して、安定した所望の慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊の過渡応答を得ることができている。図８に示す例では、慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊が目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに対してオーバーシュートした後、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに収束していくフィードバック応答になるように、フィードバック制御ゲインが調整されている。実圧縮機駆動力Ｐｃｒは、タービン出力Ｐｔ（慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊）から慣性力Ｐｉｒを減算した駆動力となるため、実圧縮機駆動力Ｐｃｒは、オーバーシュートしている慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊よりも低くなり、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに対するオーバーシュート量が少ない過渡応答にすることができている。実圧縮機駆動力Ｐｃｒの変化と実過給圧Ｐ２ｒの変化とは対応するため、目標過給圧Ｐ２ｔの変化に対する実過給圧Ｐ２ｒのオーバーシュート量も低減させることができている。すなわち、実圧縮機駆動力Ｐｃｒの目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに対するオーバーシュート量が少ない過渡応答となるように、フィードバック制御ゲインが調整され、慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊の過渡応答が調整されている。
【００６８】
図８には、目標過給圧Ｐ２ｔが増加され、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔが増加された場合の例を示したが、目標過給圧Ｐ２ｔが減少され、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔが減少された場合も、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに対して慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊を適度にアンダーシュートさせる、安定した過渡応答を得ることができる。そして、実圧縮機駆動力Ｐｃｒは、アンダーシュートしている慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊よりも高くなるため、実圧縮機駆動力Ｐｃｒ及び実過給圧Ｐ２ｒのアンダーシュートを抑制することができる。
【００６９】
１−２−５．フローチャート
本実施の形態に係る制御装置１００の処理の手順について、図９〜図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。図９〜図１１のフローチャートの処理は、演算処理装置９０が記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行することにより、例えば一定の演算周期毎に繰り返し実行される。
【００７０】
まず、図９のフローチャートについて説明する。
ステップＳ０１で、運転状態検出部１１０は、上記のように、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出処理（運転状態検出ステップ）を実行する。本実施形の形態では、運転状態検出部１１０は、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出する過給機回転速度検出処理（過給機回転速度検出ステップ）を実行する。運転状態検出部１１０は、エンジン１の実回転速度Ｎｅｒ、実吸入空気流量Ｑａｒ、及び実大気圧Ｐ１ｒを検出する。また、運転状態検出部１１０は、その他に、実吸入空気温度Ｔ１ｒ、実スロットル開度ＴＨｒ、実マニホールド圧Ｐｂｒ、排気ガスの空燃比ＡＦ、実過給圧Ｐ２ｒ、及びアクセル開度Ｄ等の各種の運転状態を検出する。ここで、運転状態検出部１１０（実吸入空気流量演算部１４１）は、上記のように、実吸入空気流量Ｑａｒを算出する実吸入空気流量演算処理（実吸入空気流量演算ステップ）を実行する。運転状態検出部１１０（実シリンダ内新気量演算部１４２）は、上記のように、エアフローセンサ１２又はマニホールド圧センサ１５の出力信号に基づいて実充填効率Ｅｃｒ及び実シリンダ内新気量Ｑｃｒを算出する実シリンダ内新気量演算処理（実シリンダ内新気量演算ステップ）を実行する。
【００７１】
次に、ステップＳ０２で、吸入空気制御部１１１は、上記のように、エンジン１の吸入空気を制御する吸入空気制御処理（吸入空気制御ステップ）を実行する。吸入空気制御部１１１は、目標吸入空気流量Ｑａｔ及び目標充填効率Ｅｃｔを算出する。ステップＳ０２のより詳細な処理を、図１０のフローチャートに示す。ステップＳ１０で、要求トルク演算部１２０は、上記のように、アクセル開度Ｄ及び外部の制御装置からの要求等に基づいて、要求出力トルクＴＲＱｄを算出する要求トルク演算処理（要求トルク演算ステップ）を実行する。次に、ステップＳ１１で、目標トルク演算部１２１は、上記のように、要求出力トルクＴＲＱｄに基づいて目標出力トルクＴＲＱｔ又は目標図示平均有効圧Ｐｉｔを算出する目標トルク演算処理（目標トルク演算ステップ）を実行する。そして、ステップＳ１２で、目標シリンダ内新気量演算部１２２は、上記のように、目標出力トルクＴＲＱｔ又は目標図示平均有効圧Ｐｉｔに基づいて目標充填効率Ｅｃｔ及び目標シリンダ内新気量Ｑｃｔを算出する目標シリンダ内新気量演算処理（目標シリンダ内新気量演算ステップ）を実行する。ステップＳ１３で、目標吸入空気流量演算部１２３は、上記のように、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔに基づいて、目標吸入空気流量Ｑａｔを算出する目標吸入空気流量演算処理（目標吸入空気流量演算ステップ）を実行する。ステップＳ１４で、スロットル開度制御部１２４は、上記のように、目標吸入空気流量Ｑａｔに基づいてスロットル開度を制御するスロットル開度制御処理（スロットル開度制御ステップ）を実行する。
【００７２】
次に、図９のステップＳ０３で、ウェイストゲートバルブ制御部１１２は、上記のように、過給圧Ｐ２を制御するために、ウェイストゲートバルブ３４を駆動制御するウェイストゲートバルブ制御処理（ウェイストゲートバルブ制御ステップ）を実行する。ステップＳ０３のより詳細な処理を、図１１のフローチャートに示す。ステップＳ２１で、目標過給圧演算部１３５は、上記のように、目標充填効率Ｅｃｔ及び実回転速度Ｎｅｒに基づいて、目標過給圧Ｐ２ｔを算出する目標過給圧演算処理（目標過給圧演算ステップ）を実行する。ステップＳ２２で、目標圧縮機駆動力演算部１３１は、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出する目標圧縮機駆動力演算処理（目標圧縮機駆動力演算ステップ）を実行する。本実施の形態では、目標圧縮機駆動力演算部１３１は、上記のように、吸入空気制御ステップにより算出された目標吸入空気流量Ｑａｔと、目標過給圧Ｐ２ｔと実大気圧Ｐ１ｒとの圧力比である目標圧縮機前後圧力比Ｐ２ｔ／Ｐ１ｒとに基づいて、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出するように構成されている。
【００７３】
ステップＳ２３で、実圧縮機駆動力演算部１３２は、実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出する実圧縮機駆動力演算処理（実圧縮機駆動力演算ステップ）実行する。本実施の形態では、実圧縮機駆動力演算部１３２は、上記のように、実吸入空気流量Ｑａｒと、実過給圧Ｐ２ｒと実大気圧Ｐ１ｒとの圧力比である実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒとに基づいて、実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出するように構成されている。
【００７４】
ステップＳ２４で、過給機慣性力演算部１３３は、上記のように、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒに基づいて、過給機３６の慣性モーメントＩｔにより生じた慣性力Ｐｉｒを算出する過給機慣性力演算処理（過給機慣性力演算ステップ）実行する。
【００７５】
そして、ステップＳ２５で、ゲートバルブ制御値演算部１３４は、上記のように、実圧縮機駆動力Ｐｃｒに慣性力Ｐｉｒを加算した慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊が、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに近づくように、ゲートバルブ制御値ＷＧを変化させる駆動力フィードバック制御を行うゲートバルブ制御値演算処理（ゲートバルブ制御値演算ステップ）を実行する。
本実施の形態では、ゲートバルブ制御値演算部１３４は、上記のように、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔ及び排気ガス流量Ｑｅｘに基づいて、ゲートバルブ制御値ＷＧの基本値ＷＧｂを算出する基本制御値演算処理を実行し、基本値ＷＧｂを駆動力フィードバック制御により補正した値を最終的なゲートバルブ制御値ＷＧとして算出するように構成されている。
【００７６】
２．実施の形態２
実施の形態２では、過給機慣性力演算部１３３は、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒに基づいて算出した慣性力Ｐｉｒの算出値に対して、予め設定された上限値Ｐｉｍａｘ及び下限値Ｐｉｍｉｎにより上下限制限した値を、最終的な慣性力Ｐｉｒとするように構成されている。その他の構成は、上記の実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００７７】
過給機３６の回転速度センサ４２の出力信号に含まれるノイズ成分による、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒの検出誤差や、実吸入空気流量Ｑａｒ及び実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒに基づいて過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出（推定）するように構成された場合における、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒの検出精度の悪化により、慣性力Ｐｉｒの算出精度が悪化する。その結果、実圧縮機駆動力Ｐｃｒに慣性力Ｐｉｒを加算して算出した慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊の算出精度が悪化し、駆動力フィードバック制御の制御性が悪化するおそれがある。
【００７８】
本実施の形態では、上記のように、上下限制限をした慣性力Ｐｉｒを用いて、慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊を算出するように構成されているので、過給機３６の回転速度センサ４２のノイズ成分や、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒの推定精度の悪化により、慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊に用いる慣性力Ｐｉｒが、正側または負側に過大になることを防止でき、駆動力フィードバック制御の制御性が悪化することを抑制できる。なお、上限値Ｐｉｍａｘは、正の値に設定され、下限値Ｐｉｍｉｎは、負の値に設定される。
【００７９】
本実施の形態に係る過給機慣性力演算部１３３における上下限制限の処理を、図１２に示すフローチャートのように構成することができる。
ステップＳ３１で、運転状態検出部１１０は、上記の実施の形態１と同様に、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出する過給機回転速度検出処理（過給機回転速度検出ステップ）を実行する。本実施の形態では、過給機慣性力演算部１３３は、過給機３６の回転速度センサ４２の出力信号に基づいて過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出するように構成されている。或いは、運転状態検出部１１０は、実施の形態１で説明したように、実吸入空気流量Ｑａｒと実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒとに基づいて過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出（推定）するように構成されてもよい。
【００８０】
ステップＳ３２で、過給機慣性力演算部１３３は、上記の実施の形態１と同様に、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒに基づいて、過給機３６の慣性モーメントＩｔにより生じた慣性力Ｐｉｒを算出する過給機慣性力演算処理（過給機慣性力演算ステップ）を実行する。
【００８１】
ステップＳ３３で、過給機慣性力演算部１３３は、ステップＳ３２で算出された慣性力Ｐｉｒの算出値が、予め設定された上限値Ｐｉｍａｘよりも大きいか否かを判定する。過給機慣性力演算部１３３は、慣性力Ｐｉｒの算出値が上限値Ｐｉｍａｘよりも大きいと判定した場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）は、慣性力Ｐｉｒの算出値を、上限値Ｐｉｍａｘに置き換える（ステップＳ３４）。一方、過給機慣性力演算部１３３は、慣性力Ｐｉｒの算出値が上限値Ｐｉｍａｘよりも大きくないと判定した場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）は、慣性力Ｐｉｒの算出値が、予め設定された下限値Ｐｉｍｉｎよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３５）。過給機慣性力演算部１３３は、慣性力Ｐｉｒの算出値が下限値Ｐｉｍｉｎよりも小さいと判定した場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）は、慣性力Ｐｉｒの算出値を、下限値Ｐｉｍｉｎに置き換える（ステップＳ３６）。一方、過給機慣性力演算部１３３は、慣性力Ｐｉｒの算出値が下限値Ｐｉｍｉｎよりも小さくないと判定した場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）は、現在の慣性力Ｐｉｒの算出値を最終的な慣性力Ｐｉｒとして算出し、処理を終了する。
【００８２】
３．実施の形態３
実施の形態３では、過給機慣性力演算部１３３は、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒに基づいて算出した慣性力Ｐｉｒの算出値Ｐｉｒ＊が、予め設定されたゼロを含む低下範囲にある場合に、算出値Ｐｉｒ＊よりも低下させた値を、最終的な慣性力Ｐｉｒとするように構成されている。その他の構成は、上記の実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００８３】
実圧縮機駆動力Ｐｃｒが目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに追従している定常運転状態であっても、過給機３６の回転速度センサ４２の出力信号に含まれるノイズ成分により、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒが振動し、慣性力Ｐｉｒが振動する場合がある。慣性力Ｐｉｒの振動が大きくなると、実圧縮機駆動力Ｐｃｒに慣性力Ｐｉｒを加算して算出する慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊の振動が大きくなり、定常運転状態であっても実圧縮機駆動力Ｐｃｒが振動し、実過給圧Ｐ２ｒが振動するおそれがある。また、実吸入空気流量Ｑａｒ及び実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒに基づいて過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出（推定）するように構成された場合においても、推定誤差成分により過給機３６の実回転速度Ｎｔｒが振動し、同様に、定常運転状態であっても実圧縮機駆動力Ｐｃｒが振動し、実過給圧Ｐ２ｒが振動するおそれがある。
【００８４】
過給機慣性力演算部１３３は、上記のように、慣性力Ｐｉｒの算出値Ｐｉｒ＊がゼロを含む低下範囲にある場合に、算出値Ｐｉｒ＊よりも低下させた値を、最終的な慣性力Ｐｉｒとするように構成されているので、定常運転状態において、慣性力加算駆動力Ｐｃｒ＊の振動を低減することができる。よって、定常運転状態において、実圧縮機駆動力Ｐｃｒが振動することを抑制でき、実過給圧Ｐ２ｒが振動することを抑制できる。
【００８５】
本実施形態では、過給機慣性力演算部１３３は、慣性力Ｐｉｒの算出値Ｐｉｒ＊がゼロを含む低下範囲にある場合に、ゼロを最終的な慣性力Ｐｉｒとするように構成されている。例えば、過給機慣性力演算部１３３は、図１３に示すような、慣性力Ｐｉｒと反映係数Ｋｐｉとの関係が予め設定された反映係数マップＭＡＰＫｐｉを用い、下記（１９）式に示すように、慣性力Ｐｉｒの算出値Ｐｉｒ＊に対応する反映係数Ｋｐｉを算出する。反映係数マップＭＡＰＫｐｉは、慣性力Ｐｉｒの値がゼロを含む低下範囲にある場合に、反映係数Ｋｐｉがゼロに設定され、慣性力Ｐｉｒの値が低下範囲以外にある場合に、反映係数Ｋｐｉが１に設定されている。そして、過給機慣性力演算部１３３は、下記（１９）式に示すように、慣性力Ｐｉｒの算出値Ｐｉｒ＊に反映係数Ｋｐｉを乗算した値を、最終的な慣性力Ｐｉｒとするように構成されている。
Ｋｐｉ＝ＭＡＰＫｐｉ（Ｐｉｒ＊）
Ｐｉｒ＝Ｋｐｉ×Ｐｉｒ＊                （１９）
【００８６】
本実施の形態に係る過給機慣性力演算部１３３の処理を、図１４に示すフローチャートのように構成することができる。
ステップＳ４１で、運転状態検出部１１０は、上記の実施の形態１と同様に、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出する過給機回転速度検出処理（過給機回転速度検出ステップ）を実行する。本実施の形態では、過給機慣性力演算部１３３は、過給機３６の回転速度センサ４２の出力信号に基づいて過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出するように構成されている。或いは、運転状態検出部１１０は、実施の形態１で説明したように、実吸入空気流量Ｑａｒと実圧縮機前後圧力比Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒとに基づいて過給機３６の実回転速度Ｎｔｒを検出（推定）するように構成されてもよい。
【００８７】
ステップＳ４２で、過給機慣性力演算部１３３は、上記の実施の形態１と同様に、過給機３６の実回転速度Ｎｔｒに基づいて、過給機３６の慣性モーメントＩｔにより生じた慣性力Ｐｉｒ＊を算出する過給機慣性力演算処理（過給機慣性力演算ステップ）を実行する。
【００８８】
ステップＳ４３で、過給機慣性力演算部１３３は、上記のように、反映係数マップＭＡＰＫｐｉを用い、ステップＳ４２で算出された慣性力Ｐｉｒの算出値Ｐｉｒ＊に対応する反映係数Ｋｐｉを算出する反映係数算出処理（反映係数算出ステップ）を実行する。
そして、ステップＳ４３で、過給機慣性力演算部１３３は、ステップＳ４２で算出された慣性力Ｐｉｒの算出値Ｐｉｒ＊に対して反映係数Ｋｐｉを乗算した値を、最終的な慣性力Ｐｉｒとして算出し、処理を終了する。
【００８９】
なお、本発明において「マップ」とは、複数の変数間の関係を表す関数を意味しており、データマップの他に、多項式、数式、データテーブル等を用いることができる。
【００９０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
この発明は、ウェイストゲートバルブを駆動するアクチュエータを有する過給機を備えた内燃機関の制御装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  過給機付き内燃機関（エンジン）、２  吸気路、４  スロットルバルブ、５  インテークマニホールド、７  排気路、８  シリンダ、９  大気圧センサ、１１  クランク角センサ、１２  エアフローセンサ、１３  吸入空気温度センサ、１４  スロットルポジションセンサ、１５  マニホールド圧センサ、１６  空燃比センサ、１７  インジェクタ、２２  排気ガス浄化触媒、３０  インタークーラ、３１  圧縮機、３２  タービン、３４  ウェイストゲートバルブ、３４ａ  ゲートバルブアクチュエータ、３５  過給圧センサ、３６  過給機、３７  排気バイパス通路、４０  スロットルモータ、４１  アクセルポジションセンサ、４２  過給機の回転速度センサ、９０  演算処理装置、９１  記憶装置、９２  入力回路、９３  出力回路、１００  過給機付き内燃機関の制御装置（制御装置）、１１０  運転状態検出部、１１１  吸入空気制御部、１１２  ウェイストゲートバルブ制御部、１２０  要求トルク演算部、１２１  目標トルク演算部、１２２  目標シリンダ内新気量演算部、１２３  目標吸入空気流量演算部、１２４  スロットル開度制御部、１３１  目標圧縮機駆動力演算部、１３２  実圧縮機駆動力演算部、１３３  過給機慣性力演算部、１３４  ゲートバルブ制御値演算部、１３５  目標過給圧演算部、１４１  実吸入空気流量演算部、１４２  実シリンダ内新気量演算部、ＡＦ  空燃比、Ｄ  アクセル開度、Ｅｃｒ  実充填効率、Ｅｃｔ  目標充填効率、Ｆ１  圧力比補正係数、Ｋｖ  体積効率、ＫＰ２  圧力加算値、Ｎｅ  内燃機関の回転速度、Ｎｅｒ  内燃機関の実回転速度、Ｎｔ  過給機の回転速度、Ｎｔｒ  過給機の実回転速度、Ｐ１  大気圧、Ｐ１ｒ  実大気圧、Ｐ２  過給圧、Ｐ２ｒ  実過給圧、Ｐ２ｔ  目標過給圧、Ｐｂ  マニホールド圧、Ｐｂｒ  実マニホールド圧、Ｐｂｔ  目標マニホールド圧、Ｐ２ｒ／Ｐ１ｒ  実圧縮機前後圧力比、Ｐ２ｔ／Ｐ１ｔ  目標圧縮機前後圧力比、Ｔ１ｒ  実吸入空気温度、Ｖｃ  シリンダ容積、ＷＧ  ゲートバルブ制御値、Ｐｃｒ  実圧縮機駆動力、Ｐｃｒ＊  慣性力加算駆動力（加算値）、Ｐｃｔ  目標圧縮機駆動力、Ｐｉｒ  過給機の慣性力、Ｐｔ  タービン出力、Ｑａｒ  実吸入空気流量、Ｑａｔ  目標吸入空気流量、Ｑｃｒ  実シリンダ内新気量、Ｑｃｔ  目標シリンダ内新気量、Ｑｅｘ  排気ガス流量、ＴＲＱｄ  要求出力トルク、ＴＲＱｔ  目標出力トルク、ＴＲＲ  外部要求出力トルク
【要約】      （修正有）【課題】圧縮機駆動力のフィードバック応答を改善できる過給機付き内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】過給機付き内燃機関の制御装置１００において、過給機の実回転速度Ｎｔｒに基づいて、過給機の慣性モーメントにより生じた慣性力Ｐｉｒを算出し、実圧縮機駆動力Ｐｃｒに慣性力Ｐｉｒを加算した加算値Ｐｃｒ＊が、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに近づくように、ゲートバルブアクチュエータ３４ａの制御値であるゲートバルブ制御値ＷＧを変化させる駆動力フィードバック制御を行う。【選択図】図２【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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