(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ターボ過給機を備える内燃機関において、ターボラグを可及的に縮小する。【解決手段】排気ターボ過給機を備える内燃機関に、アクセル開度又はその単位時間当たりの変化率が所定値を上回る運転領域において、実際の吸気圧がアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも所定以上小さい場合に、そうでない場合と比較して空燃比がより小さくなるように燃料噴射量の増量補正を実行する制御装置を搭載する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ターボ過給機を備える内燃機関の制御装置であって、
アクセル開度又はその単位時間当たりの変化率が所定値を上回る運転領域において、
実際の吸気圧がアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも所定以上小さい場合に、そうでない場合と比較して空燃比がより小さくなるように燃料噴射量の増量補正を実行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、排気ターボ過給機を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ターボ過給機を備える内燃機関を搭載した車両において、車両を加速させるべく運転者がアクセル開度を拡大させる操作を行った時点では、排気タービンに流入する排気ガスの流量及び温度が低く、タービンが十分に駆動されない。従って、運転者がアクセル開度を拡大させても、即時には過給圧ひいては気筒に充填される空気の量が増大せず、エンジントルクが立ち上がるまでに時間を要する、いわゆるターボラグが問題となっている。
【０００３】
このターボラグを緩和する方法の一つとして、要求負荷が大きい過給領域でかつ過給圧が所定値以下であるときに、アクセルペダルの踏込量に応じた通常の開度よりもスロットルバルブの開度を大きくする補正制御を行うことが考えられている（例えば、特許文献１を参照）。このような補正制御により、ターボラグの期間中に吸気量を増量し、エンジントルクをより速やかに増大させることはできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２４０４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スロットルバルブの開度を増大させることにより吸気量を増加させることは、低温の新気を多く内燃機関に取り入れることに等しい。故に、外気温の条件等によっては、必ずしも排気タービンの仕事量が目論見通り速やかに増大するとは限られず、ターボラグを十分に解消できないことがあり得る。
【０００６】
本発明は以上の点に着目し、ターボラグを可及的に縮小することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決すべく、本発明に係る内燃機関の制御装置は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、アクセル開度又はその単位時間当たりの変化率が所定値を上回る運転領域において、実際の吸気圧がアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも所定以上小さい場合に、そうでない場合と比較して空燃比がより小さくなるように燃料噴射量の増量補正を実行する。
【０００８】
このようなものであれば、実際の吸気圧と目標過給圧との差が所定を下回るまでの期間に、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように燃料噴射量を増量することにより、気筒で発生するエンジントルクを増大させ、ターボラグを小さくすることができる。また、燃料噴射量を増量することによりタービンを通過する排気ガスの温度を高くし、タービンを通過する際の熱膨張を促進することができるので、この点からもターボラグを小さくできる。
【０００９】
なお、本発明において、「実際の吸気圧がアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも所定以上小さい」とは、所定が０の場合も含む。換言すれば、実際の吸気圧が単にアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも小さい場合も含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ターボラグを可及的に縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関を示す概略図。
【図２】同実施形態の制御手順を概略的に示すフローチャート。
【図３】同実施形態の作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。
【００１３】
本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数、本実施形態では３つの気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１４】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、排気ターボ過給機５のコンプレッサ５１、インタクーラ３５、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１５】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２、排気ターボ過給機５の駆動タービン５２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。加えて、タービン５２を迂回する排気バイパス通路４３、及びこのバイパス通路４３の入口を開閉するバイパスバルブであるウェイストゲートバルブ４４を設けてある。ウェイストゲートバルブ４４は、アクチュエータに制御信号ｎを入力することで開閉操作することが可能な電動ウェイストゲートバルブであり、そのアクチュエータとしてＤＣサーボモータを用いている。
【００１６】
排気ターボ過給機５は、駆動タービン５２とコンプレッサ５１とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン５２を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。
【００１７】
本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００１８】
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ等が入力される。
【００１９】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ウェイストゲートバルブ４４に対して開度操作信号ｎ等を出力する。
【００２０】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。しかして、ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。
【００２１】
ＥＣＵ０は、アクセル開度信号ｃが示すアクセル開度θ、又はその単位時間当たりの変化率ｄθ／ｄｔがそれぞれ所定値θ0、（ｄθ／ｄｔ）0を上回る運転領域において、アクセル開度θ又はその単位時間当たりの変化率ｄθ／ｄｔに応じた目標過給圧ｐ0を決定する。その上で、ターボラグを小さくすべく、以下の制御を行う。
【００２２】
すなわち、吸気温・吸気圧信号ｅが示す実際のサージタンク３３内の吸気圧ｐが目標過給圧ｐ0よりも所定値Δｐ0以上小さい場合には、そうでない場合と比較して気筒１に充填される吸気の空燃比がより小さくなるように、つまりよりリッチ側となるように燃料噴射量の増量補正を実行するための増量補正プログラムを実行する。なお、前記所定値Δｐ0は、０以上の範囲で任意に決定した値であり、具体的には実験等に基づいて決定される。この増量補正プログラムによる制御の手順についてフローチャートである図２を参照しつつ以下に述べる。
【００２３】
アクセル開度θが所定値θ0を上回るか、又はその単位時間当たりの変化率ｄθ／ｄｔが所定値（ｄθ／ｄｔ）0を上回るときは（Ｓ１）、アクセル開度θ及びその単位時間当たりの変化率ｄθ／ｄｔをパラメータとして、目標過給圧ｐ0を決定する（Ｓ２）。その上で、実際の吸気圧ｐをパラメータとして空燃比が理論空燃比となる燃料噴射量を決定し（Ｓ３）、実際の吸気圧ｐが目標過給圧ｐ0より小さくかつ差が所定値Δｐ0を上回る場合には（Ｓ４）、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように、より望ましくは空燃比が１３〜１４程度になるように燃料噴射量を増量する（Ｓ５）。一方、そうでない場合は、燃料噴射量の増量は行わない。
【００２４】
上述した制御において、図３に示すように、アクセル開度θが増加すると（時刻ｔ1）、燃料噴射量は同図の破線で示す理論空燃比となる噴射量よりも増量した同図の実線で示す量となる。その後、アクセル開度θが一定となった（時刻ｔ2）後も、実際の吸気圧ｐと目標過給圧ｐ0との差が所定値Δｐ0を下回る（時刻ｔ3）までの間、すなわち気筒で発生するエンジントルクが所望の値に達するまでの間は、燃料噴射量を増量する。つまり、ターボラグの期間の長さは同図のｄ1である。なお、燃料噴射量が増量される期間の長さは、アクセル開度θの増加が開始した時点で排気ターボ過給機５のコンプレッサ５１の出口にある空気がサージタンク３３内に達するまでの間であり、おおよそエンジン１回転分に相当する。これに対して、燃料噴射量の増量を行わない場合のターボラグの期間の長さは同図のｄ2であるので、上述した制御を行うことによりターボラグが縮小する。そして、実際の吸気圧ｐと目標過給圧ｐ0との差が所定値Δｐ0を下回ると、理論空燃比となる量だけ燃料を噴射する制御に復帰する。
【００２５】
以上に述べたように、本実施形態によれば、実際の吸気圧ｐと目標過給圧ｐ0との差が所定値Δｐ0を下回るまでの期間に、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように燃料噴射量を増量することにより、気筒１で発生するエンジントルクを増大させることができるので、ターボラグを小さくすることができる。それとともに、ドライバビリティを改善することもできる。また、燃料噴射量を増量することによりタービン５２を通過する排気ガスの温度を上昇させ、タービン５２を通過する際の熱膨張を促進することができるので、この点からもターボラグを短縮することができる。さらに、燃料噴射量を増量することにより排気ガス圧も上昇し、排気ガスがタービン５２を通過する際の膨張による仕事量も増加する。すなわち、排気ガスがタービン５２を通過する際の膨張を利用してタービン５２の駆動エネルギーとするエネルギー転換をより効果的に行うことができる。
【００２６】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００２７】
例えば、上述した実施形態において、所定値Δｐ0は０であってもよい。すなわち、実際の吸気圧が単にアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも小さい場合に、そうでない場合と比較して空燃比がより小さくなるすなわちリッチ側となるように燃料噴射量の増量補正を実行するようにしてもよい。
【００２８】
また、上述した実施形態では、アクセル開度又はアクセル開度の単位時間当たりの変化率が所定値を上回る運転領域においてターボラグを小さくすべく本発明の制御を行うようにしているが、アクセル開度が所定値を上回る運転領域において、ターボラグを小さくすべく本発明の制御を行うようにしても、すなわち上述した実施形態のステップＳ１の条件を「アクセル開度が所定値を上回る」ことにしてもよい。一方、アクセル開度の単位時間当たりの変化率が所定値を上回る運転領域において、ターボラグを小さくすべく本発明の制御を行うようにしても、換言すれば上述した実施形態のステップＳ１の条件を「アクセル開度の単位時間当たりの変化率が所定値を上回る」ことにしてもよい。さらに、アクセル開度及びアクセル開度の単位時間当たりの変化率がそれぞれ所定値を上回る運転領域において、ターボラグを小さくすべく本発明の制御を行うようにしても、つまり上述した実施形態のステップＳ１の条件を「アクセル開度およびアクセル開度の単位時間当たりの変化率がそれぞれ所定値を上回る」ことにしてもよい。
【００２９】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００３０】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１１…インジェクタ
５…排気ターボ過給機
ｃ…アクセル開度信号
ｅ…吸気温・吸気圧信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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