(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気流路に設けた排気側タービンと、前記排気側タービンの上流側と下流側を結ぶバイパス通路に設けられたウェストゲート弁と、吸気流路に設けられ前記排気側タービンによって駆動される吸気側コンプレッサーと、前記吸気側コンプレッサーの上流側と下流側を結ぶバイパス通路に設けられたエアバイパス弁と、前記排気流路から前記吸気側コンプレッサーより上流の前記吸気流路に排気ガスを還流する排気ガス還流通路と、前記排気ガス還流通路に設けられた排気ガス還流制御弁と、前記吸気流路を流れる吸気量を制御する吸気量制御手段を備えた内燃機関に使用され、少なくとも前記ウェストゲート弁、前記排気ガス還流制御弁及び前記吸気量制御手段の動作を制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記吸気側コンプレッサーによって過給されている状態と前記排気ガス還流通路から排気ガスが還流されている状態が並存する運転状態において、前記吸気量制御手段によって吸気量が減少或いは増加される過渡運転時の場合には、前記制御手段は前記エアバイパス弁が閉じた状態で前記ウェストゲート弁に制御信号を送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気量制御手段によって吸気量が減少される減速運転時の場合には、前記制御手段は前記エアバイパス弁が閉じた状態で前記ウェストゲート弁を開くように前記ウェストゲート弁に制御信号を送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記エアバイパス弁の動作を制御する制御手段を備え、前記吸気量制御手段によって吸気量が減少される減速運転時の場合には、前記制御手段は前記エアバイパス弁を閉じて前記ウェストゲート弁を開くように前記エアバイパス弁と前記ウェストゲート弁に制御信号を送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気側コンプレッサーによって過給されている状態と前記排気ガス還流通路から排気ガスが還流されている状態が並存する運転状態において、吸気量を減少させる場合では前記制御手段は前記エアバイパス弁が閉じた状態で前記ウェストゲート弁を開くように前記ウェストゲート弁に制御信号を送ると共に、前記排気ガス還流制御弁を閉じる制御信号か、或いは前記排気ガス還流制御弁を開く制御信号のどちらかを前記排気ガス還流制御弁に送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、移行すべき運転状態が前記吸気側コンプレッサーによって過給されている状態と前記排気ガス還流通路から排気ガスが還流されている状態が並存しない運転状態の場合は、前記制御手段は前記排気ガス還流制御弁を閉じる制御信号を前記排気ガス還流制御弁に送り、移行すべき運転状態が前記吸気側コンプレッサーによって過給されている状態と前記排気ガス還流通路から排気ガスが還流されている状態が並存する運転状態の場合は、前記制御手段は前記排気ガス還流制御弁を開く制御信号を前記排気ガス還流制御弁に送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、移行すべき運転状態が前記吸気側コンプレッサーによって過給されている状態と前記排気ガス還流通路から排気ガスが還流されている状態が並存しなく、しかも内部ＥＧＲが必要な場合は、前記制御手段は前記排気ガス還流制御弁を閉じる制御信号を前記排気ガス還流制御弁に送ると共に、吸気弁と排気弁のバルブオーバラップを拡大すると共に、この拡大時期を所定時間にわたり遅らせる制御信号を前記吸気弁または前記排気弁の位相可変機構に送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、移行すべき運転状態が前記吸気側コンプレッサーによって過給されている状態と前記排気ガス還流通路から排気ガスが還流されている状態が並存しなく、しかも内部ＥＧＲが必要な場合は、前記制御手段は前記排気ガス還流制御弁を閉じる制御信号を前記排気ガス還流制御弁に送ると共に、排気弁の閉じ時期のシリンダ容積を拡大すると共に、この拡大時期を所定時間にわたり遅らせる制御信号を前記排気弁の位相可変機構に送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、移行すべき運転状態が前記吸気側コンプレッサーによって過給されている状態と前記排気ガス還流通路から排気ガスが還流されている状態が並存しなく、しかも内部ＥＧＲが不要な場合は、前記制御手段は前記排気ガス還流制御弁を閉じる制御信号を前記排気ガス還流制御弁に送ると共に、前記エアバイパス弁を閉じて前記ウェストゲート弁を開くように前記エアバイパス弁と前記ウェストゲート弁に制御信号を送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気量制御手段は吸気弁の位相及び作動角を可変とするリフト・位相可変機構、或いは前記吸気流路に設けたスロットル弁であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸気側コンプレッサーによって過給されている状態と前記排気ガス還流通路から排気ガスが還流されている状態が並存する運転状態において、吸気量を減少させる場合では前記制御手段は前記エアバイパス弁を閉じて前記ウェストゲート弁を開くように前記エアバイパス弁と前記ウェストゲート弁に制御信号を送ると共に、前記ウェストゲート弁を開いた後に前記エアバイパス弁を所定量だけ開く制御信号が前記ウェストゲート弁を開いた時期より後に送られることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸気側コンプレッサーによって過給されている状態と前記排気ガス還流通路から排気ガスが還流されている状態が並存する運転状態において、吸気量を増加させる加速運転時の場合には前記制御手段は前記エアバイパス弁が閉じた状態で前記ウェストゲート弁を閉じるように前記ウェストゲート弁に制御信号を送ると共に、前記排気ガス還流制御弁を開いた状態にする制御信号を前記排気ガス還流制御弁に送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の内燃機関の制御装置において、
吸気量を増加させる場合では前記制御手段はスロットル弁を全開にする制御信号を前記スロットル弁に送り、その状態でエアバイパス弁が閉じた状態で前記ウェストゲート弁を閉じるように前記ウェストゲート弁に制御信号を送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の内燃機関の制御装置において、
吸気量を増加させるために前記制御手段はリフト・位相可変機構によって吸気量が増加する制御信号を前記リフト・位相可変機構に送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は同一充填効率でEGR率が増加するにつれて前記ウェストゲート弁の開度を減少させる制御信号を前記ウェストゲート弁に送ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気側タービンの下流部より分流した排気ガスをクーラにて冷却した後に吸気側コンプレッサーの上流部へ還流させる内燃機関の制御装置に係り、特に内燃機関の過渡運転時に適正な排気ガスを還流できるように排気ガスの流量を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の内燃機関においては、小型化、低燃費、低排気ガスの観点から過給機を用いて内燃機関に供給される空気を加圧しており、このような過給機を用いた内燃機関としては特開２００９−２５０２０９号公報（特許文献1）に記載されているようなものが知られている。
【０００３】
特許文献１においては可変動弁機構と過給機とを備えた内燃機関において、排気側タービン（以下、タービンという。）の上流部より分流した排気ガスを吸気側コンプレッサー（以下、コンプレッサーという。）の上流側へ導入する第１排気ガス還流通路と、排気ガスをコンプレッサーの下流側に導入する第２排気ガス還流通路とを設け、運転状態に応じて設定される目標排気ガス還流量が得られるように、上流側排気ガス量と下流側排気ガス量とを制御弁によって調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５０２０９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、一般に過給機を備えた内燃機関においてはコンプレッサーの上流部へ排気ガスを還流させる構成では、排気ガスと新気との合流部からシリンダまでの経路が長いこと、コンプレッサーの上下を結ぶエアバイパス通路のエアバイパス弁を過渡時に開くこと等の要因によって減速運転時や加速運転時のような過渡時に排気ガス量が一時的に増加、或いは減少して排気ガス量を目標値に安定して導入することができない現象があった。したがって、この排気ガスの不適正な還流によって空燃比の変動による排気の悪化や、トルクの変動を生じるほか、最悪の場合は失火に至るといった課題があった。
【０００６】
本発明の目的は内燃機関の過渡運転時にシリンダ内へ導入される排気ガスを目標値に精度良く制御可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の特徴は、タービンの下流部より分流して冷却された排気ガスをコンプレッサーの上流部へ還流する内燃機関において、内燃機関が過給状態にあって排気ガスが還流されている状態において、減速時或いは加速時にコンプレッサーをバイパスするエアバイパス弁を閉じた状態にするようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、過渡運転時の排気ガスの一時的な増加、或いは減少を抑制することができ、空燃比変動にともなう排気悪化やトルク変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用される内燃機関の制御システムの全体的な構成を示す構成図である。
【図２】内燃機関のスロットル弁およびウェストゲート弁の定常目標開度マップを説明する特性図である。
【図３】排気ガス還流制御弁開度と排気ガス還流率との関係、および充填効率とスロットル弁開度との関係を説明する特性図である。
【図４】図２に示した特性図において、運転動作点Ｂから運転動作点Ａへ加速した場合のスロットル弁、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、および排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【図５】図２に示した特性図において、運転動作点Ａから運転動作点Ｂへ減速した場合のスロットル弁、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、および排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【図６】図２に示した特性図において、運転動作点Ａから運転動作点Ｃへ急停止した場合のスロットル弁、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、および排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【図７】吸気弁および排気弁に位相可変機構を備えた吸気弁と排気弁のバルブリフトパターンを説明する特性図である。
【図８】吸気弁にリフト可変機構を備えた吸気弁のバルブリフトパターンを説明する特性図である。
【図９】充填効率と吸気弁作動角との関係、及び排気ガス導入時の吸気弁作動角補正量を説明する特性図である。
【図１０】内燃機関のリフト・位相可変機構、及びウェストゲート弁の定常目標開度マップを説明する特性図である。
【図１１】図１０の特性図において、リフト・位相可変機構、排気ガス還流制御弁、ウェストゲート弁、点火時期、及び燃料噴射の各制御指令値を演算する制御ブロックを説明する構成図である。
【図１２】図１０の特性図において、スロットル弁開度、排気ガス還流制御弁開度、エアフローセンサ検出流量、排気ガス還流制御弁の前後圧力状態、大気状態、リフト・位相可変機構位置に基づいて充填効率、排気ガス還流率、吸気圧力を演算する制御ブロックを説明する構成図である。
【図１３】図１０の特性図において、過給域で且つ冷却した排気ガスを導入している運転動作点Ａから運転動作点Ｂ及び運転動作点Ｃに減速した場合の吸気弁作動角、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の各動作を説明するフローチャート図である。
【図１４】図１０の特性図において、運転動作点Ａから運転動作点Ｂへ減速した場合の吸気弁作動角、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、及び排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【図１５】図１０の特性図において、運転動作点Ａから運転動作点Ｃへ急停止した場合の吸気弁作動角、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、および排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【図１６】図１０の特性図において、過給域で且つ冷却した排気ガスを導入している運転動作点Ｂから運転動作点Ａへ加速した場合の吸気弁作動角、ウェストゲート弁の各動作を説明するフローチャート図である。
【図１７】図１０の特性図において、運転動作点Ｂから運転動作点Ａへ加速した場合の吸気弁作動角、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、及び排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【図１８】内燃機関のスロットル弁およびウェストゲート弁の定常目標開度マップを説明する特性図である。
【図１９】充填効率とウェストゲート弁開度との関係およびＥＧＲ導入時のウェストゲート弁開度補正量を説明する特性図である。
【図２０】図１８の特性図において、スロットル弁、排気ガス還流制御弁、ウェストゲート弁、点火時期、および燃料噴射の各制御指令値を演算する制御ブロックを説明する構成図である。
【図２１】図１８の特性図において、過給域で且つ冷却した排気ガスを導入している運転動作点Ａから運転動作点Ｂ、運転動作点Ｃ及び運転動作点Ｄに減速した場合の、スロットル弁、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁、吸排気弁可変機構の各動作を説明するフローチャート図である。
【図２２】図１８の特性図において、運転動作点Ａから運転動作点Ｂへ減速した場合のスロットル弁、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、および排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【図２３】図１８の特性図において、運転動作点Ａから運転動作点Ｄへ急停止した場合のスロットル弁、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、および排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【図２４】図１８の特性図において、運転動作点Ａから運転動作点Ｃへ減速した場合のスロットル弁開度、排気ガス還流制御弁開度、吸排気弁位相、吸気圧力、充填効率、および排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【図２５】図１８の特性図において、過給域で且つ冷却した排気ガスを導入している運転動作点Ｂから運転動作点Ａに加速した場合のスロットル弁、ウェストゲート弁の各動作を説明するフローチャート図である。
【図２６】図１８の特性図において、運転動作点Ｂから運転動作点Ａへ加速した場合のスロットル弁、排気ガス還流制御弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、および排気ガス還流率の時間的推移を説明する特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の実施例になる内燃機関の制御装置を図面に基づき詳細に説明するが、複数の実施例があるので共通する内燃機関のシステム構成をまず説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１において、参照番号１は制御対象とする内燃機関であり、内燃機関1には吸気流路１Ａ及び排気流路１Ｂが連通している。
【００１２】
吸気流路１Ａには吸気温度センサを備えたエアフローセンサ２が組付けられている。吸気流路１Ａと排気流路１Ｂにはターボ式の過給機３が備え付けられており、過給機３のコンプレッサーが吸気流路１Ａに、タービンが排気流路１Ｂにそれぞれ接続されている。
【００１３】
過給機３は、排気ガスの有するエネルギをタービン翼の回転運動に変換するためのタービンと、タービン翼に連結されたコンプレッサー翼の回転によって吸入空気を圧縮するためのコンプレッサーとで構成されている。過給機３のコンプレッサー側の下流には、断熱圧縮されて上昇した吸気温度を冷却するためのインタークーラ５が備えられている。
【００１４】
インタークーラ５の下流には、冷却後の吸気温度を計測するための吸気温度センサ６が組付けられている。吸気温度センサ6の下流には、吸気流路１Ａの流路断面積を絞りシリンダに流入する吸入空気量を制御するためのスロットルバルブ７が備えられている。
【００１５】
スロットルバルブ７はアクセル踏み込み量とは独立にスロットル開度を制御することができる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ7の下流には吸気マニホールド8が連通している。尚、インタークーラをスロットルバルブ7の下流の吸気マニホールド8に一体化させて備える構成としてもよい。それによってコンプレッサー下流からシリンダまでの容積を小さくすることができ、加減速の応答性を向上させることができる。
【００１６】
吸気マニホールド８には過給圧センサ９が組付けられている。吸気マニホールド８の下流には、吸気に偏流を生じさせることによって、シリンダ内流れの乱れを強化する流動強化弁１０と、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１が配置されている。燃料噴射弁１１はシリンダに直接燃料を噴射する方式としてもよい。
【００１７】
内燃機関１は、吸気弁１２及び排気弁バルブ１４の開閉の位相を連続的に可変とする位相可変機構を吸気弁１２および排気弁１４にそれぞれ備えている。また、吸気弁１２にはそのリフトを連続的に可変とするリフト可変機構も備えられている。吸気弁１２及び排気弁バルブ１４の可変機構には、バルブの開閉位相を検知するためのセンサ１３及び１５が、吸気弁１２および排気弁１４にそれぞれ組付けられている。
【００１８】
シリンダヘッド部にはシリンダ内に電極部を露出させ、スパークによって可燃混合気を引火する点火プラグ１６が組付けられている。さらにシリンダにはノックの発生を検知するノックセンサ１７が組付けられている。
【００１９】
クランク軸にはクランク角度センサ１８が組付けられている。クランク角度センサ１８から出力される信号にもとづき、内燃機関１の回転速度を検出することができる。排気流路１Ｂには空燃比センサ２０が組付けられており、空燃比センサ２０の検出結果に基づき燃料噴射弁１１より供給される燃料噴射量が目標空燃比となるように、フィードバック制御が行われる。
【００２０】
空燃比センサ２０の下流には、排気浄化触媒２１が設けられており、一酸化炭素、窒素酸化物および未燃炭化水素などの有害排出ガス成分が触媒反応によって浄化される。
【００２１】
過給機３には、エアバイパスバルブ４およびウェストゲートバルブ１９が備えられている。エアバイパスバルブ４はコンプレッサーの下流部からスロットルバルブ７の上流部の圧力が過剰に上昇するのを防ぐために備えられている。過給状態においてスロットルバルブ７を急激に閉止した場合に、エアバイパスバルブ４を開くことでコンプレッサー下流部の吸気（空気と排気ガスが混合したガス）をコンプレッサー上流部へ逆流させて過給圧を下げることができる。
【００２２】
一方、ウェストゲートバルブ１９は内燃機関１が過剰な過給レベルとなるのを防ぐために設けられている。過給圧センサ９により検知された過給圧が所定の値に達した場合に、ウェストゲートバルブ１９を開くことで、タービンを迂回するように排気ガスがバイパスされて過給圧の上昇を抑制あるいは保持することができる。
【００２３】
排気浄化触媒２１の下流より排気ガスを分流し、コンプレッサーの上流部へと排気ガスを還流させる排気ガス還流通路（以下、ＥＧＲ通路という。）２２が連通している。ＥＧＲ通路２２には排気ガスを冷却するための排気ガスクーラ２３が備えられている。
【００２４】
排気ガスクーラ２３の下流には排気ガス流量を制御するための排気ガス還流制御弁（以下、ＥＧＲ弁という。）２４が備えられている。ＥＧＲ弁２４の上流部の排気ガスの温度を検出するための温度センサ２５およびＥＧＲ弁２４の前後の差圧を検出するための差圧センサ２６が組み付けられている。
【００２５】
これらの各制御要素は制御ユニット（以下、ＥＣＵという。）２７によって制御されるものである。ＥＣＵ２７には上述した各種センサと各種アクチュエータが接続されており、具体的にはスロットルバルブ７、燃料噴射弁１１、位相／リフト可変機構１３及び１５、ＥＧＲ弁２４などのアクチュエータはＥＣＵ２７により制御されている。
【００２６】
更に、上述した各種センサより入力された信号にもとづき、内燃機関１の運転状態を検知して運転状態に応じてＥＣＵ２７により決定されたタイミングで点火プラグ１６が点火を行うことができる。
【００２７】
図２は過給機を備える内燃機関において、スロットル弁７およびウェストゲート弁１９の定常目標開度マップを説明する図である。吸入空気量の増加にしたがって、スロットル弁７の目標開度を増加させる様に設定されている。この例では、過給域よりやや低い負荷水準以上（図２（a）における破線内の領域）で、排気ガスクーラ２３によって冷却した排気ガス（以下、Cooled−ＥＧＲという。）を導入する。
【００２８】
ここで、太い破線の枠で囲まれた領域が排気ガスの還流される、いわゆるＥＧＲ領域である。（以下の図面においても同様にＥＧＲ領域を示す。）
従来、この領域では燃料のリッチ化によるノック低減や排気温度上昇の抑制を図ってきたが、同領域にてCooled−ＥＧＲを導入しノック低減や排気温度抑制を図りつつ、理論空燃比による燃焼を行うことで、低燃費運転を実現することができるようになるものである。
【００２９】
図２（b）には、回転速度に対するウェストゲート弁１９の開度の関係が示されており、インターセプト点以上の回転速度域でウェストゲート弁１９による過給圧制御を行う。同一回転速度では目標過給圧が大きい程、ウェストゲート弁開度を大きくするように動作する。
【００３０】
図３は、ＥＧＲ弁２４の開度と排気ガス還流率（以下、ＥＧＲ率という。）との関係、充填効率とスロットル弁７の開度との関係および排気ガス導入時のスロットル弁７の開度補正量を説明する図である。図３（a）に示す様に、ＥＧＲ弁２４の同一前後差圧においては、ＥＧＲ弁２４の開度を大きくするほどＥＧＲ率が大きくなる傾向を示している。
【００３１】
また、図３（b）に示す様に、充填効率が増加するほどスロットル弁７の開度を大きく設定する必要がある。この例ではスロットル弁７の上流に排気ガスが合流する構成となっており、排気ガスの導入に応じてスロットル弁７の開度を増加側に補正する必要がある。
【００３２】
図４は従来の過給機を備えた内燃機関において、図２に示す運転動作点Ｂから運転動作点Ａへ加速した場合のスロットル弁７、ＥＧＲ弁２４、エアバイパス弁４、ウェストゲート弁１９の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明する図である。
【００３３】
図４の（ｃ）、（ｄ）にあるように、エアバイパス弁４およびウェストゲート弁１９を閉じた状態で、図４の（a）のようにスロットル弁７によって運転動作点Ｂに負荷調整を行うと、過給機３による吸入空気への圧縮仕事をスロットル弁７によって絞る結果、スロットル弁７の前後差圧が大きくなる。その状態から、目標ＥＧＲ率を固定しつつスロットル弁７を急激に開くと、スロットル弁７の下流へ新気が一気に流入し、図４の（e）のようにスロットル弁７の前後差圧が減少し、図４の（ｆ）のように充填効率も変動するする。
【００３４】
このとき、図４の（ｇ）のように一時的にＥＧＲ合流部のＥＧＲ率が著しく減少するスパイク現象を生じる。このようなＥＧＲ率のスパイクがシリンダに到達すると、空燃比制御精度の悪化やトルク制御精度の悪化を生じる問題があった。
【００３５】
同様に、図５は従来の過給機付き内燃機関の制御システムにおいて、運転動作点Ａから運転動作点Ｂへ減速した場合のスロットル弁、ＥＧＲ弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明する図である。図５においては図４に示すような変化と逆の変化を生じるようになる。
【００３６】
スロットル弁７を急閉止するとコンプレッサー下流部（スロットル弁上流部）の吸入空気が行き場を失うことで、過給圧が急激に上昇を始める。コンプレッサーが低流量かつ高過給圧の動作領域に突入すると、サージングと呼ばれる不安定現象を生じることが知られている。
【００３７】
これを防止するために、従来の過給機付き内燃機関では、スロットル弁７の前後差圧を駆動源としてエアバイパス４弁を開くことで、コンプレッサー上流部へ圧縮ガスを逆流させている。
【００３８】
しかしながら、上記エアバイパス弁４の開動作にともない、空気と排気ガスの混合ガスがＥＧＲ通路２２と吸気流路１Ａの接続部であるＥＧＲ合流部より上流部へ逆流し、その後にＥＧＲ合流部を通過してシリンダ側の順流方向へと流れる際に、新たなＥＧＲを含んでシリンダ側へ流入する。
【００３９】
したがって、図５の（ｇ）にあるように一時的にＥＧＲ合流部のＥＧＲ率が著しく増加するスパイク現象を生じる。このようなＥＧＲ率のスパイクがシリンダに到達すると空燃比制御精度の悪化やトルク制御精度の悪化を生じる問題があった。
【００４０】
図６は従来の過給機付き内燃機関の制御システムにおいて、運転動作点Ａから運転動作点Ｃへ急停止した場合の、スロットル弁、ＥＧＲ弁、エアバイパス弁、ウェストゲート弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明する図である。
【００４１】
図５と同様に、スロットル弁７を急閉止するとコンプレッサー下流部（スロットル弁上流部）の吸入空気が行き場を失うことで、過給圧が急激に上昇を始める。スロットル弁７の前後差圧が大きくなるとエアバイパス弁４が開き始め、コンプレッサー下流部より上流部へとＥＧＲを含んだガスが逆流する。
【００４２】
ＥＧＲ弁２４をスロットル弁７に同期させて急閉止した場合でも、ＥＧＲ合流部の下流部からシリンダまでの空間に滞留したＥＧＲがシリンダに到達するまでには一定の遅れが見られ、その間にスロットル弁７の下流部の圧力が低下することによって、シリンダ内は内部ＥＧＲの割合が増加する。滞留ＥＧＲと内部ＥＧＲとの重畳でシリンダ内には多量のＥＧＲが導入される結果となり失火を生じる問題があった。
【００４３】
以上が従来の過給機を備えた内燃機関の過渡運転時に生じていた排気ガスの一時的な増加、或いは減少を生じるメカニズムである。
【００４４】
次に、本発明の実施例を説明する前に本発明の実施例に使用されるリフト／位相可変機構について説明しておく。
【００４５】
図７は、吸気弁１２及び排気弁１４に位相可変機構を設けたときのバルブリフトパターンを説明する図である。
【００４６】
吸気弁１２の位相を進角側に変化させ、逆に排気バルブの位相を遅角側に変化させると吸気弁１２と排気弁１４のオーバーラップ期間が増加する。このような位相可変機構を備えた内燃機関では、部分負荷条件においてオーバーラップ期間が生じるように吸気弁１２と排気弁１４が制御され、排気管中の排気ガスを一旦、吸気管へ吹き返すことによって内部ＥＧＲを生じさせることができる。吸気弁１２および排気弁１４の位相をともに上死点よりも遅角側に設定し、排気弁閉じ時期のシリンダ容積を増加させることによって、シリンダ内の残留ガスを増大させことも可能である。この方法によれば、吸気弁と排気弁のオーバーラップ期間を増加させずに、内部ＥＧＲを生じさせることができる。
【００４７】
内部ＥＧＲの増加にしたがって、部分負荷条件でのポンプ損失の低減ができ、燃焼ガス温度を低減できるために排気ガス中の窒素酸化物の低減を行うことができる。
【００４８】
図８は吸気弁１２にリフト可変機構を備えた吸気弁１２のバルブリフトパターンを説明する図である。スロットル弁１２によって充填効率を制御する内燃機関では、吸気弁１２の上流圧をスロットル弁７によって絞ることで負圧を生じさせるため、ポンプ損失による燃費悪化が問題となる。
【００４９】
吸気弁１２の上流圧をスロットル弁７によって絞ることなく、図８にあるように吸気弁１２のリフトによって吸気量を制御することができれば、上記ポンプ損失にともなう燃費悪化を抑制することができる。
【００５０】
したがって、図８に示すようなリフト可変機構によって吸気弁１２のバルブリフトを連続的に可変とするリフト可変機構と、位相を連続的に可変とする位相可変機構とを組み合わせて用いることによって、吸気弁開時期（IVO）を固定しつつ、吸気弁閉時期（IVC）を変化させることができる。このような可変機構を備えることで、スロットル弁７によらないで充填効率を制御することができる。
【００５１】
このリフト可変機構では吸気弁１２の作動角が増加するにしたがって最大リフトが増加する関係を有しており、要求トルクの小さいときにはリフト量を小さくすると同時に吸気弁閉時期（IVC）を進角させて吸気量を少なくすることができる。このとき、吸気弁閉時期（IVC）を進角させることによって、ピストン圧縮量をピストン膨張量と比較して相対的に小さくすることができるので、ポンプ損失の低減に加えてミラーサイクル効果による燃費向上効果も期待できる。
【００５２】
図９は、充填効率と吸気弁１２の作動角との関係、及び排気ガス導入時の吸気弁１２の作動角補正量を説明する図である。同図に示す様に充填効率が増加するほど吸気弁作動角を大きく設定する必要がある。この例では、同一充填効率を実現するためには排気ガス導入に応じて吸気弁１２の作動角を増加側に補正する必要がある。
【００５３】
図１０は過給機を備えた内燃機関において、図２に示すスロットル弁７の代わりに用いたリフト／位相可変機構、及びウェストゲート弁１９の定常目標開度マップを説明する図である。
【００５４】
図２と同様に、リフト／位相可変機構は充填効率が増加するにしたがって吸気弁１２の作動角を増加させるように動作するが、この例では過給領域よりやや低い負荷水準以上（図１０（a）における破線内の領域）で、排気ガスクーラ２３によって冷却した排気ガスを導入する。したがって、破線内がＥＧＲ領域となるものである。
【００５５】
従来ではこの領域では、燃料のリッチ化によるノック低減や排気温度抑制を図ってきたが、同領域にてCooled−ＥＧＲを導入しノック低減や排気温度抑制を図りつつ、理論空燃比による燃焼を行うことで、低燃費運転を実現することができる。
【００５６】
図１０（b）には、回転速度に対するウェストゲート弁１９の開度の関係が示されており、インターセプト点以上の回転速度域でウェストゲート弁１９による過給圧制御を行う。同一回転速度では目標過給圧が大きい程、ウェストゲート弁１９の開度を大きくする。
【００５７】
図１１はＥＣＵ２７に搭載された制御装置の制御ブロックを示しており、リフト／位相可変機構、ＥＧＲ弁２４、ウェストゲート弁１９、点火プラグ１６、および燃料噴射弁１１の各制御指令値を演算するブロックを示している。
【００５８】
図１１において、ステージ１では制御量の演算を主に行なうもので、ブロック１１０１では回転速度とアクセル開度（＝踏み込み量）に基づき目標トルクを演算し、ブロック１１０２では回転速度と目標トルクに基づき目標充填効率を演算し、ブロック１１０３では回転速度と目標充填効率に基づき目標ＥＧＲ率を演算し、ブロック１１０４では回転速度と目標充填効率と目標ＥＧＲ率に基づき目標吸気管圧力を演算し、ブロック１１０５では回転速度と充填効率に基づき目標空燃比を演算する。
【００５９】
次のステージ２では制御量に基づき具体的な物理量の演算を行うもので、ブロック１１０６では回転速度、目標充填効率、目標ＥＧＲ率、及び目標吸気圧力と現在の吸気圧力との差に基づき目標吸気弁位相および作動角を演算し、ブロック１１０７では回転速度、目標充填効率、及び目標ＥＧＲ率に基づき目標ＥＧＲ弁開度を演算し、ブロック１１０８では回転速度、及び目標吸気圧力と現在の吸気圧力との差に基づき目標ウェストゲート弁開度をし、ブロック１１０９では回転速度と現在の充填効率と現在のＥＧＲ率にもとづき点火時期を演算し、ブロック１１１０では回転速度、現在の充填効率と目標空燃比にもとづき燃料噴射期間および噴射時期を演算する。
【００６０】
図１２はこれもＥＣＵ２７に搭載された制御装置の制御ブロックを示しており、スロットル弁開度、ＥＧＲ弁開度、エアフローセンサ検出流量、ＥＧＲ弁前後圧力状態、大気状態、吸気弁や排気弁の位置等の検出信号に基づいて、充填効率、ＥＧＲ率、および吸気圧力等の制御に使用するパラメータを演算する制御ブロックを示している。
【００６１】
図１２において、ブロック１２０１では回転速度、可変バルブ位置、スロットル弁下流圧力、及びスロットル弁下流温度に基づきシリンダ流量を演算する。
【００６２】
ブロック１２０２ではスロットル弁開度、スロットル弁上流圧力、スロットル弁下流圧力、及びスロットル弁上流温度に基づきスロットル弁流量を演算する。
【００６３】
ブロック１２０３ではエアフローセンサ検出流量、スロットル弁流量、大気温度、大気圧力、コンプレッサー下流温度に基づきコンプレッサー下流圧力を演算する。
【００６４】
ブロック１２０４ではエアフローセンサ検出流量、スロットル弁流量、及びコンプレッサー下流圧力に基づきコンプレッサー下流温度を演算する。
【００６５】
ブロック１２０５ではスロットル弁流量、シリンダ流慮、コンプレッサー下流温度、及びスロットル弁下流温度に基づきスロットル弁下流圧力を演算する。
【００６６】
ブロック１２０６ではスロットル弁流量、シリンダ流慮、及びコンプレッサー下流温度に基づきスロットル弁下流温度を演算する。ブロック１２０７ではＥＧＲ弁開度、ＥＧＲ弁上流圧力、ＥＧＲ上流温度、及びＥＧＲ弁下流圧力に基づきＥＧＲ流量を演算する。
【００６７】
ブロック１２０８では回転速度及びシリンダ流量に基づき充填効率を演算し、ブロック１２０９ではＥＧＲ流量、スロットル弁流量、及びエアフローセンサ検出流量に基づきコンプレッサー下流ＥＧＲ率を演算する。
【００６８】
ブロック１２１０ではコンプレッサー下流ＥＧＲ率、スロットル弁流量、及びシリンダ流量に基づきスロットル弁下流ＥＧＲ率を演算する。
【００６９】
そして、ブロック１２０５で演算された吸気圧力と、ブロック１２０８で演算された充填効率と、ブロック１，２１０で演算されたＥＧＲ率は図１１に示した制御に反映させることができる。
【００７０】
このようなＥＣＵ２７を含めた内燃機関の制御装置において、次に過渡運転時に一時的に排気ガス流量が増加、或いは減少するという課題を解決する本発明の実施例について説明する。
【００７１】
図１３は図１０に示した例において、過給域で且つCooled−ＥＧＲを導入する運転動作点Ａから運転動作点Ｂに向けて減速した場合の吸気弁作動角、ＥＧＲ弁２４、エアバイパス弁４、ウェストゲート弁１９の動作を説明するフローチャート図である。
【００７２】
図１３に示すフローチャートは図１１及び図１２に示す制御ブロックによって実行されるものであり、所定の時間割り込みによって割り込み処理の実行命令が入ると図１３に示すフローチャートが起動されるものである。
【００７３】
この割り込みが入ると、ステップ１３０１で現在の運転状態がアクセルペダルの位置によって判断される。ステップ１３０１で例えばアクセルペダルの開度が小さく、内燃機関の回転数が高い場合は減速状態と判断され、減速状態でないと判断されるとこの割り込み処理を終了する。
【００７４】
ステップ１３０１で減速状態と判断されると、ステップ１３０２に進んで現在の内燃機関の状態において過給機３が作動し、且つ排気ガスが還流されている領域かどうかの判断がなされる。つまり、目標動作点が過給領域で且つCooled−ＥＧＲが導入される領域内であるか否かが判断されるものである。
【００７５】
過給領域で且つCooled−ＥＧＲが導入される領域内である場合には、ステップ１３０３に進んで吸気弁作動角が減少されて吸気量が絞られ、これによって減速動作が実行される。
【００７６】
更に、これに続いてステップ１３０４に進んでウェストゲート弁１９が開かれて、タービンを流れる排気ガスをバイパスさせてタービンの回転を減少させることでコンプレッサーの回転を減少させる。
【００７７】
次いで、ステップ１３０５に進んでコンプレッサーをバイパスしているエアバイパス弁４を閉じてコンプレッサー下流の排気ガスを含んだ混合ガスの逆流を抑制する。
【００７８】
これによって、減速時に見られる排気ガスが一時的に増加するスパイク現象を防止することができる。
【００７９】
一方、ステップ１３０２で現在の内燃機関の状態において過給機３が作動し、且つ排気ガスが還流されない領域であると判断されると、ステップ１３０６に進んで吸気弁作動角が減少されて吸気量が絞られ、これによって減速動作が実行される。
【００８０】
更に、この後ステップ１３０７に進んで、この運転領域ではそもそも排気ガスの還流を行なわない領域なのでＥＧＲ弁２４を閉じて排気ガスの還流を停止する。
【００８１】
次いでステップ１３０８に進んでウェストゲート弁１９が開かれて、タービンを流れる排気ガスをバイパスさせてタービンの回転を減少させることでコンプレッサーの回転を減少させる。
【００８２】
次いで、ステップ１３０９に進んでコンプレッサーをバイパスしているエアバイパス弁４を閉じてコンプレッサー下流の排気ガスを含んだ混合ガスの逆流を抑制する。
【００８３】
図１４は図１３に示したフローチャートのステップ１３０３乃至ステップ１３０５の実行によって得られる効果を説明するための特性図であって、運転動作点Ａから運転動作点Ｂへ減速した場合の吸気弁１２の作動角、ＥＧＲ弁２４、エアバイパス弁４、ウェストゲート弁１９の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明するものである。
【００８４】
図１４の（a）にあるようにステップ１３０３で吸気弁作動角を減少させて減速制御を行うと共に、これと実質的に同期して図１４の（ｄ）のようにステップ１３０４でウェストゲート弁１９を開くと共に、図１４の（ｃ）のようにステップ１３０５でエアバイパス弁４を閉じている状態に維持しておく。ここで図１４の（ｂ）にあるようにＥＧＲ弁２４は開かれて所定の制御状態に保持されている。
【００８５】
したがって、図１４の（e）にあるようにスロットル弁７の前後の吸気圧力もさほど大きく乖離せず、図１４の（ｆ）にあるように充填効率もなだらかに減少していき、結果として図１４の（ｇ）に示すようにＥＧＲ率も大きく変動しないように落ち着かせることができるようになる。
【００８６】
このように、減速時にエアバイパス弁４を閉じた状態とすることでＥＧＲのコンプレッサー上流部への逆流を防止でき、従来例として図５で説明した減速時における排気ガスの一時的な増加によるスパイク現象を適切に防止することができる。
【００８７】
また、ウェストゲート弁１９を開くことによって、タービン回転速度を抑えて吸気量の低流量条件下において過給圧の過剰な上昇時に生じるサージング減少を防止することができる。
【００８８】
更に、図１４の（ｃ）の２点鎖線にあるように、少なくともウェストゲート弁１９の開弁動作開始後の所定時間経過後に排気ガスの逆流によってＥＧＲ合流部の上流側へ達しない程度にエアバイパス弁４をわずかに開くことによって、サージング現象をより確実に防止することが可能である。
【００８９】
更に、図１４の（a）(e)(f)の破線にあるように、吸気圧力が目標吸気圧力に達していないと判定された場合には、吸気弁作動角の目標制御量を一時的に減少側に過渡補正することによって、減速応答性を向上させることができる、という効果もあわせ期待できるものである。
【００９０】
図１５は図１３に示したフローチャートのステップ１３０６乃至ステップ１３０９の実行によって得られる効果を説明するための特性図であって、図１０の例において、運転動作点Ａから運転動作点Ｃへ急停止した場合の吸気弁１２の作動角、ＥＧＲ弁２４、エアバイパス弁４、ウェストゲート１９弁の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明する図である。
【００９１】
急減速してからステップ１３０２に進んで現在の内燃機関の状態が過給領域で且つCooled−ＥＧＲが導入される領域内では無いと判断されると、ステップ１３０３に進んで吸気弁１２の作動角が減少されて図１５（ａ）のよう吸気量が絞られて減速動作が実行される。
【００９２】
その後、運転動作点ＣはＥＧＲ領域ではないため図１５（ｂ）にあるようにＥＧＲ弁２４は閉じられるようになり、更に図１５（ｃ）、（ｄ）にあるようにエアバイパス弁４を閉じた状態に移行或いは維持し、ウェストゲート弁を開くようにする。
【００９３】
この結果、スロットル弁７の前後吸気圧力は図１５（ｅ）はほぼ等しくなり、更に充填効率も図１５（ｆ）にあるようになだらかに落ち着き、ＥＧＲ率は図１５（ｇ）にあるように一時的に増加することがない。
【００９４】
このように、減速時にエアバイパス弁４を閉じた状態とすることで排気ガスのコンプレッサー上流部への逆流を防止できる。これによって、図５で説明したような減速時における排気ガスの一時的な増加によるスパイク現象を適切に防止することができる。
【００９５】
更に、ウェストゲート弁１９を開くことによって、タービン回転速度を抑え、低流量条件において過給圧の過剰な上昇時に生じるサージング減少を防止することができる。また、二点鎖線で示したように、少なくともウェストゲート弁の開弁動作開始以降に、排気ガスの逆流がＥＧＲ合流部の上流側へ達しない程度にエアバイパス弁をわずかに開くことによって、上記サージング現象をより確実に防止することが可能である。
【００９６】
図１６は図１０に示した例において、過給領域で且つCooled−ＥＧＲを導入する運転動作点Ｂから運転動作点Ａまで加速した場合の吸気弁作動角、ウェストゲート弁の各動作を説明するフローチャート図である。
【００９７】
図１６に示すフローチャートは図１１及び図１２に示す制御ブロックによって実行されるものであり、所定の時間割り込みによって割り込み処理の実行命令が入ると図１５に示すフローチャートが起動されるものである。
【００９８】
この割り込みが入ると、ステップ１６０１によってドライバのアクセルペダルの操作、例えば単位時間当りのアクセル操作量の変化によって加速条件と判断されると、ステップ１６０２に進んで現在の内燃機関の状態において過給機３が作動し、且つ排気ガスが還流されている領域かどうかの判断がなされる。つまり、目標動作点が過給領域で且つCooled−ＥＧＲが導入される領域内であるか否かが判断されるものである。
【００９９】
ステップ１６０２で目標動作点が過給領域で且つCooled−ＥＧＲが導入される領域内である判断されると、ステップ１６０３に進んで吸気弁１２の作動角が増加されて加速のための吸気量が増大され、その後にステップ１６０４に進んでウェストゲート弁１９を制御する。このステップ１６０４ではウェストゲート弁１９が開かれていた場合はウェストゲート弁１９を閉じ、ウェストゲート弁１９が閉じられていた場合は閉じた状態を維持するものである。
【０１００】
また、この後にステップ１６０５に進んでエアバイパス弁４の制御を行なうが、この加速時にはコンプレーサーの過給を有効にするためエアバイパス弁４は閉じられた状態にされて過給がなされている。このステップ１６０５ではエアバイパス弁４が開かれていた場合はエアバイパス弁４を閉じ、エアバイパス弁４が閉じられていた場合は閉じた状態を維持するものである。これによって、加速時に見られるＥＧＲの一時的に減少するスパイク現象を防止することができる。
【０１０１】
図１７は図１０の例において、運転動作点Ｂから運転動作点Ａへ加速した場合の吸気弁１２の作動角、ＥＧＲ弁２４、エアバイパス弁４、ウェストゲート弁１９の夫々の開度、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明する図である。
【０１０２】
加速状態になると、図１７（a）のように吸気弁１２の作動角を大きくしてシリンダに吸入される空気量を増大させて内燃機関で発生するトルクを増大させるようにする。
【０１０３】
このとき、図１６（ｂ）のようにＥＧＲ弁２４はその運転状態に応じて所定の制御開度に制御されて排気ガスを吸気流路１Ａに供給している。
【０１０４】
また、図１７（ｃ）（ｄ）にあるように加速時においては過給を有効に行なうようにするため、エアバイパス弁４とウェストゲート弁１９を夫々閉じた状態に維持してタービンの回転を高め、且つコンプレッサーの圧力を高めるようにしている。
【０１０５】
このように吸気弁１２の作動角を増加させて加速制御を行うことによって、図１７（e）にあるようにスロットル弁７の前後に生じる大きな圧力差を防止することができる。その結果図１６（ｆ）にあるように充填効率の変化もなだらかに移行し、スロットル弁７の下流部への新気の急激な流入を防止でき、図１７（ｇ）にあるように加速時における排気ガスの一時的な減少を少なくすることが可能となり、スパイク現象を適切に防止することができる。
【０１０６】
尚、ここで吸気圧力が目標吸気圧力に達していないと判定された場合には図１７（a）、(e)、(f)にある破線に示すように、吸気弁１２の作動角の目標制御量を一時的に増加側に過渡補正することによって、加速応答性を向上させることができる。
【実施例２】
【０１０７】
先に説明した実施例１は吸気量を制御するのに吸気弁１２の作用角、いわゆるリフト量を変えて行なっていたのに対し、以下に述べる他の実施例ではスロットル弁７を用いて吸気量を制御する場合を示している。
【０１０８】
図１８は過給機を備えた付き内燃機関において、スロットル弁７およびウェストゲート弁１９の定常目標開度マップを説明する図である。
【０１０９】
図１８（a）には、スロットル弁７の定常目標開度マップが示されており、非過給領域においては吸入空気量が増加するにしたがってスロットル弁７の開度を増加させ、一方、過給領域においてはスロットル弁７の開度を全開として過給圧による負荷制御を行うことでポンプ損失低減を図るようにしている。
【０１１０】
また、図１８（b）には、ウェストゲート弁１９の定常目標開度マップが示されており、ウェストゲート弁１９は吸入空気量が所定値以下において開度を全開とし、過給機のなす無駄な圧縮仕事を抑制させ、一方、吸入空気量が所定値以上においては、充填効率が減少し、かつ回転速度が増加するにしたがって、ウェストゲート弁１９の開度を増加する様に設定している。
【０１１１】
この様な制御とすることで、過給域、非過給域ともにポンプ損失を低減しつつ、タービン回転速度の低下を抑えて加速性悪化への跳ね返りを最小限に抑えることが可能である。本実施例では、過給域よりやや低い負荷水準以上（同図（a）における破線内の領域）で、排気ガスクーラ２３によって冷却した排気ガスを導入する。
【０１１２】
従来、この領域では、燃料のリッチ化によるノック低減や排気温度抑制を図ってきたが、同領域にてCooled−ＥＧＲを導入しノック低減や排気温度抑制を図りつつ、理論空燃比による燃焼を行うことで、低燃費運転を実現することができる。
【０１１３】
図１９は充填効率とウェストゲート弁１９の開度との関係および排気ガス導入時のウェストゲート弁１９の開度補正量を説明する図であり、同図に示す様に充填効率が所定値以下において充填効率の大小に関わらずウェストゲート弁開度を全開状態とし、充填効率が所定値以上において充填効率が増加するほどウェストゲート弁開度を小さく設定する必要がある。このため、本実施例では同一充填効率を実現するためには、排気ガスの導入量に応じてウェストゲート弁１９の開度を減少側に補正する必要がある。
【０１１４】
図２０は実施例１と同様にＥＣＵ２７によって実行される制御の制御ブロックを示しており、具体的にはスロットル弁７、ＥＧＲ弁２４、ウェストゲート弁１９、点火プラグ１６、及び燃料噴射弁１１の各制御指令値を演算する制御ブロックである。
【０１１５】
ブロック２００１では回転速度とアクセル開度（＝踏み込み量）に基づき目標トルクを演算する。
【０１１６】
ブロック２００２では回転速度と目標トルクにもとづき目標充填効率を演算し、ブロック２００３では回転速度と目標充填効率に基づき目標ＥＧＲ率を演算する。
【０１１７】
ブロック２００４では回転速度と目標充填効率と目標ＥＧＲ率にもとづき目標吸気管圧力を演算し、ブロック２００５では回転速度と充填効率に基づき目標空燃比を演算する。
【０１１８】
ブロック２００６では回転速度、目標充填効率、目標ＥＧＲ率、目標吸気圧力と現在の吸気圧力との差に基づき、目標スロットル弁開度を演算する。
【０１１９】
ブロック２００７では回転速度、目標充填効率、目標ＥＧＲ率にもとづき目標ＥＧＲ弁開度を演算する。
【０１２０】
ブロック２００８では回転速度と目標充填効率にもとづいて目標吸排気弁の位相を演算する。
ブロック２００９では回転速度と、目標吸気圧力と現在の吸気圧力との差に基づき、目標ウェストゲート弁開度を演算する。
ブロック２０１０では回転速度と現在の充填効率と現在のＥＧＲ率にもとづき点火時期を演算し、ブロック２０１１では回転速度、現在の充填効率、目標空燃比に基づき燃料噴射期間及び噴射時期を演算する。
【０１２１】
図２１は図１８の例において、過給領域で且つCooled−ＥＧＲを導入する運転動作点Ａから運転動作点Ｂへ減速した場合のスロットル弁７、ＥＧＲ弁２４、エアバイパス弁４、ウェストゲート弁１９、吸気弁１２と排気弁１４の制御動作を説明するフローチャート図である。
【０１２２】
図２１において、ステップ２１０１において、実施例１と同様にドライバのアクセルペダルの操作によって減速条件と判断されるとステップ２１０２において、目標動作点が過給領域で、且つCooled−ＥＧＲを導入する領域内であるか否かが判断される。
【０１２３】
このステップ２１０２によって過給領域で、且つCooled−ＥＧＲを導入する領域内であると判断されるとステップ２１０３に進んでスロットル弁７が閉じられ、次いでステップ２１０４でウェストゲート弁１９が開かれ、更にステップ２１０５でエアバイパス弁４が閉じられる。
【０１２４】
これによって、減速時に見られるＥＧＲの一時的に増加するスパイク現象を防止することができる。
【０１２５】
図２２は図１８の例において、運転動作点Ａから運転動作点Ｂへ減速した場合のステップ２１０３からステップ２１０５に示す制御によるスロットル弁７、ＥＧＲ弁２４、エアバイパス弁４、ウェストゲート弁１９の開度と、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明する図である。
【０１２６】
図２２（ａ）のようにスロットル弁７の開度を減少させて減速制御を行うと共に、図２２（ｃ）、（ｄ）にあるようにエアバイパス弁４を閉じた状態とし、ウェストゲート弁１９を開くようにする。ここで、この領域はＥＧＲを行なう領域であるので図２２（ｂ）にあるようにＥＧＲ弁は開いた状態にある。
【０１２７】
したがって、図２２の（e）にあるようにスロットル弁７の前後の吸気圧力もさほど大きく乖離せず、図２２の（ｆ）にあるように充填効率もなだらかに減少していき、結果として図２２の（ｇ）に示すようにＥＧＲ率も大きく変動しないように落ち着かせることができるようになる。
【０１２８】
このように、減速時にエアバイパス弁４を閉じた状態とすることでＥＧＲのコンプレッサー上流部への逆流を防止でき、従来例として図５で説明した減速時における排気ガスの一時的な増加によるスパイク現象を適切に防止することができる。
【０１２９】
また、ウェストゲート弁１９を開くことによって、タービン回転速度を抑えて吸気量の低流量条件下において過給圧の過剰な上昇時に生じるサージング減少を防止することができる。
【０１３０】
更に、図２２の（ｃ）の二点鎖線にあるように、少なくともウェストゲート弁１９の開弁動作開始後の所定時間経過後に排気ガスの逆流によってＥＧＲ合流部の上流側へ達しない程度にエアバイパス弁４をわずかに開くことによって、サージング現象をより確実に防止することが可能である。
【０１３１】
更に、図２２の（a）(e)(f)の破線にあるように、吸気圧力が目標吸気圧力に達していないと判定された場合には、吸気弁作動角の目標制御量を一時的に減少側に過渡補正することによって、減速応答性を向上させることができる、という効果もあわせ期待できるものである。
【０１３２】
図２１に戻り、ステップ２１０２によって過給領域で且つCooled−ＥＧＲを導入する領域内でないと判断されると、ステップ２１０６に進んで目標とする動作点が吸気弁１２と排気弁１４を用いて位相可変機構によって内部ＥＧＲを導入する領域内であるか否かが判断される。
【０１３３】
ステップ２１０６で内部得ＥＧＲを行なう領域と判断されるとステップ２１０７に進んでスロットル弁７が閉じられ、またステップ２１０２でＥＧＲ領域でないと判断されているのでステップ２１０８でＥＧＲ弁２４が閉じられるように制御される。
【０１３４】
これに続いて、ステップ２１０９でウェストゲート弁１９が開かれ、次いでステップ２１１０でエアバイパス弁４が閉じられ、更にステップ２１１１で吸気弁１２と排気弁１４を位相可変機構によってオーバーラップ（Ｏ／Ｌ）期間の拡大操作を所定のサイクル数が経過するまで遅延させる。これによって、吸気マニホールド内に滞留したCooled−ＥＧＲと内部ＥＧＲとの重畳による多量のＥＧＲの導入を防止することができる。
【０１３５】
図２３は図１８の例において、運転動作点Ａから運転動作点Ｄへ減速した場合のステップ２１０７からステップ２１１１に示す制御によるスロットル弁７、ＥＧＲ弁２４の開度、吸排気弁の位相、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明する図である。尚、ウェストゲート弁１９及びエアバイパス弁４の開度はここでは省略しているが、図２２（ｃ）（ｄ）と同じような動作を行なうものである。
【０１３６】
実施例１でも説明したように、減速によってスロットル弁７を急閉止するとコンプレッサー下流部（スロットル弁上流部）の吸入空気が行き場を失うことで、過給圧が急激に上昇を始める。スロットル弁７の前後差圧が拡大すると、エアバイパス弁４が開き始め、コンプレッサー下流部より上流部へとＥＧＲを含んだガスが逆流する。
【０１３７】
このため、図２３（ａ）にあるようにスロットル弁７の急閉止に同期させてＥＧＲ弁２４を図２３（ｂ）にあるように急閉止した場合でも、ＥＧＲ合流部の下流部からシリンダまでの空間に滞留したＥＧＲがシリンダに到達するまでには一定の遅れが見られる。ここで、吸気弁１２と排気弁１４のオーバーラップ期間をスロットル弁７の閉止動作に同期させて拡大すると、シリンダ内は内部ＥＧＲの割合が増加する。このため滞留ＥＧＲと内部ＥＧＲとの重畳でシリンダ内には多量のＥＧＲが導入される結果、失火を生じる現象がある。
【０１３８】
これを対策するため、ステップ２１１１を追加して図２３（ｃ）にあるように吸気弁１２と排気弁１４のオーバーラップを拡大するタイミングをスロットル弁７の閉止タイミングから所定のサイクルを経過するまで期間遅らせることで、図２３（ｆ）のように多量のＥＧＲによる失火を防止することができる。
【０１３９】
ここで図２３（ｃ）、（ｆ）で破線は吸気弁１２と排気弁１４のオーバーラップを拡大するタイミングをスロットル弁７の閉止タイミングに同期させた場合を示し、実線はステップ２１１１にあるような吸気弁１２と排気弁１４のオーバーラップを拡大するタイミングをスロットル弁７の閉止タイミングから所定のサイクルを経過するまで期間遅らせた場合を示している。
【０１４０】
また、図２１に戻ってステップ２１０６で目標動作点が内部ＥＧＲを導入する領域内に無いと判断されると、ステップ２１１２に進んでスロットル弁７が閉じられ、次いでステップ２１１３でＥＧＲ弁２４が閉じられ、引き続きステップ２１１４でウェストゲート弁１９が開かれ、最後にステップ２１１５でエアバイパス弁４が閉じられるように動作する。
【０１４１】
図２４は図１８の例において、運転動作点Ａから運転動作点Ｃへ減速した場合のステップ２１１２からステップ２１１５に示す制御によるスロットル弁７、ＥＧＲ弁２４、エアバイパス弁４、ウェストゲート弁１９の開度と、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明する図である。
【０１４２】
図２４（a）に示すようにスロットル弁７を閉止して急停止を行う際に、図２４（ｂ）にあるようにＥＧＲ弁２４を制御状態から閉じ、更に図２４（ｃ）にあるようにエアバイパス弁４を閉じた状態で、図２４（ｄ）にあるようにウェストゲート弁１９を開くようにする。
【０１４３】
これによって、エアバイパス弁４を閉じた状態とすることで排気ガスのコンプレッサー上流部への逆流を防止でき、図２４（ｇ）にあるように図５で説明した減速時における排気ガスの一時的な増加によるスパイク現象を適切に防止することができる。
【０１４４】
更に、図２４（ｃ）の二点鎖線にあるように、少なくともウェストゲート弁１９の開弁動作開始後の所定時間経過後に排気ガスの逆流によってＥＧＲ合流部の上流側へ達しない程度にエアバイパス弁４をわずかに開くことによって、サージング現象をより確実に防止することが可能である。
【０１４５】
図２５は図１８に示した例において、過給領域で且つCooled−ＥＧＲを導入している運転動作点Ｂから運転動作点Ａまで加速した場合のスロットル弁、ウェストゲート弁の制御動作を説明するフローチャート図である。
【０１４６】
図２５において、ステップ２５０１でドライバのアクセルペダルの操作によって加速条件と判断されると、ステップ２５０１に進んで過給領域で且つCooled−ＥＧＲを導入する運転状態かどうかが判断され、このステップ２５０２で過給領域で且つCooled−ＥＧＲを導入する運転状態であると判断されるとステップ２５０３に進んでスロットル弁７が開かれる。
【０１４７】
これに続いてステップ２５０４でウェストゲート弁１９が閉じられ、更にステップ２５０５でエアバイパス弁４が閉じられるように動作する。
【０１４８】
これによって、加速時に見られる排気ガスの一時的な減少によるスパイク現象を防止することができる。
【０１４９】
図２６は図１８の例において、運転動作点Ｂから運転動作点Ａへ加速した場合の、スロットル弁７、ＥＧＲ弁２４、エアバイパス弁４、ウェストゲート弁１９の開度、吸気圧力、充填効率、およびＥＧＲ率の時間的推移を説明する図である。
図２６（ａ）にあるようにスロットル弁７を開くと、ＥＧＲ弁２４はＥＧＲ領域であるため図２６（ｂ）所定の制御開度に制御されている。このとき、加速性能を維持するため図２６（ｃ）図２６（ｄ）にあるようにエアバイパス弁４が閉じられ、またウェストゲート弁１９も閉じられる。ここで図２６（ｅ）のあるようにスロットル弁７の前後の吸気圧力はほぼ同じような値となっている。このため充填効率も図２６（ｆ）にあるようになだらかに推移していくようになる。この結果、図２６（ｇ）にあるように加速時における排気ガスの一時的な減少を少なくすることが可能となり、スパイク現象を適切に防止することができる。
【０１５０】
尚、運転動作点Ｂではウェストゲート弁１９を開くことによって、過給機の無駄仕事を排除することで、同動作点Ｂ上でウェストゲート弁１９を閉じる従来制御と比較して、スロットル弁７の前後差圧を小さくすることができる。
【０１５１】
その結果、スロットル弁７の下流部への新気の急激な流入を抑制でき、図４で説明した加速時における排気ガスの一時的な減少によるスパイク現象を適切に防止することができる。また、吸気圧力が目標吸気圧力に達していないと判定された場合には、破線で示したようにウェストゲート弁１９を一時的に閉止側に過渡補正することによって加速応答性を向上させることができる。
【０１５２】
以上に説明した実施例１及び実施例２における特徴的な作用効果について以下に列記する。
【０１５３】
（１）内燃機関が過給状態で、且つEGRが還流されている状態において、吸気量制御手段によって気筒へ流入するガス量を減じる減速時に、エアバイパス弁を閉じた状態で、ウェストゲート弁を開くことで、EGRのスパイクを防止することができ、空燃比変動にともなう排気悪化やトルク変動を抑制できるほか、過剰なEGRの導入による失火を防止することができる。また、ウェストゲート弁を開くことで、低流量かつ高過給圧時に見られるサージング現象を抑制することができる。
【０１５４】
（２）吸気量制御手段に吸気弁の位相および作動角を可変とする可変バルブを用いることで、スロットル弁前後に生じる差圧を抑制でき、加速時に見られるスロットル弁下流への新気の急激な流入にともなうEGRスパイクや、減速時に見られるエアバイパス弁からの逆流にともなうEGRスパイクを防止することができる。
【０１５５】
（３）内燃機関が過給状態で、且つEGRが還流されている状態において、気筒へ流入する吸気量を増加せしめるときには、スロットル弁を全開にした状態でウェストゲート弁を閉じることで、加速時に見られるスロットル弁下流への新気の急激な流入にともなうEGRスパイクを防止することができる。
【０１５６】
（４）内燃機関が過給状態で、且つEGRが還流されている状態において、気筒へ流入する吸気量を減じるときには、エアバイパス弁を閉じた状態で、ウェストゲート弁を開くことで、減速時に見られるエアバイパス弁からの逆流にともなうEGRスパイクを防止することができる。
【０１５７】
（５）吸気量制御手段によって気筒へ流入するガス量を減じるときには、少なくともウェストゲート弁を開くタイミング以降に、EGRの逆流がEGR合流部の上流側へ達しない程度に、エアバイパス弁をわずかに開くことで、EGRスパイクを抑制しつつ、低流量かつ高過給圧時に見られるサージング現象をより確実に防止することが可能である。
【０１５８】
（６）内燃機関が過給状態で、かつEGRが還流されている状態において、同一充填効率ではEGR率が増加する程ウェストゲート弁の開度を減少させる様に設定することで、EGRが還流されている状態においても、充填効率を精度良く制御しつつ過給域のポンプ損失を低減し、理論空燃比燃焼による低燃費運転を実現できる。
【０１５９】
（７）、内燃機関が過給状態で、且つEGRが還流されている状態から、非過給状態で、吸排気弁のオーバーラップ期間を拡大させて内部EGRを増量している状態へと、吸気量制御手段によって気筒へ流入するガス量を減じるときには、吸排気弁のオーバーラップ期間を拡大させるタイミングを、所定のサイクル数遅延することで、EGR合流部より下流に滞留しているEGRとオーバーラップ拡大による内部EGRとの重畳で、シリンダ内に大量のEGRが存在することによる失火を防止することができる。
【符号の説明】
【０１６０】
1…内燃機関、2…エアフローセンサおよび吸気温センサ、3…ターボ過給機、4…エアバイパス弁、5…インタークーラ、6…温度センサ、7…スロットルバルブ、8…吸気マニホールド、9…圧力センサ、10…流動強化弁、11…燃料噴射弁、12…吸気可変バルブ機構、13…吸気可変バルブ位置センサ、14…排気可変バルブ機構、15…排気可変バルブ位置センサ、16…点火プラグ、17…ノックセンサ、18…クランク角度センサ、19…ウェストゲート弁、20…空燃比センサ、21…排気浄化触媒、22…ＥＧＲ管、23…ＥＧＲクーラ、24…ＥＧＲ弁、25…温度センサ、26…差圧センサ、27…ECU（Electronic…Control…Unit）。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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