(57)【要約】【課題】過給機の能力をより有効に利用することのできる過給制御装置を提供する。【解決手段】本発明の過給制御装置は、エンジン１の吸気通路５上に配設される過給機２０と、エンジン１の運転状態値の運転状態を示す変化率を検出するエアフロメータ２７と、エアフロメータ２７によって検出された運転状態値の変化率に基づいて過給機２０の目標最大過給圧を設定するＥＣＵ１６と、設定された目標最大過給圧に基づいて過給機２０を制御するコントローラ２１と、を備えている。ここで、ＥＣＵ１６によって設定されたこの目標最大過給圧は、運転状態に基づいて設定した過給圧上限よりも大きい。このため、過給機２０の能力をより有効に利用することができる。【選択図】図１
2008115792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路上に配設される過給機と、
前記内燃機関の運転状態を示す運転状態値を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段によって検出された前記運転状態値の変化率に基づいて前記過給機の目標最大過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
前記目標最大過給圧に基づいて前記過給機を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする過給制御装置。
【請求項２】
内燃機関の吸気通路上に配設される過給機と、
前記内燃機関の運転状態を示す運転状態値を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段によって検出された前記運転状態値の変化率に基づいて前記過給機の目標最大過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
前記目標最大過給圧に基づいて前記過給機を制御する制御手段と、を備え、
前記過給機は、吸気を過給するコンプレッサと、該コンプレッサと連結されて前記内燃機関から排出される排気ガスによって駆動されるタービンと、該タービンの入口圧を調節する調節手段と、を有しており、
前記制御手段は、前記目標最大過給圧に基づいて前記調節手段を制御する
ことを特徴とする過給制御装置。
【請求項３】
内燃機関の吸気通路上に配設される過給機と、
前記内燃機関の運転状態を示す運転状態値を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段によって検出された前記運転状態値の変化率に基づいて前記過給機の目標最大過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
前記目標最大過給圧に基づいて前記過給機を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記目標最大過給圧に基づいて前記内燃機関への燃料噴射量を調節する
ことを特徴とする過給制御装置。
【請求項４】
内燃機関の吸気通路上に配設される過給機と、
前記内燃機関の運転状態を示す運転状態値を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段によって検出された前記運転状態値の変化率に基づいて前記過給機の目標最大過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
前記目標最大過給圧に基づいて前記過給機を制御する制御手段と、
前記過給機をバイパスして前記過給機の下流へ吸気を流入させるバイパス路と、
前記バイパス路に流入する吸気量を調節する吸気量調節手段と、を備え、
前記制御手段は、前記目標過給圧設定手段によって設定された目標最大過給圧に基づいて前記吸気量調節手段を制御する
ことを特徴とする過給制御装置。
【請求項５】
前記過給機を駆動する電動機を更に備え、
前記制御手段は、前記目標最大過給圧に基づいて前記電動機を制御する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の過給制御装置。
【請求項６】
前記電動機に電力を供給するバッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段を更に備え、
前記目標過給圧設定手段は、前記充電状態検出手段によって検出された前記バッテリの充電状態に基づいて前記目標最大過給圧を設定する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の過給制御装置。
【請求項７】
前記目標過給圧設定手段は、前記運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率が大きくなるほど、前記目標過最大給圧を大きくする
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の過給制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関の運転状態値は、前記内燃機関に吸入される吸入空気量である
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の過給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路上に配設される過給機の過給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関、即ちエンジンの吸気通路上にコンプレッサを配し、このコンプレッサによって過給を行って高出力あるいは低燃費を得ようとすることが提案されている。このような過給機としてはターボチャージャ装置が代表的である。特許文献１記載の、電動機付過給機の制御装置は、内燃機関の吸気通路上に配設されて電動機によって駆動される過給機と、電動機を制御して過給圧を制御する過給圧制御手段と、過給機による吸入空気量に基づいて内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、検出された運転状態に基づいて過給機によって過給可能な過給圧上限を設定する上限設定手段とを備えており、過給圧制御手段は、上限設定手段によって設定された過給圧上限を超える過給機の駆動を禁止する。
【０００３】
これにより、種々の要因によって生じる過給上限を運転状態に基づいて設定し、この上限を超えない範囲で過給機の能力を有効に使用して過給を行うことができる。ここで、種々の要因としては、過給機の容量によって決まる物理的限界や、過給機の耐久限界、あるいは、電動機の出力特性が挙げられ、これらを考慮することで過給機の性能を最大限有効に活用できる。
【特許文献１】特開２００４−３０８４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の電動機付過給機の制御装置によれば、過給機による吸入空気量に基づいて内燃機関の運転状態が検出され、この運転状態に基づいて過給機によって過給可能な過給圧上限が設定されて、この上限を超えない範囲で過給機の能力が有効に使用されて過給が行われる。しかしながら、過給機の能力を更に有効に利用することに関してはなんら考慮されていない。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、過給機の能力をより有効に利用することのできる過給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】
【０００６】
発明者は、上記した問題点を解消するため鋭意検討し、運転状態に基づいて設定した過給圧上限よりも大きい、運転状態を示す運転状態値の変化率に基づいて設定した目標最大過給圧を超えない限り、サージングの発生を防止できることが分かったため、過給機の能力をより有効に利用できることが分かった。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
本発明に係る過給制御装置は、内燃機関の吸気通路上に配設される過給機と、内燃機関の運転状態が示された運転状態値を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率に基づいて過給機の目標最大過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、目標最大過給圧に基づいて過給機を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る過給制御装置によれば、運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率に基づいて、過給機の目標最大過給圧が目標過給圧設定手段によって設定され、目標最大過給圧に基づいた過給機の制御が制御手段によって行われる。ここで、運転状態値の変化率に基づいて過給機の目標最大過給圧が設定され、この目標最大過給圧に基づいて過給機が制御されている。このため、過給機の能力をより有効に利用することができる。
【０００９】
本発明に係る過給制御装置は、内燃機関の吸気通路上に配設される過給機と、内燃機関の運転状態を示す運転状態値を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率に基づいて過給機の目標最大過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、目標最大過給圧に基づいて過給機を制御する制御手段と、を備え、過給機は、吸気を過給するコンプレッサと、該コンプレッサと連結されて内燃機関から排出される排気ガスによって駆動されるタービンと、該タービンの入口圧を調節する調節手段と、を有しており、制御手段は、目標最大過給圧に基づいて調節手段を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る過給制御装置によれば、運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率に基づいて、過給機の目標最大過給圧が目標過給圧設定手段によって設定され、目標最大過給圧に基づいた過給機の制御が制御手段によって行われる。ここで、運転状態値の変化率に基づいて過給機の目標最大過給圧が設定され、この目標最大過給圧に基づいて過給機が制御されている。このため、過給機の能力をより有効に利用することができる。また、目標最大過給圧に基づいた調節手段の制御が、制御手段によって行われる。これにより、過給圧を目標最大過給圧に近づけるように調節手段を制御することが可能となる。
【００１１】
本発明に係る過給制御装置は、内燃機関の吸気通路上に配設される過給機と、内燃機関の運転状態を示す運転状態値を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率に基づいて過給機の目標最大過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、目標最大過給圧に基づいて過給機を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、目標最大過給圧に基づいて内燃機関への燃料噴射量を調節することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る過給制御装置によれば、運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率に基づいて、過給機の目標最大過給圧が目標過給圧設定手段によって設定され、目標最大過給圧に基づいた過給機の制御が制御手段によって行われる。ここで、運転状態値の変化率に基づいて過給機の目標最大過給圧が設定され、この目標最大過給圧に基づいて過給機が制御されている。このため、過給機の能力をより有効に利用することができる。また、目標最大過給圧に基づいて、内燃機関への燃料噴射量が制御手段によって調節される。これにより、目標最大過給圧に応じた吸入空気量に適する燃料噴射量に調節することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る過給制御装置は、内燃機関の吸気通路上に配設される過給機と、内燃機関の運転状態を示す運転状態値を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率に基づいて過給機の目標最大過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、目標最大過給圧に基づいて過給機を制御する制御手段と、過給機をバイパスして過給機の下流へ吸気を流入させるバイパス路と、バイパス路に流入する吸気量を調節する吸気量調節手段と、を備え、制御手段は、目標過給圧設定手段によって設定された目標最大過給圧に基づいて吸気量調節手段を制御することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る過給制御装置によれば、運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率に基づいて、過給機の目標最大過給圧が目標過給圧設定手段によって設定され、目標最大過給圧に基づいた過給機の制御が制御手段によって行われる。ここで、運転状態値の変化率に基づいて過給機の目標最大過給圧が設定され、この目標最大過給圧に基づいて過給機が制御されている。このため、過給機の能力をより有効に利用することができる。また、目標最大過給圧に基づいた吸気量調節手段の制御が、制御手段によって行われる。ここで、運転状態値の変化率に基づいて過給機の目標最大過給圧が設定されているため、吸気量調節手段を制御することによって過給機の能力をより有効に利用することができる。
【００１５】
また、本発明に係る過給制御装置では、過給機を駆動する電動機を更に備え、制御手段は、目標最大過給圧に基づいて電動機を制御するのが好ましい。
【００１６】
このようにすれば、目標最大過給圧に基づいた電動機の制御が、制御手段によって行われる。これにより、過給圧を目標最大過給圧に近づけるように電動機を制御することができる。
【００１７】
また、本発明に係る過給制御装置では、電動機に電力を供給するバッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段を更に備え、目標過給圧設定手段は、充電状態検出手段によって検出されたバッテリの充電状態に基づいて目標最大過給圧を設定するのが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、充電状態検出手段によって検出されたバッテリの充電状態に基づいて、目標最大過給圧が目標過給圧設定手段によって設定される。これにより、電動機に電力を供給するバッテリの充電状態をも考慮したうえで、過給機の能力をより有効に利用することができる。
【００１９】
また、本発明に係る過給制御装置では、目標過給圧設定手段は、運転状態検出手段によって検出された運転状態値の変化率が大きくなるほど、目標最大過給圧を大きくするのが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、運転状態値の変化率が大きくなるほど、大きくなるように目標過給圧設定手段によって設定された目標最大過給圧になるまで、過給機の能力をより有効に利用することができる。
【００２１】
また、本発明に係る過給制御装置では、内燃機関の運転状態値は、内燃機関に吸入される吸入空気量であるのが好ましい。
【００２２】
このようにすれば、運転状態値として吸入空気量を検出し、この吸入空気量の変化率に基づいて目標最大過給圧を設定することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、過給機の能力をより有効に利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の制御装置の一実施形態について以下に説明する。本実施形態の過給制御装置を有するエンジン１を図１に示す。
【００２５】
なお、「過給圧」の語は大気圧に対しての差圧を示すものを指す語として用いられる場合がある。一方で、「過給圧」の語は吸気管内の絶対圧力を指す語として用いられる場合もある。以下、両者を明確に分けて説明する必要がある場合は、その指すところが明確となるような説明を行う。例えば、吸気管内圧力を検出する圧力センサの出力に基づいて過給圧制御を行う場合、この圧力センサが大気圧に対する差圧を検出するセンサであれば過給圧制御は「大気圧に対する差としての過給圧」に基づいて制御されることが容易であるし、圧力センサが絶対圧力を検出するセンサであれば過給圧制御は「絶対圧力としての吸気圧」に基づいて制御されるのが容易である。
【００２６】
本実施形態で説明するエンジン１は、多気筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが断面図として図１に示されている。エンジン１は、インジェクタ２によってシリンダ３内に燃料を噴射するタイプのエンジンである。このエンジン１は、いわゆるリーンバーンエンジンであり、成層燃焼も可能である。後述するモータ２０ａにより駆動される第一の過給機としての過給機２０と、第二の過給機としてのターボユニット１１とによって、より多くの吸入空気を過給して、高出力化だけでなく低燃費化をも実現し得るものである。
【００２７】
エンジン１は、圧縮行程にピストン４の上面に形成された窪みの内部に燃料を噴射することで成層燃焼を行うこともできるし、吸気行程噴射によって通常の均質燃焼も行える。シリンダ３の内部と吸気通路５との間は、吸気バルブ８によって開閉される。燃焼後の排気ガスは排気通路６に排気される。シリンダ３の内部と排気通路６との間は、排気バルブ９によって開閉される。吸気通路５上には、上流側からエアクリーナ１０、エアフロメータ２７、過給機２０、ターボユニット１１、インタークーラ１２、スロットルバルブ１３などが配置されている。
【００２８】
エアクリーナ１０は、吸入空気中のゴミや塵などを取り除くフィルタである。本実施形態のエアフロメータ２７は、ホットワイヤ式のものであり、吸入空気量を質量流量として検出するものである。過給機２０は、内蔵された電動機、即ちモータ２０ａによって電気的に駆動されるものである。モータ２０ａの出力軸にコンプレッサホイールが直結されている。過給機２０のモータ２０ａは、コントローラ２１を介してバッテリ２２と接続されている。コントローラ２１は、モータ２０ａへの供給電力を制御してモータ２０ａの駆動を制御する。モータ２０ａの回転数、即ちコンプレッサホイールの回転数はコントローラ２１によって検出し得る。
【００２９】
過給機２０の上流側と下流側とをバイパスするように、バイパス路２４が設けられている。このため、バイパス路２４は、吸気を過給機２０の下流へ流入させることができる。このバイパス路２４上には、バイパス路２４を経由する吸入空気量を調節可能な吸気量調節手段としてのバルブ２５が配設されている。バルブ２５はＥＣＵ１６によって電気的に駆動され、後述する目標最大過給圧に基づいて、バイパス路２４を通る空気流量が任意に調節される。過給機２０が作動していないときは、過給機２０は吸気抵抗として作用してしまうので、バルブ２５によってバイパス路２４を開放して過給機２０が吸気抵抗となってしまうのを回避する。
【００３０】
ターボユニット１１は、吸気通路５と排気通路６との間に配されて過給を行うものである。即ち、本実施形態のエンジン１では、直列に配された第一の過給機としての過給機２０と、第二の過給機としてのターボユニット１１とによって過給を行うことができる。ターボユニット１１は、吸気を過給するコンプレッサ１１ｂと、コンプレッサ１１ｂと回転軸により連結された排気タービン１１ｃと、排気タービン１１ｃに設けられたバリアブルノズル機構１１ａとを有している。排気タービン１１ｃは、エンジン１から排気通路６を経由してくる排気ガスにより作動される。バリアブルノズル機構１１ａは、可変ノズルの開度を任意に可変制御して、排気タービン１１ｃの入口圧を調節することが可能な調節手段としての機構である。バリアブルノズル機構１１ａが可変制御する上記の開度は、後述するＥＣＵ１６によって、後述する目標最大過給圧に基づいて制御される。
【００３１】
バイパス路２４とターボユニット１１との間の吸気通路５上には、過給圧センサ２９が配設されている。過給圧センサ２９によって、過給機２０によって過給した際の過給圧を検出する。ターボユニット１１の下流側には空冷式インタークーラ１２が配されており、この空冷式インタークーラ１２は、過給機２０やターボユニット１１の過給による圧力増加で温度が上昇した吸入空気の温度を下げる。インタークーラ１２によって吸入空気の温度を下げ、充填効率を向上させる。
【００３２】
インタークーラ１２の下流側には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１３が配されている。本実施形態のスロットルバルブ１３は、いわゆる電子制御式スロットルバルブであり、アクセルペダル１４の操作量をアクセルポジショニングセンサ１５で検出し、この検出結果と他の情報量とに基づいてＥＣＵ１６がスロットルバルブ１３の開度を決定するものである。スロットルバルブ１３は、これに付随して配設されたスロットルモータ１７によって開閉される。また、スロットルバルブ１３に付随して、その開度を検出するスロットルポジショニングセンサ１８も配設されている。
【００３３】
スロットルバルブ１３の下流側には、吸気通路５内の圧力である過給圧や吸気圧などを検出する圧力センサ１９も配設されている。これらのセンサ１５，１８，１９，２７，２９はＥＣＵ１６に接続されており、その検出結果をＥＣＵ１６に送出している。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１６には、上述したインジェクタ２、点火プラグ７、バルブ２５、エアフロメータ２７、コントローラ２１やバッテリ２２等が接続されており、これらはＥＣＵ１６からの信号によって制御されていたり、その状態がＥＣＵ１６によって監視・検出されている。例えばバッテリ２２であれば電力残量や充電状態などがＥＣＵ１６によって検出されている。即ち、本実施形態においては、ＥＣＵ１６は充電状態検出手段としても機能している。また、例えばインジェクタ２であればエンジン１へ噴射する燃料の燃料噴射量がＥＣＵ１６によって可変制御されている。即ち、本実施形態においては、ＥＣＵ１６は噴射量可変手段としても機能している。
【００３４】
上述した過給機２０のモータ２０ａもコントローラ２１を介してＥＣＵ１６に接続されており、ＥＣＵ１６及びコントローラ２１によって制御されている。ＥＣＵ１６及びコントローラ２１は、目標最大過給圧に基づいてモータ２０ａを制御することで過給機２０の駆動を制御して、過給機２０によって過給される過給気の過給圧を制御する。ＥＣＵ１６及びコントローラ２１は、このような制御により、目標とする過給圧の最大値である目標最大過給圧の超過を抑制する。目標最大過給圧を超過している状態においてこのような制御が行われた後、依然として目標最大過給圧を超過している状態が続いている場合であっても、目標最大過給圧を超過している度合いはより小さくなる。なお、この目標最大過給圧の超過の抑制制御は、この目標最大過給圧の超過を完全に禁止しながら抑制する制御であってもよい。このため、ＥＣＵ１６及びコントローラ２１は、ここでは制御手段として機能している。
【００３５】
また、本実施形態では、エンジン１の運転状態を数値化した運転状態値の変化率として、吸入空気量の変化率を用いて過給圧制御を行う。吸入空気量の変化率はエアフロメータ２７によって検出されるので、ここではエアフロメータ２７が運転状態検出手段として機能している。さらに、追って詳しく説明するが、検出された吸入空気量の変化率や、バッテリ２２の充電状態などに基づいて、過給可能な目標最大過給圧がＥＣＵ１６によって設定される。即ち、本実施形態においては、ＥＣＵ１６は目標過給圧設定手段としても機能している。
【００３６】
一方、排気通路６上には、ターボユニット１１の下流側に排気ガスを浄化する排気浄化触媒２３が取り付けられている。また、エンジン１のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジショニングセンサ２６が取り付けられている。クランクポジショニングセンサ２６は、クランクポジションの位置からエンジン回転数を検出することもできる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、過給機２０による過給圧を過給圧センサ２９によって検出し、この値を利用して過給機２０を制御する。しかし、吸気通路５上の圧力センサ１９によって吸気管内圧力、即ちインマニ過給圧を取得し、このインマニ過給圧とターボユニット１１の回転数とエアフロメータ２７によって検出される空気流量とに基づいて、過給機２０による過給圧、即ち過給圧センサ２９によって検出される過給圧相当値を取得することも可能である。このような場合は、インマニ過給圧とターボ回転数と空気流量との関係を予めマップ化しておき、このマップを参照するなどすればよい。このようにすれば、圧力センサ１９によって検出される過給圧に基づいて制御することもできる。
【００３８】
上述した過給機２０には、過給し得る過給圧に上限がある。これらの上限を生じさせる原因は複数存在する。この原因としては次のようなものが挙げられる。過給機２０自体の容量に起因する物理的な限界、過給機２０の耐久限界、過給機２０を駆動するモータ２０ａの出力特性に起因する限界などである。本実施形態では、上述した原因を考慮して、エンジン１の運転状態を数値化して示した運転状態値の変化率として、エアフロメータ２７が検出した吸入空気量の変化率に基づいて、ＥＣＵ１６が目標最大過給圧を設定し、過給圧がこの目標最大値を超えることがないように、又は目標最大値を超えてもその超過分が抑制されるように、コントローラ２１と共にモータ２０ａを駆動制御する。
【００３９】
即ち、過給圧が上述した目標最大過給圧を超えるような場合は、ＥＣＵ１６及びコントローラ２１が、モータ２０ａの駆動の禁止を含むモータ２０ａの駆動を抑制する制御を行う。より詳しくは、ＥＣＵ１６及びコントローラ２１が、通常時よりも数パーセント〜数十パーセント分といった所定の割合だけ、モータ２０ａの駆動を減少させて抑制する制御を行う。このようにして過給機２０の駆動を抑制することで、目標最大過給圧を超えることなく、又は目標最大過給圧を超えてもその超過分が減少されて、過給機２０の機能を最大限有効利用することができる。過給機２０の能力を最大限利用することで、エンジン１の出力を増加させることが可能となり、また、エンジン１の出力に関して過渡性能を向上させることが可能となる。
【００４０】
上述した目標最大過給圧の設定について説明する。エンジン１の運転状態値の変化率としての、エンジン１に吸入される空気の吸入空気量の変化率の大きさに応じて、上述した目標最大過給圧が、ＥＣＵ１６によって大きく設定される。即ち、吸入空気量の変化率が大きくなるほど、目標最大過給圧が大きくなるように、目標最大過給圧が設定される。目標最大過給圧は、図２のラインＡで示される上限から、ラインＢやラインＣによって示される上限まで設定され得る。このようにラインＡ〜Ｃは、空気の吸入空気量の変化率に応じて変化する。図２のグラフは、横軸にエンジン回転数、縦軸に過給圧をとったものである。過給圧は過給機２０のコンプレッサホイール回転数、即ち、モータ２０ａの回転数とほぼ比例するとみなすことができる。
【００４１】
図２中のラインＡは、過給機２０が定常時においてコンプレッササージ即ちサージングを発生させる境界ラインである。即ち、ラインＡは、過給圧とエンジン回転数とによって示されるマップにおける、いわゆるサージラインである。図２中においてラインＡの左上側のハッチングを施した側がサージ領域である。このラインＡによって示される過給圧を目標最大過給圧基準値Ｐｉｍｔｒｇｓｒｇとする。
【００４２】
一方、図２中のラインＢやラインＣのそれぞれは、吸入空気量の変化率の大きさに応じて設定された目標最大過給圧である。例えば、過去１秒の吸入空気量の変化率ΔＧａが０パーセントであった場合の目標最大過給圧がラインＡによって示されるのに対し、この変化率ΔＧａが１０パーセントであった場合の目標最大過給圧がラインＢによって示され、この変化率ΔＧａが２０パーセントであった場合の目標最大過給圧がラインＣによって示されている。このラインＣによって示される過給圧が、設定され得る目標最大過給圧の到達可能な最大値であり、この過給圧を目標最大過給圧上限値Ｐｉｍｔｒｇｍａｘｍとする。なお、ラインは、過給機２０を駆動するモータ２０ａが駆動するときに、ＥＣＵ１６によって設定される。
【００４３】
ここで、過去１秒の吸入空気量の変化率ΔＧａの大きさに基づいてＥＣＵ１６によって設定される目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘは、以下の関係式（１）で与えられる。即ち、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘは、上述の目標最大過給圧上限値Ｐｉｍｔｒｇｍａｘｍから上述の目標最大過給圧基準値Ｐｉｍｔｒｇｓｒｇを減じて得られた減算値に、係数ｋを乗じて得られる乗算値と、上述の目標最大過給圧基準値Ｐｉｍｔｒｇｓｒｇとを加算して得られる加算値である。
【数１】
2008115792.tif 000003
【００４４】
なお、関係式（１）中の係数ｋは、図３に示される関係表によって、エンジン１の運転状態値の変化率ΔＳｅの大きさに基づいて定まる。図３の関係表は、運転状態値の変化率ΔＳｅと関係式（１）中の係数ｋとの関係を示したものである。ここでは、エンジン１の運転状態値の変化率ΔＳｅとして、吸入空気量の変化率ΔＧａが用いられているとする。例えば、吸入空気量の変化率ΔＧａが１０パーセントである場合、関係式（１）中の係数ｋは０．５となる。ここで、この関係表に示されていない領域、例えば運転状態値の変化率ΔＳｅが５パーセントより大きく１０パーセント未満である領域については、補間演算などの計算方法で補間して求めてもよい。
【００４５】
なお、バリアブルノズル機構１１ａは、上述の関係により設定された目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに基づいて、可変ノズルの開度Ｖｎｍａｘを任意に可変制御させてもよい。より詳しくは、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘが大きくなるほど、可変ノズルの開度Ｖｎｍａｘを閉じ側に制御させて、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘが小さくなるほど、可変ノズルの開度Ｖｎｍａｘを開き側に制御させてもよい。
【００４６】
また、ＥＣＵ１６は、上述の関係により設定された目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに基づいて、エンジン１へ噴射する燃料の燃料噴射量Ｑｆｕｌｌｊを任意に可変制御させてもよい。より詳しくは、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘが大きくなるほど、燃料噴射量Ｑｆｕｌｌｊを増量するように制御させて、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘが小さくなるほど、燃料噴射量Ｑｆｕｌｌｊを減量するように制御させてもよい。
【００４７】
なお、モータ２０ａに電力を供給するバッテリの充電状態などを含むＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ、即ち充電状態）の変化などによって、モータ２０ａのモータ出力は変化し得る。このようにモータ出力はＳＯＣの変化などによって変化し得るため、到達可能な過給圧が変化し得る。このため、ＥＣＵ１６は、バッテリの充電状態に基づいて、目標最大過給圧上限値Ｐｉｍｔｒｇｍａｘｍを設定してもよい。より詳しくは、ＥＣＵ１６は、このバッテリの充電状態に比例した、目標最大過給圧上限値Ｐｉｍｔｒｇｍａｘｍを設定してもよい。
【００４８】
ここで、運転状態に基づいて設定した過給圧上限よりも大きい、運転状態値の変化率に基づいて設定した目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘを超えない限り、サージングの発生を防止できることが、発明者により分かった。
【００４９】
本実施形態の過給制御装置によれば、エアフロメータ２７によって検出された運転状態値としての吸入空気量の変化率ΔＧａに基づいて、過給機２０の目標最大過給圧ＰｉｍｔｒｇｍａｘがＥＣＵ１６によって設定される。そして、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに基づいた過給機２０の制御が、ＥＣＵ１６及びコントローラ２１によって行われる。ここで、運転状態値の変化率ΔＳｅに基づいて過給機２０の目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘが設定されているため、この目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘは、運転状態に基づいて設定した過給圧上限よりも大きい。このため、過給機２０の能力をより有効に利用することができる。
【００５０】
また、ＥＣＵ１６によって設定された目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘの超過を禁止して抑制する制御が、ＥＣＵ１６及びコントローラ２１によって行われる。これにより、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘが超過されることはないため、サージングの発生をより確実に防止することができる。
【００５１】
また、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに基づいたモータ２０ａの制御が、ＥＣＵ１６及びコントローラ２１によって行われる。これにより、過給圧を目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに近づけるように、モータ２０ａを制御することができる。
【００５２】
また、ＥＣＵ１６によって検出されたバッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ、即ち充電状態）に基づいて、目標最大過給圧ＰｉｍｔｒｇｍａｘがＥＣＵ１６によって設定される。これにより、過給圧を変化させ得るバッテリの充電状態をも考慮した適切な目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘを設定したうえで、過給機２０の能力をより有効に利用することができる。
【００５３】
また、ＥＣＵ１６によって設定された目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに基づいたバリアブルノズル機構１１ａの制御が、ＥＣＵ１６によって行われる。これにより、過給圧を目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに近づけるように、バリアブルノズル機構１１ａを制御することが可能となる。
【００５４】
また、ＥＣＵ１６によって設定された目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに基づいて、エンジン１への燃料噴射量がＥＣＵ１６及びコントローラ２１によって調節される。これにより、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに応じた吸入空気量に適する燃料噴射量に調節することが可能となる。
【００５５】
また、運転状態値の変化率ΔＳｅが大きくなるほど、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘが大きくなるようにＥＣＵ１６によって設定されており、この目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘを超えない限りサージングの発生を防止できる。このため、運転状態値の変化率ΔＳｅを大きくするほど、サージングの発生を防止させた上で、過給機２０の能力をより有効に利用することができる。
【００５６】
また、運転状態値として吸入空気量を検出し、この吸入空気量の変化率ΔＧａに基づいて目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘを設定することが可能となる。
【００５７】
また、ＥＣＵ１６によって設定された目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに基づいたバルブ２５の制御が、ＥＣＵ１６によって行われる。ここで、運転状態値の変化率ΔＳｅに基づいて過給機２０の目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘが設定されているため、バルブ２５を制御することによる、過給機２０の能力のより有効な利用が可能となる。
【００５８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は、モータ２０ａ付きの過給機２０がターボユニット１１とは別に別体として設けられたエンジン１に対して本発明を適用したものであった。しかし、このような過給機２０を設けずに、ターボユニット１１に電動機を内蔵させて一体化させ、この電動機を制御するために本発明を適用することも可能である。この場合、この電動機が内蔵されたターボユニット１１のコンプレッサ１１ｂの上流側と下流側とをバイパスするように、バイパス管が設けられる。そして、このバイパス管には、バイパス管を経由する吸入空気量を調節可能な吸気量調節手段としてのバルブが配設される。このバルブはＥＣＵ１６によって電気的に駆動され、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに基づいて、このバイパス管を通る空気流量が任意に調節される。
【００５９】
また、上述した実施形態では、運転状態値の変化率ΔＳｅとして吸入空気量の変化率ΔＧａのみを利用したが、吸入空気量の変化率ΔＧａ以外の情報量を運転状態値の変化率ΔＳｅとして利用しても良い。また、単一の情報量のみを利用するのではなく、複数の情報量を組み合わせて利用しても良い。吸入空気量の変化率ΔＧａ以外の情報量としては、クランクポジショニングセンサ２６で検出し得るエンジン回転数の変化率ΔＮｅや、ＥＣＵ１６からインジェクタ２に対して噴射命令が送出される際の燃料噴射量の変化率ΔＱや、過給圧の変化率ΔＰや、アクセル開度の変化率ΔＡなどが挙げられる。
【００６０】
また、上述した実施形態では、排気タービン１１ｃにバリアブルノズル機構１１ａが設けられているが、バリアブルノズル機構１１ａを設けずに、バリアブルノズル機構１１ａの上流及び下流をバイパスするバイパス管と、このバイパス管に配置されてＥＣＵ１６と接続されたウェイストゲートバルブとを設けてもよい。この場合、このウェイストゲートバルブは、バイパス管の開度を調整して排気タービン１１ｃの入口圧を調節することが可能な調節手段としてのバルブである。このウェイストゲートバルブの開度は、目標最大過給圧Ｐｉｍｔｒｇｍａｘに基づいてＥＣＵ１６によって制御される。なお、バリアブルノズル機構１１ａを設けるとともに、これらバイパス管及びウェイストゲートバルブを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の制御装置の一実施形態を有するエンジンの構成を示す構成図である。
【図２】エンジン回転数と過給圧との関係に基づいて過給機の使用可能領域を示すグラフである。
【図３】運転状態値の変化率ΔＳｅと関係式（１）中の係数ｋとの関係を示した表である。
【符号の説明】
【００６２】
１…エンジン、２…インジェクタ、３…シリンダ、４…ピストン、５…吸気通路、６…排気通路、７…点火プラグ、８…吸気バルブ、９…排気バルブ、１０…エアクリーナ、１１…ターボユニット、１１ａ…バリアブルノズル機構、１１ｂ…コンプレッサ、１１ｃ…排気タービン、１２…インタークーラ、１３…スロットルバルブ、１４…アクセルペダル、１５…アクセルポジショニングセンサ、１６…ＥＣＵ、１７…スロットルモータ、１８…スロットルポジショニングセンサ、１９…圧力センサ、２０…過給機、２０ａ…モータ、２１…コントローラ、２２…バッテリ、２３…排気浄化触媒、２４…バイパス路、２５…バルブ、２６…クランクポジショニングセンサ、２７…エアフロメータ、２９…過給圧センサ。
【図１】
2008115792.tif 000004
【図２】
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【図３】
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