(57)【要約】【課題】ターボチャージャーに設けられた過給効果調整手段の影響を抑えて燃焼状態を良好に維持できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】排気流量と過給効果との対応関係を変化させる過給効果調整手段としての電動機１０ｄを含むターボチャージャー１０が設けられた内燃機関１において、ターボチャージャー１０とは別にＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲ量調整手段としてのＥＧＲ弁２３と、電動機１０ｄによる過給効果の調整に伴って発生するＥＧＲ量の変化を相殺するようにＥＧＲ弁２３の動作を制御するＥＧＲ制御手段としてのＥＣＵ１７とを設ける。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気流量と過給効果との対応関係を変化させる過給効果調整手段を含むターボチャージャーが設けられた内燃機関に適用される制御装置において、
前記ターボチャージャーとは別に設けられてＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲ量調整手段と、
前記過給効果調整手段による過給効果の調整に伴って発生するＥＧＲ量の変化を相殺するように前記ＥＧＲ量調整手段の動作を制御するＥＧＲ制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ量調整手段として、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを結ぶＥＧＲ通路を経由して排気を前記吸気通路に戻す外部ＥＧＲ調整装置が設けられ、前記ＥＧＲ量制御手段は、前記ＥＧＲ量の変化を相殺するように前記外部ＥＧＲ調整装置によるＥＧＲ量を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ量調整手段として、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方の動弁特性を制御する可変動弁機構が設けられ、前記ＥＧＲ量制御手段は、前記前記ＥＧＲ量の変化を相殺するように前記可変動弁機構による動弁特性を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ量制御手段は、排気背圧の変化に応じて前記ＥＧＲ量調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記ＥＧＲ量制御手段は内燃機関のシリンダに取り込まれる全ＥＧＲ量を特定し、その特定結果に基づいて前記ＥＧＲ量調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
排気流量と過給効果との対応関係を変化させる過給効果調整手段を含むターボチャージャーが設けられた内燃機関に適用される制御装置において、
前記過給効果調整手段による過給効果の調整状態に応じて、前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を制御する燃焼制御手段を備えた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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関におけるＥＧＲ量や燃焼状態を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変ノズル付きターボチャージャーを備えた内燃機関において、ＥＧＲ弁が最大開度に操作されてもＥＧＲ量が不足するときにターボチャージャーの可変ノズルを絞り込んで排気の背圧を上昇させ、それによりＥＧＲ量を増加させる制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。その他に、本発明に関連する従来技術として特許文献２がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１５２８７９号公報
【特許文献２】
特表２０００−５００５４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＥＧＲ量の調整を目的として可変ノズルの開度を変化させた場合はともかくとして、可変ノズルの本来の目的である過給効果の調整のためにノズル開度を変化させた場合、開度の調整に伴って排気背圧が変化し、その影響で内部ＥＧＲ量、つまりシリンダ内に残留する燃焼ガスの量が変化する。このような内部ＥＧＲ量の変化を考慮して内燃機関の運転状態を制御しないと燃焼温度や燃焼速度等が最適な状態からずれて燃焼状態が悪化し、排気エミッションや燃費の悪化を招く。電動機付きターボチャージャーにおいて、タービンロータの回転を電動機によって変化させた場合にも同様の問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明はターボチャージャーに設けられた過給効果調整手段の影響を抑えて燃焼状態を良好に維持できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の制御装置は、排気流量と過給効果との対応関係を変化させる過給効果調整手段を含むターボチャージャーが設けられた内燃機関に適用される。そして、前記ターボチャージャーとは別に設けられてＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲ量調整手段と、前記過給効果調整手段による過給効果の調整に伴って発生するＥＧＲ量の変化を相殺するように前記ＥＧＲ量調整手段の動作を制御するＥＧＲ制御手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この発明によれば、過給効果調整手段の操作によってＥＧＲ量が変化しても、その変化を相殺するようにＥＧＲ量調整手段が作動することにより、ＥＧＲ量の最適値（制御の目標値）からのずれが抑えられる。このため、燃焼状態が良好に維持され、排気エミッションや燃費の悪化が防止される。
【０００８】
本発明の内燃機関の制御装置においては、前記ＥＧＲ量調整手段として、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを結ぶＥＧＲ通路を経由して排気を前記吸気通路に戻す外部ＥＧＲ調整装置が設けられ、前記ＥＧＲ量制御手段は、前記ＥＧＲ量の変化を相殺するように前記外部ＥＧＲ調整装置によるＥＧＲ量を制御してもよい（請求項２）。あるいは、前記ＥＧＲ量調整手段として、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方の動弁特性を制御する可変動弁機構が設けられ、前記ＥＧＲ量制御手段は、前記ＥＧＲ量の変化を相殺するように前記可変動弁機構による動弁特性を制御してもよい（請求項３）。これらの態様によれば、ターボチャージャーの過給効果が調整されると、その調整に伴うＥＧＲ量の変化を相殺するように外部ＥＧＲ調整装置によるＥＧＲ量や可変動弁機構による動弁特性が調整される。なお、可変動弁機構は動弁特性として例えば開閉タイミング又は作用角を変更するものを含む。吸気弁と排気弁のそれぞれの開弁期間のオーバラップ量や吸気弁又は排気弁の作用角を変更することにより内部ＥＧＲ量を調整することができる。
【０００９】
また、本発明の内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲ量制御手段は、排気背圧の変化に応じて前記ＥＧＲ量調整手段の動作を制御してもよい（請求項４）。過給効果調整手段による過給効果の調整に伴って排気背圧が変化し、その結果としてＥＧＲ量が変化することから、排気背圧の変化を監視すればＥＧＲ量の変化を把握でき、ＥＧＲ量の変化が適切に相殺されるようＥＧＲ量調整手段を制御することができる。
【００１０】
前記ＥＧＲ量制御手段は内燃機関のシリンダに取り込まれる全ＥＧＲ量を特定し、その特定結果に基づいて前記ＥＧＲ量調整手段の動作を制御してもよい（請求項５）。全ＥＧＲ量は内部ＥＧＲ量と外部ＥＧＲ量との和として与えられるものであり、これを特定してＥＧＲ量調整手段の動作を制御すればＥＧＲ量をより正確に最適値に制御することができる。
【００１１】
本発明の第２の制御装置は、排気流量と過給効果との対応関係を変化させる過給効果調整手段を含むターボチャージャーが設けられた内燃機関に適用される。そして、前記過給効果調整手段による過給効果の調整状態に応じて、前記内燃機関における燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を制御する燃焼制御手段を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項６）。
【００１２】
この発明によれば、過給効果調整手段の操作に伴ってＥＧＲ量が変化しても、その変化が燃焼状態に与える影響を相殺するように燃焼制御パラメータの値を制御することにより、燃焼状態を良好に維持することができる。
【００１３】
本発明において、ＥＧＲ量の特定やその制御の概念は、ＥＧＲ量そのものが対象となる場合に限らず、ＥＧＲ率のようにＥＧＲ量に換算可能な物理量によってＥＧＲに関する目標値や変化量が特定されてＥＧＲ量が制御される場合も含む。本発明において、「相殺」の概念は、ＥＧＲ量の変化又はその変化が燃焼に与える影響を完全に打ち消す場合に限らず、ＥＧＲ量の変化又はその変化が燃焼に与える影響を部分的に、又は不完全に打ち消す場合も含む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は本発明の制御装置が適用された内燃機関の一実施形態を示している。この内燃機関１は、吸気通路２からシリンダ３内に空気を取り込むとともに燃料噴射弁４からシリンダ３内に燃料を直接噴射してシリンダ３内で燃料混合気を形成する筒内噴射式ガソリンエンジンとして構成されている。シリンダ３内で形成された燃料混合気は点火プラグ５で着火されて燃焼し、その燃焼エネルギでピストン６が往復駆動される。なお、内燃機関１には複数のシリンダ３が設けられているが、図１では単一のシリンダ３のみが代表して示されている。吸気通路２及び排気通路７はそれぞれ吸気弁８及び排気弁９によってシリンダ３に対して開閉される。内燃機関１は燃料噴射弁４から吸気通路２に燃料を噴射するいわゆるポート噴射式のガソリンエンジンであってもよいし、軽油を燃料としたディーゼルエンジンであってもよい。
【００１５】
吸気通路２と排気通路７との間にはターボチャージャー１０が設けられている。ターボチャージャー１０は、排気通路７に収容されるタービンロータ１０ａと、吸気通路２に収容されるコンプレッサロータ１０ｂと、両ロータ１０ａ、１０ｂを同軸に連結するスピンドル１０ｃとを備え、排気通路７の排気エネルギを利用してタービンロータ１０ａ、スピンドル１０ｃ及びコンプレッサロータ１０ｂを一体的に回転させて吸気通路２の吸気をシリンダ３に過給する周知の過給装置である。但し、本実施形態のターボチャージャー１０は、スピンドル１０ｃを駆動する電動機１０ｄを備えた電動機付きターボチャージャーとして構成されている。電動機１０ｄは例えばスピンドル１０ｃにロータを取り付け、かつスピンドル１０ｃの周囲にステータを配置することによって構成することができる。
【００１６】
電動機１０ｄはバッテリ１２からインバータ１１を介して供給される電力によりスピンドル１０ｃを正逆両方向に回転駆動できるとともに、スピンドル１０ｃによって駆動されることにより発電を行うこともできる。電動機１０ｄが生成した電力はインバータ１１を介してバッテリ１２に充電される。このように電動機１０ｄにてスピンドル１０ｃの回転を変化させ、又は電動機１０ｄにて発電を行うことにより、タービンロータ１０ａに導かれる排気流量とコンプレッサロータ１０ｂによる吸気の過給効果との対応関係が変化する。従って、電動機１０ｄは過給効果調整手段として機能する。なお、電動機１０ｄの正転は、ターボチャージャー１０のタービンロータ１０ａが排気によって回される際の回転方向に相当する。ターボチャージャー１０のタービン１０ａ側には、過給効果調整手段として電動機１０ｄの他に可変ノズルが設けられてもよい。
【００１７】
吸気通路２のコンプレッサロータ１０ｂよりも上流側にはエアフィルタ１３が配置され、コンプレッサロータ１０ｂよりも下流側にはインタークーラー１４及びスロットルバルブ１５が配置される。また、排気通路７のタービンロータ１０ａよりも下流側に排気浄化用の触媒１６が設けられる。
【００１８】
スロットルバルブ１５は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１７にてスロットルモータ１８を操作することによりその開度が制御されるいわゆる電子制御式スロットルバルブである。ＥＣＵ１７はＣＰＵ及びその動作に必要な周辺装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えたコンピュータとして構成されており、ＲＯＭに記録された各種のプログラムに従って、内燃機関１及びそれに付属する各種の装置の動作を制御する。スロットルバルブ１５の開度制御のため、ＥＣＵ１７にはペダル位置センサ１９が検出するアクセルペダル２０の操作量の情報と、スロットル開度センサ２１が検出するスロットルバルブ１５の開度の情報とが入力される。
【００１９】
ＥＣＵ１７は、スロットルバルブ１５の開度の他にも、燃料噴射弁４による燃料噴射時期、点火プラグ５の点火時期、排気通路７と吸気通路２とを結ぶＥＧＲ通路２２に設置されたＥＧＲ弁（外部ＥＧＲ調整装置）２３の開度、ターボチャージャー１０を迂回するバイパス通路２４に設置されたバイパス弁２５の開閉動作、吸気弁８の開閉タイミングを変化させる可変動弁機構２６の動作等を制御する。なお、ＥＧＲ弁２３はＥＣＵ１７からの指示に応じて開度が調整される電子制御式の流量制御弁である。
【００２０】
上述した各種の装置類の動作を内燃機関１の運転状態に応じて適切に制御するため、ＥＣＵ１７には、上述したペダル位置センサ１９及びスロットル開度センサ２１が検出する情報の他に、吸気圧センサ２７が検出する吸気通路２の圧力（吸気管圧力）、クランク角センサ２８が検出するクランク角にそれぞれ対応した情報が入力される。その他にも内燃機関１の冷却水温度、排気通路７における空燃比等がセンサにて検出されてＥＣＵ１７に入力されるが、それらの図示は省略した。ＥＣＵ１７による燃料噴射弁４、点火プラグ５、ＥＧＲ弁２３、バイパス弁２５の制御の手順は公知の内燃機関に対するものと同様でよく、本発明の要旨ではないのでここでは説明を省略する。
【００２１】
ＥＧＲ量に関しては、ＥＣＵ１７がＥＧＲ弁２３の開度、又は可変動弁機構２６による吸気弁８及び排気弁９のそれぞれの開時期のオーバーラップ量を調整することにより所定の目標値に向かって制御される。ここでいうＥＧＲ量の目標値はシリンダ３内における燃焼状態を内燃機関１の運転状態からみて最適に制御するために必要な値である。ＥＧＲ量の目標値は各種のセンサからの検出信号に基づいてＥＣＵ１７により演算されるものでもよいし、内燃機関１の運転状態を表すＥＧＲ量以外の物理量の目標値によって潜在的に特定されるものでもよい。なお、バイパス弁２５を操作して過給圧を調整すること、あるいは、ターボチャージャー１０の可変ノズルの開度を調整することによってもＥＧＲ量は調整可能であるが、本実施形態では特にＥＧＲ弁２３及び／又は可変動弁機構２６がＥＧＲ量調整手段に相当するものとする。
【００２２】
また、上述したターボチャージャー１０の電動機１０ｄはインバータ１１を介してＥＣＵ１７により操作される。例えば排気エネルギによるタービンロータ１０ａの回転のみでは十分な過給効果が得られない場合には、ＥＣＵ１７からの過給指示に応じた過給効果が得られるようにバッテリ１２からインバータ１１を介して電動機１０ｄに電力が供給されて電動機１０ｄが正転駆動される。内燃機関１の減速時のように過給効果を必要としないにも拘わらずタービンロータ１０ａが回転している場合、つまりタービンロータ１０ａの回転エネルギが余っている場合には、ＥＣＵ１７からの発電指示に応じてインバータ１１の動作状態が切り替えられて電動機１０ｄで発電が行われ、そこで得られた電力がインバータ１１を介してバッテリ１２に充電される。このような過給圧を制御する目的におけるターボチャージャー１０の電動機１０ｄの操作は他の電動機付きターボチャージャーの制御と同様に行ってよい。
【００２３】
以上のように電動機１０ｄを操作してターボチャージャー１０の過給効果を変化させた場合、排気通路７の排気背圧がタービンロータ１０ａの駆動状態に応じて変化し、それに伴ってシリンダ３に残される燃焼ガスの量、つまり内部ＥＧＲ量も変化する。そこで、ＥＣＵ１７は図２に示したＥＧＲ補正制御ルーチンを所定の間隔で繰り返し実行することにより、電動機１０ｄの駆動状態に応じてＥＧＲ量を補正する。この図２のルーチンを実行することによりＥＣＵ１７はＥＧＲ制御手段として機能する。
【００２４】
図２のＥＧＲ補正制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１７はまずステップＳ１１で過給効果の制御のために電動機付きターボチャージャー（ＭＡＴ、Ｍｏｔｏｒ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｔｕｒｂｏの略）１０の動作が要求されているか否かを判断する。過給効果の調整のためにＥＣＵ１７が実行する電動機１０ｄの制御プログラムにおいて電動機１０ｄを駆動するための条件を監視し、その条件が満たされているか否かに応じて判別フラグの状態を変化させることにより、ステップＳ１１にて要求の有無を判別することができる。
【００２５】
ステップＳ１１にて電動機１０ｄの動作が要求されていない場合には今回のＥＧＲ補正制御ルーチンを終了する。一方、動作が要求されている場合にはステップＳ１２へ進み、排気通路７の排気背圧の推定値を算出する。排気背圧の推定値は例えばタービンロータ１０ａの回転数（回転速度）から算出することができる。タービンロータ１０ａの回転数に相関する他の物理量、例えば電動機１０ｄの消費電力又は発電量から排気背圧を算出してもよい。排気背圧の推定に代え、排気通路７に圧力センサを設けて排気背圧を検出してもよい。
【００２６】
続くステップＳ１３では、排気背圧の変化に伴って発生するＥＧＲ量の目標値からの変化を相殺するために必要なＥＧＲ量調整手段の補正値を決定する。この処理は、例えば図３に示すように、内燃機関１の負荷及び排気背圧をＥＧＲ弁２３の最適な開度、つまり排気背圧の変化によるＥＧＲ量の変化を相殺してＥＧＲ量を目標値に制御するために必要なＥＧＲ弁２３の開度に対応付けたマップをＥＣＵ１７のＲＯＭに予め記憶させ、ステップＳ１２で取得した排気背圧とステップＳ１３の実行時点における内燃機関１の負荷とに対応した最適なＥＧＲ弁２３の開度をそのマップから取得することにより実現できる。
【００２７】
なお、図３のマップにおいては、電動機１０ｄが作動していないときのＥＧＲ弁２３の最適な開度がベース開度として設定され、電動機１０ｄの動作により排気背圧が減少した場合にはＥＧＲ弁２３の開度がベース開度よりも相対的に大きく設定され、排気背圧が増加した場合にはＥＧＲ弁２３の開度がベース開度よりも相対的に小さく設定される。但し、図３のマップは一例であり、内燃機関１の負荷と排気背圧とＥＧＲ弁２３の開度との関係は適宜に調整してよい。図３ではＥＧＲ弁２３の開度によってＥＧＲ量を補正するものとしたが、可変動弁機構２６による吸気弁８の開時期に関する進角量を排気背圧と負荷とに応じて変化させてＥＧＲ量を補正してもよい。
【００２８】
続くステップＳ１４では、ステップＳ１３で決定した補正値をＥＧＲ量調整手段の動作に反映させる。例えばＥＧＲ弁２３の開度の補正値を図３のマップにて取得した場合には、ＥＧＲ弁２３をその開度に変化させることによりＥＧＲ量調整手段によるＥＧＲ量を補正する。その後、今回のＥＧＲ量制御ルーチンを終える。
【００２９】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態を説明する。この実施形態では、図２のＥＧＲ補正制御に代え、ＥＣＵ１７が図４のＥＧＲ補正制御ルーチンを所定の周期で繰り返すことによりＥＧＲ制御手段として機能する。内燃機関１及びその付属装置の構成は図１と同じである。
【００３０】
図４のＥＧＲ補正制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１７はまずステップＳ２１で過給効果の制御のために電動機付きターボチャージャー１０の動作が要求されているか否かを判断する。動作が要求されていない場合には今回のＥＧＲ補正制御ルーチンを終了する。一方、動作が要求されている場合にはステップＳ２２へ進み、ＲＯＭに記憶されたマップを参照して内燃機関１の回転数と負荷とに対応した目標ＥＧＲ率を取得する。なお、ＥＧＲ率とはシリンダ３内における吸入ガス量に占める燃焼ガス（ＥＧＲガス）量の割合を意味する。
【００３１】
続くステップＳ２３では、吸入ガス量と吸入空気量とからＥＧＲ率を算出する。吸入ガス量は吸気圧センサ２７が検出する吸気管圧力から算出したシリンダ３への吸入ガス量であり、吸入空気量はエアフローメータ（不図示）が検出した吸気通路２へ吸入される空気量である。エアフローメータは吸気通路２の比較的上流側の位置、例えばエアフィルタ１３の直後に設置されることにより、外部から吸気通路２に取り込まれる空気の流量を検出する。これに対して、吸気圧センサ２７はＥＧＲ通路２２が接続されたサージタンク２９（図１参照）の付近に設置されており、その検出圧力はシリンダ３内に取り込まれる全てのガス量、つまり吸気通路２に取り込まれた空気量と、ＥＧＲ通路２２を介して取り込まれる外部ＥＧＲガスの量と、シリンダ３内に残される内部ＥＧＲガスの量の合計値に対応する。従って、吸入ガス量から吸入空気量を差し引くことにより、シリンダ３内に取り込まれる全ＥＧＲ量（外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との和）を求めることができる。そして、得られた全ＥＧＲ量を吸入ガス量で除算することによりＥＧＲ率が算出される。
【００３２】
次のステップＳ２４では、算出されたＥＧＲ率がステップＳ２２で取得した目標ＥＧＲ率に一致するか否か判断する。そして、一致しているときは今回のＥＧＲ補正制御ルーチンを終える。一方、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に一致していないときはステップＳ２５へ進み、ＥＧＲ率のずれに応じてＥＧＲ量調整手段を作動させてから今回のルーチンを終える。例えば、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも小さいときはＥＧＲ量が増加するようにＥＧＲ弁２３の開度を増加させ、又は吸気弁８の開時期を進角させる。ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも大きいときはＥＧＲ量が減少するようにＥＧＲ弁２３の開度を減少させ、又は吸気弁８の開時期を遅角させる。なお、ＥＧＲ弁２３の開度、又は吸気弁８の開時期の調整量は、電動機１０ｄの操作に伴うＥＧＲ量のずれを相殺する観点からみて、ＥＧＲ率の目標値からのずれが大きいほど大きく設定される。
【００３３】
この実施形態では、吸入空気量と吸気管圧力とからＥＧＲ率を推定しているので、排気背圧を推定又は検出する必要がない。
【００３４】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態を説明する。この実施形態では、図２及び図４のＥＧＲ補正制御に代え、ＥＣＵ１７が図５の燃焼制御値補正制御ルーチンを所定の周期で繰り返すことにより燃焼制御手段として機能する。内燃機関１及びその付属装置の構成は図１と同じである。
【００３５】
図５の燃焼制御値補正制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１７はまずステップＳ３１で過給効果の制御のために電動機付きターボチャージャー１０の動作が要求されているか否かを判断する。動作が要求されている場合にはステップＳ３２へ進み、排気通路７の排気背圧の推定値を取得する。排気背圧の推定値は第１の実施形態と同様にタービンロータ１０ａの回転数、電動機１０ｄの消費電力又は発電量から算出することができる。排気背圧の推定に代え、排気通路７に圧力センサを設けて排気背圧を検出してもよい。
【００３６】
続くステップＳ３３では、電動機１０ｄの動作に伴う排気背圧の変化量に対応した燃焼制御値の補正値を決定する。燃焼制御値とは、内燃機関１における燃焼状態を所定の状態に制御するためにＥＣＵ１７によって操作される燃焼制御パラメータの設定値である。燃焼制御パラメータとしては、点火プラグ５の点火時期、燃料噴射弁４からの燃焼噴射時期、スロットルバルブ１５の開度、空燃比（Ａ／Ｆ）等がある。ＥＣＵ１７は、冷却水温、車速、アクセルペダル２０の踏み込み量、触媒１６の温度等の各種のパラメータの状態に基づいて、電動機１０ｄの動作の影響を考慮せずに燃焼制御パラメータの最適値をベース値として所定の周期で繰り返し演算している。ステップＳ３３で決定される補正値は、電動機１０ｄの動作が燃焼状態に与える影響を相殺するための必要なベース値の補正量に相当する。このような補正値の決定は、例えば図６に示すように排気背圧の変化量及び内燃機関１の負荷を燃焼制御補正値、この例では点火時期の補正値に対応付けたマップをＥＣＵ１７のＲＯＭに予め記憶させ、そのマップから排気背圧の変化量と内燃機関１の負荷とに対応した最適な燃焼制御補正値を取得することにより実現できる。ベース値の演算に関しては他の公知の内燃機関の制御装置と同様の手順で実行すればよい。
【００３７】
なお、図６のマップにおいて負荷１は負荷２よりも小さい。図中に一点鎖線で示す縦軸及び横軸の交点が変化量＝０、補正値＝０の原点であり、負荷が小さい場合には排気背圧の変化量が正方向に増加するほど点火時期が遅角され、排気背圧の変化量が負方向に増加するほど点火時期が進角されるように補正値が変化する。電動機１０ｄがタービンロータ１０ａの回転を妨げるように駆動されると排気背圧は正方向に増加し、電動機１０ｄがタービンロータ１０ａを正方向へ回転させるように駆動されると排気背圧は負方向に増加する。
【００３８】
一方、図６のマップにおいて負荷が大きい場合には、排気背圧の変化量が負方向に増加すると点火時期が僅かに遅角され、排気背圧の変化量が正方向に増加するほど点火時期が進角されるように補正値が変化している。但し、図６のマップはあくまで一例であり、排気背圧の変化量と内燃機関１の負荷と燃焼制御値の補正値との対応関係は内燃機関１の特性等に応じて適宜に変更してよい。また、燃焼制御値は点火時期に限らず、上述した噴射時期、スロットル開度又は空燃比等を対象として制御されてもよい。
【００３９】
図５に戻って、ステップＳ３３で補正値を決定した後はステップＳ３４へ進み、燃焼制御パラメータのベース値に補正値を加算して、現在の電動機１０ｄの駆動状態に対応した燃焼制御値を求める。このように燃焼制御パラメータのベース値を電動機１０ｄによる排気背圧の変化量に応じて補正することにより、電動機１０ｄの動作に伴う排気背圧の変化が燃焼状態に与える影響を相殺することができる。
【００４０】
ステップＳ３４で燃焼制御値を補正した後は今回の燃焼制御値補正制御ルーチンを終える。ステップＳ３４で補正された燃焼制御値はその後のＥＣＵ１７による燃焼制御において反映される。例えば点火時期を補正した場合には、その補正後の点火時期を目標値としてＥＣＵ１７が点火プラグ５の点火時期を制御する。
【００４１】
一方、ステップＳ３１において電動機付きターボチャージャー１０の動作が要求されていないと判断した場合にはステップＳ３５へ進み、燃焼制御値に関する補正値を０に設定して今回の燃焼制御値補正ルーチンを終える。
【００４２】
（第４の実施形態）
次の本発明の第４の実施形態を説明する。この実施形態では、図５の燃焼制御値補正制御に代え、ＥＣＵ１７が図７の燃焼制御値補正制御ルーチンを所定の周期で繰り返すことにより燃焼制御手段として機能する。内燃機関１及びその付属装置の構成は図１と同じである。
【００４３】
図７の燃焼制御値補正制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１７はまずステップＳ４１で過給効果の制御のために電動機付きターボチャージャー１０の動作が要求されているか否かを判断する。動作が要求されていない場合には今回の燃焼制御値補正制御ルーチンを終了する。一方、動作が要求されている場合にはステップＳ４２へ進み、ＲＯＭに記憶されたマップを参照して内燃機関１の回転数と負荷とに対応した目標ＥＧＲ率を取得する。続くステップＳ４３では、吸入ガス量と吸入空気量とからＥＧＲ率を算出する。算出方法は図４のステップＳ２３の場合と同じでよい。
【００４４】
次のステップＳ４４では、ステップＳ４２で取得した目標ＥＧＲ率を基準としてステップＳ４３で算出したＥＧＲ率の変化量を取得し、その変化量に対応した燃焼制御値の補正値を決定する。燃焼制御値は第３の実施形態と同様に点火プラグ５の点火時期、燃料噴射弁４からの燃焼噴射時期、スロットルバルブ１５の開度、空燃比（Ａ／Ｆ）等の燃焼制御パラメータの設定値であり、図５の場合と同様にＥＣＵ１７はその燃焼制御パラメータのベース値を繰り返し演算している。ステップＳ４４で決定される補正値は、電動機１０ｄの動作が燃焼状態に与える影響を相殺するための必要なベース値の補正量に相当する。このような補正値の決定は、例えば図８に示すようにＥＧＲ率の変化量及び内燃機関１の負荷を燃焼制御補正値、この例では点火時期の補正値に対応付けたマップをＥＣＵ１７のＲＯＭに予め記憶させ、ステップＳ４２で取得した目標ＥＧＲ率とステップＳ４３で算出したＥＧＲ率との差と、ステップＳ４４を実行する時点における内燃機関１の負荷とに対応した最適な燃焼制御補正値を図８のマップから取得することにより実現できる。
【００４５】
なお、図８のマップにおいても負荷１は負荷２よりも小さい。図中に一点鎖線で示す縦軸及び横軸の交点が変化量＝０、補正値＝０の原点であり、負荷が小さい場合にはＥＧＲ率の変化量が正方向に増加するほど点火時期が遅角され、ＥＧＲ率の変化量が負方向に増加するほど点火時期が進角されるように補正値が変化する。一方、負荷が大きい場合においてはＥＧＲ率の変化量が負方向に増加する場合に点火時期が僅かに遅角され、ＥＧＲ率の変化量が正方向に増加するほど点火時期が進角されるように補正値が変化している。但し、図８のマップはあくまで一例であり、ＥＧＲ率の変化量と負荷と燃焼制御値の補正値との対応関係は内燃機関１の特性等に応じて適宜に変更してよい。また、燃焼制御値は点火時期に限らず、上述した噴射時期、スロットル開度又は空燃比等を対象として制御されてもよい。
【００４６】
図７に戻って、ステップＳ４４で補正値を決定した後はステップＳ４５へ進み、燃焼制御パラメータのベース値に補正値を加算して、現在の電動機１０ｄの駆動状態に対応した燃焼制御値を求める。このように燃焼制御パラメータのベース値を電動機１０ｄによるＥＧＲ率の変化量に応じて補正することにより、電動機１０ｄの動作に伴うＥＧＲ率の変化が燃焼状態に与える影響を相殺することができる。
【００４７】
ステップＳ４５で燃焼制御値を補正した後は今回の燃焼制御値補正制御ルーチンを終える。ステップＳ４５で補正された燃焼制御値はその後のＥＣＵ１７による燃焼制御において反映される。例えば点火時期を補正した場合には、その補正後の点火時期を目標値としてＥＣＵ１７が点火プラグ５の点火時期を制御する。
【００４８】
一方、ステップＳ４１において電動機付きターボチャージャー１０の動作が要求されていないと判断した場合にはステップＳ４６へ進み、燃焼制御値に関する補正値を０に設定して今回の燃焼制御値補正ルーチンを終える。
【００４９】
本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、可変ノズルの開度を変化させた際のＥＧＲ量の変化を相殺するようにＥＧＲ弁の開度や可変動弁機構による吸気弁の開期間と排気弁の開期間とのオーバーラップ量を制御してもよい。吸気弁又は排気弁の作用角を変更してＥＧＲ量を変化させてもよい。あるいは、可変ノズルの開度の変化が燃焼状態に与える影響を相殺するように燃焼制御値を制御してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ターボチャージャーに設けられた過給効果調整手段の操作によってＥＧＲ量が変化しても、その変化を相殺するようにＥＧＲ量調整手段を作動させてＥＧＲ量の最適値からのずれを抑え、又はＥＧＲ量の変化が燃焼状態に与える影響を相殺するように燃焼制御パラメータの値を制御することができるので、内燃機関の燃焼状態を良好に維持し、排気エミッションや燃費の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関及びその付属装置の構成を示す図。
【図２】図１のＥＣＵにて実行されるＥＧＲ補正制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図３】内燃機関の負荷及び排気背圧をＥＧＲ弁の最適な開度に対応付けたマップの一例を示す図。
【図４】図１のＥＣＵにて実行されるＥＧＲ補正制御ルーチンの他の例を示すフローチャート。
【図５】図１のＥＣＵにて実行される燃焼制御値補正制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図６】排気背圧の変化量及び内燃機関の負荷を、点火時期の補正値に対応付けたマップの一例を示す図。
【図７】図１のＥＣＵにて実行される燃焼制御値補正制御ルーチンの他の例を示すフローチャート。
【図８】ＥＧＲ率の変化量及び内燃機関の負荷を、点火時期の補正値に対応付けたマップの一例を示す図。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  吸気通路
３  シリンダ
４  燃料噴射弁
１０  ターボチャージャー
１０ａ  タービンロータ
１０ｂ  コンプレッサロータ
１０ｃ  スピンドル
１０ｄ  電動機（過給効果調整手段）
１１  インバータ
１５  スロットルバルブ
１７  エンジンコントロールユニット（制御装置、ＥＧＲ制御手段、燃焼制御手段）
２２  ＥＧＲ通路
２３  ＥＧＲ弁（外部ＥＧＲ調整装置、ＥＧＲ量調整手段）
２６  可変動弁機構（ＥＧＲ量調整手段）
【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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