(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボ過給機と、
前記吸気通路に設けられて前記コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられて当該バイパス通路を開閉するバイパスバルブとを備えたエンジンの制御装置であって、
前記バイパスバルブの開閉制御を行うバルブ制御部と、
前記バイパス通路を介して前記コンプレッサの下流側から上流側に循環される吸気の流量である循環流量を算出する循環流量算出部と、
前記コンプレッサの出力であるコンプレッサ出力を算出するコンプレッサ出力算出部とを備え、
前記コンプレッサ出力算出部は、前記コンプレッサの上流側における吸気の圧力であるコンプレッサ上流圧力と、前記コンプレッサの下流側における吸気の圧力である目標過給圧と、前記吸気通路のうち前記バイパス通路よりも上流側又は下流側における吸気流量と、前記循環流量とに基づいて、前記コンプレッサ出力を算出し、
前記バルブ制御部は、前記コンプレッサ出力に基づいて前記バイパスバルブを開状態から閉じる
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボ過給機と、
前記吸気通路に設けられて前記コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられて当該バイパス通路を開閉するバイパスバルブとを備えたエンジンの制御装置であって、
前記バイパスバルブの開閉制御を行うバルブ制御部と、
前記バイパス通路を介して前記コンプレッサの下流側から上流側に循環される吸気の流量である循環流量を算出する循環流量算出部と、
前記コンプレッサの出力であるコンプレッサ出力を算出するコンプレッサ出力算出部とを備え、
前記コンプレッサ出力算出部は、前記コンプレッサの上流側における吸気の圧力であるコンプレッサ上流圧力と、前記コンプレッサの下流側における吸気の圧力である、吸気圧センサが検出するコンプレッサ下流圧力と、前記吸気通路のうち前記バイパス通路よりも上流側又は下流側における吸気流量と、前記循環流量とに基づいて、前記コンプレッサ出力を算出し、
前記バルブ制御部は、前記コンプレッサ出力に基づいて前記バイパスバルブを開状態から閉じる
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたエンジンの制御装置において、
前記循環流量算出部は、前記コンプレッサ上流圧力と、前記コンプレッサの下流側における吸気の圧力である、吸気圧センサが検出するコンプレッサ下流圧力と、前記バイパス通路の流路面積とに基づいて、前記循環流量を算出する
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、ターボ過給機付きのエンジンを制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機付きのエンジンにおいては、タービンが排気通路に設けられ、このタービンに連結されたコンプレッサが吸気通路に設けられ、タービンがエンジン本体の燃焼室から排出された排気によって回転駆動されることによりコンプレッサが回転駆動されて、燃焼室への吸入空気量が増大される。この種のターボ過給機においては、スロットルバルブの開度を絞った際にサージングと呼ばれるコンプレッサでの空気の逆流現象が生じ得ることが知られている。
【０００３】
サージングは、スロットルバルブの開度が絞られた場合に、エンジン本体への吸入空気量が減少する一方で、タービンが暫時回り続けるために、コンプレッサとその下流側に設けられたスロットルバルブとの間の吸気の圧力（過給圧）が維持されることに起因して生じる。このサージングの発生を抑制するために、コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路を開閉するバイパスバルブとを備えた吸気還流機構を設けることが知られている。吸気還流機構は、サージングが生じることが予測される場合にバイパスバルブを開くことで、バイパス通路を介してコンプレッサの上流側に過給圧を逃がす仕組みである。
【０００４】
こうした吸気還流機構を備えるエンジンは、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されたエンジンでは、コンプレッサの上下流の圧力比であるコンプレッサ圧力比とコンプレッサを通過する吸気の流量であるコンプレッサ通過流量とに基づいて、サージングが生じるか否かを予測する。このエンジンでは、スロットルバルブの開度とスロットルバルブの上下流の圧力とに基づいてスロットルバルブを通過する吸気の流量であるスロットルバルブ通過流量を算出し、それをコンプレッサ通過流量とみなしてサージングが生じるか否かの判定に利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１９０４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した吸気還流機構を備えるエンジンでは、バイパスバルブを閉じているときには、スロットルバルブ通過流量に相当する流量だけがコンプレッサ通過流量となるが、バイパスバルブを開けて吸気の一部をバイパス通路を介してコンプレッサの下流側から上流側に還流させているときには、スロットルバルブ通過流量に加え、還流される吸気の流量である循環流量がコンプレッサ通過流量となる。
【０００７】
そのため、バイパスバルブを開けているときの実際のコンプレッサ通過流量は、スロットルバルブ通過流量よりも循環流量分だけ多い。したがって、特許文献１に開示のように、バイパスバルブが閉じているか開いているかに関わらずスロットルバルブ通過流量をコンプレッサ通過流量とみなしてサージングの発生を予測すると、バイパスバルブが開いているときには、実際よりも少ないコンプレッサ通過流量に基づいてバイパスバルブを閉じるか否かを判定することになる。
【０００８】
こうした判定によると、コンプレッサ通過流量に循環流量を考慮していないがためにバイパスバルブが早く閉じてしまう。そうすると、バイパスバルブが閉じられたときに、コンプレッサの下流側に送り込まれる吸気の流量が想定よりも多いため、その分だけ大きくコンプレッサの下流側の圧力が高められて、直ぐにサージングの発生が予測される状態となり、バイパスバルブが閉じた後早々に開けられる。このことに起因して、バイパスバルブの開閉制御において開動作と閉動作とが短い周期で繰り返すハンチングが発生するおそれがある。バイパスバルブの開閉制御にハンチングが発生すると、エンジンの運転制御がその影響を受けて不安定になることが懸念される。
【０００９】
バイパスバルブの開閉制御でのハンチングの発生を防止するには、バイパスバルブを開状態から閉じるときの条件と閉状態から開けるときの条件とでヒステリシスを持たせることが考えられる。けれどもそうすると、コンプレッサの上下流の圧力とコンプレッサ通過流量とがサージングを生じない関係にあるときにもバイパス通路を通じて過給圧を逃がすことがあるため、過給性能が低下してしまう。過給性能の低下は、自動車の運転性（ドライバビリティ）の悪化や燃費の低下を招く。
【００１０】
ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、過給性能を悪化させることなく、バイパスバルブの開閉制御にハンチングが発生するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、ここに開示された技術では、バイパス通路を通じて還流される吸気の循環流量を加味してバイパスバルブを開状態から閉じるようにした。
【００１２】
具体的には、ここに開示された技術は、吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボ過給機と、吸気通路に設けられてコンプレッサをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられて当該バイパス通路を開閉するバイパスバルブとを備えたエンジンの制御装置を対象とする。この制御装置は、バイパスバルブの開閉制御を行うバルブ制御部と、バイパス通路を介してコンプレッサの下流側から上流側に循環される吸気の流量である循環流量を算出する循環流量算出部と、コンプレッサの出力であるコンプレッサ出力を算出するコンプレッサ出力算出部とを備える。そして、コンプレッサ出力算出部は、コンプレッサの上流側における吸気の圧力であるコンプレッサ上流圧力と、コンプレッサの下流側における吸気の圧力である目標過給圧と、吸気通路のうちバイパス通路よりも上流側又は下流側における吸気流量と、循環流量とに基づいて、前記コンプレッサ出力を算出し、バルブ制御部は、コンプレッサ出力に基づいてバイパスバルブを開状態から閉じる。
【００１３】
ここに開示された技術はまた、吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボ過給機と、吸気通路に設けられてコンプレッサをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられて当該バイパス通路を開閉するバイパスバルブとを備えたエンジンの制御装置を対象とする。この制御装置は、バイパスバルブの開閉制御を行うバルブ制御部と、バイパス通路を介してコンプレッサの下流側から上流側に循環される吸気の流量である循環流量を算出する循環流量算出部と、コンプレッサの出力であるコンプレッサ出力を算出するコンプレッサ出力算出部とを備える。そして、コンプレッサ出力算出部は、コンプレッサの上流側における吸気の圧力であるコンプレッサ上流圧力と、コンプレッサの下流側における吸気の圧力である、吸気圧センサが検出するコンプレッサ下流圧力と、吸気通路のうちバイパス通路よりも上流側又は下流側における吸気流量と、循環流量とに基づいて、前記コンプレッサ出力を算出し、バルブ制御部は、コンプレッサ出力に基づいてバイパスバルブを開状態から閉じる。
【００１４】
これらの構成によると、バイパスバルブを開状態から閉じるか否かの判定に、コンプレッサ上流圧力とコンプレッサ下流圧力（目標過給圧又はセンサが検出する圧力）とバイパス通路の上流側又は下流側における吸気流量とに加えて循環流量を考慮するようにしたので、実際に即したコンプレッサ通過流量に応じてバイパスバルブを閉じるタイミングを緻密に制御することができる。それによって、バイパスバルブがコンプレッサ通過流量に循環流量を考慮していないがために早く閉じてしまうことを防止し、バイパスバルブの開閉制御にハンチングが発生するのを防止できる。また、こうしたバイパスバルブの閉じ制御によると、従来よりもコンプレッサの駆動状態の実情に合わせてバイパスバルブが閉じられるので、過給性能が低下することはない。
【００１５】
また、バイパスバルブを閉じたときには、循環流量分の吸気がコンプレッサの下流に流れるためにコンプレッサ下流圧力が昇圧されるが、その程度はバイパスバルブが開状態にあるときのコンプレッサ出力が高いほど大きくなる。上記の構成によると、バイパスバルブを開状態から閉じるか否かの判定をコンプレッサ出力に基づいて行うようにしたので、バイパスバルブの閉じタイミングを緻密に制御できるという上述した作用効果を具体的に得ることができる。
【００１６】
上記の制御装置において、循環流量算出部は、コンプレッサ上流圧力と、コンプレッサの下流側における吸気の圧力である、吸気圧センサが検出するコンプレッサ下流圧力と、バイパス通路の流路面積とに基づいて、循環流量を算出することが好ましい。
【００１７】
この構成によると、ベルヌーイの定理を用いることにより循環流量を簡単に算出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記エンジンの制御装置によれば、過給性能を悪化させることなく、バイパスバルブの開閉制御にハンチングが発生するのを抑制できる。その結果、エンジンの運転制御の安定化を図ると共に、自動車の運転性の悪化や燃費の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】エンジンの概略構成図である。
【図２】ＥＣＵの機能構成図である。
【図３】コンプレッサ性能マップのイメージ図である。
【図４】バイパスバルブの開閉制御方法を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１に、この実施形態に係る制御装置が適用されたエンジン１の概略構成図を示す。
【００２２】
エンジン１は、過給機付きの火花点火式直噴エンジンであって、主に、図１に示すように、吸気（空気）と燃料との混合気を燃焼させるエンジン本体３と、エンジン本体３に導入される吸気が流通する吸気通路５と、エンジン本体３での混合気の燃焼により発生した排気が流通する排気通路７と、排気のエネルギーを利用して吸気を過給するターボ過給機８と、外部ＥＧＲを行うための外部ＥＧＲ機構９と、当該エンジン１の制御に利用される情報を検出するセンサ類と、当該エンジン１の全体を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）１１とを備える。
【００２３】
＜エンジン本体＞
エンジン本体３は、複数の気筒１３（例えば４つ、図１では１つのみ示す）が直列に設けられたシリンダブロック１５と、このシリンダブロック１５上に配置されたシリンダヘッド１７とを備える。これらシリンダブロック１５及びシリンダヘッド１７の内部には、図示しないが、エンジン冷却水が流れるウォータジャケットが設けられている。
【００２４】
各気筒１３には、混合気を燃焼させる燃焼室１９を区画するピストン２１が往復動可能に嵌め入れられている。このピストン２１は、コネクティングロッド２３を介してクランクシャフト２５に連結されている。さらに、エンジン本体３には、インジェクタと呼ばれる燃料噴射装置２７が設けられている。燃料噴射装置２７は、ＥＣＵ１１からの制御信号に従って、所定のタイミングで燃焼室１９に向けて燃料（例えばガソリン）を噴射する。
【００２５】
また、シリンダヘッド１７には、気筒１３毎に、燃焼室１９の天井面にそれぞれ開口した吸気ポート２９及び排気ポート３１が形成されている。吸気ポート２９には、その燃焼室１９側の開口を開閉する吸気バルブ３３が設けられている。他方、排気ポート３１には、その燃焼室１９側の開口を開閉する排気バルブ３５が設けられている。
【００２６】
これら吸気バルブ３３及び排気バルブ３５は、エンジン本体３に設けられた図示しない動力伝達機構を介してクランクシャフト２５に連結されている。動力伝達機構は、クランクシャフト２５の回転に連動して吸気バルブ３３及び排気バルブ３５を開位置と閉位置との間で往復駆動する。この駆動によって、吸気バルブ３３は吸気ポート２９を、排気バルブ３５は排気ポート３１を、それぞれ所定のタイミングで開閉する。
【００２７】
シリンダヘッド１７にはさらに、気筒１３毎に、燃焼室１９内の混合気に点火する点火プラグ３７が設けられている。点火プラグ３７は、ＥＣＵ１１からの制御信号に従って、所定のタイミングで火花を発生し、その火花によって混合気を爆発燃焼させる。この爆発燃焼により、ピストン２１が気筒１３内を往復運動し、そのピストン２１の往復運動がクランクシャフト２５の回転運動に変換されてトルク（回転動力）として出力される。
【００２８】
＜吸気通路＞
吸気通路５には、上流側から順に、外部から吸入される空気中に含まれるゴミ等の異物を取り除いて吸気を浄化するエアクリーナ３９と、通過する吸気を昇圧させるコンプレッサ４１と、通過する吸気を冷却するインタークーラ４３と、エンジン本体３に導入される吸気の流量を調節するスロットルバルブ４５と、エンジン本体３に供給される吸気を一時的に蓄えるサージタンク４７とが設けられている。
【００２９】
吸気通路５にはさらに、コンプレッサ４１によって過給された吸気の一部をコンプレッサ４１の上流側に環流させるための吸気還流機構４８が設けられている。この吸気還流機構４８は、吸気通路５におけるコンプレッサ４１の下流側と上流側とを接続する吸気バイパス通路４９と、吸気バイパス通路４９に設けられたバイパスバルブ５１とを備える。
【００３０】
バイパスバルブ５１は、吸気バイパス通路４９を全閉状態と全開状態とに切り換え可能な、いわゆるオンオフバルブである。このバイパスバルブ５１が閉じた状態では、吸気バイパス通路４９に吸気が流通不能なため、過給圧を逃がさない。他方、バイパスバルブ５１を開けた状態では、吸気バイパス通路４９に吸気が流通可能なため、過給された吸気の一部がコンプレッサ４１の上流側に環流されて、過給圧が逃がされる。
【００３１】
吸気通路５のうちサージタンク４７よりも下流側の部分は、詳しくは図示しないが、エンジン本体３の気筒１３毎に分岐した複数の独立吸気通路を有する吸気マニホールド５２によって構成されている。サージタンク４７は、この吸気マニホールド５２に含まれている。
【００３２】
＜排気通路＞
排気通路７には、上流側から順に、通過する排気によって回転するタービン５３と、排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）等の有害な大気汚染物質を浄化する排気浄化装置５５とが設けられている。
【００３３】
排気浄化装置５５は、例えば、三元触媒などの排気浄化用の触媒を内部に担持した触媒コンバータ６１を２つ併用してなる。排気通路７のうち排気バイパス通路５７よりも上流側の部分は、詳しくは図示しないが、エンジン本体３の気筒１３毎に分岐した複数の独立排気通路を有する排気マニホールド６０を含む。
【００３４】
排気通路７にはさらに、当該排気通路７に流通する排気を、タービン５３をバイパスして流すための排気バイパス通路５７が設けられている。この排気バイパス通路５７には、当該排気バイパス通路５７を流通する排気の流量を調節するウェイストゲートバルブ５９が設けられている。このウェイストゲートバルブ５９は、排気バイパス通路５７の開度を全開状態と全閉状態との間で連続的に又は多段階に変化させることが可能な、いわゆるリニアバルブである。
【００３５】
＜ターボ過給機＞
ターボ過給機８は、吸気通路５に設けられた上記コンプレッサ４１と、排気通路７に設けられた上記タービン５３とを備える。これらコンプレッサ４１とタービン５３とは、シャフトを介して連結されており、一体に回転するようになっている。このターボ過給機８では、排気の流れを受けてタービン５３が回転すると、そのタービン５３の回転力を利用してコンプレッサ４１が吸気を下流側に送り込み、吸気を圧縮（過給）する。
【００３６】
＜外部ＥＧＲ機構＞
外部ＥＧＲ機構９は、排気通路７に排出された排気の一部を吸気通路５へ還流させるＥＧＲ通路６３と、ＥＧＲ通路６３を通じて還流させる排気を冷却するＥＧＲクーラ６５と、ＥＧＲ通路６３を流通する排気の還流量、つまりＥＧＲ流量を制御するＥＧＲバルブ６７とを備える。
【００３７】
ＥＧＲ通路６３は、吸気マニホールド５２と排気マニホールド６０とを接続し、それら両マニホールド５２，６０を連通させている。ＥＧＲクーラ６５及びＥＧＲバルブ６７は、ＥＧＲ通路６３に、その上流側（排気通路７側）から順に設けられている。ＥＧＲバルブ６７は、ＥＧＲ通路６３の開度を全開状態と全閉状態との間で連続的に又は多段階に変化させることが可能なリニアバルブである。
【００３８】
＜センサ類＞
センサ類は、上述したエンジン本体３、吸気通路５、排気通路７及び外部ＥＧＲ機構９の各所に設けられている。
【００３９】
具体的には、エンジン本体３においては、クランクシャフト２５の回転角度を検出するクランク角センサ６９と、ウォータジャケット内のエンジン冷却水の温度であるエンジン水温を検出する水温センサ７１とが設けられている。
【００４０】
吸気通路５においては、エアクリーナ３９とコンプレッサ４１との間で吸気流量を検出するエアフローセンサ７３が設けられている。このエアフローセンサ７３は、吸気温度を検出する温度センサを内蔵している。さらに、コンプレッサ４１とスロットルバルブ４５との間で且つインタークーラ４３の下流側の吸気通路５には、ターボ過給機８により圧縮された吸気の圧力、つまり過給圧を検出する第１吸気圧センサ７５が設けられている。
【００４１】
吸気通路５にはさらに、スロットルバルブ４５の開度を検出するスロットル開度センサ７７が設けられている。また、スロットルバルブ４５の下流側の吸気通路５、詳しくはサージタンク４７には、当該サージタンク４７内の圧力であるインマニ圧を検出する第２吸気圧センサ７９が設けられている。この第２吸気圧センサ７９は、サージタンク４７内の温度であるインマニ温を検出する温度センサを内蔵している。
【００４２】
排気通路７においては、ウェイストゲートバルブ５９の開度を検出するＷＧ開度センサ８１が設けられている。さらに、タービン５３と排気浄化装置５５との間の排気通路７と、２つの触媒コンバータ６１の間の排気通路７とには、Ｏ２センサ８３，８５がそれぞれ設けられている。これら２つのＯ２センサ８３，８５の検出値は、燃焼室１９内の空燃比をフィードバック制御するのに利用される。
【００４３】
また、外部ＥＧＲ機構９においては、ＥＧＲバルブ６７の開度を検出するＥＧＲ開度センサ８７が設けられている。さらに、ＥＧＲクーラ６５とＥＧＲバルブ６７との間のＥＧＲ通路６３には、ＥＧＲバルブ６７の上流側における排気の圧力であるＥＧＲバルブ上流圧力を検出する排圧センサ８９が設けられている。
【００４４】
その他、エンジン１は、大気圧を検出する大気圧センサ９１や、自動車の速度を検出する車速センサ９３、アクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出するアクセルセンサ９５などを備える。
【００４５】
自動車の運転中は、これら各種のセンサ６９〜９５の検出値が、ＥＣＵ１１に出力されるようになっている。
【００４６】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）とかＲＡＭ（Random Access Memory）といった内部メモリ等のハードウェアと、ＯＳ（Operating System）等の基本制御プラグラムやＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含むソフトウェアとで構成されたコンピュータであり、上記センサ類の検出値に基づいて吸気還流機構４８を用いた吸気の還流制御を含むエンジン１の運転を総合的に制御する。なお、ＥＣＵ１１は、エンジン１の制御装置の一例である。
【００４７】
図２に、バイパスバルブ５１の開度制御に関わる部分を中心とした、ＥＣＵ１１の機能構成図を示す。ＥＣＵ１１は、図２に示すように、機能的には、エンジン１の運転状態に応じて要求される過給圧の目標値である目標過給圧を設定する目標過給圧設定部１０１と、吸気バイパス通路４９を介してコンプレッサ４１の下流側から上流側に還流される吸気の流量である循環流量を算出する循環流量算出部１０３と、バイパスバルブ５１の開閉制御を行うバルブ制御部１０５と、各種データを記憶する記憶部１０７とを備える。
【００４８】
目標過給圧設定部１０１は、記憶部１０７に予め記憶されている過給圧マップに基づいて目標過給圧を設定する。過給圧マップには、充填効率の目標値である目標充填効率及びエンジン回転数と、それらに対応した目標過給圧とが規定されている。目標過給圧は、目標充填効率及びエンジン回転数を、その過給圧マップに照らし合わせることにより設定される。エンジン回転数は、クランク角センサ６９の検出値から算出される（以下同じ）。
【００４９】
目標充填効率は、エンジン回転数と、図示平均有効圧力の目標値である目標図示平均有効圧力とに基づいて算出される。目標図示平均有効圧力は、トルク損失となる機械抵抗やポンプ損失（ポンピングロス）と、エンジン１の出力トルクの目標値である目標トルクとに基づいて算出される。目標トルクは、車速センサ９３によって検出される車速と、アクセルセンサ９５によって検出されるアクセル開度とに基づいて求められる。
【００５０】
循環流量算出部１０３は、バイパスバルブ５１が開いているときには、コンプレッサ４１の上流側における吸気の圧力であるコンプレッサ上流圧力と、コンプレッサ４１の下流側における吸気の圧力であるコンプレッサ下流圧力と、吸気バイパス通路４９の流路面積とに基づき、ベルヌーイの定理を用いて循環流量を算出する。ここで、コンプレッサ上流圧力は、大気圧に相当する。このため、コンプレッサ上流圧力としては、大気圧センサ９１によって検出される大気圧が用いられる。また、コンプレッサ下流圧力には、第１吸気圧センサ７５によって検出される過給圧が用いられる。吸気バイパス通路４９の流路面積は既知である。
【００５１】
また、循環流量算出部１０３は、バイパスバルブ５１が閉じているときには、循環流量を０（流量なし）として算出する。
【００５２】
バルブ制御部１０５は、コンプレッサ４１の出力（駆動力）の目標値である目標コンプレッサ出力を算出するコンプレッサ出力算出部としての目標コンプレッサ出力算出部１０９と、コンプレッサ４１の上流側及び下流側の吸気圧力の比であるコンプレッサ圧力比についてサージングが発生する圧力比であるサージ発生圧力比を設定するサージ発生圧力比取得部１１１と、サージングが発生するコンプレッサ４１の出力の閾値である上限コンプレッサ出力を算出する上限コンプレッサ出力算出部１１３とを備える。
【００５３】
目標コンプレッサ出力算出部１０９は、吸気のガス定数と、吸気の比熱比と、コンプレッサ４１を通過する吸気の流量であるコンプレッサ通過流量と、エアフローセンサ７３によって検出される吸気温度と、大気圧センサ９１によって検出される大気圧と、目標過給圧設定部１０１によって設定される目標過給圧とに基づいて、以下の式（１）により目標コンプレッサ出力を算出する。
【００５４】
【数１】
0006406301.tif 000002
【００５５】
ここで、「Ｒａ」は、吸気のガス定数（空気のガス定数）である。「κａ」は、吸気の比熱比（空気の比熱比）である。「Ｔ１」は、コンプレッサ上流温度（吸気温度）である。「Ｇａ」は、コンプレッサ通過流量である。「Ｐ１」は、コンプレッサ上流圧力（大気圧）である。「Ｐ２」は、コンプレッサ下流圧力（目標過給圧）である。こうして算出される目標コンプレッサ出力Ｐｃｔは、標準状態（所定の温度や圧力などにより規定された状態、以下同様とする）での出力である。
【００５６】
コンプレッサ通過流量「Ｇａ」は、循環流量を考慮した流量であって、エアフローセンサ７３によって検出される吸気流量と、循環流量算出部１０３によって算出される循環流量とを加算することにより算出される。すなわち、バイパスバルブ５１が閉じているときには、循環流量がないため、エアフローセンサ７３によって検出される吸気流量がそのままコンプレッサ通過流量として算出される。他方、バイパスバルブ５１を開いているときには、循環流量があるため、エアフローセンサ７３によって検出される吸気流量に、循環流量算出部１０３によって算出される循環流量を足し合わせた流量がコンプレッサ通過流量として算出される。
【００５７】
サージ発生圧力比取得部１１１は、記憶部１０７に予め記憶されているコンプレッサ性能マップに基づいてサージ発生圧力比を取得する。図３に、コンプレッサ性能マップのイメージ図を示す。コンプレッサ性能マップは、ターボ過給機８の性能を示しており、図３に示すように、コンプレッサ通過流量と、コンプレッサ圧力比（過給圧／大気圧）と、コンプレッサ４１の回転数であるコンプレッサ回転数との関係を規定している。
【００５８】
コンプレッサ性能マップには、図３に破線で示すサージラインＬよりもコンプレッサ通過流量が少ない領域に、いわゆるサージ領域（斜線を付した領域）が規定されている。サージ領域は、コンプレッサ通過流量とコンプレッサ圧力比との関係で規定され、コンプレッサ圧力比が大きいほどコンプレッサ通過流量が多い側に拡大されている。このサージ領域は、コンプレッサ通過流量に対して、コンプレッサ圧力比が高すぎるため、コンプレッサで過給された吸気がコンプレッサ４１に逆流し得る、つまりサージングが発生し得る運転領域である。
【００５９】
サージ発生圧力比取得部１１１は、エアフローセンサ７３によって検出される吸気流量をコンプレッサ通過流量としてコンプレッサ性能マップに照らし合わせることにより、その吸気流量に対応したサージラインＬ上のコンプレッサ圧力比をサージ発生圧力比として取得する。こうして取得されるサージ発生圧力比は、バイパスバルブ５１を閉じている状態、つまり循環流量がない場合において、サージングが発生するコンプレッサ圧力比である。
【００６０】
上限コンプレッサ出力算出部１１３は、吸気のガス定数と、吸気の比熱比と、エアフローセンサ７３によって検出される吸気流量及び吸気温度と、サージ発生圧力比取得部１１１によって取得されるサージ発生圧力比とに基づいて、上記の式（１）と同様な以下の式（２）により上限コンプレッサ出力を算出する。
【００６１】
【数２】
0006406301.tif 000003
【００６２】
ここで、コンプレッサ通過流量「Ｇａｃｌ」には、バイパスバルブ５１が閉じているときのコンプレッサ通過流量として、エアフローセンサ７３によって検出される吸気流量が用いられる。また、コンプレッサ下流圧力とコンプレッサ上流圧力との比「（Ｐ２／Ｐ１）ｓａｒｇ」には、サージ発生圧力比が用いられる。その他の係数「Ｒａ」、「κａ」、「Ｔ１」については、上記の式（１）と同じである。こうして算出される上限コンプレッサ出力Ｐｃｌも、標準状態での出力である。
【００６３】
バルブ制御部１０５は、上記の目標コンプレッサ出力算出部１０９、サージ発生圧力比取得部１１１及び上限コンプレッサ出力算出部１１３の機能を用いて、バイパスバルブ５１の開閉制御を行う。このバルブ制御部１０５によるバイパスバルブ５１の開閉制御について、以下に、図４を参照しながら説明する。図４は、バイパスバルブ５１の開閉制御の方法を示すブロック図である。
【００６４】
バルブ制御部１０５は、図４に示すように、まず、目標コンプレッサ出力算出部１０９の機能により、エアフローセンサ７３によって検出される吸気温度と、エアフローセンサ７３によって検出される吸気流量と循環流量設定部９３によって設定された循環流量とを足し合わせて得られるコンプレッサ通過流量と、大気圧センサ９１によって検出される大気圧と、目標過給圧設定部１０１によって設定される目標過給圧とに基づいて、目標コンプレッサ出力Ｐｃｔを算出する。
【００６５】
また、バルブ制御部１０５は、サージ発生圧力比取得部１１１の機能により、エアフローセンサ７３によって検出される吸気流量に基づきコンプレッサ性能マップを参照してサージ発生圧力比を取得する。さらに、バルブ制御部１０５は、上限コンプレッサ出力算出部１１３の機能により、そのサージ発生圧力比と、エアフローセンサ７３によって検出される吸気流量及び吸気温度とに基づいて、上限コンプレッサ出力Ｐｃｌを算出する。
【００６６】
そして、バルブ制御部１０５は、目標コンプレッサ出力Ｐｃｔ及び上限コンプレッサ出力Ｐｃｌに基づいて、バイパスバルブ５１を開いた状態とするか又は閉じた状態とするかを判定する。具体的には、目標コンプレッサ出力Ｐｃｔが上限コンプレッサ出力Ｐｃｌよりも小さい場合には、コンプレッサ４１がその性能において許容できる仕事率で駆動することになるから、サージングは発生し難いとして、バイパスバルブ５１を閉じる。他方、目標コンプレッサ出力Ｐｃｔが上限コンプレッサ出力Ｐｃｌ以上である場合には、コンプレッサ４１がその性能を超える仕事率で駆動することになるから、サージングが発生する蓋然性が高いとして、バイパスバルブ５１を開ける。
【００６７】
こうしたバイパスバルブ５１の開閉制御に従えば、バイパスバルブ５１を開状態から閉じるか否かの判定に、コンプレッサ通過流量として循環流量が考慮されているので、実際に即したコンプレッサ通過流量に応じてバイパスバルブ５１を閉じるタイミングが緻密に制御される。
【００６８】
したがって、この実施形態に係るエンジン１のＥＣＵ１１によると、バイパスバルブ５１がコンプレッサ通過流量に循環流量を考慮していないがために早く閉じてしまうことを防止し、バイパスバルブ５１の開閉制御にハンチングが発生するのを防止できる。また、従来よりもコンプレッサ４１の駆動状態の実情に合わせてバイパスバルブ５１が閉じられるので、過給性能が低下することもない。その結果、エンジン１の運転制御の安定化を図ると共に、自動車の運転性の悪化や燃費の低下を防止することができる。
【００６９】
以上のように、本出願に開示する技術の例示として、好ましい実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００７０】
例えば、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００７１】
上記実施形態では、目標コンプレッサ出力Ｐｃｔを上限コンプレッサ出力Ｐｃｌと比較することによりバイパスバルブ５１の開閉を制御するとしたが、これに限らず、目標コンプレッサ出力Ｐｃｔに代えて、現在のエンジン１の運転状態に応じたコンプレッサ出力である実コンプレッサ出力を用いるようにしてもよい。
【００７２】
すなわち、バルブ制御部１０５は、実コンプレッサ出力が上限コンプレッサ出力Ｐｃｌよりも小さい場合にバイパスバルブ５１を閉じ、実コンプレッサ出力が上限コンプレッサ出力Ｐｃｌ以上である場合にバイパスバルブ５１を開けるようにしてもよい。この場合、バルブ制御部１０５は、目標コンプレッサ出力算出部１０９に代えて、実コンプレッサ出力を算出する実コンプレッサ出力算出部を備える。実コンプレッサ出力は、例えば、上記の式（１）において、コンプレッサ下流圧力「Ｐ２」に第１吸気圧センサ７５によって検出される過給圧を用いることにより算出される。
【００７３】
また、上記実施形態では、目標コンプレッサ出力Ｐｃｔを算出するのに用いられるコンプレッサ通過流量を、エアフローセンサ７３の検出値とする、いわゆるＬジェトロニック方式で求める例を説明したが、これに限らない。当該コンプレッサ通過流量は、スロットル開度センサ７７によって検出されるスロットルバルブ４５の開度と、第１吸気圧センサ７５によって検出される過給圧と、第２吸気圧センサ７９によって検出されるインマニ圧及びインマニ温とに基づいて算出する、いわゆるＤジェトロニック方式で求めてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、ここに開示された技術は、ターボ過給機を備えたエンジンの制御装置について有用である。
【符号の説明】
【００７５】
１…エンジン、３…エンジン本体、５…吸気通路、７…排気通路、８…ターボ過給機、
９…外部ＥＧＲ機構、１１…ＥＣＵ（エンジンの制御装置）、１３…気筒、
１５…シリンダブロック、１７…シリンダヘッド、１９…燃焼室、２１…ピストン、
２３…コネクティングロッド、２５…クランクシャフト、２７…燃料噴射装置、
２９…吸気ポート、３１…排気ポート、３３…吸気バルブ、３５…排気バルブ、
３７…点火プラグ、３９…エアクリーナ、４１…コンプレッサ、
４３…インタークーラ、４５…スロットルバルブ、４７…サージタンク、
４８…吸気還流機構、４９…吸気バイパス通路、５１…バイパスバルブ、
５２…吸気マニホールド、５３…タービン、５５…排気浄化装置、
５７…排気バイパス通路、５９…ウェイストゲートバルブ、６０…排気マニホールド、
６１…触媒コンバータ、６３…ＥＧＲ通路、６５…ＥＧＲクーラ、６７…ＥＧＲバルブ、
６９…クランク角センサ、７１…水温センサ、７３…エアフローセンサ、
７５…第１吸気圧センサ、７７…スロットル開度センサ、７９…第２吸気圧センサ、
８１…ＷＧ開度センサ、８３，８５…Ｏ２センサ、８７…ＥＧＲ開度センサ、
８９…排圧センサ、９１…大気圧センサ、９３…車速センサ、９５…アクセルセンサ、
１０１…目標過給圧設定部、１０３…循環流量算出部、１０５…バルブ制御部、
１０７…記憶部、１０９…目標コンプレッサ出力算出部（コンプレッサ出力算出部）、
１１１…サージ発生圧力比取得部、１１３…上限コンプレッサ出力算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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