(57)【要約】【課題】  過給圧の過上昇に起因するトラブルを良好に抑制可能な内燃機関の制御装置および制御方法の提供。【解決手段】  内燃機関１では、ＥＣＵ３０によって、過給機１５の目標過給圧が運転状態に応じて設定され、吸気圧センサ２１により検出される実過給圧と当該目標過給圧とが一致するように過給圧調整手段としての可動ベーン１９およびアクチュエータ２０が制御される。そして、内燃機関１では、実過給圧が目標過給圧を上回った場合に、ＥＣＵ３０により、燃焼室２に吸入される空気の量が減少するように、スロットルバルブ１０の開度、各吸気弁Ｖｉのリフト量および開タイミングが補正される。【選択図】  図１
2005083275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、
前記過給機の目標過給圧を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標過給圧設定手段と、
前記過給機による実過給圧を検出する過給圧検出手段と、
前記過給圧検出手段により検出される実過給圧と、前記目標過給圧設定手段により設定される前記目標過給圧とが一致するように前記過給圧調整手段を制御する過給圧制御手段と、
前記実過給圧が前記目標過給圧を上回った場合に、前記燃焼室に吸入される空気の量が減少するように所定の制御量を補正する補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、前記燃焼室に吸入される空気量を調整するためのスロットルバルブを更に備え、前記補正手段は、前記実過給圧と前記目標過給圧との偏差に応じて前記スロットルバルブの開度を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、前記燃焼室に対して設けられた吸気弁および排気弁を更に備え、前記補正手段は、前記実過給圧と前記目標過給圧との偏差に応じて少なくとも前記吸気弁の開弁特性を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、
前記過給機の目標過給圧を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標過給圧設定手段と、
前記過給機による実過給圧を検出する過給圧検出手段と、
前記過給圧検出手段により検出される実過給圧と、前記目標過給圧設定手段により設定される前記目標過給圧とが一致するように前記過給圧調整手段を制御する過給圧制御手段と、
前記実過給圧が前記目標過給圧を上回った場合に、前記燃焼室からの排気の温度を低下させるべく、前記燃焼室における混合気がリーン化されるように燃料噴射量を補正する補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、
前記過給機の目標過給圧を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標過給圧設定手段と、
前記過給機による実過給圧を検出する過給圧検出手段と、
前記過給圧検出手段により検出される実過給圧と、前記目標過給圧設定手段により設定される前記目標過給圧とが一致するように前記過給圧調整手段を制御する過給圧制御手段と、
前記内燃機関で発生するノッキングを検出するノッキング検出手段と、
前記燃焼室における点火時期を設定する点火時期設定手段と、
前記ノッキング検出手段からの信号に基づいて前記点火時期を遅角させるべきと判断した際に、前記過給機の目標過給圧を再設定した後、前記点火時期設定手段による前記点火時期の遅角を許容する手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
前記過給機の目標過給圧を前記内燃機関の運転状態に応じて設定するステップと、
前記過給機による実過給圧を検出するステップと、
前記実過給圧と前記目標過給圧とが一致するように前記過給圧調整手段を制御するステップと、
前記実過給圧が前記目標過給圧を上回った場合に、前記燃焼室に吸入される空気の量が減少するように所定の制御量を補正するステップとを含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項７】
燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
前記過給機の目標過給圧を前記内燃機関の運転状態に応じて設定するステップと、
前記過給機による実過給圧を検出するステップと、
前記実過給圧と前記目標過給圧とが一致するように前記過給圧調整手段を制御するステップと、
前記実過給圧が前記目標過給圧を上回った場合に、前記燃焼室からの排気の温度を低下させるべく、前記燃焼室における混合気がリーン化されるように燃料噴射量を補正するステップとを含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項８】
燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
前記過給機の目標過給圧を前記内燃機関の運転状態に応じて設定するステップと、
前記過給機による実過給圧を検出するステップと、
前記実過給圧と前記目標過給圧とが一致するように前記過給圧調整手段を制御するステップと、
前記内燃機関で発生するノッキングを検出し、前記内燃機関におけるノッキングの発生状態に基づいて前記燃焼室における点火時期を遅角させるべきと判断した際に、前記過給機の目標過給圧を再設定するステップと、
前記過給機の目標過給圧を再設定した後に、前記点火時期の遅角を許容するステップとを含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機を有し、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機を有し、過給機による過給圧を目標値に一致させるフィードバック制御を実行可能な内燃機関が知られている。この種の過給機を備えた内燃機関では、過給圧を高めることによって高出力を得ることが可能となる一方で、過給圧が目標値から外れてしまうと、トルクショックやノッキングの発生、燃費の悪化等の問題が生じてしまう。
【０００３】
このようなトルクショックやノッキングの発生を抑制するための技術としては、過給圧が目標値を大きく超えてしまうオーバーシュートの発生直前等に燃焼室における点火時期を遅角させるか、または、燃料噴射量を減少させることにより、燃焼圧力を低下させるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、過給機による過給圧が所定値を超えた際に燃料供給量を減少させることにより、過給による新気の吹き抜けが発生しても、空燃比がリッチ側にずれて燃費が悪化してしまうことを防止する技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
更に、トルクショック等を抑制するために、過給機による実過給圧と目標値との偏差に応じて、吸入空気量を増加させるようにスロットル開度を制御する技術も知られている（例えば、特許文献３および４参照。）。また、過給圧の過上昇等によるノッキングの発生を抑制するための技術として、燃料のオクタン価に応じて過給機による過給圧の上昇補正分を変化させるもの（例えば、特許文献５参照。）や、ノッキング検出手段の検出信号に応じて点火時期を補正すると共に、点火時期の遅角量が所定値以下になった段階で過給圧の制御を開始させるもの（例えば、特許文献６参照。）等が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１４０４４９号公報
【特許文献２】特開平４−０８１５３３号公報
【特許文献３】特開２０００−２９７６６３号公報
【特許文献４】特開２００１−０８２１９７号公報
【特許文献５】特開平３−００３９２４号公報
【特許文献６】特開昭６３−２９０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、内燃機関の低燃費化および高出力化を図る観点から、いわゆる希薄燃焼運転可能なエンジンの普及が進められているが、過給機を備えた内燃機関では、圧縮比や過給圧を高めることにより、自然吸気式の内燃機関と比較して広い領域（回転数域）において希薄燃焼運転を実行することが可能となる。その反面、過給機を備えた内燃機関において希薄燃焼運転を実行すると、過給圧のオーバーシュート等に起因して、内燃機関の構成部品（例えば過給機等）の過剰昇温や、ノッキング（プレイグ）の発生を招きやすくなってしまうが、これらの問題を回避する上で、上述の従来の各種手法は十分なものとはいえない。
【０００７】
そこで、本発明は、過給圧の過上昇に起因するトラブルを良好に抑制可能な内燃機関の制御装置および制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による内燃機関の制御装置は、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、過給機の目標過給圧を内燃機関の運転状態に応じて設定する目標過給圧設定手段と、過給機による実過給圧を検出する過給圧検出手段と、過給圧検出手段により検出される実過給圧と、目標過給圧設定手段により設定される目標過給圧とが一致するように過給圧調整手段を制御する過給圧制御手段と、実過給圧が目標過給圧を上回った場合に、燃焼室に吸入される空気の量が減少するように所定の制御量を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の制御装置は、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有する内燃機関に適用されるものであり、過給圧検出手段により検出される実過給圧（過給機により過給された後、燃焼室に吸入される空気の圧力）と、目標過給圧設定手段により設定される目標過給圧とが一致するように過給圧調整手段を制御する過給圧制御手段を含む。これに加えて、この内燃機関の制御装置は、実過給圧が目標過給圧を上回った場合に、燃焼室に吸入される空気の量を減少させるように所定の制御量を補正する補正手段を備えている。これにより、この内燃機関の制御装置によれば、例えば希薄燃焼運転の実行中に実過給圧が目標過給圧を上回ってしまったとしても、過給圧の過上昇（オーバーシュート）に伴う吸入空気量の増加に起因する内燃機関の構成部品の過剰昇温やノッキングの発生を良好に抑制することが可能となる。
【００１０】
この場合、内燃機関は、燃焼室に吸入される空気量を調整するためのスロットルバルブを更に備え、補正手段は、実過給圧と目標過給圧との偏差に応じてスロットルバルブの開度を補正するものであると好ましい。このような構成を採用すれば、実過給圧が目標過給圧を上回った場合に、燃焼室に吸入される空気の量を確実に減少させることができる。
【００１１】
また、内燃機関は、燃焼室に対して設けられた吸気弁および排気弁を更に備え、補正手段は、実過給圧と目標過給圧との偏差に応じて少なくとも吸気弁の開弁特性を補正するものであってもよい。すなわち、吸気バルブ等のリフト量や開閉タイミングを調整可能な動弁機構を備える内燃機関では、実過給圧と目標過給圧との偏差に応じて吸気バルブのリフト量や、吸気バルブの開閉タイミングを補正することにより、実過給圧が目標過給圧を上回った場合に燃焼室に吸入される空気の量を確実に減少させることが可能となる。
【００１２】
本発明による他の内燃機関の制御装置は、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、過給機の目標過給圧を内燃機関の運転状態に応じて設定する目標過給圧設定手段と、過給機による実過給圧を検出する過給圧検出手段と、過給圧検出手段により検出される実過給圧と、目標過給圧設定手段により設定される目標過給圧とが一致するように過給圧調整手段を制御する過給圧制御手段と、実過給圧が目標過給圧を上回った場合に、燃焼室からの排気の温度を低下させるべく、燃焼室における混合気がリーン化されるように燃料噴射量を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
例えば過給機を備えた内燃機関において希薄燃焼運転が実行されている際に、実過給圧が目標過給圧を上回ると、燃焼室からの排気の温度も上昇し、それに起因する内燃機関の構成部品（特に過給機）の過剰昇温が問題となることがある。この点に鑑みて、この内燃機関の制御装置は、実過給圧が目標過給圧を上回った場合に、燃焼室からの排気の温度を低下させるべく、燃焼室における混合気がリーン化されるように燃料噴射量を補正する補正手段を備えている。これにより、この内燃機関の制御装置によれば、実過給圧が目標過給圧を上回った場合であっても、燃焼室からの排気の温度を低下させることが可能となるので、過給圧の過上昇（オーバーシュート）に伴う排気温度の上昇に起因する内燃機関の構成部品の過剰昇温等を良好に抑制することが可能となる。特に、例えば理論空燃比を上回るリーンな混合気を用いた希薄燃焼運転が実行されている場合、燃焼室における混合気を更にリーン化することにより、燃焼室からの排気の温度を良好に低下させることができるので、かかる構成は、希薄燃焼運転が実行される過給機を備えた内燃機関に適用されると極めて有効である。
【００１４】
本発明による他の内燃機関の制御装置は、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、過給機の目標過給圧を内燃機関の運転状態に応じて設定する目標過給圧設定手段と、過給機による実過給圧を検出する過給圧検出手段と、過給圧検出手段により検出される実過給圧と、目標過給圧設定手段により設定される目標過給圧とが一致するように過給圧調整手段を制御する過給圧制御手段と、内燃機関で発生するノッキングを検出するノッキング検出手段と、燃焼室における点火時期を設定する点火時期設定手段と、ノッキング検出手段からの信号に基づいて点火時期を遅角させるべきと判断した際に、過給機の目標過給圧を再設定した後、点火時期設定手段による点火時期の遅角を許容する手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
一般に、ノッキング検出手段を備えた内燃機関では、点火時期設定手段により、ノッキングの発生状態に応じて点火時期が遅角されるが、過給機を備えた内燃機関において、例えば実過給圧が目標過給圧付近にある場合に点火時期が遅角されると、燃焼室からの排気の温度が上昇し、それに起因する内燃機関の構成部品（特に過給機）の過剰昇温が問題となることがある。この点に鑑みて、この内燃機関の制御装置は、ノッキング検出手段からの信号に基づいて点火時期を遅角させるべきと判断した際に、過給機の目標過給圧を再設定した後、点火時期設定手段による点火時期の遅角を許容する手段を備えている。すなわち、ノッキングの発生状態に応じて点火時期を遅角させる必要がある場合、このように過給機の目標過給圧を再設定してから（目標過給圧を低下させてから）、点火時期の遅角を許容することにより、点火時期が遅角された後の排気温度の上昇を抑制することができる。これにより、排気温度の上昇に起因する内燃機関の構成部品の過剰昇温等を良好に抑制することが可能となる。
【００１６】
本発明による内燃機関の制御方法は、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、過給機の目標過給圧を内燃機関の運転状態に応じて設定するステップと、過給機による実過給圧を検出するステップと、実過給圧と目標過給圧とが一致するように過給圧調整手段を制御するステップと、実過給圧が目標過給圧を上回った場合に、燃焼室に吸入される空気の量が減少するように所定の制御量を補正するステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明による他の内燃機関の制御方法は、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、過給機の目標過給圧を内燃機関の運転状態に応じて設定するステップと、過給機による実過給圧を検出するステップと、実過給圧と目標過給圧とが一致するように過給圧調整手段を制御するステップと、実過給圧が目標過給圧を上回った場合に、燃焼室からの排気の温度を低下させるべく、燃焼室における混合気がリーン化されるように燃料噴射量を補正するステップとを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明による他の内燃機関の制御方法は、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機と、この過給機による過給圧を調整するための過給圧調整手段とを有し、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、過給機の目標過給圧を内燃機関の運転状態に応じて設定するステップと、過給機による実過給圧を検出するステップと、実過給圧と目標過給圧とが一致するように過給圧調整手段を制御するステップと、内燃機関で発生するノッキングを検出し、内燃機関におけるノッキングの発生状態に基づいて燃焼室における点火時期を遅角させるべきと判断した際に、過給機の目標過給圧を再設定するステップと、過給機の目標過給圧を再設定した後に、点火時期の遅角を許容するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、過給圧の過上昇に起因するトラブルを良好に抑制可能な内燃機関の制御装置および制御方法の実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２１】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明による内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１は、ガソリンを燃料とするＶ型多気筒（Ｖ型６気筒）エンジンとして構成されており、車両の走行駆動源として用いられると好適なものである。内燃機関１は、各シリンダブロックに形成された複数の燃焼室２の内部でガソリン等の燃料と空気との混合気を燃焼させ、ピストン３を往復移動させることにより動力を発生する。
【００２２】
内燃機関１の各シリンダヘッドには、燃焼室２ごとに、筒内に臨むインジェクタ４が配設されている。各インジェクタ４は、燃料ポンプ等を介して燃料タンクに接続されており、ガソリン等の燃料を対応する燃焼室２の内部に直接噴射する。また、内燃機関１の各シリンダヘッドには、点火プラグ５が燃焼室２ごとに配設されている。更に、内燃機関１の各シリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する一対の吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する一対の排気弁Ｖｅとが燃焼室２ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、動弁機構（図示省略）によって開閉させられる。この動弁機構は、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅの開閉タイミングを調整するための可変バルブタイミング機構と、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅのリフト量を調整するための可変リフト機構とを有するものである。
【００２３】
ここで、内燃機関１のピストン３は、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には、図示されない凹部が形成されている。そして、内燃機関１では、各燃焼室２内に空気を大量に吸入させた状態で、インジェクタ４からピストン３の凹部に向けてガソリン等の燃料が直接噴射される。これにより、点火プラグ５の近傍に燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）される。この結果、内燃機関１では、極めて希薄な混合気を用いて安定した希薄燃焼運転を実行することが可能となる。なお、このような希薄燃焼運転は、各燃焼室２内に燃料を直接噴射する場合のみならず、いわゆるポート噴射によっても実行可能であることから（均質リーンバーン運転）、本発明の内燃機関１は、ポート噴射式のエンジンとして構成されてもよい。
【００２４】
各燃焼室２の吸気ポートは、吸気マニホールド６を構成する吸気管６ａにそれぞれ接続され、各燃焼室２の排気ポートは、各バンクに設けられた排気マニホールド７を構成する排気管７ａにそれぞれ接続されている。吸気マニホールド６は、吸気ライン８の一端に接続されており、吸気ライン８には、ドライブバイワイヤ式等のスロッルバルブ（電子制御式スロットルバルブ）１０が組み込まれている。
【００２５】
一方、各排気マニホールド７は、それぞれ排気ライン９に接続されており、各排気ライン９の中途には、三元触媒を含む前段触媒装置１１が組み込まれている。２本の排気ライン９は、前段触媒装置１１の下流側において合流しており、この合流部には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置１２が接続されている。各燃焼室２から排気弁Ｖｅを介して排出される排気ガス中の有害物質（ＮＯｘ等）は、これらの前段触媒装置１１および後段触媒装置１２によって処理または吸蔵される。
【００２６】
さて、本実施形態の内燃機関１は、希薄燃焼運転可能な領域を拡大し、高出力化および低燃費化を達成すべく、更に、過給機（ターボチャージャー）１５を備えている。過給機１５は、内燃機関１の２つのバンクごとに設けられている。各過給機１５は、圧縮機インペラ（圧縮機要素）１６と、タービンインペラ（タービン要素）１７とを含むものである。圧縮機インペラ１６とタービンインペラ１７とは、回転軸１８により互いに連結されて一体化している。
【００２７】
本実施形態では、上述の吸気ライン８は、エアフローメータＡＦＭおよび図示されないエアクリーナ等を介して空気取込口（図示省略）に接続されると共に、図１に示されるようにエアフローメータＡＦＭの下流側で２方向に分流されており、２本の分流部８ａを有する。そして、これらの各分流部８ａには、上述の過給機１５の圧縮機インペラ１６を収容する圧縮機ケーシングが接続されている。吸気ライン８の２本の分流部８ａは、圧縮機ケーシングの下流側で再度合流しており、吸気ライン８には、当該下流側合流部とスロットルバルブ１０との間に位置するようにインタークーラ１４が組み込まれている。また、上述のタービンインペラ１７を収容するタービンケーシングは、各バンクの排気マニホールド７と前段触媒装置１１との間に組み込まれている。
【００２８】
また、過給機１５は、いわゆる可変ノズル型過給機として構成されており、図１に示されるように、タービンインペラ１７（タービンケーシング）の排気入口近傍に配された複数の可動ベーン１９と、各可動ベーン１９の傾きを調整するためのアクチュエータ２０とを含む。これらの可動ベーン１９およびアクチュエータ２０は、過給機１５による過給圧を調整するための過給圧調整手段として機能する。すなわち、アクチュエータ２０を作動させて可動ベーン１９により形成される複数のノズルの開度を調整すれば、タービンインペラ１７の回転数が変化し、過給機１５による過給圧を所望値に設定することができる。そして、各燃焼室２から排出された排気ガスにより過給機１５のタービンインペラ１７が回転駆動されると、回転軸１８を介して圧縮機インペラ１６が回転し、圧縮機インペラ１６は、図示されないエアクリーナ等を介して流入した空気を圧縮して各燃焼室２に供給する。
【００２９】
上述のように構成される内燃機関１は、制御手段として機能する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０を含む。ＥＣＵ３０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含むものである。上述の各インジェクタ４、各点火プラグ５、動弁機構、スロットルバルブ１０等は、それぞれＥＣＵ３０の入出力ポートに接続されており、これらはＥＣＵ３０によって制御される。同様に、過給機１５のアクチュエータ２０も、ＥＣＵ３０の入出力ポートに接続されており、ＥＣＵ３０によって制御される。また、吸気ライン８に組み込まれているエアフローメータＡＦＭも、ＥＣＵ３０の入出力ポートに接続されており、エアフローメータＡＦＭは、吸気ライン８に対する空気流入量を示す信号をＥＣＵ３０に与える。
【００３０】
更に、内燃機関１の吸気ライン８には、スロットルバルブ１０の出口近傍に吸気圧センサ２１が設置されている。吸気圧センサ２１は、各過給機１５によって過給され、スロットルバルブ１０によって流量調整された後、各燃焼室２に吸入される空気の圧力（過給機１５による実過給圧）を検出し、検出値を示す信号をＥＣＵ３０に与える。また、内燃機関１は、ノッキングを検出するノックセンサ（ノッキング検出手段）２２をシリンダブロックごとに有している。各ノックセンサ２２も、ＥＣＵ３０の入出力ポートに接続されており、それぞれノッキングによる高周波振動を検知してＥＣＵ３０に出力する。
【００３１】
内燃機関１の排気系統には、タービンケーシングと前段触媒装置１１との間に位置するように、空燃比センサ２３が配設されており、各前段触媒装置１１の出口近傍および後段触媒装置１２の出口近傍には、Ｏ２センサ２４が配置されている。これらのセンサ２３および２４も、ＥＣＵ３０の入出力ポートに接続されており、それぞれ検出値を示す信号をＥＣＵ３０に与える。更に、ＥＣＵ３０の入出力ポートには、アクセル位置センサ２５およびクランク角センサ２６等が接続されている。アクセル位置センサ２５は、図示されないアクセルペダルの踏込量（アクセル開度）を示す信号をＥＣＵ３０に与え、クランク角センサ２６は、内燃機関１のクランク角を示す信号をＥＣＵ３０に与える。そして、ＥＣＵ３０は、上述の各種センサ等からの信号に基づいて、スロットルバルブ１０の開度、インジェクタ４による燃料噴射量、点火プラグ５による点火タイミング、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅのリフト量や開閉タイミング等を制御する。
【００３２】
次に、図２を参照しながら、上述のように構成される内燃機関１の動作について説明する。
【００３３】
図２は、過給機１５による過給圧の設定に関連した内燃機関１の制御手順を示すフローチャートである。内燃機関１が始動されて、過給機１５が作動するようになると、ＥＣＵ３０は、アクセル位置センサ２５からの信号に基づいてアクセル踏込量（アクセル開度）を取得すると共に、クランク角センサ２６からの信号に基づいて機関回転数を取得し、所定の目標過給圧設定マップを用いて、アクセル踏込量と機関回転数とに対応した目標過給圧を設定する（Ｓ１０）。更に、ＥＣＵ３０は、吸気圧センサ２１からの信号に基づいて、過給機１５による実過給圧、すなわち、各燃焼室２に吸入される空気の圧力を取得する（Ｓ１２）。
【００３４】
そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０にて設定した目標過給圧と、Ｓ１２にて取得した実過給圧との偏差に応じた所定の制御量を算出した上で、各過給機１５のアクチュエータ２０をデュティー制御する（Ｓ１４）。これにより、各過給機１５によって過給され、スロットルバルブ１０によって流量調整された後、各燃焼室２に吸入される空気の圧力が、目標過給圧と一致するように、各アクチュエータ２０がフィードバック制御される。各アクチュエータ２０が作動すると、各過給機１５の可動ベーン１９により形成される複数のノズルの開度が調整され、タービンインペラ１７の回転数が変化することにより、各燃焼室２に吸入される空気の圧力が調整される。
【００３５】
Ｓ１４の処理の後、ＥＣＵ３０は、吸気圧センサ２１からの信号に基づいて、過給機１５による実過給圧、すなわち、各燃焼室２に吸入される空気の圧力（実吸気圧）を再度取得し、取得した実過給圧がＳ１０にて設定した目標過給圧を上回っているか否か判定する（Ｓ１６）。
【００３６】
ここで、内燃機関１では、上述のように、過給機１５による実過給圧が目標過給圧と一致するようにアクチュエータ２０がフィードバック制御されるが、過給機１５を備えた内燃機関１において希薄燃焼運転が実行されている場合、上述のようなフィードバック制御を単純に実行しただけでは、実過給圧が目標過給圧を上回ってしまうこともあり得る。そして、実過給圧が目標過給圧を上回ってしまった場合、各燃焼室２への吸入空気量の増加に起因して、内燃機関１の構成部品（特に、過給機１５のタービンインペラ１７やタービンケーシング）の過剰昇温やノッキング（プレイグ）の発生を招きやすくなってしまう。このため、本実施形態の内燃機関１では、Ｓ１６にて実過給圧が目標過給圧を上回っていると判断された場合には、各種構成部品の過剰昇温やノッキングの発生を抑制すべく所定の制御量が補正される。
【００３７】
すなわち、Ｓ１６にて実過給圧が目標過給圧を上回っていると判断した場合、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０にて設定した目標過給圧と、Ｓ１６にて取得した実過給圧との偏差を算出する（Ｓ１８）。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ１８にて算出した偏差に基づいて、スロットルバルブ１０の開度、各吸気弁Ｖｉのリフト量および開タイミングの補正量を算出する（Ｓ２０）。
【００３８】
本実施形態では、実過給圧と目標過給圧との偏差と、スロットルバルブ１０の開度の補正量との関係を規定するマップ、上記偏差と各吸気弁Ｖｉのリフト量の補正量との関係を規定するマップ、および、上記偏差と各吸気弁Ｖｉの開タイミングの補正量（遅角量）との関係を規定するマップが予め作成され、ＥＣＵ３０の記憶装置に記憶されている。これらのマップは、基本的に、実過給圧から目標過給圧を差し引いた偏差が大きければ大きいほど、各燃焼室２に吸入される空気の量が減少するように作成されている。
【００３９】
Ｓ２０にてスロットルバルブ１０の開度等の補正量を算出すると、ＥＣＵ３０は、求めた補正量を用いてスロットルバルブ１０や動弁機構を制御する。これにより、内燃機関１では、Ｓ１６にて実過給圧が目標過給圧を上回っていると判断された場合、スロットルバルブ１０の開度が減少させられ、各吸気弁Ｖｉのリフト量が増加され、各吸気弁Ｖｉの開タイミングが遅角されることになる（Ｓ２２）。この結果、スロットルバルブ１０や各吸気弁Ｖｉを介して各燃焼室２に吸入される空気の量が減少することになるので、過給圧の過上昇（オーバーシュート）に伴う吸入空気量の増加に起因する内燃機関１の構成部品の過剰昇温やノッキングの発生を良好に抑制することが可能となる。
【００４０】
Ｓ２２の処理の後、ＥＣＵ３０は、内燃機関１が停止されるまでの間、Ｓ１０以降の一連の処理を繰り返し実行する。また、Ｓ１６にて実過給圧が目標過給圧を上回っていないと判断した場合も、ＥＣＵ３０は、同様にＳ１０以降の一連の処理を繰り返し実行する。なお、図２のＳ２０では、各燃焼室２に吸入される空気の量を減少させるべく、スロットルバルブ１０の開度、各吸気弁Ｖｉのリフト量および開タイミングの補正量が算出されるが、これに限られるものではない。すなわち、Ｓ２０では、スロットルバルブ１０の開度、各吸気弁Ｖｉのリフト量および開タイミングのうち、少なくとも何れか一つの補正量が算出されればよい。また、上述の内燃機関１の過給機１５は、いわゆる可変ノズル型過給機に限られるものではなく、過給圧調整手段としてタービン容量を可変制御する機構（Ａ／Ｒ可変機構）等を含むものであってもよい。更に、過給機１５は、ウェイストゲートバルブを用いて過給圧を調整する形式のものであってもよい。
【００４１】
〔第２実施形態〕
以下、図３を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上述の第１実施形態に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。
【００４２】
図３は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の動作を説明するためのフローチャートであって、上述の過給機１５による過給圧の設定に関連した内燃機関１の他の制御手順を示すものである。この場合も、内燃機関１が始動されて、過給機１５が作動されるようになると、ＥＣＵ３０は、アクセル位置センサ２５からのアクセル踏込量や、クランク角センサ２６からの機関回転数を取得し、所定の目標過給圧設定マップを用いて、アクセル踏込量と機関回転数とに対応した目標過給圧を設定する（Ｓ３０）。更に、ＥＣＵ３０は、吸気圧センサ２１からの信号に基づいて、過給機１５による実過給圧、すなわち、各燃焼室２に吸入される空気の圧力を取得する（Ｓ３２）。
【００４３】
そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ３０にて設定した目標過給圧と、Ｓ３２にて取得した実過給圧との偏差に応じた所定の制御量を算出した上で、各過給機１５のアクチュエータ２０をデュティー制御する（Ｓ３４）。これにより、各過給機１５によって過給され、スロットルバルブ１０によって流量調整された後、各燃焼室２に吸入される空気の圧力が、目標過給圧と一致するように、各アクチュエータ２０がフィードバック制御される。Ｓ３４の処理の後、ＥＣＵ３０は、吸気圧センサ２１からの信号に基づいて、過給機１５による実過給圧、すなわち、各燃焼室２に吸入される空気の圧力を再度取得し、取得した実過給圧がＳ３０にて設定した目標過給圧を上回っているか否か判定する（Ｓ３６）。
【００４４】
ここで、例えば過給機１５を備えた内燃機関１において希薄燃焼運転が実行されている際に、実過給圧が目標過給圧を上回ると、各燃焼室２からの排気の温度も上昇し、それに起因する内燃機関１の構成部品、特に排気管７ａ、排気ライン９、過給機１５のタービンインペラ１７やタービンケーシング等の過剰昇温が問題となることがある。この点に鑑みて、本実施形態では、Ｓ３６にて実過給圧が目標過給圧を上回っていると判断された場合には、各種構成部品の過剰昇温等を抑制すべく燃料噴射量が補正される。
【００４５】
すなわち、Ｓ３６にて実過給圧が目標過給圧を上回っていると判断した場合、ＥＣＵ３０は、Ｓ３０にて設定した目標過給圧と、Ｓ３６にて取得した実過給圧との偏差を算出する（Ｓ３８）。実過給圧と目標過給圧との偏差を算出すると、ＥＣＵ３０は、求めた偏差が所定の閾値以下であるか否か判定する（Ｓ４０）。そして、Ｓ４０にて実過給圧と目標過給圧との偏差が閾値以下であると判断した場合、ＥＣＵ３０は、Ｓ３８にて算出した偏差に基づいて、各インジェクタ４からの燃料噴射量の補正量と、当該燃料噴射量の補正量を踏まえた点火プラグ５による点火時期の補正量（燃料噴射量の変化に伴う空燃比の変化に応じた点火時期の補正量）とを算出する（Ｓ４２）。
【００４６】
本実施形態では、実過給圧と目標過給圧との偏差と、インジェクタ４の開弁時間の補正量との関係を規定するマップ、および、上記偏差または燃料噴射量の補正量と点火プラグ５による点火時期の補正量との関係を規定するマップが予め作成され、ＥＣＵ３０の記憶装置に記憶されている。これらのマップは、基本的に、実過給圧から目標過給圧を差し引いた偏差が大きければ大きいほど、各燃焼室２における混合気がリーン化されるように作成されている。
【００４７】
Ｓ４２にてインジェクタ４による燃料噴射量および点火時期の補正量を算出すると、ＥＣＵ３０は、求めた補正量を用いて各インジェクタ４や各点火プラグ５（イグナイタ）を制御する（Ｓ４４）。このように、本実施形態では、Ｓ３６にて実過給圧が目標過給圧を上回っており、かつ、実過給圧と目標過給圧との偏差が所定の閾値以下であると判断された場合、各燃焼室２における混合気がリーン化されるように各インジェクタ４からの燃料噴射量が減少させられ、それに応じて各点火プラグ５による点火時期が調整される（Ｓ４４）。
【００４８】
この結果、本実施形態によれば、実過給圧が目標過給圧を上回った場合であっても、各燃焼室２からの排気の温度を低下させることが可能となるので、過給圧の過上昇（オーバーシュート）に伴う排気温度の上昇に起因する内燃機関１の構成部品（特に過給機１５）の過剰昇温等を良好に抑制することが可能となる。特に、例えば理論空燃比を上回るリーンな混合気を用いた希薄燃焼運転が実行されている場合、各燃焼室２における混合気を更にリーン化することにより、各燃焼室２からの排気の温度を極めて良好に低下させることができる。従って、本実施形態の構成および方法は、希薄燃焼運転が実行される過給機１５を備えた内燃機関１に適用されると極めて有効である。
【００４９】
一方、Ｓ４０にて実過給圧と目標過給圧との偏差が上記閾値を上回っていると判断した場合、ＥＣＵ３０は、燃料噴射量を減少させる処理の一環として、各インジェクタ４からの燃料噴射を一旦停止させる（Ｓ４６）。すなわち、実過給圧と目標過給圧との偏差が閾値を上回っている場合、各過給機１５による過給圧（各燃焼室２に吸入される空気の圧力）が過剰（著しく）に上昇していることから、このような場合には、各燃焼室２からの排気の温度を確実に低下させるべく、各燃焼室２に対する燃料噴射が一旦停止される。これにより、過給圧のオーバーシュートに伴う排気温度の上昇に起因する内燃機関１の構成部品の過剰昇温等が極めて確実に抑制されることになる。
【００５０】
Ｓ４４またはＳ４６の処理の後、ＥＣＵ３０は、内燃機関１が停止されるまでの間、Ｓ１０以降の一連の処理を繰り返し実行する。また、Ｓ３６にて実過給圧が目標過給圧を上回っていないと判断した場合も、ＥＣＵ３０は、同様にＳ１０以降の一連の処理を繰り返し実行する。なお、本実施形態においても、内燃機関１の過給機１５は、過給圧調整手段としてタービン容量を可変制御する機構（Ａ／Ｒ可変機構）等を含むものであってもよく、ウェイストゲートバルブを用いて過給圧を調整する形式のものであってもよい。
【００５１】
〔第３実施形態〕
以下、図４を参照しながら、本発明の第３実施形態について説明する。なお、上述の第１実施形態等に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。
【００５２】
図４は、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の動作を説明するためのフローチャートであって、上述の過給機１５による過給圧の設定に関連した内燃機関１の更に他の制御手順を示すものである。この場合も、内燃機関１が始動されて、過給機１５が作動されるようになると、ＥＣＵ３０は、アクセル位置センサ２５からのアクセル踏込量や、クランク角センサ２６からの機関回転数を取得し、所定の目標過給圧設定マップを用いて、アクセル踏込量と機関回転数とに対応した目標過給圧を設定する（Ｓ５０）。更に、ＥＣＵ３０は、吸気圧センサ２１からの信号に基づいて、過給機１５による実過給圧、すなわち、各燃焼室２に吸入される空気の圧力を取得する（Ｓ５２）。
【００５３】
そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ５０にて設定した目標過給圧と、Ｓ５２にて取得した実過給圧との偏差に応じた所定の制御量を算出した上で、各過給機１５のアクチュエータ２０をデュティー制御する（Ｓ５４）。これにより、各過給機１５によって過給され、スロットルバルブ１０によって流量調整された後、各燃焼室２に吸入される空気の圧力が、目標過給圧と一致するように、各アクチュエータ２０がフィードバック制御される。Ｓ５４の処理の後、ＥＣＵ３０は、吸気圧センサ２１からの信号に基づいて、過給機１５による実過給圧、すなわち、各燃焼室２に吸入される空気の圧力を再度取得し、取得した実過給圧が予め定められている基準圧Ｐｒを上回っているか否か判定する（Ｓ５６）。ここで、基準圧Ｐｒは、上述の目標圧マップを用いて設定される目標過給圧よりも低い圧力であって、実過給圧がそれ以下である場合に各点火プラグ５による点火時期を遅角させても、内燃機関１の各種構成部品の昇温が問題とならない圧力として定められる。
【００５４】
言い換えれば、燃焼室２に吸入される空気の圧力が基準圧Ｐｒを上回っている場合に点火時期を遅角させると、各燃焼室２からの排気の温度が上昇し、それに起因する内燃機関１の構成部品、特に排気管７ａ、排気ライン９、過給機１５のタービンインペラ１７やタービンケーシング等の過剰昇温が問題となることがある。この点に鑑みて、本実施形態では、Ｓ５６にて実過給圧が基準圧Ｐｒを上回っていると判断された場合には、次のような処理が実行されることになる。
【００５５】
すなわち、Ｓ５６にて実過給圧が基準圧Ｐｒを上回っていると判断した場合、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ２２からの信号に基づくと共に所定のマップ等を用いて、各燃焼室２におけるノッキングの発生状態に応じた点火時期の遅角量を算出する（Ｓ５８）。更に、ＥＣＵ３０は、Ｓ６０にて求めた遅角量に基づいて、各点火プラグ５による点火時期を遅角させるべきか否か判定する（Ｓ６０）。
【００５６】
Ｓ６０にて各点火プラグ５による点火時期を遅角させるべきであると判断した場合、ＥＣＵ３０は、所定のマップ等を用いて、Ｓ５８で求めた遅角量に応じた各過給機１５の目標過給圧を再設定する（Ｓ６２）。この場合、Ｓ６２では、算出された点火時期の遅角量が大きいほど、新たな目標過給圧が低い値に設定される。更に、ＥＣＵ３０は、吸気圧センサ２１からの信号に基づいて、過給機１５による実過給圧、すなわち、各燃焼室２に吸入される空気の圧力を取得し（Ｓ６４）、Ｓ６２にて再設定した目標過給圧と、Ｓ６４にて取得した実過給圧との偏差に応じた所定の制御量を算出した上で、各過給機１５のアクチュエータ２０をデュティー制御（フィードバック制御）する（Ｓ６６）。そして、本実施形態では、各過給機１５の目標過給圧が再設定され、各過給機１５による過給圧を新たな（再設定された）目標過給圧に一致させるフィードバック制御が実行された後、各点火プラグ５による点火時期の遅角が許容され、ＥＣＵ３０は、Ｓ６０にて定めた遅角量を用いて、各点火プラグ５による点火時期を補正する（Ｓ６８）。
【００５７】
このように、本実施形態では、各過給機１５による実過給圧が上記基準圧Ｐｒを上回っており、かつ、ノッキングの発生状態に応じて点火時期を遅角させる必要がある場合、各過給機１５の目標過給圧が再設定され（目標過給圧が低下させられ）、各過給機１５による過給圧を新たな目標過給圧に一致させるフィードバック制御が実行された後、点火時期の遅角が許容されることになる。これにより、各燃焼室２への吸入空気量を減少させた状態で各点火プラグ５による点火時期が遅角されることになるので、点火時期が遅角された後の排気温度の上昇を抑制することができる。この結果、排気温度の上昇に起因する内燃機関１の構成部品の過剰昇温等を良好に抑制することが可能となる。
【００５８】
一方、Ｓ５６にて実過給圧が上記基準圧Ｐｒを上回っていないと判断した場合、ＥＣＵ３０は、各燃焼室２におけるノッキングの発生状態に応じて点火時期を遅角させるノックコントロール処理（Ｓ７０）を必要に応じて実行した後、再度、上述のＳ５０以降の処理を繰り返す。また、Ｓ６０にて各点火プラグ５による点火時期を遅角させる必要がないと判断した場合、ＥＣＵ３０は、内燃機関１が停止されるまでの間、Ｓ１０以降の一連の処理を繰り返し実行する。なお、本実施形態においても、内燃機関１の過給機１５は、過給圧調整手段としてタービン容量を可変制御する機構（Ａ／Ｒ可変機構）等を含むものであってもよく、ウェイストゲートバルブを用いて過給圧を調整する形式のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１  内燃機関
２  燃焼室
３  ピストン
４  インジェクタ
５  点火プラグ
６  吸気マニホールド
７  排気マニホールド
８  吸気ライン
９  排気ライン
１０  スロットルバルブ
１１  前段触媒装置
１２  後段触媒装置
１４  インタークーラ
１５  過給機
１６  圧縮機インペラ
１７  タービンインペラ
１８  回転軸
１９  可動ベーン
２０  アクチュエータ
２１  吸気圧センサ
２２  ノックセンサ
２５  アクセル位置センサ
２６  クランク角センサ
ＡＦＭ  エアフローメータ
Ｖｅ  排気弁
Ｖｉ  吸気弁
【図１】
2005083275.tif 000003
【図２】
2005083275.tif 000004
【図３】
2005083275.tif 000005
【図４】
2005083275.tif 000006