(57)【要約】【課題】スロットル制御から過給圧制御にわたり、エンジン出力を滑らかに変化させる。【解決手段】過給機を備えた内燃機関の出力を制御する装置は、検出されたアクセルペダル開度が所定値以下ならば、該検出されたアクセルペダル開度に基づいてスロットル弁の開度を制御するスロットル制御手段と、検出されたアクセルペダル開度が所定値より大きければ、該検出されたアクセルペダル開度に基づいて、過給機により生成される過給圧を制御する過給圧制御手段を備える。スロットル制御手段は、検出された回転数が過給機のインターセプト回転数より低ければ、所与のアクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度が基準開度よりも低くなるように、スロットル弁を制御する。基準開度は、内燃機関の回転数が過給機のインターセプト回転数である時の、該所与のアクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度である。【選択図】図９
2005076498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を備えた内燃機関の出力を制御する装置であって、
前記内燃機関に吸入される空気量を調整するためのスロットル弁と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度検出手段と、
前記検出されたアクセルペダル開度が所定値以下ならば、前記検出されたアクセルペダル開度に基づいて、前記スロットル弁の開度を制御するスロットル制御手段と、
前記検出されたアクセルペダル開度が所定値より大きければ、前記検出されたアクセルペダル開度に基づいて、前記過給機により生成される過給圧を制御する過給圧制御手段と、を備え、
前記スロットル制御手段は、前記検出された回転数が前記インターセプト回転数より低ければ、所与のアクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度が基準開度よりも低くなるよう前記スロットル弁を制御し、
前記基準開度は、前記内燃機関の回転数が前記過給機のインターセプト回転数である時の、前記所与のアクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度である、
内燃機関の出力を制御する装置。
【請求項２】
前記スロットル制御手段は、さらに、
前記検出されたエンジン回転数が前記インターセプト回転数より低ければ、該検出されたエンジン回転数が低くなるに従って、アクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度の変化が緩やかになるように、前記スロットル弁を制御する、請求項１に記載の内燃機関の出力を制御する装置。
【請求項３】
前記スロットル制御手段は、さらに、
前記検出されたエンジン回転数が前記インターセプト回転数以上ならば、該検出されたエンジン回転数が高くなるに従って、アクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度の変化が急峻になるように、前記スロットル弁を制御する、請求項１に記載の内燃機関の出力を制御する装置。
【請求項４】
大気圧を検出する手段をさらに備え、
前記スロットル制御手段は、さらに、
前記エンジン回転数が同じである時は、前記検出された大気圧が低くなるほど、アクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度の変化が緩やかになるように、前記スロットル弁を制御する、請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の出力を制御する装置。
【請求項５】
前記検出されたアクセルペダル開度が所定値以下ならば前記スロットル制御手段による前記内燃機関の出力の制御を選択し、該検出されたアクセルペダル開度が所定値より大きければ前記過給圧制御手段による前記内燃機関の出力の制御を選択する選択手段と、を備え、
前記所定値は、該内燃機関の出力が飽和するスロットル弁の開度に応じて設定される、請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の出力を制御する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給機付きの内燃機関の出力を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）への吸入空気量を、スロットル弁の開度によって制御する手法が知られている。また、過給機を設け、加圧された空気をエンジンに供給することにより吸入空気量を制御することも知られている。
【０００３】
下記の特許文献１には、スロットル制御と過給圧制御を組み合わせて吸入空気量を制御する手法が記載されている。この手法によると、アクセルペダル開度が所定値に達するまで、スロットル弁の開度をゼロから全開まで連続的に増やし、過給を実施しない。アクセルペダル開度が該所定値を超えた後、スロットル弁は全開に維持され、過給圧を連続的に増やす。
【特許文献１】特開平７−１５０９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
過給機として、排気ガスのエネルギーによって過給を行うターボチャージャが知られている。過給機が生成する過給圧が最大になるエンジン回転数は、一般に、インターセプト回転数と呼ばれる。
【０００５】
エンジン回転数がインターセプト回転数より低いとき、エンジン回転数がインターセプト回転数より高い時に比べ、過給機により生成可能なエンジン出力は低い。上記の従来の手法では、インターセプト回転数を考慮せずにスロットル特性が決められているので、スロットル制御から過給圧制御に移行する時にエンジン回転数がインターセプト回転数より低いと、エンジン出力が滑らかに上昇しないおそれがある。また、スロットル制御から過給圧制御に移行する時にエンジン回転数がインターセプト回転数より高いと、エンジン出力が急激に増大するおそれがある。このような滑らかでないエンジン出力の変化は、運転者に不快感をもたらすおそれがある。
【０００６】
一方、スロットル弁の開度が所定値に達すると吸入空気量が飽和する現象が生じる。この所定値を、便宜上、飽和スロットル開度と呼ぶ。スロットル弁の開度が飽和スロットル開度を超えても、エンジン出力はほとんど増えない。飽和スロットル開度は、エンジン回転数に応じて変化する。
【０００７】
上記の従来の手法では、吸入空気量が飽和した状態で、スロットル制御から過給圧制御に切り換えられ、過給圧制御を開始した時にエンジン出力が急激に増大するおそれがある。このようなエンジン出力の変動は、運転者に不快感を与えることがある。
【０００８】
したがって、スロットル制御から過給圧制御にわたり、アクセルペダル開度の変動に対してエンジン出力が滑らかに変化することのできるようエンジン出力を制御する装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の一つの側面によると、過給機を備えた内燃機関の出力を制御する装置は、内燃機関に吸入される空気量を調整するためのスロットル弁と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度検出手段を備える。制御装置は、検出されたアクセルペダル開度が所定値以下ならば、該検出されたアクセルペダル開度に基づいて、スロットル弁の開度を制御するスロットル制御手段と、検出されたアクセルペダル開度が所定値より大きければ、該検出されたアクセルペダル開度に基づいて、過給機により生成される過給圧を制御する過給圧制御手段を備える。スロットル制御手段は、検出された回転数が過給機のインターセプト回転数より低ければ、所与のアクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度が基準開度よりも低くなるように、スロットル弁を制御する。基準開度は、内燃機関の回転数が過給機のインターセプト回転数である時の、該所与のアクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度である。
【００１０】
エンジン回転数がインターセプト回転数より低いとき、エンジン回転数がインターセプト回転数より高い時に比べて、過給機によって生成されるエンジン出力は低い。この発明によれば、エンジン回転数がインターセプト回転数より低いときは、スロットル特性がより緩やかに変化するようスロットル弁が制御されるので、スロットル制御から過給圧制御に切り換えられるとき、エンジン出力を滑らかに遷移させることができる。
【００１１】
この発明の一実施形態によると、制御装置のスロットル制御手段は、検出されたエンジン回転数がインターセプト回転数より低ければ、該検出されたエンジン回転数が低くなるに従って、アクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度の変化が緩やかになるように、スロットル弁を制御する。
【００１２】
飽和スロットル開度はエンジン回転数に従って変化する。この発明によれば、エンジン回転数が低くなるほど、スロットル開度がより緩やかに飽和スロットル開度に達するようスロットル弁が制御される。このような制御により、アクセルペダル開度の変動に対してエンジン出力が反応しない不感帯の増大が抑制される。不感帯の増大が抑制されるので、運転者に与える不快感が抑制される。また、不感帯の増大が抑制されるので、スロットル制御から過給圧制御に切り換えられるとき、エンジン出力を滑らかに遷移させることができる。
【００１３】
この発明の一実施形態によると、制御装置のスロットル制御手段は、検出されたエンジン回転数がインターセプト回転数以上ならば、該検出されたエンジン回転数が高くなるに従って、アクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度の変化が急峻になるように、スロットル弁を制御する。
【００１４】
エンジン回転数が高くなるほど、飽和スロットル開度は大きくなる。この発明によれば、エンジン回転数がインターセプト回転数を超えたならば、エンジン回転数が高くなるに従って、スロットル開度がより急峻に飽和スロットル開度に達するようスロットル弁が制御される。このような制御により、エンジン回転数が高い場合には、アクセルペダル開度の増大に対してエンジン出力を俊敏に反応させることができる。
【００１５】
この発明の一実施形態によると、制御装置のスロットル制御手段は、さらに、大気圧を検出する手段を備え、エンジン回転数が同じである時は、大気圧が低くなるほど、アクセルペダル開度に対するスロットル弁の開度の変化が緩やかになるように、スロットル弁を制御する。
【００１６】
大気圧が低くなるほど、インターセプト回転数は高くなる。インターセプト回転数が高くなると、所与のエンジン回転数に対して過給機が生成可能なエンジン出力が低下する。この発明によれば、インターセプト回転数が高くなるほど、スロットル特性がより緩やかに変化するようにスロットル弁が制御される。このような制御により、スロットル制御から過給圧制御に切り換えられるとき、エンジン出力を滑らかに遷移させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施形態に従う内燃機関（以下、「エンジン」という）および制御装置の全体的な構成図である。
【００１８】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）１は、車両の各部から送られてくるデータを受け入れる入力インターフェース１ａ、車両の各部の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ１ｂ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリ１ｃ、および車両の各部に制御信号を送る出力インターフェース１ｄを備えている。メモリ１ｃのＲＯＭには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納されている。ＲＯＭは、ＥＰＲＯＭのような書き換え可能なＲＯＭでもよい。ＲＡＭには、ＣＰＵ１ｂによる演算のための作業領域が設けられる。車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号は、ＲＡＭに一時的に記憶される。
【００１９】
エンジン２は、たとえば４気筒を備えるエンジンである。吸気通路３が、吸気弁５を介してエンジン２に連結されている。排気通路４が、排気弁６を介してエンジン２に連結されている。
【００２０】
吸気通路３にはスロットル弁７が設けられている。スロットル弁７は、エンジン２に吸入される空気量を調節する。スロットル弁７の開度は、ＥＣＵ１からの制御信号によって制御される。
【００２１】
燃料噴射弁８は、エンジン２とスロットル弁７の間に、気筒毎に設けられている。燃料噴射弁８は、燃料タンクから供給された燃料を、ＥＣＵ１からの制御信号に従って噴射する。
【００２２】
ターボ過給機９は、吸気通路３に設けられたコンプレッサ１０と、排気通路４に設けられたタービン１１と、コンプレッサ１０およびタービン１１を連結する回転軸１２を備える。タービン１１は、排気ガスのエネルギーにより回転駆動される。タービン１１の回転によりコンプレッサ１０が回転し、コンプレッサ１０は、圧縮した空気を生成する。
【００２３】
コンプレッサ１０の下流には、過給圧（Ｐｃ）センサ１３が設けられる。過給圧センサ１３は、コンプレッサ１０によって生成された空気の圧力、すなわち過給圧Ｐｃを検出し、これをＥＣＵ１に送る。
【００２４】
チェンバ１５には、吸気管圧力（Ｐｂ）センサ１４が設けられている。吸気管圧力センサ１４は、チェンバ１５に充填された空気の圧力Ｐｂを検出し、それをＥＣＵ１に送る。
【００２５】
排気通路４には、電動ウエストゲートバルブ２１が設けられている。電動ウエストゲートバルブ２１の開度は、ＥＣＵ１からの制御信号に従って制御される。
【００２６】
ウエストゲートバルブ２１の開度を大きくするほど、バイパス通路２２に流入する排ガス量が増える。バイパス通路２２に流れる排ガス量が多くなるほど、タービン１１の回転が抑えられ、コンプレッサ１０によって生成される過給圧が低くなる。電動ウエストゲートバルブ２１の開弁量を制御することにより、過給圧を制御することができる。
【００２７】
排気通路４には、触媒装置２３が設けられている。触媒装置２３は、排気通路４を通る排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの成分を浄化する。
【００２８】
スロットル弁開度センサ２５は、スロットル弁７に連結して設けられる。スロットル弁開度センサ２５は、スロットル弁７の開度を検出して、それをＥＣＵ１に送る。
【００２９】
回転数（Ｎｅ）センサ２６は、エンジン２のカム軸またはクランク軸の周辺に取り付けられる。回転数センサ２６によって検出されたエンジン回転数ＮＥは、ＥＣＵ１に送られる。
【００３０】
アクセルペダル開度センサ２７は、アクセルペダルの開度ＡＰを検出し、それをＥＣＵ１に送る。大気圧センサ２８は、大気圧ＰＡを検出し、それをＥＣＵ１に送る。
【００３１】
ＥＣＵ１に向けて送られた信号は入力インターフェース１ａに渡され、アナログ−デジタル変換される。ＣＰＵ１ｂは、変換されたデジタル信号を、メモリ１ｃに格納されているプログラムに従って処理し、制御信号を生成する。出力インターフェース１ｄは、これらの制御信号を、スロットル弁７、燃料噴射弁８、電動ウエストゲートバルブ２１、およびその他のアクチュエータに送る。
【００３２】
図２は、本願発明の一実施形態に従う、所定のエンジン回転数の時のスロットル特性３１および過給圧特性３２を示す。該エンジン回転数の飽和スロットル開度がＴＨｓで表されている。アクセルペダル開度ＡＰｓは、飽和スロットル開度ＴＨｓに対応するアクセルペダル開度であり、以下、飽和アクセルペダル開度と呼ばれる。
【００３３】
アクセルペダル開度が飽和アクセルペダル開度ＡＰｓに達するまでのアクセルペダル開度領域を第１の領域と呼ぶ。第１の領域では、アクセルペダル開度ＡＰが増加するにつれスロットル開度ＴＨが増加するよう、スロットル弁が制御される。第１の領域では、過給圧制御は実施されない。
【００３４】
スロットル開度が飽和スロットル開度ＴＨｓを超えた後も、スロットル開度はアクセルペダル開度に応じて増やされる。しかし、この領域では、スロットル開度の変動に対してエンジン出力は反応しない。スロットル開度は、全開に達した後は、該全開に維持される。
【００３５】
代替的に、スロットル開度が飽和スロットル開度ＴＨｓに達した後、スロットル開度を該飽和スロットル開度に維持してもよい。
【００３６】
アクセルペダル開度が飽和アクセルペダル開度ＡＰｓより大きい第２の領域では、アクセルペダル開度ＡＰが増えるにつれ、過給機により生成される過給圧Ｐｃが増えるように制御される。
【００３７】
このように、アクセルペダル開度が飽和アクセルペダル開度ＡＰｓに達した時、スロットル制御から過給圧制御に切り換えられる。
【００３８】
過給機で圧力を上昇させ、スロットル弁で空気量を絞ることにより圧力を下げたとき、理論上は、気体の状態方程式より吸気温度の上昇は無い。しかしながら、過給機の断熱効率が低いので、過給機自体の摩擦等による熱の影響により、吸気温度は、状態方程式で導かれる値以上に上昇するおそれがある。これは、ノッキングを発生させるおそれがある。過給圧制御を第２の領域に限定することにより、過給に起因するノッキングを抑制することができる。
【００３９】
図３は、スロットル開度に対するエンジン出力特性を概略的に示す。参照番号４１〜４４のそれぞれは、エンジン回転数ＮＥ１〜ＮＥ４のそれぞれについてのエンジン出力を示す。示されるエンジン回転数は、ＮＥ１＜ＮＥ２＜ＮＥ３＜ＮＥ４の関係にある。
【００４０】
エンジン回転数ＮＥ１における飽和スロットル開度はＴＨ１である。エンジン回転数ＮＥ１では、スロットル開度が飽和スロットル開度ＴＨ１に達したとき、エンジン出力が飽和点４５に達する。エンジン回転数ＮＥ２における飽和スロットル開度はＴＨ２である。エンジン回転数ＮＥ２では、スロットル開度が飽和スロットル開度ＴＨ２に達した時、エンジン出力が飽和点４６に達する。エンジン回転数ＮＥ３における飽和スロットル開度はＴＨ３である。エンジン回転数ＮＥ３では、スロットル開度が飽和スロットル開度ＴＨ３に達したとき、エンジン出力が飽和点４７に達する。エンジン回転数ＮＥ４における飽和スロットル開度はＴＨ４である。エンジン回転数ＮＥ４では、スロットル開度が飽和スロットル開度ＴＨ４に達したとき、エンジン出力が飽和点４８に達する。
【００４１】
このように、エンジン回転数が低くなるにつれ、飽和スロットル開度が小さくなり、エンジン出力が早期に飽和する。これは、エンジン回転数が低くなるほど、エンジンに空気を引き込む力が弱くなり、スロットル弁を開いてもエンジンに吸入される空気量が小さくなるからである。
【００４２】
図４は、車両が低地に位置している時の、（ａ）吸気管圧特性３５および（ｂ）過給機により生成されるエンジン出力（エンジントルク）特性３６を示す。低地における大気圧は、たとえば１０１．３ｋＰａ（＝約７６０ｍｍＨｇ）である。インターセプト回転数がＮＥ２で示されており、たとえば２０００ｒｐｍである。
【００４３】
エンジン回転数がインターセプト回転数ＮＥ２を超えると、過給機は能力を最大限に発揮することができる状態になる。この状態では、最大過給圧を生成することができ、よって過給機によって生成されるエンジン出力が最大になる。エンジン回転数がインターセプト回転数ＮＥ２に達するまでは、過給機の能力が最大限に発揮されず、よって生成されるエンジン出力は低い。
【００４４】
スロットル制御から過給圧制御に切り換えられた時にエンジン回転数がインターセプト回転数より低いと、生成される過給圧が低いためにエンジン出力が滑らかに上昇しないおそれがある。
【００４５】
本願発明の一実施形態では、エンジン回転数がインターセプト回転数よりも低いかどうかに従って、図２を参照して説明したスロットル特性を変更する。このスロットル特性の変更を、図５を参照して説明する。
【００４６】
図５を参照すると、本願発明の一実施形態に従う、車両が低地に位置している時のスロットル特性が示されている。参照番号５１は、エンジン回転数がインターセプト回転数ＮＥ２である時の基準スロットル特性を示す。インターセプト回転数ＮＥ２における飽和スロットル開度は、図３に示されるようにＴＨ２である。
【００４７】
基準スロットル特性５１によると、エンジン回転数ＮＥ１の飽和スロットル開度ＴＨ１に対応する飽和アクセルペダル開度はＡＰ１である。エンジン回転数ＮＥ１において、アクセルペダル開度をＡＰ１より大きくしても、エンジン出力は増えない。エンジン回転数ＮＥ３の飽和スロットル開度ＴＨ３に対応する飽和アクセルペダル開度はＡＰ３である。エンジン回転数ＮＥ３において、アクセルペダル開度をＡＰ３より大きくしても、エンジン出力は増えない。
【００４８】
アクセルペダル開度の変動に対してエンジン出力が反応しない領域を、不感帯と呼ぶ。エンジン回転数ＮＥ１における不感帯５５は、インターセプト回転数ＮＥ２における不感帯５４よりも大きい。不感帯では、運転者がアクセルペダル開度を変更してもエンジン出力が反応せず、これは運転者に不快感を与える。エンジン回転数が低くなるにつれ、不感帯が増大することがわかる。
【００４９】
本願発明の一実施形態では、エンジン回転数がインターセプト回転数ＮＥ２を下回ったならば、スロットル特性を矢印５７の方向にシフトする。さらに、本願発明の一実施形態では、エンジン回転数がインターセプト回転数に対して低くなるにつれシフト量を大きくする。すなわち、エンジン回転数がインターセプト回転数に対して低くなるにつれ、アクセルペダル開度に対するスロットル開度の変化がより緩やかになるように、スロットル弁を制御する。
【００５０】
エンジン回転数がインターセプト回転数ＮＥ２からＮＥ１に低下すると、スロットル特性が、ライン５１からライン５２にシフトする。スロットル特性５２によると、飽和スロットル開度ＴＨ１に対応するアクセルペダル開度はＡＰ２である。シフトした結果、エンジン回転数ＮＥ１における不感帯が、インターセプト回転数ＮＥ２における不感帯５４と同じ大きさになることがわかる。エンジン回転数の低下に応じてスロットル特性を矢印５７の方向にシフトすることにより、不感帯の増大を抑制することができる。
【００５１】
アクセルペダル開度が飽和アクセルペダル開度に達した時に過給圧制御を開始することにより、結果として、第１の領域（図２参照）における不感帯の発生を防止することができる。第１の領域に不感帯が含まれると、スロットル制御から過給圧制御に切り換えられるとき、アクセルペダル開度の変動に対してエンジン出力が急に反応し始めるおそれがある。これは、運転者に不快感を与えるおそれがある。この実施形態によれば、第１の領域に不感帯が発生することが防止されるので、スロットル制御から過給圧制御に移行するとき、エンジン出力に変動が生じることを防止することができる。
【００５２】
さらに、このシフトにより、エンジン回転数がインターセプト回転数に対して低くなるにつれ、アクセルペダル開度に対するエンジン出力の変化がより緩やかになる。図４を参照して説明したように、エンジン回転数がインターセプト回転数より低いときは、過給圧制御により生成可能なエンジン出力は低い。この実施形態によれば、エンジン回転数がインターセプト回転数に対して低くなるにつれ、スロットル制御によって生成されるエンジン出力が抑制されるので、スロットル制御から過給圧制御に移行するときにエンジン出力を滑らかに上昇させることができる。
【００５３】
スロットル特性のシフトは、飽和スロットル開度に対応する飽和アクセルペダル開度をどこに設定するかによって決まる。たとえば、エンジン回転数がＮＥ１のとき、飽和アクセルペダル開度をＡＰ２に設定することにより、スロットル特性５２が定まる。スロットル特性５２へのシフトは、不感帯の大きさを変化させない。飽和アクセルペダル開度をＡＰ３に設定すれば、スロットル特性は参照番号５３で示されるラインにシフトされる。スロットル特性５３へのシフトは、参照番号５６で示されるように、不感帯の大きさを減少させる。
【００５４】
不感帯の減少は、第１の領域の増加を意味する。第１の領域が増加すると、第２の領域が縮小される。エンジン回転数がインターセプト回転数より低いとき、エンジン回転数が低下するにつれ、過給圧制御により生成可能なエンジン出力が大きく減少する。したがって、上記のスロットル特性５３へのシフトのように、エンジン回転数が低下するにつれて第１の領域を増やし、過給圧制御が実施されるアクセルペダル領域を縮小してもよい。
【００５５】
本願発明の一実施形態では、エンジン回転数がインターセプト回転数ＮＥ１を超えたならば、スロットル特性を、矢印５７とは反対の方向にシフトする。さらに、本願発明の一実施形態では、エンジン回転数がインターセプト回転数に対して高くなるにつれシフト量を大きくする。すなわち、エンジン回転数がインターセプト回転数に対して高くなるにつれ、アクセルペダル開度に対するスロットル開度の変化がより急峻になるように、スロットル弁を制御する。
【００５６】
エンジン回転数がインターセプト回転数ＮＥ２からＮＥ３に上昇すると、スロットル特性が、ライン５１からライン５８にシフトする。シフトした結果、エンジン回転数ＮＥ３における不感帯が、インターセプト回転数ＮＥ２における不感帯５４と同じ大きさになることがわかる。
【００５７】
矢印５７とは反対の方向へのスロットル特性のシフトも、飽和スロットル開度に対応する飽和アクセルペダル開度をどこに設定するかによって決まる。たとえば、エンジン回転数がＮＥ３のとき、飽和アクセルペダル開度をＡＰ２に設定することにより、スロットル特性５８が定まる。スロットル特性５８へのシフトは、不感帯の大きさを変化させない。飽和アクセルペダル開度をＡＰ１に設定すれば、スロットル特性は参照番号５９で示されるラインにより表される。スロットル特性５９へのシフトは、不感帯の大きさを増やす。しかしながら、飽和アクセルペダル開度ＡＰ１において過給圧制御を開始することにより、第１の領域における不感帯の発生を防止することができる。
【００５８】
エンジン回転数が高いにもかかわらず、アクセルペダル開度の増大に対してエンジン出力が俊敏に上昇しない状態は、運転者に不快感を起こさせるおそれがある。この実施形態によれば、エンジン回転数がインターセプト回転数に対して高くなるほど、エンジン出力を早期に上昇させて、過給圧制御を早期に開始することができる。過給圧制御は、不感帯が生じないように実施されるのが好ましく、これについては後述される。
【００５９】
一方、インターセプト回転数は大気圧に応じて変化する。大気圧が低くなるにつれ、インターセプト回転数は高くなる。所与の吸入空気量を達成するためには、大気圧が低くなるにつれ、より高い回転数でコンプレッサを回す必要があるからである。
【００６０】
図６は、車両が高地に位置するときの、（ａ）吸気管圧特性３７および（ｂ）エンジン出力特性３８を示す。高地における大気圧は、たとえば６６．６ｋＰａ（＝約５００ｍｍＨｇ）である。比較のため、車両が低地にあるとき（すなわち、大気圧が高いとき）のエンジン出力特性３６（図４）が示されている。高地におけるインターセプト回転数がＮＥ３で示されており、たとえば２５００ｒｐｍである。さらに、比較のため、車両が低地に位置するときのインターセプト回転数ＮＥ２が示されている。
【００６１】
エンジン出力特性３８とエンジン出力特性３６を比較して明らかなように、エンジン回転数がインターセプト回転数より低いとき、大気圧が低くなるにつれ、所与のエンジン回転数におけるエンジン出力が減少する。
【００６２】
図７を参照すると、本願発明の一実施形態に従う、車両が高地に位置している時のスロットル特性が示されている。基準スロットル特性７１は、エンジン回転数がインターセプト回転数ＮＥ３である時のスロットル特性である。図３に示されるように、インターセプト回転数ＮＥ３における飽和スロットル開度はＴＨ３である。
【００６３】
図５を参照して説明したのと同様の方法で、エンジン回転数がインターセプト回転数を下回ると、スロットル特性は矢印７７の方向に向けてシフトする。エンジン回転数がインターセプト回転数に対して低くなるにつれ、シフト量が大きくされる。
【００６４】
エンジン回転数がインターセプト回転数を超えると、スロットル特性は矢印７７とは反対の方向にシフトされる。エンジン回転数がインターセプト回転数に対して高くなるにつれ、シフト量が大きくされる。
【００６５】
図５と比較して明らかなように、基準スロットル特性の傾きは、低地の場合と高地の場合とで同様である。しかし、基準スロットル特性に関連づけられたエンジン回転数が異なる点に注意されたい。所与のエンジン回転数における、低地におけるスロットル特性と高地におけるスロットル特性とを比較すると、高地におけるスロットル特性の傾きの方が、低地のものよりも緩やかである。たとえば、エンジン回転数が２０００ｒｐｍである時、図５で示される低地の場合にはスロットル特性５１で表されるのに対し、図７で示される高地の場合には、たとえばスロットル特性７３で表される。
【００６６】
大気圧が低くなるほど、過給圧制御が開始される時の過給機により生成可能なエンジン出力が低下する。この発明の実施形態によれば、大気圧が低いほど、スロットル制御によって生成されるエンジン出力が抑制されるので、スロットル制御から過給圧制御に移行するときにエンジン出力を滑らかに変化させることができる。
【００６７】
図５と同様に、スロットル特性のシフトは、飽和スロットル開度に対応する飽和アクセルペダル開度をどこに設定するかによって決まる。たとえば、エンジン回転数がインターセプト回転数ＮＥ３を下回ったとき、飽和アクセルペダル開度をＡＰ３に設定することにより、スロットル特性７２が定まる。スロットル特性７２の不感帯は、基準スロットル特性７１の不感帯７４と同じ大きさを持つ。飽和アクセルペダル開度をＡＰ４に設定すれば、スロットル特性は、参照番号７３で示されるラインにシフトされる。スロットル特性７３へのシフトは、参照番号７６で示されるように、不感帯の大きさを減少させる。
【００６８】
エンジン回転数がインターセプト回転数より高いＮＥ４のとき、飽和アクセルペダル開度をＡＰ３に設定することにより、スロットル特性７８が定まる。スロットル特性７８の不感帯は、基準スロットル特性７１の不感帯７４と同じ大きさを持つ。飽和アクセルペダル開度をＡＰ２に設定すれば、スロットル特性は参照番号７９で示されるラインにシフトされる。スロットル特性７９へのシフトは、参照番号７５で示されるように、不感帯の大きさを増やす。しかしながら、飽和アクセルペダル開度ＡＰ２において過給圧制御を開始することにより、第１の領域における不感帯の発生を防止ることができる。第２の領域では、不感帯が生じないように過給圧制御が実施されるのが好ましい。
【００６９】
図８は、本願発明の一実施形態に従う、スロットル／過給圧制御の機能ブロック図を示す。
【００７０】
セレクタ１１０は、アクセルペダル開度センサ２７（図１）により検出されたアクセルペダル開度ＡＰに基づいて、スロットル制御または過給圧制御のいずれかを選択する。
【００７１】
スロットル制御部１１１は、アクセルペダル開度センサ２７（図１）により検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよびエンジン回転数センサ２６（図１）により検出されたエンジン回転数ＮＥに基づいてマップを参照し、目標スロットル開度ＴＨ＿ｃｍｄを算出する。
【００７２】
このマップの一例を、図９に示す。高い大気圧（この例では、１０１．３ｋＰａ（＝約７６０ｍｍＨｇ））用のマップ（ａ）と、低い大気圧（この例では、６６．６ｋＰａ（＝約５００ｍｍＨｇ））用のマップ（ｂ）とが用意されている。高い大気圧におけるインターセプト回転数は２０００ｒｐｍであり、低い大気圧におけるインターセプト回転数は２５００ｒｐｍと仮定する。
【００７３】
マップ（ａ）のスロットル特性８１、８２、８３および８４は、それぞれ、エンジン回転数が１０００、１５００、２０００および２５００ｒｐｍにおけるスロットル特性を示す。マップ（ｂ）のスロットル特性８５、８６、８７および８８は、それぞれ、エンジン回転数が１５００、２０００、２５００および３０００ｒｐｍにおけるスロットル特性を示す。
【００７４】
飽和スロットル開度が、黒丸で示されている。前述したように、エンジン回転数が低くなるほど、飽和スロットル開度は小さくなる。マップ（ａ）において、スロットル特性８１、８２、８３および８４における飽和スロットル開度に対応する飽和アクセルペダル開度が、ＡＰｓｈ１、ＡＰｓｈ２、ＡＰＳｈ３およびＡＰＳｈ４でそれぞれ表されている。マップ（ｂ）において、スロットル特性８５、８６、８７および８８における飽和スロットル開度に対応する飽和アクセルペダル開度が、ＡＰｓｌ２、ＡＰｓｌ３、ＡＰｓｌ４およびＡＰｓｌ５でそれぞれ表されている。
【００７５】
たとえばエンジン回転数が２０００ｒｐｍである時のスロットル特性８３および８６を比較すると、飽和スロットル開度は同じである。しかしながら、インターセプト回転数の違いによりスロットル特性８３および８６の傾きが異なり、飽和アクセルペダル開度は、それぞれ、ＡＰｓｈ３およびＡＰｓｌ３である。
【００７６】
好ましくは、マップ（ａ）および（ｂ）に示されるように、エンジン回転数がインターセプト回転数より高い時のスロットル特性についてのシフト量は、エンジン回転数がインターセプト回転数より低い時よりも小さくされる。たとえば、マップ（ａ）では、エンジン回転数が２５００ｒｐｍの時のスロットル特性８４への基準スロットル特性８３からのシフト量は、エンジン回転数が１５００ｒｐｍの時のスロットル特性８２への基準スロットル特性８３からのシフト量より小さい。
【００７７】
この理由を簡単に説明すると、エンジン回転数がインターセプト回転数より低い時は、エンジン回転数が低くなるほど、過給能力が低下し、かつ飽和スロットル開度も小さくなる。この２つのファクターによるエンジン出力の低下を考慮して、スロットル特性のシフト量は大きめに設定されるのが好ましい。それに対し、エンジン回転数がインターセプト回転数より高い時は、過給能力を最大に発揮することができる状態にあるので、考慮すべきファクターは飽和スロットル開度のみである。過給能力の不足によるエンジン出力の低下を考慮する必要がないので、エンジン回転数がインターセプト回転数よりも低い時に比べ、スロットル特性のシフト量を小さくすることができる。
【００７８】
このマップでは、エンジン回転数が低くなるにつれ第１の領域が大きくなるように、飽和アクセルペダル開度が設定されている。この設定により、エンジン回転数が低くなるにつれ、不感帯が減少する。しかしながら、前述したように、エンジン回転数が低くなるにつれ、第１の領域の大きさを変えないようにしてもよい。
【００７９】
図８に戻ると、スロットル制御部１１１は、高い大気圧用マップ（ａ）を参照して、検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよび検出されたエンジン回転数ＮＥに対応するスロットル開度を求める。たとえば、エンジン回転数ＮＥが１５００ｒｐｍの場合、スロットル開度ＴＨｈが算出される。スロットル制御部１１１は、同様に、低い大気圧用マップ（ｂ）を参照して、検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに対応するスロットル開度を求める。エンジン回転数ＮＥが１５００ｒｐｍの場合、スロットル開度ＴＨｌが算出される。算出されたＴＨｈおよびＴＨｌに対して補間計算を行い、大気圧センサ２８（図１）によって検出された大気圧ＰＡに対応する目標スロットル開度ＴＨ＿ｃｍｄを算出する。
【００８０】
スロットル制御部１１１は、スロットル弁の開度ＴＨが目標スロットル開度ＴＨ＿ｃｍｄに収束するよう、スロットル弁７（図１）を制御する。
【００８１】
過給圧制御部１１２は、検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに基づいてマップを参照し、目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄを算出する。このマップの一例を、図１０に示す。図９の高い大気圧（この例では、１０１．３ｋＰａ（＝約７６０ｍｍＨｇ））用のマップ（ａ）は、図１０のマップ（ａ）と共に用いられる。図９の低い大気圧（この例では、６６．６ｋＰａ（＝約５００ｍｍＨｇ））用のマップ（ｂ）は、図１０のマップ（ｂ）と共に用いられる。
【００８２】
参照番号９１、９２、９３および９４は、図９のマップ（ａ）と同様に、エンジン回転数が１０００、１５００、２０００および２５００ｒｐｍにおける過給圧特性を示す。参照番号９５、９６、９７および９８は、図９のマップ（ｂ）と同様に、エンジン回転数が１５００、２０００、２５００および３０００ｒｐｍにおける過給圧特性を示す。それぞれの過給圧特性において、過給圧制御は、アクセルペダル開度が飽和アクセルペダル（ＡＰｓｈ１〜ＡＰｓｌ５）に達した時に開始される。
【００８３】
図１０の（ａ）のライン９４および図１０の（ｂ）のライン９８に示されるように、エンジン回転数がインターセプト回転数より高いとき、目標過給圧が、インターセプト回転数の時の最大目標過給圧に収束する点に注意されたい。エンジン回転数がインターセプト回転数に達すると、最大の過給圧を生成することができる。ライン９４および９８を、ライン９３のような他の過給圧特性と同様の傾きにすると、点線１００に示されるように、アクセルペダル開度が１００％に達する前に目標過給圧が最大過給圧に達してしまう。これは、参照番号１０１に示されるような不感帯を生じさせる。これを回避するため、エンジン回転数がインターセプト回転数に対して高くなるにつれ、アクセルペダル開度に対する過給圧の変化がより緩やかになるように、過給圧を制御する。
【００８４】
過給圧制御部１１２は、高い大気圧用のマップ（ａ）を参照して、検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに対応する目標過給圧を求める。たとえば、エンジン回転数ＮＥが１５００ｒｐｍの場合、過給圧Ｐｃｈが算出される。過給圧制御部１１２は、同様に、低い大気圧用のマップ（ｂ）を参照して、検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに対応する目標過給圧を求める。たとえばエンジン回転数ＮＥが１５００ｒｐｍの場合、過給圧Ｐｃｌが算出される。算出されたＰｃｈおよびＰｃｌに対して補間計算を行い、大気圧センサ２８（図１）によって検出された大気圧ＰＡに対応する目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄを算出する。
【００８５】
過給圧制御部１１２は、過給圧Ｐｃが目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄに収束するように、電動ウエストゲートバルブ２１（図１）を制御する。
【００８６】
図１１は、本願発明の一実施形態に従うスロットル制御および過給圧制御のフローチャートを示す。
【００８７】
ステップＳ１において、検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよび検出されたエンジン回転数ＮＥに基づいて、図９の（ａ）に示されるような高い大気圧用のマップを参照し、スロットル開度ＴＨｈを求める。
【００８８】
ステップＳ２において、検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよび検出されたエンジン回転数ＮＥに基づいて、図９の（ｂ）に示されるような低い大気圧用のマップを参照し、スロットル開度ＴＨｌを求める。
【００８９】
ステップＳ３において、スロットル開度ＴＨｈおよびＴＨｌに基づいて補間計算を行い、検出された大気圧ＰＡに基づく目標スロットル開度ＴＨ＿ｃｍｄを算出する。当然ながら、検出された大気圧用のマップが用意されていれば、該マップのみを参照して、目標スロットル開度ＴＨ＿ｃｍｄを求めることができる。
【００９０】
ステップＳ４において、検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよび検出されたエンジン回転数ＮＥに基づいて、図１０の（ａ）に示されるような高い大気圧用のマップを参照し、過給圧Ｐｃｈを求める。
【００９１】
ステップＳ５において、検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよび検出されたエンジン回転数ＮＥに基づいて、図１０の（ｂ）に示されるような低い大気圧用のマップを参照し、過給圧Ｐｃｌを求める。
【００９２】
ステップＳ６において、過給圧ＰｃｈおよびＰｃｌに基づいて、検出された大気圧ＰＡに基づく目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄを計算する。当然ながら、検出された大気圧用のマップが用意されていれば、該マップのみを参照して、目標過給圧を求めることができる。
【００９３】
ステップＳ７において、検出されたスロットル開度ＴＨと、ステップＳ３で算出された目標スロットル開度ＴＨ＿ｃｍｄとを比較する。ＴＨ＞ＴＨ＿ｃｍｄならば、スロットル弁を閉じる方向に制御して、スロットル弁の開度を目標スロットル開度に収束させる（Ｓ８）。ＴＨ＜ＴＨ＿ｃｍｄならば、スロットル弁を開く方向に制御して、スロットル弁の開度を目標スロットル開度に収束させる（Ｓ９）。ＴＨ＝ＴＨ＿ｃｍｄならば、スロットル弁を、現在の開度に維持する。
【００９４】
ステップＳ１０において、過給圧センサ１３（図１）によって検出された過給圧Ｐｃと、目標過給圧Ｐｃ＿ｃｍｄとを比較する。Ｐｃ＞Ｐｃ＿ｃｍｄならば、ウエストゲートバルブを開く方向に制御して、過給圧を目標過給圧に収束させる（Ｓ１１）。Ｐｃ＜Ｐｃ＿ｃｍｄならば、ウエストゲートバルブを閉じる方向に制御して、過給圧を目標過給圧に収束させる（Ｓ１２）。Ｐｃ＝Ｐｃ＿ｃｍｄならば、ウエストゲートバルブを、現在の開弁量に維持する。
【００９５】
図１１のフローチャートでは、図９に示されるスロットル制御用のマップと図１０に示される過給圧制御用のマップの両方を参照している。代替的に、図８に示されるようなセレクタの機能を実現するステップを設け、検出されたアクセルペダル開度に基づいて、スロットル制御用マップまたは過給圧制御用のマップのいずれかを参照するようにしてもよい。
【００９６】
図１１のフローチャートのステップＳ１０では、過給圧センサにより検出された過給圧と目標過給圧を比較している。代替的に、過給圧制御が実施される時、スロットル弁が全開にされているならば、吸気管圧力センサにより検出された吸気管圧力と目標過給圧を比較するようにしてもよい。
【００９７】
上記の実施形態では、過給を行うためにターボ過給機を用いている。代替的に、他の過給機を用いてもよい。たとえば、エンジンの駆動力によってコンプレッサを回転させるスーパーチャージャを用いることができる。また、異なる方式の過給機を組み合わせてもよい。飽和アクセルペダル開度は、使用する過給機の性能を考慮して設定してもよく、またはアクセルペダル開度に対する過給特性を考慮して設定してもよい。
【００９８】
本明細書におけるインターセプト回転数という用語が、本願発明をターボ過給機に限定する意味で用いているのではない点に注意されたい。すなわち、本明細書では、過給圧特性がエンジン回転数に応じて変化する場合、過給圧が立ち上がって最大値に達することのできるエンジン回転数を表す用語として、インターセプト回転数を用いている。したがって、たとえばスーパーチャージャを用いる場合には、スーパーチャージャが生成する過給圧が最大に達することのできるエンジン回転数が、インターセプト回転数となる。
【００９９】
過給圧を目標過給圧に収束させる制御は、他の任意の適切な手法により実現してもよい。また、電動ウエストゲートバルブの代わりに、機械的なウエストゲートバルブを用いてもよい。機械的なウエストゲートバルブは、排気ガスの圧力が所定値に達したときに開き、排気ガスを逃がす。過給圧の制御は、たとえば、コンプレッサの駆動をモータでアシストすることにより、過給圧を制御することができる。
【０１００】
本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】この発明の一実施形態に従う、内燃機関、過給機および制御装置を概略的に示す図。
【図２】この発明の一実施形態に従う、スロットル制御および過給圧制御の切り換えを示す図。
【図３】スロットル開度に対するエンジン出力特性を示す図。
【図４】車両が低地に位置しているときの、エンジン回転数に従って変化する吸気管圧力およびエンジン出力を示す図。
【図５】この発明の一実施形態に従う、車両が低地に位置している時のスロットル特性を示す図。
【図６】車両が高地に位置しているときの、エンジン回転数に従って変化する吸気管圧力およびエンジン出力を示す図。
【図７】この発明の一実施形態に従う、車両が高地に位置している時のスロットル特性を示す図。
【図８】この発明の一実施形態に従う、スロットル制御および過給圧制御の機能ブロック図。
【図９】この発明の一実施形態に従う、（ａ）高い大気圧用のスロットル特性を規定するマップ、および（ｂ）低い大気圧用のスロットル特性を規定するマップ。
【図１０】この発明の一実施形態に従う、（ａ）高い大気圧用の過給圧特性を規定するマップ、および（ｂ）低い大気圧用の過給圧特性を規定するマップ。
【図１１】この発明の一実施形態に従う、スロットル制御および過給圧制御のフローチャート。
【符号の説明】
【０１０２】
１  ＥＣＵ
２  エンジン
７  スロットル弁
９  ターボ過給機
２７  アクセルペダル開度センサ
２８  大気圧センサ
【図１】
2005076498.tif 000003
【図２】
2005076498.tif 000004
【図３】
2005076498.tif 000005
【図４】
2005076498.tif 000006
【図５】
2005076498.tif 000007
【図６】
2005076498.tif 000008
【図７】
2005076498.tif 000009
【図８】
2005076498.tif 000010
【図９】
2005076498.tif 000011
【図１０】
2005076498.tif 000012
【図１１】
2005076498.tif 000013