(57)【要約】【課題】減速後再加速までの時間が長くてもターボラグを改善できるような内燃機関の過給圧制御装置を提案する。【解決手段】本発明の過給圧制御装置は、ターボチャージャのタービン介装部位よりも上流の排気通路へ二次空気を供給するための電動ポンプを利用する。該過給圧制御装置は、アクセルＯＦＦがあった時に（Ｓ１）、エンジン回転速度や過給圧によりターボチャージャが過給動作中であると確認されると（Ｓ２，Ｓ３）、電動ポンプを動作させて排気通路へ二次空気を供給し（Ｓ４）、タービン回転速度の低下を抑制する。【選択図】図２
2007092676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャのタービン介装部位よりも上流の排気通路に二次空気を供給するための電動ポンプと、
スロットル弁開度が閉弁状態へ遷移した時に前記電動ポンプを動作させ、前記排気通路へ二次空気供給を行う制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の過給圧制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記スロットル弁開度が閉弁状態へ遷移した時に、前記ターボチャージャの動作状態を確認して前記電動ポンプを動作させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の過給圧制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記スロットル弁開度が閉弁状態へ遷移した時に、エンジン回転速度に基づいて前記ターボチャージャの動作状態を確認することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の過給圧制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記スロットル弁開度が閉弁状態へ遷移した時に、過給圧に基づいて前記ターボチャージャの動作状態を確認することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の過給圧制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記スロットル弁開度が閉弁状態へ遷移した時に、エンジン回転速度と過給圧とに基づいて前記ターボチャージャの動作状態を確認することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の過給圧制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記スロットル弁開度が閉弁状態へ遷移した後、該スロットル弁開度が開弁状態へ遷移するか又は所定の時間が経過すると、前記電動ポンプを停止させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の過給圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャ（過給機）を備えた内燃機関に関し、特に、ターボチャージャのターボラグ（過給の遅れ）を改善するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャを装備した車両においては、スポーツ走行で減速と加速を繰り返すような場合における減速後再加速時のターボラグが、恒常的に改善項目として存在している。これは、減速に伴ってターボチャージャのコンプレッサの回転速度が低下することに起因して生じる現象である。
このターボラグを改善するために、特許文献１に開示されているような装置が提案されている。当該装置は、減速時に発生する吸気通路の高圧空気を、二次空気供給通路を利用してターボチャージャのタービン上流側の排気通路へ供給することにより、タービンの回転速度低下をできるだけ防ぎ、コンプレッサの回転速度をできるだけ維持するように工夫したものである（段落０００９等参照）。
【特許文献１】特開平８−１５８８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されたターボラグの改善装置では、減速時に吸気通路に残る高圧空気をタービンの回転速度維持に利用しているが、この減速時に吸気通路に残る高圧空気は、瞬時（０．５秒内程度）に大気開放される（たとえば特許文献１の段落０００２〜０００８参照）。したがって、当該高圧空気を利用するターボラグの改善は、その高圧空気が残存している間、つまり減速後０．５秒ほどの内に再加速が生じる場合にしか機能しない。
【０００４】
本発明はこの点に着目し、減速後再加速までの時間がより長くてもターボラグを改善できる内燃機関の過給圧制御装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る内燃機関の過給圧制御装置は、ターボチャージャのタービン介装部位よりも上流の排気通路へ二次空気を供給するための電動ポンプと、スロットル弁開度が閉弁状態へ遷移した時に電動ポンプを動作させ、排気通路へ二次空気供給を行う制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の過給圧制御装置によれば、電動ポンプによりタービン上流へ二次空気を供給することにより、ターボチャージャのタービン回転速度低下を抑制するようにしたので、電動ポンプを動作させて二次空気を供給し続けている間は、タービン回転速度の低下を抑制し続けることが可能である。したがって、減速後再加速までの時間が数秒と長い時間であってもターボラグを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に、本発明の過給圧制御装置を備えたエンジンの実施形態について、要部概略を示している。
多気筒型のエンジン１の吸気系では、エアクリーナ２から取り入れられた空気が、吸気管３及びエアフロメータ４を経て、吸気管５へ送られる。吸気管５にターボチャージャ２０のコンプレッサ２１が介装されており、これに送り込まれ圧縮された高圧空気が、インタークーラ６で冷却された後、吸気管７からスロットルチャンバ８へ送られる。スロットルチャンバ８のスロットル弁９にて、アクセル開度に応じ吸入空気量が制御され、吸気マニホールド１０を経てエンジン１の各気筒内へ新気が送り込まれる。
【０００８】
一方の排気系では、各気筒から排出された排気は、排気マニホールド１１を経て排気管１２へ送られる。排気管１２にターボチャージャ２０のタービン２２が介装されており、排気の流入によりタービン２２が回転することで、同軸のコンプレッサ２１が動作する。タービン２２を回転させた排気は、排気浄化用の触媒１３へ送り出される。また、タービン２２の上流側の排気管１２から、タービン２２を通さずに迂回させて排気を送り出すためのバイパス１４が形成されており、該バイパス１４の開閉が、バイパス制御弁１５により制御されている。バイパス制御弁１５は、コンプレッサ２１の下流側の吸気管７における過給圧に基づいて、バイパス１４の開閉を制御する。すなわち、ターボチャージャ２０による過給圧が過剰となる時にはバイパス１４を開通させ、排気を迂回させるようになっている。
【０００９】
このエンジン１には、始動直後の暖機運転等における排気を浄化してエミッション改善を図る装置として、排気通路へ二次空気を供給することにより未燃成分を燃焼させて浄化する二次空気供給装置３０が備えられている。二次空気供給装置３０は、電動ポンプ３１を使用して、たとえばエアフロメータ４より上流側の吸気管３から取り出した二次空気を、タービン２２の介装部位よりも上流の排気通路であるエンジン１の排気ポートへ送り込む構成となっている。具体的に、二次空気供給装置３０は、電動ポンプ３１と、電動ポンプ３１から排気ポートへ送られる二次空気の通路３２に介装された電磁制御弁３３と、電動ポンプ３１の動作用電源３４と、を含んで構成されている。
【００１０】
本実施形態の過給圧制御装置は、当該二次空気供給装置３０の電動ポンプ３１を流用して構成されており、既存装備から構成可能となっている。すなわち、過給圧制御装置は、エンジン１のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４０を制御手段として、スロットル開度信号Ｔ１に基づきスロットル弁開度の閉弁状態遷移が感知されると、電動ポンプ３１を動作させ且つ電磁制御弁３３を開とし、排気ポートを通し排気管１２へ二次空気を供給する構成を持つ。
【００１１】
このように、電動ポンプ３１を利用してタービン２２よりも上流側排気通路の排気管１２へ二次空気を供給することにより、ターボチャージャ２０のタービン回転速度低下を抑制することができ、電動ポンプ３１を動作させて二次空気を供給し続けている間は、タービン２２の回転速度低下を抑制し続けることが可能である。したがって、減速後再加速までの時間が数秒と長い時間であってもターボラグを改善することができる。
【００１２】
過給圧制御装置の制御手段であるＥＣＵ４０で実行される制御フローの具体例を、図２に示して説明する。
ルーチンが開始されるとＥＣＵ４０は、ステップＳ１で、スロットル開度信号Ｔ１に基づいて、スロットル弁開度の閉弁状態遷移、すなわちアクセルＯＦＦを監視する。これによりアクセルＯＦＦが検出されるとＥＣＵ４０は、電動ポンプ３１を動作させる前に、ターボチャージャ２０の動作状態を確認する。
【００１３】
このターボチャージャ２０の動作状態確認のためにＥＣＵ４０は、まず、ステップＳ２へ進んで、エンジン１のクランク角センサにより検出されるエンジン回転速度が、所定のしきい値以上であるかどうか確認する。たとえば、エンジン回転速度がアイドル運転の範囲にあるときにはターボチャージャ２０は過給動作していないと判断できるので、このような条件を判別して過給動作を判断できるような適切なしきい値が設定される。
【００１４】
エンジン回転速度がしきい値以上であれば次のステップＳ３へ進み、ＥＣＵ４０は、スロットル弁開度が閉弁状態へ遷移した時、つまりアクセルＯＦＦ時点の過給圧を確認する。この過給圧は、吸気管７に設けられた圧力計から得られる圧力信号Ｐ１に基づいて判断する。吸気管７は、インタークーラ６よりも下流側の吸気通路である。
圧力信号Ｐ１に基づく過給圧が所定のしきい値以上かどうかを確認することで、アクセルＯＦＦの時点において、それまでにターボチャージャ２０が過給動作していたか否かが判断される。そのしきい値は、当該エンジン１の過給性能等に応じて、大気圧等に適宜設定すれば良い。過給圧の確認はこの他にも、エアフロメータ４から得られる吸入空気量Ａ／Ｆと圧力信号Ｐ１とを比較することによって判断する手法等も可能である。
【００１５】
なお、この過給圧確認のステップＳ３と上記のエンジン回転速度確認のステップＳ２とは、順序が逆であっても良い。
ステップＳ３で過給圧がしきい値以上であれば、つまり、ターボチャージャ２０が過給動作していると判断できると、ステップＳ４でＥＣＵ４０は、電動ポンプ３１及び電磁制御弁３３に電源３４から電源供給し、電動ポンプ３１を動作させると共に電磁制御弁３３を開にする。すなわち、二次空気供給装置３０を動作させて電動ポンプ３１により、二次空気を排気ポートから排気管１２へ供給する。
【００１６】
二次空気を加えられた排気は吸気管１２を通ってタービン２２を回転させる。二次空気が加えられていることにより、タービン２２の回転速度の低下が抑制され、したがってコンプレッサ２１の回転速度も維持される。しかも、電動ポンプ３１により二次空気供給を実行しているので、当該電動ポンプ３１を動作させている間、タービン２２の回転速度低下が抑制され続ける。
【００１７】
ステップＳ４で電動ポンプ３１を動作させ且つ電磁制御弁３３を開にした後、ＥＣＵ４０はステップＳ５ヘ進み、スロットル開度信号Ｔ１に基づいて、スロットル弁開度が開弁状態へ遷移するかどうか、つまりアクセルＯＮになるかどうかを監視する。そして、アクセルＯＮにならないうちはステップＳ６で、所定の時間が経過するかどうかを監視している。この監視時間は、たとえば数秒ないし数十秒の間で適宜設定され、先のアクセルＯＦＦが減速や停止するためのものであることを判断できるような値である。
【００１８】
ステップＳ５でアクセルＯＮがあるか、又はステップＳ６で所定時間が経過した場合は、ステップＳ７へ進んでＥＣＵ４０は、電動ポンプ３１を停止させ且つ電磁制御弁３３を閉にすることにより、二次空気供給をストップさせる。この後、ステップＳ１へ戻ってアクセルＯＦＦを監視する。
ステップＳ５でアクセルＯＮに復帰した場合、つまり、減速後再加速があった場合、過給圧制御装置によりタービン２２の回転速度低下が抑制され、コンプレッサ２１の回転速度が維持されているので、速やかに過給圧が回復し、ターボラグを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の過給圧制御装置を備えたエンジンの概略図。
【図２】本発明の過給圧制御装置の制御フローを示したフローチャート。
【符号の説明】
【００２０】
２０  ターボチャージャ
２１  コンプレッサ
２２  タービン
３０  二次空気供給装置
３１  電動ポンプ
３２  二次空気供給通路
３３  電磁制御弁
３４  電源
４０  制御手段（ＥＣＵ）
【図１】
2007092676.tif 000003
【図２】
2007092676.tif 000004