(57)【要約】【課題】  電動機の作動に伴い増大した吸気圧と排気圧の差圧を考慮して、内燃機関を最適に制御する。【解決手段】  ＶＶＴ機構により吸気弁の作動時期を制御することで、電動機作動時（電動機ON時）のバルブオーバーラップ期間Ｂを、非過給時のバルブオーバーラップ期間Ａよりも長く、かつ、電動機非作動時（電動機OFF時）のバルブオーバーラップ期間Ｃよりも短く制御する。さらに、電動機の出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して、バルブオーバーラップ期間Ｂを短く制御する。【選択図】      図２
2007023837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの回転部と、該回転部を駆動可能な電動機とを有する過給機と、
吸気弁又は排気弁の作動時期を変更することでバルブオーバーラップ期間を制御するバルブオーバーラップ制御手段とを備え、
前記バルブオーバーラップ制御手段は、前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、前記バルブオーバーラップ期間を短くすることを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置において、
前記バルブオーバーラップ制御手段は、前記電動機の出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して前記バルブオーバーラップ期間を短くすることを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置において、
排気ガスの一部を前記吸気通路に環流させる外部ＥＧＲ通路と、
前記外部ＥＧＲ通路を開閉する外部ＥＧＲ弁と、
前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、前記外部ＥＧＲ弁の開度を大きくする外部ＥＧＲ弁開度制御手段とを更に備えたことを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
【請求項４】
電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの回転部と、該回転部を駆動可能な電動機とを有する過給機と、
前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、点火時期を進角させる点火時期制御手段とを備えたことを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置において、
前記点火時期制御手段は、前記電動機の出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して前記点火時期を進角させることを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過渡時にバルブオーバーラップ期間を拡大することで、吸気通路から排気通路への空気の吹き抜け量を増加させる過給機付き内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この内燃機関によれば、排気ガス中の未燃ＨＣを再燃焼させることで、排気エネルギを増大させることができ、過渡性能を向上させることができる。
【０００３】
また、電動機付き過給機を有する内燃機関が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この内燃機関によれば、低回転域でのターボラグを解消することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４５１０４号公報
【特許文献２】特開２００３−３２８８６１号公報
【特許文献３】特開２００３−２６９２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記電動機を作動させた場合には、電動機を作動させずに過給を行っている場合に比して、吸気圧に対する排気圧が相対的に低くなる。すなわち、電動機を作動させることにより、吸気圧と排気圧との差圧が非常に大きくなる。このような場合に、過渡性能を向上させるため、上記のようにバルブオーバーラップ期間を拡大すると、吸気通路から排気通路への空気及び燃料の吹き抜け量が大幅に増大してしまう。その結果、燃費の悪化や、エミッションの悪化を招来する可能性があった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電動機の作動に伴い増大した吸気圧と排気圧の差圧を考慮して、内燃機関を最適に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの回転部と、該回転部を駆動可能な電動機とを有する過給機と、
吸気弁又は排気弁の作動時期を変更することでバルブオーバーラップ期間を制御するバルブオーバーラップ制御手段とを備え、
前記バルブオーバーラップ制御手段は、前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、前記バルブオーバーラップ期間を短くすることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記バルブオーバーラップ制御手段は、前記電動機の出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して前記バルブオーバーラップ期間を短くすることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、排気ガスの一部を前記吸気通路に環流させる外部ＥＧＲ通路と、
前記外部ＥＧＲ通路を開閉する外部ＥＧＲ弁と、
前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、前記外部ＥＧＲ弁の開度を大きくする外部ＥＧＲ弁開度制御手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの回転部と、該回転部を駆動可能な電動機とを有する過給機と、
前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、点火時期を進角させる点火時期制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記点火時期制御手段は、前記電動機の出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して前記点火時期を進角させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、電動機が作動している場合に、電動機が作動せず過給を行う場合に比して、バルブオーバーラップ期間を短くされる。これにより、バルブオーバーラップ期間における吸気通路から排気通路への燃料及び空気の過度の吹き抜けを抑制することができる。従って、電動機が作動している場合に、十分な過渡性能を得ることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、電動機の出力に応じて最適なバルブオーバーラップ期間に制御することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、電動機が作動している場合に、電動機が作動せず過給を行う場合に比して、外部ＥＧＲ弁の開度が大きくされる。これにより、電動機が作動している場合に、十分な外部ＥＧＲ量を得ることができ、十分なＮＯｘ低減効果を得ることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、電動機が作動している場合には、吸気圧と排気圧の差圧が十分大きいため、良好なノッキング特性を得ることができる。よって、電動機が作動している場合には、電動機が作動せず過給を行う場合に比して、点火時期を進角せしめることができ、十分な出力トルクを得ることができる。
【００１６】
第５の発明によれば、電動機の出力に応じて最適な出力トルクに制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１８】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す図である。本実施の形態１のシステムは、電動機付き過給機（モータアシストターボチャージャ）を有する内燃機関である。
本実施の形態１の内燃機関１は、シリンダブロック２を備えている。図示しないが、シリンダブロック２には、例えば、４つの気筒４が直列に設けられている。図１には、１つの気筒４のみを示している。
【００１９】
各気筒４の内部にはピストン６が設けられている。ピストン６は、クランク機構を介してクランクシャフト８と接続されている。クランクシャフト８の近傍には、クランク角センサ１０が設けられている。クランク角センサ１０は、クランクシャフト８の回転角度（以下「クランク角」という。）を検出するように構成されている。
【００２０】
また、シリンダブロック２には水温センサ１２が設けられている。水温センサ１２は、内燃機関１を循環する冷却水温を検出するように構成されている。
【００２１】
シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド１４が組み付けられている。ピストン６上面からシリンダヘッド１４までの空間は燃焼室１６を形成している。シリンダヘッド１４には、燃焼室１６内の混合気に点火する点火プラグ１８が設けられている。
【００２２】
シリンダヘッド１４は、燃焼室１６と連通する吸気ポート２０を備えている。吸気ポート２０と燃焼室１６との接続部には吸気弁２２が設けられている。吸気弁２２は、可変バルブタイミング機構（以下「ＶＶＴ機構」という。）２３に接続されている。ＶＶＴ機構２３は、吸気弁２２の作動時期を変更することができる。
【００２３】
吸気ポート２０の近傍には、該近傍に燃料を噴射するインジェクタ２４が設けられている。吸気ポート２０には、吸気通路２６が接続されている。吸気通路２６には、吸気圧センサ２８が設けられている。吸気圧センサ２８は、後述するコンプレッサ４２ａによって過給された空気の圧力（以下「吸気圧」という。）を測定するように構成されている。吸気圧センサ２８の上流にはサージタンク３０が設けられている。
【００２４】
サージタンク３０の上流にはスロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２は、スロットルモータ３４により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ３２は、アクセル開度センサ３６により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ３２の近傍には、スロットル開度センサ３８が設けられている。スロットル開度センサ３８は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。
【００２５】
スロットルバルブ３２の上流には、インタークーラ４０が設けられている。インタークーラ４０は、過給空気を冷却するように構成されている。
【００２６】
インタークーラ４０の上流には、電動機付きターボチャージャ（以下「ＭＡＴ」という。）４２のコンプレッサ４２ａが設けられている。コンプレッサ４２ａの回転部４２ｅとしてのインペラは、連結軸４２ｃを介してタービン４２ｂと連結されている。タービン４２ｂは、後述する排気通路５４に設けられている。このタービン４２ｂが排気エネルギにより回転駆動されることによって、インペラ４２ｅが回転駆動される。
コンプレッサ４２ａとタービン４２ｂの間には、電動機４２ｄである交流モータが設けられている。電動機４２ｄは、モータコントローラ４３に接続されている。モータコントローラ４３は、電動機４２ｄに電力を供給するように構成されている。電動機４２ｄの駆動軸は、上記連結軸４２ｃを兼ねている。よって、インペラ４２ｅは、電動機４２ｄにより強制的に回転駆動可能に構成されている。
【００２７】
コンプレッサ４２ａの上流にはエアフロメータ４６が設けられている。エアフロメータ４６は、吸入空気量GAを検出するように構成されている。エアフロメータ４６の上流にはエアクリーナ４７が設けられている。エアクリーナ４７の上流は、大気に開放されている。
【００２８】
コンプレッサ４２ａとエアフロメータ４６との間には、吸気バイパス通路４４の一端が接続されている。吸気バイパス通路４４の他端は、コンプレッサ４２ａとインタークーラ４０の間に接続されている。吸気バイパス通路４４には、吸気バイパス弁４５が設けられている。この吸気バイパス弁４５が開弁されると、ＭＡＴ４２により過給された空気の一部が吸気バイパス通路４４を通ってコンプレッサ４２ａの吸気側に戻される。これにより、コンプレッサ４２ａの圧力を低減することができる。
【００２９】
また、シリンダヘッド１４は、燃焼室１６と連通する排気ポート４８を備えている。排気ポート４８と燃焼室１６との接続部には排気弁５０が設けられている。排気弁５０は、ＶＶＴ機構５１に接続されている。ＶＶＴ機構５１は、排気弁５０の作動時期を変更可能に構成されている。排気ポート４８には排気通路５２が接続されている。排気通路５２には、空燃比センサ５４が設けられている。空燃比センサ５４は排気空燃比を検出するように構成されている。空燃比センサ５４の下流には、ＭＡＴ４２のタービン４２ｂが設けられている。タービン４２ｂは、排気通路５２を流通する排気ガスのエネルギによって回転駆動されるように構成されている。タービン４２ｂの下流には、排気ガスを浄化するための触媒５６が設けられている。
【００３０】
また、排気通路５２には外部ＥＧＲ通路５７の一端が接続されている。外部ＥＧＲ通路５７の他端は、サージタンク３０に接続されている。外部ＥＧＲ通路５７には、外部ＥＧＲ弁５８が設けられている。この外部ＥＧＲ弁５８が開弁されると、排気ガスの一部が外部ＥＧＲ通路５７を通って吸気通路２６に戻される。排気ガスは空気に比べて酸素量が少ないため、ＮＯｘの生成量を低減することができる。
【００３１】
本実施の形態１のシステムは、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。
ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ１０、冷却水温センサ１２、吸気圧センサ２８、アクセル開度センサ３６、スロットル開度センサ３８、エアフロメータ４６、空燃比センサ５４等が接続されている。
また、ＥＣＵ６０の出力側には、インジェクタ１８、ＶＶＴ機構２３，５１、インジェクタ２４、スロットルモータ３４、モータコントローラ４３、吸気バイパス弁４５、外部ＥＧＲ弁５８等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、クランク角センサ５２の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。
ＥＣＵ６０は、所望の吸気圧となるように、電動機４２ｄへの供給電圧を算出する。さらに、ＥＣＵ６０は、モータコントローラ４３に対し、算出した電力を電動機４２ｄに供給するように指示する。
ＥＣＵ６０は、後述するように、所望のオーバーラップ期間となるように、ＶＶＴ機構２３を駆動制御する。
【００３２】
［実施の形態１の特徴］
上記システムは、排気エネルギによって（つまり、タービン４２ｂの駆動によって）コンプレッサ４２ａのインペラ４２ｅを回転させることで、過給を行うことができる。更に、この排気エネルギによる過給だけでなく、電動機４２ｄを作動させてインペラ４２ｅを強制的に回転させることで、過給を行うことができる。これにより、排気エネルギが小さい低回転域におけるターボラグを解消することができる。
【００３３】
ところで、電動機４２ｄを作動させて過給を行うと、電動機４２ｄを作動させずに排気エネルギのみで過給を行った場合に比べて、排気圧に対する吸気圧が非常に高くなる。すなわち、電動機４２ｄを作動させた場合には、吸気圧と排気圧との差圧が大きくなる。
この差圧が大きい場合に、バルブオーバーラップ期間を拡大すると、吸気通路２６から排気通路５２への燃料及び空気の吹き流れ量が大幅に増大してしまう。その結果、十分な過渡性能を得ることができず、逆に燃費やエミッションが悪化してしまう可能性があった。
【００３４】
そこで、本実施の形態１においては、電動機４２ｄを作動させて過給する場合のバルブオーバーラップ期間を、過給しない場合よりも長く、かつ、電動機４２ｄを作動させずに過給する場合よりも短くする。
図２は、本実施の形態１において、吸気弁２２及び排気弁５０の作動特性、並びにバルブオーバーラップ期間を示す図である。図２において、電動機４２ｄを作動させて過給を行っている場合（以下「電動機ON時」とする。）の吸気弁２２の作動特性を直線で示している。また、電動機４２ｄを作動させずに排気エネルギのみで過給を行っている場合（以下「電動機OFF時」とする。）の吸気弁２２の作動特性を一点鎖線で示している。さらに、過給を行っていない場合（以下「非過給時」とする。）の吸気弁２２の作動特性を波線で示している。なお、排気弁５０の作動特性は、電動機ON時、電動機OFF時及び非過給時の何れにおいても同じである。
【００３５】
図２に示すように、電動機ON時には、非過給時に比して、吸気弁２２の開弁時期を進角側とする。このため、電動機ON時のバルブオーバーラップ期間Ｂは、非過給時のバルブオーバーラップ期間Ａよりも長くなる。よって、吸気通路２６から排気通路５２への燃料及び空気の吹き流れを確保することができる。これにより、未燃ＨＣを最燃焼させることができ、排気エネルギを増加させることができる。
さらに、電動機ON時には、電動機OFF時に比して、吸気弁２２の開弁時期を遅角側とする。このため、電動機ON時のバルブオーバーラップ期間Ｂは、電動機OFF時のバルブオーバーラップ期間Ｃよりも短くなる。よって、吸気通路２６から排気通路５２への燃料及び空気の過度の吹き流れを抑制することができる。
【００３６】
従って、本実施の形態１によれば、電動機ON時のバルブオーバーラップ期間Ｂが、非過給時のバルブオーバーラップ期間Ａよりも長く、かつ、電動機OFF時のバルブオーバーラップ期間Ｃよりも短くされる。これにより、電動機４２ｄを作動させた場合であっても、吸気通路２６から排気通路５２への燃料及び空気の過度の吹き流れを抑制することができる。よって、電動機４２ｄを作動させて過給を行う場合でも、吸気通路２６から排気通路５２への燃料及び空気の最適な吹き流れ量を得ることができ、十分な過渡性能を得ることができる。
【００３７】
また、電動機４２ｄの出力(%)が大きいほど、すなわち、モータコントローラ４３から電動機４２ｄへの供給電力が大きいほど、排気圧に対して相対的に吸気圧がより高くなる。よって、電動機４２ｄの出力が大きいほど、吸気圧と排気圧の差圧が大きくなる。上述したように、差圧が大きいほど、吸気通路２６から排気通路５２に燃料及び空気の過度の吹き流れが起こってしまう。
そこで、本実施の形態１においては、電動機４２ｄの出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して、吸気弁２２の作動時期の遅角量を少なくする。すなわち、電動機４２ｄの出力が大きいほど、バルブオーバーラップ期間Ｂを短くする。これにより、電動機４２ｄの作動に伴う吸気圧と排気圧の差圧の増大を考慮して、吸気弁２２の最適な作動時期が算出され、最適なバルブオーバーラップ期間Ｂが算出される。
【００３８】
［実施の形態１における具体的処理］
図３は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図３に示すフローによれば、先ず、機関回転数NE(rpm)、吸気圧PIM(kPa)、及び、電動機４２ｄへの供給電力値を取得する（ステップ１００）。
【００３９】
次に、吸気圧PIMが所定値よりも大きいか否かを判別する（ステップ１０２）。このステップ１０２では、過給機４２により過給が行われているか否かが判別される。ステップ１０２で吸気圧PIMが所定値以下であると判別された場合、例えば、車両運転者によるアクセルの踏み込みがなく、スロットル開度TAが全閉である場合等には、本ルーチンを終了する。この場合、ＥＣＵ６０は、本ルーチンとは別のルーチンにおいて、機関回転数NEと吸気圧PIMに基づいて、非過給時の吸気弁２２の作動時期が算出される。算出された非過給時の吸気弁２２の作動時期は、図２に示すように、電動機ON時の作動時期よりも遅角側である。よって、非過給時のバルブオーバーラップ期間Ａは、電動機ON時のバルブオーバーラップ期間Ｂよりも短い。
【００４０】
上記ステップ１０２で吸気圧PIMが所定値よりも大きいと判別された場合には、つまり、過給機４２により過給が行われている場合には、電動機４２ｄが作動中であるか否かを判別する（ステップ１０４）。このステップ１０４で電動機４２ｄが作動中であると判別された場合には、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、電動機作動時の吸気弁２２の作動時期を算出する（ステップ１０６）。すなわち、電動機作動時の吸気系ＶＶＴ２３の進角目標値が算出される。
該マップにおいて、吸気弁２２の作動時期は、上記ステップ１００で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力値に応じて設定されている。該マップによれば、後述する電動機非作動時の作動時期よりも遅角側の（つまり、進角量が少ない）作動時期が算出される。これは、電動機作動時は、電動機非作動時に比して吸気圧と排気圧の差圧が大きく、バルブオーバーラップ期間を長くすると、吸気通路２６から排気通路５２への燃料及び空気の吹き流れ量が増大してしまうためである。
また、該マップによれば、電動機４２ｄへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、より遅角側の作動時期が算出される。このため、供給電力値が大きい場合には、小さい場合に比してバルブオーバーラップ期間が短くされる。
【００４１】
一方、上記ステップ１０４で電動機４２ｄが作動していないと判別された場合、つまり、排気エネルギのみで過給が行われている場合には、ステップ１０８の処理が実行される。ステップ１０８では、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、電動機非作動時の吸気弁２２の作動時期が算出される。すなわち、電動機非作動時の吸気系ＶＶＴ２３の進角目標値が算出される。このステップ１０８で参照される電動機非作動時用のマップは、上記ステップ１０６で参照される電動機作動時用のマップとは異なるマップである。
該電動機非作動時用のマップにおいて、吸気弁の作動時期は、上記ステップ１００で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力に応じて設定されている。該マップによれば、上記電動機作動時の作動時期よりも進角側の（つまり、進角量が多い）作動時期が算出される。これは、電動機非作動時は、電動機作動時に比して吸気圧と排気圧の差圧が小さく、バルブオーバーラップ期間を長くしても、吸気通路２６から排気通路５２への燃料及び空気の過度の吹き流れは起こらないためである。
また、該マップによれば、上記電動機作動時用のマップと同様に、電動機４２ｄへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、遅角側の作動時期が算出される。このため、供給電力値が大きい場合には、小さい場合に比してバルブオーバーラップ期間が短くされる。
【００４２】
その後、上記ステップ１０６又は１０８で算出された作動時期となるように、吸気系ＶＶＴ２３が駆動される。これにより、所望のオーバーラップ期間に設定される。
次回以降、本ルーチンが起動されると、電動機４２ｄの作動若しくは非作動に応じて、吸気弁２２の作動時期が算出される。
【００４３】
以上説明したように、図３に示すルーチンによれば、電動機４２ｄが作動している場合と、電動機４２ｄが非作動であり、かつ、排気エネルギのみによる過給が行われている場合とで、異なるマップを参照して吸気弁２２の作動時期が算出される。これにより、電動機作動時のバルブオーバーラップ期間が、非過給時のバルブオーバーラップ期間よりも長くされ、かつ、電動機非作動で排気エネルギのみによる過給時のバルブオーバーラップ期間よりも短くされる。さらに、電動機４２ｄへの供給電力値が大きい場合には、小さい場合に比して、より遅角側の作動時期が算出され、バルブオーバーラップ期間がより短くされる。従って、電動機４２ｄの作動に伴う差圧の増大に応じて、バルブオーバーラップ期間を最適に制御することができる。
【００４４】
ところで、本実施の形態１では、吸気弁２２の作動時期の進角量をＶＶＴ２３により制御することで、バルブオーバーラップ期間を制御するシステムについて説明したが、これに限らず、排気弁５０の作動時期の遅角量（以下「遅角量」という。）をＶＶＴ５１により制御することで、バルブオーバーラップ期間を制御するようにしてもよい。この場合、電動機作動時の排気弁作動時期の遅角量を、非過給時の遅角量よりも大きくし、かつ、電動機非作動で排気エネルギのみによる過給時の遅角量よりも小さくすることで、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、ＶＶＴ２３により吸気弁２２の作動時期を変更するシステムではなく、電磁駆動弁機構により作動時期を変更するシステムを用いることができる。この場合も、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４５】
また、既述した特許文献１では、バルブオーバーラップを拡大することで、過渡性能を向上させることとしているが、３気筒過給エンジン（直列３気筒、Ｖ型６気筒）以外のエンジン（直列４気筒、Ｖ型８気筒、直列６気筒等）には適用することができない。これらのエンジンでは、排気干渉（他の気筒からの排気脈動の回り込み）により、バルブオーバーラップ時に吸気圧よりも排気圧の方が高くなってしまい、吹き抜けを実現することができない。吹き抜けを実現するためには、排気系の特殊な改良を必要とし、コストが著しく増大してしまう。
一方、本発明は、バルブオーバーラップ時において吸気圧の方が排気圧よりも十分に高くなっているため、全てのエンジンに適用することができる。
【００４６】
尚、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０６の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「バルブオーバーラップ制御手段」が実現されている。
【００４７】
実施の形態２．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４８】
［実施の形態２の特徴］
図１に示すシステムは、外部ＥＧＲ弁５８を開弁操作することで、排気ガスの一部を外部ＥＧＲ通路５７を介して吸気通路２６に環流させることができる。これにより、内燃機関から排出されるＮＯｘ量を低減することができる。
【００４９】
ところで、電動機作動時には、電動機非作動時に比して、吸気圧に対する相対的な排気圧がより低くなる。すなわち、電動機作動時には、電動機非作動時に比して、吸気圧と排気圧の差圧が大きくなる。よって、吸気圧が同じである場合には、電動機作動時の方が電動機非作動時よりも、外部ＥＧＲ量が少なくなってしまう。このため、十分なＮＯｘ低減効果が得られない可能性がある。
【００５０】
そこで、本実施の形態２においては、電動機４２ｄを作動させて過給する場合の外部ＥＧＲ弁５８の開度を、電動機４２ｄを作動させずに過給する場合よりも大きくする。すなわち、電動機４２ｄの作動により相対的な排気圧の低下を考慮して、電動機作動時の外部ＥＧＲ弁５８の開度を、電動機非作動時の開度よりも大きくする。これにより、電動機作動時であっても十分な外部ＥＧＲ量を確保することができ、十分なＮＯｘ低減効果を得ることができる。
【００５１】
［実施の形態２における具体的処理］
図４は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図４に示すルーチンは、上記実施の形態１のステップ１０６の後にステップ１１０が加えられ、さらにステップ１０８の後にステップ１１２が加えられている。
【００５２】
つまり、本ルーチンによれば、ステップ１０６で電動機作動時の吸気弁作動時期が算出された後、ステップ１１０の処理が実行される。ステップ１１０では、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、電動機作動時の外部ＥＧＲ弁５８の開度が算出される。該マップにおいて、外部ＥＧＲ弁５８の開度は、上記ステップ１００で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力値に応じて設定されている。該マップによれば、後述する電動機非作動時の外部ＥＧＲ弁５８の開度よりも大きい開度が算出される。これは、電動機作動時は、吸気圧に対する相対的な排気圧の低下が大きく、電動機非作動時よりも外部ＥＧＲ量が少なくなるためである。
また、該マップによれば、電動機４２ｄへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、外部ＥＧＲ弁５８の開度が大きくされる。電動機４２ｄの出力が大きいほど、排気圧が大きく低下するため、外部ＥＧＲ量がより少なくなるためである。
【００５３】
一方、ステップ１０８で電動機非作動時の吸気弁作動時期が算出された後、ステップ１１２の処理が実行される。ステップ１１２では、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、電動機非作動時（つまり、排気エネルギのみで過給が行われている場合）の外部ＥＧＲ弁５８の開度が算出される。このステップ１１２で参照される電動機非作動時用のマップは、上記ステップ１１０で参照される電動機作動時用のマップとは異なるマップである。
該電動機非作動時用のマップにおいて、外部ＥＧＲ弁５８の開度は、上記ステップ１００で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力に応じて設定されている。該マップによれば、上記電動機作動時の外部ＥＧＲ弁５８の開度よりも小さい開度が算出される。これは、電動機非作動時は、電動機作動時に比して相対的な排気圧の低下が小さいためである。
また、該マップによれば、上記電動機作動時用のマップと同様に、電動機４２ｄへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、外部ＥＧＲ弁５８の開度が大きくされる。このため、電動機４２ｄの出力が大きい場合には、該出力が小さい場合に比して開度が小さく算出される。
【００５４】
その後、上記ステップ１１０又は１１２で算出された開度となるように、外部ＥＧＲ弁５８が開弁操作される。
次回以降、本ルーチンが起動されると、電動機４２ｄの作動若しくは非作動に応じて、外部ＥＧＲ弁５８の開度が算出される。
【００５５】
以上説明したように、図４に示すルーチンによれば、電動機４２ｄが作動している場合と作動していない場合とで異なるマップを参照して外部ＥＧＲ弁５８の開度が算出される。従って、電動機４２ｄの作動に伴う差圧の増大に応じて、外部ＥＧＲ弁５８の開度を最適に制御することができ、十分な外部ＥＧＲ量を得ることができる。
【００５６】
尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１０の処理を実行することにより第３の発明における「外部ＥＧＲ弁開度制御手段」が実現されている。
【００５７】
実施の形態３．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５８】
［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態１で説明したように、電動機４２ｄを作動させて過給を行うと、電動機４２ｄを作動させずに排気エネルギのみで過給を行った場合に比べて、吸気圧と排気圧の差圧が大きくなる。この差圧が大きくなると、燃焼室１６内の既燃ガスは効率良く排気通路５２に排出されるため、燃焼室１６内の既燃ガスの残留量が低減する。その結果、良好なノッキング特性が得られる。
本実施の形態３では、電動機作動時の点火時期を、電動機非作動時に比してより進角させる。上述のように、電動機作動時には、既燃ガスの筒内残留量が少ないため、点火時期を大きく進角させることができる。これにより、ノッキングを発生させることなく、十分な出力トルクを得ることができる。
【００５９】
［実施の形態３における具体的処理］
図５は、本実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
先ず、上記実施の形態１と同様にして、ステップ１０４の判別処理まで実行する。
上記ステップ１０４で電動機４２ｄが作動中であると判別された場合には、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、電動機作動時の点火時期を算出する（ステップ１１４）。
該マップにおいて、点火プラグ１８の点火時期は、上記ステップ１００で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力値に応じて設定されている。該マップによれば、後述する電動機非作動時の点火時期よりも遅角側の点火時期が算出される。つまり、同じ運転条件（機関回転数NEおよび吸気圧PIM）であり、かつ、過給されている場合には、電動機作動時の点火時期の方が電動機非作動時よりの点火時期よりも進角側となる。これは、電動機作動時は、電動機非作動時に比して吸気圧と排気圧の差圧が大きく、既燃ガスの筒内残留量が少ないため、ノッキングを発生させることなく進角量を多くすることができるためである。
また、該マップによれば、電動機４２ｄへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、より進角側の点火時期が算出される。これは、電動機４２ｄへの供給電力値が大きい場合、つまり、電動機４２ｄの出力が大きい場合には、小さい場合に比して吸気圧と排気圧の差圧がより大きいため、ノッキングに対するマージンが大きいためである。
【００６０】
一方、上記ステップ１０４で電動機４２ｄが作動していないと判別された場合、つまり、排気エネルギのみで過給が行われている場合には、ステップ１１６の処理が実行される。ステップ１１６では、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、電動機非作動時の点火時期が算出される。このステップ１１６で参照される電動機非作動時用のマップは、上記ステップ１１４で参照される電動機作動時用のマップとは異なるマップである。
該マップにおいて、点火プラグ１８の点火時期は、上記ステップ１００で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力値に応じて設定されている。該マップによれば、上記電動機作動時の点火時期よりも遅角側の点火時期が算出される。また、該マップによれば、上記電動機作動時用のマップと同様に、電動機４２ｄへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、より進角側の点火時期が算出される。
【００６１】
その後、上記ステップ１１４又は１１６で算出された点火時期で、点火プラグ１８により点火が行われる。
次回以降、本ルーチンが起動されると、電動機４２ｄの作動若しくは非作動に応じて、点火プラグ１８による点火時期が算出される。
【００６２】
以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、電動機４２ｄが作動している場合と作動していない場合とで、異なるマップを参照して点火プラグ１８の点火時期が算出される。これにより、同じ運転状態では、電動機作動時の点火時期が、電動機非作動時の点火時期よりも進角側の点火時期とされる。さらに、電動機４２ｄへの供給電力値が大きい場合には、小さい場合に比して、より進角側の点火時期とされる。従って、電動機４２の作動に伴う差圧の増大に応じて、点火時期を最適に制御することできる。よって、電動機作動時には、ノッキングを発生させることなく、十分な出力を得ることができる。
【００６３】
本実施の形態３は、上記実施の形態１と組み合わせて実行することができる。すなわち、図３に示すルーチンのステップ１０６の後でステップ１１４を実行し、ステップ１０８の後でステップ１１６を実行することができる。
【００６４】
尚、本実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１０の処理を実行することにより第４及び第５の発明における「点火時期制御手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１において、吸気弁及び排気弁の作動特性並びにバルブオーバーラップ量を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１    内燃機関
２    シリンダブロック
４    気筒
６    ピストン
８    クランクシャフト
１０  クランク角センサ
１２  水温センサ
１４  シリンダヘッド
１６  燃焼室
１８  点火プラグ
２０  吸気ポート
２２  吸気弁
２３  ＶＶＴ機構
２４  インジェクタ
２６  吸気通路
２８  吸気圧センサ
３０  サージタンク
３２  スロットルバルブ
３４  スロットルモータ
３６  アクセル開度センサ
３８  スロットル開度センサ
４０  インタークーラ
４２  ＭＡＴ
４２ａ  コンプレッサ
４２ｂ  タービン
４２ｃ  連結軸
４２ｄ  電動機
４２ｅ  回転部
４３  モータコントローラ
４４  吸気バイパス通路
４５  吸気バイパス弁
４６  エアフロメータ
４７  エアクリーナ
４８  排気ポート
５０  排気弁
５１  ＶＶＴ機構
５２  排気通路
５４  空燃比センサ
５６  触媒
５７  外部ＥＧＲ通路
５８  外部ＥＧＲ弁
６０  ＥＣＵ
【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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