(57)【要約】【課題】  本発明は、エアバイパスバルブ及びウェストゲートバルブが併設された過給器の制御技術において、ドライバビリティの低下を抑制しつつ燃費の向上を図ることを課題とする。【解決手段】  本発明は、エアバイパスバルブ及びウェストゲートバルブが併設された遠心過給器（ターボチャージャ）の制御装置において、過給が不要な運転領域ではエアバイパスバルブ及びウェストゲートバルブを強制的に開弁させて燃費の向上を図るとともに、そのような状態から過給圧を上昇させる場合にはエアバイパスバルブとウェストゲートバルブを非同期に閉弁させることにより機関トルクの急激な上昇を抑制するようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路において遠心過給器のタービン上流とタービン下流を連通させる排気側バイパス通路と、
前記排気側バイパス通路に設けられたウェストゲートバルブと、
前記内燃機関の吸気通路において前記遠心過給器のコンプレッサ下流とコンプレッサ上流を連通する吸気側バイパス通路と、
前記吸気側バイパス通路に設けられたエアバイパスバルブと、
前記内燃機関の運転状態が所定の運転領域にある時に前記ウェストゲートバルブ及び前記エアバイパスバルブを強制的に開弁させ、前記内燃機関の運転状態が前記運転領域から逸脱した時に前記ウェストゲートバルブ及び前記エアバイパスバルブを非同期に閉弁させる制御手段と、
を備えることを特徴とする過給器の制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記内燃機関の吸入空気量を調整する調整手段を更に備え、
前記制御手段は、前記ウェストゲートバルブ及び前記エアバイパスバルブを非同期に閉弁させる過程において、前記調整手段を吸入空気量の減少側へ動作させることを特徴とする過給器の制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記調整手段は、前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁であり、
前記制御手段は、前記ウェストゲートバルブ及び前記エアバイパスバルブの開度が小さくなるほど前記スロットル弁の開度を小さくすることを特徴とする過給器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に取り付けられた遠心過給器（ターボチャージャ）の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心過給器（ターボチャージャ）を備えた内燃機関では、吸気系にエアバイパスバルブを配置するとともに排気系にウェストゲートバルブを配置する構成が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平８−６１０７３号公報
【特許文献２】特開平９−５３４５７号公報
【特許文献３】特開平３−２０２６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エアバイパスバルブとウェストゲートバルブを備えた内燃機関では、高い過給圧を必要としない運転領域においてエアバイパスバルブ及びウェストゲートバルブを開弁させることにより燃費の改善を図ることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、上記したような状態から過給圧を上昇させる必要が生じた時に、エアバイパスバルブとウェストゲートバルブが不用意に閉弁されると、トルクショックが発生してドライバビリティが低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エアバイパスバルブ及びウェストゲートバルブが併設された過給器の制御技術において、ドライバビリティの低下を抑制しつつ燃費の向上を図れる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、エアバイパスバルブ及びウェストゲートバルブが併設された遠心過給器（ターボチャージャ）の制御装置において、過給が不要な運転領域ではエアバイパスバルブ及びウェストゲートバルブを強制的に開弁させて燃費の向上を図るとともに、そのような状態から過給圧を上昇させる場合にはエアバイパスバルブとウェストゲートバルブを非同期に閉弁させることにより機関トルクの急激な上昇を抑制するようにした。
【０００７】
詳細には、本発明に係る過給器の制御装置は、内燃機関の排気通路において遠心過給器のタービン上流とタービン下流を連通させる排気側バイパス通路と、前記排気側バイパス通路に設けられたウェストゲートバルブと、前記内燃機関の吸気通路において前記遠心過給器のコンプレッサ下流とコンプレッサ上流を連通する吸気側バイパス通路と、前記吸気側バイパス通路に設けられたエアバイパスバルブと、前記内燃機関の運転状態が所定の運転領域にある時に前記ウェストゲートバルブ及び前記エアバイパスバルブを強制的に開弁させ、前記内燃機関の運転状態が前記運転領域から逸脱した時に前記ウェストゲートバルブ及び前記エアバイパスバルブを非同期に閉弁させる制御手段と、を備えるようにした。
【０００８】
ウェストゲートバルブとエアバイパスバルブが強制的に開弁させられると、遠心過給器（ターボチャージャ）の仕事量が減少するため、遠心過給器（ターボチャージャ）の仕事に使われる燃焼エネルギが減少する。このため、高い過給圧を要としない所定の運転領域ではウェストゲートバルブとエアバイパスバルブを強制的に開弁させることにより、内燃
機関の燃費を向上させることが可能となる。
【０００９】
ところで、内燃機関の運転状態が高い過給圧を要しない運転領域から高い過給圧を要する運転領域へ移行する時（すなわち、内燃機関の運転状態が所定運転領域から逸脱した時）に、ウェストゲートバルブとエアバイパスバルブが不用意に閉弁させられると、過給圧が急激に上昇する可能性がある。過給圧が急激に上昇すると、それに伴って内燃機関の発生トルクも急激に上昇するため、トルク変動が誘発される。特に、ウェストゲートバルブとエアバイパスバルブが同時に閉弁させられると、トルク変動が大きくなってドライバビリティの低下を招く可能性がある。
【００１０】
これに対し、本発明では、内燃機関の運転状態が高い過給圧を要しない所定運転領域から逸脱した時に、制御手段がウェストゲートバルブとエアバイパスバルブを非同期に閉弁させるようにした。ウェストゲートバルブとエアバイパスバルブが非同期に閉弁、言い換えれば、ウェストゲートバルブとエアバイパスバルブが相互に異なるタイミングで閉弁させられると、過給圧の急激な上昇が抑制される。その結果、過大なトルク変動が発生し難くなるため、ドライバビリティの低下が抑制される。
【００１１】
尚、本発明において、所定の運転領域としては、中負荷運転領域を例示することができる。高負荷運転領域では内燃機関の要求トルクが高くなるため、過給圧を高く保つ必要がある。一方、低負荷運転領域では高い過給圧を必要としないが、低負荷運転状態から加速運転状態へ移行した時の応答性を高く保つためにはタービン回転数を可能な限り高く保っておく必要がある。依って、本発明に係る所定の運転領域は中負荷運転領域が好ましいと言える。
【００１２】
また、本発明に係る内燃機関が吸入空気量を調整する調整手段を更に備えている場合には、制御手段は、ウェストゲートバルブ及びエアバイパスバルブを非同期に閉弁させる過程において、調整手段を吸入空気量の減少側へ動作させるようにしてもよい。
【００１３】
ウェストゲートバルブ及びエアバイパスバルブの閉弁動作中は、ウェストゲートバルブ及びエアバイパスバルブの開度が小さくなるにつれて過給圧が上昇することになるが、調整手段が吸入空気量の減少側へ動作すると、内燃機関の吸入空気量（気筒内に充填される吸入空気量）の急激な増加が抑えられるため、トルクの増加を一層抑制し易くなる。
【００１４】
上記した調整手段としては、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁を例示することができる。この場合、制御手段は、ウェストゲートバルブ及びエアバイパスバルブの開度が小さくなるほどスロットル弁の開度を小さくするようにすることにより、内燃機関の吸入空気量が急激に増加することを抑制することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エアバイパスバルブ及びウェストゲートバルブが併設された過給器の制御技術において、ドライバビリティの低下を抑制しつつ燃費の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の具体的な実施形態について図１〜図７に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１において、内燃機関１は、複数の気筒２を有する直列多気筒のエンジンである。
【００１７】
内燃機関１には、排気通路３と吸気通路４が接続されている。排気通路３の途中には、遠心過給器（ターボチャージャ）５のタービンハウジング５０が配置されている。排気通
路３においてタービンハウジング５０より上流の部位と下流の部位は、排気側バイパス通路３０によって連通している。排気側バイパス通路３０の途中には、ウェストゲートバルブ３１が配置されている。
【００１８】
次に、吸気通路４の途中には、遠心過給器（ターボチャージャ）５のコンプレッサハウジング５１が配置されている。吸気通路４においてコンプレッサハウジング５１より上流の部位と下流の部位は、吸気側バイパス通路４０によって連通している。吸気側バイパス通路４０の途中には、エアバイパスバルブ４１が配置されている。
【００１９】
吸気通路４においてコンプレッサハウジング５１より下流には、インタークーラ６が配置されている。インタークーラ６より下流の吸気通路４には、スロットル弁７が配置されている。スロットル弁７より下流の吸気通路４には、吸気圧センサ１１が取り付けられている。
【００２０】
また、内燃機関１には、ＥＣＵ８が併設されている。ＥＣＵ８は、クランクポジションセンサ９、アクセルポジションセンサ１０、吸気圧センサ１１等の各種センサの出力信号に基づいて、スロットル弁７、ウェストゲートバルブ３１、エアバイパスバルブ４１を制御する。
【００２１】
以下、ウェストゲートバルブ３１及びエアバイパスバルブ４１の制御方法について図２のフローチャートに沿って説明する。図２は、ウェストゲートバルブ３１及びエアバイパスバルブ４１を制御するための過給制御ルーチンを示すフローチャートである。この過給制御ルーチンは、ＥＣＵ８が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【００２２】
過給制御ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ１０１においてクランクポジションセンサ９の出力信号に基づいて算出された機関回転数Ｎｅとアクセルポジションセンサ１０の出力信号（アクセル開度）Ａｃｃｐを読み込む。
【００２３】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０１で読み込まれた機関回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃｐが非過給領域にあるか否かを判別する。非過給領域は、高い過給圧を要しない運転領域である。
【００２４】
高い過給圧を要しない運転領域としては、低中負荷・低中回転運転領域を例示することができる。但し、低負荷・低回転運転領域では、来たるべき加速運転に備えてタービン回転数を可能な限り高くしておくことが好ましい。依って、本実施例では、図３に示されるように、低回転・低負荷運転領域と高回転・高負荷運転領域を過給が必要な領域（過給領域）として定めるとともに、中回転・中負荷運転領域を過給が不要な領域（非過給領域）として定めるようにした。
【００２５】
ここで図２に戻り、前記Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ８は、内燃機関１が定常運転状態にあるか否かを判別する。このＳ１０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０４へ進む。
【００２６】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ８は、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１とエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１を強制的に全開させる。ウェストゲートバルブ３１及びエアバイパスバルブ４１が全開になると、遠心過給器（ターボチャージャ）５の仕事量が減少するため、該遠心過給器（ターボチャージャ）５の仕事に使われる燃焼エネルギが減少する。その結果、内燃機関の燃費が向上するようになる。
【００２７】
また、前記したＳ１０２又はＳ１０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ
１０５へ進む。Ｓ１０５では、ＥＣＵ８は、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１及びエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１が全開制御中であるか否かを判別する。
【００２８】
前記Ｓ１０５で肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０６へ進み、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１及びエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１を非同期に閉弁させるとともに、スロットル弁７の開度を減少させる。
【００２９】
具体的には、ＥＣＵ８は、図４に示すように、内燃機関１の運転状態が非過給領域から過給領域へ移行すると（図４中の<１>）、先ずエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１の全閉制御信号（図４の（ａ）に示す実線）を出力するとともに、スロットル開度（図４中の（ｃ））を連続的に減少させるべくスロットル弁７の制御（以下、スロットル開度減少制御と称する）を開始する。
【００３０】
図４中<１>の時期から所定時間ｔ１が経過すると（図４中の<２>）、ＥＣＵ８は、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１の全閉制御信号（図４の（ｂ）に示す実線）を出力する。
【００３１】
前記した所定時間ｔ１は、エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１の実際の開度（図４の（ａ）に示す点線）が全開から全閉となるまでに要する時間に相当し、予め実験的に求められている時間である。
【００３２】
ＥＣＵ８は、図４中の<２>の時期から所定時間ｔ２が経過した時（図４中の<３>）に、スロットル開度減少制御を終了する。前記した所定時間ｔ２は、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１の実際の開度（図４中（ｂ）に示す点線）が全開から全閉になるまでに要する時間に相当し、予め実験的に求められている。
【００３３】
以上述べたように、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１及びエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１が非同期に閉弁させられるとともにスロットル弁７の開度がウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１及びエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１の動作に同期して連続的に減少させられると、図４中の（ｄ）に示すように過給圧が徐々に上昇するようになる。その結果、内燃機関１のトルクが急激に増大しなくなるため、ドライバビリティの低下が抑制される。
【００３４】
尚、エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１の開度を減少させる期間（<１>〜<２>の期間）では、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１が全開状態にあるため、エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１の開度変化に対して過給圧が大幅に変化し難い。これに対し、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１の開度を減少させる期間（<２>〜<３>の期間）では、エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１が全閉状態にあるため、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１の開度変化に対して過給圧が大幅に変化し易い。
【００３５】
従って、図４中の<２>〜<３>までの期間におけるスロットル開度の減少度合い（単位時間当たりの閉弁量）が図４中の<１>〜<２>までの期間におけるスロットル開度の減少度合いより大きくされれば、トルク変動の発生を一層抑制し易くなる。
【００３６】
尚、図４に示す例ではエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１が全閉とされた後にウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１が全閉にされる例について述べたが、図５に示すように、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１が全閉とされた後にエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１が全閉とされても、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
ここで図２に戻り、ＥＣＵ８は、Ｓ１０５において否定判定された場合は、Ｓ１０７へ
進む。Ｓ１０７では、ＥＣＵ８は、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１及びエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１を通常通りに制御する。すなわち、ＥＣＵ８は、過給圧が所定の上限値を超えないようにウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１を制御するとともに、吸気圧のサージを抑制すべくエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１を制御する。
【００３８】
以上述べたようにＥＣＵ８が過給制御ルーチンを実行することにより、内燃機関１のドライバビリティを低下させることなく内燃機関１の燃費を向上させることが可能となる。
【００３９】
尚、本実施例では、非過給領域から過給領域へ移行する際にウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１とエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１を非同期に閉弁させる例について述べたが、図６、図７に示すように、過給領域から非過給領域へ移行する際もウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１とエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１を非同期に開弁させるようにしてもよい。
【００４０】
この場合、ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）３１及びエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）４１が全開に制御される際の過給圧の急激な低下を抑制することが可能になるとともに、内燃機関１のトルクが急激に低下することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】過給制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】過給制御の実行領域と非実行領域を示す図である。
【図４】過給制御の第１の実行方法を示すタイムチャートである。
【図５】過給制御の第２の実行方法を示すタイムチャートである。
【図６】過給制御の第３の実行方法を示すタイムチャートである。
【図７】過給制御の第４の実行方法を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・排気通路
４・・・・・吸気通路
５・・・・・遠心過給器（ターボチャージャ）
７・・・・・スロットル弁
８・・・・・ＥＣＵ
１１・・・・吸気圧センサ
３０・・・・排気側バイパス通路
３１・・・・ウェストゲートバルブ
４０・・・・吸気側バイパス通路
４１・・・・エアバイパスバルブ
５０・・・・タービンハウジング
５１・・・・コンプレッサハウジング
【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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【図６】
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【図７】
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