(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に拘わりなく排気背圧を上昇させることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】電動モータ６ｃによって駆動可能なターボ過給機６を備えた内燃機関１に適用される制御装置において、ＥＣＵ３０は、内燃機関１の暖機が必要な場合など所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、ターボ過給機６のタービン６ｂよりも下流側の排気通路４の排気流量が減少するように、電動モータ６ｃで回生を行ったり、タービンロータを停止状態に保持したり、タービンロータが過給時と逆方向に回転するように電動モータ６ｃの動作を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータによって駆動可能なターボ過給機を備えた内燃機関に適用される制御装置において、
所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路の排気流量が減少するように前記電動モータの動作を制御する動作制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記電動モータを発電機として機能させて前記内燃機関の排気エネルギを利用して発電を行う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】
前記ターボ過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続するバイパス通路と、前記バイパス通路を全閉する第１位置と前記バイパス通路を全開する第２位置とに切り替え可能な吸気バイパス弁と、をさらに備え、
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記吸気バイパス弁を前記第２位置に切り替えるとともに、前記ターボ過給機が停止状態に保持されるように又は前記ターボ過給機が過給時とは逆方向に回転するように前記電動モータの動作を制御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】
前記内燃機関は、前記タービンよりも上流側の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を全開する全開位置と前記ＥＧＲ通路を全閉する全閉位置との間で開度を変更可能なＥＧＲ弁と、をさらに備え、
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記ＥＧＲ弁の開度を前記全閉位置に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立し、かつ前記内燃機関の温度が所定の判定温度以上の場合、前記ＥＧＲ通路を介して前記排気通路から前記吸気通路に排気の一部が戻されるように前記ＥＧＲ弁の開度を制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記内燃機関の温度に応じて前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量が調整されるように前記電動モータの動作を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が低いほど前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量が減少するように前記電動モータの動作を制御することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件の成立時に前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量を減少させたことに伴って生じた前記内燃機関のトルク変動を抑制するトルク変動抑制手段を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記トルク変動抑制手段は、前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量を減少させたことに伴って変化した前記内燃機関の回転数に基づいて、前記内燃機関のトルク変動が抑制されるように前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記トルク変動抑制手段は、前記燃焼制御パラメータとして前記内燃機関の吸入空気量、前記内燃機関の点火時期、及び前記内燃機関の気筒内に供給される燃料供給量のうちの少なくともいずれか一つを制御することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を制御する燃焼制御パラメータ制御手段と、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量を減少させることに伴って見込まれる前記内燃機関のトルク変動を抑制できる前記燃焼制御パラメータの値を推定する燃焼制御パラメータ推定手段と、をさらに備え、
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量が減少するように前記電動モータの動作を制御するとともに、前記燃焼制御パラメータが前記燃焼制御パラメータ推定手段により推定された値に制御されるように前記燃焼制御パラメータ制御手段の動作を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記燃焼制御パラメータ推定手段は、前記所定の排気背圧上昇条件の成立時に前記電動モータに発電を行わせる場合、この発電により発生させるべき電力量又はこの電力量と相関する物理量に基づいて前記燃焼制御パラメータの値を推定し、前記所定の排気背圧上昇条件の成立時に前記ターボ過給機が停止状態に保持されるように前記電動モータの動作が制御される場合、前記内燃機関の回転数に基づいて前記燃焼制御パラメータの値を推定し、前記所定の排気背圧上昇条件の成立時に前記ターボ過給機が過給時とは逆方向に回転するように前記電動モータの動作が制御される場合、前記電動モータの回転数に基づいて前記燃焼制御パラメータの値を推定することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記燃焼制御パラメータは、前記内燃機関の吸入吸気量、前記内燃機関の点火時期、及び前記内燃機関の気筒内に供給される燃料供給量のうちの少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記動作制御手段は、前記内燃機関の暖機が必要と判断した場合に前記所定の排気背圧上昇条件が成立したと判断することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記動作制御手段は、前記内燃機関に排気ブレーキが要求された場合に、前記所定の排気背圧上昇条件が成立したと判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記ターボ過給機は、前記タービンの入口部分の流路断面積を変更可能な可変ノズルを備え、
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記タービンの入口部分の流路断面積が減少するように前記可変ノズルの開度を変更することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１７】
前記内燃機関は、前記タービンよりも下流側の排気通路に設けられて前記排気通路を流れる排気の流量を調整可能な排気絞り弁をさらに備え、
前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量が減少するように前記排気絞り弁の開度を変更することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の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、電動モータにて駆動可能なターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータにて駆動可能なターボ過給機を備えた内燃機関であって、エンジンブレーキ時に電動モータでターボ過給機を駆動して吸気を過給し、圧縮行程初期の筒内圧力である圧縮始め圧力を上昇させることによりエンジンブレーキ力を向上させる内燃機関が知られている（特許文献１参照）。また、アイドリング時に排気絞り弁を閉じて内燃機関の暖機を促進させる暖機装置が知られている（特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８８６４８号公報
【特許文献２】特開平５−１４１２８２号公報
【特許文献３】特開２００４−３３２７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排気絞り弁などを閉じ、排気を絞って排気背圧を上昇させる場合、この排気背圧は内燃機関から排出される排気の量の影響を受ける。例えば、アイドリング時は内燃機関から排出される排気の量が少ないので、排気背圧が上昇し難い。電動モータで駆動可能なターボ過給機を備えた内燃機関では、電動モータでタービンロータの動作を制御することにより、排気の流れに変化を与えて排気背圧を調整できるが、従来の内燃機関には、電動モータで駆動可能なターボ過給機を用いた排気背圧の制御について何ら開示されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、内燃機関の運転状態に拘わりなく排気背圧を上昇させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の制御装置は、電動モータによって駆動可能なターボ過給機を備えた内燃機関に適用される制御装置において、所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路の排気流量が減少するように前記電動モータの動作を制御する動作制御手段を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の制御装置によれば、所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、タービンよりも下流側の排気通路の排気流量（以下、下流側排気流量と略称することもある。）が減少するように電動モータを動作させるので、内燃機関から排出される排気の量が少ない場合でもタービンよりも上流側に残留する排気量を増加させて排気背圧を上昇させることができる。電動モータは内燃機関の運転状態に拘わりなく動作を制御できるので、内燃機関の運転状態に拘わりなく排気背圧を上昇させることができる。
【０００８】
本発明の制御装置の一形態において、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記電動モータを発電機として機能させて前記内燃機関の排気エネルギを利用して発電を行ってもよい（請求項２）。電動モータを電動機として機能させて発電を行う場合、電動モータがターボ過給機のタービンロータの回転の抵抗となるため、タービンロータを回り難くすることができる。この場合、タービンロータが排気流れの抵抗となるため、下流側排気流量を減少させることができる。
【０００９】
本発明の制御装置の一形態においては、前記ターボ過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続するバイパス通路と、前記バイパス通路を全閉する第１位置と前記バイパス通路を全開する第２位置とに切り替え可能な吸気バイパス弁と、をさらに備え、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記吸気バイパス弁を前記第２位置に切り替えるとともに、前記ターボ過給機が停止状態に保持されるように又は前記ターボ過給機が過給時とは逆方向に回転するように前記電動モータの動作を制御してもよい（請求項３）。ターボ過給機を停止状態に保持した場合は、タービンロータが停止状態に保持されて排気流れの抵抗となるため、下流側排気流量を減少させることができる。電動モータを過給時とは逆方向に駆動した場合は、タービンロータが過給時と逆方向に回転するので、排気をタービンよりも上流側に逆流させることができる。そのため、下流側排気流量をさらに減少させ、排気背圧をさらに上昇させることができる。周知のようにターボ過給機のタービンロータとコンプレッサロータとは同軸に連結されているため、このように電動モータを動作させた場合、コンプレッサロータが停止状態に保持されたり、コンプレッサロータが過給時とは逆方向に回転する。そのため、このコンプレッサロータが吸気流れの抵抗となり、コンプレッサを介して吸気が吸入され難くなる。この形態では、このように電動モータの動作を制御する場合、吸気バイパス弁を第２位置に切り替えてバイパス通路を全開する、すなわちコンプレッサよりも上流側の吸気通路とコンプレッサよりも下流側の吸気通路とを連通させるので、コンプレッサロータにて吸気の流れが阻害されてもバイパス通路を介して内燃機関に吸気を吸入させることができる。
【００１０】
本発明の制御装置の一形態において、前記内燃機関は、前記タービンよりも上流側の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を全開する全開位置と前記ＥＧＲ通路を全閉する全閉位置との間で開度を変更可能なＥＧＲ弁と、をさらに備え、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記ＥＧＲ弁の開度を前記全閉位置に制御してもよい（請求項４）。吸気通路と排気通路とがＥＧＲ通路で接続されている場合は、下流側排気流量を減少させてタービンよりも上流側の排気流量を上昇させても排気がＥＧＲ通路を介して吸気通路に戻るため、排気背圧が上昇し難い。この形態では、所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、ＥＧＲ弁の開度を全閉位置に制御し、排気がＥＧＲ通路を介して吸気通路に戻ることを防止できるので、排気背圧を確実に上昇させることができる。
【００１１】
この形態において、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立し、かつ前記内燃機関の温度が所定の判定温度以上の場合、前記ＥＧＲ通路を介して前記排気通路から前記吸気通路に排気の一部が戻されるように前記ＥＧＲ弁の開度を制御してもよい（請求項５）。内燃機関の温度が高くなると燃焼温度が上昇し、排気エミッションが悪化し易くなる。この形態では、内燃機関の温度が判定温度以上の場合、吸気通路に排気の一部を戻すので、内燃機関の燃焼温度を適切に制御して排気エミッションの悪化を防止できる。
【００１２】
本発明の制御装置の一形態において、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記内燃機関の温度に応じて前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量が調整されるように前記電動モータの動作を制御してもよい（請求項６）。排気背圧を高めて内燃機関の暖機を促進させる場合は、このように電動モータの動作を制御することにより、排気背圧を内燃機関の暖機が促進される適切な圧力に調整できる。
【００１３】
この形態において、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が低いほど前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量が減少するように前記電動モータの動作を制御してもよい（請求項７）。内燃機関の排気背圧を高めて内燃機関の暖機を促進させる場合、排気背圧が高いほど暖機を速めることができる。そのため、このように下流側排気流量を制御することにより、内燃機関を速やかに暖機することができる。また、この形態では内燃機関の温度が高いほど排気背圧を低くするので、排気背圧の無駄な上昇を防止できる。そのため、内燃機関の運転状態への影響を抑えつつ暖機を促進させることができる。
【００１４】
本発明の制御装置の一形態において、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件の成立時に前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量を減少させたことに伴って生じた前記内燃機関のトルク変動を抑制するトルク変動抑制手段を備えていてもよい（請求項８）。この形態によれば、トルク変動抑制手段によって下流側排気流量を減少させたときの内燃機関のトルク変動を抑制できるので、内燃機関の出力変化を抑制しつつ排気背圧を上昇させることができる。
【００１５】
この形態において、前記トルク変動抑制手段は、前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量を減少させたことに伴って変化した前記内燃機関の回転数に基づいて、前記内燃機関のトルク変動が抑制されるように前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を制御してもよい（請求項９）。このように下流側排気流量を減少させたことに伴って変化した内燃機関の回転数に基づいて燃焼制御パラメータの値を制御することにより、内燃機関のトルク変動を適切に抑制できる。
【００１６】
この形態において、前記トルク変動抑制手段は、前記燃焼制御パラメータとして前記内燃機関の吸入空気量、前記内燃機関の点火時期、及び前記内燃機関の気筒内に供給される燃料供給量のうちの少なくともいずれか一つを制御してもよい（請求項１０）。このように吸入空気量、点火時期、及び燃料供給量のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、排気背圧の上昇に起因する内燃機関のトルク変動を抑制できる。
【００１７】
本発明の制御装置の一形態においては、前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を制御する燃焼制御パラメータ制御手段と、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量を減少させることに伴って見込まれる前記内燃機関のトルク変動を抑制できる前記燃焼制御パラメータの値を推定する燃焼制御パラメータ推定手段と、をさらに備え、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量が減少するように前記電動モータの動作を制御するとともに、前記燃焼制御パラメータが前記燃焼制御パラメータ推定手段により推定された値に制御されるように前記燃焼制御パラメータ制御手段の動作を制御してもよい（請求項１１）。この形態では、下流側排気流量を減少させることに伴って見込まれる内燃機関のトルク変動を抑制できる燃焼制御パラメータの値を予め推定し、下流側排気流量が減少するように電動モータの動作を制御するときに、燃焼制御パラメータをこの推定した値に制御するので、内燃機関のトルク変動を速やかに抑制できる。そのため、内燃機関の出力を安定に維持しつつ内燃機関の排気背圧を上昇させることができる。
【００１８】
この形態において、前記燃焼制御パラメータ推定手段は、前記所定の排気背圧上昇条件の成立時に前記電動モータに発電を行わせる場合、この発電により発生させるべき電力量又はこの電力量と相関する物理量に基づいて前記燃焼制御パラメータの値を推定し、前記所定の排気背圧上昇条件の成立時に前記ターボ過給機が停止状態に保持されるように前記電動モータの動作が制御される場合、前記内燃機関の回転数に基づいて前記燃焼制御パラメータの値を推定し、前記所定の排気背圧上昇条件の成立時に前記ターボ過給機が過給時とは逆方向に回転するように前記電動モータの動作が制御される場合、前記電動モータの回転数に基づいて前記燃焼制御パラメータの値を推定してもよい（請求項１２）。このように所定の排気背圧上昇条件が成立したときの電動モータの動作状態に応じて参照する物理量を変更することにより、各動作状態に応じた適切な燃焼制御パラメータの値を推定することができる。
【００１９】
また、前記燃焼制御パラメータは、前記内燃機関の吸入吸気量、前記内燃機関の点火時期、及び前記内燃機関の気筒内に供給される燃料供給量のうちの少なくともいずれか一つであってもよい（請求項１３）。これらの燃焼制御パラメータを制御することにより、排気背圧の上昇に起因する内燃機関のトルク変動を抑制できる。
【００２０】
本発明の制御装置の一形態において、前記動作制御手段は、前記内燃機関の暖機が必要と判断した場合に前記所定の排気背圧上昇条件が成立したと判断してもよい（請求項１４）。内燃機関の排気背圧を上昇させることにより、例えば気筒内に残留する燃焼ガスの量を増加させるなどして内燃機関の暖機を促進させることができる。そこで、内燃機関の暖機が必要な場合に所定の排気背圧上昇条件が成立したと判断してもよい。
【００２１】
本発明の制御装置の一形態において、前記動作制御手段は、前記内燃機関に排気ブレーキが要求された場合に、前記所定の排気背圧上昇条件が成立したと判断してもよい（請求項１５）。排気ブレーキは排気背圧を上昇させることによって行うので、このように排気ブレーキが要求された場合に所定の排気背圧上昇条件が成立したと判断してもよい。
【００２２】
本発明の制御装置の一形態において、前記ターボ過給機は、前記タービンの入口部分の流路断面積を変更可能な可変ノズルを備え、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記タービンの入口部分の流路断面積が減少するように前記可変ノズルの開度を変更してもよいし（請求項１６）、前記内燃機関は、前記タービンよりも下流側の排気通路に設けられて前記排気通路を流れる排気の流量を調整可能な排気絞り弁をさらに備え、前記動作制御手段は、前記所定の排気背圧上昇条件が成立した場合、前記タービンよりも下流側の排気通路の排気流量が減少するように前記排気絞り弁の開度を変更してもよい（請求項１７）。このように可変ノズル又は排気絞り弁によって排気を流れ難くすることにより、より確実に排気背圧を上昇させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上に説明したように、本発明によれば、内燃機関から排出される排気の量が少ない場合においてもタービンよりも上流側に残留する排気量を増加させて排気背圧を上昇させることができる。ターボ過給機の電動モータは内燃機関の運転状態に拘わりなく動作を制御できるので、内燃機関の運転状態に拘わりなく排気背圧を上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を示している。内燃機関１は、車両に走行用動力源として搭載される４気筒直列式のディーゼルエンジンとして構成されている。以下、内燃機関１をエンジンと呼ぶこともある。エンジン１の各気筒２には、吸気通路３及び排気通路４がそれぞれ接続されている。吸気通路３には、吸気濾過用のエアクリーナ５、ターボ過給機６のコンプレッサ６ａ、吸気を冷却するインタークーラ７、及び吸気量を調整するための吸気絞り弁８が設けられている。また、図１に示したように吸気通路３には、ターボ過給機６のコンプレッサ６ａよりも上流側の吸気通路とコンプレッサ６ａよりも下流側の吸気通路とを接続するコンプレッサバイパス通路９と、コンプレッサバイパス通路９を全閉してコンプレッサ６ａに吸気を導く第１位置（以下、遮断位置と呼ぶこともある。）とコンプレッサバイパス通路９を全開する第２位置（以下、連通位置と呼ぶこともある。）との間で切り替え可能な吸気バイパス弁１０とが設けられている。なお、エンジン１の通常運転時は吸気がコンプレッサ６ａに導かれるように吸気バイパス弁１０の位置が第１位置に切り替えられる。排気通路４には、ターボ過給機６のタービン６ｂ、及び排気を浄化するための排気後処理装置１１が設けられている。エンジン１は、各気筒２にそれぞれ設けられて各気筒２内に燃料を噴射するインジェクタ１２と、各インジェクタ１２から噴射する高圧の燃料を蓄えるコモンレール１３とを備えている。
【００２５】
図１に示したように、排気通路４と吸気通路３とはＥＧＲ通路２０で接続され、ＥＧＲ通路２０には排気を冷却するためのＥＧＲクーラ２１と、ＥＧＲ通路２０を全開する全開位置とＥＧＲ通路２０を全閉する全閉位置との間で開度を変更可能なＥＧＲ弁２２とが設けられている。また、ＥＧＲ通路２０には、ＥＧＲクーラ２１を迂回して排気を吸気通路３に導くためのＥＧＲバイパス通路２３と、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ２１を介して吸気通路３に戻す位置とＥＧＲガスをＥＧＲバイパス通路２３を介して吸気通路３に戻す位置とに切り替え可能なＥＧＲクーラバイパス弁２４とが設けられている。なお、エンジン１の通常運転時はＥＧＲクーラ２１を介してＥＧＲガスが吸気通路３に戻されるようにＥＧＲクーラバイパス弁２４の位置が切り替えられる。
【００２６】
ターボ過給機６は、コンプレッサ６ａに設けられるコンプレッサロータ（不図示）とタービン６ｂに設けられるタービンロータ（不図示）とを同軸に連結する不図示の連結軸と、この連結軸を回転駆動可能な電動機及びエンジン１の排気によって回転駆動される連結軸の回転を利用して発電可能な発電機として機能する電動モータ６ｃと、タービン６ｂの入口部分の流路断面積を変更可能な可変ノズル６ｄとを備えている。なお、可変ノズル６ｄは、可変ノズル６ｄを最も閉じた状態（以下、全閉状態と呼ぶこともある。）に変更しても流路断面積が０、すなわち排気通路３が遮断されることがないように設けられている。なお以降、電動モータ６ｃを発電機として機能させ、エンジン１の排気エネルギを利用して発電することを回生と呼ぶこともある。また、ターボ過給機６をＭＡＴ（Ｍｏｔｏｒ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｔｕｒｂｏ）と呼ぶこともある。
【００２７】
ターボ過給機６の電動モータ６ｃの動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０によって制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、所定のセンサの出力信号を参照して可変ノズル６ｄ、吸気絞り弁８、吸気バイパス弁１０、インジェクタ１２、ＥＧＲ弁２２、及びＥＧＲクーラバイパス弁２４などの動作を制御してエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０が参照するセンサとしては、例えばエンジン１のクランク角に対応した信号を出力するクランク角センサ３１、エンジン１の冷却水の温度に対応した信号を出力する冷却水温センサ３２、アクセル開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ３３などが設けられる。
【００２８】
ＥＣＵ３０は、モータアシストターボコントローラ（以下、ＭＡＴコントローラと略称する。）３３を介して電動モータ６ｃの動作を制御している。すなわち、ＥＣＵ３０はこのＭＡＴコントローラ３４を制御することによって電動モータ６ｃの動作を制御する。ＭＡＴコントローラ３４は、電動モータ６ｃを電動機又は発電機のいずれの機器として機能させるか制御するとともに電動モータ６ｃと不図示のバッテリとの間の電力の授受を制御している。例えば、ＭＡＴコントローラ３４は、電動モータ６ｃを電動機として機能させる場合にバッテリから電動モータ６ｃへの供給電力を調整し、電動モータ６ｃを発電機として機能させる場合に電動モータ６ｃにて発電すべき電力の調整を行う。なお以降では、ＭＡＴコントローラ３４を省略し、ＥＣＵ３０が電動モータ６ｃの動作を制御すると記述することもある。エンジン１の運転時にＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じて電動モータ６ｃの動作を制御する。例えば、エンジン１の加速時に過給圧を上昇させるべく電動モータ６ｃを電動機として機能させてＭＡＴ６の動作をアシストさせる。この制御方法は周知の制御方法と同様でよいため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２９】
図２は、ＥＣＵ３０がＭＡＴ６の動作を制御してエンジン１の排気背圧を上昇させるために実行する排気背圧上昇制御ルーチンを示している。図２の制御ルーチンは、エンジン１が運転中か否かに拘わりなくＥＣＵ３０の動作中は所定の周期で繰り返し実行される。
【００３０】
図２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１においてクランク角センサ３１、冷却水温センサ３２及びアクセル開度センサ３３などの各センサを参照してエンジン１の運転状態、例えばエンジン１の回転数ＮＥ、エンジン１の冷却水温ｔｈｗ、及びアクセル開度ＡＣＣＰなどを取得する。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、エンジン１がアイドル運転中、かつ冷却水温ｔｈｗが予め設定された判定温度α未満か否か判断する。アイドル運転中か否かは、例えばアクセル開度ＡＣＣＰ及びエンジン１が搭載された車両の速度（車速）ＳＰＤに基づいて判断され、アクセル開度ＡＣＣＰが０、かつ車速ＳＰＤが０の場合にアイドル運転中と判断する。判定温度αは、エンジン１の暖機状態を判断するために設定された温度であり、排気背圧を高めて速やかにエンジン１の温度を高める必要があるか否か判定するための温度である。判定温度αには、例えば２０°Ｃが設定される。すなわち、ステップＳ１２では、エンジン１の暖機が必要か否か判断している。エンジン１がアイドル運転中ではない、又は冷却水温ｔｈｗが判定温度α以上と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３１】
一方、エンジン１がアイドル運転中、かつ冷却水温ｔｈｗが判定温度α未満と判断した場合、すなわちエンジン１の暖機が必要と判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は吸気バイパス弁１０を連通位置、すなわち第２位置に切り替えてコンプレッサバイパス通路９を全開するととともに、ＥＧＲ弁２２を全閉位置に切り替える。続くステップＳ１４においてＥＣＵ３０は、タービン６ｂよりも下流側の排気通路４の排気流量（下流側排気流量）が減少し、エンジン１の排気背圧が上昇するようにＭＡＴ６の動作を制御する。この処理では、例えば電動モータ６ｃで回生が行われるようにＭＡＴ６の動作を制御してもよいし、タービンロータが停止状態に保持されるように電動モータ６ｃの動作を制御してもよい。また、タービンロータが過給時とは逆方向に駆動されるように電動モータ６ｃの動作を制御してもよい。このようにＭＡＴ６の動作を制御することにより、下流側排気流量を減少させることができるので、排気背圧を上昇させることができる。なお、この処理において電動モータ６ｃをこれらの動作のうちのいずれの動作で制御するかは、例えばエンジン１の性能、電動モータ６ｃが接続されるバッテリの充電状態などに応じて適宜変更してよい。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３２】
図２の制御ルーチンでは、アイドル運転中であり、かつ冷却水温ｔｈｗが判定温度α未満の場合、すなわちエンジン１の暖機が必要と判断した場合に下流側排気流量が減少するようにＭＡＴ６の動作が制御されるので、排気背圧を上昇させて暖機を促進させることができる。上述したようにＭＡＴ６のタービンロータとコンプレッサロータとは連結軸で連結されているため、下流側排気流量が減少するようにＭＡＴ６の動作を制御すると、コンプレッサ６ａを介して各気筒２に吸気が吸入され難くなる。例えば、タービンロータを過給時とは逆方向に駆動した場合、コンプレッサロータが過給時とは逆方向に回転するため、吸気がエアクリーナ５側に逆流するおそれがある。また、タービンロータを停止状態に保持した場合は、コンプレッサロータも停止状態に保持されるので、コンプレッサロータが抵抗となってコンプレッサ６ａ内を吸気が通過し難くなる。ＭＡＴ６で回生を行う場合も、コンプレッサロータが回転し難くなり吸気抵抗となるので、コンプレッサ６ａ内を吸気が通過し難くなる。そこで、図２の制御ルーチンでは吸気バイパス弁１０を連通位置（第２位置）に切り替え、コンプレッサバイパス通路９を介して吸気を吸入させる。このように吸気バイパス弁１０の位置を切り替えることにより、エンジン１の運転に必要な吸気量を確保しつつエンジン１の排気背圧を上昇させることができる。また、図２の制御ルーチンでは、下流側排気流量が減少するようにＭＡＴ６の動作を制御する場合、ＥＧＲ弁２２を全閉位置に切り替えるので、ＥＧＲ通路２０を介して吸気通路３に排気が戻ることを防止できる。そのため、排気背圧を確実に上昇させることができる。
【００３３】
図２の制御ルーチンでは、ステップＳ１２の処理が肯定判断された場合に排気背圧が上昇するようにＭＡＴ６の動作を制御するので、エンジン１がアイドル運転中、かつ冷却水温ｔｈｗが判定温度α未満の場合、すなわちエンジン１の暖機が必要と判断した場合が、本発明の所定の排気背圧上昇条件が成立した場合に相当する。また、図２の制御ルーチンを実行してＭＡＴ６の動作及び吸気バイパス弁１０の動作をそれぞれ制御することにより、ＥＣＵ３０が本発明の動作制御手段として機能する。
【００３４】
次に、図３〜図１４を参照して排気背圧上昇制御ルーチンの変形例について説明する。これらの変形例も図２と同様に図１のＥＣＵ３０においてエンジン１が運転中か否かに拘わりなくＥＣＵ３０の動作中は所定の周期で繰り返し実行される。
【００３５】
図３は、排気背圧上昇制御ルーチンの第１の変形例である。なお、図３において図２と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。図３の制御ルーチンでは、冷却水温ｔｈｗに応じてＥＧＲ弁２２の開度を変更する点が図２の制御ルーチンと異なる。
【００３６】
図３においてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。続くステップＳ２１においてＥＣＵ３０はエンジン１がアイドル運転中か否か判断する。この判断は、例えば図２のステップＳ１２と同様に行う。エンジン１がアイドル運転以外の運転状態と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１がアイドル運転中と判断した場合はステップＳ２２に進み、ＥＣＵ３０は冷却水温ｔｈｗが判定温度α未満か否か判断する。冷却水温ｔｈｗが判定温度α未満と判断した場合はステップＳ１３に進み、以下図２と同様に処理を進める。
【００３７】
一方、冷却水温ｔｈｗが判定温度α以上と判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ３０は吸気バイパス弁１０を全開位置、すなわち第２位置に切り替える。また、この処理においてＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じた量のＥＧＲガスが吸気通路３に戻されるようにＥＧＲ弁２２の開度をＡ％に調整する。なお、本発明では、ＥＧＲ弁２２が全閉位置にある状態を開度０％と呼び、全開位置にある状態を開度１００％と呼ぶ。そのため、「Ａ」には０以上１００以下の数値が設定される。ＥＧＲ弁２２の開度は、例えばエンジン１の回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰに基づいて設定される。このＥＧＲ弁２２の制御方法は、周知の制御方法と同様でよいため、詳細な説明は省略する。次のステップＳ１４においてＥＣＵ３０は、エンジン１の排気背圧が上昇するようにＭＡＴ６の動作を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３８】
図３の第１の変形例では、冷却水温ｔｈｗが判定温度α以上の場合、ＥＧＲ弁２２の開度をエンジン１の運転状態に応じて調整するので、ＥＧＲガスによってエンジン１の燃焼状態を制御して排気エミッションの悪化を防止できる。一方、冷却水温ｔｈｗが判定温度α未満の場合はＥＧＲ弁２２が全閉位置に切り替えられるので、エンジン１の暖機を促進させることができる。このように第１の変形例では、エンジン１の暖機を促進させつつ排気エミッションの悪化を防止できる。
【００３９】
図４は、排気背圧上昇制御ルーチンの第２の変形例である。なお、図４において図２又は図３と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。図４の制御ルーチンでは、冷却水温ｔｈｗに応じてＭＡＴ６の動作、吸気バイパス弁１０の開度、及びＥＧＲ弁２２の開度を変更する点が他の制御ルーチンと異なる。
【００４０】
図４の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０はステップＳ２２まで図３の制御ルーチンと同様に処理を進める。なお、この制御ルーチンでは判定温度αの他にも判定温度を使用するため、ステップＳ２２で判定に使用する判定温度を第１判定温度と呼ぶ。第１判定温度αには、図２のステップＳ１２及び図３のステップＳ２２の判定温度αと同様に例えば２０°Ｃが設定される。ステップＳ２２において冷却水温ｔｈｗが第１判定温度α未満と判断した場合はステップＳ３１に進み、ＥＣＵ３０はＭＡＴ６のタービンロータが過給時とは逆方向に駆動されるように電動モータ６ｃの動作を制御する。また、この処理においてＥＣＵ３０は、吸気バイパス弁１０を連通位置（第２位置）に切り替えるとともにＥＧＲ弁２２を全閉位置に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４１】
一方、冷却水温ｔｈｗが第１判定温度α以上と判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ３０は冷却水温ｔｈｗが第２判定温度β以下か否か判断する。第２判定温度βはエンジン１の暖機状態を判断するために設定された温度である。第２判定温度βには、第１判定温度αよりも高い温度が設定され、例えば５０°Ｃが設定される。冷却水温ｔｈｗが第２判定温度β以下と判断した場合はステップＳ３３に進み、ＥＣＵ３０はＭＡＴ６のタービンロータが停止状態に保持されるように電動モータ６ｃの動作を制御する。また、この処理においてＥＣＵ３０は、吸気バイパス弁１０を連通位置（第２位置）に切り替えるとともにＥＧＲ弁２２を全閉位置に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４２】
冷却水温ｔｈｗが第２判定温度βよりも高いと判断した場合はステップＳ３４に進み、ＥＣＵ３０は冷却水温ｔｈｗが第３判定温度γ以下か否か判断する。第３判定温度γは、第１判定温度α、第２判定温度βと同様にエンジン１の暖機状態を判断するために設定された温度である。第３判定温度γには、第１判定温度α及び第２判定温度βよりも高い温度が設定され、例えば８０°Ｃが設定される。冷却水温ｔｈｗが第３判定温度γ以下と判断した場合はステップＳ３５に進み、ＥＣＵ３０は電動モータ６ｃで回生が行われるようにＭＡＴ６の動作を制御する。また、この処理においてＥＣＵ３０は、吸気バイパス弁１０を遮断位置（第１位置）に切り替えるとともにＥＧＲ弁２２を全閉位置に切り替える。電動モータ６ｃで回生を行う場合はコンプレッサロータが過給時と同方向に回転するため、コンプレッサロータが過給時と逆回転する場合又はコンプレッサロータが停止状態に保持される場合と異なり、コンプレッサロータが過給時と同じ方向に回転する。そのため、吸気の全量がコンプレッサ６ａに導かれるように吸気バイパス弁１０の位置を切り替える。なお、この回生時に電動モータ６ｃで発生させる電力量は、例えば予め設定した所定電力量でもよいし、エンジン１の温度が低いほど電力量が多くなるようにエンジン１の温度に応じて変化させてもよい。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４３】
一方、冷却水温ｔｈｗが第３判定温度γよりも高いと判断した場合はステップＳ３６に進み、ＥＣＵ３０は電動モータ６ｃで回生が行われるようにＭＡＴ６の動作を制御する。また、この処理においてＥＣＵ３０は、吸気バイパス弁１０を遮断位置（第１位置）に切り替える。さらに、この処理においてＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じた量のＥＧＲガスが吸気通路３に戻されるようにＥＧＲ弁２２の開度をＡ％に変更する。なお、このＥＧＲ弁２２の開度制御は、図３のステップＳ２３と同様に行えばよい。なお、この処理においても回生時に電動モータ６ｃで発生させる電力量は、所定電力量でもよいし、エンジン１の温度に応じて変化させてもよい。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４４】
図５は、エンジン１の暖機時における冷却水温ｔｈｗとエンジン１の排気背圧との関係の一例を示している。図４の制御ルーチンとの対応を説明する。図４の制御ルーチンで使用した第１判定温度α、第２判定温度β、及び第３判定温度γは、それぞれ図５の横軸に示した位置に相当する。そのため、図５の領域Ａ１において図４のステップＳ３１の処理が実行され、領域Ａ２において図４のステップＳ３３の処理が実行される。また、図５の領域Ａ３において図４のステップＳ３５の処理が実行され、領域Ａ４において図４のステップＳ３６の処理が実行される。
【００４５】
下流側排気流量は、ＭＡＴ６を過給時とは逆方向に駆動する場合、ＭＡＴ６を停止状態に保持する場合、ＭＡＴ６で回生を行う場合の順に多くなる。すなわち、エンジン１の排気背圧は、ＭＡＴ６を過給時とは逆方向に駆動する場合、ＭＡＴ６を停止状態に保持する場合、ＭＡＴ６で回生を行う場合の順に小さくなる。エンジン１の暖機は、排気背圧を高くするほど速めることができる。
【００４６】
以上に説明したように第２の変形例では、冷却水温ｔｈｗが低いほど排気背圧を高めるので、エンジン１を速やかに暖機することができる。また、図５に示したように冷却水温ｔｈｗが高いすなわちエンジン１の暖機が進むほど、排気背圧を低下させるので、排気背圧の無駄な上昇を防止できる。
【００４７】
図６は、排気背圧上昇制御ルーチンの第３の変形例である。なお、図６において図２と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。図６の制御ルーチンでは、図２の制御ルーチンのステップＳ１２とステップＳ１３の間にステップＳ４１が追加され、ステップＳ１２でアイドル運転中、かつ冷却水温ｔｈｗが判定温度α未満と判断された場合、すなわち排気背圧上昇条件が成立したと判断された場合は、ＥＣＵ３０によってＭＡＴ６の可変ノズル６ｄが全閉状態に変更される。
【００４８】
この第３の変形例では、アイドル運転中かつ冷却水温ｔｈｗが判定温度α未満と判断した場合、可変ノズル６ｄを全閉状態に変更するので、ＭＡＴ６及び可変ノズル６ｄの両方によって下流側排気流量を減少させることができる。そのため、タービン６ｂよりも下流側への排気の流れをより確実に阻害して、排気背圧をより確実に上昇させることができる。
【００４９】
図７は、排気背圧上昇制御ルーチンの第４の変形例である。この第４の変形例では、図２の制御ルーチンにステップＳ５１〜Ｓ５６の処理が追加され、これらの処理においてエンジン１の排気背圧を上昇させたことに伴って発生したエンジン１のトルク変動を抑制する点が第１〜第３の変形例と異なる。なお、図７において図２と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図７の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、ステップＳ１４まで図２の制御ルーチンと同様に処理を進める。次のステップＳ５１においてＥＣＵ３０は、エンジン１の回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰに基づいて吸気絞り弁開度ｐｌｕｆｉｎを算出する。なお、この吸気絞り弁開度ｐｌｕｆｉｎの算出方法はエンジン１の運転状態に基づいて算出する周知の算出方法でよく、吸気絞り弁開度ｐｌｕｆｉｎは例えば回転数ＮＥが高いほど、またアクセル開度ＡＣＣＰが大きいほど開き側に設定される。続くステップＳ５２においてＥＣＵ３０は、排気背圧上昇条件が成立したとき、すなわち排気背圧を上昇させる前のエンジン１の回転数（以下、制御前回転数と略称する。）ＮＥ（ｎ）から、排気背圧を上昇させるべくＭＡＴ６の動作制御を開始したときのエンジン１の回転数（以下、制御後回転数と略称する。）ＮＥ（ｎ−１）を引いた回転変化率ΔＮＥ（＝ＮＥ（ｎ）−ＮＥ（ｎ−１））を算出する。この回転変化率ΔＮＥはエンジン１のトルク変動の大きさと相関しており、回転変化率ΔＮＥの絶対値が大きいほどトルク変動は大きくなる。なお、制御前回転数は、例えば排気背圧上昇条件が成立したとき、すなわちステップＳ１２を肯定判断した場合に取得し、ＥＣＵ３０のＲＡＭなどに一時的に記憶させておく。
【００５１】
次のステップＳ５３においてＥＣＵ３０は、回転変化率ΔＮＥが０未満か否か判断する。回転変化率ΔＮＥが０以上と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、回転変化率ΔＮＥが０未満と判断した場合はステップＳ５４に進み、ＥＣＵ３０は回転変化率ΔＮＥに基づいて吸気絞り弁８の補正開度ΔＰを算出する。上述したように回転変化率ΔＮＥの絶対値が大きいほどエンジン１のトルク変動が大きいため、回転変化率ΔＮＥの絶対値が大きいほど補正開度ΔＰを大きく設定する。周知のようにエンジン１の排気背圧を上昇させた場合はエンジン１のトルクが低下するので、エンジン１の回転数が低下する。そこで、例えば、図８に一例を示したマップを参照して補正開度ΔＰを算出する。図８では、回転変化率ΔＮＥの絶対値が大きいほど補正開度ΔＰが大きく設定される。すなわち、回転変化率ΔＮＥの絶対値が大きいほど、吸気絞り弁８の開度を大きくして吸気量を増加させる。
【００５２】
次のステップＳ５５においてＥＣＵ３０は、吸気絞り弁開度ｐｌｕｆｉｎに算出した補正開度ΔＰを足して補正後の吸気絞り弁開度ｐｌｕｆｉｎｃを算出する。続くステップＳ５６においてＥＣＵ３０は、吸気絞り弁８の開度を補正後の吸気絞り弁開度ｐｌｕｆｉｎｃに変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５３】
以上に説明したように、第４の変形例によれば、排気背圧を上昇させるべくＭＡＴ６を動作させた後、吸気絞り弁の開度を変更してその排気背圧の上昇に伴って生じたエンジン１のトルク変動を抑制するので、エンジン１の出力変化を抑制しつつ排気背圧を上昇させることができる。
【００５４】
図７の制御ルーチンのステップＳ５１〜Ｓ５６の処理を実行してエンジン１のトルク変動を抑制することにより、ＥＣＵ３０が本発明のトルク変動抑制手段として機能する。
【００５５】
図９は、排気背圧上昇制御ルーチンの第５の変形例である。この第５の変形例では、インジェクタ１２から噴射する燃料量を変更して排気背圧の上昇に伴って生じたエンジン１のトルク変動を抑制する。図９と図７とを比較すると、図７のステップＳ５１の代わりにステップＳ６１が、ステップＳ５４〜Ｓ５６の代わりにステップＳ６２、Ｓ６３が設けられる点が異なる。そのため、図９の制御ルーチンにおいて図７の制御ルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図９の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、ステップＳ１４まで図７の制御ルーチンと同様に処理を進める。次のステップＳ６１においてＥＣＵ３０は、エンジン１の回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰに基づいて各インジェクタ１２から噴射すべき燃料噴射量ＱＦＩＮを算出する。なお、この燃料噴射量ＱＦＩＮの算出方法は、エンジン１の運転状態に応じて算出する周知の算出方法でよい。その後、ステップＳ５２で回転変化率ΔＮＥを算出し、ステップＳ５３で回転変化率ΔＮＥが０未満か否か判断する。回転数変化率ΔＮＥが０以上と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５７】
一方、回転変化率ΔＮＥが０未満と判断した場合はステップＳ６２に進み、ＥＣＵ３０は回転変化率ΔＮＥに基づいて補正噴射量ΔＱを算出する。補正噴射量ΔＱの算出は、例えば図１０に一例を示したマップを参照して行う。図１０は、回転変化率ΔＮＥの絶対値と補正噴射量ΔＱとの関係の一例を示している。図１０の示したように、回転変化率ΔＮＥの絶対値が大きいほど補正噴射量ΔＱが大きく設定される。続くステップＳ６３においてＥＣＵ３０は、燃料噴射量ＱＦＩＮに算出した補正噴射量ΔＱを足して補正後の燃料噴射量ＱＦＩＮＣを算出する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、補正後の燃料噴射量ＱＦＩＮＣは、ＥＣＵ３０のＲＡＭに記憶され、ＥＣＵ３０がインジェクタ１２の動作を制御するために実行する他の制御ルーチンにおいて使用される。このように補正後の燃料噴射量ＱＦＩＮＣの燃料が各気筒２内にそれぞれ適切な時期に供給されることで、エンジン１のトルク変動を抑制できる。
【００５８】
以上に説明したように、各インジェクタ１２から噴射される燃料噴射量を変更して排気背圧の上昇に伴うエンジン１のトルク変動を抑制してもよい。なお、このトルク変動を抑制すべく、燃料噴射量及び吸気量の両方を変更してもよい。
【００５９】
図１１は、排気背圧上昇制御ルーチンの第６の変形例である。第６の変形例では、下流側排気流量を減少させることに伴って見込まれるエンジン１のトルク変動を抑制できる燃料噴射量を推定し、排気背圧上昇条件の成立時にＭＡＴ６の動作を制御して排気背圧を上昇させるとともに推定した燃料噴射量を供給してエンジン１のトルク変動を抑制する。なお、図１１の制御ルーチンにおいて図２、図３及び図９と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図１１の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ２１においてＥＣＵ３０は、エンジン１がアイドル運転中か否か判断する。エンジン１がアイドル運転以外の運転状態と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００６１】
一方、エンジン１がアイドル運転中と判断した場合はステップＳ７１に進み、冷却水温ｔｈｗに基づいてＭＡＴ６、吸気バイパス弁１０、及びＥＧＲ弁２２の制御モードをそれぞれ決定する。これらの制御対象の制御モードは、例えば図５に示した冷却水温ｔｈｗとエンジン１の排気背圧との関係に基づいて決定する。冷却水温ｔｈｗが第１判定温度α未満、すなわち図５における領域Ａ１の場合は、ＭＡＴ６を過給時とは逆方向に回転させるとともに吸気バイパス弁１０を連通位置（第２位置）に切り替え、かつＥＧＲ弁２２を全閉位置に切り替える。冷却水温ｔｈｗが第１判定温度α以上かつ第２判定温度β以下、すなわち図５における領域Ａ２の場合は、ＭＡＴ６のタービンロータが停止状態に保持されるように電動モータ６ｃの動作を制御するとともに吸気バイパス弁１０を連通位置（第２位置）に切り替え、かつＥＧＲ弁２２を全閉位置に切り替える。
【００６２】
冷却水温ｔｈｗが第２判定温度βより高くかつ第３判定温度γ以下、すなわち図５における領域Ａ３の場合は、電動モータ６ｃで回生が行われるようにＭＡＴ６の動作を制御するとともに吸気バイパス弁１０を遮断位置（第１位置）に切り替え、かつＥＧＲ弁２２を全閉位置に切り替える。冷却水温ｔｈｗが第３判定温度γより高い、すなわち図５における領域Ａ４の場合は、電動モータ６ｃで回生が行われるようにＭＡＴ６の動作を制御するとともに吸気バイパス弁１０を遮断位置（第１位置）に切り替え、かつＥＧＲ弁２２の開度をＡ％に変更する。なお、第１判定温度α、第２判定温度β、第３判定温度γには、上述した第２の変形例と同様にそれぞれ２０°Ｃ、５０°Ｃ、８０°Ｃが設定される。また、図５の領域Ａ４におけるＥＧＲ弁２２の開度Ａ％は、図４のステップＳ３６の処理と同様の方法で設定すればよい。
【００６３】
次のステップＳ７２においてＥＣＵ３０は、決定した制御モードに基づいて補正噴射量ΔＱを推定する。補正噴射量ΔＱは、図１２〜図１４に示したマップを参照して推定される。なお、図１２は電動モータ６ｃで回生が行われるようにＭＡＴ６を制御する場合に使用するマップで、ＭＡＴ６の発電量及びエンジン１の回転数と補正噴射量ΔＱとの関係の一例を示している。図１３は、タービンロータが停止状態に保持されるようにＭＡＴ６を制御する場合に使用するマップで、エンジン１の回転数と補正噴射量ΔＱとの関係の一例を示している。図１４は、ＭＡＴ６を過給時とは逆方向に回転させる場合に使用するマップで、ＭＡＴ６を過給時とは逆方向に回転させるときの回転数（以下、逆回転数と略称する。）及びエンジン１の回転数と補正噴射量ΔＱとの関係の一例を示している。
【００６４】
電動モータ６ｃで回生を行う場合、ＭＡＴ６の発電量を大きく設定するほどタービンロータを回り難くさせ、排気背圧を上昇させることができる。そのため、ＭＡＴ６の発電量が大きいほど排気背圧を上昇させたときのエンジン１のトルク変動が大きくなると予測できる。そこで、このようなトルク変動を抑制するため、図１２に示したようにＭＡＴ６の発電量が大きいほど補正噴射量ΔＱを大きくする。また、エンジン１の回転数が高いほど排気流量が多くなるため、排気背圧を上昇させたときにエンジン１のトルクが大きく低下する。そこで、エンジン１の回転数が高いほど補正噴射量ΔＱを大きく設定する。
【００６５】
タービンロータが停止状態に保持されるようにＭＡＴ６を制御する場合、排気背圧を上昇させたときのエンジン１のトルクの低下はエンジン１の回転数と相関し、エンジン１の回転数が高いほど排気背圧上昇時にトルクが大きく低下する。そこで、図１３のマップに示したように、エンジン１の回転数が高いほど補正噴射量ΔＱを大きく設定する。ＭＡＴ６を過給時とは逆方向に回転させる場合、逆回転数を高くするほど下流側排気流量を減少させることができるので、逆回転数が高いほど排気背圧が大きく上昇する。そのため、図１４に示したように逆回転数が高いほど補正噴射量ΔＱを大きく設定する。また、上述した図１２のマップと同様の理由により、エンジン１の回転数が高いほど補正噴射量ΔＱを大きく設定する。
【００６６】
このようにＥＣＵ３０は、図１２〜図１４のマップを参照して補正噴射量ΔＱを推定する。なお、図１２〜図１４のマップに示した関係は、予め実験などにより求めてＥＣＵ３０のＲＡＭなどに記憶させておく。なお、図１２のマップにおける横軸は、ＭＡＴ６の発電量に限定されない。ＭＡＴ６の発電量と相関する物理量、例えば回生開始時におけるＭＡＴ６の回転数の変化量、又はＭＡＴ６の出力などと補正噴射量ΔＱとの関係を図１２のマップの代わりに使用してもよい。
【００６７】
次のステップＳ６１においてＥＣＵ３０は、エンジン１の回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰに基づいて燃料噴射量ＱＦＩＮを算出する。続くステップＳ６３においてＥＣＵ３０は、燃料噴射量ＱＦＩＮに推定した補正噴射量ΔＱを足して補正後の燃料噴射量ＱＦＩＮＣを算出する。
【００６８】
次のステップＳ７３においてＥＣＵ３０は、決定した制御モードで、ＭＡＴ６、吸気バイパス弁１０、及びＥＧＲ弁２２の制御を行う。また、この処理においてＥＣＵ３０は、算出した補正後の燃料噴射量ＱＦＩＮＣの燃料が各気筒２に適切な時期に噴射されるように各インジェクタ１２の制御を行う。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００６９】
第６の変形例によれば、エンジン１の排気背圧を上昇させるべくＭＡＴ６の動作を制御するとともに、この排気背圧の上昇に伴って発生が見込まれるトルク変動を抑制するべく燃料噴射量を変更する、すなわち排気背圧の上昇とトルク変動を抑制するための制御を略同時に行うので、排気背圧の上昇時に発生するトルク変動をさらに小さく抑制することができる。なお、図１１の制御ルーチンでは、燃料噴射量を変更してエンジン１のトルク変動を抑制したが、燃料噴射量の代わりに吸気量を変更してエンジン１のトルク変動を抑制してもよい。また、燃料噴射量及び吸気量の両方を変更してエンジン１のトルク変動を抑制してもよい。
【００７０】
図１１の制御ルーチンのステップＳ７１を実行して補正燃料量を推定することにより、ＥＣＵ３０は本発明の燃焼制御パラメータ推定手段として機能する。また、インジェクタ１２の動作を制御して燃料噴射量を制御するので、インジェクタ１２が本発明の燃焼制御パラメータ制御手段に相当する。なお、吸気量を変更してトルク変動を抑制する場合は、吸気絞り弁８が本発明の燃焼制御パラメータ制御手段に相当する。
【００７１】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の制御装置が適用される内燃機関はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。点火プラグを備えた内燃機関では、点火時期を変更することによってもエンジン１のトルクを変更できる。そこで、このような内燃機関は、点火時期を変更して排気背圧上昇時に発生するトルク変動を抑制してもよい。
【００７２】
内燃機関が排気通路を流通する排気の流量を調整可能な排気絞り弁を備えている場合は、排気背圧上昇条件の成立時に下流側排気流量が減少するように排気絞り弁の開度を変更してもよい。なお、一般にこの排気絞り弁は全閉状態にしても排気通路が完全に遮断されないように設けられているので、排気背圧上昇条件の成立時に排気絞り弁を全閉状態に変更してもよい。
【００７３】
所定の排気背圧上昇条件の成立は、内燃機関の暖機が必要な場合に限定されない。例えば、内燃機関に排気ブレーキが要求された場合も排気背圧を上昇させるので、この排気ブレーキが要求された場合も本発明における所定の排気背圧上昇条件が成立した場合に含まれる。
【００７４】
下流側排気流量を減少させるべく、上述した形態ではＭＡＴによる回生、ＭＡＴを停止時状態に保持、又はＭＡＴを過給時とは逆方向に回転の３つの制御を示したが、この制御のうちＭＡＴの回生を省略してもよい。すなわち、エンジンの暖機が必要な場合など排気背圧上昇条件が成立した場合、ＭＡＴを停止状態に保持、又はＭＡＴを過給時とは逆方向に回転させるの２つの制御のうちのいずれかを行って下流側排気流量を減少させてもよい。この場合、ＭＡＴの制御を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を示す図。
【図２】ＥＣＵが実行する排気背圧上昇制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】排気背圧上昇制御ルーチンの第１の変形例を示すフローチャート。
【図４】排気背圧上昇制御ルーチンの第２の変形例を示すフローチャート。
【図５】冷却水温と排気背圧との関係の一例を示す図。
【図６】排気背圧上昇制御ルーチンの第３の変形例を示すフローチャート。
【図７】排気背圧上昇制御ルーチンの第４の変形例を示すフローチャート。
【図８】回転数変化率と補正開度との関係の一例を示す図。
【図９】排気背圧上昇制御ルーチンの第５の変形例を示すフローチャート。
【図１０】回転数変化率と補正噴射量との関係の一例を示す図。
【図１１】排気背圧上昇制御ルーチンの第６の変形例を示すフローチャート。
【図１２】ＭＡＴの発電量及びエンジンの回転数と補正噴射量との関係の一例を示す図。
【図１３】エンジンの回転数と補正噴射量との関係の一例を示す図。
【図１４】ＭＡＴの逆回転数及びエンジンの回転数と補正噴射量との関係の一例を示す図。
【符号の説明】
【００７６】
１  内燃機関
３  吸気通路
４  排気通路
６  ターボ過給機
６ａ  コンプレッサ
６ｂ  タービン
６ｃ  電動モータ
６ｄ  可変ノズル
９  コンプレッサバイパス通路
１０  吸気バイパス弁
１２  インジェクタ（燃焼制御パラメータ制御手段）
２０  ＥＧＲ通路
２２  ＥＧＲ弁
３０  エンジンコントロールユニット（動作制御手段、トルク変動抑制手段、燃焼制御パラメータ推定手段）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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