(57)【要約】【課題】加速時において、加速性能が低下するのを防ぐことが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、ターボ過給機と、ターボ過給機のタービンの上流側の排気通路にガスを供給するガス供給手段と、を備えた内燃機関に好適に適用される。内燃機関の制御装置は、制御手段を備え、当該制御手段は、加速時において、ガス供給手段を制御するとともに、内燃機関の吸気弁と排気弁との間のバルブオーバラップ量を制御することにより、タービンの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量を所定値以上に保持する。ここで、所定値は、加速遅れの程度によって決まる。このようにすることで、加速遅れが大きくなるのを防ぐことができ、加速性能が低下するのを防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機と、前記ターボ過給機のタービンの上流側の排気通路にガスを供給するガス供給手段と、を有する内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
加速時において、前記ガス供給手段を制御するとともに、前記内燃機関の吸気弁と排気弁との間のバルブオーバラップ量を制御することにより、前記タービンの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量を所定値以上に保持する制御手段を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ガス供給手段により供給されるガスのエネルギー量が減少した場合には、前記バルブオーバラップ量を増加させる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記タービンの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量の最大値は、前記バルブオーバラップ量が最小となる場合において、前記ガス供給手段により供給されるガスのエネルギー量を最大にすることにより実現可能な値に設定される請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、加速時において、前記内燃機関の運転状態が、吸気通路から排気通路へ吸気が吹き抜けるとともに前記吸気が前記排気通路で後燃えする状態にある場合には、前記バルブオーバラップ量を最大にする請求項１乃至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】
前記制御手段は、前記ガス供給手段により供給されるガスのエネルギー量が閾値以下となる場合には、前記バルブオーバラップ量を最大にする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ガス供給手段は蓄圧タンクであり、前記ガス供給手段により供給されるガスのエネルギー量は前記蓄圧タンク内の圧力によって規定される請求項１乃至５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、ターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の加速性能を向上させるために、加速時において、タンクに溜められた空気などをタービンに噴射することにより、ターボ過給機の駆動をアシスト（エアアシスト）する技術が知られている。例えば、特許文献１には、圧縮空気をタービンに向かって噴出することによりタービンの回転駆動力を補助する補助手段を備えた内燃機関において、運転者の加速要求の有無に応じて、当該補助手段を作動させる技術が記載されている。特許文献２には、タービンに供給される補助空気の流量を調整する調整手段を備えた内燃機関において、タービン回転数が第１目標回転数のＮ倍（０＜Ｎ＜１）である初期目標回転数になるまで、補助空気の流量が最大流量となるように調整手段を制御し、タービン回転数が第１目標回転数を越えた後、タービン回転数が第２目標回転数となるように調整手段を制御する技術が記載されている。特許文献３には、タンク圧が所定圧以上であると判定された場合には、タンク圧が所定圧以下になるまで補助空気をタービンへ供給するように制御し、タンク圧が所定圧以上でないと判定された場合には、補助空気を一定時間タービンへ供給するように制御する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０５０２６号公報
【特許文献２】特開２００８−２２７５号公報
【特許文献３】特開２００８−２２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の技術では、加速時にエアアシストが行われた場合において、タンク残圧の低下により加速性能が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、加速時において、加速性能が低下するのを防ぐことが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、ターボ過給機と、前記ターボ過給機のタービンの上流側の排気通路にガスを供給するガス供給手段と、を有する内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、加速時において、前記ガス供給手段を制御するとともに、前記内燃機関の吸気弁と排気弁との間のバルブオーバラップ量を制御することにより、前記タービンの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量を所定値以上に保持する制御手段を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の制御装置は、ターボ過給機と、前記ターボ過給機のタービンの上流側の排気通路にガスを供給するガス供給手段と、を備えた内燃機関に好適に適用される。内燃機関の制御装置は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）などの制御手段を備えている。前記制御手段は、加速時において、前記ガス供給手段を制御するとともに、前記内燃機関の吸気弁と排気弁との間のバルブオーバラップ量を制御することにより、前記タービンの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量を所定値以上に保持する。ここで、所定値は、加速遅れの程度によって決まる。このようにすることで、加速遅れが大きくなるのを防ぐことができ、加速性能が低下するのを防ぐことができる。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記ガス供給手段により供給されるガスのエネルギー量が減少した場合には、前記バルブオーバラップ量を増加させる。これにより、加速遅れを一定に保持することができる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記タービンの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量の最大値は、前記バルブオーバラップ量が最小となる場合において、前記ガス供給手段により供給されるガスのエネルギー量を最大にすることにより実現可能な値に設定される。このようにすることで、可変バルブタイミング機構の制御が失敗した場合であっても、前記ガス供給手段により供給されるガスにより、運転者が意図した加速感を得ることができる。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、加速時において、前記内燃機関の運転状態が、吸気通路から排気通路へ吸気が吹き抜けるとともに前記吸気が前記排気通路で後燃えする状態にある場合には、前記バルブオーバラップ量を最大にする。このようにすることで、前記ガス供給手段における圧力消費を抑えることができ、加速機会が連続することにより蓄圧が間に合わないような場合であっても、加速感が減衰するのを防ぐことができる。
【００１１】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記ガス供給手段により供給されるガスのエネルギー量が閾値以下となる場合には、前記バルブオーバラップ量を最大にする。これによっても、前記ガス供給手段における圧力消費を抑えることができ、加速機会が連続することにより蓄圧が間に合わないような場合であっても、加速感が減衰するのを防ぐことができる。
【００１２】
上記の内燃機関の制御装置の好適な実施例は、前記ガス供給手段は蓄圧タンクであり、前記ガス供給手段により供給されるガスのエネルギー量は前記蓄圧タンク内の圧力によって規定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１４】
［全体構成］
図１は、本発明の内燃機関の制御装置を適用した内燃機関の構成を示す構成図である。図２は気筒１０内部の断面構成を示している。図１、２では、実線矢印がガス（吸気及び排気）の流れを示し、破線矢印が信号の流れを示している。
【００１５】
内燃機関（エンジン）は、自動車などの車両に走行用動力源として搭載され、主に、複数の気筒１０と、各気筒１０にそれぞれ接続される吸気通路３及び排気通路４と、吸気通路３及び排気通路４に設けられたターボ過給機５とを備えている。ターボ過給機５は、吸気通路３に設けられたコンプレッサ５ａと、排気通路４に設けられたタービン５ｂと、を有し、これらが一体回転するように構成されている。
【００１６】
吸気通路３には、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａと、インタークーラ６と、スロットルバルブ３２と、が設けられている。スロットルバルブ３２は、吸気通路３における吸入空気量を調整するためのものであり、ＥＣＵ５０からの制御信号によって制御される。  図２に示すように、気筒１０の燃焼室１５には、吸気通路３と排気通路４とが接続されている。また、気筒１０の燃焼室１５には、吸気弁１３と排気弁１４が設けられている。吸気弁１３は、開閉することによって、吸気通路３と燃焼室１５との導通／遮断を制御する。排気弁１４は、開閉することによって、排気通路４と燃焼室１５との導通／遮断を制御する。
【００１７】
気筒１０の作動行程の１サイクルは、具体的には、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程、の４つの行程より構成される。まず、吸気行程において、燃料噴射弁１８より噴射された燃料と空気との混合気が、吸気通路３より気筒１０の燃焼室１５内へ供給される。次に、圧縮行程において、ピストン１２が上死点（ＴＤＣ）まで上がり、混合気が圧縮される。そして、燃焼行程において、点火プラグ１９が点火されることにより混合気の燃焼が開始され、燃焼による混合気の膨張により、ピストン１２が下死点（ＢＤＣ）まで押し下げられる。その後、排気行程において、ピストン１２が上がり、排気が排気通路４へ排出される。燃焼行程におけるピストン１２が下死点まで押し下げられる力が、コンロッド１６を介してクランク軸１７にトルクとして伝達され、クランク軸１７が回転する。ここで、クランク軸１７近傍には、クランク軸１７の回転角を検出し、検出された回転角に対応する検出信号Ｓ４１をＥＣＵ５０へ送信するクランク角センサ４１が設けられている。
【００１８】
ここで、吸気弁１３には、当該吸気弁１３のバルブタイミングを変化させることが可能な可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）１１が設けられている。可変バルブタイミング機構１１が制御されることにより、吸気弁１３と排気弁１４との間のバルブオーバラップ量が制御される。可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）１１は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ１１によって制御される。なお、可変バルブタイミング機構１１は、吸気弁１３のみに取り付けられるのには限られず、加えて、排気弁１４にも取り付けられるとしてもよい。
【００１９】
図１に戻り説明を続けると、排気通路４には、ターボ過給機５のタービン５ｂと、エアアシスト装置２１と、触媒８と、パティキュレートフィルタ９と、排気遮断弁３３と、が設けられている。触媒８は、例えば三元触媒であり、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物、などを浄化する機能を有する。パティキュレートフィルタ９は、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する。排気遮断弁３３は、触媒８及びパティキュレートフィルタ９の下流側の排気通路４に取り付けられており、排気通路４内の排気の流れを遮断する機能を有する。排気遮断弁３３は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ３３により制御される。
【００２０】
エアアシスト装置２１は、主に、エア通路２３、２５と、蓄圧タンク２２と、より構成されている。エア通路２３は、タービン５ｂの上流側の排気通路４と蓄圧タンク２２とを接続しており、エア通路２５は、タービン５ｂの下流側でかつ排気遮断弁３３の上流側の排気通路４と蓄圧タンク２２とを接続している。エア通路２３には、アシスト弁２４が取り付けられており、エア通路２５には、蓄圧弁２６が取り付けられている。アシスト弁２４及び排気遮断弁３３が閉弁されるとともに、蓄圧弁２６が開弁されることにより、タービン５ｂの下流側の排気通路４の排気が蓄圧タンク２２に蓄積される。また、アシスト弁２４が開弁されることにより、蓄圧タンク２２に蓄積された排気がタービン５ｂの上流側の排気通路４に供給される。ここで、アシスト弁２４の開度が調節されることにより、タービン５ｂの上流側の排気通路に供給される排気のガス流量が調節される。アシスト弁２４、蓄圧弁２６、排気遮断弁３３は、ＥＣＵ５０からの制御信号により制御される。例えば、アシスト弁２４は、ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ２４によって制御される。また、蓄圧タンク２２には、圧力センサ４４が取り付けられている。圧力センサ４４は、蓄圧タンク２２の残圧（蓄圧タンク残圧）を検出して、検出された蓄圧タンク残圧に対応する検出信号Ｓ４４をＥＣＵ５０へ送信する。
【００２１】
なお、エアアシスト装置２１は、タービン５ｂの下流側の排気通路４の排気が蓄圧タンク２２に蓄積されるものには限られない。この代わりに、エアアシスト装置２１は、エア通路２５が、エア通路２３と同様、タービン５ｂの上流側の排気通路４と接続されるとし、タービン５ｂの上流側の排気通路４の排気が蓄圧タンク２２に蓄積されるとしても良い。さらには、エアアシスト装置２１は、排気が蓄圧タンク２２に蓄積されるものには限られない。代わりに、エアアシスト装置２１は、エア通路２５は吸気通路３と接続されるとし、吸気が蓄圧タンク２２に蓄積されるとしても良い。以下では、蓄圧タンク２２に蓄積される吸気又は排気を、単に「ガス」と称することとする。
【００２２】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイスなどを有し、アクセル開度センサや各種センサからの検出信号に基づいて内燃機関の運転状態を検出し、検出された運転状態に基づいて内燃機関の制御を行う。例えば、本発明の内燃機関の制御装置では、ＥＣＵ５０は、アクセル開度センサからの検出信号に基づいて、運転者からの加速要求があるか否かを判定し、運転者からの加速要求があると判定した場合には、クランク角センサ４１、圧力センサ４４からの検出信号Ｓ４１、Ｓ４４に基づいて、アシスト弁２４及び可変バルブタイミング機構１１の制御を行う。従って、ＥＣＵ５０は、本発明における制御手段として機能する。
【００２３】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００２４】
ターボ過給機５を備えた上述のエンジンにおいて、加速開始時におけるターボラグ（加速遅れ）を抑える方法としては、エアアシスト装置２１より加圧したガスをタービン５ｂの上流側の排気通路４に供給することにより、タービン５ｂの回転駆動力をアシスト（エアアシスト）する方法や、吸気弁１３と排気弁１４との間のバルブオーバラップ量を増加させ、吸気通路３より燃焼室１５に導入された吸気を燃焼させずに排気通路４へ吹き抜けさせることにより、タービン５ｂの回転駆動力をアシストする方法が考えられる。
【００２５】
図３（ａ）は、エアアシスト装置２１における蓄圧タンク２２の残圧と加速遅れとの関係を示すグラフである。なお、ここで言う「加速遅れ」とは、ＥＣＵ５０がアクセルセンサからの検出信号に基づいて加速要求があると判定した加速開始時から、車両の加速度の大きさがピークに達するまでの時間である。図３（ａ）のグラフに示すように、蓄圧タンク２２の残圧が大きくなればなるほど、加速遅れは小さくなり、蓄圧タンク２２の残圧が小さくなればなるほど、加速遅れは大きくなる。
【００２６】
図３（ｂ）は、バルブオーバラップ量と加速遅れとの関係を示すグラフである。図３（ｂ）のグラフに示すように、バルブオーバラップ量が大きくなればなるほど、加速遅れは小さくなり、バルブオーバラップ量が小さくなればなるほど、加速遅れは大きくなる。
【００２７】
一般的な内燃機関の制御方法では、加速開始時において、エアアシスト装置によるエアアシストが行われるが、この場合、図３（ａ）に示したように、蓄圧タンクの残圧が低下するに従い、加速遅れが大きくなり、加速性能が低下する。
【００２８】
そこで、本発明の内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、加速時において、エアアシスト装置２１を制御するとともに、吸気弁１３と排気弁１４との間のバルブオーバラップ量を制御することにより、タービン５ｂの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量を所定値以上に保持することとする。所定値は、要求加速遅れの大きさにより規定される値である。このようにすることで、加速時において、加速遅れが大きくなるのを防ぐことができ、加速性能の低下を抑えることができる。ここで、タービン５ｂの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量とは、エアアシスト装置２１により供給されるガスのエネルギー量と、吸気通路３より排気通路４へ吹き抜けさせる吸気のエネルギー量と、の和である。ここで、エアアシスト装置２１により供給されるガスのエネルギー量は、蓄圧タンク残圧や蓄圧タンク２２から供給されるガス流量によって規定される。また、吸気通路３より排気通路４へ吹き抜けさせる吸気のエネルギー量は、バルブオーバラップ量によって規定される。
【００２９】
第１実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、エアアシスト装置２１により供給されるガスの圧力が減少して、当該ガスのエネルギー量が減少した場合には、吸気弁１３と排気弁１４との間のバルブオーバラップ量を増加させることにより、吸気通路３より排気通路４へ吹き抜けさせる吸気のエネルギーを増加させることとする。これにより、タービン５ｂの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量を常に一定の値に保持することができ、加速遅れを一定に保持することができる。以下、図４を用いて具体的に説明する。
【００３０】
図４は、バルブオーバラップ量と蓄圧タンク残圧との関係を示すグラフである。図４において、一点鎖線で示すグラフｇｄ１〜ｇｄ３、及び、グラフｇｄｉは等加速遅れ線を示している。同じ等加速遅れ線上にある点同士では、加速遅れの大きさが互いに等しくなる。言い換えると、同じ等加速遅れ線上にある点同士では、タービン５ｂの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量が等しくなる。即ち、エアアシスト装置２１により供給されるガスのエネルギーと、吸気通路３より排気通路４へ吹き抜けさせる吸気のエネルギーと、の和が等しくなる。ここで、図４において、バルブオーバラップ量及び蓄圧タンク残圧が小さい位置にある等加速遅れ線ほど、タービン５ｂの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量が小さくなり、加速遅れは大きくなる。
【００３１】
ＥＣＵ５０は、グラフｇｄ１〜ｇｄ３、ｇｄｉの夫々に示す蓄圧タンク残圧とバルブオーバラップ量との関係をマップとしてＲＯＭなどに保持しておき、アクセル開度からの検出信号に基づいて要求加速遅れを算出し、算出された要求加速遅れに対応するマップを求める。ＥＣＵ５０は、圧力センサ４４からの検出信号Ｓ４４に基づいて蓄圧タンク残圧を検出した後、検出された蓄圧タンク残圧に基づいて、算出された要求加速遅れに対応するグラフのマップを用いて、要求バルブオーバラップ量を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、算出された要求バルブオーバラップ量となるように、可変バルブタイミング機構１１を制御することにより、バルブオーバラップ量を制御する。
【００３２】
図４に示す例では、フル加速時において使用される領域を太線で示している。加速遅れが最小となるのは、即ち、タービン５ｂの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量が最大となるのは、理論上では、蓄圧タンク残圧が最大値Ｐｍａｘで、かつ、バルブオーバラップ量が最大値ＯＶｍａｘとなる点ＧＲｍｉｎである。しかしながら、フル加速時において使用される領域を点ＧＲｍｉｎとした場合には、蓄圧タンク残圧が減少すると直ぐに、加速遅れが大きくなってしまう。
【００３３】
そこで、第１実施形態に係る内燃機関の制御方法では、フル加速時において使用される領域を、点ＧＲｍｉｎよりも加速遅れが大きなグラフｇｄｉ上に設定している。つまり、第１実施形態では、加速遅れの最小値は、グラフｇｄｉ上の点によって実現される加速遅れに設定されている。
【００３４】
このようにすることで、フル加速時において、蓄圧タンク残圧が減少した場合であっても、バルブオーバラップ量を増加させることにより、蓄圧タンク残圧とバルブオーバラップ量との関係がグラフｇｄｉを満たすように保持することができ、蓄圧タンクの残圧に依らずに加速遅れを一定に保つことができる。例えば、ＥＣＵ５０は、フル加速時において、検出された蓄圧タンク２２の残圧が残圧Ｐ１となる場合には、グラフｇｄｉより要求バルブオーバラップ量ＯＶ１を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、検出された蓄圧タンク２２の残圧が減少して残圧Ｐ１ａとなった場合には、グラフｇｄｉより、要求バルブオーバラップ量ＯＶ１よりも増加した要求バルブオーバラップ量ＯＶ１ａを算出する。
【００３５】
ここで、図４の黒丸の点ｍ１に示すように、グラフｇｄｉは、バルブオーバラップ量が最小となる場合に、蓄圧タンク２２の圧力が最大値Ｐｍａｘとなるように設定されるのが好適である。つまり、タービン５ｂの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量の最大値は、バルブオーバラップ量が最小となる場合において、即ち、吸気通路３より排気通路４へ吹き抜けさせる吸気のエネルギー量が最小となる場合において、蓄圧タンク２１により供給されるガスのエネルギー量を最大にすることにより実現可能な値に設定される。言い換えると、タービン５ｂの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量の最大値は、吸気通路３より排気通路４へ吹き抜けさせる吸気のエネルギー量の最小値と、蓄圧タンク２１により供給されるガスのエネルギー量の最大値と、の和に等しくなるように設定される。このようにすることで、可変バルブタイミング機構１１の制御が失敗した場合であっても、蓄圧タンク２１の残圧のみにより、運転者が意図した加速感を得ることができる。
【００３６】
（制御処理）
次に、上述の第１実施形態に係る内燃機関の制御処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、アクセル開度からの検出信号に基づいて、加速時にあるか否かについて判定し、加速時にないと判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、本制御処理を終了し、加速時にあると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２の処理に進む。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ５０は、アクセル開度からの検出信号に基づいて、要求加速遅れを算出し、算出された要求加速遅れに対応するマップを算出する。続くステップＳ１０３において、ＥＣＵ５０は、圧力センサ４４からの検出信号に基づいて、蓄圧タンク２２の残圧を検出する。
【００３８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０２において算出されたマップを用いて、検出された蓄圧タンク２２の残圧に対応する要求バルブオーバラップ量を算出する。上述の例で言えば、ＥＣＵ５０は、アクセル開度からの検出信号に基づいて、フル加速が要求されていることを検出した場合には、図３のグラフｇｄｉの関係を示すマップを用いて、検出された蓄圧タンク残圧に対応する要求バルブオーバラップ量を算出する。
【００３９】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ５０は、算出された要求バルブオーバラップ量となるように、可変バルブタイミング機構１１の制御を実行することにより、バルブオーバラップ量を制御する。このようにすることで、蓄圧タンクの残圧に依らずに加速遅れを一定に保つことができる。この後、ＥＣＵ５０は、本制御処理を終了する。
【００４０】
以上に述べたことから分かるように、第１実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、エアアシスト装置２１により供給されるガスの圧力が減少して、当該ガスのエネルギー量が減少した場合には、吸気弁１３と排気弁１４との間のバルブオーバラップ量を増加させることにより、吸気通路３より排気通路４へ吹き抜けさせる吸気のエネルギーを増加させることとする。これにより、加速時において、蓄圧タンクの残圧に依らずに加速遅れを一定に保持することができる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００４２】
先に述べた第１実施形態に係る内燃機関の制御方法では、エアアシスト装置２１により供給されるガスのエネルギー量が減少した場合には、バルブオーバラップ量と加速遅れとの関係を示すマップを用いて、吸気弁１３と排気弁１４との間のバルブオーバラップ量を増加させていた。それに対し、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、蓄圧タンク２２により供給されるガスのエネルギー量が閾値以下となる場合には、バルブオーバラップ量を最大にすることとする。以下、図６を用いて具体的に述べる。
【００４３】
図６は、図４と同様、バルブオーバラップ量と蓄圧タンク残圧との関係を示すグラフである。図６に示す例では、検出された蓄圧タンク２２の残圧に対応するバルブオーバラップ量を求めるグラフとして、グラフｇｄ２が用いられるものとする。
【００４４】
第２実施形態に係る内燃機関の制御方法では、蓄圧タンク２２の残圧に閾値として設定下限残圧Ｐｍｉｎが設けられている。
【００４５】
ＥＣＵ５０は、圧力センサ４４により検出された蓄圧タンク２２の残圧が、設定下限残圧Ｐｍｉｎよりも大きな残圧となっている場合には、グラフｇｄ２上において対応するバルブオーバラップ量を要求バルブオーバラップ量として算出する。例えば、ＥＣＵ５０は、検出された蓄圧タンク２２の残圧がＰ２（＞Ｐｍｉｎ）となっている場合には、グラフｇｄ上において対応するバルブオーバラップ量ＯＶ２を要求バルブオーバラップ量として算出する。
【００４６】
一方、ＥＣＵ５０は、検出された蓄圧タンク２２の残圧が設定下限残圧Ｐｍｉｎ以下となっている場合には、グラフｇｄ２上において対応するバルブオーバラップ量を算出するのではなく、黒丸で示す点ｍ２のように、バルブオーバラップ量の最大値ＯＶｍａｘを要求バルブオーバラップ量として算出する。例えば、ＥＣＵ５０は、検出された蓄圧タンクの残圧が設定下限残圧Ｐｍｉｎとなっている場合には、グラフｇｄ２上において対応するバルブオーバラップ量ＯＶｐｍｉｎを要求バルブオーバラップ量とするのではなく、バルブオーバラップ量の最大値ＯＶｍａｘを要求バルブオーバラップ量として算出する。そして、ＥＣＵ５０は、要求バルブオーバラップ量ＯＶｍａｘとなるように、バルブオーバラップ量を制御するとともに、アシスト弁２４を制御して、蓄圧タンク２２から供給されるガス流量を、蓄圧タンク２２の残圧がＰｃとなるときのガス流量になるまで減少させる。ここで、残圧Ｐｃは、グラフｇｄ２上において、要求バルブオーバラップ量が最大値ＯＶｍａｘとなるときの蓄圧タンクの残圧である。以下では、要求バルブオーバラップ量が最大値ＯＶｍａｘとなるときの蓄圧タンクの残圧を「最大バルブオーバラップ時残圧」と称することとする。このようにすることで、蓄圧タンク２２の圧力消費を抑えることができる。これにより、加速機会が連続することにより蓄圧が間に合わず、蓄圧タンク２２の残圧が減少するような場合であっても、加速感が減衰するのを防ぐことができる。
【００４７】
（制御処理）
次に、上述の第２実施形態に係る内燃機関の制御処理について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４８】
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ５０は、アクセル開度からの検出信号に基づいて、加速時にあるか否かについて判定し、加速時にないと判定した場合には（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、本制御処理を終了し、加速時にあると判定した場合には（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２の処理に進む。ステップＳ１１２において、ＥＣＵ５０は、アクセル開度からの検出信号に基づいて、要求加速遅れを算出する。
【００４９】
ステップＳ１１３において、ＥＣＵ５０は、圧力センサ４４からの検出信号に基づいて、蓄圧タンク２２の残圧を検出し、検出された蓄圧タンク２２の残圧が設定下限残圧以下か否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、検出された蓄圧タンク２２の残圧が設定下限残圧以下であると判定した場合には（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１４の処理へ進む。
【００５０】
ステップＳ１１４において、ＥＣＵ５０は、可変バルブタイミング機構１１の制御を優先させることとし、バルブオーバラップ量の最大値を要求バルブオーバラップ量として算出するとともに、蓄圧タンクの残圧が最大バルブオーバラップ時残圧となるときのガス流量を要求ガス流量として算出する。その後、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１６の処理へ進む。このようにすることで、蓄圧タンク２２の圧力消費を抑えることができる。
【００５１】
ステップＳ１１３において、ＥＣＵ５０は、検出された蓄圧タンク２２の残圧が設定下限残圧よりも大きいと判定した場合には（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、ステップＳ１１５の処理へ進む。
【００５２】
ステップＳ１１５において、ＥＣＵ５０は、エアアシストを優先させることとし、蓄圧タンク残圧とバルブオーバラップ量との関係を示すマップを用いて、検出された蓄圧タンク２２の残圧に対応するバルブオーバラップ量を要求バルブオーバラップ量として算出する。その後、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１６の処理へ進む。
【００５３】
ステップＳ１１６において、ＥＣＵ５０は、可変バルブタイミング機構１１の制御及びエアアシストを実行する。具体的には、ＥＣＵ５０は、算出された要求バルブオーバラップ量ＯＶ１となるようにバルブオーバラップ量を調整する可変バルブタイミング機構１１の制御を実行するとともに、蓄圧タンク２２から供給されるガス流量が要求ガス流量となるように、アシスト弁２４を制御する。この後、ＥＣＵ５０は、本制御処理を終了する。
【００５４】
以上に述べたことから分かるように、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、蓄圧タンク２２により供給されるガスのエネルギー量が閾値以下となる場合には、バルブオーバラップ量を最大にする。このようにすることで、蓄圧タンク２２の圧力消費を抑えることができ、加速機会が連続することにより蓄圧が間に合わず、蓄圧タンク２２の残圧が減少するような場合であっても、加速感が減衰するのを防ぐことができる。
【００５５】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第３実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、加速時において、吸気通路３から排気通路４へ吸気が吹き抜けるとともに当該吸気が排気通路４で後燃えする場合には、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法と同様、バルブオーバラップ量を最大にすることとする。以下、図８を用いて具体的に述べる。
【００５６】
図８は、エンジンの性能曲線を示すグラフである。図８において、横軸がエンジン回転数を示し、縦軸が出力トルクを示している。
【００５７】
図８において、エンジンの運転状態がハッチングで示す領域Ｓｃ内にある場合には、即ち、エンジンの運転状態が低回転高負荷となっている場合には、吸気通路３から排気通路４へ吸気が吹き抜けるとともに当該吸気が排気通路４で後燃えする。この場合、吸気が灰気通路４で後燃えすることにより、当該吸気の温度は上昇する。従って、このとき、バルブオーバラップ量を増加させることにより、タービン５ｂの回転駆動力をアシストするガスのエネルギー量を効果的に増加させることができる。
【００５８】
そこで、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、加速時において、エンジンの運転状態が領域Ｓｃ内にある場合には、即ち、吸気通路３から排気通路４へ吸気が吹き抜けるとともに当該吸気が排気通路４で後燃えする状態にある場合には、第２実施形態と同様にして、バルブオーバラップ量の最大値を要求バルブオーバラップ量とし、蓄圧タンクの残圧が最大バルブオーバラップ時残圧となるときのガス流量を、要求ガス流量として算出する。このようにしても、蓄圧タンク２２の圧力消費を抑えることができる。これによっても、加速機会が連続することにより蓄圧が間に合わず、蓄圧タンク２２の残圧が減少するような場合に、加速感が減衰するのを防ぐことができる。
【００５９】
（制御処理）
次に、上述の第３実施形態に係る内燃機関の制御処理について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
ステップＳ１２１において、ＥＣＵ５０は、アクセル開度からの検出信号に基づいて、加速時にあるか否かについて判定し、加速時にないと判定した場合には（ステップＳ１２１：Ｎｏ）、本制御処理を終了し、加速時にあると判定した場合には（ステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２２の処理に進む。ステップＳ１２２において、ＥＣＵ５０は、アクセル開度からの検出信号に基づいて、要求加速遅れを算出する。
【００６１】
ステップＳ１２３において、ＥＣＵ５０は、クランク角センサ４４などの各種センサからの検出信号に基づいて、エンジン回転数及び出力トルクを算出し、それらを基に、エンジンの運転状態が、吸気通路３から排気通路４へ吸気が吹き抜けるとともに当該吸気が排気通路４で後燃えする状態にあるか否かについて判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、算出されたエンジン回転数及び出力トルクに基づいて、エンジンの動作点が図８の領域Ｓｃ内にあるか否かについて判定する。
【００６２】
ステップＳ１２３において、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転状態が、吸気通路３から排気通路４へ吸気が吹き抜けるとともに当該吸気が排気通路４で後燃えする状態にあると判定した場合には（ステップＳ１２３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２４の処理へ進む。
【００６３】
ステップＳ１２４において、ＥＣＵ５０は、可変バルブタイミング機構１１の制御を優先させることとし、バルブオーバラップ量の最大値を要求バルブオーバラップ量として算出するとともに、蓄圧タンクの残圧が最大バルブオーバラップ時残圧となるときのガス流量を要求ガス流量として算出する。その後、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２６の処理へ進む。このようにすることで、蓄圧タンク２２の圧力消費を抑えることができる。
【００６４】
一方、ステップＳ１２３において、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転状態が、吸気通路３から排気通路４へ吸気が吹き抜けるとともに当該吸気が排気通路４で後燃えする状態にないと判定した場合には（ステップＳ１２３：Ｎｏ）、ステップＳ１２５の処理へ進む。
【００６５】
ステップＳ１２５において、ＥＣＵ５０は、エアアシストを優先させることとし、蓄圧タンク残圧とバルブオーバラップ量との関係を示すマップを用いて、検出された蓄圧タンク２２の残圧に対応するバルブオーバラップ量を要求バルブオーバラップ量として算出する。
【００６６】
ステップＳ１２６において、ＥＣＵ５０は、可変バルブタイミング機構１１の制御及びエアアシストを実行する。具体的には、ＥＣＵ５０は、算出された要求バルブオーバラップ量ＯＶ１となるようにバルブオーバラップ量を調整する可変バルブタイミング機構１１の制御を実行するとともに、蓄圧タンク２２から供給されるガス流量が要求ガス流量となるように、アシスト弁２４を制御する。この後、ＥＣＵ５０は、本制御処理を終了する。
【００６７】
以上に述べたことから分かるように、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、加速時において、内燃機関の運転状態が、吸気通路３から排気通路４へ吸気が吹き抜けるとともに当該吸気が排気通路４で後燃えする状態にある場合には、バルブオーバラップ量を最大にする。このようにしても、蓄圧タンク２２の圧力消費を抑えることができ、加速機会が連続することにより蓄圧が間に合わず、蓄圧タンク２２の残圧が減少するような場合であっても、加速感が減衰するのを防ぐことができる。
【００６８】
なお、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第２実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。つまり、ＥＣＵ５０は、検出された蓄圧タンク２２の残圧が設定下限残圧以下となっている場合、又は、エンジンの運転状態が、吸気通路３から排気通路４へ吸気が吹き抜けるとともに当該吸気が排気通路４で後燃えする状態にある場合、には、バルブオーバラップ量を最大にするとしてもよい。これにより、蓄圧タンク２２の圧力消費を、より効果的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の各実施形態に係る内燃機関の構成を示す構成図である。
【図２】気筒内部の断面構成を示す構成図である。
【図３】蓄圧タンクの残圧及びバルブオーバラップ量の夫々と加速遅れとの関係を示すグラフ。
【図４】バルブオーバラップ量と蓄圧タンク残圧との関係を示すグラフである。
【図５】第１実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【図６】バルブオーバラップ量と蓄圧タンク残圧との関係を示すグラフである。
【図７】第２実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【図８】エンジン性能曲線のグラフである。
【図９】第３実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
３  吸気通路
４  排気通路
５  ターボ過給機
８  触媒
１０  気筒
２１  エアアシスト装置
２２  蓄圧タンク
２４  アシスト弁
５０  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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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