特許 6410216 多気筒エンジンの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6410216

(24)【登録日】2018年10月5日

(45)【発行日】2018年10月24日

(54)【発明の名称】多気筒エンジンの制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 23/00 20060101AFI20181015BHJP

   F02D 21/08 20060101ALI20181015BHJP

   F02D 9/02 20060101ALI20181015BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20181015BHJP

   F02B 37/18 20060101ALI20181015BHJP

   F02M 26/05 20160101ALI20181015BHJP

   F02M 26/64 20160101ALI20181015BHJP

【ＦＩ】

   F02D23/00 F

   F02D21/08 301A

   F02D21/08 311B

   F02D9/02 S

   F02B37/00 302F

   F02B37/18 A

   F02M26/05

   F02M26/64

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-66041(P2016-66041)

(22)【出願日】2016年3月29日

(65)【公開番号】特開2017-180196(P2017-180196A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2017年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100059959

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100157185

【弁理士】

【氏名又は名称】吉野 亮平

(72)【発明者】

【氏名】西尾 貴史

(72)【発明者】

【氏名】松尾 佳朋

(72)【発明者】

【氏名】藤山 智彰

【審査官】 佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３５１０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５７９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０９８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２０９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１３２１５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２４５５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０２６１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ２３／００

Ｆ０２Ｂ ３７／００

Ｆ０２Ｂ ３７／１８

Ｆ０２Ｄ ９／０２

Ｆ０２Ｄ ２１／０８

Ｆ０２Ｍ ２６／０５

Ｆ０２Ｍ ２６／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多気筒エンジンの制御装置であって、
前記多気筒エンジンの吸気系統に設けられ、下流側への新気の導入量を調整するためのスロットル弁と、
前記多気筒エンジンと前記スロットル弁との間に設けられたＥＧＲ導入口と、
前記スロットル弁の開度を制御する開度制御装置と、を備え、
前記開度制御装置は、ＥＧＲ導入口から排気が吸気系統に環流されており、かつＥＧＲ率が所定値以上である場合には、ＥＧＲ率が所定値より小さい場合に比較して前記スロットル弁の最大開度を閉補正する、多気筒エンジンの制御装置。

【請求項2】

前記多気筒エンジンの排気系統に設けられたタービン、及び前記吸気系統に設けられ前記タービンと連結されたコンプレッサを備えるターボ過給機と、
前記排気系統上において前記コンプレッサを迂回するバイパス通路上に設けられたウェイストゲート弁と、をさらに備え、
前記開度制御装置によって前記スロットル弁の開度が閉補正された場合、前記ウェイストゲート弁の開度を小さくする、請求項１に記載の多気筒エンジンの制御装置。

【請求項3】

前記スロットル弁の最大開度を閉補正する量は、ＥＧＲ率が高くなるにしたがって大きくなる、請求項２に記載の多気筒エンジンの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多気筒エンジンの制御装置に関し、特に、ＥＧＲ通路を通して排気を再循環させる多気筒エンジンの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、多気筒エンジンから排出された排気ガスを多気筒エンジンの吸気側に環流することにより、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を減少させ、かつ燃費を向上させることができる、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）制御技術が知られている。ＥＧＲ制御のうち、多気筒エンジンから排出されたＥＧＲガスを、エンジンの排気通路と、エンジンへの吸気通路とを連結するＥＧＲ通路を介して環流させる、いわゆる外部ＥＧＲでは、ＥＧＲ通路を、多気筒エンジンの上流側のスロットル弁と、多気筒エンジンの各気筒への気筒分配を行うためのインテイクマニホルドとの間に連結する。そして、排気通路からのＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路と、吸気通路との連結分から吸気通路に導入され、インテイクマニホルドに到達するまでに、吸気通路の上流側から流れてきた新気と混合され、その後、インテイクマニホルドを介して各気筒に分配される。

【0003】

通常、ＥＧＲガスを吸気通路に環流する場合、吸気通路に導入するＥＧＲガスの総量を管理することはできるものの、多気筒エンジンにおいて、各気筒にどの程度のＥＧＲガスが供給されているかを監視することは行われていない。そして、多気筒エンジンへの新気供給量や各気筒への燃料供給量は、ＥＧＲ通路を通過したＥＧＲガスが各気筒に均一に分配されている前提で制御されているため、多気筒エンジンの各気筒に実際に供給されるＥＧＲガスの量は、気筒毎に均一であることが求められる。この場合、環流されるガスのＥＧＲ濃度又はＥＧＲ量が少ない場合には、各気筒に供給されるＥＧＲガスの量が均一でなくともエンジンの効率が低下することはないが、環流されるＥＧＲガスの濃度が高い場合には、各気筒に供給されるＥＧＲガスの量が不均一であると、気筒毎の燃焼効率にばらつきが出てしまい、要求されるエンジンの出力を確保することができない場合があった。

【0004】

このような問題を解決すべく、多気筒エンジンにＥＧＲガスを供給する場合に、気筒毎のＥＧＲ量の差を少なくし、各気筒に均一にＥＧＲガスを供給する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−２４５５７２号公報

【0006】

特許文献１では、スロットル弁と、エンジンとの間に、ＥＧＲの混合室を設け、混合室内に乱流を発生させ、ＥＧＲと新気を混合し、各気筒に供給するＥＧＲの量を均一にするようにしている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１の技術では、エンジンの大型化を招き、好ましくない、という問題があった。即ち、スロットル弁とエンジンとの間のスペースは、非常に限られており、このような極めて限られたスペースにＥＧＲ用の混合室を設けることは、設計上困難であり、また、仮に混合室を設けられたとしても、エンジンが大型化してしまう。

【0008】

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、エンジンの大型化を図ることなく、特にＥＧＲ濃度が高い場合において、ＥＧＲと新気とを混合し、多気筒エンジンの各気筒に均一にＥＧＲガスを分配できる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】

【0009】

上述した課題を解決するために、本発明は、多気筒エンジンの制御装置であって、前記多気筒エンジンの吸気系統に設けられ、下流側への新気の導入量を調整するためのスロットル弁と、前記多気筒エンジンと前記スロットル弁との間に設けられたＥＧＲ導入口と、前記スロットル弁の開度を制御する開度制御装置と、を備え、前記開度制御装置は、ＥＧＲ導入口から排気が吸気系統に環流されており、かつＥＧＲ率が所定値以上である場合には、ＥＧＲ率が所定値より小さい場合に比較して前記スロットル弁の最大開度を閉補正する。

【0010】

このように構成された本発明によれば、ＥＧＲ率が所定値以上であり、吸気中のＥＧＲ濃度が高い場合には、スロットル弁の最大開度を閉補正することにより、スロットル弁と多気筒エンジンとの間で、新気の流れに乱れを生じさせることができる。そして、スロットル弁と多気筒エンジンとの間、即ちＥＧＲ導入口付近で新気の乱流を発生させることにより、新気と、環流された排気との混合を促進することができる。これにより、多気筒エンジンの各気筒に供給される排気の量をより均一にすることができる。

【0011】

また、本発明において、好ましくは、前記多気筒エンジンの排気系統に設けられたタービン、及び前記吸気系統に設けられ前記タービンと連結されたコンプレッサを備えるターボ過給機と、前記排気系統上において前記コンプレッサを迂回するバイパス通路上に設けられたウェイストゲート弁と、をさらに備え、前記開度制御装置によって前記スロットル弁の開度が閉補正された場合、前記ウェイストゲート弁の開度を小さくする。

【0012】

このように構成された本発明によれば、スロットル弁の開度が閉補正された場合にウェイストゲート弁の開度を小さくし、タービンの回転数を上昇させ、これにより、吸気系統内の過給圧を上昇させることができる。これにより、スロットル弁の開度が閉補正されて多気筒エンジンへの吸気量が不足するのを防止することができる。

【0013】

この場合において、前記スロットル弁の最大開度を閉補正する量は、ＥＧＲ率が高くなるにしたがって大きくなることが好ましい。

【0014】

これにより、ＥＧＲ率が高い場合に、ＥＧＲ導入口付近で生じる乱流をより大きくすることができる。従って、ＥＧＲ率が高い場合においても、各気筒に供給される排気の量を均一にすることができる。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば、エンジンの大型化を図ることなく、特にＥＧＲ濃度が高い場合において、ＥＧＲと新気とを混合し、多気筒エンジンの各気筒に均一にＥＧＲガスを分配できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態によるエンジンの制御装置が搭載されたエンジンシステムの構成図である。

【図2】本発明の実施形態によるエンジンシステムの動作を示すフロー図である。

【図3】ＥＧＲ率と、上限値ＴＶＯｌｉｍとの関係を示すグラフである。

【図4】スロットル弁の開度を閉補正した際の過給圧制御を示すフロー図である。

【図5】エンジンシステムが使用するマップの例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置について説明する。図１は、エンジンの制御装置が搭載されたエンジンシステムの構成図である。

【0018】

図１に示すように、エンジンシステム１００は、主に、外部から導入された吸気（空気）が通過する吸気通路１０と、この吸気通路１０から供給された吸気と、後述する燃料噴射弁２３から供給された燃料との混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジン２０（例えばガソリンエンジン）と、このエンジン２０内の燃焼により発生した排気ガスを排出する排気通路３０とを有する。

【0019】

吸気通路１０には、上流側から順に、外部から導入された吸気を浄化するエアクリーナー２と、通過する吸気を圧縮して吸気圧力を上昇させる、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａと、通過する吸気を冷却するインタークーラ９と、通過する吸気量を調整するスロットル弁１１と、エンジン２０に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク１３と、が設けられている。

【0020】

スロットル弁１１は、エンジン２０で要求される新気流量に基づいてその開度が０％〜１００％の間で制御される。そして、スロットル弁１１の開度が０％の場合、スロットル弁１１は、吸気通路１０の延びる方向に直交する姿勢に制御され、吸気通路１０下流側に向けた新気の流れを遮断する。一方で、スロットル弁１１の開度が１００％の場合、スロットル弁１１は、吸気通路１０が延びる方向と平行な姿勢に制御され、新気は、スロットル弁１１に邪魔されることなく吸気通路１０下流側に向けて滑らかな気流で流れる。

【0021】

また、吸気通路１０には、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａを迂回して吸気を流すエアバイパス通路６が設けられている。具体的には、エアバイパス通路６は、一端がコンプレッサ４ａの下流側で且つスロットル弁１１の上流側の吸気通路１０に接続され、他端がコンプレッサ４ａの上流側の吸気通路１０に接続されている。また、このエアバイパス通路６上には、エアバイパス通路６を流れる吸気を制御するエアバイパス弁７が設けられている。

【0022】

エンジン２０は、主に、吸気通路１０から供給された吸気を燃焼室２１内に導入する吸気弁２２と、燃焼室２１に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２３と、燃焼室２１内に供給された吸気と燃料との混合気に点火する点火プラグ２４と、燃焼室２１内での混合気の燃焼により往復運動するピストン２７と、ピストン２７の往復運動により回転されるクランクシャフト２８と、燃焼室２１内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路３０へ排出する排気弁２９とを有する。そして、エンジン２０は、例えば、４個の燃焼室２１及び４個のピストン２７を備える、４気筒エンジンである。

【0023】

排気通路３０には、上流側から順に、通過する排気ガスによって回転され、この回転によって上記したようにコンプレッサ４ａを駆動する、ターボ過給機４のタービン４ｂと、排気通路３０内で生じた異音を処理するためのマフラー３８と、が設けられている。また、図示は省略するが、ターボ過給機４と、マフラー３８との間には、例えばＮＯｘ触媒や三元触媒や酸化触媒などの、排気ガスの浄化機能を有する排気浄化触媒が設けられている。

【0024】

また、排気通路３０には、ターボ過給機４のタービン４ｂを迂回して排気ガスを流すタービンバイパス通路３５が設けられている。タービンバイパス通路３５は、排気通路３０のタービン４ｂ上流側と、タービン４ｂ下流側とを、タービン４ｂを迂回して連結する通路である。そして、タービンバイパス通路３５上には、タービンバイパス通路３５を流れる排気ガスを制御するウェイストゲート弁３６が設けられている。ウェイストゲート弁３６は、後述するＰＣＭによる制御のもと、タービンバイパス通路３５を遮断し、又は排気通路３０のタービン４ｂ上流側と下流側とを、タービン４ｂを介さずに連結するように開閉する。

【0025】

さらに、排気通路３０と吸気通路１０との間には、エンジン２０から排出された排気を吸気通路に環流させるための排気環流（ＥＧＲ）通路４０が設けられている。ＥＧＲ通路４０は、エンジン２０と、ターボ過給機４のタービン４ｂとの間で排気通路３０から分岐し、スロットル弁１１とサージタンク１３との間で吸気通路１０と合流する。そして、ＥＧＲ通路４０上には、ＥＧＲ通路４０内に流入した排気を冷却するためのＥＧＲクーラー４２と、ＥＧＲクーラー４２よりも吸気通路１０側に設けられ、吸気通路１０に導入する排気の量を制御するＥＧＲ弁４４とが設けられている。

【0026】

エンジンシステムは、さらに、システム全体を制御するためのＰＣＭ（Power Control Module）５１を備えている。そして、ＰＣＭ５１は、例えば、吸気通路１０におけるスロットル弁１１よりも上流側の吸気通路１０内の圧力を検出する第１圧力センサ５３、スロットル弁１１を通過した新気の流量を検出する流量センサ５５、サージタンク１３内の圧力を検出する第２圧力センサ５７、ＥＧＲ通路４０内のＥＧＲ量を検出するＥＧＲセンサ５９等からの検出値を受信するように構成されている。

【0027】

図２は、上述したエンジンシステムの動作を示すフロー図である。

【0028】

エンジンの運転中において一連の処理が開始すると、エンジンシステム１００は、ステップＳ１において、スロットル弁１１の上流側と下流側の圧力を検出する。この処理は、ＰＣＭ５１が、第１圧力センサ５３及び第２圧力センサ５７の検出値を読み取ることで行われる。

【0029】

次いで、ステップＳ２においてエンジンシステム１００は、要求スロットル通過流量ｇａ０を算出する。この処理は、ＰＣＭ５１が、例えば、アクセル開度からエンジンのトルク要求を算出し、算出したトルク要求値から、必要とされる新気の量（スロットルを通過する単位時間当たり新気の量）を算出する。そしてＰＣＭ５１は、第２圧力センサ５７の検出値に基づいて、サージタンク１３内の圧力を検出し、算出した新気の量を、検出したサージタンク１３内の圧力で補正することにより、過渡を考慮したスロットル弁１１を通過させるべき新気の量、即ち要求スロットル通過流量ｇａ０を算出する。

【0030】

次いで、ステップＳ３においてエンジンシステム１００は、実際にスロットル弁１１を通過している新気の量、即ち実スロットル通過流量ｇａ１を算出する。この処理は、ＰＣＭ５１が、現在のスロットル開度及びスロットル弁１１の上下の圧力差を検出し、検出した値をベルヌーイの定理に当てはめることで実行される。

【0031】

次いで、ステップＳ４においてエンジンシステム１００は、ＥＧＲ制御を行っているか否かを判断する。そして、例えば、エンジン２０の高負荷運転領域においてＥＧＲ弁４４が開かれており、ＥＧＲ通路４０を介して排気通路２０から排気の環流が行われている場合には、ステップＳ５の処理に進む。

【0032】

ステップＳ５においてエンジンシステム１００は、スロットル弁１１の開度の上限値ＴＶＯｌｉｍを設定する。即ち、ＥＧＲ通路４０を介して排気の環流が行われている場合には、スロットル弁１１の開度に上限値が設定され、エンジン２０からの要求負荷に関わらず、スロットル弁１１の最大開度が制限される。上限値ＴＶＯｌｉｍの値は、実験的に求められた値であり、例えば、図３に示すグラフのように決定されている。

【0033】

図３は、ＥＧＲ率と、上限値ＴＶＯｌｉｍとの関係を示すグラフであり、縦軸に上限値ＴＶＯｌｉｍ（％）を示し、横軸にＥＧＲ率（％）を示す。排気を吸気通路１０に環流した際の排気の通路内での分散具合は、ＥＧＲ通路４０の端にあるＥＧＲ導入口の位置や形状等によって異なるものである。そして、上限値ＴＶＯｌｉｍは、ＥＧＲ導入口の位置や形状等に応じて実験的に求められ、ＰＣＭ５１内に記録されている。例えば、或るエンジン、排気の分散具合が低いエンジンでは、ＥＧＲ率と上限値ＴＶＯｌｉｍとの関係は、線Ｌ１によって示すものとなる。排気の分散具合が低いエンジンでは、比較的ＥＧＲ率が低い、Ｅ１％のときから上限値ＴＶＯｌｉｍとして、例えば７０％が設定される。そして、上限値ＴＶＯｌｉｍは、ＥＧＲ率が高くなるにつれ、低くなる。即ち、排気の分散具合が低いエンジンでは、環流される排気の量が少ないときから、排気環流時にスロットル弁１１の下流において乱流を発生させる。従って、排気の分散具合が低いエンジンでは、比較的ＥＧＲ率が低いとき（Ｅ１％）から、上限値ＴＶＯｌｉｍが設定されている。なお、排気の分散具合が低いエンジンであっても、ＥＧＲ率がＥ１％よりも低い場合には、スロットル弁１１の下流側において排気の分散具合を考慮する必要がないため、上限値ＴＶＯｌｉｍは設定されない。

【0034】

また、比較的排気の分散具合が高いエンジンでは、ＥＧＲ率と上限値ＴＶＯｌｉｍとの関係は、線Ｌ２によって示すものとなる。比較的排気の分散具合が高いエンジンでは、ＥＧＲ率がＥ１％以上であっても、上限値ＴＶＯｌｉｍは設定されておらず、ＥＧＲ率がＥ１％よりも高いＥ２％以上となった場合に、上限値ＴＶＯｌｉｍが設定される。これにより、ＥＧＲ率がＥ１％よりも高く、かつＥ２％以下の場合には、上限値ＴＶＯｌｉｍが設定されず、スロットル弁１１は、エンジンの要求負荷に応じて開度が制御される。そして、ＥＧＲ率Ｅ１％及びＥ２％も、上限値ＴＶＯｌｉｍと同様に、実験的に求められ、ＰＣＭ５１に記憶された値である。そして、エンジンシステム１００では、エンジンの排気の分散具合に応じて決定されたＥＧＲ率（Ｅ１又はＥ２％）を下限値として、ＥＧＲ率がそれ以上である場合に、上限値ＴＶＯｌｉｍを設定するようになっている。

【0035】

一方で、例えば、エンジン２０の低負荷運転領域においてＥＧＲ弁４４が閉じられており、ＥＧＲ通路４０を介して排気の環流が行われていない場合には、ステップＳ５の処理を行わず、ステップＳ６以降の処理に進む。

【0036】

ステップＳ６においてエンジンシステム１００は、要求スロットル通過量ｇａ０と、実スロットル通過量ｇａ１とが等しいか否かを判定する。この処理により、要求スロットル通過量ｇａ０が達成できているか否かを判断することができる。そして、ステップＳ６において、要求スロットル通過量ｇａ０と、実スロットル通過量ｇａ１とが等しいと判断された場合には、一連の処理を終了し、再度、ステップＳ１からの処理を繰り返す。

【0037】

一方で、ステップＳ６において、要求スロットル通過量ｇａ０と、実スロットル通過量ｇａ１とが等しくないと判断された場合、エンジンシステム１００は、ステップＳ７において、要求スロットル通過量ｇａ０が、実スロットル通過量ｇａ１よりも大きいか否かを判断する。そして、ステップＳ７において要求スロットル通過量ｇａ０が、実スロットル通過量ｇａ１よりも大きくないと判断した場合には、現在、エンジンからの要求に対してスロットル弁１１を通過する新気の量が多いと判断し、ステップＳ８においてスロットル弁１１の開度を小さくし、一連の処理を終了する。

【0038】

また、ステップＳ７において、要求スロットル通過量ｇａ０が、実スロットル通過量ｇａ１よりも大きいと判断した場合には、ステップＳ９においてエンジンシステム１００は、現在のスロットル弁１１の開度が、上限値ＴＶＯｌｉｍよりも小さいか否かを判断する。なお、ＥＧＲ通路４１を介して排気の環流が行われておらず、ステップＳ５において上限値ＴＶＯｌｉｍが設定されていない場合には、常に、現在のスロットル開度が、上限値ＴＶＯｌｉｍよりも小さいものと判断する。そして、ステップＳ９の処理は、ステップＳ７において、実スロットル通過量ｇａ１が、要求スロットル通過量ｇａ０未満であり、エンジン２０の要求に対して新気の導入量が少ない場合に行われるものであるから、ステップＳ９において現在のスロットル弁１１の開度が、上限値ＴＶＯｌｉｍよりも小さいと判断された場合には、ステップＳ１０においてスロットル弁１１の開度を大きくし、一連の処理を終了する。

【0039】

一方で、ステップＳ９において現在のスロットル弁１１の開度が、上限値ＴＶＯｌｉｍよりも小さくないと判断された場合には、ステップＳ１１においてスロットル弁１１の開度を、ステップＳ５で設定された上限値ＴＶＯｌｉｍ以下まで低下させる。これにより、ＥＧＲ通路４１を介して排気が環流されている場合において、ＥＧＲ率に応じてスロットル弁１１の開度を閉補正することができる。そして、スロットル弁１１の補正後の開度は、図３に示すグラフに従った開度となる。そして、スロットル弁１１の開度を補正することで、スロットル弁１１の下流側において乱流が発生し、吸気通路１０内の新気と環流された排気との混合を促進し、各気筒に供給される排気の量をより均一にすることができる。

【0040】

このように、本実施形態によれば、ＥＧＲ率が所定値以上であり（例えば、Ｅ１％以上又はＥ２％以上）、吸気中のＥＧＲ濃度が高い場合には、仮に要求されるスロットル弁１１の開度が１００％であったとしても、スロットル弁１１の開度を閉補正することにより、スロットル弁１１と多気筒エンジン２０との間で、新気の流れに乱れを生じさせることができる。そして、スロットル弁１１と多気筒エンジン２０との間、即ちＥＧＲ導入口付近で新気の乱流を発生させることにより、新気と、環流された排気との混合を促進することができる。これにより、多気筒エンジン２０の各気筒に供給される排気の量をより均一にすることができる。

【0041】

また、吸気行程において、スロットル弁１１の開度を小さくすると、エンジン２０に供給される新気の量が不足し、要求トルクを満足することができない場合も考えられる。このような場合には、スロットル弁１１の開度を補正後の開度に維持したまま、エンジン２０への過給圧を増加させることにより要求トルクを達成することが好ましい。

【0042】

図４は、スロットル弁の開度を閉補正した際の過給圧制御を示すフロー図である。

【0043】

図４に示すように、一連の処理が開始すると、ステップＳ３１においてエンジンシステムは、アクセル開度、エンジン回転数、及び吸気通路１０内への新気の流入量を読み込む。この処理は、ＰＣＭ５１が、図示せぬ各種センサの検出値を読み込むことで行われる。

【0044】

次いで、ステップＳ３２においてエンジンシステムは、アクセル開度に基づいてトルク要求値を算出し、ステップＳ３３においてトルク要求値を達成するために必要なエンジン２０への充填効率ＣＥａを算出する。これらステップＳ３２及びＳ３３によって、アクセル開度に基づくドライバーからの要求に応えるために必要な充填効率ＣＥａを算出する。

【0045】

次いで、ステップＳ３４においてエンジンシステムは、エンジン回転数とエンジン負荷に基づいて目標ＥＧＲ率を決定する。この処理は、読み出されたエンジン回転数とエンジン負荷に基づいて、予めＰＣＭ５１に記憶されたマップを参照することで行われる。

【0046】

次いで、ステップＳ３５においてエンジンシステムは、決定されたＥＧＲ率に基づいて設定される上限値ＴＶＯｌｉｍに基づき、スロットル弁１１の開度を補正した後の充填効率ＣＥｂを算出する。具体的には充填効率ＣＥｂを算出するためには、制限されるスロットル開度に基づくスロットル通過流量を算出し、スロットル通過流量からインマニ空気量を算出する。そして、充填効率ＣＥｂは、算出されたインマニ空気量に基づいて算出される。

【0047】

次いで、ステップＳ３６においてエンジンシステムは、ステップＳ３３で算出した充填効率ＣＥａと、ステップＳ３５で算出した充填効率ＣＥｂとを比較し、充填効率ＣＥａが、ＥＧＲ率を考慮した上記上限値ＴＶＯｌｉｍに基づくスロットル弁開度補正後の充填効率ＣＥｂよりも大きいか否かを判断する。そして、充填効率ＣＥａと充填効率ＣＥｂよりも大きくない場合、即ち等しい場合、ステップＳ３７においてエンジンシステムは、継続する計算で使用する充填効率ＣＥとして、充填効率ＣＥａの値をセットする。一方で、充填効率ＣＥｂが、充填効率ＣＥａよりも小さい場合、つまり上記上限値ＴＶＯｌｉｍに基づき実質的にスロットル弁１１の開度が制限される場合、ステップＳ３８においてエンジンシステムは、継続する計算で使用する充填効率ＣＥとして、充填効率ＣＥｂの値をセットする。

【0048】

次いで、ステップＳ３９においてエンジンシステムは、設定された充填効率ＣＥに基づき、サージタンク１３内の要求圧力Ｐａ（又は要求インマニ圧）を算出する。

【0049】

次いで、ステップＳ４０においてエンジンシステムは、要求スロットル前後差圧を読み出す。この処理は、現在のエンジン回転数と、充填効率から、燃費とスロットルの応答性とを両立するスロットル前後差圧を予め実験的に求めたマップ（図５参照）を、予めＰＣＭ５１に記憶させておき、当該マップを読み出すことで実行される。

【0050】

次いで、ステップＳ４１においてエンジンシステムは、スロットル弁１１の前後差圧の補正量Ｐｂを算出する。前後差圧の補正量Ｐｂとは、スロットル弁１１の開度を閉補正したことにより低下した充填効率（ＣＥａとＣＥｂとの差の絶対値）を補うために必要な圧力である。従って、ＣＥａとＣＥｂとの差がない場合には、補正量Ｐｂは０となる。この処理は、具体的には低下する充填効率分を低下する流量に変換し、この流量とスロットル弁開度（通路開口面積）に基づいて前後差圧の補正量Ｐｂを求める。

【0051】

次いで、ステップＳ４２においてエンジンシステムは、ステップＳ４０において読み出した差圧Ｐｂ１と、ステップＳ４１において算出した補正量Ｐｂ２とを加算し、スロットル弁１１の開度を閉補正したことにより必要となった最終的なスロットル弁１１前後の差圧Ｐｂを算出する。そして、ステップＳ４３においてエンジンシステムは、ステップＳ３９において算出されたインマニ圧Ｐａと、ステップＳ４２で算出した補正量Ｐｂ２に基づいて、スロットル弁１１の開度を閉補正した際のトルク低下を補うために必要なエンジンの目標過給圧Ｐｃを算出する。

【0052】

過給圧を制御するための具体的な手段としては、例えば、タービンバイパス通路３５に設けられたウェイストゲート弁３６の開度を調整する方法がある。即ち、ウェイストゲート弁３６の開度を小さくするか、全閉にすると、タービンバイパス通路３５が一部縮小もしくは遮断されるため、タービン４ｂ側に向けて流れる排気の量が増加し、タービン４ｂの出力が増加する。そして、タービン４ｂの出力が増加すると、コンプレッサ４ａによる吸気通路１０内の過給圧が上昇する。逆にウェイストゲート弁３６の開度を大きくするか、全開にすると、タービンバイパス通路３５が拡開されるため、タービン４ｂ側に向けて流れる排気の量が減少し、タービン４ｂの出力が減少する。そして、タービン４ｂの出力が減少すると、コンプレッサ４ａによる吸気通路１０内の過給圧が下降する。

【0053】

以上のような過給圧制御により、スロットル弁１１を閉じたことによって、エンジン２０への給気量が低下したとしても、スロットル弁１１以外の構成によってエンジン２０への過給圧を上昇させることができる。これにより、スロットル弁１１の開度を補正後の開度に維持したまま、エンジン２０への過給圧を増加させることにより要求トルクを達成することができる。

【符号の説明】

【0054】

４ ターボ過給機
１０ 吸気通路
１１ スロットル弁１１
１３ サージタンク
２０ 多気筒エンジン
４０ ＥＧＲ通路
５１ ＰＣＭ
１００ エンジンシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】