特許 6474129 過給機付き内燃機関の制御装置およびその制御方法

(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】6474129

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】過給機付き内燃機関の制御装置およびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/18 20060101AFI20190218BHJP

   F02B 37/24 20060101ALI20190218BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20190218BHJP

   F02B 37/013 20060101ALI20190218BHJP

【ＦＩ】

   F02B37/18 E

   F02B37/24

   F02B37/00 500B

   F02B37/013

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-81130(P2015-81130)

(22)【出願日】2015年4月10日

(65)【公開番号】特開2016-200070(P2016-200070A)

(43)【公開日】2016年12月1日

【審査請求日】2018年1月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】後藤 淳司

【審査官】 種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−２１００２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−３１８７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０３９５５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−１９６３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３３２０９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３７／１８

Ｆ０２Ｂ ３７／００

Ｆ０２Ｂ ３７／０１３

Ｆ０２Ｂ ３７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御装置において、
前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定開度範囲で変化させることにより、前記内燃機関に空気を過給する過給圧を制御する過給圧制御部と、
前記内燃機関の回転数が上昇する回転数上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する回転数判断部と、
前記回転数上昇速度が閾値未満ではない場合には、前記過給圧制御部が前記排気流量調整バルブを閉め側に変化可能な開度の限界値である前記所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて、前記過給圧制御部に過給圧を制御させる閉方向限界値可変部と、を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。

【請求項2】

内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御装置において、
前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定開度範囲で変化させることにより、前記内燃機関に空気を過給する過給圧を制御する過給圧制御部と、
燃料噴射量が上昇する噴射量上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する燃料噴射量判断部と、
前記噴射量上昇速度が閾値未満ではない場合には、前記過給圧制御部が前記排気流量調整バルブを閉め側に変化可能な開度の限界値である前記所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて、前記過給圧制御部に過給圧を制御させる閉方向限界値可変部と、を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。

【請求項3】

内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御装置において、
前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定開度範囲で変化させることにより、前記内燃機関に空気を過給する過給圧を制御する過給圧制御部と、
前記過給圧が上昇する過給圧上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する過給圧判断部と、
前記過給圧上昇速度が閾値未満ではない場合には、前記過給圧制御部が前記排気流量調整バルブを閉め側に変化可能な開度の限界値である前記所定の開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて、前記過給圧制御部に過給圧を制御させる閉方向限界値可変部と、を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。

【請求項4】

前記タービン上流の排気圧が所定値を超えたか否かを判断する排気圧判断部をさらに備え、
前記閉方向限界値可変部は、前記タービン上流の排気圧が所定値を超えた場合に限り、前記所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて、前記過給圧制御部に過給圧を制御させることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

【請求項5】

内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御方法において、
前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定開度範囲で変化させることにより、前記内燃機関に空気を過給する過給圧を制御するステップと、
前記内燃機関の回転数が上昇する回転数上昇速度が閾値未満であるか否かを判断するステップと、
前記回転数上昇速度が閾値未満ではない場合には、前記排気流量調整バルブを閉め側に変化可能な開度の限界値である前記所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化して、前記過給圧を制御するステップと、を有することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御方法。

【請求項6】

内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御方法において、
前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定開度範囲で変化させることにより、前記内燃機関に空気を過給する過給圧を制御するステップと、
燃料噴射量が上昇する噴射量上昇速度が閾値未満であるか否かを判断するステップと、
前記噴射量上昇速度が閾値未満ではない場合には、前記排気流量調整バルブを閉め側に変化可能な開度の限界値である前記所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化して、前記過給圧を制御するステップと、を有することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御方法。

【請求項7】

内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御方法において、
前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定開度範囲で変化させることにより、前記内燃機関に空気を過給する過給圧を制御するステップと、
前記過給圧が上昇する過給圧上昇速度が閾値未満であるか否かを判断するステップと、
前記過給圧上昇速度が閾値未満ではない場合には、前記排気流量調整バルブを閉め側に変化可能な開度の限界値である前記所定の開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化して、前記過給圧を制御するステップと、を有することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御方法。

【請求項8】

前記タービン上流の排気圧が所定値を超えたか否かを判断するステップをさらに有し、
前記所定の開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化して、前記過給圧を制御するステップでは、前記タービン上流の排気圧が所定値を超えた場合に限り、前記所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて、過給圧を制御することを特徴とする請求項５乃至７のうちいずれか１項記載の過給機付き内燃機関の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両等に搭載される過給機付き内燃機関の制御装置およびその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の熱効率の向上を図るため、いわゆるターボチャージャー方式の過給機が広く用いられている。このようなターボチャージャー方式の過給機では、過給圧を制御するため、タービンに流れる排気ガスを迂回させるウエストゲートバルブ、タービンの排気ガス通過面積を変化させる可変ノズルターボバルブなどが排気経路に設けられ、これらバルブの開度に応じてタービンの仕事量を変化させている。

【0003】

例えば、特許文献１には、タービンに流れる排気ガスの流量を精度良く制御するため、タービンをバイパスするバイパス通路を、小径のウエストゲートバルブを備えた第１バイパス通路および大径のウエストゲートバルブを備えた第２バイパス通路で形成した内燃機関の過給システムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１３８８４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載された過給システムなどでは、上述したウエストゲートバルブなどの排気流量調整バルブの開度を変化させることで、過給圧を制御している。たとえば加速中など過渡運転時では、定常運転時と比較して過給圧の応答性を高くするため、上述したウエストゲートバルブなどの排気量調整用バルブの開度をできるだけ閉め側に変化させることにより排気流量を制限して排気圧を高め、タービンに高負荷をかけることが望ましいが、排気圧がハードウェアで許容される上限値を超えてしまう虞がある。一方、排気圧がハードウェアで許容される上限値を超えないようにするため、排気量調整バルブの開度について閉方向の限界値（リミット）をより開き側に設定すると、過給圧の応答性が悪化したり定常運転時に達成できる過給圧の低下を招き、応答性能（ドライバビリティ）やエンジン性能が悪化してしまう。

【0006】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、過給機付き内燃機関において過給圧を制御する過給圧制御系の応答性ないし追従性を損なうことなく、排気経路の排気圧を上限値以下に抑制可能な過給機付き内燃機関の制御装置およびその制御方法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】

【0007】

上述した従来の課題を解決するため、本発明は、以下の手段を有する。

【0008】

本発明の第１態様は、内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御装置であって、前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定開度範囲で変化させることにより、前記内燃機関に空気を過給する過給圧を制御する過給圧制御部と、前記内燃機関の回転数が上昇する回転数上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する回転数判断部と、前記回転数上昇速度が所定
値未満ではない場合には、前記所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて、前記過給圧制御部に過給圧を制御させる閉方向限界値可変部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

上記第１態様において、閉方向限界値とは、排気流量調整バルブを閉めることができる開度の限界値（リミット値）である。上記第１態様によれば、回転数上昇速度が閾値未満ではない場合には、排気圧が所定の許容値を超える虞があるものとして、所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させる。つまり、排気圧が所定の許容値を超える虞がある場合に限って、排気流量調整バルブの閉方向限界値を開方向に変化させて排気圧の上昇を抑制する。

【0010】

このようにして所定条件に限って排気流量調整バルブの閉方向限界値を開方向に変化させて過給圧を制御することにより、過給圧を制御する過給圧制御系の応答性ないし追従性を損なうことなく、排気経路の排気圧を所定上限値以下に抑制することができる。

【0011】

本発明の第２態様は、内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御装置であって、前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定開度範囲で変化させることにより、前記内燃機関に空気を過給する過給圧を制御する過給圧制御部と、燃料噴射量が上昇する噴射量上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する燃料噴射量判断部と、前記噴射量上昇速度が所定値未満ではない場合には、前記所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて、前記過給圧制御部に過給圧を制御させる閉方向限界値可変部と、を備えることを特徴とする。

【0012】

上記第２態様によれば、噴射量上昇速度が閾値未満ではない場合には、排気圧が所定の許容値を超える虞があるものとして、所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて過給圧を制御することにより、過給圧を制御する過給圧制御系の応答性ないし追従性を損なうことなく、排気経路の排気圧を所定上限値以下に抑制することができる。

【0013】

本発明の第３態様は、内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御装置であって、前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定の開度範囲で変化させることにより、前記内燃機関に空気を過給する過給圧を制御する過給圧制御部と、前記過給圧が上昇する過給圧上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する過給圧判断部と、前記過給圧上昇速度が所定値未満ではない場合には、前記所定の開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて、前記過給圧制御部に過給圧を制御させる閉方向限界値可変部と、を備えることを特徴とする。

【0014】

上記第３態様によれば、過給圧上昇速度が閾値未満ではない場合には、排気圧が所定の許容値を超える虞があるものとして、所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて過給圧を制御することにより、過給圧を制御する過給圧制御系の応答性ないし追従性を損なうことなく、排気経路の排気圧を所定上限値以下に抑制することができる。

【0015】

また、本発明の第１乃至第３態様において、前記タービン上流の排気圧が所定値を超えたか否かを判断する排気圧判断部をさらに備え、前記閉方向限界値可変部は、前記タービン上流の排気圧が所定値を超えた場合に限り、前記所定開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて、前記過給圧制御部に過給圧を制御させることが好ましい。

【0016】

以上のような本発明は、過給機付き内燃機関の制御方法として捉えることも可能である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、過給機付き内燃機関において過給圧を制御する過給圧制御系の応答性ないし追従性を損なうことなく、排気経路の排気圧を所定上限値以下に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明を適用した過給機付き内燃機関の制御装置が組み込まれたエンジン制御系の全体構成を示す図である。

【図2】エンジン制御ユニットを構成する処理部について説明するための図である。

【図3】エンジン制御ユニットにより実行される処理フローを説明するためのフローチャートである。

【図4】バルブ開度の閉方向限界値を第１閉方向限界値に固定した状態で、過給圧制御部１１０により過給圧を制御したときの各種時間応答を示す図である。

【図5】バルブ開度の閉方向限界値を第２閉方向限界値に固定した状態で、過給圧制御部１１０により過給圧を制御したときの各種時間応答を示す図である。

【図6】バルブ開度の閉方向限界値を閉方向限界値可変部１６０により変化させて、過給圧制御部１１０により過給圧を制御したときの各種時間応答を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について具体例を示して説明する。本実施形態は、車両等に搭載される過給機付き内燃機関の制御装置に関する。具体的に、当該制御装置は、例えば図１に示すような、エンジン制御系１に組み込まれるものである。以下では、図１を参照して、エンジンに過給する空気の過給圧を制御する過給圧制御に着目して、エンジン制御系１の構成及びその動作について説明する。

【0020】

１．エンジン制御系
エンジン制御系１は、図１に示すように、エンジン２と、ターボチャージャー３と、エンジンコントロールユニット１００（以下、ＥＣＵ１００という。）とを備える。

【0021】

エンジン２は、本発明に係る内燃機関であって、例えばディーゼル燃料を動力源とするディーゼルエンジン、ガソリン燃料を動力源とするガソリンエンジンなどのレシプロエンジンである。具体的に、エンジン２は、外気取込口と繋がった吸気経路である吸気管２ａから外気（空気）を吸入し、燃料を燃焼させることにより動力を発生させる。そして、エンジン２は、燃焼後の排気ガスを排気経路である排気管２ｂに排気する。以下では、エンジン２はディーゼルエンジンであるものとして説明する。

【0022】

ターボチャージャー３は、エンジン２に空気を過給する過給機であって、例えば図１に示すような高圧段ターボチャージャー３ａと低圧段ターボチャージャー３ｂとが直列接続された２ステージターボチャージャーである。具体的に、ターボチャージャー３は、吸気管２ａの上流から下流（エンジン２側）に、低圧段コンプレッサ３１１と、高圧段コンプレッサ３１２と、インタークーラー３１３と、スロットルバルブ３１４と、過給圧センサ３１５と、温度センサ３１６と、を備える。また、ターボチャージャー３は、排気管２ｂの上流（エンジン２側）から下流に、高圧段タービン３２１と、低圧段タービン３２２とを備える。

【0023】

また、エンジン制御系１には、排気ガス中のＮＯｘ等の低減のため、排気再循環（ＥＧＲ）経路３３０が設けられている。具体的に、ＥＧＲ経路３３０は、エンジン２の排気口からエンジン２の吸気口へ排気ガスを還流させる経路であり、排気ガスの還流量を調整するためのＥＧＲバルブ３３１が設けられている。

【0024】

高圧段コンプレッサ３１２と高圧段タービン３２１とは、同一回転軸上で支持するベアリング部３４１を介して機械的に結合され、高圧段タービン３２１の回転エネルギにより高圧段コンプレッサ３１２を回転させてエンジン２に空気を過給する高圧段ターボチャージャー３ａを構成する。ここで、高圧段コンプレッサ３１２には、当該コンプレッサの迂回経路に流れる空気量を調整するコンプレッサバイパスバルブ３１２ａが設けられている。また、高圧段タービン３２１には、当該タービンの排気ガス通過面積を変化させる可変ノズルターボバルブ３２１ａと、当該タービンの迂回経路に流れる空気量を調整する高圧段ウエストゲートバルブ３２１ｂとが設けられている。

【0025】

低圧段コンプレッサ３１１と低圧段タービン３２２とは、同一回転軸上で支持するベアリング部３４２を介して機械的に結合され、低圧段タービン３２２の回転エネルギにより低圧段コンプレッサ３１１を回転させてエンジン２に空気を過給する低圧段ターボチャージャー３ｂを構成する。ここで、低圧段タービン３２２には、当該タービンの迂回経路に流れる空気量を調整する低圧段ウエストゲートバルブ３２２ａが設けられている。

【0026】

過給圧センサ３１５は、高圧段コンプレッサ３１２からエンジン２までの吸気経路に設けられた圧力センサであって、エンジン２に過給される空気の圧力（過給圧）を検出して、検出した過給圧（実過給圧）をＥＣＵ１００に通知する。

【0027】

温度センサ３１６は、高圧段コンプレッサ３１２からエンジン２までの吸気経路に設けられた温度センサであって、エンジン２に過給される空気の温度を検出して、検出した温度をＥＣＵ１００に通知する。

【0028】

以上のような構成からなるターボチャージャー３では、高圧段ターボチャージャー３ａと低圧段ターボチャージャー３ｂとがそれぞれ仕事をすることによって、エンジン２により多くの空気を送り込むことができる。

【0029】

ＥＣＵ１００は、入出力装置と、各種演算処理を行う演算装置と、演算処理データを一時記憶するメインメモリと、演算プログラムを記憶する記憶装置とからなるマイクロコンピュータであって、当該記憶装置にエンジン制御系１を制御する制御用プログラムをインストールすることで、次のような処理を実現する。すなわち、ＥＣＵ１００は、アクセルポジションなどの運転手による操作情報および各種センサからの検出情報に基づいて、エンジン２に噴射する燃料噴射量、ターボチャージャー３が備える各種バルブ及びスロットルの開度を調整することにより、エンジン２及びターボチャージャー３の動作を制御する。つまり、本発明が適用される過給機付き内燃機関の制御装置は、ＥＣＵ１００の一機能として実現される。

【0030】

なお、ＥＣＵ１００は、上述したマイクロプロセッサに限らず、例えばプログラマブルロジックデバイスなど、エンジン制御系１を制御するために設計された専用ハードウェアであってもよい。

【0031】

２．過給機付き内燃機関の制御装置
（全体構成）
次に、ＥＣＵ１００の内部構成について図２を参照して具体的に説明する。

【0032】

ＥＵＣ１００は、エンジン２に空気を過給する過給圧を制御する過給圧制御部１１０と、エンジン２の回転数の変動を判断する回転数判断部１２０と、エンジン２に噴射する燃料噴射量および噴射タイミングを制御する燃料噴射制御部１３０と、過給圧の変動を判断する過給圧判断部１４０と、排気圧を推測する排気圧推測部１５０と、後述する排気流量調整バルブの開度の閉方向限界値を変化させる閉方向限界値可変部１６０と、を備える。

【0033】

過給圧制御部１１０は、排気経路を流れる排気ガスの流量を調整する排気流量調整バルブの開度を所定開度範囲で変化させることにより、エンジンに空気を過給する過給圧が目標過給圧になるように制御する。ここで、排気流量調整バルブとは、上述したターボチャージャー３において、可変ノズルターボバルブ３２１ａと高圧側ウエストゲートバルブ３２１ｂと低圧側ウエストゲートバルブ３２２ａに該当する。

【0034】

具体的に、過給圧制御部１１０は、アクセルポジションセンサ２０２からのアクセルポジション情報、燃料噴射制御部１３０による燃料噴射量、エンジン回転数センサ２０１からの回転数などの情報に基づいて過給圧の目標値（目標過給圧）を設定する。そして、実過給圧と目標過給圧との差分が０に収束するように、バルブの絞り式、タービンとコンプレッサとの変換効率式などの物理式に基づいて、排気流量調整バルブの開度を調整して過給圧を制御する。

【0035】

上述した３つの排気流量調整バルブのうち、過給圧制御部１１０は、エンジン２の負荷（回転数）により区分けした３種類の負荷領域に応じて、２つの排気流量調整バルブの開度を全開または全閉に固定にした状態で残りの一の排気流量調整バルブ（以下、開度可変対象バルブともいう。）の開度を変化させる。

【0036】

まず、排気ガスが少ない低負荷領域において、過給圧制御部１１０は、高圧段ウエストゲートバルブ３２１ｂと低圧段ウエストゲートバルブ３２２ａとを全閉に固定した状態で、可変ノズルターボバルブ３２１ａを開度可変対象バルブとして開度を変化させることにより、過給圧を制御する。続いてエンジン２の回転数が上昇して排気ガスが低負荷領域よりも多くなる中負荷領域において、過給圧制御部１１０は、可変ノズルターボバルブ３２１ａの開度を全開状態に固定し、低圧段ウエストゲートバルブ３２２ａを全閉状態に固定した状態で、高圧段ウエストゲートバルブ３２１ｂを開度可変対象バルブとして開度を変化させることにより、過給圧を制御する。さらにエンジン２の回転数が上昇して排気ガスが中負荷領域よりもさらに多くなる高負荷領域において、過給圧制御部１１０は、可変ノズルターボバルブ３２１ａ及び高圧側ウエストゲートバルブの開度を全開状態に固定し、低圧段ウエストゲートバルブ３２２ａを開度可変対象バルブとして開度を変化させることにより、過給圧を制御する。

【0037】

また、排気圧がハードウェア上許容される上限値を超えないようにするため、可変対象バルブの排気流量調整バルブの開度には、後述する閉方向限界値可変部１６０によって閉方向限界値、すなわち閉め側の限界値が設定されている。つまり、過給圧制御部１１０は、所定開度範囲内で排気流量調整バルブの開度を変化させることにより、過給圧を制御する。

【0038】

回転数判断部１２０は、エンジン回転数センサ２０１からの検出結果を用いてエンジンの回転数が単位時間（例えば１秒）当たりに上昇する回転数上昇速度[ｒｐｍ／ｓｅｃ]を算出し、算出した回転数上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する。当該判断結果は、閉方向限界値可変部１６０に通知される。

【0039】

燃料噴射制御部１３０は、エンジン回転数センサ２０１から検出したエンジン回転数、アクセルポジションセンサ２０２から検出したアクセルポジションなどの情報に応じて、エンジン２に噴射する燃料噴射量およびタイミングを制御する。

【0040】

また、燃料噴射制御部１３０は、燃料噴射量の変動について判断する燃料噴射量判断部１３１を有する。具体的に、燃料噴射量判断部１３１は、単位時間（１秒）当たりに燃料噴射量が上昇する噴射量上昇速度[ｍｇ／ｓｔ／ｓｅｃ]を算出して、算出した噴射量上昇
速度が閾値未満であるか否かを判断する。当該判断結果は、閉方向限界値可変部１６０に通知される。

【0041】

過給圧判断部１４０は、過給圧センサ３１５からの検出結果を用いて単位時間（例えば１秒）当たりに実過給圧が上昇する過給圧上昇速度[ｈＰａ／ｓｅｃ]を算出し、算出した過給圧上昇速度が所定値以上であるか否かを判断する。当該判断結果は、閉方向限界値可変部１６０に通知される。

【0042】

排気圧推測部１５０は、バルブの絞り式、タービンとコンプレッサとの変換効率式などの物理式によって表現されたエンジン制御系１の物理モデル、及び各種センサの検出値に基づいて、高圧側タービン３２１の上流側の排気圧の推測値[ｈＰａ]、具体的にはエンジン２の排気口付近の排気圧の推測値を算出する。また、排気圧推測部１５０は、排気圧の変動について判断する排気圧判断部１５１を有する。具体的に、排気圧判断部１５１は、排気圧の推測値が、ハードウェア上の許容値より低く設定した所定値を超えたか否かを判断する。例えば排気圧が所定値を超えた場合には、排気圧がハードウェア上の許容値に近づくほど上昇していると判断することができる。当該判断結果は、閉方向限界値可変部１６０に通知される。

【0043】

閉方向限界値可変部１６０は、回転数判断部１２０、燃料噴射量判断部１３１、過給圧判断部１４０および排気圧判断部１５１による判断結果に基づいて、具体的には図３に示す処理に従って、過給圧制御部１１０により調整可能な排気流量調整バルブの閉方向限界値を変化させる。ここで、閉方向限界値とは、過給圧制御部１１０が排気流量調整バルブを閉め側に変化可能な開度の限界値（リミット値）である。

【0044】

以上のような構成からなるＥＣＵ１００では、例えば図３に示すようなフローチャートに従って、排気流量調整バルブの閉方向限界値を変化させる。

【0045】

ステップＳ３０１において、回転数判断部１２０は、エンジン回転数上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する。エンジン回転数上昇速度が閾値未満である場合（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）にはステップＳ３０２に進む。一方、エンジン回転数上昇速度が閾値未満ではない場合（Ｓ３０１：Ｎｏ）、すなわちエンジン回転数上昇速度が閾値以上である場合にはステップＳ３０４に進む。

【0046】

ステップＳ３０２において、燃料噴射量判断部１３１は、燃料噴射量の上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する。燃料噴射量の上昇速度が閾値未満である場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）にはステップＳ３０３に進む。一方、燃料噴射量の上昇速度が閾値未満ではない場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、すなわち燃料噴射量の上昇速度が閾値以上の場合にはステップＳ３０４に進む。

【0047】

ステップＳ３０３において、過給圧判断部１４０は、過給圧上昇速度が閾値未満であるか否かを判断する。過給圧上昇速度が閾値未満である場合（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）にはステップＳ３０５に進む。一方、過給圧上昇速度が閾値未満ではない場合（Ｓ３０３：Ｎｏ）、すなわち過給圧上昇速度が閾値以上である場合にはステップＳ３０４に進む。

【0048】

ステップＳ３０４において、排気圧判断部１５１は、排気圧推測部１５０により推定した排気圧の推定値が、所定値を超えたか否かを判断する。そして、排気圧の推定値が所定値を超えた場合（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）にはステップＳ３０６に進む。一方、排気圧の推定値が所定値を超えていない場合（Ｓ３０４：Ｎｏ）、すなわち排気圧の推定値が所定値以下である場合（Ｓ３０４：Ｎｏ）にはステップＳ３０５に進む。

【0049】

ステップＳ３０５において、閉方向限界値可変部１６０は、バルブ開度の閉方向限界値を第１閉方向限界値に設定して、図３に示す処理を終了する。ここで、第１閉方向限界値とは、バルブの閉め側の開度限界値であって、後述する第２閉方向限界値と比べてより閉め側の値となる。つまり、バルブ開度を第１閉方向限界値に設定することで、後述する第２閉方向限界値に設定した場合と比べて、過給圧制御部１１０は、バルブの開度をより閉方向の範囲まで排気流量調整バルブを閉めることができる。

【0050】

ステップＳ３０６において、閉方向限界値可変部１６０は、バルブ開度の閉方向限界値を第２閉方向限界値に設定して、図３に示す処理を終了する。第２閉方向限界値は、上述したようにバルブの閉め側の開度限界値であって、第１閉方向限界値と比べてより開き側の値となる。つまり、バルブ開度を第２閉方向限界値に設定することで、過給圧制御部１１０は、バルブの開度の閉方向限界値を、第１閉方向限界値に設定した場合に比べて開き側に制限した範囲で排気流量調整バルブの開度を変化させる。

【0051】

上記図３に示した処理によれば、ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０３のうちのいずれか一の条件を満たさない場合には、排気経路の排気ガスの圧力が所定の上限値を超える虞があるものとして、ステップＳ３０４に進む。さらに、ステップＳ３０４において排気圧が所定値を超えた場合にはステップＳ３０６に進み、閉方向限界値可変部１６０により排気流量調整バルブの閉方向限界値を、第１閉方向限界値から第２閉方向限界値に変化させる。つまり、上記図３に示す処理によれば、排気経路の排気ガスの圧力が所定の上限値を超える虞がある場合に限って、排気流量調整バルブの閉方向限界値を開方向に変化させる。なお、第１閉方向限界値から第２閉方向限界値への変化は、ステップ状に変化させてもよく、時間軸方向に緩やかに変化させてもよい。

【0052】

このようにして所定条件に限って排気流量調整バルブの閉方向限界値を開方向に変化させて過給圧を制御することにより、例えばバルブ開度の閉方向限界値を固定した場合に比べて、過給圧を制御する過給圧制御系の応答性ないし追従性を損なうことなく、排気経路の排気圧を所定上限値以下に抑制することができる。

【0053】

まず、第１比較例として、バルブ開度の閉方向限界値を第１閉方向限界値に固定した状態で、過給圧制御部１１０により過給圧を制御したときの各種時間応答を、図４を参照して説明する。具体的に、図４（Ａ）はアクセルポジションの時間応答を示し、縦軸上側が、アクセル開度が大きいことを表している。また、図４（Ｂ）は目標過給圧（破線）と実過給圧（実線）との時間応答を示し、縦軸上側が、過給圧が高いことを表している。また、図４（Ｃ）はバルブ開度の閉方向限界値（二点鎖線）と実際のバルブ開度（実線）との時間応答を示し、縦軸上側がバルブの閉まり側を表している。図４（Ｄ）は高圧段タービン３２１上流側の排気圧の許容値（点線）と実測値（実線）との時間応答を示し、縦軸上側が、排気圧が高いことを表している。

【0054】

図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）から明らかなように、第１比較例では、バルブ開度の閉方向限界値を第１閉方向限界値とすることで、過渡状態Ｔｒにおいて過給圧をアクセルポジションの変化に素早く応答して上昇させることができる。さらに、図４（Ｂ）に示す定常状態Ｓｔの時間帯Ｓｔ１において、定常偏差がなく実過給圧を目標過給圧に追従させることができる。

【0055】

しかしながら、第１比較例では、バルブ開度を比較的閉め側に調整しているため、図４（Ｄ）に示す過渡状態Ｔｒの時間帯Ｔｒ１において、排気圧が上昇してハードウェア上の許容値を超えてしまうこととなり、望ましくない。

【0056】

次に、第２比較例として、バルブ開度の閉方向限界値を第２閉方向限界値に固定した状
態で、過給圧制御部１１０により過給圧を制御したときの各種時間応答を、図５を参照して説明する。具体的に、図５（Ａ）はアクセルポジションを示し、図５（Ｂ）は目標過給圧（破線）と実過給圧（実線）とを示し、図５（Ｃ）はバルブ開度の閉方向限界値（二点鎖線）と実際のバルブ開度（実線）とを示し、図５（Ｄ）は高圧段タービン３２１上流側の排気圧の許容値（点線）と実測値（実線）とを示している。

【0057】

図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）から明らかなように、第２比較例では、バルブ開度の閉方向限界値を第２閉方向限界値に固定しているため、過渡状態Ｔｒにおいてアクセルポジションの変化に対する過給圧の応答が遅くなり、定常状態Ｓｔの時間帯Ｓｔ２において実過給圧が目標過給圧に追従できず定常偏差が生じてしまう。しかしながら、第２比較例では、過渡状態Ｔｒにおいてバルブ開度が比較的開き側に固定しているため排気圧の上昇を抑制することができ、図５（Ｄ）に示す過渡状態Ｔｒの時間帯Ｔｒ２において、排気圧が上昇してハードウェア上の許容値を超えることがない。

【0058】

上記の通り、第１及び第２比較例では、過給圧を制御する過給圧制御系の応答性ないし追従性を損なうことなく、排気経路の排気圧を所定上限値以下に抑制することができない。

【0059】

次に、上記図３に示す処理によりバルブ開度の閉方向限界値を閉方向限界値可変部１６０により可変にした実施例について、その時間応答を図６を参照して説明する。具体的に、図６（Ａ）はアクセルポジションを示し、図６（Ｂ）は目標過給圧（破線）と実過給圧（実線）とを示し、図６（Ｃ）はバルブ開度の閉方向限界値（二点鎖線）と実際のバルブ開度（実線）とを示し、図６（Ｄ）は高圧段タービン３２１上流側の排気圧の許容値（点線）と実測値（実線）とを示している。

【0060】

図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）から明らかなように、本実施例では、過給圧が上昇しはじめる過渡状態Ｔｒの初期段階ではバルブ開度の閉方向限界値を第１閉方向限界値とすることで、アクセルポジションの上昇に素早く応答して実過給圧を上昇させ、実過給圧を目標過給圧に追従するように速く立ち上げて上昇させることができる。このようにして過給圧を速く立ち上げることで、時間帯Ｔｒ３１においてバルブ開度の閉方向限界値を第２閉方向限界値に変更しても、定常状態Ｓｔの時間帯Ｓｔ３において定常偏差なく実過給圧を目標過給圧まで追従させることができる。さらに、時間帯Ｔｒ３１においてバルブ開度の閉方向限界値を第２閉方向限界値とすることで、図４（Ｄ）に示すの時間帯Ｔｒ３２において、排気圧の上昇がピークを迎えるが、ハードウェア上の許容値を超えることがないようにすることができる。

【0061】

以上のように、上記図３に示す処理を行うＥＣＵ１００では、図６（Ａ）に示したように過渡状態Ｔｒにおいて過給圧の上昇が急激になる場合など、所定条件に限って排気流量調整バルブの閉方向限界値を開方向に変化させて過給圧を制御することにより、過給圧を制御する過給圧制御系の応答性ないし追従性を損なうことなく、排気経路の排気圧を所定上限値以下に抑制することができる。

【0062】

なお、図３に示した処理のうち、ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０３から、ステップＳ３０４を行わずに直接ステップＳ３０６に進んでもよい。つまり、ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０３の判断条件を満たさない場合には、排気圧が所定の許容値を超える虞があるものとして所定の開度範囲の閉方向限界値を開方向に変化させて過給圧を制御してもよい。特にステップＳ３０４における判断処理を行うことにより、本来であれば排気圧が許容値を超えないような場合まで不要に閉方向限界値を開き側に変化させることを抑制し、過給圧制御系の応答性ないし追従性の悪化を防ぐことができる点で好ましい。

【0063】

３．その他
なお、実過給圧は、上述した過給圧センサ３１５に限らず、エンジン制御系１に設けられた各種センサの値から推定した値を用いてもよい。また、本発明が適用される過給機は、上述したような２ステージターボチャージャー３に限らず、１基の過給機であっても適用可能である。

【0064】

さらに、本発明は、上記の実施形態の機能を実現するエンジン制御用プログラムが記録された非一時的な記録媒体をＥＣＵに提供し、当該ＥＣＵの演算処理装置（ＣＰＵ、ＭＰＵ）に対して、当該記録媒体に記録されたエンジン制御用プログラムを読み出して実行させることによって実現してもよい。

【0065】

この場合、当該非一時的な記録媒体から読み出されたエンジン制御用プログラムは、上述の実施形態の機能を実現する。したがって、当該エンジン制御用プログラム及びこのプログラムが記録された非一時的な記録媒体も、本発明の一態様である。

【0066】

当該エンジン制御用プログラムを提供する非一時的な記録媒体は、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなどの光ディスク、磁気テープ、不揮発性メモリカード、及びＲＯＭを含む。或いは、当該プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロード可能であってもよい。

【0067】

典型的な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、ここに開示する典型的な態様に限定されないことはもちろんである。特許請求の範囲は、このような変更と、同等の構造及び機能とをすべてを含むように最も広く解釈することが可能である。

【符号の説明】

【0068】

２ エンジン
３２１ａ 可変ノズルターボバルブ
３２１ｂ 高圧段ウエストゲートバルブ
３２２ａ 低圧段ウエストゲートバルブ
１１０ 過給圧制御部
１２０ 回転数判断部
１３１ 燃料噴射量判断部
１４０ 過給圧判断部
１５１ 排気圧判断部
１６０ 閉方向限界値可変部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】