JP2006144583A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動アシスト式のターボチャージャを備えた内燃機関において、電動アシストの開始当初におけるタービン回転の立ち上がりを良好なものとし、ひいては過給応答性を向上させる。
【解決手段】吸気管１１と排気管２４との間にはターボチャージャ３０が配設されている。ターボチャージャ３０はモータ３４を備えており、必要に応じて、モータ３４の駆動によりターボチャージャ３０に対して動力アシストがなされる。排気管２４には、タービンホイール３２をバイパスするようにしてバイパス通路３６が設けられると共に、該バイパス通路３６にタービンバイパス弁３７が設けられている。ＥＣＵ５０は、モータ３４による動力アシストの開始当初においてタービンバイパス弁３７を開状態とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動アシスト式のターボチャージャを備えた内燃機関に適用され、加速時等における過給の応答性を向上させるための内燃機関の制御装置に関するものである。

従来から、内燃機関の出力向上等を目的として、吸気管にターボチャージャを装着することが実施されている。但しこのターボチャージャを用いた過給方式では、ドライバのアクセル操作に伴う加速当初において過給圧の上昇に時間を要し、実際に過給効果が得られるまでに遅れ（これを一般にターボラグと称する）が生じる。そこで、ターボチャージャの回転軸にモータを設け、このモータの駆動により過給圧を早期上昇させるようにした電動アシスト式のターボチャージャが提案されている。すなわち、この電動アシスト式のターボチャージャでは、モータにより前記回転軸を強制的に回転させ、加速当初における応答性を改善するようにしている（例えば特許文献１等）。

しかしながら、上記のようにモータにより強制回転を付与する電動アシスト式のターボチャージャでは、充分な排気エネルギがない状態で、モータの駆動により強制的にタービンホイールを回転させると、排気管内のタービン入口側（上流側）の圧力が一時的に低下し、タービン下流側の圧力に対して負圧になる。その結果ポンピングロスが発生し、タービンの駆動エネルギが損なわれてしまう。このエネルギ損失により、タービン回転の立ち上がりに悪影響が及び、応答性が低下するという問題が生じる。それ故に、ターボラグの効率的な改善ができず、ドライバビリティの向上を図ることができなかった。
実開平１−１１９８３６号公報

本発明は、電動アシスト式のターボチャージャを備えた内燃機関において、動力アシストの開始当初におけるタービン回転の立ち上がりを良好なものとし、ひいては過給応答性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

本発明では、電動アシスト式のターボチャージャを備えた内燃機関において、内燃機関の排気通路に、タービンホイールをバイパスするようにしてバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路にタービンバイパス弁を設けた。そして、電動機による動力アシストの開始当初においてタービンバイパス弁を開状態とするようにした。

要するに、電動アシスト式のターボチャージャでは、電動機による動力アシストの開始当初においてタービンホイールの強制回転によりタービン入口側の圧力が一時的に低下し（換言すれば、タービン出口側の圧力に対して負圧となり）、それに起因して過給応答性が低下すると考えられる。これに対し本発明では、動力アシストの開始当初にタービンバイパス弁が開状態とされるため、このタービンバイパス弁を介してタービン上流側と下流側との間の排気の流れが許容される。つまり、上記の如くタービン入口側の圧力低下が生じたとしてもバイパス通路を通じてタービン下流側からタービン上流側へ排気が流れ込み、タービン入口側の圧力低下が直ぐに解消される。これにより、タービン入口側の圧力低下に伴うポンピングロスが抑制される。従って、タービン回転の立ち上がりが良好となり、ひいては過給応答性が向上する。

内燃機関の運転条件によっては、電動機による動力アシストの開始当初におけるタービン入口側の圧力低下状況が異なるものとなる。故に、電動機による動力アシストの開始当初においてタービンバイパス弁を開状態とする動作態様を内燃機関の運転条件に応じて可変設定すると良い。

本発明では、上記の如く動力アシストの開始当初にタービンバイパス弁を開状態とすることでタービン回転の立ち上がりが良好となるが、タービン回転の上昇後はタービン入口側の圧力が上昇するため、タービンバイパス弁を開状態としたままでは却って過給効果が損なわれてしまう。また、タービン回転の上昇挙動は内燃機関の運転状態に応じて変わると考えられる。そこで、内燃機関の運転状態に基づき開弁期間を設定し、該開弁期間においてタービンバイパス弁を開状態とすると良い。この場合、動力アシストの開始に伴いタービンバイパス弁が開放され、開弁期間の終了に伴い同タービンバイパス弁が閉鎖される。因みに、低負荷・低回転であるほど開弁期間を長くし、高負荷・高回転であるほど開弁期間を短くすると良い。

また、動力アシストの開始当初においてタービン入口側の圧力が低下する程度は内燃機関の排気流量に応じて変わるため、排気流量に応じて、タービンバイパス弁を開状態とすべき開弁期間を変更すると良い。つまり、排気流量が少ない運転領域ほど前記開弁期間を長くし、逆に排気流量が多い運転領域ほど前記開弁期間を短くする。これにより、内燃機関の運転状態に応じて排気流量が変化したとしても、その都度適正にタービンバイパス弁を開状態とすることができる。

また、大気圧を検出し、その大気圧に応じて前記開弁期間を補正すると良い。つまり、例えば車両の高地走行時など大気圧が低い場合には、その影響からタービン下流側の圧力が低くなり、動力アシストの開始当初においてタービン上流側が低下しても下流側との差圧が小さい。故に、大気圧が低いほど、開弁期間を短くするよう補正を実施すると良い。

動力アシスト時には、タービン上流側の排気圧力が所定圧力に上昇するまでの期間でタービンバイパス弁を開状態とすべきであると考えられる。そこで、タービン上流側の排気圧力を検出又は推定し、その排気圧力に基づいてタービンバイパス弁を開状態とする期間を決定すると良い。かかる場合、排気圧力の上昇を判定するための所定圧力は、内燃機関の運転状態に基づいて設定されるのが望ましく、例えば、低負荷・低回転であるほど所定圧力を高くし、高負荷・高回転であるほど所定圧力を低くすると良い。

排気圧力（検出値又は推定値）が所定の判定値以下である場合にタービンバイパス弁を開状態とする構成では、大気圧を検出し、該検出した大気圧に応じて前記判定値を補正すると良い。例えば大気圧が低いほど、前記判定値を小さくするよう補正を実施すると良い。

前記タービンバイパス弁としては、タービンホイールを迂回して排気通路の下流側から上流側への排気の流れを許容するものであれば良い。この場合、タービンバイパス弁として、開状態と閉状態とを切換可能な専用の開閉弁を設けると良い。また、タービンバイパス弁として、タービンホイールを迂回して流れる排気流量を調整するためのウエストゲートバルブを用いることが可能である。ウエストゲートバルブは、一般に過剰な過給圧の上昇を抑える目的で用いられる。その他、タービンバイパス弁として、タービンホイールの下流側から上流側へのみガスの通過を許容する逆止弁を用いることが可能である。

また、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、前述のバイパス通路とタービンバイパス弁とに代えて、ＥＧＲ装置を構成するＥＧＲ通路とＥＧＲ弁とを用いても良い。但し、ＥＧＲ通路はタービンホイールの上流側の排気通路に接続されると共に、該ＥＧＲ通路にＥＧＲ弁が設けられる。この場合、電動機による動力アシストの開始当初においてＥＧＲ弁を開状態とする。本構成では、動力アシストの開始当初においてタービン入口側の圧力低下が生じたとしてもＥＧＲ通路を通じてタービン上流側へガス流が生じ、タービン入口側の圧力低下が直ぐに解消される。これにより、タービン入口側の圧力低下に伴うポンピングロスが抑制される。従って、タービン回転の立ち上がりが良好となり、ひいては過給応答性が向上する。

なお、前述のバイパス通路とタービンバイパス弁とに代えて、ＥＧＲ装置を構成するＥＧＲ通路とＥＧＲ弁とを用いる場合にも、バイパス通路とタービンバイパス弁を用いた場合の従属的な各発明と同様の技術的思想が適用できる。すなわち、
（ア）動力アシストの開始当初において前記ＥＧＲ弁を開状態とする動作態様を内燃機関の運転条件に応じて可変設定すること。
（イ）上記（ア）において、内燃機関の運転状態に基づき開弁期間を設定し、該開弁期間において前記ＥＧＲ弁を開状態とすること。その際、内燃機関から排出される排気流量が少ない運転領域ほど前記開弁期間を長くし、逆に排気流量が多い運転領域ほど前記開弁期間を短くすること。
（ウ）大気圧を検出し、該検出した大気圧に応じて前記開弁期間を補正すること。
（エ）前記タービンホイールの上流側の排気圧力を検出又は推定し、その排気圧力に基づいて前記ＥＧＲ弁を開状態とする期間を決定すること。
（オ）上記（エ）において、排気圧力（検出値又は推定値）が所定の判定値以下である場合に前記ＥＧＲ弁を開状態とする構成において、大気圧を検出し、該検出した大気圧に応じて前記判定値を補正すること。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものであり、当該制御システムのエンジンには電動アシスト式のターボチャージャが設けられている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節される空気量調整手段としてのスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルアクチュエータ１５には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサが内蔵されている。スロットルバルブ１４の上流側には、スロットル上流側の圧力（後述するターボチャージャによる過給圧）を検出する過給圧センサ１２と、スロットル上流側の吸気温を検出する吸気温センサ１３とが設けられている。

スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６にはスロットル下流側の吸気圧を検出する吸気圧センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには各気筒毎に点火プラグ２５が取り付けられており、点火プラグ２５には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。

エンジン１０のシリンダブロックには、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２６と、エンジン１０の回転に伴い所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ２７とが取り付けられている。

吸気管１１と排気管２４との間にはターボチャージャ３０が配設されている。ターボチャージャ３０は、吸気管１１に設けられたコンプレッサインペラ３１と、排気管２４に設けられたタービンホイール３２とを有し、それらが回転軸３３にて連結されている。回転軸３３には、動力アシスト装置としてのモータ（電動機）３４が設けられている。回転軸３３には、タービン回転数を検出するためのタービン回転センサ３５が設けられている。また、タービンホイール３２を挟んで排気管２４の上流部と下流部との間にはバイパス通路３６が設けられており、このバイパス通路３６には、当該通路３６を開閉させるためのタービンバイパス弁３７が設けられている。このタービンバイパス弁３７は常閉式の電磁弁により構成されている。

なお、排気管２４に、前記バイパス通路３６とは別に第２のバイパス通路を設け、この第２のバイパス通路にウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）を設ける構成とすることも可能である。ウエストゲートバルブは、タービンホイール３２を迂回して流れる排気流量を調整するためのものであり、ウエストゲートバルブの開放により過剰な過給圧の発生が防止される。

ターボチャージャ３０では、排気管２４を流れる排気によってタービンホイール３２が回転し、その回転力が回転軸３３を介してコンプレッサインペラ３１に伝達される。そして、コンプレッサインペラ３１により、吸気管１１内を流れる吸入空気が圧縮されて過給が行われる。

ターボチャージャ３０にて過給された空気は、インタークーラ３８によって冷却された後、その下流側に給送される。インタークーラ３８によって吸入空気が冷却されることで、吸入空気の充填効率が高められる。

また、ターボチャージャ３０の上流側には、吸入空気量を検出するエアフロメータ４１や、吸気上流部の吸気温を検出する吸気温センサ４２が設けられている。その他、本制御システムでは、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４３や、大気圧を検出する大気圧センサ４４が設けられている。

ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ５０には、前述した各種センサから各々検出信号が入力される。そして、ＥＣＵ５０は、随時入力される各種の検出信号に基づいて燃料噴射量や点火時期等を演算し、燃料噴射弁１９や点火プラグ２５の駆動を制御する。

また、ＥＣＵ５０は、各種検出信号に基づいて目標スロットル開度を演算し、その目標スロットル開度に基づいてスロットルアクチュエータ１５を駆動することで所望とする空気量制御を実施する。この場合特に、アクセル開度等に基づいて目標空気量を算出すると共に、該目標空気量をパラメータとして目標スロットル開度を算出し、この目標スロットル開度を基にスロットル開度を制御する。

ところで、車両の加速当初には、その加速度合に応じて、過給圧の応答性を向上させるべくモータ３４が駆動され、該モータ３４による動力アシストが行われる（以下、これを電動アシストとも言う）。この際、タービンホイール３２が強制回転されることにより、排気動力だけでターボチャージャ３０が駆動される場合に比べ、タービン回転数がいち早く上昇する。そのため、タービン入口側の圧力が一時的に低下し（換言すれば、タービン出口側の圧力に対して負圧となり）、それに起因して生じるポンピングロスによりタービン回転の上昇が妨げられ、過給応答性が低下すると考えられる。そこで本実施の形態では、電動アシストの開始当初にタービンバイパス弁３７を開状態とし、このタービンバイパス弁３７を介してタービン上流側と下流側との間の排気の流れを許容する。そしてこれにより、タービン入口側の圧力低下を解消し、過給応答性の改善を図ることとする。

次に、ＥＣＵ５０により実行されるターボチャージャ３０の電動アシストについて詳細を説明する。

図２は、モータアシスト処理を示すフローチャートであり、本処理は所定の時間周期でＥＣＵ５０により実行される。

図２において、先ずステップＳ１０１では、既にモータ３４による動力アシストが開始されているか否かを判定し、開始前であればステップＳ１０２に進む。そして、ステップＳ１０２，Ｓ１０３では、モータ３４による動力アシストの実行条件が成立するか否かを判定する。すなわち、ステップＳ１０２では、前記読み込んだアクセル開度の変化率（単位時間当たりの変化量）を基に、今現在、車両が加速状態にあるか否かを判定し、ステップＳ１０３では、その都度の加速度合に応じて電動アシストを行うか否かを判定する。ステップＳ１０２，Ｓ１０３の何れかがＮＯの場合、電動アシストが不要であるとしてそのまま本処理を終了する。また、ステップＳ１０２，Ｓ１０３が共にＹＥＳであることを条件に電動アシストを行うこととし、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、電動アシストを開始すべくモータ３４の駆動をオンする。また、続くステップＳ１０５では、その時のタービン回転数が所定値（アシスト終了判定値）以下であるか否かを判定する。電動アシストの開始当初であれば、ステップＳ１０５がＮＯとなり、そのまま本処理を終了する。

電動アシストの開始後には、ステップＳ１０１がＹＥＳとなり、そのままステップＳ１０５に進む。そして、タービン回転数＜所定値であればそのまま電動アシスト状態（モータオン状態）を継続し、タービン回転数≧所定値になると、ステップＳ１０６に進んでモータ３４をオフする。これにより、電動アシストが終了される。

なお、上記のモータアシストルーチンにおいて、タービン回転数の目標値を随時算出すると共に、その目標値と実際のタービン回転数との偏差に基づいてモータ制御量（例えばデューティ制御量）を算出し、該モータ制御量に基づいてモータ３４の駆動を制御する構成であっても良い。

また、図３は、タービンバイパス弁３７の開閉制御処理を示すフローチャートであり、本処理は例えば所定の時間周期でＥＣＵ５０により実行される。

図３において、ステップＳ２０１では、エンジン回転数、負荷（例えば吸気管圧力）、大気圧などのエンジン運転条件の検出値を読み込む。次に、ステップＳ２０２では、既にタービンバイパス弁３７が開放されているか否かを判定し、開放されていないことを条件にステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、前記図２の処理により電動アシストは開始されたか否かを判定する。電動アシストが開始されていなければそのまま本処理を終了し、電動アシストが開始されていれば後続のステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、エンジン回転数ＮＥと負荷とに基づいてタービンバイパス弁３７を開状態とするための開弁期間Ｔ１を算出する。このとき、開弁期間Ｔ１は、低負荷・低回転であるほど長く、逆に高負荷・高回転であるほど短くなるように設定される。つまり、低負荷・低回転のエンジン運転域では、排気流量が少なく、電動アシストの開始当初においてタービン入口側の圧力低下が比較的大きくなる。逆に、高負荷・高回転のエンジン運転域では、排気流量が多く、電動アシストの開始当初においてタービン入口側の圧力低下が比較的小さい。故に、電動アシストの開始当初においてタービン入口側と出口側との圧力差を好適に解消するには、前述のとおり低負荷・低回転であるほど開弁期間Ｔ１を長くし、高負荷・高回転であるほど開弁期間Ｔ１を短くすると良い。なお、時間期間Ｔ１の算出パラメータとして、加速度合（アクセル開度の変化量）を加えることも可能である。但し、開弁期間Ｔ１を固定の期間とすることも可能である。

その後、ステップＳ２０５では、その都度の大気圧に基づいて大気圧補正係数を算出すると共に、該大気圧補正係数により、前記算出した開弁期間Ｔ１を補正する。大気圧補正係数は、例えば図４の関係に基づいて算出されるものであり、大気圧が低くなるほど補正係数として小さい値が算出される（補正係数＜１）。つまり、例えば車両の高地走行時など大気圧が低い場合には、その影響からタービン下流側の圧力が低くなり、動力アシストの開始当初においてタービン上流側が低下しても下流側との差圧が小さい。故に、大気圧が低いほど開弁期間Ｔ１を短くすべく、大気圧補正係数を小さくする。

その後、ステップＳ２０６では、タービンバイパス弁３７を開放する。これにより、タービンホイール３２をバイパスしてタービン上流側と下流側とが連通され、自由なガスの行き来が可能な状態になる。

また、ステップＳ２０７では開弁期間Ｔ１を１デクリメントし、続くステップＳ２０８では開弁期間Ｔ１が０になったか否か、すなわち前記ステップＳ２０４，Ｓ２０５で設定した開弁期間Ｔ１が経過したか否かを判定する。タービンバイパス弁３７が開放された直後であれば、Ｔ１≠０でありそのまま本処理を終了する。

タービンバイパス弁３７の開放後はステップＳ２０２がＹＥＳとなり、そのままステップＳ２０７に進む。そして、開弁期間Ｔ１を１デクリメントした後、Ｔ１≠０であればそのままタービンバイパス弁３７の開放状態を継続する。また、Ｔ１＝０になると、ステップＳ２０９に進んでタービンバイパス弁３７を閉鎖する。

図５は、電動アシスト時の具体的挙動を説明するためのタイムチャートである。なお図５において、吸気管圧力、電動アシスト、排気圧、タービン回転数のチャート部分には、タービンバイパス弁を設けない従来構成（排気系にタービンバイパス弁に類する弁部材があっても本実施の形態とは用途が異なる構成を含む）の挙動を一点鎖線で示している。

さて、タイミングｔ１では、ドライバによるアクセル操作により加速が開始される。これにより、アクセル開度、スロットル開度、吸気管圧力がそれぞれ上昇する。このとき、加速度合に応じて電動アシストの要否が判断され、アシスト要と判断された場合には、図示の如く電動アシストが開始される。

かかる場合、タービンバイパス弁を設けていない従来構成では、電動アシストの開始当初において、タービンホイール３２の強制回転によりタービン入口側の圧力が一時的に低下し（換言すれば、タービン出口側の圧力に対して負圧となり）、それに起因して生じるポンピングロスにより過給応答性が低下する。故に、ターボラグが効率的に改善できないものとなっている。

これに対し本実施の形態では、電動アシストの開始当初において、タービンバイパス弁３７を介してタービン上流側と下流側との間の排気の流れが許容される。つまり、上記の如くタービン入口側の圧力低下が生じたとしてもバイパス通路３６を通じてタービン下流側からタービン上流側へ排気が流れ込み、タービン入口側の圧力低下が直ぐに解消される（大気圧に近い状態に維持される）。これにより、タービン入口側の圧力低下に伴うポンピングロスが抑制される。従って、一点鎖線で示す従来構成の場合に比してタービン回転数がいち早く上昇し、ターボラグが効率良く改善される。

タービンバイパス弁３７の開放後、開弁期間Ｔ１が経過したタイミングｔ２では、タービンバイパス弁３７が閉鎖される。このとき、既に十分な排気流量（排気動力）が確保されており、それ以降はタービン入口側の圧力低下が生じることはない。そしてその後、タイミングｔ３では、モータ３４の駆動が停止され、電動アシストが終了される。ｔ３以降は、排気動力のみによりタービン回転が行われる。このとき、従来構成の場合に比してタービン回転数がいち早く上昇するため、電動アシストの終了時期が早められる。すなわち、従来のアシスト終了時期はｔ４であるのに対し、本実施の形態のアシスト終了時期はｔ３である。これにより、消費電力の低減や燃費の改善が可能となる。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

モータ３４による動力アシストの開始当初においてタービンバイパス弁３７を開状態とすることで、タービン入口側の圧力低下に伴うポンピングロスが抑制される。従って、タービン回転の立ち上がりが良好となり、ひいては過給応答性が向上する。その結果、ターボラグを改善することができ、加速時等におけるドライバビリティの向上を図ることができる。

エンジン運転状態に基づき開弁期間Ｔ１を設定するようにしたため、同運転状態の変化により排気流量が変化してもそれに合わせて適正にタービンバイパス弁３７を開放させることができる。

また、大気圧に応じて開弁期間Ｔ１を補正するようにしたため、車両が高地走行する場合等であっても、適正なる過給応答性を実現することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、前記第１の実施の形態と相違点として、タービン上流側の排気圧力情報を取得し、その排気圧力に基づいてタービンバイパス弁３７を開状態とする期間を決定することとしている。なお本実施の形態では、タービン上流側の排気圧力を検出又は推定することが要件であり、例えば、排気管２４に設けた排気圧センサにより排気圧力を検出する。或いは、その都度のエンジン運転状態（回転数や負荷等）に基づいて排気圧力を推定しても良い。

図６は、本実施の形態におけるタービンバイパス弁３７の開閉制御処理を示すフローチャートであり、本処理は前記図３の処理に代えてＥＣＵ５０により実行される。以下、前記図３との相違点を中心に説明する。

図６において、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３では、エンジン運転条件の検出値の読み込み、タービンバイパス弁３７の開放判定、電動アシストの開始判定を実施する（図３のステップＳ２０１〜Ｓ２０３に同じ）。そして、タービンバイパス弁３７の開放前であって且つ電動アシストが開始されると判定された場合に後続のステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４では、エンジン回転数ＮＥと負荷とに基づいて、排気圧力の判定値Ｐ１を算出する。この判定値Ｐ１は、開放状態にあるタービンバイパス弁３７を閉じる際のしきい値となるものであり、低負荷・低回転であるほど高く、逆に高負荷・高回転であるほど低くなるように設定される。つまり、低負荷・低回転のエンジン運転域では、排気流量が少なく、電動アシストの開始当初においてタービン入口側の圧力低下が比較的大きくなる。逆に、高負荷・高回転のエンジン運転域では、排気流量が多く、電動アシストの開始当初においてタービン入口側の圧力低下が比較的小さい。故に、電動アシストの開始当初においてタービン入口側と出口側との圧力差を好適に解消するには、前述のとおり低負荷・低回転であるほど判定値Ｐ１を高くし、高負荷・高回転であるほど判定値Ｐ１を低くすると良い。なお、判定値Ｐ１の算出パラメータとして、加速度合（アクセル開度の変化量）を加えることも可能である。但し、判定値Ｐ１を固定値とすることも可能である。

その後、ステップＳ３０５では、その都度の大気圧に基づいて大気圧補正係数を算出すると共に、該大気圧補正係数により、前記算出した判定値Ｐ１を補正する。大気圧補正係数は、前記図３の処理と同様、前記図４の関係に基づいて算出されれば良く、大気圧が低くなるほど補正係数として小さい値が算出される（補正係数＜１）。つまり、例えば車両の高地走行時など大気圧が低い場合には、その影響からタービン下流側の圧力が低くなり、動力アシストの開始当初においてタービン上流側が低下しても下流側との差圧が小さい。故に、大気圧が低いほど判定値Ｐ１を低くすべく、大気圧補正係数を小さくする。

その後、ステップＳ３０６では、タービンバイパス弁３７を開放する。更に、ステップＳ３０７では、実際の排気圧力Ｐｅの検出値を読み込み、続くステップＳ３０８では実際の排気圧力Ｐｅが判定値Ｐ１よりも大きいか否か、すなわち電動アシストの開始後に排気圧力が十分に上昇したか否かを判定する。タービンバイパス弁３７が開放された直後であれば、Ｐｅ≦Ｐ１でありそのまま本処理を終了する。

タービンバイパス弁３７の開放後はステップＳ３０２がＹＥＳとなり、そのままステップＳ３０７に進む。そして、その時の排気圧力Ｐｅを読み込んだ後、Ｐｅ≦Ｐ１であればそのままタービンバイパス弁３７の開放状態を継続する。また、Ｐｅ＞Ｐ１になると、ステップＳ３０９に進んでタービンバイパス弁３７を閉鎖する。

以上第２の実施の形態においても前記第１の実施の形態と同様、加速時におけるタービン回転の立ち上がりが良好となり、ひいては過給応答性が向上する。その結果、ターボラグを改善することができ、加速時等におけるドライバビリティの向上を図ることができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

動力アシストの開始当初にタービンバイパス弁３７を開放した場合において、同タービンバイパス弁３７を閉鎖する際に全開状態から閉状態になるまで弁開度を徐変する構成としても良い。これにより、タービンバイパス弁３７の閉動作時における段付き感を無くすことができる。

タービンバイパス弁３７を開度調整可能な構成とし、エンジン運転状態（排気流量）に応じてタービンバイパス弁３７の開度を可変設定するようにしても良い。

タービンバイパス弁としては、タービンホイール３２を迂回して排気管２４のタービン下流側からタービン上流側への排気の流れを許容するものであれば良い。例えば、タービンバイパス弁として、ウエストゲートバルブを用いたり、タービン下流側からタービン上流側へのみガスの通過を許容する逆止弁を用いたりすることが可能である。

その他、ＥＧＲ装置を備えたエンジンでは、前述のバイパス通路３６とタービンバイパス弁３７とに代えて、ＥＧＲ装置を構成するＥＧＲ通路とＥＧＲ弁とを用いて本発明を実現することも可能である。図７は、かかる場合におけるエンジン制御システムの構成図である。図７では、前記図１との相違点として、排気管２４のタービン上流側と吸気管１１（例えばサージタンク１６）との間にＥＧＲ通路６１が設けられ、該ＥＧＲ通路６１の途中にＥＧＲ弁６２が設けられている。なお、図７では、符号３６，３７の部材がそのまま記載されているが、それはウエストゲートバルブと該バルブ用のバイパス通路として用いられれば良い。

この場合、加速に伴う動力アシストの開始当初において、ＥＧＲ弁６２が一時的に開放され、そのＥＧＲ弁６２の開放によりタービン入口側の圧力低下が抑制される。これにより、前記同様、タービン入口側の圧力低下に伴うポンピングロスが抑制される。従って、タービン回転の立ち上がりが良好となり、ひいては過給応答性が向上する。その結果、ターボラグを改善することができ、加速時等におけるドライバビリティの向上を図ることができる。

なお、ＥＧＲ装置を用いる場合のＥＣＵ５０の処理としては、前記図３や図６で説明したタービンバイパス弁３７の開閉制御処理を示すフローチャートにおいて、タービンバイパス弁３７をＥＧＲ弁６２に置き換えて実施されれば良い。これにより、ＥＧＲ装置を用いた構成において、動力アシストの開始当初にＥＧＲ弁６２を開状態とする動作態様をエンジン運転状態や大気圧に応じて可変設定したりすること等々が実現できる。

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。 モータアシスト処理を示すフローチャートである。 タービンバイパス弁の開閉制御処理を示すフローチャートである。 大気圧補正係数を算出するための図である。 電動アシスト時の具体的挙動を説明するためのタイムチャートである。 第２の実施の形態におけるタービンバイパス弁の開閉制御処理を示すフローチャートである。 別の実施形態におけるエンジン制御システムの構成を示す図である。

符号の説明

１０…エンジン、１１…吸気管、２４…排気管、３０…ターボチャージャ、３１…コンプレッサインペラ、３２…タービンホイール、３３…回転軸、３４…モータ、３６…バイパス通路、３７…タービンバイパス弁、５０…ＥＣＵ、６１…ＥＧＲ通路、６２…ＥＧＲ弁。

Claims (10)

1. タービンホイールと該タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、排気エネルギによるタービンホイールの回転に伴うコンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行う一方、必要に応じて電動機による動力アシストがなされる電動アシスト式のターボチャージャを具備する内燃機関に適用され、
   前記内燃機関の排気通路に、前記タービンホイールをバイパスするようにしてバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路にタービンバイパス弁を設け、前記電動機による動力アシストの開始当初において前記タービンバイパス弁を開状態とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記電動機による動力アシストの開始当初において前記タービンバイパス弁を開状態とする動作態様を前記内燃機関の運転条件に応じて可変設定する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関の運転状態に基づき開弁期間を設定し、該開弁期間において前記タービンバイパス弁を開状態とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関から排出される排気流量が少ない運転領域ほど前記開弁期間を長くし、逆に排気流量が多い運転領域ほど前記開弁期間を短くする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 大気圧を検出する手段と、該検出した大気圧に応じて前記開弁期間を補正する手段とを備えた請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記タービンホイールの上流側の排気圧力を検出又は推定し、その排気圧力に基づいて前記タービンバイパス弁を開状態とする期間を決定する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記検出又は推定した排気圧力が所定の判定値以下である場合に前記タービンバイパス弁を開状態とする構成とし、大気圧を検出する手段と、該検出した大気圧に応じて前記判定値を補正する手段とを備えた請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記タービンバイパス弁として、前記タービンホイールを迂回して流れる排気流量を調整するためのウエストゲートバルブを用いる請求項１乃至７の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記タービンバイパス弁として、前記タービンホイールの下流側から上流側へのみガスの通過を許容する逆止弁を用いる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
10. タービンホイールと該タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、排気エネルギによるタービンホイールの回転に伴うコンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行う一方、必要に応じて電動機による動力アシストがなされる電動アシスト式のターボチャージャを具備する内燃機関に適用され、
    前記タービンホイールの上流側の排気通路に接続され排気の一部を内燃機関の吸気系に環流するＥＧＲ通路を設けると共に、該ＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を設け、前記電動機による動力アシストの開始当初において前記ＥＧＲ弁を開状態とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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