JP2006152932A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットル開度を安定した状態で制御し、ひいては内燃機関の空気量制御を好適に実施する。
【解決手段】エンジン１０の吸気管１１にはターボチャージャ３０が設けられ、その下流側にはスロットルバルブ１４が設けられている。ＥＣＵ５０は、要求に応じて目標過給圧を設定して該目標過給圧に基づいて過給圧を制御すると共に、スロットル上流側の圧力である過給圧とスロットル下流側の圧力である吸気圧とをパラメータとして用いスロットル開度を制御する。このとき特に、ＥＣＵ５０は、所定の過渡状態にあるか否かを判定する。そして、所定の過渡状態にあると判定された時、スロットル開度の制御パラメータとして目標過給圧と実過給圧との間の中間目標過給圧を用い、所定の過渡状態にないと判定された時、スロットル開度の制御パラメータとして目標過給圧を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置にかかり、特に吸入空気を圧縮して吸気効率を高めるための過給手段を備えた内燃機関においてスロットルバルブの開度を好適に制御するための制御装置に関するものである。

吸気系においてスロットルバルブの上流側にターボチャージャ等の過給機を設けた内燃機関が従来から実用化されている。この過給機を備えた内燃機関において、過給圧が変化する過渡時には、過給圧変化の遅れにより吸入空気量を速やかに変化させることができず、トルク変化を生じる。そこで、例えば、特許文献１や特許文献２では、過渡の応答性を向上させるために目標過給圧に対する実過給圧の遅れを考慮して目標空気量を補正するようにしている。

また、過給機付き内燃機関では、スロットルバルブを通過して流れる空気量がスロットル上流側の圧力（過給圧）とスロットル下流側の圧力（吸気圧）との関係によって変化する。そのため、目標吸気圧と過給圧との圧力比（圧力比＝目標吸気圧／過給圧）に応じて目標スロットル開度が設定され、該目標スロットル開度に基づいて空気量制御が実施される。

しかしながら、既存の技術では、車両の過渡運転時において以下に示す問題が生じる。すなわち、例えば車両の加速時には、その都度のアクセル開度等により目標過給圧が算出され、その目標過給圧を基に過給圧が制御される。この場合、実過給圧は目標過給圧に収束するよう変化し、その過程において目標過給圧に対して実過給圧がオーバーシュートする。従って、実過給圧に基づいてスロットル開度を制御すると当該スロットル開度が変動し、その結果空気量の制御精度が悪化する。
特開２００１−１５２９１５号公報 特開２００１−８２１９７号公報

本発明は、スロットル開度を安定した状態で制御し、ひいては内燃機関の空気量制御を好適に実施す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。

本発明の制御装置では、ドライバの要求に応じて目標過給圧を設定して該目標過給圧に基づいて過給圧を制御すると共に、スロットル上流側の圧力である過給圧とスロットル下流側の圧力である吸気圧とをパラメータとして用いスロットル開度を制御することを前提としている。また特に、所定の過渡状態にあるか否かを判定する。そして、所定の過渡状態にあると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データを用い、所定の過渡状態にないと判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして前記目標過給圧を用いる。

要するに、加速時等の過渡状態において、目標過給圧が大きくなるとそれに追従して実過給圧（実際の過給圧）が上昇し、実過給圧は一旦目標過給圧に達した後、オーバーシュートすると考えられる。かかる場合において、本発明によれば、所定の過渡状態下では実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データをパラメータとしてスロットル開度が制御され、その後所定の過渡状態でなくなると目標過給圧をパラメータとしてスロットル開度が制御される。従って、過渡状態では、目標過給圧に対する実過給圧の遅れ等を考慮して好適にスロットル開度を制御することができる。また、定常状態では、実過給圧のオーバーシュート等に影響されることなく安定した状態でスロットル開度を制御することができる。その結果、内燃機関に吸入される空気量を好適に制御し、ひいては内燃機関のトルク制御を高精度に実施することができる。

なお、過渡判定は、ドライバにより操作されるアクセル開度や、その他アクセル開度を基に算出される要求トルク、要求空気量、要求吸気管圧力等が安定しているか否かにより実施されると良い。「所定の過渡状態」には、アクセル開度等の変化後所定期間を含むものとする。

また、加速当初等においては、実過給圧が「目標過給圧−所定値」の圧力値よりも小さくなることがあり、かかる場合には過給圧の応答を高めることが望まれる。故に、所定の過渡状態にあると判定され、且つ実過給圧が「目標過給圧−所定値」の圧力値よりも小さい場合に、スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データを用いると良い。そして、目標過給圧に対して実過給圧が十分に近づいた時（実過給圧が「目標過給圧−所定値」の圧力値よりも大きくなった時）に、スロットル開度の制御パラメータを目標過給圧に切り換えると良い。

前記所定値は０であっても良い。所定値＝０の場合には、実過給圧が目標過給圧よりも小さい場合に、スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データが用いられるようになる。

前述のとおり加速時等の過渡状態下では、実過給圧が目標過給圧に収束する過程においてオーバーシュートが生じ、そのオーバーシュート時に、過渡当初と同等に、実過給圧が「目標過給圧−所定値」の圧力値よりも小さくなることがあるが、その際には過渡状態から定常状態に移行していると考えられる。それ故に、定常状態での過給圧のオーバーシュート時には、前記スロットル開度の制御パラメータとして目標過給圧を用いるようにすべく、前記所定値を変更すると良い。つまり、所定の過渡状態となってから所定期間は、前記所定値を比較的小さい値とし、所定期間の経過後は、前記所定値を比較的大きい値に切り換えると良い。これにより、過渡状態から定常状態に移行した後におけるスロットル開度の変動が抑制できる。

過渡時において目標過給圧が変化する際、過給圧（スロットル上流圧）と吸気圧（スロットル下流圧）との関係を好適なものとするには、目標過給圧と実過給圧との間で中間目標過給圧を設定するのが望ましいと考えられる。そこで、目標過給圧と実過給圧との間で中間目標過給圧を算出し、過渡判定手段により所定の過渡状態にあると判定された時、スロットル開度の制御パラメータとして中間目標過給圧を用いると良い。この場合、中間目標過給圧が、前記実過給圧を反映して求めた過給圧データに相当する。

中間目標過給圧の算出に際しては、吸気系ボリュームとスロットルバルブを用いた電子スロットル装置の制御応答性とを考慮し、その都度の内燃機関の運転状態に基づいて中間目標過給圧を算出すると良い。これにより、機関運転状態の変化にかかわらず、過給圧（スロットル上流圧）と吸気圧（スロットル下流圧）との関係が常に最適化できる。後述する第２，第３の発明において中間目標過給圧を用いる場合にも同様である。

また、第２の発明では、目標過給圧と実過給圧との偏差が所定のしきい値以上であるか否かを判定する。そして、前記偏差がしきい値以上であると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データを用い、前記偏差がしきい値未満であると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして目標過給圧を用いる。なおこのとき、実過給圧を反映して求めた過給圧データは、目標過給圧と実過給圧との中間値となる中間目標過給圧であると良い。

上記構成によれば、加速時等の過渡状態下では、目標過給圧と実過給圧との偏差が所定のしきい値以上となり、実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データ（中間目標過給圧）をパラメータとしてスロットル開度が制御される。そしてその後、前記偏差が所定のしきい値未満になると目標過給圧をパラメータとしてスロットル開度が制御される。従って、過渡状態では、目標過給圧に対する実過給圧の遅れ等を考慮して好適にスロットル開度を制御することができる。また、定常状態では、実過給圧のオーバーシュート等に影響されることなく安定した状態でスロットル開度を制御することができる。その結果、内燃機関に吸入される空気量を好適に制御し、ひいては内燃機関のトルク制御を高精度に実施することができる。

但し、例えば加速当初には「目標過給圧＞実過給圧」であり、目標過給圧に対して実過給圧が上昇する。この場合、「目標過給圧−実過給圧」＜しきい値となった時に、スロットル開度の制御パラメータを、それまでの実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データから、目標過給圧に変更すると良い。すなわち「目標過給圧−実過給圧」が前記しきい値以上であると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データを用いてスロットル開度を制御し、「目標過給圧−実過給圧」が前記しきい値未満であると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして前記目標過給圧を用いてスロットル開度を制御すると良い。

前述のとおり加速時等の過渡状態下では、実過給圧が目標過給圧に収束する過程においてオーバーシュートが生じ、そのオーバーシュート時に目標過給圧と実際の過給圧との偏差が大きくなることがあるが、その際には過渡状態から定常状態に移行していると考えられる。それ故に、定常状態での過給圧のオーバーシュート時には、前記スロットル開度の制御パラメータとして目標過給圧を用いるようにすべく、前記しきい値を変更すると良い。つまり、目標過給圧と実過給圧との偏差が所定のしきい値以上となってから所定期間は、前記しきい値を比較的小さい値とし、所定期間の経過後は、前記しきい値を比較的大きい値に切り換えると良い。これにより、過渡状態から定常状態に移行した後におけるスロットル開度の変動が抑制できる。

また、第３の発明では、実過給圧が目標過給圧よりも大きいか否かを判定する。そして、実過給圧が目標過給圧よりも大きいと判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして前記目標過給圧を用い、実過給圧が目標過給圧よりも小さいと判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データを用いる。なおこのとき、実過給圧を反映して求めた過給圧データは、目標過給圧と実過給圧との中間値となる中間目標過給圧であると良い。

つまり、仮に、実過給圧が目標過給圧よりも大きい場合に、実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データ（中間目標過給圧）を用いてスロットル開度を制御すると、スロットル開度が所望の開度よりも閉じ側に制御される。例えば、加速時等の過渡状態下では、実過給圧が目標過給圧に収束する過程においてオーバーシュートにより「実過給圧＞目標過給圧」となり、その際スロットル開度が所望の開度よりも閉じ側に制御されることが生じる。この場合、ドライバが要求する加速性能が得られない。これに対して上記構成によれば、実過給圧が目標過給圧よりも大きいと判定された時、目標過給圧をパラメータとしてスロットル開度が制御され、実過給圧が目標過給圧よりも小さいと判定された時、実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データ（中間目標過給圧）をパラメータとしてスロットル開度が制御されるため、ドライバが要求する加速性能を確保しつつ、安定した状態でスロットル開度を制御することができる。特に、スロットル開度が所望の開度よりも閉じ側に制御され、ドライバが要求する加速性能が得られないといった問題が解消される。その結果、内燃機関に吸入される空気量を好適に制御し、ひいては内燃機関のトルク制御を高精度に実施することができる。

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過給手段として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。コンプレッサインペラ３１を挟んで吸気管１１の上流部と下流部との間にはバイパス通路３４が設けられており、このバイパス通路３４にはエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）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にはウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）３７が設けられている。

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。この場合、エアバイパスバルブ３５が開放されることにより、圧縮されたターボチャージャ下流側の圧力が抜かれ、過給圧が制御される。また、ウエストゲートバルブ３７が開放されることにより、過剰な過給圧の発生が防止される。

ここで、ウエストゲートバルブ３７は過給状態可変手段として機能し、任意の状態から過給状態の調整が可能な構成となっている。その構成の一例を簡単に説明すると、ウエストゲートバルブ３７には、ダイアフラム式の可動部と、ダイアフラムにより区画形成された圧力室の圧力を調整するための圧力制御弁（バキュームスイッチングバルブ）とからなるアクチュエータが付随して設けられている。圧力室には、コンプレッサインペラ３１よりも下流側の吸気管圧力（すなわち過給圧）が導入され、ＥＣＵ５０によって圧力制御弁がデューティ制御されることにより圧力室に作用する圧力が制御される。これにより、ウエストゲートバルブ３７が変位し、過給状態が調整されるようになっている。

この場合、制御デューティ比が小さく圧力制御弁が閉じていれば吸気管圧力が直に圧力室に作用する。そのため、過給圧に応じてウエストゲートバルブ３７が動作する。すなわち、過給圧が高くなり吸気管圧力が上昇すると、圧力室の圧力が上昇し、それに伴いウエストゲートバルブ３７が開側に動作しタービン動力が低下する。タービン動力が低下することで、コンプレッサ動力も低下し過給圧が低下する。逆に、制御デューティ比が大きく圧力制御弁が開くと、その分圧力室に作用する圧力が減じられる。そのため、過給圧が高くなり吸気管圧力が上昇しても、圧力室の圧力が上昇せず、ウエストゲートバルブ３７は閉状態のままで保持される。従って、過給圧が上昇してもタービン動力は維持され、過給圧が維持されるか又は過給圧の上昇が促される。

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。また、ＥＣＵ５０は、スロットル開度制御に並行して、目標空気量を基に算出される目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて目標ウエストゲートバルブ開度（以下、目標ＷＧＶ開度という）を算出し、該目標ＷＧＶ開度に基づいてＷＧＶ開度を制御する。上述したスロットル開度制御とＷＧＶ開度制御により、ドライバが要求する要求トルクが実現できるようになる。

次に、ＥＣＵ５０により実現される制御内容について詳しく説明する。図２は、目標スロットル開度の演算ロジックを示す機能ブロック図であり、本ロジックでは、スロットル通過吸気量Ｇａを算出するための次の基礎式（１）をもとに目標スロットル開度を算出することとしている。
Ｇａ＝ｆ（Ｔｈｒ）×Ｐｂ／√Ｔ×ｆ（Ｐｍ／Ｐｂ） …（１）
式（１）において、Ｔｈｒはスロットル開度、Ｐｂはスロットル上流圧、Ｐｍはスロットル下流圧、Ｔは吸気温である。但し図２では、前記基礎式のスロットル通過吸気量Ｇａを目標空気量に、スロットル開度Ｔｈｒを目標スロットル開度に、スロットル上流圧Ｐｂを中間目標過給圧に、スロットル下流圧Ｐｍを目標吸気圧に、吸気温Ｔをスロットル上流吸気温にそれぞれ置き換えており、目標空気量、中間目標過給圧、目標吸気圧、スロットル上流吸気温を基に目標スロットル開度の算出を実施する。なお本実施の形態では、中間目標過給圧が、「実過給圧を反映して求めた過給圧データ」に相当する。

図２において、目標空気量算出部５１では、エンジン回転速度と要求トルクとをパラメータとして目標空気量を算出する。なお、要求トルクは、エンジン回転速度やアクセル開度等に基づいて算出される。

中間過給圧算出部５２では、目標過給圧と実過給圧（過給圧センサ１２の検出値）との圧力偏差を算出する。このとき、目標過給圧は、例えば図３の関係を用いてその都度の目標空気量やエンジン回転速度に基づいて算出される。また、同中間過給圧算出部５２内の重み付け係数算出部５２ａでは、エンジン運転状態をパラメータとして重み付け係数Ａを算出する。具体的には、例えば図４の関係を用い、吸入空気量（エンジン負荷）とエンジン回転速度とに基づいて重み付け係数Ａを算出する。図４によれば、吸入空気量が小さいほど、重み付け係数Ａが大きい値とされ、逆に吸入空気量が大きいほど、重み付け係数Ａが小さい値とされる。但し、重み付け係数Ａの最大値は１である。吸気圧（スロットル下流圧）の応答遅れの要因は、吸気系ボリュームやスロットルバルブ１４の制御応答遅れであるため、吸気系ボリュームとスロットルバルブの制御応答性とを反映して前記図４の特性が設定されると良い。なお、重み付け係数Ａの算出に際し、エアバイパスバルブ３５が開放状態にあるかどうかを判定し、エアバイパスバルブ３５が開放状態にあれば、重み付け係数Ａを０とするようにしても良い。

また、中間過給圧算出部５２には、重み付け係数Ａを、前記の如くエンジン運転状態に基づいて算出した値（重み付け係数算出部５２ａの算出値）と、予め定めた固定値（＝１）との何れかに切り換える係数切換部５２ｂが設けられている。この係数切換部５２ｂでは、アクセル開度と過給圧の偏差とに基づいて重み付け係数Ａの切換を実施する。

そして、過給圧の偏差（＝目標過給圧−実過給圧）と重み付け係数Ａとの積に、実過給圧を加算し、中間目標過給圧を算出する。このとき、重み付け係数Ａによって、中間目標過給圧をどの程度目標過給圧側とするか又は実過給圧側とするかが決定される。但し、重み付け係数Ａ＝１の場合には、中間目標過給圧＝目標過給圧である。なお、中間目標過給圧に対しては、実過給圧、目標過給圧をそれぞれ上限値、下限値として上下限ガードが実施される（実過給圧、目標過給圧のうち、大きい方を上限値、小さい方を下限値とする）。以上のようにして、中間過給圧算出部５２では、目標過給圧と実過給圧との間で中間目標過給圧を算出する。

また、圧力比算出部５３では、中間目標過給圧と目標吸気圧との圧力比（＝目標吸気圧／中間目標過給圧）を算出する。このとき、目標吸気圧は、例えば図３の関係を用いてその都度の目標空気量やエンジン回転速度に基づいて算出される。

そして、目標スロットル開度算出部５４では、目標空気量算出部５１にて算出した目標空気量、中間過給圧算出部５２にて算出した中間目標過給圧、圧力比算出部５３で算出した圧力比、スロットル上流吸気温に基づいて目標スロットル開度を算出する。

図５は、目標スロットル開度の算出手順を示すフローチャートであり、本処理は所定の時間周期（例えば８ｍｓｅｃ周期）でＥＣＵ５０により実行される。

図５において、先ずステップＳ１０１では、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて要求トルクを算出し、続くステップＳ１０２では、要求トルクとエンジン回転速度とに基づいて目標空気量を算出する。ステップＳ１０３では、目標空気量とエンジン回転速度とに基づいて目標吸気圧を算出し、ステップＳ１０４では、同じく目標空気量とエンジン回転速度とに基づいて目標過給圧を算出する。目標吸気圧と目標過給圧との算出は、前述した図３の関係に基づいて実施される。また、ステップＳ１０５では、過給圧センサ１２の検出値を基に実過給圧を算出する。

その後、ステップＳ１０６では、目標過給圧の重み付け係数Ａを算出する。但し、この重み付け係数Ａの算出処理については後述する。ステップＳ１０７では、目標過給圧、実過給圧、重み付け係数Ａに基づいて中間目標過給圧を算出する。

最後に、ステップＳ１０８では、目標空気量、中間目標過給圧、スロットル上流側及び下流側の圧力比（＝目標吸気圧／中間目標過給圧）、スロットル上流吸気温に基づいて目標スロットル開度を算出する。

次に、前記図５のステップＳ１０６における重み付け係数Ａの算出手順を、図６のフローチャートに基づいて説明する。図６は大別して、過渡判定の結果を基に、目標過給圧と実過給圧との偏差（過給圧偏差ΔＰｂ）を判定するための判定値Ｋｐｂを設定する処理部分（ステップＳ２０１〜Ｓ２０５）と、過給圧偏差ΔＰｂと判定値Ｋｐｂとの比較に基づいて重み付け係数Ａを算出する処理部分（ステップＳ２０６〜Ｓ２０９）とよりなる。

図６において、先ずステップＳ２０１では、アクセル開度の変化率を算出し、続くステップＳ２０２では、アクセル開度の変化率に基づいて今現在所定の加速状態にあるか否かを判定する。このとき、アクセル開度の変化率が所定値以上であれば、加速状態にある旨判定する。加速状態にある場合、ステップＳ２０４に進み、予め定めた第１の判定値Ｋ１を判定値Ｋｐｂとして設定する。

また、所定の加速状態ではない場合、ステップＳ２０３に進み、加速状態から定常状態に移行した後、所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間の経過前であれば、ステップＳ２０４に進み、前述のとおり予め定めた第１の判定値Ｋ１を判定値Ｋｐｂとして設定する。また、所定時間の経過後であれば、ステップＳ２０５に進み、予め定めた第２の判定値Ｋ２を判定値Ｋｐｂとして設定する。ここで、判定値Ｋｐｂの設定に用いる第１，第２の判定値Ｋ１，Ｋ２は０＜Ｋ１＜Ｋ２の関係にある。因みに、定常状態であることの判定もアクセル開度の変化率に基づいて行われ、加速状態であることの判定とは逆に、アクセル開度の変化率が所定値未満であれば、定常状態にある旨判定される。

なお、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理が「過渡判定手段」に相当する。但しこの場合、アクセル開度の変化率に代えて、アクセル開度を基に算出される要求トルク、要求空気量、要求吸気管圧力等の変化率に基づいて過渡判定を実施することも可能である。

上記のように判定値Ｋｐｂが設定された後、ステップＳ２０６では、目標過給圧と実過給圧との偏差ΔＰｂを算出する（ΔＰｂ＝目標過給圧−実過給圧）。続くステップＳ２０７では、過給圧偏差ΔＰｂが判定値Ｋｐｂよりも小さいか否かを判定する。そして、ΔＰｂ＜ＫｐｂであればステップＳ２０８に進み、重み付け係数Ａを１とする。また、ΔＰｂ≧ＫｐｂであればステップＳ２０９に進み、その都度のエンジン運転条件をパラメータとして重み付け係数Ａを算出する。なお、ステップＳ２０９での算出手法は、前記図２で説明したとおりである。

図７は、車両の加速時における各種パラメータの変化を示すタイムチャートである。図７では、タイミングｔ１においてドライバによりアクセル操作が行われ、所定の加速状態となる事例を示している。図７の（ａ）はアクセル開度の変化を、（ｂ）は目標空気量の変化を、（ｃ）は目標吸気圧の変化を、（ｄ）は実過給圧の変化を、（ｅ）は過給圧偏差の判定に用いる判定値Ｋｐｂの変化を、（ｆ）は中間目標過給圧の変化を、（ｇ）はスロットル開度の変化を、（ｈ）はＷＧＶ開度の変化を、それぞれ示している。このうち、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）には目標値の変化を一点鎖線にて示している。なお、アクセル操作に際し、実際にはアクセル開度等の変化は過渡的なものとなるが、本例では便宜上ステップ的な変化として図示している。

さて、タイミングｔ１でアクセル開度が増加すると、それに伴い目標空気量が増加すると共に、目標吸気圧と目標過給圧とが変化する（図７（ａ）〜（ｄ））。このとき、実過給圧（スロットル上流圧）の変化について見ると、実過給圧は目標過給圧の変化に対して遅れを伴いつつ上昇し、一旦目標過給圧に達した後、オーバーシュートする（図７（ｄ））。

また、（ｅ）に示すように、過給圧偏差の判定に用いる判定値Ｋｐｂは、加速状態（アクセル開度の変化率）に応じてＫ１，Ｋ２の何れかで設定される。具体的には、車両が加速状態となる以前のタイミングｔ１以前と、加速状態から定常状態に移行して所定時間が経過したタイミングｔ３以降において第２の判定値Ｋ２（大きい方の判定値）が判定値Ｋｐｂとして設定され、それ以外のタイミングｔ１〜ｔ３の期間で第１の判定値Ｋ１（小さい方の判定値）が判定値Ｋｐｂとして設定される。

実過給圧の変化と判定値Ｋｐｂとの関係を照らし合わせると、タイミングｔ１以前は、過給圧偏差ΔＰｂ（＝目標過給圧−実過給圧）が判定値Ｋｐｂよりも小さく、タイミングｔ１以降、ΔＰｂ≧Ｋｐｂとなる。また、タイミングｔ２以降、再びΔＰｂ＜Ｋｐｂとなる。従って、（ｆ）に示すように、タイミングｔ１以前とタイミングｔ２以降の期間では重み付け係数Ａが１とされ、中間目標過給圧＝目標過給圧とされる。また、タイミングｔ１〜ｔ２の期間では、重み付け係数Ａがその都度のエンジン運転条件をパラメータとして算出され、その重み付け係数Ａにより目標過給圧と実過給圧との間で中間目標過給圧が算出される。

かかる場合、所定の過渡状態下（アクセル開度変化から所定期間；ｔ１〜ｔ２）では、目標過給圧と実過給圧との間に設定される中間目標過給圧をパラメータとして用いてスロットル開度が制御され、それにより目標過給圧への追従性と同目標過給圧に対する実過給圧の遅れ等を考慮しつつスロットル開度が制御される。また、定常状態（ｔ１以前及びｔ２以降）では、目標過給圧をパラメータとして用いてスロットル開度が制御され、それにより実過給圧のオーバーシュート等に影響されることなく安定した状態でスロットル開度が制御される。

なお、タイミングｔ２以降、前述のとおり重み付け係数Ａ＝１とされるため、中間目標過給圧＝目標過給圧とされるが（本来、ｔ２でステップ的に中間目標過給圧が切り換えられるが）、図７では、タイミングｔ２でステップ的に中間目標過給圧が変更されるのではなく、なまし処理等が施されて中間目標過給圧が変更されるようになっている。

（ｇ）に示すように、スロットル開度は、加速当初において一時的に大きく変化し、その後ほぼ一定値で保持される。因みに、仮にタイミングｔ２以降も、ｔ１〜ｔ２の期間と同様に中間目標過給圧（目標過給圧と実過給圧との間に設定される中間目標過給圧）でスロットル開度を制御した場合には、実過給圧のオーバーシュートの影響を受けてスロットル開度が開側又は閉側に変動する（図７（ｇ）のハッチング部分）。本実施の形態によれば、こうしたスロットル開度の変動が抑制できる。

なお、（ｈ）に示すＷＧＶ開度に関しては、目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて目標ＷＧＶ開度が算出され、その目標ＷＧＶ開度に基づいて当該ＷＧＶ開度が制御される。

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。

所定の過渡状態下では、目標過給圧と実過給圧との間の中間目標過給圧をパラメータとしてスロットル開度を制御し、その後所定の過渡状態でなくなると、目標過給圧と一致する中間目標過給圧をパラメータとしてスロットル開度を制御するようにした。そのため、所定の過渡状態下及びその後において、安定した状態でスロットル開度を制御することができる。その結果、エンジンに吸入される空気量を好適に制御し、ひいてはエンジンのトルク制御を高精度に実施することができる。

かかる場合、加速状態（過渡状態）に応じて判定値Ｋｐｂを可変設定すると共に、過給圧偏差ΔＰｂと判定値Ｋｐｂとの比較結果に応じて、スロットル開度の制御パラメータを、目標過給圧と一致する中間目標過給圧と、目標過給圧と実過給圧との間の中間目標過給圧とで切り換えるようにした。これにより、仮に過渡状態から定常状態に移行した時に過給圧がオーバーシュートしても、スロットル開度の変動が抑制できる。

過渡時において目標過給圧と実過給圧との間で中間目標過給圧を算出し、これによりスロットル開度を制御するようにしたため、過給圧（スロットル上流圧）と吸気圧（スロットル下流圧）との関係を好適なものとして過渡時のスロットル開度制御を実施することができる。このとき、吸気系ボリュームと電子スロットルバルブの制御応答性とを反映した特性を用い、その都度のエンジン運転状態に基づいて重み付け係数Ａを算出するようにしたため、その重み付け係数Ａにより算出される中間目標過給圧は、過給圧（スロットル上流圧）と吸気圧（スロットル下流圧）との関係を常に最適化したものとなる。

（第２の実施の形態）
本第２の実施の形態では、実過給圧＞目標過給圧である場合、目標過給圧をパラメータとしてスロットル開度を制御し、実過給圧≦目標過給圧である場合、目標過給圧と実過給圧との間の中間目標過給圧をパラメータとしてスロットル開度を制御する。

図８は、本実施の形態における重み付け係数Ａの算出手順を示すフローチャートであり、本処理は前記図６に置き換えて実行される。

図８において、ステップＳ３０１では、実過給圧＞目標過給圧であるか否かを判定する。なおこのステップＳ３０１が「過給圧判定手段」に相当する。そして、実過給圧＞目標過給圧であればステップＳ３０２に進み、重み付け係数Ａを１とする。また、実過給圧≦目標過給圧であればステップＳ３０３に進み、その都度のエンジン運転条件をパラメータとして重み付け係数Ａを算出する。なお、ステップＳ３０３での算出手法は、前記図２で説明したとおりである。

また、図９は、車両の加速時における各種パラメータの変化を示すタイムチャートである。図９では、タイミングｔ１１においてドライバによりアクセル操作が行われ、所定の加速状態となる事例を示している。図９の（ａ）はアクセル開度の変化を、（ｂ）は実過給圧の変化を、（ｃ）は中間目標過給圧の変化を、（ｄ）はスロットル開度の変化を、（ｅ）はＷＧＶ開度の変化を、それぞれ示している。このうち、（ｂ）〜（ｄ）には目標値の変化を一点鎖線にて示している。なお、アクセル操作に際し、実際にはアクセル開度等の変化は過渡的なものとなるが、本例では便宜上ステップ的な変化として図示している。

さて、タイミングｔ１１でアクセル開度が増加すると、目標空気量の増量に伴い目標過給圧と実過給圧とが図示の如く変化する（図９（ｂ））。このとき、タイミングｔ１２以前は、実過給圧≦目標過給圧となっており、図９（ｃ）に示すように、目標過給圧と実過給圧との間で中間目標過給圧が算出される。また、タイミングｔ１２〜ｔ１３では、実過給圧＞目標過給圧となり、中間目標過給圧＝目標過給圧とされる。更に、タイミングｔ１３〜ｔ１４では、再び実過給圧≦目標過給圧となり、目標過給圧と実過給圧との間で中間目標過給圧が算出される。

かかる場合、仮に、実過給圧＞目標過給圧となる場合に（図９のタイミングｔ１２〜ｔ１３で）、目標過給圧と実過給圧との間の中間目標過給圧をパラメータとしてスロットル開度が制御されると、スロットル開度が所望の開度よりも閉じ側に制御され（図のハッチング部分）、ドライバが要求する加速性能が得られない。これに対して本実施の形態では、実過給圧＞目標過給圧となる場合に、中間目標過給圧＝目標過給圧としてスロットル開度が制御されるため、スロットル開度が所望の開度よりも閉じ側に制御されドライバが要求する加速性能が得られないといった問題が解消される。

以上第２の実施の形態によれば、ドライバが要求する加速性能を確保しつつ、安定した状態でスロットル開度を制御することができる。その結果、エンジンに吸入される空気量を好適に制御し、ひいてはエンジンのトルク制御を高精度に実施することができる。

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。

上記第１の実施の形態では、図６のフローチャートで説明したように、アクセル開度の変化率（過渡判定結果）に応じて過給圧偏差の判定値Ｋｐｂを２値で大小切り換えるようにしたが、この切換を省略しても良い。つまり、判定値Ｋｐｂを固定値とする。かかる場合、図６のフローチャートでは、判定値ｋｐｂの設定にかかる処理（ステップＳ２０１〜Ｓ２０５）が省略され、単に過給圧の偏差ΔＰｂと判定値Ｋｐｂとの比較結果に応じて重み付け係数Ａの算出が行われる（ステップＳ２０６〜Ｓ２０９）。但し、過渡状態から定常状態に移行した時の実過給圧のオーバーシュートで過給圧偏差＞Ｋｐｂとならないよう、ある程度判定値Ｋｐｂを大きくしておくと良い。

また、実過給圧と目標過給圧との比較結果に基づいて重み付け係数Ａ（中間目標過給圧）の切換を実施する構成に代えて、アクセル開度の変化率（過渡判定結果）に基づいて重み付け係数Ａ（中間目標過給圧）の切換を実施する構成としても良い。すなわち、図１０のフローチャートに示すように、先ずステップＳ４０１では、アクセル開度の変化率を算出し、続くステップＳ４０２では、アクセル開度の変化率に基づいて今現在所定の加速状態にあるか否かを判定する。このとき、アクセル開度の変化率が所定値以上であれば、加速状態にある旨判定する。加速状態にある場合、ステップＳ４０４に進み、その都度のエンジン運転条件をパラメータとして重み付け係数Ａを算出する。また、所定の加速状態ではない場合、ステップＳ４０３に進み、加速状態から定常状態に移行した後、所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間の経過前であれば、ステップＳ４０４に進み、前述のとおりその都度のエンジン運転条件をパラメータとして重み付け係数Ａを算出する。また、所定時間の経過後であれば、ステップＳ４０５に進み、重み付け係数Ａを１とする。なおこの場合、加速状態から定常状態に移行した後に判定する「所定時間」は、前記図７のタイムチャートで言えば、概ねｔ１〜ｔ２の時間であると良い（適合等により決定する）。

図１０の処理を実施する場合であっても、前記の同様、所定の過渡状態下及びその後において、安定した状態でスロットル開度を制御することができる。その結果、エンジンに吸入される空気量を好適に制御し、ひいてはエンジンのトルク制御を高精度に実施することができる。

中間目標過給圧を算出する手法としては、上記の如く重み付け係数Ａを用いるもの以外が適用可能である。例えば、
・目標過給圧に対してなまし処理を実施し、そのなまし処理後の目標過給圧を中間目標過給圧とする。
・吸気系とターボチャージャとのモデルを構築し、その都度のエンジン回転速度、負荷（吸入空気量）、吸気温度、実過給圧、大気圧等をパラメータとして将来の過給圧の推移を予測し、その予測値を中間目標過給圧とする。
といった手法が適用できる。何れにしても、所定の過渡状態下において、実過給圧と目標過給圧との中間値である中間目標過給圧をスロットル制御パラメータとして用い、所定の過渡状態でなくなった時に、目標過給圧をスロットル制御パラメータとして用いる構成であれば良い。

上記実施の形態では、「実過給圧を反映して求めた過給圧データ」として、目標過給圧と実過給圧との間に中間目標過給圧を設定し、所定の過渡状態下において中間目標過給圧を用いてスロットル開度を制御したが、これを変更し、所定の過渡状態下において実過給圧を用いてスロットル開度を制御しても良い。

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。 目標スロットル開度の演算ロジックを示す機能ブロック図である。 目標過給圧と目標吸気圧とを算出するための図である。 重み付け係数を算出するための図である。 目標スロットル開度の算出手順を示すフローチャートである。 重み付け係数の算出手順を示すフローチャートである。 車両の加速時における各種パラメータの変化を示すタイムチャートである。 第２の実施の形態における重み付け係数の算出手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態における車両の加速時における各種パラメータの変化を示すタイムチャートである。 別形態における重み付け係数の算出手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…エンジン、１４…スロットルバルブ、１５…スロットルアクチュエータ、３０…ターボチャージャ、５０…ＥＣＵ。

Claims (10)

1. 吸気系に設けられ吸入空気量を調整するスロットルバルブと、該スロットルバルブよりも上流側に設けられ吸入空気を過給する過給手段とを備えた内燃機関に適用され、要求に応じて目標過給圧を設定して該目標過給圧に基づいて過給圧を制御すると共に、スロットル上流側の圧力である過給圧とスロットル下流側の圧力である吸気圧とをパラメータとして用いスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置において、
   所定の過渡状態にあるか否かを判定する過渡判定手段と、
   所定の過渡状態にあると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データを用い、所定の過渡状態にないと判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして前記目標過給圧を用いるパラメータ切換手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記パラメータ切換手段は、前記所定の過渡状態にあると判定され、且つ実過給圧が「目標過給圧−所定値」の圧力値よりも小さい場合に、前記スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データを用い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。
3. 前記所定の過渡状態となってから所定期間は、前記所定値を比較的小さい値とし、前記所定期間の経過後は、前記所定値を比較的大きい値に切り換えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記目標過給圧と前記実過給圧との間で中間目標過給圧を算出する手段を備え、
   前記パラメータ切換手段は、前記過渡判定手段により所定の過渡状態にあると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして前記中間目標過給圧を用いることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 吸気系に設けられ吸入空気量を調整するスロットルバルブと、該スロットルバルブよりも上流側に設けられ吸入空気を過給する過給手段とを備えた内燃機関に適用され、要求に応じて目標過給圧を設定して該目標過給圧に基づいて過給圧を制御すると共に、スロットル上流側の圧力である過給圧とスロットル下流側の圧力である吸気圧とをパラメータとして用いスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置において、
   前記目標過給圧と実過給圧との偏差が所定のしきい値以上であるか否かを判定する過給圧偏差判定手段と、
   前記偏差がしきい値以上であると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データを用い、前記偏差がしきい値未満であると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして前記目標過給圧を用いるパラメータ切換手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 前記目標過給圧と実過給圧との偏差が所定のしきい値以上となってから所定期間は、前記しきい値を比較的小さい値とし、前記所定期間の経過後は、前記しきい値を比較的大きい値に切り換えることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 請求項５又は６に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記目標過給圧と前記実過給圧との間で中間目標過給圧を算出する手段を備え、
   前記パラメータ切換手段は、前記偏差がしきい値以上であると判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして前記中間目標過給圧を用いることを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 吸気系に設けられ吸入空気量を調整するスロットルバルブと、該スロットルバルブよりも上流側に設けられ吸入空気を過給する過給手段とを備えた内燃機関に適用され、要求に応じて目標過給圧を設定して該目標過給圧に基づいて過給圧を制御すると共に、スロットル上流側の圧力である過給圧とスロットル下流側の圧力である吸気圧とをパラメータとして用いスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置において、
   実過給圧が前記目標過給圧よりも大きいか否かを判定する過給圧判定手段と、
   実過給圧が前記目標過給圧よりも大きいと判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして前記目標過給圧を用い、実過給圧が前記目標過給圧よりも小さいと判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして実過給圧、又は実過給圧を反映して求めた過給圧データを用いるパラメータ切換手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記目標過給圧と前記実過給圧との間で中間目標過給圧を算出する手段を備え、
   前記パラメータ切換手段は、実過給圧が前記目標過給圧よりも小さいと判定された時、前記スロットル開度の制御パラメータとして前記中間目標過給圧を用いることを特徴とする内燃機関の制御装置。
10. 請求項４、７又は９の何れかに記載の内燃機関の制御装置において、
    吸気系ボリュームと前記スロットルバルブを用いた電子スロットル装置の制御応答性とを考慮し、その都度の内燃機関の運転状態に基づいて前記中間目標過給圧を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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