JP2007056697A - 過給器付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は過給器付き内燃機関の制御装置に関し、過給機の過給遅れに左右されることなく理想とする加速特性を実現できるようにする。
【解決手段】 仮想のスロットル上流圧Ｐ_Aを有する仮想の内燃機関モデルを用い、アクセル開度θ_Aに応じた目標吸入空気量ｍ_t’を算出する。そして、その目標吸入空気量ｍ_t’を実現するように、実際のスロットル上流圧Ｐ_INに応じた目標スロットル開度θを算出し、目標スロットル開度θに基づいてスロットルを制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、過給器付き内燃機関の制御技術に関し、特に、過給器付き内燃機関における加速特性（トルク特性）を改善するためのスロットルの制御技術に関する。

以下の文献（特許文献１〜５）に開示されるように、過給器付き内燃機関におけるスロットルの制御に関しては、従来、種々の技術が提案されている。これらの従来技術に共通して言えることは、何れの従来技術も、目標トルク或いは目標過給圧を定め、目標トルクや目標過給圧を実現するようにスロットルの制御を行っていることにある。例えば、特許文献１に記載された従来技術では、過給圧情報に基づきターボラグ指標を演算し、所望のトルク特性が得られるよう、ターボラグ指標に基づいてスロットル開度を制御している。また、特許文献２に記載された従来技術では、目標過給圧と実際の過給圧（推定過給圧）との偏差に応じてスロットルの開度を補正している。
特開２００４−６０４７９号公報 特開２００１−９０５７３号公報 特開平１１−３５１０１０号公報 特開平１１−１４１３７５号公報 特開２０００−９７０８０号公報

図１１は、スロットル開度（Ａ）の変化に対する車両加速度（Ｂ）、エンジン回転数（Ｃ）、スロットル流量（Ｄ）、スロットル上流圧及び下流圧（Ｅ）、トルク（Ｆ）の各変化を、最大トルクが等しい過給器付き内燃機関と自然吸気内燃機関とで比較した図である。図中、実線は過給器付き内燃機関における変化を示し、破線は自然吸気内燃機関における変化を示している。この図に示すように、過給器付き内燃機関を備えた車両では、所謂ターボラグ（過給遅れ）の発生によって加速が２段階になるとともに、最大加速に達するまでに時間を要してしまい、ドライバにストレスを与えてしまう場合がある。

ドライバにストレスのない加速感を与えるためには、過給器付き内燃機関においても、自然吸気内燃機関のような滑らかな加速特性を実現することが望ましい。車両の加速特性は目標トルク或いは目標過給圧等の目標値に依存するので、理想的な加速特性を実現する上で目標値をどのような方法で設定するかは極めて重要な技術事項であると言える。しかしながら、上記の何れの特許文献においても、目標トルクや目標過給圧をどのようにして設定するかは具体的に開示されていない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、過給機の過給遅れに左右されることなく理想とする加速特性を実現できるようにした過給器付き内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、過給器付き内燃機関の制御装置であって、
アクセルペダルの開度を測定するアクセル開度測定手段と、
前記過給器の下流であってスロットルの上流側における吸入空気の圧力を測定するスロットル上流圧測定手段と、
仮想のスロットル上流圧を有する仮想の内燃機関モデルを含み、前記仮想内燃機関モデルにおけるアクセル開度と吸入空気量との関係を用いて、前記アクセル開度測定手段により測定される実アクセル開度に応じた目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、
前記目標吸入空気量算出手段により算出される目標吸入空気量を実現するように、前記スロットル上流圧測定手段により測定される実スロットル上流圧に応じた目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、
前記目標スロットル開度に基づいて前記スロットルを制御するスロットル制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記仮想内燃機関モデルにおいて前記仮想スロットル上流圧は一定値に設定されていることを特徴としている。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記目標吸入空気量算出手段は、前記実スロットル上流圧に応じて前記仮想スロットル上流圧を設定することを特徴としている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記目標吸入空気量算出手段は、前記実スロットル上流圧が所定値以下のときには、前記仮想内燃機関モデルにおける前記仮想スロットル上流圧を前記所定値に設定し、前記実スロットル上流圧が前記所定値を越えるときには、前記仮想スロットル上流圧の設定値を前記実スロットル上流圧に変更することを特徴としている。

第５の発明は、第４の発明において、
前記所定値はスロットル下流圧の上限値よりも低い値であり、
前記目標吸入空気量算出手段は、前記実スロットル上流圧が前記スロットル下流圧上限値を超えるときには、前記仮想スロットル上流圧を前記スロットル下流圧上限値に設定することを特徴としている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記過給器による過給後の吸入空気の温度を測定する吸気温測定手段をさらに備え、
前記目標スロットル開度算出手段は、前記吸気温測定手段により測定される吸気温に基づき前記目標スロットル開度を補正することを特徴としている。

第１の発明によれば、仮想内燃機関モデルで得られる吸入空気量を目標吸入空気量として目標スロットル開度が算出され、スロットルが制御されるので、仮想内燃機関モデルと同等のトルク特性を実現することができる。しかも、仮想内燃機関モデルのトルク特性は仮想スロットル上流圧の設定によって変化するので、仮想スロットル上流圧を適宜の値に設定することによって、所望の加速特性を実現することができる。

特に、第２の発明によれば、仮想スロットル上流圧は自然吸気内燃機関のスロットル上流圧と同じく一定値に設定されているので、自然吸気内燃機関と同様の段のない滑らかな加速特性を実現することができる。

また、第３の発明によれば、仮想スロットル上流圧は実スロットル上流圧に応じて設定されるので、仮想内燃機関モデルのトルク特性を実スロットル上流圧を考慮したトルク特性に設定することができる。

また、第４の発明によれば、実スロットル上流圧が所定値以下のときには、仮想スロットル上流圧は前記所定値に設定され、自然吸気内燃機関のスロットル上流圧と同じく一定値になるので、自然吸気内燃機関と同様の段のない滑らかな加速特性を実現することができる。そして、実スロットル上流圧が上昇して所定値を超えるときには、仮想スロットル上流圧の設定値として実スロットル上流圧が用いられるので、仮想内燃機関モデルを用いて算出される目標吸入空気量は実スロットル上流圧の上昇に応じて増大されることになり、実スロットル上流圧の上昇に応じた加速の伸びが実現される。

第５の発明によれば、実スロットル上流圧がスロットル下流圧の上限値を超えるときには、仮想スロットル上流圧はスロットル下流圧上限値に制限されるので、仮想内燃機関モデルを用いて算出される目標吸入空気量も制限されることになり、スロットル下流圧が前記上限値を超えて過大になることは防止される。

また、第６の発明によれば、過給器による圧縮に伴う吸気温の上昇が目標スロットル開度に反映されるので、加速特性を理想とする自然吸気内燃機関の加速特性により近づけることができる。

実施の形態１．
以下、図１乃至図５を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は本発明の実施の形態１としての制御装置が適用された過給器付き内燃機関の概略構成図である。本実施形態では、過給器としてターボチャージャを備えた内燃機関（以下、ターボエンジンという）に本発明を適用している。図１に示すように、本ターボエンジンのエンジン本体２には、吸気通路４と排気通路８が接続されている。吸気通路４の途中にはサージタンク６が形成され、サージタンク６の上流に電子制御式のスロットル１２が配置されている。ターボチャージャ１０は、一体に回転するコンプレッサ１０ａとタービン１０ｂを有し、コンプレッサ１０ａは吸気通路４に、タービン１０ｂは排気通路８にそれぞれ配置されている。また、排気通路８には、タービン１０ｂをバイパスして排気ガスを流すためのウエイストゲートバルブ１４が設けられている。

本ターボエンジンは、エンジン本体２の運転状態を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０を備えている。ＥＣＵ２０の出力側にはスロットル１２等の種々の機器が接続され、ＥＣＵ２０の入力側には種々のセンサ類が接続されている。本ターボエンジンでは、スロットル１２の下流側における圧力Ｐ_OUTに応じた信号を出力するスロットル下流圧センサ３６がサージタンク６に設けられている。また、吸気通路４におけるコンプレッサ１０ａの下流であってスロットル１２の上流には、スロットル１２の上流側における圧力Ｐ_INに応じた信号を出力するスロットル上流圧センサ３２と、吸入空気の温度Ｔ_INに応じた信号を出力する吸気温センサ３４が設けられている。さらに、アクセルペダルの開度θ_Aに応じた信号を出力するアクセル開度センサ３０も備えられている。なお、ＥＣＵ２０には、これらの機器やセンサ以外にも複数の機器やセンサが接続されているが、ここではその説明は省略する。ＥＣＵ２０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがって各機器を駆動するようになっている。

制御装置としてのＥＣＵ２０の機能の一つとして、アクセルペダルの開度θ_Aに応じてスロットル１２の開度θを制御するスロットル制御がある。このスロットル制御を行う場合のＥＣＵ２０の動作は、図２のブロック図を用いて説明することができる。図２に示すように、スロットル制御時のＥＣＵ２０は、仮目標スロットル開度を算出する第１の演算部２２、目標スロットル流量（目標吸入空気量）を算出する第２の演算部２４、そして、目標スロットル開度を算出する第３の演算部２６として動作する。

先ず、ＥＣＵ２０は第１の演算部２２として動作する。この場合、ＥＣＵ２０は、予め設定された仮想エンジンモデル（仮想の内燃機関モデル）を用いて仮目標スロットル開度θ’を算出する。仮想エンジンモデルは、自然吸気エンジンのトルク特性を模擬したエンジンモデルである。仮想エンジンモデルでは、本ターボエンジンと同排気量で同等のトルクが得られるように、スロットル上流圧は大気圧よりも高い一定圧力（仮想スロットル上流圧）Ｐ_Aと仮定されている。ＥＣＵ２０は、仮想エンジンモデルにおけるアクセル開度θ_Aとスロットル開度θ’との関係を用いて、アクセル開度センサ３０の出力から測定されるアクセル開度θ_Aに応じたスロットル開度θ’を求め、これを仮目標スロットル開度θ’として設定する。

次に、ＥＣＵ２０は第２の演算部２４として動作する。この場合、ＥＣＵ２０は、前述の仮想エンジンモデルを用いて目標スロットル流量（目標吸入空気量）を算出する。前述のように、仮想エンジンモデルでは、アクセル開度がθ_Aのとき、スロットル１２の開度はθ’に設定される。このときの仮想エンジンモデルのスロットル流量ｍ_t’は、スロットル開度θ’、仮想スロットル上流圧Ｐ_A、スロットル下流圧Ｐ_OUT及び吸入空気温度Ｔ_INをノズルの式として知られている下式（１）に代入することで算出することができる。なお、スロットル下流圧Ｐ_OUTには、実際にスロットル下流圧センサ３６の出力から測定された圧力を代入し、吸入空気温度Ｔ_INには、実際に吸気温センサ３４の出力から測定された温度を代入する。

上記の式（１）において、Ｂは流量係数を含むスロットル開度の関数であり、変数ｘに対して図３に示すような対応関係を示す。また、Φは以下の式（２）で表される関数であり、変数ｘに対して図４に示すような対応関係を示す。なお、下式（２）におけるｋは空気の比熱比である。

エンジンの出力トルクはスロットル流量によって決まる。したがって、本ターボエンジンにおいて自然吸気エンジンと同様なトルク特性を実現させるためには、仮想エンジンモデルのスロットル流量ｍ_t’と同流量の空気が流れるようにスロットル１２を制御すればよい。つまり、仮想エンジンモデルのスロットル流量ｍ_t’を目標スロットル流量としてスロットル１２を制御すればよい。ＥＣＵ２０は、式（１）で表されるスロットル流量ｍ_t’を目標スロットル流量として設定する。

次に、ＥＣＵ２０は第３の演算部２６として動作する。本ターボエンジンにおいてスロットル開度をθに設定したときのスロットル流量ｍ_tは、スロットル開度θと、各センサ３２，３６，３４の出力から測定されるスロットル上流圧Ｐ_IN、スロットル下流圧Ｐ_OUT及び吸入空気温度Ｔ_INを用いて下式（３）によって表すことができる。

ＥＣＵ２０は、上記の式（３）で決まるスロットル流量ｍ_tが目標スロットル流量ｍ_t’に一致するように、つまり、以下の式（４）が成立するようにスロットル開度θを設定する。

上記の式（４）を成立させるスロットル開度θは、以下の式（５）によって求めることができる。式（５）におけるＢ^-1は、Ｂの逆関数を示している。ＥＣＵ２０は、式（５）によって算出されるスロットル開度θを目標スロットル開度として設定する。

以上のようにして算出される目標スロットル開度θに従い、ＥＣＵ２０によるスロットル１２の制御が行われる。ＥＣＵ２０によるスロットル制御の結果を図５に示す。図５は、加速時のアクセル開度（Ｇ）の変化に対する、スロットル開度（Ａ）、車両加速度（Ｂ）、エンジン回転数（Ｃ）、スロットル流量（Ｄ）、スロットル上流圧及び下流圧（Ｅ）、トルク（Ｆ）の各変化を、本ターボエンジンと、従来のターボエンジンと、自然吸気エンジンとで比較した図である。自然吸気エンジンは本ターボエンジンと同トルクのものを想定している。図中、太い実線は本ターボエンジンにおける変化を示し、細い実線は従来のターボエンジンにおける変化を示し、破線は自然吸気エンジンにおける変化を示している。

図５に示すように、本ターボエンジンでは、アクセルペダルの踏み込み時、スロットルは従来のターボエンジンや自然吸気エンジンのそれよりも大きく開かれることになる。本ターボエンジンのスロットル上流圧Ｐ_INが仮想エンジンモデルの仮想スロットル上流圧Ｐ_Aに達しているならば、スロットル開度を自然吸気エンジンのそれと同設定とすることで、自然吸気エンジンと同量のスロットル流量を確保できる。しかし、ターボエンジンにはターボラグがあるため、加速開始時のスロットル上流圧Ｐ_INは仮想スロットル上流圧Ｐ_Aよりも低い。そこで、本ターボエンジンでは、スロットル上流圧の不足を補償するように、スロットル開度が自然吸気エンジンのそれよりも大きく設定される（図７では、スロットルは全開まで開いている）。

このようにスロットル開度が大きく設定されることで、本ターボエンジンによれば、アクセルペダルが踏み込まれた直後から、自然吸気エンジンに近いスロットル流量を確保することができる。その結果、トルクを早期に立ち上げることができ、車両加速度は加速開始から一度も落ち込むことがなく、また、最大加速に到達するまでの時間も自然吸気エンジンに近づけることができる。つまり、本ターボエンジンによれば、自然吸気エンジンと同様の段のない滑らかな加速特性を実現することができる。

なお、仮想エンジンモデルの仮想スロットル上流圧Ｐ_Aは自然吸気エンジンと同様に一定であるのに対し、ターボエンジンでは、ターボチャージャ１０による過給によってスロットル上流圧Ｐ_INは上昇していく。スロットル開度が一定のままであるならば、スロットル上流圧Ｐ_INが高くなるにつれてスロットル流量は増大するが、本ターボエンジンによれば、スロットル上流圧Ｐ_INが上昇すれば、その分、スロットル開度は小さく設定される。スロットル上流圧Ｐ_INが仮想スロットル上流圧Ｐ_Aを超えれば、スロットル開度は自然吸気エンジンのスロットル開度よりも小さく設定されることになる。これにより、ターボチャージャ１０の過給に伴いスロットル上流圧Ｐ_INが上昇した後も、自然吸気エンジンと同等のスロットル流量に維持することができる。つまり、自然吸気エンジンと同様の加速特性を維持することができる。

また、ターボエンジンでは、何等かの原因によってターボチャージャ１０の過給圧が過大になったとき、ウエイストゲートバルブ１４を作動させることでスロットル上流圧Ｐ_INを積極的に減少させることが行われる。このような制御が行われた場合であっても、本ターボエンジンによれば、スロットル上流圧Ｐ_INの変化に関係なく自然吸気エンジンと同等のスロットル流量を確保することができるので、ドライバの意図しない加速度変化が生じることを防止することができる。

上記実施の形態では、第１の発明の「目標吸入空気量算出手段」、「目標スロットル開度算出手段」及び「スロットル制御手段」は、何れも、ＥＣＵ２０の機能の１つとして実現されている。

実施の形態２．
次に、図６乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図６のブロック図は、本実施形態においてＥＣＵ２０がスロットル制御を行う場合の動作を示したものである。本実施形態では、スロットル制御時のＥＣＵ２０は、仮目標スロットル開度を算出する第１の演算部２２、目標スロットル流量（目標吸入空気量）を算出する第２の演算部２４、目標スロットル開度を算出する第３の演算部２６として動作するとともに、仮想スロットル上流圧を設定する第４の演算部２８としても動作する。ＥＣＵ２０の第１の演算部２２、第２の演算部２４、及び第３の演算部２６としての動作は、実施の形態１における各動作と同様である。ここでは、本実施形態の特徴部である、ＥＣＵ２０の第４の演算部２８としての動作について重点的に説明する。

図７は、第４の演算部２８による仮想スロットル上流圧Ｐ_Aの設定手順をフローチャートで示したものである。実施の形態１では、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aは一定値に固定されていたのに対し、本実施形態では、スロットル上流圧センサ３２の出力から測定されるスロットル上流圧Ｐ_INの大きさに応じて仮想スロットル上流圧Ｐ_Aの設定値の変更が行われる。第４の演算部２８は、図７に示すルーチンを所定のクランク角毎に実施する。

図７に示すルーチンの最初のステップ１００では、スロットル上流圧Ｐ_INと所定の基準圧Ｐ_A’とが比較される。比較の結果、スロットル上流圧Ｐ_INが基準圧Ｐ_A’以下のときには、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aは基準圧Ｐ_A’に設定される（ステップ１０２）。スロットル上流圧Ｐ_INが基準圧Ｐ_A’を超えるまでは、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aは一定圧（基準圧Ｐ_A’）に保持される。

ステップ１０２の比較の結果、スロットル上流圧Ｐ_INが基準圧Ｐ_A’を超えたときには、さらに、スロットル上流圧Ｐ_INと所定の上限圧Ｐ_ceilとが比較される（ステップ１０４）。上限圧Ｐ_ceilは、エンジン本体２の破損を防止するために設定されたスロットル下流圧の上限値である。前記の基準圧Ｐ_A’は、大気圧よりも高く、スロットル下流圧の上限値Ｐ_ceilよりも低い値に設定されている。

ステップ１０４の比較の結果、スロットル上流圧Ｐ_INが上限圧Ｐ_ceil以下のときには、スロットル上流圧センサ３２の出力から測定されるスロットル上流圧Ｐ_INの値が仮想スロットル上流圧Ｐ_Aとして設定される（ステップ１０８）。これにより、スロットル上流圧Ｐ_INが上限圧Ｐ_ceilを超えるまでは、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aはスロットル上流圧Ｐ_INに等しく設定され、スロットル上流圧Ｐ_INの変化に応じて変更される。

そして、ステップ１０４の比較の結果、スロットル上流圧Ｐ_INが上限圧Ｐ_ceilを超えたときには、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aは上限圧Ｐ_ceilに設定される（ステップ１０６）。これにより、スロットル上流圧Ｐ_INが上限圧Ｐ_ceilを超えている間は、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aは一定圧（上限圧Ｐ_ceil）に保持される。

本実施形態では、上記のようにスロットル上流圧Ｐ_INの大きさに応じて仮想スロットル上流圧Ｐ_Aの設定値を変更しながら、ＥＣＵ２０によるスロットル１２の制御が行われる。ＥＣＵ２０によるスロットル制御の結果を図８に示す。図８は、加速時のアクセル開度（Ｇ）の変化に対する、スロットル開度（Ａ）、車両加速度（Ｂ）、エンジン回転数（Ｃ）、スロットル流量（Ｄ）、スロットル上流圧及び下流圧（Ｅ）、トルク（Ｆ）の各変化を、本実施形態のターボエンジンと、実施の形態１のターボエンジンとで比較した図である。図中、太い実線は本実施形態のターボエンジンにおける変化を示し、太い破線は実施の形態１のターボエンジンにおける変化を示している。また、グラフ（Ｅ）において、細い破線は基準圧Ｐ_A’を示し、細い一点鎖線は仮想スロットル上流圧Ｐ_Aの設定値を示している。

図８に示すように、スロットル上流圧Ｐ_INが基準圧Ｐ_A’を超えるまでは、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aが一定圧（基準圧Ｐ_A’）に保持されることで、実施の形態１と同様の制御結果が得られる。つまり、アクセルペダルが踏み込まれた直後は、スロットル上流圧の不足を補償するようにスロットル開度が大きく設定され、加速開始直後から自然吸気エンジンに近いスロットル流量が確保される。そして、ターボチャージャ１０による過給によってスロットル上流圧Ｐ_INが上昇すれば、その分、スロットル開度が小さく設定されることで、スロットル上流圧Ｐ_INが上昇した後も自然吸気エンジンと同等のスロットル流量に維持される。これにより、自然吸気エンジンと同様の段のない滑らかな加速特性が実現される。

ターボチャージャ１０の過給によってスロットル上流圧Ｐ_INがさらに上昇し、やがて、基準圧Ｐ_A’を超えると、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aはスロットル上流圧Ｐ_INに等しく設定される。これにより、上記の式（５）によって算出される目標スロットル開度θは一定値に保持されることになる。その結果、スロットル上流圧Ｐ_INが高くなるにつれてスロットル流量も増大することになり、スロットル上流圧Ｐ_INの上昇に応じた加速の伸びが実現される。つまり、本ターボエンジンによれば、ターボチャージャ１０の過給圧が十分に立ち上がるまでは、自然吸気エンジンと同様の段のない滑らかな加速特性が実現され、ターボチャージャ１０の過給圧が十分に立ち上がってからは、ターボエンジン本来の良好な加速性能を得ることができる。

なお、図８は、スロットル上流圧Ｐ_INが上限圧Ｐ_ceilを超えていない状況での各変化を示しているが、スロットル上流圧Ｐ_INが上限圧Ｐ_ceilを超える状況では、スロットル開度（Ａ）、スロットル流量（Ｂ）、スロットル上流圧及び下流圧（Ｃ）、トルク（Ｄ）の各変化は図９に示すようになる。図中、太い実線は本実施形態のターボエンジンにおける変化を示し、細い実線は仮想スロットル上流圧Ｐ_Aの上限圧Ｐ_ceilでの制限を行わない場合の変化を示している。また、グラフ（Ｃ）において、細い破線は上限圧Ｐ_ceilを示し、細い一点鎖線は仮想スロットル上流圧Ｐ_Aの設定値を示している。図９では、スロットル上流圧Ｐ_INは当初から基準圧Ｐ_A’を超えているものとする。

図９に示すように、スロットル上流圧Ｐ_INが上限圧Ｐ_ceilを超えるまでは、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aがスロットル上流圧Ｐ_INに等しく設定されることにより、スロットル開度は一定値に保持され、スロットル上流圧Ｐ_INが高くなるにつれてスロットル流量も増大していく。スロットル上流圧Ｐ_INがさらに上昇し、やがて、上限圧Ｐ_ceilを超えると、仮想スロットル上流圧Ｐ_Aは上限圧Ｐ_ceilに等しく設定される。これにより、上記の式（５）によって算出される目標スロットル開度θはスロットル上流圧Ｐ_INの上昇に応じて小さく設定され、スロットル上流圧Ｐ_INが上限圧Ｐ_ceilを超えて上昇した後も、スロットル流量はスロットル上流圧Ｐ_INが上限圧Ｐ_ceilに等しい場合の流量に維持される。その結果、スロットル下流圧が上限圧Ｐ_ceilを超えて過大になることは防止される。つまり、本ターボエンジンによれば、良好な加速性能を実現しつつ、筒内圧が過大になってエンジン本体２が破損してしまうことを防止することができる。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

上記実施の形態では、仮想エンジンモデルのスロットル流量ｍ_t’の計算に吸気温センサ３４の出力から測定される温度Ｔ_INを用いているが、この温度Ｔ_INは気候条件やターボチャージャ１０の過給状態によって変化してしまう。仮想エンジンモデルのスロットル流量ｍ_t’を正確に算出するならば、実際に仮想エンジンモデルで想定している吸入空気温度Ｔ_Aを用いて計算を行うのが望ましい。その場合、スロットル流量ｍ_t’は以下の式（６）により算出することができる。

上記の式（６）により算出されるスロットル流量ｍ_t’を目標スロットル流量とすると、目標スロットル開度θは、以下の式（７）によって求めることができる。式（７）を見て分かるように、スロットル流量ｍ_t’を式（６）により算出することで、目標スロットル開度θを吸入空気温度Ｔ_INに応じて補正することができる。

図１０は、吸気温センサ３４の出力から測定される吸入空気温度（Ｃ）の変化に対する、スロットル開度（Ａ）、車両加速度（Ｂ）、スロットル流量（Ｄ）、スロットル下流圧（Ｅ）の各変化を、目標スロットル開度θを式（７）により算出する場合と、式（５）により算出する場合とで比較した図である。図中、太い実線は目標スロットル開度θを式（７）により算出した場合の変化を示し、細い実線は式（５）により算出した場合の変化を示している。

吸入空気温度の上昇によって吸入空気密度は減少するため、スロットル開度が一定であればスロットル流量は減少し、その結果、車両加速度は低下することになる。しかし、式（７）によれば、吸入空気温度に応じて目標スロットル開度θが補正されるので、図１０に示すように、吸入空気温度の変化にかかわらずスロットル流量を一定に維持することができ、車両加速度を一定に保つことができる。

また、上記実施の形態では、過給器としてターボチャージャを想定しているが、スロットル上流圧を増大させることができる装置であれば、本発明の適用はターボチャージャ付きのエンジンに限定されない。例えば、機械式のスーパーチャージャを備えたエンジンにも適用することができる。

また、仮想エンジンモデルにおける仮想スロットル上流圧の設定値は、上記実施の形態で説明したものに限定されない。仮想エンジンモデルのトルク特性は仮想スロットル上流圧の設定によって変化するので、実現したい加速特性に応じて仮想スロットル上流圧を設定すればよい。

本発明の実施の形態１としての制御装置が適用された過給器付き内燃機関の概略構成図である。 本発明の実施の形態１におけるＥＣＵのスロットル制御時の動作を説明するためのブロック図である。 関数Ｂと変数ｘとの対応関係を示す図である。 関数Φと変数ｘとの対応関係を示す図である。 本発明の実施の形態１にかかる方法で目標スロットル開度を算出した場合の効果を説明するための図である。 本発明の実施の形態２におけるＥＣＵのスロットル制御時の動作を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態２にかかる仮想スロットル上流圧の設定手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかる方法で目標スロットル開度を算出した場合の効果を説明するための図である。 本発明の実施の形態２にかかる方法で目標スロットル開度を算出した場合の効果を説明するための図である。 変形例による方法で目標スロットル開度を算出した場合の効果を説明するための図である。 従来の過給器付き内燃機関の加速特性を自然吸気内燃機関と比較して示す図である。

符号の説明

２ エンジン本体
４ 吸気通路
６ サージタンク
８ 排気通路
１０ ターボチャージャ
１０ａ コンプレッサ
１０ｂ タービン
１２ 電子制御式スロットル
１４ ウエイストゲートバルブ
２０ ＥＣＵ
２２ 第１の演算部
２４ 第２の演算部
２６ 第３の演算部
３０ アクセル開度センサ
３２ スロットル上流圧センサ
３４ 吸気温センサ
３６ スロットル下流圧センサ

Claims (6)

1. 過給器付き内燃機関の制御装置であって、
   アクセルペダルの開度を計測するアクセル開度測定手段と、
   前記過給器の下流であってスロットルの上流側における吸入空気の圧力を測定するスロットル上流圧測定手段と、
   仮想のスロットル上流圧を有する仮想の内燃機関モデルを含み、前記仮想内燃機関モデルにおけるアクセル開度と吸入空気量との関係を用いて、前記アクセル開度測定手段により測定される実アクセル開度に応じた目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、
   前記目標吸入空気量算出手段により算出される目標吸入空気量を実現するように、前記スロットル上流圧測定手段により測定される実スロットル上流圧に応じた目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、
   前記目標スロットル開度に基づいて前記スロットルを制御するスロットル制御手段と、
   を備えることを特徴とする過給器付き内燃機関の制御装置。
2. 前記仮想内燃機関モデルにおいて前記仮想スロットル上流圧は一定値に設定されていることを特徴とする請求項１記載の過給器付き内燃機関の制御装置。
3. 前記目標吸入空気量算出手段は、前記実スロットル上流圧に応じて前記仮想スロットル上流圧を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の過給器付き内燃機関の制御装置。
4. 前記目標吸入空気量算出手段は、前記実スロットル上流圧が所定値以下のときには、前記仮想内燃機関モデルにおける前記仮想スロットル上流圧を前記所定値に設定し、前記実スロットル上流圧が前記所定値を越えるときには、前記仮想スロットル上流圧の設定値を前記実スロットル上流圧に変更することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の過給器付き内燃機関の制御装置。
5. 前記所定値はスロットル下流圧の上限値よりも低い値であり、
   前記目標吸入空気量算出手段は、前記実スロットル上流圧が前記スロットル下流圧上限値を超えるときには、前記仮想スロットル上流圧を前記スロットル下流圧上限値に設定することを特徴とする請求項４記載の過給器付き内燃機関の制御装置。
6. 前記過給器による過給後の吸入空気の温度を測定する吸気温測定手段をさらに備え、
   前記目標スロットル開度算出手段は、前記吸気温測定手段により測定される吸気温に基づき前記目標スロットル開度を補正することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の過給器付き内燃機関の制御装置。
   

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