JP2007182828A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェストゲートバルブを備える内燃機関の燃焼状態を向上させる。
【解決手段】エンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００は、開弁処理及び閉弁処理を実行することによりＷＧＶ２２８の開閉を制御する。閉弁処理では、実際にＷＧＶ２２８を閉弁するに先立って、ＷＧＶ２２８が閉弁された場合に想定されるエンジン２００の燃焼状態劣化を抑制する方向に吸気量、点火時期及びバルブオーバーラップ量が制御され、これらが制御された後にＷＧＶ２２８が閉弁される。一方、開弁処理では、開弁要求に応じて速やかにＷＧＶ２２８が開弁される。また、ＷＧＶ２２８が開弁された後に、エンジン２００の燃焼状態を向上させる方向に吸気量、点火時期及びバルブオーバーラップ量が制御される。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばウェストゲートバルブ等のバイパス手段を備える内燃機関の安定性を向上させるための、内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ノッキングを抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたノッキング制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、ノッキングの発生が検知された場合に空燃比をリッチ側に補正し、ウェストゲートバルブを開いて過給圧を低下させ、また点火時期を遅角することによって、ノッキングの発生を抑制することが可能であるとされている。

尚、主・副過給器への切り替え時に生ずるトルクショックを軽減するため、排気切り替え弁を開いた時に点火時期又は燃料噴射量の補正を行う技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

尚、ウェストゲートバルブ作動用の圧力制御弁の動作状態を少なくとも一つの制御因子として空燃比を補正する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、ノッキングの発生時に点火遅角と燃料増量を行い、燃料増量が所定値以上のとき過給圧を低下させる技術も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

更に、エンジン運転状態に応じてウェストゲートバルブの開度を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献５参照）。

特開昭６０−２５６５３２号公報 特開平４−３０１１４９号公報 特開平２−２１８８２９号公報 特開昭６２−２１０２４３号公報 特開平８−４５４３号公報

例えば、内燃機関の燃費率向上を図る場合、ウェストゲートバルブを開いて排気圧を下げ、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環）の量を減少させるのが好適である。その反面、ウェストゲートバルブを開くことによって過給圧は低下するから、加速時等の過渡期間にはウェストゲートバルブは閉じられている方がよい。従って、内燃機関の総合的な性能向上にウェストゲートバルブを積極的に利用する場合には、従来の技術と比較してウェストゲートバルブの開閉は頻繁に切り替わることとなる。一方、ウェストゲートバルブが開状態から閉状態へ頻繁に制御される場合、排気温度の急上昇等に伴う燃焼状態の劣化が無視し得ない。即ち、従来の技術には、ウェストゲートバルブの開閉に伴って生じ得る内燃機関の燃焼状態劣化を抑制し難いという技術的な問題点がある。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ウェストゲートバルブ等バイパス手段の動作に伴って内燃機関の燃焼状態を向上させ得る内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、過給器、該過給器に流入する排気の一部を該過給器からバイパスするバイパス手段並びに燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転条件に応じて前記バイパス手段を介したバイパスの有無が切り替わるように前記バイパス手段を制御する第１制御手段と、前記バイパスの有無が切り替わる場合に、前記燃焼状態制御手段を介して前記燃焼状態を向上させるものとして規定される燃焼安定化処理を実行する第２制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、第１制御手段がバイパス手段を制御することによって排気のバイパスの有無が切り替わる場合に、第２制御手段によって内燃機関の燃焼状態を向上させるべく燃焼安定化処理が実行される。従って、例えばバイパスの有無が頻繁に切り替わるような場合であっても内燃機関の燃焼状態を効果的に向上させることが可能となる。

尚、本発明に係る「燃焼状態制御手段」とは、例えば機械的、物理的、電気的、化学的又は機構的に内燃機関の燃焼状態を変化させ得る手段を包括する概念である。尚、このような燃焼状態制御手段を介して実行される燃焼安定化処理とは、例えば、これら燃焼状態制御手段の各種制御量を設定し、且つ設定された制御量が実現されるようにこれら燃焼状態制御手段を制御する処理を指す。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記燃焼状態制御手段は、燃料を噴射する噴射手段、燃焼室内において前記燃料を含む混合気に点火する点火手段、前記燃焼室内に吸入される吸気量を制御する吸気量制御手段、吸気又は排気バルブの開閉タイミングを変化させるバルブタイミング可変手段及び吸気又は排気バルブのリフト量を変化させるバルブリフト量可変手段のうち少なくとも一部を含み、前記第２制御手段は、前記燃焼安定化処理において前記少なくとも一部各々に対応する前記燃料の噴射量、前記混合気に対する点火時期、前記吸気量、前記吸気又は排気バルブの開閉タイミング及び前記吸気又は排気バルブのリフト量のうち少なくとも一部を制御する。

この態様によれば、内燃機関には燃焼状態制御手段として、噴射手段、点火手段、吸気量制御手段、バルブタイミング可変手段及びバルブリフト量可変手段のうち少なくとも一部を含むため、内燃機関の燃焼状態を速やかに且つ顕著に制御することが可能となる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記バイパス手段は、ウェストゲートバルブを含み、前記第１制御手段は、前記ウェストゲートバルブを開閉させることによって前記バイパスの有無を切り替える。

この態様によれば、バイパス手段がウェストゲートバルブを含むため、過給器に供給される排気の一部を好適にバイパスさせることが可能となる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記第２制御手段は、前記バイパス手段を介したバイパス量が減少する方向へ前記バイパスの有無が切り替わる場合には、前記バイパスの有無が切り替えられる以前に前記燃焼安定化処理を実行する。

この態様によれば、バイパス量が減少する方向、例えばバイパス有りの状態からバイパス無しの状態へバイパスの有無が切り替わる場合、係る切り替え以前に燃焼安定化処理が実行されるため、例えば排気温度の急上昇等に伴う燃焼状態の劣化が防止され、燃焼状態が相対的に向上され得る。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記第２制御手段は、前記バイパス手段を介したバイパス量が増加する方向へ前記バイパスの有無が切り替わる場合には、前記バイパスの有無が切り替えられた後に前記燃焼安定化処理を実行する。

この態様によれば、バイパス量が増加する方向、例えばバイパス無しの状態からバイパス有りの状態へバイパスの有無が切り替わる場合、係る切り替え以後に燃焼安定化処理が実行されるため、排気バイパスによって奏される効果を速やかに享受することが可能となる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

＜実施形態＞
以下、適宜図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の模式図である。

図１において、エンジンシステム１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１００及びエンジン２００を備える。

ＥＣＵ１００は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作を制御すると共に、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例として機能するように構成されている。

エンジン２００は、不図示の車両の動力源たるガソリンエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。以下に、エンジン２００の要部構成について、その動作の一部を交えて説明する。

尚、本発明に係る「内燃機関」とは、燃料の燃焼を動力に変換する機関を包括する概念であり、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジン等であってもよい。

エンジン２００は、シリンダブロック内にシリンダ２０１が４本直列に配置されてなる直列４気筒エンジンである。エンジン２００は、各シリンダ内部において空気と燃料との混合気が燃焼するに際して生じる不図示のピストンの往復運動を、コネクティングロッド及びクランクシャフト（いずれも不図示）を介して回転運動に変換することが可能に構成されている。

シリンダ２０１内の燃焼室には、吸気マニホールド２０２を介して供給される空気と、吸気マニホールド２０２に連通する不図示の吸気ポートにおいてインジェクタ（即ち、本発明に係る「燃焼状態制御手段」及び「噴射手段」の一例であり、図面の煩雑化を防ぐ目的から図示は省略）から噴射供給される燃料との混合気が、二個の吸気バルブ２０３を介して吸入される。この際、係る混合気は、吸気バルブ２０３の開弁時に燃焼室内へ供給される構成となっている。尚、インジェクタは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその噴射量及び噴射時期が制御される構成となっている。

燃焼室内部では、燃焼行程において点火プラグ２０５（即ち、本発明に係る「燃焼状態制御手段」及び「点火手段」の一例）による点火動作により混合気が燃焼する。尚、点火プラグ２０５は、ＥＣＵ１００電気的に接続されており（制御ラインは不図示）、ＥＣＵ１００によってその点火時期が制御されるように構成されている。燃焼済みの混合気は、不図示の排気ポートに連通する二個の排気バルブ２０６の開弁時に、排気として係る排気ポートに排出される。係る排気は、排気ポートに連通する排気マニホールド２０８を介して、過給器２０９に供給される。

過給器２０９は、タービン２０９ａ及びコンプレッサ２０９ｂを備えた、本発明に係る「過給器」の一例である。排気マニホールド２０９を介して供給される排気の一部は、タービン２０９ａに流入し、タービン２０９ａを回転させる。このタービン２０９ａの回転は、タービン２０９ａと同軸に構成されたコンプレッサ２０９ｂへ伝達され、コンプレッサ２０９ｂを作動させる動力となる。尚、タービン２０９ａの回転速度（時間当たりの回転数）は、回転センサ２１０によって常に検出されており、回転センサ２１０と電気的に接続されたＥＣＵ１００によって常に把握される構成となっている。また、タービン２０９ａに流入しない排気は、排気管２１１及び触媒装置２１２等を順次介して車両外等へ排気される。

コンプレッサ２０９ｂは、吸気管２１３に接続されている。吸気管２１３には、外部から吸入された空気を浄化するためのエアクリーナ２１４が設置されており、エアクリーナ２１４によって浄化された空気が、タービン２０９ａの回転に伴って作動するコンプレッサ２０９ｂによってインタークーラ２１６に大気圧以上の過給圧で圧送される構成となっている。インタークーラ２１６では更にこの圧送された空気が冷却され、吸入効率が高められる。吸気管２１３は、前述の吸気マニホールド２０２に連通しており、インタークーラ２１６を通過した吸入空気は、スロットルバルブ２１８を介して吸気マニホールド２０２へ供給される。吸気マニホールド２０２には、吸気マニホールド内の圧力（以下、適宜「インマニ圧」と称する）を検出するためのインマニ圧センサ２２０が設置されており、ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。従って、インマニ圧センサ２２０によって検出されたインマニ圧は、常にＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。

尚、吸気管２１４には、吸入空気の質量流量を検出するエアフローメータ２１５及び過給器２０９の過給圧を検出する過給圧センサ２１７が設置されている。エアフローメータ２１５及び過給圧センサ２１７によって検出された吸気量及び過給圧は、夫々エアフローメータ２１５及び過給圧センサ２１７と電気的に接続されたＥＣＵ１００によって常に把握される構成となっている。

スロットルバルブ２１８は、電子制御式のバルブであり、その開閉動作が不図示のスロットルバルブモータによって制御されるように構成された、本発明に係る「燃焼状態制御手段」及び「吸気量制御手段」の一例である。スロットルバルブモータは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その駆動力がＥＣＵ１００によって制御されている。ＥＣＵ１００は、不図示のアクセルペダルの開度（以降、適宜「アクセル開度」と称する）や車速或いは内燃機関の機関回転数等に応じてスロットルバルブモータを駆動制御し、スロットルバルブ２１８の開閉状態を制御することが可能に構成されている。尚、スロットルバルブ２１８は、アクセルペダルと機械的に連結されていないため、ＥＣＵ１００は、運転者のアクセルペダル操作とは無関係にスロットルバルブ２１８の開閉状態を制御することが可能である。また、スロットルバルブ２１８の開度は、スロットル開度センサ２１９によって検出されており、スロットル開度センサ２１９と電気的に接続されたＥＣＵ１００によって常に把握される構成となっている。

吸気バルブ２０３は、吸気カムシャフト２２１に連結された吸気カム２０４によってその開閉動作が制御される。吸気カムシャフト２２１は、不図示のシリンダヘッド上に回転可能且つ軸方向に平行移動可能に支持されている。

吸気カムシャフト２２１の一方端には、不図示の吸気側タイミングスプロケットを備えた回転位相差可変アクチュエータ２２２が設けられている。この吸気側タイミングスプロケットは、不図示のタイミングチェーンを介してクランクシャフト側のスプロケットに連結されており、クランクシャフトの回転がタイミングチェーンを介して伝達される構成となっている。従って、吸気側タイミングスプロケットは、クランクシャフトの回転に同期して回転するようになっている。回転位相差アクチュエータ２２２は、吸気カムシャフト２２１を、クランクシャフトに対し進角又は遅角させることによって回転位相差を制御することが可能に構成されたアクチュエータであり、例えば吸気カムシャフト２２１をクランクシャフトに対し進角させるように回転位相差が設定された場合には、吸気バルブ２０３の開閉タイミングは相対的に進角、即ち早くなる。回転位相差可変アクチュエータ２２２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００の制御に従って係る回転位相差が制御される構成となっている。

吸気カムシャフト２２１の他方端には、リフト量可変アクチュエータ２２３が設置されており、ＥＣＵ１００と電気的に接続されることにより、ＥＣＵ１００に制御される構成となっている。リフト量可変アクチュエータ２２３は、吸気カムシャフト２２１をそのシャフト方向（即ち、図１における左右方向）に移動させることが可能に構成されたアクチュエータである。ここで、吸気カム２０４は、係るシャフト方向にカムプロフィールが連続的に変化する三次元的な形状を有しており、リフト量可変アクチュエータ２２３によって吸気カムシャフト２２１がシャフト方向に移動された場合、連続的に変化するカムプロフィールによって吸気バルブ２０３のリフト量が連続的に変化するようになっている。吸気バルブ２０３のリフト量が連続的に変化するとは即ち、吸気バルブ２０３の作用角が連続的に変化することを意味する。例えば、吸気バルブ２０３の作用角が相対的に大きくなる方向に吸気カムシャフト２２１が移動された場合、吸気バルブ２０３の開弁タイミングが早くなり、同時に閉弁タイミングが遅くなって開弁期間が相対的に長くなる。従って、燃焼室内に導かれる吸気量は相対的に多くなる。

排気バルブ２０６は、排気カムシャフト２２４に連結された排気カム２０７によってその開閉動作が制御される。排気カムシャフト２２４は、不図示のシリンダヘッド上に回転可能且つ軸方向に平行移動可能に支持されている。

排気カムシャフト２２４の一方端には、不図示の排気側タイミングスプロケットを備えた回転位相差可変アクチュエータ２２５が設けられている。この排気側タイミングスプロケットは、不図示のタイミングチェーンを介してクランクシャフト側のスプロケットに連結されており、クランクシャフトの回転がタイミングチェーンを介して伝達される構成となっている。従って、排気側タイミングスプロケットは、クランクシャフトの回転に同期して回転するようになっている。回転位相差アクチュエータ２２５は、排気カムシャフト２２４を、クランクシャフトに対し進角又は遅角させることによって回転位相差を制御することが可能に構成されたアクチュエータであり、例えば排気カムシャフト２２４をクランクシャフトに対し進角させるように回転位相差が設定された場合には、排気バルブ２０６の開閉タイミングは相対的に進角、即ち早くなる。回転位相差可変アクチュエータ２２５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００の制御に従って係る回転位相差が制御される構成となっている。

排気カムシャフト２２４の他方端には、リフト量可変アクチュエータ２２６が設置されており、ＥＣＵ１００と電気的に接続されることにより、ＥＣＵ１００に制御される構成となっている。リフト量可変アクチュエータ２２６は、排気カムシャフト２２４をそのシャフト方向（即ち、図１における左右方向）に移動させることが可能に構成されたアクチュエータである。ここで、排気カム２０７は、係るシャフト方向にカムプロフィールが連続的に変化する三次元的な形状を有しており、リフト量可変アクチュエータ２２６によって排気カムシャフト２２４がシャフト方向に移動された場合、連続的に変化するカムプロフィールによって排気バルブ２０６のリフト量が連続的に変化するようになっている。排気バルブ２０６のリフト量が連続的に変化するとは即ち、排気バルブ２０６の作用角が連続的に変化することを意味する。例えば、排気バルブ２０６の作用角が相対的に大きくなる方向に排気カムシャフト２２４が移動された場合、排気バルブ２０６の開弁タイミングが早くなり、同時に閉弁タイミングが遅くなって開弁期間が相対的に長くなる。

尚、回転位相差可変アクチュエータ２２２及び２２５は、いずれもが本発明に係る「燃焼状態制御手段」及び「バルブタイミング可変手段」の一例であり、リフト量可変アクチュエータ２２３及び２２６は、いずれもが本発明に係る「燃焼状態制御手段」及び「バルブリフト量可変手段」の一例である。

排気マニホールド２０８には、過給器２０９を介することなく排気の一部を排気管２１１へバイパスするバイパス管２２７が接続されている。バイパス管２２７上には、不図示の電動アクチュエータによって開閉状態が制御されるウェストゲートバルブ（即ち、本発明に係る「バイパス手段」の一例、以下、適宜「ＷＧＶ」と称する）２２８が設置されている。ＷＧＶ２２８の開閉状態を制御する電動アクチュエータは、不図示の制御ラインを介してＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によって実行される後述する開弁制御及び閉弁制御によって、その動作が制御され、その結果としてＷＧＶ２２８の開閉状態が制御される構成となっている。

＜実施形態の動作＞
＜ＷＧＶの開閉制御の概要＞
上記構成の下、エンジン２００では、過給器２０９の作用によって、大気圧以上の過給圧を得ることができ、自然吸気エンジンと比較して高出力を得ることが可能である。この際、過給圧を高め、例えば加速要求時等の過渡期間に十分な動力性能を担保する観点からは、ＷＧＶ２２８を閉弁し、排気の一部をバイパスさせることなく或いはバイパス量を極端に制限した状態で過給器２０９へ供給するのが好適である。一方で、過給圧が高まるのに伴い、排気マニホールド２０８内の圧力（以下、適宜「エキマニ圧」と称する）も上昇するから、排気バルブ２０６の開弁時に排気の一部が燃焼室内に逆流する、所謂内部ＥＧＲの量が増大し、ノッキングが発生し易くなる。また、燃焼安定性が低下するため燃費率が悪化する等環境性能の低下も生じ易い。そのような問題点に対処するためには逆に、ＷＧＶ２２８を開弁して排気の一部をバイパスさせ、排気温度或いはエキマニ圧を低下させることによって燃焼安定性を改善する方が望ましい。このような背反する要求に応えるため、エンジンシステム１００では、エンジン２００の動作条件に応じて適宜ＷＧＶ２２８の開閉状態を切り替え、環境性能と動力性能との両立が図られている。

ここで特に、ＷＧＶ２２８における開閉状態の切り替わり時には、特に開弁状態から閉弁する場合には、排気温度の急激な増大及び内部ＥＧＲ量増大を招くため、例えば触媒装置２１２の劣化、破損又は故障及びノッキングの発生等を誘発し易い。ところが、このような問題を回避する目的からＷＧＶ２２８の開閉状態を徐々に変化させた場合には、このような徐変期間中における環境性能又は動力性能の低下が回避し得ない。そこで、エンジンシステム１０では、ＥＣＵ１００がＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することによって、以下の如くに閉弁処理及び開弁処理を実行し、係る問題点を好適に解決している。

＜閉弁処理の詳細＞
ここで、図２を参照して、閉弁処理の詳細について説明する。ここに、図２は、閉弁処理のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、ＷＧＶ２２８の閉弁要求が有るか否かを判別する（ステップA１０）。ここで、閉弁要求時に相当するエンジン２００の動作期間とは、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて過給圧を上昇させた方が好適であると推測、推定又は決定された期間であってもよいし、より具体的には、例えば、加速要求時等の過渡期間、或いは高回転高負荷時等に敢えて理論空燃比（１４．７）付近よりもリッチ側に推移させた空燃比（例えば、空燃比が１２付近の値）でエンジン２００を動作させるように動作制御が実行される場合には空燃比をそのようなリッチ側に推移させた空燃比に制御する期間等であってもよい。無論、閉弁要求自体は、これらの状況に限定されず、個別具体的な設定態様又は状況判断等に基づいて、エンジン２００の動作期間中に何ら限定されることなくなされてもよい。また、閉弁要求の有無は、例えば、エンジン２００の動作条件、例えば、車速、アクセル開度又は機関回転数等に基づいて判別されてもよいし、更にこれら各制御量から算出又は導出される要求出力或いは要求トルク等に基づいて判別されてもよい。また、ＷＧＶ２２８の閉弁要求を表す信号がエンジンシステム１０に備わる何らかの制御ユニットから供給されるようにシステムが構成されている場合には、ＷＧＶ２２８の閉弁要求に相当する信号又はデータ等が取得されたか否かに基づいて係る判別がなされてもよい。ＷＧＶ２２８の閉弁要求が無い場合には、ＥＣＵ１００は閉弁処理を終了する。尚、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の動作期間中、常に閉弁処理及び後述する開弁処理を実行している。

閉弁要求が有る場合（ステップＡ１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、燃料増量域であるか否かを判別する（ステップＡ１１）。燃料増量域とは、燃料を通常時よりも多く噴射させるべきものとして規定される動作領域であり、例えば、上述したような過渡期間或いはリッチ側に推移させた空燃比でエンジン２００を動作させる期間において閉弁要求がなされた場合に相当する。

燃料増量域である場合（ステップＡ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、インジェクタの燃料噴射量を増量する（ステップＡ１２）。燃料噴射量が増量されるのに伴い、燃焼室内部には増量前よりも多量の燃料が供給されるため、結果的に燃焼室内部が燃料冷却され、排気温度が低下する。従って、ＷＧＶ２２８を実際に閉弁した場合の排気温度の上昇を抑制することができる。

燃料が増量されるか、或いは燃料増量域ではない場合（ステップＡ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、吸気バルブ２０３と排気バルブ２０６とのバルブオーバーラップ量を減少させる（ステップＡ１３）。ステップＡ１３に係る処理は、最終的に係るバルブオーバーラップ量を減少せしめ得る限りにおいて何ら限定されないが、例えば、回転位相差可変アクチュエータ２２２及び２２５のうち少なくとも一方、或いはリフト量可変アクチュエータ２２３及び２２６のうち少なくとも一方を制御することによって実現される。

バルブオーバーラップ量が減少することによって、実際にＷＧＶ２２８が閉弁された場合の内部ＥＧＲ量の急激な上昇が抑制され、結果的に出力トルクの変動が抑制される。

バルブオーバーラップ量を減少させると、ＥＣＵ１００は更に、点火プラグ２０５により点火時期を遅角制御する（ステップＡ１４）。点火時期が遅角制御されることに伴ってノッキングの発生が抑制されるため、実際にＷＧＶ２２８を閉弁させた場合に内部ＥＧＲ量が増加することによるノッキングの発生頻度及び発生レベルを低下させることができる。

ＥＣＵ１００は、更に、スロットルバルブ２１８の開度（スロットル開度）を制御することにより、燃焼室内部に吸入される吸気量を調整する（ステップＡ１５）。吸気量の調整量（或いはスロットルバルブ２１８の開度）は、上記ステップＡ１２〜Ａ１４に係る処理によって変動したエンジン２００の動作状態に応じて、エンジン２００を効率的に動作させ得るものとしてその都度個別具体的に決定される。尚、吸気量の調整は、スロットル開度以外の制御量によっても実現可能である。例えば、回転位相差可変アクチュエータ２２２又は２２５によるバルブタイミング制御によって吸気量を制御してもよいし、リフト量可変アクチュエータ２２３又は２２６によるリフト量制御（即ち、作用角制御）によって吸気量を制御してもよい。ステップＡ１５に係る処理が実行されると、ＥＣＵ１００は、実際に電動アクチュエータを制御してＷＧＶ２２８を閉弁し（ステップＡ１６）、閉弁処理が終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る閉弁処理によれば、ＷＧＶ２２８を閉弁させる場合、ＷＧＶ２２８の閉弁以前に、ＷＧＶ２２８を閉弁させた場合に生じ得るエンジン２００の燃焼状態劣化を抑制する方向に（即ち、燃焼状態を向上させる方向に）、本発明に係る燃焼状態制御手段の一例たるスロットルバルブ２１８、点火プラグ２０５、回転位相差可変アクチュエータ２２２若しくは２２５又はリフト量可変アクチュエータ２２３若しくは２２６等が制御される。即ち、図２におけるステップＡ１２（又はステップＡ１３）からステップＡ１５に至る一連の処理において、本発明に係る「燃焼安定化処理」の一例が実行される。従って、実際にＷＧＶ２２８が閉弁された場合に生じる排気温上昇或いは内部ＥＧＲ量増加等が抑制され、エンジン２００の燃焼状態を向上させることが可能となる。

尚、上記閉弁処理では、ＷＧＶ２２８の開閉状態は全開又は全閉のいずれかに制御される。このように全開又は全閉のいずれかに開度を制御することによって、閉弁時に期待される効果を効率的に且つ効果的に享受することが可能となる。しかしながら、閉弁処理において、ＷＧＶ２２８の開度は徐変されてよい。即ち、本実施形態に係る閉弁処理によれば、特に閉弁開始以前に然るべき各機構の制御量（燃料噴射量、点火時期及びオーバーラップ量及び吸気量等）を実現することが可能であるから、係る制御量を例えばＷＧＶ２２８の中間開度に応じて適宜制御することによって、何ら問題なく上述した効果が実現され得る。

＜開弁処理の詳細＞
次に、図３を参照して、開弁処理の詳細について説明する。ここに、図３は、開弁処理のフローチャートである。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図３において、ＥＣＵ１００は、ＷＧＶ２２８の開弁要求が有るか否かを判別する（ステップＢ１０）。ここで、開弁要求時に相当するエンジン２００の動作期間とは、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいてＷＧＶ２２８を開弁した方がエンジン２００を効果的に動作させ得ると推測、推定又は決定された期間であってもよいし、より具体的には、例えば、特別な負荷要求がなく、燃料消費率等の環境性能をより担保させたい定常的な走行期間等であってもよい。無論、開弁要求自体は、これらの状況に限定されず、個別具体的な設定態様又は状況判断等に基づいて、エンジン２００の動作期間中に何ら限定されることなくなされてもよい。また、開弁要求の有無は、例えば、エンジン２００の動作条件、例えば、車速、アクセル開度又は機関回転数等に基づいて判別されてもよいし、更にこれら各制御量から算出又は導出される要求出力或いは要求トルク等に基づいて判別されてもよい。また、ＷＧＶ２２８の開弁要求を表す信号がエンジンシステム１０に備わる何らかの制御ユニットから供給されるようにシステムが構成されている場合には、ＷＧＶ２２８の開弁要求に相当する信号又はデータ等が取得されたか否かに基づいて係る判別がなされてもよい。ＷＧＶ２２８の開弁要求が無い場合には、ＥＣＵ１００は開弁処理を終了する。

ＷＧＶ２２８の開弁要求が有る場合（ステップＢ１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電動アクチュエータを制御してＷＧＶ２２８を開弁する（ステップＢ１１）。ここで、ＷＧＶ２２８を開弁制御は、閉弁制御と異なり、エンジン２００の燃焼状態が向上する方向への開度制御である（即ち、過給圧が低下し、また排気温が低下する）から、開弁要求がなされた場合には速やかにＷＧＶ２２８を開弁させるのが好ましい。尚、このようにＷＧＶ２２８の開弁制御を速やかに実行することにより、環境性能を速やかに向上させることが可能となる。

ＷＧＶ２２８を開弁させると、ＥＣＵ１００は、燃料増量域であるか否かを判別する（ステップＡ１１）。燃料増量域では、上述したようにインジェクタによる噴射燃料の増量が実行されているが、ＷＧＶ２２８が開弁されることによって過給圧は相対的に低下するため、現時点で噴射されている燃料量では燃料過剰となり易い。そこで、ＥＣＵ１００は、燃料増量域である場合（ステップＡ１１：ＹＥＳ）、燃料が減少するようにインジェクタを制御する（ステップＢ１２）。このように燃料噴射量が減量制御されることによって、係る増量域における燃料消費率を速やかに向上させることが可能となる。

燃料が減量されるか或いは燃料増量域ではない場合（ステップＡ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は更に、吸気バルブ２０３と排気バルブ２０６とのバルブオーバーラップ量を増加させる（ステップＢ１３）。ステップＢ１３に係る処理は、最終的に係るバルブオーバーラップ量を増加せしめ得る限りにおいて何ら限定されないが、例えば、回転位相差可変アクチュエータ２２２及び２２５のうち少なくとも一方、或いはリフト量可変アクチュエータ２２３及び２２６のうち少なくとも一方を制御することによって実現される。このようにバルブオーバーラップ量を増加させることによって、燃料消費率を向上させることが可能となる。

更に、ＥＣＵ１００は、点火プラグ２０５を制御することによって点火時期を進角させる（ステップＢ１４）。即ち、現時点における点火時期は、ＷＧＶ２２８が閉弁している場合に対応する点火時期であるから、ＷＧＶ２２８が開弁された場合には相対的に進角させることによって、ノッキングの発生が効果的に抑止され得る。点火時期の進角制御が終了すると、閉弁処理と同様に吸気量の調整が行われ（ステップＡ１５）、開弁処理が終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る開弁処理によれば、ＷＧＶ２２８の開弁要求がなされた場合には速やかにＷＧＶ２２８が開弁せしめられ、開弁以後に本発明に係る「燃焼安定化処理」の他の一例が実行される（ステップＢ１２又はステップＢ１３からステップＡ１５に至る処理参照）。従って、環境性能を効率的且つ効果的に向上させつつ、ＷＧＶ２２８が開弁された状態に速やかにエンジン２００の動作条件を最適化し、エンジン２００の燃焼状態を向上させることが可能となるのである。

尚、既に述べたように、ＷＧＶ２２８を開弁する制御は、閉弁する制御とは反対に、安全性が相対的に向上する方向の制御であり、本実施形態の如く開弁要求に応じてＷＧＶ２２８の開度は速やかに全開に制御されてよい。但し、必ずしもＷＧＶ２２８は全閉又は全開の二値制御される必要はなく、段階的に又は連続的に中間開度を経て全開に制御されてもよい。

尚、上述した閉弁処理及び開弁処理において、ＷＧＶ２２８の閉弁以前に或いは開弁以後になされる各機構の制御量（点火時期や燃料量等）は、予め閉弁処理及び開弁処理を行う際に好適な値として、予め然るべき記憶手段に記憶されていてもよいし、その都度個別具体的に然るべきアルゴリズム等に基づいて設定されてもよい。また然るべき記憶手段に記憶される場合であっても、制御量そのものが記憶されておらずともよく、例えば、補正係数等の形態で記憶されていてもよい。また、これら記憶手段に記憶される値は、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、ＷＧＶ２２８の開閉状態に応じてエンジン２００の燃焼状態を最適化し得るものとして定められていてもよい。

尚、上述した閉弁処理及び開弁処理における、各制御量の設定順序及び各機構の制御順序は無論一例であり、どのような順序で設定及び制御が実行されたとしての本実施形態に係る効果は同様に担保される。また、これらの制御には、規模の大小によらずトルク変動が伴うため、エンジン２００の燃焼状態向上の観点から可能な限り同時に実行されてもよい。

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の実施形態に係るエンジンシステムの模式図である。 図１のエンジンシステムにおいてウェストゲートバルブを閉弁する際に実行される閉弁処理のフローチャートである。 図１のエンジンシステムにおいてウェストゲートバルブを開弁する際に実行される開弁処理のフローチャートである。

符号の説明

１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…シリンダ、２０５…点火プラグ、２０９…過給器、２１８…スロットルバルブ、２２２、２２５…回転位相差可変アクチュエータ、２２３、２２６…リフト量可変アクチュエータ、２２７…バイパス管、２２８…ウェストゲートバルブ（ＷＧＶ）。

Claims (5)

1. 過給器、該過給器に流入する排気の一部を該過給器からバイパスするバイパス手段並びに燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転条件に応じて前記バイパス手段を介したバイパスの有無が切り替わるように前記バイパス手段を制御する第１制御手段と、
   前記バイパスの有無が切り替わる場合に、前記燃焼状態制御手段を介して前記燃焼状態を向上させるものとして規定される燃焼安定化処理を実行する第２制御手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃焼状態制御手段は、燃料を噴射する噴射手段、燃焼室内において前記燃料を含む混合気に点火する点火手段、前記燃焼室内に吸入される吸気量を制御する吸気量制御手段、吸気又は排気バルブの開閉タイミングを変化させるバルブタイミング可変手段及び吸気又は排気バルブのリフト量を変化させるバルブリフト量可変手段のうち少なくとも一部を含み、
   前記第２制御手段は、前記燃焼安定化処理において前記少なくとも一部各々に対応する前記燃料の噴射量、前記混合気に対する点火時期、前記吸気量、前記吸気又は排気バルブの開閉タイミング及び前記吸気又は排気バルブのリフト量のうち少なくとも一部を制御する
   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. 前記バイパス手段は、ウェストゲートバルブを含み、
   前記第１制御手段は、前記ウェストゲートバルブを開閉させることによって前記バイパスの有無を切り替える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記第２制御手段は、前記バイパス手段を介したバイパス量が減少する方向へ前記バイパスの有無が切り替わる場合には、前記バイパスの有無が切り替えられる以前に前記燃焼安定化処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記第２制御手段は、前記バイパス手段を介したバイパス量が増加する方向へ前記バイパスの有無が切り替わる場合には、前記バイパスの有無が切り替えられた後に前記燃焼安定化処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
   
   

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