JP2007192155A

JP2007192155A - エンジン制御システム

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Publication number: JP2007192155A
Application number: JP2006012187A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Nitta; 淳一郎新田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: JP4631719B2

Abstract

【課題】燃費と排ガス性能とを向上させることができるエンジン制御システムを提供する。
【解決手段】排気ターボ過給装置５と、その排気ターボ過給装置５の過給圧を調整するための過給圧調整装置６と、過給圧検出手段７と、排気圧検出手段８と、上記過給圧を所定の目標過給圧にする過給制御、および過給圧と排気圧との差圧を所定の目標差圧にする排気制御を行う過給圧制御手段１０と、エンジン２のポンピングロスを許容上限値で除したポンピングロス比を算出するポンピングロス比算出手段１０とを備え、上記過給圧制御手段１０は、ポンピングロス比が、所定ポンピングロス比以上、かつ１未満のときに、上記過給制御による過給制御値と上記排気制御による排気制御値との中間値で、上記過給圧調整装置６を制御するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気ターボ過給装置を制御するエンジン制御システムに関するものである。

従来、排気ターボ式過給装置（以下、過給装置という）を装備する過給式ディーゼル機関（エンジン）およびガソリン機関では、過給装置の排気圧が、ＶＧＴ（ＶａｒｉａｂｌｅＧｅｏｍｅｔｒｙＴｕｒｂｏ）のベーン開度やウェストゲートバルブ開度により制御されている。そのＶＧＴのベーン開度やウェストゲートバルブ開度の制御量は、エンジンの回転数および負荷を基に、吸気系のあらかじめ定められた目標量（例えば、設定過給圧もしくは吸気量）に対するクローズドループ制御、もしくは単純なオープンループ制御によって、決定されている。

その従来の制御（以下、従来型過給制御という）には、非定常運転条件において、過給装置の応答遅れから過給遅れが生じるという問題があった。その結果、ポンピングロスの増加や排気環流（以下、ＥＧＲという）ガス導入が困難になる等の問題が発生してしまう。

このように、従来型過給制御では、非定常状態のとき、つまり、車両無負荷におけるレーシングや低いギア等における急加速等、エンジン回転数の変動が大きいときに、過給装置の回転数応答遅れとそれに伴う排気圧上昇が発生してしまうことを考慮していなかった。さらに、実走行条件はその大半が非定常運転状態であるから、上記運転条件下では過給装置の応答遅れによる過給圧および排気圧の差圧の拡大が生じ、ポンピングロスが増加し、その結果、実走行燃費の悪化を招いてしまう。

その従来型過給制御の問題に関してこれまでに様々な提案がなされている。例えば、特許文献１には、吸気圧および排気圧の増加率を各々求め、それらの比を基に、過給装置のタービンのベーン開度を制御するようにしている。これにより、排気圧が所定圧以下に抑制され、非定常運転時における大幅な排気圧上昇を抑制することができる。

特公平７−４９７７１号公報

しかしながら、特許文献１のように排気圧上昇を考慮した制御は、上述したように、非定常運転条件下で過給圧上昇に対して排気圧上昇が一定以上遅れた場合に、ベーンもしくはウェストゲートバルブを開放する制御であるため、排気圧上昇とそれに伴うポンピングロス増加による燃費悪化は抑制できるものの、過給条件目標値に対する追従性は大幅に低下する。つまり、過給圧が目標過給圧まで上昇するのに時間がかかってしまい、ＣＯやＨＣなどの排ガス性能や、出力性能が低下してしまう。

他方、従来型過給制御は、過給条件を比較的短時間で目標値に到達させることが可能であり、排ガス・出力特性上は有利であるものの、排気圧が過度に上昇してしまい易く、ポンピングロスの増加による燃費の悪化を招いてしまう。

以上のように、燃費と排ガス性能とを同時に向上させるには、従来型過給制御と、特許文献１の制御とのいずれかのみではなく、その中間の状態を含んだ過給装置の最適制御が望まれる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、燃費と排ガス性能とを向上させることができるエンジン制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、エンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサおよび排気通路に設けられたタービンを有する排気ターボ過給装置と、その排気ターボ過給装置の過給圧を調整するための過給圧調整装置と、上記吸気通路に配置され上記排気ターボ過給装置の過給圧を検出するための過給圧検出手段と、上記排気通路に配置され上記エンジンの排気圧を検出するための排気圧検出手段と、上記過給圧検出手段の過給圧を所定の目標過給圧にすべく上記過給圧調整装置を制御する過給制御、および上記過給圧検出手段の過給圧および排気圧検出手段の排気圧から上記エンジンの実ポンピングロスを求めると共にその実ポンピングロスを所定の目標ポンピングロスにすべく上記過給圧調整装置を制御する排気制御、を行う過給圧制御手段と、上記エンジンの運転状態からポンピングロスの許容上限値を求めると共に、その許容上限値で上記過給圧制御手段が求めた上記実ポンピングロスを除してポンピングロス比を算出するポンピングロス比算出手段とを備え、上記過給圧制御手段は、上記ポンピングロス比算出手段で算出されるポンピングロス比が、所定ポンピングロス比以上、かつ１未満のときに、上記過給制御による過給制御値と、上記排気制御による排気制御値とを各々算出すると共に、それら過給制御値と排気制御値との中間値で、上記過給圧調整装置を制御するものである。

好ましくは、上記過給圧制御手段は、上記ポンピングロス比算出手段で算出されるポンピングロス比が、１以上のときに、上記排気制御による排気制御値で上記過給圧調整装置を制御するものである。

好ましくは、上記過給圧制御手段は、上記ポンピングロス比算出手段で算出されるポンピングロス比が、上記所定ポンピングロス比未満のときに、上記過給制御による過給制御値で上記過給圧調整装置を制御するものである。

好ましくは、上記エンジンに、上記排気通路の排気の一部を上記吸気通路に環流するための排気環流装置が設けられると共に、その排気環流装置が上記過給圧制御手段で制御され、上記過給圧制御手段は、排気環流を行うに際して、目標排気環流率を達成するために必要な過給圧および排気圧を求め、それら過給圧および排気圧から必要最小ポンピングロスを算出すると共に、その必要最小ポンピングロスを上記許容上限値で除して必要最小ポンピングロス比を算出し、上記ポンピングロス比算出手段で算出されるポンピングロス比が、上記必要最小ポンピングロス比未満のときに、上記必要最小ポンピングロスを上記目標ポンピングロスとした上記排気制御による排気制御値で、上記過給圧調整装置を制御するものである。

好ましくは、上記吸気通路に配置され上記エンジンの吸気量を検出するための吸気量検出手段を備え、過給圧制御手段は、上記過給制御を、上記吸気量検出手段の吸気量を所定の目標吸気量にすべく上記過給圧調整装置を制御して行うものである。

上記目的を達成するために本発明は、エンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサおよび排気通路に設けられたタービンを有する排気ターボ過給装置と、その排気ターボ過給装置の過給圧を調整するための過給圧調整装置と、上記吸気通路に配置され上記排気ターボ過給装置の過給圧を検出するための過給圧検出手段と、上記排気通路に配置され上記エンジンの排気圧を検出するための排気圧検出手段と、上記過給圧検出手段の過給圧を所定の目標過給圧にすべく上記過給圧調整装置を制御する過給制御、および上記過給圧検出手段の過給圧および排気圧検出手段の排気圧から上記エンジンの実ポンピングロスを求めると共にその実ポンピングロスを所定の目標ポンピングロスにすべく上記過給圧調整装置を制御する排気制御、を行う過給圧制御手段と、上記エンジンの運転状態からポンピングロスの許容上限値を求める許容上限値算出手段とを備え、上記過給圧制御手段は、上記実ポンピングロスが、所定の低排気圧ポンピングロス以上、かつ上記許容上限値算出手段で算出される許容上限値未満のときに、上記過給制御による過給制御値と、上記排気制御による排気制御値とを各々算出すると共に、それら過給制御値と排気制御値との中間値で、上記過給圧調整装置を制御するものである。

本発明によれば、燃費と排ガス性能とを向上させることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態のエンジン制御システムは、例えば、ＥＧＲ装置が装備されたディーゼルエンジンなどに適用される。

図１および図２に基づきエンジン制御システムを説明する。

図１に示すように、エンジン制御システム１は、エンジン２の吸気通路３に設けられたコンプレッサ５１および排気通路４に設けられたタービン（排気タービン）５２を有する排気ターボ過給装置５と、その排気ターボ過給装置５の過給圧を調整するための過給圧調整装置をなすウェストゲート装置６と、上記吸気通路３に配置され上記排気ターボ過給装置５の過給圧を検出するための過給圧検出手段をなす過給圧センサ７と、上記排気通路４に配置され上記エンジン２の排気圧を検出するための排気圧検出手段をなす排気圧センサ８と、過給圧センサ７の過給圧を所定の目標過給圧にすべくウェストゲート装置６を制御する過給制御、および過給圧センサ７の過給圧および排気圧センサ８の排気圧から上記エンジン２の実ポンピングロスを求めると共にその実ポンピングロスを所定の目標ポンピングロスにすべくウェストゲート装置６を制御する排気制御、を行う過給圧制御手段と、上記エンジン２の運転状態からポンピングロスの許容上限値を求めると共に、その許容上限値で上記過給圧制御手段が求めた上記実ポンピングロスを除してポンピングロス比（実ポンピングロス／許容上限値）を算出するポンピングロス比算出手段とを備える。

図２では、過給圧制御手段が、過給制御値算出手段１０１と排気制御値算出手段１０２と実ポンピングロス算出手段１０３と許容上限値算出手段１０４と制御値決定手段１０５とをなし、ポンピングロス比算出手段が、必要最小ポンピングロス算出手段１０６をなす。本実施形態では、後述するエンジン制御装置（以下、ＥＣＵという）１０が、上記過給圧制御手段およびポンピングロス比算出手段をなす。

エンジン２に、複数のシリンダ２１が形成され、それらシリンダ２１に、吸気通路３と排気通路４とが各々接続される。吸気通路３には、上流側から順に、吸気量センサ３１、排気ターボ過給装置５のコンプレッサ５１、エアクーラ３２、過給圧センサ７が各々設けられる。排気通路４には、上流側から順に、排気圧センサ８、排気の温度を検出するための排気温センサ４１、排気ターボ過給装置５のタービン５２が設けられる。また、エンジン２には、エンジン２の回転速度を検出するための機関回転速度センサ２２が設けられる。

排気ターボ過給装置５には、ウェストゲート装置６が設けられる。そのウェストゲート装置６は、タービン５２の流入側と流出側とを連通するためのウェストゲート通路６１と、そのウェストゲート通路６１を開閉するウェストゲートバルブ（図１において、ウェストゲートバルブ制御装置）６２とを備える。そのウェストゲートバルブ６２が、ＥＣＵ１０により開閉制御される。ウェストゲートバルブ６２が開放されると、タービン５２より上流側の排気通路４の排気の一部が、タービン５２より下流側の排気通路４にバイパスされる。これにより、タービン５２の回転数が低下してコンプレッサ５１の過給圧が低下する。

本実施形態では、エンジン２に、排気通路４の排気の一部を吸気通路３に環流するための排気環流（以下、ＥＧＲという）装置９が設けられると共に、そのＥＧＲ装置９がＥＣＵ１０で制御される。そのＥＧＲ装置９は、排気通路４と吸気通路３を連通するためのＥＧＲ通路９１と、そのＥＧＲ通路９１を開閉するためのＥＧＲバルブ９２と、ＥＧＲ通路９１を流れる排気（ＥＧＲガス）を冷却するためのＥＧＲクーラ９３とを備える。ＥＧＲバルブ９２が開放されると、排気通路４の排気の一部がＥＧＲクーラ９３において冷却された後、吸気通路３へと還流される。その還流された排気は、新気（過給気）と共にエンジン２に供給される。

また、エンジン２には、そのエンジン２を制御するためのＥＣＵ１０が設けられる。そのＥＣＵ１０には、過給圧センサ７、排気圧センサ８、吸気量センサ３１、機関回転速度センサ２２、排気温センサ４１など各種センサが接続され、それらセンサの検出値が入力される。また、ＥＣＵ１０には、アクセル開度センサ２３で検出されたアクセル開度、ギヤポジションセンサ２４で検出されたシフト位置、および機関回転速度や負荷などの運転状態からＥＣＵ１０が算出した燃料噴射指示値などが入力される。

ＥＣＵ１０は、ウェストゲートバルブ６２およびＥＧＲバルブ９２などのアクチュエータに、制御信号を出力すべく接続される。

詳しくは後述するが、図３に示すように、本実施形態のＥＣＵ１０は、基本的に、上述したポンピングロス比を３つの領域Ｉ〜ＩＩＩに分けて、排気ターボ過給装置５に設けられたウェストゲート装置６の制御値（過給装置制御値）を切り替える。

具体的には、ＥＣＵ１０は、算出したポンピングロス比が、所定ポンピングロス比以上、かつ１未満のときに（領域ＩＩ）、上記過給制御による過給制御値と、上記排気制御による排気制御値とを各々算出すると共に、それら過給制御値と排気制御値との中間値で、ウェストゲート装置６を制御する。これにより、領域ＩＩでは、過給制御に比べてポンピングロスを抑制することができ、燃費を向上させることができる。また、排気制御に比べて排気ターボ過給装置５の応答性を向上させることができ、ＣＯやＨＣなどの排ガス性能を向上させることができる。ここで、所定ポンピングロス比は、エネルギー損失が生じたとしても燃費への影響が許容できるようなポンピングロス（低排気圧ポンピングロス）を、許容上限値で除して求められる。また、本実施形態の所定ポンピングロス比は、後述する必要最小ポンピングロス比よりも大きく設定される。

以上のように、ＥＣＵ１０は、実ポンピングロスが、所定の低排気圧ポンピングロス以上、かつ許容上限値未満のときに、上記過給制御による過給制御値と、上記排気制御による排気制御値とを各々算出すると共に、それら過給制御値と排気制御値との中間値で、ウェストゲート装置６を制御することになる。

また、ＥＣＵ１０は、算出したポンピングロス比が、１以上のときに（領域ＩＩＩ）、上記排気制御による排気制御値でウェストゲート装置６を制御する。つまり、実ポンピングロスが許容上限値以上となるときは、実ポンピングロスに基づいてウェストゲートバルブ６２の開度を制御する。これにより、領域ＩＩＩでは、排気圧の過度の上昇が抑制され、エネルギー損失（ポンピングロス）の低減ひいては燃費の向上を図ることができる。

また、ＥＣＵ１０は、算出したポンピングロス比が、所定ポンピングロス比未満のときに（領域Ｉ）、上記過給制御による過給制御値で上記過給圧調整装置を制御する。つまり、領域Ｉでは、過給圧に基づいて、ウェストゲートバルブ６２の開度を制御する。これにより、過給圧が素早く目標過給圧に上昇することとなり、応答遅れの抑制ひいては排ガス性能の向上を図ることができる。

また、本実施形態のＥＣＵ１０は、基本的には上述の制御を行うが、ＥＧＲを行う場合には、所望のＥＧＲ率を達成すべく、以下の制御を行う。

ＥＣＵ１０は、ＥＧＲを行うに際して、目標ＥＧＲ率を達成するために必要な過給圧および排気圧を求め、それら過給圧および排気圧から必要最小ポンピングロスを算出すると共に、その必要最小ポンピングロスを上記許容上限値で除して必要最小ポンピングロス比を算出し、上記ポンピングロス比算出手段で算出されるポンピングロス比が、上記必要最小ポンピングロス比未満のときに（領域０）、上記必要最小ポンピングロスを上記目標ポンピングロスとした上記排気制御による排気制御値で、ウェストゲート装置６を制御する。これにより、所望量の排気が吸気側に環流されることとなり、確実に目標ＥＧＲ率を達成することができる。

次に、本実施形態のエンジン制御システム１による過給装置制御方法の概略を説明する。

本実施形態の過給装置制御方法では、まず、排気圧センサ８でエンジン２の排気圧を検出する。

次に、その得られた排気圧および過給圧センサ７（ＭＡＰセンサ）で検出された過給圧（吸気圧）と、機関回転速度センサ２２で検出された機関回転速度を使用して、時々刻々のエンジン２に生じている実ポンピングロスを算出する。また、機関回転速度センサ２２などの各種センサの検出データを基にエンジン２の運転状態を検出すると共に、その運転状態におけるポンピングロスの許容上限値を算出する。過給圧を目標値とするまたはオープンループ制御による過給装置制御ロジックを用いて過給制御値を算出する。例えば、上述した過給制御により過給制御値を算出する。機関回転速度および負荷からエンジン２の定常運転における最適過給条件ポンピング値を求めて、その最適過給条件ポンピング値を目標値とする排気圧制御ロジックを用いて排気制御値を算出する。例えば、上述した排気制御により排気制御値を算出する。

次に、算出された実ポンピングロスと許容上限値とを比較して、運転条件に応じた最適な過給装置の制御値を、過給制御値と、排気制御値と、過給制御値および排気制御値の中間値との内から選択、決定する。

次に、図５のフローチャートに基づき、本実施形態のエンジン制御システム１が実行する過給装置制御の一例を説明する。

まず、ステップＳ１では、ＥＣＵ１０は、過給圧センサ７の過給圧、排気圧センサ８の排気圧、機関回転速度センサ２２の機関回転速度などを読み取る。

次に、ステップＳ２では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１で読み取った過給圧、排気圧、機関回転速度を基に、エンジン２の実ポンピングロス（ＰＭＥＰｃａｌ）を算出する。ただし、ポンピングロスの厳密な値は、吸排気行程におけるシリンダ２１の内圧を精度良く解析しないと得られない。つまり、厳密なポンピングロスは、吸排気系のジオメトリに起因する脈動圧力の影響や慣性過給の影響、吸排気バルブの開口有効面積変化による絞り損失などを基に算出しなければならない。しかし、車載される通常のＥＣＵ１０にて、これらの処理をリアルタイムで実施することは、困難である。そこで、本実施形態では、基本的には過給圧と排気圧およびその差圧を用いてポンピングロスを算出し、その算出されたポンピングロスを機関回転速度により補正して、ポンピングロスの近似値（ＰＭＥＰｃａｌ）を算出する。

また、ステップＳ２では、ＥＣＵ１０は、現状の運転条件下において、どの程度のポンピングロスを許容するのかを判断するための許容上限値（ポンピング上限値、ＰＭＥＰｍａｘ）の決定を行う。その許容上限値を決定するには、以下の様々な方法（１）〜（３）が存在する。

（１）機関回転速度、並びに燃料流量（燃料噴射量指示値）つまりエンジン２に投入される燃料量から投入総エネルギーを評価し、ポンピングロスによるエネルギー損失が一定割合以下になるように、許容上限値を決定する方法。

（２）燃料噴射指示値と噴射タイミングおよび吸気量からＢＭＥＰ（正味平均有効圧力）を推論し、ポンピングロスによるＰＭＥＰ（ポンプ損失平均有効圧力）がＢＭＥＰに対して一定割合以下になるように許容上限値を設定する方法。

（３）定常運転時におけるポンピングロスに適切な係数を掛けて、許容上限値を算出するか、あるいは排気圧上昇による燃費悪化が定常運転を基準として一定割合以下になるように許容上限値を決定し、その許容上限値を、あらかじめマップとしてＥＣＵ１０に持たせておく方法。

さらに、様々な運転状態に対して適切な許容上限値を設定するために、上記方法（１）〜（３）に加えて、アクセル開度変化、もしくは燃料噴射量指示値変化率やシフト位置などの情報から、急加速・緩加速・準定常・定常・減速などを判別し、それぞれの条件における許容上限値に対して補正を行う方法も効果的である。

また、ステップＳ２では、ＥＣＵ１０は、各定常運転状態における目標ＥＧＲ率を達成するために最低必要となる過給圧および排気圧の差圧（最低差圧）を求める。さらに、ＥＣＵ１０は、その最低差圧時のエンジン２のポンピングロスを算出して、必要最小ポンピングロス（ＰＭＥＰｍｉｎ）とする。なお、ＥＣＵ１０内に、予め、過給圧および排気圧とポンピングロスとの関係を示したマップを格納しておき、そのマップと、最低差圧時の過給圧および排気圧とから、必要最小ポンピングロス（ＰＭＥＰｍｉｎ）を読み取るようにしてもよい。

次に、ステップＳ３では、ＥＣＵ１０は、目標過給圧をターゲットとしたクローズドループまたはオープンループ制御（過給制御）による過給制御値を決定する。ここで、目標過給圧は、エンジン２の運転状態（例えば、燃料噴射量指示値、アクセル開度、シフト位置、機関回転速度）を基に求められる。

また、ステップＳ３では、ＥＣＵ１０は、必要最小ポンピングロス（ＰＭＥＰｍｉｎ）を、目標値とした排気制御による排気制御値を算出する。

次に、ステップＳ４では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２で得られた実ポンピングロス（ＰＭＥＰｃａｌ）を許容上限値（ＰＭＥＰｍａｘ）で除してポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）を算出する。さらに、ＥＣＵ１０は、ポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）の下限値Ｘ０を算出する。本実施形態の下限値Ｘ０は、必要最小ポンピングロスを許容上限値で除した値（ＰＭＥＰｍｉｎ／ＰＭＥＰｍａｘ）である。ＥＣＵ１０は、算出されたポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）が、下限値Ｘ０（ＰＭＥＰｍｉｎ／ＰＭＥＰｍａｘ）を超えるか否かを判断する。

このように、ステップＳ４で、下限値Ｘ０（ＰＭＥＰｍｉｎ／ＰＭＥＰｍａｘ）を設定して、その下限値Ｘ０（ＰＭＥＰｍｉｎ／ＰＭＥＰｍａｘ）とポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）との大小を比較する条件分岐を導入した理由は、ＥＧＲガスの導入が困難になるほど排気圧が低下してしまうのを防止するためである。

ステップＳ４で、ポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）が、下限値Ｘ０（ＰＭＥＰｍｉｎ／ＰＭＥＰｍａｘ）以上である場合、ステップＳ５およびステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、ウェストゲート装置６の制御値を算出する。このように、ポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）が下限値Ｘ０（ＰＭＥＰｍｉｎ／ＰＭＥＰｍａｘ）以上（下限値Ｘ０の値に近い）場合には、過給装置の応答遅れによる排気圧上昇とそれに伴う燃費悪化は必要最小限度であると判断される。

ステップＳ５およびステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、ポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）が所定ポンピングロス比Ｘ１以上かつ１未満の場合（図３において、領域ＩＩ）、ステップＳ３で求めた過給制御値と排気制御値との中間値で、ウェストゲートバルブ６２を開閉制御する。実際の非定常運転条件においては、ステップＳ４で算出されたポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）の大半が、上記所定ポンピングロス比Ｘ１以上１未満の範囲に収まる。また、所定ポンピングロス比Ｘ１は、例えば、実験などで求められる。

また、ステップＳ５およびステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、ポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）が１以上の場合（図３において、領域ＩＩＩ）、ステップＳ３で求めた排気制御値でウェストゲートバルブ６２を開閉制御する。この場合は、排気圧が過度に上昇し燃費悪化を招いてしまう懸念があると判断される。そこで、ポンピングロス（ポンプ損失）を抑制するために排気制御値を優先して、ウェストゲートバルブ６２の制御値を選定する。

また、ステップＳ５およびステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、ポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）が下限値Ｘ０（ＰＭＥＰｍｉｎ／ＰＭＥＰｍａｘ）以上かつ所定ポンピングロス比Ｘ１未満の場合（図３において、領域Ｉ）、ステップＳ３で求めた過給制御値でウェストゲートバルブ６２を開閉制御する。この場合は、排気圧を考慮せずに過給条件（例えば、過給圧）を迅速に目標値（目標過給圧）に到達させる過給制御値を優先して、ウェストゲートバルブ６２の制御値を選定する。

一方、ステップＳ４で、ポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）が、下限値Ｘ０（ＰＭＥＰｍｉｎ／ＰＭＥＰｍａｘ）未満である場合、ステップＳ３で求めた排気制御値で、ウェストゲートバルブ６２を開閉制御する。なお、本発明はこれに限定されず、ポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）が、下限値Ｘ０（ＰＭＥＰｍｉｎ／ＰＭＥＰｍａｘ）未満である場合に、排気圧上昇デバイスによる排気圧上昇制御を実施するようにしてもよい。例えば、タービン５２の流入ノズルに流入量調整ベーンを設けて排気圧上昇デバイスを構成し、その流入量調整ベーンを絞って、排気圧を上昇させることが考えられる。

次に、図３および図４に基づき、ウェストゲートバルブ６２の制御値の選定について詳述する。図３のラインＣは、ポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）に対する制御重心値の関係を示したものである。図４のラインＴ１、ラインＴ２、ラインＴ３は、制御重心値に対する制御値の関係を示したものである。ラインＴ１〜Ｔ３は、エンジン２の運転状態、性能などによって適切に選択される。

ＥＣＵ１０は、図３に示すような出力変換マップから、ステップＳ４で算出したポンピングロス比（ＰＭＥＰｃａｌ／ＰＭＥＰｍａｘ）を基に、制御重心値を読み取る。次に、その読み取った制御重心値を基に、図４に示すような過給装置制御変換マップから、排気制御値、過給制御値、または排気制御値および過給制御値の中間値を選択する。その中間値は、出力変換マップによって重み付けされた値に準ずるものであるため、排気制御値と過給制御値との間で最適な値をとることになる。

例えば、ポンピングロス比が領域ＩＩにある場合（図３において、ｘの場合）、制御重心値はｃ０となり、制御値としてｔ１、ｔ２、ｔ３のいずれかが選択される。また、領域Ｉの場合は、制御重心値は０となり制御値として過給制御値が選定される。また、領域ＩＩＩの場合は、制御重心値は１となり制御値として排気制御値が選定される。

以上の手順において決定された最終過給装置制御値は、過給条件変化速度と排気圧上昇によるエンジン性能を考慮に入れた最適制御値となると同時に、排ガス対策に効果的なＥＧＲ導入を安定して可能にする制御値となる。

このように、本実施形態では、非定常運転時における排気変化を考慮に入れて過給装置に供給される排気圧をウェストゲートバルブ６２で開閉制御することで、非定常運転時つまり実用運転時における燃費改善が可能になる。

また、従来の過給装置制御とは異なり、本実施形態においては、実機にて発生している実ポンピングロスを算出・監視し、最適なウェストゲートバルブ６２の制御値を選択するので、非定常運転条件が変化したときの過給条件の変化の特性（例えば、応答性）の低下を最低限に抑制することが可能である。その結果、ＣＯ、ＨＣなどの排ガス性能を向上させることができる。

特に、ポンピングロス比が領域ＩＩにある場合に、過給圧制御値と排気制御値との中間の制御値を適宜選択することで、ポンピングロスの増加による燃費の悪化を、従来よりも幅広い運転条件下で低減させることができる。

また、ポンピングロスを定常条件に近い最適設定に保とうとする制御であることから、非定常運転時における過給圧および排気圧条件（例えば、過給圧と排気圧との差圧）が従来よりも安定し、ＥＧＲ導入に関して改善が可能である。

このように、本実施形態のエンジン制御システムでは、過給圧応答性向上によるＣＯ、ＨＣの低減と、およびＥＧＲによるＮＯｘの低減とを図ることができる。

次、図６に基づき他の実施形態を説明する。

本実施形態は、上述した図１の実施形態とは、排気ターボ過給装置および過給圧調整装置が異なり、それ以外は同様となっている。したがって、上述の実施形態と同一の要素については、図中同一符号を付すに止め、詳細な説明は省略する。

本実施形態の排気ターボ過給装置７１は、ウェストゲート装置の代わりに、可変容量タービン７２を有する。その可変容量タービン７２は、例えば、可変容量タービン７２の流入部に設けられその流入面積を可変にするためのベーン（図示せず）を有し、そのベーンがＥＣＵ１０により開閉制御される。本実施形態では、排気ターボ過給装置７１が過給圧調整装置をなす。

この実施形態でも上述の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、上記吸気通路３に上記エンジン２の吸気量を検出するための吸気量検出手段（例えば、吸気量センサ３１）を設け、過給圧制御手段をなすＥＣＵ１０が、上記過給制御を、上記吸気量検出手段の吸気量を所定の目標吸気量にすべく上記過給圧調整装置（具体的には、ウェストゲートバルブまたは可変容量タービンのベーン）を制御して行うようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、排気圧センサ８により排気圧を検出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、吸気量センサ３１の吸気量（吸気流量）と、過給圧センサ７の過給圧、ならびにＥＧＲ率検知手段を用いてコンプレッサ５１およびタービン５２に対する作動流量を把握し、排気温度を推測もしくは排気温センサ４１で検出し、吸気流量とコンプレッサ５１の作動圧力比とからコンプレッサ５１の作動効率と作動回転数（ターボ回転数）を求め、吸気流量とＥＧＲガス流量と排気温度からタービン作動修正流量を算出し、タービン作動修正流量とターボ回転数から推定膨張比と作動効率とを算出し、そこから排気圧を推論・検出するようにしてもよい。

また、排気圧センサ８の代わりに、吸気通路３および排気通路４に、過給圧と排気圧との差圧を検出するための差圧検出手段（例えば、差圧センサ）を設けるようにしてもよい。その場合、排気圧は、過給圧センサ７の検出値と差圧センサの検出値の差（過給圧センサ７検出値−差圧センサ検出値）で求められる。

図１は、本発明に係る一実施形態によるエンジン制御システムの構成図である。図２は、本実施形態のエンジン制御システムによる過給装置制御を説明するための図である。図３は、本実施形態のエンジン制御システムによる過給装置制御で用いられる出力変換マップの一例を示す図である。図４は、本実施形態のエンジン制御システムによる過給装置制御で用いられる過給装置制御値変換マップの一例を示す図である。図５は、本実施形態のエンジン制御システムによる過給装置制御のフローチャートの一例を示す図である。図６は、他の実施形態のエンジン制御システムの構成図である。

符号の説明

１エンジン制御システム
２エンジン
３吸気通路
４排気通路
５排気ターボ過給装置
６ウェストゲート装置（過給圧調整装置）
７過給圧センサ（過給圧検出手段）
８排気圧センサ（排気圧検出手段）
９ＥＧＲ装置（排気環流装置）
１０ＥＣＵ（過給圧制御手段、ポンピングロス比算出手段）
５１コンプレッサ
５２タービン

Claims

エンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサおよび排気通路に設けられたタービンを有する排気ターボ過給装置と、
その排気ターボ過給装置の過給圧を調整するための過給圧調整装置と、
上記吸気通路に配置され上記排気ターボ過給装置の過給圧を検出するための過給圧検出手段と、
上記排気通路に配置され上記エンジンの排気圧を検出するための排気圧検出手段と、
上記過給圧検出手段の過給圧を所定の目標過給圧にすべく上記過給圧調整装置を制御する過給制御、および上記過給圧検出手段の過給圧および排気圧検出手段の排気圧から上記エンジンの実ポンピングロスを求めると共にその実ポンピングロスを所定の目標ポンピングロスにすべく上記過給圧調整装置を制御する排気制御、を行う過給圧制御手段と、
上記エンジンの運転状態からポンピングロスの許容上限値を求めると共に、その許容上限値で上記過給圧制御手段が求めた上記実ポンピングロスを除してポンピングロス比を算出するポンピングロス比算出手段とを備え、
上記過給圧制御手段は、
上記ポンピングロス比算出手段で算出されるポンピングロス比が、所定ポンピングロス比以上、かつ１未満のときに、
上記過給制御による過給制御値と、上記排気制御による排気制御値とを各々算出すると共に、それら過給制御値と排気制御値との中間値で、上記過給圧調整装置を制御することを特徴とするエンジン制御システム。
上記過給圧制御手段は、
上記ポンピングロス比算出手段で算出されるポンピングロス比が、１以上のときに、上記排気制御による排気制御値で上記過給圧調整装置を制御する請求項１記載のエンジン制御システム。
上記過給圧制御手段は、
上記ポンピングロス比算出手段で算出されるポンピングロス比が、上記所定ポンピングロス比未満のときに、上記過給制御による過給制御値で上記過給圧調整装置を制御する請求項１または２記載のエンジン制御システム。
上記エンジンに、上記排気通路の排気の一部を上記吸気通路に環流するための排気環流装置が設けられると共に、その排気環流装置が上記過給圧制御手段で制御され、
上記過給圧制御手段は、排気環流を行うに際して、
目標排気環流率を達成するために必要な過給圧および排気圧を求め、それら過給圧および排気圧から必要最小ポンピングロスを算出すると共に、その必要最小ポンピングロスを上記許容上限値で除して必要最小ポンピングロス比を算出し、
上記ポンピングロス比算出手段で算出されるポンピングロス比が、上記必要最小ポンピングロス比未満のときに、
上記必要最小ポンピングロスを上記目標ポンピングロスとした上記排気制御による排気制御値で、上記過給圧調整装置を制御する請求項１から３いずれかに記載のエンジン制御システム。
上記吸気通路に配置され上記エンジンの吸気量を検出するための吸気量検出手段を備え、
過給圧制御手段は、上記過給制御を、上記吸気量検出手段の吸気量を所定の目標吸気量にすべく上記過給圧調整装置を制御して行う請求項１から４いずれかに記載のエンジン制御システム。
エンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサおよび排気通路に設けられたタービンを有する排気ターボ過給装置と、
その排気ターボ過給装置の過給圧を調整するための過給圧調整装置と、
上記吸気通路に配置され上記排気ターボ過給装置の過給圧を検出するための過給圧検出手段と、
上記排気通路に配置され上記エンジンの排気圧を検出するための排気圧検出手段と、
上記過給圧検出手段の過給圧を所定の目標過給圧にすべく上記過給圧調整装置を制御する過給制御、および上記過給圧検出手段の過給圧および排気圧検出手段の排気圧から上記エンジンの実ポンピングロスを求めると共にその実ポンピングロスを所定の目標ポンピングロスにすべく上記過給圧調整装置を制御する排気制御、を行う過給圧制御手段と、
上記エンジンの運転状態からポンピングロスの許容上限値を求める許容上限値算出手段とを備え、
上記過給圧制御手段は、
上記実ポンピングロスが、所定の低排気圧ポンピングロス以上、かつ上記許容上限値算出手段で算出される許容上限値未満のときに、
上記過給制御による過給制御値と、上記排気制御による排気制御値とを各々算出すると共に、それら過給制御値と排気制御値との中間値で、上記過給圧調整装置を制御することを特徴とするエンジン制御システム。