JP2007198285A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給器を備える内燃機関の破損や故障を防止する。
【解決手段】エンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００は、エンジン２００を保護するためのエンジン保護処理を実行する。エンジン保護処理ではスロットル開度Ｔｈｒが決定される。この際、スロットル開度Ｔｈｒは、機関回転数Ｎｅの一部領域において最大開度マップによって規定される最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘによって制限される。最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘに制限された状態において、シリンダ２０１内に吸入される吸気量を規定するインマニ圧Ｐｉｎが基準値Ｐｉｎｍａｘと異なる場合、その状態に応じてスロットル開度Ｔｈｒが補正される。また、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘを規定する最大開度マップの更新が必要であると判別された場合には、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘが補正され、最大開度マップが更新される。
【選択図】図２

Description

本発明は、過給器を備える内燃機関において、例えば吸気量を適正に制御するための、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、過給圧を制限値以下にするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関の過給圧制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、過給圧が制限値を超えた場合に、スロットル開度を減少側に補正して排気流量を減少させることによって過給圧を制限値以下に制御することが可能であるとされている。

尚、目標過給圧を超えるオーバーシュートが発生した場合、スロットル開度を小さくする技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、目標過給圧を超えるオーバーシュートが発生した場合、スロットル開度を小さくしたり、吸気弁リフト量を減少させたりする技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平９−２８７５０５号公報 特開平１１−３５１０１０号公報 特開２００５−８３２７５号公報

従来の技術によれば、過給圧が制限値を超えたことをもってスロットル開度が減少側に補正されるため、実際に過給圧が制限値以下に制御されるまでの期間は、過給圧が制限値を超えた状態が継続することとなる。過給圧が制限値を超えた状態が継続した場合、吸入空気量が制限値を超えることとなり、許容される以上の燃焼が生じて内燃機関の機能が低下しかねない。即ち、従来の技術には、過給器を備えることによってかえって内燃機関の性能低下を招きかねな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、過給器を備える内燃機関を効率的且つ効果的に動作させることが可能な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、過給器及び気筒内に吸入される吸気量を制限する制限手段を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関における第１運転条件に応じて前記制限手段の目標制御量を特定する目標制御量特定手段と、前記制御量が前記目標制御量となるように前記制限手段を制御する制御手段と、前記内燃機関における第２運転条件に応じて、前記吸気量を規定する指標値を所定種類の基準値以下に維持するものとして規定される前記制御量の上限値を設定する上限値設定手段とを具備し、前記制御手段は、前記目標制御量が前記上限値よりも大きい場合に、前記制御量が前記上限値に制限されるように前記制限手段を制御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、その動作時には、上限値設定手段によって設定された上限値によって制限手段の制御量が制限されるため、内燃機関を構成する各部の破損等が防止され、内燃機関を効率的且つ効果的に動作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一の態様では、前記上限値設定手段は、前記目標制御量が前記上限値に制限された場合に前記指標値が（i）前記基準値又は（ii）前記基準値を含む所定範囲内の値となるように前記上限値を設定する。

この態様によれば、指標値が基準値又は基準値を含む所定範囲内の値となるように上限値が設定されるので、内燃機関を効率的且つ効果的に動作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、前記制限手段は、スロットルバルブ、吸気又は排気バルブタイミング可変手段、吸気又は排気バルブリフト量可変手段及びエアバイパスバルブのうち少なくとも一つを含み、前記制御量は、前記少なくとも一つ各々に対応するスロットルバルブ開度、吸気又は排気バルブタイミング、吸気又は排気バルブリフト量及びエアバイパスバルブ開度のうち少なくとも一つを含む。

この態様によれば、比較的簡便に吸気量を制限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、前記指標値は、前記過給器の過給圧、前記内燃機関における吸気マニホールド圧、前記吸気量及び前記過給器におけるタービン回転数のうち少なくとも一つを含む。

この態様によれば、吸気量と比較的高い相関関係にあるこれらの値に基づいて制御量の上限値が設定されるため、内燃機関を効率的且つ効果的に動作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、前記上限値と前記第２運転条件との対応関係を所定種類のデータとして記憶する記憶手段を更に具備し、前記上限値設定手段は、前記データに基づいて前記上限値を設定する。

この態様によれば、記憶手段を備えるため、比較的簡便に上限値を設定することが可能となる。

尚、この態様では、前記指標値を特定する特定手段と、前記制御量が前記上限値に制限され且つ前記特定された指標値が（i）前記基準値と異なるか又は（ii）前記基準値を含む所定範囲外となる場合に前記制御量を補正する補正手段を更に具備してもよい。

この場合、補正手段の作用によって、制御量を最適化することが可能となり、内燃機関を効率的且つ効果的に動作させることが可能となる。

尚、補正手段を備える態様では更に、前記制御量が補正された場合に、補正内容に基づいて前記データを更新する更新手段を更に具備してもよい。

この場合、更新手段の作用によって、記憶されたデータが更新されるため、補正内容を効果的に反映させ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不図示のインジェクタ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。

燃焼室内部では、燃焼行程において点火プラグ２０５による点火動作により混合気が燃焼する。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「制限手段」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、図示左右方向）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、図示左右方向）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、夫々本発明に係る「吸気バルブタイミング可変手段」及び「排気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、夫々本発明に係る「吸気バルブリフト量可変手段」及び「排気バルブリフト量可変手段」の一例である。即ち、これらは全て、本発明に係る「制限手段」の一例である。

＜実施形態の動作＞
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。然るに、その一方で、過給器２０９が過過給状態或いは過回転状態になると、シリンダ２０１内に吸入される吸気量が過剰となり、燃焼行程における爆発力によってシリンダ２０１に破損等が発生しかねない。また、過給器２０９におけるタービン２０９ａが過回転状態になると、タービン２０９ａ自体の破損又は故障が発生しかねない。即ち、過給器２０９が備わることによって、かえってエンジン２００の動作が阻害される懸念がある。そこで、本実施形態に係るエンジンシステム１０では、ＥＣＵ１００がＲＯＭに格納されるプログラムに従ってエンジン保護処理を実行することにより、シリンダ２０１の破損或いは過給器２０９の破損等エンジン２００の故障を防止し、エンジン２００を効率的且つ効果的に動作させることが可能となっている。

ここで、図２を参照して、エンジン保護処理の詳細について説明する。ここに、図２は、エンジン保護処理のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、目標スロットル開度Ｔｈｒａ（即ち、本発明に係る「目標制御量」の一例）を決定する（ステップＡ１０）。ＥＣＵ１００は、目標スロットル開度Ｔｈｒａを決定するにあたり、車両の車速及びアクセル開度（即ち、本発明に係る「第１運転条件」の一例）に基づいてエンジン２００に要求される要求出力を特定する。更に、ＥＣＵ１００は、要求出力に基づいて要求トルクを特定し、エンジン２００の機関回転数Ｎｅ及び係る要求トルクから目標スロットル開度Ｔｈｒａを決定する。

尚、本発明に係る「特定する」とは、何らかの検出手段等を介して直接的又は間接的に物理的数値として検出することや、何らかのパラメータから予め設定されたアルゴリズム又は算出式等に基づいて導出することを含み、更には、単に電気信号や電気的なデータとして取得することをも包括する概念である。従って、目標スロットル開度Ｔｈｒａを決定する態様は、本実施形態の態様に限定されず自由であってよい。また、本発明に係る「第１運転条件」とは、最終的に目標スロットル開度Ｔｈｒａを決定することが可能な限りにおいて何ら限定されない。

目標スロットル開度Ｔｈｒａを取得すると、ＥＣＵ１００は、目標スロットル開度Ｔｈｒａが、予め設定される最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘ以上であるか否かを判別する（ステップＡ１１）。最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘは、本発明に係る「制御量の上限値」の一例である。

本実施形態において、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘは、ＥＣＵ１００のＲＯＭに予め最大開度マップ（即ち、本発明に係る「所定種類のデータ」の一例）として記憶されている。即ち、ＥＣＵ１００のＲＯＭは、本発明に係る「記憶手段」の一例として機能するように構成されている。尚、本実施形態に係るエンジン保護処理において、ＥＣＵ１００は、係る最大開度マップを適宜書き換えることが可能となるように、最大開度マップをＲＯＭから書き換え可能なＲＡＭへと読み出すものとする。従って、エンジン２００の動作中は、係るＲＡＭ上で展開される最大開度マップに基づいて最大開度Ｔｈｒｍａｘが設定される。

ここで、図３を参照して、係る最大開度マップの詳細について説明する。ここに、図３は、最大開度マップの模式図である。

図３において、最大開度マップは、縦軸及び横軸に夫々最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘ及び機関回転数Ｎｅ（即ち、本発明に係る「第２運転条件」の一例）を表してなる二次元マップである。尚、本発明に係る「所定種類のデータ」とは、第２運転条件と制御量との対応関係を表すデータである限りにおいてその形態やデータ種類等は限定されない。即ち、必ずしも本実施形態に係る最大開度マップとして係る対応関係が記憶されておらずともよい。また、本発明に係る第２運転条件及び第１運転条件は、少なくとも一部が相互に重複していてもよい。

図３において、エンジン２００の最大開度Ｔｈｒｍａｘは、機関回転数Ｎｅ２以下の回転領域（図示領域Ａ及び領域Ｂ）ではＷＯＴ（Wide Open Throttle）に設定されており、スロットルバルブ２１８の物理的な最大開度と等しい値となっている。一方、機関回転数Ｎｅ２よりも高回転の領域である図示領域Ｃでは、最大開度ＴｈｒｍａｘはＷＯＴよりも小さく、機関回転数Ｎｅに応じて減少する値として設定されている。

他方、目標スロットル開度Ｔｈｒａは、必ずしも機関回転数Ｎｅに応じて一義的に定まるものではないが、図３において便宜的に機関回転数Ｎｅ１（Ｎｅ１＜Ｎｅ２）よりも高回転の領域（図示領域Ｂ及び領域Ｃ）ではＷＯＴに設定されるものとする。その場合、図示領域Ａにおいて目標スロットル開度Ｔｈｒａは最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘ未満の値となり、図示領域Ｂでは、目標開度Ｔｈｒａが最大開度Ｔｈｒｍａｘに等しくなり、また図示領域Ｃでは、目標スロットル開度Ｔｈｒａが最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘよりも大きくなって、スロットル開度Ｔｈｒが最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘによって制限されることとなる。即ち、この場合、図示領域Ｃにおいて、本発明に係る「制御量が上限値によって制限された」状態となる。

ここで、本実施形態において、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘは、スロットル開度Ｔｈｒが最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘによって制限された場合に、インマニ圧センサ２２０によって検出されるインマニ圧Ｐｉｎ（即ち、本発明に係る「吸気量を規定する指標値」の一例）がＲＯＭに格納された基準値Ｐｉｎｍａｘ（即ち、本発明に係る「所定種類の基準値」の一例）となるように設定されている。

尚、本発明に係る「吸気量を規定する指標値」とは、シリンダ２０１内に吸入される吸気量と直接的又は間接的な相関を有する要素の値を包括する概念であり、本実施形態に係るインマニ圧Ｐｉｎに限定されない。例えば、このような指標値は、過給圧センサ２１２によって検出される過給圧、エアフローメータ２１５によって検出される吸入空気量、或いは回転センサ２１０によって検出されるタービン２０９ａの回転数等であってもよい。いずれにしても、機関回転数Ｎｅの上昇に伴って上昇する値である。

本発明に係る「基準値」とは、シリンダ２０１内に吸入される吸気量を、少なくとも過大な燃焼圧によるエンジン２００の破損又は故障等を生じさせない程度に抑制し得る指標値の値を包括する概念である。尚、係る基準値は、指標値として何を採用するかによって適宜異なる。尚、例えば指標値の一つとしてタービン回転数が採用される場合、シリンダ２０１内に吸入される吸気量に留まらず、タービン回転数自体が過給器２０９の状態を表し得るため、過給器２０９の破損等も効果的に防止することが可能となる。また、基準値とは、このようなエンジン２００に故障等発生させない限界点を規定する値であってもよいし、より安全性を高める目的から係る限界点を規定する値に対し一定又は不定量の或いは一定割合又は不定割合のマージンを減じた値であってもよい。これら基準値の値は、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適切な値に設定されていてもよい。

尚、本発明に係る基準値とは、予めＲＯＭ等の記憶手段に記憶されておらずともよい。この場合、例えばＥＣＵ１００が、エンジン２００の各種運転条件等に応じてその都度個別具体的に基準値を算出或いは導出してもよい。即ち、基準値とは、例えば機関回転数Ｎｅ等エンジン２００の運転条件に対し必ずしも一定の値でなくてもよい。この場合、基準値が最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘと対応関係にある値であることに鑑みれば、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘも、最大開度マップ等として必ずしも記述されている必要はなく、エンジン２００の運転条件に応じてその都度個別具体的に設定されてよい。

図２に戻り、目標スロットル開度Ｔｈｒａが最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘ未満である場合（ステップＡ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、スロットル開度Ｔｈｒを目標スロットル開度Ｔｈｒａに設定し（ステップＡ１３）、処理をステップＡ１０に戻して一連の処理を繰り返す。

一方、目標スロットル開度Ｔｈｒａが最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘ以上である場合（ステップＡ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、スロットル開度Ｔｈｒを最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘに設定する（ステップＡ１２）。更に、ＥＣＵ１００は、スロットル開度Ｔｈｒが最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘに設定された状態で、インマニ圧Ｐｉｎが前述した基準値Ｐｉｎｍａｘであるか否かを判別する（ステップＡ１４）。インマニ圧ＰｉｎがＰｉｎｍａｘである場合（ステップＡ１４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、基準値Ｐｉｎｍａｘの概念に鑑み、エンジン２００に破損或いは故障が発生する可能性が低いものとして、処理をステップＡ１０に戻し、一連の処理を繰り返す。

一方で、インマニ圧ＰｉｎがＰｉｎｍａｘではない場合（ステップＡ１４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、スロットル開度Ｔｈｒの補正が必要であるか否かを判別する（ステップＡ１５）。ここで、インマニ圧ＰｉｎがＰｉｎｍａｘではない状態には、インマニ圧Ｐｉｎが基準値Ｐｉｎｍａｘを超えている状態と、インマニ圧Ｐｉｎが基準値Ｐｉｎｍａｘ未満である状態の二種類考えられる。

インマニ圧Ｐｉｎが基準値Ｐｉｎｍａｘを超えている場合、基準値Ｐｉｎｍａｘの概念に鑑み、ＥＣＵ１００は、エンジン２００に何らかの故障が発生する可能性が相対的に高くなったと判断し、スロットル開度Ｔｈｒの補正が必要であると判別する（ステップＡ１５：ＹＥＳ）。また、インマニ圧Ｐｉｎが基準値Ｐｉｎｍａｘ未満である場合、図３における領域Ｃのように最大スロットル開度ＴｈｒｍａｘがＷＯＴ未満である領域と、領域Ｂのように、最大スロットル開度ＴｈｒｍａｘがＷＯＴである状態とで判断が異なる。即ち、前者のように、最大スロットル開度ＴｈｒｍａｘがＷＯＴ未満であることによって実際のスロットル開度Ｔｈｒが最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘに制限されているにもかかわらずインマニ圧Ｐｉｎが基準値Ｐｉｎｍａｘ未満である状態とは、例えば、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘの設定が適切でないか或いは車両を取り巻く環境条件等に適応していない等の状態が考えられ、より具体的に言えば実際のスロットル開度Ｔｈｒをより増加させることが可能な状態と言える。従って、このような場合、ＥＣＵ１００は、スロットル開度Ｔｈｒの補正が必要であると判別する（ステップＡ１５：ＹＥＳ）。

一方で、スロットル開度ＴｈｒがＷＯＴである場合には、物理的にスロットル開度Ｔｈｒはこれ以上増加し得ないから、スロットル開度Ｔｈｒの補正は必要ないと判別され（ステップＡ１５：ＮＯ）、処理はステップＡ１０に移行する。尚、スロットル開度Ｔｈｒの補正が必要であるかの判断基準は、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、エンジン２００を効率的且つ効果的に動作させ得るように与えられていてもよいし、またエンジン２００の性能、仕様又は動作環境等を考慮して個別具体的に与えられていてもよい。

ステップＡ１５に係る処理においてスロットル開度Ｔｈｒの補正が必要であると判別された場合、ＥＣＵ２１００は、スロットル開度Ｔｈｒを補正する（ステップＡ１６）。この際、スロットル開度Ｔｈｒの補正は、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘ（即ち、その時点におけるスロットル開度Ｔｈｒと等価）に、予めインマニ圧Ｐｉｎと基準値Ｐｉｎｍａｘとの差分に応じて設定された補正係数を乗じることによって実行される。尚、補正の態様は何ら限定されず、例えば、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘに対し一定量又は不定量の或いは一定割合又は不定割合のオフセットを付与することによって補正が実行されてもよい。また、車両の環境条件、例えば、外気温や湿度等に応じて補正がなされてもよい。例えば、最大開度マップが対応する環境条件に対する変化分に相当する補正係数を乗じたり、或いは環境条件の変化分に相当する変化量を増減させたりすることによって補正がなされてもよい。

スロットル開度Ｔｈｒの補正が実行されると、ＥＣＵ１００は、最大開度マップの更新が必要であるか否かを判別する（ステップＡ１７）。例えば、刻々と変化する環境条件等に応じて適宜最大開度マップを更新すると、ＥＣＵ１００の処理負荷が増大し、また最大開度マップの信頼性低下を招きかねない。このような場合には、敢えて最大開度マップの更新を行うことなく、スロットル開度Ｔｈｒの補正のみ実行してもよい。一方で、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘの設定値が明らかに小さい又は小さいと判断、推定又は推測し得る場合には、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘの値を更新した方がよい。このような最大開度マップを更新するか否かについての判断基準は、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、最終的にエンジン２００を効率的且つ効果的に動作させ得るように設定されていてもよい。またエンジン２００の性能、仕様又は動作環境等を考慮して個別具体的に与えられていてもよい。

最大開度マップの更新が必要であると判別された場合（ステップＡ１７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘを補正する（ステップＡ１８）。この際、ステップＡ１６に係る処理において設定されたスロットル開度Ｔｈｒが、新たに最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘとして採用され、最大開度マップが更新される。尚、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘの補正態様はこれに限定されない。最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘが補正され、最大開度マップが更新されると、ＥＣＵ１００は、処理をステップＡ１０に移行し、一連の処理が繰り返される。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン保護処理によれば、予めスロットル開度Ｔｈｒに上限値たる最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘが設けられ、且つ最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘは、係る最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘによってスロットル開度Ｔｈｒが制限された場合に、エンジン２００の吸気量を規定する各種指標値が、指標値毎に設けられた基準値となるように設定されている。従って、エンジン２００における破損や故障等の不具合の発生が防止される。また、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘは、例えばインマニ圧Ｐｉｎ等本発明に係る各種指標値と基準値との比較に基づいて補正又は更新が可能であり、車両又はエンジン２００の環境条件等を常に反映させることが可能となっている。従って、エンジン２００の性能を前述した不具合を招かない範囲で最適化することが可能となっている。即ち、本実施形態に係るエンジンシステム１０によれば、エンジン２００を効率的且つ効果的に動作させることが可能となるのである。

尚、本実施形態では、吸気量を制限する手段としてスロットルバルブ２１８が例示されているが、既に述べたように、係る手段としては、回転位相差可変アクチュエータ２２２及び２２５又はリフト量可変アクチュエータ２２３及び２２６を利用することもできる。この際、上述した説明におけるスロットル開度Ｔｈｒに代替される制御量として、吸気及び排気バルブタイミング又は吸気及び排気バルブリフト量等が採用されてもよい。例えば、排気バルブタイミングを相対的に進角制御した場合、比較的高温（即ち、高圧）の排気がタービン２０９ａに供給されるため、タービン２０９ａの回転が促進される。従って、シリンダ２０１内に吸入される吸気量をエンジン保護の観点から減少させる場合には、逆に排気バルブタイミングを遅角制御すればよく、このように制御量として排気バルブタイミングが採用された場合であっても、上述したスロットルバルブ開度Ｔｈｒと同等の効果が奏される。

尚、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘが適宜更新可能であることに鑑みれば、最大スロットル開度の初期値を、より小さい値に設定しておくことも可能である。ここで、このような本発明の変形例に係る最大開度マップついて、図４を参照して説明する。ここに、図４は、最大開度マップの他の模式図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

図４において、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘは、初期値として機関回転数全域でＴｈｒ１（Ｔｈｒ１＜ＷＯＴ）に設定されている。この場合、上述したエンジン保護処理の過程において、例えば機関回転数Ｎｅの全領域（或いは全領域に近い広範囲の領域）でスロットル開度Ｔｈｒが最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘに制限されることとなる。然るに、最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘが低く設定されていることに鑑みれば、インマニ圧Ｐｉｎ等の指標値は、必然的に基準値Ｐｉｎｍａｘよりも小さくなる（即ち、スロットル開度Ｔｈｒが最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘによって制限された場合に、指標値が基準値以下となる状態）から、図２ステップＡ１５及びステップＡ１７に係る処理によって、スロットル開度Ｔｈｒ及び最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘが補正され得る（図示破線矢印参照）。従って、結局、適当な時間経過の後には、最大開度マップは、図３に例示するものと同等なものに変更され得る。尚、このように最大スロットル開度Ｔｈｒｍａｘを予め十分に小さい値にしておくことにより、エンジン２００に破損や故障等が発生する確率は一層低くなるため、よりエンジン２００の安全性を高めることが可能となり好適である。

尚、図１には不図示であるが、エンジンシステム１０には、過給器２０９のタービン２０９ａに流入する排気量を可変に制御するための、ウェストゲートバルブ（即ち、本発明に係る「エアバイパスバルブ」の一例）等が備わっていてもよい。この場合、ウェストゲートバルブの開度を例えばアクチュエータ等を介してアクティブに制御することによって過給器２０９の過給圧を可変に制御し得るため、上記実施形態におけるスロットル開度Ｔｈｒに代替させることも可能である。但し、ウェストゲートバルブの開度は、スロットル開度Ｔｈｒと比較すれば吸気量に対する感度が低い（即ち、吸気量に反映されるのに要する時間が長い）から、スロットル開度Ｔｈｒに代替させる場合には、スロットル開度Ｔｈｒと比較してマージンを多く設定するのが好適である。尚、スロットル開度Ｔｈｒ等と同等の制御量として使用せずとも、エンジン２００にはウェストゲートバルブが備わっていてよい。この場合、過給器２０９のフェールセーフ手段として或いはスロットルバルブ２１８が故障した場合にその機能を代替し得るものとして利用されてもよい。

本発明は、上述した実施形態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。

本発明の一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実行されるエンジン保護処理のフローチャートである。 エンジン保護処理に係る最大開度マップの模式図である。 本発明の変形例に係る最大開度マップの模式図である。

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、２０２…吸気マニホールド、２０９…過給器、２１８…スロットルバルブ、２２０…インマニ圧センサ。

Claims (7)

1. 過給器及び気筒内に吸入される吸気量を制限する制限手段を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関における第１運転条件に応じて前記制限手段の目標制御量を特定する目標制御量特定手段と、
   前記制御量が前記目標制御量となるように前記制限手段を制御する制御手段と、
   前記内燃機関における第２運転条件に応じて、前記吸気量を規定する指標値を所定種類の基準値以下に維持するものとして規定される前記制御量の上限値を設定する上限値設定手段と
   を具備し、
   前記制御手段は、前記目標制御量が前記上限値よりも大きい場合に、前記制御量が前記上限値に制限されるように前記制限手段を制御する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記上限値設定手段は、前記目標制御量が前記上限値に制限された場合に前記指標値が（i）前記基準値又は（ii）前記基準値を含む所定範囲内の値となるように前記上限値を設定する
   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. 前記制限手段は、スロットルバルブ、吸気又は排気バルブタイミング可変手段、吸気又は排気バルブリフト量可変手段及びエアバイパスバルブのうち少なくとも一つを含み、
   前記制御量は、前記少なくとも一つ各々に対応するスロットルバルブ開度、吸気又は排気バルブタイミング、吸気又は排気バルブリフト量及びエアバイパスバルブ開度のうち少なくとも一つを含む
   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. 前記指標値は、前記過給器の過給圧、前記内燃機関における吸気マニホールド圧、前記吸気量及び前記過給器におけるタービン回転数のうち少なくとも一つを含む
   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. 前記上限値と前記第２運転条件との対応関係を所定種類のデータとして記憶する記憶手段を更に具備し、
   前記上限値設定手段は、前記データに基づいて前記上限値を設定する
   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。
6. 前記指標値を特定する特定手段と、
   前記制御量が前記上限値に制限され且つ前記特定された指標値が（i）前記基準値と異なるか又は（ii）前記基準値を含む所定範囲外となる場合に前記制御量を補正する補正手段を更に具備する
   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. 前記制御量が補正された場合に、補正内容に基づいて前記データを更新する更新手段を更に具備する
   ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。

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