JP2009068450A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、内燃機関の制御装置に関し、ターボ過給機のサージを確実に回避することを目的とする。
【解決手段】ターボ過給機と、排気弁の少なくとも開き時期を可変とする排気可変動弁装置とを備えた内燃機関において、高負荷時に、排気ポート圧力の脈動の極小点が、排気弁開弁期間と吸気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間に一致するように排気弁開き時期を変化させることにより、掃気効果を利用して充填効率を向上させる充填効率向上制御を実行する。充填効率向上制御の効果が減退している状況であることが検知された場合には、充填効率向上制御の実行時に過給圧の上昇を抑制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

排気ガスで作動する排気タービンによってコンプレッサを駆動するターボ過給機を備えたエンジンが広く用いられている。ターボ過給機では、コンプレッサの出口側から入口側に吸入空気が間欠的に逆流する現象、すなわちサージと呼ばれる現象が発生することがある。サージは、流入する吸気の流量が少ないほど、また、コンプレッサ入口側圧力に対するコンプレッサ出口側圧力の比が大きいほど、起き易くなる。サージが生ずると、コンプレッサが激しく振動したり、コンプレッサの羽が破損するおそれがある。このため、ターボ過給機付きエンジンでは、サージの発生を回避することが重要である。

ところで、特開平１１−８２０７４号公報には、吸気弁および排気弁のバルブタイミングを制御することにより、吸気弁と排気弁とが共に開くバルブオーバーラップ期間内に、排気脈動の負圧波を燃焼室内に導き、もって吸気の充填効率を向上させる技術が開示されている。

特開平１１−８２０７４号公報 特開平１０−１７６５５８号公報 特開平１１−３２４７４６号公報

前述したように、サージは、吸気流量が少ないほど起き易くなる。よって、吸気流量を増大させることができれば、サージを回避することができる。排気ポート圧力の脈動の極小点がバルブオーバーラップ期間に一致するように制御すれば、掃気効果により、充填効率を向上させることができる。充填効率が向上すれば、吸気流量が大きくなる。そこで、サージを回避しつつ高過給圧を達成する方法として、上記の充填効率向上技術を適用することが考えられる。

上記の手法によって充填効率を向上させるには、脈動の極小点での排気ポート圧力が吸気ポート圧力より低くなることが必要である。しかしながら、ＰＭ(Particulate Matter)のような粒子状物質を捕集するフィルタを排気通路に備えたシステムの場合には、フィルタの目詰まりが進行すると、排気圧力レベルが高くなるので、脈動の極小点での排気ポート圧力と吸気ポート圧力との差が小さくなったり、脈動の極小点での排気ポート圧力が吸気ポート圧力より高くなったりする場合がある。そのような場合には、充填効率向上効果が減退するので、吸気流量を十分に増大させることができず、サージが回避できないという問題がある。

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、ターボ過給機のサージを確実に回避することのできる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、内燃機関の制御装置であって、
ターボ過給機と、
排気弁の少なくとも開き時期を可変とする排気可変動弁装置と、
高負荷時に、排気ポート圧力の脈動の極小点が、排気弁開弁期間と吸気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間に一致するように排気弁開き時期を変化させる充填効率向上制御を実行する充填効率向上手段と、
前記充填効率向上制御の効果が減退している状況であることを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記充填効率向上制御の効果が減退している状況であることが検知された場合に、前記充填効率向上制御の実行時に過給圧の上昇を抑制する過給圧上昇抑制手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記検知手段は、排気圧力レベルが所定レベルより高いか否かを判別する排気圧力レベル判別手段を含み、排気圧力レベルが前記所定レベルより高いと判定された場合に、前記充填効率向上制御の効果が減退している状況であると判定することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記検知手段は、高地を走行中であるか否かを判別する高地判定手段を含み、高地を走行中であると判定された場合に、前記充填効率向上制御の効果が減退している状況であると判定する手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
過給圧を調整する過給圧調整アクチュエータと、
実過給圧を検出する過給圧検出手段と、
目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて前記過給圧調整アクチュエータの作動を制御するフィードバック制御手段と、
を備え、
前記過給圧上昇抑制手段は、目標過給圧を抑制することにより過給圧の上昇を抑制することを特徴とする。

第１の発明によれば、ターボ過給機を備えた内燃機関において、高負荷時に、排気ポート圧力の脈動の極小点が、排気弁開弁期間と吸気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間に一致するように排気弁開き時期を変化させることにより、掃気効果を利用して充填効率を向上させる充填効率向上制御を実行することができる。これにより、過給圧が上昇する高負荷時に、空気量を併せて増量することができるので、ターボ過給機のコンプレッサの流量を増大させることができる。このため、ターボ過給機のサージを回避しつつ、高い過給圧を得ることができる。ただし、例えば排気ガスフィルタの目詰まりによって排気圧力レベルが上昇した場合や、高地において排気脈動が弱くなった場合などにおいては、充填効率向上制御の効果は減退する。第１の発明によれば、充填効率向上制御の効果が減退している状況であることが検知された場合には、充填効率向上制御の実行時に過給圧の上昇を抑制することができる。このため、充填効率向上制御の効果が減退している状況であっても、過給圧がサージ限界を超えて上昇することを確実に防止することができるので、サージの発生を確実に回避することができる。

第２の発明によれば、排気圧力レベル（平均的な排気圧力）が所定レベルより高いと判定された場合に、充填効率向上制御の効果が減退している状況であると判定する。このため、充填効率向上制御の効果が減退している状況を正確に判定することができる。

第３の発明によれば、高地を走行中であると判定された場合に、充填効率向上制御の効果が減退している状況であると判定する。このため、充填効率向上制御の効果が減退している状況を正確に判定することができる。

第４の発明によれば、目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて過給圧調整アクチュエータの作動を制御する過給圧フィードバック制御を行うシステムにおいて、目標過給圧を抑制することによって過給圧の上昇を抑制することができる。このため、充填効率向上制御の効果が減退している状況のとき、過給圧がサージ限界を超えて上昇することをより確実に防止することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、４サイクルのディーゼル機関１０を備えている。ディーゼル機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。本実施形態のディーゼル機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明におけるディーゼル機関の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。

ディーゼル機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。コモンレール１４内には、サプライポンプ１６によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、コモンレール１４内から、各インジェクタ１２へ、燃料が供給される。各気筒の排気ポート２２（図２参照）から排出される排気ガスは、排気マニホールド２０によって集合され、排気通路１８に流入する。

ディーゼル機関１０は、ターボ過給機２４を備えている。ターボ過給機２４は、排気ガスの流れによって作動する排気タービン２４ａと、排気タービン２４ａにより駆動される吸気コンプレッサ２４ｂと、排気タービン２４ａの入口面積を変化させることのできる可変ノズル２４ｃと、この可変ノズル２４ｃの開度を変化させるためのアクチュエータ２４ｄとを有している。可変ノズル２４ｃの開度を小さくすると、排気タービン２４ａに流入する排気ガスの流速が速くなり、その結果、過給圧を増大させることができる。

排気通路１８は、ターボ過給機２４の排気タービン２４ａに接続されている。排気タービン２４ａより下流側の排気通路１８には、ＰＭ(Particulate Matter)のような排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのフィルタ２６が設けられている。図示を省略するが、フィルタ２６の上流または下流に排気浄化触媒が設置されていてもよい。また、フィルタ２６に触媒成分が担持されていてもよい。

ディーゼル機関１０の吸気通路２８の入口付近には、エアクリーナ３０が設けられている。エアクリーナ３０を通って吸入された空気は、ターボ過給機２４の吸気コンプレッサ２４ｂで圧縮された後、インタークーラ３２で冷却される。インタークーラ３２を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３４により分配されて、各気筒に流入する。

吸気通路２８の、インタークーラ３２と吸気マニホールド３４との間には、吸気絞り弁３６が設置されている。また、吸気通路２８の、エアクリーナ３０の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３８が設置されている。

吸気通路２８の吸気マニホールド３４の近傍には、ＥＧＲ通路４０の一端が接続されている。ＥＧＲ通路４０の他端は、排気通路１８の排気マニホールド２０近傍に接続されている。本システムでは、このＥＧＲ通路４０を通して、排気ガス（既燃ガス）の一部を吸気通路２８に還流させること、つまり外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。

ＥＧＲ通路４０の途中には、ＥＧＲ通路４０を通る排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却するためのＥＧＲクーラ４２が設けられている。ＥＧＲ通路４０におけるＥＧＲクーラ４２の下流には、ＥＧＲ弁４４が設けられている。このＥＧＲ弁４４の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路４０を通る排気ガス量、すなわち外部ＥＧＲ量を調整することができる。

また、本実施形態のシステムは、過給圧（吸気コンプレッサ２４ｂの下流側の圧力）を検出する過給圧センサ４６と、ディーゼル機関１０が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４８と、大気圧を検出する大気圧センサ６６と、差圧センサ６８とを備えている。

差圧センサ６８は、フィルタ２６の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する。フィルタ２６が目詰まりするにつれて、差圧センサ６８で検出される差圧が大きくなっていく。よって、差圧センサ６８によれば、フィルタ２６の目詰まり度合いを検知することができる。フィルタ２６の目詰まり度合いが所定の基準値を超えた場合には、フィルタ２６に捕集されたＰＭを燃焼除去するＰＭ再生制御が実施される。ＰＭ再生制御では、ポスト噴射や排気系燃料添加等の方法によって排気通路１８に未燃燃料を流通させ、その未燃燃料をフィルタ２６で燃焼させることにより、フィルタ２６を例えば６００℃程度の高温にする。

本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を更に備えている。ＥＣＵ５０には、各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼル機関１０の運転状態を制御する。

図２は、図１に示すシステムにおけるディーゼル機関１０の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼル機関１０について更に説明する。図２に示すように、ディーゼル機関１０のクランク軸６０の近傍には、クランク軸６０の回転角度を検出するクランク角センサ６２が取り付けられている。このクランク角センサ６２は、ＥＣＵ５０に接続されている。クランク角センサ６２によれば、機関回転数を検出することができる。

また、ディーゼル機関１０は、排気弁５６のバルブタイミングを可変とする排気ＶＶＴ機構５８を備えている。排気ＶＶＴ機構５８は、排気弁５６を駆動するカムシャフトの位相を変化させることにより、排気弁５６の開弁期間の位相を早くしたり遅くしたりすることができる。すなわち、排気ＶＶＴ機構５８によれば、排気弁開き時期（Exhaust Valve Open：ＥＶＯ）および排気弁閉じ時期（Exhaust Valve Close：ＥＶＣ）を連続的に進角したり遅角したりすることができる。

図２の構成では、ディーゼル機関１０は、吸気弁５２のバルブタイミングを可変とする吸気ＶＶＴ機構５４を更に備えている。吸気ＶＶＴ機構５４および排気ＶＶＴ機構５８は、それぞれ、ＥＣＵ５０に接続されている。なお、本発明では、吸気弁５２の開弁特性は固定とされていてもよい。すなわち、本発明は、吸気ＶＶＴ機構５４を設けず、通常の動弁機構により吸気弁５２を駆動してもよい。

［実施の形態１の特徴］
（過給圧フィードバック制御）
本実施形態のシステムは、過給圧フィードバック制御を実行可能になっている。ＥＣＵ５０には、ディーゼル機関１０の運転状態（例えば機関回転数、機関負荷等）と、その運転状態の下での目標過給圧との関係を定めたマップ（以下「目標過給圧マップ」と称する）が予め記憶されている。そして、過給圧フィードバック制御では、ＥＣＵ５０は、過給圧センサ４６により検出される実過給圧が目標過給圧に一致するように、可変ノズル２４ｃの開度を制御する。すなわち、過給圧フィードバック制御時には、目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて、可変ノズル２４ｃの開度が補正される。

（充填効率向上制御）
また、本実施形態のシステムは、排気弁開き時期を変化させることにより、ディーゼル機関１０の充填効率η_vを向上させる充填効率向上制御を実行可能になっている。図３は、充填効率向上制御を説明するための図である。

排気ポート圧力（排気マニホールド圧力）は、各気筒の排気弁５６から排気ガスが間欠的に排出されるのに伴って、脈動（変動）する。図３中の破線の波形は、排気弁開き時期がベースの時期となるように排気ＶＶＴ機構５８が制御されている場合における排気ポート圧力の脈動を示す。この波形に示すように、排気弁開き時期がベースの時期となるように制御されている場合には、排気ポート圧力の脈動の極小点（谷）は、吸気弁５２の開き時期（Intake Valve Open：ＩＶＯ）よりも前の時期になっている。

一方、図３中の実線の波形は、排気弁開き時期がベースの時期よりも遅い時期となるように排気ＶＶＴ機構５８が制御されている場合における排気ポート圧力の脈動を示す。排気弁開き時期を遅くするほど、排気ガスが排気ポートへ放出されるタイミングが遅くなるので、排気ポート圧力の波形は、図３中で右側にシフトする。よって、排気弁開き時期を遅らせる量を適度に設定することにより、図３に示すように、排気ポート圧力の脈動の極小点を、吸気弁開き時期よりも後の時期であって排気弁閉じ時期よりも前の時期、すなわち排気弁５６の開弁期間と吸気弁５２の開弁期間とが重なったバルブオーバーラップ期間に一致させることができる。充填効率向上制御においては、このように、排気弁開き時期をベースより遅くすることにより、排気ポート圧力の脈動の極小点がバルブオーバーラップ期間に一致するように制御される。

図３中の一点鎖線は、吸気ポート圧力（吸気マニホールド圧力）を示している。図３から分かるように、充填効率向上制御の実行時には、バルブオーバーラップ期間（吸排気上死点付近）において、排気ポート圧力を吸気ポート圧力より十分に低くすることができる。このため、バルブオーバーラップ期間において、吸気ポートから流入する新気によって筒内の既燃ガスを速やかに排気ポートへ追い出すことができる。すなわち、高い掃気効果が得られ、筒内の既燃ガスを新気によって円滑かつ確実に置換することができる。このため、充填効率向上制御を実行することにより、残留ガスを十分に低減することができ、その分、筒内に充填される新気の量を増やすことができる。つまり、充填効率η_vを増大させることができる。

図４は、ディーゼル機関１０におけるターボ過給機２４のサージ領域を示す図であり、横軸は吸入空気量（吸気流量）、縦軸は、過給圧である。なお、図４の縦軸は、過給圧に代えて、吸気コンプレッサ２４ｂの入口側圧力に対する吸気コンプレッサ２４ｂの出口側圧力の比としても、ほぼ同様である。吸気コンプレッサ２４ｂの入口側圧力は、大気圧にほぼ等しいので、ほぼ一定だからである。

図４中の右上がりの線は、サージ限界を示す線である。このサージ限界線より左側の領域、つまり、空気量が少なく、過給圧の高い領域では、ターボ過給機２４のサージが発生し易い。このため、ディーゼル機関１０を運転する上では、図４中のサージ限界線より右側の領域に動作点が入るようにする必要がある。

図４中の○で示す点は、軽負荷時の動作点の一例を示す。軽負荷時には、排気弁開き時期はベースの時期となるように制御される。ディーゼル機関１０の加速時（高負荷時）には、○で示す点よりも過給圧が上昇する。仮に、排気弁開き時期がベースの時期のままで過給圧を図４中のpimtrg2まで上昇させたとすると、ディーゼル機関１０の動作点は図４中の◆で示す点となり、サージ領域に入ってしまう。

これに対し、本実施形態のシステムでは、ディーゼル機関１０の加速時（高負荷時）に過給圧が上昇するときに、充填効率向上制御を実行することにより、充填効率η_vを増大させて空気量を増大させることができる。これにより、ディーゼル機関１０の動作点を図４中の◇で示す点へと移行させることができる。このため、ターボ過給機２４のサージを回避しつつ、高い過給圧を得ることができる。

ただし、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ２６の目詰まりが進むと、充填効率向上制御の効果が減退する場合がある。すなわち、フィルタ２６の目詰まりが進むと、排気ガスがフィルタ２６をスムーズに通過しにくくなるので、フィルタ２６の上流側の排気圧力レベル（平均的な排気圧力）が上昇する。このため、図３に示すような排気ポート圧力の波形も、圧力増大方向（図３中の上側）にシフトする。その結果、排気ポート圧力の脈動の極小点を吸気上死点付近に一致させたとしても、バルブオーバーラップ期間において、吸気ポート圧力と排気ポート圧力との差が小さくなるか、あるいは吸気ポート圧力よりも排気ポート圧力の方が大きくなる事態が生ずる。このような事態が生ずると、掃気効果が十分に発揮されないので、充填効率η_vを十分に高めることができなくなる。このような場合に、フィルタ２６の目詰まりがない通常時と同様の目標過給圧を設定して過給圧フィードバック制御を行うと、サージ領域に入ってしまうおそれがある。

例えば、フィルタ２６の目詰まりによって充填効率向上制御の効果が減退した状態のときに、図４中の○で示す動作点から、pimtrg2を目標過給圧として加速した場合には、動作点は図４中の◆で示す点となり、サージ領域に入ってしまう。この場合に、目標過給圧をpimtrg2より低いpimtrg1に補正した上で制御すれば、動作点は図４中の●で示す点となり、サージ領域に入ることを回避することができる。

そこで、本実施形態では、フィルタ２６の目詰まりが検知された場合には、充填効率向上制御の実行時、目標過給圧を低下方向に補正することにより、ディーゼル機関１０の動作点がサージ領域に入ることを確実に防止することとした。

［実施の形態１における具体的処理］
図５は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。図５に示すルーチンによれば、まず、アクセル開度センサ４８の信号に基づいて、所定の高負荷領域であるか否かが判別される（ステップ１００）。ＥＣＵ５０には、充填効率向上制御を実行すべき所定の高負荷領域を定めたマップが予め記憶されている。ステップ１００では、そのマップを参照することにより、現在の動作点が高負荷領域であるか否かが判別される。

上記ステップ１００で、現在の動作点が高負荷領域でないと判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。一方、現在の動作点が高負荷領域であると判別された場合には、充填効率向上制御が実行される（ステップ１０２）。すなわち、排気ＶＶＴ機構５８によって排気弁５６のバルブタイミングを遅角することにより、排気弁開き時期をベースの時期より遅くする制御が実行される。

上記ステップ１０２の処理に続いて、差圧センサ６８で検出されるフィルタ２６の前後の差圧ΔＰが、所定の判定値αを超えているか否かが判別される（ステップ１０４）。判定値αは、充填効率向上制御の効果を減退させる状態まで、フィルタ２６の目詰まりが進行しているか否かを判断するために予め設定された値である。

上記ステップ１０４で、差圧ΔＰが判定値α以下である場合には、フィルタ２６の目詰まりは、充填効率向上制御の効果に影響していないと判断できる。この場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。そして、目標過給圧マップに基づいて算出される目標過給圧をそのまま用いて、他のルーチンの処理により、過給圧フィードバック制御が実行される。

一方、差圧ΔＰが判定値αを超えている場合には、フィルタ２６の目詰まりにより、充填効率向上制御の効果が減退した状態になっていると判断できる。そこで、この場合には、目標過給圧マップに基づいて算出される目標過給圧を低下方向に補正する処理が実行される（ステップ１０６）。この場合、差圧ΔＰの大きさ（フィルタ２６の目詰まり度合い）に応じて、目標過給圧の補正量を変更してもよい。これにより、充填効率向上制御の効果減退量に応じて、目標過給圧の低下幅を過不足なく調整することができる。ステップ１０６が実行された場合には、補正後の目標過給圧を用いて、過給圧フィードバック制御が他のルーチンの処理によって実行される。これにより、過給圧がサージ限界を超えて上昇することを確実に防止することができるので、ターボ過給機２４にサージが発生することを確実に回避することができる。

なお、本実施形態では、排気圧力レベルが通常時より上昇していることを差圧センサ６８によって検知するようにしているが、排気圧力レベルの上昇を検知する手法はこれに限定されるものではない。例えば、筒内圧センサを備えたシステムの場合には、排気弁開弁直後に筒内圧センサで検出される圧力に基づいて排気圧力を推定する排圧推定モデルに基づいて、排気圧力レベルの上昇を検知するようにしてもよい。

また、本実施形態では、可変ノズル２４ｃを過給圧調整アクチュエータとして用いて過給圧フィードバック制御を行う場合を例に説明したが、本発明において、過給圧調整アクチュエータは、可変ノズル２４ｃに限定されるものではない。すなわち、過給圧調整アクチュエータとしては、ターボ過給機２４の回転をアシストする電気モータなどを用いることもできる。

また、本実施形態では、充填効率向上制御の効果が減退した状態であることが検知された場合に、目標過給圧を低下方向に補正することによって、実過給圧がサージ限界を超えて上昇することを防止するようにしているが、本発明では、過給圧の上昇を抑制する方法は、目標過給圧を低下方向に補正する方法に限定されるものではない。例えば、燃料噴射量にガードをかけること、あるいは燃料噴射量を減少方向に補正することなどによって、過給圧の上昇を抑制するようにしてもよい。すなわち、本発明は、過給圧フィードバック制御を実施しないシステムにも適用可能である。

また、本実施形態では、本発明をディーゼル機関（圧縮着火内燃機関）の制御に適用した場合について説明したが、本発明は、ディーゼル機関の制御に限定されるものではなく、火花点火内燃機関の制御に適用することも可能である。

また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「充填効率向上手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「検知手段」および前記第２の発明における「排気圧力レベル判別手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「過給圧上昇抑制手段」が、それぞれ実現されている。

また、本発明では、排気ＶＶＴ機構５８が排気可変動弁装置に相当しているが、本発明における排気可変動弁装置は、排気ＶＶＴ機構５８に限定されるものではない。すなわち、本発明における排気可変動弁装置は、排気弁５６の少なくとも開き時期を連続的または段階的に変化させることのできるものであれば、いかなる構成のものでもよく、例えば次に例示するようなものを用いることもできる。
(1)排気弁５６とカムシャフトとの間に揺動カムなどを介在させることにより、排気弁５６の開き時期を作用角とともに変化させる作用角可変機構。
(2)排気弁５６を開くためのカムを電気モータによって回転駆動することにより、排気弁５６を任意の時期に開閉可能とする機構。
(3)排気弁５６を電磁力によって駆動することにより任意の時期に開閉可能とする機構（電磁駆動弁）。

実施の形態２．
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、前述した図１および図２に示すシステム構成を用いて、ＥＣＵ５０に、後述する図７に示すルーチンを実行させることにより、実現することができる。

図６は、車両が走行している場所の標高と、ディーゼル機関１０の吸入新気量との関係を示す図である。同図に示すように、過給圧が同じであっても、標高が高くなるほど、吸入新気量が少なくなる。このため、高地では、平地と比べ、吸入新気量が少なくなるので、排気ガス量も少なくなる。

図３に示すような排気ポート圧力の脈動の強弱に影響する因子には、排気ガス量が含まれる。上述したように、高地では、排気ガス量が少なくなるので、平地と比べ、排気ポート圧力の脈動が弱くなり、その振幅が小さくなる。よって、排気ポート圧力の脈動の極小点をバルブオーバーラップ期間に一致させる充填効率向上制御を実行しても、バルブオーバーラップ期間における排気ポート圧力を吸気ポート圧力より低くすることができにくくなる。このため、十分な掃気効果が得られず、充填効率η_vを十分に高めることができない。このように、高地では、充填効率向上制御の効果が減退する。従って、平地と同じ目標過給圧で過給圧フィードバック制御を行うと、ターボ過給機２４のサージが生ずるおそれがある。そこで、本実施形態では、高地を走行中であることが検知された場合には、充填効率向上制御の実行時、目標過給圧を低下方向に補正することにより、ディーゼル機関１０の動作点がサージ領域に入ることを確実に防止することとした。

［実施の形態２における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図７において、図５に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。

図７に示すルーチンによれば、ステップ１００で現在の動作点が所定の高負荷領域であると判別された場合には、排気弁開き時期をベースの時期より遅くする充填効率向上制御が実行される（ステップ１０２）。

上記ステップ１０２の処理に続いて、大気圧センサ６６で検出される大気圧に基づいて、充填効率向上制御の効果を減退させるような標高の高地を走行中であるか否かが判別される（ステップ１０８）。このステップ１０８で、高地であると判別された場合には、目標過給圧マップに基づいて算出される目標過給圧を低下方向に補正する処理が実行される（ステップ１０６）。この場合、検出された大気圧（あるいは標高）に応じて、目標過給圧の補正量を変更してもよい。ステップ１０６が実行された場合には、補正後の目標過給圧を用いて、過給圧フィードバック制御が他のルーチンの処理によって実行される。これにより、過給圧がサージ限界を超えて上昇することを確実に防止することができるので、ターボ過給機２４にサージが発生することを確実に回避することができる。

なお、本実施形態では、大気圧センサ６６に基づいて高地判定を行っているが、高地を判定する手段はこれに限定されるものではない。例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)装置によって特定される現在地と、標高データを備えた地図情報とに基づいて、高地判定を行ってもよい。

なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第３の発明における「高地判定手段」が実現されている。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 図１に示すシステムにおけるディーゼル機関の一つの気筒の断面を示す図である。 充填効率向上制御を説明するための図である。 ディーゼル機関におけるターボ過給機のサージ領域を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 ディーゼル機関の吸入新気量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ ディーゼル機関
１２ インジェクタ
１４ コモンレール
１８ 排気通路
２０ 排気マニホールド
２２ 排気ポート
２４ ターボ過給機
２４ａ 排気タービン
２４ｂ 吸気コンプレッサ
２４ｃ 可変ノズル
２４ｄ アクチュエータ
２６ フィルタ
２８ 吸気通路
３４ 吸気マニホールド
３５ 吸気ポート
３６ 吸気絞り弁
３８ エアフローメータ
４０ ＥＧＲ通路
４４ ＥＧＲ弁
４６ 過給圧センサ
５０ ＥＣＵ
５２ 吸気弁
５６ 排気弁
５８ 排気ＶＶＴ機構
６２ クランク角センサ
６４ ピストン
６８ 差圧センサ

Claims (4)

1. ターボ過給機と、
   排気弁の少なくとも開き時期を可変とする排気可変動弁装置と、
   高負荷時に、排気ポート圧力の脈動の極小点が、排気弁開弁期間と吸気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間に一致するように排気弁開き時期を変化させる充填効率向上制御を実行する充填効率向上手段と、
   前記充填効率向上制御の効果が減退している状況であることを検知する検知手段と、
   前記検知手段により前記充填効率向上制御の効果が減退している状況であることが検知された場合に、前記充填効率向上制御の実行時に過給圧の上昇を抑制する過給圧上昇抑制手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記検知手段は、排気圧力レベルが所定レベルより高いか否かを判別する排気圧力レベル判別手段を含み、排気圧力レベルが前記所定レベルより高いと判定された場合に、前記充填効率向上制御の効果が減退している状況であると判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記検知手段は、高地を走行中であるか否かを判別する高地判定手段を含み、高地を走行中であると判定された場合に、前記充填効率向上制御の効果が減退している状況であると判定する手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
4. 過給圧を調整する過給圧調整アクチュエータと、
   実過給圧を検出する過給圧検出手段と、
   目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて前記過給圧調整アクチュエータの作動を制御するフィードバック制御手段と、
   を備え、
   前記過給圧上昇抑制手段は、目標過給圧を抑制することにより過給圧の上昇を抑制することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。

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