JP2010151099A

JP2010151099A - エンジン制御装置及び方法

Info

Publication number: JP2010151099A
Application number: JP2008332909A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Shibata; 英孝柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】一つの過給機のみにより過給を行うモードと、二つの過給機により過給を行うモードとを相互に切り替えるモード切替過渡期におけるエミッションの悪化を抑制する。
【解決手段】エンジン制御装置（１００）は、二つの過給機（２１、２２）及びＥＧＲ装置（１４）を有するエンジン（１）を制御するエンジン制御装置である。該エンジン制御装置は、エンジンに燃料を供給可能な燃料供給手段（１７）と、二つの過給機のうち一方の過給機により過給を行うシングルターボモードと、二つの過給機により過給を行うツインターボモードとを相互に切替可能なモード切替手段（２３ａ、２３ｂ）と、ＥＧＲ装置が作動している場合であって、モード切替の際に、シングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替えるようにモード切替手段を制御しつつ、燃料の供給時期が遅角側に変化するように燃料供給手段を制御する制御手段（３１）とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、二つの過給機を備えるエンジン（所謂、ツインターボエンジン）を制御するエンジン制御装置及び方法に関し、特に、一つの過給機のみにより過給が行われるモードと二つの過給機により過給が行われるモードとの間の相互切替を制御するエンジン制御装置及び方法の技術分野に関する。

この種の装置として、一つの過給機のみを動作させるモードから二つの過給機を動作させるモードへのモード移行時にＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガス量を減少させる装置が提案されている（特許文献１参照）。或いは、大容量の大型ターボチャージャ及び小容量の小型ターボチャージャによる二段過給が行われる際の再循環排気ガス量が、大型ターボチャージャのみによる過給が行われる際の再循環排気ガス量よりも少なくなるように設定される装置が提案されている（特許文献２参照）。

この種の装置における制御方法として、シーケンシャルターボエンジンのシングルターボモードからツインターボモードへ切り替える際に、セカンダリターボの温度が低い程、高負荷側の切替回転数を高くする方法が提案されている（特許文献３参照）。

特開２００８−１７５１１４号公報特開平４−１７７６５号公報特開平５−２８８０６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、モード移行時にＥＧＲガス量が減少するため、エミッションが悪化する可能性があるという技術的問題点がある。また、特許文献２に記載の技術によれば、二段過給と大型ターボチャージャのみによる過給とを相互に切り替える際に、排気圧の変化が比較的大きくなる。すると、ＥＧＲの制御性が悪化し、エミッションが悪化する可能性があるという技術的問題点がある。また、特許文献３には、ＥＧＲ導入時（即ち、排出ガスを再循環させている際）にモードを切り替える点については開示されていないという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、一つの過給機のみにより過給を行うモードと、二つの過給機により過給を行うモードとを相互に切り替えるモード切替過渡期におけるエミッションの悪化を抑制することができるエンジン制御装置及び方法を提供することを課題とする。

本発明のエンジン制御装置は、上記課題を解決するために、二つの過給機及びＥＧＲ装置を有するエンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記エンジンに燃料を供給可能な燃料供給手段と、前記二つの過給機のうち一方の過給機により過給を行うシングルターボモードと、前記二つの過給機により過給を行うツインターボモードとを相互に切替可能なモード切替手段と、前記ＥＧＲ装置が作動している場合であって、前記エンジンにおける排気圧が減少する側に前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるモード切替の際に、前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるように前記モード切替手段を制御しつつ、前記燃料の供給時期が遅角側に変化するように前記燃料供給手段を制御する制御手段とを備える。

本発明のエンジン制御装置によれば、当該エンジン制御装置は、二つの過給機及びＥＧＲ装置を有するエンジンを制御する。尚、本発明に係るエンジンでは、二つの過給機が相互に直列に接続されていてもよいし（即ち、直列二段式過給システムであってもよいし）、相互に並列に接続されていてもよい（即ち、並列二連過給システムであってもよい）。

ＥＧＲ装置は、典型的には、ＥＧＲ通路を有する外部ＥＧＲ機構であり、エンジンから排出される排出ガスを部分的に、エンジンの排気側から吸気側に再循環可能である。ここに、本発明に係る「排出ガスを部分的に再循環させる」とは、排出ガスを常に部分的に再循環させることに限らず、一サイクルや一時点等について見れば、排出ガスの全てを再循環させる時期や瞬間があったり、排出ガスを全く再循環させない時期や瞬間があったりしてもかまわない。

尚、ＥＧＲ装置は、典型的には、二つの過給機各々のタービン上流側から排出ガスを部分的に取り出し、ＥＧＲ通路を介して、二つの過給機各々のコンプレッサ下流側に再循環可能である。

例えば燃料噴射弁等である燃料供給手段は、エンジンに燃料を供給可能である。尚、燃料供給手段は、燃料をエンジンの気筒内に供給してもよいし（即ち、直噴エンジンであってもよいし）、燃料を吸気通路に供給してもよい。

モード切替手段は、二つの過給機のうち一方の過給機により過給を行うシングルターボモードと、二つの過給機により過給を行うツインターボモードとを相互に切替可能である。具体的には例えば、モード切替手段は、吸気を、二つの過給機のうち一方の過給機のコンプレッサ及び他方の過給機のコンプレッサを介してエンジンの気筒に導く流路と、吸気を、一方の過給機のコンプレッサを介し、他方の過給機のコンプレッサを介さずに気筒に導く流路とを相互に切替可能な吸気切替弁と、排気を、一方の過給機のタービン及び他方の過給機のタービンを介して、当該エンジン制御装置が搭載される車両の外部に導く流路と、排気を、一方の過給機のタービンを介し、他方の過給機のタービンを介さずに外部に導く流路とを相互に切替可能な排気切替弁とを有する。そして、モード切替の際に、吸気切替弁及び排気切替弁が夫々作動されることによって、モード切替手段はシングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替える。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えて構成される制御手段は、ＥＧＲ装置が作動している場合であって、エンジンにおける排気圧が減少する側にシングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替えるモード切替の際に、シングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替えるようにモード切替手段を制御しつつ、燃料の供給時期が遅角側に変化するように燃料供給手段を制御する。

ここで、「ＥＧＲ装置が作動している場合」とは、ＥＧＲ装置により、排出ガスが部分的に、エンジンの排気側から吸気側に再循環されている場合を意味する。即ち、当該エンジン制御装置を搭載する車両の走行状態（例えばエンジン負荷、エンジン回転数等）が、所謂ＥＧＲ領域にあることを意味する。

「エンジンにおける排気圧が減少する側にシングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替える」とは、二つの過給機が相互に直列に接続されている場合には、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替えることを意味し、二つの過給機が相互に並列に接続されている場合には、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替えることを意味する。

「モード切替の際」とは、シングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替えるためにモード切替手段の制御が開始された時点から、モード切替手段の制御が終了した時点までに限らず、モード切替手段の制御が開始された時点から多少時間的に遡った時点又は微少時間経過した時点から、モード切替手段の制御が終了した時点から多少時間的に遡った時点又は微少時間経過した時点まで等を含んでもよい。

「燃料の供給時期が遅角側に変化するように」とは、モード切替のためにモード切替手段の制御が開始される前における燃料の供給時期に比べて遅角側に変化するように、即ち、供給時期を、モード切替手段の制御が開始される前における供給時期よりも遅くなるようにという意味である。尚、供給時期の遅角量は、例えばエンジンにおける過給圧の変動に応じて設定すればよい。

本願発明者の研究によれば、エンジンにおける排気圧が減少する側にシングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替えるモード切替の際に、例えば排気切替弁等を作動させると、排出ガスの流量が急激に変化することに起因して排気圧が急激に低下する。すると、エンジンにおける排気圧と過給圧との差が比較的小さくなり、例えばＥＧＲ装置のフィードバック制御が機能しない等、ＥＧＲ装置の制御性が悪化するおそれがある。これに対し、例えばＥＧＲ率を低下させる等の技術が提案されているが、窒素酸化物（ＮＯｘ）が増加することが判明している。

しかるに本発明では、制御手段により、ＥＧＲ装置が作動している場合であって、モード切替の際に、シングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替えるようにモード切替手段が制御されつつ、燃料の供給時期が遅角側に変化するように燃料供給手段が制御される。このため、排出ガスの温度が上昇することに起因して排気圧が上昇し、排気圧の低下を抑制することができる。この結果、ＥＧＲ装置により再循環される排出ガスの量の意図しない減少を抑制することができ、少なくとも窒素酸化物の増加を抑制することができる。従って、本発明のエンジン制御装置によれば、モード切替過渡期におけるエミッションの悪化を抑制することができる。

尚、制御手段が、供給時期が遅角側に変化するように燃料供給手段を制御する期間は、例えばモード切替手段の制御を開始してから、エンジンにおける排気圧と過給圧との差が、ＥＧＲ装置のフィードバック制御が機能する差となるまでの期間とすればよい。

本発明のエンジン制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置が作動している場合であって、前記モード切替の際に、前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるように前記モード切替手段を制御しつつ、前記供給時期が前記エンジンにおける過給圧に応じて遅角側に変化するように前記燃料供給手段を制御する。

この態様によれば、エンジンにおける排気圧と過給圧との差の変動を抑制することができ、実用上非常に有利である。

本発明のエンジン制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置が作動している場合であって、前記モード切替の際に、前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるように前記モード切替手段を制御しつつ、前記モード切替の開始時点から所定期間だけ、前記供給時期が遅角側に変化するように前記燃料供給手段を制御する。

この態様によれば、排出ガスの温度が上昇することに起因する、例えばＮＯｘ触媒の温度の上昇を抑制することができる。この結果、ＮＯｘ触媒の温度上昇に起因する浄化能力の低下を抑制することができる。

尚、本発明に係る「所定期間」とは、制御手段により、燃料の供給時期を遅角側に変化するように燃料供給手段が制御される期間を意味し、予め固定値として、或いは物理量又は何らかのパラメータに応じた可変値として設定されている。このような所定期間は、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば排気圧及び過給圧間の差と、該差の変動に応じて、再循環される排出ガスの量を変化するようにＥＧＲ装置の制御を開始してから、実際に再循環される排出ガスの量が変化するまでの期間との関係を求めて、該求められた関係に基づいて設定すればよい。

この態様では、前記所定期間は、前記ＥＧＲ装置の応答に応じて定められていてよい。

このように構成すれば、比較的容易にして、所定期間を定めることができる。

ここに、本発明に係る「ＥＧＲ装置の応答」とは、再循環される排出ガスの量を変化するようにＥＧＲ装置の制御を開始してから、実際に再循環される排出ガスの量が変化するまでの期間を意味する。具体的には例えば、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ弁の開度を変更してから、該変更された開度に応じた排出ガスが気筒に流入するまでの期間を意味する。尚、該期間が短い程、ＥＧＲ装置の応答が良いこととなる。

本発明のエンジン制御装置の他の態様では、前記二つの過給機は、相互に直列に接続されており、前記モード切替の際とは、前記ツインターボモードから前記シングルターボモードへ切り替える際である。

この態様によれば、直列二段式過給システムを有するエンジンにおいて、モード切替過渡期におけるエミッションの悪化を抑制することができる。

或いは、本発明のエンジン制御装置の他の態様では、前記二つの過給機は、相互に並列に接続されており、前記モード切替の際とは、前記シングルターボモードから前記ツインターボモードへ切り替える際である。

この態様によれば、並列二連過給システムを有するエンジンにおいて、モード切替過渡期におけるエミッションの悪化を抑制することができる。

本発明のエンジン制御方法は、上記課題を解決するために、二つの過給機及びＥＧＲ装置を有するエンジンを制御し、前記エンジンに燃料を供給可能な燃料供給手段と、前記二つの過給機のうち一方の過給機により過給を行うシングルターボモードと、前記二つの過給機により過給を行うツインターボモードとを相互に切替可能なモード切替手段とを備えるエンジン制御装置におけるエンジン制御方法であって、前記ＥＧＲ装置が作動している場合であって、前記エンジンにおける排気圧が減少する側に前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるモード切替の際に、前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるように前記モード切替手段を制御しつつ、前記燃料の供給時期が遅角側に変化するように前記燃料供給手段を制御する制御工程を備える。

本発明のエンジン制御方法によれば、上述した本発明のエンジン制御装置と同様に、モード切替過渡期におけるエミッションの悪化を抑制することができる。

尚、本発明のエンジン制御方法においても、上述した本発明のエンジン制御装置における各種態様を採ることが可能である。

本発明の作用及びその他の利得は、次に説明する実施するための最良の形体から明らかにされよう。

以下、本発明のエンジン制御装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
本発明のエンジン制御装置に係る第１実施形態を、図１乃至図６を参照して説明する。ここに、図１は、本実施形態に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。尚、図中の実線矢印及び点線矢印の各々は、吸気又は排気の流れを示している。

図１において、本実施形態に係るエンジン制御装置１００が搭載される車両のエンジン１は、シリンダブロック１１と、該シリンダブロック１１に夫々接続された吸気通路１２及び排気通路１３と、一端が吸気通路１２に接続されると共に、他端が排気通路１３に接続されたＥＧＲ通路１４と、シリンダブロック１１の各シリンダに燃料を供給可能な複数の燃料噴射弁１７と、互いに直列に接続されたターボ過給機２１及び２２とを備えて構成されている。尚、ターボ過給機２１の容量は、ターボ過給機２２の容量よりも大きい。

吸気通路１２には、インタークーラ（Ｉ／Ｃ）１５、電子制御スロットル１６、ターボ過給機２１のコンプレッサ２１ｃ、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ｃ、吸気切替弁２３ａ及び圧力センサ３２が配置されている。図１に示すように、吸気通路１２において、コンプレッサ２１ｃはコンプレッサ２２ｃの上流側に配置されている。

排気通路１３には、ターボ過給機２１のタービン２１ｔ、ターボ過給機２２のタービン２２ｔ及び排気切替弁２３ｂが配置されている。図１に示すように、排気通路１３において、タービン２１ｔはタービン２２ｔの下流側に配置されている。ＥＧＲ通路１４には、ＥＧＲ弁１４１、及びＥＧＲクーラバイパス弁を有するＥＧＲクーラ１４２が配置されている。

ここで、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが開いている場合、吸入された空気（即ち、吸気）は、図１中の点線矢印ａで示すように、ターボ過給機２１のコンプレッサ２１ｃを介し、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ｃを介さずにシリンダブロック１１に導かれる。また、シリンダブロック１１から排出された排出ガス（即ち、排気）は、点線矢印ｄで示すように、ターボ過給機２２のタービン２２ｔを介さずに、ターボ過給機２１のタービン２１ｔを介して、エンジン制御装置１００が搭載される車両の外部に導かれる。

他方、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが閉じている場合、吸気は図１中の点線矢印ｂで示すように、ターボ過給機２１のコンプレッサ２１ｃ及びターボ過給機２２のコンプレッサ２２ｃを介してシリンダブロック１１に導かれる。また、排気は点線矢印ｃで示すように、ターボ過給機２２のタービン２２ｔ及びターボ過給機２１のタービン２１ｔを介して、外部に導かれる。

つまり、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが開いている場合、ターボ過給機２１のみにより過給が行われ、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが閉じている場合、ターボ過給機２１及び２２により過給が行われる。以降、適宜、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが開いている場合を、「シングルターボモード」、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが閉じている場合を、「ツインターボモード」と称する。

エンジン制御装置１００は、ＥＧＲ通路１４を介して排気通路１３から吸気通路１２に、排気が部分的に再循環されている場合であって、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際に、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替えるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを制御しつつ、燃料の供給時期が遅角側に変化するように複数の燃料噴射弁１７を夫々制御するＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）３１を備えて構成されている。

ここに、本実施形態に係る「吸気切替弁２３ａ」及び「排気切替弁２３ｂ」は、本発明に係る「モード切替手段」の一例である。また、本実施形態に係る「ＥＧＲ通路１４」、「燃料噴射弁１７」及び「ＥＣＵ３１」は、夫々、本発明に係る「ＥＧＲ装置」、「燃料供給手段」及び「制御手段」の一例である。本実施形態では、各種電子制御用のＥＣＵ３１の一部をエンジン制御装置１００の一部として用いている。尚、本実施形態に係る「ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際」は、本発明に係る「エンジンにおける排気圧が減少する側にシングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替えるモード切替の際」の一例である。

ＥＣＵ３１には、例えば図２に示すような、エンジン負荷及びエンジン回転数に応じて決定され、ＥＧＲ通路１４を介して排気を部分的に、排気通路１３から吸気通路１２に再循環させる領域であるＥＧＲ領域（図２中の網掛けされた領域）を定めるマップが格納されている。ここに、図２は、本実施形態に係るＥＧＲ領域を定めるマップの一例である。

尚、図２において、実線は全負荷を示しており、一点鎖線は、シングルターボモードで走行する領域であるシングルターボモード領域とツインターボモードで走行する領域であるツインターボモード領域との境界線を示している。本実施形態では、典型的には、低〜中負荷領域（即ち、図２中の一点鎖線の左側の領域）がツインターボモード領域であり、高負荷領域（即ち、図２中の一点鎖線の右側の領域）がシングルターボモード領域である。

ＥＣＵ３１は、エンジン制御装置１００が搭載される車両の走行中に、例えばエンジン回転数、圧力センサ３２により検出される吸気通路１２の圧力等の物理量又はパラメータを取得し、該取得された物理量又はパラメータに基づいて、エンジン負荷を求める。続いて、ＥＣＵ３１は、取得されたエンジン回転数、求められたエンジン負荷及び図２に示すマップに応じて、吸気切替弁２３ａ、排気切替弁２３ｂ及びＥＧＲ弁１４１を夫々制御する。

より具体的には例えば、取得されたエンジン回転数及び求められたエンジン負荷が、図２に示すマップのＥＧＲ領域且つツインターボモード領域にある場合、ＥＣＵ３１は、排気を部分的に再循環させるようにＥＧＲ弁１４１を制御しつつ、吸気がターボ過給機２１のコンプレッサ２１ｃ及びターボ過給機２２のコンプレッサ２２ｃを介すると共に、排気がターボ過給機２２のタービン２２ｔ及びターボ過給機２１のタービン２１ｔを介するように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを夫々制御する。

他方、取得されたエンジン回転数及び求められたエンジン負荷が、図２に示すマップのＥＧＲ領域且つシングルターボモード領域にある場合、ＥＣＵ３１は、排気を部分的に再循環させるようにＥＧＲ弁１４１を制御しつつ、吸気がコンプレッサ２１ｃを介し、コンプレッサ２２ｃを介しないように吸気切替弁２３ａを制御すると共に、排気がタービン２２ｔを介さず、タービン２１ｔを介するように排気切替弁２３ｂを制御する。

また、ＥＣＵ３１は、取得されたエンジン回転数及び求められたエンジン負荷が、シングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替える境界線（図２中の一点鎖線）を跨いだ場合に、シングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替えるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを夫々制御する。

次に、ＥＣＵ３１により、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替えるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが夫々制御された際における、エンジン１の排気圧、過給圧、ＥＧＲ率及びＮＯｘ濃度の各々の変化について、図３乃至図６を参照して説明する。ここに、図３は、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際における排気圧及び過給圧各々の時間変動の概念を示す概念図であり、図４は、図３の一部を拡大して示す概念図である。尚、図３及び図４において、実線は排気圧を示しており、破線は過給圧を示している。また、図４において、実線ａは、本実施形態に係る排気圧の時間変動の概念を示しており、実線ｂは、本実施形態の比較例に係る排気圧の時間変動の概念を示している。

図５は、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際におけるＥＧＲ率及びＮＯｘ濃度各々の時間変動の概念を示す概念図である。尚、図５において、実線はＥＧＲ率を示しており、破線はＮＯｘ濃度を示している。また、図５において、実線ａは、本実施形態に係るＥＧＲ率を示しており、実線ｂは、本実施形態の比較例に係るＥＧＲ率を示している。また、図５において、破線ｃは、本実施形態に係るＮＯｘ濃度を示しており、破線ｄは、本実施形態の比較例に係るＮＯｘ濃度を示している。

図６は、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際における燃料噴射タイミングの時間変動の概念を示す概念図である。尚、図６において、実線ａは、本実施形態に係る燃料噴射タイミングを示しており、実線ｂは、本実施形態の比較例に係る燃料噴射タイミングを示している。

エンジン制御装置１００が搭載される車両の走行中に、図３における時刻ｔ_０に、エンジン負荷及びエンジン回転数が、図２におけるＥＧＲ領域において一点鎖線を左側から右側に（即ち、ツインターボモード領域からシングルターボモード領域に）跨いだとする。すると、ＥＣＵ３１は、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替えるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを夫々制御する（即ち、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂ各々を開ける）。

この場合に、仮に、ＥＣＵ３１が吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂのみを制御すると、エンジン１の排気圧は図４の実線ｂ（即ち、本実施形態の比較例に係る排気圧）のように変化する。ＥＣＵ３１は、時刻ｔ_０から微少時間経過後に、排気圧及び過給圧各々の変化を検出して、該検出された排気圧及び過給圧に基づいて、エンジン負荷及びエンジン回転数により定められるＥＧＲ率となるようにＥＧＲ弁１４１を制御する（即ち、ＥＧＲフィードバック制御を行う）。

ここで、図１に示すように、ＥＧＲ弁１４１からシリンダブロック１１のシリンダまで多少の距離があるため、ＥＧＲフィードバック制御が反映された排気がシリンダに流入するまである程度の時間がかかる。例えば図４における時刻ｔ_１にＥＧＲフィードバック制御が反映された排気がシリンダに流入したとすると、図４における時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの期間は、ＥＧＲフィードバック制御が機能しないとみなすことができる。

図４に示すように、比較例に係る排気圧（図４中の実線ｂ参照）は、過給圧（図４中の破線参照）に比べて急激に低下している。このため、ＥＧＲ通路１４の排気通路１３側の圧力と吸気通路１２側の圧力との圧力差が比較的小さくなり、ＥＧＲ弁１４１の開度を増加しても、図５において実線ｂで示すように、ＥＧＲ率が著しく低下してしまう。この結果、図５において破線ｄで示すように、ＮＯｘ濃度が著しく増加することとなる（即ち、エミッションが悪化することとなる）。

他方、本実施形態に係るＥＣＵ３１は、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際に、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替えるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを夫々制御しつつ、図６において実線ａで示すように、燃料の供給時期が遅角側に変化するように複数の燃料噴射弁１７を夫々制御する。

ここで、図１に示すように、燃料噴射弁１７は、シリンダブロック１１のシリンダに直接燃料を供給可能である。このため、ＥＣＵ３１が、時刻ｔ_０から微少時間経過後に、排気圧及び過給圧各々の変化を検出して、該検出された排気圧及び過給圧に基づいて、燃料の供給時期が遅角側に変化するように複数の燃料噴射弁１７を夫々制御すると、直ちに、燃料制御弁１７の制御が反映されることとなる。

すると、燃料の供給時期が遅角側に変化したことに起因して排気の温度が上昇し、排気圧が上昇する。これにより、図４において実線ａで示すように、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際における排気圧の変化は比較的緩やかになる。このため、ＥＧＲ通路１４の排気通路１３側の圧力と吸気通路１２側の圧力との圧力差の減少を抑制することができる。

この結果、図５において実線ａで示すように、ＥＧＲ率の低下が抑制されることに起因して、ＮＯｘ濃度の増加を抑制することができる（図５の破線ｃ参照）（即ち、エミッションの悪化を抑制することができる）。

尚、図６において実線ａで示した燃料の供給時期は、エンジン１における過給圧の変化に応じて定められている。ＥＣＵ３１は、典型的には、図６において実線ａで示したような燃料の供給時期をマップとして予め格納している。このようなマップは、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えばエンジン１における過給圧及び排気圧各々の変動と、供給時期との関係を求めて、該求められた関係に基づいて構築すればよい。

＜第２実施形態＞
本発明のエンジン制御装置に係る第２実施形態を、図７を参照して説明する。第２実施形態では、二つのターボ過給機が相互に並列に接続されている以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図７を参照して説明する。ここに、図７は、図１と同趣旨の、本実施形態に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。

図７において、第２実施形態に係るエンジン２は、ターボ過給機２４及び２５を備えて構成されている。ターボ過給機２４は、吸気通路１２に配置されたコンプレッサ２４ｃ、及び排気通路１３に配置されたタービン２４ｔを有している。同様に、タービン過給機２５は、吸気通路１２に配置されたコンプレッサ２５ｃ、及び排気通路１３に配置されたタービン２５ｔを有している。

ＥＣＵ３１は、低〜中負荷領域（図２中の一点鎖線の左側の領域）では、ターボ過給機２４のみにより過給が行われるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを夫々制御し（即ち、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを閉じる）、高負荷領域（図２中の一点鎖線の右側の領域）では、ターボ過給機２４及び２５により過給が行われるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを夫々制御する（即ち、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを開ける）。

即ち、第２実施形態では、第１実施形態とは逆に、低〜中負荷領域がシングルターボモード領域となり、高負荷領域がツインターボモード領域となる。また、上述の如く、第２実施形態では、第１実施形態とは逆に、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが閉じている場合、ターボ過給機２４のみにより過給が行われ、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが開いている場合、ターボ過給機２４及び２５により過給が行われる。以降、適宜、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが閉じている場合を、「シングルターボモード」、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが開いている場合を、「ツインターボモード」と称する。

第２実施形態に係るエンジン制御装置１００は、ＥＧＲ通路１４を介して排気通路１３から吸気通路１２に、排気が部分的に再循環されている場合であって、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える際に、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替えるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを制御しつつ、燃料の供給時期が遅角側に変化するように複数の燃料噴射弁１７を夫々制御するＥＣＵ３１を備えて構成されている。

尚、本実施形態に係る「シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える際」は、本発明に係る「エンジンにおける排気圧が減少する側にシングルターボモードとツインターボモードとを相互に切り替えるモード切替の際」の他の例である。

より具体的には例えば、取得されたエンジン回転数及び求められたエンジン負荷が、図２に示すマップのＥＧＲ領域且つシングルターボモード領域にある場合、ＥＣＵ３１は、排気を部分的に再循環させるようにＥＧＲ弁１４１を制御しつつ、吸気がコンプレッサ２４ｃを介し、コンプレッサ２５ｃを介しないように吸気切替弁２３ａを制御すると共に、排気がタービン２４ｔを介し、タービン２５ｔを介しないように排気切替弁２３ｂを制御する。

他方、取得されたエンジン回転数及び求められたエンジン負荷が、図２に示すマップのＥＧＲ領域且つツインターボモード領域にある場合、ＥＣＵ３１は、排気を部分的に再循環させるようにＥＧＲ弁１４１を制御しつつ、吸気がターボ過給機２４のコンプレッサ２４ｃ及びターボ過給機２５のコンプレッサ２５ｃを介すると共に、排気がターボ過給機２４のタービン２４ｔ及びターボ過給機２５のタービン２５ｔを介するように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを夫々制御する。

次に、ＥＣＵ３１により、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替えるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂが夫々制御された際における、エンジン１の排気圧、過給圧、ＥＧＲ率及びＮＯｘ濃度の各々の変化について説明する。

エンジン制御装置１００が搭載される車両の走行中に、図３における時刻ｔ_０に、エンジン負荷及びエンジン回転数が、図２におけるＥＧＲ領域において一点鎖線を左側から右側に（即ち、シングルターボモード領域からツインターボモード領域に）跨いだとする。すると、ＥＣＵ３１は、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替えるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを夫々制御する（即ち、吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂ各々を開ける）。

尚、第２実施形態では、図３を「シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える際における排気圧及び過給圧各々の時間変動の概念を示す概念図」とみなして説明する。

ここで、図７に示すように、ＥＧＲ弁１４１からシリンダブロック１１のシリンダまで多少の距離があるため、ＥＧＲフィードバック制御が反映された排気がシリンダに流入するまである程度の時間がかかる。例えば図４における時刻ｔ_１にＥＧＲフィードバック制御が反映された排気がシリンダに流入したとすると、図４における時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの期間は、ＥＧＲフィードバック制御が機能しないとみなすことができる。

尚、第２実施形態では、図５を「シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える際におけるＥＧＲ率及びＮＯｘ濃度各々の時間変動の概念を示す概念図」とみなして説明する。

他方、本実施形態に係るＥＣＵ３１は、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える際に、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替えるように吸気切替弁２３ａ及び排気切替弁２３ｂを夫々制御しつつ、図６において実線ａで示すように、燃料の供給時期が遅角側に変化するように複数の燃料噴射弁１７を夫々制御する。

尚、第２実施形態では、図６を「シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える際における燃料噴射タイミングの時間変動の概念を示す概念図」とみなして説明する。

ここで、図７に示すように、燃料噴射弁１７は、シリンダブロック１１のシリンダに直接燃料を供給可能である。このため、ＥＣＵ３１が、時刻ｔ_０から微少時間経過後に、排気圧及び過給圧各々の変化を検出して、該検出された排気圧及び過給圧に基づいて、燃料の供給時期が遅角側に変化するように複数の燃料噴射弁１７を夫々制御すると、直ちに、燃料制御弁１７の制御が反映されることとなる。

すると、燃料の供給時期が遅角側に変化したことに起因して排気の温度が上昇し、排気圧が上昇する。これにより、図４において実線ａで示すように、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える際における排気圧の変化は比較的緩やかになる。このため、ＥＧＲ通路１４の排気通路１３側の圧力と吸気通路１２側の圧力との圧力差の減少を抑制することができる。

尚、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エンジン制御装置及び方法もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。第１実施形態に係るＥＧＲ領域を定めるマップの一例である。ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際における排気圧及び過給圧各々の時間変動の概念を示す概念図である。図３の一部を拡大して示す概念図である。ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際におけるＥＧＲ率及びＮＯｘ濃度各々の時間変動の概念を示す概念図である。ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際における燃料噴射タイミングの時間変動の概念を示す概念図である。第２実施形態に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、２…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…吸気通路、１３…排気通路、１４…ＥＧＲ通路、１５…インタークーラ、１６…電子制御スロットル、１７…燃料噴射弁、２１、２２、２４、２５…ターボ過給機、２３ａ…吸気切替弁、２３ｂ…排気切替弁、３１…ＥＣＵ、３２…圧力センサ

Claims

二つの過給機及びＥＧＲ装置を有するエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
前記エンジンに燃料を供給可能な燃料供給手段と、
前記二つの過給機のうち一方の過給機により過給を行うシングルターボモードと、前記二つの過給機により過給を行うツインターボモードとを相互に切替可能なモード切替手段と、
前記ＥＧＲ装置が作動している場合であって、前記エンジンにおける排気圧が減少する側に前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるモード切替の際に、前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるように前記モード切替手段を制御しつつ、前記燃料の供給時期が遅角側に変化するように前記燃料供給手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置が作動している場合であって、前記モード切替の際に、前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるように前記モード切替手段を制御しつつ、前記供給時期が前記エンジンにおける過給圧に応じて遅角側に変化するように前記燃料供給手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置が作動している場合であって、前記モード切替の際に、前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるように前記モード切替手段を制御しつつ、前記モード切替の開始時点から所定期間だけ、前記供給時期が遅角側に変化するように前記燃料供給手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
前記所定期間は、前記ＥＧＲ装置の応答に応じて定められていることを特徴とする請求項３に記載のエンジン制御装置。
前記二つの過給機は、相互に直列に接続されており、
前記モード切替の際とは、前記ツインターボモードから前記シングルターボモードへ切り替える際である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
前記二つの過給機は、相互に並列に接続されており、
前記モード切替の際とは、前記シングルターボモードから前記ツインターボモードへ切り替える際である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
二つの過給機及びＥＧＲ装置を有するエンジンを制御し、前記エンジンに燃料を供給可能な燃料供給手段と、前記二つの過給機のうち一方の過給機により過給を行うシングルターボモードと、前記二つの過給機により過給を行うツインターボモードとを相互に切替可能なモード切替手段とを備えるエンジン制御装置におけるエンジン制御方法であって、
前記ＥＧＲ装置が作動している場合であって、前記エンジンにおける排気圧が減少する側に前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるモード切替の際に、前記シングルターボモードと前記ツインターボモードとを相互に切り替えるように前記モード切替手段を制御しつつ、前記燃料の供給時期が遅角側に変化するように前記燃料供給手段を制御する制御工程を備えることを特徴とするエンジン制御方法。