JP2013072300A - 内燃機関の大気圧推定制御装置および大気圧推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の大気圧計測用センサを不要とし、運転者に違和感を与えることなく、スロットルバルブ上流圧センサを用いて大気圧を推定する。
【解決手段】要求トルクを算出する要求トルク算出部２７と、要求トルクが所定値以下の場合にエアバイパスバルブ１１を全開にするエアバイパスバルブ動作設定部２８と、エアバイパスバルブ１１が全開したときに、ウェイストゲートバルブ１９を全開にするウェイストバルブ動作設定部２９と、それらのバルブが全開になった後で、かつ、スロットルバルブ上流圧センサ１２によって検出されるスロットルバルブ上流側の圧力の変化量が少なくなって大気圧推定可能範囲内に入ったと判定された場合に、スロットルバルブ上流圧センサ１２によるスロットルバルブ上流側の圧力の値を大気圧推定値として、内燃機関の大気側の圧力を推定する大気圧推定手段とを備えている。
【選択図】図２

Description

この発明は内燃機関の大気圧推定制御装置および大気圧推定方法に関し、特に、例えば過給エンジン車両等に搭載される内燃機関の大気圧推定制御装置および大気圧推定方法に関するものである。

近年、運転者や車両側からの駆動力の要求値として、車両の制御に直接作用する物理量である内燃機関（エンジン）の出力軸トルクを用い、出力軸トルクをエンジン出力目標値として、エンジン制御量である空気量、燃料量及び点火時期を決定することにより良好な走行性能を得る内燃機関制御装置が提案されている。

また、自動車等の車両は、山間部など高地走行の利用も多い。その際、走行高度（標高）による大気圧の変化は内燃機関の吸気管圧力へ影響を与え、パージ制御、燃料制御等に支障を来す。このため、自動車等の車両では、内燃機関の使用環境下の大気圧を測定し、大気圧変化による影響を防止する大気圧補正が行われる。

ここで、エンジン制御量のうち、エンジン出力軸トルクに最も影響の大きい制御量が空気量であることは一般に知られている。特許文献１には、スロットルバルブ上流部とスロットルバルブ下流部の圧力を計測し、それらの圧力比を求め、求めた圧力比と空気量から、スロットルバルブ開度とその有効開口面積を補正する方法が提案されており、高精度に空気量を制御するためにスロットルバルブ前後の圧力を計測する必要があることが記載されている。

スロットルバルブ上流部の圧力は自然吸気エンジンであれば大気圧計測用センサで検出可能であるが、過給エンジンの場合、過給されることにより大気圧とスロットルバルブ上流部の圧力が異なる状態となるため、大気圧計測用センサの他にスロットルバルブ上流部の圧力センサが必要となっている。したがって、過給エンジンに特許文献１を適用した場合、スロットル上流圧センサと大気圧計測用センサの２つが必要となる。

上記のように、車両によっては大気圧計測専用のセンサを用意し、大気圧補正を実施しているものもある。しかし、コスト削減を目的として大気圧計測専用のセンサは用意されていないものも存在する。その場合、スロットルバルブ開度全開時の吸気管圧力計測値をおおよその大気圧として推定する大気圧計測方式が知られている。

また、特許文献２には、過給エンジンにおいて、スロットルバルブ開度が略全開時の吸気管圧力と標準大気圧下での目標吸気圧との圧力比率を求め、求めた圧力比率と標準大気圧との積から大気圧を推定されるものが記載されている。

特許第４２３７２１４号公報 特許第４４０８６６０号公報

前述のとおり特許文献１を過給エンジンに適用した場合、スロットル上流圧センサと大気圧計測用センサの２つが必要となり、コスト高となるという問題点があった。また、引用文献１において、大気圧情報は推測でも良いとの記載はあるが、大気圧を推測するための具体的な方法については何ら記載されていない。

大気圧計測用のセンサを削減する場合、自然吸気エンジンであれば一般的に知られているスロットルバルブ開度全開時の吸気管圧力計測値によって大気圧を推定可能である。しかしながら、過給エンジンの場合には、スロットルバルブ全開時の吸気管圧力は過給された状態であり、大気圧とは異なる値となるため、大気圧計測用センサが無ければ、大気圧を推定できないという問題点がある。

また、特許文献２の方法では、過給エンジンでの大気圧推定が可能であるが、スロットルバルブ開度が略全開でなければ算出できないという問題点がある。しかしながら、スロットル開度が略全開となる運転条件は上り坂での運転等に限られている。また、大気圧推定のために運転者の意志と関係なくスロットル開度を略全開とすると、運転者に違和感を与えるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、従来の大気圧計測用センサを不要とすることで製造コストを低減し、かつ、運転者に違和感を与えることなく、スロットルバルブ上流圧センサを用いて大気圧を推定することが可能な、内燃機関の大気圧推定制御装置および大気圧推定方法を得ることを目的とする。

この発明は、車両に設けられた内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの上流側と下流側とを接続するバイパス通路を開閉するエアバイパスバルブを制御するエアバイパスバルブ制御手段と、前記コンプレッサ下流側の前記吸気通路に設けられて前記内燃機関への吸気量を調節するスロットルバルブを制御するスロットルバルブ制御手段と、前記吸気通路に設けられ、前記コンプレッサ下流側かつ前記スロットルバルブ上流側の圧力を検出するスロットルバルブ上流圧検出手段と、前記車両の運転状態が予め設定された所定の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定手段と、前記運転状態判定手段により前記車両の運転状態が前記所定の運転状態であると判定された場合に、前記エアバイパスバルブ制御手段により前記エアバイパスバルブを全開とするエアバイパスバルブ全開手段と、前記エアバイパスバルブ制御手段が前記エアバイパスバルブを全開とした後に、前記スロットルバルブ上流圧検出手段によって検出される前記スロットルバルブ上流側の圧力の変化量が大気圧推定可能範囲内に入ったか否かを判定する大気圧推定可否判定手段と、前記大気圧推定可否判定手段により前記圧力の変化量が前記大気圧推定可能範囲内に入ったと判定された場合に、前記スロットルバルブ上流圧検出手段によって検出される前記スロットルバルブ上流側の圧力の値を大気圧推定値として、前記内燃機関の大気側の圧力を推定する大気圧推定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の大気圧推定制御装置である。

この発明は、車両に設けられた内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの上流側と下流側とを接続するバイパス通路を開閉するエアバイパスバルブを制御するエアバイパスバルブ制御手段と、前記コンプレッサ下流側の前記吸気通路に設けられて前記内燃機関への吸気量を調節するスロットルバルブを制御するスロットルバルブ制御手段と、前記吸気通路に設けられ、前記コンプレッサ下流側かつ前記スロットルバルブ上流側の圧力を検出するスロットルバルブ上流圧検出手段と、前記車両の運転状態が予め設定された所定の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定手段と、前記運転状態判定手段により前記車両の運転状態が前記所定の運転状態であると判定された場合に、前記エアバイパスバルブ制御手段により前記エアバイパスバルブを全開とするエアバイパスバルブ全開手段と、前記エアバイパスバルブ制御手段が前記エアバイパスバルブを全開とした後に、前記スロットルバルブ上流圧検出手段によって検出される前記スロットルバルブ上流側の圧力の変化量が大気圧推定可能範囲内に入ったか否かを判定する大気圧推定可否判定手段と、前記大気圧推定可否判定手段により前記圧力の変化量が前記大気圧推定可能範囲内に入ったと判定された場合に、前記スロットルバルブ上流圧検出手段によって検出される前記スロットルバルブ上流側の圧力の値を大気圧推定値として、前記内燃機関の大気側の圧力を推定する大気圧推定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の大気圧推定制御装置であるので、従来の大気圧計測用センサを不要とすることで製造コストを低減し、かつ、運転者に違和感を与えることなく、スロットルバルブ上流圧センサを用いて大気圧を推定することが可能である。

この発明の実施の形態１および２に係る内燃機関の大気圧推定制御装置の制御対象となる内燃機関の構成の一例を示した構成図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の大気圧推定制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の大気圧推定制御装置で用いられる要求トルクのマップの一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る大気圧推定処理の流れを示したフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の大気圧推定制御装置におけるエアバイパスバルブ作動時のスロットルバルブ上流部圧力の挙動をグラフで示した図である。 この発明の実施の形態２に係る内燃機関の大気圧推定制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る大気圧推定処理の流れを示したフローチャートである。

実施の形態１．
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の大気圧推定制御装置および大気圧推定方法について説明する。本実施の形態に係る内燃機関は、例えば、過給エンジンであり、当該エンジンを備えた車両等に搭載されるものとして説明する。以下の説明においては、排気タービンによる過給エンジンに、この発明の内燃機関の大気圧推定制御装置および大気圧推定方法を適用させた場合を例に挙げて説明する。

図１は、内燃機関１００の構成の一例を表したものであり、本実施の形態に係る内燃機関の大気圧推定制御装置による大気圧推定処理は、例えば、図１に示したような内燃機関（エンジン）で実施される。図１に示すように、内燃機関１００には、外気（大気）がエアクリーナー１を通り導入される。導入された外気はコンプレッサ２が回転することにより過給される。コンプレッサ２はタービン軸３を介して排気タービン４に接続されている。排気タービン４は排気ガスの排気エネルギーによって回転し、それに伴い、コンプレッサ２が回転する。コンプレッサ２により過給された外気は、インタークーラー５を通り、内燃機関への吸気量を調節するスロットルバルブ６およびサージタンク７を経て、インジェクタ８からの燃料噴射により混合気となり、吸気バルブ９を通って燃焼室１０に吸気される。なお、エアクリーナー１から吸気バルブ９までが設けられている、この外気が吸入される通路全体を、吸気通路と呼ぶこととする。

また、この吸気通路上には、コンプレッサ２の上流と下流とを接続しているバイパス通路を開閉させてバイパス通路の流量を制御するエアバイパスバルブ１１、スロットルバルブ６の上流側で、かつ、コンプレッサ２の下流側の圧力を測定するスロットルバルブ上流圧センサ１２、および、サージタンク７内の圧力を計測する吸気管内圧センサ１３が配設されている。ここで、本実施の形態に係る内燃機関１００は、スロットルバルブ上流圧センサ１２により検出された圧力と吸気管内圧センサ１３により検出された圧力との圧力比、および、スロットルバルブ６の開度から求める有効開口面積から、吸気量を推定するものである。本実施の形態においては、スロットルバルブ上流圧センサ１２を設けたことで、吸気量を推定する精度が高まる。

また、エアバイパスバルブ１１はバタフライ式でもソレノイドバルブ式でも流量が調整可能であればどの方式でもかまわない。

燃焼室１０に吸気された混合気は点火プラグ１４より点火され燃焼ガスとなる。燃焼室１０にはピストン１５があり、ピストン１５にはクランク軸１６が接続されている。燃焼ガスによってピストン１５が上下することによりクランク軸１６は回転させられる。クランク軸１６には図示しないクランクプレートが取り付けられている。クランクプレートには突起があり、クランク角検出センサ１７はこの突起を検出することによりクランク軸１６の回転数やクランク角度位置を検出する。

燃焼室１０の燃焼ガスは排気バルブ１８を通って排気される。排気ガスは排出する際、排気タービン４を回転させる。また、排気タービン４の上流と下流とを接続した排気側バイパス通路があり、排気タービン４へ導入される排気ガスの量は当該排気側バイパス通路に配設されたウェイストゲートバルブ１９で調整される。

ウェイストゲートバルブ１９はバタフライ式でもソレノイドバルブ式でも流量が調整可能であればどの方式でもかまわない。

ここで、ＥＣＵ２００には、前記スロットルバルブ上流圧センサ１２、吸気管内圧センサ１３、クランク角センサ１７、吸気温を検出する吸気温センサ２０、スロットルバルブ６の開度を検出するスロットルポジションセンサ２１、内燃機関１００の冷却水温を検出する水温センサ２２、運転者のアクセル踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２３、車速を検出する車速センサ２４等からの信号が入力され、内燃機関１００の回転速度や点火時期、インジェクタ８による燃料噴射量、エアバイパスバルブ１１の開閉動作、ウェイストゲートバルブ１９の開閉動作、スロットルバルブ６の開閉動作等の計算が行なわれ、それらの制御が行われている。

次に、図２を参照して、ＥＣＵ２００内で行われる大気圧推定の処理の概要について述べる。図２は、本実施の形態に係る大気圧推定処理を行うための全体の構成を示したブロック図である。図２において、１２は図１に示したスロットルバルブ上流圧センサ１２、２３は図１に示したアクセルポジションセンサ２３、１７は図１に示したクランク角センサ１７、２００は図１に示したＥＣＵ２００である。ＥＣＵ２００内の大気圧推定処理を行う構成について説明する。ＥＣＵ２００は、図示しない各種インターフェース回路とマイクロコンピュータ（計算機）とからなり、マイクロコンピュータは、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、制御プログラムや制御定数を記憶しておくＲＯＭ領域、プログラムを実行した際の変数を記憶しておくＲＡＭ領域、各種プログラムを実行するＣＰＵ等から構成されている。２５は大気圧推定部であり、スロットルバルブ上流圧センサ１２からの情報を用いて大気圧を推定する。２６は回転数演算部、２７は要求トルク算出部、２８はエアバイパスバルブ動作設定部、２９はウェイストゲートバルブ動作設定部である。

ＥＣＵ２００では、当該構成において、まず、回転数演算部２６で、クランク角検出センサ１７からの信号に基づいて内燃機関１００の回転数（エンジン回転数）を演算し、当該回転数を要求トルク算出部２７に入力する。要求トルク算出部２７には、当該回転数とともに、アクセルポジションセンサ２３からの信号（すなわち、運転者のアクセル踏み込み量を示すアクセル開度）も入力される。要求トルク算出部２７では、入力された回転数とアクセル開度とに基づいて、予め用意され記憶されているマップを用いて、要求トルクを算出する。図３は、当該マップの一例を示した図であり、要求トルクは、図３に示すとおり、回転数とアクセル開度とのマップになっており、当該マップを用いれば回転数とアクセル開度から要求トルクが一意に求められる。例えば、回転数が１０００［ｒ／ｍｉｎ］より大きく２０００［ｒ／ｍｉｎ］以下で、アクセル開度が１０パーセントより大きく２０％以下の場合は、要求トルクは１０［Ｎ・ｍ］となる。なお、図３におけるマップ内のデータの単位は例えば［Ｎ・ｍ］である。求められた要求トルクは、エアバイパスバルブ動作設定部２８に入力されるとともに、大気圧推定部１５以外のエンジン制御にも用いられる。

エアバイパスバルブ動作設定部２８は、入力された要求トルクに基づいて、エアバイパスバルブ１１の動作を設定する。具体的には、要求トルクが、予め設定された所定値以下か否かを判定し、所定値以下の場合に、エアバイパスバルブ１１を全開にする。従って、エアバイパスバルブ動作設定部２８は、車両の運転状態が所定の状態であったときに（すなわち、要求トルクが所定値以下の場合に）、エアバイパスバルブ１１を全開にするエアバイパスバルブ全開手段を構成している。

また、エアバイパスバルブ１１の動作設定結果は、ウェイストゲートバルブ動作設定部２９にも入力され、それにより、ウェイストゲートバルブ動作設定部２９がウェイストゲートバルブ１９の動作を設定する。具体的には、ウェイストゲートバルブ動作設定部２９がウェイストゲートバルブ１９を全開にする。ウェイストゲートバルブ１９が全開になった場合には、排気タービン４が停止または回転数が低減する。それに伴い、コンプレッサ２も停止または回転数が低減する。従って、ウェイストゲートバルブ動作設定部２９は、エアバイパスバルブ動作設定部２８によるエアバイパスバルブ１１の全開時に、コンプレッサ２を停止またはその回転数を低減させるコンプレッサ回転減速手段を構成している。

また、エアバイパスバルブ動作設定部２８からのエアバイパスバルブ１１の動作設定結果と、ウェイストゲートバルブ動作設定部２９からのウェイストゲートバルブ１９の動作設定結果と、スロットルバルブ上流圧センサ１２により検出されたスロットルバルブ６の上流部の圧力（コンプレッサ２の下流側の圧力）とが、大気圧推定部２５に入力される。大気圧推定部２５は、エアバイパスバルブ１１が全開で、かつ、ウェイストゲートバルブ１９が全開の場合で、かつ、スロットルバルブ上流圧センサ１２の検出値が安定した時点で、スロットルバルブ上流圧センサ１２の検出値を基に大気圧を推定し、推定した大気圧推定値を用いて、自身（大気圧推定部２５）に現在記憶されている大気圧推定値の値を更新する。

大気圧推定処理は例えば始動時を含めて１８０ｄｅｇＣＡ周期で繰り返し実施される。

本実施の形態１の処理を図４のフローチャートに沿って説明する。
図４のフローチャートは、要求トルクを算出し、各アクチュエータを動作させて、大気圧を推定する処理であり、エンジン回転に同期したタイミング（例えば、１８０ｄｅｇＣＡ毎の割り込み処理等、ｄｅｇＣＡはクランク角度の意味）で繰り返し行われる処理である。

まず、ステップＳ１０１で、回転数演算部２６からエンジン回転数が出力され、要求トルク算出部２７に、回転数演算部２６からのエンジン回転数とアクセルポジションセンサ２３からのアクセル開度とが入力される。要求トルク算出部２７は、入力されたエンジン回転数とアクセル開度とに基づいて、要求トルクＴｗを求める。なお、ここで、エンジン回転数は、回転数演算部２６により、クランク角センサ１７の値から求められ、アクセル開度はアクセルポジションセンサ２３で検出した運転者によるアクセル踏み込み量から求められる。また、要求トルクは、上述のように、例えば、図３に示すようなアクセル開度とエンジン回転数とのマップを予め用意しておき、当該マップから求めるようにすればよい。例えば、エンジン回転数が２０００［ｒ／ｍｉｎ］、アクセル開度５０［％］であれば、図３のテーブルから、要求トルクＴｗ＝２５［Ｎ・ｍ］が得られる。要求トルクはもちろん別の方法で求めても良い。

次に、ステップＳ１０２では、車両の運転状態が予め設定された所定の運転状態か否かが判定される。ここでは、要求トルクの値が予め設定された所定値以下の場合を、当該所定の運転状態として設定している。従って、ステップＳ１０２では、エアバイパスバルブ動作設定部２８に要求トルクＴｗの値が入力され、エアバイパスバルブ動作設定部２８により、要求トルクＴｗが所定値以下であるか否かが判定される。要求トルクＴｗが所定値以上であればステップＳ１０９へ進み、所定値以下であればステップＳ１０３へ進む。例えば、要求トルクＴｗ＝２５［Ｎ・ｍ］であり、所定値が３０［Ｎ・ｍ］であればステップＳ１０３へ進む。

このように、本実施の形態では、要求トルクＴｗの値を判定して、エアバイパスバルブ１１の全開可否判定を行っている。要求トルクＴｗで判定することにより、過給が必要な領域かどうか判定が可能である。過給の要否によりスロットルバルブ上流部を大気圧相当の圧力とすることが可能となり、大気圧を推定することが可能となる。

次に、ステップＳ１０３では、エアバイパスバルブ動作設定部２８により、エアバイパスバルブ１１を全開とする。次に、ステップＳ１０４では、エアバイパスバルブ動作設定部２８によるエアバイパスバルブ１１の動作設定結果（すなわち、全開にしたという情報）が、ウェイストゲートバルブ動作設定部２９に入力され、それにより、ウェイストゲートバルブ動作設定部２９が、ウェイストゲートバルブ１９を全開とする。

次に、ステップＳ１０５に進み、エアバイパスバルブ動作設定部２８からのエアバイパスバルブ１１の動作設定結果（全開にしたという情報）と、ウェイストゲートバルブ動作設定部２９からのウェイストゲートバルブ１９の動作設定結果（全開にしたという情報）とが、大気圧推定部２５に入力される。大気圧推定部２５は、エアバイパスバルブ１１が全開で、かつ、ウェイストゲートバルブ１９が全開の場合に、大気圧推定部２５に予め内蔵された大気圧推定タイマー（図示省略）が作動しているかどうかを判定する。大気圧推定タイマーが作動していれば、ステップＳ１０７へ進み、作動していなければステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、大気圧推定部２５により、大気圧推定タイマーを作動させ、ステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０７では、大気圧推定部２５により、大気圧推定タイマーが計測した経過時間が所定時間以上になったかどうかを判定する。所定時間以上であれば、ステップＳ１０８へ進み、所定時間以下であれば、今回の処理は終了となり、大気圧推定は行なわない。大気圧推定タイマーを判定する所定時間は、例えば１［ｓｅｃ］等、ある程度長い時間とし、スロットルバルブ上流圧センサ１２で検出される圧力の値の変化が安定するまでに必要な時間を設定する。なお、この所定時間は、エンジン回転数に応じて適宜変更してもよい。図５に、エアバイパスバルブ１１が動作した際のスロットルバルブ上流圧センサ１２により検出される圧力の挙動を示す。図５に示されるように、エアバイパスバルブ１１の作動後（全開後）、スロットルバルブ上流部圧力が徐々に低下し、大気圧の値付近まで下がった段階で、当該圧力の変化量が少なくなり、ほぼ安定する。エアバイパスバルブ１１の作動後、当該圧力が大気圧付近で安定するまでの時間は、車両によりほぼ一定であるため、本実施の形態では、大気圧推定タイマーにより、エアバイパスバルブ１１が作動した時点からの経過時間を測定し、所定時間経過前の時点では大気圧推定は行なわず、所定時間が経過した後の、スロットルバルブ上流部圧力が安定した時点で、大気圧推定を行うように構成されている。

ステップＳ１０８では、大気圧推定部２５に、スロットルバルブ上流圧センサ１２により検出されたスロットルバルブ６の上流部（かつ、コンプレッサ２の下流側）の圧力の値が入力され、大気圧推定部２５が、当該値を大気圧推定値として更新し記憶する。次に、ステップＳ１０９で、大気圧推定タイマーをリセットし、処理終了となる。

上記の説明においては、スロットルバルブ上流圧センサ１２によって検出されるスロットルバルブ上流側の圧力の変化量が大気圧推定可能範囲内に入ったか否かを判定するための大気圧推定可否判定手段としての大気圧推定部２５が、タイマー（大気圧推定タイマー）を使用した。しかしながら、これに限定されることなく、タイマーのほかに、例えば、大気圧推定部２５が、スロットルバルブ上流圧の変化量を継続してモニタし続け、エアバイパスバルブ１１が全開になった後に、スロットルバルブ上流圧センサ１２の値がほぼ安定したことを判定（すなわち、例えば、圧力の変化量が所定範囲内となった場合に、大気圧推定可能範囲内に入ったと判定）して、判定した時点のスロットルバルブ上流圧の値を大気圧推定値としてもよい。また、スロットルバルブ上流圧センサ１２の値はそのまま大気圧推定値としてもよいし、インタークーラー５等の損失を考慮して補正した値を使用してもよい。

このように、本実施の形態では、過給エンジンで、エアバイパスバルブ１１を全開とすることにより、スロットルバルブ上流部（コンプレッサ下流側）の空気が過給されない状態とする。こうすることでスロットルバルブ上流部の圧力が大気圧と同等となり、スロットルバルブ上流圧センサ１２を使用して大気圧推定（大気圧計測）が可能となる。

加えて、ウェイストゲートバルブ１９を全開とすることで、排気タービン４が停止又は減速となり、接続されているコンプレッサ２が停止又は減速となる。これにより、コンプレッサ２による過給が行われない、又は、過給する力を少ない状態とすることができる。こうすることで、スロットルバルブ上流部圧力がより大気圧相当の圧力となり、大気圧推定精度が向上する。なお、ウェイストゲートバルブ１９は必ずしも、全開としなくてもよいものとする。

本実施の形態では、エアバイパスバルブ１１の全開可否判定を、要求トルクを用いて行うことで、エアバイパス全開時のトルク変化を運転者に気付かせないことができる。したがって、運転者に違和感を与えず、エアバイパスバルブ１１を全開にし、大気圧推定を可能とした。要求トルクにより大気圧推定可否を判定するため、要求トルクが所定以下であれば減速中、加速中、アイドルと運転条件を問わず実施が可能である。本実施の形態では要求トルクの算出をアクセル開度とエンジン回転数から求めたが車速情報等他の情報を用いてもよい。

本実施の形態では、排気タービンによる過給エンジンに適用したが、これに限らず、エンジン動力を用いるスーパーチャージャー型やモータを使用する電動ターボ型の過給エンジンに対しても有効である。

以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の大気圧推定制御装置は、車両に設けられた内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサ２の上流側と下流側とを接続するバイパス通路を開閉するエアバイパスバルブ１１を制御するエアバイパスバルブ制御手段（ＥＣＵ２００）と、コンプレッサ２の下流側の吸気通路に設けられて内燃機関への吸気量を調節するスロットルバルブ６を制御するスロットルバルブ制御手段（ＥＣＵ２００）と、吸気通路に設けられ、コンプレッサ２の下流側かつスロットルバルブ６の上流側の圧力を検出するスロットルバルブ上流圧センサ１２と、車両の運転状態が予め設定された所定の運転状態であるか否かを判定するとともに、車両の運転状態が前記所定の運転状態であると判定された場合に、エアバイパスバルブ１１を全開とするエアバイパスバルブ動作設定部２８と、エアバイパスバルブ１１を全開とした後に、スロットルバルブ上流圧センサ１２によって検出されるスロットルバルブ６の上流側の圧力の変化量が大気圧推定可能範囲内に入ったか否かを判定するとともに、当該圧力の変化量が大気圧推定可能範囲内に入ったと判定された場合に、スロットルバルブ上流圧センサ１２によって検出されるスロットルバルブ６の上流側の圧力の値を大気圧推定値として内燃機関１００の大気側の圧力を推定する大気圧推定部２５とを備えるようにしたので、過給エンジンにおいても、スロットルバルブ上流圧センサ１２を使用して大気圧を推定することが可能となり、大気圧計測用のセンサを設ける必要がなくなったため、その分だけコストの低減が図れ、また、大気圧推定のために運転者の意思と関係なくスロットル開度を変更しないため、運転者に違和感を与えることがないという効果を奏する。

また、本実施の形態では、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいて要求トルクを算出する要求トルク算出部２７をさらに備え、要求トルク算出部２７により算出される要求トルクが予め設定された所定値以下の場合を、エアバイパスバルブ動作設定部２８における上記所定の運転状態として設定するようにした。このように、エアバイパスバルブ１１の全開可否判定を要求トルクを用いて行なうことで、エアバイパス全開時のトルク変化を運転者に気付かせないことができる。従って、運転者に違和感を与えずに、エアバイパスバルブ１１を全開にし、大気圧推定が行なえるという効果を奏する。また、要求トルクにより大気圧推定可否の判定を行うため、要求トルクが所定以下であれば、減速中、加速中、アイドルと運転条件を問わずに、実施が可能であるという効果も得られる。

さらに、本実施の形態では、エアバイパスバルブ全開時に、ウェイストゲートバルブ１９も全開とすることで、排気タービン４が停止又は減速となり、それに伴い、接続されているコンプレッサ２が停止又は減速となる。これにより、コンプレッサ２による過給が行われない、又は、過給する力を少ない状態とすることができる。こうすることで、スロットルバルブ上流部圧力がより大気圧相当の圧力となり、大気圧推定精度が向上するという効果を奏する。

実施の形態２．
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の大気圧推定制御装置について説明する。本実施の形態に係る大気圧推定制御装置は、実施の形態１と同様に、図１に示される内燃機関１００で実施される。図１の説明は、上述の実施の形態１の説明を参照することとし、ここでは省略する。

次に、図６を参照してＥＣＵ２００内で行われる大気圧推定の処理の概要について述べる。図６は、本実施の形態に係る大気圧推定処理を行うための全体の構成を示したブロック図である。図６に示すように、本実施の形態に係るＥＣＵ２００の構成は、上記の実施の形態１で説明した図２の構成に対して、その要求トルク算出部２７の代わりに、燃料カット判定部３０を設けた点が異なる。従って、本実施の形態では、アクセルポジションセンサ２３からの出力と回転数演算部２６からの出力とが、燃料カット判定部３０に入力され、燃料カット判定部３０が、それらに基づいて「燃料カットを実施すべき」か否かを判定し、「燃料カットを実施すべき」と判定した場合には、インジェクタ８へ燃料カットの指示を出力する。これにより、インジェクタ８は、燃料噴射を停止させ、「燃料カット」を実施する。また、それと同時に、「燃料カット実施中」の情報が、エアバイパスバルブ動作設定部２８に入力され、エアバイパスバルブ動作設定部２８が、それに基づき、エアバイパスバルブ１１の動作を設定する。具体的には、エアバイパスバルブ１１を全開にする。その後の動作は実施の形態１と同様であるため、実施の形態１の説明を参照することとし、ここでは説明を省略する。

本実施の形態２に係る大気圧推定処理を図７のフローチャートに沿って説明する。
図７のフローチャートは、燃料カットを判定し大気圧を推定する処理であり、エンジン回転に同期したタイミング（例えば、１８０ｄｅｇＣＡ毎の割り込み処理等、ｄｅｇＣＡはクランク角度の意味）で繰り返し行われる処理である。

まず、ステップＳ２０１で、回転数演算部２６からのエンジン回転数とアクセルポジションセンサ２３からのアクセル開度とが、燃料カット判定部３０に入力され、燃料カット判定部３０により、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいて、燃料カットを実施するかどうかの判定が行なわれ、「実施すべき」と判定した場合は燃料カットを実施し（具体的には、インジェクタ８を制御して、燃料噴射を停止させる）、一方、「実施しない」と判定した場合は燃料カットを実施しない。判定基準としては、例えば、エンジン回転数が３０００［ｒ／ｍｉｎ］以上で、かつ、アクセル開度が全閉時に、「燃料カットを実施すべき」と判定し、それ以外の場合は、「燃料カットを実施しない」と判定する。なお、当該判定基準はこれに限定されるものではなく、適宜決定してよい。このように、本実施の形態では、燃料カット判定部３０が、エンジン回転数とアクセル開度とが、それぞれに対して予め設定された所定の条件を満たしたときに、燃料カットを実施すべきと判定し、インジェクタ８を制御して燃料噴射を停止させる。

次に、ステップＳ２０２では、車両の運転状態が予め設定された所定の運転状態か否かが判定される。ここでは燃料カット判定部３０により、燃料カットを実施した場合（すなわち、インジェクタ８を制御して、燃料噴射を停止させた場合）を、当該所定の運転状態として設定している。従って、ステップＳ２０２では、エアバイパスバルブ操作設定部２８により、現在、燃料カット実施中であるか否かを判定する。燃料カットを実施していなければ（すなわち、ステップＳ２０１で燃料カットすべきと判定していない場合）、ステップＳ２０９へ進み、一方、燃料カット実施中（すなわち、ステップＳ２０１で燃料カットすべきと判定し、インジェクタによる燃料噴射を停止した場合）であれば、ステップＳ２０３へ進む。

ステップＳ２０３からステップＳ２０９までの動作は実施の形態１のステップＳ１０３からステップＳ１０９までの動作と同様であるため、ここではそれらの説明は省略する。

上記の実施の形態１では、エアバイパスバルブ１１の全開可否判定を要求トルクに基づいて行なっていたが、本実施の形態では、燃料カット判定を用いて行うことで、実施の形態１と同様に、エアバイパスバルブ全開によるトルク変化を運転者に気付かせないことができる。したがって、運転者に違和感を与えずにエアバイパスバルブ１１を全開にし、大気圧推定を行うことを可能とした。また、本実施の形態では、燃料カットの判定をアクセル開度とエンジン回転数で行ったが、車速情報等他の情報を使用しても良い。

本実施の形態では排気タービンによる過給エンジンに適用したが、エンジン動力を用いるスーパーチャージャー型やモータを使用する電動ターボ型の過給エンジンに対しても有効である。

本実施の形態においては、上記の実施の形態１と同様の効果が得られる。また、本実施の形態においては、エアバイパスバルブ１１の全開可否判定を、燃料カット判定を用いて行なうようにしたので、要求トルクで判定する実施の形態１と同様に、エアバイパスバルブ全開によるトルク変化を運転者に気付かせないことができため、運転者に違和感を与えずに、エアバイパスバルブ１１を全開にし、大気圧推定を行うことを可能である。

１ エアクリーナー、２ コンプレッサ、３ タービン軸、４ 排気タービン、５ インタークーラー、６ スロットルバルブ、７ サージタンク、８ インジェクタ、９ 吸気バルブ、１０ 燃焼室、１１ エアバイパスバルブ、１２ スロットルバルブ上流圧センサ、１３ 吸気管圧力センサ、１４ 点火プラグ、１５ ピストン、１６ クランク軸、１７ クランク角検出センサ、１８ 排気バルブ、１９ ウェイストゲートバルブ、２０ 吸気温センサ、２１ スロットルポジションセンサ、２２ 水温センサ、２３ アクセルポジションセンサ、２４ 車速センサ、２５ 大気圧推定部、２６ 回転数演算部、２７ 要求トルク算出部、２８ エアバイパスバルブ動作設定部、２９ ウェイストゲートバルブ動作設定部、３０ 燃料カット判定部、１００ 内燃機関、２００ ＥＣＵ。

Claims (7)

1. 車両に設けられた内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの上流側と下流側とを接続するバイパス通路を開閉するエアバイパスバルブを制御するエアバイパスバルブ制御手段と、
   前記コンプレッサ下流側の前記吸気通路に設けられて前記内燃機関への吸気量を調節するスロットルバルブを制御するスロットルバルブ制御手段と、
   前記吸気通路に設けられ、前記コンプレッサ下流側かつ前記スロットルバルブ上流側の圧力を検出するスロットルバルブ上流圧検出手段と、
   前記車両の運転状態が予め設定された所定の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定手段と、
   前記運転状態判定手段により前記車両の運転状態が前記所定の運転状態であると判定された場合に、前記エアバイパスバルブ制御手段により前記エアバイパスバルブを全開とするエアバイパスバルブ全開手段と、
   前記エアバイパスバルブ制御手段が前記エアバイパスバルブを全開とした後に、前記スロットルバルブ上流圧検出手段によって検出される前記スロットルバルブ上流側の圧力の変化量が大気圧推定可能範囲内に入ったか否かを判定する大気圧推定可否判定手段と、
   前記大気圧推定可否判定手段により前記圧力の変化量が前記大気圧推定可能範囲内に入ったと判定された場合に、前記スロットルバルブ上流圧検出手段によって検出される前記スロットルバルブ上流側の圧力の値を大気圧推定値として、前記内燃機関の大気側の圧力を推定する大気圧推定手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の大気圧推定制御装置。
2. エンジン回転数とアクセル開度とに基づいて要求トルクを算出する要求トルク算出手段をさらに備え、
   前記要求トルク算出手段により算出される前記要求トルクが予め設定された所定値以下の場合を、前記運転状態判定手段における前記所定の運転状態として設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の大気圧推定制御装置。
3. エンジン回転数とアクセル開度とが所定の条件を満たしたときに燃料カットを実施すべきと判定し、インジェクタを制御して燃料噴射を停止させる、燃料カット判定手段をさらに備え、
   前記燃料カット判定手段により前記インジェクタの燃料噴射を停止させた場合を、前記運転状態判定手段における前記所定の運転状態として設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の大気圧推定制御装置。
4. 前記大気圧推定可否判定手段は、前記エアバイパスバルブ制御手段が前記エアバイパスバルブを全開とした後の経過時間を測定するタイマーを有し、前記タイマーにより所定時間が経過したときに、前記スロットルバルブ上流圧検出手段によって検出される前記スロットルバルブ上流側の圧力の変化量が大気圧推定可能範囲内に入ったと判定する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内燃機関の大気圧推定制御装置。
5. 前記大気圧推定可否判定手段は、前記エアバイパスバルブ制御手段が前記エアバイパスバルブを全開とした後に、前記スロットルバルブ上流圧検出手段によって検出される前記スロットルバルブ上流側の圧力の変化量をモニタし、当該変化量が所定範囲内になったときに、前記スロットルバルブ上流圧検出手段によって検出される前記スロットルバルブ上流側の圧力の変化量が大気圧推定可能範囲内に入ったと判定する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内燃機関の大気圧推定制御装置。
6. 前記エアバイパスバルブ全開手段による前記エアバイパスバルブ全開時に、前記コンプレッサを停止させる又は前記コンプレッサの回転数を低減させるコンプレッサ回転減速手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の内燃機関の大気圧推定制御装置。
7. 車両の運転状態が予め設定された所定の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定ステップと、
   前記運転状態判定ステップにより前記車両の運転状態が前記所定の運転状態であると判定された場合に、前記車両の内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの上流側と下流側とを接続するバイパス通路を開閉するエアバイパスバルブを全開とするエアバイパスバルブ全開ステップと、
   前記エアバイパスバルブ全開ステップにより前記エアバイパスバルブを全開とした後に、前記吸気通路に設けられて前記内燃機関への吸気量を調節するスロットルバルブの上流側の圧力の検出値の変化量が大気圧推定可能範囲内に入ったか否かを判定する大気圧推定可否判定ステップと、
   前記大気圧推定可否判定ステップにより前記圧力の検出値の変化量が前記大気圧推定可能範囲内に入ったと判定された場合に、前記スロットルバルブの上流側の圧力の検出値を、大気圧推定値として、前記内燃機関の大気側の圧力を推定する大気圧推定ステップと
   を備えたことを特徴とする内燃機関の大気圧推定方法。

Images