JP2016153628A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気によって駆動される過給機を備える内燃機関において、脈動の影響による体積効率の低下を抑えることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置１００は、内燃機関１０の運転状態が、吸気弁の開弁期間内に吸気圧力の脈動の極小点が存在することを条件とする特定運転状態にある場合、排気によって駆動される過給機２２よりも下流に配置されて排気以外の動力によって駆動される第２過給機２４を作動させるとともに、第２過給機２４を迂回するバイパス通路１４ｂに設けられたバイパス弁２６を開く。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、脈動による吸気圧力の極小点と吸気弁の開弁期間とが重なりうる内燃機関の制御装置に関する。

ターボ過給機は、排気によって駆動されて吸気に対する仕事をする。ターボ過給機に与えられる排気のエネルギは、内燃機関のサイクルにしたがって周期的に変化し、各気筒の排気行程が到来するごとに極大となる。このため、ターボ過給機の吸気に対する仕事率も周期的に変化し、圧力の周期的な変化、すなわち、脈動を吸気に生じさせる。吸気の脈動は、気筒に入る空気の体積効率に影響する。

気筒の体積効率は、吸気弁が開弁しているときの吸気圧力が低いほど低くなる。このため、吸気弁の開弁期間内に吸気圧力の脈動の極小点が存在する場合、脈動がない場合に比較して体積効率は低下する。体積効率に対する脈動の負の影響を抑えるためには、脈動そのものを抑制することが望ましい。吸気通路に発生する脈動を抑制する方法としては、例えば、下記の特許文献１に開示されているように、気筒ごとに設けられた独立吸気通路に容積が可変な可変容積部を取り付け、内燃機関の負荷と回転速度とに基づいて可変容積部の容積を変更することが知られている。

特開２００５−３４４６４２号公報 特開２０１３−０５７２８９号公報 特開２００８−２８０９２３号公報

しかし、特許文献１に開示された技術は、気筒ごとに可変容積部を設けるためのスペースを必要とし、内燃機関のレイアウトに対して制約を与えることになる。吸気通路の有効容積を大きく設計することにより吸気体積を拡大し、それにより脈動を減衰させる方法も考えられるが、吸気体積の拡大はレスポンスの低下を招く。また、吸気通路の長さを機械的に伸長することによって脈動を減衰させる方法も考えられるが、吸気通路の長さの変更は容易ではない。

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、排気によって駆動される過給機を備える内燃機関において、この過給機が発生させる吸気圧力の脈動の影響による体積効率の低下を抑えることが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。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、排気によって駆動される第１過給機と、吸気通路の第１過給機よりも下流に配置されて排気以外の動力によって駆動される第２過給機と、第２過給機を迂回するバイパス通路と、バイパス通路を開閉するバイパス弁と、を備える内燃機関に適用される制御装置である。第２過給機は、電動機によって駆動される電動過給機であることが好ましい。本制御装置は、内燃機関の運転状態が、吸気弁の開弁期間内に吸気圧力の脈動の極小点が存在することを条件とする特定運転状態にあるか否か判定する判定手段を備える。また、本制御装置は、判定手段の判定結果に基づいて第２過給機及びバイパス弁を操作する操作手段を備える。操作手段は、判定手段により内燃機関の運転状態が特定運転状態であると判定された場合、第２過給機を作動させるとともに、バイパス弁を開くように構成される。

以上のように構成される本制御装置によれば、吸気弁の開弁期間内に吸気圧力の脈動の極小点が存在する状況においては、第２過給機を作動させるとともにバイパス弁が開かれるので、第２過給機が配置される吸気通路とバイパス通路の両方を吸気が通るようになる。これにより、吸気が実質的に流れる総流路長が伸長し、吸気体積が擬似的に拡大することになる。この擬似的な吸気体積の拡大によって第１過給機が発生させる吸気圧力の脈動の減衰が促進され、脈動の影響による体積効率の低下が抑えられる。

特定運転状態において第２過給機を作動させる場合の回転速度は、第２過給機によって第１過給機による過給をアシストする場合の回転速度よりも低い回転速度に設定されることが好ましい。上記の効果は第２過給機を吸気が通ることで得られるものであるので、特定運転状態における第２過給機の回転速度は低くてよく、回転速度を抑えることでエネルギの消費を抑えることができる。

本制御装置は、複数ある気筒のうちの一部の気筒を休止させる気筒休止機構を備える内燃機関に適用することができる。吸気の脈動は排気によって駆動される第１過給機によって作られ、第１過給機に排気が流れている期間において吸気圧力は上昇し、第１過給機に排気が流れていない期間に吸気圧力は低下する。気筒休止機構により一部の気筒が休止しているときは、休止気筒からは排気が出ないため、１サイクルにおける吸気圧力の脈動の極大点の数は休止気筒の数の分だけ少なくなる。このため、脈動の極大点と極大点との間の吸気圧力が低下している期間が長くなり、吸気弁の開弁期間に吸気圧力が低下している期間が重なりやすくなる。特に、４気筒内燃機関において２気筒を休止させる場合、１つの稼動気筒の排気行程は他の稼動気筒の吸気行程には重ならないため、必ず吸気弁の開弁期間内に吸気圧力の脈動の極小点が存在するようになる。よって、気筒休止機構によって一部の気筒が休止させられていることをもって、特定運転状態にあることの条件、つまり、吸気圧力の脈動の極小点が吸気弁の開弁期間内に存在することが成立していると判断してもよい。

また、吸気弁の開弁期間に対する脈動の位相は内燃機関の回転速度によって変化する。回転速度域によっては、吸気圧力の脈動の極小点が吸気弁の開弁期間内に存在することもありうる。よって、内燃機関が所定の回転速度域で回転していることをもって、特定運転状態にあることの条件、つまり、吸気圧力の脈動の極小点が吸気弁の開弁期間内に存在することが成立していると判断してもよい。

ところで、体積効率に与える脈動の影響は、内燃機関の負荷が高くなるにつれて相対的に低下していく。よって、第２過給機を作動させるとともにバイパス弁を開く操作は、吸気圧力の脈動の極小点が吸気弁の開弁期間内に存在し、かつ、内燃機関の負荷が所定値よりも小さい場合に行うようにしてもよい。つまり、内燃機関の負荷が所定値よりも小さいことを、内燃機関の運転状態が特定運転状態であることの第２の条件として判定を行ってもよい。内燃機関の負荷が所定値以上の場合は、バイパス弁を閉じて負荷に応じた回転速度で第２過給機を作動させ、第１過給機による過給をアシストすることが好ましい。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、第１過給機が発生させる吸気圧力の脈動の極小点が吸気弁の開弁期間内に存在する運転状態では、第２過給機を作動させるとともにバイパス弁が開かれるので、第２過給機が配置される吸気通路とバイパス通路の両方を吸気が通るようになる。これにより、擬似的に吸気体積が拡大することになって第１過給機が発生させる吸気圧力の脈動の減衰が促進され、脈動の影響による体積効率の低下が抑えられる。

実施の形態のシステムの構成を示す図である。 気筒休止時の各気筒の行程を示す表である。 吸気脈動に対する吸気体積の影響を示す図である。 吸気体積と体積効率比との関係を示す図である。 電動過給機の停止時の吸気の流れを示す図である。 アシスト運転時の吸気の流れを示す図である。 脈動抑制運転時の吸気の流れを示す図である。 実施の形態の制御フローを示すフローチャートである。 実施の形態の制御フローによるシステムの動作を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．システムの構成
図１は、本発明の実施の形態のシステムの構成を示す図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、ディーゼルエンジンであり、車両に搭載され、その動力装置とされている。また、内燃機関１０は、エンジン本体１２に４つの気筒を備える直列４気筒エンジンである。エンジン本体１２が有する４つの気筒のうちの一部の気筒（例えば、第２気筒と第３気筒）には、気筒の稼動を休止させる気筒休止機構６０が設けられている。気筒休止は、吸気弁と排気弁ともに全閉にして燃料噴射弁による燃料噴射を停止することによって実現される。

内燃機関１０のエンジン本体１２には、吸気通路１４および排気通路１６が接続されている。吸気通路１４の主吸気通路１４ａの入口には、エアクリーナ１８が設けられている。エアクリーナ１８よりも下流側の主吸気通路１４ａには、吸気を過給するために、第１過給機としてのターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａ（以下、ターボコンプレッサ２２ａと称する）が配置されている。ターボ過給機２２は、タービン２２ｂを排気通路１６に備えている。ターボコンプレッサ２２ａは、連結軸を介してタービン２２ｂと一体的に連結され、タービン２２ｂへ流れる排気によって駆動される。

ターボコンプレッサ２２ａよりも下流側の主吸気通路１４ａには、ターボコンプレッサ２２ａによって圧縮された吸気を冷却するためのインタークーラ２８が配置されている。さらにインタークーラ２８よりも下流側の主吸気通路１４ａには、第２過給機としての電動過給機２４のコンプレッサ２４ａ（以下、電動コンプレッサ２４ａと称する）が配置されている。電動コンプレッサ２４ａは、電動機２４ｂによって駆動される。電動機２４ｂには、バッテリ（図示省略）から電力が供給される。

吸気通路１４は、電動コンプレッサ２４ａをバイパスするバイパス通路１４ｂを備えている。バイパス通路１４ｂには、バイパス通路１４ｂを開閉するバイパス弁２６が配置されている。図１ではバイパス弁２６はバイパス通路１４ｂの中央に設けられているが、バイパス通路１４ｂを開閉できる構造になっていれば、バイパス通路１４ｂの分岐点や合流点に設けられていてもよい。主吸気通路１４ａは、バイパス通路１４ｂが主吸気通路１４ａに合流する位置の下流側において、吸気マニホールド１４ｃに接続されている。吸気マニホールド１４ｃは、各気筒に吸気を分配する。

各気筒からの排気は、排気通路１６の排気マニホールド１６ａによって集められてタービン２２ｂへ送られる。排気マニホールド１６ａはＥＧＲ通路５０によってインタークーラ２８と電動コンプレッサ２４ａとの間の主吸気通路１４ａに接続されている。ＥＧＲ通路５０にはＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４が配置されている。ＥＧＲクーラ５４よりも下流側のＥＧＲ通路５０には、ＥＧＲ通路５０を開閉するＥＧＲバルブ５２が配置されている。

図１に示すシステムは、内燃機関１０を制御する制御装置１００を備える。制御装置１００はＥＣＵである。制御装置１００は、少なくとも入出力インタフェース、メモリ、ＣＰＵを有している。入出力インタフェースは、内燃機関１０及び車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラムやマップが記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラムをメモリから読みだして実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。

２．気筒休止時の問題点
図２には、内燃機関１０の気筒休止時の各気筒の行程が表で表されている。稼働気筒である第１気筒（＃１）と第４気筒（＃４）は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を順に繰り返す。これに対し、休止気筒である第２気筒（＃２）と第３気筒（＃３）は、圧縮行程と膨張行程とを繰り返す。このように一部の気筒を休止させることで、ポンプ損失、摩擦損失、冷却損失等が低減して燃費が向上する。

しかし、その一方で気筒休止には次のような問題点が有る。

ターボ過給機２２のタービン２２ｂには各気筒の排気行程ごとに排気が流れ込み、排気エネルギによりタービン２２ｂが回転してターボコンプレッサ２２ａが駆動されることによって、ターボコンプレッサ２２ａによる吸気への仕事が行われる。このため、ターボコンプレッサ２２ａの吸気に対する仕事率は、内燃機関１０のサイクルにしたがって周期的に変化し、各気筒の排気行程が到来するごとに極大となる。この結果、ターボコンプレッサ２２ａの下流における吸気の圧力である過給圧には、排気行程が到来する周期で脈動が発生する。

直列４気筒エンジンである内燃機関１０の場合、各気筒の爆発間隔は１８０度ずつずれているため、ある気筒の排気行程は他の何れかの気筒の吸気行程と重なる。このため、ターボ過給機２２の作用により吸気に生じる脈動は、吸気の筒内への流入を促して体積効率を向上させる効果がある。ところが、気筒休止が行われている場合、図２の表に示すように、稼働気筒の排気行程は、他の気筒の吸気行程には重ならない。

図３には、４気筒運転時の過給圧の波形（破線で示す）と、気筒休止による２気筒運転時の過給圧の波形（実線で示す）と、排気弁及び吸気弁の開弁期間とが同一のクランク角軸上に描かれている。２気筒運転時の過給圧の波形は複数描かれているが、波形ごとに吸気マニホールド１４ｃの容積が異なっている。つまり、異なる容積の吸気マニホールド１４ｃを複数用意し、容積毎に２気筒運転時の過給圧の波形を計測したものが図３に示す複数の波形である。過給圧の波形は、吸気弁の近傍において計測されている。

４気筒運転における過給圧の波形には、各気筒の排気行程に対応して１サイクルに４つの極大点ができる。排気弁が開いてから過給圧が上昇するまでには時間遅れがあるため、過給圧の波形の山と吸気弁の開弁期間とは完全には重なっていない。しかし、過給圧の波形の山と吸気弁の開弁期間とが一部でも重なることにより、その期間において吸気の筒内への流入が促され、体積効率が向上する。

一方、２気筒運転における過給圧の波形では、１サイクルにできる過給圧の極大点の数は、３６０度間隔の２つの稼働気筒の排気行程に対応する２つのみとなる。また、１つの稼働気筒の排気行程と他の稼働気筒の吸気行程とは５４０度ずれている。このため、過給圧の極大点は吸気弁の開弁期間からは大きく外れ、逆に、吸気弁の開弁期間内に過給圧の極小点が入ることによって体積効率を低下させる負の効果の方が大きくなる。

図４には、４気筒運転時の体積効率を１とした場合の２気筒運転時の体積効率比とエンジン回転速度との関係を示す複数の折れ線が描かれている。折れ線ごとに吸気マニホールド１４ｃの容積が異なっている。つまり、異なる容積の吸気マニホールド１４ｃを複数用意し、容積毎に２気筒運転時の体積効率比とエンジン回転速度との関係を調べたものが図４に示す複数の折れ線である。

図４より、エンジン回転速度のほぼ全域において、２気筒運転時は４気筒運転時よりも体積効率が低下することが分かる。図４に示す例では、ディーゼルエンジンの常用回転速度域での体積効率の低下が顕著であり、高回転域や極低回転域での体積効率の低下は小さい。このように体積効率がエンジン回転速度によって変化するのは、排気弁が開いてから過給圧が上昇するまでの時間遅れ、特に、排気がタービン２２ｂに到達するまでの時間遅れがエンジン回転速度によって変化し、それにより吸気弁の開弁期間に対する過給圧の極大点の位相が変化するためである。ディーゼルエンジンにおける体積効率の低下は、筒内に入るＥＧＲガスの減少を招くため、筒内温度を上昇させて冷却損失を増大させることになる。

３．脈動抑制制御
吸気マニホールド１４ｃの容積の違いにより、ターボコンプレッサ２２ａの出口から吸気弁までの流路を実質的に流れる吸気の体積に差が生じる。前出の図３に示す各波形の比較から分かるように、吸気体積が大きいほど吸気の脈動の減衰が進み、吸気弁の開弁期間における過給圧の極小点の振幅は小さくなる。これにより、前出の図４に示すように、脈動の影響による体積効率の低下は、吸気体積が大きいほど抑えられる。

ここで、図５は、電動過給機２４の停止時（或いは予回転時）の吸気の流れを示す図である。電動過給機２４が停止している場合、或いは、予回転している場合（空気の流れを生み出さない程度の回転速度で作動している場合）、バイパス弁２６は全開にされる。これにより、図５に点線の矢印線で示すように、吸気はバイパス通路１４ｂを通って流れる。

電動過給機２４によるアシスト運転が行われる場合、バイパス弁２６は全閉にされる。アシスト運転は、応答性の高い電動過給機２４によってターボ過給機２２のターボラグを補うための運転であって、運転者からの加速要求があった場合に実施される。図６は、電動過給機２４によるアシスト運転時の吸気の流れを示す図である。図６に点線の矢印線で示すように、アシスト運転時は、バイパス弁２６が全閉とされることで、全ての吸気は電動過給機２４が配置された主吸気通路１４ａを流れるようになる。

実施の形態のシステムの場合、図５に示す吸気の流路と、図６に示す吸気の流路とを比較すると、電動過給機２４を通る流路のほうが総流路長は長い。よって、ターボコンプレッサ２２ａの出口から吸気弁までの流路を実質的に流れる吸気の体積は、電動過給機２４を作動させて吸気が主吸気通路１４ａを流れるようにすることで拡大することができる。しかし、実施の形態のシステムの構成によれば、吸気体積をさらに拡大する余地がある。実施の形態のシステムは、電動過給機２４とバイパス弁２６とを次のように操作する脈動抑制制御を行うことによって、吸気体積をさらに拡大させて脈動を抑制する。

図７は、脈動抑制制御が行われた時の吸気の流れを示す図である。脈動抑制制御では、電動過給機２４を予回転以上の回転速度で作動させるとともに、バイパス弁２６が開かれる。これにより、図７に点線の矢印線で示すように、吸気は、バイパス通路１４ｂと電動過給機２４が配置された主吸気通路１４ａの両方を流れるようになる。

図７に示す吸気の流れを実現することにより、ターボコンプレッサ２２ａの出口から吸気弁までの流路の総流路長は、アシスト運転時と比較してもバイパス通路１４ｂの分だけ伸長することになる。総流路長が伸長する分、流路を実質的に流れる吸気の体積は拡大する。ターボコンプレッサ２２ａの出口から吸気弁に至るまでに脈動にはいくらかの減衰が生じるが、吸気体積が拡大することで脈動の減衰は促進される。

また、バイパス通路１４ｂの分岐点から合流点までの主吸気通路１４ａ上の距離と、バイパス通路１４ｂ上の距離との間には、距離差がある。このため、主吸気通路１４ａを通った脈動の圧力波形と、バイパス通路１４ｂを通った脈動の圧力波形との間には、距離差と脈動の波長とで決まる位相差が生じる。バイパス通路１４ｂが主吸気通路１４ａに合流する位置では、位相差のある２系統の脈動の間で相互干渉が起こり、脈動の減衰がさらに促進される。

以上のように、脈動抑制制御によれば、吸気体積の拡大によって脈動の減衰を促進する効果が得られ、さらには、相互干渉によって脈動の減衰を促進する効果も得られる。これらの効果により、脈動抑制制御を気筒休止時に実施することによって、脈動の影響による体積効率の低下が抑えられる。

なお、図７に示す吸気の流れを作るためには、バイパス弁２６は全開である必要はなく、少しでも開いていればよい。電動過給機２４は、上流から下流へ吸気が流れる程度に回転していればよい。もちろん、電動過給機２４をアシスト運転時と同等の回転速度で回してもよく、その場合、バイパス通路１４ｂを吸気が逆流することになってもよい。バイパス通路１４ｂと電動過給機２４の２つの経路を脈動が伝播できるようになっていれば、脈動抑制制御による上述の効果を得ることができる。

４．制御フロー
図８は、実施の形態の制御フローを示すフローチャートである。制御装置１００のメモリには、この制御フローに対応する制御プログラムが記憶されている。図７に示す吸気の流れは、電動過給機２４とバイパス弁２６をこの制御フローに従い制御することによって実現される。

図８に示す制御フローによれば、制御装置１００は、まず、気筒休止が行われているか否かの確認を行う（ステップＳ２）。気筒休止が行われていることは、内燃機関１０の運転状態が脈動抑制制御を必要とする特定運転状態にあることの第１の条件である。気筒休止が行われていないのであれば、制御装置１００は、通常制御による運転を行う（ステップＳ８）。通常制御では、エンジン負荷及びエンジン回転速度をパラメータとするマップにしたがって、電動過給機２４とバイパス弁２６を操作することが行われる。マップは４気筒運転用のものと２気筒運転用のものとが用意され、気筒休止のオン／オフによって切り替えられる。

気筒休止が行われている場合、制御装置１００は、内燃機関１０の負荷が所定値（例えば１０％程度）よりも小さいかどうか判定する（ステップＳ４）。体積効率に与える脈動の影響は、内燃機関１０の負荷が高くなるにつれて相対的に低下していく。脈動が体積効率に与える影響が大きい低負荷時は、脈動抑制制御によって脈動を抑えることによってエネルギ効率を高めることができる。しかし、負荷がある程度大きくなった場合は、脈動を抑えるよりもむしろ電動過給機２４によるアシスト運転を行ったほうがシステム全体のエネルギ効率は向上する。よって、負荷が所定値よりも小さいことは、内燃機関１０の運転状態が脈動抑制制御を必要とする特定運転状態にあることの第２の条件である。負荷が所定値以上になっている場合、制御装置１００は、通常制御による運転を行う（ステップＳ８）。

気筒休止が行われており、かつ、負荷が所定値よりも小さい場合、制御装置１００は、電動過給機２４を作動させるとともに、バイパス弁２６を開くことによって脈動抑制制御を行う（ステップＳ６）。このときの電動過給機２４の回転速度は、吸気の流れが確保できるのであれば、負荷によらず一定の回転速度としてよい。

５．システムの動作
図９は、上記の制御フローを実施した場合のシステムの動作を示すタイムチャートである。１段目のチャートは、気筒休止が実行されているかどうかを表す休止フラグのステータスを示している。２段目のチャートは、負荷を示している。３段目のチャートは、バイパス弁２６の開度を示している。そして、４段目のチャートは、電動過給機２４の回転速度を示している。

タイムチャートによれば、時刻t1までは気筒休止は行われていない。また、この間の負荷は低く、電動過給機２４によるアシスト運転は行われていない。バイパス弁２６は全開にされ、電動過給機２４は予回転されている。

時刻t1において気筒休止が行われると、脈動抑制制御が行われる。バイパス弁２６は予め設定された脈動抑制用の開度で開かれ、電動過給機２４は予め設定された脈動抑制用の回転速度で回転される。脈動抑制用の回転速度は、アシスト運転時の回転速度よりも低い回転速度に設定されている。電動過給機２４を吸気が通れば脈動を抑制する効果が得られるので、脈動抑制用の回転速度は低くてよく、回転速度を抑えることでエネルギの消費を抑えることができる。なお、バッテリの残存容量に応じて脈動抑制用回転速度の設定を変更してもよい。

そして、時刻t2において負荷が所定値に達すると、電動過給機２４の運転モードは脈動抑制運転からアシスト運転へ切り替えられる。バイパス弁２６は全閉にされ、電動過給機２４はエンジン負荷とエンジン回転速度に応じた回転速度で回転される。負荷が大きくなったときには、電動過給機２４によるアシスト運転に切り替えることで、そのまま脈動抑制制御を続ける場合に比較して効率を向上させることができる。
６．その他

上述の実施の形態では負荷によって脈動抑制制御を実行するかどうか判定しているが、エンジン回転速度によって脈動抑制制御の実行をする、しないを判定してもよい。吸気弁の開弁期間に対する脈動の位相は内燃機関１０のエンジン回転速度によって変化するので、吸気弁の開弁期間における吸気圧力の極小点の位置もエンジン回転速度によって変化する。このため、前出の図４に示すように、体積効率の低下は特定の回転速度域において顕著になる。体積効率の低下が特に顕著になる回転速度域に限定して脈動抑制制御を実行することにより、エネルギの消費を抑えることができる。

上述の実施の形態では直列４気筒エンジンにおいて第２気筒と第３気筒を休止させているが、本発明においては総気筒数や休止気筒数に限定はない。複数気筒の一部の気筒が休止されるのであれば、脈動抑制制御を行うことで脈動の影響による体積効率の低下を抑えることができる。

さらに、脈動抑制制御の実施は、気筒休止時だけでなく、全気筒運転時にも効果がある。吸気の脈動には必ず谷があり、吸気弁の開弁期間に対する脈動の位相は内燃機関１０のエンジン回転速度によって変化する。このため、全気筒運転時であっても、回転速度域によっては、吸気弁の開弁期間内に吸気圧力の極小点が入る場合がある。例えば、図３に示す４気筒運転における過給圧の波形においても、脈動による吸気圧力の極小点は吸気弁の開弁期間内に位置している。このような場合に脈動抑制制御を行うことで、脈動の影響による体積効率の低下を抑えることができる。

なお、上述の実施の形態では第２過給機として電動過給機が用いられているが、第２過給機は内燃機関によって駆動される機械式過給機でもよい。内燃機関の出力軸と機械式過給機との間にクラッチを介在させ、クラッチの係合状態を調整することよって、機械式過給機の回転速度を制御することができる。また、本発明は、ディーゼルエンジンだけでなく、火花点火式のリーンバーンエンジンにも適用することができる。

１０ 内燃機関
１４ 吸気通路
１４ａ 主吸気通路
１４ｂ バイパス通路
２２ ターボ過給機
２２ａ ターボコンプレッサ
２２ｂ タービン
２４ 電動過給機
２４ａ 電動コンプレッサ
２４ｂ 電動機
２６ バイパス弁
６０ 気筒休止機構
１００ 制御装置

Claims (8)

1. 排気によって駆動される第１過給機と、吸気通路の前記第１過給機よりも下流に配置されて排気以外の動力によって駆動される第２過給機と、前記第２過給機を迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、を備える内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態が、吸気弁の開弁期間内に吸気圧力の脈動の極小点が存在することを条件とする特定運転状態にあるか否か判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記内燃機関の運転状態が前記特定運転状態であると判定された場合、前記第２過給機を作動させるとともに、前記バイパス弁を開くように構成された操作手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記操作手段は、加速時には、前記バイパス弁を閉じて前記第２過給機を作動させることにより、前記第２過給機による過給よって前記第１過給機による過給をアシストし、前記判定手段により前記内燃機関の運転状態が前記特定運転状態であると判定された場合、前記第１過給機による過給をアシストする場合の回転速度よりも低い回転速度で前記第２過給機を作動させるように構成され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. 前記内燃機関は、複数ある気筒のうちの一部の気筒を休止させる気筒休止機構をさらに備え、
   前記判定手段は、前記気筒休止機構によって前記一部の気筒が休止させられていることをもって前記条件が成立していると判断する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. 前記内燃機関は４つの気筒を備え、前記気筒休止機構は２つの気筒を休止させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記判定手段は、前記内燃機関が所定の回転速度域で回転していることをもって前記条件が成立していると判断することを特徴とする請求項１乃至４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記判定手段は、前記内燃機関の運転状態が前記特定運転状態であることの条件として、さらに、前記内燃機関の負荷が所定値よりも小さいことを判定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記操作手段は、前記内燃機関の負荷が前記所定値以上の場合、前記バイパス弁を閉じ、前記負荷に応じた回転速度で前記第２過給機を作動させるように構成され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。
8. 前記第２過給機は、電動機によって駆動される電動過給機であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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