JP2017133480A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機を備えた場合において、推定過給圧の算出精度を向上させることができ、内燃機関の運転性及び制御精度を向上させ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】ターボチャージャ１０とスロットル弁機構１２とを有する内燃機関３の制御装置１は、ＥＣＵ２を備える。ＥＣＵ２は、内燃機関３の運転状態に応じて、推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐを算出し（ステップ１０〜１５）、スロットル弁機構１２による吸入ガスの流量の変化状態に対して相関性を有する推定吸気圧変化量ＤＰＢを取得し（ステップ１６）、推定吸気圧変化量ＤＰＢに応じて、補正項ＤＰＴＣを算出し（ステップ２０）、補正項ＤＰＴＣを推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐに加算することにより、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを算出し（ステップ２２）、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを用いて、ターボチャージャ１０を制御する（ステップ５）。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸入ガスの過給圧を変更可能な過給機と、吸入ガスの流量を変更可能な流量変更機構とを有する内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、その圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、過給圧を変更可能なターボチャージャとを備えている。この制御装置では、同文献の図４に示す制御手法により、内燃機関の圧縮比が制御される。

すなわち、まず、アクセル開度及びエンジン回転数に応じて、目標負荷、定常到達過給圧及び過給遅れ時定数をそれぞれ算出する。次いで、定常到達過給圧及び過給遅れ時定数を用いて、１次遅れ演算式により、推定過給圧を算出し、目標負荷、定常到達過給圧及び推定過給圧に基づいて、実負荷を算出する。そして、実負荷及びエンジン回転数に応じて、ノッキングが発生しないように、目標圧縮比を算出し、可変圧縮比機構を介して、内燃機関の圧縮比が目標圧縮比になるように制御される。

特開２００５−１５５５０６号公報

上記特許文献１の制御装置によれば、推定過給圧は、定常到達過給圧及び過給遅れ時定数を用いた１次遅れ演算式により算出されるので、例えば、内燃機関が過渡運転状態にあって吸気通路内の吸入ガスの流量が変化した際、推定過給圧の算出精度が低下してしまうことになる。その結果的、圧縮比の制御精度が低下することで、ノッキングが発生するおそれがあり、内燃機関の運転性及び制御精度が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、過給機を備えた場合において、推定過給圧の算出精度を向上させることができ、内燃機関の運転性及び制御精度を向上させ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。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、吸入ガスの過給圧を変更可能な過給機（ターボチャージャ１０）と、吸入ガスの流量を変更可能な流量変更機構（スロットル弁機構１２）とを有する内燃機関３の制御装置１であって、内燃機関３の運転状態に応じて、基本推定過給圧（推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐ）を算出する基本推定過給圧算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１０〜１５）と、流量変更機構（スロットル弁機構１２）による吸入ガスの流量の変化状態に対して相関性を有する流量変化状態パラメータ（推定吸気圧変化量ＤＰＢ）を取得する流量変化状態パラメータ取得手段（ＥＣＵ２、ステップ１６）と、流量変化状態パラメータ（推定吸気圧変化量ＤＰＢ）に応じて、補正値（補正項ＤＰＴＣ）を算出する補正値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２０）と、補正値（補正項ＤＰＴＣ）で基本推定過給圧（推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐ）を補正することにより、過給圧の推定値である推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを算出する推定過給圧算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２２）と、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを用いて、内燃機関３の動作状態を制御する制御手段（ＥＣＵ２、ステップ５）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の運転状態に応じて、基本推定過給圧が算出され、流量変更機構による吸入ガスの流量の変化状態に対して相関性を有する流量変化状態パラメータが取得され、この流量変化状態パラメータに応じて、補正値が算出され、補正値で基本推定過給圧を補正することにより、過給圧の推定値である推定過給圧が算出されるので、推定過給圧を吸入ガスの流量の変化状態を反映させながら算出することができ、それにより、特許文献１の場合と比べて、推定過給圧の算出精度を向上させることができる。したがって、そのような推定過給圧を用いて、内燃機関の動作状態を制御することによって、運転性及び制御精度を向上させることができる（なお、本明細書における「流量変化状態パラメータの取得」は、所定のアルゴリズムによる流量変化状態パラメータの算出や、センサによる流量変化状態パラメータの検出を含む）。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３のインテークマニホールド内の吸入ガス圧力の推定値である推定吸気圧ＰＢｅｓｔを算出する推定吸気圧算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３１）をさらに備え、流量変化状態パラメータ取得手段は、流量変化状態パラメータとして、推定吸気圧ＰＢｅｓｔの変化量である推定吸気圧変化量ＤＰＢを取得し、補正値算出手段は、内燃機関３の回転数ＮＥに応じて、ゲイン（補正項ゲインＫ３）を算出し、算出したゲイン（補正項ゲインＫ３）を推定吸気圧変化量ＤＰＢに乗算することにより、補正値（補正項ＤＰＴＣ）を算出することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関のインテークマニホールド内の吸入ガス圧力の推定値である推定吸気圧が算出され、内燃機関の回転数に応じて算出したゲインをその変化量である推定吸気圧変化量に乗算することにより、補正値が算出される。この場合、内燃機関の回転数が変化すると、推定吸気圧変化量に対する過給圧の感度が変化するので、そのような内燃機関の回転数に応じて算出したゲインを用いて、補正値を算出することにより、内燃機関の回転数の変化に伴う、推定吸気圧変化量に対する過給圧の感度の変化を反映させながら、推定過給圧を算出することができる。その結果、推定過給圧の算出精度をさらに向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関３の制御装置１において、推定吸気圧ＰＢｅｓｔと推定過給圧ＰＴＣｅｓｔとの差分（第２圧力偏差ＤＰ２）が所定範囲内（ＤＰ２≦Ｄｊｕｄ２）にあるときには、補正値算出手段は、補正値の算出を停止するとともに、推定過給圧算出手段は、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを基本推定過給圧（推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐ）に設定する（ステップ１８，２１，２２）ことを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、推定吸気圧と推定過給圧との差分が所定範囲内にあるときには、補正値の算出が停止されるとともに、推定過給圧が基本推定過給圧に設定されるので、この所定範囲を適切に設定することにより、推定吸気圧が推定過給圧にほぼ同一になったときに、補正値の算出を停止し、必要のない補正を省略することができる。その結果、演算負荷を低減することができ、商品性を向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、基本推定過給圧算出手段は、現時点における内燃機関３の運転状態及び環境条件において過給機（ターボチャージャ１０）により達成可能な過給圧の最大値（定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａ）に対して、過給機（ターボチャージャ１０）の応答遅れ特性を反映させるための所定のフィルタリング処理［式（５）］を施すことによって、基本推定過給圧（推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐ）を算出する（ステップ１５）ことを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、現時点における内燃機関の運転状態及び環境条件において過給機により達成可能な過給圧の最大値に対して、過給機の応答遅れ特性を反映させるためのフィルタリング処理を施すことによって、基本推定過給圧が算出されるので、推定過給圧を、過給機の応答遅れ特性を反映させながら算出することができ、その算出精度をより一層向上させることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、過給圧の目標となる目標過給圧ＰＴＣｏｂｊを設定する目標過給圧設定手段（ＥＣＵ２、ステップ３０）をさらに備え、制御手段は、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔが目標過給圧ＰＴＣｏｂｊになるように、過給機（ターボチャージャ１０）の動作状態を制御することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、前述したように、高精度で算出された推定過給圧を用いて、過給機の動作状態が制御されるので、高い制御精度を確保することができ、その結果、内燃機関の良好な運転性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置及びこれを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。 吸気制御処理の内容を示すフローチャートである。 推定過給圧の算出処理を示すフローチャートである。 定常到達過給圧の算出処理を示すフローチャートである。 定常到達過給圧の平地相当値の算出に用いるマップの一例を示す図である。 補正項ゲインの算出に用いるマップの一例を示す図である。 吸気制御処理を実行したときの（ａ）目標吸気圧及び目標過給圧の制御結果例と、（ｂ）推定吸気圧及び推定過給圧の制御結果例とを示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１に示すように、この制御装置１は、内燃機関（以下「エンジン」という）３に適用されたものであり、ＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２は、後述する吸気制御処理などを実行する。

この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、複数組の気筒３ａ及びピストン３ｂ（１組のみ図示）を有する直列多気筒タイプのものであり、図示しない車両に動力源として搭載されている。このエンジン３には、燃料噴射弁４及び点火プラグ５が気筒３ａごとに設けられている（いずれも１つのみ図示）。これらの燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２によって、その開弁時間及び開弁タイミングすなわち燃料噴射量及び噴射時期が制御される。また、点火プラグ５も、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２によって、その点火タイミングが制御される。

また、エンジン３には、クランク角センサ２０が設けられている。このクランク角センサ２０は、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば２゜）ごとに１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

一方、エンジン３の吸気通路７には、上流側から順に、ターボチャージャ１０（過給機）及びスロットル弁機構１２（流量変更機構）が設けられている。ターボチャージャ１０は、吸気通路７の途中に設けられたコンプレッサ１０ａと、排気通路８の途中に設けられたタービン１０ｂと、コンプレッサ１０ａ及びタービン１０ｂを一体に連結する軸１０ｃと、ウェイストゲート弁機構１１などを備えている。

このターボチャージャ１０では、排気通路８内の排ガスによってタービンブ１０ｂが回転駆動されると、コンプレッサ１０ａもこれと一体に回転することにより、吸気通路７内の吸入ガスが加圧される。すなわち、過給動作が実行される。

また、ウェイストゲート弁機構１１は、ウェイストゲート弁１１ａと、これを駆動するＷＧアクチュエータ１１ｂなどで構成されている。このウェイストゲート弁１１ａは、排気通路８のタービン１０ｂをバイパスするバイパス路８ａを開閉するものであり、バイパス路８ａの下流側端部が排気通路８と合流する開口部に設けられている。ウェイストゲート弁１１ａは、その開度が変化することによって、タービン１０ｂを迂回してバイパス路８ａを流れる排ガスの流量、言い換えればタービン１０ｂを駆動する排ガスの流量を変化させる。それにより、過給圧を変化させる。

さらに、ＷＧアクチュエータ１１ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続された電動タイプのものであり、ＥＣＵ２からの制御入力信号が供給されることにより、ウェイストゲート弁１１ａの開度を無段階に変化させる。その結果、過給圧が制御される。

また、排気通路８のコンプレッサ１０ａよりも下流側には、排ガス浄化触媒９が設けられている。この排ガス浄化触媒９は、三元触媒タイプのもので構成されている。

一方、前述したスロットル弁機構１２は、スロットル弁１２ａ及びこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ１２ｂなどを備えている。スロットル弁１２ａは、吸気通路７の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁１２ａを通過する吸入ガスの流量を変化させる。

ＴＨアクチュエータ１２ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって制御されることにより、スロットル弁１２ａの開度を変化させる。

さらに、ＥＣＵ２には、大気圧センサ２１、アクセル開度センサ２２及びスロットル弁開度センサ２３が電気的に接続されている。この大気圧センサ２１は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧ＰＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、アクセル開度センサ２２は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、スロットル弁開度センサ２３は、スロットル弁１２ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを検出して、それを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２３などの検出信号に応じて、以下に述べるように、吸気制御処理などを実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、基本推定過給圧算出手段、流量変化状態パラメータ取得手段、補正値算出手段、推定過給圧算出手段、制御手段、推定吸気圧算出手段、及び目標過給圧設定手段に相当する。

以下、図２を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行される吸気制御処理について説明する。この吸気制御処理は、ターボチャージャ１０及びスロットル弁機構１２を制御することによって、吸入ガスの流量である吸入空気量を制御するものであり、所定の制御周期ΔＴ（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。

なお、以下の説明において算出（又はサンプリング）される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。また、記号（ｋ）付きの各離散データは、上述した制御周期ΔＴに同期して算出されたデータであることを示しており、記号ｋ（ｋは正の整数）は各離散データの算出サイクルの順番を表している。例えば、記号ｋは今回の制御タイミングで算出された値（以下「今回値」という）であることを、記号ｋ−１は前回の制御タイミングで算出された値（以下「前回値」という）であることをそれぞれ示している。この点は、以下の離散データにおいても同様である。なお、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｋ）を適宜省略する。

図２に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＴＲＱを算出する。この要求トルクＴＲＱは、エンジン３に要求されているトルクに相当する。

次いで、ステップ２に進み、ＴＨ制御処理を実行する。このＴＨ制御処理の場合、図示しないが、以下に述べるように、スロットル弁開度ＴＨが制御される。まず、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標開度ＴＨｃｍｄを算出し、スロットル弁開度ＴＨがこの目標開度ＴＨｃｍｄになるように、制御入力信号の値が算出される。そして、それに対応する制御入力信号がＴＨアクチュエータ１２ｂに供給されることにより、スロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨｃｍｄになるように制御される。

次に、以下に述べるステップ３〜６で過給制御処理を実行する。まず、ステップ３で、エンジン３の運転域が過給域であるか否かを判別する。具体的には、図示しないマップを検索することにより、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱの組み合わせが所定の過給域にあるか否かが判別される。

このステップ３の判別結果がＮＯのとき、すなわち、エンジン３の運転域が過給域にないときには、エンジン３の自然吸気運転を実行すべきであると判定して、ステップ６に進み、ウェイストゲート弁（図では「ＷＧＶ」と表記）１１ａを全開状態に制御した後、本処理を終了する。

一方、ステップ３の判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転域が過給域にあるときには、ターボチャージャ１０による過給動作を実行すべきであると判定して、ステップ４に進み、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを算出する。この推定過給圧ＰＴＣｅｓｔは、過給圧の推定値であり、具体的には、図３に示すように算出される。

同図に示すように、まず、ステップ１０で、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標吸気圧ＰＢｃｍｄを算出する。この目標吸気圧ＰＢｃｍｄは、吸気マニホールド内の吸入ガスの圧力である吸気圧の目標値に相当する。

次いで、ステップ１１に進み、目標吸気圧ＰＢｃｍｄが推定過給圧の前回値ＰＴＣｅｓｔＺ以下であるか否かを判別する。この推定過給圧の前回値ＰＴＣｅｓｔＺは、前回の制御タイミングで算出された推定過給圧の値ＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）である。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ１２に進み、リミット吸気圧ＰＢｌｍｔを目標吸気圧ＰＢｃｍｄに設定する。

一方、ステップ１１の判別結果がＮＯで、ＰＢｃｍｄ＞ＰＴＣｅｓｔＺのときには、ステップ１３に進み、リミット吸気圧ＰＢｌｍｔを推定過給圧の前回値ＰＴＣｅｓｔＺに設定する。以上のように、リミット吸気圧ＰＢｌｍｔは、推定過給圧の前回値ＰＴＣｅｓｔＺを上限とするリミット処理を目標吸気圧ＰＢｃｍｄに施した値として算出される。これは、推定過給圧の前回値ＰＴＣｅｓｔＺを上回るような吸気圧を実現できないと推定されることによる。

以上のステップ１２又は１３に続くステップ１４で、定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａを算出する。この定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａは、現在のエンジン３の運転状態及び環境条件（すなわち大気圧ＰＡ）において、ウェイストゲート弁１１ａを全閉状態に制御したときに実現可能な過給圧の最大値であり、具体的には、図４に示すように算出される。

同図に示すように、まず、ステップ３０で、前述したリミット吸気圧ＰＢｌｍｔに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標過給圧ＰＴＣｏｂｊを算出する。

次いで、ステップ３１に進み、下式（１）に示す１次遅れフィルタリング演算により、推定吸気圧ＰＢｅｓｔを算出する。この推定吸気圧ＰＢｅｓｔは、吸気圧の推定値である。

この式（１）のＫ１は、０＜Ｋ１＜１が成立するように設定される重み係数である。この式（１）を用いることにより、推定吸気圧ＰＢｅｓｔは、吸気圧がリミット吸気圧ＰＢｌｍｔになるようにスロットル弁機構１２を制御したときの、スロットル弁機構１２の応答遅れと、吸入ガスがスロットル弁１２ａからインテークマニホールド内に流入するまでのむだ時間とを反映した値として算出される。

次に、ステップ３２で、エンジン回転数ＮＥ及び推定吸気圧ＰＢｅｓｔに応じて、図示しないマップを検索することにより、推定吸入空気量ＧＡＩＲｅｓｔを算出する。この推定吸入空気量ＧＡＩＲｅｓｔは、今回の制御タイミングでインテークマニホールド内に流れ込む吸入ガス量の推定値である。

ステップ３２に続くステップ３３で、下式（２）により、推定吸入空気量の平地相当値ＧＡＩＲｅｓｔ＿ｎを算出する。

この式（２）のＰＡｒｅｆは、大気圧の平地相当値（７６０ｍｍＨｇ）である。この式（２）から明らかなように、推定吸入空気量の平地相当値ＧＡＩＲｅｓｔ＿ｎは、推定吸入空気量ＧＡＩＲｅｓｔを平地での値に換算したものである。

次いで、ステップ３４に進み、エンジン回転数ＮＥ及び推定吸入空気量の平地相当値ＧＡＩＲｅｓｔ＿ｎに応じて、図５に示すマップを検索することにより、定常到達過給圧の平地相当値ＰＴＣｓｔａ＿ｎを算出する。同図のＮＥ１〜ＮＥ４は、ＮＥ１＜ＮＥ２＜ＮＥ３＜ＮＥ４が成立するように設定されるエンジン回転数ＮＥの所定値である。

同図に示すように、定常到達過給圧の平地相当値ＰＴＣｓｔａ＿ｎは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、又は推定吸入空気量の平地相当値ＧＡＩＲｅｓｔ＿ｎが大きいほど、より高い値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、又は推定吸入空気量の平地相当値ＧＡＩＲｅｓｔ＿ｎが大きいほど、ターボチャージャ１０で実現可能な最大過給圧がより高くなることによる。

次に、ステップ３５で、下式（３）により、定常到達過給圧の閉弁時値ＰＴＣｓｔａ＿ｃｌを算出する。

この式（３）から明らかなように、定常到達過給圧の閉弁時値ＰＴＣｓｔａ＿ｃｌは、定常到達過給圧の平地相当値ＰＴＣｓｔａ＿ｎを現時点の大気圧ＰＡでの相当値に換算したものである。

ステップ３５に続くステップ３６で、下式（４）により、第１圧力偏差ＤＰ１を算出する。

次いで、ステップ３７に進み、第１圧力偏差ＤＰ１が第１判定値Ｄｊｕｄ１以下であるか否かを判別する。この第１判定値Ｄｊｕｄ１は、ＤＰ１≒０すなわちＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）≒ＰＴＣｏｂｊ（ｋ−１）が成立しているか否かを判定するための所定値である。

このステップ３７の判別結果がＹＥＳで、ＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）≒ＰＴＣｏｂｊ（ｋ−１）が成立しているときには、ステップ３８に進み、定常到達過給圧の閉弁時値ＰＴＣｓｔａ＿ｃｌが目標過給圧ＰＴＣｏｂｊ以上であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳのときには、ウェイストゲート弁１１ａの開度を制御することによって、目標過給圧ＰＴＣｏｂｊを実現可能であると判定して、ステップ３９に進み、定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａを目標過給圧ＰＴＣｏｂｊに設定する。

次いで、ステップ４０に進み、ウェイストゲート弁１１ａのフィードバック制御を実行すべきであることを表すために、ＷＧＶフィードバックフラグＦ＿ＷＧＶ＿ＦＢを「１」に設定した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ３７又は３８の判別結果がＮＯのとき、すなわち推定過給圧の前回値ＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）と目標過給圧の前回値ＰＴＣｏｂｊ（ｋ−１）との乖離度合いが大きいとき、又はＰＴＣｓｔａ＿ｃｌ＜ＰＴＣｏｂｊが成立していることで、ウェイストゲート弁１１ａの開度を全閉状態に制御しても、目標過給圧ＰＴＣｏｂｊを実現できないときには、ステップ４１に進み、定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａを定常到達過給圧の閉弁時値ＰＴＣｓｔａ＿ｃｌに設定する。

次いで、ステップ４２に進み、ウェイストゲート弁１１ａのフィードバック制御を停止し、ウェイストゲート弁１１ａを全閉状態に制御すべきであることを表すために、ＷＧＶフィードバックフラグＦ＿ＷＧＶ＿ＦＢを「０」に設定した後、本処理を終了する。

図３に戻り、ステップ１４で、以上のように定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａを算出した後、ステップ１５に進み、下式（５）に示す１次遅れフィルタリング演算より、推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐ（基本推定過給圧）を算出する。

この式（５）のＫ２は、０＜Ｋ２＜１が成立するように設定される重み係数である。この式（５）を用いることにより、推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐは、過給圧が定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａになるようにターボチャージャ１０を制御したときの、ターボチャージャ１０の応答遅れを反映した値として算出される。

次に、ステップ１６で、下式（６）により、推定吸気圧変化量ＤＰＢ（流量変化状態パラメータ）を算出する。

ステップ１６に続くステップ１７で、下式（７）により、第２圧力偏差ＤＰ２（差分）を算出する。

次いで、ステップ１８に進み、第２圧力偏差ＤＰ２が第２判定値Ｄｊｕｄ２より大きいか否かを判別する。この第２判定値Ｄｊｕｄ２は、ＤＰ２≒０すなわちＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）≒ＰＢｅｓｔ（ｋ−１）が成立しているか否かを判定するための値である。

このステップ１８の判別結果がＹＥＳで、推定過給圧の前回値ＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）と推定吸気圧の前回値ＰＢｅｓｔ（ｋ−１）との乖離度合いが大きいときには、ステップ１９に進み、エンジン回転数ＮＥに応じて、図６に示すマップを検索することにより、補正項ゲインＫ３（ゲイン）を算出する。

同図に示すように、補正項ゲインＫ３は、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きい値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、推定吸気圧変化量ＤＰＢに対する過給圧の感度が上昇するので、それを推定過給圧ＰＴＣｅｓｔの算出結果に反映するためである。

次いで、ステップ２０に進み、補正項ＤＰＴＣ（補正値）を、補正項ゲインＫ３と推定吸気圧変化量ＤＰＢの積Ｋ３・ＤＰＢに設定する。

一方、前述したステップ１８の判別結果がＮＯで、ＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）≒ＰＢｅｓｔ（ｋ−１）が成立しているときには、補正項ＤＰＴＣを算出する必要がなく、その算出を停止すべきであると判定して、ステップ２１に進み、補正項ＤＰＴＣを値０に設定する。

以上のステップ２０又は２１に続くステップ２２で、下式（８）により、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを算出した後、本処理を終了する。

この式（８）を参照すると明らかなように、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔは、推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐに補正項ＤＰＴＣを加算することにより算出されるので、ＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）≒ＰＢｅｓｔ（ｋ−１）のときには、ＰＴＣｅｓｔ（ｋ）＝ＰＴＣｔｍｐ（ｋ）となる。これは、ＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）≒ＰＢｅｓｔ（ｋ−１）が成立していることで、推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐの補正が不要になることによる。

図２に戻り、ステップ４で、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを以上のように算出した後、ステップ５に進み、ＷＧＶ制御処理を実行する。このＷＧＶ制御処理では、図示しないが、以下に述べるように、ウェイストゲート弁１１ａの開度が制御される。

すなわち、前述したＷＧＶフィードバックフラグＦ＿ＷＧＶ＿ＦＢ＝１のときには、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔが目標過給圧ＰＴＣｏｂｊになるように、ウェイストゲート弁１１ａの開度がフィードバック制御される。一方、ＷＧＶフィードバックフラグＦ＿ＷＧＶ＿ＦＢ＝０のときには、ウェイストゲート弁１１ａが全閉状態に保持される。

ステップ５で、ＷＧＶ制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

次に、図７を参照しながら、以上の吸気制御処理を実行したときの制御結果の一例（以下「制御結果例」という）について説明する。同図の制御結果例は、ウェイストゲート弁１１ａが全閉状態に保持されている条件下で、アクセルペダルが踏み込まれたときのものである。

同図に示すように、時刻ｔ１で、アクセルペダルが踏み込まれるのに伴って、スロットル弁開度ＴＨが増大すると、それに起因して、目標吸気圧ＰＢｃｍｄ及び推定吸気圧ＰＢｅｓｔがいずれも上昇する。さらに、スロットル弁開度ＴＨが増大したことに起因して、目標過給圧ＰＴＣｏｂｊが変化していないにもかかわらず、時刻ｔ２以降、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔが一時的に低下した後、上昇を開始する。

そして、制御の進行に伴い、時刻ｔ３で、ＰＴＣｅｓｔ≒ＰＢｅｓｔが成立するとともに、最終的に、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔが目標吸気圧ＰＢｃｍｄに収束する状態となる。

以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、ウェイストゲート弁１１ａを制御することで、目標過給圧ＰＴＣｏｂｊと同等の過給圧を実現可能であると推定されるときには、定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａが目標過給圧ＰＴＣｏｂｊに設定され、ウェイストゲート弁１１ａを全閉状態に制御したとしても、目標過給圧ＰＴＣｏｂｊと同等の過給圧を実現不可能であると推定されるときには、定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａを定常到達過給圧の閉弁時値ＰＴＣｓｔａ＿ｃｌに設定される。

そして、このように算出された定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａに対して、１次遅れフィルタリング処理を施すことにより、推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐが算出され、この推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐに補正項ＤＰＴＣを加算することにより、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔが算出される。この補正項ＤＰＴＣは、ＤＰ２＞Ｄｊｕｄ２が成立し、推定過給圧の前回値ＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）と推定吸気圧の前回値ＰＢｅｓｔ（ｋ−１）との乖離度合いが大きいときには、補正項ゲインＫ３を推定吸気圧変化量ＤＰＢに乗算することにより算出される。

この場合、推定吸気圧変化量ＤＰＢは、吸入ガスの流量の変化状態に対して極めて高い相関性を有しているので、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを吸入ガスの流量の変化状態を反映させながら算出することができ、それにより、特許文献１の場合と比べて、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔの算出精度を向上させることができる。したがって、そのような推定推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを用いて、ターボチャージャ１０を制御することによって、過給圧を精度よく制御することができ、その結果、エンジン３の運転性及び制御精度を向上させることができる。

また、前述したように、補正項ゲインＫ３は、図６のマップ検索により、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きい値として算出されるので、エンジン回転数ＮＥの変化に伴う、推定吸気圧変化量ＤＰＢに対する過給圧の感度の変化を反映させながら、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを算出することができ、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔの算出精度をさらに向上させることができる。

さらに、補正項ＤＰＴＣは、第２圧力偏差ＤＰ２が第２判定値Ｄｊｕｄ２以下のときには値０に設定されるので、ＰＴＣｅｓｔ（ｋ−１）≒ＰＢｅｓｔ（ｋ−１）が成立していることで、補正項ＤＰＴＣによる補正が必要のないときに、補正項ＤＰＴＣの算出を停止し、不要な補正を省略することができる。その結果、演算負荷を低減することができ、商品性を向上させることができる。

これに加えて、現時点のエンジン３の運転状態及び大気圧ＰＡの条件下で、ターボチャージャ１０により達成可能な過給圧の最大値である定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａに対して、１次遅れフィルタリング処理を施すことにより、推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐが算出されるので、この推定過給圧の暫定値ＰＴＣｔｍｐは、過給圧が定常到達過給圧ＰＴＣｓｔａになるようにターボチャージャ１０を制御したときの、ターボチャージャ１０の応答遅れを反映した値として算出される。それにより、推定過給圧ＰＴＣｅｓｔを、ターボチャージャ１０の応答遅れ特性を反映させながら算出することができ、その算出精度をより一層向上させることができる。

なお、実施形態は、流量変更機構としてスロットル弁機構を用いた例であるが、本発明の流量変更機構はこれに限らず、吸入ガスの流量を変更可能なものであればよい。例えば、流量変更機構として、吸気弁のリフトを無段階に変更可能な可変吸気リフト機構を用いてもよい。

また、実施形態は、過給機として、ターボチャージャを用いた例であるが、本発明の過給機はこれに限らず、過給動作を実行可能なものであればよい。例えば、過給機として、スーパーチャージャや、電動ターボチャージャを用いてもよい。

さらに、実施形態は、流量変化状態パラメータとして、推定吸気圧変化量を用いた例であるが、本発明の流量変化状態パラメータはこれに限らず、流量変更機構による吸入ガスの流量の変化状態に対して相関性を有する値であればよい。例えば、流量変更機構としてのスロットル弁機構を用いている場合には、スロットル弁開度ＴＨの変化量を流量変化状態パラメータとして用いてもよい。

一方、実施形態は、補正値として、加算項である補正項ＤＰＴＣを用いた例であるが、これに代えて、補正値として、乗算係数を用いてもよい。

また、実施形態は、推定吸気圧と推定過給圧との差分として、第２圧力偏差ＤＰ２を用いた例であるが、本発明の差分はこれに限らず、推定吸気圧と推定過給圧との差分であればよい。例えば、差分として、値ＰＢｅｓｔ−ＰＴＣｅｓｔ又は値ＰＴＣｅｓｔ−ＰＢｅｓｔを用いてもよい。

さらに、実施形態は、本発明の制御装置を車両用の内燃機関に適用した例であるが、本発明の制御装置は、これに限らず、船舶用の内燃機関や、他の産業機器用の内燃機関にも適用可能である。

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（基本推定過給圧算出手段、流量変化状態パラメータ取得手段、補正値算出手段、推定過給圧算出手段、制御手段、推定吸気圧算出手段、目標過給圧設定手段）
３ 内燃機関
１０ ターボチャージャ（過給機）
１２ スロットル弁機構（流量変更機構）
ＰＴＣｔｍｐ 推定過給圧の暫定値（基本推定過給圧）
ＰＴＣｅｓｔ 推定過給圧
ＤＰＴＣ 補正項（補正値）
ＰＢｅｓｔ 推定吸気圧
ＤＰＢ 推定吸気圧変化量（流量変化状態パラメータ）
ＮＥ 内燃機関の回転数
Ｋ３ 補正項ゲイン（ゲイン）
ＤＰ２ 第２圧力偏差（推定吸気圧と推定過給圧との差分）
Ｄｊｕｄ２ 第２判定値
ＰＴＣｓｔａ 定常到達過給圧（過給機により達成可能な過給圧の最大値）
ＰＴＣｏｂｊ 目標過給圧

Claims (5)

1. 吸入ガスの過給圧を変更可能な過給機と、当該吸入ガスの流量を変更可能な流量変更機構とを有す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に応じて、基本推定過給圧を算出する基本推定過給圧算出手段と、
   前記流量変更機構による前記吸入ガスの流量の変化状態に対して相関性を有する流量変化状態パラメータを取得する流量変化状態パラメータ取得手段と、
   当該流量変化状態パラメータに応じて、補正値を算出する補正値算出手段と、
   当該補正値で前記基本推定過給圧を補正することにより、前記過給圧の推定値である推定過給圧を算出する推定過給圧算出手段と、
   当該推定過給圧を用いて、前記内燃機関の動作状態を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関のインテークマニホールド内の吸入ガス圧力の推定値である推定吸気圧を算出する推定吸気圧算出手段をさらに備え、
   前記流量変化状態パラメータ取得手段は、前記流量変化状態パラメータとして、前記推定吸気圧の変化量である推定吸気圧変化量を取得し、
   前記補正値算出手段は、前記内燃機関の回転数に応じて、ゲインを算出し、当該算出したゲインを前記推定吸気圧変化量に乗算することにより、前記補正値を算出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. 前記推定吸気圧と前記推定過給圧との差分が所定範囲内にあるときには、前記補正値算出手段は、前記補正値の算出を停止するとともに、前記推定過給圧算出手段は、前記推定過給圧を前記基本推定過給圧に設定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. 前記基本推定過給圧算出手段は、現時点における前記内燃機関の運転状態及び環境条件において前記過給機により達成可能な過給圧の最大値に対して、前記過給機の応答遅れ特性を反映させるための所定のフィルタリング処理を施すことによって、前記基本推定過給圧を算出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記推定過給圧の目標となる目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記推定過給圧が前記目標過給圧になるように、前記過給機の動作状態を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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