JP2018017179A - エアバイパスバルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバビリティを損なうことなくコンプレッササージの発生を防止したエアバイパスバルブ制御装置を提供する。【解決手段】吸気流路２１と、コンプレッサ４１と、スロットルバルブ２４と、エアバイパス流路４４と、電動アクチュエータによって駆動されエアバイパス流路を開閉するエアバイパスバルブ４５とを備えるエンジン１に備えられ、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装置を、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段２２ａと、スロットルバルブの開度が所定以上の速度で減少する際に、スロットルバルブの開度減少直前におけるエンジンの吸入空気量が所定の閾値以上であった場合にエアバイパスバルブを一時的に開状態とする制御手段１００とを備える構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ターボチャージャのコンプレッサのエアバイパス流路を開閉するエアバイパスバルブの制御装置に関し、特に、ドライバビリティを損なうことなくコンプレッササージの発生を防止したものに関する。

例えば自動車用のエンジン等に設けられるターボチャージャは、排ガスのエネルギによって駆動されるタービンによって、新気（燃焼用空気）を圧縮するコンプレッサを駆動する過給機である。
ターボ過給を行うエンジンにおいて、スロットルバルブ開度が大きくかつ高過給圧の状態から、スロットルバルブを急閉した場合、コンプレッサとスロットルバルブとの間で圧力が急激に上昇するとともに、コンプレッサのブレードとスロットルバルブとの間の吸気流路内で圧力振動であるコンプレッササージが発生し、特有の騒音を生じさせたり、コンプレッサのブレードに回転と逆方向の力がかかってターボチャージャの信頼性を損ねる懸念が生じる。
このため、ターボ過給エンジンにおいては、コンプレッサの上流側と下流側とをバイパスさせ、コンプレッサとスロットルバルブとの間の空気の一部をコンプレッサよりも上流側へ還流させるエアバイパス流路、及び、これを開閉するエアバイパスバルブが設けられる。

コンプレッササージの防止に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、ターボ過給を行うエンジンにおいて、エンジン回転速度センサ及びアクセル開度センサからの情報に基づいて、コンプレッサがサージング状態になると判定すると、バイパス弁を開いてコンプレッサの上流側、下流側と連通させるとともに、サージング状態が終了したと判定するとバイパス弁を閉じることが記載されている。
特許文献２には、エンジンの吸入空気量とコンプレッサの前後吸気圧比から定義されるコンプレッサの動作点が、サージ発生領域である場合に、スロットルバルブ及びサージタンクの下流側に設けられたインパルス弁の開閉駆動によってサージを抑制することが記載されている。
特許文献３には、コンプレッサを迂回するバイパス通路及びバイパス弁を用いたサージ抑制制御において、コンプレッサの下流の圧力を目標値となるように制御することによって、吸入空気量や過給圧の急激な変化を回避することが記載されている。

特開２０１０−２６５８５４号公報 特開２００９−２９９５０６号公報 特開２０１２−１８０７４６号公報

上述した従来技術のように、ソレノイド等の電動アクチュエータによって駆動される電動式のエアバイパスバルブを用いると、既存の機械式エアバイパスバルブに対して、開閉時期の設定自由度が向上し、緻密な制御を構築することが可能となる。
また機械式エアバイパスバルブで問題となっていた作動不良や、開弁時の応答遅れによるコンプレッササージを防止でき、かつ、経年変化によるバネのへたりに起因する意図しない吸気圧力の逃げ等を解消することが可能となる。
しかし、エアバイパスバルブを電動式とした場合であっても、制御が不適切な結果、本来必要がない領域においてエアバイパスバルブを開弁させてしまうと、再加速時における過給圧の上昇に時間応答遅れが生じ、ドライバビリティ（運転操作に対する応答性のよさ）が損なわれる。このため、コンプレッササージを確実に抑制する一方で、コンプレッササージの防止に必要な最低限の開弁に止めることが要望されている。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、ドライバビリティを損なうことなくコンプレッササージの発生を防止したエアバイパスバルブ制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジンに空気を導入する吸気流路と、前記吸気流路に設けられ空気を圧縮するコンプレッサと、前記吸気流路における前記コンプレッサよりも下流側に設けられたスロットルバルブと、前記吸気流路における前記コンプレッサの上流側の領域と下流側の領域とをバイパスさせるエアバイパス流路と、電動アクチュエータによって駆動され前記エアバイパス流路を開閉するエアバイパスバルブとを備えるエンジンに備えられ、前記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装置であって、前記エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記スロットルバルブの開度が所定以上の速度で減少する際に、前記スロットルバルブの開度減少直前における前記エンジンの吸入空気量が所定の閾値以上であった場合に前記エアバイパスバルブを一時的に開状態とする制御手段とを備えることを特徴とするエアバイパスバルブ制御装置である。
本発明の発明者は、コンプレッササージが発生した際のスロットルバルブ上流側の圧力変動の振幅に関して、エンジンの吸入空気量が支配的要因であるとの知見を得た。
このため、本発明によれば、スロットルバルブの開度減少直前におけるエンジンの吸入空気量に基づいて圧力変動をモデル化して振幅を予測し、スロットルバルブの閉動作後にコンプレッササージが発生するか否かを適切に判別し、コンプレッササージ対策が必要な場合（吸気流路内の圧力変動の振幅が大きくなることが予見される場合）に限ってエアバイパスバルブを一時的に開状態とし、コンプレッササージを確実に防止することができる。
これによって、本来必要がない状態においてエアバイパスバルブが開かれ、再加速時の過給応答遅れなどによって車両のドライバビリティが損なわれることを防止できる。
また、吸入空気量に基づいた制御とすることによって、スロットルバルブ下流側の吸気流路内圧力（インテークマニホールド内圧力等）に基づいた制御に対して、バルブタイミングや吸気温度の影響を受けにくく、制御の精度を向上することができる。

請求項２に係る発明は、前記閾値は、前記エアバイパスバルブを閉状態に維持した場合に想定される前記吸気流路内の圧力変動の振幅が所定値以上となる場合に前記エアバイパスバルブを一時的に開状態とするように設定されることを特徴とする請求項１に記載のエアバイパスバルブ制御装置である。
これによれば、吸気流路内の圧力変動の振幅が所定値以上に増大することを確実に防止し、コンプレッササージを適切に抑制することができる。

請求項３に係る発明は、前記閾値は、前記エンジンの出力軸回転速度低下に応じて減少するよう設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエアバイパスバルブ制御装置である。
スロットルバルブを急閉する前のエンジンの吸入空気量が同等である場合、エンジンの出力軸回転速度（回転数）が低いほうが、スロットルバルブの下流側への空気流量が減少し、スロットルバルブ上流側が高圧な状態がより長時間にわたって持続するため、コンプレッササージに対してよりシビアとなることがわかっている。
この点、本発明によれば、エンジンの出力軸回転速度低下に応じて閾値を減少させ、エアバイパスバルブを開状態とする条件を充足しやすくすることによって、エアバイパスバルブの開制御をより適切に行うことができる。

請求項４に係る発明は、前記制御手段は、前記エアバイパスバルブを一時的に開状態とする際の開弁時間を、前記スロットルバルブの開度減少直前における前記エンジンの吸入空気量の増大に応じて延長するように設定することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエアバイパスバルブ制御装置である。
これによれば、エンジンの吸入空気量が大きく、コンプレッササージに対してシビアな状態である場合に、エアバイパスバルブの開弁時間を長く設定することによって、コンプレッササージを確実に抑制することができる。

請求項５に係る発明は、前記制御手段は、前記エアバイパスバルブを一時的に開状態とする際の開弁時間を、前記エンジンの出力軸回転速度低下に応じて延長するように設定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエアバイパスバルブ制御装置である。
これによれば、エンジンの出力軸回転速度が低く、コンプレッササージに対してシビアな状態である場合に、エアバイパスバルブの開弁時間を長く設定することによって、コンプレッササージを確実に抑制することができる。

請求項６に係る発明は、前記制御手段は、前記スロットルバルブの閉動作後における前記スロットルバルブの目標開度が所定の上限値以上であった場合には、前記エアバイパスバルブを閉状態に維持することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエアバイパスバルブ制御装置である。
スロットルバルブを急閉後に全閉とせず、所定以上の開度を残した場合には、その開度までスロットルバルブが急閉されたとしても、その後のエンジン側への空気流量がある程度確保されるため、コンプレッササージは発生しにくい傾向となる。
この点、本発明によれば、スロットルバルブの閉動作後における目標開度が所定の上限値以上であった場合には、コンプレッサエアバイパスバルブを閉状態に維持することによって、ドライバビリティの悪化を防止することができる。
例えば、ドライバがアクセルペダルを完全に戻さない場合には、再加速の意図がある可能性が高いことから、エアバイパスバルブを閉状態に維持することによって、アクセルが再度踏み込まれた場合の過給応答遅れを抑制し、ドライバビリティを向上することができる。

請求項７に係る発明は、前記制御手段は、車両が非走行状態でありかつ前記エンジンの出力軸回転速度が所定の下限値以下である場合には、前記エアバイパスバルブを閉状態に維持することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエアバイパスバルブ制御装置である。
車両が非走行状態でエンジンが空ぶかし（停車レーシング）された際に、エンジンの出力軸回転速度が低速である場合、エンジン自体が発生する機械的騒音、吸排気音などの騒音も低くなるため、エアバイパスバルブが開閉する際の作動音がエンジン音にマスクされなくなる結果、エアバイパスバルブの作動によりコンプレッササージを防止できたとしても、かえってユーザが耳障りに感じることが懸念される。
この点、本発明によれば、停車レーシングが行われかつエンジンの出力軸回転速度がエアバイパスバルブの作動音が聞こえない下限値以下となる際に、エアバイパスバルブを閉じることで作動音をエンジン騒音に紛れさせ、ユーザが作動音を不快に感じることを防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、ドライバビリティを損なうことなくコンプレッササージの発生を防止したエアバイパスバルブ制御装置を提供することができる。

本発明を適用したエアバイパスバルブ制御装置の実施例を有するエンジンの構成を模式的に示す図である。 図１のエンジンにおけるコンプレッササージ発生時の各種パラメータの推移の一例を示す図である。 図１のエンジンにおけるコンプレッササージ振幅と吸入空気量との相関を示す図である。 図１のエンジンにおけるコンプレッササージ振幅とエンジン回転数との相関を示す図である。 実施例のエアバイパスバルブ制御装置におけるコンプレッササージ抑制制御を示すフローチャートの第１分図である。 実施例のエアバイパスバルブ制御装置におけるコンプレッササージ抑制制御を示すフローチャートの第２分図である。 実施例のエアバイパスバルブ制御装置における吸入空気量及びエンジン回転数とエアバイパスバルブ開弁時間との相関を示すマップを模式的に示す図である。

本発明は、ドライバビリティを損なうことなくコンプレッササージの発生を防止したエアバイパスバルブ制御装置を提供する課題を、エンジンの吸入空気量が所定値以上でドライバ要求トルクが急減した場合にエアバイパスバルブを一時的に開弁するとともに、開弁時間を吸入空気量の増加及びエンジン回転数の低下に応じて長く設定することによって解決した。

以下、本発明を適用したエアバイパスバルブ制御装置の実施例について説明する。
実施例のエアバイパスバルブ制御装置は、例えば、乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載され、電動エアバイパスバルブを有するターボ過給エンジンに設けられる。
図１は、実施例のエアバイパスバルブ制御装置を有するエンジンの構成を模式的に示す図である。

エンジン１は、例えば、４ストロークＤＯＨＣ水平対向４気筒の直噴ガソリンエンジンである。
エンジン１は、本体部１０、吸気装置２０、排気装置３０、ターボチャージャ４０、燃料供給装置５０、エンジン制御ユニット１００等を備えている。

本体部１０は、エンジン１の主機部分であって、クランクシャフト１１、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３等を有する。
クランクシャフト１１は、エンジン１の出力軸であって、図示しない各気筒のピストンがコネクティングロッドを介して連結されるピストンピンを備えている。
クランクシャフト１１には、その角度位置を逐次検出するクランク角センサ１１ａが備えられている。
クランク角センサ１１ａは、クランクシャフト１１の回転速度に比例した周波数のパルス信号を出力する。
クランク角センサ１１ａの出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達され、クランクシャフト１１の回転速度（単位時間あたり回転数）の検出等に利用される。

シリンダブロック１２は、各気筒のシリンダが形成されたブロック状の部材である。
シリンダブロック１２は、クランクシャフト１１の回転中心軸を挟んで二分割され、各半部の一方には１番、３番気筒が設けられ、他方には、２番、４番気筒が設けられている。
シリンダブロック１２の各半部が接合される本体部１０の中央部には、クランクシャフト１１のジャーナル部を回転可能に支持するメインベアリング、及び、クランクシャフト１１を収容するクランクケース部が設けられている。

シリンダヘッド１３は、シリンダブロック１２の各半部におけるクランクシャフト１１側とは反対側の端部にそれぞれ設けられている。
シリンダヘッド１３には、燃焼室、吸気ポート、排気ポート、吸排気バルブ及びその駆動系、点火栓などが設けられている。
燃焼室は、シリンダボア及びピストン冠面と共働して、混合気が燃焼する空間部を構成する部分である。
燃焼室は、シリンダヘッド１３のシリンダブロック１２との接合面におけるピストン冠面と対向する領域を凹ませて形成されている。
吸気ポートは、燃焼室に新気（燃焼用空気）を導入する流路である。
排気ポートは、燃焼室から排ガス（既燃ガス）を排出する流路である。
吸気バルブ、排気バルブは、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ所定のバルブタイミングで開閉するものである。
吸気バルブ及び排気バルブは、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトによってそれぞれ駆動される。
吸気カムシャフト及び排気カムシャフトは、例えばタイミングチェーン等の動力伝達手段によって、クランクシャフト１１の１／２の回転速度で同期して回転するとともに、エンジン制御ユニット１００からの指令に応じてカムローブの位相を進角または遅角させることが可能なバルブタイミング可変機構を備えている。
点火栓は、エンジン制御ユニット１００からの点火信号に応じ、燃焼室内で電気的なスパークを発生させ、混合気に点火するものである。

吸気装置２０は、車両周囲の外気を取り込み、燃焼用空気（新気）としてシリンダヘッド１３の吸気ポートに導入するものである。
吸気装置２０は、インテークダクト２１、エアクリーナ２２、インタークーラ２３、スロットルバルブ２４、インテークマニホールド２５、タンブル生成バルブ２６等を有する。

インテークダクト２１は、外気を導入して吸気ポートに搬送する吸気流路である。
インテークダクト２１には、上流側（吸気ポートから遠い側）から順に、エアクリーナ２２、ターボチャージャ４０のコンプレッサ４１、インタークーラ２３、スロットルバルブ２４等が設けられている。
インテークダクト２１の出口部は、インテークマニホールド２５の入口部に接続されている。

エアクリーナ２２は、例えば不織布等のクリーナエレメントで新気を濾過することによって、ダスト等の異物を除去するものである。
エアクリーナ２２は、インテークダクト２１の入口部近傍に設けられている。
エアクリーナ２２の出口部には、エアフローメータ２２ａ、吸気温センサ２２ｂが設けられている。
エアフローメータ２２ａは、インテークダクト２１内を通過する空気流量（エンジン１の吸入空気量）を検出するセンサである。
エアフローメータ２２ａは、吸入空気量検出手段として機能する。
吸気温センサ２２ｂは、インテークダクト２１内を通過する空気の温度を検出するセンサである。

インタークーラ２３は、コンプレッサ４１によって加圧された後の新気を冷却するものである。
インタークーラ２３は、例えば、車両の走行時に車体周囲に形成される気流（走行風）との熱交換によって新気を冷却する熱交換器である。

スロットルバルブ２４は、インテークダクト２１の下流側端部（インテークマニホールド２５との接続部）近傍に設けられたバタフライバルブである。
スロットルバルブ２４は、エンジン１の出力制御のため、吸入空気量を調節するものである。
スロットルバルブ２４は、電動アクチュエータによって駆動される電動スロットルバルブとなっている。
スロットルバルブ２４は、例えばアクセルペダルセンサ１０１の検出値に基づいてエンジン制御ユニット１００が設定するドライバ要求トルクに、エンジン１の実際のトルクが近づくよう開度を制御される。
スロットルバルブ２４には、その開度を検出する開度センサが設けられている。
開度センサの出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。

スロットルバルブ２４の入口側には、スロットル上流圧センサ２４ａが設けられている。
スロットル上流圧センサ２４ａは、スロットルバルブ２４よりも上流側（コンプレッサ４１側）におけるインテークダクト２１内の圧力を検出するものである。
スロットル上流圧センサ２４ａの出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。

インテークマニホールド２５は、スロットルバルブ２４を通過した空気を、各気筒の吸気ポートに分配する分岐管である。
インテークマニホールド２５には、その内部の空気の温度、圧力を検出する吸気温・吸気圧センサ２５ａが設けられている。
吸気温・吸気圧センサ２５ａの出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。

タンブル生成バルブ２６は、燃焼室内におけるタンブル流を促進し燃焼状態を改善するため、運転状態に応じてインテークマニホールド２５の流路の一部を絞るバルブである。
タンブル生成バルブ２６は、エンジン制御ユニット１００によって制御されている。

排気装置３０は、シリンダヘッド１３の排気ポートから出た排ガス（既燃ガス）を、外部に排出するものである。
排気装置３０は、エキゾーストマニホールド３１、エキゾーストパイプ３２、フロント触媒３３、リア触媒３４、サイレンサ３５等を有する。

エキゾーストマニホールド３１は、シリンダヘッド１３の各気筒の排気ポートから出た排ガスを集合させ、タービン４２の入口部に導入する集合管である。
エキゾーストパイプ３２は、タービン４２の出口から出た排ガスを外部へ排出するものである。
エキゾーストパイプ３２には、上流側（タービン４２側）から順に、フロント触媒３３、リア触媒３４、サイレンサ３５が順次設けられている。

フロント触媒３３、リア触媒３４は、排ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを処理して排ガスを浄化する排ガス後処理装置である。
フロント触媒３３、リア触媒３４は、例えばアルミナ等の担体に白金、ロジウム、パラジウムなどの貴金属を担持させた三元触媒を有する。
フロント触媒３３は、空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）３３ａ、リアＯ２センサ３３ｂを有する。
空燃比センサ３３ａ、リアＯ２センサ３３ｂは、フロント触媒３３の入口部、出口部にそれぞれ設けられ、排ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する。

サイレンサ３５は、排ガスの音響エネルギを低減させる消音器である。
サイレンサ３５は、エキゾーストパイプ３２の出口付近に設けられている。
サイレンサ３５は、例えば、２個設けられ、エキゾーストパイプ３２の出口付近の領域は二股に分岐し、各サイレンサ３５に排ガスを導入する。

ターボチャージャ４０は、エンジン１の排ガスのエネルギを利用して新気を圧縮する排気タービン過給機である。
ターボチャージャ４０は、コンプレッサ４１、タービン４２、ウェイストゲートバルブ４３、エアバイパス流路４４、エアバイパスバルブ４５等を有する。

コンプレッサ４１は、吸気装置２０のインテークダクト２１におけるエアクリーナ２２の下流側に設けられた遠心圧縮機である。
タービン４２は、エキゾーストマニホールド３１から流入する排ガスの圧力によって回転駆動されるタービンホイルを有し、コンプレッサ４１のコンプレッサホイルを回転駆動するものである。

ウェイストゲートバルブ４３は、過給圧制御等を目的として、タービン４２の上流側から下流側へ、排ガスの一部をバイパスさせるウェイストゲート流路を開閉するものである。
ウェイストゲートバルブ４３は、電動アクチュエータであるソレノイド４３ａによって開閉駆動され、エンジン制御ユニット１００が設定する目標開度に実際の開度が近づくよう開度制御されている。
この目標開度は、例えばスロットル上流圧センサ２４ａが検出する実際の過給圧を、エンジン制御ユニット１００が設定する目標過給圧に近づける過給圧フィードバック制御によって設定される。
ウェイストゲートバルブ４３には、その開度をフィードバック制御するための図示しないリフト量センサが設けられ、その出力はエンジン制御ユニット１００に伝達される。

エアバイパス流路４４は、インテークダクト２１におけるコンプレッサ４１の上流側（エアクリーナ２２側）の領域と、下流側（インタークーラ２３側）の領域とを連通させ、コンプレッサ４１を迂回させる管路である。
エアバイパスバルブ４５は、エアバイパス流路４４の中間部に設けられ、エアバイパス流路４４を開閉するものである。
エアバイパスバルブ４５は、エンジン制御ユニット１００からの指令であるエアバイパスバルブ開閉要求に応じて開状態と閉状態とを切り替えられるソレノイドバルブである。

燃料供給装置５０は、図示しない燃料タンクに貯留される燃料（ガソリン）を、エンジン１の燃焼室内に噴射し供給するものである。
燃料供給装置５０は、フィードライン５１、高燃料ポンプ５２、高圧燃料ライン５３、インジェクタ５４等を有する。

フィードライン５１は、燃料タンクに設けられたフィードポンプが吐出する燃料を、高圧燃料ポンプ５２に搬送する管路である。
高圧燃料ポンプ５２は、シリンダヘッド３１のカムシャフトと連動し、フィードライン５１から供給される燃料を加圧して吐出するものである。
高圧燃料ポンプ５２は、デューティ比制御によりエンジン制御ユニット１００が設定する目標燃圧に実際の燃圧が近づくようフィードバック制御される。

高圧燃料ライン５３は、高圧燃料ポンプ５２が吐出する燃料を蓄圧された状態で保持するとともに、各気筒のインジェクタ５４に供給する分岐管である。
インジェクタ５４は、高圧燃料ライン５３から導入される燃料を、エンジン制御ユニット１００が発する噴射信号に応じて、燃焼室内に噴射する噴射弁である。
インジェクタ５４は、各気筒にそれぞれ１個ずつ設けられた直噴インジェクタである。

エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１００は、エンジン１及びその補機類を統括的に制御するものである。
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を有する。

エンジン制御ユニット１００には、アクセルペダルセンサ１０１、大気圧センサ１０２等が接続されている。
アクセルペダルセンサ１０１は、ドライバがアクセル操作を入力するアクセルペダルの操作量を検出するものである。
エンジン制御ユニット１００は、アクセルペダルセンサ１０１の出力等に基づいてドライバ要求トルクを設定するとともに、エンジン１が実際に発生するトルクが、ドライバ要求トルクと実質的に一致するよう、スロットルバルブ２４の開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、過給圧、バルブタイミング、ＥＧＲ量などを制御する。
大気圧センサ１０２は、車両周囲の大気の圧力を検出する圧力センサである。

エンジン制御ユニット１００には、さらに、トランスミッション制御ユニット１１０、挙動制御ユニット１２０が、例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮ装置を介して接続されている。
トランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）１１０は、エンジン１の出力を変速して駆動輪に伝達する図示しない自動変速機、及び、その補機類を、統括的に制御するものである。
トランスミッション制御ユニット１１０は、変速機において現在選択されている走行レンジ等に関する情報を、エンジン制御ユニット１００に伝達する。
例えば、トランスミッション制御ユニット１１０は、現在変速機において前進レンジ、後退レンジ等の走行レンジが選択されているか、ニュートラルレンジ、パーキングレンジ等の非走行レンジが選択されているかを、エンジン制御ユニット１００に伝達する。

挙動制御ユニット１２０は、ソレノイドバルブによって車両の左右前後輪の制動力を個別に調節可能なハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）を備え、アンチロックブレーキ制御や、アンダーステア、オーバーステア等の車両挙動発生時に、左右輪の制動力差によって挙動を抑制する方向のヨーモーメントを発生させる車両挙動制御などを行う。
挙動制御ユニット１２０には、各車輪の回転速度に比例した周波数の車速パルス信号を発生する車速センサが接続されている。
挙動制御ユニット１２０は、車速センサの出力に基づいて演算される車速情報をエンジン制御ユニット１００に伝達する。

また、エンジン制御ユニット１００は、エアフローメータ２２ａが検出するエンジン１の吸入空気量、及び、クランク角センサ１１ａが検出するクランクシャフト１１の回転速度に基づいて、エアバイパスバルブ４５を開閉制御し、コンプレッササージを防止する、エアバイパスバルブ制御装置の制御手段として機能する。

上述した構成を有するエンジン１において、例えばアクセル開度が大きく比較的高過給圧の状態から、ドライバがアクセルペダルから足を放すなどして、スロットルバルブ２４が急閉された場合、過給された新気がスロットルバルブ２４に堰き止められることによって、スロットルバルブ２４よりも上流側の吸気装置２０内の圧力が上昇するとともに、スロットルバルブ２４とコンプレッサ４１のブレードとの間の圧力振動であるコンプレッササージが発生する場合がある。

以下、コンプレッササージの発生メカニズムについて説明する。
図２は、図１のエンジンにおけるコンプレッササージ発生時の各種パラメータの推移の一例を示す図である。
図２において、横軸は時間を示し、縦軸は、エンジン回転数（クランクシャフト１１の単位時間あたり回転数）、スロットルバルブ２４の開度、コンプレッサ４１の下流側圧力、コンプレッサ４１の上流側圧力、インテークマニホールド２５内の圧力、エンジン１の吸入空気量をそれぞれ示している。

ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ状態から急激に戻すと、ドライバ要求トルクも急減し、エンジン制御ユニット１００がスロットルバルブ２４の目標開度を例えば５％（アイドル状態）に設定する。
スロットルバルブ２４は、目標開度の変更に応じて、スロットルアクチュエータにより、実質的に最大限の動作速度で閉動作を開始する。
スロットルバルブ２４が急激に全閉状態とされると、コンプレッサ４１からシリンダヘッド１３側へ流れる新気がスロットルバルブ２４で堰き止められ、コンプレッサ４１からスロットルバルブ２４までの間のインテークダクト２１内の圧力（吸気管圧力）が増大する。

さらに、スロットルバルブ２４に当たって反射した圧力波が、インテークダクト２１を逆流してコンプレッサ４１に到達し、コンプレッサ４１のブレードに当たった圧力が撥ね返され、ブレード表面で空気が剥離、吸着を繰り返すことによって、吸気管内において周期的な圧力変動（圧力振動）が発生する。
このような圧力変動のなかでも、特に振幅が大きく、顕著な騒音を発生したり、コンプレッサ４１、タービン４２の信頼性に悪影響を及ぼす程度のものが「コンプレッササージ」と称される。
なお、スロットルバルブ２４がアイドル状態であっても、アイドル運転に必要な程度の空気量はインテークマニホールド２５を介してエンジン１に吸気される。このため、コンプレッサ４１からスロットルバルブ２４までの間の圧力は徐々に低下するので、コンプレッササージは例えば約１秒程度で収束する場合が多い。

図３は、図１のエンジンにおけるコンプレッササージ振幅と吸入空気量との相関を示す図である。
横軸はエアフローメータ２２ａによって検出される吸入空気量を示し、縦軸はスロットル上流圧センサ２４ａによって検出されるコンプレッサ４１の下流側かつスロットルバルブ２４の上流側の吸気管内圧力変動の最大振幅を示している。（エンジン回転数は一定）
図３に示すように、圧力変動の振幅は、吸入空気量の増大に応じてほぼリニアに増大することがわかる。

図４は、図１のエンジンにおけるコンプレッササージ振幅とエンジン回転数との相関を示す図である。
横軸はクランク角センサ１１ａによって検出されるクランクシャフト１１の回転数（いわゆるエンジン回転数）を示し、縦軸はスロットル上流圧センサ２４ａによって検出されるコンプレッサ４１の下流側かつスロットルバルブ２４の上流側の吸気管内圧力変動の最大振幅を示している。
図４に示すように、圧力変動の振幅は、エンジン回転数の低下に応じて増大することがわかる。

実施例のエアバイパスバルブ制御装置は、以上説明したコンプレッササージ特有の現象を利用し、エアバイパスバルブ４５をコンプレッササージの発生が不可避である場合にのみ一時的に開状態とすることによって、ドライバビリティへの悪影響を最低限に抑えつつ、確実にコンプレッササージを防止し、静粛性を向上するとともに、ターボチャージャ４０の信頼性を確保するものである。
以下、実施例のエアバイパスバルブ制御装置におけるコンプレッササージ抑制制御について説明する。
図５、図６は、実施例のエアバイパスバルブ制御装置におけるコンプレッササージ抑制制御を示すフローチャートの第１分図、第２分図である。
この制御においては、ステップＳ０１においてサージ振幅の算出を行い、ステップＳ０２乃至Ｓ０９においてエアバイパスバルブ開前提判定を行い、ステップＳ１０乃至Ｓ１２においてエアバイパスバルブ開前提判定成立時におけるサージ振幅ラッチを行い、ステップS１３乃至１４においてエアバイパスバルブ開判定を行い、ステップＳ１５乃至Ｓ１９においてエアバイパスバルブ閉判定を行っている。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：サージ振幅算出＞
エンジン制御ユニット１００は、エアフローメータ２２ａの出力に基づいて取得されたエンジン１の吸入空気量、及び、クランク角センサ１１ａの出力に基づいて取得されたクランクシャフト１１の回転速度（単位時間あたり回転数）に基づいて、発生し得るコンプレッササージの圧力振幅（サージ振幅）を算出する。
サージ振幅の算出は、例えば図３、図４に示すような吸入空気量、エンジン回転数とサージ振幅との相関を、予め実験やシミュレーションによって求め、その結果に基づいて得られた近似式やマップを利用して行うことができる。
サージ振幅の算出値は、吸入空気量の増加に応じて増大し、クランクシャフト回転速度の低下に応じて増大する。
サージ振幅を算出後、ステップＳ０２に進む。

＜ステップＳ０２：サージ振幅判断＞
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０１において算出したサージ振幅を、予め設定された設定値と比較する。
この設定値は、コンプレッササージが発生した場合に、乗員が聴覚により認識可能な程度の騒音が発生するか否かを考慮して、例えばエンジンの機種ごとや、搭載される車両の車種ごとに設定されている。
サージ振幅が設定値以上である場合はステップＳ０３に進み、その他の場合はステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０３：目標スロットル開度急閉判断＞
エンジン制御ユニット１００は、ドライバ要求トルクに応じて設定される目標スロットル開度が、所定の閾値以上の時間あたり変化率で減少（急閉）したか否かを判別する。
例えば、ドライバがアクセルペダルを踏みこんだ状態から足を放すなどしてドライバ要求トルクが急減すると、目標スロットル開度も急激に減少することになり、スロットルバルブ２４は急激に閉じられる。
目標スロットル開度が急閉されたと判定された場合はステップＳ０７に進み、その他の場合はステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：エアバイパスバルブ開閉要求判断＞
エンジン制御ユニット１００は、エアバイパスバルブ４５へ対する制御指令であるエアバイパス開閉要求の状態を判別し、開要求が出されていない場合（エアバイパスバルブ４５が閉塞されている場合）はステップＳ０８に進み、その他の場合はステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０５：再加速要求有無判断＞
エンジン制御ユニット１００は、ドライバ要求トルクの推移をモニタし、再加速要求（ドライバ要求トルクの所定以上の再増加）の有無を判別する。
再加速要求が有る場合はステップＳ０８に進み、その他の場合はステップＳ０６に進む。

＜ステップＳ０６：前回エアバイパスバルブ開前提判定後経過時間判定＞
エンジン制御ユニット１００は、前回エアバイパスバルブ開前提判定が行われた後の経過時間（前回ステップＳ０７又はステップＳ０８を経てからの経過時間）を予め設定された所定時間と比較する。
経過時間が所定時間を超過している場合はステップＳ０８に進み、その他の場合はステップＳ０９に進む。

＜ステップＳ０７：エアバイパスバルブ開前提判定成立＞
エンジン制御ユニット１００は、エアバイパスバルブの開弁によってコンプレッササージ抑制制御を実行する前提となるエアバイパスバルブ開前提判定を成立させる。
その後、ステップＳ１０に進む。

＜ステップＳ０８；エアバイパスバルブ開前提判定不成立＞
エンジン制御ユニット１００は、エアバイパスバルブ開前提判定を不成立とする。
その後、ステップＳ１０に進む。

＜ステップＳ０９：エアバイパスバルブ開前提判定前回値保持＞
エンジン制御ユニット１００は、エアバイパスバルブ開前提判定における前回の判定結果を保持する。
その後、ステップＳ１０に進む。

＜ステップＳ１０：エアバイパスバルブ開前提判定結果判別＞
エンジン制御ユニット１００は、エアバイパスバルブ開前提判定の判定結果推移をモニタする。
そして、直近の判定結果が「成立」であり、その前回値（「成立」直前の判定結果）が「不成立」であった場合はステップＳ１１に進み、その他の場合はステップＳ１２に進む。

＜ステップＳ１１：サージ振幅ラッチ＞
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０１において算出されるサージ振幅における現在値（最新値）をラッチ（情報保持）する。
その後、ステップＳ１３に進む。

＜ステップＳ１２：サージ振幅ラッチ前回値保持＞
エンジン制御ユニット１００は、サージ振幅として、以前ラッチされた前回値をそのまま保持する。
その後、ステップＳ１３に進む。

＜ステップＳ１３：エアバイパスバルブ開前提判定・目標スロットル開度判断＞
エンジン制御ユニット１００は、エアバイパスバルブ開前提判定が成立しており、かつ、目標スロットル開度が所定値以下であるか否かを判別する。
上記条件を充足する場合はステップＳ１４に進み、その他の場合はステップＳ１５に進む。

＜ステップＳ１４：エアバイパスバルブ開閉要求＝開＞
エンジン制御ユニット１００は、コンプレッササージ抑制制御におけるエアバイパスバルブ４５へ対する制御指令であるエアバイパス開閉要求を、「開」として、エアバイパスバルブ４５に開弁指示を出し、エアバイパスバルブ４５を開弁させる。
その後、ステップＳ１５に進む。

＜ステップＳ１５：エアバイパスバルブ開閉要求判断＞
エンジン制御ユニット１００は、現在のエアバイパスバルブ開閉要求の状態を判別し、エアバイパスバルブ開閉要求が「開」である場合はステップＳ１６に進み、その他の場合はステップＳ２１に進む。

＜ステップＳ１６：エアバイパスバルブ開閉要求「開」所定時間経過＞
エンジン制御ユニット１００は、エアバイパスバルブ４５が開状態となっている時間を計時するタイマ手段である開時間カウンタのカウンタ値に基づいて、エアバイパスバルブ開閉要求が「開」である状態の持続時間が、所定のエアバイパスバルブ開弁時間を経過したか否かを判別する。
エアバイパスバルブ開弁時間は、現在ラッチされているサージ振幅の増大に応じて長くなるように設定される。以下、設定手法の一例について説明する。
図７は、実施例のエアバイパスバルブ制御装置における吸入空気量及びエンジン回転数とエアバイパスバルブ開弁時間との相関を示すマップを模式的に示す図である。
図７に示すように、このマップでは、スロットルバルブ２４を急閉する直前のエンジン１の吸入空気量と、エンジン１のクランクシャフト１１の回転数（回転速度）から、エアバイパスバルブ４５の開弁時間が読みだされるよう構成されている。
図７に示すマップにおいて、エアバイパスバルブ４５の開弁時間は、仮にエアバイパスバルブ４５を閉状態に維持した場合に想定されるコンプレッササージによる圧力変動の振幅の増大に応じて長くなるよう設定されている。
上述したように、圧力変動の振幅は、吸入空気量の増大に応じて大きくなり、かつ、クランクシャフト１１の回転速度減少に応じて大きくなるので、図７に示すマップにおいても、開弁時間は、吸入空気量の増大に応じて長くなり、かつ、クランクシャフト１１の回転速度減少に応じて長くなるように設定されている。
エアバイパスバルブ開閉要求における「開」状態が、設定されたエアバイパスバルブ開弁時間を経過した場合はステップＳ１９に進み、その他の場合はステップＳ１７に進む。

＜ステップＳ１７：目標スロットル開度判断＞
エンジン制御ユニット１００は、現在の目標スロットル開度を予め設定された所定値と比較する。
過給状態からスロットルバルブ２４が急激に閉じられた場合であっても、スロットルバルブ２４の目標開度（閉動作後に維持される開度）がある程度の開度だけ残されている場合には、コンプレッササージは実質的に発生しないためである。
この所定値は、一例として、スロットルバルブ２４の全閉状態からの角度位置にして、１８°程度に設定されている。
そして、目標スロットル開度が所定値以上である場合は、騒音等が問題となり得るコンプレッササージは発生しないものとしてステップＳ１９に進む。
その他の場合はステップＳ１８に進む。

＜ステップＳ１８：非走行レンジ・エンジン回転数判断＞
エンジン制御ユニット１００は、トランスミッション制御ユニット１１０からの情報に基づいて、現在変速機においてＮ（ニュートラル）レンジ又はＰ（パーキングレンジ）が選択されている非走行状態であるか否かを判別する。
また、クランク角センサ１１ａの出力に基づいて、エンジン回転数Ｎｅ（クランクシャフト１１の毎分回転数）を検出する。
そして、変速機が非走行状態でありかつエンジン回転数Ｎｅが所定値以下である場合は、いわゆる低回転での空ぶかし（停車レーシング）であるとしてステップＳ１９に進み、その他の場合はステップＳ２０に進む。
このエンジン回転数Ｎｅの下限値は、エンジン１が低回転となり騒音が抑制され、エアバイパスバルブ４５を駆動する際の作動音をエンジン騒音によって実質的にマスクすることが困難となる（乗員に聞こえてしまう）エンジン回転数に基づいて設定されている。

＜ステップＳ１９：エアバイパスバルブ開閉要求＝閉＞
エンジン制御ユニット１００は、コンプレッササージ抑制制御におけるエアバイパス開閉要求を「閉」として、エアバイパスバルブ４５に閉弁指令を出し、エアバイパスバルブ４５を閉弁させる。
その後、ステップＳ２０に進む。

＜ステップＳ２０：開時間カウンタインクリメント＞
エンジン制御ユニット１００は、開時間カウンタのカウンタ値をインクリメント（カウントアップ）する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ２１：開時間カウンタクリア＞
エンジン制御ユニット１００は、開時間カウンタのカウンタ値をクリア（リセット）する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）吸気管内の圧力変動の振幅が、エンジン１の吸入空気量増加に応じて増大する特性を利用し、スロットルバルブ２４を急閉する直前の吸入空気量に基づいてエアバイパスバルブ４５を一時的に開状態とするコンプレッササージ抑制制御の要否を決定することによって、所定の振幅以上のコンプレッササージが発生するか否かを適切に判別し、対策のため必要な場合に限ってエアバイパスバルブ４５を一時的に開状態とし、コンプレッササージを確実に防止することができる。
これによって、本来必要がない状態においてエアバイパスバルブ４５が開かれ、再加速時の過給応答遅れなどによって車両のドライバビリティが損なわれることを防止できる。
また、吸入空気量に基づいた制御とすることによって、スロットルバルブ下流側の吸気流路内圧力（インテークマニホールド内圧力等）を制御に利用する場合に対して、バルブタイミングや吸気温度の影響を受けにくく、制御の精度を向上することができる。
（２）コンプレッササージに対してシビアとなる低回転時に、エアバイパスバルブ４５の開制御が介入しやすくなるよう、吸入空気量の閾値を設定することによって、エアバイパスバルブ４５の開制御をより適切に行うことができる。
（３）エンジン１の吸入空気量が大きく、コンプレッササージに対してシビアな状態である場合に、エアバイパスバルブ４５の開弁時間を長く設定することによって、コンプレッササージを確実に抑制することができる。
（４）クランクシャフト１１が低回転であり、コンプレッササージに対してシビアな状態である場合に、エアバイパスバルブ４５の開弁時間を長く設定することによって、コンプレッササージを確実に抑制することができる。
（５）スロットルバルブ２４の急閉動作後の目標開度が所定の上限値を上回った場合には、他の条件に関わらずエアバイパスバルブ４５を閉状態に維持することによって、ドライバビリティの悪化を防止することができる。
例えば、ドライバがアクセルペダルを完全に戻さない場合には、再加速の意図がある可能性が高いことから、エアバイパスバルブ４５を閉状態に維持することによって、アクセルが再度踏み込まれた場合の過給応答遅れを抑制し、ドライバビリティを向上することができる。
（６）非走行レンジにおける低回転での空ぶかし（レーシング）時には、他の条件に関わらずエアバイパスバルブ４５を閉状態に維持することによって、エアバイパスバルブ４５の作動音がエンジン１の騒音にマスクされない結果かえって耳障りとなることを防止し、車両の静粛性を確保することができる。
（７）ドライバ要求トルクの変化に基づいてスロットルバルブ２４の急閉を検出することによって、実際にスロットルバルブ２４が作動を開始する前のタイミングで制御を介入させることが可能となり、コンプレッササージを確実に防止することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）エンジン及びエアバイパスバルブ制御装置の構成は、上述した実施例に限らず適宜変更することができる。
例えば、エンジンのシリンダレイアウト、気筒数、動弁駆動方式、燃料噴射方式等は、実施例の構成に限らず適宜変更することができる。
また、実施例のエンジンは一例としてターボ過給ガソリン直噴エンジンであるが、これに限らず、ターボ過給を行いかつスロットルバルブを出力調整に用いるエンジンであれば本発明は適用可能である。
（２）実施例では、エアバイパスバルブを一時的に開状態とする制御の要否、及び、開弁時間をエンジンの吸入空気量及びエンジン回転数に応じて決定しているが、例えばエンジン回転数に関する情報を用いずに、吸入空気量のみに基づいた制御としても、一定の効果を得ることは可能であり、このような形態も本発明の技術的範囲に属する。
また、吸入空気量及びエンジン回転数以外のパラメータを、制御要否及び開弁時間を設定するための要素として加味してもよい。

１ エンジン
１０ 主機 １１ クランクシャフト
１１ａ クランク角センサ １２ シリンダブロック
１３ シリンダヘッド
２０ 吸気装置 ２１ インテークダクト
２２ エアクリーナ ２３ インタークーラ
２４ スロットルバルブ
２４ａ スロットル上流圧センサ ２５ インテークマニホールド
２５ａ 吸気温・吸気圧センサ ２６ タンブル生成バルブ
３０ 排気装置 ３１ エキゾーストマニホールド
３２ エキゾーストパイプ ３３ フロント触媒
３３ａ 空燃比センサ ３３ｂ リアＯ_２センサ
３４ リア触媒 ３５ サイレンサ
４０ ターボチャージャ ４１ コンプレッサ
４２ タービン ４３ ウェイストゲートバルブ
４３ａ ソレノイド ４４ エアバイパス流路
４５ エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）
５０ 燃料供給装置 ５１ フィードライン
５２ 高圧燃料ポンプ ５３ 高圧燃料ライン
５４ インジェクタ
１００ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
１０１ アクセルペダルセンサ １０２ 大気圧センサ
１１０ トランスミッション制御ユニット
１２０ 挙動制御ユニット

Claims (7)

1. エンジンに空気を導入する吸気流路と、
   前記吸気流路に設けられ空気を圧縮するコンプレッサと、
   前記吸気流路における前記コンプレッサよりも下流側に設けられたスロットルバルブと、
   前記吸気流路における前記コンプレッサの上流側の領域と下流側の領域とをバイパスさせるエアバイパス流路と、
   電動アクチュエータによって駆動され前記エアバイパス流路を開閉するエアバイパスバルブと
   を備えるエンジンに備えられ、前記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装置であって、
   前記エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記スロットルバルブの開度が所定以上の速度で減少する際に、前記スロットルバルブの開度減少直前における前記エンジンの吸入空気量が所定の閾値以上であった場合に前記エアバイパスバルブを一時的に開状態とする制御手段とを備えること
   を特徴とするエアバイパスバルブ制御装置。
2. 前記閾値は、前記エアバイパスバルブを閉状態に維持した場合に想定される前記吸気流路内の圧力変動の振幅が所定値以上となる場合に前記エアバイパスバルブを一時的に開状態とするように設定されること
   を特徴とする請求項１に記載のエアバイパスバルブ制御装置。
3. 前記閾値は、前記エンジンの出力軸回転速度低下に応じて減少するよう設定されること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエアバイパスバルブ制御装置。
4. 前記制御手段は、前記エアバイパスバルブを一時的に開状態とする際の開弁時間を、前記スロットルバルブの開度減少直前における前記エンジンの吸入空気量の増大に応じて延長するように設定すること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエアバイパスバルブ制御装置。
5. 前記制御手段は、前記エアバイパスバルブを一時的に開状態とする際の開弁時間を、前記エンジンの出力軸回転速度低下に応じて延長するように設定すること
   を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエアバイパスバルブ制御装置。
6. 前記制御手段は、前記スロットルバルブの閉動作後における前記スロットルバルブの目標開度が所定の上限値以上であった場合には、前記エアバイパスバルブを閉状態に維持すること
   を特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエアバイパスバルブ制御装置。
7. 前記制御手段は、車両が非走行状態でありかつ前記エンジンの出力軸回転速度が所定の下限値以下である場合には、前記エアバイパスバルブを閉状態に維持すること
   を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエアバイパスバルブ制御装置。
   

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