JP2018044459A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転状態が過渡運転状態にあるときの制御性を向上する。【解決手段】内燃機関１を制御するための制御装置が提供される。内燃機関は吸気絞り弁１６を有し、制御装置は、吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニット１００を有する。制御ユニットは、目標吸気圧と実吸気圧に基づいて吸気絞り弁の開度をＰＩＤ制御によりフィードバック制御すると共に、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるとき、ＰＩＤ制御のＤ項を、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の制御装置において、内燃機関の吸気通路に設けられた吸気絞り弁の開度を、目標吸気圧と実吸気圧に基づいてＰＩＤ制御によりフィードバック制御するものが知られている。

特開２００９−５７８７２号公報

ところで、内燃機関の運転状態が急変する過渡運転状態にあるとき、吸気絞り弁の応答性が相対的に悪化し、実吸気圧が目標吸気圧に追いつかず、制御性が悪化することがある。このため、例えば加速時に加速遅れが生じてしまうことがある。

そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関の運転状態が過渡運転状態にあるときの制御性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にある。

本発明の一の態様によれば、
内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関は吸気絞り弁を有し、前記制御装置は、前記吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニットを有し、
前記制御ユニットは、目標吸気圧と実吸気圧に基づいて前記吸気絞り弁の開度をＰＩＤ制御によりフィードバック制御すると共に、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるとき、ＰＩＤ制御のＤ項を、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出するように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態でないとき、ＰＩＤ制御のＤ項を、目標吸気圧の単位時間当たりの変化量と、実吸気圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出する。

本発明の他の態様によれば、
内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関は吸気絞り弁を有し、前記制御装置は、前記吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニットを有し、
前記制御ユニットは、目標吸気圧と実吸気圧に基づいて前記吸気絞り弁の開度をＰＩＤ制御によりフィードバック制御するように構成され、
前記制御ユニットは、
目標吸気圧の単位時間当たりの変化量と、実吸気圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出されたＰＩＤ制御の第１のＤ項を含む前記吸気絞り弁の第１の目標開度と、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出されたＰＩＤ制御の第２のＤ項を含む前記吸気絞り弁の第２の目標開度とを算出し、
前記内燃機関の過渡運転度合いに応じて、前記第１の目標開度と前記第２の目標開度との重み付けを変更しつつ、前記第１の目標開度と前記第２の目標開度とに基づいて、前記吸気絞り弁の最終的な目標開度を算出するように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記内燃機関の過渡運転度合いが高いほど、前記第２の目標開度の重み付けを大きくする。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記第１の目標開度と前記第２の目標開度との重み付けを、前記燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて決定する。

本発明によれば、内燃機関の運転状態が過渡運転状態にあるときの制御性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態の構成を示す概略図である。 第１実施形態における制御ルーチンのフローチャートである。 各マップを示す図である。 第２実施形態における制御ルーチンのフローチャートである。 重みマップを示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関（エンジンという）１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒エンジンである。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン１は直列４気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン１はガソリンエンジンであってもよい。

エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４と、ターボチャージャ１４と、燃料噴射装置５とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。

燃料噴射装置５は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ７と、インジェクタ７に接続されたコモンレール８とを備える。インジェクタ７は、シリンダ９内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する。コモンレール８は、インジェクタ７から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。

吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気絞り弁１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサである。

排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合する。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気管２１には、上流側から順に、酸化触媒２２、パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）２３、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）２４およびアンモニア酸化触媒２６が設けられる。ＮＯｘ触媒２４の上流側の排気通路４には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁２５が設けられる。

ターボチャージャ１４は、可変容量型ターボチャージャからなる。タービン入口におけるノズル開度を可変とするノズル開度可変機構２８が設けられ、このノズル開度可変機構２８がノズルアクチュエータ２９により作動される。ノズル開度可変機構２８は、ノズルを開閉する複数の可動ノズルベーンを有し、この可動ノズルベーンが同時に開閉されることでノズル開度が増減される。

エンジン１はＥＧＲ装置３０をも備える。ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気ガスの一部（ＥＧＲガスという）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。

このエンジン１を制御するための制御装置が車両に搭載されている。制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット（ＥＣＵと称す）１００を有する。ＥＣＵ１００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、インジェクタ７、吸気絞り弁１６、添加弁２５、ＥＧＲ弁３３、ノズルアクチュエータ２９を制御するように構成され、プログラムされている。

制御装置は、以下のセンサ類も有する。このセンサ類に関しては、上述のエアフローメータ１３の他、エンジンの回転速度すなわち単位時間当たりの回転数（ｒｐｍ）を検出するための回転速度センサ４０、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１が設けられる。また、酸化触媒２２、ＤＰＦ２３、ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６の各々の上流側ないし入口近傍の排気温度（入口ガス温度）を検出するための排気温センサ４２，４３，４４，４６が設けられている。また、ＤＰＦ２３の上流側および下流側の排気圧の差圧を検出するための差圧センサ４５が設けられている。これらセンサ類の出力信号はＥＣＵ１００に送られる。

また、吸気圧を検出するための吸気圧センサ４７と、タービン入口圧を検出するための圧力センサ４８とが設けられている。これらセンサの出力信号もＥＣＵ１００に送られる。ここで、本実施形態のエンジンは過給式であるため、便宜上、「吸気圧」を「過給圧」と言い換え、「吸気圧センサ４７」を「過給圧センサ４７」と言い換えるものとする。

過給圧センサ４７は、本実施形態では吸気絞り弁１６の下流側で且つ吸気マニホールド１０の直前の吸気管１１に設置されている。但し、吸気絞り弁１６の下流側であれば設置位置は任意であり、例えば吸気マニホールド１０に設置してもよい。圧力センサ４８は、本実施形態ではＥＧＲ弁３３およびＥＧＲクーラ３２のＥＧＲガス流れ方向上流側におけるＥＧＲ通路３１に設置されているが、この設置位置は、タービン１４Ｔ（特にノズル）の上流側であれば任意であり、例えば排気マニホールド２０に設置してもよい。

次に、本実施形態の制御、特に吸気絞り弁１６の制御について説明する。ＥＣＵ１００は、基本制御として、目標過給圧と実過給圧に基づいて吸気絞り弁１６の開度をＰＩＤ制御によりフィードバック制御する。またＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態が過渡運転状態でないとき、ＰＩＤ制御のＤ項すなわち微分項を、目標過給圧の単位時間当たりの変化量と、実過給圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出するように構成されている。

他方、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態が過渡運転状態であるとき、ＰＩＤ制御のＤ項を、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出するように構成されている。これにより、エンジン１の運転状態が過渡運転状態であるときの吸気絞り弁１６の応答性を向上し、目標吸気圧に対する実吸気圧の追従性を向上している。そして加速時における加速遅れを抑制し、制御性を向上させるようにしている。

なお本実施形態では、エンジン１の冷間始動後から暖機完了までの間に、酸化触媒２２、ＤＰＦ２３、ＳＣＲ２４およびアンモニア酸化触媒２６といった各後処理装置を早期に昇温させるための制御モード、すなわち昇温モードがＥＣＵ１００により実行される。詳しくは後述するが、本実施形態の吸気絞り弁制御は、昇温モード実行中に行われるのが好ましい。

図２を参照して、本実施形態における制御ルーチンを説明する。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０により検出されたエンジン回転数Ｎｅと、アクセル開度センサ４１により検出されたアクセル開度Ａｃと、過給圧センサ４７により検出された過給圧すなわち実過給圧Ｐｒとを取得する。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃに基づき、図３（Ａ）に示すような目標燃料噴射量マップに従って、燃料噴射量、特にインジェクタ７への指示噴射量としての目標燃料噴射量Ｑを算出する。目標燃料噴射量マップは予め試験等を通じて作成され、ＥＣＵ１００に記憶されている。この点は後述するマップについても同様である。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑに基づき、図３（Ｂ）に示すような目標過給圧マップに従って、過給圧の目標値である目標過給圧Ｐｔを算出する。

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑに基づき、図３（Ｃ）に示すような基本開度マップに従って、吸気絞り弁１６の基本開度Ｖｂを算出する。この基本開度Ｖｂは、エンジン運転状態に応じて一義的に定まるフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）項をなすものである。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１００は、目標過給圧Ｐｔと実過給圧Ｐｒの差すなわち過給圧差ΔＰを式：ΔＰ＝Ｐｔ−Ｐｒから算出する。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ１００は、ＰＩＤ制御におけるＰ項すなわち比例項Ｖｐと、Ｉ項すなわち積分項Ｖｉとを次のように算出する。これらＰ項ＶｐとＩ項Ｖｉはいずれも、過給圧差ΔＰをゼロとするように、過給圧差ΔＰに基づいて定まるフィードバック（Ｆ／Ｂ）項をなすものである。

まずＰ項Ｖｐについて、ＥＣＵ１００は、過給圧差ΔＰに所定の比例ゲインＫｐを乗じてＰ項Ｖｐを算出する。あるいは、ＥＣＵ１００は、図３（Ｄ）に示すようなＰ項マップに従って、過給圧差ΔＰに対応したＰ項Ｖｐを直接的に算出してもよい。Ｐ項マップにおける線図の勾配は比例ゲインＫｐを表す。

またＩ項Ｖｉについて、ＥＣＵ１００は、過去の所定時点から今回の演算時期までの過給圧差の積算値ΣΔＰに所定の積分ゲインＫｉを乗じてＩ項Ｖｉを算出する。あるいは、ＥＣＵ１００は、図３（Ｄ）に示すようなＩ項マップに従って、過給圧差の積算値ΣΔＰに対応したＩ項Ｖｉを直接的に算出してもよい。Ｉ項マップにおける線図の勾配は積分ゲインＫｉを表す。なお、ここでは簡略化のためＰ項マップとＩ項マップを図３（Ｄ）に併記した。しかしながら実際にはこれらマップは別々に設けられ、比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉの値は同一もしくは異なる場合がある点に留意されたい。

次にステップＳ１０７において、ＥＣＵ１００は、目標燃料噴射量Ｑの単位時間当たりの変化量を算出する。本実施形態において、単位時間は演算周期τに等しい。そして目標燃料噴射量Ｑの単位時間当たりの変化量は、今回の演算時期ｎにおける目標燃料噴射量Ｑ_nと、１演算周期前の前回ｎ−１における目標燃料噴射量Ｑ_n-1との差（Ｑ_n−Ｑ_n-1）、すなわち目標燃料噴射量微分値Ｑ’（＝Ｑ’_n＝Ｑ_n−Ｑ_n-1）に等しい。しかしながら、単位時間は演算周期τに等しくなくてもよく、例えば演算周期τの複数倍に等しくてもよい。

次にステップＳ１０８において、ＥＣＵ１００は、目標燃料噴射量微分値Ｑ’の絶対値が所定の過渡判定閾値α（＞０）以下であるか否かを判断する。目標燃料噴射量微分値Ｑ’の絶対値が過渡判定閾値α以下の場合（｜Ｑ’｜≦α）、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態が過渡運転状態ではないとみなして、ステップＳ１０９に進む。他方、目標燃料噴射量微分値Ｑ’の絶対値が過渡判定閾値αより大きい場合（｜Ｑ’｜＞α）、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態が過渡運転状態であるとみなして、ステップＳ１１２に進む。なお過渡運転状態とは、エンジンもしくは車両の加速または減速に伴ってエンジン１の運転状態が急変する状態をいう。より具体的には、過渡運転状態とは、運転手によるアクセルペダル操作によってアクセル開度Ａｃが急変する状態をいう。

目標燃料噴射量微分値Ｑ’の絶対値が過渡判定閾値αより大きい場合（｜Ｑ’｜＞α）には、目標燃料噴射量微分値Ｑ’が正の過渡判定閾値＋αより大きい場合（Ｑ’＞＋α）と、目標燃料噴射量微分値Ｑ’が負の過渡判定閾値−αより小さい場合（Ｑ’＜−α）との両者が含まれる。ＥＣＵ１００は、前者の場合、エンジン１の運転状態が加速による過渡運転状態とみなし、後者の場合、エンジン１の運転状態が減速による過渡運転状態とみなす。このように本実施形態では、加速判定および減速判定のための閾値の大きさを等しくしているが、これらは異なっていてもよい。

ステップＳ１０９に進んだ場合、ＥＣＵ１００は、過渡運転状態でないとき（非過渡時という）のＰＩＤ制御におけるＤ項すなわち微分項ＶｄＡを次のように算出する。この微分項ＶｄＡは、目標過給圧Ｐｔの単位時間当たりの変化量と、実過給圧Ｐｒの単位時間当たりの変化量との差をゼロとするように、当該差に基づいて定まるフィードバック（Ｆ／Ｂ）項をなすものである。

ここでも単位時間は演算周期τに等しい。但し単位時間が演算周期τに等しくなくてもよい点は前記同様である。ＥＣＵ１００は、目標過給圧Ｐｔの単位時間当たりの変化量を、今回の演算時期ｎにおける目標過給圧Ｐｔ_nと、１演算周期前の前回ｎ−１における目標過給圧Ｐｔ_n-1との差（Ｐｔ_n−Ｐｔ_n-1）、すなわち目標過給圧微分値Ｐｔ’（＝Ｐｔ’_n＝Ｐｔ_n−Ｐｔ_n-1）に等しい値として算出する。

同様に、ＥＣＵ１００は、実過給圧Ｐｒの単位時間当たりの変化量を、今回の演算時期ｎにおける実過給圧Ｐｒ_nと、１演算周期前の前回ｎ−１における実過給圧Ｐｒ_n-1との差（Ｐｒ_n−Ｐｒ_n-1）、すなわち実過給圧微分値Ｐｒ’（＝Ｐｒ’_n＝Ｐｒ_n−Ｐｒ_n-1）に等しい値として算出する。

次にＥＣＵ１００は、目標過給圧微分値Ｐｔ’と実過給圧微分値Ｐｒ’の差すなわち過給圧微分値差ΔＰ’を式：ΔＰ’＝Ｐｔ’−Ｐｒ’から算出する。そしてＥＣＵ１００は、過給圧微分値差ΔＰ’に所定の非過渡時微分ゲインＫｄＡを乗じて、非過渡時Ｄ項ＶｄＡを算出する。

あるいは、ＥＣＵ１００は、図３（Ｅ）に示すような非過渡時Ｄ項マップに従って、過給圧微分値差ΔＰ’に対応した非過渡時Ｄ項ＶｄＡを直接的に算出してもよい。非過渡時Ｄ項マップにおける線図の勾配は非過渡時微分ゲインＫｄＡを表す。なお、ここでは簡略化のため非過渡時Ｄ項マップにおける線図を、図３（Ｄ）に示したＰ項マップ等の線図と略同様としているが、当然に異ならせてもよい。

次にステップＳ１１０において、ＥＣＵ１００は、上述の如く算出された基本開度Ｖｂ、Ｐ項Ｖｐ、Ｉ項Ｖｉおよび非過渡時Ｄ項ＶｄＡに基づいて、次式（１）により、吸気絞り弁１６の最終的な目標開度Ｖｔを算出する。
Ｖｔ＝Ｖｂ＋Ｖｐ＋Ｖｉ＋ＶｄＡ ・・・（１）

次にステップＳ１１１において、ＥＣＵ１００は、目標開度Ｖｔに応じて吸気絞り弁１６を制御する。すなわちＥＣＵ１００は、吸気絞り弁１６の実際の開度が目標開度Ｖｔに等しくなるように吸気絞り弁１６の開度を制御する。以上で今回のルーチンが終了する。

他方、ステップＳ１０８からステップＳ１１２に進んだ場合、ＥＣＵ１００は、過渡運転状態であるとき（過渡時という）のＰＩＤ制御におけるＤ項すなわち微分項ＶｄＢを次のように算出する。この微分項ＶｄＢは、目標燃料噴射量Ｑの単位時間当たりの変化量に基づいて定まるフィードバック（Ｆ／Ｂ）項をなすものである。

ここでも単位時間は演算周期τに等しい。但し単位時間が演算周期τに等しくなくてもよい点は前記同様である。ＥＣＵ１００は、目標燃料噴射量Ｑの単位時間当たりの変化量を、ステップＳ１０７で算出した目標燃料噴射量微分値Ｑ’（＝Ｑ’_n＝Ｑ_n−Ｑ_n-1）に等しい値として算出する。

すなわちＥＣＵ１００は、ステップＳ１０７で算出した目標燃料噴射量微分値Ｑ’の値を取得すると共に、目標燃料噴射量微分値Ｑ’に所定の過渡時微分ゲインＫｄＢを乗じて、過渡時Ｄ項ＶｄＢを算出する。

あるいは、ＥＣＵ１００は、図３（Ｆ）に示すような過渡時Ｄ項マップに従って、目標燃料噴射量微分値Ｑ’に対応した過渡時Ｄ項ＶｄＢを直接的に算出してもよい。過渡時Ｄ項マップにおける線図の勾配は過渡時微分ゲインＫｄＢを表す。なお、ここでは簡略化のため過渡時Ｄ項マップにおける線図の勾配を、図３（Ｅ）に示した非過渡時Ｄ項マップの線図の勾配と略同様としているが、当然に異ならせてもよい。

ここでは図３（Ｆ）に示すように、過渡時Ｄ項ＶｄＢの上限ガード値ＶｄＢ１と下限ガード値ＶｄＢ２が設定され、目標燃料噴射量微分値Ｑ’が正の所定値Ｇ１以上のときには過渡時Ｄ項ＶｄＢが上限ガード値ＶｄＢ１に保持され、目標燃料噴射量微分値Ｑ’が負の所定値Ｇ２以下のときには過渡時Ｄ項ＶｄＢが下限ガード値ＶｄＢ２に保持されるようになっている。

上述の説明から理解されるように、目標燃料噴射量Ｑはアクセル開度Ａｃに応じて直ちに定まる値である。例えば加速時に、アクセルペダルが急激に大きく踏み込まれ、アクセル開度Ａｃの単位時間当たりの変化量があまりに大きいと、過大な正の目標燃料噴射量微分値Ｑ’が得られ、過大な正の過渡時Ｄ項ＶｄＢが得られる虞がある。すると、吸気絞り弁１６の開度が過剰に急増し、制御性を悪化させる虞がある。減速時も同様である。こうした吸気絞り弁開度の過剰な急変を抑制する目的で上限ガード値ＶｄＢ１と下限ガード値ＶｄＢ２が設けられている。これにより、アクセル開度Ａｃの過剰変化に伴う制御性悪化を抑制することができる。

なお、過給圧に関してはその変化がアクセル開度に比べて緩やかであることから、Ｐ項Ｖｐ、Ｉ項Ｖｉおよび非過渡時Ｄ項ＶｄＡについてはガード値を設けていない。しかしながら、ガード値を設けることも当然に可能である。

次にステップＳ１１３において、ＥＣＵ１００は、上述の如く算出された基本開度Ｖｂ、Ｐ項Ｖｐ、Ｉ項Ｖｉおよび過渡時Ｄ項ＶｄＢに基づいて、次式（２）により、吸気絞り弁１６の最終的な目標開度Ｖｔを算出する。
Ｖｔ＝Ｖｂ＋Ｖｐ＋Ｖｉ＋ＶｄＢ ・・・（２）

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ１１１に進んで、前記同様、吸気絞り弁１６の実際の開度が目標開度Ｖｔに等しくなるように吸気絞り弁１６の開度を制御する。以上で今回のルーチンが終了する。

以上述べたように本実施形態によれば、エンジン１の運転状態が過渡運転状態であるとき、目標燃料噴射量微分値Ｑ’に基づいて過渡時Ｄ項ＶｄＢを算出し、この過渡時Ｄ項ＶｄＢに基づいて吸気絞り弁１６の目標開度Ｖｔを算出する。従って、過給圧に比べて変化の速い目標燃料噴射量に基づいて吸気絞り弁１６の開度をＰＩＤ制御することができ、過渡運転時における吸気絞り弁１６の応答性を向上することができる。そして目標吸気圧Ｐｔに対する実吸気圧Ｐｒの応答性を向上し、制御性を向上させることができる。そして加速時には吸気絞り弁１６の開き遅れを抑制して加速遅れを抑制し、減速時には吸気絞り弁１６の閉じ遅れを抑制して減速遅れを抑制することが可能である。

なお、従来はエンジンの運転状態が過渡運転状態であるときにも過渡運転状態でないときと同様に吸気絞り弁の目標開度を算出しており、これにより上述の課題が生じていた。本実施形態は、エンジン１の運転状態が過渡運転状態であるときには、目標燃料噴射量微分値Ｑ’に基づく過渡時Ｄ項ＶｄＢを用いて吸気絞り弁１６の目標開度Ｖｔを算出することで、上述の課題を解決するものである。

ところで上述したように、本実施形態の吸気絞り弁制御は、昇温モード実行中に行われるのが好ましい。すなわち、昇温モード実行中には、そうでないときに比べ吸気絞り弁１６の開度が減少され、新気の流入を抑制して酸化触媒２２、ＤＰＦ２３、ＳＣＲ２４およびアンモニア酸化触媒２６といった各後処理装置の昇温が促進される。しかしこのときにアクセル開度Ａｃが急増され、加速要求が発生すると、昇温モード実行中以外のときに比べ吸気絞り弁１６の開度増大が遅れ、加速遅れが生じ易い傾向がある。これに対し、昇温モード実行中に本実施形態の吸気絞り弁制御を実行することで、昇温モード実行中であっても吸気絞り弁１６の開き遅れを抑制し、加速遅れを抑制できる。

昇温モードは、エンジン１の冷間始動後から暖機完了までの間にＥＣＵ１００により実行される。より具体的には、図示しない水温センサの検出値が所定の暖機完了温度未満のときに実行される。なお、排気温センサ４２，４３，４４，４６の検出値に基づき各後処理装置の温度を推定し、そのうちの少なくとも一つ（例えば最上流側の酸化触媒２２）の温度が所定の暖機完了温度未満のときに昇温モードを実行してもよい。この他にも昇温モードの実行方法、実行条件等については様々考えられる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお前記第１実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、第１実施形態との相違点を主に説明する。本実施形態の構成は図１に示したものと同様であり、本実施形態は、制御の内容が第１実施形態と異なる。

図４を参照して、本実施形態における制御ルーチンを説明する。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０７は、図２に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０７と同様である。ステップＳ２０８においてＥＣＵ１００は、ステップＳ１０９と同様、非過渡時Ｄ項ＶｄＡを算出する。

そしてステップＳ２０９において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０と同様、次式（１）’により、非過渡時と仮定した場合の吸気絞り弁１６の目標開度すなわち非過渡時目標開度ＶｔＡを算出する。
ＶｔＡ＝Ｖｂ＋Ｖｐ＋Ｖｉ＋ＶｄＡ ・・・（１）’

次にステップＳ２１０において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１２と同様、過渡時Ｄ項ＶｄＢを算出する。そしてＥＣＵ１００は、ステップＳ１１３と同様、次式（２）’により、過渡時と仮定した場合の吸気絞り弁１６の目標開度すなわち過渡時目標開度ＶｔＢを算出する。
ＶｔＢ＝Ｖｂ＋Ｖｐ＋Ｖｉ＋ＶｄＢ ・・・（２）’

次にステップＳ２１２において、ＥＣＵ１００は、図５に示すような重みマップに従って、目標燃料噴射量微分値Ｑ’に対応した重みＷを算出する。後に理解されるが、重みＷは、最終的な吸気絞り弁１６の目標開度Ｖｔを算出する際に、非過渡時目標開度ＶｔＡおよび過渡時目標開度ＶｔＢのそれぞれに対する重み付けを決定するための値である。

図５に示すように、重みＷは０≦Ｗ≦１の範囲内の値である。重みＷは、目標燃料噴射量微分値Ｑ’がゼロのときゼロであり、目標燃料噴射量微分値Ｑ’がゼロから増加するに従い増加し、目標燃料噴射量微分値Ｑ’が正の所定値Ｇ３以上のとき１に保持される。また重みＷは、目標燃料噴射量微分値Ｑ’がゼロから減少するに従い増加し、目標燃料噴射量微分値Ｑ’が負の所定値Ｇ４以下のとき１に保持される。

次にステップＳ２１３において、ＥＣＵ１００は、上述の如く算出された非過渡時目標開度ＶｔＡ、過渡時目標開度ＶｔＢおよび重みＷに基づいて、次式（３）により、吸気絞り弁１６の最終的な目標開度Ｖｔを算出する。
Ｖｔ＝（１−Ｗ）・ＶｔＡ＋Ｗ・ＶｔＢ ・・・（３）

次にステップＳ２１４において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１１と同様、吸気絞り弁１６の実際の開度が目標開度Ｖｔに等しくなるように吸気絞り弁１６の開度を制御する。以上で今回のルーチンが終了する。

この制御によれば、エンジン１の運転状態が過渡運転状態であるか否かに拘わらず、非過渡時目標開度ＶｔＡと過渡時目標開度ＶｔＢとの両者が算出される。そして過渡運転状態の度合い、すなわち加速度合いまたは減速度合いに応じて、両者の重み付けが決定されると共に、両者が加重平均され、最終的な吸気絞り弁１６の目標開度Ｖｔが算出される。

例えば、加速度合いが大きく、目標燃料噴射量微分値Ｑ’が正側に大きいほど、より大きな重みＷが算出され、過渡時目標開度ＶｔＢの重み付けが大きくなる。よって、目標燃料噴射量微分値Ｑ’に基づく過渡時Ｄ項ＶｄＢをより大きく効かせることができ、結果として吸気絞り弁１６の開き遅れおよび加速遅れを抑制することができる。

逆に、減速度合いが大きく、目標燃料噴射量微分値Ｑ’が負側に大きいときにも、より大きな重みＷが算出され、過渡時目標開度ＶｔＢの重み付けが大きくなる。よって、目標燃料噴射量微分値Ｑ’に基づく過渡時Ｄ項ＶｄＢをより大きく効かせることができ、結果として吸気絞り弁１６の閉じ遅れおよび減速遅れを抑制することができる。

他方、エンジン１の運転状態が過渡運転状態でないときには、目標燃料噴射量微分値Ｑ’の絶対値が小さく、小さな重みＷしか算出されない。よって今度は、非過渡時目標開度ＶｔＡの重み付けが大きくなり、過渡時Ｄ項ＶｄＢの効きを抑制して、非過渡時に適応した過給圧主体の制御を実行できる。

図５から理解されるように、重みＷについても、前述のガード値に類似の思想が反映されており、目標燃料噴射量微分値Ｑ’が正の所定値Ｇ３以上または負の所定値Ｇ４以下の場合に重みＷが１に保持されるようになっている。これにより、かかる場合が起きるような過剰なアクセル開度変化に対して、重みＷが際限なく増大することが無く、実質的に過渡時目標開度ＶｔＢのみによって目標開度Ｖｔを算出し、アクセル開度の過剰変化に伴う制御性悪化を抑制することができる。なお、所定値Ｇ３，Ｇ４の絶対値は等しくても異なっていてもよい。

このように本実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。

本実施形態において、非過渡時Ｄ項ＶｄＡが特許請求の範囲にいう第１のＤ項に相当する。以下同様に、過渡時Ｄ項ＶｄＢが第２のＤ項に、非過渡時目標開度ＶｔＡが第１の目標開度に、過渡時目標開度ＶｔＢが第２の目標開度にそれぞれ相当する。エンジン１の過渡運転度合いに応じて重みＷが変更され、非過渡時目標開度ＶｔＡと過渡時目標開度ＶｔＢとの重み付けが変更される。加速時および減速時ともに、エンジン１の過渡運転度合いが高いほど、重みＷが大きくされ、過渡時目標開度ＶｔＢの重み付けが大きくされる。非過渡時目標開度ＶｔＡと過渡時目標開度ＶｔＢとの重み付けは、目標燃料噴射量微分値Ｑ’に基づいて決定される。

以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態も可能である。

（１）例えば、図示した各マップの線図の形（勾配等）は適宜変更可能である。

（２）またエンジンは過給式エンジンに限らず、自然吸気式エンジンであってもよい。

（３）前記実施形態では目標燃料噴射量Ｑの単位時間当たりの変化量を用いて過渡時Ｄ項ＶｄＢを算出したが、インジェクタ７から実際に噴射される燃料噴射量すなわち実噴射量を検出するセンサ等がある場合には、実噴射量の単位時間当たりの変化量を用いて過渡時Ｄ項ＶｄＢを算出してもよい。同様に、エンジン１の運転状態が過渡運転状態であるか否かの判断（図２のステップＳ１０８）を、実噴射量の単位時間当たりの変化量を用いて行ってもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 内燃機関（エンジン）
１６ 吸気絞り弁
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (5)

1. 内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関は吸気絞り弁を有し、前記制御装置は、前記吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニットを有し、
   前記制御ユニットは、目標吸気圧と実吸気圧に基づいて前記吸気絞り弁の開度をＰＩＤ制御によりフィードバック制御すると共に、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるとき、ＰＩＤ制御のＤ項を、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出するように構成されている
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態でないとき、ＰＩＤ制御のＤ項を、目標吸気圧の単位時間当たりの変化量と、実吸気圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出する
   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. 内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関は吸気絞り弁を有し、前記制御装置は、前記吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニットを有し、
   前記制御ユニットは、目標吸気圧と実吸気圧に基づいて前記吸気絞り弁の開度をＰＩＤ制御によりフィードバック制御するように構成され、
   前記制御ユニットは、
   目標吸気圧の単位時間当たりの変化量と、実吸気圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出されたＰＩＤ制御の第１のＤ項を含む前記吸気絞り弁の第１の目標開度と、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出されたＰＩＤ制御の第２のＤ項を含む前記吸気絞り弁の第２の目標開度とを算出し、
   前記内燃機関の過渡運転度合いに応じて、前記第１の目標開度と前記第２の目標開度との重み付けを変更しつつ、前記第１の目標開度と前記第２の目標開度とに基づいて、前記吸気絞り弁の最終的な目標開度を算出するように構成されている
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 前記制御ユニットは、前記内燃機関の過渡運転度合いが高いほど、前記第２の目標開度の重み付けを大きくする
   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. 前記制御ユニットは、前記第１の目標開度と前記第２の目標開度との重み付けを、前記燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて決定する
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置。

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