JP2018159271A - 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速過渡期における加速性能を向上させる。【解決手段】非過給領域から過給領域となる加速過渡期である場合には、電動過給機による過給を開始する（ステップＳ３）。そして、過給圧が所定の第１過給圧閾値Ｐ１以上になると、加速要求に応じてバルブオーバーラップ量を増加させる（ステップＳ５）。これにより、加速過渡期に電動過給機により強制的に過給を実行することで、過給初期段階から加速要求に応じてバルブオーバーラップ量を大きくしても筒内の掃気が可能となる。そのため、過給初期段階から加速性能を向上させることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、ターボ過給機である第１の過給機と、電動過給機または機械式過給機からなる第２の過給機とを有する内燃機関の制御方法及び制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、過給機として１つのターボ過給機を備え、非過給域から過給域への加速過渡期において、このときの実際の吸気圧力が大気圧近傍である場合に、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量をトルク重視の設定から、過給域で設定される掃気重視の設定へ増加させることで、加速の立ち上がりを速くして加速性能を向上させる技術が開示されている。ここで、バルブオーバーラップ量とは、吸気弁と排気弁の双方が開弁している期間である。

この特許文献１において、非過給域で設定されるバルブオーバーラップ量は、燃費重視の設定であり、トルク重視の設定に比べて比較的大きく設定されている。トルク重視の設定は、最も効率良くエンジントルクが得られるような設定であり、バルブオーバーラップ量が十分に小さく設定されている。また、過給域で設定されるバルブオーバーラップ量は、掃気重視の設定であり、燃費重視の設定やトルク重視の設定に比べて大幅に大きく設定されている。

ここで、１つのターボ過給機により過給が実施されるような過給システムにおいて、加速要求に応じてバルブオーバーラップ量を増加させると、吸気コレクタ内が負圧になっている場合、内部ＥＧＲが増大し、吸入新気が増加しないことやノッキングが発生し易くなることにより、出力低下（トルクダウン）を招く虞がある。

そこで、特許文献１においては、加速過渡期において、過給圧が上昇するまでバルブオーバーラップ量を掃気重視の設定ではなくトルク重視の設定としている。すなわち、特許文献１は、加速過渡期において、バルブオーバーラップ量の設定が燃費重視からトルク重視の設定に変更され、その後トルク重視から掃気重視の設定に変更されている。

特開２０１２−６７６７８号公報

しかしながら、この特許文献１においては、加速過渡期に早期から積極的な掃気が行えず、過給領域のトルク応答速度を向上させる上で更なる改善の余地がある。

本発明は、ターボ過給機と、吸気通路に配置された電動または機械式の第２の過給機と、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量を調整可能な可変動弁機構と、を備えた内燃機関の制御方法において、加速要求により運転領域が過給しない領域から過給を行う領域に変化するとき、上記第２の過給機による過給を実施し、上記バルブオーバーラップ量が増加するように上記可変動弁機構を制御することを特徴としている。

本発明によれば、加速過渡期に第２の過給機により強制的に過給を実行することで、過給初期段階から加速要求に応じてバルブオーバーラップ量を大きくしても筒内の掃気が可能となる。そのため、過給初期段階から加速性能を向上させることができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の概略を示す説明図。 内燃機関の制御の流れを示すフローチャート。 第１実施例における加速時のバルブオーバーラップ量等の変化を示すタイミングチャート。 第２実施例における加速時のバルブオーバーラップ量等の変化を示すタイミングチャート。 第３実施例における加速時のバルブオーバーラップ量等の変化を示すタイミングチャート。 本発明に係る内燃機関の制御装置の概略の他の例を示す説明図。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機関１の制御装置の概略を示す説明図である。

内燃機関１は、例えば火花点火式ガソリン機関であって、駆動源として自動車等の車両に搭載されるものである。この内燃機関１は、例えば筒内直噴型の構成であり、シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）と点火プラグ２が気筒毎に設けられている。上記燃料噴射弁の噴射時期や噴射量、点火プラグ２の点火時期はコントロールユニット３からの制御信号によって制御されている。

内燃機関１には、吸気通路４と排気通路５とが接続されている。

吸気通路４には、吸入空気量を検出するエアフローメータ６と、吸入空気量を制御する電動のスロットル弁７と、が設けられている。スロットル弁７は、電動モータ等のアクチュエータを具備したものであり、コントロールユニット３からの制御信号によって、その開度が制御されている。スロットル弁７の開度は、スロットル開度センサ８によって検出される。スロットル開度センサ８の検出信号は、コントロールユニット３に入力されている。エアフローメータ６は、スロットル弁７の上流側に設けられている。

排気通路５には、三元触媒等の排気触媒９が設けられている。

また、この内燃機関１は、第１の過給機としてのターボ過給機１０と、第２の過給機としての電動過給機１１と、を有している。

ターボ過給機１０は、吸気通路４に設けられたコンプレッサ１２と、排気通路５に設けられた排気タービンとしてのタービン１３と、を有している。コンプレッサ１２とタービン１３は、同軸上に配置され、一体となって回転する。コンプレッサ１２は、スロットル弁７の上流側に位置するとともに、エアフローメータ６よりも下流側に位置している。タービン１３は、排気触媒９よりも上流側に位置している。

電動過給機１１は、吸気通路４に設けられたコンプレッサ部１４と、図示せぬ車載のバッテリからの電力でコンプレッサ部１４を駆動する電動モータ１５と、を有している。コンプレッサ部１４は、ターボ過給機１０のコンプレッサ１２よりも下流側に位置している。つまり、ターボ過給機１０のコンプレッサ１２と電動過給機１１とは、吸気通路４において、電動過給機１１が相対的に下流側となるように互いに直列に配置されている。また、電動過給機１１は、コントロールユニット３からの制御信号によって、回転速度を含めて駆動制御されている。つまり、コントロールユニット３は、電動過給機１１を制御する制御部に相当するものである。

なお、電動過給機１１のコンプレッサ部１４は、図１においてターボ過給機１０のコンプレッサ１２と同様に遠心形コンプレッサとして図示されているが、ルーツブロアやスクリュー式コンプレッサなど任意の形式のコンプレッサを利用可能である。

また、第２の過給機は、電動過給機１１に限定されるものではなく、例えば内燃機関１によって駆動される機械式過給機（スーパーチャージャ）であってもよい。また、電動過給機１１の電動モータ１５は、車両が内燃機関と当該車両の駆動用モータとを有するようないわゆるハイブリッド車両であれば、この駆動用モータのバッテリを電源としてもよい。

内燃機関１は、可変動弁機構として、吸気弁１６のバルブタイミング（開閉時期）を変更可能な吸気側可変動弁機構１７と、排気弁１８のバルブタイミング（開閉時期）を変更可能な排気側可変動弁機構１９と、を有している。吸気側可変動弁機構１７及び排気側可変動弁機構１９は、コントロールユニット３からの制御信号によって制御される。つまり、吸気側可変動弁機構１７及び排気側可変動弁機構１９は、吸気弁１６と排気弁１８の双方が開弁している期間であるバルブオーバーラップ量を可変制御（調整）することが可能となっている。つまり、コントロールユニット３は、可変動弁機構を制御する制御部に相当するものである。

吸気側可変動弁機構１７及び排気側可変動弁機構１９は、機関弁（吸気弁または排気弁）の開時期及び閉時期を個々に独立して変更できる形式のものでも、開時期及び閉時期が同時に遅進する形式のものでもよい。本実施例では、吸気側カムシャフト２０及び排気側カムシャフト２１のクランクシャフト２２に対する位相を遅進させる後者の形式のものが用いられている。

吸気弁１６のバルブタイミングは、吸気側カムシャフトポジションセンサ２３によって検出される。吸気側カムシャフトポジションセンサ２３は、吸気側カムシャフト２０のクランクシャフト２２に対する位相を検出するものである。

排気弁１８のバルブタイミングは、排気側カムシャフトポジションセンサ２４によって検出される。排気側カムシャフトポジションセンサ２４は、排気側カムシャフト２１のクランクシャフト２２に対する位相を検出するものである。

なお、吸気弁１６及び排気弁１８のいずれか一方のみを可変動弁機構とし、他方を直動式の動弁機構とする構成としても、吸気弁１６と排気弁１８とのバルブオーバーラップ量を調整可能である。すなわち、本発明は、吸気弁１６及び排気弁１８のいずれか一方の動弁機構のみを可変動弁機構とする内燃機関にも適用可能である。

吸気通路４には、第１バイパス通路３０と、第２バイパス通路３１と、インタークーラ３２が設けられている。

第１バイパス通路３０は、コンプレッサ１２を迂回して、コンプレッサ１２の上流側と下流側とを連通するように形成されている。

第１バイパス通路３０には、電動のリサーキュレーション弁３３が設けられている。リサーキュレーション弁３３は、通常は閉じられているが、スロットル弁が閉じられてコンプレッサ１２の下流側が高圧になった場合等に開かれる。リサーキュレーション弁３３が開くことにより、第１バイパス通路３０を介してコンプレッサ１２の下流側の高圧な吸気をコンプレッサ１２の上流側に戻せるようになっている。リサーキュレーション弁３３は、コントロールユニット３からの制御信号によって開閉制御されている。なお、リサーキュレーション弁３３としては、コントロールユニット３により開閉制御されるものではなく、コンプレッサ１２下流側の圧力が所定圧力以上となったときのみ開弁するようないわゆる逆止弁を用いることも可能である。

第２バイパス通路３１は、コンプレッサ部１４を迂回して、コンプレッサ部１４の上流側と下流側とを連通するように形成されている。

第２バイパス通路３１には、電動のバイパス弁３４が設けられている。バイパス弁３４は、電動過給機１１による過給時には閉じられ、電動過給機１１による過給を行わない場合に開かれる。そのため、電動過給機１１の停止時には、主として第２バイパス通路３１を介して吸気が下流側に流れることになる。バイパス弁３４は、コントロールユニット３からの制御信号によって開閉制御されている。なお、第１、第２バイパス通路３０、３１は、省略することも可能である。

インタークーラ３２は、スロットル弁７の下流側に位置し、コンプレッサ１２や電動過給機１１により圧縮（加圧）された吸気を冷却する。

排気通路５には、タービン１３を迂回してタービン１３の上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路３５が設けられている。排気バイパス通路３５の下流側端は、排気触媒９よりも上流側の位置で排気通路５に接続されている。

排気バイパス通路３５には、電動のウエストゲート弁３６が設けられている。ウエストゲート弁３６は、コントロールユニット３からの制御信号により開閉制御され、タービン１３に導かれる排気ガス量を調整するものである。例えば、ウエストゲート弁３６は、過給圧検出部としての過給圧センサ３７の検出信号に基づいて、過給圧が目標過給圧となるように制御される。

過給圧センサ３７は、インタークーラ３２より下流側の吸気通路４、例えばコレクタ部に配置され、当該位置における吸気圧力を検出している。つまり、ターボ過給機１０や電動過給機１１により過給が行われている際に過給圧センサ３７で検出される吸気圧力が過給圧に相当する。なお、吸気通路４は、上記コレクタ部よりも下流側では、吸気マニホールドとして気筒毎に分岐している。

内燃機関１は、排気還流（ＥＧＲ）が実施可能なものであって、排気通路５から分岐して吸気通路４に接続されたＥＧＲ通路４０を有している。ＥＧＲ通路４０は、その一端が排気触媒９の下流側で排気通路５に接続され、その他端がエアフローメータ６の下流側となりコンプレッサ１２の上流側となる位置で吸気通路４に接続されている。換言すると、ＥＧＲ通路４０の他端は、２つある過給機のうち吸気通路４において上流側に位置する過給機の上流側となる位置で吸気通路４に接続されている。

ＥＧＲ通路４０には、ＥＧＲ通路４０内のＥＧＲガスの流量を制御する電動のＥＧＲ弁４１と、ＥＧＲガスを冷却可能なＥＧＲクーラ４２と、が設けられている。ＥＧＲ弁４１の開閉動作は、コントロールユニット３からの制御信号によって制御される。

コントロールユニット３には、上述したセンサ類の検出信号のほか、内燃機関１の機関回転数（エンジン回転数）及びクランク角位置を検出するクランク角センサ４５、運転者により操作されるアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度（ＡＰＯ）を検出するアクセル開度センサ４６、排気通路５に設けられて排気圧を検出する排気圧検出部としての排気圧センサ４７、ターボ過給機１０及び電動過給機１１の下流側でスロットル弁７よりも上流側に位置する吸気通路４内の酸素濃度を検知する酸素濃度センサ４８等からの検出信号が入力されている。

排気圧センサ４７は、タービン１３よりも下流側で、排気触媒９よりも上流側となる位置の排気圧を検出する。

コントロールユニット３は、アクセル開度センサ４６の検出値を用いて、内燃機関１の要求負荷（機関負荷）が算出する。また、コントロールユニット３は、酸素濃度センサ４８の検出値からＥＧＲ率を推定し、ＥＧＲ弁４１の開度が目標値となるようにフィードバック制御している。

なお、酸素濃度センサ４８は省略可能であり、その場合には、排気触媒９の前後に設けられるＡ／Ｆセンサ（図示せず）や酸素センサ（図示せず）の検出信号等を用いてＥＧＲ弁４１の開度が目標値となるようにフィードバック制御してもよい。

過給を行う運転領域において内燃機関１のトルクレスポンス性能（出力応答性能）を向上させるには、吸気弁１６と排気弁１８のバルブオーバーラップ量は拡大すればよい。これにより、圧力差による筒内の掃気効果で内部ＥＧＲが低減され、ノッキングが発生しにくくなるとともに、ターボ過給機１０であれば排気温度上昇によりタービン入力エネルギーが増加する。

しかしながら、内燃機関１の運転中に、加速要求により運転領域が過給しない領域から過給を行う領域に変化するとき、吸気圧が大気圧以下の状態であれば、加速要求に応じてバルブオーバーラップを拡大すると内部ＥＧＲが増大することになる。そのため、この場合には、吸入新気が増加しないことやノッキングが発生し易くなることにより、かえって出力低下（トルクダウン）を招く虞がある。

例えば、上述した特許文献１のように加速過渡期のバルブオーバーラップ量を制御すれば、燃焼安定性を損なうことなく加速性能を向上させることが可能であるが、加速過渡期に早期から積極的な掃気が行えない。上述した特許文献１では、加速過渡期には、バルブオーバーラップ量を縮小してトルク重視の設定にした後、過給圧が十分に増加して掃気が十分に行える状態になってからバルブオーバーラップ量を拡大して掃気重視の設定にしている。

そこで、ターボ過給機１０と電動過給機１１という２つの過給機を備えた内燃機関１において、内燃機関の運転中に、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化するとき、電動過給機１１による過給を実施し、バルブオーバーラップ量が増加するように吸気側可変動弁機構１７及び排気側可変動弁機構１９の少なくとも一方を制御する。

これにより、加速過渡期に電動過給機１１により強制的に過給を実行することで、過給初期段階から加速要求に応じてバルブオーバーラップ量を大きくしても筒内の掃気が可能となる。

なお、電動過給機１１による過給は、電動過給機１１の電源となるバッテリの容量が小さい場合には、加速要求がある場合にのみ電動過給機１１による過給を行うことが望ましい。電動過給機１１の電源となるバッテリの容量が大きい場合には、加速時以外で過給するような場面でターボ過給機１０と併用することも可能である。

図２は、上述した本発明の第１実施例における制御の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、アクセル開度（ＡＰＯ）、過給圧センサ３７の検出値（過給圧）、機関回転数を読み込む。

ステップＳ２では、非過給領域から過給領域となる加速過渡期であるか、すなわち加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する場合であるかを判定する。非過給領域から過給領域となる加速過渡期である場合には、ステップＳ３に進み、そうでない場合には今回のルーチンを終了する。

例えば、機関負荷と機関回転数から運転領域が非過給領域か過給領域であるかを判定可能である。そして、内燃機関１の運転領域が過給を行わない領域にある状態から、運転者のアクセル操作に応じて設定されるスロットル開度が全開近傍の所定値以上となった場合に、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化したと判定する。なお、過給圧センサ３７の検出値が大気圧以下の状態で、アクセル開度（ＡＰＯ）の変化量が所定量以上となるような場合に、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化したと判定してもよい。

ステップＳ３では、電動過給機１１による過給を開始する。

ステップＳ４では、過給圧が所定の第１過給圧閾値Ｐ１以上であるか否かを判定する。過給圧が第１過給圧閾値Ｐ１以上であればステップＳ５へ進む。なお、第１過給圧閾値Ｐ１は、例えば大気圧近傍の圧力値である。

ステップＳ５では、加速要求に応じてバルブオーバーラップ量を増加させる。つまり、ステップＳ３で電動過給機１１による過給を開始しても、過給圧が第１過給圧閾値Ｐ１以上になるまではバルブオーバーラップ量を加速直前のバルブオーバーラップ量に保持し、過給圧が第１過給圧閾値Ｐ１以上になってからバルブオーバーラップ量を加速要求に応じて増加させる。すなわち、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化しても、電動過給機１１による過給により過給圧が第１過給圧閾値Ｐ１以上になるまで、バルブオーバーラップ量は、直前の過給を行っていない状態のときの値に維持される。なお、加速時に設定されるバルブオーバーラップ量は、加速直前の定常時に設定されるバルブオーバーラップ量よりも大きくなっている。

ステップＳ６では、過給圧が所定の第２過給圧閾値Ｐ２以上であるか否かを判定する。過給圧が第２過給圧閾値Ｐ２以上であればステップＳ７へ進む。第２過給圧閾値Ｐ２は、第１過給圧閾値Ｐ１よりも大きい値である。

ステップＳ７では、ウエストゲート弁３６を閉じ、ターボ過給機１０による過給を開始する。つまり、ステップＳ５にてバルブオーバーラップ量を加速要求に応じて増加させた後に、過給圧が第２過給圧閾値Ｐ２以上になるとターボ過給機１０による過給を開始する。

図３は、本発明の第１実施例における加速時のバルブオーバーラップ量等の変化を示すタイミングチャートである。なお、図３中の破線は、上述した特許文献１のように、加速時にバルブオーバーラップ量を縮小した後、過給圧が十分に増加して掃気が十分に行える状態になってからバルブオーバーラップ量を拡大した場合を示す比較例である。

時刻ｔ１において、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれ、運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化し、かつ車両が加速し始める。本実施例では、時刻ｔ１から電動過給機１１による過給を開始する。そして、時刻ｔ２において、電動過給機１１による過給により過給圧が予め設定された所定の第１過給圧閾値Ｐ１に達すると、吸気側可変動弁機構１７及び排気側可変動弁機構１９の少なくとも一方を制御することでバルブオーバーラップ量を加速要求に応じて増加させる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までのバルブオーバーラップ量は、時刻ｔ１以前のバルブオーバーラップ量に保持されている。つまり、バルブオーバーラップ量は、時刻ｔ２までは、加速直前のバルブオーバーラップ量に保持されている。そして、過給圧が第１過給圧閾値Ｐ１に達した時刻ｔ２のタイミングで、加速直前のバルブオーバーラップ量から加速要求に応じたバルブオーバーラップ量に切り替えられる。その結果、時刻ｔ２のタイミングでバルブオーバーラップ量が加速要求に応じたバルブオーバーラップ量に増加する。そして、時刻ｔ３において、電動過給機１１による過給により過給圧が予め設定された所定の第２過給圧閾値Ｐ２に達すると、ウエストゲート弁３６を閉弁し、ターボ過給機１０による過給を開始する。

以上説明してきたように、上述した第１実施例においては、内燃機関１の運転中に、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際には、ターボ過給機１０と電動過給機１１のうち、電動過給機１１により強制的に過給を実行することで、過給初期段階から加速要求に応じてバルブオーバーラップ量を大きくしても筒内の掃気が可能となる。そのため、過給初期段階から加速性能を向上させることができる。

そして、電動過給機１１での過給を開始して過給圧が第１過給圧閾値Ｐ１に達してからバルブオーバーラップ量を増加させることで、内部ＥＧＲが増加しないようにしながら、加速要求に応じたエンジントルクのレスポンスを得ることができる。

また、電動過給機１１での過給を開始して過給圧が第２過給圧閾値Ｐ２に達するまでウエストゲート弁３６を開弁しておくことで、排気圧を下げ、内部ＥＧＲの掃気が促進されるので、ノッキングを抑制しつつ、新気の導入が促進され、内燃機関の出力向上を図ることができる。

そして、時刻ｔ３以降は、ターボ過給機１０による過給が開始されるので、電動過給機１１の仕事を減少させることが可能となり、電動過給機１１に電力を供給するバッテリのＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）の低下を抑制することができる。

次に、本発明の第２実施例について説明する。この第２実施例は、上述した第１実施例と略同一構成となっているが、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際の加速過渡期に、ウエストゲート弁３６を閉弁しないように制御する。つまり、本発明の第２実施例と上述した第１実施例との相違点は、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際に、ウエストゲート弁３６を閉弁しない点である。

図４は、本発明の第２実施例における加速時のバルブオーバーラップ量等の変化を示すタイミングチャートである。なお、図４中の破線は、上述した特許文献１のように、加速時にバルブオーバーラップ量を縮小した後、過給圧が十分に増加して掃気が十分に行える状態になってからバルブオーバーラップ量を拡大した場合を示す比較例である。

電動過給機１１の電動モータ１５に電力を供給するバッテリの容量に余裕があるのであれば、図４に示すように、過給圧が第２過給圧閾値Ｐ２に達した後もウエストゲート弁３６を開弁状態にしておいてもよい。

このような第２実施例においては、電動過給機１１に電力を供給するバッテリのＳＯＣの低下を抑制できないものの、それ以外は上述した第１実施例と略同様の作用効果を奏することができる。

次に、本発明の第３実施例について説明する。この第３実施例は、上述した第１実施例と略同一構成となっているが、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際の加速過渡期に、ウエストゲート弁３６を開弁しないように制御するとともに、電動過給機１１による過給と同時にバルブオーバーラップ量を増加するように制御する。つまり、本発明の第３実施例と上述した第１実施例との相違点は、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際に、電動過給機１１による過給と同時にバルブオーバーラップ量を増加させている点と、ウエストゲート弁３６を閉弁しない点である。

図５は、本発明の第３実施例における加速時のバルブオーバーラップ量等の変化を示すタイミングチャートである。なお、図５中の破線は、上述した特許文献１のように、加速時にバルブオーバーラップ量を縮小した後、過給圧が十分に増加して掃気が十分に行える状態になってからバルブオーバーラップ量を拡大した場合を示す比較例である。

このような第３実施例においては、過給初期段階から加速性能を向上させることができる。

また、本発明は上述した第１〜第３実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形、変更等を含むものである。

例えば、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際に、バルブオーバーラップ量を増加させるタイミングは、電動過給機１１による過給により過給圧が第１過給圧以上になるとともに、過給圧と排気圧との差圧が予め設定された所定の第１差圧閾値Ａ１以上になるタイミングとしてもよい。

このように、過給圧と排気圧との差圧に応じてバルブオーバーラップ量を増加させることで、加速要求に応じたエンジントルクのレスポンスを得るにあたって、より精度よく内部ＥＧＲが増加しないようにできる。

また、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際に、電動過給機１１による過給開始後、予め設定された所定時間Ｔが経過するまで、または機関回転数が予め設定された所定の回転数閾値Ｒになるまで、または機関負荷が予め設定された所定の負荷閾値Ｑになるまでは、ウエストゲート弁３６を開弁するようにしてもよい。

このように、電動過給機１１による過給の初期段階においてウエストゲート弁３６を開弁することによって、排気圧が相対的に下がり、内部ＥＧＲの掃気が促進されるので、ノッキングを抑制しつつ、新気の導入が促進され、内燃機関の出力向上を図ることができる。

また、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際に、電動過給機１１による過給により過給圧と排気圧との差圧が予め設定された所定の第２差圧閾値Ａ２になるまで、または排気圧が予め設定された所定の排気圧閾値Ｅになるまでは、ウエストゲート弁３６を開弁するようにしてもよい。

このように、電動過給機１１による過給の初期段階においてウエストゲート弁３６を開弁しても、排気圧が相対的に下がり、内部ＥＧＲの掃気が促進されるので、ノッキングを抑制しつつ、新気の導入が促進され、内燃機関の出力向上を図ることができる。

加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際に、ウエストゲート弁３６を閉弁するタイミングは、上記所定時間Ｔが経過後、または機関回転数が上記回転数閾値Ｒに達した後、または機関負荷が上記負荷閾値Ｑに達した後としてもよい。

さらに言えば、加速要求により運転領域が過給を行わない領域から過給を行う領域に変化する際に、ウエストゲート弁３６を閉弁するタイミングは、過給圧が第２過給圧閾値Ｐ２以上になった後、過給圧と排気圧との差圧が第２差圧閾値Ａ２以上になった後、または排気圧が排気圧閾値Ｅ以上になった後でもよい。

これにより、過給圧が十分に上昇した状態でウエストゲート弁３６を閉弁することができ、内部ＥＧＲの掃気が十分に行える状態でターボ過給機１０による過給を開始できる。また、電動過給機１１は、ターボ過給機１０による過給を開始することで、電動過給機１１の仕事を減少させることが可能となり、電動過給機１１に電力を供給するバッテリのＳＯＣの低下を抑制することができる。

上述した各実施例では、過給圧センサ３７が吸気通路４の上記コレクタ部に配置されているが、過給圧センサ３７を２つある過給機のうち下流側に位置する過給機である電動過給機１１の出口付近に配置してもよい。つまり、２つある過給機のうち下流側に位置する過給機の出口圧を過給圧として、上述した各種制御に用いることも可能である。

また、本発明は、外部ＥＧＲを導入しない内燃機関に対しても適用可能である。

さらに、本発明は、図６に示すように、ターボ過給機１０のコンプレッサ１２と電動過給機１１のコンプレッサ部１４とが、吸気通路４上に並列に配置された内燃機関にも適用可能である。図６は、上述した図１とは、ターボ過給機１０のコンプレッサ１２と電動過給機１１のコンプレッサ部１４との吸気通路４に対する配置関係が異なる以外は、同一構成となっている。図６においては、上述した図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図６においては、ターボ過給機１０のコンプレッサ１２を迂回する第２吸気通路５１に電動過給機１１が配置されている。第２吸気通路５１は、ＥＧＲ通路４０と吸気通路４との合流位置よりも下流側で、ターボ過給機１０のコンプレッサ１２よりも上流側となる位置で、吸気通路４から分岐している。そして、第２吸気通路５１は、ターボ過給機１０のコンプレッサ１２よりも下流側で、スロットル弁７よりも上流側となる位置で、吸気通路４に合流している。

また、上述した各実施例は、内燃機関１の制御方法及び制御装置に関するものである。

１…内燃機関
３…コントロールユニット
４…吸気通路
５…排気通路
６…エアフローメータ
８…スロットル開度センサ
１０…ターボ過給機
１１…電動過給機
１２…コンプレッサ
１３…タービン
１４…コンプレッサ部
１５…電動モータ
１７…吸気側可変動弁機構
１９…排気側可変動弁機構
３６…ウエストゲート弁
３７…過給圧センサ

Claims (10)

1. 吸気通路に配置されるコンプレッサと、排気通路に配置される排気タービンと、を有する第１の過給機と、
   上記吸気通路に配置された電動または機械式の第２の過給機と、
   吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量を調整可能な可変動弁機構と、を備えた内燃機関の制御方法において、
   加速要求により運転領域が過給しない領域から過給を行う領域に変化するとき、上記第２の過給機による過給を実施し、上記バルブオーバーラップ量が増加するように上記可変動弁機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。
2. 過給圧を検出する過給圧検出部を有し、
   上記第２の過給機による過給により上記過給圧が所定の第１過給圧閾値以上になると、上記バルブオーバーラップ量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
3. 過給圧を検出する過給圧検出部と、
   排気圧を検出する排気圧検出部と、を有し、
   上記第２の過給機による過給により上記過給圧が所定の第１過給圧閾値以上になるとともに、上記過給圧と上記排気圧との差圧が所定の第１差圧閾値以上になると、上記バルブオーバーラップ量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
4. 上記第２の過給機による過給開始後、所定時間経過するまで、または機関回転数が所定の回転数閾値になるまで、または機関負荷が所定の負荷閾値になるまでは、上記排気タービンに導かれる排気ガス量を調整可能なウエストゲート弁を開弁する請求項１〜３のいずれに記載の内燃機関の制御方法。
5. 上記第２の過給機による過給により上記過給圧が上記第１過給圧閾値よりも大きい所定の第２過給圧閾値になるまでは、上記排気タービンに導かれる排気ガス量を調整可能なウエストゲート弁を開弁する請求項２に記載の内燃機関の制御方法。
6. 上記第２の過給機による過給により上記過給圧と上記排気圧との差圧が所定の第２差圧閾値になるまで、または上記排気圧が所定の排気圧閾値になるまでは、上記排気タービンに導かれる排気ガス量を調整可能なウエストゲート弁を開弁する請求項３に記載の内燃機関の制御方法。
7. 上記所定時間経過後、または機関回転数が上記回転数閾値に達した後、または機関負荷が上記負荷閾値に達した後は、上記ウエストゲート弁を閉弁する請求項４に記載の内燃機関の制御方法。
8. 上記過給圧が上記第２過給圧閾値以上になった後は、上記ウエストゲート弁を閉弁する請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
9. 上記過給圧と上記排気圧との差圧が上記第２差圧閾値以上になった後、または上記排気圧が上記排気圧閾値以上になった後は、上記ウエストゲート弁を閉弁する請求項６に記載の内燃機関の制御方法。
10. 吸気通路に配置されるコンプレッサと、排気通路に配置される排気タービンと、を有する第１の過給機と、
    上記吸気通路に配置された電動または機械式の第２の過給機と、
    吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量を調整可能な可変動弁機構と、
    加速要求により運転領域が過給しない領域から過給を行う領域に変化するとき、上記第２の過給機による過給を実施し、上記バルブオーバーラップ量が増加するように上記可変動弁機構を制御する制御部と、を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images