JP2021050632A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットルバルブを通過して吸い込まれる空気量を精度よく推定する。【解決手段】装置１００は、吸気量センサの脈動領域を判定する脈動判定部４３と、吸気圧縮機の下流から上流へ吸気が還流される還流状態を判定する還流判定部４４と、圧縮機のサージ領域を判定するサージ判定部４５と、スロットルバルブを通過してシリンダ内に吸入される空気量を算出する空気量算出部４１とを備える。空気量算出部４１は、脈動領域、還流状態、サージ領域でないと判定されると吸気量センサの検出値に基づいて空気量を算出し、脈動領域または還流状態またはサージ領域であり過給圧に対する吸気圧の圧力比が所定値以下のとき、検出スロットル開度と検出過給圧と検出吸気圧とに基づいて空気量を算出し、脈動領域または還流状態またはサージ領域であり圧力比が所定値より大きいとき、検出吸気圧と予め設定された特性とに基づいて空気量を算出する。【選択図】図４

Description

本発明は、スロットルバルブを介して吸い込まれる吸気量を算出する機能を有する内燃機関の制御装置に関する。

この種の装置として、従来、スロットルバルブの周囲に形成される空気通路を絞り部とみなし、絞り部を通過する流体の流量を表す計算式に基づいてシリンダ内に吸入される吸入空気量を推定するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また、吸気通路に圧縮機と圧縮機の下流側から上流側に吸気を還流する還流通路とが設けられ、吸気が還流されないときは、圧縮機の上流に配置されたエアフローメータによる検出値に基づいて吸入空気量を推定する一方、吸気が還流されるときは、エアフローメータによる検出値を用いず、計算式に基づいて吸入空気量を推定するようにした装置が知られている（例えば特許文献２参照）。

特開２００６−３７９１１号公報 特開２００９−９７４９０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置で用いられる計算式は、スロットルバルブの周囲が絞り部として機能することを前提とする。このため、スロットルバルブの全開時等、スロットルバルブの上下流に圧力差がなく、スロットルバルブの周囲が絞り部として機能していない場合に、スロットルバルブを通過してシリンダ内に吸入される空気量を精度よく推定することが難しい。

本発明の一態様は、吸気通路に配置された圧縮機と、圧縮機の下流側から上流側へ吸気を還流する還流通路と、圧縮機の下流側に配置されたスロットルバルブと、スロットルバルブの上流側と下流側との圧力差に応じて還流通路を開閉する開閉バルブと、を有する内燃機関の制御装置である。内燃機関の制御装置は、圧縮機の上流側の吸気通路に配置された流量検出器と、スロットルバルブの開度を検出する開度検出器と、圧縮機とスロットルバルブとの間の吸気通路に配置された第１圧力検出器と、スロットルバルブの下流側の前記吸気通路に配置された第２圧力検出器と、開度検出器により検出された開度と、内燃機関の運転状態に応じて予め設定された特性と、に基づいて、流量検出器に脈動現象が生じ得る脈動領域であるか否かを判定する脈動判定部と、第１圧力検出器により検出された圧力と第２圧力検出器により検出された圧力とに基づいて、開閉バルブが開放された還流状態であるか否かを判定する還流判定部と、流量検出器により検出された吸気流量と、第１圧力検出器により検出された圧力と、予め設定された特性と、に基づいて、圧縮機にサージ現象が生じ得るサージ領域であるか否かを判定するサージ判定部と、脈動判定部と、還流判定部と、サージ判定部との判定結果に基づいて、スロットルバルブを通過して内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を算出する空気量算出部と、を備える。空気量算出部は、脈動判定部により脈動領域でないと判定され、かつ、還流判定部により還流状態でないと判定され、かつ、サージ判定部によりサージ領域でないと判定されると、流量検出器により検出された吸気流量に基づいて、スロットルバルブを通過する空気量を算出し、算出されたスロットルバルブを通過する空気量に基づいて、内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を算出し、脈動判定部により脈動領域であると判定され、または、還流判定部により還流状態であると判定され、または、サージ判定部によりサージ領域であると判定され、かつ、第１圧力検出器により検出された圧力に対する第２圧力検出器により検出された圧力の比である圧力比が所定値以下のとき、開度検出器により検出された開度と、第１圧力検出器により検出された圧力と、第２圧力検出器により検出された圧力と、に基づいて、スロットルバルブを通過する空気量を算出し、算出されたスロットルバルブを通過する空気量に基づいて、内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を算出し、脈動判定部により脈動領域であると判定され、または、還流判定部により還流状態であると判定され、または、サージ判定部によりサージ領域であると判定され、かつ、圧力比が所定値より大きいとき、第２圧力検出器により検出された圧力と、予め設定された特性と、に基づいて、スロットルバルブを通過して内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を算出する。

本発明によれば、スロットルバルブの全開時にもスロットルバルブを通過してシリンダ内に吸入される空気量を精度よく推定することができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されるエンジンおよびその周辺の構成を概略的に示す図。 図１の開閉バルブの開弁特性の一例を示す図。 図１のエンジンの内部の要部構成を概略的に示す図。 本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置の要部構成を概略的に示すブロック図。 図１のコンプレッサのサージ領域について説明するための図。 図１の吸気通路における吸気の脈動領域について説明するための図。 図１のスロットルバルブの上下流の圧力比と流量関数との関係を示す図。 図１のスロットルバルブの上下流の圧力比と通過空気量の算出誤差との関係を示す図。 図１のスロットル用アクチュエータの応答遅れ特性を示す図。 図４の空気量算出部により算出される吸入空気量を制限する上限空気量について説明するための図。 図４の空気量算出部による算出方法を切り換えたときの検出空燃比の変化について説明するための図。 図４の空気量算出部による算出方法を徐々に切り換えたときの検出空燃比の変化について説明するための図。 本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置により実行される処理の一例を示すフローチャート。

以下、図１〜図１２を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関（エンジン）に適用される。

図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されるエンジン１およびその周辺の構成を概略的に示す図である。エンジン１は、不図示の車両に搭載され、複数の気筒（例えば４気筒）を有する火花点火式の４サイクルエンジンである。図１に示すように、エンジン１には、エンジン１に吸い込まれる吸入空気（吸気）が通過する吸気通路２と、エンジン１で燃焼した排気ガスが通過する排気通路３とが接続される。

排気通路３には、排気により回転駆動するタービン４ａが設けられる。吸気通路２には、タービン４ａと同軸に設けられて、エアクリーナ（不図示）を介して吸入された吸気を圧送するコンプレッサ４ｂが設けられる。タービン４ａとコンプレッサ４ｂとは、ターボチャージャ４を構成する。コンプレッサ４ｂの上流および下流の吸気通路２には、コンプレッサ４ｂの下流側から上流側へ吸気を還流する還流通路５が設けられ、還流通路５には、還流通路５を開閉する開閉バルブ６が設けられる。

コンプレッサ４ｂの下流側の吸気通路２には、還流通路５の入口の上流側に、吸気を冷却するインタクーラ７が設けられる。また、還流通路５の入口の下流側に、吸気量を調整するスロットルバルブ８と、スロットルバルブ８を通過した吸気を複数の気筒に分配する吸気マニホルド９とが設けられる。スロットルバルブ８は、例えばバタフライ弁により構成され、スロットルバルブ８の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータ８ａの駆動によって変更される。スロットルバルブ８には、スロットルバルブ８の開度を検出するスロットル開度センサ８ｂが設けられる。スロットル開度センサ８ｂは、例えばポテンショメータにより構成される。スロットル用アクチュエータ８ａの動作はコントローラ４０（図４）により制御される。

コンプレッサ４ｂの上流側には、その上流側における吸気量Ｑ_Aを検出する吸気量センサ１０と、コンプレッサ４ｂにより圧縮される前の吸気の圧力（大気圧）Ｐ₁を検出する大気圧センサ１１とが設けられる。インタクーラ７とスロットルバルブ８との間には、コンプレッサ４ｂにより圧縮された後の吸気の圧力（過給圧）Ｐ₂を検出する過給圧センサ１２が設けられる。吸気マニホルド９には、吸気マニホルド９内の吸気の圧力（以下、吸気圧）Ｐ₃を検出する吸気圧センサ１３が設けられる。

吸気量センサ１０は、例えば熱線式エアフローメータにより構成される。大気圧センサ１１、過給圧センサ１２および吸気圧センサ１３は、例えば半導体圧力センサにより構成される。なお、図示は省略するが、コンプレッサ４ｂの上流側には、吸気の温度（大気温）を検出する大気温センサも設けられる。

還流通路５は、隔壁５０により区画された、コンプレッサ４ｂの上流側の吸気通路２に連通する上流側通路５１と、コンプレッサ４ｂの下流側の吸気通路２に連通する下流側通路５２とを有する。還流通路５の開閉バルブ６は、隔壁５０に面して配置され、還流通路５の壁面の一部を構成するダイアフラム６０と、ダイアフラム６０により画定される圧力室６１とを有する。

ダイアフラム６０は、可撓性の薄板により構成され、所定のセット荷重Ｆ_setで還流通路５を閉鎖する。圧力室６１は、通路６２を介して吸気マニホルド９に接続され、圧力室６１には吸気圧Ｐ₃が供給され、ダイアフラム６０の圧力室６１側には吸気圧Ｐ₃が作用する。これによりダイアフラム６０は、ダイアフラム６０の有効面積をＡ_dとして、（Ｆ_set＋Ｐ₃×Ａ_d）の力で還流通路５を閉鎖する方向に押圧される。

ダイアフラム６０の還流通路５側は、一部が連通孔６３を介して上流側通路５１の壁面の一部を構成し、残部が連通孔６４を介して下流側通路５２の壁面の一部を構成する。したがって、ダイアフラム６０の還流通路５側には、連通孔６３を介して大気圧Ｐ₁が作用し、連通孔６４を介して過給圧Ｐ₂が作用する。これによりダイアフラム６０は、連通孔６３の開口面積をＡ_vとして、｛Ｐ₁×Ａ_v＋Ｐ₂×（Ａ_d−Ａ_v）｝の力で還流通路５を開放する方向に押圧される。

このような開閉バルブ６の構成により、還流通路５を開放する方向にダイアフラム６０を押圧する力｛Ｐ₁×Ａ_v＋Ｐ₂×（Ａ_d−Ａ_v）｝が閉鎖する方向に押圧する力（Ｆ_set＋Ｐ₃×Ａ_d）を上回ると、開閉バルブ６が開放された開放状態となる。より具体的には、図１に破線で示すように、ダイアフラム６０が還流通路５の隔壁５０から離間する方向に撓むことで、連通孔６３，６４が互いに接続され、開閉バルブ６が開放された開放状態となる。

図２は、このような開閉バルブ６の開弁特性の一例を示す図である。図２に示すように、開閉バルブ６は、過給圧Ｐ₂と吸気圧Ｐ₃との差圧が所定の閾値以下のときに閉鎖され、閾値を超えると開放される。このような過給圧Ｐ₂と吸気圧Ｐ₃との差圧の閾値は、過給圧Ｐ₂が大きくなるほど大きい値として予め設定されるとともに、開閉バルブ６の初期公差や耐久劣化、圧力センサ１１〜１３による検出精度等を考慮して較正される。

図１に示すように、排気通路３には、エンジン１の複数の気筒から排出された排気ガスを集合する排気マニホルド１４と、排気マニホルド１４の下流で空燃比を検出するＬＡＦセンサ１５とが設けられる。なお、図示は省略するが、排気通路３には、排気通路３を通過する排気ガスの温度を検出する排気温センサ、排気ガスの圧力を検出する排気圧センサなどが設けられる。

図３は、エンジン１の内部の要部構成を概略的に示す図である。図３に示すように、エンジン１は、複数のシリンダ（気筒）１６が形成されるシリンダブロック１７と、シリンダブロック１７の上部を覆うシリンダヘッド１８とを有する。シリンダヘッド１８には、吸気通路２に連通する吸気ポート１９と、排気通路３に連通する排気ポート２０とが設けられる。吸気ポート１９には吸気ポート１９を開閉する吸気バルブ２１が設けられ、排気ポート２０には排気ポート２０を開閉する排気バルブ２２が設けられる。吸気バルブ２１と排気バルブ２２とは動弁機構２３により開閉駆動される。

各シリンダ１６には、シリンダ１６内を摺動可能にピストン２４が配置され、ピストン２４に面して燃焼室２５が形成される。エンジン１には、燃焼室２５に臨むようにインジェクタ２６が設けられ、インジェクタ２６から燃焼室２５に燃料が噴射される。なお、インジェクタ２６を、燃料を燃焼室２５に噴射する直噴式として構成するのではなく、吸気ポート１９に燃料を噴射するポート噴射式として構成してもよい。さらにエンジン１には点火プラグ２７が設けられ、燃焼室２５内の燃料と空気の混合気は、点火プラグ２７により点火される。燃焼室２５内で混合気が燃焼（爆発）すると、シリンダ１６の内壁に沿ってピストン２４が往復動し、コンロッド２８を介してクランクシャフト２９が回転する。インジェクタ２６の動作（噴射時期、噴射時間）および点火プラグ２７の動作（点火時期）はコントローラ４０（図４）により制御される。

動弁機構２３は、吸気カムシャフト３０と排気カムシャフト３１とを有する。吸気カムシャフト３０は、各気筒（シリンダ１６）にそれぞれ対応した吸気カム３０ａを一体に有し、排気カムシャフト３１は、各気筒にそれぞれ対応した排気カム３１ａを一体に有する。吸気カムシャフト３０と排気カムシャフト３１とは、不図示のタイミングベルトを介してクランクシャフト２９に連結され、クランクシャフト２９が２回転する度にそれぞれ１回転する。吸気バルブ２１は、吸気カムシャフト３０の回転により、不図示の吸気ロッカーアームを介して、吸気カム３０ａのプロファイルに応じた所定のタイミングで開閉する。排気バルブ２２は、排気カムシャフト３１の回転により、不図示の排気ロッカーアームを介して、排気カム３１ａのプロファイルに応じた所定のタイミングで開閉する。

動弁機構２３はさらに、クランクシャフト２９に対する吸気カム３０ａおよび排気カム３１ａの相対的な位相（カム位相）をそれぞれ変更するカム位相可変機構３２，３３を有する。カム位相可変機構３２，３３は、それぞれ吸気カムシャフト３０と排気カムシャフト３１の一端部に設けられる。カム位相可変機構３２，３３の構成は互いに同一であり、代表して吸気用のカム位相可変機構３２の構成を説明する。詳細な図示は省略するが、カム位相可変機構３２は、吸気カムシャフト３０を回転可能に収容するとともに、進角室と遅角室とを画成する回転可能な円筒形状のハウジングを有し、ハウジングの外周面に、クランクシャフト２９を経由するタイミングベルトが巻回される。

進角室と遅角室とには、例えば制御弁の駆動に応じた油圧ポンプからの油圧が供給され、制御弁の駆動を制御することで、吸気カム３０ａのカム位相を無段階に進角側または遅角側に変更することができ、これにより、吸気バルブ２１の開閉タイミングを変更できる。すなわち、進角室に油圧が供給されると、吸気カムシャフト３０がハウジングに対し一方向に相対回転し、吸気バルブ２１の開閉タイミングが進角側に変化する。一方、遅角室に油圧が供給されると、吸気カムシャフト３０がハウジングに対し反対方向に相対回転し、吸気バルブ２１の開閉タイミングが遅角側に変化する。

カム位相可変機構３２，３３は、既燃ガスである排気の一部を燃焼室２５内に還流する際の内部排気還流量、つまり内部ＥＧＲガス量を調整するように動作する。すなわち、カム位相可変機構３２，３３により吸気バルブ２１および排気バルブ２２の開閉タイミングを変更することで、吸気バルブ２１と排気バルブ２２の開弁期間が重なるバルブオーバーラップ量を変更し、これにより内部ＥＧＲガス量が調整される。カム位相可変機構３２，３３の動作はコントローラ４０（図４）により制御される。

なお、図示は省略するが、エンジン１にはクランクシャフト２９の回転角およびエンジン回転数を検出するクランク角センサ、吸気カム３０ａおよび排気カム３１ａのカム位相をそれぞれ検出するカム角センサ、エンジン１の冷却水の温度（エンジン水温）を検出する水温センサなども設けられる。

図４は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、装置）１００の要部構成を概略的に示すブロック図である。図４に示すように、装置１００は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ通信可能に接続されたセンサ群７０と、アクチュエータ群８０とを主に有する。センサ群７０には、上記した各種のセンサ８ｂ，１０〜１３，１５等、エンジン１の運転状態を検出する各種センサが含まれる。アクチュエータ群８０には、上記したスロットル用アクチュエータ８ａ、インジェクタ２６、点火プラグ２７、カム位相可変機構３２，３３等が含まれる。なお、図示は省略するが、コントローラ４０にはさらに、車両に搭載された各種センサや他のコントローラ（変速機ＥＣＵ等）等が接続され、アクセル開度や車速等、車両の運転状態を示す各種パラメータの検出値や指令値等が入力される。

コントローラ４０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有するコンピュータを含んで構成される電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。コントローラ４０は、機能的構成として、スロットルバルブ８を通過してシリンダ１６内に吸入される空気量を算出する空気量算出部４１、インジェクタ２６による燃料噴射を制御する燃料噴射制御部４２等を有する。空気量算出部４１および燃料噴射制御部４２による演算は、クランク角センサからの信号に基づいて、エンジン１の燃焼サイクルに同期して実行される。

空気量算出部４１は、吸気量センサ１０により検出されたコンプレッサ４ｂの上流の吸気量Ｑ_A（例えば、単位時間当たりの質量流量）等に基づいて、スロットルバルブ８を通過する通過空気量Ｑ_B（例えば、単位時間当たりの質量流量）を算出する。また、算出された通過空気量Ｑ_Bに基づいて、エンジン１のシリンダ１６内に吸入される吸入空気量Ｑ_C（例えば、単位時間当たりの質量流量）を算出する。具体的には、吸気マニホルド９の容積をＶ_I、シリンダ１６の容積をＶ_C、充填効率をη、重み付け係数をｗ、前回の燃焼サイクルで算出された吸入空気量をＱ_Czとして、次式（i），（ii）により吸入空気量Ｑ_Cを算出する。
ｗ＝ηＶ_C／Ｖ_I ・・・（i）
Ｑ_c＝ｗＱ_B＋（１−ｗ）Ｑ_Cz ・・・（ii）

なお、シリンダ１６の充填効率ηは、エンジン回転数、カム位相、吸気圧Ｐ₃、吸気温（大気温）、エンジン水温等の各種パラメータの影響を受ける。このため、シリンダ１６内に吸入される吸入空気量Ｑ_Cは、各種パラメータ（例えば、エンジン回転数、カム位相、吸気圧Ｐ₃）の領域毎に予め設定された複数の特性に基づいて算出され、各種パラメータ（例えば、吸気温、エンジン水温）に応じて補正される。

燃料噴射制御部４２は、空気量算出部４１により算出された吸入空気量Ｑ_Cに基づいて、シリンダ１６内の空燃比が適切な値となるようにインジェクタ２６によるシリンダ１６内への燃料の供給を制御する。また、ＬＡＦセンサ１５により検出された空燃比に基づいて燃料噴射量を補正するフィードバック制御を行う。

ところで、図１に示すように、吸気量センサ１０とスロットルバルブ８との間の吸気通路２にはコンプレッサ４ｂが設けられる。例えば、コンプレッサ４ｂによる吸気の圧送中にスロットルバルブ８が閉じられる等してコンプレッサ４ｂの入口側に対する出口側の圧力比が過大になると、コンプレッサ４ｂが空転して内部の吸気量および吸気圧が周期的に変動するサージ現象が生じる。このようなコンプレッサ４ｂのサージ領域では、コンプレッサ４ｂの上流側の吸気量センサ１０に吸気が逆流して吸気量センサ１０の検出値が不正確になるため、吸気量センサ１０の検出値に基づいて空気量を算出することができない。

図５は、コンプレッサ４ｂにサージ現象が生じ得るサージ領域について説明するための図であり、コンプレッサ４ｂに流入する吸気量Ｑ_A（例えば、質量流量を体積流量に換算した値）に対する、コンプレッサ４ｂが空転せずに圧縮可能な最大圧力比を示す。図５に示すように、大気圧Ｐ₁に対する過給圧Ｐ₂の圧力比Ｐ₂／Ｐ₁が所定値を超えると、コンプレッサ４ｂにサージ現象が生じ得るサージ領域となる。このような最大圧力比は、吸気量Ｑ_Aが大きくなるほど大きい値に予め設定される。

また、図１に示すように、吸気量センサ１０とスロットルバルブ８との間の吸気通路２には還流通路５が設けられ、開閉バルブ６が開放されるとコンプレッサ４ｂの下流側から上流側に吸気の一部が還流される。このような還流状態では、コンプレッサ４ｂの上下流で流量が一致しなくなるとともに、還流された吸気が吸気量センサ１０に逆流して吸気量センサ１０の検出値が不正確になるため、吸気量センサ１０の検出値に基づいて通過空気量Ｑ_Bを算出することができない。

また、エンジン１の運転状態が低速高負荷の脈動領域では、吸気通路２において吸気が大きく脈動し、吸気量センサ１０に吸気が逆流して検出値が不正確になるため、吸気量センサ１０の検出値に基づいて通過空気量Ｑ_Bを算出することができない。

図６は、吸気量センサ１０に脈動現象が生じ得る脈動領域について説明するための図であり、エンジン回転数ごとの、スロットルバルブ８の開度ＴＨに対する脈動振幅率を示す。図６において実線は、吸気バルブ２１の閉弁タイミングに相当するＩＶＣ角度がθ₁（例えば、４９度）の場合を示し、破線は、ＩＶＣ角度がθ₂（例えば、９４度）の場合を示す。図６に示すように、開度ＴＨが大きい高負荷ほど脈動の大きさを表す脈動振幅率が大きくなり、開度ＴＨが所定値を超えると、吸気量センサ１０に吸気が逆流し、吸気量センサ１０に脈動現象が生じ得る脈動領域となる。図６に示すように、脈動領域に至る開度ＴＨは、エンジン回転数およびＩＶＣ角度に応じて変化する。このような開度ＴＨの閾値は、エンジン回転数およびＩＶＣ角度に応じて予め実験等により設定される。

このようなサージ領域や還流状態、脈動領域では、空気量算出部４１は、吸気量センサ１０の検出値を用いずに空気量を算出する必要がある。このようなサージ領域、還流状態または脈動領域における通過空気量Ｑ_Bは、一般に、スロットルバルブ８の上流の過給圧Ｐ₂に対する下流の吸気圧Ｐ₃の圧力比Ｐ₃／Ｐ₂に応じて変化する流量関数Ｆ、スロットルバルブ８の開度ＴＨに応じて変化する流量係数Ｃ_dおよび開口面積Ａ、大気圧Ｐ₁、大気温Ｔ_A、気体定数Ｒ、比熱比κを用いて、次式（iii）により算出される。

しかしながら、式（iii）は、スロットルバルブ８の上下流に圧力差があり、周囲が絞り部として機能することを前提とする。このため、例えばスロットル全開時等、スロットルバルブ８の上下流に圧力差がなく、周囲が絞り部として機能していない場合には、通過空気量Ｑ_Bを正確に算出することができない。

図７は、スロットルバルブ８の上下流の圧力比Ｐ₃／Ｐ₂と流量関数Ｆとの関係を示す図であり、図８は、圧力比Ｐ₃／Ｐ₂と、式（iii）により算出された通過空気量Ｑ_Bの算出誤差との関係を示す図である。図７に示すように、スロットルバルブ８の上下流の圧力差がなくなり、圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が１に近づくと、流量関数Ｆの値は急激に減少する。このとき、図８に示すように、圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁（例えば、約０．９２）を超えて１に近付くと、式（iii）による通過空気量Ｑ_Bの算出誤差が許容範囲（例えば、±１０％）を超えて急激に増大する。

そこで、本実施形態では、サージ領域、還流状態または脈動領域における空気量の算出方法をスロットルバルブ８の上下流の圧力差に応じて切り換え、スロットルバルブ８の全開時にも空気量を精度よく推定できるよう、以下のように装置１００を構成する。

図４に示すように、コントローラ４０は、機能的構成としてさらに、脈動判定部４３と、還流判定部４４と、サージ判定部４５と、開度推定部４６と、圧力推定部４７と、補正量算出部４８とを有する。

脈動判定部４３は、スロットル開度センサ８ｂにより検出されたスロットルバルブ８の開度ＴＨと、エンジン１の運転状態に応じて予め設定された特性とに基づいて、吸気量センサ１０に吸気が逆流する脈動領域であるか否かを判定する。すなわち、図６に示すように、スロットルバルブ８の開度ＴＨがエンジン回転数およびＩＶＣ角度に応じて予め設定された閾値を超えているか否かを判定する。

還流判定部４４は、過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂と吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃とに基づいて、開閉バルブ６が開放された還流状態であるか否かを判定する。すなわち、図２に示すように、過給圧Ｐ₂と吸気圧Ｐ₃との差圧が過給圧Ｐ₂に応じて予め設定された閾値を超えているか否かを判定する。なお、過給圧Ｐ₂が大気圧センサ１１により検出された大気圧Ｐ₁以下で、過給圧Ｐ₂が大気圧Ｐ₁と同等の圧力として安定している場合は、開閉バルブ６が開放された状態であっても還流が発生しないため、還流状態ではないと判定する。特に車両の減速直後には、圧力センサ１１〜１３の検出精度等によっては、このように過給圧Ｐ₂が安定した状態を判定できず、誤って還流状態であると判定されて空燃比を適切に制御できなくなることがある。したがって、例えば、タイマを設定することで、還流状態であると判定される還流判定の継続時間を所定時間内に制限することが好ましい。

サージ判定部４５は、吸気量センサ１０により検出された吸気量Ｑ_Aと、過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂と、予め設定された特性とに基づいて、コンプレッサ４ｂのサージ領域であるか否かを判定する。すなわち、図５に示すように、大気圧Ｐ₁に対する過給圧Ｐ₂の圧力比Ｐ₂／Ｐ₁が吸気量Ｑ_Aに応じて予め設定された最大圧力比を超えているか否かを判定する。

空気量算出部４１は、脈動判定部４３と還流判定部４４とサージ判定部との判定結果に基づいて、通過空気量Ｑ_Bおよび吸入空気量Ｑ_Cを算出する。すなわち、脈動領域でなく、かつ、還流状態でなく、かつ、サージ領域でないと判定されると、吸気量センサ１０により検出された吸気量Ｑ_Aに基づいて通過空気量Ｑ_Bを算出し、式（i），（ii）により吸入空気量Ｑ_Cを算出する。

一方、脈動領域または還流状態またはサージ領域であると判定されると、吸気量センサ１０の検出値を用いずに空気量を算出する。この場合、脈動領域または還流状態またはサージ領域であると判定され、かつ、スロットルバルブ８の上下流の圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁以下のときは、式（iii）を用いて通過空気量Ｑ_Bを算出し、式（i），（ii）により吸入空気量Ｑ_Cを算出する。すなわち、スロットル開度センサ８ｂにより検出されたスロットルバルブ８の開度ＴＨと、過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂と、吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃とに基づいて、式（iii）により通過空気量Ｑ_Bを算出する。

脈動領域または還流状態またはサージ領域であると判定され、かつ、スロットルバルブ８の上下流の圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁より大きいときは、吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃と予め設定された特性とに基づいて空気量を算出する。すなわち、エンジン回転数、カム位相、吸気圧Ｐ₃等の各種パラメータに基づいて予め設定された複数の特性から、吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃に対応する吸入空気量Ｑ_cを算出する。

空気量算出部４１により算出される空気量は、吸気通路２内の各部を吸気が一定の流速で通過し、吸気量センサ１０を通過する吸気がそのままスロットルバルブ８を通過するエンジン１の定常運転状態における値として算出される。したがって、吸気通路２内の各部で流速が経時的に変化するエンジン１の過渡運転状態では、空気量算出部４１により算出される空気量を補正（過渡補正）する必要がある。

開度推定部４６は、スロットル開度センサ８ｂにより検出されたスロットルバルブ８の開度ＴＨと、コントローラ４０（図４）からスロットル用アクチュエータ８ａに指令される目標開度ＴＨ₀と、スロットル用アクチュエータ８ａの応答遅れ特性と、に基づいて、所定時間Δｔ後のスロットルバルブ８の推定開度ＴＨ＜＾＞を算出する。所定時間Δｔは、例えば、エンジン１の燃焼サイクル（吸入行程）よりも十分短い微小な時間である。すなわち、エンジン回転数にかかわらず過渡状態の吸入空気量の変化を表現できるよう、高回転時の吸入行程よりも十分短い固定値に設定される。

図９は、スロットル用アクチュエータ８ａの応答遅れ特性を示す図であり、スロットルバルブ８の目標開度ＴＨ₀を破線、検出された開度ＴＨを実線、所定時間Δｔ後の推定開度ＴＨ＜＾＞を一点鎖線でそれぞれ示す。図９に示すように、スロットルバルブ８の開度ＴＨは、所定のスロットル遅れ時間Ｔｄ_THだけ遅れて目標開度ＴＨ₀に追従する。従って、所定時間Δｔ後の推定開度ＴＨ＜＾＞は、次式（iv）により算出される。
ＴＨ＜＾＞＝ＴＨ＋（ＴＨ₀−ＴＨ）Δｔ／Ｔｄ_TH ・・・（iv）

圧力推定部４７は、大気圧、エンジン回転数、カム位相等の各種パラメータに応じて予め設定された特性に基づいて所定時間Δｔ後の推定過給圧Ｐ₂＜＾＞および推定吸気圧Ｐ₃＜＾＞を算出する。

補正量算出部４８は、空気量算出部４１により算出された空気量を補正するための補正量を算出する。具体的には、先ず、スロットル開度センサ８ｂにより検出された開度ＴＨと、過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂と、吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃とに基づいて、スロットルバルブ８を通過する第１空気量Ｑ₁を算出する。また、開度推定部４６により算出された推定開度ＴＨ＜＾＞と、圧力推定部４７により算出された推定過給圧Ｐ₂＜＾＞および推定吸気圧Ｐ₃＜＾＞とに基づいて、所定時間Δｔ後にスロットルバルブ８を通過する第２空気量Ｑ₂を算出する。次いで、第１空気量Ｑ₁と第２空気量Ｑ₂との差を補正量（Ｑ₂−Ｑ₁）として算出する。

エンジン１の運転状態が過渡状態の場合、空気量算出部４１は、脈動判定部４３と還流判定部４４とサージ判定部との判定結果に基づいて算出した定常状態の空気量に、補正量算出部４８により算出された補正量を加算することで過渡補正を行う。

なお、空気量算出部４１は、式（iii）により空気量Ｑ_B，Ｑ_Cを算出するとき、算出された吸入空気量Ｑ_Cが所定の上限空気量Ｑ_maxを超えると、吸入空気量Ｑ_Cを上限空気量Ｑ_maxに制限する。これは、空気量の算出方法を切り換えるときに切り換え段差が発生することを防止するためである。上限空気量Ｑ_maxは、通常、エンジン回転数、カム位相、吸気圧Ｐ₃等の各種パラメータに基づいて予め設定された複数の特性から算出される吸入空気量Ｑ_cに設定される。このような上限空気量Ｑ_maxに、補正量算出部４８により算出された補正量を加算することで、過渡補正後の吸入空気量Ｑ_Cが不適切に制限されることを防止することができる。

図１０は、上限空気量Ｑ_maxについて説明するための図であり、空気量算出部４１により算出された吸入空気量Ｑ_Cの一例を示す。図１０において、時刻ｔ２までは、脈動領域または還流状態またはサージ領域であると判定され、かつ、スロットルバルブ８の上下流の圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁以下であり、式（iii）を用いて空気量Ｑ_B，Ｑ_Cが算出される。時刻ｔ２以降は、脈動領域または還流状態またはサージ領域であると判定され、かつ、スロットルバルブ８の上下流の圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁より大きく、吸気圧Ｐ₃と予め設定された特性とに基づいて空気量Ｑ_Cが算出される。したがって、時刻ｔ２までの吸入空気量Ｑ_Cのみが上限空気量Ｑ_maxに制限される。

図１０に示すように、過渡補正前の式（iii）に基づく吸入空気量Ｑ_Cと吸気圧に基づく吸入空気量Ｑ_Cとの間に差がある場合でも、通常の上限空気量Ｑ_maxにより式（iii）に基づく吸入空気量Ｑ_Cを制限することで時刻ｔ２で切り換え段差が発生することがない。しかしながら、過渡補正量を考慮しない通常の上限空気量Ｑ_maxによって過渡補正後の吸入空気量Ｑ_Cを制限すると、時刻ｔ１〜ｔ２において過渡補正後の吸入空気量Ｑ_Cが上限空気量Ｑ_maxに制限される。この場合、時刻ｔ２において空気量の算出方法を切り換えるときに、上限空気量Ｑ_maxと過渡補正後の吸入空気量Ｑ_Cとの間で切り換え段差が発生する。一方、過渡補正量を考慮した上限空気量Ｑ_maxによって過渡補正後の吸入空気量Ｑ_Cを制限すると、過渡補正後の吸入空気量Ｑ_Cが不適切に制限されることがなく、時刻ｔ２において切り換え段差が発生することがない。

さらに、空気量算出部４１は、図１０の時刻ｔ２のように空気量の算出方法を切り換えるとき、ＬＡＦセンサ１５の応答性を考慮して、徐々に切り換えを行う。この点について説明すると、燃料噴射制御部４２は、空気量算出部４１により算出された吸入空気量Ｑ_Cに基づいてインジェクタ２６による燃料噴射量を決定するとともに、ＬＡＦセンサ１５により検出された空燃比に基づいて燃料噴射量を補正する。

この場合、インジェクタ２６から噴射された燃料がシリンダ１６から排出されてＬＡＦセンサ１５に到達するまでには、所定の遅れ時間が生じる。このような遅れ時間は、エンジン回転数が低回転ほど、あるいは排気流量（体積流量）が小さいほど長くなる。エンジン１の排気流量は、例えばエンジン回転数および排気温センサ、排気圧センサ等の検出値に基づいて算出することができる。

また、ＬＡＦセンサ１５の検出値は、所定の応答遅れ（一次応答遅れ）をもって実際の空燃比に追従する。このようなＬＡＦセンサ１５の応答性は、高負荷ほど高くなる。エンジン１の負荷は、例えばアクセル開度等の検出値に基づく要求負荷として算出することができる。

図１１Ａ，１１Ｂは、空気量算出部４１による算出方法を切り換えたときの検出空燃比の変化について説明するための図であり、図１０の時刻ｔ２付近の吸入空気量Ｑ_Cの算出値および算出誤差、実際の空燃比および検出空燃比の経時的な変化の一例を示す。図１１Ａの例では、空気量の算出方法が瞬間的に切り換えられ、図１１Ｂの例では、徐々に切り換えられる。

図１１Ａ，１１Ｂの例では、時刻ｔ２以前で式（iii）を用いて吸入空気量Ｑ_Cを算出するときの算出誤差が高く、式（iii）を用いて算出された値と、吸気圧Ｐ₃と予め設定された特性とに基づいて算出された値とが乖離している。このような状態で、図１１Ａに示すように、算出誤差が低い予め設定された特性を用いる算出方法に切り換えられると、切り換え段差が発生し、ＬＡＦセンサ１５により検出される空燃比が実際の空燃比から乖離する（時刻ｔ２）。このように空気量の算出方法の切り換えにより切り換え段差が発生すると、ＬＡＦセンサ１５の検出値が実際の空燃比に追従するまでの期間、燃料噴射制御部４２による空燃比フィードバック制御が適切に行われなくなり、燃焼性能が悪化する。

一方、図１１Ｂの例では、ＬＡＦセンサ１５の応答性を考慮して、時刻ｔ２からｔ３にかけて徐々に切り換えが行われる。この場合、空気量の算出方法の瞬間的な切り換えによる切り換え段差が発生せず、ＬＡＦセンサ１５の検出値が実際の空燃比に追従できるため、燃料噴射制御部４２による空燃比フィードバック制御を適切に行うことができる。

図１２は、予めメモリに記憶されたプログラムに従いコントローラ４０により実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、別途の判定処理によりエンジン１の運転状態が定常状態であると判定されると開始され、所定時間毎に繰り返される。

先ずステップＳ１で、センサ群７０からの入力値およびアクチュエータ群８０への出力値を読み込む。次いでステップＳ２で、吸気量センサ１０、大気圧センサ１１および過給圧センサ１２の検出値に基づいてコンプレッサ４ｂのサージ領域であるか否かを判定する。ステップＳ２で肯定されるとステップＳ６に進み、否定されるとステップＳ３に進む。ステップＳ３では、過給圧センサ１２および吸気圧センサ１３の検出値に基づいて開閉バルブ６が開放された還流状態であるか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ６に進み、否定されるとステップＳ４に進む。ステップＳ４では、スロットル開度センサ８ｂの検出値等に基づいて吸気量センサ１０の脈動領域であるか否かを判定する。ステップＳ４で肯定されるとステップＳ６に進み、否定されるとステップＳ５に進む。ステップＳ５では、吸気量センサ１０により検出された吸気量Ｑ_Aに基づいて通過空気量Ｑ_Bを算出し、式（i），（ii）により吸入空気量Ｑ_Cを算出する。

ステップＳ６では、スロットルバルブ８の上下流の圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁以下であるか否かを判定する。ステップＳ６で肯定されるとステップＳ７に進み、否定されるとステップＳ８に進む。ステップＳ７では、式（iii）を用いて通過空気量Ｑ_Bを算出し、式（i），（ii）により吸入空気量Ｑ_Cを算出する。ステップＳ８では、吸気圧センサ１３およびクランク角センサ、カム角センサ等の検出値に基づいて吸入空気量Ｑ_cを算出する。

このようにサージ領域や還流状態、脈動領域を判定して空気量の算出に吸気量センサ１０の検出値を用いるか否かを切り換えるため、吸気の逆流により不正確となった検出値を用いることがなく、空気量の算出精度を向上することができる（ステップＳ１〜Ｓ８）。また、スロットルバルブ８の上下流の圧力差に応じて空気量の算出方法を切り換えるため、スロットルバルブ８の全開時にも空気量を精度よく推定することができる（ステップＳ６〜Ｓ８）。

本発明の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）装置１００は、吸気通路２に配置されたコンプレッサ４ｂと、コンプレッサ４ｂの下流側から上流側へ吸気を還流する還流通路５と、コンプレッサ４ｂの下流側に配置されたスロットルバルブ８と、スロットルバルブ８の上流側と下流側との圧力差に応じて還流通路５を開閉する開閉バルブ６とを有するエンジン１の制御装置である（図１）。

装置１００は、コンプレッサ４ｂの上流側の吸気通路２に配置された吸気量センサ１０と、スロットルバルブ８の開度ＴＨを検出するスロットル開度センサ８ｂと、コンプレッサ４ｂとスロットルバルブ８との間の吸気通路２に配置された過給圧センサ１２と、スロットルバルブ８の下流側の吸気通路２に配置された吸気圧センサ１３と、スロットル開度センサ８ｂにより検出された開度ＴＨと、エンジン１の運転状態に応じて予め設定された特性と、に基づいて、吸気量センサ１０に脈動現象が生じ得る脈動領域であるか否かを判定する脈動判定部４３と、過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂と吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃とに基づいて、開閉バルブ６が開放された還流状態であるか否かを判定する還流判定部４４と、吸気量センサ１０により検出された吸気量Ｑ_Aと、過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂と、予め設定された特性と、に基づいて、コンプレッサ４ｂにサージ現象が生じ得るサージ領域であるか否かを判定するサージ判定部４５と、脈動判定部４３と還流判定部４４とサージ判定部との判定結果に基づいて、スロットルバルブ８を通過してエンジン１のシリンダ１６内に吸入される空気量を算出する空気量算出部４１とを備える（図４）。

空気量算出部４１は、脈動判定部４３により脈動領域でないと判定され、かつ、還流判定部４４により還流状態でないと判定され、かつ、サージ判定部４５によりサージ領域でないと判定されると、吸気量センサ１０により検出された吸気量Ｑ_Aに基づいてスロットルバルブ８を通過する通過空気量Ｑ_Bを算出し、算出された通過空気量Ｑ_Bに基づいて、エンジン１のシリンダ１６内に吸入される吸入空気量Ｑ_Cを算出する。

また、空気量算出部４１は、脈動判定部４３により脈動領域であると判定され、または、還流判定部４４により還流状態であると判定され、または、サージ判定部４５によりサージ領域であると判定され、かつ、過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂に対する吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃の比である圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁以下のとき、スロットル開度センサ８ｂにより検出された開度ＴＨと、過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂と、吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃と、に基づいて通過空気量Ｑ_Bを算出し、算出された通過空気量Ｑ_Bに基づいて、吸入空気量Ｑ_Cを算出する。

また、空気量算出部４１は、脈動判定部４３により脈動領域であると判定され、または、還流判定部４４により還流状態であると判定され、または、サージ判定部４５によりサージ領域であると判定され、かつ、圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁より大きいとき、吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃と、予め設定された特性と、に基づいて、吸入空気量Ｑ_Cを算出する。

すなわち、サージ領域や還流状態、脈動領域を判定して空気量の算出に吸気量センサ１０の検出値を用いるか否かを切り換えるため、吸気の逆流により不正確となった検出値を用いることがなく、空気量の算出精度を向上することができる。また、スロットルバルブ８の上下流の圧力差に応じて空気量の算出方法を切り換えるため、スロットルバルブ８の全開時にも空気量を精度よく推定することができる。

（２）装置１００は、スロットルバルブ８の開度を指令するコントローラ４０と、スロットル開度センサ８ｂにより検出された開度ＴＨと、コントローラ４０により指令された目標開度ＴＨ₀と、予め設定された特性と、に基づいて、所定時間Δｔ後のスロットルバルブ８の推定開度ＴＨ＜＾＞を算出する開度推定部４６と、エンジン１の運転状態を表すエンジン回転数、カム位相等の各種パラメータを検出するクランク角センサ、カム角センサ等の各種センサと、各種センサにより検出された各種パラメータに応じて予め設定された特性に基づいて、所定時間Δｔ後のスロットルバルブ８の上流および下流の推定過給圧Ｐ₂＜＾＞および推定吸気圧Ｐ₃＜＾＞を算出する圧力推定部４７と、空気量算出部４１により算出された通過空気量Ｑ_Bを補正するための補正量を算出する補正量算出部４８とをさらに備える（図４）。

補正量算出部４８は、スロットル開度センサ８ｂにより検出された開度ＴＨと、過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂と、吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃と、に基づいて、スロットルバルブ８を通過する第１空気量Ｑ₁を算出し、開度推定部４６により算出された推定開度ＴＨ＜＾＞と、圧力推定部４７により算出された推定過給圧Ｐ₂＜＾＞および推定吸気圧Ｐ₃＜＾＞と、に基づいて、所定時間Δｔ後にスロットルバルブ８を通過する第２空気量Ｑ₂を算出し、さらに第１空気量Ｑ₁と第２空気量Ｑ₂との差を補正量（Ｑ₂−Ｑ₁）として算出する。これにより、空気量算出部４１により算出される定常状態の空気量を、必要に応じて過渡補正することができる。

（３）空気量算出部４１は、算出された吸入空気量Ｑ_Cが所定の上限空気量Ｑ_maxを超えると、吸入空気量Ｑ_Cを上限空気量Ｑ_maxに制限する。上限空気量Ｑ_maxは、吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃と予め設定された特性とに基づいて算出された吸入空気量Ｑ_cと、補正量算出部４８により算出された補正量（Ｑ₂−Ｑ₁）と、の和である。これにより、式（iii）のような一般式による空気量の算出誤差を制限するとともに、過渡補正後の吸入空気量Ｑ_Cが不適切に制限されることを防止することができ、空気量の算出方法を切り換えるときの切り換え段差を抑制することができる。

（４）空気量算出部４１は、脈動判定部４３により脈動領域であると判定され、または、還流判定部４４により還流状態であると判定され、または、サージ判定部４５によりサージ領域であると判定され、かつ、圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁以下の状態から、圧力比Ｐ₃／Ｐ₂が所定値Ｒ₁を超えると、エンジン１の排気流量、回転数および要求負荷のいずれかに基づいて、スロットル開度センサ８ｂにより検出された開度ＴＨと過給圧センサ１２により検出された過給圧Ｐ₂と吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃とに基づいて算出された吸入空気量Ｑ_Cを、吸気圧センサ１３により検出された吸気圧Ｐ₃と予め設定された特性とに基づいて算出された吸入空気量Ｑ_Cに徐々に変化させる。

これにより、空気量の算出方法の瞬間的な切り換えによる切り換え段差が抑制され、ＬＡＦセンサ１５の検出値が実際の空燃比に追従できるため、燃料噴射制御部４２による空燃比フィードバック制御を適切に行うことができる。

（５）装置１００は、空気量算出部４１により算出されたシリンダ１６内に吸入空気量Ｑ_Cに基づいてシリンダ１６内への燃料の噴射を制御する燃料噴射制御部４２をさらに備える（図４）。これにより、スロットルバルブ８の上下流の圧力差にかかわらず通過空気量Ｑ_B、吸入空気量Ｑ_Cを精度よく算出することで、エンジン１の燃料噴射制御を適切に行うことができる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、図１、図２においてエンジン１の本体および補機を具体的に示したが、これらは例示であって、内燃機関の制御装置が適用される内燃機関はこのようなものに限らない。例えば、排気通路から吸気通路への排気の還流（外部ＥＧＲ）を行うＥＧＲ通路およびＥＧＲバルブが設けられてもよい。この場合は、吸入空気量Ｑ_Cが外部ＥＧＲガス量に応じて補正される。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の一つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ 吸気通路、３ 排気通路、４ｂ コンプレッサ、５ 還流通路、６ 開閉バルブ、８ スロットルバルブ、８ａ スロットル用アクチュエータ、８ｂ スロットル開度センサ、９ 吸気マニホルド、１０ 吸気量センサ、１１ 大気圧センサ、１２ 過給圧センサ、１３ 吸気圧センサ、１６ シリンダ、２６ インジェクタ、４０ コントローラ、４１ 空気量算出部、４２ 燃料噴射制御部、４３ 脈動判定部、４４ 還流判定部、４５ サージ判定部、４６ 開度推定部、４７ 圧力推定部、４８ 補正量算出部

Claims (5)

1. 吸気通路に配置された圧縮機と、前記圧縮機の下流側から上流側へ吸気を還流する還流通路と、前記圧縮機の下流側に配置されたスロットルバルブと、前記スロットルバルブの上流側と下流側との圧力差に応じて前記還流通路を開閉する開閉バルブと、を有する内燃機関の制御装置であって、
   前記圧縮機の上流側の前記吸気通路に配置された流量検出器と、
   前記スロットルバルブの開度を検出する開度検出器と、
   前記圧縮機と前記スロットルバルブとの間の前記吸気通路に配置された第１圧力検出器と、
   前記スロットルバルブの下流側の前記吸気通路に配置された第２圧力検出器と、
   前記開度検出器により検出された開度と、前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定された特性と、に基づいて、前記流量検出器に脈動現象が生じ得る脈動領域であるか否かを判定する脈動判定部と、
   前記第１圧力検出器により検出された圧力と前記第２圧力検出器により検出された圧力とに基づいて、前記開閉バルブが開放された還流状態であるか否かを判定する還流判定部と、
   前記流量検出器により検出された吸気流量と、前記第１圧力検出器により検出された圧力と、予め設定された特性と、に基づいて、前記圧縮機にサージ現象が生じ得るサージ領域であるか否かを判定するサージ判定部と、
   前記脈動判定部と、前記還流判定部と、前記サージ判定部との判定結果に基づいて、前記スロットルバルブを通過して前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を算出する空気量算出部と、を備え、
   前記空気量算出部は、
   前記脈動判定部により脈動領域でないと判定され、かつ、前記還流判定部により還流状態でないと判定され、かつ、前記サージ判定部によりサージ領域でないと判定されると、前記流量検出器により検出された吸気流量に基づいて、前記スロットルバルブを通過する空気量を算出し、算出された前記スロットルバルブを通過する空気量に基づいて、前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を算出し、
   前記脈動判定部により脈動領域であると判定され、または、前記還流判定部により還流状態であると判定され、または、前記サージ判定部によりサージ領域であると判定され、かつ、前記第１圧力検出器により検出された圧力に対する前記第２圧力検出器により検出された圧力の比である圧力比が所定値以下のとき、前記開度検出器により検出された開度と、前記第１圧力検出器により検出された圧力と、前記第２圧力検出器により検出された圧力と、に基づいて、前記スロットルバルブを通過する空気量を算出し、算出された前記スロットルバルブを通過する空気量に基づいて、前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を算出し、
   前記脈動判定部により脈動領域であると判定され、または、前記還流判定部により還流状態であると判定され、または、前記サージ判定部によりサージ領域であると判定され、かつ、前記圧力比が前記所定値より大きいとき、前記第２圧力検出器により検出された圧力と、予め設定された特性と、に基づいて、前記スロットルバルブを通過して前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記スロットルバルブの開度を指令する開度指令部と、
   前記開度検出器により検出された開度と、前記開度指令部により指令された開度と、予め設定された特性と、に基づいて、所定時間後の前記スロットルバルブの開度を算出する開度算出部と、
   前記内燃機関の運転状態を表す物理量を検出する物理量検出部と、
   前記物理量検出部により検出された物理量に応じて予め設定された特性に基づいて、前記所定時間後の前記スロットルバルブの上流および下流の圧力を算出する圧力算出部と、
   前記空気量算出部により算出された前記スロットルバルブを通過する空気量を補正するための補正量を算出する補正量算出部と、をさらに備え、
   前記補正量算出部は、前記開度検出器により検出された開度と、前記第１圧力検出器により検出された圧力と、前記第２圧力検出器により検出された圧力と、に基づいて、前記スロットルバルブを通過する第１空気量を算出し、前記開度算出部により算出された開度と、前記圧力算出部により算出された圧力と、に基づいて、前記所定時間後に前記スロットルバルブを通過する第２空気量を算出し、さらに前記第１空気量と前記第２空気量との差を前記補正量として算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記空気量算出部は、算出された空気量が所定の上限空気量を超えると、前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を前記上限空気量に制限し、
   前記上限空気量は、前記第２圧力検出器により検出された圧力と予め設定された特性とに基づいて算出された前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量と、前記補正量算出部により算出された補正量と、の和であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記空気量算出部は、前記脈動判定部により脈動領域であると判定され、または、前記還流判定部により還流状態であると判定され、または、前記サージ判定部によりサージ領域であると判定され、かつ、前記圧力比が前記所定値以下の状態から、前記圧力比が前記所定値を超えると、前記内燃機関の排気流量、回転数および要求負荷のいずれかに基づいて、前記開度検出器により検出された開度と前記第１圧力検出器により検出された圧力と前記第２圧力検出器により検出された圧力とに基づいて算出された空気量を、前記第２圧力検出器により検出された圧力と予め設定された特性とに基づいて算出された空気量に徐々に変化させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記空気量算出部により算出された前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量に基づいて、前記シリンダ内への燃料の供給を制御する燃料供給制御部をさらに備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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