JP2021113546A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイムラグが反映されない場合と比較して、より正確に要求油圧を算出すること。【解決手段】制御装置は、ターボ式過給機付きのエンジンを制御し、エンジンの吸気量を検出するＡＦＭと、ターボ式過給機の回転速度を用いてターボ式過給機のターボ軸受に供給する潤滑油の油圧を制御するＣＰＵを備える。制御装置のＣＰＵは、ＡＦＭによって検出された吸気量を用いてターボ式過給機の回転速度を算出し（ステップＳ１４１）、算出された回転速度を用いて要求油圧を算出し（ステップＳ１５１）、算出された要求油圧を用いて潤滑油の油圧を制御し、回転速度の算出において、吸気量の変化と回転速度の変化とのタイムラグを反映する（ステップＳ１１２からステップＳ１２２）。【選択図】図３

Description

この開示は、制御装置に関し、特に、ターボ式過給機付きの内燃機関を制御する制御装置に関する。

従来、吸気を過給する過給機の一種であるターボチャージャ付きのエンジンのターボチャージャの軸に供給する潤滑油の油圧の制御における要求油圧の算出において、エンジンの吸気量が多いほど、ターボ回転時定数を小さくする油圧制御装置があった（たとえば、特許文献１の段落［００９８］参照）。

特開２０１４−１５９７５８号公報

しかし、特許文献１の技術によれば、吸気量の変化に対するターボチャージャの軸の回転速度の変化のタイムラグを考慮していないため、実際に必要な油圧と、算出される要求油圧とにずれが生じる虞がある。

この開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ターボ式過給機の軸に供給する潤滑油の油圧の制御における要求油圧をより正確に算出することが可能な制御装置を提供することである。

この開示に係る制御装置は、ターボ式過給機付きの内燃機関を制御する制御装置であって、内燃機関の吸気量を検出する検出部と、ターボ式過給機の回転速度を用いてターボ式過給機の軸受に供給する潤滑油の油圧を制御する制御部とを備える。制御部は、検出部によって検出された吸気量を用いてターボ式過給機の回転速度を算出し、算出された回転速度を用いて要求油圧を算出し、算出された要求油圧を用いて潤滑油の油圧を制御し、回転速度の算出において、吸気量の変化と回転速度の変化とのタイムラグを反映する。

このような構成によれば、検出された吸気量の変化と回転速度の変化とのタイムラグが反映されて、吸気量を用いてターボ式過給機の回転速度が算出され、算出された回転速度が用いられてターボ式過給機の軸受に供給する潤滑油の油圧の制御における要求油圧が算出される。その結果、タイムラグが反映されない場合と比較して、より正確に要求油圧を算出することが可能な制御装置を提供することができる。

この開示によれば、要求油圧をより正確に算出することが可能な制御装置を提供することができる。

この実施の形態に係る制御装置によって制御される過給機を備えるエンジンの全体構成の概略を示す図である。 この実施の形態に係るエンジンの潤滑の経路の概略を示す図である。 第１実施形態における要求油圧算出処理の流れを示すフローチャートである。 この実施の形態における応答遅れを説明するための図である。 この実施の形態における応答遅れの反映を説明するための図である。 この実施の形態における過給機の回転速度を求めるためのマップである。 この実施の形態における過給機の回転速度とターボ軸受の必要油圧との関係を示す図である。 この実施の形態におけるエンジンの各部品のエンジンの回転速度と必要油圧との関係を示す図である。 第１実施形態の変形例における要求油圧算出処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態における要求油圧算出処理の流れを示すフローチャートである。 この実施の形態における所定期間の要求油圧の履歴から最大値を算出することを説明するための図である。 この実施の形態におけるＡＢＶの開閉と他の値の変化との関係を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、この開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１は、この実施の形態に係る制御装置によって制御される過給機３０を備えるエンジン１の全体構成の概略を示す図である。本実施の形態において、エンジン１は、たとえば、ガソリンエンジンを一例として説明するが、その他の形式のエンジン（たとえば、ディーゼルエンジン等）であってもよい。

エンジン１は、エンジン本体１０と、エアクリーナ２０と、インタークーラ２６と、吸気マニホールド２８と、過給機３０と、排気マニホールド５０と、スロットルバルブ２９と、エアバイパスバルブ（以下「ＡＢＶ（Air Bypass Valve）」という）２３とを備える。過給機３０は、コンプレッサ３２と、タービン３６と、可変ノズル機構４０とを含む。

エンジン本体１０は、複数の気筒１２と、デリバリパイプ１４と、複数のインジェクタ１６とを含む。本実施の形態においては、エンジン１は、直列４気筒エンジンを一例として説明するが、その他の気筒レイアウト（たとえば、Ｖ型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。

複数のインジェクタ１６は、複数の気筒１２の各々に設けられ、その各々がデリバリパイプ１４に接続されている。燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料は、燃料ポンプ（図示せず）によってデリバリパイプ１４へ供給される。デリバリパイプ１４に供給された燃料は複数のインジェクタ１６の各々から所定のタイミングで噴射される。

エアクリーナ２０は、エンジン１の外部から吸入される空気から異物を除去する。エアクリーナ２０は、第１吸気管２２の一方端に接続される。

第１吸気管２２の他方端は、過給機３０のコンプレッサ３２の入口に接続される。コンプレッサ３２の出口は、第２吸気管２４の一方端に接続される。コンプレッサ３２の詳細な動作については後述する。

第２吸気管２４の他方端は、インタークーラ２６の一方端に接続される。インタークーラ２６は、第２吸気管２４を流通する空気を冷却する空冷式あるいは水冷式の熱交換器である。

インタークーラ２６の他方端は、第３吸気管２７の一方端に接続される。第３吸気管２７の他方端は、吸気マニホールド２８に接続される。吸気マニホールド２８は、エンジン本体１０の複数の気筒１２の各々の吸気ポートに連結される。

排気マニホールド５０は、エンジン本体１０の複数の気筒１２の各々の排気ポートに連結される。排気マニホールド５０は、第１排気管５２の一方端に接続される。第１排気管５２の他方端は、過給機３０のタービン３６に接続される。そのため、各気筒の排気ポートから排出される排気ガスは、排気マニホールド５０に集められた後、第１排気管５２を経由してタービン３６に供給される。

第２排気管５４の一方端は、タービン３６の入口に接続される。タービン３６の出口から排出された排気ガスは第２排気管５４を経由して車外に排出される。

コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール３４が収納され、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール３８が収納される。コンプレッサホイール３４とタービンホイール３８とは、連結軸４２によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイール３４は、タービンホイール３８に供給される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。

コンプレッサ３２は、タービンホイール３８によって回転駆動されることによって、コンプレッサ３２よりも上流側の吸気（以下「過給前吸気」という）を過給して第２吸気管２４に供給する。これにより、コンプレッサ３２よりも下流側の吸気（以下「過給後吸気」という）の圧力は、過給前吸気の圧力よりも高められる。

可変ノズル機構４０は、タービンホイール３８の回転軸を中心とした周囲の排気流入部に配置される。可変ノズル機構４０は、タービンホイール３８の外周の排気流入部に配置された複数のノズルベーンを含む。ノズルベーンは、アクチュエータによって開度が変化させられる。可変ノズル機構４０は、ノズルベーンの開度を変化させることにより、第１排気管５２からタービンホイール３８までの排気ガスの流路を絞ることで、タービンホイール３８に供給される排気ガスの流速を変化させる。

スロットルバルブ２９は、第３吸気管２７の途中に設けられる。スロットルバルブ２９は、エンジン１の出力を調整するために、気筒１２に吸入される吸気の流量を調整する絞り弁であり、ユーザによるアクセルペダルの踏み込み量に応じて制御装置１００によって開度が変更される。

ＡＢＶ２３は、過給機３０のコンプレッサ３２の出口と入口とを連結するバイパス管の途中に設けられる。ＡＢＶ２３は、スロットルバルブ２９が閉じられたときに、コンプレッサ３２の出口側の過給圧が上がり過ぎないようにするために、コンプレッサ３２の出口からバイパス管を経て入口に戻す吸気の流量を調整する弁であり、制御装置１００によって開度が変更される。

エンジン１には、エンジン回転速度センサ１０２と、エアフローメータ（以下「ＡＦＭ」という）１０４と、吸気温度センサ１０５，１０６と、過給圧センサ１０７と、過給機前圧力センサ１０８とが備えられる。エンジン回転速度センサ１０２は、エンジン１の出力軸の回転速度（以下「エンジン回転速度ＮＥ」ともいう）を検出する。ＡＦＭ１０４は、第１吸気管２２内の過給前吸気の流量を検出する。吸気温度センサ１０５は、第１吸気管２２内の過給前吸気の温度（以下「過給前吸気温度Ｔ1」ともいう）を検出する。吸気温度センサ１０６は、第２吸気管２４内の過給後吸気の温度（以下「過給後吸気温度Ｔ3」ともいう）を検出する。過給圧センサ１０７は、第２吸気管２４内の過給後吸気の圧力（以下「過給圧」ともいう）を検出する。過給機前圧力センサ１０８は、第１吸気管２２内の過給前吸気の圧力（以下「過給前空気圧力Ｐ1」ともいう）を検出する。

エンジン１が搭載される車両には、アクセルペダルポジションセンサ１０３など車両の状態を検出する各種センサが備えられる。アクセルペダルポジションセンサ１０３は、ユーザによるアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度ＡＰ」ともいう）を検出する。

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成される。制御装置１００は、当該メモリに記憶された情報および各センサの検出結果に基づいて、エンジン１のスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等を制御する。

制御装置１００は、エンジン１の運転状態（エンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＰに応じた燃料噴射量など）に応じて目標過給圧を設定し、過給圧が目標過給圧となるように過給機３０のノズルベーン開度をフィードバック制御する。これにより、過給圧が目標過給圧となるようにコンプレッサ３２およびタービンホイール３８の回転速度がフィードバック制御される。

図２は、この実施の形態に係るエンジン１の潤滑の経路の概略を示す図である。図２を参照して、エンジン１の潤滑の経路には、オイルパン５５と、オイルフィルタ５６と、オイルポンプ５７と、オイルクーラ５８と、過給機３０の連結軸４２の軸受（以下「ターボ軸受４３」という）と、潤滑が必要なその他のエンジン部品５９と、油温センサ１１１と、油圧センサ１１２とが含まれる。

オイルパン５５は、エンジン本体１０の最下部に設けられる皿状の部分であり、エンジン１の各部を潤滑するための潤滑部を溜めておく部分であり、エンジン１の各部を潤滑した後の潤滑油が戻ってくる部分である。

オイルフィルタ５６は、オイルパン５５から汲上げられた潤滑油から、スラッジ、摩耗粉およびゴミなどの不純物を取除く濾過器である。オイルポンプ５７は、制御装置１００によって制御されて、オイルパン５５から潤滑油を汲上げて、エンジン１の各部に潤滑油を送るためのポンプである。オイルクーラ５８は、エンジン１の各部を潤滑するうちに熱くなった潤滑油を冷却するための熱交換器である。

オイルクーラ５８を通過した潤滑油は、ターボ軸受４３およびその他のエンジン部品５９に送られ、それらの潤滑に用いられ、その後、オイルパン５５に戻る。

オイルクーラ５８から、ターボ軸受４３およびその他のエンジン部品５９までの間の配管には、油温センサ１１１と油圧センサ１１２とが設けられる。油温センサ１１１は、潤滑油の温度を計測し、計測結果を示す信号を制御装置１００に送信する。油圧センサ１１２は、潤滑油の圧力を計測し、計測結果を示す信号を制御装置１００に送信する。

制御装置１００は、前述の各種センサからの信号で示される情報を用いて、オイルポンプ５７から送られる潤滑油の要求油圧を算出し、油圧センサ１１２で計測される油圧が、要求油圧となるようオイルポンプ５７を制御する。

［第１実施形態］
従来、エンジン１の過給機３０の連結軸４２に供給する潤滑油の油圧の制御における要求油圧の算出において、エンジン１の吸気量が多いほど、過給機３０の回転の時定数を小さくする場合があった。

しかし、そのようにした場合、吸気量の変化に対する過給機３０の連結軸４２の回転速度の変化のタイムラグを考慮していないため、実際に必要な油圧と、算出される要求油圧とにずれが生じる虞がある。

そこで、この開示に係る制御装置１００のＣＰＵは、ＡＦＭ１０４によって検出された吸気量を用いて過給機３０の回転速度を算出し、算出された回転速度を用いて要求油圧を算出し、算出された要求油圧を用いて潤滑油の油圧を制御し、回転速度の算出において、吸気量の変化と回転速度の変化とのタイムラグを反映する。

これにより、検出された吸気量の変化と回転速度の変化とのタイムラグが反映されて、吸気量を用いて過給機３０の回転速度が算出され、算出された回転速度が用いられて過給機３０のターボ軸受４３に供給する潤滑油の油圧の制御における要求油圧が算出される。その結果、タイムラグが反映されない場合と比較して、より正確に要求油圧を算出することができる。

以下、この実施の形態での制御について説明する。図３は、第１実施形態における要求油圧算出処理の流れを示すフローチャートである。この要求油圧算出処理は、制御装置１００のＣＰＵによって、上位の処理から所定周期Ｔ（たとえば、数ミリ秒から数十ミリ秒）ごとに呼出されて実行される。

図３を参照して、制御装置１００のＣＰＵは、ＡＦＭ１０４からの信号で示される値から実空気量Ｑr（以下「ＡＦＭ値」ともいう）を算出し、メモリに記憶する（ステップＳ１１１）。

制御装置１００のＣＰＵは、実空気量Ｑrが、メモリに記憶された前回の実空気量Ｑrと比較して増加しているか否かを判断する（ステップＳ１１２）。実空気量Ｑrが増加している（ステップＳ１１２でＹＥＳ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、実空気量Ｑrに対して、空気量の増加時用の応答遅れを反映し、空気量Ｑr1とする（ステップＳ１１３）。

図４は、この実施の形態における応答遅れを説明するための図である。図４を参照して、横軸は時刻を示し、縦軸は、図４（Ａ）は空気量を示し、図４（Ｂ）は過給圧を示し、図４（Ｃ）は過給機３０の回転速度を示す。ＡＦＭ１０４によって検出される空気量Ｑrが、時刻ｔ1でピークに達した後に、過給圧Ｐ3がピークに達し、その後、時刻ｔ2で過給機３０の回転速度がピークに達する。同様に、ＡＦＭ１０４によって検出される空気量Ｑrが、時刻ｔ3でピークに達した後に、過給圧Ｐ3がピークに達し、その後、時刻ｔ4で過給機３０の回転速度Ｎがピークに達する。

過給機３０における、時刻ｔ1から時刻ｔ2までの期間、および、時刻ｔ3から時刻ｔ4までの期間が、応答遅れの期間である。この実施の形態においては、応答遅れの期間が、事前の実機またはシミュレーションでの実験結果から予め定められる。

図５は、この実施の形態における応答遅れの反映を説明するための図である。図５を参照して、横軸は時刻を示し、縦軸は空気量を示す。実線は、ＡＦＭ１０４によって検出された実空気量Ｑrの生の値の変化を示す。破線は、応答遅れを反映した空気量Ｑr1の変化を示す。実線で示される実空気量Ｑrの生の値に、応答遅れの期間を反映することで、破線で示される空気量Ｑr1の値を特定する。

図３に戻って、次に、制御装置１００のＣＰＵは、空気量の増加時における空気量のなまし処理を実行する（ステップＳ１１４）。なまし処理は、たとえば、以下のように実行する。この要求油圧算出処理の実行周期は、所定周期Ｔである。なまし時定数をτとした場合、なまし回数＝τ／Ｔとする。今回の制御周期における空気量の変化Δ＝（応答遅れが反映された今回の空気量Ｑr1）−（前回のなまし後の空気量Ｑr2p）、である。今回のなまし後の空気量Ｑr2c＝Δ／（τ／Ｔ）＋前回のなまし後の空気量Ｑr2p、と算出される。

一方、実空気量Ｑrが増加していない（ステップＳ１１２でＮＯ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、実空気量Ｑrに対して、空気量の減少時用の応答遅れを反映し、計算に用いる空気量Ｑr1とする（ステップＳ１１５）。この空気量の減少時用の応答遅れの期間は、図４で示した増加時用の応答遅れの期間と同様に予め定められる。空気量の減少時用の応答遅れの反映は、図５で示した増加時用の応答遅れの反映と同様に実行される。

次に、制御装置１００のＣＰＵは、空気量の減少時における空気量のなまし処理を実行する（ステップＳ１１６）。空気量の減少時における空気量のなまし処理は、ステップＳ１１４で説明した空気量の増加時における空気量のなまし処理と同様に実行することができる。なお、なまし時定数を、空気量の増加時と減少時とで同じにすると、一方では要求油圧が高くなるが、他方では要求油圧が低くなる。たとえば、なまし時定数を小さくすると、空気量の増加時は要求油圧が高くなるが、空気量の減少時は要求油圧が早く低くなる。このため、空気量の増加時と減少時とで、要求油圧が早く低くなりすぎないように、なまし時定数を異ならせるようにする。

ステップＳ１１４およびステップＳ１１６の後、制御装置１００のＣＰＵは、過給機３０の回転速度の算出用の空気量Ｑr2を算出する（ステップＳ１１７）。具体的には、ステップＳ１１４で算出された空気量の増加時におけるなまし処理で算出された空気量、または、ステップＳ１１６で算出された空気量の減少時におけるなまし処理で算出された空気量を、過給機３０の回転速度の算出用の空気量Ｑr2として選択する。

次に、制御装置１００のＣＰＵは、吸気温度センサ１０５からの検出信号を用いて、過給前吸気温度Ｔ1を算出する（ステップＳ１２１）。そして、制御装置１００のＣＰＵは、数式（１）を用いて、修正空気量Ｑcを算出する（ステップＳ１２２）。なお、標準状態を１５℃として、273.15＋15＝288.15（Ｋ）とする。

次に、制御装置１００のＣＰＵは、過給圧センサ１０７からの検出信号を用いて、過給圧Ｐ3を算出し（ステップＳ１３１）、過給機前圧力センサ１０８からの検出信号を用いて、過給前空気圧力Ｐ1を算出し（ステップＳ１３２）、圧力比Ｐ3／Ｐ1を算出する（ステップＳ１３３）。なお、過給機前圧力センサ１０８を備えずに、大気圧センサを備え、大気圧Ｐ0を検出し、過給前空気圧力Ｐ1に替えて、大気圧Ｐ0を代用するようにしてもよい。大気圧センサは、たとえば、制御装置１００の内部に備えるようにするが、他の位置に備えるようにしてもよい。

次に、制御装置１００のＣＰＵは、修正空気量Ｑcおよび圧力比Ｐ3／Ｐ1から過給機３０の回転速度を算出する（ステップＳ１４１）。

図６は、この実施の形態における過給機３０の回転速度を求めるためのマップである。図６を参照して、横軸は、修正空気量Ｑcを示し、縦軸は圧力比Ｐ3／Ｐ1を示す。ａ1からａ7は、それぞれ、過給機３０の回転速度を示す。たとえば、白丸のプロットを繋いだ等回転速度線は、過給機３０の回転速度がａ4であるときの修正空気量Ｑcと、圧力比Ｐ3／Ｐ1との関係を示す。なお、このマップの左上の領域は過給機３０がサージングを起こすサージ領域である。

たとえば、算出された修正空気量Ｑcおよび圧力比Ｐ3／Ｐ1からマップ上の点が定まる。この定められた点と等回転速度線との位置関係によって回転速度が算出される。たとえば、定められた点の回転速度が、その点を挟む２つの等回転速度線のそれぞれに対応する２つの回転速度から補間によって算出される。

図３に戻って、制御装置１００のＣＰＵは、過給機３０の回転速度から、ターボ軸受４３の要求油圧を算出する（ステップＳ１５１）。その後、制御装置１００のＣＰＵは、実行する処理をこの要求油圧算出処理の呼出元の上位の処理に戻す。

図７は、この実施の形態における過給機３０の回転速度とターボ軸受４３の必要油圧との関係を示す図である。図７を参照して、横軸は過給機３０の回転速度を示し、縦軸は必要油圧を示す。図７の線によって、過給機３０の回転速度から、その回転速度のときの必要油圧が定まる。この必要油圧が、ターボ軸受４３の要求油圧となる。

図８は、この実施の形態におけるエンジン１の各部品のエンジン１の回転速度と必要油圧との関係を示す図である。図８を参照して、横軸は、エンジン１の回転速度を示し、縦軸は、油圧を示す。部品Ａから部品Ｈの線は、各部品のエンジン１の回転速度と必要油圧との関係を示す線である。フル吐出の線は、エンジン１の回転速度に対してオイルポンプ５７が出力可能な最大の油圧を示す線である。

各部品ともエンジン１の回転速度の変化に伴って必要油圧が変化する。過給機３０のターボ軸受４３は、これらの各部品のうちの１つである。図中の矢印は、ある回転速度における各部品の必要油圧のうちの最大の必要油圧を示し、この最大の必要油圧が、オイルポンプ５７への要求油圧とされる。

［第１実施形態の変形例］
前述した第１実施形態においては、ＡＦＭ１０４によって検出された実空気量Ｑrに対して応答遅れを反映し、なまし処理を実行して、修正空気量Ｑcを算出し、この修正空気量Ｑcから過給機３０の回転速度を算出し、この回転速度から要求油圧を算出するようにした。

第１実施形態の変形例においては、ＡＦＭ１０４によって検出された実空気量Ｑrに対しては、応答遅れの反映やなまし処理は実行せず、修正空気量Ｑcを算出し、この修正空気量Ｑcから過給機３０の回転速度Ｎを算出し、この回転速度に対して応答遅れを反映し、なまし処理を実行して、修正回転速度を算出し、この修正回転速度から要求油圧を算出する。

図９は、第１実施形態の変形例における要求油圧算出処理の流れを示すフローチャートである。この要求油圧算出処理は、制御装置１００のＣＰＵによって、上位の処理から所定周期Ｔごとに呼出されて実行される。図９を参照して、ステップＳ１１１およびステップＳ１２１は、図３と共通であるので、重複する説明は繰返さない。

ステップＳ１２２Ａは、図３のステップＳ１２２と用いる数式が異なる。制御装置１００のＣＰＵは、数式（２）を用いて、修正空気量Ｑcを算出する（ステップＳ１２２Ａ）。

ステップＳ１３１からステップＳ１４１は、図３と共通である。制御装置１００のＣＰＵは、ステップＳ１４１で算出された過給機３０の回転速度Ｎが、メモリに記憶された前回の回転速度Ｎpと比較して増加しているか否かを判断する（ステップＳ１４２）。

過給機３０の回転速度Ｎが増加している（ステップＳ１４２でＹＥＳ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、回転速度Ｎに対して、回転速度増加時用の応答遅れを反映し、回転速度Ｎc1とし（ステップＳ１４３）、回転速度の増加時における回転速度のなまし処理を実行する（ステップＳ１４４）。回転速度の応答遅れの反映およびなまし処理の実行については、図３における、空気量の応答遅れの反映およびなまし処理の実行と同様の方法で実行する。

一方、過給機３０の回転速度Ｎcが増加していない（ステップＳ１４２でＮＯ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、回転速度Ｎに対して、回転速度減少時用の応答遅れを反映し、回転速度Ｎc1とし（ステップＳ１４５）、回転速度の減少時における回転速度のなまし処理を実行する（ステップＳ１４６）。

制御装置１００のＣＰＵは、過給機３０の修正回転速度を算出する（ステップＳ１４７）。具体的には、ステップＳ１４４で算出された回転速度の増加時におけるなまし処理で算出された回転速度、または、ステップＳ１４６で算出された回転速度の減少時におけるなまし処理で算出された回転速度を、過給機３０の修正回転速度Ｎcとして選択する。

制御装置１００のＣＰＵは、図３のステップＳ１５１と同様、過給機３０の修正回転速度Ｎcから、ターボ軸受４３の要求油圧を算出する（ステップＳ１５１Ａ）。その後、制御装置１００のＣＰＵは、実行する処理をこの要求油圧算出処理の呼出元の上位の処理に戻す。

［第２実施形態］
従来、吸気を過給する過給機３０付きのエンジン１の過給機３０の連結軸４２に供給する潤滑油の油圧の制御における要求油圧の算出において、エンジン１の吸気量が多いほど、ターボ回転時定数を小さくする場合があった。

しかし、そのようにした場合、過給機３０の下流の吸気を上流に還流するＡＢＶ２３からの還流を考慮していないため、ＡＢＶ２３が開いているときは、吸気量を正しく検出できず、要求油圧を正しく算出できない虞がある。

そこで、この開示に係る制御装置１００のＣＰＵは、ＡＦＭ１０４によって検出された吸気量を用いて過給機３０の回転速度を算出し、算出された回転速度を用いて要求油圧を算出し、算出された要求油圧を用いて潤滑油の油圧を制御し、要求油圧の算出において、過給機３０によって過給された吸気を過給機３０の上流に還流するためのＡＢＶ２３が開けられているときは、制御装置１００のメモリに記憶されたＡＢＶ２３が開けられる前の所定期間の要求油圧を用いる。

これにより、ＡＢＶ２３が開けられる前の所定期間の要求油圧が用いられずに要求油圧が算出される場合と比較して、より正確に要求油圧を算出することができる。

以下、この実施の形態での制御について説明する。図１０は、第２実施形態における要求油圧算出処理の流れを示すフローチャートである。この要求油圧算出処理は、制御装置１００のＣＰＵによって、上位の処理から所定周期Ｔごとに呼出されて実行される。図１０を参照して、ステップＳ１１１からステップＳ１４１は、図９と共通であるので、重複する説明は繰返さない。

ステップＳ１４１の後、制御装置１００のＣＰＵは、図３のステップＳ１５１と同様、過給機３０の回転速度Ｎから、ターボ軸受４３の要求油圧を算出する（ステップＳ１５１Ｂ）。

ステップＳ１５１Ｂの後、制御装置１００のＣＰＵは、ＡＢＶ２３が前回の制御周期で閉であり、かつ、今回の制御周期で閉である（ＡＢＶ２３が閉のままである）か否かを判断する（ステップＳ１６１）。ＡＢＶ２３が閉のままである（ステップＳ１６１でＹＥＳ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、ステップＳ１５１Ｂで算出された過給機３０の仮の要求油圧を、最終的な過給機３０の要求油圧として算出し（ステップＳ１６２）、算出した今回の要求油圧を、所定期間の要求油圧の履歴の最新値として制御装置１００のメモリに保存する（ステップＳ１６３）。

ＡＢＶ２３が閉のままでない（ステップＳ１６１でＮＯ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、ＡＢＶ２３が前回の制御周期で閉であり、かつ、今回の制御周期で開である（ＡＢＶ２３が閉から開に変化した）か否かを判断する（ステップＳ１７１）。図６で示したように、サージ領域に入ると吸気がサージングを起こす。このため、空気量および圧力比を監視し、サージ領域に入りそうになった場合、制御装置１００は、ＡＢＶ２３を閉から開に変化させるよう制御する。

ＡＢＶ２３が閉から開に変化した（ステップＳ１７１でＹＥＳ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、所定期間の要求油圧の履歴の最大値を算出し、算出した要求油圧を、最終的な過給機３０の要求油圧として算出する（ステップＳ１７２）。

図１１は、この実施の形態における所定期間の要求油圧の履歴から最大値を算出することを説明するための図である。図１１を参照して、横軸は時刻を示し、縦軸は要求油圧を示す。プロットは、要求油圧の履歴の値を示す。たとえば、図で示している期間が、履歴を記憶している所定期間であるとする。ＡＢＶ２３が開となったときの要求油圧を最終的な要求油圧とした場合、低い油圧となってしまう場合がある。しかし、所定期間の履歴から最も高い要求油圧を、最終的な要求油圧とした場合、高い油圧となり、実際に必要な油圧よりも要求油圧が低いことに起因する不具合を回避することができる。所定期間は長すぎると、演算負荷が大きくなる一方、短すぎると、高い要求油圧を保持できなくなるため、実機で問題のない程度の回数とすることが望ましい。

図１２は、この実施の形態におけるＡＢＶ２３の開閉と他の値の変化との関係を示す図である。図１２を参照して、時刻ｔ2になる前から、スロットルバルブ２９の開度が急激に減少しても、過給圧Ｐ3、ＡＦＭ１０４により検出される空気量、および、過給機３０の回転速度は、上昇し続ける。時刻ｔ2において、過給圧Ｐ3が所定圧力に達すると、ＡＢＶ２３が閉から開とされる。

これにより、過給圧Ｐ3およびＡＦＭ１０４により検出される空気量は減少するが、過給機３０の回転速度はすぐには減少しない。このため、過給機３０の回転速度を低く算出すると、要求油圧を低く算出してしまい、ターボ軸受４３で実際に必要な油圧を確保できない。

この実施の形態においては、ステップＳ１７２のように要求油圧を算出するので、要求油圧を低く算出してしまうことを回避でき、ターボ軸受４３で実際に必要な油圧を確保することができる。

図１０に戻って、ＡＢＶ２３が閉から開に変化していない（ステップＳ１７１でＮＯ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、ＡＢＶ２３が前回の制御周期で開であり、かつ、今回の制御周期で開である（ＡＢＶ２３が開のままである）か否かを判断する（ステップＳ１８１）。ＡＢＶ２３が開のままである（ステップＳ１８１でＹＥＳ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、前回の要求油圧（保持油圧）を今回の最終的な過給機３０の要求油圧として算出する（ステップＳ１８２）。

図１２を再び参照して、時刻ｔ2から時刻ｔ3の間は、ＡＢＶ２３が開のままである。この間は、要求油圧は、保持油圧で一定とされる。

図１０に戻って、ＡＢＶ２３が開のままでない（ステップＳ１８１でＮＯ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、ＡＢＶ２３が前回の制御周期で開であり、かつ、今回の制御周期で閉である（ＡＢＶ２３が開から閉に変化した）か否かを判断する（ステップＳ１９１）。ＡＢＶ２３が開から閉に変化した（ステップＳ１９１でＹＥＳ）と判断した場合、制御装置１００のＣＰＵは、前回の要求油圧（保持油圧）を、仮の要求油圧へなまし、なました要求油圧を最終的な過給機３０の要求油圧として算出する（ステップＳ１９２）。

図１２を再び参照して、時刻ｔ3において、ＡＢＶ２３が開から閉とされると、過給機３０の回転速度は下がり続けるため、過給機３０の回転速度から要求油圧を算出すると、図１２（Ｆ）の破線のような要求油圧となってしまう。このため、時刻ｔ3以降において、時刻ｔ3までの保持油圧からの段差が大きくなってしまうため、算出された要求油圧をなます。

ステップＳ１９２でのなましは、たとえば、以下のように実行する。この要求油圧算出処理の実行周期は、所定周期Ｔである。なまし時定数をτとした場合、なまし回数＝τ／Ｔとする。ＡＢＶ２３が開から閉となった、油圧保持が解除されて初回の演算においては、今回の制御周期における油圧の差Δ＝（計算される油圧）−（保持油圧）、である。今回のなまし油圧＝Δ／（τ／Ｔ）＋（保持油圧）、である。２回目以降の演算においては、今回の制御周期における油圧の差Δ＝（計算される油圧）−（前回のなまし油圧）、である。今回のなまし油圧＝Δ／（τ／Ｔ）＋（前回のなまし油圧）、である。なまし終了タイミングは、Δが所定値（たとえば、０）以下となったタイミングである。

図１０に戻って、ＡＢＶ２３が開から閉に変化していない（ステップＳ１９１でＮＯ）と判断した場合、ステップＳ１６３の後、ステップＳ１７２の後、ステップＳ１８２の後、および、ステップＳ１９２の後、制御装置１００のＣＰＵは、実行する処理をこの処理の呼出元の上位の処理に戻す。

［変形例］
（１） 前述した実施の形態においては、過給機３０のコンプレッサ３２の出口と入口とを連結するバイパス管の途中に、ＡＢＶ２３が設けられるようにした。しかし、これに限定されず、ＡＢＶ２３が設けられないようにしてもよい。

（２） 前述した実施の形態においては、図１０のステップＳ１７２，ステップＳ１８２およびステップＳ１９２で示したように、ＡＢＶ２３が開となる前の所定期間の要求油圧を履歴として保持して、保持している要求油圧を用いて最終的な過給機３０の要求油圧を算出するようにした。

しかし、これに限定されず、ＡＢＶ２３が開となる前の所定期間の過給機３０の回転速度を履歴として保持して、保持している回転速度を用いて最終的な過給機３０の要求油圧を算出するようにしてもよい。

また、ＡＢＶ２３が開となる前の所定期間のＡＦＭ１０４によって検出された空気量を履歴として保持して、保持している空気量を用いて最終的な過給機３０の要求油圧を算出するようにしてもよい。

［まとめ］
（１−１） 図１および図２で示したように、制御装置１００は、過給機３０付きのエンジン１を制御し、エンジン１の吸気量を検出するＡＦＭ１０４と、過給機３０の回転速度を用いて過給機３０のターボ軸受４３に供給する潤滑油の油圧を制御するＣＰＵを備える。図３および図９で示したように、制御装置１００のＣＰＵは、ＡＦＭ１０４によって検出された吸気量を用いて過給機３０の回転速度を算出し（ステップＳ１４１）、算出された回転速度を用いて要求油圧を算出し（ステップＳ１５１，ステップＳ１５１Ａ）、算出された要求油圧を用いて潤滑油の油圧を制御し、回転速度の算出において、吸気量の変化と回転速度の変化とのタイムラグを反映する（ステップＳ１１２からステップＳ１２２，ステップＳ１４２からステップＳ１４７）。

これにより、検出された吸気量の変化と回転速度の変化とのタイムラグが反映されて、吸気量を用いて過給機３０の回転速度が算出され、算出された回転速度が用いられてターボ軸受４３に供給する潤滑油の油圧の制御における要求油圧が算出される。その結果、タイムラグが反映されない場合と比較して、より正確に要求油圧を算出することができる。

（１−２） 図３および図９で示したように、制御装置１００のＣＰＵは、ＡＦＭ１０４によって検出される空気量または過給機３０の回転速度の増加時または減少時用の遅れを反映して、空気量または回転速度を算出する（ステップＳ１１３，ステップＳ１１５，ステップＳ１４３，ステップＳ１４５）。これにより、空気量または回転速度の応答遅れを減少させることができる。

（１−３） 図３および図９で示したように、制御装置１００のＣＰＵは、空気量または過給機３０の回転速度のなまし処理を実行する（ステップＳ１１４，ステップＳ１１６，ステップＳ１４４，ステップＳ１４６）。要求油圧が低い場合は、ターボ軸受４３の油膜切れなどにより、エンジン１が破損に至る。この実施の形態によれば、算出される過給機３０の回転速度を高く維持することができ、要求油圧を高くすることができるので、エンジン１を安定して運転することができる。

（１−４） 図３および図９で示したように、空気量の増加時および減少時で、要求油圧が早く低くなりすぎないように、なまし時定数を異ならせるようにする。これにより、空気量の増加時および減少時の両方において、要求油圧が早く低くなりすぎないようにすることができる。

（２−１） 図１および図２で示したように、制御装置１００は、過給機３０付きのエンジン１を制御し、過給機３０の上流側の吸気量を検出するＡＦＭ１０４と、過給機３０の回転速度を用いてターボ軸受４３に供給する潤滑油の油圧を制御するＣＰＵと、ＣＰＵによる油圧の制御に用いられる要求油圧を記憶するメモリとを備える。図１０で示したように、制御装置１００のＣＰＵは、ＡＦＭ１０４によって検出された吸気量を用いて過給機３０の回転速度を算出し（ステップＳ１４１）、算出された回転速度を用いて要求油圧を算出し（ステップＳ１５１Ｂ）、算出された要求油圧を用いて潤滑油の油圧を制御し、要求油圧の算出において、過給機３０によって過給された吸気を過給機３０の上流に還流するためのＡＢＶ２３が開けられているときは、メモリに記憶されたＡＢＶ２３が開けられる前の所定期間の要求油圧を用いる（ステップＳ１７２，ステップＳ１８２，ステップＳ１９２）。

これにより、ＡＢＶ２３が開けられる前の所定期間の要求油圧が用いられずに要求油圧が算出される場合と比較して、より正確に要求油圧を算出することができる。

（２−２） 図１０および図１２で示したように、ＡＢＶ２３が開から閉に変化した場合、制御装置１００のＣＰＵは、前回の要求油圧を、仮の要求油圧へなまし、なました要求油圧を最終的な過給機３０の要求油圧とする。これにより、ＡＢＶ２３が開から閉に変化したときに、要求油圧に段差ができないようにすることができる。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ エンジン、１０ エンジン本体、１２ 気筒、１４ デリバリパイプ、１６ インジェクタ、２０ エアクリーナ、２２ 第１吸気管、２３ ＡＢＶ、２４ 第２吸気管、２６ インタークーラ、２７ 第３吸気管、２８ 吸気マニホールド、２９ スロットルバルブ、３０ 過給機、３２ コンプレッサ、３４ コンプレッサホイール、３６ タービン、３８ タービンホイール、４０ 可変ノズル機構、４２ 連結軸、４３ ターボ軸受、５０ 排気マニホールド、５２ 第１排気管、５４ 第２排気管、５５ オイルパン、５６ オイルフィルタ、５７ オイルポンプ、５８ オイルクーラ、５９ エンジン部品、１００ 制御装置、１０２ エンジン回転速度センサ、１０３ アクセルペダルポジションセンサ、１０４ ＡＦＭ、１０５，１０６ 吸気温度センサ、１０７ 過給圧センサ、１０８ 過給機前圧力センサ、１１１ 油温センサ、１１２ 油圧センサ。

Claims (1)

1. ターボ式過給機付きの内燃機関を制御する制御装置であって、
   前記内燃機関の吸気量を検出する検出部と、
   前記ターボ式過給機の回転速度を用いて前記ターボ式過給機の軸受に供給する潤滑油の油圧を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記検出部によって検出された前記吸気量を用いて前記ターボ式過給機の回転速度を算出し、
   算出された前記回転速度を用いて要求油圧を算出し、
   算出された前記要求油圧を用いて前記潤滑油の油圧を制御し、
   前記回転速度の算出において、前記吸気量の変化と前記回転速度の変化とのタイムラグを反映する、制御装置。

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