JP2021124095A - エンジン制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】吸気脈動による燃料噴射量の演算精度の低下を抑えることができるエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン制御装置５０は、排気タービン式過給機４０の吸排気の流路形状を変化させるＡＢＶ４４及びＷＧＶ４６の作動状態に基づき、吸気脈動によるエアフローメータ２４の出力誤差を補償するための脈動補正値を演算するとともに、その脈動補正値による補正後のエアフローメータ２４の出力に基づいてインジェクタ２９の燃料噴射量を演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン制御装置に関する。
吸気通路に設置されたエアフローメータの出力に基づきインジェクタの燃料噴射量を決定するエンジン制御装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載のエンジン制御装置は、エンジンの回転を受けて作動する機械式過給機を備えるエンジンに適用されている。同エンジンに設けられた機械式過給機は、エンジンのクランク軸から過給機を切り離した過給停止状態と、クランク軸に対する過給機の回転比を低速回転比とした低過給状態と、同回転比を高速回転比とした高過給状態と、を切り替え可能に構成されている。そして、同文献に記載のエンジン制御装置では、吸気脈動によるエアフローメータの出力誤差を補償する過給補正係数を、機械式過給機が、上記３つの状態のうちのいずれの状態にあるかにより切り替えている。
特開平０８−０６１１３５号公報
機械式過給機の過給状態が変化すれば、吸気通路における吸気の流れの様相が変化して吸気脈動の発生状況が変化する。上記従来のエンジン制御装置では、そうした過給状態による吸気脈動の発生状況の変化を反映したかたちで、吸気脈動によるエアフローメータの出力誤差の補償を行うことが可能である。
なお、排気タービン式過給機を採用するエンジンとして、コンプレッサホイールを迂回して吸気を流す吸気バイパス路に設置された吸気バイパスバルブや、タービンホイールを迂回して排気を流す排気バイパス路に設置されたウェイストゲートバルブを備えるものがある。これら吸気バイパスバルブやウェイストゲートバルブは、排気タービン式過給機における吸気や排気の流路形状を変化させることで、コンプレッサホイールの回転速度を、ひいては過給機の過給状態を可変とする可変機構となっている。こうしたエンジンでは、異なった上記可変機構の作動状態のもとで同等の過給状態が形成される場合がある。一方、可変機構による排気タービン式過給機の吸気、排気の流路形状の変化によっても、吸気通路における吸気脈動の発生状況が変化する。そのため、排気タービン式過給機の過給状態に基づくだけでは、吸気脈動によるエアフローメータの出力誤差を適正に補償できないことがある。
上記課題を解決するエンジン制御装置は、吸気通路に設置されたエアフローメータと、吸気通路におけるエアフローメータよりも下流側の部分に設置されたコンプレッサホイール及び排気通路に設置されたタービンホイールを有する排気タービン式の過給機と、吸気通路におけるコンプレッサホイールよりも下流側の部分に設置されたスロットルバルブと、過給機のガスの流路形状を変化させる可変機構と、燃焼室での燃焼に供する燃料を噴射するインジェクタと、を備えるエンジンに適用されて、インジェクタを操作する装置となっている。そして、同エンジン制御装置は、吸気脈動によるエアフローメータの出力誤差を補償するための脈動補正値を、エンジンの回転速度、スロットルバルブの開口度、過給圧、及び可変機構の作動状態に基づき演算する補正値演算処理と、エアフローメータの出力を脈動補正値により補正する補正処理と、補正処理による補正後のエアフローメータの出力に基づいてインジェクタの燃料噴射量を演算する噴射量演算処理と、噴射量演算処理による燃料噴射量の演算値分の燃料を噴射させるべくインジェクタを操作する操作処理と、を行う演算処理装置を備えている。
エアフローメータの出力には、吸気通路の吸気脈動による誤差が含まれる。吸気通路での吸気脈動の発生状況は、エンジン回転速度やスロットルバルブの開口度、過給圧により変化する。また、上記のような可変機構を備えるエンジンでは、排気タービン式過給機の吸気、排気の流路形状が可変機構により変化されると、その変化によっても吸気通路の吸気脈動の発生状況が変化する。これに対して上記エンジン制御装置では、エンジン回転速度、スロットルバルブの開口度、過給圧に加えて、可変機構の作動状態にも基づいて脈動補正値を演算している。そのため、可変機構の作動状態による吸気脈動の変化を反映した値として脈動補正値を演算できる。そして、上記エンジン制御装置の演算処理装置は、そうした脈動補正値による補正後のエアフローメータの出力に基づいてインジェクタの燃料噴射量を演算している。したがって、上記エンジン制御装置によれば、吸気脈動による燃料噴射量の演算精度の低下が抑えられる。
なお、上記可変機構としては、コンプレッサホイールを迂回して吸気を流す吸気バイパス通路に設置されて、同吸気バイパス通路の吸気の流通を開弁に応じて許容する一方で閉弁に応じて遮断する吸気バイパスバルブや、タービンホイールを迂回して排気を流す排気バイパス通路に設置されて、同排気バイパス通路の排気の流通を開弁に応じて許容する一方で閉弁に応じて遮断するウェイストゲートバルブなどがある。
エンジン制御装置の一実施形態の構成を示す模式図。 同エンジン制御装置が実行する噴射量制御ルーチンのフローチャート。 同エンジン制御装置が基本補正係数及び過給補正係数の演算にそれぞれ使用するマップと、ＡＩＣＶ、ＡＢＶ、ＷＧＶの作動状態との対応関係を示す表図。
以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態のエンジン制御装置５０が適用されるエンジン１０の構成を説明する。図１に示すように、エンジン１０は、吸気通路１１に設置されたコンプレッサホイール４１と、排気通路１３に設置されたタービンホイール４２と、を有した排気タービン式過給機４０を備えている。
エンジン１０の吸気通路１１には、吸気中の塵などの不純物を濾過するエアクリーナ２０が設置されている。エアクリーナ２０には、管長が異なる２本のエアダクト２１、２２が接続されている。２本のエアダクトのうちの一本（２１）には、ＡＩＣＶ（Air Intake Control Valve：吸気口制御弁）２３が設置されている。ＡＩＣＶ２３が閉じられているときにはエアダクト２１が閉塞されて、もう一本のエアダクト２２を通じてのみエアクリーナ２０に外気が取り込まれる。これに対して、ＡＩＣＶ２３が開かれているときにはエアダクト２１が開放されて、２本のエアダクト２１、２２を通じてエアクリーナ２０に外気が取り込まれる。
吸気通路１１におけるエアクリーナ２０よりも下流側の部分には、吸気通路１１の吸気流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２４が設置されている。本実施形態では、吸気通路１１内に配置された熱線を備える熱線式のエアフローメータ２４を採用している。電圧を印加することで加熱したエアフローメータ２４の熱線を吸気が通過する際に、吸気が熱線から熱を奪うと、熱線の抵抗が変化して熱線を流れる電流が変化する。吸気通路１１の吸気流量が多いと、吸気が熱線から奪う熱量も多くなる。そこで、エアフローメータ２４では、熱線の電流値から吸気流量を求め、その求めた吸気流量に応じた信号を出力している。
また、吸気通路１１におけるエアフローメータ２４よりも下流側の部分には、排気タービン式過給機４０のコンプレッサホイール４１が設置されている。さらに吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１よりも下流側の部分には、コンプレッサホイール４１での圧縮により高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ２６が設置されている。また、吸気通路１１におけるインタークーラ２６よりも下流側の部分には、スロットルバルブ２７が設置されている。さらに、吸気通路１１におけるスロットルバルブ２７よりも下流側の部分には、燃焼室１２に流入する吸気中に燃料を噴射するインジェクタ２９が設置されている。
燃焼室１２は、吸気バルブ１４を介して吸気通路１１に接続されている。そして、燃焼室１２には、吸気バルブ１４の開弁に応じて、吸気通路１１から吸気と燃料との混合気が導入される。燃焼室１２には、火花放電により混合気を着火する点火装置３０が設置されている。一方、燃焼室１２は、排気バルブ１５を介して排気通路１３に接続されている。そして、燃焼室１２内の混合気の燃焼により生じた排気が排気バルブ１５の開弁に応じて排気通路１３に排出される。
排気通路１３には、排気タービン式過給機４０のタービンホイール４２が設置されている。タービンホイール４２は、吸気通路１１に設置された上述のコンプレッサホイール４１と一体回転可能に連結されている。さらに、排気通路１３におけるタービンホイール４２よりも下流側の部分には、排気中の有害成分を浄化するための排気浄化触媒装置３１が設置されている。
なお、排気タービン式過給機４０は、吸気バイパス路４３と、同吸気バイパス路４３に設置されたＡＢＶ（Air By-pass Valve：吸気バイパスバルブ）４４と、を備えている。吸気バイパス路４３は、コンプレッサホイール４１を迂回して、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１よりも上流側の部分と同コンプレッサホイール４１よりも下流側の部分とを連通する吸気の通路である。また、ＡＢＶ４４は、吸気バイパス路４３を通じた吸気の流通を開弁に応じて許容する一方で、同吸気の流通を閉弁に応じて遮断するバルブである。なお、ＡＢＶ４４が開弁しているときには、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１の設置部分と吸気バイパス路４３とが排気タービン式過給機４０における吸気の流路となる。これに対して、ＡＢＶ４４が閉弁しているときには、吸気バイパス路４３が閉塞されて、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１の設置部分のみが排気タービン式過給機４０における吸気の流路となる。このように、ＡＢＶ４４は、排気タービン式過給機４０における吸気の流路形状を変化させる可変機構となっている。
また、排気タービン式過給機４０は、排気バイパス路４５と、同排気バイパス路４５に設置されたＷＧＶ（Waste-Gate Valve：ウェイストゲートバルブ）４６と、を備えている。排気バイパス路４５は、タービンホイール４２を迂回して、排気通路１３におけるタービンホイール４２よりも上流側の部分と同タービンホイール４２よりも下流側の部分とを連通する排気の通路である。また、ＷＧＶ４６は、排気バイパス路４５を通じた排気の流通を開弁に応じて許容する一方で、同排気の流通を閉弁に応じて遮断する電気駆動式のバルブである。なお、ＷＧＶ４６が開弁しているときには、排気通路１３におけるタービンホイール４２の設置部分と排気バイパス路４５とが排気タービン式過給機４０における排気の流路となる。これに対して、ＷＧＶ４６が閉弁しているときには、排気バイパス路４５が閉塞されて、排気通路１３におけるタービンホイール４２の設置部分のみが排気タービン式過給機４０における排気の流路となる。このように、ＷＧＶ４６は、排気タービン式過給機４０における排気の流路形状を変化させる可変機構となっている。
本実施形態のエンジン制御装置５０は、エンジン１０の制御に係る各種の演算処理を実行する演算処理装置５１と、制御用プログラム５３や制御用のデータが予め記憶された記憶装置５２と、を備えている。また、エンジン制御装置５０には、上述のエアフローメータ２４が出力する電圧信号であるＡＦＭ出力Ｑａが入力されている。また、エンジン制御装置５０には、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１よりも上流側の部分、同コンプレッサホイール４１よりも下流側の部分にそれぞれ設置された２つの圧力センサ２５、２８の検出信号が入力されている。なお、以下の説明では、コンプレッサホイール４１よりも上流側の圧力センサ２５が検出する吸気の圧力をコンプレッサ入口圧Ｐ１と記載する。また、以下の説明では、コンプレッサホイール４１よりも下流側の圧力センサ２８が検出する吸気の圧力、いわゆる過給圧をコンプレッサ出口圧Ｐ３と記載する。さらに、エンジン制御装置５０には、スロットルバルブ２７の開口度であるスロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ、運転者のアクセルペダル操作量ＡＣＣなどの検出信号が入力されている。そして、エンジン制御装置５０は、それらセンサの検出信号に基づき、スロットル開度ＴＡ、燃料噴射量Ｑｉ、点火時期Ａｏｐ等の指令値を演算するとともに、その演算結果に応じてスロットルバルブ２７、インジェクタ２９、点火装置３０等に指令信号を出力することで、エンジン１０の運転状態を制御している。なお、こうしたエンジン制御装置５０によるエンジン制御は、記憶装置５２に記憶された制御用プログラム５３を演算処理装置５１が読み込んで実行することで、実現されている。
なお、エンジン制御装置５０は、エンジン１０の制御の一環として、ＡＩＣＶ２３の駆動制御を行っている。具体的には、エンジン制御装置５０は、吸気通路１１に多量の外気を取り込むエンジン１０の高負荷高回転運転時にはＡＩＣＶ２３を開いている。そしてこれにより、２本のエアダクト２１、２２から外気を取り込むことで、外気の取込みに際しての圧力損失を低減している。一方、エンジン制御装置５０は、エンジン１０の高負荷高回転運転時以外には、ＡＩＣＶ２３を閉じてエアダクト２１を閉塞することで、吸気騒音を低減している。
また、エンジン制御装置５０は、ＷＧＶ４６を下記の態様で制御している。本実施形態のエンジン制御装置５０が適用される車両では、車両の走行モードを、出力性能を優先するスポーツ走行モードと、燃費性能を優先するエコノミー走行モードと、に切り替え可能とされている。そして、スポーツ走行モード時のエンジン制御装置５０は、基本的には過給圧が過大となった場合にのみＷＧＶ４６を開き、それ以外はＷＧＶ４６を閉じた状態に保持するＷＧＶ４６のノーマルクローズ制御を行うことで、エンジン１０の加速レスポンスを向上している。また、エコノミー走行モード時のエンジン制御装置５０は、高出力要求時にはＷＧＶ４６を閉じるが、それ以外はＷＧＶ４６を開いた状態とするＷＧＶ４６のノーマルオープン制御を行うことで、パーシャル運転域でのエンジン１０のポンプ損失を低減している。
さらにエンジン制御装置５０は、ＡＢＶ４４を下記の態様で制御している。排気タービン式過給機４０による過給が行われている状態から減速のためにスロットルバルブ２７を閉じる場合、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１とスロットルバルブ２７との間の部分が一時的に高圧縮の状態となる。これは、スロットルバルブ２７を閉じてからタービンホイール４２の排気流量が低下してコンプレッサホイール４１の回転速度が低下するまでにある程度の時間を要するためである。吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１とスロットルバルブ２７との間の部分に高圧縮の空気が残留した状態でエンジン１０を再加速する場合、行き場を無くした高圧縮の空気がコンプレッサホイール４１の回転を鈍らせるため、エンジン１０の再加速が遅くなる。そこで、エンジン制御装置５０は、ＡＢＶ４４を通常は閉じておき、エンジン１０の過給域からの減速時にＡＢＶ４４を開くことで、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１とスロットルバルブ２７との間の部分に残留した高圧縮の空気を吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１よりも上流側の部分に逃がしている。
続いて、エンジン制御装置５０が行うインジェクタ２９の燃料噴射量の制御について説明する。エンジン制御装置５０は、燃料噴射量の制御に際して、まずＡＦＭ出力Ｑａ等から燃焼室１２で燃焼される吸気の質量である吸入空気量ＫＬを演算する。そして、エンジン制御装置５０は、吸入空気量ＫＬの演算結果に基づき、空燃比を目標とするために必要な値として燃料噴射量Ｑｉを演算した後、その燃料噴射量Ｑｉの値分の燃料噴射を指令する指令信号をインジェクタ２９に出力することで、燃料噴射量の制御を行っている。
なお、エンジン１０の吸気通路１１では、吸気バルブ１４の開閉に応じた燃焼室１２への間欠的な吸気の流入により、吸気脈動が発生し、その影響でＡＦＭ出力Ｑａに誤差が発生する。そこで、吸入空気量ＫＬの演算に際しては、吸気脈動の影響による誤差を補償するためのＡＦＭ出力Ｑａの補正が行われる。本実施形態では、エンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡから求められるベース補正係数Ｃ１と、エンジン回転速度ＮＥ及びコンプレッサ前後圧力比ＰＲから求められる過給補正係数Ｃ２と、の２つの補正係数により、吸気脈動の影響による誤差分を補償するためのＡＦＭ出力Ｑａの補正を行っている。なお、コンプレッサ前後圧力比ＰＲは、コンプレッサ入口圧Ｐ１に対するコンプレッサ出口圧Ｐ３の比（＝Ｐ３／Ｐ１）である。
図２には、燃料噴射量の制御のためにエンジン制御装置５０が実行する噴射量制御ルーチンの処理手順が示されている。エンジン制御装置５０は、エンジン１０の運転中に本ルーチンの処理を既定の制御周期毎に繰り返し実行する。
本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、ＡＦＭ出力Ｑａ、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡが取得される。また、ステップＳ１００では、コンプレッサ入口圧Ｐ１、及びコンプレッサ出口圧Ｐ３から求められたコンプレッサ前後圧力比ＰＲが取得される。続いて、ステップＳ１１０において、ＡＢＶ４４、ＷＧＶ４６、及びＡＩＣＶ２３の作動状態が取得される。具体的には、ＡＢＶ４４及びＡＩＣＶ２３については、開弁しているか、閉弁しているか、が取得され、ＷＧＶ４６についてはノーマルオープン制御中であるか、ノーマルクローズ制御中であるかが、取得される。
なお、エンジン制御装置５０の記憶装置５２には、ベース補正係数Ｃ１の演算用のマップとして８つのマップＭ１〜Ｍ８が予め記憶されている。また、記憶装置５２には、過給補正係数Ｃ２の演算用のマップとして８つのマップＭ９〜Ｍ１６が記憶されている。そして、続くステップＳ１２０では、ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６のそれぞれの作動状態に応じて、ベース補正係数Ｃ１及び過給補正係数Ｃ２のそれぞれの演算に用いるマップが選択される。図３には、各マップＭ１〜Ｍ１６が選択されるときのＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６の作動状態が丸印で示されている。例えば、ベース補正係数Ｃ１の演算用のマップとしてマップＭ１が、過給補正係数Ｃ２の演算用のマップとしてマップＭ９がそれぞれ選択されるのは、ＡＩＣＶ２３及びＡＢＶ４４が共に開弁しており、かつＷＧＶ４６のノーマルクローズ制御中である場合となっている。
なお、ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６のそれぞれの作動状態、及びエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡを一定に保持してエンジン１０を運転し続けると、コンプレッサ前後圧力比ＰＲが、ひいては吸気通路１１の吸気流量が一定の値に収束する。そして、吸気流量が収束すると、吸気脈動の影響によるＡＦＭ出力Ｑａの誤差も一定の値に収束する。以下の説明では、ＡＦＭ出力Ｑａに対する実際の吸気流量Ｑrealの比（＝Ｑreal／Ｑａ）をＡＦＭ出力Ｑａの誤差率と記載する。また、上記のようなコンプレッサ前後圧力比ＰＲが一定の値に収束した状態にあるときのＡＦＭ出力Ｑａの誤差率を定常誤差率と記載する。ベース補正係数Ｃ１の演算用の各マップＭ１〜Ｍ８には、ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６が各々対応する作動状態にあるときのエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡとＡＦＭ出力Ｑａの定常誤差率との関係が記憶されている。
一方、ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６のそれぞれの作動状態、及びエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡを一定に保持してエンジン１０を運転した場合の、コンプレッサ前後圧力比ＰＲが一定の値に収束するまでの過渡の期間には、コンプレッサ前後圧力比ＰＲの変化に応じてＡＦＭ出力Ｑａの誤差も変化する。以下の説明では、こうした過渡の期間における上記定常誤差率に対するＡＦＭ出力Ｑａの誤差率の比を過給誤差率と記載する。過給補正係数Ｃ２の演算用のマップＭ９〜Ｍ１６には、ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６が各々対応する作動状態にあるときのエンジン回転速度ＮＥ及びコンプレッサ前後圧力比ＰＲとＡＦＭ出力Ｑａの過給誤差率との関係が記憶されている。
なお、各マップＭ１〜Ｍ１６に記憶された各値の関係は、予め実験等で求められている。また、本実施形態では、ベース補正係数Ｃ１と過給補正係数Ｃ２との積が、吸気脈動によるエアフローメータ２４の出力誤差を補償するための脈動補正値に対応している。
続くステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で選択されたマップを用いて、現在のエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡにおける定常誤差率がベース補正係数Ｃ１の値として演算される。また、次のステップＳ１４０では、ステップＳ１２０で選択されたマップを用いて、現在のエンジン回転速度ＮＥ及びコンプレッサ前後圧力比ＰＲ（＝Ｐ３／Ｐ１）における過給誤差率が過給補正係数Ｃ２の値として演算される。そして、続くステップＳ１５０では、ＡＦＭ出力Ｑａ、ベース補正係数Ｃ１、及び過給補正係数Ｃ２を乗算した積が補正後ＡＦＭ出力Ｑａｃの値として演算される。
その後、ステップＳ１６０において、補正後ＡＦＭ出力Ｑａｃ、エンジン回転速度ＮＥ等に基づき吸入空気量ＫＬが演算され、さらに続くステップＳ１７０において、吸入空気量ＫＬから燃料噴射量Ｑｉが演算される。そして、ステップＳ１８０において、燃料噴射量Ｑｉの値分の燃料噴射を指令する指令信号がインジェクタ２９に出力された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
なお、本実施形態では、こうした噴射量制御ルーチンにおけるステップＳ１３０及びステップＳ１４０の処理が、吸気脈動によるエアフローメータ２４の出力誤差を補償するための脈動補正値を、エンジンの回転速度、スロットルバルブの開口度、過給圧、及び可変機構の作動状態に基づき演算する補正値演算処理に対応する。また、噴射量制御ルーチンにおけるステップＳ１５０の処理がエアフローメータ２４の出力を脈動補正値により補正する補正処理に、ステップＳ１６０及びステップＳ１７０の処理が、補正処理による補正後のエアフローメータ２４の出力に基づいてインジェクタ２９の燃料噴射量Ｑｉを演算する噴射量演算処理に、それぞれ対応する。さらに、噴射量制御ルーチンにおけるステップＳ１８０の処理が、噴射量演算処理による燃料噴射量の演算値分の燃料を噴射させるべくインジェクタ２９を操作する操作処理に対応する。
以上のように構成された本実施形態の作用及び効果について説明する。
上記エンジン１０において吸気バルブ１４が開弁して燃焼室１２に吸気が流入すると、吸気通路１１における燃焼室１２への接続部、いわゆる吸気ポート内の吸気圧が低下する。その後、吸気バルブ１４が閉弁すると、吸気通路１１の上流側から流入した吸気が行き場を失うため、吸気ポート内の吸気圧が上昇する。こうして生じた吸気の圧力変動が吸気通路１１を遡上し、エアダクト２１、２２の開口で反射することで、吸気通路１１に定在波が発生する。これにより、エアフローメータ２４の熱線を通過する吸気の脈動が大きくなると、ＡＦＭ出力Ｑａの誤差も大きくなる。以下の説明では、エアフローメータ２４の熱線を通過する吸気の流れの脈動を、エアフローメータ２４の吸気脈動と記載する。
吸気脈動の振幅は、上記定在波の腹の部分では大きくなり、同定在波の節の部分では小さくなる。吸気通路１１における定在波の腹や節の位置は、吸気脈動の波長により変化する。そのため、吸気脈動によるＡＦＭ出力Ｑａの誤差は、吸気通路１１内の定在波の腹や節の位置とエアフローメータ２４の位置との関係により変化する。
一方、吸気脈動の波長は、吸気バルブ１４の開閉周期に、ひいてはエンジン回転速度ＮＥに依存する。また、スロットル開度ＴＡが小さいときには、スロットルバルブ２７が吸気通路１１の上流側への吸気脈動の遡上を遮る堰として機能する。そのため、吸気通路１１内の定在波の腹や節の位置が同じでも、スロットル開度ＴＡが小さいときには、同スロットル開度ＴＡが大きいときよりも、エアフローメータ２４の吸気脈動の振幅は小さくなる。さらに、吸気脈動の振幅、波長は吸気の密度によっても変化する。そして、上記エンジン１０では、排気タービン式過給機４０の過給により、コンプレッサ出口圧Ｐ３が高められると、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４１とスロットルバルブ２７との間の部分の吸気の密度が高くなる。このように、吸気脈動によるＡＦＭ出力Ｑａの誤差は、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びコンプレッサ前後圧力比ＰＲ（＝Ｐ３／Ｐ１）により変化する。
一方、ＡＩＣＶ２３を備えるエンジン１０では、ＡＩＣＶ２３の開閉により吸気通路１１の管長が変化して、吸気通路１１内の定在波の腹や節の位置が変化する。そのため、エンジン１０では、ＡＩＣＶ２３の作動状態によっても、エアフローメータ２４の吸気脈動の振幅が、ひいては吸気脈動によるＡＦＭＱａの誤差が変化する。
さらに、上述のようにエンジン１０は、排気タービン式過給機４０におけるガスの流路形状を変化させる可変機構として、吸気の流路形状を変化させるＡＢＶ４４と、排気の流路形状を変化させるＷＧＶ４６と、を備えている。ＡＢＶ４４が開弁しているときには、吸気通路１１の圧力波の伝搬経路に吸気バイパス路４３が加わるため、ＡＢＶ４４が閉弁しているときとは吸気通路１１内の定在波の腹や節の位置が変化する。また、ＷＧＶ４６が閉弁しているときには、燃焼室１２から排出された排気のすべてがタービンホイール４２を通過する。そのため、ＷＧＶ４６が閉弁しているときには、ＷＧＶ４６が開弁しているときよりも、タービンホイール４２を通過する際の排気の圧力損失が大きくなり、排気通路１３におけるタービンホイール４２よりも上流側の部分の排気圧、すなわちエンジン１０の背圧が高くなる。一方、エンジン１０の背圧が高いときには、吸気バルブ１４及び排気バルブ１５が共に開弁しているバルブオーバーラップの期間に吸気通路１１から燃焼室１２に流入する吸気が押し戻されるため、吸気ポート内の吸気圧の変動が大きくなる。このように、排気タービン式過給機４０におけるガスの流路形状を変化させる可変機構としてＡＢＶ４４及びＷＧＶ４６を備えるエンジン１０では、それら可変機構の作動状態によっても、エアフローメータ２４の吸気脈動の振幅が、ひいては吸気脈動によるＡＦＭＱａの誤差が変化する。
なお、本実施形態では、ＷＧＶ４６の制御をノーマルオープン制御とノーマルクローズ制御とに切り替えている。そして、ＷＧＶ４６のノーマルオープン制御時とノーマルクローズ制御時とでは、エンジン回転速度ＮＥやスロットル開度ＴＡが同じでも、ＷＧＶ４６の作動状態が異なった状態となることがある。
これに対して、本実施形態のエンジン制御装置５０では、ＡＩＣＶ２３やＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６の作動状態により、マップＭ１〜Ｍ１６の中からベース補正係数Ｃ１及び過給補正係数Ｃ２のそれぞれの演算に用いるマップを選択している。そして、選択したマップを用いてエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡからベース補正係数Ｃ１の値を演算するとともに、同じく選択したマップを用いてエンジン回転速度ＮＥ及びコンプレッサ前後圧力比ＰＲから過給補正係数Ｃ２を演算している。さらに、本実施形態のエンジン制御装置５０では、ベース補正係数Ｃ１及び過給補正係数Ｃ２の積を、吸気脈動によるＡＦＭ出力Ｑａの誤差を補償するための脈動補正値として求めている。すなわち、本実施形態では、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びコンプレッサ前後圧力比ＰＲに加えて、ＡＩＣＶ２３やＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６の作動状態にも基づいて脈動補正値を演算している。
そして、本実施形態では、その脈動補正値によりＡＦＭ出力Ｑａを補正した値である補正後ＡＦＭ出力Ｑａｃに基づいて吸入空気量ＫＬを、さらにはその吸入空気量ＫＬから燃料噴射量Ｑｉを演算している。そのため、吸気脈動によるＡＦＭ出力Ｑａの誤差による吸入空気量ＫＬの演算誤差を、ひいては吸入空気量ＫＬに基づく燃料噴射量Ｑｉの演算誤差を的確に抑えられる。
以上の本実施形態のエンジン制御装置５０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びコンプレッサ前後圧力比ＰＲに加え、排気タービン式過給機４０のガスの流路形状を変化させる可変機構であるＡＢＶ４４及びＷＧＶ４６の作動状態に基づいて脈動補正値を演算している。そのため、可変機構の作動状態に応じた吸気脈動の変化を反映した値として脈動補正値を演算できる。その結果、ＡＦＭ出力Ｑａに基づく吸入空気量ＫＬの演算精度を、ひいては吸入空気量ＫＬの演算結果に基づく燃料噴射量の制御精度を向上できる。
（２）本実施形態では、ＡＩＣＶ２３の作動状態にも基づいて脈動補正値を演算している。そのため、ＡＩＣＶ２３の作動状態による吸気脈動の変化についても脈動補正値に反映して、ＡＦＭ出力Ｑａに基づく吸入空気量ＫＬの演算精度、並びに吸入空気量ＫＬの演算結果に基づく燃料噴射量の制御精度を向上できる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６の作動状態に応じて、ベース補正係数Ｃ１及び過給補正係数Ｃ２のそれぞれの演算に用いるマップを切り替えていたが、マップを切り替えずに、ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６の作動状態に応じたベース補正係数Ｃ１及び過給補正係数Ｃ２の演算を行うことも可能である。例えば、ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、ＷＧＶ４６のそれぞれの作動状態、エンジン回転速度ＮＥ、及びスロットル開度ＴＡと、ベース補正係数Ｃ１と、の関係を記憶した単一のマップからベース補正係数Ｃ１を演算してもよい。同様に、ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、及びＷＧＶ４６のそれぞれの作動状態、エンジン回転速度ＮＥ、及びコンプレッサ前後圧力比ＰＲと、過給補正係数Ｃ２と、の関係を記憶した単一のマップから過給補正係数Ｃ２を演算してもよい。さらに、マップではなく、上記関係を示す数式を用いてベース補正係数Ｃ１、過給補正係数Ｃ２を演算してもよい。
・上記実施形態では、ベース補正係数Ｃ１、及び過給補正係数Ｃ２の２つの補正係数をそれぞれ演算するとともに、それら２つの補正係数の積として脈動補正値を求めていた。ＡＩＣＶ２３、ＡＢＶ４４、ＷＧＶ４６のそれぞれの作動状態、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びコンプレッサ前後圧力比ＰＲに基づいて脈動補正値を直接演算してもよい。
・上記実施形態では、脈動補正値に演算に、コンプレッサ入口圧Ｐ１に対するコンプレッサ出口圧Ｐ３の比であるコンプレッサ前後圧力比ＰＲを用いていた。コンプレッサ入口圧Ｐ１が一定であると見做せる場合等には、コンプレッサ出口圧Ｐ３、すなわち過給圧を、コンプレッサ前後圧力比ＰＲの代わりに用いるようにしてもよい。
・上記実施形態では、ノーマルオープン制御及びノーマルクローズ制御のいずれによりＷＧＶ４６が制御されているかを、脈動補正値の演算に反映していたが、ＷＧＶ４６の開口度や開弁の有無を脈動補正値の演算に反映してもよい。そうした場合にも、ＷＧＶ４６の作動状態による吸気脈動の変化を反映した値として脈動補正値を演算できる。
・上記実施形態では、ＡＩＣＶ２３やＡＢＶ４４の開弁の有無を脈動補正値の演算に反映していた。開弁、閉弁の二値的な切替制御ではなく、多段階又は無段階の開口度の可変制御によりＡＩＣＶ２３やＡＢＶ４４を制御する場合等には、ＡＩＣＶ２３やＡＢＶ４４の開口度を参照して脈動補正値を演算するとよい。
・ＡＩＣＶ２３の作動状態が吸気脈動に与える影響が小さい場合や、ＡＩＣＶ２３がエンジン１０に設けられていない場合には、ＡＩＣＶ２３の作動状態を用いずに脈動補正値を演算してもよい。そうした場合にも、ＡＢＶ４４やＷＧＶ４６の作動状態を参照して脈動補正値を演算すれば、それらの作動状態による吸気脈動の変化を反映した値として脈動補正値を演算できる。
・ＡＢＶ４４の作動状態が吸気脈動に与える影響が小さい場合や、ＡＢＶ４４及びＷＧＶ４６のうちのＷＧＶ４６のみが排気タービン式過給機４０に設けられている場合には、ＡＢＶ４４の作動状態を参照せずに脈動補正値を演算してもよい。そうした場合にも、ＷＧＶ４６の作動状態を参照して脈動補正値を演算すれば、ＷＧＶ４６の作動状態が吸気脈動に与える影響を反映した値として脈動補正値を演算できる。
・ＷＧＶ４６の作動状態が吸気脈動に与える影響が小さい場合や、ＡＢＶ４４及びＷＧＶ４６のうちのＡＢＶ４４のみが排気タービン式過給機４０に設けられている場合には、ＷＧＶ４６の作動状態を参照せずに脈動補正値を演算してもよい。そうした場合にも、ＡＢＶ４４の作動状態を参照して脈動補正値を演算すれば、ＡＢＶ４４の作動状態が吸気脈動に与える影響を反映した値として脈動補正値を演算できる。
・排気タービン式過給機として、タービンホイールに対する排気吹付口の開口面積を変化させる可変ノズルを備えたものがある。こうした可変ノズルは、排気タービン式過給機における排気の流路形状を変化させる可変機構の一種である。可変ノズルにより排気吹付口の開口面積が変化すると、同排気吹付口での排気の圧力損失が変化して、エンジン１０の背圧が変化するため、可変ノズルの作動状態によっても、エアフローメータ２４の吸気脈動が変化する。よって、可変ノズルを備える排気タービン式過給機を採用する場合には、可変ノズルの作動状態に基づいて脈動補正値を演算することが望ましい。
１０…エンジン
１１…吸気通路
１２…燃焼室
１３…排気通路
１４…吸気バルブ
１５…排気バルブ
２０…エアクリーナ
２１、２２…エアダクト
２３…吸気口制御弁（ＡＩＣＶ）
２４…エアフローメータ
２５、２８…圧力センサ
２６…インタークーラ
２７…スロットルバルブ
２９…インジェクタ
３０…点火装置
３１…排気浄化触媒装置
４０…排気タービン式過給機
４１…コンプレッサホイール
４２…タービンホイール
４３…吸気バイパス路
４４…吸気バイパスバルブ（ＡＢＶ）
４５…排気バイパス路
４６…ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
５０…エンジン制御装置
５１…演算処理装置
５２…記憶装置
５３…制御用プログラム

Claims (3)

  1. 吸気通路に設置されたエアフローメータと、前記吸気通路における前記エアフローメータよりも下流側の部分に設置されたコンプレッサホイール及び排気通路に設置されたタービンホイールを有する排気タービン式過給機と、前記吸気通路における前記コンプレッサホイールよりも下流側の部分に設置されたスロットルバルブと、前記排気タービン式過給機のガスの流路形状を変化させる可変機構と、燃焼室での燃焼に供する燃料を噴射するインジェクタと、を備えるエンジンに適用されて、前記インジェクタを操作するエンジン制御装置であって、
    吸気脈動による前記エアフローメータの出力誤差を補償するための脈動補正値を、前記エンジンの回転速度、前記スロットルバルブの開口度、過給圧、及び前記可変機構の作動状態に基づき演算する補正値演算処理と、
    前記エアフローメータの出力を前記脈動補正値により補正する補正処理と、
    前記補正処理による補正後の前記エアフローメータの出力に基づいて前記インジェクタの燃料噴射量を演算する噴射量演算処理と、
    前記噴射量演算処理による前記燃料噴射量の演算値分の燃料を噴射させるべく前記インジェクタを操作する操作処理と、
    を行う演算処理装置を備えるエンジン制御装置。
  2. 前記可変機構は、前記コンプレッサホイールを迂回して吸気を流す吸気バイパス通路に設置されて、同吸気バイパス通路の吸気の流通を、開弁に応じて許容する一方で、閉弁に応じて遮断する吸気バイパスバルブである請求項１に記載のエンジン制御装置。
  3. 前記可変機構は、前記タービンホイールを迂回して排気を流す排気バイパス通路に設置されて、同排気バイパス通路の排気の流通を、開弁に応じて許容する一方で、閉弁に応じて遮断するウェイストゲートバルブである請求項１に記載のエンジン制御装置。
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