JP4210890B2

JP4210890B2 - 機械式過給機付き内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP4210890B2
Application number: JP2000286861A
Authority: JP
Inventors: 徳康小羽石
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2020-09-18
Also published as: JP2002089347A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸入空気を過給する機械式過給機を備えた機械式過給機付き内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの高出力化等のために設けられる過給機は、排気圧力により駆動される排気タービン式過給機（ターボチャージャ）と、エンジン動力で直接駆動される機械式過給機（スーパーチャージャ）とに大別され、機械式過給機は、排気タービン式過給機のようなターボラグ（ターボの応答遅れ）がないため、加速応答性や低速時の過給特性に優れるという利点がある。機械式過給機は、スロットルバルブの下流側に設けられて、スロットルバルブを通過した吸入空気を過給機で加圧してシリンダ内に充填するので、エンジン制御パラメータとして用いる吸気圧としては、過給機下流側に設けた圧力センサで、加圧後の吸気圧（過給圧）を検出するようにしている。
【０００３】
近年の自動車は、燃料タンクから蒸発する燃料蒸発ガス（エバポガス）が大気中に放出されるのを防止するために、燃料蒸発ガスをキャニスタ内に吸着して、エンジン運転状態に応じてキャニスタ内に吸気圧を作用させてキャニスタ内の燃料蒸発ガスを吸気管内にパージ（放出）するようにしているが、過給機付きエンジンでは、過給動作中は、過給機下流側よりも過給機上流側の方が吸気圧が低くなるため、燃料蒸発ガスのパージ通路を過給機の上流側の吸気管に接続するようにしている。
【０００４】
このような燃料蒸発ガスパージシステムでは、燃料蒸発ガスパージ実行中に、吸気管内に吸入される燃料蒸発ガスパージ量が過給機上流側の吸気圧に応じて変化するため、パージガス中に含まれる燃料量を考慮して空燃比を精度良く制御するためには、過給機上流側の吸気圧を検出する必要がある。そのために、過給機下流側の圧力センサの他に、過給機上流側にも圧力センサを設ける構成にすると、吸気系に２つの圧力センサを設けることになり、コストアップとなる。
【０００５】
そこで、特開平４−２８４１２号公報に示すように、１つの圧力センサの圧力導入管を電磁切換弁を介して２本の導入管に分岐して、各導入管をそれぞれ過給機の上流側と下流側に接続し、圧力センサに導入する圧力を電磁切換弁で切り換えることで、過給機の上流側の吸気圧と下流側の吸気圧を１つの圧力センサで選択的に検出できるようにしたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報の構成では、圧力センサと過給機の上流側とを接続する圧力導入管や電磁切換弁を追加する必要があるため、部品点数が増加して構成が複雑化し、コストアップするという事情は変わらない。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、構成簡単化、低コスト化の要求を満たしながら、過給機上流側の吸気圧を検出することができる機械式過給機付き内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の機械式過給機付き内燃機関の制御装置は、圧力センサで機械式過給機の下流側の吸気圧（以下「過給機下流側吸気圧」という）を検出し、少なくとも過給機下流側吸気圧と機関回転速度とに基づいてスロットルバルブと機械式過給機との間の吸気圧（以下「過給機上流側吸気圧」という）を過給機上流側吸気圧推定手段によって推定することを第１の特徴とし、更に、前記機械式過給機をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するエアバイパスバルブとを備え、前記エアバイパスバルブの開閉状態に応じて過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換えることを第１の特徴とする。この場合、請求項６のように、過給機下流側吸気圧と機関回転速度と過給機上流側吸気圧との関係を用いて、少なくとも圧力センサで検出した過給機下流側吸気圧と機関回転速度とに基づいて過給機上流側吸気圧を推定するようにしても良い。
【０００９】
機械式過給機は、内燃機関の動力で直接駆動されるため、機械式過給機の回転速度（過給状態）は機関回転速度に応じて変化する。その結果、過給機上流側吸気圧と機関回転速度（過給状態）と過給機下流側吸気圧は、所定の相関関係を持って変化する。従って、予め、過給機上流側吸気圧と機関回転速度と過給機下流側吸気圧との関係を、実験、シミュレーション等で求めてマップ化又は数式化しておけば、過給機下流側吸気圧と機関回転速度から過給機上流側吸気圧を推定することができる。この構成では、過給機上流側吸気圧を検出するための新たな部品を必要としないため、従来よりも部品点数を削減して構成を簡単化することができ、低コスト化の要求を満たすことができる。
【００１０】
この場合、機械式過給機をバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路を開閉するエアバイパスバルブとを設けたシステムでは、エアバイパスバルブの開閉状態によって機械式過給機を通過する過給空気量とバイパス空気量との割合が変化するため、エアバイパスバルブの開閉状態によって過給機上流側吸気圧と機関回転速度と過給機下流側吸気圧との関係が変化する。
【００１１】
そこで、請求項１のように、エアバイパスバルブの開閉状態に応じて過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換えるようにすると良い。このようにすれば、エアバイパスバルブの開閉状態によって過給機上流側吸気圧と機関回転速度と過給機下流側吸気圧との関係が変化するのに対応して過給機上流側吸気圧の推定方式を適正な推定方式に切り換えることができる。
【００１２】
この場合、過給機下流側吸気圧を利用してエアバイパスバルブを開閉制御するシステムでは、過給機下流側吸気圧に応じてエアバイパスバルブの開閉状態が自動的に切り換わるため、請求項２のように、過給機下流側吸気圧に応じて過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換えるようにしても良い。このようにすれば、エアバイパスバルブの開閉状態を直接検出しなくても、エアバイパスバルブの開閉状態によって過給機上流側吸気圧と機関回転速度と過給機下流側吸気圧との関係が変化するのに対応して過給機上流側吸気圧の推定方式を適正な推定方式に切り換えることができる。
【００１３】
更に、過給機下流側吸気圧と大気圧の差圧を利用してエアバイパスバルブを開閉制御するシステムでは、大気圧が変化すると、エアバイパスバルブの開閉状態が切り換わるときの過給機下流側吸気圧、つまり、過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換える際の判定圧力も変化する。
【００１４】
このような事情を考慮して、請求項３のように、エアバイパスバルブを過給機下流側吸気圧と大気圧の差圧を利用して開閉制御するシステムでは、過給機下流側吸気圧に応じて過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換える際の判定圧力を、大気圧に応じて設定すると良い。このようにすれば、大気圧の変化に応じて判定圧力を適正値に設定することができる。
【００１５】
ところで、本発明者の研究結果によれば、過給機下流側吸気圧が判定圧力より低い領域では、図４に示すように、過給機下流側吸気圧に対する過給機上流側吸気圧の変化特性がほぼリニアになるが、過給機下流側吸気圧が判定圧力以上の領域では、この過給機上流側吸気圧の変化特性がリニアにならず、しかも、その変化特性が大気圧によっても異なってくる。
【００１６】
従って、過給機下流側吸気圧が判定圧力以上の領域では、過給機上流側吸気圧を推定するパラメータとして、過給機下流側吸気圧と機関回転速度の他に、大気圧を追加しても良いが、請求項４のように、過給機下流側吸気圧と判定圧力との差圧と、大気圧と、機関回転速度とに基づいて過給機上流側吸気圧を推定するようにしても良い。本発明者の研究結果によれば、過給機下流側吸気圧が判定圧力以上の領域では、過給機上流側吸気圧を推定するパラメータとして、過給機下流側吸気圧の代わりに、過給機下流側吸気圧と判定圧力との差圧を用いた方が、大気圧によって変化する過給機上流側吸気圧の変化特性をより精度良くマップや数式に表すことができ、過給機上流側吸気圧を精度良く推定することができる。
【００１７】
前述したように、過給機下流側吸気圧（又は過給機下流側吸気圧と大気圧との差圧）を利用してエアバイパスバルブを開閉制御するシステムでは、過給機下流側吸気圧（又は差圧）に応じてエアバイパスバルブの開閉状態が切り換わるが、エアバイパスバルブの開閉制御に用いる圧力を制御する電磁弁を設けたシステムでは、過給機下流側吸気圧や大気圧とは関係なく、電磁弁によってエアバイパスバルブを任意に開閉制御することが可能である。
【００１８】
従って、請求項５のように、エアバイパスバルブの開閉制御に用いる圧力を制御する電磁弁を設けたシステムでは、電磁弁の制御状態に応じて過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換えるようにしても良い。このようにすれば、電磁弁の制御状態によってエアバイパスバルブの開閉状態が切り換わるのに対応して過給機上流側吸気圧の推定方式を適正な推定方式に切り換えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図４に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、スロットルバルブ１４と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１５と、スロットルバルブ１４をバイパスする空気量を制御するアイドルスピードコントロールバルブ１６とが設けられている。
【００２０】
更に、スロットルバルブ１４の下流側には、吸入空気を過給する機械式過給機１７（スーパーチャージャ）が設けられている。この機械式過給機１７は、エンジン１１の動力で直接駆動される。また、機械式過給機１７の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、機械式過給機１７の下流側の吸気圧（過給機下流側吸気圧）を検出する圧力センサ１９と、吸気温を検出する吸気温センサ２０とが設けられている。
【００２１】
また、吸気管１２には、機械式過給機１７をバイパスするバイパス通路２１が設けられ、このバイパス通路２１の途中に、バイパス通路２１を開閉するエアバイパスバルブ２２が設けられている。このエアバイパスバルブ２２の内部は、ダイアフラム２３によって上側気圧室２４と下側気圧室２５とが仕切り形成されると共に、バイパス空気通過ポート２６を開閉する弁体２７がダイアフラム２３に連結され、上側気圧室２４内のコイルスプリング２８によってダイアフラム２３を介して弁体２７がバイパス空気通過ポート２６を閉弁する方向に付勢されている。上側気圧室２４には、常時、過給機１７下流側の吸気圧が導入される。一方、下側気圧室２５に導入される圧力は、電磁三方弁２９（電磁弁）のオン／オフによって切り換えられ、電磁三方弁２９のオフ時には、下側気圧室２５に大気圧が導入され、電磁三方弁２９がオンに切り換えられると、下側気圧室２５に過給機１７下流側の吸気圧が導入される。
【００２２】
サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド３０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド３０の吸気ポート近傍に、燃料を噴射する燃料噴射弁３１が取り付けられている。燃料タンク３２内から燃料ポンプ３３で汲み上げられた燃料が、燃料配管３４を介して燃料噴射弁３１に供給される。また、各気筒のシリンダヘッドに取り付けられた点火プラグ３５には、点火タイミング毎に点火装置３６で発生した高電圧が印加される。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ３７、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ３８、ノッキングを検出するノックセンサ３９等が取り付けられている。
【００２３】
一方、エンジン１１の排気管４０の途中には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒４１が設けられ、この触媒４１の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する空燃比センサ４２（リニアＡ／Ｆセンサ、酸素センサ等）が設けられている。
【００２４】
また、燃料タンク３２には、燃料蒸発ガス通路４３を介してキャニスタ４４が接続され、このキャニスタ４４に吸着された燃料蒸発ガスを吸気系にパージ（放出）するためのパージ通路４５が、スロットルバルブ１４と機械式過給機１７との間の吸気管１２に接続されている。このパージ通路４５の途中には、パージ流量を調整するパージ制御弁４６が設けられている。
【００２５】
また、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）４７の回路基板には、大気圧を検出する大気圧センサ４８が設けられている。これら各種センサの出力信号は、ＥＣＵ４７に入力される。このＥＣＵ４７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン１１の運転を制御する。
【００２６】
エンジン運転中は、エンジン動力で機械式過給機１７が駆動されると共に、後述するエアバイパスバルブ２２の開閉制御によって、バイパス通路２１を流れるバイパス空気量と、機械式過給機１７を通過する過給空気量との割合が制御されて、過給圧が制御される。
【００２７】
通常時は、ＥＣＵ４７によって電磁三方弁２９がオフ状態に維持されて、エアバイパスバルブ２２の下側気圧室２５に大気圧ＰＡが導入される。この場合、上側気圧室２４に導入される過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが、図３に示す判定圧力ＰＭＪＧよりも小さい領域（低負荷領域）では、ダイアフラム２３が上方（開側）に押されて弁体２７が開弁状態に保持され、エアバイパスバルブ２２が全開状態に保持されて、過給効果が最も小さくなる。ここで、判定圧力ＰＭＪＧは、エアバイパスバルブ２２が全開状態から閉じ始める吸気圧ＰＭであり、エアバイパスバルブ２２の下側気圧室２５に導入される大気圧ＰＡから所定値（コイルスプリング２８等による閉弁方向の機械的なセット荷重）を差し引いた圧力が判定圧力ＰＭＪＧとなる。図３及び図４の吸気圧変化特性図においては、変曲点の吸気圧ＰＭが判定圧力ＰＭＪＧとなる。
【００２８】
一方、エアバイパスバルブ２２の上側気圧室２４に導入される過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが判定圧力ＰＭＪＧ以上の領域（高負荷領域）では、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが大きくなるに従って、ダイアフラム２３が下方（閉側）に押されて弁体２７が閉弁方向に徐々に移動し、エアバイパスバルブ２２が全開状態から徐々に閉じられて最終的に全閉状態となり、過給圧が高められる。
【００２９】
また、低負荷領域でも過給圧が要求される場合、又は、高負荷領域で過給圧を下げる必要がある場合は、ＥＣＵ４７によって電磁三方弁２９がオン状態に切り換えられて、エアバイパスバルブ２２の下側気圧室２５に過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが導入される。この場合、図３に示すように、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが低い領域（低負荷領域）では、ダイアフラム２３が下方（閉側）に押されて弁体２７が閉弁し、エアバイパスバルブ２２が閉じられて過給圧が上げられる。一方、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが高い領域（高負荷領域）では、エアバイパスバルブ２２の下側気圧室２５に過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが導入されると、ダイアフラム２０が上方（開側）に押されて弁体２７が開弁し、エアバイパスバルブ２２が開かれて、過給圧が下げられる。
【００３０】
また、ＥＣＵ４７は、エンジン運転状態に応じてパージ制御弁４６の開度（デューティ比）を制御して、キャニスタ４４内の燃料蒸発ガスのパージ量を制御する。この場合、過給機１７の上流側の吸気圧ＰＸに応じて吸気管１２内に導入される燃料蒸発ガスパージ量が変化するため、パージガス中に含まれる燃料量を考慮して空燃比を精度良く制御するためには、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを検出する必要がある。
【００３１】
そこで、ＥＣＵ４７は、図２の過給機上流側吸気圧推定プログラムを実行することで、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭと、過給機１７の過給状態を反映するパラメータであるエンジン回転速度ＮＥ等に基づいて過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを推定する。その際、図３に示すように、電磁三方弁２９のオン時とオフ時とで、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭに対する過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの変化特性が異なるため、電磁三方弁２９のオン時とオフ時とで、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの推定方式を切り換える。
【００３２】
更に、電磁三方弁２９がオフされている時は、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭに対する過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの変化特性が、エアバイパスバルブ２２の開閉状態が切り換わる圧力（判定圧力ＰＭＪＧ）を境にして大きく変化するため、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが判定圧力ＰＭＪＧよりも低い領域か否かによって、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの推定方式を切り換える。
【００３３】
以下、図２の過給機上流側吸気圧推定プログラムの具体的な処理内容を説明する。図２の過給機上流側吸気圧推定プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行され、特許請求の範囲でいう過給機上流側吸気圧推定手段に相当する役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン運転状態（エンジン回転速度ＮＥ、過給機下流側吸気圧ＰＭ、大気圧ＰＡ、冷却水温ＴＷ等）を検出し、次のステップ１０２で、電磁三方弁２９がオフされているか否かを判定する。
【００３４】
電磁三方弁２９がオフされている場合は、図３に示すように、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭに対する過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの変化特性が、判定圧力ＰＭＪＧを境にして大きく変化すると共に、この判定圧力ＰＭＪＧが、図４に示すように、大気圧ＰＡによって変化するため、まず、ステップ１０３で、判定圧力ＰＭＪＧを、大気圧ＰＡから所定値（コイルスプリング２８等によって定まる値）を差し引いて求める。
ＰＭＪＧ＝ＰＡ−所定値
【００３５】
この後、ステップ１０４に進み、現在の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが判定圧力ＰＭＪＧよりも低いか否かを判定する。過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが判定圧力ＰＭＪＧよりも低い領域（エアバイパスバルブ２２が全開状態の領域）では、図３に示すように、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥに応じて過給機１７上流側の吸気圧ＰＸが変化するため、ステップ１０５に進み、第１の算出方法で、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥに基づいて過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する。
【００３６】
この第１の算出方法は、予め、実験、シミュレーション等によって、電磁三方弁２９のオフ時に過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが判定圧力ＰＭＪＧよりも低い領域にある場合の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥと過給機１７上流側の吸気圧ＰＸとの関係を求めて、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する二次元マップ又は数式を作成し、この二次元マップ又は数式により、現在の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥに応じた過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する。
ＰＸ＝ｆ1 （ＰＭ，ＮＥ）
【００３７】
これに対して、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが判定圧力ＰＭＪＧ以上の領域（エアバイパスバルブ２２が閉じ始めから全閉状態の領域）では、図４に示すように、大気圧ＰＡによって過給機１７下流側の最大吸気圧が変化すると共に、この最大吸気圧と判定圧力ＰＭＪＧの差圧も変化して、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭと過給機１７上流側の吸気圧ＰＸとの関係が変化するため、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを推定するパラメータとして、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭと判定圧力ＰＭＪＧとの差圧と、大気圧ＰＡと、エンジン回転速度ＮＥを用いることが望ましい。
【００３８】
そこで、現在の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが判定圧力ＰＭＪＧ以上の場合は、ステップ１０６に進み、大気圧ＰＡに応じた大気圧換算係数ＫＰＡを算出した後、次のステップ１０７で、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭと判定圧力ＰＭＪＧの差圧（ＰＭ−ＰＭＪＧ）に大気圧換算係数ＫＰＡを乗算して、差圧（ＰＭ−ＰＭＪＧ）を基準大気圧（例えば１００ｋＰａ）の状態下での基準差圧ＤＰＭに換算する。
ＤＰＭ＝ＫＰＡ×（ＰＭ−ＰＡ）
【００３９】
この後、ステップ１０８に進み、第２の算出方法で、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する。この第２の算出方法では、まず、基準差圧ＤＰＭとエンジン回転速度ＮＥに基づいて、大気圧ＰＡと過給機１７上流側の吸気圧ＰＸとの差圧（ＰＡ−ＰＸ）を算出する。つまり、予め、実験、シミュレーション等によって、電磁三方弁２９のオフ時に過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが判定圧力ＰＭＪＧ以上の領域にある場合の基準差圧ＤＰＭとエンジン回転速度ＮＥと差圧（ＰＡ−ＰＸ）との関係を求めて、差圧（ＰＡ−ＰＸ）を算出する二次元マップ又は数式を作成し、このマップ又は数式により、現在の基準差圧ＤＰＭとエンジン回転速度ＮＥに応じた大気圧ＰＡと過給機１７上流側の吸気圧ＰＸとの差圧（ＰＡ−ＰＸ）を算出する。
ＰＡ−ＰＸ＝ｆ2 （ＤＰＭ，ＮＥ）
【００４０】
この差圧（ＰＡ−ＰＸ）から次式により過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを求める。
ＰＸ＝ＰＡ−ｆ2 （ＤＰＭ，ＮＥ）
【００４１】
一方、上記ステップ１０２で、電磁三方弁２９がオンと判定された場合は、図３に示すように、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭの全領域で、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥに応じて過給機１７上流側の吸気圧ＰＸが変化するため、ステップ１０９に進み、第３の算出方法で、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥに基づいて過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する。この第３の算出方法は、予め、実験、シミュレーション等によって、電磁三方弁２９のオン時の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥと過給機１７上流側の吸気圧ＰＸとの関係を求めて、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する二次元マップ又は数式を作成し、このマップ又は数式により、現在の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥに応じた過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する。
ＰＸ＝ｆ3 （ＰＭ，ＮＥ）
【００４２】
以上説明した本実施形態（１）によれば、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭと、機械式過給機１７の過給状態を反映するパラメータであるエンジン回転速度ＮＥ等に基づいて過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを推定するようにしたので、新たに部品を追加することなく、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを推定することができて、部品点数を削減することができ、構成簡単化及び低コスト化を実現することができる。
【００４３】
また、本実施形態（１）では、電磁三方弁２９のオン時とオフ時とで、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの推定方式を切り換えるようにしたので、電磁三方弁２９のオン時とオフ時とで、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭに対する過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの変化特性が変化するのに対応して過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの推定方式を適正な推定方式に切り換えることができる。
【００４４】
しかも、電磁三方弁２９がオフされている時は、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭが、判定圧力ＰＭＪＧ（エアバイパスバルブ２２の開閉状態が切り換わる圧力）よりも低い領域か否かによって、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの推定方式を切り換えるようにしたので、エアバイパスバルブ２２の開閉状態を直接検出しなくても、エアバイパスバルブ２２の開閉状態によって過給機１７下流側の吸気圧ＰＭに対する過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの変化特性が変化するのに対応して過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの推定方式を適正な推定方式に切り換えることができる。
【００４５】
更に、本実施形態（１）では、大気圧ＰＡが変化すると、判定圧力ＰＭＪＧ（エアバイパスバルブ２２の開閉状態が切り換わる圧力）も変化する特性を考慮して、判定圧力ＰＭＪＧを大気圧ＰＡに応じて設定するようにしたので、大気圧ＰＡの変化に応じて判定圧力ＰＭＪＧを適正値に設定することができ、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの推定精度を更に向上することができる。
【００４６】
尚、上記実施形態（１）では、エアバイパスバルブ２２の下側気圧室２５に導入する圧力を、電磁三方弁２９で切り換える構成としたが、電磁三方弁２９を省略して、エアバイパスバルブ２２の下側気圧室２５に常時、大気圧を導入する構成としても良く、この場合は、図２のステップ１０２，１０９を省略したプログラムを実行すれば良い。
【００４７】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）では、過給機１７下流側の吸気圧を利用して開閉制御されるダイアフラム式のエアバイパスバルブ２２を用いたが、本発明の実施形態（２）では、電子制御式のエアバイパスバルブ（電磁弁等）を用いて、吸気圧に関係なく任意にエアバイパスバルブの開閉を制御できる構成としている。その他のシステム構成は、上記実施形態（１）と同じである。
【００４８】
本実施形態（２）では、図５の過給機上流側吸気圧推定プログラムを実行する。本プログラムでは、まず、ステップ２０１で、エンジン運転状態を検出した後、ステップ２０２に進み、電子制御式のエアバイパスバルブが全開状態であるか否かを判定する。
【００４９】
エアバイパスバルブが全開状態の場合は、ステップ２０３に進み、第４の算出方法で、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥと大気圧ＰＡに基づいて過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する。この算出方法は、予め、実験、シミュレーション等によって、エアバイパスバルブ全開時の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥと大気圧ＰＡと過給機１７上流側の吸気圧ＰＸとの関係を求めて、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する二次元マップ又は数式を作成し、このマップ又は数式により、現在の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥと大気圧ＰＡに応じた過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する。
ＰＸ＝ｆ4 （ＰＭ，ＮＥ，ＰＡ）
【００５０】
これに対して、エアバイパスバルブが全閉状態の場合は、ステップ２０４に進み、第５の算出方法で、過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥと大気圧ＰＡに基づいて過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する。この算出方法は、予め、実験、シミュレーション等によって、エアバイパスバルブ全閉時の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥと大気圧ＰＡと過給機１７上流側の吸気圧ＰＸとの関係を求めて、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する二次元マップ又は数式を作成し、このマップ又は数式により、現在の過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥと大気圧ＰＡに応じた過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出する。
ＰＸ＝ｆ5 （ＰＭ，ＮＥ，ＰＡ）
【００５１】
以上説明した本実施形態（２）によれば、電磁制御式のエアバイパスバルブの開閉状態によって過給機１７下流側の吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥと大気圧ＰＡと過給機１７上流側の吸気圧ＰＸとの関係が変化するのに対応して過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの推定方式を適正な推定方式に切り換えることができ、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを精度良く推定することができる。
【００５２】
［その他の実施形態］
上記実施形態（１）の構成において、電磁三方弁２９をデューティ制御して、そのデューティ比に応じてエアバイパスバルブ２２の開度を複数段階に制御する場合や、上記実施形態（２）の構成において、電子制御式のエアバイパスバルブの開度を複数段階に制御する場合は、予め、エアバイパスバルブの各開度毎の過給機１７上流側の吸気圧ＰＸの変化特性を求めておき、これらの変化特性を補間することによって過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを算出するようにしても良い。
【００５３】
また、図１のシステム構成では、スロットルバルブ１４と機械式過給機１７との間の吸気管１２にパージ通路４５を接続したが、ブレーキブースタの吸気圧導入パイプを接続するようにしても良い。この場合も、過給機１７上流側の吸気圧ＰＸを上記実施形態の方法で推定すれば、ブレーキブースタに導入する吸気圧ＰＸが適正範囲内であるか否かを判断することができ、もし、ブレーキブースタの吸気圧導入時期に吸気圧ＰＸが適正範囲でなければ、吸気圧ＰＸを適正範囲内に調整するようにエアバイパスバルブの開閉を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）の過給機上流側吸気圧推定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図３】電磁三方弁のオン時とオフ時の過給機上流側の吸気圧変化特性を示す図
【図４】大気圧の変化に対する過給機上流側の吸気圧変化特性を示す図
【図５】本発明の実施形態（２）の過給機上流側吸気圧推定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、１４…スロットルバルブ、１７…機械式過給機、１９…圧力センサ、２１…バイパス通路、２２…エアバイパスバルブ、２３…ダイアフラム、２４…上側気圧室、２５…下側気圧室、２９…電磁三方弁（電磁弁）、４４…キャニスタ、４５…パージ通路、４６…パージ制御弁、４７…ＥＣＵ（過給機上流側吸気圧推定手段）、４８…大気圧センサ。

Claims

スロットルバルブよりも下流側の吸気通路に、吸入空気を過給する機械式過給機と、この機械式過給機の下流側の吸気圧（以下「過給機下流側吸気圧」という）を検出する圧力センサとを設けた機械式過給機付き内燃機関の制御装置において、
少なくとも前記圧力センサで検出した過給機下流側吸気圧と機関回転速度とに基づいて前記スロットルバルブと前記機械式過給機との間の吸気圧（以下「過給機上流側吸気圧」という）を推定する過給機上流側吸気圧推定手段と、
前記機械式過給機をバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するエアバイパスバルブとを備え、
前記過給機上流側吸気圧推定手段は、前記エアバイパスバルブの開閉状態に応じて過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換えることを特徴とする機械式過給機付き内燃機関の制御装置。
前記エアバイパスバルブは、過給機下流側吸気圧を利用して開閉制御され、
前記過給機上流側吸気圧推定手段は、前記圧力センサで検出した過給機下流側吸気圧に応じて過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の機械式過給機付き内燃機関の制御装置。
前記エアバイパスバルブは、過給機下流側吸気圧と大気圧との差圧を利用して開閉制御され、
前記過給機上流側吸気圧推定手段は、前記圧力センサで検出した過給機下流側吸気圧に応じて過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換える際の判定圧力を、大気圧に応じて設定することを特徴とする請求項２に記載の機械式過給機付き内燃機関の制御装置。
前記過給機上流側吸気圧推定手段は、前記圧力センサで検出した過給機下流側吸気圧が前記判定圧力以上のときに、前記過給機下流側吸気圧と前記判定圧力との差圧と、大気圧と、機関回転速度とに基づいて過給機上流側吸気圧を推定することを特徴とする請求項３に記載の機械式過給機付き内燃機関の制御装置。
前記エアバイパスバルブの開閉制御に用いる圧力を制御する電磁弁を備え、
前記過給機上流側吸気圧推定手段は、前記電磁弁の制御状態に応じて過給機上流側吸気圧の推定方式を切り換えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の機械式過給機付き内燃機関の制御装置。
前記過給機上流側吸気圧推定手段は、過給機下流側吸気圧と機関回転速度と過給機上流側吸気圧との関係を用いて、少なくとも前記圧力センサで検出した過給機下流側吸気圧と機関回転速度とに基づいて過給機上流側吸気圧を推定することを特徴とする請求項１に記載の機械式過給機付き内燃機関の制御装置。