JP4428150B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気制御装置にかかり、特に吸入空気を圧縮して吸気効率を高めるための過給機を備えた過給機付きエンジンの吸気制御装置に関するものである。

過給機を備えたエンジンにおいて、過給圧が変化する過渡時には、過給圧変化の遅れにより吸入空気量を速やかに変化させることができず、トルク変化を生じる。そこで、例えば、特許文献１や特許文献２では、過渡の応答性を向上させるために目標過給圧に対する実過給圧の遅れを考慮して目標空気量を補正するようにしている。

また、過給機付きエンジンでは、スロットル上流圧（すなわち、過給圧）とスロットル下流圧との関係によって吸入空気量が変化するため、目標スロットル下流圧とスロットル上流圧との圧力比（圧力比＝目標スロットル下流圧／スロットル上流圧）に応じて空気量制御が実施される。

しかしながら実際には、吸気系ボリュームや電子スロットル装置の応答遅れに起因してスロットル下流圧の応答遅れが生じ、そのスロットル下流圧の応答遅れ期間中にスロットル上流圧が変化する。そのため、ある時点での実スロットル上流圧（実過給圧）で求めたスロットル開度で制御してもスロットル上流側及び下流側の圧力の関係がずれてしまう。従って、高精度に空気量を制御することができず、実空気量がオーバーシュートする等の問題が発生していた。
特開２００１−１５２９１５号公報 特開２００１−８２１９７号公報

本発明は、スロットル上流側及び下流側の圧力の関係を最適化し、高精度に空気量を制御することができるエンジンの吸気制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

請求項１に記載の発明では、過給機付きエンジンを制御対象としており、前提としてスロットルバルブの上流側及び下流側の圧力の関係と目標空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出し、該目標スロットル開度によりスロットルアクチュエータを制御する。また特に、その都度のエンジン運転状態に基づいて目標スロットル上流圧を算出すると共に、実際のスロットル上流圧を検出する。そして、目標スロットル上流圧と実際のスロットル上流圧の間で中間スロットル上流圧を算出し、該算出した中間スロットル上流圧に基づいて目標スロットル開度を算出する。かかる場合、スロットル上流圧の変化分を中間スロットル上流圧として模擬することができ、最適化した圧力の関係を用いてスロットル開度を制御することができる。これにより、高精度に空気量を制御することができるようになる。なお、目標スロットル開度の算出には、スロットルバルブの上流側及び下流側の圧力の関係と目標空気量に加え、スロットル通過吸気温度を用いても良い。これにより、吸気温度変化に対応でき、より一層高精度に空気量を制御することができるようになる。

スロットルバルブの上流側及び下流側の圧力の関係のずれはスロットル下流圧の応答遅れに起因するものであり、そのスロットル下流圧の応答遅れの要因は吸気系ボリュームや電子スロットル装置の制御応答遅れである。そこで請求項２に記載したように、吸気系ボリュームと電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて前記中間スロットル上流圧を算出すると良い。なお、電子スロットル装置の制御応答遅れには、スロットルバルブの作動遅れ、センサの応答遅れ、演算装置（ＥＣＵ）での演算遅れが含まれる。

請求項３に記載の発明では、目標スロットル上流圧と実際のスロットル上流圧との間において、中間スロットル上流圧をどの程度目標スロットル上流圧側とするか又は実際のスロットル上流圧側とするかを、その都度のエンジン運転状態に基づいて決定する。この場合、例えばエンジン負荷が小さいほど、中間スロットル上流圧を目標スロットル上流圧側とし、逆にエンジン負荷が大きいほど、中間スロットル上流圧を実際のスロットル上流圧側とする。これにより、エンジン運転状態に応じてスロットル下流圧の応答遅れ度合いが変化しても、それに追従した高精度な空気制御が実現できる。

また、請求項４に記載の発明では、実際のスロットル上流圧をもとに所定時間経過後の将来のスロットル上流圧を予測及び算出し、該算出した将来のスロットル上流圧に基づいて目標スロットル開度を算出する。かかる場合、スロットル上流側及び下流側の圧力の関係を最適化することができ、その最適化した圧力の関係を用いてスロットル開度を制御することができる。これにより、高精度に空気量を制御することができるようになる。

この場合、実際のスロットル上流圧を所定時間進めることで、様々な運転条件においてスロットル下流圧の応答遅れ期間中の実際のスロットル上流圧の変化を目標スロットル開度演算に好適に反映できる。また、実際のスロットル上流圧を用いることで大気圧等の周囲環境が変化しても、目標スロットル開度演算に周囲環境変化の影響を適合等無く反映できる。その結果、高精度に空気量を制御することができる。

スロットル下流圧の応答遅れの要因として、吸気系ボリュームや電子スロットル装置の制御応答遅れが考えられる。そこで、吸気系ボリュームと電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて前記所定時間（実スロットル上流圧をもとに所定時間経過後の将来のスロットル上流圧を予測及び算出する際の所定時間）を設定すると良い。つまりこの場合、吸気系ボリュームと電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて、実際のスロットル上流圧が所定時間進められ、将来のスロットル上流圧が算出される。

請求項５に記載したように、前記所定時間（実スロットル上流圧を進める所定時間）を、その都度のエンジン運転状態に基づいて可変設定しても良い。この場合、例えばエンジン負荷が大きいほど、前記所定時間を短くする。これにより、エンジン運転状態に応じてスロットル下流圧の応答遅れ度合いが変化しても、それに追従した高精度な空気制御が実現できる。

請求項６に記載の発明では、その都度のエンジン運転状態に基づいて目標スロットル上流圧を算出する。そして、目標スロットル上流圧になまし処理を行って将来のスロットル上流圧を算出し、該将来のスロットル上流圧に基づいて目標スロットル開度を算出する。かかる場合、スロットル上流圧の変化分を将来のスロットル上流圧として模擬することができ、最適化した圧力の関係を用いてスロットル開度を制御することができる。これにより、高精度に空気量を制御することができるようになる。

請求項６の発明では、請求項７に記載したように、前記なまし処理のなまし度合いを、吸気系ボリュームと電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて設定すると良い。また、請求項８に記載したように、前記なまし処理のなまし度合いを、その都度のエンジン運転状態に基づいて可変設定すると良い。

請求項９に記載の発明では、実際のスロットル上流圧の変化度合い（例えば変化の傾き）から所定時間後の将来のスロットル上流圧を算出し、該将来のスロットル上流圧に基づいて目標スロットル開度を算出する。かかる場合にも、前述した各発明のように、スロットル上流圧の変化分を将来のスロットル上流圧として模擬することができ、最適化した圧力の関係を用いてスロットル開度を制御することができる。これにより、高精度に空気量を制御することができるようになる。

請求項９の発明では、請求項１０に記載したように、前記所定時間を、吸気系ボリュームと電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて設定すると良い。また、請求項１１に記載したように、前記所定時間を、その都度のエンジン運転状態に基づいて可変設定すると良い。

請求項１２に記載の発明では、将来のスロットル上流圧を、その都度の目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧とで上下限ガードする。これにより、様々な加減速状態においても常に将来のスロットル上流圧が目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧との間に設定されるため、様々な加減速に対して所望のスロットル開度制御が実現できる。

請求項１３に記載の発明では、電子スロットル装置の制御応答性に対応するスロットル下流圧の応答遅れ分を反映してスロットル上流圧を決定し、該決定したスロットル上流圧に基づいて目標スロットル開度を算出する。かかる場合、スロットル上流側及び下流側の圧力の関係を最適化することができ、その最適化した圧力の関係を用いてスロットル開度を制御することができる。これにより、高精度に空気量を制御することができるようになる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものであり、当該制御システムのエンジンには過給機としてのターボチャージャが設けられている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルアクチュエータ１５には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサが内蔵されている。スロットルバルブ１４の上流側には、スロットル上流側の吸気圧を検出する吸気圧センサ１２と、吸気温を検出する吸気温センサ１３とが設けられている。

スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６にはスロットル下流側の吸気圧を検出する吸気圧センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには各気筒毎に点火プラグ２５が取り付けられており、点火プラグ２５には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。

エンジン１０のシリンダブロックには、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２６と、エンジン１０の回転に伴い所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ２７とが取り付けられている。

吸気管１１と排気管２４との間にはターボチャージャ３０が配設されている。ターボチャージャ３０は、吸気管１１に設けられたコンプレッサインペラ３１と、排気管２４に設けられたタービンホイール３２とを有し、それらが回転軸３３にて連結されている。コンプレッサインペラ３１を挟んで吸気管１１の上流部と下流部との間にはバイパス通路３４が設けられており、このバイパス通路３４にはエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）３５が設けられている。また、タービンホイール３２を挟んで排気管２４の上流部と下流部との間にはバイパス通路３６が設けられており、このバイパス通路３６にはウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）３７が設けられている。

ターボチャージャ３０では、排気管２４を流れる排気によってタービンホイール３２が回転し、その回転力が回転軸３３を介してコンプレッサインペラ３１に伝達される。そして、コンプレッサインペラ３１により、吸気管１１内を流れる吸入空気が圧縮されて過給が行われる。この場合、エアバイパスバルブ３５が開放されることにより、圧縮されたターボチャージャ下流側の圧力が抜かれ、過給圧が制御される。また、ウエストゲートバルブ３７が開放されることにより、過剰な過給圧の発生が防止される。

ターボチャージャ３０にて過給された空気は、インタークーラ３８によって冷却された後、その下流側に給送される。インタークーラ３８によって吸入空気が冷却されることで、吸入空気の充填効率が高められる。

また、ターボチャージャ３０の上流側には、吸入空気量を検出するエアフロメータ４１や、吸気上流部の吸気温を検出する吸気温センサ４２が設けられている。その他、本制御システムでは、アクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４３や、大気圧を検出する大気圧センサ４４が設けられている。

ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ５０には、前述した各種センサから各々検出信号が入力される。そして、ＥＣＵ５０は、随時入力される各種の検出信号に基づいて燃料噴射量や点火時期等を演算し、燃料噴射弁１９や点火プラグ２５の駆動を制御する。また、ＥＣＵ５０は、各種検出信号に基づいて目標スロットル開度を演算し、その目標スロットル開度に基づいてスロットルアクチュエータ１５を駆動することで所望とする吸気制御を実施する。

次に、ＥＣＵ５０により実現される吸気制御処理について説明する。図２は、目標スロットル開度の演算ロジックを示す機能ブロック図であり、本ロジックでは、スロットル通過吸気量Ｇａを算出するための次の基礎式（１）をもとに目標スロットル開度を算出することとしている。
Ｇａ＝ｆ（Ｔｈｒ）×Ｐ／√Ｔ×ｆ（Ｐｍ／Ｐ） …（１）
なお、式（１）において、Ｔｈｒはスロットル開度、Ｐはスロットル上流圧、Ｐｍはスロットル下流圧、Ｔは吸気温である。

図２の演算ロジックでは、前記基礎式のスロットル通過吸気量Ｇａを目標空気量、スロットル開度Ｔｈｒを目標スロットル開度、スロットル上流圧Ｐを中間目標スロットル上流圧、スロットル下流圧Ｐｍを目標スロットル下流圧、吸気温Ｔをスロットル上流吸気温にそれぞれ置き換えて、目標空気量、中間目標スロットル上流圧、目標スロットル下流圧、スロットル上流吸気温をパラメータとして目標スロットル開度の算出を実施する。

図２において、目標空気量算出部５１では、エンジン回転数と目標トルクとをパラメータとして目標空気量を算出する。なお、目標トルクは、エンジン回転数やアクセル開度等に基づいて算出される。

中間上流圧算出部５２では、目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧（吸気圧センサ１２の検出値）との圧力偏差を算出する。このとき、目標スロットル上流圧は、例えば図３の関係を用いてその都度の目標空気量やエンジン回転数に基づいて算出される。また、同中間上流圧算出部５２では、エンジン回転数、負荷（吸入空気量）、ＡＢＶ実行フラグ、アクセル開度をパラメータとして圧力比率補正値を算出する。具体的には、例えば図４の関係を用い、吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて圧力比率補正値を算出する。図４によれば、吸入空気量が小さいほど、圧力比率補正値が大きい値とされ、逆に吸入空気量が大きいほど、圧力比率補正値が小さい値とされる。但し、圧力比率補正値の最大値は１である。また、圧力比率補正値の算出に際してアクセル開度により過渡判定を実施し、定常状態であれば、圧力比率補正値を０とする。更に、ＡＢＶ実行フラグによりエアバイパスバルブ３５が開放状態にあるかどうかを判定し、エアバイパスバルブ３５が開放状態にあれば（ＡＢＶ実行フラグ＝ＯＮであれば）、圧力比率補正値を０とする。スロットル下流圧の応答遅れの要因は、吸気系ボリュームやスロットルバルブ１４の制御応答遅れであるため、吸気系ボリュームとスロットルバルブの制御応答性と反映して前記図４の特性が設定されると良い。

そして、圧力偏差と圧力比率補正値との積に、実スロットル上流圧を加算し、中間目標スロットル上流圧を算出する。このとき、圧力比率補正値によって、中間目標スロットル上流圧をどの程度目標スロットル上流圧側とするか又は実スロットル上流圧側とするかが決定される。なお、中間目標スロットル上流圧に対しては、実スロットル上流圧、目標スロットル上流圧をそれぞれ上限値、下限値として上下限ガードが実施される（実スロットル上流圧、目標スロットル上流圧のうち、大きい方を上限値、小さい方を下限値とする）。以上のようにして、中間上流圧算出部５２では、目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧との間で中間目標スロットル上流圧を算出する。

また、圧力比算出部５３では、中間目標スロットル上流圧と目標スロットル下流圧との圧力比（＝目標スロットル下流圧／中間目標スロットル上流圧）を算出する。このとき、目標スロットル下流圧は、例えば図３の関係を用いてその都度の目標空気量やエンジン回転数に基づいて算出される。

そして、目標スロットル開度算出部５４では、目標空気量算出部５１にて算出した目標空気量、中間上流圧算出部５２にて算出した中間目標スロットル上流圧、圧力比算出部５３で算出した圧力比、スロットル上流吸気温に基づいて目標スロットル開度を算出する。

図５は、目標スロットル開度の算出手順を示すフローチャートであり、本処理は所定の時間周期（例えば８ｍｓｅｃ周期）でＥＣＵ５０により実行される。

ステップＳ１０１では、エンジン回転数と目標トルクとに基づいて目標空気量を算出する。ステップＳ１０２では、エンジン回転数、負荷（吸入空気量）、ＡＢＶ実行フラグ、アクセル開度をパラメータとして圧力比率補正値を算出する。ステップＳ１０３では、目標空気量とエンジン回転数とに基づいて目標スロットル上流圧を算出する。ステップＳ１０４では、目標空気量とエンジン回転数とに基づいて目標スロットル下流圧を算出する。ステップＳ１０５では、目標スロットル上流圧、実スロットル上流圧、圧力比率補正値に基づいて中間目標スロットル上流圧を算出する。

最後に、ステップＳ１０６では、目標空気量、中間目標スロットル上流圧、スロットル上流側及び下流側の圧力比（＝目標スロットル下流圧／中間目標スロットル上流圧）、スロットル上流吸気温に基づいて目標スロットル開度を算出する。

図６は、目標空気量の変化に伴うスロットル上流圧とスロットル下流圧の変化を示すタイムチャートである。（ａ）は従来の吸気制御における挙動を示し、（ｂ）は本実施の形態の吸気制御における挙動を示している。なお、図６中、目標値の挙動を一点鎖線で示し、実際値の挙動を実線で示している。また、（ｂ）において、スロットル上流圧を示すチャート部分には中間目標スロットル上流圧を点線で示している。

さて、図６の（ａ）において、タイミングｔ１で目標空気量が変化すると、それに伴い目標スロットル上流圧及び目標スロットル下流圧が変化し、それら目標値に対して遅れを伴いつつ実スロットル上流圧と実スロットル下流圧とが図示の如く変化する。このとき、吸気系ボリュームやスロットルアクチュエータ１５の応答遅れに起因して実スロットル下流圧の応答遅れが生じ、その実スロットル下流圧の応答遅れ期間中に実スロットル上流圧が変化する。そのため、ある時点での実スロットル上流圧から求めた目標スロットル開度でスロットル開度を制御してもスロットル上流側及び下流側の圧力の関係がずれてしまい、実空気量のオーバーシュートが発生する。

これに対し、図６の（ｂ）では、タイミングｔ１１での目標空気量の変化に伴い目標スロットル上流圧及び目標スロットル下流圧が変化し、それら目標値に対して遅れを伴いつつ実スロットル上流圧と実スロットル下流圧とが図示の如く変化する。このとき、目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧との間で中間目標スロットル上流圧が算出され、この中間目標スロットル上流圧から求めた目標スロットル開度でスロットル開度が制御される。かかる場合、実スロットル下流圧の応答遅れ期間中における実スロットル上流圧の変化分を中間目標スロットル上流圧として模擬することができ、最適化した圧力の関係を用いてスロットル開度を制御することができる。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧の間で中間目標スロットル上流圧を算出し、その中間目標スロットル上流圧に基づいて目標スロットル開度を算出する構成としたため、スロットルバルブ１４の上流側と下流側の圧力の関係を最適化してスロットル開度を制御することができ、高精度に空気量を制御することができるようになる。この場合、様々な加減速状態においても常に中間目標スロットル上流圧が目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧との間に設定されるため、様々な加減速に対して所望のスロットル開度制御が実現できる。

中間目標スロットル上流圧を算出するための圧力比率補正値をその都度のエンジン運転状態に基づいて決定したため、エンジン運転状態に応じてスロットル下流圧の応答遅れ度合いが変化しても、それに追従した高精度な空気制御が実現できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

吸気系の動特性（ダイナミクス）によるスロットル下流圧の応答遅れ期間中のスロットル上流圧の変化を先読みして将来のスロットル上流圧を算出し、該算出した将来のスロットル上流圧に基づいて目標スロットル開度を算出する構成としても良い。具体的には、図７に示す目標スロットル開度の演算ロジックを採用する。

図７の演算ロジックでは、前記図２との相違点として、中間上流圧算出部５２に代えて上流圧予測部６１を設けている。上流圧予測部６１では、例えば吸気系とターボチャージャ３０のモデルを構築し、エンジン回転数、負荷（吸入空気量）、吸気温度、実スロットル上流圧、ＡＢＶ実行フラグ、ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）３７の制御デューティ、大気圧をパラメータとして将来のスロットル上流圧を算出する。この場合、エンジン回転数と負荷とウエストゲートバルブ３７の制御デューティとからタービンホイール３２に流れる排気流量を算出し、その排気流量と吸気温度とからタービン回転数を算出する。そして、このタービン回転数とその時の実スロットル上流圧とから将来のスロットル上流圧を中間目標スロットル上流圧として算出する。このとき、中間目標スロットル上流圧は実スロットル上流圧を所定時間進めたものであり、前記所定時間は、吸気系ボリュームとスロットルバルブ１４の制御応答性とに基づいて適宜設定されると良い。また、その都度のエンジン運転状態に基づいて前記所定時間を可変設定しても良い。例えばエンジン負荷が大きいほど、前記所定時間を短くする。

上記構成によれば、スロットル上流側及び下流側の圧力の関係を最適化することができ、その最適化した圧力の関係を用いて目標スロットル開度を算出することができる。これにより、高精度に空気量を制御することができるようになる。また本構成では、実際のスロットル上流圧を所定時間進めるため、様々な運転条件においてスロットル下流圧の応答遅れ期間中の実スロットル上流圧の変化をスロットル開度演算に好適に反映できる。また、実スロットル上流圧を用いることで大気圧等の周囲環境が変化しても、スロットル開度演算に周囲環境変化の影響を適合等無く反映できる。

また、目標スロットル上流圧になまし処理を施して将来のスロットル上流圧を算出し、該算出した将来のスロットル上流圧に基づいて目標スロットル開度を算出する構成としても良い。具体的には、図８に示す目標スロットル開度の演算ロジックを採用する。

図８の演算ロジックでは、前記図２との相違点として、中間上流圧算出部５２に代えてなまし演算部７１を設けている。なまし演算部７１では、エンジン回転数、負荷、アクセル開度などからなまし度合いとしてのなまし係数を算出する。このとき、なまし係数は、例えば図９の関係を用いて算出される。図９の関係は、吸気系ボリュームと電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて設定されている。そして、このなまし係数を用い、目標スロットル上流圧に対してなまし処理を実施する。なまし処理は、次の式（２）を用いて実施される。
Ｙ(i)＝Ｘ(i)＋Ｋ×（Ｙ(i-1)−Ｘ(i)） …（２）
なお、Ｘはなまし処理部の入力、Ｙは出力であり、添え字ｉは今回値を、ｉ−１は前回値を示す。なまし式は一次でなく、二次のなまし式であっても良い。

更に、なまし処理後の目標スロットル上流圧に対して上下限ガードを実施する。このとき、上限値、下限値をそれぞれ実スロットル上流圧、目標スロットル上流圧としてガード処理を行い、これにより、実スロットル上流圧と目標スロットル上流圧との間で中間目標スロットル上流圧を設定する。この中間目標スロットル上流圧が「将来のスロットル上流圧」に相当する。但し、ＡＢＶ開放時には、なまし処理後の目標スロットル上流圧でなく、実スロットル上流圧を中間目標スロットル上流圧とする。

図８の構成であっても、前記同様、スロットル上流側及び下流側の圧力の関係を最適化することができ、その最適化した圧力の関係を用いて目標スロットル開度を算出することができる。これにより、高精度に空気量を制御することができるようになる。また、中間目標スロットル上流圧を、その都度の目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧とで上下限ガードするようにしたため、様々な加減速状態においても常に中間目標スロットル上流圧が目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧との間に設定され、様々な加減速に対して所望のスロットル開度制御が実現できる。

その他に、実スロットル上流圧の変化度合い（例えば変化の傾き）から所定時間後の将来のスロットル上流圧を算出し、該将来のスロットル上流圧に基づいて目標スロットル開度を算出する構成としても良い。具体的には、図１０に示す目標スロットル開度の演算ロジックを採用する。

図１０の演算ロジックでは、前記図２との相違点として、中間上流圧算出部５２に代えて中間上流圧算出部８１を設けている。中間上流圧算出部８１では、エンジン回転数、負荷、ＡＢＶ実行フラグ、アクセル開度に基づいて、今後将来のスロットル上流圧を予測するための予測時間を算出する。具体的には、例えば図１１の関係を用い、吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて予測時間を算出する。図１１の関係は、吸気系ボリュームと電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて設定されている。このとき、アクセル開度により過渡判定を実施し、定常状態であれば、予測時間を０とする。更に、エアバイパスバルブ３５が開放状態にあれば（ＡＢＶ実行フラグ＝ＯＮであれば）、予測時間を０とする。

また、実スロットル上流圧の前回値及び今回値の差分と、予測時間／計算周期との積を算出し、更にその算出値を実スロットル上流圧に加算する。この加算結果から所定時間後のスロットル上流圧が算出できる。更に、そのスロットル上流圧に対して上下限ガードを実施する。このとき、上限値、下限値をそれぞれ実スロットル上流圧又は目標スロットル上流圧としてガード処理を行い、これにより、実スロットル上流圧と目標スロットル上流圧との間で中間目標スロットル上流圧を設定する。この中間目標スロットル上流圧が「将来のスロットル上流圧」に相当する。

図１０の構成であっても、前記同様、スロットル上流側及び下流側の圧力の関係を最適化することができ、その最適化した圧力の関係を用いて目標スロットル開度を算出することができる。これにより、高精度に空気量を制御することができるようになる。

なお、前記図７の構成においても、図８や図１０の構成のように、実スロットル上流圧と目標スロットル上流圧とによる上下限ガードを実施し、その結果から中間目標スロットル上流圧を算出するようにしても良い。つまり、上流圧予測部６１の出力に対して上下限ガードを行い、その結果を中間目標スロットル上流圧とする。

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。 目標スロットル開度の演算ロジックを示す機能ブロック図である。 目標スロットル上流圧と目標スロットル下流圧を算出するための図である。 圧力比率補正値を算出するための図である。 目標スロットル開度の算出手順を示すフローチャートである。 吸気制御の流れを示すタイムチャートである。 目標スロットル開度の演算ロジックを示す機能ブロック図である。 目標スロットル開度の演算ロジックを示す機能ブロック図である。 なまし係数を算出するための図である。 目標スロットル開度の演算ロジックを示す機能ブロック図である。 予測時間を算出するための図である。

符号の説明

１０…エンジン、１２…吸気圧センサ、１４…スロットルバルブ、１５…スロットルアクチュエータ、３０…ターボチャージャ、５０…ＥＣＵ。

Claims (13)

1. 吸入空気を圧縮して吸気効率を高めるための過給機を備え、該過給機よりも下流側に設けたスロットルバルブの上流側及び下流側の圧力の関係と目標空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出し、該目標スロットル開度によりスロットルアクチュエータを制御するエンジンの吸気制御装置において、
   その都度のエンジン運転状態に基づいて目標スロットル上流圧を算出する手段と、
   実際のスロットル上流圧を検出する手段と、
   前記目標スロットル上流圧と前記実際のスロットル上流圧の間で中間スロットル上流圧を算出する手段と、
   前記中間スロットル上流圧に基づいて前記目標スロットル開度を算出する手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
2. 吸気系ボリュームと前記スロットルバルブを用いた電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて前記中間スロットル上流圧を算出する請求項１に記載のエンジンの吸気制御装置。
3. 前記目標スロットル上流圧と前記実際のスロットル上流圧との間において、前記中間スロットル上流圧をどの程度目標スロットル上流圧側とするか又は実際のスロットル上流圧側とするかを、その都度のエンジン運転状態に基づいて決定する請求項１又は２に記載のエンジンの吸気制御装置。
4. 吸入空気を圧縮して吸気効率を高めるための過給機を備え、該過給機よりも下流側に設けたスロットルバルブの上流側及び下流側の圧力の関係と目標空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出し、該目標スロットル開度によりスロットルアクチュエータを制御するエンジンの吸気制御装置において、
   実際のスロットル上流圧を検出する手段を備え、実際のスロットル上流圧をもとに所定時間経過後の将来のスロットル上流圧を予測及び算出するものであって、吸気系ボリュームと前記スロットルバルブを用いた電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて前記所定時間を設定する手段と、
   前記将来のスロットル上流圧に基づいて前記目標スロットル開度を算出する手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
5. 前記所定時間を、その都度のエンジン運転状態に基づいて可変設定する請求項４に記載のエンジンの吸気制御装置。
6. 吸入空気を圧縮して吸気効率を高めるための過給機を備え、該過給機よりも下流側に設けたスロットルバルブの上流側及び下流側の圧力の関係と目標空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出し、該目標スロットル開度によりスロットルアクチュエータを制御するエンジンの吸気制御装置において、
   その都度のエンジン運転状態に基づいて目標スロットル上流圧を算出する手段と、
   前記目標スロットル上流圧になまし処理を行い、そのなまし処理後の目標スロットル上流圧から将来のスロットル上流圧を算出する手段と、
   前記将来のスロットル上流圧に基づいて前記目標スロットル開度を算出する手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
7. 前記なまし処理のなまし度合いを、吸気系ボリュームと前記スロットルバルブを用いた電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて設定する請求項６に記載のエンジンの吸気制御装置。
8. 前記なまし処理のなまし度合いを、その都度のエンジン運転状態に基づいて可変設定する請求項６又は７に記載のエンジンの吸気制御装置。
9. 吸入空気を圧縮して吸気効率を高めるための過給機を備え、該過給機よりも下流側に設けたスロットルバルブの上流側及び下流側の圧力の関係と目標空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出し、該目標スロットル開度によりスロットルアクチュエータを制御するエンジンの吸気制御装置において、
   実際のスロットル上流圧を検出する手段と、
   前記実際のスロットル上流圧の変化度合いから所定時間後の将来のスロットル上流圧を算出する手段と、
   前記将来のスロットル上流圧に基づいて前記目標スロットル開度を算出する手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
10. 前記所定時間を、吸気系ボリュームと前記スロットルバルブを用いた電子スロットル装置の制御応答性とに基づいて設定する請求項９に記載のエンジンの吸気制御装置。
11. 前記所定時間を、その都度のエンジン運転状態に基づいて可変設定する請求項９又は１０に記載のエンジンの吸気制御装置。
12. 前記将来のスロットル上流圧を、その都度の目標スロットル上流圧と実スロットル上流圧とで上下限ガードする請求項４乃至１１の何れかに記載のエンジンの吸気制御装置。
13. 吸入空気を圧縮して吸気効率を高めるための過給機を備え、該過給機よりも下流側に設けたスロットルバルブの上流側及び下流側の圧力の関係と目標空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出し、該目標スロットル開度によりスロットルアクチュエータを制御するエンジンの吸気制御装置において、
    前記スロットルバルブを用いた電子スロットル装置の制御応答性に対応するスロットル下流圧の応答遅れ分を反映してスロットル上流圧を決定し、該決定したスロットル上流圧に基づいて前記目標スロットル開度を算出することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。

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