JP4434174B2 - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ターボチャージャ等の主過給機と補助コンプレッサ等の補助過給機を備えた内燃機関に適用される制御装置に関する。

排気動力を用いて吸入空気を過給する過給機としてターボチャージャが一般に知られている。近年では、過給機による過給の応答性の向上を図るべく、種々の技術的改良の試みがなされており、その一つとして補助コンプレッサが開発されている。かかる補助コンプレッサは、吸気通路においてターボチャージャの上流側又は下流側に設けられ、排気動力以外の動力により作動されるようになっている。ここで、排気動力以外の動力源として、主に電動機が用いられている。

また、補助コンプレッサを備えるエンジンシステムとして、さらに、補助コンプレッサを迂回するように設けられるバイパス路と、同バイパス路に設けられるバイパス弁とを備えた構成がある（例えば特許文献１）。かかる構成においては、加速時に次のようにバイパス弁の開閉制御を行っている。すなわち、低回転域において補助コンプレッサを駆動させる場合には、バイパス弁を閉じて吸入空気がバイパス路を流れないようにして、補助コンプレッサによる過給のアシストが行われるようにしている。一方で、ターボチャージャによる過給圧が補助コンプレッサにより過給可能な圧力を超えた場合など、補助コンプレッサを駆動させない場合には、バイパス弁を開くことにより吸入空気がバイパス路を流れるようにして、補助コンプレッサにより吸入空気の流れが妨げられないようにしている。

かかるように、特許文献１などの先行技術においては、加速時におけるバイパス弁の制御方法が開示されているものの、減速時における制御方法については何ら開示されていない。このため、減速時における補助コンプレッサとバイパス弁との制御について検討の余地がある。なお、前記特許文献１では、補助コンプレッサの非駆動時にはバイパス弁を開くようにしていることから、減速時にはバイパス弁が開かれたままとなっている。
特開２００４−２５１２４８号公報

本発明は、主過給機による過給を助勢する補助過給機を備えた内燃機関において、補助過給機を有効利用して減速制御を実施することのできる過給機付き内燃機関の制御装置を提供することを第１の目的とするものである。

また、前述した補助過給機は主過給機の動力を間接的にアシストするものであるとも言える。そこで、過給機の動力を直接的にアシストするものと合わせて動力アシスト装置と捉え、吸入空気を過給する過給機とかかる動力アシスト装置とを備えた内燃機関において、動力アシスト装置を有効利用して減速制御を実施することのできる過給機付き内燃機関の制御装置を提供することを第２の目的とする。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。

本発明の過給機付き内燃機関の制御装置は、前提として排気動力により吸入空気を過給する主過給機と、吸気通路において主過給機の上流側又は下流側に設けられ排気以外の動力により作動される補助過給機と、補助過給機を迂回するバイパス路を開閉するバイパス弁と、吸入空気量を調整するスロットルバルブとを備えた内燃機関に適用される。そして、補助過給機の駆動時にバイパス路を閉じる一方、同補助過給機の非駆動時にバイパス路を開くようにバイパス弁の開閉状態を制御している。これにより、補助過給機の駆動時には補助過給機による過給補助が行われ、同補助過給機の非駆動時には吸入空気の流が補助過給機に妨げられることが回避されるようになっている。

請求項１に記載の発明では、減速要求時に、スロットルバルブの開度を閉側に制御するとともに、バイパス弁の開度を閉側に制御する。

バイパス弁の開度が閉側に制御された場合、それに伴ってバイパス路が閉じられ、吸入空気の一部又は全部が補助過給機を通過して流れる。すると、吸入空気の流れが補助過給機により妨げられるため、圧力損失が生じてポンプロスが増加する。この結果、機関出力が低下してより大きな減速度が得られる。したがって、減速要求時にバイパス弁を開閉制御してバイパス弁の開度を閉側に制御することにより、補助過給機を有効に利用した減速が行われる。

請求項２に記載の発明では、減速要求の度合いを算出する手段を有し、その減速要求の度合いに応じてバイパス弁の開度を調整する。

バイパス弁の開度を閉側にするほど、補助過給機を通過して流れる吸入空気量が増加する。その結果、吸入空気の流れが妨げられる程度が大きくなり、減速度が増加する。したがって、バイパス弁の開度を調整することにより、減速要求の度合いに応じた減速度を実現することができる。

減速要求の度合いの算出は、運転者によるアクセル操作量の変化量や、その時間変化の割合などに基づいて行うと良い。この場合、アクセル操作量の変化量が大きいほど、また時間変化の割合が大きいほど、急な減速が求められていることに相当し、減速要求の度合いが大きくなる。また、ブレーキ操作が行われた場合においても、急な減速が求められているとして、減速要求の度合いを大きく算出しても良い。この他、目標とする機関出力や機関回転速度に基づいて減速要求の度合いを算出しても良い。

請求項３に記載の発明では、減速要求の度合いが所定以上である場合に、バイパス弁を全閉させる。

すなわち、バイパス弁を全閉状態にすると、吸入空気は全て補助過給機を通過して流れる。かかる場合、ポンプロスが最大となり、機関出力の低下の度合いが最大となる。したがって、上記構成によれば、減速要求の度合いが所定以上である比較的急な減速要求に応じた大きな減速度が実現される。

請求項４に記載の発明では、前提として、吸入空気量を調整するスロットルバルブを有し、同スロットルバルブの開度を調整するスロットルバルブ開閉制御を実施している。かかる構成において、減速要求時に、スロットルバルブの開度を調整するスロットルバルブ開閉制御と協調してバイパス弁の開度を閉側に制御する。

機関出力は、実際には、吸入空気の圧力に加えて内燃機関に充填される空気量によって決まり、かかる空気量はスロットルバルブの開閉により調整されている。このため、減速要求時において、スロットルバルブ開閉制御と協調してバイパス弁の開度を閉側に制御することにより、所望とする減速度を的確に実現することができる。

請求項５に記載の発明では、主過給機としてターボチャージャを用い、同ターボチャージャのタービンホイールを迂回する通路を開閉するウエストゲートバルブを備えた内燃機関に適用され、減速要求時に、バイパス弁の開度を閉側に制御するとともに、ウエストゲートバルブの開度を開側に制御する。

ウエストゲートバルブの開度を開側に制御すると、タービンホイールを迂回して流れる排気量が増加する。すると、排気動力により作動される主過給機の実動力が小さくなって過給圧が低下し、機関出力が小さくなる。したがって、減速要求時に、バイパス弁の開度を閉側に制御するとともに、ウエストゲートバルブの開度を開側に制御することにより、減速度をさらに増加させることが可能である。

また、望ましくは減速要求の度合いに応じてウエストゲートバルブの開度を調整すると良い。これにより、タービンホイールを迂回して流れる排気量が調整され、主過給機の実動力が調整されるため、所望とする減速度を実現することができる。

請求項６に記載の発明では、可変ノズル式ターボチャージャを用い、その可変ノズルを操作することにより過給圧を調整可能な内燃機関に適用され、減速要求時に、バイパス弁の開度を閉側に制御するとともに、過給圧が低下するように可変ノズルを操作する。

過給圧が低下するようにタービンホイールの可変ノズルを操作することにより、機関出力が低下する。したがって、減速要求時に、バイパス弁の開度を閉側に制御するとともに、可変ノズルを操作することにより、減速度をさらに増加させることが可能である。

また、望ましくは減速要求の度合いに応じて可変ノズルを操作すると良い。これにより、主過給機による過給圧が調整されるため、所望とする減速度を実現することができる。

請求項７に記載の発明では、減速要求時に補助過給機に制動力が生じるように同補助過給機を駆動制御する手段を備える。

補助過給機に制動力を生じるように駆動制御した場合、補助過給機が空転する場合に比べて、吸入空気の流れがより妨げられる。このため、減速要求時に補助過給機に制動力が生じるように駆動制御を実施することにより、より大きな減速度を得ることができる。

請求項８に記載の発明では、補助過給機に制動力を生じさせるべく、同補助過給機を静止状態とさせる又は逆転動作させる。かかる構成によれば、補助過給機が空転する場合に比べて吸入空気の流れが妨げられる程度が大きくなる。このため、同補助過給機を静止状態とさせる又は逆転動作させることにより、より大きな減速度が実現される。

請求項９に記載の発明では、運転者の要求に対応する目標トルクを基に内燃機関の出力トルクを制御するトルク制御を実施し、そのトルク制御に際し、目標トルクに基づいて補助過給機による過給のアシストを実施するとともに、バイパス弁の開閉制御を実施する制御装置として適用する。すなわち、目標トルクを満たすように補助過給機等の各種アクチュエータを操作するいわゆるトルクベース制御を実施する制御装置として適用する。

上記構成のようにトルク制御に際し、減速要求時にバイパス弁の開度を閉側にすることにより、運転者の要求に対応する目標トルクに従った減速度が実現される。

請求項１０に記載の発明では、前提として、排気動力により吸入空気を過給する主過給機と、吸気通路において過給機の上流側又は下流側に設けられ排気以外の動力により作動される補助過給機と、吸入空気量を調整するスロットルバルブとを備えた内燃機関に適用される。そして、かかる構成において、減速要求時に、スロットルバルブの開度を閉側に制御するとともに、補助過給機に制動力が生じるように補助過給機を駆動制御する。

補助過給機に制動力が生じるように駆動制御を実施することにより、より大きな減速度を得る制御方法は、補助過給機を迂回して設けられるバイパス路及び同バイパス路を開閉するバイパス弁を必ずしも必要とするものではない。すなわち、バイパス路及びバイパス弁を備えない内燃機関においても補助過給機関に制動力を生じさせることにより、吸入空気の流れがより妨げられ、より大きな減速度を得ることができる。

請求項１１に記載の発明では、補助過給機に制動力を生じさせるべく、同補助過給機を静止状態とさせる又は逆転動作させる。かかる構成によれば、補助過給機が空転する場合に比べて吸入空気の流れが妨げられる程度が大きくなる。このため、同補助過給機を静止状態とさせる又は逆転動作させることにより、より大きな減速度が実現される。

排気動力により吸入空気を過給する過給機と、排気動力以外の動力により作動され、過給機の動力を直接的にアシストする動力アシスト装置とを備えた内燃機関に適用され、減速要求時に過給機に制動力が生じるように動力アシスト装置を駆動制御するものであってもよい。

上記構成によれば、過給機に制動力が生じるため、同過給機による過給が抑制される。これにより、過給圧が低下するため、機関出力の低下が生じる。したがって、減速時に動力アシスト装置を駆動制御しない場合に比べてより大きな減速度が得られる。

ところで、補助過給機は過給機の動力を間接的にアシストするものであるとも言えることから、本願発明は、排気動力により作動され吸入空気を過給する過給機と、排気動力以外の動力により作動され過給機の動力を直接又は間接的にアシストする動力アシスト装置とを備えた内燃機関に適用され、減速時に動力アシスト装置を駆動制御することにより、大きな減速度を実現するものであるとも言える。

また、電動発電機を動力源として作動される補助過給機又は動力アシスト装置を備えた内燃機関においては、減速要求時に電動発電機に発電させる構成としても良い。かかる構成によれば、発電に伴い補助過給機又は過給機に制動力が生じるため、大きな減速度を実現可能であることに加え、電気エネルギが得られるという利点がある。

（第１の実施の形態）
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電動アシスト式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圧力（後述するターボチャージャによる過給圧）を検出する過給圧センサ１２と、スロットル上流側の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２６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、それらがシャフト３３にて連結されている。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、その回転力がシャフト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。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３７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３７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、吸気管１１においてターボチャージャ３０のコンプレッサ上流側には電動式の補助コンプレッサ３８が設けられている。かかる補助コンプレッサ３８により、ターボチャージャ３０よりも上流側において、吸入空気が圧縮されるようになっている。補助コンプレッサ３８はモータ３８ａを駆動源とし、そのモータ３８ａがバッテリ（図示せず）からの給電により駆動されることで補助コンプレッサ３８が作動する。すなわち、補助コンプレッサ３８はターボチャージャ３０と異なり、排気以外の動力を動力源としている。

ここで、吸気管１１には、補助コンプレッサ３８を迂回するようにバイパス路４１が設けられている。バイパス路４１にはバイパス弁４２が設けられ、かかるバイパス弁４２は電動アクチュエータ４３により開閉されるようになっている。この場合、バイパス弁４２を開閉することにより、吸入空気が補助コンプレッサ３８とバイパス路４１とのいずれを流れるかが切り替えられる。なお、本実施の形態ではバイパス弁４２をバイパス路４１内に設けたが、同様のバイパス弁を吸気管１１に設ける構成としても良く、要するにバイパス路４１を開閉可能な構成であれば良い。

また、排気管２４には、タービンホイール３２を迂回するようにバイパス路４５が設けられている。バイパス路４５にはウエストゲートバルブ（以下、ＷＧＶという）４６が設けられ、かかるＷＧＶ４６は電動アクチュエータ４７により開閉されるようになっている。この場合、ＷＧＶ４６が開かれることにより、ターボチャージャ３０の排気動力が減少し、過剰な過給圧の発生が防止される。

吸気管１１の最上流部には図示しないエアクリーナが設けられ、このエアクリーナの下流側には吸入空気量を検出するエアフロメータ５１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開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５３や、大気圧を検出する大気圧センサ５４が設けられている。

エンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）６０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、エンジンＥＣＵ６０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、エンジンＥＣＵ６０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。

本実施の形態では、いわゆるトルクベース制御による電子スロットル制御を実施することとしており、エンジン１０で生じるトルクを基準にしてスロットル開度を目標値に制御する。簡単に説明すると、エンジンＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ５３の検出信号に基づいて目標トルク（要求トルク）を演算すると共に該目標トルクを満足する目標空気量を演算し、目標空気量、その都度のスロットル上流側及び下流側の圧力、吸気温度に基づいて目標スロットル開度を算出する。そして、エンジンＥＣＵ６０は、目標スロットル開度に基づく制御指令信号によりスロットルアクチュエータ１５を制御し、スロットル開度を目標スロットル開度に制御する。

エンジンＥＣＵ６０は、トルクベース制御に連動して補助コンプレッサ３８（モータ３８ａ）の制御量を決定する。これにより、車両加速時においてターボチャージャ３０にアシスト動力（補助動力）を付加し、所望の過給圧がいち早く得られるようにしている。すなわち、エンジンＥＣＵ６０は、目標トルクに応じて算出される目標過給圧を基に、目標とするアシスト動力や動力アシストタイミングなどを演算し、それら演算結果をモータＥＣＵ７０に出力する。モータＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ６０からの信号を入力し、モータ効率等を考慮して所定の演算処理を行い、補助コンプレッサ３８のモータ３８ａへの供給電力を制御する。

また、エンジンＥＣＵ６０は、補助コンプレッサ３８の制御量を決定する際に、バイパス弁４２の開閉状態を決定する。具体的には、補助コンプレッサ３８を駆動させる場合には、バイパス弁４２を閉弁させることにより、補助コンプレッサ３８による吸入空気の過給が行われるようにする。一方で、補助コンプレッサ３８を駆動させない場合には、バイパス弁４２を開弁させることにより、吸入空気がバイパス路４１を流れるようにして、同吸入空気の流れが補助コンプレッサ３８に妨げられないようにする。エンジンＥＣＵ６０は、決定した開閉状態に応じた制御指令信号により電動アクチュエータ４３を制御し、バイパス弁４２を開閉させる。

さて、アクセルペダルを踏み込み操作した状態からその踏み込み操作が解除された場合には、車両が減速される。このとき、アクセル操作量の減少に伴いスロットル開度が減じられるが、この減速の応答は遅く、十分な減速度が得られない場合が生じる。

そこで、本実施の形態では、そのようなアクセル開度の変化による減速要求時において、バイパス弁４２を全閉状態とすることにより、より大きな減速度を実現する。すなわち、バイパス弁４２を全閉状態とすると、吸入空気は補助コンプレッサ３８を通過して流れるようになる。すると、その吸入空気の流れが補助コンプレッサ３８により妨げられるため、ポンプロスが増加する。その結果、出力トルクの低下の度合いが大きくなり、より大きな減速度が実現される。

かかる減速要求時にバイパス弁４２を全閉状態にする制御は、前述したスロットルバルブ１４を全閉にすることにより得られる減速度が十分でない比較的急な減速要求時に実施する。本実施の形態では、そのような比較的急な減速要求か否かをアクセル開度の変化などに基づいて判定する。すなわち、減速要求時のアクセル開度の変化量が大きいほど急な減速が要求されているとする。また、運転者によりブレーキ操作がなされた場合や、エンジン１０に異常が生じて出力トルクを低下させる必要がある場合に、比較的急な減速の要求であると判定する。

以下、エンジンＥＣＵ６０によるトルクベース制御処理の流れ及びバイパス弁開閉状態の決定処理の流れを図２及び図３のフローチャートに基づいて説明する。図２は、ベースルーチンを示すフローチャートであり、本ルーチンはエンジンＥＣＵ６０により例えば４ｍｓｅｃ毎に実行される。そして、図２のベースルーチンにおいて、図３のサブルーチンが適宜実行される。

図２に示すベースルーチンでは、先ずステップＳ１１０において、トルクベース制御による目標トルクの算出を行うとともに、同目標トルクに応じた目標スロットル開度の算出を行う。ここで目標トルクは、アクセル開度等に基づく運転者の要求に応じて算出される。続いてステップＳ１２０では、補助コンプレッサ３８により付与するアシスト動力を算出する。詳しくは、目標トルク及び目標スロットル開度等に応じてターボチャージャ３０の目標動力を算出すると共に同ターボチャージャ３０の実動力を算出し、それら目標動力と実動力との差をアシスト動力とする。ステップＳ１３０では、後述する図３のバイパス弁開閉状態決定ルーチンにおいて、バイパス弁４２の開閉状態を算出する。

図３に示すバイパス弁開閉状態決定ルーチンでは、先ずステップＳ２０１において、アクセル開度の変化量に基づいて比較的急な減速要求時であるか否かを判定する。そのような減速要求時には、ステップＳ２０２においてバイパス弁４２の開閉状態を全閉とする。一方で、比較的急な減速要求時でない場合には、ステップＳ２０３において、通常時の開閉状態の決定処理を行う。すなわち、補助コンプレッサ３８の駆動／非駆動に応じてバイパス弁４２の開閉状態を決定する。

図４は、本実施の形態における加減速要求時の各種挙動を示すタイムチャートである。図４では、比較対象として、補助コンプレッサ３８の駆動／非駆動に応じてのみバイパス弁４２を開閉させる場合の従来制御を併記しており、かかる制御における各種挙動を破線にて示している。

さて、比較的急な減速要求として（ａ）のようにアクセル開度が大きく減少して減速が開始されると、（ｂ）のようにスロットル開度が減少するとともに、（ｄ）のように目標トルクが減少する。そして、比較的急な減速要求がなされていることから、本実施の形態では、（ｃ）のようにバイパス弁４２が全閉状態になる。この結果、（ｄ）に示すように、バイパス弁４２を開いたままの従来制御に比べて、本実施の形態では出力トルクが速やかに低下している。

また、（ａ）のように減速後にアクセル開度が増加して加速が開始されると、（ｂ）のようにスロットル開度が増加するとともに、（ｄ）のように目標トルクが増加する。ここで本実施の形態では、（ｃ）のようにバイパス弁４２は全閉状態である。このため、従来制御のように加速開始後にバイパス弁４２が閉じる必要がなく、補助コンプレッサ３８による過給が速やかに開始される。この結果、（ｄ）のように出力トルクが比較的速やかに立ち上がる。

以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

減速要求時にバイパス弁４２を閉じるようにした。この結果、吸入空気が補助コンプレッサ３８を通過して流れるようになり、その流れが補助コンプレッサ３８により妨げられる。これにより、ポンプロスが増加して出力トルクが低下するため、より大きな減速度が得られる。

ここで、比較的急な減速要求時にバイパス弁４２を全閉状態にするようにした。この場合、吸入空気が全て補助コンプレッサ３８を通過して流れるようになり、ポンプロスが最大になる。したがって、比較的急な減速要求に応じた大きな減速度が実現される。

さらに、減速後に加速要求がなされる場合に次のメリットがある。すなわち、減速に際してバイパス弁４２が閉じられていることから、加速開始に伴いバイパス弁４２を閉じる必要がなく、補助コンプレッサ３８による過給のアシストが速やかに開始される。ひいては、良好な加速応答性が得られる。

（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、比較的大きな減速要求がなされた場合にバイパス弁を全閉状態にすることにより減速度の増加を図ったが、本実施の形態では、さらに、過給機の過給状態を調整可能なアクチュエータとしてＷＧＶを操作することにより、より大きな減速度を実現する。以下、その詳細を説明する。なお、エンジン制御システムの構成は図１に示したものを流用し、エンジンＥＣＵ６０におけるベースルーチンは図２に示したものを流用する。

すなわち、本実施の形態では、比較的大きな減速要求がなされた場合に、ＷＧＶ４６を全開状態にする。かかるようにＷＧＶ４６を開くことにより、タービンホイール３２に流れる排気量が減少する。これにより、ターボチャージャ３０の実動力が低下して過給圧が低下するとともに、その過給圧の低下に伴って出力トルクの低下が生じる。

図５は、バイパス弁４２及びＷＧＶ４６の開閉状態決定ルーチンを示すフローチャートであり、図２に示したベースルーチンにおいて、ステップＳ１３０のバイパス弁開閉状態決定ルーチンに代わって実行される。

先ずステップＳ３０１では、アクセル開度の変化量に基づいて比較的急な減速要求時であるか否かを判定する。そして、そのような減速要求時には、ステップＳ３０２においてバイパス弁４２の開閉状態を全閉とするとともに、ステップＳ３０３においてＷＧＶ４６の開閉状態を全開にする。一方で、比較的急な減速要求時でない場合には、ステップＳ３０４及びＳ３０５において通常時の開閉状態の決定処理を行う。すなわち、ステップＳ３０４では、補助コンプレッサ３８の駆動／非駆動に応じてバイパス弁４２の開閉状態を決定する。また、ステップＳ３０５では、基本的にＷＧＶ４６の開閉状態を全閉にする一方、過剰な過給圧が生じる場合に同ＷＧＶ４６の開閉状態を全開として、ターボチャージャ３０の実動力を低下させて過給圧の減少を図る。

図６は、本実施の形態における減速要求時の各種挙動を示すタイムチャートである。図６では、比較対象として、補助コンプレッサ３８の駆動／非駆動に応じてのみバイパス弁４２を開閉させる場合の従来制御を併記しており、かかる制御における各種挙動を破線にて示している。

比較的急な減速要求として（ａ）のようにアクセル開度が大きく減少して減速が開始されると、（ｂ）のようにスロットル開度が減少するとともに、（ｄ）のように目標トルクが減少する。そして、比較的急な減速要求がなされていることから、本実施の形態では、（ｃ）のようにバイパス弁４２が全閉状態になるとともに、（ｅ）のようにＷＧＶ４６が全開状態になる。この結果、（ｄ）に示すように、バイパス弁４２を開いたままの従来制御に比べて、本実施の形態では出力トルクが速やかに低下している。

以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

比較的急な減速要求時に、バイパス弁４２を閉じるとともに、ＷＧＶ４６を開くようにした。かかるようにＷＧＶ４６を開くことにより、ターボチャージャ３０の実動力が減少して過給圧が低下し出力トルクが低下するため、より大きな減速度が実現される。

（他の実施の形態）
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（１）〜（５）のように実施しても良い。

（１）上記第１の実施の形態では、比較的大きな減速要求がなされた場合にバイパス弁４２を全閉状態にすることにより減速度の増加を図ったが、減速要求の度合いに応じてバイパス弁４２を閉じるようにしても良い。すなわち、アクセル操作量の変化量等に基づいて減速要求の度合いを定量化し、かかる減速要求の度合いに応じてバイパス弁を閉じる構成とする。

かかる場合、バイパス弁４２を閉じるほど、補助コンプレッサ３８に流れる吸入空気量が増加するため、補助コンプレッサ３８により妨げられる程度が大きくなる。そして、その結果、エンジン１０の出力トルクの低下の度合いが大きくなる。したがって、減速要求の度合いに応じてバイパス弁４２の開度を調整することにより、所望とする減速度を実現することが可能である。

図７は、減速要求の度合いとバイパス弁４２の開度（以下、バイパス弁開度という）との関係を示すマップの一例である。ここで、減速要求の度合いは、前述したアクセル開度の変化量に基づいて求められるものである。すなわち、図７に示すように、減速要求の度合いが大きいほどバイパス弁開度を全閉側にすると良い。これにより、減速要求の度合いが大きいほど吸入空気の流れが妨げられる程度が大きくなり、その減速要求の度合いに応じた減速度が実現される。

また、減速要求の度合いに限らず、エンジン１０の運転状態に応じてバイパス弁４２を閉じるようにしても良い。すなわち、減速要求時には目標過給圧などが低下するため、その目標過給圧に基づいてバイパス弁４２を閉じるようにしても良い。図８は、目標過給圧とバイパス弁開度との関係を示すマップの一例である。すなわち、目標過給圧が小さいほど、バイパス弁４２を閉じるようにすると良い。これにより、目標過給圧が小さいほど吸入空気の流れが妨げられる程度が大きくなり、目標過給圧に応じて実過給圧が低下するとともに、運転状態に応じた減速度が実現される。

さらに、減速要求の度合いやエンジン１０の運転状態に応じてＷＧＶ４６の開度を調整するようにしても良い。すなわち、ＷＧＶ４６の開度を調整することにより、タービンホイール３２を迂回して流れる排気量が変化するため、ターボチャージャ３０による過給状態を調整することができる。したがって、ＷＧＶ４６の開度を調整することにより、減速要求の度合いやエンジン１０の運転状態に応じた減速度を調整することができる。また、タービンホイール３２の羽根角（ノズル開度）を調整することにより過給状態を調整することが可能な可変式ノズルターボ（ＶＮＴ）を備えた内燃機関においては、減速要求の度合いやエンジン１０の運転状態に応じてタービンホイールの羽根角を調整するようにしても良い。かかる構成においても、過給状態を変化させてエンジン１０の出力トルクを調整することができるため、所望とする減速度を実現することが可能である。

（２）上記（１）では、減速要求の度合いやエンジン１０の運転状態に応じてバイパス弁４２の開度を調整するようにしたが、スロットルバルブ１４の開閉制御と協調してバイパス弁４２の開度を調整する構成とする。すなわち、エンジン１０の出力トルクは、実際にはエンジン１０に充填される空気量と吸気管圧力（吸入空気の圧力）によって決まるものである。このため、エンジン１０に充填される空気量を調整するスロットルバルブ１４の開度と、吸気管圧力を調整可能なバイパス弁４２の開度とをバランスさせて、すなわち協調させて調整することにより、所望とする減速度をより的確に実現することができる。

（３）上記第２の実施の形態では、比較的急な減速要求時にバイパス弁の開度を全閉にするとともに、ＷＧＶの開度を全開とすることにより、減速度を増加させたが、これに限らない。前述した可変式ノズルターボ（ＶＮＴ）を備えた内燃機関においては、バイパス弁の開度を全閉にするとともに、過給圧が小さくなるようにタービンホイールの羽根角を変化させると良い。かかる構成においても減速度を増加させることが可能である。

（４）上記各実施の形態では、減速要求時にバイパス弁４２を閉じるなどしたが、さらに補助コンプレッサ３８に制動力が生じるようにモータ３８ａへの供給電力を制御する構成とする。この場合、アシスト動力が負の値として算出され得る。

かかるように補助コンプレッサ３８に制動力が生じるようにすると、補助コンプレッサ３８が自由空転する場合に比べて吸入空気の流れが妨げられる程度が大きくなる。このため、ポンプロスが増加して出力トルクの低下の度合いが大きくなり、より大きな減速度が得られる。

望ましくは、補助コンプレッサ３８が静止状態となるように、または逆回転するように供給電力を制御すると良い。これにより、吸入空気の流れが特に妨げられるため、大きな減速度を実現可能である。

また、モータ３８ａに代えて電動発電機を動力源とする補助コンプレッサ３８においては、減速要求時に電動発電機に発電させる構成としても良い。かかる構成によれば、発電に伴い補助コンプレッサ３８に制動力が生じるため、大きな減速度が実現される。また、この場合、電気エネルギが得られるという利点がある。

（５）上記（４）のように減速要求がなされた場合に補助コンプレッサ３８に制動力が生じるようにする構成は、バイパス路４１及びバイパス弁４２を備えないエンジンシステムにおいても有効である。かかるエンジンシステムにおいても、補助コンプレッサ３８に制動力が生じるようにモータ３８ａへの供給電力を制御することにより、吸入空気の流れが妨げられ、大きな減速度が得られる。

さらに、バイパス路４１及びバイパス弁４２を備えないエンジンシステムにおいて、補助コンプレッサ３８に代えてターボチャージャ３０のシャフト３３にモータを取り付け、ターボチャージャ３０の動力を直接アシストする電動ターボチャージャを備えた構成とする。そして、かかるエンジンシステムにおいて、減速要求がなされた場合にモータに制動力が生じるように同モータを駆動制御する。かかるエンジンシステムにおいてモータにより制動力を生じさせると、ターボチャージャ３０の実動力が減少して過給圧が低下する。その結果、エンジン１０の出力トルクが低下するため、大きな減速度が得られる。

要するに、過給機の動力を直接又は間接的にアシストする動力アシスト装置を備えたエンジンシステムにおいて、減速要求時に過給機に負の動力をアシストするように同動力アシスト装置を駆動制御することにより、大きな減速度を実現することが可能である。

特に、電動発電機を動力源として作動される動力アシスト装置を備えた内燃機関においては、減速要求時に電動発電機に発電させる構成としても良い。かかる構成によれば、発電に伴い過給機に負の動力がアシストされる。この場合、大きな減速度が実現されるとともに、電気エネルギが得られるという利点がある。

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。 エンジンＥＣＵによるベースルーチンを示すフローチャートである。 バイパス弁開閉状態決定ルーチンを示すフローチャートである。 加減速要求時の各種挙動を示すタイムチャートである。 バイパス弁及びＷＧＶの開閉状態決定ルーチンを示すフローチャートである。 第２の実施の形態における減速要求時における各種挙動を示すタイムチャートである。 減速要求の度合いとバイパス弁開度との関係を示す図である。 目標過給圧とバイパス弁開度との関係を示す図である。

符号の説明

１０…エンジン、３０…主過給機としてのターボチャージャ、３８…補助過給機としての補助コンプレッサ、４１…バイパス路、４２…バイパス弁、４３…電動アクチュエータ、４５…バイパス路、４６…ＷＧＶ、４７…電動アクチュエータ、６０…エンジンＥＣＵ。

Claims (11)

1. 排気動力により吸入空気を過給する主過給機と、吸気通路において前記過給機の上流側又は下流側に設けられ排気以外の動力により作動される補助過給機と、該補助過給機を迂回して設けられるバイパス路を開閉するバイパス弁と、吸入空気量を調整するスロットルバルブとを備えた内燃機関に適用され、
   前記補助過給機の駆動時に前記バイパス弁を閉じる一方、前記補助過給機の非駆動時に前記バイパス弁を開くように前記バイパス弁の開閉状態を制御する制御装置において、
   減速要求時に、前記スロットルバルブの開度を閉側に制御するとともに、前記バイパス弁の開度を閉側に制御する減速時制御手段を備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
2. 減速要求の度合いを算出する手段を備え、前記減速時制御手段は、前記減速要求の度合いに応じて前記バイパス弁の開度を調整することを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
3. 前記減速時制御手段は、前記減速要求の度合いが所定以上である場合に、前記バイパス弁を全閉させることを特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
4. 前記スロットルバルブの開度を調整するスロットルバルブ開閉制御を実施する内燃機関の制御装置において、
   前記減速時制御手段は、前記スロットルバルブ開閉制御と協調して前記バイパス弁の開度を閉側に制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
5. 前記主過給機としてターボチャージャを用い、同ターボチャージャのタービンホイールを迂回して設けられる通路を開閉するウエストゲートバルブを備えた内燃機関に適用され、
   前記減速時制御手段は、前記バイパス弁の開度を閉側に制御するとともに、前記ウエストゲートバルブの開度を開側に制御す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過給機付き内燃機関の制御装置。
6. 前記主過給機として可変ノズル式ターボチャージャを用い、同可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズルを操作することにより過給圧を調整可能な内燃機関に適用され、
   前記減速時制御手段は、前記バイパス弁の開度を閉側に制御するとともに、前記過給圧が低下するように前記可変ノズルを操作することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
7. 前記減速時制御手段は、前記バイパス弁の開度を閉側に制御するとともに、前記補助過給機に制動力が生じるように補助過給機を駆動制御することを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
8. 前記減速時制御手段は、前記補助過給機に制動力を生じさせるべく、同補助過給機を静止状態とさせる又は逆転動作させることを特徴とする請求項７に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
9. 運転者の要求に対応する目標トルクを基に前記内燃機関の出力トルクを制御するトルク制御を実施し、そのトルク制御に際し、前記目標トルクに基づいて前記補助過給機の駆動制御を実施するとともに、前記バイパス弁の開閉制御を実施する制御装置として適用されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
10. 排気動力により吸入空気を過給する主過給機と、吸気通路において前記過給機の上流側又は下流側に設けられ排気以外の動力により作動される補助過給機と、吸入空気量を調整するスロットルバルブとを備えた内燃機関に適用される制御装置であって、
    減速要求時に、前記スロットルバルブの開度を閉側に制御するとともに、前記補助過給機に制動力が生じるように前記補助過給機を駆動制御する補助過給機制御手段を備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
11. 前記補助過給機制御手段は、前記補助過給機に制動力を生じさせるべく、同補助過給機を静止動作させる又は逆転動作させることを特徴とする請求項１０に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

Images