JP4506564B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、排気駆動式ターボチャージャを備える内燃機関の制御装置に関するものである。

内燃機関の制御（機関制御）は、アクセル操作量や機関回転速度などの機関パラメータに基づいて、例えば燃料噴射時期などの機関制御量を調節することにより行われる。そして、機関制御における機関制御量の制御目標値としては基本的に、内燃機関が定常運転状態であるときに適した値が設定される。

ここで内燃機関として、排気の流動力を作動源とする排気駆動式のターボチャージャの設けられたものがある。こうした内燃機関の吸気量の変化には所定の応答遅れが存在する。これは内燃機関の運転状態が変化すると、先ず排気量が変化し、同排気量の変化によってターボチャージャによる過給状態、ひいては吸気量が変化するようになるためである。そのため、上記内燃機関の定常運転状態においてその運転状態が変化すると、同内燃機関は上記機関パラメータに見合った吸気量と実際の吸気量とが乖離した過渡運転状態となり、所定期間が経過した後に再び定常運転状態になる。

こうした内燃機関の過渡運転時においては、単に機関パラメータに基づき機関制御量を調節しても、上記機関制御量が実際の吸気量に即したものとならず、例えば排気性状の悪化や燃焼騒音の増大などといった種々の不都合を招くこととなる。

そこで従来、特許文献１に記載の装置のように、機関制御量の調節を、機関制御における目標吸気量及び実吸気量の差に応じて補正しつつ行うことが提案されている。同装置によれば、内燃機関の過渡運転時において、上述した吸気量の乖離度合に応じた補正量をもって機関制御量が補正されて、上記不都合の発生が抑制されるようになる。
特開２００２−２１６１３号公報

ところで、上述した吸気量の差が同一であってもこれに応じた上記補正量が同一であるとは限らず、その補正量は例えば燃料噴射量や吸気量など、そのときどきの機関運転状態に応じて異なる。そのため、上述した従来の装置のように単に上記偏差に応じたかたちで機関制御量を調節しても上述した不都合を的確に回避することはできず、この点において従来の装置は未だ改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過渡運転時における機関制御量の調節をより適正に実行することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
先ず、請求項１に記載の発明は、内燃機関が定常運転状態であり且つ排気駆動式ターボチャージャの過給効率が第１の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値及び機関制御量を機関パラメータに基づいて推定するとともに、前記内燃機関が定常運転状態であり且つ前記排気駆動式ターボチャージャの過給効率が第２の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値及び機関制御量を機関パラメータに基づいて推定する推定手段と、実吸気圧指標値を検出する検出手段と、前記内燃機関が過渡運転状態にあるときの前記実吸気圧指標値に対応する機関制御量を、前記推定される各吸気圧指標値と前記検出される実吸気圧指標値との関係に基づいて前記各機関制御量から補間して算出する算出手段とを備えることをその要旨とする。

上記構成では、過給効率の異なる二つの仮想状況を設定してそれら仮想状況での吸気圧指標値及び機関制御量をそれぞれ機関パラメータに基づき推定し、それら推定した各吸気圧指標値と実吸気圧指標値との関係に基づいて同じく推定した各機関制御量から補間することにより、内燃機関が過渡運転状態であるときの機関制御量が算出される。言い換えれば、内燃機関が定常運転状態であるときの機関制御量が、機関パラメータに見合う吸気量と実吸気量との差及び同機関パラメータに応じたかたちで補正されて、同内燃機関が過渡運転状態であるときの機関制御量が算出される。したがって上記構成によれば、内燃機関が過渡運転状態になった場合に、上記吸気量の差に起因して生じる定常運転状態に見合う機関制御量と実運転状態に見合う機関制御量との差に即したかたちで機関制御量を算出することができるようになり、同吸気量の差のみに基づいて機関制御量を算出する構成と比べて、機関制御量を適正に調節することができるようになる。

なお、上記吸気圧指標値には、吸気圧そのものの他、例えば吸気量などといった吸気圧と相関して変化する量を含む。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記過給効率が第１の所定比率であると仮定したときとは同過給効率が機関運転状態に応じた比率に設定されると仮定したときであることをその要旨とする。

上記構成によれば、過給効率の増大に伴って実吸気圧指標値が増大し、過渡運転状態から定常運転状態に移行することにより、同実吸気圧指標値が機関運転状態に応じた吸気圧指標値に収束する場合に、実吸気量に即したかたちで過渡運転時の機関制御量を適正に算出することができるようになる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、前記過給効率が第２の所定比率であると仮定したときとは前記排気駆動式ターボチャージャによる過給がなされていないと仮定したときであることをその要旨とする。

上記構成によれば、過給効率の減少に伴って実吸気圧指標値が減少し、過渡運転状態から定常運転状態に移行することにより、同実吸気圧指標値が排気駆動式ターボチャージャによる過給が行われない状態に対応する吸気圧指標値に収束する場合に、実吸気量に即したかたちで過渡運転時の機関制御量を適正に算出することができるようになる。

なお、請求項４に記載の構成によるように、過給効率が第１の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値を「Ｐ１」、機関制御量を「Ｓ１」、過給効率が第２の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値を「Ｐ２」、機関制御量を「Ｓ２」、実吸気圧指標値を「Ｐ０」、過渡運転状態にあるときの機関制御量を「Ｓ０」、所定の係数を「α」とした場合、各関係式「Ｓ０＝Ｓ２＋（Ｓ１−Ｓ２）・α・Ｋ」、「Ｋ＝（Ｐ０−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ２）」を満たす値を機関制御量Ｓ０として算出することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記過給効率が第１の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値を「Ｐ１」、機関制御量を「Ｓ１」、前記過給効率が第２の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値を「Ｐ２」、機関制御量を「Ｓ２」、前記実吸気圧指標値を「Ｐ０」、前記過渡運転状態にあるときの機関制御量を「Ｓ０」とすると、前記算出手段は関係式「（Ｐ０−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ２）＝（Ｓ０−Ｓ２）／（Ｓ１−Ｓ２）」を満たす値を前記機関制御量Ｓ０として算出することをその要旨とする。

上記構成によれば、過渡運転状態であるときの機関制御量として、前記推定した各吸気圧指標値及び実吸気圧指標値の関係と前記推定した各機関制御量及び過渡運転状態であるときの機関制御量の関係とが等しくなる値が算出される。そのため、上述した吸気量の差に起因して生じる機関制御量の差に即したかたちで、機関制御量を適正に算出することができるようになる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、蓄圧配管内の燃料圧を調節しつつ同蓄圧配管に接続された燃料噴射弁からの燃料噴射を行う燃料噴射機構を更に備え、前記機関制御量は前記燃料圧であることをその要旨とする。

燃料噴射弁の接続される蓄圧配管内の燃料圧が調節される燃料噴射機構にあって、内燃機関の過渡運転時における吸気量の変化遅れに起因して上記燃料圧が現況に見合った圧力から乖離してしまうと、燃料噴射弁からの燃料噴射量が変化して、排気性状の悪化や燃焼騒音の増大などの不都合を招くこととなる。この点、上記構成によれば、そうした蓄圧配管内の燃料圧を実吸気量に即して適切に調節することができるようになり、内燃機関の過渡運転時における不都合の発生を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、燃料噴射をメイン噴射とこれに先立つパイロット噴射とに分割して行う燃料噴射機構を更に備え、前記機関制御量は前記パイロット噴射及びメイン噴射の実行間隔であることをその要旨とする。

燃料噴射をメイン噴射とこれに先立つパイロット噴射とに分割して行う燃料噴射機構にあって、内燃機関の過渡運転時における吸気量の変化遅れに起因してそれらパイロット噴射及びメイン噴射の実行間隔が現況に見合った間隔から乖離してしまうと、燃焼が不安定になって排気性状が悪化したり、燃焼速度が過度に速くなって燃焼騒音が増大したりするなどといった不都合を招くこととなる。この点、上記構成によれば、そうした実行間隔を実吸気量に即して適切に調節することができるようになり、内燃機関の過渡運転時における不都合の発生を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、燃料噴射をメイン噴射とこれに先立つパイロット噴射とに分割して行う燃料噴射機構を更に備え、前記機関制御量は前記パイロット噴射における燃料噴射量であることをその要旨とする。

燃料噴射をメイン噴射とこれに先立つパイロット噴射とに分割して行う燃料噴射機構にあって、内燃機関の過渡運転時における吸気量の変化遅れに起因してパイロット噴射にかかる燃料噴射量が現況に見合った量から乖離すると、燃焼が不安定なものとなって、排気性状の悪化や燃焼騒音の増大などといった不都合を招くおそれがある。この点、上記構成によれば、そうしたパイロット噴射にかかる燃料噴射量を実吸気量に即して適切に調節することができるようになり、内燃機関の過渡運転時における不都合の発生を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関制御量は前記内燃機関の燃料噴射時期であることをその要旨とする。

燃料噴射時期を調節しつつ燃料噴射を行う燃料噴射機構にあって、内燃機関の過渡運転時における吸気量の変化遅れに起因して燃料噴射時期が現況に見合った時期から乖離すると、燃焼が不安定になって排気性状が悪化したり、燃焼速度が過度に速くなって燃焼騒音が増大したりするなどといった不都合を招くおそれがある。この点、上記構成によれば、そうした燃料噴射時期を実吸気量に即して適切に調節することができるようになり、内燃機関の過渡運転時における不都合の発生を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項１０に記載の発明は、前記内燃機関は機関排気通路内の排気を調量しつつ機関吸気通路に再循環させる排気再循環機構を更に備え、前記機関制御量は排気再循環量であることをその要旨とする。

機関排気通路内の排気を調量しつつ機関吸気通路に再循環させる排気再循環機構にあって、内燃機関の過渡運転時における吸気量の変化遅れに起因して排気再循環量が現況に見合う量から乖離してしまうと、実吸気量が変化して燃焼が不安定なものとなり、排気性状の悪化や燃焼騒音の増大などといった不都合を招くこととなる。この点、上記構成によれば、そうした排気再循環量を実吸気量に即して適切に調節することができるようになり、内燃機関の過渡運転時における不都合の発生を好適に抑制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について説明する。
先ず、図１を参照して、本実施の形態にかかる内燃機関の制御装置の概略構成について説明する。

図１に示すように、内燃機関１０には燃料噴射機構２０が設けられており、同燃料噴射機構２０は燃料ポンプ２２、蓄圧配管２４及び燃料噴射弁２６を備えている。この燃料噴射機構２０は、燃料ポンプ２２から圧送された燃料を蓄圧配管２４内に蓄えつつ同蓄圧配管２４に連通された燃料噴射弁２６を開弁駆動することにより、内燃機関１０に燃料を噴射供給する。燃料噴射量の調節は、蓄圧配管２４内の燃料圧の調節（具体的には燃料ポンプ２２の圧送燃料量の調節）や、燃料噴射弁２６の開弁時間及び閉弁時期の調節を通じて行う。なお、燃料噴射機構２０の作動制御にあっては、機関運転状態に見合った量の燃料をメイン噴射によって一時に噴射供給する噴射態様の他、メイン噴射とこれに先立つ及びパイロット噴射とに分割して噴射供給する噴射形態が適宜選択される。

また、内燃機関１０には排気駆動式のターボチャージャ３０が設けられている。内燃機関１０の吸気通路１２を流れる吸気は、ターボチャージャ３０のコンプレッサホイール３２によって圧縮されつつ同内燃機関１０に供給される。内燃機関１０では、この吸気と燃料との混合気が燃焼され、その排気が排気通路１４へと排出される。そして、この排気がターボチャージャ３０のタービンホイール３４に吹き付けられ、タービンホイール３４がこれに連結された上記コンプレッサホイール３２ともども回転する。ターボチャージャ３０を通過した排気は排気通路１４からその外部に排出される。

ターボチャージャ３０は、上記コンプレッサホイール３２の回転速度を調節することにより内燃機関１０に供給される吸気の圧力を変更する変更機構３６を備えている。変更機構３６は、排気通路１４からタービンホイール３４に至る通路の有効面積を変更する図示しないノズルベーンを有し、このノズルベーンの開度調節を通じてタービンホイール３４に吹き付けられる排気の流量および流速を調節する。

また、内燃機関１０には、排気再循環（ＥＧＲ）機構４０が設けられており、同ＥＧＲ機構４０はＥＧＲ通路４２及びＥＧＲ弁４４を備えている。ＥＧＲ通路４２は吸気通路１２の上記コンプレッサホイール３２よりも下流側と排気通路１４の上記タービンホイール３４よりも上流側とを連通する通路であり、ＥＧＲ弁４４はＥＧＲ通路４２の途中に設けられている。そして、このＥＧＲ弁４４の開度調節を通じて、排気通路１４を介して吸気通路１２へ再循環する排気の量（ＥＧＲ量）が調整される。

電子制御装置５０は、燃料噴射機構２０や、変更機構３６、ＥＧＲ機構４０の作動制御など、内燃機関１０における種々の制御を統括して実行するものであり、演算装置や駆動回路の他、各種制御の演算結果やその演算に用いられる関数マップ等を記憶する記憶装置等を備えている。

また、上記吸気通路１２には実際の吸気圧（実吸気圧Ｐ０）を検出するための吸気圧センサ５２が設けられ、アクセルペダル１６近傍にはその踏み込み量（アクセル踏み込み量ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセルセンサ５４が設けられている。更に、内燃機関１０のクランクシャフト（図示略）近傍にはその回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサ５６が設けられており、上記蓄圧配管２４にはその内部の燃料圧Ｐｆを検出するための燃料圧センサ５８が設けられている。そして電子制御装置５０は、アクセル踏み込み量ＡＣＣＰ及び機関回転速度ＮＥに基づいて燃料噴射量についての制御目標値（目標燃料噴射量ＴＱ）を算出する。また電子制御装置５０は、この目標燃料噴射量ＴＱや機関回転速度ＮＥ等といった機関パラメータに基づいて、以下の各制御目標値を算出する。
・蓄圧配管２４の燃料圧Ｐｆについての制御目標値（目標燃料圧ＴＰｆ）。
・メイン噴射での燃料噴射時期についての制御目標値（目標メイン噴射時期ＴＦｍ）。
・パイロット噴射での燃料噴射量についての制御目標値（目標パイロット噴射量ＴＦｐ）。
・パイロット噴射とメイン噴射との実行間隔（パイロットインターバル）についての制御目標値（目標パイロットインターバルＴＦｉｎ）。
・実吸気圧Ｐ０についての制御目標値（目標吸気圧ＴＰ０）。
・ＥＧＲ弁４４の開度についての制御目標値（目標ＥＧＲ開度Ｔｅｇｒ）。

そして、電子制御装置５０は、各対応する制御目標値に応じた駆動信号をそれぞれ出力し、実際の値がその制御目標値になるように燃料噴射機構２０、変更機構３６及びＥＧＲ機構４０を制御する。

さて、内燃機関１０の定常運転状態においてその運転状態が変化すると、吸気量の応答遅れに起因して、同運転状態に見合った吸気量と実際の吸気量とが乖離した過渡運転状態となり、所定期間が経過した後に再び定常運転状態に移行するようになる。しかも、上記内燃機関１０には過給量を調節する排気駆動式のターボチャージャ３０が設けられており、いわゆるターボラグ等といった同ターボチャージャ３０の作動遅れによっても吸気量の変化が遅れるようになる。このように上記内燃機関１０にあっては、吸気自体の特性によって吸気量の変化が遅れることに加えて、ターボチャージャ３０の作動遅れによっても吸気量の変化が遅れるために、過渡運転時における上記乖離が大きくなる。

したがって、内燃機関１０の過渡運転時においても定常運転時に適した態様で燃料噴射機構２０やＥＧＲ機構４０の作動制御を実行すると、その作動量が実際の吸気量に即したものとならず、排気性状の悪化や燃焼騒音の増大などといった種々の不都合を招くこととなる。

こうした実情をふまえ、本実施の形態では、燃料噴射機構２０及びＥＧＲ機構４０の作動制御にかかる各制御目標値（以下「Ｓ０」）を以下のように算出するようにしている。
図２のフローチャートは制御目標値Ｓ０を算出する処理（目標値算出処理）の具体的な処理手順を示しており、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として電子制御装置５０により実行される。

図２に示すように、この処理では先ず、目標燃料噴射量ＴＱ及び機関回転速度ＮＥに基づくマップ演算により、ターボチャージャ３０の過給効率が機関運転状態に応じた比率になったと仮定したとき（過給時）の制御目標値Ｓ１が算出される（ステップＳ１００）。このマップ演算に用いられるマップには、上記過給時（具体的には目標吸気圧ＴＰ０と実際の実吸気圧Ｐ０とが一致したとき）であり且つ内燃機関１０が定常運転状態であるときの、目標燃料噴射量ＴＱ及び機関回転速度ＮＥにより定まる機関運転状態と同運転状態に適した制御目標値との関係が実験結果などを通じて求められ、設定されている。

また、目標燃料噴射量ＴＱ及び機関回転速度ＮＥに基づくマップ演算により、ターボチャージャ３０による過給がなされていないと仮定したとき（無過給時）の制御目標値Ｓ２が算出される（ステップＳ１０２）。このマップ演算に用いられるマップには、無過給時（具体的には前記ノズルベーンの開度を最大開度にしたとき）であり且つ内燃機関１０が定常運転状態であるときの、目標燃料噴射量ＴＱ及び機関回転速度ＮＥにより定まる機関運転状態と同運転状態に適した制御目標値との関係が実験結果などを通じて求められ、設定されている。

次に、目標燃料噴射量ＴＱ及び機関回転速度ＮＥに基づくマップ演算により、上記過給時における吸気圧Ｐ１が算出される（ステップＳ１０４）。なお、このマップ演算に用いられるマップには、目標燃料噴射量ＴＱ及び機関回転速度ＮＥにより定まる機関運転状態と同運転状態における実吸気圧Ｐ０との関係であって、上記過給時であり且つ内燃機関１０が定常運転状態であるときの同関係が実験結果などを通じて求められ、設定されている。

また、目標燃料噴射量ＴＱ及び機関回転速度ＮＥに基づくマップ演算により、上記無過給時の吸気圧Ｐ２が算出される（ステップＳ１０６）。なお、このマップ演算に用いられるマップには、目標燃料噴射量ＴＱ及び機関回転速度ＮＥにより定まる機関運転状態と同運転状態における実吸気圧Ｐ０との関係であって、上記無過給時であり且つ内燃機関１０が定常運転状態であるときにおける同関係が実験結果などを通じて求められ、設定されている。

そして、上記各吸気圧Ｐ１，Ｐ２、及び実吸気圧Ｐ０に基づいて以下の関係式（１）から、補正係数Ｋが算出される（ステップＳ１０８）。

Ｋ＝（Ｐ０−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ２） …（１）

その後、上記補正係数Ｋ、及び上述した各制御目標値Ｓ１，Ｓ２に基づいて以下の関係式（２）から、前記制御目標値Ｓ０が算出される（ステップＳ１１０）。

Ｓ０＝Ｓ２＋（Ｓ１−Ｓ２）・Ｋ …（２）

このように制御目標値Ｓ０が算出された後、本処理は一旦終了される。

なお本実施の形態では、上記目標値算出処理のステップＳ１００，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６の処理が推定手段として機能し、ステップＳ１０８，Ｓ１１０の処理が算出手段として機能する。

図３及び図４に、上述した目標値算出処理の実行に際して用いられる各値の関係の一例を示す。なお図３はアクセルペダル１６が踏み込まれたときにおける同関係を示しており、図４はアクセルペダル１６の踏み込みが緩められたときにおける同関係を示している。

本実施の形態にかかる目標値算出処理にあっては、上記過給時及び上記無過給時といった二つの仮想状況が設定されている。制御目標値Ｓ０の算出に際しては先ず、機関回転速度ＮＥ等の機関パラメータに基づいて、それら仮想状況での吸気圧Ｐ１，Ｐ２及び制御目標値Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ算出される。そして、各吸気圧Ｐ１，Ｐ２と実吸気圧Ｐ０との関係に基づいて各制御目標値Ｓ１，Ｓ２から補間されることによって、制御目標値Ｓ０が算出される。

言い換えれば、上記目標値算出処理では、各制御目標値Ｓ１，Ｓ２（内燃機関１０が定常運転状態であるときの制御目標値）が機関パラメータに見合う吸気量と実吸気量との差及び同機関パラメータに応じたかたちで補正されて、制御目標値Ｓ０が算出される。

そのため、内燃機関１０が過渡運転状態になった場合に、上記吸気量の差に起因して生じる定常運転状態に見合う制御目標値と実運転状態に見合う制御目標値との差に即したかたちで、制御目標値Ｓ０を算出することができるようになる。したがって、上記吸気量の差のみに基づいて制御目標値を算出する構成と比べて、制御目標値Ｓ０を適正に調節することができるようになる。

上記制御目標値Ｓ０として詳しくは、以下の関係式（３）を満たす値、すなわち各吸気圧Ｐ１，Ｐ２及び実吸気圧Ｐ０の関係と各制御目標値Ｓ１，Ｓ２及び制御目標値Ｓ０の関係とが等しくなる値が算出される。

（Ｐ０−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ２）＝（Ｓ０−Ｓ２）／（Ｓ１−Ｓ２） …（３）

なお上記目標値算出処理では、制御目標値Ｓ０の算出に、ターボチャージャ３０の過給効率が機関運転状態に応じた比率に設定されるとき（上記過給時）の吸気圧Ｐ１及び制御目標値Ｓ１が用いられる。そのため、上記過給効率の増大に伴って実吸気圧Ｐ０が上昇し、内燃機関１０が過渡運転状態から定常運転状態に移行することにより、同実吸気圧Ｐ０が機関運転状態に応じた吸気圧Ｐ１に収束する場合に、実吸気量に即したかたちで適正に制御目標値Ｓ０が算出されるようになる。

また上記目標値算出処理では、ターボチャージャ３０による過給がなされていないとき（上記無過給時）の吸気圧Ｐ２及び制御目標値Ｓ２を用いて、制御目標値Ｓ０が算出される。そのため、上記過給効率の減少に伴って実吸気圧Ｐ０が減少し、内燃機関１０が過渡運転状態から定常運転状態に移行することにより、同実吸気圧Ｐ０がターボチャージャ３０による過給が行われない状態に対応する吸気圧Ｐ２に収束する場合に、実吸気量に即したかたちで適正に制御目標値Ｓ０が算出されるようになる。

以下、図５及び図６のタイミングチャートを参照して、目標値算出処理による制御目標値Ｓ０の算出態様について説明する。
なお、図５はアクセルペダル１６が踏み込まれたときにおける制御目標値Ｓ０の算出態様の一例を示し、図６はアクセルペダル１６の踏み込みが緩められたときにおける制御目標値Ｓ０の算出態様の一例を示している。

ここでは先ず、図５を参照して、アクセルペダル１６が踏み込まれたときにおける制御目標値Ｓ０の算出態様について説明する。
図５に示すように、時刻ｔ１１において、内燃機関１０の定常運転時にアクセルペダル１６（同図（ａ））が踏み込まれると、踏み込み量の増大分に応じた量だけ目標燃料噴射量ＴＱ（同図（ｂ））が増加する。更に、この目標燃料噴射量ＴＱの増加分に応じた量だけ各制御目標値Ｓ１，Ｓ２（同図（ｅ））が共に増加する。

これにより時刻ｔ１１以降においては、機関回転速度ＮＥ（同図（ｃ））が徐々に上昇し、これに伴って目標燃料噴射量ＴＱ及び各制御目標値Ｓ１，Ｓ２が徐々に増加するようになる。

このとき目標燃料噴射量ＴＱの増加に対して吸気量及び実吸気圧Ｐ０（同図（ｄ））が遅れて上昇するために、所定期間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）にわたり、内燃機関１０は機関回転速度ＮＥ及び目標燃料噴射量ＴＱに見合う吸気圧Ｐ１（同図（ｄ）中に一点鎖線で示す）と実吸気圧Ｐ０とが乖離した過渡運転状態になる。

ここで本実施の形態では、上記所定期間において補正係数Ｋ（同図（ｆ））として、時刻ｔ１１で一旦小さい値（＜１）になり、その後徐々に「１」に近づき、時刻ｔ１２で「１」になる値が算出される。そして、この補正係数Ｋを各制御目標値Ｓ１，Ｓ２の差Δαに乗じた値を算出するとともにこれを無過給時における制御目標値Ｓ２に加算することにより、制御目標値Ｓ０（同図（ｇ））が算出される（図３参照）。

このように、アクセルペダル１６の踏み込み時においては制御目標値Ｓ０が、各吸気圧Ｐ１，Ｐ２（同図（ｄ）中に二点鎖線で示す）と実吸気圧Ｐ０との関係により求められる補正係数Ｋ、及び各制御目標値Ｓ１，Ｓ２に基づいて、実吸気量の変化に即したかたちで算出されるようになる。これにより、上記吸気圧Ｐ２や制御目標値Ｓ２を用いずにアクセル踏み込み量ＡＣＣＰ及び機関回転速度ＮＥに見合う吸気量と実吸気量との差のみに基づいて制御目標値を算出する構成と比べて、内燃機関１０の加速時における各機構２０，４０の作動制御が実吸気量の変化に即したかたちで実行されるようになる。

次に、図６を参照して、アクセルペダル１６の踏み込みが緩められたときにおける制御目標値Ｓ０の算出態様について説明する。
図６に示すように、時刻ｔ２１において、内燃機関１０の定常運転状態にてアクセルペダル１６（同図（ａ））の踏み込みが緩められると、踏み込み量の減少分に応じた量だけ目標燃料噴射量ＴＱ（同図（ｂ））が減少する。そして、この目標燃料噴射量ＴＱの減少分に応じた量だけ各制御目標値Ｓ１，Ｓ２（同図（ｅ））が共に減少する。

これにより時刻ｔ２１以降においては、機関回転速度ＮＥ（同図（ｃ））が徐々に低下し、これに伴って目標燃料噴射量ＴＱ及び各制御目標値Ｓ１，Ｓ２が徐々に減少するようになる。

このとき目標燃料噴射量ＴＱの減少に対して吸気量及び実吸気圧Ｐ０（同図（ｄ））が遅れて低下するために、所定期間（時刻ｔ２１〜ｔ２２）にわたり、内燃機関１０は機関回転速度ＮＥ及び目標燃料噴射量ＴＱに見合う吸気圧Ｐ１（同図（ｄ）中に一点鎖線で示す）と実吸気圧Ｐ０とが乖離した過渡運転状態になる。

本実施の形態では、この所定期間において補正係数Ｋ（同図（ｆ））として、時刻ｔ２１で一旦大きい値（＞１）になり、その後徐々に「１」に近づき、時刻ｔ２２で「１」になる値が算出される。そして加速時と同様に、補正係数Ｋを各制御目標値Ｓ１，Ｓ２の差Δβに乗じた値を算出するとともにこれを無過給時における制御目標値Ｓ２に加算することにより、制御目標値Ｓ０（同図（ｇ））が算出される（図４参照）。

このように、アクセルペダル１６の踏み込みが緩められた場合にも、制御目標値Ｓ０が、各吸気圧Ｐ１，Ｐ２（同図（ｄ）中に二点鎖線で示す）と実吸気圧Ｐ０との関係により求められる補正係数Ｋ、及び各制御目標値Ｓ１，Ｓ２に基づいて、実吸気量の変化に即したかたちで算出されるようになる。したがって、この場合にも、上記吸気圧Ｐ２や制御目標値Ｓ２を用いずにアクセル踏み込み量ＡＣＣＰ及び機関回転速度ＮＥに見合う吸気量と実吸気量との差のみに基づいて制御目標値Ｓ０を算出する構成と比べて、各機構２０，４０の作動制御が実吸気量に即したかたちで実行されるようになる。

以下、目標値算出処理によって各制御目標値を算出することの作用について、各別に説明する。
「目標燃料圧ＴＰｆ」：内燃機関１０の過渡運転時に蓄圧配管２４の燃料圧Ｐｆが現況に見合った圧力から乖離してしまうと、燃料噴射量が変化して排気性状の悪化や燃焼騒音の増大などの不都合を招くこととなる。本実施の形態によれば、目標値算出処理を通じて実吸気量に即した値を目標燃料圧ＴＰｆとして算出して実際の燃料圧Ｐｆを適切に調節することができ、上記不都合の発生を好適に抑制することができる。

「目標メイン噴射時期ＴＦｍ」：内燃機関１０の過渡運転時に燃料噴射時期が現況に見合った時期から乖離すると、前記混合気の燃焼が不安定になって排気性状が悪化したり、燃焼速度が過度に速くなって燃焼騒音が増大したりするなどといった不都合を招くおそれがある。本実施の形態によれば、目標値算出処理を通じて実吸気量に即した値を目標メイン噴射時期ＴＦｍとして算出して燃料噴射時期を適切に調節することができ、上記不都合の発生を好適に抑制することができる。

「目標パイロット噴射量ＴＦｐ」：内燃機関１０の過渡運転時にパイロット噴射にかかる燃料噴射量が現況に見合った量から乖離すると、燃焼が不安定なものとなって、排気性状の悪化や燃焼騒音の増大などといった不都合を招くおそれがある。この点、本実施の形態によれば、目標値算出処理を通じて実吸気量に即した値を目標パイロット噴射量ＴＦｐとして算出してパイロット噴射にかかる燃料噴射量を適切に調節することができ、上記不都合の発生を好適に抑制することができる。

「目標パイロットインターバルＴＦｉｎ」：内燃機関１０の過渡運転時に前記パイロットインターバルが現況に見合った間隔から乖離してしまうと、燃焼が不安定になって排気性状が悪化したり、燃焼速度が過度に速くなって燃焼騒音が増大したりするなどといった不都合を招くこととなる。この点、本実施の形態によれば、目標値算出処理を通じて実吸気量に即した値を目標パイロットインターバルＴＦｉｎとして算出してパイロットインターバルを適切に調節することができ、上記不都合の発生を好適に抑制することができる。

「目標ＥＧＲ開度Ｔｅｇｒ」：内燃機関１０の過渡運転時にＥＧＲ量が現況に見合う量から乖離してしまうと、吸気量が変化して燃焼が不安定なものとなり、排気性状の悪化や燃焼騒音の増大などといった不都合を招くこととなる。この点、本実施の形態によれば、目標値算出処理を通じて実吸気量に即した値を目標ＥＧＲ開度Ｔｅｇｒとして算出してＥＧＲ量を適切に調節することができ、上記不都合の発生を好適に抑制することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）燃料噴射機構２０及びＥＧＲ機構４０の作動制御を実吸気量に即したかたちで適正に実行することができるようになる。

（２）制御目標値Ｓ０の算出に、前記過給時における吸気圧Ｐ１及び制御目標値Ｓ１を用いるようにした。そのため、ターボチャージャ３０の過給効率の増大に伴って実吸気圧Ｐ０が上昇し、内燃機関１０が過渡運転状態から定常運転状態に移行することにより、同実吸気圧Ｐ０が機関運転状態に応じた吸気圧Ｐ１に収束する場合に、実吸気量に即したかたちで適正に制御目標値Ｓ０を算出することができるようになる。

（３）前記無過給時における吸気圧Ｐ２及び制御目標値Ｓ２を用いて制御目標値Ｓ０を算出するようにした。そのため、ターボチャージャ３０の過給効率の減少に伴って実吸気圧Ｐ０が減少し、内燃機関１０が過渡運転状態から定常運転状態に移行することにより、同実吸気圧Ｐ０がターボチャージャ３０による過給が行われない状態に対応する吸気圧Ｐ２に収束する場合に、実吸気量に即したかたちで適正に制御目標値Ｓ０を算出することができるようになる。

（４）各制御目標値（目標燃料圧ＴＰｆ，目標メイン噴射時期ＴＦｍ，目標パイロット噴射量ＴＦｐ，目標パイロットインターバルＴＦｉｎ，目標ＥＧＲ開度Ｔｅｇｒ）を実吸気量に即したかたちで算出することができ、内燃機関１０の過渡運転時における排気性状の悪化や燃焼騒音の増大を好適に抑制することができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・補正係数Ｋや制御目標値Ｓ０の算出方法は、制御目標値Ｓ０が関係式「（Ｐ０−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ２）＝（Ｓ０−Ｓ２）／（Ｓ１−Ｓ２）」を満たす値になる算出方法であれば、前記関係式（１），（２）を通じて算出することに限らず、それぞれ任意に変更可能である。例えば、補正係数Ｋａを関係式「Ｋａ＝（Ｐ１−Ｐ０）／（Ｐ１−Ｐ２）」を通じて算出するとともに制御目標値Ｓ０を関係式「Ｓ０＝Ｓ１−（Ｓ１−Ｓ２）・Ｋａ」を通じて算出することが可能である。また、補正係数Ｋｂを関係式「Ｋｂ＝（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ０−Ｐ２）」を通じて算出するとともに制御目標値Ｓ０を関係式「Ｓ０＝Ｓ２＋（Ｓ１−Ｓ２）／Ｋｂ」を通じて算出すること等も可能である。

・また、例えば関係式「Ｓ０＝Ｓ２＋（Ｓ１−Ｓ２）・α・Ｋ」を通じて制御目標値Ｓ０を算出するなど、上記補正係数Ｋ，Ｋａ，Ｋｂに所定の係数αを乗じた値（「α・Ｋ」，「α・Ｋａ」，「α・Ｋｂ」）を制御目標値Ｓ０の算出に用いるようにしてもよい。こうした構成にあっては、上記所定の係数αとして、予め定められた固定値を用いることの他、機関パラメータや補正係数等に基づき算出される可変値を用いることが可能である。

・混合気中のＥＧＲガスの割合についての目標値（目標ＥＧＲ率）を機関回転速度ＮＥ及び目標燃料噴射量ＴＱに基づいて算出し、同目標ＥＧＲ率に応じてＥＧＲ機構４０の作動制御を実行するようにしてもよい。この場合、目標値算出処理を通じて目標ＥＧＲ率を算出するようにすればよい。

・上記実施の形態では、目標値算出処理を通じて目標燃料圧ＴＰｆ、目標メイン噴射時期ＴＦｍ、目標パイロット噴射量ＴＦｐ、目標パイロットインターバルＴＦｉｎ、及び目標ＥＧＲ開度Ｔｅｇｒを算出するようにしたが、それら制御目標値のうちの一つ或いは幾つかのみを算出するようにしてもよい。

・機関回転速度ＮＥ及び目標燃料噴射量ＴＱに基づいて算出される制御目標値であれば、燃料噴射機構２０やＥＧＲ機構４０以外の作動機構の制御目標値を前記目標値算出処理を通じて算出するようにしてもよい。そうした作動機構としては、例えば燃料タンク内の燃料蒸気を吸気通路に排出処理する燃料蒸気処理機構や、ブローバイガス処理機構、バルブタイミング可変機構などを挙げることができる。

・また、例えば機関回転速度ＮＥのみに基づき算出される制御目標値等、実際の吸気量以外の機関パラメータに基づいて算出される制御目標値であれば、これを前記目標値算出処理に準じた処理を通じて算出することにより、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

・本発明は、吸気圧を変更する変更機構を備えていない固定容量型のターボチャージャを有する内燃機関にも適用可能である。この場合には、例えば機関排気通路にタービンホールを迂回する迂回通路及び同通路の閉鎖／開放を切り換えるウェイストゲート弁が設けられた内燃機関にあっては、同弁が開弁されたときを無過給時とすればよい。

・無過給時における吸気圧として大気圧を用いるようにしてもよい。この大気圧としては、実測した値や電子制御装置５０に予め記憶しておいた値を用いることなどが可能である。

・制御目標値Ｓ０の算出に、前記過給時における吸気圧Ｐ１及び制御目標値Ｓ１を用いることに代えて、ターボチャージャ３０の過給効率が任意に定めた第１の所定比率であるときの吸気圧及び制御目標値を用いるようにしてもよい。また制御目標値Ｓ０の算出に、前記無過給時における吸気圧Ｐ２及び制御目標値Ｓ２を用いることに代えて、ターボチャージャ３０の過給効率が任意に定めた第２の所定比率（上記第１の所定比率と異なる比率）であるときの吸気圧及び制御目標値を用いることも可能である。こうした構成によっても、ターボチャージャの過給効率の異なる二つの仮想状況を設定し、それら仮想状況での吸気圧及び制御目標値をそれぞれ機関パラメータに基づいて推定し、それら推定した各吸気圧と実吸気圧との関係に基づいて同じく推定した各制御目標値から補間することによって、制御目標値Ｓ０を算出することができる。

・例えば吸気量や実吸気量等といった吸気圧と相関して変化する値（吸気圧指標値や実吸気圧指標値）であれば、吸気圧や実吸気圧に代えて、制御目標値Ｓ０の算出に用いることができる。

本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施の形態についてその概略構成を示す概略構成図。 目標値算出処理の具体的な処理手順を示すフローチャート。 目標値算出処理の実行に際して用いられる各値の関係の一例を示す略図。 目標値算出処理の実行に際して用いられる各値の関係の他の例を示す略図。 目標値算出処理の処理態様の一例を示すタイミングチャート。 目標値算出処理の処理態様の他の例を示すタイミングチャート。

符号の説明

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…排気通路、１６…アクセルペダル、２０…燃料噴射機構、２２…燃料ポンプ、２４…蓄圧配管、２６…燃料噴射弁、３０…ターボチャージャ、３２…コンプレッサホイール、３４…タービンホイール、３６…変更機構、４０…排気再循環（ＥＧＲ）機構、４２…ＥＧＲ通路、４４…ＥＧＲ弁、５０…電子制御装置、５２…検出手段としての吸気圧センサ、５４…アクセルセンサ、５６…クランクセンサ、５８…燃料圧センサ。

Claims (10)

1. 内燃機関が定常運転状態であり且つ排気駆動式ターボチャージャの過給効率が第１の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値及び機関制御量を機関パラメータに基づいて推定するとともに、前記内燃機関が定常運転状態であり且つ前記排気駆動式ターボチャージャの過給効率が第２の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値及び機関制御量を機関パラメータに基づいて推定する推定手段と、
   実吸気圧指標値を検出する検出手段と、
   前記内燃機関が過渡運転状態にあるときの前記実吸気圧指標値に対応する機関制御量を、前記推定される各吸気圧指標値と前記検出される実吸気圧指標値との関係に基づいて前記各機関制御量から補間して算出する算出手段と
   を備える内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記過給効率が第１の所定比率であると仮定したときとは同過給効率が機関運転状態に応じた比率に設定されると仮定したときである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記過給効率が第２の所定比率であると仮定したときとは前記排気駆動式ターボチャージャによる過給がなされていないと仮定したときである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記過給効率が第１の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値を「Ｐ１」、機関制御量を「Ｓ１」、前記過給効率が第２の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値を「Ｐ２」、機関制御量を「Ｓ２」、前記実吸気圧指標値を「Ｐ０」、前記過渡運転状態にあるときの機関制御量を「Ｓ０」、所定の係数を「α」とすると、
   前記算出手段は以下の各関係式を満たす値を前記機関制御量Ｓ０として算出する
   Ｓ０＝Ｓ２＋（Ｓ１−Ｓ２）・α・Ｋ
   Ｋ＝（Ｐ０−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ２）
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記過給効率が第１の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値を「Ｐ１」、機関制御量を「Ｓ１」、前記過給効率が第２の所定比率であると仮定したときの吸気圧指標値を「Ｐ２」、機関制御量を「Ｓ２」、前記実吸気圧指標値を「Ｐ０」、前記過渡運転状態にあるときの機関制御量を「Ｓ０」とすると、前記算出手段は以下の関係式を満たす値を前記機関制御量Ｓ０として算出する
   （Ｐ０−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ２）＝（Ｓ０−Ｓ２）／（Ｓ１−Ｓ２）
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 蓄圧配管内の燃料圧を調節しつつ同蓄圧配管に接続された燃料噴射弁からの燃料噴射を行う燃料噴射機構を更に備え、
   前記機関制御量は前記燃料圧である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 燃料噴射をメイン噴射とこれに先立つパイロット噴射とに分割して行う燃料噴射機構を更に備え、
   前記機関制御量は前記パイロット噴射及びメイン噴射の実行間隔である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 燃料噴射をメイン噴射とこれに先立つパイロット噴射とに分割して行う燃料噴射機構を更に備え、
   前記機関制御量は前記パイロット噴射における燃料噴射量である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記機関制御量は前記内燃機関の燃料噴射時期である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記内燃機関は機関排気通路内の排気を調量しつつ機関吸気通路に再循環させる排気再循環機構を更に備え、
    前記機関制御量は排気再循環量である
    請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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