JP6280537B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機による駆動補助が可能な過給機を備える内燃機関の制御装置に関し、特に排気温度の過度の上昇を抑制する制御を行う制御装置に関する。

過給機を備える内燃機関の排気温度が過度に上昇すると、タービン回転速度及び過給圧の過度の上昇を招き、内燃機関が故障する可能性が高くなる。そのため、例えば特許文献１に示されるように、排気温度が過度に上昇するおそれがあるときに、空燃比をリッチ化する制御手法が従来より知られている。空燃比をリッチ化することによって、燃焼温度が低下し、排気温度の上昇を抑制することができる。

特開２０１２−２２９６６６号公報

排気温度の上昇を抑制するために空燃比をリッチ化すると、燃費や排気特性を悪化させる原因となることから、空燃比のリッチ化は可能な限り行わないことが望まれている。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、電動機による駆動補助が可能な過給機を備える内燃機関における電動機及び過給機の制御を適切に行うことによって排気温度の上昇を抑え、燃焼温度を低下させるための空燃比リッチ化を抑制して燃費を改善することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の排気通路（１０）に設けられたタービン（１２１）と、前記タービンにより回転駆動され、前記機関の吸気を加圧するコンプレッサ（１２３）と、該コンプレッサを駆動可能に設けられた電動機（１２４）とを有する過給機（１２）と、前記タービン（１２１）をバイパスするバイパス通路（１１）に設けられたウエストゲート弁（１４）とを備える内燃機関の制御装置において、前記機関の負荷（ＴＲＱＤ）が第１所定負荷（ＴＲＱＤＴＨ１）以上であって前記機関の排気温度（ＴＥＸ）が過度に上昇すると推定される所定高負荷運転状態において、前記電動機（１２４）を駆動するとともに、前記ウエストゲート弁の開度（ＷＧＯ）を増加させる排気温度上昇抑制手段を備え、前記排気温度昇温抑制手段は、前記所定高負荷運転状態において、前記機関の負荷（ＴＲＱＤ）が前記第１所定負荷（ＴＲＱＤＴＨ１）より大きい第２所定負荷（ＴＲＱＤＴＨ２）以上であるときに、前記機関で燃焼する混合気の空燃比をリッチ化する空燃比リッチ化手段を含むことを特徴とする。

この構成によれば、機関の負荷が第１所定負荷以上であって機関の排気温度が過度に上昇すると推定される所定高負荷運転状態において、電動機を駆動するとともに、前記ウエストゲート弁の開度を増加させる排気温度上昇抑制制御が実行される。機関負荷が比較的高い状態で電動機によるコンプレッサの駆動補助を行うことによって、ウエストゲート弁の開度を増加させてタービン仕事量を低下させても、ウエストゲート弁が閉弁しているときと同等の過給圧上昇特性を実現することができる。ウエストゲート弁の開度を増加させることによって排気圧を低下させて排気温度の上昇を抑えることができるので、空燃比のリッチ化を行うことなく、排気温度の上昇を抑制して燃費を改善することが可能となる。また、排気圧が低下することで燃焼室内の高温残留ガスが減少し、ノッキングが発生し難くなるため、点火時期の遅角量を低減することができ、その点も排気温度上昇抑制に寄与する。また、所定高負荷運転状態において、機関負荷が第１所定負荷より大きい第２所定負荷以上であるときに、空燃比のリッチ化が行われる。機関負荷が非常に大きな運転状態では、燃費の悪化防止よりも排気温度の抑制を優先する必要があるため、電動機駆動及びウエストゲート弁の開度増加とともに空燃比リッチ化を実行することによって、排気温度の過度の上昇を確実に防止することができる。

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、前記機関によって駆動される発電機（３２）を備え、前記排気温度低減手段は、前記機関の負荷（ＴＲＱＤ）が前記第１所定負荷（ＴＲＱＤＴＨ１）及び前記第２所定負荷（ＴＲＱＤＴＨ２）によって規定される負荷範囲に含まれる所定負荷範囲内（ＴＲＱＤＴＨ３〜ＴＲＱＤＴＨ４）にあるときは、前記発電機による発電量（ＷＡＣＧ）を増加させることを特徴とする。

この構成によれば、機関の負荷が第１所定負荷及び第２所定負荷によって規定される負荷範囲に含まれる所定負荷範囲内にあるときは、発電機による発電量を増加させる制御が行われるので、過給に必要とされる電動機の出力トルクを増加させること、あるいはその増加させた出力トルクを維持可能な時間を長くすることが可能となる。また電動機を駆動するための電力が不足したときは、機関の負荷が第２所定負荷より小さい状態でも、故障回避のために空燃比リッチ化を行う必要が生じるため、発電機の発電量を増加させることで、そのような事態を回避することができる。ただし、発電機による発電量を増加させると、機関の負荷が第２所定負荷近傍にあるときは、発電機を駆動するための仕事量の増加によって燃費を悪化させることになるため、上記所定負荷範囲内に限定して発電量の増加を行うことで、燃費改善効果を得ることができる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関の構成を模式的に示す図である。 図１に示す内燃機関の制御を行う制御系の構成を示すブロック図である。 排気温度上昇抑制制御の概要を説明するための図である。 発電機の発電量を増加させることによる燃料消費率（ＢＳＦＣ）の変化を説明するための図である。 排気温度昇温抑制制御を実行する処理のフローチャートである。 排気温度昇温抑制制御を実行することによる効果を説明するための図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関の構成を模式的に示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、４つの気筒６を有し、気筒６の燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴エンジンであり、各気筒６には燃料噴射弁７、点火プラグ８、及び吸気弁及び排気弁（図示せず）が設けられている。

エンジン１は、吸気通路２、排気通路１０、ターボチャージャ（過給機）１２、及びクランク軸（出力軸）１５を備えている。吸気通路２は、サージタンク４に接続され、サージタンク４は吸気マニホールド５を介して各気筒６の燃焼室に接続されている。吸気通路２には、加圧された空気を冷却するためのインタークーラ３及びスロットル弁１３が設けられ、スロットル弁１３は、スロットルアクチュエータ１３ａによって駆動可能に構成されている。サージタンク４には、吸気圧ＰＢを検出する吸気圧センサ２１が設けられ、吸気通路２には吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ２２が設けられている。

ターボチャージャ１２は、排気通路９に設けられ、排気の運動エネルギにより回転駆動されるタービン１２１と、シャフト１２２を介してタービン１２１に連結されたコンプレッサ１２３と、シャフト１２２を回転駆動可能に設けられたモータ（電動機）１２４とを備えている。コンプレッサ１２３は、吸気通路２に設けられ、エンジン１に吸入される空気の加圧（圧縮）を行う。モータ１２４を駆動することによって、タービン１２１によるコンプレッサ１２３の駆動をアシストする駆動アシスト（駆動補助）が行われる。以下この駆動補助を「モータアシスト」という。

エンジン１の各気筒６の燃焼室は排気マニホールド９を介して排気通路１０に接続されている。排気通路１０には、タービン１２１をバイパスするバイパス通路１１が接続されており、バイパス通路１１には、バイパス通路１１を通過する排気の流量を制御するウエストゲート弁１４が設けられている。

エンジン１のクランク軸１５は伝達機構３１を介して交流発電機（以下「ＡＣＧ」という）３２に接続されており、ＡＣＧ３２は、エンジン１によって駆動される。ＡＣＧ３２によってバッテリ（図示せず）が充電され、バッテリからモータ１２４へ電力が供給される。

図２は、エンジン１の制御を行う制御系の構成を示すブロック図であり、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０には、上述した吸気圧センサ２１及び吸入空気流量センサ２２の他、エンジン１の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ２３、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ２４、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ２５、及び図示しない他のセンサが接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ３０に供給される。ＥＣＵ３０の出力側には、燃料噴射弁７、点火プラグ８、ウエストゲート弁１４、スロットルアクチュエータ１３ａ、モータ１２４、及びＡＣＧ３２が接続されている。

ＥＣＵ３０は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、モータ１２４などに駆動信号を供給する出力回路を備えている。

ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態（主としてエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤ）に応じて、燃料噴射弁７による燃料噴射制御、点火プラグ８による点火制御、モータ１２４によるターボチャージャ１２の駆動アシスト制御、ウエストゲート弁１４によるタービン駆動制御、スロットル弁１３による吸入空気量制御を行う。要求トルクＴＲＱＤは、主としてアクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出され、アクセルペダル操作量ＡＰが増加するほど増加するように算出される。

本実施形態では、要求トルクＴＲＱＤが高い高負荷運転状態においてモータアシストを行うことによって、排気温度ＴＥＸの上昇を抑制する排気温度上昇抑制制御が行われる。以下図３を参照してその制御の概要を説明する。

図３（ａ）〜（ｉ）の横軸は、すべて要求トルクＴＲＱＤであり（図３（ｅ）（ｉ）に表示）、ウエストゲート弁１４の開度（以下「ＷＧ開度」という）ＷＧＯ、排気圧ＰＥＸ、排気温度ＴＥＸ、当量比Φ（理論空燃比において「１．０」となり、空燃比ＡＦの逆数に比例するパラメータ）、圧縮行程終了上死点からの進角量で示される点火時期ＩＧ、タービン仕事量ＷＴＢＮ、コンプレッサ仕事量ＷＣＭＰ、過給圧ＰＢＳＴ（スロットル弁１３の上流側における吸気通路内圧力）、及び正味燃料消費率（以下「ＢＳＦＣ」という）と、要求トルクＴＲＱＤとの関係が示されている。これらの図において要求トルクＴＲＱＤがトルクＴＲＱ２以上の領域では、実線がモータアシストを行わない場合に対応し、破線がモータアシストを行う場合に対応する。なお、図３（ｃ）（ｇ）及び（ｈ）に示す排気温度ＴＥＸ、コンプレッサ仕事量ＷＣＭＰ、及び過給圧ＰＢＳＴは、モータアシストを行う場合は行わない場合と同一であるため、破線は示されていない。

要求トルクＴＲＱＤがトルクＴＲＱ１より大きい領域でＷＧ開度ＷＧＯを減少させることにより、排気エネルギによってタービン１２１が駆動され、タービン１２１によってコンプレッサ１２３が駆動されて過給が実行される。したがって、排気圧ＰＥＸ及び過給圧ＰＢＳＴが上昇する（図３（ｂ），（ｈ））。

要求トルクＴＲＱＤがトルクＴＲＱ２以上の領域でモータアシストを実行しない場合には、ＷＧ開度ＷＧＯをさらに減少させる必要があるため、排気圧ＰＥＸが上昇する。そのため、当量比Φを増加させる空燃比リッチ化を実行することによって、排気温度ＴＥＸの上昇が上限温度ＴＥＸＬＭＴ以下に抑制される（図３（ｃ）（ｄ））。空燃比リッチ化を行わない場合には、一点鎖線で示すように排気温度ＴＥＸはさらに上昇する。また、点火時期ＩＧはノッキングを防止するために遅角される（図３（ｅ））。図３（ｅ）に示す一点鎖線は、エンジン出力トルクが最大となる最適点火時期ＭＢＴであり、実線と重なるため少しずらして示している。

一方、要求トルクＴＲＱＤがトルクＴＲＱ２以上の領域でモータアシストを実行する場合には、アシストされる仕事量だけタービン１２１の仕事量ＷＴＢＮを減少させ、その減少分をモータアシスト（ＷＭＯＴ）によって補うことが可能であり（図３（ｇ））、ＷＧ開度ＷＧＯを増加させることができる（図３（ａ））。その結果、排気圧ＰＥＸを実線で示される圧力より低下させて排気温度ＴＥＸの上昇を回避することが可能となり、空燃比リッチ化を行う必要がなくなる。また排気圧ＰＥＸが低下するため、燃焼後に燃焼室内に残る高温残留ガスが減少してノッキングが発生し難くなり、点火時期ＩＧを、図３（ｅ）に破線で示されるように進角させること、あるいは実線で示される点火時期より遅角量を減少させることが可能となる。この点も排気温度ＴＥＸの上昇抑制に寄与する。空燃比リッチ化を行わないこと及び点火時期ＩＧを進角させること、あるいは遅角量を減少させることによって、ＢＳＦＣを低下させる燃費改善効果を得ることができる（同図（ｉ））。

モータアシストを実行すると、バッテリの電力を消費するため、モータアシストの実行可能時間は、バッテリの蓄電量によって制限される。そのため、ＡＣＧ３２の発電量ＷＡＣＧを増加させて、モータ出力トルクＴＭＯＴを増加させ、あるいは増加させたモータ出力トルクＴＭＯＴを維持する時間を長くすることによって、さらにＢＳＦＣを改善することができる。ＡＣＧ３２の発電量ＷＡＣＧを増加させてモータ出力トルクＴＭＯＴを増加させることによるＢＳＦＣの変化を、図４を参照して説明する。

図４（ａ）は、エンジン出力トルクＴＲＱＥと、タービン仕事量ＷＴＢＮとの関係を示し、図４（ｂ）及び（ｃ）は、エンジン出力トルクＴＲＱＥと、ＢＳＦＣとの関係を示す。各図において、実線はモータアシスト無し場合に対応し、破線及び一点鎖線はモータアシスト有りの場合に対応する。また図４（ｂ）はＡＣＧ発電量ＷＡＣＧが通常発電量ＷＡＣＧＮである場合に対応し、図４（ｃ）はＡＣＧ発電量ＷＡＣＧが通常発電量ＷＡＣＧＮより大きい最大発電量ＷＡＣＧＭＡＸである場合に対応する。

図４（ａ）に示すように、モータアシストを行うことによってタービン仕事量ＷＴＢＮを減少させることができ（破線及び一点鎖線）、またＡＣＧ発電量を最大発電量ＷＡＣＧＭＡＸとすることによって通常発電量ＷＡＣＧＮに設定する場合（破線）よりモータ出力トルクＴＭＯＴを増加させて、タービン仕事量ＷＴＢＮをさらに減少させることができる（一点鎖線）。

図４（ｂ）は、要求トルクＴＲＱＤがトルクＴＲＱ１２である場合に対応し、エンジン１の実効出力トルクＴＲＱＥＦ（車両の駆動に寄与するトルク）を要求トルクＴＲＱＤと等しくするためには、ＡＣＧ３２の駆動トルクの増加分ＤＴＡＣＧを補うことが必要であることから、エンジン出力トルクＴＲＱＥをトルクＴＲＱ１１とする必要がある。したがって、ＢＳＦＣの改善効果は図に示すＤＢＳＦＣ１で示される。なお、図示例では、実効出力トルクＴＲＱＥＦ（＝ＴＲＱＥ−ＤＴＡＣＧ）は、ＡＣＧ発電量が通常発電量ＷＡＣＧＮに設定されている状態におけるＡＣＧ駆動トルクを含むものとしている。

図４（ｃ）は、要求トルクＴＲＱＤがトルクＴＲＱ２２である場合に対応し、エンジン１の実効出力トルクＴＲＱＥＦをトルクＴＲＱ２２と等しくするためには、エンジン出力トルクＴＲＱＥをトルクＴＲＱ２１とする必要がある。したがって、ＡＣＧ発電量ＷＡＣＧを最大発電量ＷＡＣＧＭＡＸとすることによって、ＢＳＦＣは、ＡＣＧ発電量ＷＡＣＧを通常発電量ＷＡＣＧＮとする場合より、ＤＢＳＦＣ２だけ悪化する。

以上のことから、ＡＣＧ発電量ＷＡＣＧを通常発電量ＷＡＣＧＮより増加させることによって、ＢＳＦＣ改善効果が得られるのは、要求トルクＴＲＱＤが、モータアシストを実行する比較的高負荷の範囲内にあり、かつその高負荷範囲内に含まれるに所定トルク範囲内にあるとき限られることが確認できる。

図５は、上述した排気温度昇温抑制制御を実行する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ３０で一定時間毎に実行される。
ステップＳ１１では、要求トルクＴＲＱＤが第１所定トルクＴＲＱＴＨ１以上であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、モータ出力トルクＴＭＯＴを「０」に設定し、モータアシストは実行しない（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の実行後はステップＳ２０に進む。第１所定トルクＴＲＱＴＨ１は、図３に示すトルクＴＲＱ２に相当し、モータアシストを実行すべき高負荷運転状態を判別するための閾値である。

ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、要求トルクＴＲＱＤが第１所定トルクＴＲＱＴＨ１より大きい第２所定トルクＴＲＱＴＨ２以上であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。第２所定トルクＴＲＱＴＨ２は、排気温度ＴＥＸの昇温を抑制するためにモータアシストとともに空燃比リッチ化を実行すべき運転状態（以下「特定高負荷運転状態」という）を判定するための閾値である。

ステップＳ１３の答が否定（ＮＯ）であってＴＲＱＴＨ１≦ＴＲＱＤ＜ＴＲＱＴＨ２が成立するときは、要求トルクＴＲＱＤが第３所定トルクＴＲＱＴＨ３以上であるか否かを判別する（ステップＳ１４）。第３所定トルクＴＲＱＴＨ３は、第１所定トルクＴＲＱＴＨ１より大きくかつ第２所定トルクＴＲＱＴＨ２より小さい値に設定される。ステップＳ１４の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、要求トルクＴＲＱＤが第４所定トルクＴＲＱＴＨ４以上であるか否かを判別する（ステップＳ１５）。第４所定トルクＴＲＱＴＨ４は、第３所定トルクＴＲＱＴＨ３より大きくかつ第２所定トルクＴＲＱＴＨ２より小さい値に設定される。すなわち、第１〜第４所定トルクＴＲＱＴＨ１〜ＴＲＱＴＨ４は、下記式（１）の関係を満たすように設定されている。第３所定トルクＴＲＱＴＨ３及び第４所定トルクＴＲＱＴＨ４は、図４を参照して説明した所定トルク範囲を規定する閾値であり、所定トルク範囲内においてＡＣＧ発電量ＷＡＣＧを増加させることによってＢＳＦＣ改善効果が得られるように設定される。
ＴＲＱＴＨ１＜ＴＲＱＴＨ３＜ＴＲＱＴＨ４＜ＴＲＱＴＨ２ （１）

ステップＳ１４の答が否定（ＮＯ）またはステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、すなわち、要求トルクＴＲＱＤが第１所定トルクＴＲＱＴＨ１以上で第３所定トルクＴＲＱＴＨ３より小さいとき、または第４所定トルクＴＲＱＴＨ４以上で第２所定トルクＴＲＱＴＨ２より小さいときは、ステップＳ１６に進み、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤに応じて第１ＴＭＯＴマップを検索して、モータ出力トルクＴＭＯＴを算出する（ステップＳ１６）。第１ＴＭＯＴマップは、ＡＣＧ発電量ＷＡＣＧを通常発電量ＷＡＣＧＮに設定した場合に使用するモータ出力トルク算出マップである。モータ１２４の実出力トルクが算出されたモータ出力トルクＴＭＯＴとなるように、モータ１２４の駆動電流が制御される。

続くステップＳ２０では、ＡＣＧ３２の加算発電量ＤＷＡＣＧを「０」に設定し、ステップＳ２１では加算発電量ＤＷＡＣＧに対応する加算ＡＣＧ駆動トルクＤＴＡＣＧを「０」に設定する。すなわち、ＡＣＧ３２の発電量ＷＡＣＧは、通常発電量ＷＡＣＧＮに維持される。ステップＳ２１実行後は、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ１５の答が否定（ＮＯ）であるとき、すなわち要求トルクＴＲＱＤが第３所定トルクＴＲＱＴＨ３以上で第４所定トルクＴＲＱＴＨ４より小さいときは、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤに応じて第２ＴＭＯＴマップを検索して、モータ出力トルクＴＭＯＴを算出する（ステップＳ１７）。第２ＴＭＯＴマップは、ＡＣＧ発電量ＷＡＣＧを最大発電量ＷＡＣＧＭＡＸに設定した場合に使用するモータ出力トルク算出マップであり、第２ＴＭＯＴマップの各格子点における設定値は、第１ＴＭＯＴマップ上の対応する格子点における設定値より大きな値に設定されている。

ステップＳ２２では、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤに応じてＤＷＡＣＧマップを検索して、加算発電量ＤＷＡＣＧを算出し、ステップＳ２３では、加算発電量ＤＷＡＣＧに応じてＡＣＧ駆動トルクＤＴＡＣＧを算出する。ＡＣＧ駆動トルクＤＴＡＣＧは、加算発電量ＤＷＡＣＧが増加するほど増加するように算出される。加算発電量ＤＷＡＣＧは、最大発電量ＷＡＣＧＭＡＸと通常発電量ＷＡＣＧＮとの差分に相当する。ステップＳ２３実行後は、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）であって、エンジン１が特定高負荷運転状態であるときは、空燃比を理論空燃比よりリッチ側の空燃比に設定するリッチ化を行い（ステップＳ１８）、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤに応じて第３ＴＭＯＴマップを検索して、モータ出力トルクＴＭＯＴを算出する（ステップＳ１９）。第３ＴＭＯＴマップは、特定高負荷運転状態に対応したモータ出力トルクＴＭＯＴが設定されたマップである。ステップＳ１９実行後は、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２４では、下記式（２）によって要求トルクＴＲＱＤの更新を行うとともに、更新した要求トルクＴＲＱＤを下記式（３）に適用して、修正要求トルクＴＲＱＤＭを算出する。
ＴＲＱＤ＝ＴＲＱＤ＋ＤＴＡＣＧ （２）
ＴＲＱＤＭ＝ＴＲＱＤ−ＴＭＯＴ （３）

ステップＳ２５では、エンジン回転数ＮＥ及び修正要求トルクＴＲＱＤＭに応じて修正目標過給圧ＰＯＢＪＭを算出する。算出された修正目標過給圧ＰＯＢＪＭは、ＷＧ開度ＷＧＯの制御に適用される。修正目標過給圧ＰＯＢＪＭは、要求トルクＴＲＱＤに応じて算出される目標過給圧ＰＯＢＪより小さい値となるため、ＷＧ開度ＷＧＯが減少する方向に制御される。モータアシストを行わずに、修正目標過給圧ＰＯＢＪＭが目標過給圧ＰＯＢＪと等しいときは、通常のＷＧ開度制御が実行される。また更新された要求トルクＴＲＱＤに応じた吸入空気流量制御、燃料噴射制御、及び点火時期制御が実行される。

図６は、モータアシストを含む排気温度昇温抑制制御を実行することによる効果を説明するための図であり、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン出力トルクＴＲＱＥで定義されるエンジン運転領域が示されている。実線Ｌ１はエンジン回転数ＮＥに対応する最大トルクを示し、実線Ｌ１及び破線Ｌ３で囲まれる領域が、モータアシストを含む排気温度昇温抑制制御を実行しない場合の空燃比リッチ化を実行すべき運転領域であり、実線Ｌ１及びＬ２で囲まれる領域ＲＲＩＣＨがモータアシストを含む排気温度昇温抑制制御を実行する場合の空燃比リッチ化を実行すべき運転領域である。このように、モータアシストを行うとともにＷＧ開度ＷＧＯを増加させる排気温度昇温抑制制御を実行することによって、空燃比リッチ化を実行すべき運転領域を狭くすることができ、燃費を改善することが可能となる。

以上のように本実施形態では、エンジン１の負荷を示す要求トルクＴＲＱＤが第１所定トルクＴＲＱＴＨ１以上であって排気温度ＴＥＸが過度に上昇すると推定される所定高負荷運転状態において、モータ１２４を駆動するモータアシストを実行するとともに、ウエストゲート弁１４の開度ＷＧＯを増加させる排気温度上昇抑制制御が実行される。要求トルクＴＲＱＤが比較的高い所定高負荷運転状態でモータ１２４によるコンプレッサ１２３の駆動補助を行うことによって、ウエストゲート弁１４の開度ＷＧＯを増加させてタービン仕事量を低下させても、ウエストゲート弁１４が閉弁しているときと同等の過給圧上昇特性を実現することができる。ウエストゲート弁１４の開度ＷＧＯを増加させることによって排気圧ＰＥＸを低下させて排気温度ＴＥＸの上昇を抑えることができるので、図３（ｄ）に破線で示すように、空燃比のリッチ化を行うことなく、排気温度ＴＥＸの上昇を抑制して燃費を改善することが可能となる。また、排気圧ＰＥＸが低下することで燃焼室内の高温残留ガスが減少し、ノッキングが発生し難くなるため、点火時期ＩＧを遅角量を低減すること（進角させることを含む）ができ、その点も排気温度上昇抑制に寄与する。

また要求トルクＴＲＱＤが第１所定トルクＴＲＱＴＨ１より大きい第２所定トルクＴＲＱＴＨ２以上である特定高負荷運転状態では、空燃比のリッチ化が行われる。要求トルクＴＲＱＤが非常に大きな運転状態では、燃費の悪化防止よりも排気温度ＴＥＸの抑制を優先する必要があるため、モータアシスト及びウエストゲート弁の開度ＷＧＯの増加とともに空燃比リッチ化を実行することによって、特定高負荷運転状態においても排気温度ＴＥＸの過度の上昇を確実に防止することができる。

また要求トルクＴＲＱＤが第１所定トルクＴＲＱＴＨ１及び第２所定トルクＴＲＱＴＨ２で規定されるトルク範囲に含まれる所定トルク範囲内にあるとき、すなわち第３所定トルクＴＲＱＴＨ３以上でかつ第４所定トルクＴＲＱＴＨより小さい範囲内にあるときは、ＡＣＧ３２による発電量ＷＡＣＧを最大発電量ＷＡＣＧＭＡＸに増加させる制御が行われるので、モータ出力トルクＴＭＯＴを増加させること、あるいはその増加させたモータ出力トルクＴＭＯＴを維持可能な時間を長くすることが可能となる。モータ１２４を駆動するための電力が不足したときは、要求トルクＴＲＱＤが第２所定トルクＴＲＱＴＨ２より小さい状態でも、故障回避のために空燃比リッチ化を行う必要が生じるため、ＡＣＧ３２の発電量ＷＡＣＧを増加させることで、そのような事態を回避することができる。ただし、図４（ｃ）を参照して説明したように、ＡＣＧ３２による発電量ＷＡＣＧを増加させると、要求トルクＴＲＱＤが第２所定トルクＴＲＱＴＨ２近傍にあるときは、ＡＣＧ３２を駆動するためのエンジン出力トルクの増加によって燃費を悪化させることになるため、上記所定トルク範囲内に限定して発電量の増加を行うことで、燃費改善効果を得ることができる。
本実施形態では、ＥＣＵ３０が、空燃比リッチ化手段を含む排気温度昇温抑制手段を構成する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、要求トルクＴＲＱＤが第３所定トルクＴＲＱＴＨ３以上で第４所定トルクＴＲＱＴＨ４より小さい範囲で、ＡＣＧ３２の発電量ＷＡＣＧを増加させるようにしたが、ＡＣＧ３２の発電量ＷＡＣＧは通常発電量ＷＡＣＧＮに維持するようにしてもよい。また、ＡＣＧ３２の発電量ＷＡＣＧを増加させる際にかならずも最大発電量ＷＡＣＧＭＡＸまで増加させなくてよい。また、図５のステップＳ２２では、加算発電量ＤＷＡＣＧをエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤに応じて算出するようにしたが、加算発電量ＤＷＡＣＧを加算した後の発電量ＷＡＣＧが最大発電量ＷＡＣＧＭＡＸ以下となるように、加算発電量ＤＷＡＣＧを一定値に設定するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、エンジン１の負荷を示すパラメータとして、要求トルクＴＲＱＤを使用したが、アクセルペダル操作量ＡＰを使用してもよい。また図１には４気筒の直噴型エンジンを示したが、本発明は気筒数に関わらず適用可能であり、また吸気通路内に燃料を噴射するエンジンにも適用可能である。

１ 内燃機関
２ 吸気通路
１０ 排気通路
１１ バイパス通路
１２ ターボチャージャ（過給機）
１２１ タービン
１２３ コンプレッサ
１２４ モータ
１４ ウエストゲート弁
２０ 弁作動位相可変機構
２１ 吸気圧センサ
２３ エンジン回転数センサ
２４ アクセルセンサ
３０ 電子制御ユニット（排気温度昇温抑制手段、空燃比リッチ化手段）

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路に設けられたタービンと、前記タービンにより回転駆動され、前記機関の吸気を加圧するコンプレッサと、該コンプレッサを駆動可能に設けられた電動機とを有する過給機と、前記タービンをバイパスするバイパス通路に設けられたウエストゲート弁とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記機関の負荷が第１所定負荷以上であって前記機関の排気温度が過度に上昇すると推定される所定高負荷運転状態において、前記電動機を駆動するとともに、前記ウエストゲート弁の開度を増加させる排気温度昇温抑制手段を備え、
   前記排気温度昇温抑制手段は、前記所定高負荷運転状態において、前記機関の負荷が前記第１所定負荷より大きい第２所定負荷以上であるときに、前記機関で燃焼する混合気の空燃比をリッチ化する空燃比リッチ化手段を含むことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記機関によって駆動され、前記電動機に電力を供給可能な発電機を備え、
   前記排気温度昇温抑制手段は、前記機関の負荷が前記第１所定負荷及び前記第２所定負荷によって規定される負荷範囲に含まれる所定負荷範囲内にあるときは、前記発電機による発電量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

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