WO2013057829A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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卓 伊吹
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Definitions

  • the present invention relates to a control device applied to an internal combustion engine equipped with a supercharger.
  • a turbocharger can be adjusted by changing the opening area of the region through which the exhaust gas introduced into the turbine passes, as well as the turbine into which the exhaust gas is introduced and the compressor that compresses air in conjunction with the turbine.
  • An internal combustion engine with a turbocharger (so-called variable geometry turbocharger, VGT) is provided.
  • One conventional control device (hereinafter also referred to as “conventional device”) that can be applied to this type of internal combustion engine is to adjust the opening area of the region according to the operating state of the internal combustion engine.
  • the pressure (supercharging pressure) of air introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine is controlled (see, for example, Patent Document 1).
  • a region through which exhaust gas introduced into the turbine passes is also referred to as a “passing region”.
  • the opening area of the passage region is changed, the rotational speed of the turbine is changed and the rotational speed of the compressor is changed by changing the flow rate of the exhaust gas introduced into the turbine.
  • the supercharging pressure changes. Specifically, in general, the smaller the opening area of the passage region, the larger the supercharging pressure, and the larger the opening area of the passage region, the smaller the supercharging pressure.
  • the amount of air introduced into the combustion chamber increases, and the amount of fuel that can be combusted in the combustion chamber increases.
  • the larger the amount of fuel that can be burned the greater the work in the combustion cycle of the internal combustion engine. That is, the smaller the opening area of the passage region, the larger the amount of fuel that can be burned (the greater the amount of work that the internal combustion engine can do), and the larger the opening area of the passage region, the fuel that can be burned
  • the amount of work that the internal combustion engine can do is small.
  • the opening area of the passage region is changed, the pressure (exhaust pressure) of the exhaust gas in the space (for example, the exhaust manifold) between the combustion chamber and the supercharger also changes.
  • the larger the exhaust pressure the larger the work loss of the internal combustion engine (negative work amount related to the exhaust / intake stroke, so-called pumping loss). That is, the smaller the opening area of the passing region, the larger the pumping loss, and the larger the opening area of the passing region, the smaller the pumping loss.
  • both the supercharging pressure and the exhaust pressure change. Therefore, when the opening area of the passage region changes, both the work amount (positive work amount) and the pumping loss (negative work amount) of the internal combustion engine change. More specifically, when the opening area of the passage region decreases, the work amount (positive work amount) of the internal combustion engine increases while the pumping loss (negative work amount) also increases. On the contrary, when the opening area of the passage region increases, the work amount (positive work amount) of the internal combustion engine decreases while the pumping loss (negative work amount) also decreases. That is, there is a tradeoff between the work volume of the internal combustion engine and the pumping loss with respect to the opening area of the passage region. The above is the description of the relationship between the opening area of the passage region and the supercharging characteristics of the supercharger.
  • the above-described conventional device adjusts the opening area of the passage region in consideration of the magnitude of the pumping loss when controlling the supercharging pressure. Specifically, when the magnitude of the pumping loss approaches a predetermined upper limit value, the conventional apparatus gives priority to reducing the pumping loss over matching the supercharging pressure with the predetermined target supercharging pressure. Adjust the opening area of the passage area. For example, in the above case, in order to reduce the pumping loss, the conventional apparatus has a supercharging pressure that is smaller than the target supercharging pressure (that is, the opening area of the passage region is the target supercharging pressure). It is considered that the opening area of the passing region is adjusted so that the opening area is larger than the opening area that matches the supercharging pressure.
  • the amount of fuel in the conventional apparatus is determined on the assumption that the supercharging pressure matches the target supercharging pressure (in other words, without considering that the amount of fuel that can be combusted may decrease). It has been. For this reason, when the prior art apparatus adjusts the opening area of the passage region in preference to reducing the pumping loss, part of the fuel supplied to the combustion chamber may not burn. In other words, some of the fuel may be consumed without being converted into the work of the internal combustion engine.
  • the torque output from the internal combustion engine is a value representing the work amount of the internal combustion engine as a moment around the output shaft (crankshaft). Therefore, when a part of the fuel is not converted into the work amount of the internal combustion engine, a part of the fuel does not contribute to the torque of the internal combustion engine. From the viewpoint of improving the fuel consumption of the internal combustion engine, it is desirable to prevent the consumption of fuel that does not contribute to the torque of the internal combustion engine as much as possible.
  • an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can control the torque of the internal combustion engine while improving the fuel consumption of the internal combustion engine as much as possible in view of the above-mentioned problems.
  • a control device for solving the above problems is applied to an internal combustion engine equipped with a supercharger.
  • This supercharger is a supercharger in which an opening area of a “passing region”, which is a region through which exhaust gas introduced into the supercharger passes, is variable.
  • the “passing region” may be a region through which the exhaust gas before being introduced into the supercharger passes, and the form and position thereof are not particularly limited. A specific example of the passing area will be described later.
  • control device of the present invention comprises: The degree of change in the torque of the internal combustion engine caused by the change in the amount of air introduced, which is the amount of air introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine in accordance with the change in the opening area of the passage region.
  • torque change degree and “second torque change degree” which is a degree of change in torque of the internal combustion engine caused by change in the pressure of the exhaust gas accompanying a change in the opening area of the passage region
  • the “opening area of the passage region” and the “fuel supply amount” which is the amount of fuel supplied to the combustion chamber are changed.
  • the opening area of the passage region is changed, the amount of air introduced into the combustion chamber (and the amount of fuel that can be combusted) changes, so that the amount of work that can be performed by the internal combustion engine changes.
  • the pumping loss of the internal combustion engine changes as the exhaust pressure changes (corresponds to the second torque change degree).
  • the fuel that does not contribute to the torque of the internal combustion engine can be controlled while being prevented from being consumed. Therefore, the torque of the internal combustion engine can be controlled while improving the fuel consumption of the internal combustion engine as much as possible.
  • first torque change degree and the “second torque change degree” are not particularly limited as long as they are parameters that can represent the degree of change in the torque of the internal combustion engine.
  • the ratio of the magnitude of the torque after the change of the opening area of the passing region to the magnitude of the torque at the time before the opening area of the passing region is changed as the first torque change degree (that is, the change of the torque) Rate) can be employed.
  • the first torque change degree the difference between the magnitude of the torque before the opening area of the passing region is changed and the magnitude of the torque after the opening area of the passing area is changed (that is, Torque variation).
  • a torque change rate or a torque change amount may be employed as the second torque change degree.
  • the above-described method for grasping the first torque change degree and the second torque change degree and the method for changing the opening area of the passage region and the fuel supply amount based on the torque change degree are required for the configuration of the internal combustion engine. There is no particular limitation as long as it is a method that takes into consideration the fuel efficiency and the response speed of the required torque.
  • the control device of the present invention includes: When the target value of the degree of change in torque of the internal combustion engine is a “target torque change degree”, (1) Estimating a relationship between a “total torque change degree” that is a sum of the first torque change degree and the second torque change degree and a degree of change in the opening area of the passage region; (2-1) When the maximum absolute value of the total torque variation is equal to or greater than the absolute value of the target torque variation, the absolute value of the total torque variation is equal to or greater than the absolute value of the target torque variation.
  • the degree of change in the opening area of the passing area within the range is defined as a “target opening area change degree” that is a target value of the degree of change in the opening area of the passing area, or (2-2) the total torque
  • the degree of change in the opening area of the passage region where the absolute value of the total torque change degree is the maximum value ⁇ Target opening area change degree '' (3) Estimating the air introduction amount when the opening area of the passage region changes by the target opening area change degree, and “target” which is a target value of the fuel supply amount according to the estimated air introduction amount ⁇ Fuel supply amount '' and (4)
  • the degree of change in the opening area of the passage region matches the target opening area change degree, and the amount of change in the opening area of the passage region and the fuel supply amount match the target fuel supply amount.
  • Change the fuel supply Can be configured as follows.
  • Changes in the second torque change degree For example, when the opening area of the passage region decreases, the first torque change degree increases in the positive direction, and the second torque change degree increases in the negative direction (see, for example, FIG. 4 described later).
  • the sum of the first torque change degree and the second torque change degree increases in a positive direction at least when the opening area of the passage region is within a predetermined range (in other words, It is considered that the total torque change does not always increase (decrease) in the negative direction despite the decrease in the opening area of the passing region.
  • the total torque change degree may show a change tendency that becomes convex in the positive direction when the opening area of the passage region decreases (see FIG. 4).
  • the control device of the above aspect changes the opening area of the passage region in consideration of the change tendency of the total torque change degree described above. More specifically, the control device according to the aspect described above shows the “relationship (change tendency) between the total torque change degree and the change degree of the opening area of the passing region” when the opening area of the passing region is changed. presume.
  • control device has a total torque change degree equal to or greater than the target torque change degree based on the estimated relationship (change tendency) (the absolute value of the total torque change degree is equal to or greater than the absolute value of the target torque change degree)
  • the degree of change in the opening area, or the degree of change in the opening area where the total torque change degree is closest to the target torque change degree (the absolute value of the total torque change degree is the maximum value) is grasped.
  • the control device of the above aspect determines the degree of change in the opening area of the passage region (target opening area change degree) so that the torque of the internal combustion engine can be changed as much as possible by the target torque change degree.
  • control device provides an appropriate fuel supply amount (target amount) in terms of improving the fuel consumption of the internal combustion engine based on the air introduction amount when the opening area of the passage region is changed by the target opening area change degree. Fuel supply amount).
  • the passing region is set so that the total torque change is equal to or greater than the target torque change (2-1) or as close as possible to the target torque change (2-2). Is changed (4). Further, the fuel supply amount is changed (3) so that the opening area of the passage region becomes an amount corresponding to the air introduction amount when the opening area is changed (3). Thus, the fuel supply amount is set to an amount corresponding to the air introduction amount while achieving the torque of the internal combustion engine as much as possible by changing the target torque change degree. The above is the reason why the above-described control is performed in the control device of the above aspect.
  • the “amount according to the air introduction amount” is not particularly limited as long as it is determined in consideration of the estimated air introduction amount. For example, an amount that does not exceed the amount of fuel that can be combusted by the amount of air that is the air introduction amount may be employed as the amount that corresponds to the air introduction amount. Further, for example, as an amount corresponding to the amount of air introduced, the amount of fuel that can be reacted and burned without excess or deficiency with the amount of air introduced (ie, the ratio of the amount of air introduced to the amount of fuel supplied is the stoichiometric air-fuel ratio). Can be employed.
  • the supercharger provided in the internal combustion engine to which the control device of the present invention is applied is not particularly limited as long as it has a configuration capable of compressing the air introduced into the combustion chamber using the energy of the exhaust gas.
  • the supercharger is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and is provided in the intake passage of the internal combustion engine, and a turbine that is driven by introducing exhaust gas that has passed through the passage region.
  • a compressor that compresses air that is driven by driving the turbine and passes through the intake passage and is introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine, and an opening area changing member that changes the opening area of the passage region And can be configured to have.
  • the “opening area changing member” is not particularly limited as long as it can change the opening area of the passage region.
  • a member so-called variable nozzle
  • a member having a plurality of blade-like members (vanes) arranged so as to surround the turbine and a casing for introducing exhaust gas toward the blade-like members.
  • a region between one blade-shaped member and another blade-shaped member adjacent to the one blade-shaped member corresponds to the “passing region”.
  • the opening area of the passage region can be changed by rotating the blade-like member in accordance with a predetermined instruction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which a control device according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic view of a variable nozzle mechanism in the internal combustion engine shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the control device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship among the change rate of the opening area of the passage region, the first torque change rate, the second torque change rate, and the total torque change rate.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the total torque change rate and the target torque change rate.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the total torque change rate and the target torque change rate.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the control device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the control device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which a control device according to a first embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “first device”) is applied to an internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine 10 is a four-cylinder diesel engine having four cylinders, a first cylinder to a fourth cylinder.
  • the “internal combustion engine 10” is also simply referred to as “engine 10”.
  • the engine 10 includes an engine main body 20 including a fuel injection system, an intake system 30 for introducing air into the engine main body 20, and gas discharged from the engine main body 20 to the outside of the engine 10.
  • the engine body 20 has a cylinder head 21 to which an intake system 30 and an exhaust system 40 are connected.
  • the cylinder head 21 has a plurality of fuel injection devices 22 (for example, solenoid injectors, hereinafter also referred to as “injectors 22”) provided on the upper portions of the respective cylinders so as to correspond to the respective cylinders. is doing.
  • Each injector 22 is connected to a fuel tank (not shown), and injects fuel into the combustion chamber of each cylinder in response to an instruction signal from the electronic control unit 90.
  • the intake system 30 includes an intake port (not shown) formed in the cylinder head 21, an intake manifold 31 communicated with each cylinder via the intake port, and an intake pipe connected to a collective portion on the upstream side of the intake manifold 31.
  • 32 a throttle valve (intake throttle valve) 33 that can change the opening area (opening cross-sectional area) in the intake pipe 32, and a throttle valve actuator that rotationally drives the throttle valve 33 in response to an instruction signal from the electronic control unit 90 33a, an intercooler 34 provided in the intake pipe 32 upstream of the throttle valve 33, and an end of the intake pipe 32 upstream of the supercharger 50 provided upstream of the intercooler 34.
  • the air cleaner 35 is provided.
  • the intake manifold 31 and the intake pipe 32 constitute an intake passage.
  • the exhaust system 40 includes an exhaust port (not shown) formed in the cylinder head 21, an exhaust manifold 41 communicated with each cylinder via the exhaust port, and an exhaust pipe connected to a downstream gathering portion of the exhaust manifold 41. 42 and an exhaust gas purifying catalyst (for example, DPNR) 43 provided on the downstream side of the supercharger 50 provided in the exhaust pipe 42.
  • the exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42 constitute an exhaust passage.
  • the supercharger 50 has a compressor 51, a turbine 52, and a variable nozzle mechanism 53.
  • the compressor 51 is provided in the intake passage (intake pipe 32).
  • the turbine 52 is provided in the exhaust passage (exhaust pipe 42).
  • a compressor blade (not shown) of the compressor 51 and a turbine blade 52a (see FIG. 2) of the turbine 52 are connected to each other so as to be coaxially rotatable by a rotor shaft 52b (see FIG. 2). Accordingly, when the turbine blade is rotated by introducing the exhaust gas into the turbine, the compressor blade is rotated in conjunction with the turbine blade. Thereby, the air introduced into the compressor 51 (that is, the air introduced into the combustion chamber) is compressed.
  • the variable nozzle mechanism 53 is provided around the turbine blade.
  • the variable nozzle mechanism 53 changes the opening area of the region through which the exhaust gas introduced into the turbine 52 passes (hereinafter also referred to as “passing region”) according to an instruction signal from the electronic control unit 90. It has become.
  • the engine 10 is an internal combustion engine in which an opening area of a region (passage region) through which the exhaust gas introduced into the supercharger 50 passes is variable.
  • the variable nozzle mechanism 53 includes a plurality of blade-like members (vanes) 53a and a cylindrical member (not shown) that introduces exhaust gas toward the vanes 53a.
  • the plurality of vanes 53a are arranged so as to surround the turbine blade 52a.
  • the exhaust gas passes through a region between one vane 53a and another vane adjacent to the one vane 53a and is introduced into the turbine blade 52a as indicated by an arrow in the figure. .
  • region between this one vane and another vane is equivalent to the said passage area.
  • Each of the vanes 53a can rotate around a predetermined rotation axis in a range from a position indicated by a solid line to a position indicated by a broken line in accordance with an instruction signal from the electronic control unit 90. It can be done.
  • all of the vanes 53a rotate in conjunction with each other.
  • the opening area of the passage region is changed from the area S1 (the opening area of the passage region when the position of the vane 53a is the position indicated by the solid line in the drawing) to the area S2 (of the vane 53a). It changes in the range up to the opening area of the passing region when the position is the position indicated by the broken line in the figure.
  • variable nozzle mechanism 53 changes the opening area of the passage region in accordance with the instruction signal.
  • the opening area of the passage region changes, for example, the flow rate of the exhaust gas introduced into the turbine blade 52a changes, so the magnitude of the energy of the exhaust gas introduced into the turbine blade 52a changes.
  • the rotation speed per unit time of the turbine blade 52a changes.
  • the pressure (supercharging pressure) of air introduced into the combustion chamber changes, and the amount of air introduced into the combustion chamber (hereinafter also referred to as “air introduction amount”) changes.
  • the EGR device 60 includes an exhaust gas recirculation pipe 61 constituting a passage (EGR passage) for recirculating exhaust gas from the exhaust manifold 41 to the intake manifold 31, and an EGR gas cooling device provided in the exhaust gas recirculation pipe 61. (EGR cooler) 62 and an EGR control valve 63 provided in the exhaust gas recirculation pipe 61.
  • the EGR control valve 63 changes the amount of exhaust gas to be recirculated according to an instruction signal from the electronic control unit 90.
  • the accelerator pedal 71 is provided outside the engine 10.
  • the accelerator pedal 71 is operated by an operator of the engine 10 so as to input an acceleration request or the like to the engine 10.
  • an air introduction amount sensor 81 As various sensors 81 to 86, an air introduction amount sensor 81, an intake air temperature sensor 82, a supercharging pressure sensor 83, a crank position sensor 84, a particulate matter amount sensor (PM sensor) 85, and an accelerator opening sensor 86 are provided. ing.
  • the air introduction amount sensor 81 is provided in the intake passage (intake pipe 32).
  • the air introduction amount sensor 81 outputs a signal corresponding to the mass flow rate of air flowing through the intake pipe 32 (that is, the mass of air sucked into the engine 10). Based on this signal, the air introduction amount Mc is acquired.
  • the intake air temperature sensor 82 is provided in the intake passage (intake pipe 32).
  • the intake air temperature sensor 82 outputs a signal corresponding to the intake air temperature that is the temperature of the air flowing through the intake pipe 32. Based on this signal, the intake air temperature is acquired.
  • the supercharging pressure sensor 83 is provided in the intake pipe 32 on the downstream side of the throttle valve 33.
  • the supercharging pressure sensor 83 outputs a signal representing the pressure of air in the intake pipe 32 (that is, the pressure of air supplied to the combustion chamber of the engine 10, in other words, the supercharging pressure provided by the supercharger 50). It is supposed to be. Based on this signal, the supercharging pressure Pim is acquired.
  • the crank position sensor 84 is provided in the vicinity of the crankshaft (not shown).
  • the crank position sensor 84 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft rotates 10 °, and outputs a signal having a wide pulse every time the crankshaft rotates 360 °. Yes.
  • engine speed NE a measured value of the number of revolutions of the crankshaft per unit time
  • the PM sensor 86 is provided in the exhaust pipe 42 on the upstream side of the exhaust gas purifying catalyst 43.
  • the PM sensor 86 outputs a signal indicating the amount of particulate matter (PM) contained in the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification catalyst 43.
  • the accelerator opening sensor 86 is provided on an accelerator pedal AP that is operated by an operator of the engine 10.
  • the accelerator opening sensor 86 outputs a signal corresponding to the opening of the accelerator pedal AP. Based on this signal, the accelerator pedal opening degree Accp is acquired.
  • the first device includes an electronic control device 90.
  • the electronic control unit 90 includes a CPU 91, a ROM 92 in which programs executed by the CPU 91, tables (maps), constants, and the like are stored in advance, a RAM 93 in which the CPU 91 temporarily stores data as necessary, and data when the power is turned on. And a backup RAM 94 that holds the stored data even while the power is cut off, and an interface 95 including an AD converter.
  • the CPU 91, ROM 92, RAM 93, RAM 94, and interface 95 are connected to each other via a bus.
  • the interface 95 is connected to the above-described sensor, and transmits a signal output from them to the CPU 91. Further, the interface 95 is connected to the injector 22, the variable nozzle mechanism 53, the EGR control valve 63, a plurality of actuators, and the like, and sends instruction signals to them according to instructions from the CPU 91.
  • FIG. 3 is a “schematic flowchart” showing an outline of the operation of the first device.
  • the first device changes the opening area of the passage region. Based on the degree of torque change (first torque change degree and second torque change degree) caused by the change in the air introduction amount and the exhaust pressure, the “opening area of the passage region” and the “fuel supply amount” are change.
  • the first device determines in step 310 in FIG. 3 whether torque change is necessary. If it is determined that the torque needs to be changed, the first device determines “Yes” in step 310 and proceeds to step 320.
  • step 320 the first device estimates the degree of torque change (first torque change degree) caused by the change in the air introduction amount with the change in the opening area of the passage region.
  • step 330 estimates the degree of change in torque (second degree of torque change) due to the change in exhaust pressure accompanying the change in the opening area of the passage region.
  • the first device proceeds to step 340, and changes the opening area of the passage region and the fuel supply amount based on the first torque change degree and the second torque change degree. Thereby, the torque of the engine 10 is changed.
  • step 340 determines “No” in step 340 and proceeds directly to step 395. In this case, the opening area of the passage region and the fuel supply amount are not changed by the routine shown in FIG.
  • Specific methods for changing the opening area of the passage region and the fuel supply amount based on the first torque change degree and the second torque change degree include the configuration of the internal combustion engine, the required fuel consumption, and the required torque. Various methods in consideration of response speed and the like can be adopted. Therefore, one specific example of the actual operation of the first device will be described as an embodiment described later. The above is the description of the first device.
  • a target value of the degree of change in the opening area of the passing region is determined based on the sum of the first torque change degree and the second torque change degree, and the opening of the determined passing area is determined.
  • the target value of the fuel supply amount is determined based on the target value of the area.
  • a control device (hereinafter also referred to as “second device”) according to this embodiment is an internal combustion engine (see FIG. 1) having the same configuration as the engine 10 to which the first device is applied. It is also referred to as “engine 10”).
  • first torque change rate Tq1 The change rate of torque, hereinafter referred to as “first torque change rate Tq1”
  • second torque change rate Tq2 a torque change rate (hereinafter also referred to as “second torque change rate Tq2”) is adopted as the second torque change rate.
  • FIG. 4 shows a change rate ⁇ Ovn of the opening area of the passing region when the opening area of the passing region is “decreased” (for example, when an instruction to “increase” the torque of the engine 10 is given),
  • the relationship between the torque change rate Tq1, the second torque change rate Tq2, and the sum of the first torque change rate Tq1 and the second torque change rate Tq2 (hereinafter also referred to as “total torque change rate Tqsum”). It is a schematic diagram which shows an example.
  • the first torque change rate Tq1 increases as the change rate ⁇ Ovn of the opening area of the passing region increases (actually, the opening area decreases).
  • the second torque change rate Tq2 decreases as the change rate ⁇ Ovn of the opening area of the passing region increases (as the opening area decreases).
  • the total torque change rate Tqsum shows a change tendency that decreases (that is, protrudes in the positive direction) after increasing to the maximum value Tqsummax as the change rate ⁇ Ovn of the opening area of the passing region increases.
  • the second device considers the maximum value Tqsummax and the target value of the rate of change of the torque of the engine 10 (hereinafter also referred to as “target torque change rate Tqtgt”), and changes in the opening area of the passage region.
  • Tqtgt the target value of the rate of change of the torque of the engine 10
  • a target value hereinafter also referred to as “target opening area change rate ⁇ Ovntgt” is determined.
  • the second device when the maximum value Tqsummax of the total torque change rate Tqsum is equal to or greater than the target torque change rate Tqtgt, the second device has a total torque change rate Tqsum equal to or greater than the target torque change rate Tqtgt.
  • An opening area change rate ⁇ Ovn (change rate ⁇ Ovn in the range from value a to value b in FIG. 5) within the range is defined as a target opening area change rate ⁇ Ovntgt.
  • the second device changes the opening area change rate at which the total torque change rate Tqsum becomes the maximum value Tqsummax.
  • ⁇ Ovn (change rate ⁇ Ovn corresponding to the value c in FIG. 6) is determined as the target opening area change rate ⁇ Ovntgt.
  • the second device changes the opening area of the passage region so that the change rate ⁇ Ovn of the opening area of the passage region matches the target opening area change rate ⁇ Ovntgt.
  • the opening area of the passing region when the opening area of the passing region is “increased” (for example, when an instruction to “decrease” the torque of the engine 10 is given).
  • the relationship between the change rate ⁇ Ovn and the total torque change rate Tqsum is a relationship obtained by inverting those relationships in FIG. 4 with respect to the vertical axis (the axis of the torque change rate Tq). Therefore, description of a method for changing the opening area of the passing region when the opening area of the passing region is “increased” is omitted. This completes the description of the method for changing the opening area of the passing region in the second device.
  • the CPU 91 repeatedly executes the “torque control routine” shown by the series of flowcharts in FIGS. 7 and 8 every time a predetermined time elapses.
  • the CPU 91 changes the torque of the engine 10 by a predetermined target value (target torque change rate) Tqtgt by this routine, the target value (target opening area change rate) ⁇ Ovntgt and fuel supply of the passing area opening area change rate The target value of the quantity (target fuel supply quantity Qtgt) is determined. Then, the CPU 91 changes the opening area of the passage region by the target opening area change rate ⁇ Ovntgt and supplies the fuel corresponding to the target fuel supply amount Qtgt to the combustion chamber.
  • step 705 the CPU 91 determines whether or not the absolute value of the change amount (change rate) ⁇ Accp per unit time of the accelerator pedal opening Accp is larger than a predetermined threshold value ⁇ Accpth.
  • the threshold value ⁇ Accpth is set to an appropriate value that can be determined that an instruction to change the torque is issued from the operator of the engine 10.
  • step 705 If the absolute value of the change rate ⁇ Accp of the accelerator pedal opening is larger than the threshold value ⁇ Accpth, the CPU 91 determines “Yes” in step 705 and proceeds to step 710.
  • step 710 the CPU 91 sets the accelerator pedal opening at the present time in a target torque change rate table MapTqtgt ( ⁇ Accp) that predetermines “a relationship between the change rate ⁇ Accp of the accelerator pedal opening and the target torque change rate Tqtgt”.
  • the target torque change rate Tqtgt is obtained by applying the change rate ⁇ Accp.
  • the target torque change rate Tqtgt is determined so as to increase as the change rate ⁇ Accp of the accelerator pedal opening increases.
  • step 715 and step 720 following step 710 the CPU 91 calculates a function (first torque change rate function) for estimating the first torque change rate Tq1 when the opening area of the passage region changes by the change rate ⁇ Ovn.
  • a function for estimating the first torque change rate Tq1 when the opening area of the passage region changes by the change rate ⁇ Ovn.
  • FuncTq1 ( ⁇ Ovn)) and a function for estimating the second torque change rate Tq2 when the opening area of the passage region changes by the change rate ⁇ Ovn are determined. .
  • the CPU 91 first maps the first torque change rate function table MapFuncTq1 (NE in which “the relationship between the engine speed NE and the first torque change rate function FuncTq1 ( ⁇ Ovn)” is determined. ), The first torque change rate function FuncTq1 ( ⁇ Ovn) is determined by applying the current engine speed NE. In addition, the first torque change rate Tq1 accompanying the change in the opening area of the passing region is estimated by applying the change rate ⁇ Ovn of the opening region of the passing region to the first torque change rate function FuncTq1 ( ⁇ Ovn). Become.
  • step 720 the CPU 91 adds the current overload to the second torque change rate function table MapFuncTq2 (Pim) in which the “relation between the supercharging pressure Pim and the second torque change rate function FuncTq2 ( ⁇ Ovn)” is predetermined.
  • the second torque change rate function FuncTq2 ( ⁇ Ovn) is determined by applying the supply pressure Pim.
  • the second torque change rate function FuncTq2 ( ⁇ Ovn) is applied with the change rate ⁇ Ovn of the opening area of the passing region, so that the second torque change rate Tq2 associated with the change of the opening area of the passing region is estimated. Become.
  • step 725 the CPU 91 determines the sum of the first torque change rate function FuncTq1 ( ⁇ Ovn) and the second torque change rate function FuncTq2 ( ⁇ Ovn) as the total torque change rate function FuncTqsum ( ⁇ Ovn).
  • the total torque change rate function FuncTqsum ( ⁇ Ovn) determined in this way is a function for estimating the total torque change rate Tqsum when the opening area of the passage region changes by the change rate ⁇ Ovn (see FIG. 4). ). That is, the total torque change rate Tqsum accompanying the change in the opening area of the passing region is estimated by the total torque change rate function FuncTqsum ( ⁇ Ovn).
  • step 730 the CPU 91 obtains the maximum absolute value of the total torque change rate function FuncTqsum ( ⁇ Ovn) (in other words, the maximum absolute value of the total torque change rate) Tqsummax.
  • step 735 the CPU 91 determines whether the estimated absolute value maximum value Tqsummax of the total torque change rate (hereinafter simply referred to as “maximum value Tqsummax”) is equal to or greater than the absolute value of the target torque change rate Tqtgt. Determine whether or not.
  • step 735 the CPU 91 determines “Yes” in step 735 and proceeds to step 740.
  • step 740 the CPU 91 determines a target opening area change rate ⁇ Ovntgt.
  • the target opening area change rate ⁇ Ovntgt is the change rate of the opening area within a range where the absolute value of the total torque change rate Tqsum (that is, FuncTqsum ( ⁇ Ovntgt)) is equal to or larger than the absolute value of the target torque change rate Tqtgt. As determined.
  • step 735 the CPU 91 determines “No” in step 735 and proceeds to step 745.
  • step 745 the CPU 91 determines a target opening area change rate ⁇ Ovntgt.
  • the target opening area change rate ⁇ Ovntgt is determined such that the absolute value of the total torque change rate Tqsum (that is, FuncTqsum ( ⁇ Ovntgt)) is the change rate of the opening area at which the maximum value Tqsummax is reached.
  • step 750 the CPU 91 sets the “relationship between the target opening area change rate ⁇ Ovntgt, the current air introduction amount Mc, and the estimated air introduction amount Ma” in a predetermined air introduction amount table MapMa ( ⁇ Ovntgt, Mc). Then, the estimated air introduction amount Ma is obtained by applying the target opening area change rate ⁇ Ovntgt and the current air introduction amount Mc.
  • the estimated air introduction amount Ma is a value estimated as the air introduction amount when the opening area of the passage region changes by the target opening area change rate ⁇ Ovntgt.
  • step 755 the CPU 91 applies the estimated air introduction amount Ma to the target fuel supply amount table MapQtgt (Ma) in which “the relationship between the estimated air introduction amount Ma and the target fuel supply amount Qtg” is predetermined. Thus, the target fuel supply amount Qtgt is acquired.
  • MapQtgt MapQtgt
  • This target fuel supply amount Qtgt is determined according to the estimated air introduction amount Ma so as to be an appropriate amount from the viewpoint of improving fuel consumption.
  • step 760 the CPU 91 gives an instruction to the variable nozzle mechanism 53 to change the opening area of the passage region by the target opening area change rate ⁇ Ovntgt.
  • step 765 the CPU 91 gives an instruction to the injector 22 so as to inject fuel of the target fuel supply amount Qtgt. Thereafter, the CPU 91 proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.
  • step 705 of FIG. 7 the CPU 91 determines “No” in step 705 and passes through the connection index B. Then, the process proceeds to step 770 in FIG.
  • step 770 the CPU 91 sets a current target fuel supply amount table MapQtgt (NE, Accp) at the present time as “a relationship between the engine speed NE, the accelerator pedal opening degree, and the target fuel supply amount Qtg”.
  • the target fuel supply amount Qtgt is obtained by applying the engine speed NE and the accelerator pedal opening degree Accp.
  • the target fuel supply amount Qtgt determined in step 770 is a target value of the fuel supply amount (in a steady state) when the torque of the engine 10 is not changed.
  • the target fuel supply amount Qtgt is determined to be an appropriate value considering the output of the engine 10, fuel consumption, and the like.
  • step 765 the CPU 91 gives an instruction to the injector 22 to inject fuel corresponding to the target fuel supply amount Qtgt. Then, the CPU 91 proceeds to step 795 to end this routine once.
  • the second device changes the sum of the first torque change rate Tq1 and the second torque change rate Tq2 (total torque change rate Tqsum) and the opening area of the passage region. And the target opening area change rate ⁇ Ovntgt and the target so that the total torque change rate Tqsum is equal to or greater than the target torque change rate Tqtgt or as close as possible to the target torque change rate Tqtgt.
  • the fuel supply amount Qtgt is determined.
  • the opening area of the passage region is changed so that the opening area of the passage region changes by the target opening area change rate ⁇ Ovntgt, and the fuel supply amount is changed so that the fuel supply amount matches the target fuel supply amount Qtgt.
  • the second device can control the torque of the engine 10 while improving the fuel consumption of the engine 10 as much as possible.
  • the above is the description of the second device.
  • the control device (first device and second device) according to the embodiment of the present invention is applied to the internal combustion engine 10 including the supercharger 50.
  • the opening area (refer to opening areas S1 and S2 in FIG. 2) of the passage region, which is a region through which the exhaust gas introduced into the supercharger 50 passes, is variable.
  • the air introduction amount Ma which is the amount of air introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine 10 changes as the opening area of the passage region changes.
  • the first torque change degree Tq1 which is the degree of change in the torque of the internal combustion engine 10
  • the torque of the internal combustion engine 10 resulting from the change in the pressure Pim of the exhaust gas in accordance with the change in the opening area of the passage region.
  • the second torque change degree Tq2 that is the degree of change, the opening area of the passage region and the fuel supply amount that is the amount of fuel supplied to the combustion chamber are changed (see the routine in FIG. 3). Is changed by the target opening area change rate ⁇ Ovntgt, and the fuel supply amount is changed to match the target fuel supply amount Qtgt.
  • the target value of the degree of change in torque of the internal combustion engine 10 is a target torque change degree (target torque change rate Tqtgt)
  • the first torque A relationship FuncTqsum ( ⁇ Ovn) between the total torque change Tqsum, which is the sum of the change Tq1 and the second torque change Tq2 and the degree of change ⁇ Ovn in the opening area of the passing region is estimated.
  • the control device determines that the maximum absolute value Tqsummax of the total torque change rate Tqsum is equal to or greater than the absolute value of the target torque change rate Tqtgt (“Yes” is determined in Step 735).
  • the degree of change in the opening area of the passing region within the range where the absolute value of the total torque change rate Tqsum is equal to or larger than the absolute value of the target torque changing rate Tqtgt, the change in the opening area of the passing region Is determined as a target opening area change degree ⁇ Ovntgt which is a target value of the degree (step 740).
  • control device determines that the maximum absolute value Tqsummax of the total torque change rate Tqsum is smaller than the absolute value of the target torque change rate Tqtgt (determined as “No” in step 735). If so, the degree of change in the opening area of the passing region where the absolute value of the total torque change rate Tqsum becomes the maximum value Tqsummax is determined as the target opening area change rate ⁇ Ovntgt (step 745).
  • the control device estimates the air introduction amount Ma when the opening area of the passage region changes by the target opening area change degree ⁇ Ovntgt (step 750), and the estimated air A target fuel supply amount Qtgt which is a target value of the fuel supply amount is determined according to the introduction amount Ma (step 755).
  • the degree of change in the opening area of the passage region matches the target opening area change degree ⁇ Ovntgt, and the fuel supply amount matches the target fuel supply amount Qtgt.
  • the opening area of the passage region and the fuel supply amount are changed (steps 760 and 765).
  • the supercharger 50 of the internal combustion engine 10 to which the control device according to the embodiment of the present invention is applied is provided in the exhaust passage 42 of the internal combustion engine 10 and the exhaust gas that has passed through the passage region is introduced.
  • a compressor 52 that compresses air that is provided in the intake passage 32 of the internal combustion engine 10 and that is driven by the driving of the turbine 52 and that is introduced into the combustion chamber, and the passage region.
  • An opening area changing member 53 for changing the opening area of
  • “change rate” is adopted as the degree of change in torque.
  • the “change amount” can be adopted as the degree of change in torque.
  • the target opening area change degree ⁇ Ovntgt is determined so that the absolute value of the estimated total torque change degree Tqsum is equal to or larger than the absolute value of the target torque change degree Tqtgt (step 740).
  • the target opening area change rate ⁇ Ovntgt may be determined in consideration of the purpose). Further, in this case, feedback control for matching the opening area of the passing region with the target opening area change rate ⁇ Ovntgt may be performed.
  • an aspect of the plurality of embodiments may be applied to one aspect”.
  • one aspect of the plurality of aspects may be combined with one or more of the other aspects.

Abstract

　制御装置は、過給機を備えた内燃機関であっ記過給機に導入される排ガスが通過する領域である通過領域の開口面積が可変である内燃機関に適用される。この制御装置は、通過領域の開口面積の変化に伴って内燃機関の燃焼室に導入される空気の量である空気導入量が変化することに起因する内燃機関のトルクの変化の度合いである第１トルク変化度、および、通過領域の開口面積の変化に伴って排ガスの圧力が変化することに起因する内燃機関のトルクの変化の度合いである第２トルク変化度、に基づき、通過領域の開口面積および燃焼室に供給される燃料の量である燃料供給量を変更する。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、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。
　従来から、排ガスが導入されるタービンおよびタービンに連動して空気を圧縮するコンプレッサを有するとともに、タービンに導入される排ガスが通過する領域の開口面積を変更することによって過給特性を調整することができる過給機（いわゆる、可変ジオメトリターボチャージャ。ＶＧＴ）を備えた内燃機関が提供されている。
　この種の内燃機関に適用され得る従来の制御装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼される。）は、内燃機関の運転状態などに応じて上記領域の開口面積を調整することにより、内燃機関の燃焼室に導入される空気の圧力（過給圧）を制御するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。以下、便宜上、タービンに導入される排ガスが通過する領域は「通過領域」とも称呼される。
特開２００７－１９２１５５号公報
　以下、上述した過給機を備える内燃機関における通過領域の開口面積と過給機の過給特性との関係が、より具体的に説明される。
　まず、通過領域の開口面積が変更されると、タービンに導入される排ガスの流速などが変化することにより、タービンの回転速度が変化するとともにコンプレッサの回転速度が変化する。その結果、上述したように、過給圧が変化する。具体的に述べると、一般に、通過領域の開口面積が小さいほど過給圧は大きいことになり、通過領域の開口面積が大きいほど過給圧は小さいことになる。
　さらに、過給圧が大きいほど、燃焼室に導入される空気の量が大きいことになるとともに、燃焼室内にて燃焼させられ得る燃料の量も大きいことになる。そして、燃焼させられ得る燃料の量が大きいほど、内燃機関の燃焼サイクルにおける仕事量が大きいことになる。すなわち、通過領域の開口面積が小さいほど燃焼させられ得る燃料の量が大きいことになり（内燃機関がなし得る仕事量が大きいことになり）、通過領域の開口面積が大きいほど燃焼させられ得る燃料の量が小さいことになる（内燃機関がなし得る仕事量が小さいことになる。）。
　一方、通過領域の開口面積が変更されると、燃焼室と過給機との間の空間（例えば、エキゾーストマニホールド）における排ガスの圧力（排気圧）も変化する。具体的に述べると、一般に、通過領域の開口面積が小さいほど排気圧は大きいことになり、通過領域の開口面積が大きいほど排気圧は小さいことになる。さらに、排気圧が大きいほど、内燃機関の仕事量の損失分（排気・吸気行程に係る負の仕事量。いわゆる、ポンピングロス）が大きいことになる。すなわち、通過領域の開口面積が小さいほどポンピングロスは大きいことになり、通過領域の開口面積が大きいほどポンピングロスは小さいことになる。
　このように、通過領域の開口面積が変化すると、過給圧および排気圧の双方が変化する。そのため、通過領域の開口面積が変化すると、内燃機関の仕事量（正の仕事量）およびポンピングロス（負の仕事量）の双方が変化する。具体的に述べると、通過領域の開口面積が減少すると、内燃機関の仕事量（正の仕事量）が増大する一方でポンピングロス（負の仕事量）も増大する。逆に、通過領域の開口面積が増大すると、内燃機関の仕事量（正の仕事量）が減少する一方でポンピングロス（負の仕事量）も減少する。すなわち、内燃機関の仕事量とポンピングロスとの間には、通過領域の開口面積に関して二律背反の関係がある。
　以上が、通過領域の開口面積と過給機の過給特性との関係についての説明である。
　上述した従来装置は、過給圧を制御するとき、ポンピングロスの大きさを考慮しながら通過領域の開口面積を調整するようになっている。具体的に述べると、従来装置は、ポンピングロスの大きさが所定の上限値に近づいた場合、過給圧を所定の目標過給圧に一致させることよりもポンピングロスを減少させることを優先して通過領域の開口面積を調整する。例えば、上記の場合、従来装置は、ポンピングロスを減少させるべく、過給圧が目標過給圧よりも小さい過給圧となるように（すなわち、通過領域の開口面積が、過給圧が目標過給圧に一致することになる開口面積よりも大きい開口面積となるように）通過領域の開口面積を調整すると考えられる。
　ところが、上述したように、過給圧が減少すると、燃焼室に導入される空気の量が減少するとともに、燃焼させられ得る燃料の量が減少する。しかしながら、従来装置における燃料の量は、過給圧が目標過給圧に一致することを前提として（換言すると、燃焼させられ得る燃料の量が減少する場合があることを考慮することなく）定められている。そのため、従来装置がポンピングロスを減少させることを優先して通過領域の開口面積を調整すると、燃焼室に供給される燃料の一部が燃焼しない場合がある。別の言い方をすると、燃料の一部が内燃機関の仕事量に変換されることなく消費される場合がある。
　内燃機関から出力されるトルクは、内燃機関の仕事量を出力軸（クランクシャフト）周りのモーメントとして表した値である。そのため、燃料の一部が内燃機関の仕事量に変換されない場合、その燃料の一部は内燃機関のトルクに寄与しない。内燃機関の燃費を向上させる観点において、内燃機関のトルクに寄与しない燃料が消費されることは出来る限り防がれることが望ましい。
　そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、内燃機関の燃費を出来る限り向上させながら内燃機関のトルクを制御することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
　上記課題を解決するための本発明による制御装置は、過給機を備えた内燃機関に適用される。この過給機は、過給機に導入される排ガスが通過する領域である「通過領域」の開口面積が可変である過給機である。
　上記「通過領域」は、過給機に導入される前の排ガスが通過する領域であればよく、その形態および位置などは、特に制限されない。通過領域の具体例は、後述される。
　そして、本発明の制御装置は、
　前記通過領域の開口面積の変化に伴って前記内燃機関の燃焼室に導入される空気の量である空気導入量が変化することに起因する前記内燃機関のトルクの変化の度合いである「第１トルク変化度」、および、前記通過領域の開口面積の変化に伴って前記排ガスの圧力が変化することに起因する前記内燃機関のトルクの変化の度合いである「第２トルク変化度」、に基づき、「前記通過領域の開口面積」および前記燃焼室に供給される燃料の量である「燃料供給量」を変更する。
　上述したように、通過領域の開口面積が変更されるとき、燃焼室に導入される空気の量（および、燃焼させられ得る燃料の量）が変化することによって内燃機関がなし得る仕事量が変化する（第１トルク変化度に相当する。）とともに、排気圧が変化することによって内燃機関のポンピングロスが変化する（第２トルク変化度に相当する。）。
　そのため、第１トルク変化度および第２トルク変化度に基づき、「通過領域の開口面積」が調整されるだけではなく「燃料供給量」も調整されれば、内燃機関のトルクに寄与しない燃料が消費されることが防がれながら内燃機関のトルクが制御され得る。よって、内燃機関の燃費が出来る限り向上されながら内燃機関のトルクが制御され得る。
　ところで、上記「第１トルク変化度」および上記「第２トルク変化度」は、内燃機関のトルクの変化の程度を表し得るパラメータであればよく、特に制限されない。例えば、第１トルク変化度として、通過領域の開口面積が変更される前の時点におけるトルクの大きさに対する通過領域の開口面積が変更された後のトルクの大きさの割合（すなわち、トルクの変化率）が採用され得る。さらに、例えば、第１トルク変化度として、通過領域の開口面積が変更される前の時点におけるトルクの大きさと、通過領域の開口面積が変更された後のトルクの大きさと、の差（すなわち、トルクの変化量）が採用され得る。同様に、例えば、第２トルク変化度として、トルクの変化率またはトルクの変化量が採用され得る。
　上述した第１トルク変化度および第２トルク変化度を把握する方法、ならびに、それらトルク変化度に基づいて通過領域の開口面積および燃料供給量を変更する方法、は、内燃機関の構成、要求される燃費、および、要求されるトルクの応答速度などを考慮した方法であればよく、特に制限されない。
　例えば、一の態様として、本発明の制御装置は、
　前記内燃機関のトルクの変化の度合いの目標値が「目標トルク変化度」であるとき、
　（１）前記第１トルク変化度および前記第２トルク変化度の和である「合計トルク変化度」と、前記通過領域の開口面積の変化の度合いと、の関係を推定し、
　（２－１）前記合計トルク変化度の絶対値の最大値が前記目標トルク変化度の絶対値以上である場合、前記合計トルク変化度の絶対値が前記目標トルク変化度の絶対値以上となる範囲内の前記通過領域の開口面積の変化の度合いを、前記通過領域の開口面積の変化の度合いの目標値である「目標開口面積変化度」として定め、または、（２－２）前記合計トルク変化度の絶対値の最大値が前記目標トルク変化度の絶対値よりも小さい場合、前記合計トルク変化度の絶対値が前記最大値となる前記通過領域の開口面積の変化の度合いを、「前記目標開口面積変化度」として定め、
　（３）前記通過領域の開口面積が前記目標開口面積変化度だけ変化したときの前記空気導入量を推定し、前記推定される空気導入量に応じて前記燃料供給量の目標値である「目標燃料供給量」を定めるとともに、
　（４）前記通過領域の開口面積の変化の度合いが前記目標開口面積変化度に一致し、かつ、前記燃料供給量が前記目標燃料供給量に一致するように、前記通過領域の開口面積および前記燃料供給量を変更する、
　ように構成され得る。
　以下、上記態様の制御装置において上述した制御が行われる理由が説明される。
　上述したように、通過領域の開口面積が変更されるとき、内燃機関がなし得る仕事量（正の仕事量）に関連する第１トルク変化度、および、内燃機関のポンピングロス（負の仕事量）に関連する第２トルク変化度、が変化する。例えば、通過領域の開口面積が減少する場合、第１トルク変化度は正の方向に増大し、第２トルク変化度は負の方向に増大する（例えば、後述される図４を参照。）。この場合、一般に、第１トルク変化度および第２トルク変化度の和（合計トルク変化度）は、少なくとも通過領域の開口面積が所定の範囲内にあるときに正の方向に増大する（換言すると、通過領域の開口面積が減少したにもかかわらず、合計トルク変化度が常に負の方向に増大する（減少する）ことはない）と考えられる。例えば、合計トルク変化度は、通過領域の開口面積が減少するとき、正の方向に凸となる変化傾向を示す場合があると考えられる（図４を参照。）。
　上記態様の制御装置は、上述した合計トルク変化度の変化傾向を考慮して通過領域の開口面積を変更する。具体的に述べると、上記態様の制御装置は、通過領域の開口面積が変更されるときの「合計トルク変化度と、通過領域の開口面積の変化の度合いと、の関係（変化傾向）」を推定する。さらに、上記態様の制御装置は、推定された上記関係（変化傾向）に基づき、合計トルク変化度が目標トルク変化度以上となる（合計トルク変化度の絶対値が目標トルク変化度の絶対値以上となる）開口面積の変化の度合い、または、合計トルク変化度が目標トルク変化度に最も近づく（合計トルク変化度の絶対値が最大値となる）開口面積の変化の度合い、を把握する。そして、上記態様の制御装置は、内燃機関のトルクが目標トルク変化度だけ変化することが出来る限り達成されるように、通過領域の開口面積の変化の度合い（目標開口面積変化度）を定める。
　さらに、上記態様の制御装置は、通過領域の開口面積が目標開口面積変化度だけ変化されたときの空気導入量に基づき、内燃機関の燃費を向上させる等の観点において適切な燃料供給量（目標燃料供給量）を定める。
　すなわち、上記態様の制御装置においては、合計トルク変化度が目標トルク変化度以上となるか（上記２－１）又は目標トルク変化度に出来る限り近づけられるように（上記２－２）、通過領域の開口面積が変更される（上記４）。さらに、通過領域の開口面積がそのように変更されるときの空気導入量に応じた量となるように（上記３）、燃料供給量が変更される（上記３）。これにより、内燃機関のトルクが目標トルク変化度だけ変更されることが出来る限り達成されながら、燃料供給量が空気導入量に応じた量に設定される。
　以上が、上記態様の制御装置において上述した制御が行われる理由である。
　上記「空気導入量に応じた量」は、推定される空気導入量を考慮して定められる量であればよく、特に制限されない。例えば、空気導入量に応じた量として、その空気導入量だけの空気によって燃焼させられ得る燃料の量を超えない量が採用され得る。さらに、例えば、空気導入量に応じた量として、その空気導入量だけの空気と過不足なく反応して燃焼し得る燃料の量（すなわち、空気導入量と燃料供給量との比が理論空燃比となる量）が採用され得る。
　これにより、内燃機関のトルクが制御されながら、内燃機関のトルクに寄与しない燃料が供給されることが防がれ得る。よって、内燃機関の燃費が出来る限り向上されながら内燃機関のトルクが制御され得る。
　本発明の制御装置が適用される内燃機関が備える過給機は、排ガスのエネルギを利用して燃焼室に導入される空気を圧縮することができる構成を備えていればよく、特に制限されない。
　例えば、一の態様として、前記過給機は、前記内燃機関の排気通路に設けられるとともに前記通過領域を通過した排ガスが導入されることによって駆動されるタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられるとともに前記タービンが駆動されることによって駆動されて前記吸気通路を通過して前記内燃機関の燃焼室に導入される空気を圧縮するコンプレッサと、前記通過領域の開口面積を変更する開口面積変更部材と、を有する、ように構成され得る。
　上記「開口面積変更部材」は、通過領域の開口面積を変更し得る部材であればよく、特に制限されない。例えば、開口面積変更部材として、上記タービンを取り囲むように配置された複数の羽根状部材（ベーン）と、その羽根状部材に向けて排ガスを導入させる筐体と、を有する部材（いわゆる、可変ノズル）が採用され得る（例えば、後述される図２を参照。）。この可変ノズルにおいては、一の羽根状部材と、その一の羽根状部材に隣接する他の羽根状部材と、の間の領域が、上記「通過領域」に相当する。さらに、この可変ノズルにおいては、所定の指示に応じて羽根状部材が回動することにより、上記通過領域の開口面積が変更され得る。
図１は、本発明の第１実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図である。 図２は、図１に示す内燃機関における可変ノズル機構の概略図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図４は、通過領域の開口面積の変化率と、第１トルク変化率と、第２トルク変化率と、合計トルク変化度と、の関係を示す模式図である。 図５は、合計トルク変化度と、目標トルク変化率と、の関係を示す模式図である。 図６は、合計トルク変化度と、目標トルク変化率と、の関係を示す模式図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図８は、本発明の第２実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
　以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態（第１実施形態～第２実施形態）について、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
＜装置の概要＞
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置（以下、「第１装置」とも称呼される。）を内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。内燃機関１０は、第１気筒～第４気筒の４つの気筒を有する４気筒ディーゼル機関である。以下、便宜上、「内燃機関１０」は、単に「機関１０」とも称呼される。
　この機関１０は、図１に示すように、燃料噴射系統を含むエンジン本体２０、エンジン本体２０に空気を導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０から排出されるガスを機関１０の外部に放出するための排気系統４０、排ガスのエネルギによって駆動されてエンジン本体２０に導入される空気を圧縮する過給機５０、および、排ガスを排気系統４０から吸気系統３０に還流させるためのＥＧＲ装置６０、を備えている。
　エンジン本体２０は、吸気系統３０および排気系統４０が連結されたシリンダヘッド２１を有している。このシリンダヘッド２１は、それぞれの気筒に対応するようにそれぞれの気筒の上部に設けられた複数の燃料噴射装置２２（例えば、ソレノイド式インジェクタ。以下、「インジェクタ２２」とも称呼される。）を有している。インジェクタ２２のそれぞれは、燃料タンク（図示省略）と接続されており、電子制御装置９０からの指示信号に応じてそれぞれの気筒の燃焼室内に燃料を噴射するようになっている。
　吸気系統３０は、シリンダヘッド２１に形成された吸気ポート（図示省略）、吸気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド３１、インテークマニホールド３１の上流側の集合部に接続された吸気管３２、吸気管３２内の開口面積（開口断面積）を変更することができるスロットル弁（吸気絞り弁）３３、電子制御装置９０からの指示信号に応じてスロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３ａ、スロットル弁３３の上流側の吸気管３２に設けられたインタークーラ３４、および、インタークーラ３４の上流側に設けられた過給機５０よりも上流側の吸気管３２の端部に設けられたエアクリーナ３５、を有している。インテークマニホールド３１および吸気管３２は、吸気通路を構成している。
　排気系統４０は、シリンダヘッド２１に形成された排気ポート（図示省略）、排気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド４１、エキゾーストマニホールド４１の下流側の集合部に接続された排気管４２、および、排気管４２、に設けられた過給機５０よりも下流側に設けられた排ガス浄化用触媒（例えば、ＤＰＮＲ）４３、を有している。エキゾーストマニホールド４１および排気管４２は、排気通路を構成している。
　過給機５０は、コンプレッサ５１、タービン５２、および、可変ノズル機構５３、を有している。コンプレッサ５１は、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。タービン５２は、排気通路（排気管４２）に設けられている。コンプレッサ５１のコンプレッサブレード（図示省略）と、タービン５２のタービンブレード５２ａ（図２を参照。）と、はローターシャフト５２ｂ（図２を参照。）によって同軸回転可能に連結されている。これにより、タービンに排ガスが導入されることによってタービンブレードが回転せしめられると、タービンブレードに連動してコンプレッサブレードが回転する。これにより、コンプレッサ５１に導入される空気（すなわち、燃焼室に導入される空気）が圧縮される。可変ノズル機構５３は、タービンブレードの周辺に設けられている。可変ノズル機構５３は、タービン５２に導入される排ガスが通過する領域（以下、「通過領域」とも称呼される。）の開口面積を、電子制御装置９０からの指示信号に応じて変更するようになっている。このように、機関１０は、過給機５０に導入される排ガスが通過する領域（通過領域）の開口面積が可変である内燃機関である。
　可変ノズル機構５３の構成を、図２を参照しながら説明する。可変ノズル機構５３は、複数の羽根状部材（ベーン）５３ａ、および、このベーン５３ａに向けて排ガスを導入させる筒状部材（図示省略）を備えている。複数のベーン５３ａは、タービンブレード５２ａを取り囲むように配置されている。そして、排ガスは、図中の矢印にて示すように、一のベーン５３ａと、その一のベーン５３ａに隣接する他のベーンと、の間の領域を通過して、タービンブレード５２ａに導入される。なお、この一のベーンと他のベーンとの間の領域が、上記通過領域に相当する。
　ベーン５３ａのそれぞれは、電子制御装置９０からの指示信号に応じて、図中の実線にて示される位置から破線にて示される位置までの範囲において所定の回動軸周りに回動することができるようになっている。なお、可変ノズル機構５３において、ベーン５３ａの全ては連動して回動するようになっている。そして、ベーン５３ａが回動すると、通過領域の開口面積は、面積Ｓ１（ベーン５３ａの位置が図中の実線にて示される位置である場合の通過領域の開口面積）から面積Ｓ２（ベーン５３ａの位置が図中の破線にて示される位置である場合の通過領域の開口面積）まで、の範囲において変化する。
　このように、可変ノズル機構５３は、指示信号に応じて通過領域の開口面積を変更する。通過領域の開口面積が変化すると、例えばタービンブレード５２ａに導入される排ガスの流速などが変化するので、タービンブレード５２ａに導入される排ガスのエネルギの大きさが変化する。そして、タービンブレード５２ａの単位時間当たりの回転数が変化する。その結果、燃焼室に導入される空気の圧力（過給圧）が変化するとともに、燃焼室に導入される空気の量（以下、「空気導入量」とも称呼される。）が変化する。
　再び図１を参照すると、ＥＧＲ装置６０は、排ガスをエキゾーストマニホールド４１からインテークマニホールド３１へと還流させる通路（ＥＧＲ通路）を構成する排気還流管６１、排気還流管６１に設けられたＥＧＲガス冷却装置（ＥＧＲクーラ）６２、および、排気還流管６１に設けられたＥＧＲ制御弁６３、を有している。ＥＧＲ制御弁６３は、還流される排ガス量を電子制御装置９０からの指示信号に応じて変更するようになっている。
　アクセルペダル７１は、機関１０の外部に設けられている。アクセルペダル７１は、機関１０に加速要求などを入力するべく、機関１０の操作者によって操作される。
　各種のセンサ８１～８６として、空気導入量センサ８１、吸気温度センサ８２、過給圧センサ８３、クランクポジションセンサ８４、粒子状物質量センサ（ＰＭセンサ）８５、および、アクセル開度センサ８６を備えている。
　空気導入量センサ８１は、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。空気導入量センサ８１は、吸気管３２内を流れる空気の質量流量（すなわち、機関１０に吸入される空気の質量）に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、空気導入量Mcが取得される。
　吸気温度センサ８２は、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。吸気温度センサ８２は、吸気管３２内を流れる空気の温度である吸気温度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、吸気温度が取得される。
　過給圧センサ８３は、スロットル弁３３の下流側の吸気管３２に設けられている。過給圧センサ８３は、吸気管３２内の空気の圧力（すなわち、機関１０の燃焼室に供給される空気の圧力。換言すると、過給機５０によってもたらされる過給圧）を表す信号を出力するようになっている。この信号に基づき、過給圧Pimが取得される。
　クランクポジションセンサ８４は、クランクシャフト（図示省略）の近傍に設けられている。クランクポジションセンサ８４は、クランクシャフトが１０°回転する毎に幅の狭いパルスを有する信号を出力すると共に、クランクシャフトが３６０°回転する毎に幅の広いパルスを有する信号を出力するようになっている。これら信号に基づき、クランクシャフトの単位時間あたりの回転数の測定値（以下、単に「機関回転速度NE」とも称呼される。）が取得される。
　ＰＭセンサ８６は、排ガス浄化用触媒４３の上流側の排気管４２に設けられている。ＰＭセンサ８６は、排ガス浄化用触媒４３に導入される排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）の量を表す信号を出力するようになっている。
　アクセル開度センサ８６は、機関１０の操作者によって操作されるアクセルペダルＡＰに設けられている。アクセル開度センサ８６は、このアクセルペダルＡＰの開度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、アクセルペダル開度Accpが取得される。
　さらに、第１装置は、電子制御装置９０を備えている。
　電子制御装置９０は、ＣＰＵ９１、ＣＰＵ９１が実行するプログラム、テーブル（マップ）および定数などをあらかじめ記憶したＲＯＭ９２、ＣＰＵ９１が必要に応じて一時的にデータを格納するＲＡＭ９３、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ９４、ならびに、ＡＤコンバータを含むインターフェース９５を有する。ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、ＲＡＭ９４およびインターフェース９５は、互いにバスで接続されている。
　インターフェース９５は、上記センサと接続され、ＣＰＵ９１にそれらから出力される信号を伝えるようになっている。さらに、インターフェース９５は、インジェクタ２２、可変ノズル機構５３、ＥＧＲ制御弁６３および複数のアクチュエータなどと接続され、ＣＰＵ９１の指示に応じてそれらに指示信号を送るようになっている。
＜装置の作動の概要＞
　以下、機関１０に適用される第１装置の作動の概要が、図３を参照しながら説明される。図３は、第１装置の作動の概要を示す「概略フローチャート」である。
　第１装置は、機関１０のトルクが変更されるとき（例えば、トルクを所定の大きさだけ変更するように機関１０の操作者から指示が与えられたとき）、通過領域の開口面積の変化に伴って空気導入量および排気圧が変化することに起因するトルクの変化の度合い（第１トルク変化度および第２トルク変化度）に基づき、「通過領域の開口面積」および「燃料供給量」を変更する。
　具体的に述べると、第１装置は、図３のステップ３１０にて、トルクの変更が必要であるか否かを判定する。第１装置は、トルクの変更が必要であると判定した場合、ステップ３１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３２０に進む。
　第１装置は、ステップ３２０にて、通過領域の開口面積の変化に伴って空気導入量が変化することに起因するトルクの変化の度合い（第１トルク変化度）を推定する。次いで、第１装置は、ステップ３３０に進み、通過領域の開口面積の変化に伴って排気圧が変化することに起因するトルクの変化の度合い（第２トルク変化度）を推定する。
　そして、第１装置は、ステップ３４０に進み、第１トルク変化度および第２トルク変化度に基づき、通過領域の開口面積および燃料供給量を変更する。これにより、機関１０のトルクが変更される。
　なお、第１装置は、トルクの変更が必要であると判定しない場合、ステップ３４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ３９５に直接進む。この場合、図３に示すルーチンによって通過領域の開口面積および燃料供給量は変更されない。
　第１トルク変化度および第２トルク変化度に基づいて通過領域の開口面積および燃料供給量を変更する具体的な方法としては、内燃機関の構成、要求される燃費、および、要求されるトルクの応答速度などを考慮した種々の方法が採用され得る。そこで、第１装置の実際の作動の一の具体例が、後述される実施形態として説明される。
　以上が、第１装置についての説明である。
（第２制御装置）
　第１装置の一の具体例として、「第１トルク変化度と第２トルク変化度との和に基づいて通過領域の開口面積の変化の度合いの目標値を定め、定められた通過領域の開口面積の目標値に基づいて燃料供給量の目標値を定める」実施形態が説明される。
　この実施形態に係る制御装置（以下、「第２装置」とも称呼される。）は、第１装置が適用される機関１０と同様の構成を有する内燃機関（図１を参照。以下、便宜上、「機関１０」とも称呼される。）に適用される。
　第２装置においては、第１トルク変化度として、通過領域の開口面積が変更される前の時点におけるトルクの大きさに対する通過領域の開口面積が変更された後のトルクの大きさの割合（すなわち、トルクの変化率。以下、「第１トルク変化率Tq1」とも称呼される。）が採用される。同様に、第２装置においては、第２トルク変化度として、トルクの変化率（以下、「第２トルク変化率Tq2」とも称呼される。）が採用される。
＜通過領域の開口面積の変更方法＞
　図４は、通過領域の開口面積が「減少」されるときの（例えば、機関１０のトルクを「増大」させる指示が与えられたときの）通過領域の開口面積の変化率ΔOvnと、第１トルク変化率Tq1と、第２トルク変化率Tq2と、第１トルク変化率Tq1と第２トルク変化率Tq2との和（以下、「合計トルク変化率Tqsum」とも称呼される。）と、の関係の一例を示す模式図である。
　図４に示すように、この例において、第１トルク変化率Tq1は、通過領域の開口面積の変化率ΔOvnが大きくなるにつれて（実際には、開口面積が小さくなるにつれて）増大する。一方、第２トルク変化率Tq2は、通過領域の開口面積の変化率ΔOvnが大きくなるにつれて（開口面積が小さくなるにつれて）減少する。その結果、合計トルク変化率Tqsumは、通過領域の開口面積の変化率ΔOvnが大きくなるにつれて、最大値Tqsummaxにまで増大した後に減少する（すなわち、正の方向に凸となる）変化傾向を示す。
　第２装置は、この最大値Tqsummaxと、機関１０のトルクの変化率の目標値（以下、「目標トルク変化率Tqtgt」とも称呼される。）と、を考慮して通過領域の開口面積の変化の度合いの目標値（以下、「目標開口面積変化率ΔOvntgt」とも称呼される。）を定める。
　具体的に述べると、図５に示すように、合計トルク変化率Tqsumの最大値Tqsummaxが目標トルク変化率Tqtgt以上である場合、第２装置は、合計トルク変化率Tqsumが目標トルク変化率Tqtgt以上となる範囲内の開口面積の変化率ΔOvn（図５における値aから値bまでの範囲内の変化率ΔOvn）を目標開口面積変化率ΔOvntgtとして定める。
　一方、図６に示すように、合計トルク変化率Tqsumの最大値Tqsummaxが目標トルク変化率Tqtgtよりも小さい場合、第２装置は、合計トルク変化率Tqsumが最大値Tqsummaxとなる開口面積の変化率ΔOvn（図６における値cに相当する変化率ΔOvn）を目標開口面積変化率ΔOvntgtとして定める。
　そして、第２装置は、通過領域の開口面積の変化率ΔOvnが目標開口面積変化率ΔOvntgtに一致するように、通過領域の開口面積を変更する。
　なお、上記説明から理解されるように、通過領域の開口面積が「増大」されるときの（例えば、機関１０のトルクを「減少」させる指示が与えられたときの）通過領域の開口面積の変化率ΔOvnと、合計トルク変化率Tqsumと、の関係は、図４におけるそれらの関係を縦軸（トルク変化率Tqの軸）について反転させた関係となる。そこで、通過領域の開口面積が「増大」されるときの通過領域の開口面積の変更方法についての説明は、省略される。
　以上が、第２装置における通過領域の開口面積の変更方法についての説明である。
＜実際の作動＞
　以下、第２装置の実際の作動が説明される。
　第２装置において、ＣＰＵ９１は、所定の時間が経過する毎に、図７および図８における一連のフローチャートによって示した「トルク制御ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。
　ＣＰＵ９１は、このルーチンにより、機関１０のトルクを所定の目標値（目標トルク変化率）Tqtgtだけ変更させるとき、通過領域の開口面積の変更率の目標値（目標開口面積変化率）ΔOvntgtおよび燃料供給量の目標値（目標燃料供給量Qtgt）を定める。そして、ＣＰＵ９１は、通過領域の開口面積を目標開口面積変化率ΔOvntgtだけ変更させるとともに、目標燃料供給量Qtgtだけの燃料を燃焼室に供給させる。
　具体的に述べると、ＣＰＵ９１は、所定のタイミングにて図７のステップ７００から処理を開始すると、ステップ７０５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７０５にて、アクセルペダル開度Accpの単位時間当たりの変化量（変化率）ΔAccpの絶対値が所定の閾値ΔAccpthよりも大きいか否かを判定する。閾値ΔAccpthは、機関１０の操作者からトルクを変更する指示が発せられたと判断され得る適値に設定されている。
　アクセルペダル開度の変化率ΔAccpの絶対値が閾値ΔAccpthよりも大きい場合、ＣＰＵ９１は、ステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進む。
　ＣＰＵ９１は、ステップ７１０にて、「アクセルペダル開度の変化率ΔAccpと、目標トルク変化率Tqtgtと、の関係」をあらかじめ定めた目標トルク変化率テーブルMapTqtgt（ΔAccp）に、現時点におけるアクセルペダル開度の変化率ΔAccpを適用することにより目標トルク変化率Tqtgtを取得する。
　目標トルク変化率テーブルMapTqtgt（ΔAccp）において、目標トルク変化率Tqtgtは、アクセルペダル開度の変化率ΔAccpが大きいほど大きい値であるように定められる。
　次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ７１０に続くステップ７１５およびステップ７２０にて、通過領域の開口面積が変化率ΔOvnだけ変化したときの第１トルク変化率Tq1を推定するための関数（第１トルク変化率関数FuncTq1（ΔOvn））、および、通過領域の開口面積が変化率ΔOvnだけ変化したときの第２トルク変化率Tq2を推定するための関数（第２トルク変化率関数FuncTq2（ΔOvn））、を決定する。
　具体的に述べると、ＣＰＵ９１は、ステップ７１５にて、「機関回転速度NEと、第１トルク変化率関数FuncTq1（ΔOvn）と、の関係」をあらかじめ定めた第１トルク変化率関数テーブルMapFuncTq1（NE）に、現時点における機関回転速度NEを適用することにより、第１トルク変化率関数FuncTq1（ΔOvn）を決定する。なお、第１トルク変化率関数FuncTq1（ΔOvn）に通過領域の開口面積の変化率ΔOvnが適用されることにより、通過領域の開口面積の変化に伴う第１トルク変化率Tq1が推定されることになる。
　次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ７２０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７２０にて、「過給圧Pimと、第２トルク変化率関数FuncTq2（ΔOvn）と、の関係」をあらかじめ定めた第２トルク変化率関数テーブルMapFuncTq2（Pim）に、現時点における過給圧Pimを適用することにより、第２トルク変化率関数FuncTq2（ΔOvn）を決定する。なお、第２トルク変化率関数FuncTq2（ΔOvn）に通過領域の開口面積の変化率ΔOvnが適用されることより、通過領域の開口面積の変化に伴う第２トルク変化率Tq2が推定されることになる。
　次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ７２５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７２５にて、第１トルク変化率関数FuncTq1（ΔOvn）と第２トルク変化率関数FuncTq2（ΔOvn）との和を、合計トルク変化率関数FuncTqsum（ΔOvn）として決定する。
　このように決定される合計トルク変化率関数FuncTqsum（ΔOvn）は、通過領域の開口面積が変化率ΔOvnだけ変化したときの合計トルク変化率Tqsumを推定するための関数である（図４を参照。）。すなわち、合計トルク変化率関数FuncTqsum（ΔOvn）により、通過領域の開口面積の変化に伴う合計トルク変化率Tqsumが推定されることになる。
　次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ７３０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７３０にて、合計トルク変化率関数FuncTqsum（ΔOvn）の絶対値の最大値（換言すると、合計トルク変化率の絶対値の最大値）Tqsummaxを取得する。
　次いで、ＣＰＵ９１は、接続指標Aを経由し、図５のステップ７３５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７３５にて、推定される合計トルク変化率の絶対値の最大値Tqsummax（以下、単に「最大値Tqsummax」とも称呼される。）が目標トルク変化率Tqtgtの絶対値以上であるか否かを判定する。
　ＣＰＵ９１は、最大値Tqsummaxが目標トルク変化率Tqtgtの絶対値以上である場合、ステップ７３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７４０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７４０にて、目標開口面積変化率ΔOvntgtを決定する。
　ステップ７４０において、目標開口面積変化率ΔOvntgtは、合計トルク変化率Tqsum（すなわち、FuncTqsum（ΔOvntgt））の絶対値が目標トルク変化率Tqtgtの絶対値以上となる範囲内の開口面積の変化率であるように、決定される。
　一方、ＣＰＵ９１は、最大値Tqsummaxが目標トルク変化率Tqtgtの絶対値よりも小さい場合、ステップ７３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７４５にて、目標開口面積変化率ΔOvntgtを決定する。
　ステップ７４５において、目標開口面積変化率ΔOvntgtは、合計トルク変化率Tqsum（すなわち、FuncTqsum（ΔOvntgt））の絶対値が最大値Tqsummaxとなる開口面積の変化率であるように、定められる。
　次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ７５０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７５０にて、「目標開口面積変化率ΔOvntgtと、現時点における空気導入量Mcと、推定空気導入量Maと、の関係」をあらかじめ定めた空気導入量テーブルMapMa（ΔOvntgt，Mc）に、目標開口面積変化率ΔOvntgtおよび現時点における空気導入量Mcを適用することにより、推定空気導入量Maを取得する。
　この推定空気導入量Maは、通過領域の開口面積が目標開口面積変化率ΔOvntgtだけ変化したときの空気導入量として推定される値である。
　次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ７５５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７５５にて、「推定空気導入量Maと、目標燃料供給量Qtgと、の関係」をあらかじめ定めた目標燃料供給量テーブルMapQtgt（Ma）に、推定空気導入量Maを適用することにより、目標燃料供給量Qtgtを取得する。
　この目標燃料供給量Qtgtは、燃費を向上させる観点において適切な量であるよう、推定空気導入量Maに応じて定められる。
　次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ７６０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７６０にて、通過領域の開口面積を目標開口面積変化率ΔOvntgtだけ変更させるよう、可変ノズル機構５３に指示を与える。
　次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ７６５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ７６５にて、目標燃料供給量Qtgtだけの燃料を噴射するよう、インジェクタ２２に指示を与える。その後、ＣＰＵ９１は、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
　これに対し、図７のステップ７０５にて、アクセルペダル開度の変化率ΔAccpの絶対値が閾値ΔAccpth以下である場合、ＣＰＵ９１は、ステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定し、接続指標Bを経由して図５のステップ７７０に進む。
　ＣＰＵ９１は、ステップ７７０にて、「機関回転速度NEと、アクセルペダル開度と、目標燃料供給量Qtgと、の関係」をあらかじめ定めた目標燃料供給量テーブルMapQtgt（NE，Accp）に、現時点における機関回転速度NEおよびアクセルペダル開度Accpを適用することにより、目標燃料供給量Qtgtを取得する。
　上記説明から理解されるように、ステップ７７０にて定められる目標燃料供給量Qtgtは、機関１０のトルクを変更しない場合における（定常状態における）燃料供給量の目標値である。目標燃料供給量テーブルMapQtgt（NE，Accp）において、目標燃料供給量Qtgtは、機関１０の出力および燃費などを考慮した適値であるように定められる。
　次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ７６５にて、目標燃料供給量Qtgtだけの燃料を噴射するようにインジェクタ２２に指示を与える。そして、ＣＰＵ９１は、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
　このように、第２装置は、機関１０のトルクを変更するとき、第１トルク変化率Tq1と第２トルク変化率Tq2との和（合計トルク変化率Tqsum）と、通過領域の開口面積の変化率ΔOvnと、の関係を推定するとともに、合計トルク変化率Tqsumが目標トルク変化率Tqtgt以上であるか又は目標トルク変化率Tqtgtに出来る限り近い値となるように、目標開口面積変化率ΔOvntgtおよび目標燃料供給量Qtgtを決定する。そして、通過領域の開口面積が目標開口面積変化率ΔOvntgtだけ変化するように通過領域の開口面積を変更し、燃料供給量が目標燃料供給量Qtgtに一致するように燃料供給量を変更する。これにより、第２装置は、機関１０の燃費を出来る限り向上させながら機関１０のトルクを制御することができる。
　以上が、第２装置についての説明である。
＜実施形態の総括＞
　以上に図１～図８を参照しながら説明したように、本発明の実施形態に係る制御装置（第１装置および第２装置）は、過給機５０を備えた内燃機関１０に適用される。ここで、前記過給機５０に導入される排ガスが通過する領域である通過領域の開口面積（図２の開口面積S１，S２を参照。）は、可変である。
　本発明の実施形態に係る制御装置は、前記通過領域の開口面積の変化に伴って前記内燃機関１０の燃焼室に導入される空気の量である空気導入量Maが変化することに起因する前記内燃機関１０のトルクの変化の度合いである第１トルク変化度Tq1、および、前記通過領域の開口面積の変化に伴って前記排ガスの圧力Pimが変化することに起因する前記内燃機関１０のトルクの変化の度合いである第２トルク変化度Tq2、に基づき、前記通過領域の開口面積および前記燃焼室に供給される燃料の量である燃料供給量を変更する（図３のルーチンを参照。通過領域の開口面積を目標開口面積変化率ΔOvntgtだけ変更し、燃料供給量を目標燃料供給量Qtgtに一致するように変更する。）。
　具体的に述べると、本発明の実施形態に係る制御装置は、前記内燃機関１０のトルクの変化の度合いの目標値が目標トルク変化度（目標トルク変化率Tqtgt）であるとき、前記第１トルク変化度Tq1および前記第２トルク変化度Tq2の和である合計トルク変化度Tqsumと、前記通過領域の開口面積の変化の度合いΔOvnと、の関係FuncTqsum（ΔOvn）を推定する。
　次いで、本発明の実施形態に係る制御装置は、前記合計トルク変化度Tqsumの絶対値の最大値Tqsummaxが前記目標トルク変化度Tqtgtの絶対値以上である場合（ステップ７３５にて「Ｙｅｓ」と判定される場合）、前記合計トルク変化度Tqsumの絶対値が前記目標トルク変化度Tqtgtの絶対値以上となる範囲内の前記通過領域の開口面積の変化の度合いを、前記通過領域の開口面積の変化の度合いの目標値である目標開口面積変化度ΔOvntgtとして定める（ステップ７４０）。
　または、本発明の実施形態に係る制御装置は、前記合計トルク変化度Tqsumの絶対値の最大値Tqsummaxが前記目標トルク変化度Tqtgtの絶対値よりも小さい場合（ステップ７３５にて「Ｎｏ」と判定される場合）、前記合計トルク変化度Tqsumの絶対値が前記最大値Tqsummaxとなる前記通過領域の開口面積の変化の度合いを、前記目標開口面積変化度ΔOvntgtとして定める（ステップ７４５）。
　次いで、本発明の実施形態に係る制御装置は、前記通過領域の開口面積が前記目標開口面積変化度ΔOvntgtだけ変化したときの前記空気導入量Maを推定し（ステップ７５０）、前記推定される空気導入量Maに応じて前記燃料供給量の目標値である目標燃料供給量Qtgtを定める（ステップ７５５）。
　そして、本発明の実施形態に係る制御装置は、前記通過領域の開口面積の変化の度合いが前記目標開口面積変化度ΔOvntgtに一致し、かつ、前記燃料供給量が前記目標燃料供給量Qtgtに一致するように、前記通過領域の開口面積および前記燃料供給量を変更する（ステップ７６０、ステップ７６５）。
　なお、本発明の実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関１０の前記過給機５０は、前記内燃機関１０の排気通路４２に設けられるとともに前記通過領域を通過した排ガスが導入されることによって駆動されるタービン５２と、前記内燃機関１０の吸気通路３２に設けられるとともに前記タービン５２が駆動されることによって駆動されて前記燃焼室に導入される空気を圧縮するコンプレッサ５１と、前記通過領域の開口面積を変更する開口面積変更部材５３と、を有している。
＜その他の態様＞
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　例えば、第２装置においては、トルクの変化度として「変化率」が採用されている。しかし、本発明の制御装置においては、トルクの変化度として「変化量」が採用され得る。
　さらに、第２装置においては、推定される合計トルク変化度Tqsumの絶対値の最大値Tqsummaxが目標トルク変化度Tqtgtの絶対値以上である場合（ステップ７３５にて「Ｙｅｓ」と判定される場合）、推定される合計トルク変化度Tqsumの絶対値が目標トルク変化度Tqtgtの絶対値以上となるように目標開口面積変化度ΔOvntgtが定められる（ステップ７４０）。この場合、「合計トルク変化率Tqsumの絶対値が目標トルク変化率Tqtgtの絶対値以上となる」との条件を満たす限り、他の目的（例えば、排ガス中のＮＯｘなどの量を出来る限り減少させる目的）も考慮して目標開口面積変化率ΔOvntgtが決定されてもよい。さらに、この場合、通過領域の開口面積を目標開口面積変化率ΔOvntgtに一致させるためのフィードバック制御が行われてもよい。
　加えて、例えば、上記複数の態様（第１実施形態、第２実施形態およびその他の態様）のうち「一の態様に、同複数の実施形態のうちの他の態様が、適用され得る。別の言い方をすると、上記複数の態様のうちの一の態様と、他の態様の一または複数と、が組み合わせられ得る。

Claims (3)

  1. 　過給機を備えた内燃機関であって前記過給機に導入される排ガスが通過する領域である通過領域の開口面積が可変である内燃機関、に適用される制御装置であって、
    　前記通過領域の開口面積の変化に伴って前記内燃機関の燃焼室に導入される空気の量である空気導入量が変化することに起因する前記内燃機関のトルクの変化の度合いである第１トルク変化度、および、前記通過領域の開口面積の変化に伴って前記排ガスの圧力が変化することに起因する前記内燃機関のトルクの変化の度合いである第２トルク変化度、に基づき、前記通過領域の開口面積および前記燃焼室に供給される燃料の量である燃料供給量を変更する、内燃機関の制御装置。
  2. 　請求項１に記載の制御装置において、
    　前記内燃機関のトルクの変化の度合いの目標値が目標トルク変化度であるとき、
    　前記第１トルク変化度および前記第２トルク変化度の和である合計トルク変化度と、前記通過領域の開口面積の変化の度合いと、の関係を推定し、
    　前記合計トルク変化度の絶対値の最大値が前記目標トルク変化度の絶対値以上である場合、前記合計トルク変化度の絶対値が前記目標トルク変化度の絶対値以上となる範囲内の前記通過領域の開口面積の変化の度合いを、前記通過領域の開口面積の変化の度合いの目標値である目標開口面積変化度として定め、または、前記合計トルク変化度の絶対値の最大値が前記目標トルク変化度の絶対値よりも小さい場合、前記合計トルク変化度の絶対値が前記最大値となる前記通過領域の開口面積の変化の度合いを、前記目標開口面積変化度として定め、
    　前記通過領域の開口面積が前記目標開口面積変化度だけ変化したときの前記空気導入量を推定し、前記推定される空気導入量に応じて前記燃料供給量の目標値である目標燃料供給量を定めるとともに、
    　前記通過領域の開口面積の変化の度合いが前記目標開口面積変化度に一致し、かつ、前記燃料供給量が前記目標燃料供給量に一致するように、前記通過領域の開口面積および前記燃料供給量を変更する、内燃機関の制御装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の制御装置において、
    　前記過給機が、前記内燃機関の排気通路に設けられるとともに前記通過領域を通過した排ガスが導入されることによって駆動されるタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられるとともに前記タービンが駆動されることによって駆動されて前記燃焼室に導入される空気を圧縮するコンプレッサと、前記通過領域の開口面積を変更する開口面積変更部材と、を有する、制御装置。
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