WO2013164987A1 - 過給式エンジンの制御装置及び制御方法 - Google Patents

過給式エンジンの制御装置及び制御方法 Download PDF

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WO2013164987A1
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intake
operation state
supercharged
valve
passage
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尚純 加藤
露木　毅
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method for a supercharged engine that supercharges intake air.
  • a supercharged engine including an intake bypass passage provided in an intake passage so as to communicate between an upstream side and a downstream side of a compressor constituting a supercharger, and a recirculation valve that opens and closes the intake bypass passage is provided.
  • the recirculation valve is opened when decelerating from the supercharging operation state, and the intake air that has passed through the intake air compressor is returned to the upstream side of the intake air compressor.
  • the surge noise is noise that is generated when the intake air flows backward from the downstream side to the upstream side of the intake compressor when the supercharging pressure becomes high.
  • JP2009-138722A has a supercharging type that opens the recirculation valve when decelerating from the supercharging operation state, and then closes the recirculation valve quickly when reaccelerating, thereby improving the acceleration response at the time of reacceleration.
  • An engine is disclosed.
  • An object of the present invention is to provide a control device and a control method for a supercharged engine that can sufficiently improve acceleration response at the time of reacceleration.
  • a compressor of a supercharger that is provided in an intake passage and supercharges intake air
  • a throttle valve that is provided in an intake passage downstream of the compressor, and an intake passage between the compressor and the throttle valve
  • a recirculation valve that opens and closes the intake bypass passage, and a control device for a supercharged engine
  • the control device includes a state determination unit that determines whether or not a transition from a supercharged operation state to a non-supercharged operation state, a condition determination unit that determines whether or not an acceleration priority condition is satisfied, a supercharger, And a valve control unit that closes the recirculation valve when the acceleration priority condition is satisfied at the time of transition from the operating state to the non-supercharged operating state.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a supercharged engine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of valve control executed by a controller that controls the supercharged engine.
  • FIG. 3 is a timing chart for explaining acceleration response at the time of reacceleration after deceleration.
  • a supercharged engine 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the supercharged engine 100 includes a cylinder block 10 and a cylinder head 20 disposed above the cylinder block 10.
  • the cylinder block 10 is formed with a cylinder 11 that houses the piston 1.
  • a combustion chamber 2 is formed by the crown surface of the piston 1, the wall surface of the cylinder 11, and the lower surface of the cylinder head 20. When the air-fuel mixture burns in the combustion chamber 2, the piston 1 receives the combustion pressure due to combustion and reciprocates the cylinder 11.
  • the cylinder head 20 is formed with an intake port 3 for supplying intake air to the combustion chamber 2 and an exhaust port 4 for discharging exhaust gas from the combustion chamber 2.
  • the cylinder head 20 is provided with an intake valve 5 that opens and closes the intake port 3 and an exhaust valve 6 that opens and closes the exhaust port 4.
  • the intake valve 5 is driven by the intake side cam 5A, and the exhaust valve 6 is driven by the exhaust side cam 6A.
  • An ignition plug 7 for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 is installed in the cylinder head 20 between the intake valve 5 and the exhaust valve 6.
  • the intake passage 30 guides air (intake) taken from outside to the intake port 3 via the intake manifold 33.
  • an intake compressor 51, a throttle valve 31, and an intercooler 32 of the supercharger 50 are provided in order from the upstream side.
  • the supercharger 50 includes an intake compressor 51 disposed in the intake passage 30, an exhaust turbine 52 disposed in the exhaust passage 40, and a shaft 53 connecting the intake compressor 51 and the exhaust turbine 52.
  • the intake compressor 51 is driven by rotation of the exhaust turbine 52 by the exhaust discharged from the combustion chamber 2, and supercharges intake air flowing through the intake passage 30.
  • the throttle valve 31 is installed in the intake passage 30 on the downstream side of the intake compressor 51.
  • the throttle valve 31 adjusts the amount of intake air introduced into the combustion chamber 2 by changing (squeezing) the intake flow area of the intake passage 30.
  • the opening degree of the throttle valve 31 is controlled by a controller 90 described later.
  • the intercooler 32 is installed in the intake passage 30 on the downstream side of the throttle valve 31.
  • the intercooler 32 cools the intake air that has been compressed by the intake compressor 51 and has reached a high temperature.
  • the intake air that has passed through the intercooler 32 is distributed to each cylinder through an intake manifold 33.
  • the intake manifold 33 includes a collector portion 33A that is a volume chamber, and a branch pipe 33B that connects the collector portion 33A and the intake port 3 of each cylinder.
  • the branch pipe 33B of the intake manifold 33 is provided with a fuel injection valve 8 that injects fuel according to the engine operating state.
  • a pressure sensor 34 for detecting the pressure of the intake air after passing through the intake compressor 51 (supercharging pressure) is provided in the intake passage 30 between the intake compressor 51 and the throttle valve 31. Further, a pressure sensor 35 for detecting the pressure of the intake air (collector pressure) in the collector portion 33A is provided in the collector portion 33A of the intake manifold 33.
  • the supercharged engine 100 receives a part of the intake air after passing through the intake compressor 51 upstream of the intake compressor 51 so that the supercharging pressure does not become too high when the throttle valve 31 is closed during deceleration of the vehicle or the like.
  • An intake bypass passage 60 that recirculates to the side is provided.
  • the intake bypass passage 60 is a passage that branches from the intake passage 30 between the intake compressor 51 and the throttle valve 31 and joins the intake passage 30 upstream of the intake compressor 51.
  • a recirculation valve 61 is provided in the intake bypass passage 60.
  • the recirculation valve 61 is an electrically controlled valve that opens and closes the intake bypass passage 60 according to the engine operating state. The opening degree of the recirculation valve 61 is controlled by the controller 90.
  • the exhaust discharged from the exhaust port 4 is guided to the exhaust passage 40 via the exhaust manifold 42.
  • an exhaust turbine 52 and a three-way catalytic converter 41 of the supercharger 50 are provided in order from the upstream side.
  • the exhaust discharged into the exhaust passage 40 rotates the exhaust turbine 52 of the supercharger 50, is purified by the three-way catalytic converter 41, and is discharged to the outside.
  • the exhaust passage 40 is provided with an exhaust bypass passage 70 through which exhaust flows so as to bypass the exhaust turbine 52.
  • the exhaust bypass passage 70 is a passage that branches from the exhaust passage 40 upstream from the exhaust turbine 52 and joins the exhaust passage 40 downstream from the exhaust turbine 52.
  • a waste gate valve 71 is provided in the exhaust bypass passage 70.
  • the waste gate valve 71 is an electrically controlled valve that opens and closes the exhaust bypass passage 70 in accordance with the engine operating state.
  • the opening degree of the waste gate valve 71 is controlled by the controller 90. By controlling the opening degree of the waste gate valve 71, the rotational speeds of the exhaust turbine 52 and the intake compressor 51 can be adjusted.
  • the exhaust gas recirculation passage 80 is a passage that branches from the exhaust passage 40 downstream from the three-way catalytic converter 41 and joins the intake passage 30 upstream from the intake compressor 51.
  • the exhaust gas recirculation passage 80 is provided with an EGR cooler 81 and an EGR valve 82.
  • the EGR cooler 81 is a cooling device that cools the recirculated exhaust gas (external EGR gas).
  • the EGR valve 82 is an electrically controlled valve that opens and closes the exhaust gas recirculation passage 80 according to the engine operating state. The opening degree of the EGR valve 82 is controlled by the controller 90.
  • the controller 90 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).
  • the controller 90 may be composed of a plurality of microcomputers.
  • the controller 90 includes a crank angle sensor 91 that generates a crank angle signal for each predetermined crank angle, an accelerator pedal sensor 92 that detects a depression amount of an accelerator pedal provided in the vehicle, a vehicle travel mode ( A signal is input from a mode selector switch 93 that can set the engine operation mode.
  • the crank angle signal is used as a signal representative of the engine speed of the supercharged engine 100.
  • the amount of depression of the accelerator pedal is used as a signal representative of the engine load of the supercharged engine 100.
  • the controller 90 controls the opening degree of the throttle valve 31, the recirculation valve 61, the waste gate valve 71, and the EGR valve 82 based on these input signals.
  • the above-described mode changeover switch 93 is a switch operated by the driver.
  • the mode changeover switch 93 is composed of three switches of a normal mode, an eco mode, and a sports mode.
  • normal traveling control is executed.
  • sport mode travel control having a higher torque change rate with respect to the acceleration operation than that in the normal mode, that is, travel control in which acceleration performance is higher than normal is executed.
  • eco mode travel control is performed such that the fuel consumption rate is suppressed as compared with other travel control modes.
  • valve control processing of the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 executed by the controller 90 will be described.
  • This valve control process is performed at the start of engine operation, and is repeatedly executed at regular intervals, for example, every several milliseconds.
  • step 101 the controller 90 obtains from the accelerator pedal depression amount obtained from the detection signal of the accelerator pedal sensor 92, the engine speed obtained from the detection signal of the crank angle sensor 91, and the switch signal of the mode changeover switch 93. Read the operation mode. Thereafter, the controller 90 executes the process of S102.
  • the controller 90 calculates the target output torque of the supercharged engine 100 based on the accelerator pedal depression amount and the engine rotation speed read in S101.
  • the controller 90 refers to the engine speed-torque map stored in advance in the ROM, and supercharges the engine operating state based on the engine speed read in S101 and the target output torque calculated in S102. It is determined whether or not the engine is in a supercharging operation region that is supercharged by the machine 50.
  • the controller 90 executes the process of S104.
  • the controller 90 controls the recirculation valve (R / V) 61 to be fully closed, controls the waste gate valve (WG / V) 71 to a predetermined opening degree, and ends the valve control process.
  • the supercharging pressure is controlled to the target supercharging pressure determined according to the engine operating state.
  • the controller 90 executes the process of S105.
  • S105 the controller 90 determines whether or not it is a transition from the supercharging operation state to the non-supercharging operation state.
  • the controller 90 executes the process of S106 at the time of transition from the supercharging operation state to the non-supercharging operation state, that is, at the time of deceleration from the supercharging operation state.
  • the controller 90 executes the process of S110.
  • the controller 90 determines whether or not the currently selected driving mode is a sports mode that increases acceleration performance.
  • the controller 90 executes the process of S107.
  • the controller 90 determines whether or not the engine rotation speed read in S101 is higher than the reference rotation speed.
  • the reference rotational speed is a value set so that it can be determined whether or not the vehicle has decelerated from the high engine rotational speed.
  • processing of S106 and S107 is processing for determining whether or not a condition that gives priority to acceleration is satisfied, that is, whether or not the acceleration priority condition is satisfied.
  • it is determined that the acceleration priority condition is satisfied when the driving mode is the sport mode and the vehicle decelerates from the high engine speed.
  • it may be determined that the acceleration priority condition is satisfied when the driving mode is the sports mode or when the vehicle decelerates from the high engine speed.
  • the controller 90 controls the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 to fully open, and ends the valve control process.
  • the acceleration priority condition is not satisfied, and the acceleration response is improved at the time of reacceleration after the deceleration. It is determined that it is not necessary, and the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 are controlled to be fully opened.
  • the intake air after passing through the intake compressor 51 is guided to the upstream side of the intake compressor 51 through the intake bypass passage 60, and the exhaust gas before passing through the exhaust turbine 52 is downstream of the exhaust turbine 52 through the exhaust bypass passage 70. Led to. As a result, it is possible to quickly reduce the supercharging pressure during vehicle deceleration, and it is possible to suppress the occurrence of surge noise caused by the supercharging pressure.
  • the controller 90 executes the process of S109.
  • the controller 90 controls the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 to be fully closed, and ends the valve control process.
  • the acceleration priority condition is satisfied and the acceleration is performed at the time of reacceleration after the deceleration. It is determined that it is necessary to increase the responsiveness, and the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 are controlled to be fully closed.
  • the intake air after passing through the intake compressor 51 is not recirculated to the upstream side of the intake compressor 51, and the entire amount of exhaust gas is guided to the exhaust turbine 52. Therefore, even when the vehicle is decelerated from the supercharging operation state, the supercharging pressure is maintained to some extent, and does not decrease to atmospheric pressure unlike the conventional method. Therefore, the supercharging effect can be obtained immediately even at the time of reacceleration after deceleration, and the acceleration response can be sufficiently enhanced.
  • the controller 90 performs S110. Execute the process.
  • the controller 90 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the non-supercharging operation state has been reached.
  • the controller 90 maintains the opening degrees of the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 in the previous state (fully opened or fully closed), and ends the valve control process. . Therefore, until the predetermined time elapses, the control (S108) for suppressing the generation of the surge noise caused by the supercharging pressure or the control (S109) for increasing the acceleration response at the time of re-acceleration after the deceleration is continuously performed.
  • the controller 90 controls the recirculation valve 61 to be fully closed and the waste gate valve 71 to be fully open as a normal valve state during non-supercharging operation. Then, the valve control process is terminated.
  • S105 is a state determination unit and a state determination step for determining whether or not the state is a transition from the supercharging operation state to the non-supercharging operation state, and S106 and S107 are acceleration priority conditions established. It is the condition determination part and condition determination process which determine whether it is doing.
  • S104, S108, S109, S111, and S112 are a valve control unit and a valve control process for controlling the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71.
  • the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 are controlled to be fully opened as shown by broken lines (C) and (H) during deceleration from such a supercharging operation state.
  • a part of the intake air is recirculated to the upstream side of the intake compressor 51, and a part of the exhaust gas is detoured to the downstream side of the exhaust turbine 52 so that the rotational speed of the exhaust turbine 52 decreases. Therefore, as shown by the broken line in (D), the supercharging pressure rapidly decreases to atmospheric pressure.
  • the recirculation valve 61 is controlled to be fully closed, and the waste gate valve 71 and the throttle valve 31 are controlled to a predetermined opening.
  • the supercharging pressure is reduced to the atmospheric pressure during deceleration, it takes time t3 for the supercharging pressure to reach the target supercharging pressure.
  • the supercharging pressure is greatly reduced during deceleration from the supercharging operation state. Therefore, the acceleration response at the time of reacceleration after deceleration is poor, and the engine speed after reacceleration is (F ) As shown by the broken line.
  • the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 are controlled to be fully closed as shown by the solid lines in (C) and (H) during deceleration from the supercharging operation state ( (See S109 in FIG. 2).
  • the intake air that has passed through the intake compressor 51 is retained in the intake passage 30 between the intake compressor 51 and the throttle valve 31, and the rotational speed of the exhaust turbine 52 is less likely to decrease as indicated by the solid line (G). Therefore, as shown by the solid line in (D), the supercharging pressure is maintained in a higher state than the conventional method (a state higher than the atmospheric pressure).
  • the recirculation valve 61 After re-acceleration after time t2, the recirculation valve 61 is kept fully closed, and the throttle valve 31 and the waste gate valve 71 are controlled to a predetermined opening (see S104 in FIG. 2).
  • the supercharging pressure can be maintained higher than the atmospheric pressure, and a decrease in the rotational speed of the exhaust turbine 52 can be suppressed.
  • the supercharging pressure and the collector pressure after opening the throttle valve 31 reach the target supercharging pressure before time t3.
  • the engine speed after re-acceleration rapidly increases as shown by the solid line (F).
  • both the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 are used at the time of deceleration from the supercharging operation state.
  • the recirculation valve 61 may be controlled to be fully closed and the waste gate valve 71 may be controlled to be fully open.
  • the supercharging pressure can be maintained higher than the atmospheric pressure, as indicated by the alternate long and short dash line in (D).
  • a part of the exhaust gas is guided to the downstream side of the exhaust turbine 52, and the rotational speed of the exhaust turbine 52 decreases as shown by the one-dot chain line in (G). Therefore, the recirculation valve 61 is closed and the waste gate valve is closed.
  • the supercharging pressure when 71 is opened is slightly lower than when both valves 61 and 71 are closed.
  • the control device for the supercharged engine 100 of the present embodiment described above when the acceleration priority condition is satisfied at the time of deceleration from the supercharging operation state, the recirculation valve 61 is closed and the supercharging pressure is changed from the atmospheric pressure. Therefore, the supercharging effect can be obtained immediately even at the time of reacceleration after deceleration, and the acceleration response can be sufficiently enhanced.
  • the waste gate valve 71 is closed, so that a decrease in the rotational speed of the exhaust turbine 52 during deceleration can be suppressed, and the supercharging pressure is higher. Can be maintained. Thereby, the acceleration responsiveness at the time of reacceleration after deceleration can be further improved.
  • the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 are closed during deceleration from the supercharging operation state, and the recirculation valve 61 and the waste gate valve 71 are opened during other decelerations. Therefore, it is possible to achieve both suppression of occurrence of surge noise and improvement of acceleration response at the time of reacceleration.

Abstract

　吸気通路に設けられる過給機のコンプレッサ及びスロットルバルブと、コンプレッサとスロットルバルブの間の吸気通路から分岐し、コンプレッサより上流側の吸気通路に合流する吸気バイパス通路と、吸気バイパス通路を開閉するリサキュレーションバルブと、を備える過給式エンジンの制御装置であって、過給運転状態から非過給運転状態への移行時か否かを判定する状態判定部と、加速優先条件が成立しているか否かを判定する条件判定部と、過給運転状態から非過給運転状態への移行時に、加速優先条件が成立している場合には、リサキュレーションバルブを閉弁するバルブ制御部と、を備える。

Description

過給式エンジンの制御装置及び制御方法
　本発明は、吸気を過給する過給式エンジンの制御装置及び制御方法に関する。
　従来から、過給機を構成するコンプレッサの上流側と下流側を連通するように吸気通路に設けられる吸気バイパス通路と、この吸気バイパス通路を開閉するリサキュレーションバルブと、を備える過給式エンジンが知られている。過給式エンジンでは、過給運転状態からの減速時にリサキュレーションバルブを開いて、吸気コンプレッサ通過後の吸気を吸気コンプレッサの上流側に還流し、過給圧を低下させることで、サージ音の発生を抑制する。サージ音は、過給圧が高くなった場合に、吸気コンプレッサの下流側から上流側に吸気が逆流することで生じる騒音である。
　ＪＰ２００９－１３８７２２Ａには、過給運転状態からの減速時にリサキュレーションバルブを開き、その後再加速する時にリサキュレーションバルブを速やかに閉じることで、再加速時における加速応答性を高めるようにした過給式エンジンが開示されている。
　しかしながら、過給運転状態からの減速時にリサキュレーションバルブを開くと、過給圧はほぼ大気圧まで低下してしまう。そのため、減速後の再加速時にリサキュレーションバルブを速やかに閉じたとしても、過給効果が得られる圧力まで過給圧を高めるためにはある程度の時間が必要となり、加速応答性の改善効果が低いという問題がある。
　本発明の目的は、再加速時における加速応答性を十分に高めることができる過給式エンジンの制御装置及び制御方法を提供することである。
　本発明のある態様によれば、吸気通路に設けられ、吸気を過給する過給機のコンプレッサと、コンプレッサより下流側の吸気通路に設けられるスロットルバルブと、コンプレッサとスロットルバルブの間の吸気通路から分岐し、コンプレッサより上流側の吸気通路に合流する吸気バイパス通路と、吸気バイパス通路を開閉するリサキュレーションバルブと、を備える過給式エンジンの制御装置が提供される。この制御装置は、過給運転状態から非過給運転状態への移行時か否かを判定する状態判定部と、加速優先条件が成立しているか否かを判定する条件判定部と、過給運転状態から非過給運転状態への移行時に、加速優先条件が成立している場合には、リサキュレーションバルブを閉弁するバルブ制御部と、を備える。
　本発明の実施形態及び利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による過給式エンジンの概略構成図である。 図２は、過給式エンジンを制御するコントローラが実行するバルブ制御のフローチャートである。 図３は、減速後の再加速時における加速応答性について説明するタイミングチャートである。
　図１を参照して、本発明の実施形態による過給式エンジン１００について説明する。
　図１に示す車両用の過給式エンジン１００は、直列４気筒エンジンである。過給式エンジン１００は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上側に配置されるシリンダヘッド２０と、を備える。
　シリンダブロック１０には、ピストン１を収納するシリンダ１１が形成される。ピストン１の冠面と、シリンダ１１の壁面と、シリンダヘッド２０の下面とによって燃焼室２が形成される。燃焼室２で混合気が燃焼すると、ピストン１は燃焼による燃焼圧力を受けてシリンダ１１を往復動する。
　シリンダヘッド２０には、燃焼室２に吸気を供給するための吸気ポート３と、燃焼室２から排気を排出するための排気ポート４とが形成される。
　シリンダヘッド２０には、吸気ポート３を開閉する吸気バルブ５と、排気ポート４を開閉する排気バルブ６とが設けられる。吸気バルブ５は吸気側カム５Ａによって駆動され、排気バルブ６は排気側カム６Ａによって駆動される。
　吸気バルブ５と排気バルブ６の間のシリンダヘッド２０には、燃焼室２内の混合気を点火する点火プラグ７が設置されている。
　吸気通路３０は、外部から取り入れた空気（吸気）を、吸気マニホールド３３を介して吸気ポート３に導く。吸気通路３０には、過給機５０の吸気コンプレッサ５１、スロットルバルブ３１、及びインタークーラ３２が上流側から順番に設けられる。
　過給機５０は、吸気通路３０に配置される吸気コンプレッサ５１と、排気通路４０に配置される排気タービン５２と、吸気コンプレッサ５１及び排気タービン５２を連結するシャフト５３と、を備える。吸気コンプレッサ５１は、燃焼室２から排出された排気によって排気タービン５２が回転することで駆動され、吸気通路３０を流れる吸気を過給する。
　スロットルバルブ３１は、吸気コンプレッサ５１よりも下流側の吸気通路３０に設置される。スロットルバルブ３１は、吸気通路３０の吸気流通面積を変化させる（絞る）ことで、燃焼室２に導入される吸気量を調整する。スロットルバルブ３１の開度は、後述するコントローラ９０によって制御される
　インタークーラ３２は、スロットルバルブ３１よりも下流側の吸気通路３０に設置される。インタークーラ３２は、吸気コンプレッサ５１によって圧縮されて高温となった吸気を冷却する。インタークーラ３２を通過した吸気は、吸気マニホールド３３を通じて各気筒に分配される。
　吸気マニホールド３３は、容積室であるコレクタ部３３Ａと、コレクタ部３３Ａ及び各気筒の吸気ポート３を接続するブランチ管３３Ｂと、から構成されている。吸気マニホールド３３のブランチ管３３Ｂには、エンジン運転状態に応じた燃料を噴射する燃料噴射弁８が設けられる。
　吸気コンプレッサ５１とスロットルバルブ３１の間の吸気通路３０には、吸気コンプレッサ５１通過後の吸気の圧力（過給圧）を検出する圧力センサ３４が設けられる。また、吸気マニホールド３３のコレクタ部３３Ａには、コレクタ部３３Ａ内の吸気の圧力（コレクタ圧）を検出する圧力センサ３５が設けられる。
　過給式エンジン１００は、車両の減速時等にスロットルバルブ３１が閉弁した場合に過給圧が高くなりすぎないように、吸気コンプレッサ５１通過後の吸気の一部を当該吸気コンプレッサ５１の上流側に還流する吸気バイパス通路６０を備える。
　吸気バイパス通路６０は、吸気コンプレッサ５１とスロットルバルブ３１の間の吸気通路３０から分岐し、吸気コンプレッサ５１より上流側の吸気通路３０に合流する通路である。吸気バイパス通路６０には、リサキュレーションバルブ６１が設けられる。リサキュレーションバルブ６１は、電動制御式の弁であって、エンジン運転状態に応じて吸気バイパス通路６０を開閉する。リサキュレーションバルブ６１の開度は、コントローラ９０によって制御される。
　過給式エンジン１００では、排気ポート４から排出される排気は、排気マニホールド４２を介して排気通路４０に導かれる。
　排気通路４０には、過給機５０の排気タービン５２及び三元触媒コンバータ４１が上流側から順番に設けられる。排気通路４０に排出された排気は、過給機５０の排気タービン５２を回転させ、三元触媒コンバータ４１によって浄化されて、外部に放出される。
　排気通路４０には、排気タービン５２を迂回するように排気を流す排気バイパス通路７０が設けられる。
　排気バイパス通路７０は、排気タービン５２より上流側の排気通路４０から分岐し、排気タービン５２より下流側の排気通路４０に合流する通路である。排気バイパス通路７０には、ウェイストゲートバルブ７１が設けられる。ウェイストゲートバルブ７１は、電動制御式の弁であって、エンジン運転状態に応じて排気バイパス通路７０を開閉する。ウェイストゲートバルブ７１の開度は、コントローラ９０によって制御される。ウェイストゲートバルブ７１の開度を制御することで、排気タービン５２及び吸気コンプレッサ５１の回転数を調整することができる。
　吸気通路３０と排気通路４０の間には、排気通路４０の排気の一部を吸気通路３０に還流する排気還流通路８０が設けられる。排気還流通路８０は、三元触媒コンバータ４１より下流側の排気通路４０から分岐し、吸気コンプレッサ５１より上流側の吸気通路３０に合流する通路である。
　排気還流通路８０には、ＥＧＲクーラ８１及びＥＧＲバルブ８２が設けられる。ＥＧＲクーラ８１は、還流される排気（外部ＥＧＲガス）を冷却する冷却装置である。ＥＧＲバルブ８２は、電動制御式の弁であって、エンジン運転状態に応じて排気還流通路８０を開閉する。ＥＧＲバルブ８２の開度は、コントローラ９０によって制御される。
　コントローラ９０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。なお、コントローラ９０を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。
　コントローラ９０には、圧力センサ３４，３５のほか、所定クランク角ごとにクランク角信号を生成するクランク角センサ９１や、車両が備えるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルペダルセンサ９２、車両走行モード（エンジン運転モード）を設定可能なモード切換スイッチ９３からの信号が入力する。クランク角信号は、過給式エンジン１００のエンジン回転速度を代表する信号として用いられる。アクセルペダルの踏込量は、過給式エンジン１００のエンジン負荷を代表する信号として用いられる。
　コントローラ９０は、これらの入力信号に基づいて、スロットルバルブ３１や、リサキュレーションバルブ６１、ウェイストゲートバルブ７１及びＥＧＲバルブ８２の開度を制御する。
　上述したモード切換スイッチ９３は、運転者によって操作されるスイッチである。モード切換スイッチ９３は、ノーマルモード、エコモード、スポーツモードの３つのスイッチから構成されている。ノーマルモードでは、通常の走行制御が実行される。スポーツモードでは、ノーマルモードと比較して加速操作に対するトルク変化率が高い走行制御、つまり通常時よりも加速性能を高める走行制御が実行される。エコモードでは、他の走行制御モードと比較して燃料消費率が抑制されるような走行制御が実行される。
　図２を参照して、コントローラ９０が実行するリサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１のバルブ制御処理について説明する。このバルブ制御処理は、エンジン運転開始ともに実施され、一定間隔、例えば数ミリ秒周期で繰り返し実行される。
　ステップ１０１（Ｓ１０１）では、コントローラ９０は、アクセルペダルセンサ９２の検出信号から得られるアクセルペダル踏込量、クランク角センサ９１の検出信号から得られるエンジン回転速度、及びモード切換スイッチ９３のスイッチ信号から得られる運転モードを読み込む。その後、コントローラ９０はＳ１０２の処理を実行する。
　Ｓ１０２では、コントローラ９０は、Ｓ１０１で読み込んだアクセルペダル踏込量及びエンジン回転速度に基づいて過給式エンジン１００の目標出力トルクを算出する。
　Ｓ１０３では、コントローラ９０は、予めＲＯＭに記憶されているエンジン回転速度－トルクマップを参照し、Ｓ１０１で読み込んだエンジン回転速度とＳ１０２で算出した目標出力トルクとに基づいて、エンジン運転状態が過給機５０によって過給される過給運転領域内にあるか否かを判定する。
　エンジン運転状態が過給運転状態となる場合には、コントローラ９０はＳ１０４の処理を実行する。Ｓ１０４では、コントローラ９０は、リサキュレーションバルブ（Ｒ／Ｖ）６１を全閉に制御し、ウェイストゲートバルブ（ＷＧ／Ｖ）７１を所定開度に制御して、バルブ制御処理を終了する。これにより、過給圧がエンジン運転状態に応じて決定された目標過給圧に制御される。
　一方、エンジン運転状態が非過給運転状態となる場合には、コントローラ９０はＳ１０５の処理を実行する。Ｓ１０５では、コントローラ９０は、過給運転状態から非過給運転状態への移行時か否かを判定する。コントローラ９０は、過給運転状態から非過給運転状態への移行時、つまり過給運転状態からの減速時にはＳ１０６の処理を実行する。また、コントローラ９０は、それ以外の場合、例えば前回から非過給運転状態が継続している場合にはＳ１１０の処理を実行する。
　Ｓ１０６では、コントローラ９０は、現在選択されている運転モードが加速性能を高めるスポーツモードであるか否かを判定する。
　運転モードがスポーツモードではなくノーマルモード又はエコモードである場合には、コントローラ９０はＳ１０７の処理を実行する。Ｓ１０７では、コントローラ９０は、Ｓ１０１で読み込まれたエンジン回転速度が基準回転速度よりも大きいか否かを判定する。基準回転速度は、車両が高エンジン回転速度から減速したか否かを判定できるように設定された値である。
　なお、Ｓ１０６及びＳ１０７の処理は、加速を優先させるような条件となっている否か、つまり加速優先条件が成立しているか否かを判定するための処理である。本実施形態では、運転モードがスポーツモードであり、かつ車両が高エンジン回転速度から減速した場合に、加速優先条件が成立していると判定される。これに限らず、運転モードがスポーツモードである場合、又は車両が高エンジン回転速度から減速した場合に、加速優先条件が成立していると判定してもよい。
　Ｓ１０７においてエンジン回転速度が基準回転速度以下であると判定された場合には、コントローラ９０はＳ１０８の処理を実行する。
　Ｓ１０８では、コントローラ９０は、リサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１を全開に制御して、バルブ制御処理を終了する。
　このように運転モードがエコモード又はノーマルモードであって、車両が高エンジン回転速度から減速していない場合には、加速優先条件が成立しておらず減速後の再加速時に加速応答性を高める必要がないと判断し、リサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１を全開に制御する。このように制御することで、吸気コンプレッサ５１通過後の吸気が吸気バイパス通路６０を通じて吸気コンプレッサ５１の上流側に導かれ、排気タービン５２通過前の排気が排気バイパス通路７０を通じて排気タービン５２の下流側に導かれる。これにより、車両減速中に過給圧を速やかに低下させることができ、過給圧に起因するサージ音の発生を抑制することが可能となる。
　一方、Ｓ１０６において運転モードがスポーツモードであると判定された場合、又はＳ１０７においてエンジン回転速度が基準回転速度より大きいと判定された場合には、コントローラ９０はＳ１０９の処理を実行する。
　Ｓ１０９では、コントローラ９０は、リサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１を全閉に制御して、バルブ制御処理を終了する。
　このように運転モードがスポーツモードである場合や、運転モードがスポーツモードではなくとも高エンジン回転速度からの減速時である場合には、加速優先条件が成立しており減速後の再加速時に加速応答性を高める必要があると判断し、リサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１を全閉に制御する。このように制御することで、吸気コンプレッサ５１通過後の吸気が吸気コンプレッサ５１の上流側に還流されず、また排気の全量が排気タービン５２に導かれる。そのため、過給運転状態からの減速時であっても、過給圧がある程度維持され、従来手法のように大気圧まで低下することがない。したがって、減速後の再加速時にも即座に過給効果を得られ、加速応答性を十分に高めることができる。
　ところで、Ｓ１０５において過給運転状態から非過給運転状態への移行時（減速時）でないと判定された場合、例えば前回から非過給運転状態が継続している場合には、コントローラ９０はＳ１１０の処理を実行する。
　Ｓ１１０では、コントローラ９０は、非過給運転状態となってから所定時間経過したか否かを判定する。
　所定時間を経過していない場合には、Ｓ１１１においてコントローラ９０は、リサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１の開度を前回状態（全開又は全閉）のまま維持して、バルブ制御処理を終了する。したがって、所定時間が経過するまでは、過給圧に起因するサージ音の発生を抑制する制御（Ｓ１０８）又は減速後の再加速時に加速応答性を高める制御（Ｓ１０９）が継続して行われる。
　一方、所定時間を経過した場合には、Ｓ１１２においてコントローラ９０は、非過給運転時の通常のバルブ状態として、リサキュレーションバルブ６１を全閉に制御し、ウェイストゲートバルブ７１を全開に制御して、バルブ制御処理を終了する。
　なお、上述したバルブ制御処理において、Ｓ１０５は過給運転状態から非過給運転状態への移行時か否かを判定する状態判定部及び状態判定工程であり、Ｓ１０６及びＳ１０７は加速優先条件が成立しているか否かを判定する条件判定部及び条件判定工程である。また、Ｓ１０４、Ｓ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１１、及びＳ１１２は、リサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１を制御するバルブ制御部及びバルブ制御工程である。
　次に、図３を参照して、過給運転状態からの減速後に再加速する場合の加速応答性について説明する。なお、図３においては、車両の走行モード（エンジン運転モード）はスポーツモードに設定されているものとする。
　過給運転状態中の車両において、時刻ｔ１でアクセルオフされると、（Ａ）に示すようにアクセルペダル踏込量が０になり、（Ｂ）に示すようにスロットルバルブは全閉に制御される。
　従来手法によるエンジン制御では、このような過給運転状態からの減速時に、（Ｃ）及び（Ｈ）の破線で示すようにリサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１を全開に制御する。このように制御することで、吸気の一部を吸気コンプレッサ５１の上流側に還流させるとともに、排気タービン５２の回転数が低下するように排気の一部を排気タービン５２の下流側に迂回させる。したがって、（Ｄ）の破線で示すように、過給圧は急速に大気圧まで低下する。
　減速後、時刻ｔ２で再びアクセルペダルが踏み込まれて再加速が行われると、リサキュレーションバルブ６１が全閉に制御され、ウェイストゲートバルブ７１及びスロットルバルブ３１が所定開度に制御される。しかしながら、減速中に過給圧が大気圧まで低下しているので、過給圧が目標過給圧に到達するには時刻ｔ３までかかる。このように従来手法では、過給運転状態からの減速中に過給圧が大きく低下してしまうので、減速後の再加速時における加速応答性が悪く、再加速後のエンジン回転速度は（Ｆ）の破線で示すように比較的緩やかに上昇することとなる。
　一方、本実施形態によるエンジン制御によれば、過給運転状態からの減速時に、（Ｃ）及び（Ｈ）の実線で示すようにリサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１を全閉に制御する（図２のＳ１０９参照）。これにより、吸気コンプレッサ５１を通過した吸気は吸気コンプレッサ５１とスロットルバルブ３１の間の吸気通路３０に留められ、（Ｇ）の実線で示すように排気タービン５２の回転数も低下しにくくなる。したがって、（Ｄ）の実線で示すように、過給圧は従来手法よりも高い状態（大気圧よりも高い状態）に維持される。
　時刻ｔ２以降の再加速後は、リサキュレーションバルブ６１は全閉のまま保持され、スロットルバルブ３１及びウェイストゲートバルブ７１は所定開度に制御される（図２のＳ１０４参照）。これにより、車両減速中において、過給圧を大気圧よりも高い状態に維持でき、また排気タービン５２の回転数の低下を抑制できるので、（Ｄ）及び（Ｅ）の実線で示すように、過給圧及びスロットルバルブ３１開弁後のコレクタ圧は時刻ｔ３よりも前に目標過給圧に到達する。このように本実施形態では、減速後の再加速時における加速応答性を高めることができるので、再加速後のエンジン回転速度は（Ｆ）の実線で示すように速やかに上昇する。
　なお、本実施形態では、加速優先条件が成立しており減速後の再加速時に加速応答性を高める必要がある場合、過給運転状態からの減速時にリサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１の両方を全閉に制御しているが、リサキュレーションバルブ６１のみを全閉に制御してウェイストゲートバルブ７１を全開に制御してもよい。このように制御した場合においても、（Ｄ）の一点鎖線で示すように、過給圧を大気圧よりも高い状態に維持することができる。但し、排気の一部が排気タービン５２の下流側に導かれ、（Ｇ）の一点鎖線で示すように排気タービン５２の回転数が低下してしまうので、リサキュレーションバルブ６１を閉じてウェイストゲートバルブ７１を開いた時の過給圧は、両バルブ６１，７１を閉じた場合よりも若干低くなる。
　このように、過給運転状態からの車両減速時に加速優先条件が成立している場合に、リサキュレーションバルブ６１のみを閉じるように制御しても、過給圧を大気圧よりも高い状態に維持できる。したがって、両バルブ６１，７１を閉じた場合よりも改善効果は低下するものの、図３の（Ｄ）～（Ｆ）の一点鎖線で示すように、減速後の再加速時における加速応答性を高めることができる。
　上記した本実施形態の過給式エンジン１００の制御装置によれば、過給運転状態からの減速時に加速優先条件が成立している場合、リサキュレーションバルブ６１を閉じて過給圧を大気圧よりも高い状態に維持するので、減速後の再加速時にも即座に過給効果を得られ、加速応答性を十分に高めることができる。
　また、過給運転状態からの減速時に加速優先条件が成立している場合、ウェイストゲートバルブ７１を閉じるので、減速中における排気タービン５２の回転数の低下を抑制でき、過給圧をより高い状態に維持することができる。これにより、減速後の再加速時における加速応答性をさらに高めることができる。
　特に、加速優先条件が成立した場合にだけ、過給運転状態からの減速中にリサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１を閉じ、それ以外の減速中はリサキュレーションバルブ６１及びウェイストゲートバルブ７１を開くので、サージ音の発生の抑制及び再加速時における加速応答性の改善を両立することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願は２０１２年５月１日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－１０４４９４に基づく優先権を主張し、これら出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1. 　吸気通路に設けられ、吸気を過給する過給機のコンプレッサと、
    　前記コンプレッサより下流側の前記吸気通路に設けられるスロットルバルブと、
    　前記コンプレッサと前記スロットルバルブの間の前記吸気通路から分岐し、前記コンプレッサより上流側の前記吸気通路に合流する吸気バイパス通路と、
    　前記吸気バイパス通路を開閉するリサキュレーションバルブと、を備える過給式エンジンの制御装置であって、
    　過給運転状態から非過給運転状態への移行時か否かを判定する状態判定部と、
    　加速優先条件が成立しているか否かを判定する条件判定部と、
    　過給運転状態から非過給運転状態への移行時に、加速優先条件が成立している場合には、前記リサキュレーションバルブを閉弁するバルブ制御部と、を備える過給式エンジンの制御装置。
  2. 　請求項１に記載の過給式エンジンの制御装置であって、
    　前記過給式エンジンは、
    　排気を流す排気通路と、
    　前記排気通路に設けられる前記過給機のタービンと、
    　前記タービンを迂回するように、前記タービンの上流側及び下流側の前記排気通路に接続する排気バイパス通路と、
    　前記排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、をさらに備え、
    　前記バルブ制御部は、過給運転状態から非過給運転状態への移行時に、加速優先条件が成立している場合には、前記ウェイストゲートバルブを閉弁する、過給式エンジンの制御装置。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の過給式エンジンの制御装置であって、
    　前記条件判定部は、前記過給式エンジンが通常時よりも加速性能を高めるスポーツモードで運転されている場合に、加速優先条件が成立していると判定する、過給式エンジンの制御装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の過給式エンジンの制御装置であって、
    　前記条件判定部は、過給運転状態から非過給運転状態への移行時におけるエンジン回転速度が基準回転速度よりも大きい場合に、加速優先条件が成立していると判定する、過給式エンジンの制御装置。
  5. 　吸気通路に設けられ、吸気を過給する過給機のコンプレッサと、
    　前記コンプレッサより下流側の前記吸気通路に設けられるスロットルバルブと、
    　前記コンプレッサと前記スロットルバルブの間の前記吸気通路から分岐し、前記コンプレッサより上流側の前記吸気通路に合流する吸気バイパス通路と、
    　前記吸気バイパス通路を開閉するリサキュレーションバルブと、を備える過給式エンジンの制御方法であって、
    　過給運転状態から非過給運転状態への移行時か否かを判定する状態判定工程と、
    　加速優先条件が成立しているか否かを判定する条件判定工程と、
    　過給運転状態から非過給運転状態への移行時に、加速優先条件が成立している場合には、前記リサキュレーションバルブを閉弁するバルブ制御工程と、を備える過給式エンジンの制御方法。
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