WO2014132544A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • a turbocharger such as a turbocharger is provided in an internal combustion engine to improve output performance and fuel consumption performance.
  • a supercharging pressure regulator is provided which regulates the pressure of intake air introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine, that is, the supercharging pressure.
  • the supercharging pressure adjustment device includes a bypass passage provided in the exhaust pipe so that the exhaust gas introduced into the exhaust turbine of the turbocharger bypasses the exhaust gas flow downstream of the exhaust turbine, and a flow rate of the exhaust gas flowing out to the bypass passage. It comprises a waste gate valve to be adjusted, a positive pressure type actuator to adjust the opening degree of the waste gate valve, and a pressure control valve to control the pressure of air introduced to the positive pressure type actuator.
  • the waste gate valve whose target charge pressure is a pressure control valve for a portion of the intake air supercharged by the turbocharger.
  • the pressure is adjusted so that the opening degree is obtained, and the pressure-regulated air is introduced into the positive pressure actuator.
  • the pressure-regulated air is introduced into the positive pressure type actuator to control the pressure of the intake air introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine, that is, the supercharging pressure.
  • the target opening degree of the waste gate valve is calculated based on the difference between the target boost pressure and the actual boost pressure during transition such as acceleration of the vehicle.
  • the opening degree of the waste gate valve is adjusted by the electric actuator so that the target opening degree is obtained.
  • the throttle opening may be small and the boost pressure may be high.
  • the pressure loss at the throttle portion may be large.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a control device of an internal combustion engine capable of achieving good fuel economy performance while achieving good acceleration performance of the vehicle. It is to do.
  • supercharging is performed by adjusting the actual intake air amount of the internal combustion engine, that is, the output torque by the intake air amount adjustment means until the opening degree of the intake air amount adjustment means is fully opened. While it is possible to increase the flow rate of the exhaust gas bypassing the turbine of the means, and by squeezing the air supercharged by the supercharging means by the intake air amount adjusting means to obtain the target air amount, unnecessary supercharging is prevented.
  • the pumping loss due to the increase of the negative pressure generated by the intake air amount adjusting means can be reduced, and the fuel consumption can be improved.
  • the opening degree of the waste gate valve is adjusted so that the actual intake air amount becomes the target intake air amount. Therefore, it is possible to prevent the supercharging means from being damaged due to a surge or excessive rotation.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a direct injection gasoline engine to which a control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied. It is a control flowchart of operation control of an electronically controlled throttle valve and an electric waste gate valve which an engine control unit implements.
  • FIG. 6 is a view showing an example of the operation of the electronically controlled throttle valve and the electric waste gate valve at the time of steady traveling or slow acceleration of the vehicle. It is a figure which shows an example of the action
  • a surge tank 17 a is formed in the intake manifold 17.
  • the surge tank 17a temporarily stores the sucked air.
  • An intake pressure sensor 18 for detecting the pressure of intake air and an intake air temperature sensor 19 for detecting the temperature of intake air are provided in the surge tank 17a so as to protrude into the surge tank 17a.
  • an intake pipe (intake passage) 20 and an electronically controlled throttle valve (intake air amount adjustment means) 21 for adjusting the amount of intake air are provided at the intake upstream end of the intake manifold 17.
  • the electronic control throttle valve 21 is provided with a throttle position sensor 22 for detecting the degree of opening of the throttle valve.
  • the turbocharger 24 rotates a turbine by exhaust gas introduced from a turbine housing 24b described later, and compresses intake air with a compressor provided coaxially with the turbine.
  • the intercooler 25 is for cooling the fresh air that has been compressed to a high temperature by the compressor of the turbocharger 24.
  • FIG. 2 is a control flowchart of operation control of the electronically controlled throttle valve 21 and the electric waste gate valve 31 which the engine control unit 50 implements.
  • FIG. 3 is a view showing an example of the operation of the electronically controlled throttle valve 21 and the electric waste gate valve 31 at the time of steady traveling of the vehicle or at the time of slow acceleration (during traveling at a predetermined first acceleration or less).
  • FIG. 4 is a view showing an example of the operation of the electronically controlled throttle valve and the electric waste gate valve at the time of rapid acceleration of the vehicle (during traveling at an acceleration higher than a predetermined first acceleration by a predetermined second acceleration or more). .
  • FIGS. 3 and 4 indicate the engine load (corresponding to the load applied to the internal combustion engine of the present invention), that is, the load applied to the engine 1.
  • the throttle valve opening in FIGS. 3 and 4 indicates the opening of the electronically controlled throttle valve 21
  • the waste gate opening indicates the opening of the electric waste gate valve 31
  • the vertical axis indicates the engine load.
  • full open or full close in the bar graphs of FIG. 3 and FIG. 4 indicate the opening degree of each valve.
  • the opening degree of the electric waste gate valve 31 is feedback-controlled so that the actual intake air amount becomes the target intake air amount, By appropriately opening the electric waste gate valve 31 and adjusting the rotational speed of the turbine so that the compressor does not go into a surge state, it is possible to prevent the turbocharger 24 from being damaged due to over rotation or the like.
  • the motorized waste gate valve 31 is kept fully open or fully open until the electronically controlled throttle valve 21 is fully opened, the rotation of the turbine of the turbocharger 24 is suppressed and arranged coaxially with the turbine The rotation of the compressor can be suppressed to suppress the supercharging pressure.
  • the negative pressure generated by the electronically controlled throttle valve 21 when the air supercharged by the turbocharger 24 is adjusted to the target air amount by throttling the electronically controlled throttle valve 21 (reducing the opening of the electronically controlled throttle valve 21) As a result, the pumping loss will occur and wasteful supercharging will be implemented, but this can be prevented by the present invention.

Abstract

　車両が定常走行状態、或いは緩加速状態である場合には、電動ウェストゲートバルブ(31)の開度を実空気流量が最小となる開度とする。そして、エンジン負荷に応じたエンジン(1)の出力トルクとなる実吸入空気量となるように、電子制御スロットルバルブ(21)の開度をフィードバック制御する。電子制御スロットルバルブ(21)の開度が全開となると、電子制御スロットルバルブ(21)の開度を保持したまま、エンジン負荷に応じたエンジン(1)の出力トルク、即ち目標吸入空気量となる実吸入空気量となるように、電動ウェストゲートバルブ(31)の開度をフィードバック制御する。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特にウェストゲートバルブの作動制御に関する。
　従来、内燃機関には出力性能及び燃費性能の向上のために、ターボチャージャ等の過給機が設けられている。このような過給機を備える内燃機関では、内燃機関の燃焼室に導入される吸入空気の圧力、即ち過給圧を調整する過給圧調整装置が備えられている。そして、過給圧調整装置は、ターボチャージャの排気タービンに導入される排ガスが排気タービンの排ガス流れ下流に迂回するように排気管に設けられるバイパス通路と、当該バイパス通路へ流出する排ガスの流量を調整するウェストゲートバルブと、当該ウェストゲートバルブの開度を調整する正圧式アクチュエータと、当該正圧式アクチュエータに導入される空気の圧力を調整する圧力制御弁とで構成されている。
　このような正圧式アクチュエータにてウェストゲートバルブの開度を調整する過給圧調整装置では、ターボチャージャで過給された吸気の一部について圧力制御弁にて目標過給圧となるウェストゲートバルブ開度となるように圧力を調整して、圧力調整された空気を正圧式アクチュエータに導入している。そして、圧力調整された空気を正圧式アクチュエータに導入することで、内燃機関の燃焼室に導入される吸入空気の圧力、即ち過給圧を制御している。
　しかしながら、このように正圧式アクチュエータによってウェストゲートバルブの開度を制御すると、例えば要求される過給圧が低い時に、ウェストゲートバルブの開度を全開としたい場合には、正圧式アクチュエータに導入される空気の圧力を高くすることができず、ウェストゲートバルブの開度を全開とすることが困難となる。
　そこで、特許文献１では、過給圧によらずにウェストゲートバルブの開度を制御することができる電動アクチュエータでウェストゲートバルブを駆動するようにしている。
特開２００６－２７４８３１号公報
　上記特許文献１のターボチャージャ付き内燃機関の制御装置では、車両の加速等の過渡時には、目標過給圧と実過給圧との差に基づいて、ウェストゲートバルブの目標開度を算出し、当該目標開度となるようにウェストゲートバルブの開度を電動アクチュエータで調整している。
　しかしながら、車両が一定の車速で走行している定常走行や緩加速を行っている場合に同様の制御を行うと、目標過給圧によってはスロットル開度が少なく過給圧が高いという状態になり、スロットル部分での圧力損失が大きくなる虞がある。
　したがって、スロットルでのポンピングロスが増大することとなり、燃費が悪化する虞があり好ましいことではない。
　本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両の加速性能を良好としつつ、燃費性能も良好とすることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
　上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の制御装置は、車両に搭載される内燃機関の排気通路に配設されたタービン、及び、前記内燃機関の吸気通路に配設され前記タービンにより駆動されるコンプレッサを有する過給手段と、前記吸気通路に設けられ、実吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段と、前記吸気通路に設けられ、前記実吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記タービンを迂回するバイパス通路に設けられ、前記バイパス通路へ流れる排ガスの流量を調整するウェストゲートバルブと、前記内燃機関に加わる負荷に基づいて、前記内燃機関の目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、前記車両の走行状態、及び、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸入空気量調整手段と前記ウェストゲートバルブの開度を制御する作動制御手段とを備え、前記作動制御手段は、前記内燃機関に加わる前記負荷の増加に伴い前記吸入空気量調整手段の開度を増大させて該開度が全開となった以後に、前記内燃機関の前記実吸入空気量が前記目標吸入空気量となるように前記ウェストゲートバルブの開度を調整する。
　また、請求項２の内燃機関の制御装置では、請求項１において、前記作動制御手段は、前記車両が所定の第１加速度以下で走行している時には、前記内燃機関に加わる前記負荷の増加に伴い前記吸入空気量調整手段の開度を増大させる前に、前記ウェストゲートバルブの開度を前記実吸入空気量が最小となる開度とする。
　また、請求項３の内燃機関の制御装置置では、請求項２において、前記作動制御手段は、前記所定の第１加速度より大きな所定の第２加速度以上の加速度で走行している時には、前記内燃機関に加わる前記負荷の増加に伴い前記吸入空気量調整手段の開度を増大させる前に、前記ウェストゲートバルブの開度を閉側に作動させる。
　また、請求項４の内燃機関の制御装置置では、請求項１から３のいずれか１項において、前記作動制御手段は、前記内燃機関に加わる前記負荷が前記内燃機関の全負荷に相当する場合には、前記実吸入空気量が前記目標吸入空気量となるように前記ウェストゲートバルブの開度を調整する。
　請求項１の発明によれば、吸入空気量調整手段の開度が全開となるまでは、内燃機関の実吸入空気量、即ち出力トルクを吸入空気量調整手段にて調整することで、過給手段のタービンを迂回する排ガスの流量を増加させることができるとともに、過給手段により過給された空気を吸入空気量調整手段にて絞って目標空気量とすることで無駄な過給が防止され、吸入空気量調整手段で発生する負圧が大きくなることによるポンピングロスを低減でき燃費を向上させることができる。
　また、請求項２の発明によれば、車両が所定の第１加速度以下で走行している時に、ウェストゲートバルブの開度を実吸入空気量が最小となる開度、即ち全開或いは全開相当とした後に、内燃機関に加わる負荷が増加すると、当該負荷の増加に合わせて吸入空気量調整手段の開度を増大させて、内燃機関の出力トルクを増大させつつ、過給手段を迂回する排ガスの流量を増加させ、内燃機関の排圧上昇を抑制することで車両の加速性能を低下させることなく、燃費を向上させることができる。
　また、請求項３の発明によれば、車両が所定の第１加速度より大きな所定の第２加速度以上の加速度で走行している時には、ウェストゲートバルブの開度を閉側に作動させた後に、内燃機関に加わる負荷が増加すると、当該負荷の増加に合わせて、吸入空気量調整手段の開度を増大させることで、内燃機関から排出される排ガスを積極的に過給手段のタービンに導入して、過給圧を増大させ実吸入空気量を増加させることで内燃機関の出力トルクを増大させることができるので、車両の加速性能を向上させることができる。
　また、請求項４の発明によれば、内燃機関に加わる負荷が内燃機関の全負荷に相当する場合には、実吸入空気量が目標吸入空気量となるようにウェストゲートバルブの開度を調整しているので、サージや過回転等により過給手段が破損することを防止できる。
本発明に係る内燃機関の制御装置が適用された筒内噴射式ガソリンエンジンの概略構成図である。 エンジンコントロールユニットが実施する電子制御スロットルバルブ及び電動ウェストゲートバルブの作動制御の制御フローチャートである。 車両の定常走行時或いは緩加速時の電子制御スロットルバルブ及び電動ウェストゲートバルブの作動の一例を示す図である。 車両の急加速時時の電子制御スロットルバルブ及び電動ウェストゲートバルブの作動の一例を示す図である。 車両の定常走行時或いは緩加速時の電動ウェストゲートバルブの制御マップである。 車両の定常走行時或いは緩加速時の電子制御スロットルバルブ及び電動ウェストゲートバルブの作動の一例を時系列で示す図である。 車両の急加速時時の電子制御スロットルバルブ及び電動ウェストゲートバルブの作動の一例を時系列で示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
　図１は、内燃機関の制御装置が適用された筒内噴射式ガソリンエンジン（以下、エンジン１という）（内燃機関）の概略構成図である。
　図１に示すように、エンジン１は、シリンダヘッド３に配設された燃料噴射弁１６から燃焼室８内へ燃料を噴射する筒内噴射式４サイクル直列４気筒型ガソリンエンジンである。図１にはエンジン１の１つの気筒についての縦断面が示されている。なお、他の気筒についても同様の構成をしているものとして図示及び説明を省略する。
　図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック２にシリンダヘッド３が載置されて構成されている。
　シリンダブロック２には、シリンダ２ａが形成されている。そして、シリンダ２ａ内には、上下摺動可能にピストン４が設けられている。当該ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。また、シリンダブロック２には、当該エンジン１の回転速度及びクランクシャフト６の位相を検出するクランク角センサ７が設けられている。そして、シリンダヘッド３とシリンダ２ａとピストン４で燃焼室８が形成されている。
　シリンダヘッド３には、燃焼室８に臨むようにして点火プラグ９が設けられている。そして、シリンダヘッド３には、燃焼室８からシリンダヘッド３の一側面に向かって吸気ポート３ａが形成されている。更にシリンダヘッド３には、燃焼室８からシリンダヘッド３の他側面に向かって排気ポート３ｂが形成されている。シリンダヘッド３には、燃焼室８と吸気ポート３ａとの連通及び遮断を行う吸気バルブ１０と、燃焼室８と排気ポート３ｂとの連通及び遮断を行う排気バルブ１１がそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド３上部には吸気バルブ１０を駆動する吸気カム１２を有する吸気カムシャフト１４が設けられている。更にシリンダヘッド３上部には排気バルブ１１を駆動する排気カム１３を有する排気カムシャフト１５が設けられている。また、シリンダヘッド３の上部には、吸気カムシャフト１４と排気カムシャフト１５のそれぞれの位相を検出する図示しないカム角センサが設けられている。吸気カムシャフト１４と排気カムシャフト１５には、吸気カム１２と排気カム１３の位相を可変させる図示しないカム位相可変機構が備えられている。また、シリンダヘッド３の一側面には吸気ポート３ａと連通するように吸入した空気を各気筒に分配する吸気マニホールド（吸気通路）１７が接続されている。そして、シリンダヘッド３の吸気マニホールド１７が接続される側には、燃焼室８に臨むように燃料噴射弁１６が設けられている。
　吸気マニホールド１７には、サージタンク１７ａが形成されている。サージタンク１７ａは、吸入した空気を一時的に貯留するものである。そして、サージタンク１７ａには、吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ１８と、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ１９とがサージタンク１７ａ内に突出するように設けられている。また、吸気マニホールド１７の吸気上流端には、吸気管（吸気通路）２０、吸入空気量を調節する電子制御スロットルバルブ（吸入空気量調整手段）２１が設けられている。また、電子制御スロットルバルブ２１には、スロットルバルブの開き度合を検出するスロットルポジションセンサ２２が備えられている。
　そして、電子制御スロットルバルブ２１の上流側の吸気管２０には、エアクリーナ２３と、ターボチャージャ（過給手段）２４のコンプレッサハウジング（コンプレッサ）２４ａと、インタクーラ２５とが吸気管２０を介して吸気マニホールド１７に接続されている。また、ターボチャージャ２４のコンプレッサハウジング２４ａとエアクリーナ２３との間の吸気管２０には、吸入空気の流量、即ち吸入空気量を検出するエアフローセンサ（吸入空気量検出手段）２６と、新気の温度を検出する吸気温センサ２７とが吸気管２０内に突出するように設けられている。
　エアクリーナ２３は、最上流から吸入された新気中のゴミを取り除くものである。
　ターボチャージャ２４は、後述するタービンハウジング２４ｂより導入される排ガスによってタービンを回転させ、当該タービンと同軸に備えられるコンプレッサにて吸入空気を圧縮するものである。
　インタクーラ２５は、ターボチャージャ２４のコンプレッサにて、圧縮され高温となった新気を冷却するものである。
　また、ターボチャージャ２４のコンプレッサハウジング２４ａの上流側の吸気管２０と下流側の吸気管２０とを連通するように、バイパス通路２０ａが設けられている。そして、バイパス通路２０ａには、バイパス通路２０ａを流れる吸入空気の量を調整するバイパスバルブ２８が設けられている。本バイパス通路２０ａは、ターボチャージャ２４のコンプレッサにて圧縮された吸入空気をコンプレッサハウジング２４ａの上流に迂回させるためのものである。
　一方、シリンダヘッド３の吸気マニホールド１７が接続された側面とは反対側の側面には、排気ポート３ｂと連通するように排気マニホールド（排気通路）２９が接続されている。排気マニホールド２９の排気下流端には、排気管（排気通路）３０が連通するように接続されている。また、排気管３０の排気下流には、ターボチャージャ２４に排ガスを導入するタービンハウジング（タービン）２４ｂが連通するように設けられている。そして、ターボチャージャ２４のタービンハウジング２４ｂの上流側の排気管３０と下流側の排気管３０とを連通するように、バイパス通路（本発明のバイパス通路に相当）３０ａが設けられている。そして、バイパス通路３０ａには、電動ウェストゲートバルブ（本発明のウェストゲートバルブに相当）３１が設けられている。本バイパス通路３０ａは、ターボチャージャ２４のタービンハウジングに流入する排ガスをタービンハウジング２４ｂの下流に迂回させるためのものである。
　電動ウェストゲートバルブ３１は、モータ等の動力にてバタフライ式のバルブを作動させ、バイパス通路３０ａに流入する排ガスの流量を調整する、即ちターボチャージャ２４のタービンハウジング２４ｂに流入する排ガスの流量を調整するものである。なお、電動ウェストゲートバルブ３１には、ウエストゲートの開き度合を検出するポジションセンサが備えられている。
　そして、ターボチャージャ２４のタービンハウジング２４ｂの下流の排気管３０には、排ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘを浄化する機能を有する三元触媒３２が備えられている。そして、排気管３０の三元触媒３２の上流側には、三元触媒３２に流入する排ガスの酸素濃度を検出する空燃比センサ３３が排気管３０内に突出するように設けられている。また、排気管３０の三元触媒３２の下流側には、三元触媒３２を通過した排ガス中の酸素濃度を検出するＯ２センサ３４が排気管３０内に突出するように設けられている。
　吸気マニホールド１７と排気マニホールド２９には、それぞれが連通するように排ガスの一部を吸気へ戻す、即ち排気を吸気に再循環させる排気再循環通路３５が設けられている。また、排気再循環通路３５は、サージタンク１７ａの上流の吸気マニホールド１７に、排ガスが吸気に戻る量、即ち再循環させる排ガスの流量を調整する排気再循環バルブ３６を介して接続されている。また、排気再循環通路３５には、吸気マニホールド１７に導入する排ガスを冷却する排気再循環クーラ３７が設けられている。
　そして、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されるエンジンコントロールユニット５０を備えている。
　エンジンコントロールユニット５０の入力側には、クランク角センサ７、吸気圧センサ１８、吸気温センサ１９，２７、スロットルポジションセンサ２２、エアフローセンサ２６、空燃比センサ３３、Ｏ２センサ３４、アクセルペダル３８の操作量であるアクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ３９等のセンサ類や、バイパスバルブ２８、電動ウェストゲートバルブ３１、排気再循環バルブ３６等の各種装置や、車両の車速を検出する図示しない車速センサ等の各種センサ類が、電気的に接続されており、これらセンサ類からの検出情報がエンジンコントロールユニット５０に入力される。
　一方、エンジンコントロールユニット５０の出力側には、上記点火プラグ９、燃料噴射弁１６、電子制御スロットルバルブ２１、バイパスバルブ２８、電動ウェストゲートバルブ３１、排気再循環バルブ３６等の各種装置が電気的に接続されており、これら各種装置には各種センサ類からの検出情報に基づき演算された点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度、バイパスバルブ開度、ウェストゲートバルブ開度や、排気再循環バルブ開度等がそれぞれ出力される。
　そして、エンジンコントロールユニット５０は、アクセルポジションセンサ３９より供給されるアクセル開度に基づいて目標吸入空気量を算出、吸気圧センサ１８、吸気温センサ１９，２７及びエアフローセンサ２６より、吸入空気の圧力（過給圧）、吸入空気の温度、吸入空気量、及び新気の吸気温度に基づいて、燃焼室８内に導入される実吸入空気量を算出するものである。なお、エンジン１の実トルクは、エンジンコントロールユニット５０にて実吸入空気量とエンジン回転速度に基づいて算出される。また、エンジン１の目標トルクは、エンジンコントロールユニット５０にて目標吸入空気量より算出される。
　また、エンジンコントロールユニット５０は、エンジン１の運転状態や車両の走行状態や運転者の要求に基づいて、電子制御スロットルバルブ２１及び電動ウェストゲートバルブ３１の作動制御を行う。
　以下、このように構成された本発明に係る内燃機関の制御装置のエンジンコントロールユニット５０にて実施される電子制御スロットルバルブ２１及び電動ウェストゲートバルブ３１の作動制御について説明する。
　図２は、エンジンコントロールユニット５０が実施する電子制御スロットルバルブ２１及び電動ウェストゲートバルブ３１の作動制御の制御フローチャートである。図３は、車両の定常走行時或いは緩加速時（所定の第１加速度以下での走行時）の電子制御スロットルバルブ２１及び電動ウェストゲートバルブ３１の作動の一例を示す図である。図４は、車両の急加速時時（所定の第１加速度より大きな所定の第２加速度以上の加速度での走行時）の電子制御スロットルバルブ及び電動ウェストゲートバルブの作動の一例を示す図である。図３及び図４の縦軸は、エンジン負荷（本発明の内燃機関に加わる負荷に相当）、即ちエンジン１に加わる負荷を示している。図３及び図４中のスロットルバルブ開度は、電子制御スロットルバルブ２１の開度を、ウェストゲートバルブ開度は、電動ウェストゲートバルブ３１の開度を示し、縦軸は、エンジン負荷を示している。また、図３及び図４の棒グラフ中の全開或いは全閉は、それぞれのバルブの開度を示している。そして、図３のスロットルバルブの項目における無負荷から所定負荷の範囲の棒グラフ内の記載と、図３のウェストゲートバルブの項目における所定負荷から全負荷の範囲の棒グラフ内の記載と、図４のスロットルバルブの項目における無負荷から全負荷の範囲の棒グラフ内の記載は、電子制御スロットルバルブ２１或いは電動ウェストゲートバルブ３１の開度がそれぞれのエンジン負荷に応じて変化することを示している。即ち、例えば、図３の電子制御スロットルバルブ２１の場合では、エンジン負荷が無負荷から所定負荷になると、電子制御スロットルバルブ２１の開度は全閉から全開となる。図３及び図４は、車両の定常走行時或いは緩加速時或いは急加速時時のエンジン負荷における電子制御スロットルバルブ２１或いは電動ウェストゲートバルブ３１の開度を示している。
　また、図５は、車両の定常走行時或いは緩加速時の電動ウェストゲートバルブ３１の制御マップである。図５の横軸はエンジン回転速度を、縦軸はエンジン負荷を示している。そして、図５中の全閉、５０％開度、全開は、電動ウェストゲートバルブ３１の開度を示している。また、図５の斜線部は、エンジン負荷或いはエンジン回転速度に応じて、電動ウェストゲートバルブ３１の開度が可変する領域、即ち図３の所定負荷から全負荷に相当する範囲を示している。図５は、エンジン回転速度とエンジン負荷による電動ウェストゲートバルブ３１の開度を示している。
　図６は、車両の定常走行時或いは緩加速時の電子制御スロットルバルブ２１及び電動ウェストゲートバルブ３１の作動の一例を時系列で示す図である。図７は、車両の急加速時時の電子制御スロットルバルブ２１及び電動ウェストゲートバルブ３１の作動の一例を時系列で示す図である。図６及び図７の上段は過給圧、即ち吸気圧センサ１８にて検出される吸気圧を、下段は開度を示している。なお、図６及び図７の下段の実線は電動ウェストゲートバルブ３１の開度を、一点鎖線は電子制御スロットルバルブ２１の開度を、二点鎖線はアクセルペダル３８の操作量、即ちアクセル開度をそれぞれ示している。なお、図６及び図７では、各々の線が重複する箇所を明瞭とするために、例えば図７の電子制御スロットルバルブ２１の開度とアクセル開度のように各々の線の位置をずらして記載している。
　図２に示すように、ステップＳ１０では、加速要求があるか、否かを判別する。詳しくは、車両を急加速させるために、アクセル開度の単位時間当たりの増加量が所定量以上となるように運転者によりアクセルペダル３８が操作されたか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で図７に示すように車両を急加速させるためにアクセル開度の単位時間当たりの増加量が所定量以上となるように運転者によりアクセルペダル３８が操作され、加速要求があれば、ステップＳ１２に進む。また、偽（Ｎｏ）で図６に示すように、車両を急加速させるためにアクセル開度の単位時間当たりの増加量が所定量以上となるように運転者によりアクセルペダル３８が操作されておらず加速要求がなければ、ステップＳ１６に進む。なお、加速要求の判定をアクセル開度の単位時間当たりの増加量で行っているが、要求トルクの単位時間当たりの増加量で行ってもよい。
　ステップＳ１２では、急加速時バルブ制御を実施する。詳しくは、図４及び図７に示すように、エンジン負荷に関わらず電動ウェストゲートバルブ３１の開度を全閉とする。そして、エンジン負荷に応じたエンジン１の出力トルクとなる実吸入空気量となるように、電子制御スロットルバルブ２１の開度をフィードバック制御する。そして、電子制御スロットルバルブ２１の開度が全開で、且つエンジン１に加わる負荷がエンジン１の全負荷に相当し、実吸入空気量が目標吸入空気量を越えるような場合には、実吸入空気量が目標吸入空気量となるように電動ウェストゲートバルブ３１の開度をフィードバック制御する。そして、ステップＳ１４に進む。なお、エンジン負荷に関わらず電動ウェストゲートバルブ３１を全閉としているが、運転者の加速要求を満足する出力トルクを発生可能であれば、全閉でなくても電動ウェストゲートバルブ３１を閉側に作動させるようにしてもよい。
　なお、高回転高負荷では単位時間あたりの吸入空気量が多く、排出される排気量（排ガス流量）も多くなる。その結果、ターボチャージャ２４のタービンの回転速度が高速になり、それと同軸上のコンプレッサの回転速度が高速となる。そして、コンプレッサハウジング２４ａ内における吸入空気の流速が計算上音速を超え、コンプレッサハウジング２４ａ内部は激しい圧力変動と衝撃波が発生するサージ状態になる。コンプレッサがサージ状態となると、過給圧が上昇せず、延いてはコンプレッサが破損する虞がある。このことから、エンジン１に加わるエンジン負荷がエンジン１の全負荷に相当する場合には、実吸入空気量が目標吸入空気量となるように電動ウェストゲートバルブ３１の開度をフィードバック制御して、コンプレッサがサージ状態とならないように、電動ウェストゲートバルブ３１を適宜開弁しタービンの回転速度を調整することで、過回転等によりターボチャージャ２４が破損することを防止できる。
　ステップＳ１４では、加速要求が終了したか、否かを判別する。詳しくは、運転者によるアクセルペダル３８の操作量、即ちアクセル開度が所定値未満となったか、否か判別する。即ち、本判定は運転者による加速要求が無くなったか、否かを判別している。判別結果が真（Ｙｅｓ）でアクセル開度が所定値未満となるようにアクセルペダル３８が操作され、加速要求が終了していれば、本ルーチンをリターンする。また、偽（Ｎｏ）でアクセル開度が所定値以上となるようにアクセルペダル３８が操作されていれば、加速要求が継続しているとして、ステップＳ１２へ戻る。
　ステップＳ１６では、定常、緩加速時バルブ制御を実施する。詳しくは、図３、図５及び図６に示すように、まず、電動ウェストゲートバルブ３１の開度を全開、或いはターボチャージャ２４にて過給が行われない開度、即ち、実空気流量が最小となる開度とする。そして、エンジン負荷に応じたエンジン１の出力トルクとなる実吸入空気量となるように、電子制御スロットルバルブ２１の開度をフィードバック制御する。そして、電子制御スロットルバルブ２１の開度が全開となると、電子制御スロットルバルブ２１の開度を保持したまま、エンジン負荷に応じたエンジン１の出力トルク、即ち目標吸入空気量となる実吸入空気量となるように、図６のマップに基づいて電動ウェストゲートバルブ３１の開度をフィードバック制御する。したがって、車両の急加速時と同様に、電子制御スロットルバルブ２１の開度が全開で、且つエンジン１に加わる負荷がエンジン１の全負荷に相当し、実吸入空気量が目標吸入空気量を越えるような場合には、実吸入空気量が目標吸入空気量となるように電動ウェストゲートバルブ３１の開度が調整される。そして、本ルーチンをリターンする。
　このように、本発明に係る内燃機関の制御装置では、車両が定常走行状態、或いは緩加速状態である場合、即ち、車両が所定の第１加速度以下で走行している場合には、電動ウェストゲートバルブ３１の開度を全開、或いはターボチャージャ２４にて過給されない開度、即ち、実空気流量が最小となる開度とする。そして、エンジン負荷に応じたエンジン１の出力トルクとなる実吸入空気量となるように、電子制御スロットルバルブ２１の開度をフィードバック制御する。電子制御スロットルバルブ２１の開度が全開となると、電子制御スロットルバルブ２１の開度を保持したまま、エンジン負荷に応じたエンジン１の出力トルク、即ち目標吸入空気量となる実吸入空気量となるように、図６のマップに基づいて電動ウェストゲートバルブ３１の開度をフィードバック制御している。また、車両が急加速状態である場合、即ち、車両が所定の第１加速度より大きな所定の第２加速度以上の加速度で走行している場合には、エンジン負荷に関わらず電動ウェストゲートバルブ３１の開度を全閉とする。そして、エンジン負荷に応じたエンジン１の出力トルクとなる実吸入空気量となるように、電子制御スロットルバルブ２１の開度をフィードバック制御する。電子制御スロットルバルブ２１の開度が全開で、且つエンジン１に加わる負荷がエンジン１の全負荷に相当し、実吸入空気量が目標吸入空気量を越えるような場合には、実吸入空気量が目標吸入空気量となるように電動ウェストゲートバルブ３１の開度をフィードバック制御している。
　したがって、電子制御スロットルバルブ２１の開度が全開となるまでは、エンジン１の実吸入空気量、即ち出力トルクを電子制御スロットルバルブ２１にて調整することで、ターボチャージャ２４のタービンハウジング２４ｂを迂回する排ガスの流量を増加させることができるので、電動ウェストゲートバルブ３１が閉弁してターボチャージャ２４のタービンハウジング２４ｂに流入する排ガスの流量が増加することによる排圧上昇を抑制することができ、車両の加速性能を低下させることなく、燃費を向上させることができる。
　さらに、本発明では、電子制御スロットルバルブ２１が全開になるまで、電動ウェストゲートバルブ３１が全開または全開域を保持するため、ターボチャージャ２４のタービンの回転が抑制され、タービンと同軸上に配置されたコンプレッサの回転が抑制され過給圧を抑制できる。ターボチャージャ２４により過給された空気を電子制御スロットルバルブ２１を絞って（電子制御スロットルバルブ２１の開度を小さくして）目標空気量に調整すると、電子制御スロットルバルブ２１にて発生する負圧が大きくなることでポンピングロスが発生し、無駄な過給が実施されることになるが、本発明ではこれを防止できる。
　また、車両が定常走行状態或いは緩加速状態である時、即ち、車両が所定の第１加速度以下で走行している場合に、電動ウェストゲートバルブ３１の開度を実吸入空気量が最小となる開度、即ち全開或いは全開相当とした後に、エンジン１に加わるエンジン負荷が増加すると、当該エンジン負荷の増加に合わせて電子制御スロットルバルブ２１の開度を増大させて、エンジン１の出力トルクを増大させつつ、ターボチャージャ２４を迂回する排ガスの流量を増加させ、エンジン１の排圧上昇を抑制することで車両の加速性能を低下させることなく、燃費を向上させることができる。
　また、車両が急加速状態である時、即ち、車両が所定の第１加速度より大きな所定の第２加速度以上の加速度で走行している場合には、電動ウェストゲートバルブ３１の開度を全閉とし、そしてエンジン１に加わるエンジン負荷が増加すると、当該エンジン負荷の増加に合わせて、電子制御スロットルバルブ２１の開度を変化させており、エンジン１から排出される排ガスを積極的にターボチャージャ２４のタービンハウジング２４ｂに導入して、過給圧を増大させ実吸入空気量を増加させることでエンジン１の出力トルクを増大させることができるので、車両の加速性能を向上させることができる。
　以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は実施形態に限定されるものではない。
　例えば、本実施形態は、エンジン１を燃料噴射弁１６から燃焼室８内へ燃料を噴射する筒内噴射式ガソリンエンジンとしているが、これに限定されるものではなく、吸気ポート３ａに燃料を噴射するポート噴射式ガソリンエンジンであっても、もちろん問題ないことは言うまでもない。
　また、本実施例ではモータ等で駆動するバタフライ式の電動ウェストゲートバルブ３１を用いたが、例えばダイヤフラム式のアクチュエータを複数用いるなどして本発明の制御を実施してもよい。
　　1　エンジン（内燃機関）
　１７　吸気マニホールド（吸気通路）
　２０　吸気管（吸気通路）
　２１　電子制御スロットルバルブ（吸入空気量調整手段）
　２４　ターボチャージャ（過給手段）
　２４ａ　コンプレッサハウジング（コンプレッサ）
　２４ｂ　タービンハウジング（タービン）
　２６　エアフローセンサ（吸入空気量検出手段）
　２９　排気マニホールド（排気通路）
　３０　排気管（排気通路）
　３０ａ　バイパス通路
　３１　電動ウェストゲートバルブ（ウェストゲートバルブ）
　５０　ＥＣＵ（目標吸入空気量算出手段、作動制御手段）

Claims (4)

  1. 　車両に搭載される内燃機関の排気通路に配設されたタービン、及び、前記内燃機関の吸気通路に配設され前記タービンにより駆動されるコンプレッサを有する過給手段と、
    　前記吸気通路に設けられ、実吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段と、
    　前記吸気通路に設けられ、前記実吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
    　前記タービンを迂回するバイパス通路に設けられ、前記バイパス通路へ流れる排ガスの流量を調整するウェストゲートバルブと、
    　前記内燃機関に加わる負荷に基づいて、前記内燃機関の目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、
    　前記車両の走行状態、及び、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸入空気量調整手段と前記ウェストゲートバルブの開度を制御する作動制御手段とを備え、
    　前記作動制御手段は、前記内燃機関に加わる前記負荷の増加に伴い前記吸入空気量調整手段の開度を増大させて該開度が全開となった以後に、前記内燃機関の前記実吸入空気量が前記目標吸入空気量となるように前記ウェストゲートバルブの開度を調整する内燃機関の制御装置。
  2. 　前記作動制御手段は、前記車両が所定の第１加速度以下で走行している時には、前記内燃機関に加わる前記負荷の増加に伴い前記吸入空気量調整手段の開度を増大させる前に、前記ウェストゲートバルブの開度を前記実吸入空気量が最小となる開度とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記作動制御手段は、前記所定の第１加速度より大きな所定の第２加速度以上の加速度で走行している時には、前記内燃機関に加わる前記負荷の増加に伴い前記吸入空気量調整手段の開度を増大させる前に、前記ウェストゲートバルブの開度を閉側に作動させる、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記作動制御手段は、前記内燃機関に加わる前記負荷が前記内燃機関の全負荷に相当する場合には、前記実吸入空気量が前記目標吸入空気量となるように前記ウェストゲートバルブの開度を調整する、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
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