JP2016133044A

JP2016133044A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2016133044A
Application number: JP2015007819A
Authority: JP
Inventors: 典宏新屋; Norihiro Araya; 清水　博和; Hirokazu Shimizu; 博和清水
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2016-07-25

Abstract

【課題】多様な運転状態で大気圧を推定することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】エアクリーナ２２を通過した吸入空気量がエンジン回転速度Ｎｅに応じた閾値Ｑth以下になったときに、空気を過給するため、圧縮空気をエンジン３０に送り込み、エンジン３０の熱効率を高めるターボチャージャ２４のコンプレッサ２４ａと、吸気管２１に配置され、吸入空気量Ｑを制御するスロットル弁２８との間に位置する吸気通路内の圧力Ｐに基づいて、大気圧を推定する。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、自動車の内燃機関においては、例えば、山岳路等の走行で高度に応じて大気圧が変化した場合、内燃機関の制御性が低下するため、大気圧に応じて燃料の噴射量等を補正する必要が生じる。そこで、ターボチャージャ等の過給機を備えた内燃機関の吸気管に設けられたスロットル弁の開度が略全開付近の場合に大気圧を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平０３−１６４５５１号公報

しかし、従来例では、大気圧の推定処理として、スロットル弁の開度が略全開付近というように、ごく限られた条件に限定されている。そのため、従来例では、その条件を満たさないと、大気圧の推定が困難になる。なお、大気圧は、高度だけでなく、天候によっても変化する。

そこで、本発明の１つの側面では、多様な運転状態で大気圧を推定することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面によれば、吸入空気量がエンジン回転速度に応じた閾値以下になったときに、ターボチャージャのコンプレッサとスロットル弁との間に位置する吸気通路内の圧力に基づいて、大気圧を推定する。

本発明の１つの側面によれば、多様な運転状態で大気圧を推定することが可能な内燃機関の制御装置を提供できる。

本実施形態における車両用の内燃機関の制御システムの一例を示す説明図である。本実施形態におけるエンジンコントロールユニットのハード構成例を示す説明図である。第１の大気圧推定処理における動作の一例を示すフローチャートである。大気圧（推定値）の算出処理におけるサブルーチンの一例を示すフローチャートである。第２の大気圧推定処理における動作の一例を示すフローチャートである。回転速度とウェイストゲートバルブの開度と閾値との関係の一例を示す説明図である。第３の大気圧推定処理における動作の一例を示すフローチャートである。第４の大気圧推定処理における動作の一例を示すフローチャートである。第２実施形態における動作の一例を示すフローチャートである。大気圧の更新頻度の向上処理におけるサブルーチンの一例を示すフローチャートである。回転速度と吸入空気量とウェイストゲートバルブの目標開度との関係の一例を示す説明図である。回転速度と吸入空気量とエアバイパスバルブの目標開度との関係の一例を示す説明図である。目標トルクと目標過給圧との関係を示す説明図である。過給圧制御のフィードバック（Ｆ／Ｂ）操作量の一例を示す説明図である。

[第１実施形態]
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
[システム構成]
図１は、本実施形態における車両用の内燃機関の制御システムの一例を示す説明図である。図１に示すエンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」（Engine Control Unit）という。）１が、制御システムＳの制御を実現する。ＥＣＵ１は、制御装置の一例であって、例えば、自動車に搭載された種々の機器を電子制御するデバイスである。

図１において、エンジン３０は、内燃機関の一例であって、火花点火式による燃焼を実施する自動車用のガソリンエンジンである。なお、吸気系において、大気中の空気（吸気）を導入するための吸気管２１には、エアクリーナ２２を通過した空気の流量（以下、「吸入空気量」という。）を検出する吸入空気量センサ２３が取り付けられている。エアクリーナ２２は、大気中に含まれる粉塵などを除去する。吸入空気量センサ２３は、例えば、エアフローメータ等の熱線式流量計を使用することができる。

また、吸入空気量センサ２３の吸気下流に位置する吸気管２１には、例えば、ターボチャージャ２４のコンプレッサ２４ａ、インタークーラ２５、エアバイパスバルブ（以下、「ＡＢＶ」（Air Bypass Valve）という。）２６、ＡＢＶ用開度センサ２６ａ、過給圧センサ２７、スロットル弁２８及びスロットル開度センサ２８ａが設置されている。

ターボチャージャ２４は、空気を過給するため、圧縮空気をエンジン３０に送り込み、エンジン３０の熱効率を高める装置である。ターボチャージャ２４は、コンプレッサ２４ａ、タービン２４ｂ及びそれらを同軸に連結するシャフト２４ｃを有する。ターボチャージャ２４は、タービン２４ｂが排気により回転することにより、シャフト２４ｃを介して得られた回転エネルギーを利用して空気を圧縮する。

インタークーラ２５は、ターボチャージャ２４を通過した空気を冷却する。なお、インタークーラ２５は、空冷式、水冷式の何れでもよい。ただし、本実施形態では、図１において、インタークーラ２５を不要としてもよい。

ＡＢＶ２６は、電子制御式のバルブであって、ターボチャージャ２４が有するコンプレッサ２４ａの上流側とそのコンプレッサ２４ａ下流側との間をバイパスするバイパス管２６ｂ（第２のバイパス通路の一例）に配置されている。ＡＢＶ２６は、第２流量制御弁の一例である。ＥＣＵ１は、ＡＢＶ２６の開度（ＡＢＶＯ[％]）を制御する。例えば、減速時にスロットル弁２８を閉じると、スロットル弁２８の上流側の圧力が過度に上昇する。そこで、ＥＣＵ１は、過給された空気をバイパス管２６ｂへ逃がし、コンプレッサ２４ａの前段（下流側）にバイパスさせる。なお、本実施形態では、電子制御式のＡＢＶを採用することで、機械式のＡＢＶと比較してＡＢＶの開閉の制御性をより向上させることができる。

ＡＢＶ用開度センサ２６ａは、ＡＢＶ２６の開度を検出する。ここで、ＡＢＶ用開度センサ２６ａの構成は、ＡＢＶ２６の開度が検出できるものであれば、特に限定されない。

過給圧センサ２７は、スロットル弁２８の上流側であって、ターボチャージャ２４のコンプレッサ２４ａからスロットル弁２８を含む吸気管２１内の圧力（絶対圧）を示す出力値として、過給圧Ｐ[Pa]（スロットル上流圧）を検出する。

スロットル弁２８は、吸気管２１に配置され、アクセルペダル（図示省略）と連動して開閉し、吸入空気量Ｑを制御する。本実施形態では、一例として、アクセルペダルの開度に応じて電気的に開閉する方式のものを採用する。スロットル開度センサ２８ａは、スロットル弁２８の開閉状態を示す開度（ＴＶＯ[％]）を検出する。なお、スロットル開度センサ２８ａの構成は、スロットル弁２８の開度が検出できるものであれば、特に限定されない。

また、スロットル弁２８の下流側に位置する吸気管２１には、吸気ポート３２に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３３が取り付けられている。さらに、燃焼室３４に空気を導入する吸気ポート３２には、その開口を開閉する吸気弁３１が配置されている。燃料噴射弁３３は、例えば、電磁式の燃料噴射弁である。

燃料噴射弁３３から噴射された燃料は、吸気ポート３２と吸気弁３１との隙間を介して燃焼室３４に吸気と共に導入され、点火プラグ３５の火花点火によって着火燃焼し、その燃焼による圧力がピストン３６をクランクシャフト（図示省略）に向けて押し下げることで、クランクシャフトを回転駆動させる。

また、燃焼室３４から排気を導出する排気ポート３７には、その開口を開閉する排気弁３８が配置される。排気弁３８が開弁することで、排気は、排気ポート３７と排気弁３８との隙間を介して、エンジン３０から外部までの排気通路となる排気管３９へと排出される。排気管３９には、排気流通方向に沿って、ウェイストゲートバルブ（以下「ＷＧＶ」（Waste Gate Valve）という。）４０、ターボチャージャ２４のタービン２４ｂ、触媒コンバータ４１がこの順番で配置されている。ターボチャージャ２４のタービン２４ｂは、排気管３９を流れる排気のエネルギーにより回転駆動し、吸気管２１内に配置されたターボチャージャ２４のコンプレッサ２４ａを回転させる。

ＷＧＶ４０は、電子制御式のバルブであって、ターボチャージャ２４が有するタービン２４ｂをバイパスするバイパス管４０ｂ（第１のバイパス通路の一例）に配置されている。ＷＧＶ４０は、第１流量制御弁の一例である。ＥＣＵ１は、ＷＧＶ４０の開度（ＷＧＶＯ[％]）を制御する。これにより、ＷＧＶ４０開度に応じてバイパス管４０ｂに排気が流れ、例えば、ターボチャージャ２４のタービン２４ｂの回転力を落とすことで過給圧Ｐの上昇を抑制する。なお、本実施形態では、電子制御式のＷＧＶを採用することで、機械式のＷＧＶと比較してＷＧＶの開閉の制御性をより向上させることができる。

ＷＧＶ用開度センサ４０ａは、ＷＧＶ４０の開度を検出する。ここで、ＷＧＶ用開度センサ４０ａの構成は、ＷＧＶ４０の開度が検出できるものであれば、特に限定されない。

水温センサ５０は、エンジン３０の冷却水の温度（水温）Ｔｗ[℃]を検出する。回転速度センサ５１は、エンジン３０におけるエンジン回転速度（以下、単に「回転速度」という。）Ｎｅ[rpm]を検出する。

触媒コンバータ４１は、排気中の有害物質を無害成分に浄化するものであって、例えば、排気中のＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に浄化する三元触媒等からなる。

[ＥＣＵ１のハード構成例]
図２は、本実施形態におけるＥＣＵのハード構成例を示す説明図である。図２に示すＥＣＵ１は、プロセッサ１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１、フラッシュメモリ１２、入出力部１３及びバス１４を備える。プロセッサ１０、ＲＡＭ１１、フラッシュメモリ１２及び入出力部１３は、バス１４を介して、互いに接続されている。

プロセッサ１０は、制御部の一例であって、ＥＣＵ１の統括的な制御を実行するものである。具体的には、プロセッサ１０は、ＲＡＭ１１、フラッシュメモリ１２及び入出力部１３を制御する。なお、プロセッサ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）コアが複数設けられているマルチコアプロセッサであってもよい。

また、プロセッサ１０は、吸入空気量が回転速度に応じた閾値以下になったときに、ターボチャージャ２４とスロットル弁２８との間に位置する吸気通路内の圧力に基づいて、大気圧を推定する。つまり、プロセッサ１０は、例えば、吸入空気量が少ないために過給が十分に行えない非過給領域で、過給圧Ｐ（スロットル上流圧）について、大気圧と推定できる吸入空気量の閾値を回転速度に応じて求める。これにより、プロセッサ１０は、例えば、吸入空気量が、閾値以下であれば、過給圧センサ２７が検出した過給圧Ｐを大気圧と推定することができる。

また、プロセッサ１０は、ＷＧＶ４０の開度と、回転速度とに基づいて、閾値を求めてもよい。さらに、プロセッサ１０は、ＡＢＶ２６の開度に応じて、その閾値を補正してもよい。

なお、プロセッサ１０は、時間を計測するタイマを内蔵している。プロセッサ１０の処理の詳細については、フローチャート等を参照しながら後述する。

ＲＡＭ１１は、例えば、演算処理等に用いられるデータの一時的な作業領域となるメモリであって、電源供給が遮断されると、記憶内容が消える揮発性メモリである。なお、ＲＡＭ１１は、例えば、ダイナミックＲＡＭやスタティックＲＡＭであってもよい。
フラッシュメモリ１２は、例えば、電源供給を遮断してもデータが保持される不揮発性の半導体メモリである。

入出力部１３は、プロセッサ１０からの指示により、図１に示す各センサから出力された信号を受信する。入出力部１３は、例えば、受信した信号に応じてＡ／Ｄ変換し、ＲＡＭ１１に記憶する。プロセッサ１０は、各センサからの信号に基づいて、例えば、燃料噴射弁３３、点火プラグ３５、スロットル弁２８、ＡＢＶ２６、ＷＧＶ４０等を駆動するための制御信号を各々生成する。そして、プロセッサ１０は、これらの制御信号を、入出力部１３経由で各駆動装置（図示省略）に送信する。

[動作の説明]
次に、本実施形態の制御システムＳにおいて、大気圧推定処理が関与するエンジン３０の動作の一例を説明し、さらに、大気圧推定処理の動作の一例について説明する。大気圧推定処理は、内燃機関の制御方法の一例である。第１実施形態では、第１〜第４の大気圧推定処理について説明する。本実施形態では、例えば、大気圧推定処理の結果として得られる大気圧（推定値）を、現在の大気圧と推定する。

ＥＣＵ１は、例えば、吸入空気量センサ２３及び回転速度センサ５１から吸入空気量Ｑ及び回転速度Ｎｅを読み込み、これらの吸入空気量Ｑ及び回転速度Ｎｅに基づいてエンジン３０の運転状態に応じた基本燃料噴射量を算出する。また、ＥＣＵ１は、過給圧センサ２７から過給圧Ｐをさらに読み込み、例えば、後述する第１〜第４の大気圧推定処理の何れかによって大気圧を推定すると共に、水温センサ５０から水温Ｔｗを読み込み、基本燃料噴射量を大気圧（推定値）及び水温Ｔｗ等で補正した燃料噴射量を算出する。

そして、ＥＣＵ１は、エンジン３０の運転状態に応じたタイミングで、燃料噴射量に応じた燃料を燃料噴射弁３３から噴射し、点火プラグ３５を適宜作動させて燃料と空気との混合気を着火燃焼させる。このとき、ＥＣＵ１は、図示省略の空燃比センサから空燃比を読み込み、排気中の空燃比が理論空燃比に近づくように、燃料噴射弁３３をフィードバック制御する。以下、基本的な動作のうちで、大気圧推定処理について詳述する。
[第１の大気圧推定処理]

図３は、第１の大気圧推定処理における動作の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ１が起動されたことを契機として、ＥＣＵ１のプロセッサ１０が、このフローチャートを例えば所定時間毎に繰り返し実行する。

ステップＳ１０１：プロセッサ１０は、先ず、回転速度センサ５１の出力値に基づいて算出したエンジン３０の回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップＳ１０２：プロセッサ１０は、吸入空気量の閾値Ｑ_thを求める。具体的には、プロセッサ１０は、予め求めた、回転速度Ｎｅと閾値Ｑ_thとの関係を示すマップ等に基づいて、現在の回転速度Ｎｅに応じた閾値Ｑ_thを求める。なお、このマップは、例えば、図６に示す３次元マップのうちから、回転速度Ｎｅと閾値Ｑ_thとの関係を抽出した２次元マップである。

ステップＳ１０３：プロセッサ１０は、次に、吸入空気量センサ２３の出力値に基づいて、吸入空気量Ｑを読み込む。

ステップＳ１０４：プロセッサ１０は、続いて、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th以下であるか否かを判定する。閾値Ｑ_th以下の場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行する。一方、閾値Ｑ_thを超えている場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、図３に示すフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ１０５：プロセッサ１０は、さらに、大気圧（推定値）の算出処理のサブルーチンを実行する。つまり、プロセッサ１０は、このサブルーチンを実行することにより、算出した大気圧（推定値）を、現在の大気圧と推定する。そして、プロセッサ１０は、図３に示すフローチャートの処理を終了する。

以下、図４を用いて、大気圧（推定値）の算出処理のサブルーチンについて説明する。
図４は、大気圧（推定値）の算出処理におけるサブルーチンの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１：プロセッサ１０は、過給圧センサ２７の出力値（過給圧Ｐ）を読み込む。

ステップＳ２０２：プロセッサ１０は、時間計測を開始する。具体的には、プロセッサ１０は、過給圧Ｐの平均値を算出している期間（平均値算出期間）を計時するため、カウンタを用いてタイマによる計数を開始する。

ステップＳ２０３：プロセッサ１０は、過給圧センサ２７の出力値に対し、平均処理を実行する。具体的には、プロセッサ１０は、過給圧センサ２７が時系列に検出した過給圧Ｐに基づいて、その過給圧Ｐの平均値を算出（更新）する。ここで、プロセッサ１０は、過給圧Ｐの平均値を算出するに際し、例えば、相加平均、相乗平均、調和平均、加重平均等の何れかを選択することにより求めることができる。

ステップＳ２０４：プロセッサ１０は、カウンタ値が所定値Ｎを超えたか否かを判定する。所定値Ｎを超えていない場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０３の処理を繰り返す。一方、所定値Ｎを超えた場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５の処理に移行する。なお、カウンタ値が所定値Ｎを超えたか否かを判定する条件としては、例えば、エンジン３０の吸気状態で発生するいわゆる吸気脈動を平滑化することが可能な時間をカウントしてもよい。

ステップＳ２０５：プロセッサ１０は、平均処理した過給圧Ｐの値を大気圧と推定する。なお、プロセッサ１０は、タイマによるカウンタ値をゼロにリセットする。また、プロセッサ１０は、ＲＡＭ１１に、平均処理した過給圧Ｐの値を書き込む。以上より、図４に示すサブルーチンを終了すると、図４に示すステップＳ２０５の処理が終了することになる。

以上より、第１の大気圧推定処理では、予め大気圧と推定できる吸入空気量の閾値を求めておき、回転速度Ｎｅに基づいて、その閾値Ｑ_thを求める。そして、第１の大気圧推定処理では、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th以下であれば、結果として得られた大気圧（推定値）を現在の大気圧と推定することができる。また、第１の大気圧推定処理では、図３に示すフローチャートの処理を実行することにより、大気圧センサを用いずに済む（以下に説明する大気圧推定処理も同様）。

[第２の大気圧推定処理]
次に、図５及び図６を用いて、第２の大気圧推定処理について説明する。第２の大気圧推定処理は、第１の大気圧推定処理と比較して、ＷＧＶ４０の開度もさらに考慮して、閾値Ｑ_thを求める点が異なる。したがって、同一の処理内容については、説明を適宜簡略化する。
図５は、第２の大気圧推定処理における動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ３０１：プロセッサ１０は、エンジン３０の回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップＳ３０２：プロセッサ１０は、ＷＧＶ４０の開度を読み込む。

ステップＳ３０３：プロセッサ１０は、閾値Ｑ_thを求める。即ち、プロセッサ１０は、回転速度Ｎｅと、ＷＧＶ４０の開度とに基づいて、閾値Ｑ_thを求める。

図６は、回転速度とＷＧＶの開度と閾値との関係の一例を示す説明図である。ｘ軸は、回転速度Ｎｅを示し、ｙ軸は、ＷＧＶ４０の開度（０〜１００％の範囲）を示し、ｚ軸は、閾値Ｑ_thを示す。図６に示すマップは、例えば、数値解析のシミュレーションに基づいており、説明の便宜上、結果の概要を例示している。図６に示すマップでは、回転速度Ｎｅ及びＷＧＶ４０の開度が定まると、閾値Ｑ_thが定まることを意味する。図６に示すマップでは、１つの組み合わせ（回転速度Ｎｅ、ＷＧＶ４０の開度、閾値Ｑ_th）を例示している。

したがって、図６に示すマップが示唆することは、吸入空気量センサ２３の吸入空気量Ｑが、所定の回転速度Ｎｅ、所定の開度の場合、閾値Ｑ_th以下あれば、数値解析のシミュレーションに基づいて、過給圧センサ２７の出力値（過給圧Ｐ）を現在の大気圧と推定しても、略一致することを表している。なお、本実施形態では、図６に示すマップを、実機による実験によって求めることができる。

ステップＳ３０４：プロセッサ１０は、吸入空気量Ｑを読み込む。
ステップＳ３０５：プロセッサ１０は、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th以下であるか否かを判定する。閾値Ｑ_th以下の場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６に移行する。一方、閾値Ｑ_thを超えている場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、図５に示すフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ３０６：プロセッサ１０は、第１の大気圧推定処理と同様、図４に示す大気圧（推定値）の算出処理のサブルーチンを実行する。そして、プロセッサ１０は、図５に示すフローチャートの処理を終了する。

以上より、第２の大気圧推定処理では、回転速度ＮｅとＷＧＶ４０の開度とに基づいて、閾値Ｑ_thを求め、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th以下であれば、結果として得られた大気圧（推定値）を現在の大気圧と推定することができる。

[第３の大気圧推定処理]
次に、第３の大気圧推定処理について説明する。第３の大気圧推定処理は、第２の大気圧推定処理と比較して、さらに、ＡＢＶ２６の開閉も考慮して、閾値Ｑ_thを補正する処理を追加した点が異なる。したがって、同一の処理内容については、説明を適宜簡略化する。

なお、本実施形態では、電子制御式のＡＢＶ２６を採用しているが、第３の大気圧推定処理では、敢えて、ＡＢＶ２６が開いているか又は閉じているかという二者択一の場合に限定した処理について説明する。

図７は、第３の大気圧推定処理における動作の一例を示すフローチャートである。
ここで、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０４の処理は、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０４の処理と同様である。
ステップＳ４０１：プロセッサ１０は、エンジン３０の回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップＳ４０２：プロセッサ１０は、ＷＧＶ４０の開度を読み込む。
ステップＳ４０３：プロセッサ１０は、閾値Ｑ_thを求める。
ステップＳ４０４：プロセッサ１０は、吸入空気量Ｑを読み込む。

ステップＳ４０５：プロセッサ１０は、ＡＢＶ２６の状態を検知する。即ち、プロセッサ１０は、ＡＢＶ用開度センサ２６ａの出力値を読み込むことにより、ＡＢＶ２６が開状態であるか、又は、閉状態であるかを判定する。
ステップＳ４０６：プロセッサ１０は、ＡＢＶ２６の開度が閉状態の場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、ステップＳ４０８の処理に移行する。一方、ＡＢＶ２６の開度が開状態の場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０７の処理に移行する。

ステップＳ４０７：プロセッサ１０は、ステップＳ４０３で算出した閾値Ｑ_thを補正する。具体的には、ＡＢＶ２６が開状態であれば、吸気管２１内の過給圧Ｐも下がり、その分、大気圧に近い状態になる。そこで、プロセッサ１０は、例えば、ステップＳ４０４で求めた閾値Ｑ_thを現在の設定よりも所定値分ΔＱ大きくなるように補正する。

ステップＳ４０８：プロセッサ１０は、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th以下であるか否かを判定する。閾値Ｑ_th以下の場合（ステップＳ４０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０９に移行する。一方、閾値Ｑ_thを超えている場合（ステップＳ４０８：Ｎｏ）、図７に示すフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ４０９：プロセッサ１０は、第１の大気圧推定処理と同様、大気圧（推定値）の算出処理のサブルーチンを実行する。そして、プロセッサ１０は、図７に示すフローチャートの処理を終了する。

以上より、第３の大気圧推定処理によれば、ＡＢＶ２６の開状態を考慮し、閾値Ｑ_thを補正して、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th以下であれば、結果として得られた大気圧（推定値）を現在の大気圧と推定することができる。
なお、第３の大気圧推定処理では、図７に示すステップＳ４０２の処理をスキップし、第１の大気圧推定処理と同様にして、閾値Ｑ_thを求め、ステップＳ４０７の処理で閾値Ｑ_thを補正するようにしてもよい。これにより、第３の大気圧推定処理では、ＷＧＶ４０の開度の情報を利用せずに、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th以下であれば、結果として得られた大気圧（推定値）を現在の大気圧と推定することができる。

ここで、第３の大気圧推定処理において、例えば、アクチュエータによりＡＢＶ２６を全開（オン）と全閉（オフ）というように動作させても良いが、この場合、ＡＢＶ用開度センサ２６ａのようなセンサを用いずに、以下に説明する他の手段でＡＢＶ２６の動作状態を判断するようにしてもよい。

具体的には、本実施形態の制御システムＳは、例えば、本出願人により提案された特開２０１４−４６７３０号公報に記載の車載用電子制御装置のドライバＩＣ等（図示省略）を備えてもよい。
このドライバＩＣは、例えば、ＥＣＵ１からの信号に基づいて外部のアクチュエータを駆動するものであり、アクチュエータを駆動する駆動回路や、アクチュエータ等の天絡、地絡、断線（開放）、正常等の状態を診断する診断回路を有する。ここで、ドライバＩＣは、駆動回路を介して、アクチュエータに対して、通電ＯＮ／ＯＦＦ等の制御を行うことで、アクチュエータを駆動する。ドライバＩＣは、診断回路による診断機能により、天絡、地絡、断線、正常の何れかの状態を診断する。ドライバＩＣは、診断する度に診断結果として、例えば、天絡（１,１）、地絡（１,０）、断線（０,１）、正常（０,０）の何れかのデータをＥＣＵ１に出力する。ここで、正常（０,０）は、例えば、ＡＢＶ２６の全開（オン）又は全閉（オフ）の正常動作を意味する。

つまり、アクチュエータ等の固着が生じた場合、ＡＢＶ２６の動作に関し、ＥＣＵ１の認識状態と実状態に差が生じるところ、上記の診断機能により、ＥＣＵ１は、ＡＢＶの動作状態が分かる。したがって、ＥＣＵ１は、診断結果に応じて、例えば、天絡、地絡、断線等の故障発生時に、所定の対応の制御を行うことができる。

[第４の大気圧推定処理]
次に、第４の大気圧推定処理について説明する。第４の大気圧推定処理は、第３の大気圧推定処理と比較して、さらに、ＡＢＶ２６が開いているか又は閉じているかという二者択一ではなく、ＡＢＶ２６の開度を閉じた状態（開度＝０％）から全開状態（開度＝１００％）まで変化する場合について、考慮する点が異なる。そこで、同一の処理内容については、説明を適宜簡略化する。

図８は、第４の大気圧推定処理における動作の一例を示すフローチャートである。ここで、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０４の処理は、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０４の処理と同様である。
ステップＳ５０１：プロセッサ１０は、エンジン３０の回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップＳ５０２：プロセッサ１０は、ＷＧＶ４０の開度を読み込む。
ステップＳ５０３：プロセッサ１０は、閾値Ｑ_thを求める。
ステップＳ５０４：プロセッサ１０は、吸入空気量Ｑを読み込む。

ステップＳ５０５：プロセッサ１０は、ＡＢＶ用開度センサ２６ａの出力値として、ＡＢＶ２６の開度（０〜１００％の何れかの値）を読み込む。

ステップＳ５０６：プロセッサ１０は、ＡＢＶ２６の開度に応じて、閾値Ｑ_thを補正する。具体的には、ＡＢＶ２６が開くに従って、吸気管２１内の過給圧Ｐも下がり、より大気圧に近い状態になる。これにより、プロセッサ１０は、第３の大気圧推定処理と同様、閾値Ｑ_thを現在の設定よりも所定値分ΔＱ大きくなるように補正する。

なお、本実施形態では、例えば、過給圧Ｐ毎に、ＡＢＶ２６の開度に応じて補正する補正量をテーブル化して予めフラッシュメモリ１２に記憶してもよい。この場合、プロセッサ１０は、現在の過給圧Ｐに応じて、テーブルのデータを参照して補正量を決定して、閾値Ｑ_thを補正する。

ステップＳ５０７：プロセッサ１０は、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th以下であるか否かを判定する。閾値Ｑ_th以下の場合（ステップＳ５０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０８に移行する。一方、閾値Ｑ_thを超えている場合（ステップＳ５０７：Ｎｏ）、図８に示すフローチャートの処理を終了する。
ステップＳ５０８：プロセッサ１０は、図４に示す大気圧（推定値）の算出処理のサブルーチンを実行する。そして、プロセッサ１０は、図８に示すフローチャートを終了する。
以上より、第４の大気圧推定処理によれば、ＡＢＶ２６の開度を０〜１００％まで考慮して、閾値Ｑ_thを補正して、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th以下であれば、結果として得られた大気圧（推定値）を現在の大気圧と推定することができる。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、走行中に大気圧に変化が生じるような場合、ＡＢＶ２６やＷＧＶ４０等により、大気圧の変化を調整するアクティブ制御を実行する。つまり、第２実施形態では、走行中に大気圧が変化して閾値を越えた場合、一例として、ＷＧＶ４０と、ＡＢＶ２６との少なくとも一方を制御することにより、ターボチャージャ２４とスロットル弁２８との間に位置する吸気通路内の圧力を低下させる。換言すると、第２実施形態では、この吸気通路内の圧力を低下させて閾値以下になるように、ＷＧＶ４０と、ＡＢＶ２６との少なくとも一方を制御する。
なお、第２実施形態は、第１実施形態の図１及び図２に示す構成と同様であるので、動作について、以下説明を行う。

図９は、第２実施形態における動作の一例を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートの処理は、例えば、エンジン始動時に開始し、所定時間経過する毎に実行するようにしてもよい。なお、ステップＳ６０１〜ステップＳ６０７の処理は、図８に示すステップＳ５０１〜ステップＳ５０７の処理と同様である。
ステップＳ６０１：プロセッサ１０は、エンジン３０の回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップＳ６０２：プロセッサ１０は、ＷＧＶ４０の開度を読み込む。
ステップＳ６０３：プロセッサ１０は、閾値Ｑ_thを求める。
ステップＳ６０４：プロセッサ１０は、ＡＢＶ２６の開度を読み込む。

ステップＳ６０５：プロセッサ１０は、ＡＢＶ２６の開度に応じて、大気圧の推定値の閾値Ｑ_th を補正する。
ステップＳ６０６：プロセッサ１０は、吸入空気量Ｑを読み込む。
ステップＳ６０７：プロセッサ１０は、吸入空気の吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_thよりも大きいか否かを判定する。吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_th 以下の場合（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０８の処理に移行する。一方、吸入空気量Ｑが閾値Ｑ_thを超えている場合（ステップＳ６０７：Ｎｏ）、大気圧推定の更新頻度を確保する処理（ステップＳ６０９）に移行する。

ステップＳ６０８：プロセッサ１０は、図４に示す大気圧（推定値）の算出処理のサブルーチンを実行する。そして、プロセッサ１０は、図９に示すフローチャートを終了する。
ステップＳ６０９：プロセッサ１０は、大気圧推定の更新頻度を確保する処理におけるサブルーチンを実行する。詳細は、図１０を用いて後述する。そして、プロセッサ１０は、図９に示すフローチャートを終了する。
なお、第２実施形態では、図９に示すステップＳ６０２の処理をスキップして、閾値Ｑ_thを求めるようにしてもよい。これにより、第２実施形態では、ＷＧＶ４０の開度の情報を利用せずに、閾値Ｑ_thの判定を実行できる。また、第２実施形態では、図９に示すステップＳ６０４、Ｓ６０５の処理をスキップしてもよい。これにより、第２実施形態では、ＡＢＶ２６の開度の情報を利用せずに、閾値Ｑ_thの判定を実行できる。

次に、大気圧推定の更新頻度を確保する処理について説明する。
図１０は、大気圧推定の更新頻度を確保する処理におけるサブルーチンの一例を示すフローチャートである。
ステップＳ７０１：プロセッサ１０は、先ず、大気圧の変化を調整するアクティブ制御（ステップＳ７０２〜Ｓ７０５）を実行するか否かの判定基準として、例えば、前回の大気圧（推定値）の更新から所定距離以上走行したか否かを判定する。

所定距離以上走行した場合（ステップＳ７０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ７０２の処理に移行する。一方、所定距離未満の走行であった場合（ステップＳ７０１：Ｎｏ）、プロセッサ１０は、大気圧の変化を調整するアクティブ制御の条件を満たさないと判定し、図１０に示すサブルーチンを終了し、さらに図９に示すフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ７０２：プロセッサ１０は、次に、ＷＧＶ４０の目標開度を決定する。
図１１は、回転速度と吸入空気量とＷＧＶの開度との関係の一例を示す説明図である。図１１において、ｘ軸は、回転速度Ｎｅを示し、ｙ軸は、吸入空気量Ｑを示し、ｚ軸は、ＷＧＶ４０の目標開度（０〜１００％の範囲）を示す。図１１に示すマップは、例えば、数値解析のシミュレーションに基づいており、説明の便宜上、結果の概要を例示している。図１１に示すマップでは、回転速度Ｎｅ及び吸入空気量Ｑが定まると、ＷＧＶ４０の目標開度が定まることを意味する。図１１に示すマップでは、１つの組み合わせ（回転速度Ｎｅ、吸入空気量Ｑ、ＷＧＶ４０の目標開度）を例示している。

本実施形態では、アクティブ制御を実行するため、エンジン３０の回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｑとに基づいて定まるＷＧＶ４０の開度を、予めフラッシュメモリ１２に記憶しておく。つまり、プロセッサ１０は、回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｑとに応じて、閾値Ｑ_th以下になるように減圧させるためのＷＧＶ４０の目標開度を、図１１に示すマップに基づいて決定する。なお、本実施形態では、図１１に示すマップを、実機による実験によって求めることができる。

ステップＳ７０３：プロセッサ１０は、続いて、ＡＢＶ２６の目標開度を決定する。
図１２は、回転速度と吸入空気量とＡＢＶの開度との関係の一例を示すマップである。図１２において、ｘ軸は、回転速度Ｎｅを示し、ｙ軸は、吸入空気量Ｑを示し、ｚ軸は、ＡＢＶ２６の目標開度（０〜１００％の範囲）を示す。図１１に示すマップは、例えば、数値解析のシミュレーションに基づいており、説明の便宜上、結果の概要を例示している。図１２に示すマップでは、回転速度Ｎｅ及び吸入空気量Ｑが定まると、ＡＢＶ２６の目標開度が定まることを意味する。図１２に示すマップでは、１つの組み合わせ（回転速度Ｎｅ、吸入空気量Ｑ、ＡＢＶ２６の目標開度）を例示している。なお、本実施形態では、図１２に示すマップを、実機による実験によって求めることができる。

本実施形態では、アクティブ制御を実行するため、エンジン３０の回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｑとに基づいて定まるＡＢＶ２６の開度を、予めフラッシュメモリ１２に記憶しておく。つまり、プロセッサ１０は、回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｑとに応じて、閾値Ｑ_th以下になるように減圧させるためのＡＢＶ２６の目標開度を、図１２に示すマップに基づいて決定する。

ステップＳ７０４：プロセッサ１０は、ＷＧＶ４０の目標開度に基づいて、例えば、ＷＧＶ４０をさらに開方向へ駆動させる。
ステップＳ７０５：プロセッサ１０は、ＡＢＶ２６の目標開度に基づいて、例えば、ＡＢＶ２６をさらに開方向へ駆動させる。そして、プロセッサ１０は、図１０に示すサブルーチンを終了すると、図９に示すフローチャートの処理を終了する。ここで、プロセッサ１０は、図１０に示すサブルーチンを実行した場合、第１実施形態で説明した第１〜第４の大気圧推定処理の何れかを実行して、得られた大気圧（推定値）を現在の大気圧と推定するようにしてもよい。

なお、第２実施形態では、図１０に示すステップＳ７０２の処理とＳ７０３の処理との少なくとも一方を実行するようにしてもよい。即ち、プロセッサ１０は、図１０に示すフローチャートにおいて、ステップＳ７０１、ステップＳ７０２及びステップＳ７０４の処理を実行するようにしてもよい。又は、プロセッサ１０は、ステップＳ７０１、ステップＳ７０３及びステップＳ７０５の処理を実行するようにしてもよい。つまり、プロセッサ１０は、ＷＧＶ４０とＡＢＶ２６の少なくとも一方を制御することで、大気圧の変化を調整するアクティブ制御を実行することができる。

また、第２実施形態では、図１０に示すステップＳ７０１において、アクティブ制御を実行するか否かの判定基準として、以下のようにしてもよい。

図１３は、目標トルクと回転速度と目標過給圧との関係を示す説明図である。図１３において、ｘ軸は、回転速度Ｎｅを示し、ｙ軸は、目標トルクを示し、ｚ軸は、目標過給圧を示す。図１３に示すマップは、例えば、数値解析のシミュレーションに基づいており、説明の便宜上、結果の概要を例示しており、回転速度Ｎｅ及び目標トルクが定まると、目標過給圧が定まることを意味する。図１３に示すマップでは、１つの組み合わせ（回転速度Ｎｅ、目標トルク、目標過給圧）を例示している。図１３に示すマップのデータは、予めフラッシュメモリ１２に記憶されている。なお、本実施形態では、図１３に示すマップを、実機による実験によって求めることができる。

本実施形態では、プロセッサ１０は、例えば、アクセルペダルの操作状態等に基づいて目標トルクを算出する。続いて、プロセッサ１０は、図１３に示すマップのデータを読み込み、目標トルクと回転速度Ｎｅとに基づいて、目標過給圧を算出する。さらに、プロセッサ１０は、過給圧センサ２７により検出した過給圧Ｐ（実過給圧）が、目標過給圧に一致するようにフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を実施する。

つまり、プロセッサ１０は、目標過給圧に一致させるため、過給圧制御のフィードバック（Ｆ／Ｂ）操作量が予め設定した所定値Δｄ以上の差が出た場合、推定大気圧が実大気圧より、乖離していると判定してもよい（ステップＳ７０１、Ｙｅｓ側の判定と同等）。そして、プロセッサ１０は、ステップＳ７０２〜Ｓ７０５において、アクティブ制御を実行するようにしてもよい。

図１４は、過給圧制御のフィードバック（Ｆ／Ｂ）操作量の一例を示す説明図である。
図１４に示す通り、推定大気圧が実大気圧からずれると、目標過給圧に一致させるためのフィードバック（Ｆ／Ｂ）操作量αが変化する。ここで、フィードバック（Ｆ／Ｂ）操作量α（検出値）が、推定大気圧と実大気圧との差に相当する。つまり、プロセッサ１０は、フィードバック（Ｆ／Ｂ）操作量αについて所定値Δｄ以上の差を検出した場合、実大気圧を実測しなくても、推定大気圧が実大気圧より乖離しているか否かを判定することができる。

以上より、第２実施形態によれば、例えば、実際の大気圧が変化した場合あっても、アクティブ制御を実行することにより、大気圧推定を可能とし、大気圧の更新頻度を確保できる。つまり、プロセッサ１０は、例えば、フィードバック（Ｆ／Ｂ）操作量に基づいて、大気圧の変化を判定できる。これにより、プロセッサ１０は、走行中の高度変化による大気圧変化だけでなく、天候による大気圧変化であっても、アクティブ制御を実行することにより、大気圧推定を実現できる。また、第２実施形態によれば、大気圧が変化した場合であっても、上記のアクティブ制御により、いわゆるターボ過回転の発生を抑制することができる。

[上記実施形態の補足事項]
上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（ａ）上記過給圧の平均値に基づいて、上記大気圧を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
上記技術的思想によれば、例えば、外乱などにより過給圧の検出値が多少変動しても、過給圧の平均値を用いることで、過給圧の検出値の変動が平滑化され、大気圧の推定精度の低下を抑制することができる。
（ｂ）過給圧制御のフィードバック（Ｆ／Ｂ）操作量が予め設定した所定値以上の差が出た場合、推定大気圧が実大気圧より乖離していると判定し、上記吸気通路内の圧力を低下させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
上記技術的思想によれば、実際の大気圧が変化した場合であっても、フィードバック（Ｆ／Ｂ）操作量に基づいて、アクティブ制御を実行することにより、大気圧推定を可能とすることができる。
（ｃ）吸入空気量がエンジン回転速度に応じた閾値以下になったときに、ターボチャージャのコンプレッサとスロットル弁との間に位置する吸気通路内の圧力に基づいて、大気圧を推定する処理を実行することを特徴とする内燃機関の制御方法。
上記技術的思想によれば、多様な運転状態で大気圧を推定可能な内燃機関の制御方法を提供できる。

以上、本件に開示する実施形態について明細書及び図面等を用いて説明したが、本件開示の技術は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
また、特許請求の範囲、明細書及び図面中において示した装置及び方法における動作等の各処理の実行順序は、前の処理の出力結果を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実行してもよい場合がある点に留意すべきである。
さらに、明細書及び図面中のフローの処理に関して、「先ず、」、「次に、」「続いて、」等の用語を用いて説明したとしても、各種の改良又は変更に関し、この順で実施しなければならないことを必ずしも意味しないという点に留意すべきである。例えば、図１０に示すフローチャートの処理で、ステップＳ７０２とステップＳ７０３とは、順序が逆であってもよい。
また、上記実施形態では、閾値等との比較において「〜以上」や「〜以下」とした記載箇所は、当該記載に限定されるものではなく、「〜より大きい（〜を上回る）」や「〜より小さい（〜を下回る）」に適宜置き換えた実施形態を構成することも可能である。

１…ＥＣＵ
２１…吸気管
２４…ターボチャージャ
２６…ＡＢＶ
２８…スロットル弁
３０…エンジン
４０…ＷＧＶ

Claims

吸入空気量がエンジン回転速度に応じた閾値以下になったときに、ターボチャージャのコンプレッサとスロットル弁との間に位置する吸気通路内の圧力に基づいて、大気圧を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記吸入空気量が前記閾値を超えた場合には、前記ターボチャージャのタービンをバイパスする第１のバイパス通路に配置された第１流量制御弁と、前記ターボチャージャのコンプレッサをバイパスする第２のバイパス通路に配置された第２流量制御弁との少なくとも一方を制御することにより、前記ターボチャージャのコンプレッサと前記スロットル弁との間に位置する前記吸気通路内の圧力を低下させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記第１流量制御弁の開度をさらに考慮して、前記閾値を求めることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
前記第２流量制御弁の開度に応じて、前記閾値を補正することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置。