JP2019060311A - 内燃機関の制御装置、及び内燃機関の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク変動に対する応答性を向上できるようにする。【解決手段】スロットルバルブの開度６０３を調整する電制スロットル制御部と、ウェイストゲートバルブの開度６０５を調整するウェイストゲートバルブ制御部と、エアバイパスバルブの開度６０６を調整するエアバイパスバルブ制御部とを備え、エンジンの目標トルクを減少させる場合、電制スロットル制御部はスロットルバルブの開度６０３を小さくし、ウェイストゲートバルブ制御部はウェイストゲートバルブの開度６０５を大きくすると共に、エアバイパスバルブ制御部は前記エアバイパスバルブの開度６０６を大きくする。【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の制御装置等に関する。

例えば、特許文献１には、トルクダウン要求復帰（トルクダウン要求解除）時の応答遅れを抑制するため、過給圧の上昇を許容する要求時に、過給圧を上昇させる技術が開示されている。

特開２０１６−２３６０７号公報

応答遅れは、上記したトルクダウン要求復帰時だけでなく、トルクダウン要求が発生してトルクダウンする時にも生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トルク変動に対する応答性を向上することができる技術を提供することにある。

上記する課題を解決するため一の観点に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関への吸気量を調整するスロットルバルブと、前記内燃機関からの排気によって回転するタービン及び当該タービンと共に回転するコンプレッサを有して前記内燃機関への過給圧を変更可能な過給器と、前記タービンの上流側と下流側とを連通するバイパスの流量を調整するウェイストゲートバルブと、前記コンプレッサの上流側と下流側とを連通するバイパスの流量を調整するエアバイパスバルブとを備えた内燃機関であって、前記スロットルバルブの開度を調整する電制スロットル制御部と、前記ウェイストゲートバルブの開度を調整するウェイストゲートバルブ制御部と、前記エアバイパスバルブの開度を調整するエアバイパスバルブ制御部とを備え、前記内燃機関の目標トルクを減少させる場合、前記電制スロットル制御部は前記スロットルバルブの開度を小さくし、前記ウェイストゲートバルブ制御部は前記ウェイストゲートバルブの開度を大きくすると共に、前記エアバイパスバルブ制御部は前記スロットルバルブの開度を大きくする。

本発明によれば、トルク変動における応答性を向上することができる。

一実施形態に係る内燃機関システムの全体構成図。 ＥＣＵ及びＥＣＵに関係する各部を示すブロック図。 ＥＣＵ全体の処理を示す図である。 実施形態に係る処理を示す図である。 従来のトルクダウン要求制御処理によるスロットルバルブ、ウェイストゲートバルブ、及びエアバイパスバルブの動作の一例を示すタイミングチャート。 本実施形態のトルクダウン要求制御処理によるスロットルバルブ、ウェイストゲートバルブ、及びエアバイパスバルブの動作の一例を示すタイミングチャート。 目標スロットル開度及び目標過給圧の算出方法の一例を示す概念図。 エアバイパスバルブの開度の求め方の一例を示す概念図。 本実施形態のトルクダウン要求制御処理のフローチャート。

図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、一実施形態に係る内燃機関システムの全体構成図である。なお、図１では、エンジン１０の複数の気筒のうちの一つの気筒のみについて示している。

内燃機関システム１は、「内燃機関」の一例としてのエンジン１０と、「制御装置」の一例としてのＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００とを備える。エンジン１０は、例えば４つの気筒を備えた火花点火式の多気筒エンジンであって、シリンダヘッド１１ａ及びシリンダブロック１１ｂからなるシリンダ１１と、このシリンダ１１の各気筒内に摺動自在に嵌挿されたピストン１５と、を備えている。各ピストン１５は、コンロッド１４を介してクランク軸に連結されている。クランク軸は、リングプレート４６と同期して回転する。リングプレート４６の外周には、所定角度毎に突起部が設けられている。リングプレート４６の外周には、クランク角度センサ４７が臨設されている。クランク角度センサ４７は、リングプレート４６に設けられた突起部間の通過時間を計測して、エンジン１０の回転数を算出する。

また、各ピストン１５の上方には、所定形状の天井部を有する燃焼室１７が画成され、各燃焼室１７には、点火コイル３４から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ３９が臨設されている。また、燃焼室１７は、吸気通路２０と連通している。吸気通路２０は、エアクリーナ１９、コンプレッサ４１、スロットルバルブ７０、インタークーラ１８、コレクタ２７、吸気マニホールド２８、及び吸気ポート２９を備えている。燃料の燃焼に必要な空気は、吸気通路２０を通り、その吸気通路２０の下流端となる吸気ポート２９の端部に配設された吸気カム軸２３により開閉駆動される吸気バルブ２１を介して、各燃焼室１７に吸入される。吸気カム軸２３には、カム角センサ２５が配置されている。

吸気通路２０の吸気マニホールド２８には、吸気ポート２９へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３０が気筒毎に臨設されている。

スロットルバルブ７０は、運転者のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ７１の検出信号と、運転状態とに応じて適切なスロットル開度となるように、電制スロットルモータ７２によって駆動される。スロットルバルブ７０の開度は、スロットル開度センサ７３によってＥＣＵ１００に送信される。

コレクタ２７には、吸気通路２０内の圧力を検出する吸気管圧力センサ４８が配置されている。シリンダブロック１１ｂには、エンジン１０の冷却水温を検出する水温センサ４９が配置されている。

吸気通路２０のコンプレッサ４１の上流には、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ（熱式空気流量計）５０が配設されている。エアフローセンサ５０は、ブリッジ回路を有する。ブリッジ回路は、吸入空気量（質量流量）が大きくなるに従って、測定対象となる吸入空気流に配置されたホットワイヤ（発熱抵抗体）に流れる電流値が増加させ、吸入空気量が小さくなるに従ってホットワイヤに流れる電流値が減少させる。そして、エアフローセンサ５０のホットワイヤに流れる発熱抵抗電流値は、電圧信号として抽出され、ＥＣＵ１００へ送信される。

吸気通路２０を介して吸入された空気と、燃料噴射弁３０から噴射された燃料との混合気は、吸気バルブ２１を介して燃焼室１７へ吸入され、点火コイル３４に電気的に接続された点火プラグ３９による火花点火によって燃焼される。燃焼室１７での燃焼後の排気ガスは、排気カム軸２４によって開閉駆動される排気バルブ２２を介して燃焼室１７から排気され、排気ポート、排気マニホールド、及び排気管（不図示）を備えた排気通路４０を通って外部の大気中へ排出される。

排気通路４０には、タービン４２が配設されている。タービン４２は、共通軸４５を介して吸気通路２０に配設されたコンプレッサ４１と連結されている。タービン４２は、燃焼室１７から排出される排気ガスの圧力が所定値以上になって、コンプレッサ４１と共に回転することによって、コンプレッサ４１が過給を開始して、圧縮した吸入空気が燃焼室１７の内部へ供給される。ここで、圧縮された高温の空気は、インタークーラ１８によって冷却される。なお、ＥＣＵ１００は、コンプレッサ４１による過給圧の目標値を算出し、算出した過給圧の目標値に基づき、吸気通路２０に配設されたエアバイパスバルブ４３と、排気通路４０に配設されたウェイストゲートバルブ４４との開閉を制御する。

排気通路４０のタービン４２の下流側には、例えば、アルミナやセリア等の担体に白金やパラジウム等を塗布した排気ガス浄化用の三元触媒６０が配設されている。三元触媒６０の上流側には、触媒前空燃比に対して線形の出力特性を有するリニア空燃比センサ５１が配設されている。三元触媒６０の下流側には、触媒後空燃比がストイキ（理論空燃比）よりもリッチ側かリーン側かを識別するためのスイッチング信号を出力するＯ２センサ５２が配設されている。

エンジン１０の各気筒に対して配設された燃料噴射弁３０は、燃料タンク５３と連接されている。燃料タンク５３内の燃料は、燃料ポンプ５４及び燃圧レギュレータ５５を備えた燃料供給機構によって所定燃圧に調圧されて、燃料噴射弁３０に供給される。燃料噴射弁３０は、ＥＣＵ１００から供給されるエンジン負荷等の運転状態に応じたデューティ（パルス幅：開弁時間に相当する）を有する燃料噴射パルス信号によって開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート２９に向けて噴射する。

ＥＣＵ１００は、車両に搭載されている他のコントロールユニット、例えばトランスミッションの変速を制御するＡＴ Ｃ／Ｕ９０との通信機能を備える。Ａ／Ｔ Ｃ／Ｕ９０は、例えば、変速の際、変速ショックを軽減するために、一時的にエンジン１０の発生トルクを低減するトルクダウン要求をＥＣＵ１００に対して行う。ＥＣＵ１００は、通信機能によって他のコントロールユニットとデータ送受信することにより、コントロールユニット間で協調してエンジン１０を制御する。なお、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の種々の制御、例えば、燃料噴射弁３０による燃料噴射制御（空燃比制御）と、点火プラグ３９による点火時期制御とを行なうためのマイクロコンピュータを内蔵している。

図２は、ＥＣＵ及びＥＣＵに関係する各部を示すブロック図である。

ＥＣＵ１００には、ＣＰＵ２０１と、出力信号ドライバ２０３とが内蔵されている。ＣＰＵ２０１の内部には、Ｉ／Ｏ部２０２が設けられている。Ｉ／Ｏ部２０２は、エンジン１０に配設された各センサの電気的信号をデジタル演算処理用の制御信号に変換すると共に、デジタル演算処理用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換する。

Ｉ／Ｏ部２０２には、水温センサ４９、カム角センサ２５、リニア空燃比センサ５１、Ｏ２センサ５２、エアフローセンサ５０、スロットル開度センサ７３、アクセル開度センサ７１、吸気管圧力センサ４８、及びクランク角センサ４７による検出信号が入力される。さらに、Ｉ／Ｏ部２０２は、ＡＴ Ｃ／Ｕ９０との間で通信信号が入出力される。Ｉ／Ｏ部２０２は、入力された各種信号を、制御データとして出力信号ドライバ２０３に送る。出力信号ドライバ２０３は、送られた制御データがセットされると、第１燃料噴射弁３０〜第４燃料噴射弁３３、第1点火コイル３４〜第４点火コイル３７、電制スロットルモータ７２、エアバイパスバルブ４３、ウェイストゲートバルブ４４へ出力信号を出力する。

図３は、ＥＣＵ全体の処理を示す図である。以下、各機能ブロックの詳細について説明する。

ＥＣＵ１００は、運転操作量検出部３０１と、エンジン回転数計算部３０２と、外部要求トルク検出部３０３と、シリンダ流入空気量計算部３０４と、ドライバ要求トルク計算部３０５と、目標トルク計算部３０６と、推定発生トルク計算部３０７と、トルク低減要求値計算部３０８と、基本燃料量計算部３０９と、目標空燃比計算部３１０と、空燃比補正係数計算部３１１と、基本点火時期計算部３１２と、ＩＳＣ制御部３１３と、目標スロットル開度計算部３１４と、目標過給圧計算部３１５と、燃料噴射量計算部３１６と、最終点火時期計算部３１７と、電制スロットル制御部３１８と、燃料噴射制御部３２０と、点火制御部３２１と、ウェイストゲートバルブ制御部３２２と、エアバイパスバルブ制御部３２３と、エアバイパスバルブ開度計算部３２４とを備えている。

運転操作量検出部３０１には、アクセル開度センサ７１の検出信号が入力される。運転操作量検出部３０１は、入力されたアクセル開度センサ７１の検出信号に基づいて、運転者のアクセル開度を計算し、計算した運転者のアクセル開度を、ドライバ要求トルク計算部３０５に出力する。

エンジン回転数計算部３０２には、クランク角度センサ４７の検出信号が入力される。エンジン回転数計算部３０２は、クランク角度センサ４７の電気的な信号、主にパルス信号の変化の単位時間当たりの入力数をカウントして演算処理することによって、エンジン１０の単位時間当りの回転数を計算する。エンジン回転数計算部３０２は、計算したエンジン１０の単位時間当りの回転数を、シリンダ流入空気量計算部３０４と、ドドライバ要求トルク計算部３０５、推定発生トルク計算部３０７と、基本燃料量計算部３０９と、目標空燃比計算部３１０と、空燃比補正係数計算部３１１と、基本点火時期計算部３１２と、ＩＳＣ制御部３１３と、目標スロットル開度計算部３１４と、目標過給圧計算部３１５と、及びエアバイパスバルブ開度計算部３２４に出力する。

外部要求トルク検出部３０３には、ＡＴ Ｃ／Ｕ９０のデータが入力される。外部要求トルク検出部３０３は、ＡＴ Ｃ／Ｕ９０との通信による受信データに基づいて、外部要求トルクを計算して、計算した外部要求トルクを目標トルク計算部３０６に出力する。

シリンダ流入空気量計算部３０４には、エンジン１０の吸気系上流に設定されたエアフローセンサ５０の検出信号と、吸気通路２０に設定された吸気管圧力センサ４８の検出信号とが入力される。シリンダ流入空気量計算部３０４は、エアフローセンサ５０の検出信号と、吸気管圧力センサ４８の検出信号とに基づいて、シリンダ流入空気量を計算する。さらに、シリンダ流入空気量計算部３０４は、シリンダ流入空気量と、エンジン回転数とに基づいて、エンジン１０の負荷を計算する。シリンダ流入空気量計算部３０４は、計算したエンジン１０の負荷を、推定発生トルク計算部３０７と、基本燃料量計算部３０９と、目標空燃比計算部３１０と、空燃比補正係数計算部３１１と、基本点火時期計算部３１２とに出力する。

ドライバ要求トルク計算部３０５は、運転操作量検出部３０１が計算した運転者のアクセル開度と、エンジン回転数計算部３０２が計算したエンジン回転数とに基づいて、運転者が要求しているドライバ要求トルク（指令値）を計算する。ドライバ要求トルク計算部３０５は、計算したドライバ要求トルクを目標トルク計算部に出力する。

目標トルク計算部３０６は、ドライバ要求トルク計算部３０５から入力されるドライバ要求トルクと、外部要求トルク検出部３０３から入力される外部要求トルクとに基づいて、目標トルクを計算する。目標トルクには、目標ＳＬＯＷトルクと、目標ＦＡＳＴトルクとの２つがある。目標ＳＬＯＷトルクは、主に電制スロットルモータ７２の制御に用いられる。目標ＦＡＳＴトルクは、燃料カット気筒数の算出と、点火時期の制御とに用いられる。目標トルク計算部３０６は、目標ＳＬＯＷトルクを、目標スロットル開度計算部３１４と、目標過給圧計算部３１５とに出力すると共に、目標ＦＡＳＴトルクをトルク低減要求値計算部３０８に出力する。

推定発生トルク計算部３０７は、エンジン回転数計算部３０２から入力されるエンジン回転数と、シリンダ流入空気量計算部３０４から入力されるエンジン負荷とに基づいて、推定発生トルクを計算する。なお、推定発生トルクは、エンジン１０が発生しているトルクを推定している。推定発生トルク計算部３０７は、計算した推定発生トルクをトルク低減要求値計算部３０８に出力する。

トルク低減要求値計算部３０８は、目標トルク計算部３０６から入力される目標ＦＡＳＴトルクと、推定発生トルク計算部３０７から入力される推定発生トルクとに基づいて、トルク低減要求値を計算する。さらに、トルク低減要求値計算部３０８は、計算したトルク低減要求値に基づいて、燃料カット気筒数と、点火リダクション量（リタード補正量）とを計算する。トルク低減要求値計算部３０８は、計算した燃料カット気筒数を燃料噴射量計算部３１６に出力すると共に、計算した点火リダクション量を最終点火時期計算部３１７に出力する。

基本燃料量計算部３０９は、エンジン回転数計算部３０２から入力されるエンジン回転数と、シリンダ流入空気量計算部３０４から入力されるエンジン負荷とに基づいて、各運転領域におけるエンジン１０の要求する基本燃料量を計算する。基本燃料量計算部３０９は、計算した各運転領域におけるエンジン１０の要求する基本燃料量を、燃料噴射量計算部３１６に出力する。

目標空燃比計算３１０は、エンジン回転数計算部３０２から入力されるエンジン回転数と、シリンダ流入空気量計算部３０４から入力されるエンジン負荷とに基づいて、エンジン１０の目標空燃比を決定する。目標空燃比計算３１０は、決定した目標空燃比を空燃比補正係数計算部３１１に出力する。

空燃比補正係数計算部３１１は、リニア空燃比センサ５１の出力と目標空燃比との差分と、エンジン回転数計算部３０２から入力されるエンジン回転数と、シリンダ流入空気量計算部３０４から入力されるエンジン負荷とに基づいて、空燃比フィードバック補正係数を計算する。空燃比補正係数計算部３１１は、計算した空燃比フィードバック補正係数を最終点火時期計算部３１７に出力する。

基本点火時期計算部３１２は、エンジン回転数計算部３０２から入力されるエンジン回転数と、シリンダ流入空気量計算部３０４から入力されるエンジン負荷とに基づいて、エンジン１０の各運転領域における最適な基本点火時期を決定する。基本点火時期計算部３１２は、決定したエンジン１０の各運転領域における最適な基本点火時期を、最終点火時期計算部３１７に出力する。

ＩＳＣ制御部３１３は、エンジン１０のアイドリング回転数を一定に保つために、エンジン回転数計算部３０２から入力されるエンジン回転数と、水温センサ４９の検出信号とに基づいて、アイドリング時の目標回転数と、目標流量とを計算する。ＩＳＣ制御部３１３は、計算した目標流量を目標スロットル開度計算部３１４に出力する。

目標スロットル開度計算部３１４は、ＩＳＣ制御部３１３から入力される目標流量に相当する負荷トルクと、目標トルク計算部３０６から入力される目標ＳＬＯＷトルクと、エンジン回転数計算部３０２から入力されるエンジン回転数とに基づいて、目標スロットル開度（指令値）を計算する。目標スロットル開度計算部３１４は、計算した目標スロットル開度を電制スロットル制御部３１８に出力する。

目標過給圧計算部３１５は、目標トルク計算部３０６から入力される目標ＳＬＯＷトルクと、エンジン回転数計算部３０２から入力されるエンジン回転数とに基づいて、目標過給圧と、目標ウェイストゲートバルブ開度とを計算する。目標過給圧計算部３１５は、計算した目標過給圧をエアバイパスバルブ開度計算部３２４に出力すると共に、目標ウェイストゲートバルブ開度をウェイストゲートバルブ制御部３２２に出力する。

エアバイパスバルブ開度計算部３２４は、目標過給圧計算部３１５から入力される目標過給圧と、エンジン回転数計算部３０２から入力されるエンジン回転数とに基づいて、目標エアバイパスバルブ開度を計算する。エアバイパスバルブ開度計算部３２４は、計算した目標エアバイパスバルブ開度をエアバイパスバルブ制御部３２３に出力する。

燃料噴射量計算部３１６は、基本燃料量計算部３０９から入力される基本燃料量を、トルク低減要求値計算部３０８から入力される燃料カット気筒数と、エンジン１０の水温とに基づいて補正して、燃料噴射量を計算する。燃料噴射量計算部３１６は、計算した燃料噴射量を燃料噴射制御部３２０に出力する。

最終点火時期計算部３１７は、基本点火時期計算部３１２から入力される基本点火時期を、エンジン１０の水温と、トルク低減要求値計算部３０８から入力される点火リダクション量と、空燃比補正係数計算部３１１から入力される空燃比フィードバック係数とに基づいて補正して、エンジン１０が要求する最終点火時期を計算する。最終点火時期計算部３１７は、計算した最終点火時期を点火制御部３２１に出力する。

電制スロットル制御部３１８は、目標スロットル開度計算部３１４から入力される目標スロットル開度となるように電制スロットルモータ７２を駆動して、スロットルバルブ７０の開度を制御する。

ウェイストゲートバルブ制御部３２２は、目標過給圧計算部３１５から入力される目標ウェイストゲートバルブ開度に基づいて、ウェイストゲートバルブ４４の開度を制御する。

エアバイパスバルブ制御部３２３は、エアバイパスバルブ開度計算部ブロック３２４から入力される目標エアバイパスバルブ開度に基づいて、エアバイパスバルブ４３の開度を制御する。

燃料噴射制御部３２０は、燃料噴射量計算部３１６から入力される燃焼燃料量に基づいて、エンジン１０への燃料供給を制御する。

点火制御部３２１は、最終点火時期計算部３１７から入力される最終点火時期に応じて、各気筒の燃焼室１７に流入した燃料混合気を点火するよう制御する。

図４は、実施形態に係る処理を示す図である。

ＥＣＵ１００は、ドライバ要求トルク計算処理４０１と、外部要求トルク計算処理４０２と、無過給時最大トルク計算処理４０３と、目標ＳＬＯＷトルク計算処理４０４と、トルクダウン判定処理４０５と、トルク比計算処理４０６と、開度率計算処理４０７と、目標スロットル開度計算処理４０８と、目標過給圧計算処理４０９と、目標ウェイストゲートバルブ開度計算処理４１０と、目標エアバイパスバルブ開度計算処理４１１とを実行する。

ドライバ要求トルク計算処理４０１は、ドライバ要求トルク計算部３０５によって実行される。ドライバ要求トルク計算処理４０１では、ドライバ要求トルクを計算し、計算されたドライバ要求トルクが、目標ＳＬＯＷトルク計算処理４０４及びトルクダウン判定処理４０５に出力される。

外部要求トルク計算処理４０２は、外部要求トルク検出部３０３によって実行される。外部要求トルク計算処理４０２では、外部要求トルクを算出し、計算された外部要求トルクが目標ＳＬＯＷトルク計算処理４０４及びトルクダウン判定処理４０５に出力される。

目標ＳＬＯＷトルク計算処理４０４は、目標トルク計算部３０６によって実行される。目標ＳＬＯＷトルク計算処理４０４では、ドライバ要求トルク計算処理４０１後のドライバ要求トルクと、外部要求トルク計算処理４０２後の外部要求トルクとに基づいて、目標ＳＬＯＷトルクを算出し、算出した目標ＳＬＯＷトルクがトルク比計算処理４０６に出力される。

トルクダウン判定処理４０５では、ドライバ要求トルク計算処理４０１後のドライバ要求トルクと、外部要求トルク計算処理４０２後の外部要求トルクとに基づいて、トルクダウン要求が発生しているかを判断され、判断されたトルクダウン要求が開度率計算処理４０７に出力される。具体的には、トルクダウン判定処理４０５は、外部要求トルクよりもドライバ要求トルクが大きければ、トルクダウン要求が発生したと判定し、ドライバ要求トルクよりも外部要求トルクが大きければ、トルクダウン要求が発生していないと判定する。

無過給時最大トルク計算処理４０３では、エンジン回転数に基づいて、コンプレッサ４１による過給が無い状態でのエンジン１０の最大トルクを算出し、算出した無過給時最大トルクがトルク比計算処理４０６に出力される。

トルク比計算処理４０６では、無過給時最大トルク計算処理４０３後の無過給時最大トルクと、目標ＳＬＯＷトルク計算処理４０４後の目標ＳＬＯＷトルクとに基づいて、トルク比を算出し、算出したトルク比が開度率計算処理４０７に出力される。

開度率計算処理４０７では、トルク比計算処理４０６後のトルク比と、トルクダウン判定処理４０５の結果とに基づいて、スロットルバルブ７０の開度率を算出し、目標スロットル開度計算処理４０８に出力される。

目標スロットル開度計算処理４０８は、目標スロットル開度計算部３１４によって実行される。目標スロットル開度計算処理４０８では、開度率計算処理４０７後のスロットルバルブ７０の開度率と、エンジン回転数と、IＳＣ制御部３１３から入力される目標流量に相当するトルク分とに基づいて、目標スロットル開度を算出する。

目標過給圧計算処理で４０９は、目標過給圧計算部３１５によって実行される。目標過給圧計算処理４０９では、開度率計算処理４０７後のスロットルバルブ７０の開度率と、目標ＳＬＯＷトルク計算処理４０４後の目標ＳＬＯＷトルクと、エンジン回転数とに基づいて、目標過給圧を算出する。

目標ウェイストゲートバルブ開度計算処理４１０は、目標過給圧計算部３１５によって実行される。目標ウェイストゲートバルブ開度計算処理４１０では、目標過給圧計算処理４０９後の目標過給圧と、目標ＳＬＯＷトルク計算処理４０４後の目標ＳＬＯＷトルクと、トルクダウン判定処理４０５の結果と、エンジン回転数と、吸気管圧力とに基づいて、目標ウェイストゲートバルブ開度を算出する。

目標エアバイパスバルブ開度計算処理４１１は、エアバイパスバルブ開度計算部３２４によって実行される。目標エアバイパスバルブ開度計算処理４１１では、目標過給圧計算処理４０９後の目標過給圧と、目標ウェイストゲートバルブ開度計算処理４１０後の目標ウェイストゲートバルブ開度と、トルクダウン判定処理４０５の結果と、エンジン回転数と、吸気管圧力とに基づいて、目標エアバイパスバルブ開度を算出する。

図５は、従来のトルクダウン要求制御処理によるスロットルバルブ、ウェイストゲートバルブ、及びエアバイパスバルブの動作の一例を示すタイミングチャートである。

図５では、時点ｔ１から時点ｔ２までの間にドライバがアクセル開度５０１を増加させて車両を加速させた後、時点ｔ２以降にアクセル開度５０１が一定に保たれているときに、トルクダウン要求が発生した状態について説明する。

目標トルク５０２は、車両の加速に伴って、時点ｔ１から時点ｔ２までの間に増加し、時点ｔ２以降は一定に保たれる。時点ｔ２以降、目標トルク５０２は、例えば、ＡＴ Ｃ／Ｕ９０から変速ショックの軽減のためにトルクダウン要求が発生すると、そのトルクダウン要求が発生したｔ３時点で減少し、所定時間経過後、トルクダウン要求が解除されたｔ４時点で元に戻る。

スロットルバルブ７０の開度５０３は、トルクダウン要求が発生したｔ３時点以降の目標トルク５０２が、過給が無い状態でコンプレッサ４１が発生可能なトルク未満の場合、時点ｔ１から時点ｔ２までの間にスロットルバルブ７０が全開となるまで大きくされ、時点ｔ２以降は一定に保たれる。これは、トルクダウン量（Ｄｔｒｑ）は、スロットルバルブ７０を全開にした状態でタービン４２による過給によって調整されるためである。

目標過給圧５０４は、車両の加速に伴って、時点ｔ１から時点ｔ２までの間に増加し、時点ｔ２以降は一定に保たれる。時点ｔ２以降、目標過給圧５０４は、トルクダウン要求が発生すると、そのトルクダウン要求が発生したｔ３時点で減少し、所定時間経過後、トルクダウン要求が解除されたｔ４時点で元に戻る。

ウェイストゲートバルブ４４の開度５０５は、目標過給圧５０４の増加に応じて、時点ｔ１から時点ｔ２までの間に小さくされ、時点ｔ２以降は一定に保たれる。時点ｔ２以降、トルクダウン要求が発生すると、ウェイストゲートバルブ４４の開度５０５は、トルクダウン要求が発生したｔ３時点で大きくされ、所定時間経過後、トルクダウン要求が解除されたｔ４時点で元の開度まで戻される。ここで、ウェイストゲートバルブ４４の開度５０５が小さくなると、タービン４２への排気ガスが増加して、過給圧が上昇し、ウェイストゲートバルブ４４の開度５０５が大きくなると、タービン４２への排気ガスが減少して、過給圧が下がる。

エアバイパスバルブ４３の開度５０６は、小さい状態のままである。この場合、タービン４２がウェイストゲートバルブ４４を開けても慣性によって回り続けることと、空気応答の遅れと、コレクタ２７及び吸気マニホールド２８内に空気があることとにより、実際の吸気管圧（実過給圧）５０７は、ウェイストゲートバルブ４４の開度５０５を大きくしても直には減少せず、ウェイストゲートバルブ４４の開度５０５を小さくしても直には増加しない。実際のトルク（実トルク）５０８も、目標トルク５０２よりも遅れた動きとなるため、ドライバに対する違和感となることがある。

図６は、本実施形態のトルクダウン要求制御処理によるスロットルバルブ、ウェイストゲートバルブ、及びエアバイパスバルブの動作の一例を示すタイミングチャートである。

アクセル開度６０１と、目標トルク６０２とは、図５のアクセル開度５０１と、目標トルク５０２とにそれぞれ対応している。図６では、図５と同様に、時点ｔ１から時点ｔ２までの間にドライバがアクセル開度５０１を増加させて車両を加速させた後、時点ｔ２以降にアクセル開度が一定に保たれているときに、トルクダウン要求が発生した状態について説明する。

スロットルバルブ７０の開度６０３は、車両の加速に伴って、電制スロットル制御部３１８によって、時点ｔ１から時点ｔ２までの間に全開となるまで大きくされ、時点ｔ２以降は一定に保たれる。時点ｔ２以降、トルクダウン要求が発生すると、スロットルバルブ７０の開度６０３は、電制スロットル制御部３１８によって、トルクダウン要求が発生したｔ３時点で、トルクダウン要求の要求トルクに応じて予め決められた第３量となる開度（ＴＨａ）まで小さくされ、所定時間経過後、目標トルク６０２に応じて予め決められ第４量となる開度（ＴＨｂ。但し、ＴＨｂ＞ＴＨａ）まで大きくされる。これにより、トルクダウン要求が発生する直前にコレクタ２７及び吸気マニホールド２８内に充填されていた空気によって応答遅れが生じるのを抑制することができる。

目標過給圧６０４は、目標過給圧計算部３１５が、トルクダウン後の目標トルク６０２及びスロットルバルブ７０の開度６０３に基づいて算出する。具体的には、目標過給圧５０４は、車両の加速に伴って、時点ｔ１から時点ｔ２までの間に増加し、時点ｔ２以降は一定に保たれる。時点ｔ２以降、目標過給圧６０４は、トルクダウン要求が発生すると、そのトルクダウン要求が発生したｔ３時点で減少する。

ウェイストゲートバルブ４４の開度６０５は、目標過給圧５０４の増加に応じて、ウェイストゲートバルブ制御部３２２によって、時点ｔ１から時点ｔ２までの間に小さくされ、時点ｔ２以降は一定に保たれる。時点ｔ２以降、トルクダウン要求が発生すると、ウェイストゲートバルブ４４の開度６０５は、ウェイストゲートバルブ制御部３２２によって、トルクダウン要求が発生したｔ３時点で、目標トルク６０２及び目標過給圧６０４に従って予め決められた第1量となる開度（ＷＧa）まで大きくされ、所定時間経過後、目標過給圧６０４に応じて予め決められた開度（ＷＧｂ。但し、ＷＧｂ＜ＷＧa）まで小さくされる。これにより、トルクダウン要求が発生する直前にコレクタ２７及び吸気マニホールド２８内に充填されていた空気によって応答遅れが生じるのを抑制することができる。

エアバイパスバルブ４３の開度６０６は、トルクダウン要求が発生したｔ３時点で、エアバイパスバルブ制御部３２３によって、目標過給圧６０４及びウェイストゲートバルブ４４の開度６０５に応じて予め決められた開度（ＡＢａ）まで大きくされる。

これにより、スロットルバルブ７０の開度６０３が小さくされると共にエアバイパスバルブ４３の開度６０６が大きくされた際に、コレクタ２７及び吸気マニホールド２８内に充填されていた空気によって応答遅れが生じるのを抑制することができる。この結果、目標過給圧６０４と実際の吸気管圧（実過給圧）６０７との乖離が減少し、実際の発生トルク（実トルク）６０８も、目標トルク６０２に追従するようになる。これにより、トルクダウン要求が発生したｔ３時点の応答性を高めることができると共に、変速の際には、変速ショックを軽減でき、ドライバに対する違和感が無くなり、運転性が向上する。

次に、トルクダウン要求が発生したｔ３時点から所定時間が経過した後の、トルクダウン要求を解除するｔ４時点について説明する。スロットルバルブ７０の開度６０３は、電制スロットル制御部３１８によって、トルクダウン要求を解除するｔ４時点の要求トルクに従って決まる値（ここではトルクダウン要求が発生するｔ３時点の直前の開度）まで大きくされる。目標過給圧６０４は、目標過給圧計算部３１５によって、トルクダウン要求を解除するｔ４時点の要求トルクに従って決まる値（ここではトルクダウン要求が発生するｔ３時点の直前の過給圧）に切替える。エアバイパスバルブ４３の開度６０６は、エアバイパスバルブ制御部３２３によって、トルクダウン要求を解除するｔ４時点の要求トルクに従って決まる値（ここではトルクダウン要求が発生するｔ３時点の直前の開度）まで小さくされる。

ここで、ウェイストゲートバルブ４４の開度６０５は、ウェイストゲートバルブ制御部３２２によって、トルクダウン要求が発生したｔ３時点の直前の開度よりも小さい第２量となる開度（Ｗｃ。但し、ＷＧｃ＜ＷＧｂ＜ＷＧa）まで小さくされ、所定時間が経過後、目標過給圧６０４に基づいて決まる開度まで大きくされる。これにより、スロットルバルブ７０の開度６０３が大きくされると共に、エアバイパスバルブ４３の開度６０６が小さくされた際に、コレクタ２７及び吸気マニホールド２８内に充填されていた空気によって応答遅れが生じるのを抑制することができる。この結果、目標過給圧６０４と実際の吸気管圧（実過給圧）６０７との乖離が減少し、実際の発生トルク（実トルク）６０８も、目標トルク６０２に追従するようになる。これにより、トルクダウン要求を解除するｔ４時点での応答性を高めることができると共に、変速の際には、変速ショックを軽減でき、ドライバに対する違和感が無くなり、運転性が向上する。

図７は、目標スロットル開度及び目標過給圧の算出方法の一例を示す概念図である。

トルクダウン判定されていない場合、図７（ａ）に示すように、トルク比が１．０以上の時、電制スロットル制御部３１８は、スロットルバルブ７０を、スロットル開度率が１．０となる全開状態（ＴＨｗ）にする。

目標過給圧は、トルク比１．０までは大気圧に相当する（過給無し）状態となる。一方、目標過給圧は、トルク比１．０以上になると、大気圧よりも増加する。したがって、コンプレッサ４１によって空気を送り込むことによって、目標トルクに目標過給圧を追従させることができる。

一方、トルクダウン要求が発生した場合、図７（ｂ）に示すように、電制スロットル制御部３１８は、トルク比が１．０以上になっても、スロットル開度率を１．０未満（ＴＨｂの開度に相当する）にする。その代わりに、目標過給圧計算部３１５は、目標過給圧を高くする。このとき、ウェイストゲートバルス制御部３２２は、ウェイストゲートバルブ４４の目標開度をＷＧｂとする。これにより、コンプレッサ４１及びタービン４２の回転数が落ちないため、トルクダウンのレスポンスを維持しつつ、トルクダウン要求を解除する時点の応答性を向上させることができる。さらに、エアバイパスバルス制御部３２３が、エアバイパスバルブ４３の開度を大きくすることによって、コンプレッサ４１及びタービン４２の回転数を下げることなくコントロール可能となる。

図８は、エアバイパスバルブの開度の求め方の一例を示す概念図である。

同一過給圧の場合、エアバイパスバルブ４３の開度が大きくなる程、タービン４２の回転数が高くなり、過給器のレスポンスは向上する。そのため、コンプレッサ４１及びタービン４２の回転数が、過給器が破損しない程度（Ｍａｘ回転数未満）で相対的に高い回転数であり、且つ目標過給圧が相対的に低い領域(図中Ａ領域)とするため、まずＡ領域の範囲内の目標過給圧を決定した後、エアバイパスバルブ開度計算部３２４が、決定した目標過給圧に基づいて、エアバイパスバルブ４３の開度を決める。

なお、上記図７及び図８に示した内容を、エンジン１０の回転数毎に設定してマップを作ることによって、各回転数におけるトルクダウン及びトルクアップのレスポンスの向上を図ることができる。また、図７の（ａ）と（ｂ）とに示された設定による制御を、例えばドライバが切替えスイッチを操作することによって、切り替えても良い。

図９は、本実施形態のトルクダウン要求制御処理のフローチャートである。なお、この制御処理のフローは、各制御ロジックを簡略化して示す。

ステップ９０１において、運転操作量検出部３０１は、アクセル開度センサ７１の出力電圧をアクセル開度割合に換算して読み込む。

ステップ９０２において、エンジン回転数計算部３０２は、クランク角度センサ４７の電気的な信号、主にパルス信号変化の単位時間当たりの入力数をカウントして演算処理することによってエンジン１０の回転数を計算する。

ステップ９０３において、外部要求トルク検出部３０３は、ＡＴ Ｃ／Ｕ９０との通信による受信データに基づいて、外部要求トルクを計算する。

ステップ９０４において、シリンダ流入空気量計算部３０４は、エアフローセンサ５０の出力電圧が電圧−流量換算された空気流量と、吸気管圧力センサ４８の検出信号とに基づいて、シリンダ流入空気量を計算すると共に、計算されたシリンダ流入空気量と、エンジン回転数とに基づいて、エンジン１０の負荷を計算する。

ステップ９０５において、ドライバ要求トルク計算部３０５は、運転者のアクセル開度割合と、エンジン回転数とに基づいて、運転者が要求しているドライバ要求トルク（指令値）を計算する。

ステップ９０６において、目標トルク計算部３０６は、ドライバ要求トルクと、外部要求トルクとに基づいて、目標ＳＬＯＷトルク及び目標ＦＡＳＴトルクを算出する。

ステップ９０７において、推定発生トルク計算部３０７は、エンジン回転数と、エンジン負荷とに基づいて、推定発生トルクを計算する。

ステップ９０８において、トルクダウン判定処理４０５は、目標ＳＬＯＷトルクの変化量に基づいて、トルクダウン判定を行う。

ステップ９０９において、トルク低減要求値計算部３０８は、推定発生トルクと、目標ＦＡＳＴトルクとに基づいて、トルク低減要求値を計算し、計算したトルク低減要求値に基づいて、燃料カット気筒数と、点火リダクション量とを計算する。

ステップ９１０において、ＩＳＣ制御部３１３は、エンジン回転数と、水温センサ４９の検出信号とに基づいて、アイドリング時の目標回転数と、その目標回転数を実現できるＩＳＣの目標流量とを計算する。

ステップ９１１において、目標過給圧計算処理４０９は、目標ＳＬＯＷトルクと、エンジン回転数とに基づいて、目標過給圧を計算する。

ステップ９１２において、目標スロットル開度計算部３１４は、目標ＳＬＯＷトルクと、ＩＳＣの目標流量と、エンジン回転数とに基づいて、目標スロットル開度（指令値）を計算する。

ステップ９１３において、目標過給圧計算部３１５は、目標ＳＬＯＷトルクと、エンジン回転数とに基づいて、目標過給圧を計算し、計算した目標過給圧に基づいて、目標ウェイストゲートバルブ開度を計算する。

ステップ９１４において、エアバイパスバルブ開度計算部３２４は、目標過給圧と、目標ウェイストゲートバルブ開度と、エンジン回転数とに基づいて、目標エアバイパスバルブの開度を計算する。

ステップ９１５において、目標スロットル開度計算部３１４は、計算した目標スロットル開度を電制スロットル制御部３１８へ出力する。

ステップ９１６において、目標過給圧計算部３１５は、計算した目標ウェイストゲートバルブ開度をウェイストゲートバルス制御部３２２へ出力する。

ステップ９１７において、エアバイパスバルブ開度計算部３２４は、計算した目標エアバイパスバルブ開度をエアバイパスバルス制御部３２３へ出力する。

ステップ９１８において、基本燃料量計算部３０９は、エンジン回転数と、吸入空気量（エンジン負荷）とに基づいて、基本燃料量を計算する。

ステップ９１９において、目標空燃比計算３１０は、エンジン回転数と、エンジン負荷とに基づいて、目標空燃比をマップ検索する。

ステップ９２０において、空燃比補正係数計算部３１１は、空燃比センサ５１の出力電圧を空燃比変換した実空燃比を読み込む。

ステップ９２１において、空燃比補正係数計算部３１１は、目標空燃比と、実空燃比とに基づいて、目標空燃比へのフィードバック制御を実施し、空燃比フィードバック補正係数を算出する。

ステップ９２２において、燃料噴射量計算部３１６は、燃料カット気筒数と、フィードバック制御による空燃比フィードバック補正係数と、エンジン１０の水温から求めた水温補正係数とに基づいて、基本燃料量を補正して、燃料噴射量を計算する。

ステップ９２３において、燃料噴射量計算部３１６は、計算した燃料噴射量を燃料噴射制御部へ出力する。

ステップ９２４において、基本点火時期計算部３１２は、エンジン回転数と、エンジン負荷とに基づいて、基本点火時期を計算する。

ステップ９２５において、最終点火時期計算部３１７は、基本点火時期を、エンジン１０の水温と、点火リダクション量と、空燃比フィードバック係数とに基づいて補正して、最終点火時期を計算する。

ステップ９２６において、最終点火時期計算部３１７は、最終点火時期を点火制御部３２１へ出力する。

以上説明したように、本実施形態では、エンジン１０への吸気量を調整するスロットルバルブ７０と、エンジン１０からの排気によって回転するタービン４２及びタービン４２と共に回転するコンプレッサ４１を有する過給器と、タービン４２への排気量を調整するウェイストゲートバルブ４４と、コンプレッサ４１が圧縮した吸気を当該コンプレッサ４１の上流に還流させるエアバイパスバルブ４３と、を備えたエンジン１０のＥＣＵ１００であって、エンジン１０の目標トルクを減少させる場合、電制スロットル制御部３１８がスロットルバルブ７０を閉じ、ウェイストゲートバルブ制御部３２２がウェイストゲートバルブ４４を開くと共に、エアバイパスバルブ制御部３２３がエアバイパスバルブ４３を開く。

これにより、トルクダウン要求が発生したｔ３時点における過給圧及びトルクの応答遅れを適切に抑制することができる。また、変速の際に、変速ショックを軽減することができる。

さらに、トルクダウン要求を解除するｔ４時点で、減少させた目標トルクを増加させる場合、電制スロットル制御部３１８がスロットルバルブ７０を開き、ウェイストゲートバルブ制御部３２２がウェイストゲートバルブ４４を閉じると共に、エアバイパスバルブ制御部３２３がエアバイパスバルブ４３を閉じる。これにより、トルクダウン要求を解除するｔ４時点の過給圧及びトルクの応答遅れを適切に抑制することができる。

さらに、トルクダウン要求が発生した場合、エンジン１０の回転数に応じて、電制スロットル制御部３１８はスロットルバルブ７０の開度６０３を小さくし、ウェイストゲートバルブ制御部３２２はウェイストゲートバルブ４４の開度を大きくすると共に、エアバイパスバルブ制御部３２３はエアバイパスバルブ４３の開度を大きくするので、トルクダウン要求が発生したｔ３時点における過給圧及びトルクの応答遅れをより適切に抑制することができる。

なお、本発明は、上述の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、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、スロットルバルブ７０と、エアバイパスバルブ４３と、ウェイストゲートバルブ４４との３つのバルブの開度が制御された。これに限らず、スロットルバルブ７０と、エアバイパスバルブ４３と、ウェイストゲートバルブ４４とのうち、何れか２つのバルブの開度が制御されても良い。

上記実施形態では、トルクダウンの要求が発生した後に、トルクダウンの要求は解除されていた。これに限らずに、トルクダウンの要求が発生した後に、トルクダウンの要求は解除されなくても良い。

上記実施形態では、ＥＣＵ１００は、ＡＴ Ｃ／Ｕ９０との通信機能を備えていた。これに限らずに、ＥＣＵ１００は、ＡＴ Ｃ／Ｕ９０を備えていても良い。この場合、ＥＣＵ１００は、ＡＴ Ｃ／Ｕ９０のデータに基づいて要求トルクを計算し、目標トルク計算部３０６は、ドライバ要求トルクと、要求トルクとに基づいて、目標トルクを計算する。

さらに、エンジン１０の回転数が大きい程、電制スロットル制御部３１８がスロットルバルブ７０の開度６０３を早く調整し、ウェイストゲートバルブ制御部３２２がウェイストゲートバルブ４４の開度６０５を早く調整すると共に、エアバイパスバルブ制御部３２３がエアバイパスバルブ４３の開度６０６を早く調整しても良い。

１０：エンジン
４１：コンプレッサ
４２：タービン
４３：エアバイパスバルブ
４４：ウェイストゲートバルブ
７０：スロットルバルブ
１００：ＥＣＵ
３１８：電制ストゲートバルブ制御部
３２２：ウェイストゲートバルブ制御部
３２３：エアバイパスバルブ制御部

Claims (6)

1. 内燃機関への吸気量を調整するスロットルバルブと、前記内燃機関からの排気によって回転するタービン及び当該タービンと共に回転するコンプレッサを有して前記内燃機関への過給圧を変更可能な過給器と、前記タービンの上流側と下流側とを連通するバイパスの流量を調整するウェイストゲートバルブと、前記コンプレッサの上流側と下流側とを連通するバイパスの流量を調整するエアバイパスバルブとを備えた内燃機関の制御装置であって、
   前記スロットルバルブの開度を調整する電制スロットル制御部と、
   前記ウェイストゲートバルブの開度を調整するウェイストゲートバルブ制御部と、
   前記エアバイパスバルブの開度を調整するエアバイパスバルブ制御部とを備え、
   前記内燃機関の目標トルクを減少させる場合、前記電制スロットル制御部は前記スロットルバルブの開度を小さくし、前記ウェイストゲートバルブ制御部は前記ウェイストゲートバルブの開度を大きくすると共に、前記エアバイパスバルブ制御部は前記エアバイパスバルブの開度を大きくする内燃機関の制御装置。
2. 前記減少させた目標トルクを増加させる場合、前記電制スロットル制御部は前記スロットルバルブの開度を大きくし、前記ウェイストゲートバルブ制御部は前記ウェイストゲートバルブの開度を小さくすると共に、前記エアバイパスバルブ制御部は前記エアバイパスバルブの開度を小さくする、
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記ウェイストゲートバルブ制御部は、前記ウェイストゲートバルブの開度を、前記目標トルクを減少させる場合、第１量まで大きくし、前記減少させた目標トルクを増加させる場合、当該目標トルクを減少させる直前の開度よりも小さい第２量まで小さくする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記目標トルクを減少させる場合、前記電制スロットル制御部は、前記スロットルバルブの開度を、第３量まで小さくし、所定時間後、前記第３量よりも大きい第４量まで戻す、
   請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記目標トルクを減少させる場合、前記内燃機関の回転数に応じて、前記電制スロットル制御部は前記スロットルバルブの開度を小さくし、前記ウェイストゲートバルブ制御部は前記ウェイストゲートバルブの開度を大きくすると共に、前記前記エアバイパスバルブ制御部は前記エアバイパスバルブの開度を大きくする、
   請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 内燃機関への吸気量を調整するスロットルバルブと、前記内燃機関からの排気によって回転するタービン及び当該タービンと共に回転するコンプレッサを有して前記内燃機関への過給圧を変更可能な過給器と、前記タービンの上流側と下流側とを連通するバイパスの流量を調整するウェイストゲートバルブと、前記コンプレッサの上流側と下流側とを連通するバイパスの流量を調整するエアバイパスバルブとを備えた内燃機関の制御方法であって、
   前記内燃機関の目標トルクを減少させる場合、前記スロットルバルブの開度を小さくし、前記ウェイストゲートバルブ及び前記エアバイパスバルブの開度を大きくする、
   内燃機関の制御方法。

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