JP6691498B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機及びＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、動力源として車両に搭載されたものであり、ターボチャージャ及びＥＧＲ装置などを備えている。この制御装置では、内燃機関の運転域が過給域にあるときには、ターボチャージャにおけるウェイストゲート弁の開度を制御することで、過給制御が実行されるとともに、排気還流を実行すべき運転域にあるときは、ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁の開度を制御することで、ＥＧＲ制御が実行される。

その際、内燃機関が過給域にある場合において、ＥＧＲ制御を開始すべき状態にあるときには、ＥＧＲ弁の開度の変更に伴う、吸気系の第１所定位置（スロットル弁の位置）でのＥＧＲ率の変化を予測し、この予測結果に基づいて、ウェイストゲート弁の開度が制御される。具体的には、内燃機関が定常運転状態で過給域にある場合において、ＥＧＲ制御を開始するときには、ＥＧＲ弁の開弁タイミングから応答時間Δｔ１が経過したタイミングで、ウェイストゲート弁が閉弁側に制御される（同文献の段落［００２０］〜[００２７]及び図２）。

特許第５６７２４１７号公報

一般に、ターボチャージャは、応答遅れ特性を備えているのが一般的であり、そのため、内燃機関が過渡運転状態にあって気筒内に吸入すべき新気量の目標値が変化し、過給圧の目標となる目標過給圧が変化した場合には、実際の過給圧がその目標過給圧に到達するまでに遅れが生じることになる。これに対して、上記特許文献１の制御手法の場合、過給域でＥＧＲ制御を開始する際、ＥＧＲ弁の開弁タイミングよりも遅いタイミングで、ウェイストゲート弁の制御が開始されるので、還流ガスが新気よりも先に気筒内に流入することになり、それに起因して、気筒内に吸入される新気量がその目標値に到達するの時間を要してしまう。その結果、過給の応答遅れすなわち発生トルクの応答遅れを招いてしまい、商品性の低下を招いてしまう。なお、以下の説明では、気筒内に吸入される新気量を「筒内新気量」という。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、過給機及びＥＧＲ装置を備えた内燃機関が過渡運転状態にあるときでも、筒内新気量を迅速かつ適切に確保でき、商品性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、過給機７及びＥＧＲ装置５を有する内燃機関３の制御装置１であって、内燃機関３の気筒内に流入するガス量を吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌとして取得する吸入ガス量取得手段（ＥＣＵ２、ステップ５１）と、内燃機関３の気筒内に流入する新気量である筒内新気量ＧＡＩＲの目標となる目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄを設定する目標新気量設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２）と、内燃機関３の運転域が所定の過給域にあるときに、過給機７による過給動作を制御する過給制御手段（ＥＣＵ２、ステップ３）と、内燃機関３の運転域が所定の過給域にある場合において、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄ（上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨ）に達していないときに、排気還流を停止するとともに、その後、排気還流を停止した状態において吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄ（上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨ）に達したときに、排気還流を実行するように、ＥＧＲ装置５を制御するＥＧＲ制御手段（ＥＣＵ２、ステップ３０〜３８）と、を備え、過給機７は、内燃機関３の吸気通路４に設けられたコンプレッサ７ａと、内燃機関３の排気通路１１に設けられたタービン７ｂとを有しており、ＥＧＲ装置５は、排気通路１１のタービン７ｂよりも下流側の部位と吸気通路４のコンプレッサ７ａよりも上流側の部位との間に接続されたＥＧＲ通路５ａと、ＥＧＲ通路５ａ内を流れる還流ガス量を変更するためのＥＧＲ弁５ｂと、吸気通路４のＥＧＲ通路５ａとの接続部よりも上流側に設けられ、ＥＧＲ弁５ｂの上流側と下流側の間で差圧を発生させるための差圧発生弁６ａと、を有しており、ＥＧＲ制御手段は、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに達したときに、ＥＧＲ通路５ａ内を還流ガスが流れるように、ＥＧＲ弁５ｂを制御するとともに、差圧を発生させるように、差圧発生弁６ａを制御し、目標新気量設定手段は、目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄとして、基本目標新気量（目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄ）と、基本目標新気量（目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄ）よりも所定値ＤＧＡＩＲ分大きい上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨとを設定し（ステップ２，５０）、ＥＧＲ制御手段は、内燃機関３の運転域が所定の過給域にある場合、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨに達するまでの間、排気還流を停止するとともに、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨに達した以降、排気還流を実行するように、ＥＧＲ装置５を制御し、所定値ＤＧＡＩＲは、差圧発生弁６ａの制御が実行されたときに、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが基本目標新気量（目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄ）を下回る状態が発生しないような値に、内燃機関の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＴＲＱ）に応じて設定されていることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の気筒内に流入するガス量が吸入ガス量として取得され、内燃機関の気筒内に流入する新気量である筒内新気量の目標となる目標新気量が設定されるとともに、内燃機関の運転域が所定の過給域にあるときに、過給機による過給動作が制御される。そして、内燃機関の運転域が所定の過給域にある場合において、吸入ガス量が目標新気量に達していないときに、排気還流が停止されるとともに、その後、排気還流を停止した状態において吸入ガス量が目標新気量に達したときに、排気還流を実行するように、ＥＧＲ装置が制御される。このように、排気還流が停止されている場合、その状態での吸入ガス量は筒内新気量と等しくなる。したがって、内燃機関が過渡運転状態にあって、目標新気量が変化したときでも、吸入ガス量が目標新気量に達していないときに、排気還流を停止した状態で、過給機による過給動作が実行されることによって、吸入ガス量すなわち筒内新気量を目標新気量に迅速に到達させることができる。その結果、特許文献１の場合と異なり、内燃機関が過渡運転状態にあるときでも、筒内新気量を迅速かつ適切に確保でき、過給応答性すなわち発生トルクの応答性を向上させることができる。その結果、商品性を向上させることができる。

この内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲ装置が、排気通路のタービンよりも下流側の部位と吸気通路のコンプレッサよりも上流側の部位との間に接続されたＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路内を流れる還流ガス量を変更するためのＥＧＲ弁と、吸気通路のＥＧＲ通路との接続部よりも上流側に設けられ、ＥＧＲ弁の上流側と下流側の間で差圧を発生させるための差圧発生弁と、を有しているので、ＥＧＲ装置によって還流ガスを吸気通路に還流する場合には、ＥＧＲ弁を開弁状態にすると同時に、差圧発生弁によって差圧を発生させる必要がある。これに対して、この制御装置によれば、吸入ガス量が目標新気量に達したときに、ＥＧＲ通路内を還流ガスが流れるように、ＥＧＲ弁が制御されるとともに、差圧を発生させるように、差圧発生弁が制御されるので、吸入ガス量すなわち筒内新気量が目標新気量に達したタイミングで、還流ガスの導入を確実に開始することができる。その結果、内燃機関が過渡運転状態にあるときに、高レベルの過給応答性を確保しながら、還流ガスの導入による省燃費効果を得ることができる。

上記のように、吸入ガス量が目標新気量に達したか否かを、ＥＧＲ弁の及び差圧発生弁の制御開始条件及び停止条件とした場合、差圧発生弁の制御開始に伴い、吸気通路内を流れる空気量が減少することで、筒内新気量が目標新気量を一時的に下回る可能性があり、その場合には、差圧発生弁の開度の増減を連続的に繰り返す状態すなわちハンチングが発生する可能性がある。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、目標新気量として、基本目標新気量と、基本目標新気量よりも所定値分大きい上限目標新気量とが設定され、内燃機関の運転域が所定の過給域にある場合、吸入ガス量が上限目標新気量に達するまでの間、排気還流が停止されるとともに、吸入ガス量が上限目標新気量に達した以降、排気還流を実行するように、ＥＧＲ装置が制御される。この場合、所定値は、差圧発生弁の制御が実行されたときに、吸入ガス量が基本目標新気量を下回る状態が発生しないような値に、内燃機関の運転状態に応じて設定されているので、基本目標新気量をその時点で要求されている筒内新気量に設定することによって、ＥＧＲ装置の制御開始以降、上述したハンチングの発生を回避しながら、要求されている筒内新気量を確保することができ、商品性をさらに向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、ＥＧＲ制御手段は、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに達するまでの間、差圧発生弁６ａの開度ＬＰＴＨを差圧が発生しないような最大開度ＬＰＴＨｗｏｔに制御することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、吸入ガス量が目標新気量に達していないときに、差圧発生弁の開度が差圧が発生しないような最大開度になるように制御されるので、過給機の動作中において差圧発生弁が流路抵抗となるのを抑制でき、高レベルの過給応答性を確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、ＥＧＲ制御手段は、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに達するまでの間、差圧発生弁６ａの開度を所定の待ち受け開度になるように制御し、所定の待ち受け開度は、差圧発生弁６ａの有効開度よりも大きく、差圧が発生しないような最大開度ＬＰＴＨｗｏｔよりも小さい値に設定されていることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、吸入ガス量が目標新気量に達していないときに、差圧発生弁の開度が所定の待ち受け開度になるように制御され、この所定の待ち受け開度は、差圧発生弁の有効開度よりも大きく、差圧が発生しないような最大開度よりも小さい値に設定されているので、過給機の動作中において差圧発生弁が流路抵抗となるのを抑制でき、高レベルの過給応答性を確保することができるとともに、差圧発生弁の制御開始時の応答性を高めることができる。その結果、商品性をさらに向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、吸入ガス量取得手段は、内燃機関３の運転状態に応じて、基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂを算出するとともに、所定の応答遅れ特性を付与するためのフィルタリング処理（式（４））を基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂに施すことにより、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌを算出する（ステップ８０〜８１）ことを特徴とする。

請求項１に係る発明のように、吸入ガス量が目標新気量に達したか否かを、ＥＧＲ弁の及び差圧発生弁の制御開始条件及び停止条件とした場合、前述したように、差圧発生弁の開度の増減を連続的に繰り返す状態すなわちハンチングが発生するおそれがある。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の運転状態に応じて、基本吸入ガス量が算出されるとともに、所定の応答遅れ特性を付与するためのフィルタリング処理を基本吸入ガス量に施すことにより、吸入ガス量が算出されるので、吸入ガス量は、実際の値に対して応答遅れ特性を示す状態で算出されることになる。それにより、差圧発生弁の制御開始に伴い、吸気通路内を流れる実際の空気量が減少したときでも、その減少事象が吸入ガス量の算出結果に反映されるまでに時間を要する状態となることで、吸入ガス量が目標新気量に達した後、差圧発生弁の制御開始に伴い、吸気通路内を流れる実際の空気量が減少したときでも、吸入ガス量の算出結果が目標新気量を下回るのを回避することができ、ハンチングの発生を回避することができる。その結果、商品性をさらに向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る制御装置及びこれを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。 制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。 吸気制御処理を示すフローチャートである。 過給制御処理を示すフローチャートである。 ＴＨ制御処理を示すフローチャートである。 ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。 実行条件判定処理を示すフローチャートである。 目標差圧弁開度の算出処理を示すフローチャートである。 流量関数の算出に用いるマップの一例を示す図である。 目標差圧弁開度の算出に用いるマップの一例を示す図である。 第１実施形態の制御原理を説明するための、（ａ）ＥＧＲ制御を停止した状態で過給制御を開始したときのタイミングチャートと、（ｂ）ＥＧＲ制御と過給制御とを同時に開始したときのタイミングチャートと、（ｃ）過給制御の開始後、筒内新気量が目標新気量に到達したタイミングでＥＧＲ制御を開始したときのタイミングチャートである。 過給制御の開始後、筒内新気量が目標新気量に到達したタイミングでＥＧＲ制御を開始したときに、ハンチングが発生した状態を示すタイミングチャートである。 第１実施形態の吸気制御処理を実行したときの制御結果の一例を示すタイミングチャートである。 第２実施形態の実行条件判定処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の吸気制御処理を実行したときの制御結果の一例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の制御装置１は、図示しない車両に動力源として搭載された内燃機関（以下「エンジン」という）３に適用されたものであり、ＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２によって、後述するように、吸気制御処理などが実行される。

エンジン３は、４気筒ガソリンエンジンタイプのものであり、このエンジン３には、燃料噴射弁３ａ及び点火プラグ３ｂが気筒ごとに設けられている（図２に１つのみ図示）。これらの燃料噴射弁３ａはＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２は、燃料噴射弁３ａの開閉タイミングを制御することによって、燃料噴射弁３ａによる燃料噴射量及び噴射時期を制御する。また、点火プラグ３ｂも、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２によって、その点火タイミングが制御される。

さらに、エンジン３の吸気通路４には、上流側から順に、ＥＧＲ装置５の差圧発生弁機構６、過給機７のコンプレッサ７ａ、インタークーラ８及びスロットル弁機構９が設けられている。

ＥＧＲ装置５は、排気通路１１内の排ガスの一部を吸気通路４側に還流させるものであり、以下の説明では、このように吸気通路４側に還流される排ガス量を「ＥＧＲ量」という。

このＥＧＲ装置５は、ＥＧＲ通路５ａ、ＥＧＲ弁５ｂ、ＥＧＲクーラ５ｃ及び差圧発生弁機構６などで構成されている。ＥＧＲ通路５ａの一端は、排気通路１１の排気浄化触媒１２よりも下流側の部位に開口し、他端は、吸気通路４のコンプレッサ７ａよりも上流側で差圧発生弁機構６よりも下流側の部位に開口している。

ＥＧＲ弁５ｂは、バタフライ弁及び電動アクチュエータ（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＥＧＲ弁５ｂの開度を変化させることにより、ＥＧＲ量を制御する。

また、ＥＧＲクーラ５ｃは、ＥＧＲ通路５ａのＥＧＲ弁５ｂよりも排気通路１１側に配置された水冷式のものであり、エンジン冷却水を利用して、ＥＧＲ通路５ａを流れる高温の還流ガスを冷却する。

さらに、差圧発生弁機構６は、還流ガスを吸気通路４側に円滑に導入するために、ＥＧＲ弁５ｂの上流側と下流側の間で差圧（以下「還流用差圧」という）を発生させるものであり、差圧発生弁６ａ及びこれを開閉駆動するＬＰＴＨアクチュエータ６ｂなどを備えている。差圧発生弁６ａは、吸気通路４の途中に回動自在に設けられており、その開度が全開状態の最大開度からより小さい開度に変化することにより、還流用差圧を発生させる。

ＬＰＴＨアクチュエータ６ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２は、ＬＰＴＨアクチュエータ６ｂを介して差圧発生弁６ａの開度を制御し、それにより、還流用差圧を制御する。

一方、前述した過給機７は、ターボチャージャタイプのものであり、吸気通路４の途中に設けられたコンプレッサ７ａと、排気通路１１の途中に設けられ、コンプレッサ７ａと一体に回転するタービン７ｂと、ウェイストゲート弁７ｃなどを備えている。

この過給機７では、排気通路１１内の排ガスによってタービン７ｂが回転駆動されると、コンプレッサ７ａもこれと一体に回転することにより、吸気通路４内の吸入空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。

また、ウェイストゲート弁７ｃは、排気通路１１のタービン７ｂをバイパスするタービンバイパス路７ｄの途中に設けられており、その開度が変化することによって、タービン７ｂを迂回してタービンバイパス路７ｄを流れる排ガスの流量、言い換えればタービン７ｂを駆動する排ガスの流量を変化させる。それにより、過給圧を変化させる。

このウェイストゲート弁７ｃは、ＥＣＵ２に電気的に接続された電動タイプのものであり、ＥＣＵ２は、ウェイストゲート弁７ｃの開度を制御することによって、過給圧を制御する。

また、前述したインタークーラ８は、水冷式のものであり、その内部を吸入ガスが通過する際、過給機７での過給動作によって温度が上昇した吸入ガスを冷却する。

さらに、前述したスロットル弁機構９は、スロットル弁９ａ及びこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ９ｂなどを備えている。スロットル弁９ａは、吸入通路４の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁９ａを通過する吸入ガスの流量を変化させる。

ＴＨアクチュエータ９ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２は、ＴＨアクチュエータ９ｂを介してスロットル弁９ａの開度を制御し、それにより、気筒内に吸入されるガス量（以下「吸入ガス量」という）を制御する。

また、前述した排気浄化触媒１２は、排気通路１１内を流れる排ガスを浄化するものであり、排気通路１１の前述したタービン７ｂの下流側に設けられている。

一方、図２に示すように、ＥＣＵ２には、クランク角センサ２０、大気圧センサ２１、大気温センサ２２、過給圧センサ２３、吸気圧センサ２４、スロットル弁開度センサ２５及びアクセル開度センサ２６が電気的に接続されている。

このクランク角センサ２０は、図示しないクランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば３０゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、大気圧センサ２１は、図示しないエアクリーナ内に設けられており、エアクリーナ付近の大気の圧力である大気圧ＰＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、大気温センサ２２も、大気圧センサ２１と同じ場所に設けられており、エアクリーナに吸入される大気の温度である大気温ＴＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、過給圧センサ２３は、吸気通路４のインタークーラ８よりも下流側に設けられており、過給動作によって昇圧された吸気通路４内の圧力（以下「過給圧」という）Ｐ３を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、吸気圧センサ２４は、吸気通路４のスロットル弁９ａよりも下流側に設けられており、スロットル弁９ａの下流側の吸気通路４内の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、スロットル弁開度センサ２５は、スロットル弁９ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを検出して、それを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。

また、アクセル開度センサ２６は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２６の検出信号などに応じて、以下に述べるように、吸気制御処理などの各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、吸入ガス量取得手段、目標新気量設定手段、過給制御手段及びＥＧＲ制御手段に相当する。

次に、図３を参照しながら、吸気制御処理について説明する。この吸気制御処理は、ＥＧＲ装置５、過給機７及びスロットル弁機構９を制御することによって、吸入ガス量を制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。

同図に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＴＲＱを算出する。

次いで、ステップ２に進み、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄを算出する。この目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄは、気筒内に吸入される新気量の目標値であり、本実施形態では、この目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄが基本目標新気量に相当する。

次に、ステップ３に進み、過給制御処理を実行する。この過給制御処理は、過給機７を介して、過給圧Ｐ３を制御するものであり、具体的には、図４に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ１０で、エンジン３の運転域が過給域にあるか否か（すなわち過給域及びＮＡ域のいずれにあるか）を判別する。具体的には、図示しないマップを検索することにより、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱの組み合わせが所定の過給域にあるか否かが判別される。

このステップ１０の判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転域が過給域にあるときには、それを表すために、ステップ１１に進み、過給フラグＦ＿ＢＯＯＳＴを「１」に設定する。

一方、ステップ１０の判別結果がＮＯで、エンジン３の運転域が過給域にないとき、すなわちエンジン３の運転域がエンジン３を自然吸気運転すべきＮＡ域にあるときには、それを表すために、ステップ１２に進み、過給フラグＦ＿ＢＯＯＳＴを「０」に設定する。

以上のステップ１１又は１２に続くステップ１３で、過給フラグＦ＿ＢＯＯＳＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転域が過給域にあるときには、過給制御を実行すべきであると判定して、ステップ１４に進み、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標過給圧Ｐ３ｃｍｄを算出する。

次いで、ステップ１５に進み、通常制御処理を実行する。この通常制御処理では、過給圧Ｐ３が目標過給圧Ｐ３ｃｍｄになるように、ウェイストゲート弁７ｃの開度が制御される。このように、ステップ１５で、通常制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ１３の判別結果がＮＯで、エンジン３の運転域がＮＡ域にあるときには、過給制御を停止すべきであると判定して、ステップ１６に進み、ウェイストゲート弁（図では「ＷＧＶ」と表記）７ｃを全開状態に制御した後、本処理を終了する。

図３に戻り、ステップ３で、過給制御処理を以上のように実行した後、ステップ４に進み、ＴＨ制御処理を実行する。このＴＨ制御処理は、スロットル弁開度ＴＨを制御するものであり、具体的には、図５に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ２０で、前述した過給フラグＦ＿ＢＯＯＳＴが「０」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転域がＮＡ域にあるときには、ステップ２１に進み、通常時制御処理を実行する。

この通常時制御処理では、まず、前述した目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄ及び後述する目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲｃｍｄに応じて、所定の制御手法（マップ検索など）により、目標スロットル弁開度ＴＨｃｍｄを算出する。

そして、この目標スロットル弁開度ＴＨｃｍｄに対応する制御入力信号を供給することにより、ＴＨアクチュエータ９ｂを駆動する。それにより、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨｃｍｄになるように制御される。以上のように、ステップ２１で、通常時制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ２０の判別結果がＮＯで、エンジン３の運転域が過給域にあるときには、ステップ２２に進み、過給時制御処理を実行する。

この過給時制御処理では、まず、前述した目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄ、目標過給圧Ｐ３ｃｍｄ及び目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲｃｍｄに応じて、所定の制御手法（マップ検索など）により、目標スロットル弁開度ＴＨｃｍｄを算出する。この場合の目標スロットル弁開度ＴＨｃｍｄは、スロットル弁９ａの最大開度（すなわち全開状態）に近い値として算出される。

そして、この目標スロットル弁開度ＴＨｃｍｄに対応する制御入力信号を供給することにより、ＴＨアクチュエータ９ｂを駆動する。それにより、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨｃｍｄになるように制御される。以上のように、ステップ２２で、過給時制御処理を実行した後、本処理を終了する。

図３に戻り、ステップ４で、ＴＨ制御処理を以上のように実行した後、ステップ５に進み、ＥＧＲ制御処理を実行する。このＥＧＲ制御処理は、ＥＧＲ装置５を介して、ＥＧＲ量を制御するものであり、具体的には、図６に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ３０で、前述した過給フラグＦ＿ＢＯＯＳＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転域が過給域にあるときには、ステップ３１に進み、実行条件判定処理を実行する。この実行条件判定処理は、過給制御の実行中においてＥＧＲ制御の実行条件が成立したか否かを判定するものであり、具体的には、図７に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ５０で、下式（１）により、上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨを算出する。

この式（１）のＤＧＡＩＲは所定値である。式（１）に示すように、上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨは、目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに所定値ＤＧＡＩＲを加算することによって算出される。これは、後述するように、過給制御の実行中においてＥＧＲ制御を開始した以降、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄを下回らないようにするためである。したがって、所定値ＤＧＡＩＲは、そのような制御を実現できるような値（正の一定値）に設定されている。

次いで、ステップ５１に進み、過給圧Ｐ３に応じて、図示しないマップを検索することにより、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌを算出する。この吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌは、気筒内に吸入されるガス量の推定値に相当する。

次に、ステップ５２で、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＥＧＲ制御の実行条件が成立したと判定して、それを表すために、ステップ５３に進み、ＥＧＲ実行条件フラグＦ＿ＥＧＲａｉｒを「１」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ５２の判別結果がＮＯのときには、ステップ５４に進み、ＥＧＲ実行条件フラグＦ＿ＥＧＲａｉｒが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち前回の制御タイミングでＥＧＲ制御の実行条件が成立していたときには、ステップ５５に進み、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄ以下であるか否かを判別する。

この判別結果がＮＯで、ＧＧＡＳｃｙｌ＞ＧＡＩＲｃｍｄのときには、ＥＧＲ制御の実行条件が成立していると判定して、それを表すために、前述したステップ５３を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ５５の判別結果がＹＥＳのときには、ＥＧＲ制御の実行条件が不成立であると判定して、それを表すために、ステップ５６に進み、ＥＧＲ実行条件フラグＦ＿ＥＧＲａｉｒを「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、上述したステップ５４の判別結果がＮＯで、前回の制御タイミングでＥＧＲ制御の実行条件が不成立であったときには、上述したステップ５６を実行した後、本処理を終了する。

図６に戻り、ステップ３１で、実行条件判定処理を以上のように実行した後、ステップ３２に進み、ＥＧＲ実行条件フラグＦ＿ＥＧＲａｉｒが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、ＥＧＲ制御を実行すべきであるときには、ステップ３３に進み、目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄを算出する。この目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄは、差圧発生弁６ａの開度の目標値であり、具体的には、図８に示すように算出される。

同図に示すように、まず、ステップ６０で、目標導入口圧Ｐ１ｃｍｄを大気圧ＰＡと所定差圧ＤＰとの差分（ＰＡ−ＤＰ）に設定する。この目標導入口圧Ｐ１ｃｍｄは、吸気通路４とＥＧＲ通路５ａとの合流部（すなわちＥＧＲ導入口）の圧力の目標値に相当する。また、所定差圧ＤＰは、差圧発生弁６ａによって発生すべき差圧値であり、正の一定値に設定されている。

次いで、ステップ６１に進み、目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに応じて、図示しないマップを検索することにより、エアクリーナ圧損ＤＰａｃを算出する。このエアクリーナ圧損ＤＰａｃは、エアクリーナから差圧発生弁６ａまでの吸気通路４における圧力損失に相当する。

次に、ステップ６２で、上流側圧ＰＡ１を大気圧ＰＡとエアクリーナ圧損ＤＰａｃとの差分（ＰＡ−ＤＰａｃ）に設定する。この上流側圧ＰＡ１は、吸気通路４における差圧発生弁６ａ近傍の上流側の圧力に相当する。

ステップ６２に続くステップ６３で、下式（２）により、圧力比Ｒ＿Ｐを算出する。

次いで、ステップ６４に進み、圧力比Ｒ＿Ｐに応じて、図９に示すマップを検索することにより、流量関数Ψを算出する。

次に、ステップ６５で、下式（３）により、有効開口面積ＫＬＰＴＨを算出する。この有効開口面積ＫＴＨは、差圧発生弁６ａの有効開口面積に相当し、この式（３）は、差圧発生弁６ａをノズルと見なしたときのノズルの式より導出される。また、式（３）のＲは気体定数である。

ステップ６５に続くステップ６６で、有効開口面積ＫＬＰＴＨに応じて、図１０に示すマップを検索することにより、目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄを算出した後、本処理を終了する。

図６に戻り、ステップ３３で、目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄを以上のように算出した後、ステップ３４に進み、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲｃｍｄを算出する。この目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲｃｍｄは、ＥＧＲ装置５によって還流すべきＥＧＲ量の目標値に相当する値であり、その算出方法は図示しないが、上記ステップ３３の目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄと同様の手法、すなわちＥＧＲ弁５ｂをノズルと見なし、ノズルの式を適用した手法によって算出される。

一方、前述したステップ３２の判別結果がＮＯで、ＥＧＲ制御を停止すべきであるときには、ステップ３５に進み、目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄを最大開度ＬＰＴＨｗｏｔに設定する。この最大開度ＬＰＴＨｗｏｔは、差圧発生弁６ａが全開状態となる開度、すなわちＥＧＲ弁５ｂの上流側と下流側の間で差圧が発生しないような開度に設定されている。

次いで、ステップ３６に進み、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲｃｍｄを値０に設定する。

以上のステップ３４又は３６に続くステップ３７で、ＬＰＴＨ制御処理を実行する。このＬＰＴＨ制御処理では、ＬＰＴＨアクチュエータ６ｂを介して、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄになるように制御される。

次いで、ステップ３８に進み、ＥＧＲＶ制御処理を実行する。このＥＧＲＶ制御処理では、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲｃｍｄに応じて、図示しないマップを検索することにより、ＥＧＲ弁５ｂの目標開度を算出し、ＥＧＲ弁５ｂの開度がこの目標開度になるように制御される。以上のように、ステップ３８でＥＧＲＶ制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ３０の判別結果がＮＯで、エンジン３の運転域がＮＡ域にあるときには、ステップ３９に進み、ＮＡ時制御処理を実行する。このＮＡ時制御処理では、前述したステップ３３，３７と同様の手法により、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが制御されるとともに、前述したステップ３４，３８と同様の手法により、ＥＧＲ弁５ｂの開度が制御される。以上のように、ステップ３９でＮＡ時制御処理を実行した後、本処理を終了する。

図３に戻り、ステップ５で、ＥＧＲ制御処理を以上のように実行した後、吸気制御処理を終了する。

次に、図１１を参照しながら、本実施形態の吸気制御処理を前述した手法で実行した理由及びその原理について説明する。図１１（ａ）〜（ｃ）は、エンジン３の運転域がＮＡ域から過給域に移行し、過給制御を開始したときの筒内新気量ＧＡＩＲの推移を表しており、より具体的には、図１１（ａ）は、ＥＧＲ制御を停止した状態で過給制御を開始したときのものである。

また、図１１（ｂ）は、ＥＧＲ制御と過給制御を同時に開始したときの、筒内新気量ＧＡＩＲ及び気筒内のＥＧＲ量（以下「筒内ＥＧＲ量」という）ＧＥＧＲの推移を表しており、特に図中のハッチングで示す領域は筒内ＥＧＲ量ＧＥＧＲを表している。この点は、図１１（ｃ）においても同様である。さらに、図１１（ｃ）は、過給制御の開始後、筒内新気量ＧＡＩＲが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに到達したタイミングでＥＧＲ制御を開始したときのものである。

図１１（ａ）に示すように、ＥＧＲ制御を停止した状態で、時刻ｔ１で過給制御のみを開始した場合、所定の応答遅れを伴いながら、時刻ｔ２で筒内新気量ＧＡＩＲが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに到達することになる。

これに対して、図１１（ｂ）に示すように、時刻ｔ１で、ＥＧＲ制御と過給制御を同時に開始した場合、還流ガス及び新気が同時に気筒内に流入することに起因して、還流ガスによって押しのけられる分だけ、気筒内に流入する新気量が減少してしまうことになる。その結果、本実施形態のエンジン３のような、ガソリンエンジンの場合、例えば、ストイキ運転中、新気量の減少に伴って、燃料噴射量が減少し、排気エネルギが減少することになる。それに伴い、タービン７ａの仕事が減少し、過給圧Ｐ３の上昇が遅れることで、筒内新気量ＧＡＩＲの上昇が遅くなってしまう。以上の理由により、ＥＧＲ制御を停止した状態よりも遅いタイミング（ｔ３）で、筒内新気量ＧＡＩＲが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに到達することになる。

このような筒内新気量ＧＡＩＲが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄまで到達するときの遅れ、すなわち過給の応答遅れを回避するには、図１１（ｃ）に示すように、時刻ｔ１で、ＥＧＲ制御を停止した状態で過給制御を開始し、筒内新気量ＧＡＩＲが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに到達したタイミング（時刻ｔ２）で、ＥＧＲ制御を開始すればよいことになる。言い換えれば、ＥＧＲ制御を停止した状態で、過給制御を開始し、筒内新気量ＧＡＩＲが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに達したタイミングで、ＥＧＲ制御を開始するような制御手法を用いることが考えられる。

しかしながら、図１１（ｃ）に示すような制御手法を用いた場合、以下に述べるようなチャタリングが発生し、吸気制御が不安定になってしまうおそれがある。すなわち、図１２に示すように、ＥＧＲ制御が停止され、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが最大開度ＬＰＴＨｗｏｔに制御されている状態で、過給制御を実行した場合、それに伴って筒内新気量ＧＡＩＲが増大し、時刻ｔ１１で目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに到達すると、そのタイミングで、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲｃｍｄがエンジン３の運転状態に応じた値ＧＥＧＲ１に設定されることで、ＥＧＲ制御が開始される。

それにより、時刻ｔ１１以降、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが最大開度ＬＰＴＨｗｏｔから減少するように制御されるのに伴って、時刻ｔ１２以降、筒内新気量ＧＡＩＲが減少する。そして、時刻ｔ１３で、筒内新気量ＧＡＩＲが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄを下回ると、それに伴って、ＥＧＲ制御が停止され、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが最大開度ＬＰＴＨｗｏｔに向かって増大するように制御される。そのような差圧発生弁開度ＬＰＴＨの増大に伴って、時刻ｔ１４以降、筒内新気量ＧＡＩＲが増大し、時刻ｔ１５で目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに到達すると、時刻ｔ１５〜ｔ１８の間において、上述した時刻１１〜ｔ１４の間と同じ動作が繰り返されることになる。以上のように、前述した図１１（ｃ）に示す制御手法を用いた場合、チャタリングが発生し、吸気制御が不安定になってしまうことになる。

このようなチャタリングの発生を回避し、吸気制御の安定性を確保するために、本実施形態の場合、前述した図３〜８に示す制御手法によって、吸気制御処理を実行している。以下、図１３を参照しながら、本実施形態の吸気制御処理を実行したときの制御結果について説明する。

同図に示すように、ＥＧＲ制御が停止され、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが最大開度ＬＰＴＨｗｏｔに制御されている状態で、過給制御が実行されると、それに伴って、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが増大する。この場合、ＥＧＲ制御が停止されていることで、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌは筒内新気量ＧＡＩＲに等しい状態となる。そして、時刻ｔ２１で、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに到達するものの、そのタイミングでは、ＧＧＡＳｃｙｌ＜ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨが成立することで、ＥＧＲ制御を停止した状態に保持される。

その後、制御の進行に伴い、時刻ｔ２２で、ＧＧＡＳｃｙｌ≧ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨが成立すると、ＥＧＲ実行条件フラグＦ＿ＥＧＲａｉｒが「１」に設定されることにより、ＥＧＲ制御処理が開始される。すなわち、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲｃｍｄが値０から運転状態に応じた値に設定されることで、ＥＧＲ弁５ｂが開弁側に制御される。これと同時に、ＥＧＲ弁５ｂの上流側と下流側の間で差圧を発生させるために、目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄが設定され、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが、最大開度ＬＰＴＨｗｏｔから目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄに向かって変化するように制御される。

このようなＥＧＲ制御を実行するときの差圧発生弁開度ＬＰＴＨの減少に伴い、時刻ｔ２３以降、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが減少するものの、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄを下回らないように制御される。これは、所定値ＤＧＡＩＲが前述したように設定されていることによる。

そして、時刻ｔ２４で、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄに到達した以降、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが増大する状態となる。すなわち、ＧＧＡＳｃｙｌ＞ＧＡＩＲｃｍｄの状態を保持しながら、過給制御及びＥＧＲ制御を実施できることが判る。

以上のように、第１実施形態の制御装置１によれば、エンジン３の運転域が過給域にあるときに、過給圧Ｐ３が目標過給圧Ｐ３ｃｍｄになるように、過給機７が制御される。この過給機７の制御中、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨに達していないときには、ＥＧＲ制御が停止されるので、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌは筒内新気量ＧＡＩＲと等しくなる。

そして、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ（＝ＧＡＩＲ）が上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨに達したときに、ＥＧＲ制御が開始される。すなわち、排気還流を開始するように、ＥＧＲ弁５ｂが開弁されると同時に、ＥＧＲ弁５ｂの上流側と下流側の間で差圧が発生するように、差圧発生弁６ａが制御される。この場合、上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨは、目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに所定値ＤＧＡＩＲを加算することによって算出され、この所定値ＤＧＡＩＲは、過給制御の実行中においてＥＧＲ制御を開始した以降、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌを目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄを下回らないように制御できる値に設定されているので、ＥＧＲ制御の開始以降、差圧発生弁６ａにおけるハンチングの発生を回避しながら、要求されている筒内新気量ＧＡＩＲを迅速に確保することができる。すなわち、エンジン３が過渡運転状態にある場合でも、筒内新気量ＧＡＩＲを迅速かつ適切に確保でき、過給応答性すなわち発生トルクの応答性を向上させることができる。その結果、商品性を向上させることができる。

また、上述したように、ＥＧＲ弁５ｂが開弁されると同時に、ＥＧＲ弁５ｂの上流側と下流側の間で差圧が発生するように、差圧発生弁６ａが制御されるので、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨに到達した以上、還流ガスの導入を確実に開始することができる。その結果、エンジン３が過渡運転状態にあるときでも、高レベルの過給応答性を確保しながら、還流ガスの導入による省燃費効果を得ることができる。

さらに、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨに達していないときに、目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄが最大開度ＬＰＴＨｗｏｔに設定され、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが最大開度ＬＰＴＨｗｏｔになるように制御される。この最大開度ＬＰＴＨｗｏｔは、差圧発生弁６ａが全開状態となり、ＥＧＲ弁５ｂの上流側と下流側の間で差圧が発生しないような開度に設定されているので、過給機７の動作中において差圧発生弁６ａが流路抵抗となるのを抑制でき、高レベルの過給応答性を確保することができる。

なお、第１実施形態は、ＴＨ制御処理において、過給フラグＦ＿ＢＯＯＳＴ＝１のときに、目標スロットル弁開度ＴＨｃｍｄを所定の最大開度ＴＨｗｏｔに近い値に設定した例であるが、過給フラグＦ＿ＢＯＯＳＴ＝１のときに、目標スロットル弁開度ＴＨｃｍｄを最大開度ＴＨｗｏｔに設定するように構成してもよい。

また、第１実施形態は、所定差圧ＤＰを一定値に設定した例であるが、この所定差圧ＤＰを、エンジン３の運転状態（例えば、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱ）に応じて設定するように構成してもよい。

さらに、第１実施形態は、所定値ＤＧＡＩＲを一定値に設定した例であるが、この所定値ＤＧＡＩＲを、エンジン３の運転状態（例えば、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱ）に応じて設定するように構成してもよい。

一方、第１実施形態は、ステップ３２の判別結果がＮＯのとき、すなわち吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨに達していないときに、ステップ３５で、目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄを最大開度ＬＰＴＨｗｏｔに設定した例であるが、これに代えて、ステップ３５で、目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄを所定の待ち受け開度に設定してもよい。この場合、待ち受け開度は、差圧発生弁６ａの有効開度よりも大きく、最大開度ＬＰＴＨｗｏｔよりも小さい値に設定すればよい。このように構成した場合、過給機７の動作中において差圧発生弁６ａが流路抵抗となるのを抑制でき、高レベルの過給応答性を確保することができるとともに、差圧発生弁６ａの制御開始時の応答性を高めることができる。その結果、商品性をさらに向上させることができる。

また、第１実施形態は、エンジン３の運転状態としての過給圧Ｐ３に応じて、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌを算出した例であるが、エンジン３の運転状態を表す他のパラメータ（例えば、エンジン回転数ＮＥや要求トルクＴＲＱなど）に応じて、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌを算出してもよい。

さらに、第１実施形態は、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌと上限目標新気量ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨとの比較結果に基づいて、過給制御実行中におけるＥＧＲ制御の開始を決定した例であるが、チャタリングが発生するおそれのない条件下では、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌと目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄとの比較結果に基づいて、過給制御実行中におけるＥＧＲ制御の開始を決定するように構成してもよい。

一方、第１実施形態は、過給機として、ターボチャージャタイプの過給機７を用いた例であるが、本発明の過給機は、これに限らず、過給動作を実行するものであればよい。例えば、過給機として、電動ターボチャージャタイプのものや、スーパーチャージャを用いてもよい。

また、第１実施形態は、本発明の制御装置１を車両用の内燃機関３に適用した例であるが、本発明の制御装置は、これに限らず、過給機及びＥＧＲ装置を有する内燃機関に適用可能である。例えば、本発明の制御装置を、船舶用の内燃機関や他の産業機器用の内燃機関に適用してもよい。

さらに、実施形態は、本発明の制御装置１をガソリンエンジンタイプの内燃機関３に適用した例であるが、本発明の制御装置は、これに限らず、ディーゼルエンジンなどの内燃機関にも適用可能である。

次に、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。本実施形態の制御装置は、第１実施形態の制御装置１と比較すると、機械的な構成及び電気的な構成は同一になっており、前述した図７の実行条件判定処理に代えて、図１４の実行条件判定処理を実行する点のみが第１実施形態の制御装置１と異なっているので、以下、この図１４の内容を中心に説明する。また、第１実施形態と同一の構成に対しては同じ符号を用いる。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、吸入ガス量取得手段、目標新気量設定手段、過給制御手段及びＥＧＲ制御手段に相当する。

図１４に示すように、まず、ステップ８０で、過給圧Ｐ３に応じて、図示しないマップを検索することにより、基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂを算出する。この場合、マップとしては、前述したステップ５１で吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌの算出に用いたマップにおいて、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌを基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂに置き換えたものを用いる。

次いで、ステップ８１に進み、下式（４）に示す一次遅れフィルタリング演算式により、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌを算出する。

上式（４）のＫは、０＜Ｋ＜１が成立するように設定されるフィルタ係数であり、ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｚは、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌの前回値（前回の制御タイミングで算出された値）である。

次に、ステップ８２で、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＥＧＲ制御の実行条件が成立したと判定して、それを表すために、ステップ８３に進み、ＥＧＲ実行条件フラグＦ＿ＥＧＲａｉｒを「１」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ８２の判別結果がＮＯのときには、ＥＧＲ制御の実行条件が不成立であると判定して、それを表すために、ステップ８４に進み、ＥＧＲ実行条件フラグＦ＿ＥＧＲａｉｒを「０」に設定した後、本処理を終了する。

次に、図１５を参照しながら、第２実施形態の制御装置によって吸気制御処理を実行したときの制御結果について説明する。同図に示すように、ＥＧＲ制御が停止され、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが最大開度ＬＰＴＨｗｏｔに制御されている状態で過給制御が実行されると、それに伴って、基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂ及び吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが増大する。

この場合、ＥＧＲ制御が停止されていることで、基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂは筒内新気量ＧＡＩＲに等しい状態となるものの、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌは、前述した一次遅れフィルタ演算式（４）によって算出される関係上、基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂに対して一次遅れ特性を示しながら変化することになる。

そして、制御の進行に伴い、時刻ｔ３１でＧＧＡＳｃｙｌ≧ＧＡＩＲｃｍｄが成立すると、ＥＧＲ実行条件フラグＦ＿ＥＧＲａｉｒが「１」に設定され、ＥＧＲ制御処理が開始される。

すなわち、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲｃｍｄが値０から運転状態に応じた値に設定されることで、ＥＧＲ弁５ｂが開弁側に制御される。これと同時に、ＥＧＲ弁５ｂの上流側と下流側の間で差圧を発生させるために、目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄが設定され、差圧発生弁開度ＬＰＴＨが、最大開度ＬＰＴＨｗｏｔから目標差圧弁開度ＬＰＴＨｃｍｄに向かって変化するように制御される。

このようなＥＧＲ制御を実行するときの差圧発生弁開度ＬＰＴＨの減少に伴って、基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂが低下し、時刻ｔ３２以降、ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂ＜ＧＡＩＲｃｍｄの状態が発生するものの、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌは、上述したように、基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂに対して一次遅れ特性を示すことに起因して、目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄを下回ることなく、推移する状態となる。その結果、ハンチングの発生が回避されることになる。

以上のように、第２実施形態に係る制御装置によれば、過給圧Ｐ３に応じて、基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂが算出されるとともに、一次遅れフィルタリング演算処理を基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂに施すことにより、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが算出されるので、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌは、実際の値に対して応答遅れ特性を示す状態で算出されることになる。それにより、差圧発生弁６ａの制御開始に伴い、吸気通路４内を流れる実際の空気量が減少したときでも、その減少状態が吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌの算出結果に反映されるのに時間を要することにある。その結果、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌが目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄに到達した後、差圧発生弁６ａの制御開始に伴い、吸気通路４内を流れる実際の空気量が減少したときでも、吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌの算出結果が目標新気量ＧＡＩＲｃｍｄを下回るのを回避することができ、ハンチングの発生を回避することができる。それにより、商品性を向上させることができる。

なお、第２実施形態は、エンジン３の運転状態としての過給圧Ｐ３に応じて、基本吸入ガス量ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂを算出した例であるが、本発明の基本吸入ガス量の算出手法はこれに限らず、内燃機関の運転状態に応じて、基本吸入ガス量を算出するものであればよい。例えば、エンジン回転数ＮＥや要求トルクＴＲＱなどに応じて、基本吸入ガス量を算出してもよい。

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（吸入ガス量取得手段、目標新気量設定手段、過給制御手段、ＥＧＲ制御 手段）
３ 内燃機関
４ 吸気通路
５ ＥＧＲ装置
５ａ ＥＧＲ通路
５ｂ ＥＧＲ弁
６ａ 差圧発生弁
７ 過給機
７ａ コンプレッサ
７ｂ タービン
１１ 排気通路
ＬＰＴＨ 差圧発生弁の開度
ＬＰＴＨｗｏｔ 最大開度
ＧＧＡＳｃｙｌ 吸入ガス量
ＧＧＡＳｃｙｌ＿ｂ 基本吸入ガス量
ＧＡＩＲ 筒内新気量
ＧＡＩＲｃｍｄ 目標新気量（基本目標新気量）
ＤＧＡＩＲ 所定値
ＧＡＩＲ＿ｈｉｓＨ 上限目標新気量

Claims (4)

1. 過給機及びＥＧＲ装置を有する内燃機関の制御装置であって、
   当該内燃機関の気筒内に流入するガス量を吸入ガス量として取得する吸入ガス量取得手段と、
   前記内燃機関の前記気筒内に流入する新気量である筒内新気量の目標となる目標新気量を設定する目標新気量設定手段と、
   前記内燃機関の運転域が所定の過給域にあるときに、前記過給機による過給動作を制御する過給制御手段と、
   前記内燃機関の運転域が前記所定の過給域にある場合において、前記吸入ガス量が前記目標新気量に達していないときに、排気還流を停止するとともに、その後、当該排気還流を停止した状態において前記吸入ガス量が前記目標新気量に達したときに、排気還流を実行するように、前記ＥＧＲ装置を制御するＥＧＲ制御手段と、を備え、
   前記過給機は、前記内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサと、前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンとを有しており、
   前記ＥＧＲ装置は、前記排気通路の前記タービンよりも下流側の部位と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも上流側の部位との間に接続されたＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路内を流れる還流ガス量を変更するためのＥＧＲ弁と、前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路との接続部よりも上流側に設けられ、前記ＥＧＲ弁の上流側と下流側の間で差圧を発生させるための差圧発生弁と、を有しており、
   前記ＥＧＲ制御手段は、前記吸入ガス量が前記目標新気量に達したときに、前記ＥＧＲ通路内を還流ガスが流れるように、前記ＥＧＲ弁を制御するとともに、前記差圧を発生させるように、前記差圧発生弁を制御し、
   前記目標新気量設定手段は、前記目標新気量として、基本目標新気量と、当該基本目標新気量よりも所定値分大きい上限目標新気量とを設定し、
   前記ＥＧＲ制御手段は、前記内燃機関の運転域が前記所定の過給域にある場合、前記吸入ガス量が前記上限目標新気量に達するまでの間、排気還流を停止するとともに、前記吸入ガス量が前記上限目標新気量に達した以降、排気還流を実行するように、前記ＥＧＲ装置を制御し、
   前記所定値は、前記差圧発生弁の制御が実行されたときに、前記吸入ガス量が前記基本目標新気量を下回る状態が発生しないような値に、前記内燃機関の運転状態に応じて設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記ＥＧＲ制御手段は、前記吸入ガス量が前記目標新気量に達するまでの間、前記差圧発生弁の開度を前記差圧が発生しないような最大開度に制御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。
3. 前記ＥＧＲ制御手段は、前記吸入ガス量が前記目標新気量に達するまでの間、前記差圧発生弁の開度を所定の待ち受け開度になるように制御し、
   当該所定の待ち受け開度は、当該差圧発生弁の有効開度よりも大きく、前記差圧が発生しないような最大開度よりも小さい値に設定されてい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。
4. 前記吸入ガス量取得手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、基本吸入ガス量を算出するとともに、所定の応答遅れ特性を付与するためのフィルタリング処理を当該基本吸入ガス量に施すことにより、前記吸入ガス量を算出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。

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