JP2011144770A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧ＥＧＲシステムを備えた内燃機関において、好適に可変ディフューザの開度制御を行う。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、可変ディフューザ（３００）付きのコンプレッサ（１１０）及びタービン（１２０）を有する過給器、並びにタービンの出口側からコンプレッサの入口側へ排気を還流させる還流手段（１２４）を備える内燃機関の制御装置であって、吸気管における導入部及びコンプレッサ間の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出手段（１０５）と、吸気管における導入部より上流の圧力である第２圧力を検出する第２圧力検出手段（１０４）と、第１圧力及び第２圧力の差を用いて、コンプレッサに流入する空気量を推定する推定手段（５０１）と、推定された空気量に基づいて、可変ディフューザのベーン開度を制御する開度制御手段（５０２）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば可変ディフューザ付コンプレッサを含んでなる過給器を有する内燃機関を制御する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

この種の内燃機関の制御装置として、ターボチャージャと呼ばれる過給器の挙動を、車両の運転状況に応じて制御するものがある。過給器は、例えばコンプレッサに取り付けられている可変ディフューザのベーン開度を変更することにより、その運転効率が高くなるように制御される（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、可変ディフューザのベーン開度は、コンプレッサの回転数、空気流量及び圧力比等に基づいて制御される（例えば、特許文献２及び３参照）。

また、過給器を備える内燃機関では、過給器の出口側から入口側へと排気を還流する低圧ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムを備えるものが知られている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００７−２５５２２０号公報 特開２００６−１６９９８５号公報 特開平４−４３８９９号公報 特開２００９−１０８６８０号公報

ここで、上述した特許文献２及び３に記載されている可変ディフューザの制御技術を、そのまま特許文献４に記載されているような低圧ＥＧＲシステムを備えた内燃機関に適用すると、様々な技術的問題が生じると考えられる。

具体的には、例えば低圧ＥＧＲシステムを備えていない内燃機関においては、過給器の上流に設けられたエアフローメータ等によって、過給器に流入される空気の量を把握可能に構成することができる。しかしながら、低圧ＥＧＲシステムが備えられると、還流された排気が過給器の上流に導入されることになるため、同様の手段で過給器に流入される空気の量を把握することが極めて困難となってしまう。

また、低圧ＥＧＲシステムで還流される排気は新気ほど冷却されないため、過給器に流入される空気の温度を多少なりとも引き上げてしまう結果となる。よって、この温度上昇分についても可変ディフューザの制御においてずれが生じてしまうおそれがある。

以上のように、低圧ＥＧＲシステムを備えた内燃機関においては、可変ディフューザの最適な開度制御を行うことが困難であるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、低圧ＥＧＲシステムを備えた内燃機関において、好適に可変ディフューザの開度制御を行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

本発明の内燃機関の制御装置は上記課題を解決するために、可変ディフューザ付きのコンプレッサ及びタービンを有する過給器、並びに排気管における前記タービンの出口側に位置する吸込部から吸気管における前記コンプレッサの入口側に位置する導入部へ排気を還流させる還流手段を備える内燃機関の制御装置であって、前記吸気管における前記導入部及び前記コンプレッサ間の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出手段と、前記吸気管における前記導入部より上流の圧力である第２圧力を検出する第２圧力検出手段と、前記第１圧力及び前記第２圧力の差を用いて、前記コンプレッサに流入する空気量を推定する推定手段と、前記推定された空気量に基づいて、前記可変ディフューザのベーン開度を制御する開度制御手段とを備える。

本発明の内燃機関の制御装置は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関の挙動を、その運転状況に応じて制御する装置である。内燃機関は、可変ディフューザ付きのコンプレッサ及びタービンを有する過給器を備えている。また内燃機関は、排気管の排気（即ち、シリンダにおいて燃焼されたガス）を吸気管へと還流させる還流手段を備えている。還流手段は、排気管におけるタービンの出口側に位置する吸込部から、吸気管におけるコンプレッサの入口側に位置する導入部へ排気を還流させる。即ち、ここでの還流手段は、低圧ＥＧＲシステムである。

本発明の内燃機関の制御装置の動作時には、吸気管における導入部及びコンプレッサ間の圧力である第１圧力が、第１圧力検出手段によって検出される。また、吸気管における導入部より上流の圧力である第２圧力が、第２圧力検出手段によって検出される。即ち、吸気管における導入部（即ち、還流手段によって還流された排気が導入される箇所）の前後で、圧力が夫々検出される。第１圧力検出手段及び第２圧力検出手段は、典型的には、直接的に圧力を検出する圧力センサ等で構成されるが、他のパラメータを用いて間接的に圧力を検出するようなものであってもよい。

第１圧力及び第２圧力が検出されると、推定手段によって、吸気管からコンプレッサに流入する空気量が推定される。推定手段は、第１圧力及び第２圧力の差を用いて、コンプレッサに流入する空気量を推定する。このように空気量を推定すれば、還流手段において導入される排気量を考慮した、より正確な空気量を推定することができる。加えて、エアクリーナの汚れ量の影響を排除した空気量を推定することができる。

続いて、本発明の内燃機関の制御装置では、開度制御手段によって可変ディフューザのベーン開度が制御される。ここで特に、可変ディフューザのベーン開度は、推定手段において推定されたコンプレッサに流入する空気量に基づいて制御される。推定手段において推定された空気量の値は、上述したように極めて正確な値とされている。従って、可変ディフューザのベーン開度は、流入する空気量に応じた適切な開度に制御される。

尚、コンプレッサに流入する空気量に対応する最適な可変ディフューザのベーン開度は、過給器の運転効率が最大限に高まるように、予め理論的、実験的又は経験的に求められた上で設定されている。開度制御手段は、推定された空気量が入力されると、設定された値に可変ディフューザのベーン開度を調整する。但し、可変ディフューザのベーン開度は、コンプレッサに流入する空気量以外のパラメータを用いて決定されてもよい。

以上説明したように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、可変ディフューザのベーン開度を好適に制御することができる。従って、過給器の運転効率を効果的に高めることが可能である。

本発明の内燃機関の制御装置の一態様では、前記吸気管における前記導入部及び前記コンプレッサ間の温度を検出する温度検出手段を更に備え、前記推定手段は、前記第１圧力及び前記第２圧力の差に加え、前記検出された温度を用いて、前記コンプレッサに流入する空気量を推定する。

この態様によれば、推定手段によるコンプレッサに流入する空気量の推定が行われる前に、温度検出手段によって、吸気管における導入部及びコンプレッサ間の温度（言い換えれば、コンプレッサに流入される空気の温度）が検出される。温度検出手段は、典型的には、直接的に温度を検出する温度センサ等で構成されるが、他のパラメータを用いて間接的に温度を検出するようなものであってもよい。

本態様では特に、コンプレッサに流入する空気量は、第１圧力及び第２圧力の差に加え、温度検出手段において検出された温度を用いて推定される。このように空気量を推定すれば、還流手段によって還流された排気と、吸気管に吸い込まれた新気とが混合されることによる温度変化を考慮して、コンプレッサに流入する空気量を推定することができる。従って、より正確にコンプレッサに流入する空気量を推定することができる。

本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記吸気管は、前記コンプレッサの入口付近で流路が絞られており、前記第１圧力検出手段は、前記吸気管の流路が絞られた部分において前記第１圧力を検出する。

この態様によれば、コンプレッサの入口付近で吸気管の流路が絞られているため、その部分における空気の速度が速くなる。そして、第１圧力検出手段では、吸気管の流路が絞られた部分において第１圧力が検出されるため、非常に安定した圧力の検出が行える。よって、第１圧力及び第２圧力の差を、より確実に求めることが可能となる。従って、より正確にコンプレッサに流入する空気量を推定することができる。

本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記吸気管における前記導入部より上流に設けられたエアクリーナを更に備え、前記吸気管は、前記エアクリーナの下流で流路が広げられており、前記第２圧力手段は、前記流路が広げられた部分において前記第２圧力を検出する。

この態様によれば、吸気管における導入部より上流には、吸気管に吸い込まれる新気に含まれる塵や埃等を除去するためのエアクリーナが設けられている。また吸気管は、エアクリーナの下流で流路が広げられている。即ち、エアクリーナの下流においては、吸気管の流路が、他の部分より広くなるように構成されている。そして、第２圧力検出手段では、吸気管が広げられた部分において第２圧力が検出されるため、空気の速度変化の影響や、エアクリーナのフィルター詰まり等の影響を排除した、安定した圧力の検出が行える。よって、第１圧力及び第２圧力の差を、より確実に求めることが可能となる。従って、より正確にコンプレッサに流入する空気量を推定することができる。

本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記コンプレッサの出口側の圧力である第３圧力を検出する第３圧力検出手段を更に備え、前記開度制御手段は、前記推定された空気量に加え、前記第３圧力に基づいて、前記可変ディフューザのベーン開度を制御する。

この態様によれば、第３圧力検出手段によって、コンプレッサの出口側の圧力である第３圧力が検出される。そして、開度制御手段は、推定手段において推定されたコンプレッサに流入する空気量に加え、第３圧力に基づいて、可変ディフューザのベーン開度を制御する。

具体的には、開度制御手段は、第１圧力及び第３圧力から求められるコンプレッサの圧力比を用いて、可変ディフューザのベーン開度を制御する。このように可変ディフューザのベーン開度を制御すれば、ベーン開度をより適切な値とすることができる。従って、過給器の運転効率をより効果的に高めることが可能である。

本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記吸気管へ流入する空気量を制御するアクセルスロットルの開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記アクセルスロットルの開度に基づいて、急加速を検出する急加速検出手段とを更に備え、前記開度制御手段は、前記急加速が検出された場合に、前記可変ディフューザのベーン開度が全開になるように制御する。

この態様によれば、スロットル開度検出手段によって、吸気管へ流入する空気量を制御するアクセルスロットルの開度が検出される。急加速検出手段では、アクセルスロットルの開度に基づいて、急加速が検出される。尚、ここでの「急加速」とは、吸気管へ流入する空気量が、通常のベーン開度制御では対応できない程に急激に増加するような状態を意味しており、検出されたアクセルスロットルの開度を急加速として検出するか否かの閾値は適宜設定可能である。

本態様では特に、急加速が検出された場合には、開度制御手段によって、可変ディフューザのベーン開度が全開になるように制御される。即ち、急加速が検出された場合には、推定手段において推定されたコンプレッサに流入する空気量によらず、可変ディフューザのベーン開度が全開とされる（言い換えれば、可変ディフューザが動作していない状態とされる）。このような制御を行うことで、急加速のような特殊な状況下においても、好適に可変ディフューザのベーン開度を制御することができる。従って、過給器の運転効率をより効果的に高めることが可能である。

本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記タービンに流入する空気量を調整するための可変ノズルと、前記可変ノズルの異常を検出する可変ノズル異常検出手段とを更に備え、前記開度制御手段は、前記可変ノズルの異常が検出された場合に、前記可変ノズルの異常に応じて、前記可変ディフューザのベーン開度を制御する。

この態様によれば、タービンには可変ノズルが設けられており、流入する空気量を調整可能に構成されている。また、可変ノズル異常検出手段が備えられることで、可変ノズルにおいて異常が発生した場合には、その異常が検出されるように構成されている。

本態様では特に、可変ノズル異常検出手段において可変ノズルの異常が検出された場合には、開度制御手段によって、可変ノズルの異常に応じたベーン開度の制御が行われる。よって、可変ノズルの異常が発生した場合のような特殊な状況下においても、好適に可変ディフューザのベーン開度を制御することができる。従って、過給器の運転効率をより効果的に高めることが可能である。

本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記吸気管に流入した空気の量を検出する空気量検出手段と、前記還流手段において還流させる還流排気量を指定する還流量指定手段と、前記検出された空気量及び前記推定された空気量の差と、前記指定された還流排気量から推定される値とのずれが所定の範囲内とならない場合に、前記推定された空気量の値が異常であることを検出する推定異常検出手段とを更に備える。

この態様によれば、吸気管に流入した空気の量が、空気量検出手段によって検出される。空気量検出手段は、例えば吸気管上に設けられたエアフローメータである。また、還流手段において還流される還流排気量は、還流量指定手段によって指定される。還流排気量は、例えば還流手段に設けられた還流調整バルブの開度が、還流量指定手段によって指定された還流排気量に応じて調節されることで制御される。

本態様では特に、推定異常検出手段において、空気量検出手段において検出された空気量及び推定手段において推定された空気量の差と、還流量指定手段において指定された還流排気量から推定される値とのずれが所定の範囲内とならない場合に、推定手段において推定されたコンプレッサに流入する空気量の値が異常であることが検出される。

上述したように推定された空気量の値が異常であるか否かを検出可能とすることで、不適切な値に基づいて、可変ディフューザのベーン開度が制御されてしまうことを防止できる。仮に推定された空気量の値が異常であることが検出された場合には、例えば再度推定手段による推定を行うようにしたり、開度制御手段によるベーン開度の制御を一時的に中止するようにしたりすることで、過給器の運転効率の悪化を好適に防止可能である。

上述した温度検出手段を備える態様では、前記吸気管に流入した空気の量を検出する空気量検出手段と、前記検出された空気量及び前記推定された空気量の差から、前記還流手段によって還流される排気の量を算出する還流量算出手段と、前記還流手段において還流される排気を冷却する還流排気冷却手段と、前記還流冷却手段の特性から、前記還流される排気の温度を推定する還流排気温度推定手段とを更に備え、前記温度検出手段は、前記算出された排気の量及び前記推定された排気の温度に基づいて、前記吸気管における前記導入部及び前記コンプレッサ間の温度を検出するように構成されてもよい。

このように構成すれば、吸気管に流入した空気の量が、空気量検出手段によって検出される。また、還流量算出手段によって、空気量検出手段において検出された空気量及び推定手段において推定された空気量の差から、還流手段によって還流される排気の量が算出される。

他方で、還流手段には、還流される排気を冷却する還流排気冷却手段が備えられている。還流排気冷却手段は、例えばＥＧＲクーラである。そして、還流排気温度推定手段では、還流冷却手段の特性から、還流される排気の温度が推定される。

ここで本態様では特に、温度検出手段における温度検出が、還流量算出手段において算出された排気の量及び還流排気温度推定手段において推定された排気の温度に基づいて行われる。即ち、吸気管における導入部及びコンプレッサ間の温度（言い換えれば、コンプレッサに流入される空気の温度）が、還流手段によって導入される排気の量及び温度に基づいて検出される。このように構成すれば、例えば温度センサ等によって直接的に温度を検出せずとも、間接的に温度を検出することが可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

エンジンシステムの全体構成を示す概略図である。 ディフューザの構成を示す平面図である。 ＥＣＵの具体的構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。 ベーン開度の算出に用いられる圧力比とターボ吸込空気量との関係を示すグラフである。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

先ず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されるエンジンシステム全体の構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、エンジンシステムの全体構成を示す概略図である。尚、図１では、説明の便宜上、エンジンシステムを構成する各要素のうち本実施形態と関わりの深いもののみを選択的に図示しており、その他の要素については適宜図示を省略してある。

図１において、本実施形態に係るエンジンシステムは、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１００と、コンプレッサ１１０と、タービン１２０と、エンジン２００とを備えている。

ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジンシステムの動作全体を制御する。ＥＣＵ１００の具体的な構成については後に詳述する。

コンプレッサ１１０は、流入された空気を圧縮し、圧縮空気として下流に供給する。尚、ここでは図示を省略しているが、コンプレッサ１１０には可変ディフューザが取り付けられている。可変ディフューザの構成については後に詳述する。

タービン１２０は、エンジン２００から排気管１１６を介して供給された排気を動力として回転する。タービン１２０は、シャフトを介してコンプレッサ１１０に連結されており、相互に一体に回転することが可能に構成されている。即ち、タービン１２０とコンプレッサ１１０とによって、本発明に係る「過給器」の一例であるターボチャージャが構成される。尚、タービン１２０には、吸込空気量を調節可能とするための可変ノズル（以下、適宜「ＶＮ」と称する）が設けられており、ＶＮ情報取得部１２１によって、その挙動が監視されている。

エンジン２００は、例えば自動車等の車両の動力源たるガソリンエンジンであり、ここではシリンダブロック内にシリンダ２０１が４本直列に配置されてなる直列４気筒ガソリンエンジンを例に挙げている。尚、ここでの詳細な図示は省略しているが、エンジン２００は、各シリンダ２０１内部において空気と燃料との混合気が燃焼するに際して生じるピストンの往復運動を、コネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換することが可能に構成されている。

エンジン２００におけるシリンダ２０１内の燃焼室には、吸気管１１１を介して供給される空気と、吸気管１１１に連通する吸気ポートにおいてインジェクタから噴射供給される燃料とが混合されてなる混合気が吸入される。

コンプレッサ１１０における入口側（即ち、コンプレッサ１１０より上流側）の吸気管１０１には、エアフローメータ１０２、エアクリーナ１０３、第２圧力センサ１０４、第１圧力センサ１０５が設けられている。

エアフローメータ１０２は、本発明の「空気量検出手段」の一例であり、エアクリーナ１０２を通過する空気（言い換えれば、外部から吸い込まれた空気）の量を検出することが可能に構成されている。

エアクリーナ１０３は、外部から吸入した空気を浄化し、吸気管１０１を介して、コンプレッサ１１０へと供給する。

第２圧力センサ１０４は、本発明の「第２圧力検出手段」の一例であり、エアクリーナ１０３の出口周辺の圧力を検出可能に構成されている。第２圧力センサは、図に示すように、エアクリーナ１０３の出口周辺の、吸気管１０１の流路が広げられた部分に設けられている。これにより、空気の速度変化の影響や、エアクリーナ１０３のフィルター詰まり等の影響を排除した、安定した圧力の検出が行える。

第１圧力センサ１０５は、本発明の「第１圧力検出手段」の一例であり、コンプレッサ１１０の入口周辺の圧力を検出可能に構成されている。第１圧力センサは、図に示すように、コンプレッサ１１０の直前において、吸気管１０１の流路が絞られた部分に設けられている。これにより、空気の速度が速くなる部分において、安定した圧力を検出が行える。

コンプレッサ１１０における出口側（即ち、コンプレッサ１１０より下流側）であって、エンジン２００における吸気側（即ち、シリンダ２０１より上流側）の吸気管１１１には、第３圧力センサ１１２、インタークーラ１１３及びスロットル弁１１４が設けられている。

第３圧力センサ１１２は、本発明の「第３圧力検出手段」の一例であり、コンプレッサ１１０の出口周辺の圧力を検出可能に構成されている。

インタークーラ１１３は、吸入空気を冷却して空気の過給効率を上昇させることが可能に構成されている。

スロットルバルブ１１４は、電子制御式のバルブであり、その開閉動作が不図示のスロットルバルブモータによって制御されるように構成されている。

吸気側からシリンダ２０１内部に導かれた混合気は、不図示の点火装置による点火動作によって点火せしめられ、シリンダ２０１内で爆発工程が行われる。爆発工程が行われると、燃焼済みの混合気（一部未燃状態の混合気を含む）は、爆発工程に続く排気工程において、不図示の排気ポートに排出される。排気ポートに排出された排気は、排気管１１６に導かれる。

排気管１１６には、ＨＰＬＥＧＲ管１１７及びＨＰＬＥＧＲ制御弁１１８からなるＨＰＬＥＧＲシステムが設けられている。

ＨＰＬＥＧＲ管１１７は、エンジン２００から排出された排気管１１６における排気を、エンジン２００の吸気側である吸気管１１１に還流可能に構成されている。ＨＰＬＥＧＲ管１１７には、ＨＰＬＥＧＲ制御弁１１８が設けられており、ＥＧＲガスの量が調節可能とされている。ＨＰＬＥＧＲ制御弁１１８は、例えば全開及び全閉の二値的な開閉状態を採り得る電磁開閉弁であり、ＥＣＵ１００と電気的に接続されることによって、その開閉状態がＥＣＵ１００により制御される構成となっている。

タービン１２０における出口側（即ち、タービン１２０より下流側）の排気管１２２には、三元触媒１２３と、ＬＰＬＥＧＲ管１２４、ＬＰＬＥＧＲ制御弁１２５、ＥＧＲクーラ１２６及びＥＧＲクーラ監視部１２７からなるＬＰＬＥＧＲシステムとが設けられている。尚、ＬＰＬＥＧＲシステムは、本発明の「還流手段」の一例である。

三元触媒１２３は、排気管１２２上に設けられており、タービン１２０を通過した排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ_２（二酸化炭素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化する。

ＬＰＬＥＧＲ管１２４は、三元触媒１２３の下流の排気を、コンプレッサ１１０の入口側である吸気管１０１に還流可能に構成されている。ＬＰＬＥＧＲ管１２４上には、ＬＰＬＥＧＲ制御弁１２５が設けられており、ＥＧＲガスの量が調節可能とされている。ＬＰＬＥＧＲ制御弁１２４は、ＨＰＬＥＧＲ制御弁１１８と同様に、例えば全開及び全閉の二値的な開閉状態を採り得る電磁開閉弁であり、ＥＣＵ１００と電気的に接続されることによって、その開閉状態がＥＣＵ１００により制御される構成となっている。

また、ＬＰＬＥＧＲ管１２４上には、還流されるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１２６、及びＥＧＲクーラ１２６の状態を監視するＥＧＲクーラ監視部１２７が設けられている。ＥＧＲクーラ１２６は、本発明の「排気還流冷却手段」の一例である。

次に、コンプレッサに取り付けられているディフューザの構成について、図２を参照して具体的に説明する。ここに図２は、ディフューザの構成を示す平面図である。

図２において、ディフューザ３００は、ベースプレート３１０に回動軸３２０を介して取り付けられたベーン３３０を備えて構成されている。

回動軸３２０は、ベースプレート３１０と同心状に当角度間隔で配置されており、ベースプレート３１０を貫通して回動自在に構成されている。回動軸３２０は、例えば図示しないアクチュエータ等によって駆動され回動する。これにより、回動軸３２０に取り付けられたベーン３３０の角度が変化する。

尚、ディフューザ３００の中央には、タービンインペラとシャフト３４０を介して接続されたコンプレッサインペラ３５０が配置されている。

次に、エンジンシステムの制御を行うＥＣＵの具体的な構成について、図３を参照して説明する。ここに図３は、ＥＣＵの具体的構成を示すブロック図である。尚、図３では、ＥＣＵに備えられる各構成要素のうち、本実施形態に関係の深いもののみを選択的に図示しており、その他の構成要素については適宜図示を省略してある。

図３において、上述したＥＣＵ１００は、空気量推定部５０１と、開度制御部５０２と、急加速検出部５０３と、可変ノズル異常検出部５０４と、ＥＧＲ量指定部５０５と、推定空気量異常検出部５０６と、還流量算出部５０７と、温度検出部５０８とを備えて構成されている。

空気量推定部５０１は、本発明の「推定手段」の一例であり、第１圧力センサ１０５で検出された第１圧力（即ち、コンプレッサ１１０の入口周辺の圧力）と、第２圧力センサ１０４で検出された第２圧力（即ち、エアクリーナ１０３出口付近の圧力）との差から、コンプレッサ１１０に流入する空気の量を推定する。

開度制御部５０２は、本発明の「開度制御手段」の一例であり、空気量推定部５０１において推定された流入空気量と、第３圧力センサ１１２において検出された第３圧力（即ち、コンプレッサ１１０の出口付近の圧力）及び第１圧力から求められた圧力比とに基づいて、ディフューザ３００（図２参照）のベーン３３０の開度を制御する。

急加速検出部５０３は、本発明の「急加速検出手段」の一例であり、アクセル開度（言い換えれば、スロットルバルブ１１４の開度）から、エンジンシステムが搭載された車両の急加速を検出する。

可変ノズル異常検出部５０４は、本発明の「可変ノズル異常検出手段」の一例であり、ＶＮ情報取得部１２１から得られた可変ノズルの情報から、可変ノズルに異常が発生しているか否かを検出する。

ＥＧＲ量指定部５０５は、本発明の「還流量指定手段」の一例であり、ＬＰＬＥＧＲ制御弁１２５の開度を制御することによって、ＬＰＬＥＧＲシステムによって還流される排気の量を調節する。

推定空気量異常検出部５０６は、本発明の「推定異常検出手段」の一例であり、エアフローメータ１０２において検出された空気量及びＥＧＲ量指定部５０５において指定されたＥＧＲ量に基づいて、空気量推定部５０１において推定された空気量が異常であるか否かを検出する。

還流量算出部５０７は、本発明の「還流量算出手段」の一例であり、エアフローメータ１０２において検出された空気量及び空気量推定部５０１において推定された空気量に基づいて、ＬＰＬＥＧＲシステムにおいて還流される排気の量を算出する。

温度検出部５０８は、本発明の「温度検出手段」の一例であり、還流量算出部５０７において算出された還流される排気の量と、ＥＧＲクーラ監視部１２７において検出された還流される排気の温度とに基づいて、コンプレッサ１１０に流入する空気の温度を検出する。

次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作について、図１から図３に加えて、図４及び図５を参照して説明する。ここに図４は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートであり、図５は、ベーン開度の算出に用いられる圧力比とターボ吸込空気量との関係を示すグラフである。

図４において、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作時には、先ず第１圧力センサ１０５においてコンプレッサ１１０の入口付近の圧力である第１圧力が検出され、第２圧力センサ１０４においてエアクリーナ１０３の出口付近の圧力である第２圧力が検出され、第３圧力センサ１１２においてコンプレッサ１１０の出口付近の圧力である第３圧力が検出される（ステップＳ１）。検出された第１圧力、第２圧力及び第３圧力の値は、夫々ＥＣＵ１００へと送られる。

続いて、温度検出部５０８において、コンプレッサ１１０に流入する空気の温度が検出される（ステップＳ２）。温度検出部５０８は、例えば温度センサ等によって構成され、直接的に空気の温度を検出するようにしてもよいし、後述するコンプレッサ１１０に流入する空気量の推定が行われた後であれば、還流量算出部５０７において算出された還流される排気の量と、ＥＧＲクーラ監視部１２７において検出された還流される排気の温度とに基づいて、間接的に空気の温度を検出することもできる。

本実施形態に係る内燃機関の制御装置では更に、図示しないアクセル開度検出部におけるアクセル開度の検出と、ＶＮ情報取得部１２１におけるＶＮ情報の検出と、ＥＧＲ量指定部５０５において指定されたＥＧＲ指令値の検出と、エアフローメータ１０３における新気吸込量の検出とが行われる（ステップＳ３）。

尚、上述した各パラメータの検出は、各々が同時に行われてもよいし、互いに前後して行われてもよい。

ここで本実施形態に係る内燃機関の制御装置は特に、空気量推定部５０１において、第１圧力センサ１０５で検出された第１圧力と、第２圧力センサ１０４で検出された第２圧力との差から、コンプレッサ１１０に流入する空気の量が推定される（ステップＳ４）。このようにコンプレッサ１１０に流入する空気の量を推定すれば、ＬＰＬＥＧＲシステムにおいて導入される排気量を考慮した、より正確な流入空気量を推定することができる。加えて、エアクリーナ１０３の汚れ量の影響を排除した空気量を推定することができる。

また、第１圧力及び第２圧力の差に加えて、温度検出部５０８において検出された還流される排気の温度を用いて流入空気量を推定すれば、ＬＰＬＥＧＲシステムによって還流された排気と、吸気管１０１に吸い込まれた新気とが混合されることによる温度変化を考慮して、コンプレッサ１１０に流入する空気量を推定することができる。従って、より正確にコンプレッサに流入する空気量を推定することができる。

コンプレッサ１１０に流入する空気の量が推定されると、開度制御部５０２において、推定された空気量及び第３圧力センサ１１２において検出された第３圧力に基づいて、ディフューザ３００のベーン開度値が算出される（ステップＳ５）。即ち、コンプレッサ１１０に流入する空気の量に応じた最適なベーン開度値が決定される。

具体的には、図５に示すようなコンプレッサ１１０における圧力比（即ち、第３圧力Ｐ３／第１圧力Ｐ１）と、コンプレッサ１１０の吸込空気量との関係を示すマップから、最適なベーン開度が選択される。尚、図５に示すようなマップは、例えば過給器の運転効率が最大限に高まるように、予め理論的、実験的又は経験的に求められた上で設定されている。

本実施形態に係る内燃機関の制御装置では、上述したように、推定されたコンプレッサ１１０への流入空気量の値が極めて正確な値とされている。従って、ディフューザ３００のベーン開度は、コンプレッサ１１０に流入する空気量に応じた極めて適切な開度として決定される。

続いて、本実施形態では、急加速検出部５０３においてエンジンシステムが搭載された車両の急加速が検出されたか否か、可変ノズル異常検出部５０４において可変ノズルの異常が検出されたか否か、推定空気量異常検出部５０６において推定された流入空気量に異常が生じているか否かが判定される（ステップＳ６）。

ステップＳ６におけるいずれかの判定結果がＹＥＳである場合は、検出された状況に応じたベーン開度の補正が行われる（ステップＳ７）。例えば、急加速が検出された場合には、ベーン開度が全開になるように補正される。また、可変ノズルの異常が検出された場合には、検出された異常に応じてベーン開度値が適宜補正される。推定された流入空気量に異常が生じていると判定された場合には、ベーン開度の補正に代えて、流入空気量の推定が再び行われるようにしてもよい。

他方で、ステップＳ６におけるいずれの判定結果もＮＯである場合には、ステップＳ７の処理が省略される。即ち、ベーン開度の補正は行われない。

上述したような、判定処理（ステップＳ６）及びベーン開度の補正処理（ステップＳ７）を行うことで、通常のベーン開度の制御では対応できない特殊な状況下でも、ベーン開度を適切な値に制御することが可能となる。

最後に、開度制御部５０２によって、決定されたベーン開度値になるように、ディフューザ３００のベーン３３０が制御される（ステップＳ８）。

以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、可変ディフューザのベーン開度を極めて好適に制御することができる。従って、過給器の運転効率を効果的に高めることが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１００…ＥＣＵ、１０１，１１１…吸気管、１０２…エアフローメータ、１０３…エアクリーナ、１０４…第２圧力センサ、１０５…第１圧力センサ、１１０…コンプレッサ、１１２…第３圧力センサ、１１３…インタークーラ、１１４…スロットルバルブ、１１６，１２２…排気管、１１７…ＨＰＬＥＧＲ管、１１８…ＨＰＬＥＧＲ制御弁、１２０…タービン、１２１…ＶＮ情報取得部、１２３…三元触媒、１２４…ＬＰＬＥＧＲ管、１２５…ＬＰＬＥＧＲ制御弁、１２６…ＥＧＲクーラ、１２７…ＥＧＲクーラ監視部、２００…エンジン、２０１…シリンダ、３００…ディフューザ、３１０…ベースプレート、３２０…回転軸、３３０…ベーン、３４０…シャフト、３５０…コンプレッサインペラ、５０１…空気量推定部、５０２…開度制御部、５０３…急加速検出部、５０４…可変ノズル異常検出部、５０５…ＥＧＲ量指定部、５０６…推定空気量異常検出部、５０７…還流量算出部、５０８…温度検出部

Claims (9)

1. 可変ディフューザ付きのコンプレッサ及びタービンを有する過給器、並びに排気管における前記タービンの出口側に位置する吸込部から吸気管における前記コンプレッサの入口側に位置する導入部へ排気を還流させる還流手段を備える内燃機関の制御装置であって、
   前記吸気管における前記導入部及び前記コンプレッサ間の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出手段と、
   前記吸気管における前記導入部より上流の圧力である第２圧力を検出する第２圧力検出手段と、
   前記第１圧力及び前記第２圧力の差を用いて、前記コンプレッサに流入する空気量を推定する推定手段と、
   前記推定された空気量に基づいて、前記可変ディフューザのベーン開度を制御する開度制御手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記吸気管における前記導入部及び前記コンプレッサ間の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
   前記推定手段は、前記第１圧力及び前記第２圧力の差に加え、前記検出された温度を用いて、前記コンプレッサに流入する空気量を推定する
   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。
3. 前記吸気管は、前記コンプレッサの入口付近で流路が絞られており、
   前記第１圧力検出手段は、前記吸気管の流路が絞られた部分において前記第１圧力を検出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気管における前記導入部より上流に設けられたエアクリーナを更に備え、
   前記吸気管は、前記エアクリーナの下流で流路が広げられており、
   前記第２圧力手段は、前記流路が広げられた部分において前記第２圧力を検出する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記コンプレッサの出口側の圧力である第３圧力を検出する第３圧力検出手段を更に備え、
   前記開度制御手段は、前記推定された空気量に加え、前記第３圧力に基づいて、前記可変ディフューザのベーン開度を制御する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記吸気管へ流入する空気量を制御するアクセルスロットルの開度を検出するスロットル開度検出手段と、
   前記アクセルスロットルの開度に基づいて、急加速を検出する急加速検出手段と
   を更に備え、
   前記開度制御手段は、前記急加速が検出された場合に、前記可変ディフューザのベーン開度が全開になるように制御する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記タービンに流入する空気量を調整するための可変ノズルと、
   前記可変ノズルの異常を検出する可変ノズル異常検出手段と
   を更に備え、
   前記開度制御手段は、前記可変ノズルの異常が検出された場合に、前記可変ノズルの異常に応じて、前記可変ディフューザのベーン開度を制御する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記吸気管に流入した空気の量を検出する空気量検出手段と、
   前記還流手段において還流させる還流排気量を指定する還流量指定手段と、
   前記検出された空気量及び前記推定された空気量の差と、前記指定された還流排気量から推定される値とのずれが所定の範囲内とならない場合に、前記推定された空気量の値が異常であることを検出する推定異常検出手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記吸気管に流入した空気の量を検出する空気量検出手段と、
   前記検出された空気量及び前記推定された空気量の差から、前記還流手段によって還流される排気の量を算出する還流量算出手段と、
   前記還流手段において還流される排気を冷却する還流排気冷却手段と、
   前記還流冷却手段の特性から、前記還流される排気の温度を推定する還流排気温度推定手段と
   を更に備え、
   前記温度検出手段は、前記算出された排気の量及び前記推定された排気の温度に基づいて、前記吸気管における前記導入部及び前記コンプレッサ間の温度を検出する
   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。

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