JP5853403B2

JP5853403B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP5853403B2
Application number: JP2011096684A
Authority: JP
Inventors: 秀明柏木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-04-25
Also published as: US9181861B2; JP2012229621A; EP2518291A1; US20120271529A1; CN102758687B; CN102758687A; EP2518291B1

Description

本発明は、可変容量型のターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、エアフローメータで検知する吸気脈動から吸気通路の潰れを検知した際に、吸気通路の潰れによる吸入空気量の低下に起因するターボ過給機のコンプレッサの過回転を抑制するために、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路の吸気流量を制御するウエストゲートバルブや、ターボ過給機のコンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路の吸気流量を制御するエアバイパスバルブを制御するようにした技術が開示されている。

特開２００８−２２３６１３号公報

しかしながら、この特許文献１は、エアフロ流量の変動から吸気通路の閉塞を判断してコンプレッサの過回転を抑制するものであるが、これは本願実施例の図２に記載したサージ領域（左上方向圧力Ｐ１が小さくなることで回転数が上昇する現象）での対応である。

一方で、われわれ開発者は、小型ターボ過給機を搭載して、低速トルクを改善しようという試みを行っている。一般的にターボ過給機を小型化するとエンジン低速域では高過給が可能となるが、高速域ではコンプレッサ効率が極端に落ち込み、吸入空気量に対するターボ回転数感度が大きいチョーク領域近傍を使用することになる。過渡時にこのチョーク領域をトレースすると、過渡状態は定常状態と比較して等エンジン回転数の時の吸入空気量が相対的に多く入るため、タービンが過回転してしまうことがある。

本発明の内燃機関の制御装置は、上記課題に鑑みなされたものであり、チョーク領域近傍においてターボ過給機の過回転を抑制する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明の内燃機関の制御装置は、コンプレッサの上流側の吸気圧である上流側吸気圧と、タービン限界回転数圧力比とを用いて前記タービコンプレッサ下流のタービン過回転抑制過給圧を演算し、タービン過回転抑制過給圧に基づいてターボ過給機を制御することを特徴としている。

本発明によれば、タービン過回転抑制過給圧に基づいてターボ過給機が制御されるので、吸入空気量の増加に伴いコンプレッサの上流側の吸気圧が低下するような場合でも、チョーク領域近傍におけるターボ過給機のタービンの過回転を抑制することができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置が適用されるディーゼルエンジンの全体構成を模式的に示した説明図。ターボ過給機の定常時の状態と過渡時の状態とを比較して示した説明図。図２中の破線で囲んだ領域Ｐを拡大して示した説明図。目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔと、フィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏを求める処理を示すブロック図。吸入空気量からコンプレッサ上流側の吸気通路内の圧力を算出するコンプレッサ上流側圧力算出マップ。目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔと、フィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏを求める処理の流れを示すフローチャート。過渡時における各種パラメータの変化の様子を示したタイミングチャート。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明が適用されるディーゼルエンジン１の全体的構成を示している。内燃機関としてのディーゼルエンジン１は、排気還流（ＥＧＲ）を行うもので、排気通路２と吸気通路３のコレクタ部３ａとの間には、ＥＧＲ通路４が設けられている。このＥＧＲ通路４には、ＥＧＲ制御弁６とＥＧＲクーラ７が介装されている。ＥＧＲ制御弁６の開度は、コントロールユニット５によって制御され、運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を得るようになっている。例えば、低速低負荷域ではＥＧＲ率が最大となり、機関回転数、負荷が高くなるに従い、ＥＧＲ率が減少していく。

ディーゼルエンジン１は、コモンレール式の燃料噴射装置１０を備えている。このコモンレール式の燃料噴射装置１０においては、サプライポンプ１１により加圧された燃料が高圧燃料供給通路１２を介して蓄圧室（コモンレール）１３にいったん蓄えられたあと、この蓄圧室１３から各気筒の燃料噴射ノズル１４に分配され、各燃料噴射ノズル１４の開閉に応じてそれぞれ噴射される。蓄圧室１３内の燃料圧力は、図示せぬプレッシャレギュレータによって可変的に調整されるようになっており、蓄圧室１３には、燃料圧力を検出するために燃料圧力センサ１５が設けられている。尚、燃焼室には、公知のグロープラグ１８が配置されている。

また、このディーゼルエンジン１は、タービン２２とコンプレッサ２３とを同軸上に備えたターボ過給機２１を有している。タービン２２は、排気通路２のＥＧＲ通路４分岐点より下流側に位置し、かつこのタービン２２のスクロール入口に、容量調整手段としての可変ノズル２４を備えた容量可変型の構成となっている。すなわち、可変ノズル２４の開度を小さくした状態では、低速域のような排気流量の少ない条件に適した小容量の特性となり、可変ノズル２４の開度を大きくした状態では、高速域のような排気流量の多い条件に適した大容量の特性となる。可変ノズル２４は、制御圧力（制御負圧）に応動するダイヤフラム式のアクチュエータ２５によって駆動されている。

また、タービン２２下流側の排気通路２には、排気中のＣＯやＨＣ等を酸化する酸化触媒２７と、排気微粒子（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を捕集除去する触媒付きの微粒子捕集フィルタ（Ｄｉｅｓｅｌｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｆｉｌｔｅｒ：ＤＰＦ）２８と、が順に配置されている。

ＤＰＦ２８は、排気微粒子の堆積に伴いＤＰＦ２８の圧力損失が変化するので、ＤＰＦ２８の入口側と出口側との間の圧力差を検出する差圧センサ３２が設けられている。圧力差を直接に検出する差圧センサ３２に代えて、入口側および出口側にそれぞれ圧力センサを設けて圧力差を求めることも勿論可能である。

また、吸気通路３に介装されたコンプレッサ２３の上流側には、吸入空気量を検出するエアフロメータ３５が配設され、さらにその上流に、エアクリーナ３６が位置している。エアクリーナ３６の入口側には、外気圧つまり大気圧を検出する大気圧センサ３７と、外気温を検出する外気温センサ３８が配置されている。コンプレッサ２３とコレクタ部３ａとの間には、過給された高温の空気を冷却するインタークーラ３９が設けられている。

さらに、吸気通路３のコレクタ部３ａ入口側に、吸入空気量を制限するスロットル弁４１が介装されている。このスロットル弁４１は、コントロールユニット５の制御信号により開閉駆動される。また、このスロットル弁４１とインタークーラ３９との間には、過給圧であるコンプレッサ２３の下流側の吸気通路３内の圧力Ｐ２（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ）を検出する過給圧センサ４４が設けられている。

燃料噴射装置１０の噴射量や噴射時期、ＥＧＲ制御弁６の開度、可変ノズル２４の開度、などを制御するコントロールユニット５には、上述のセンサ類のほかに、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ４６、機関回転数を検出する回転数センサ４７、冷却水温度を検出する水温センサ４８、などのセンサ類の検出信号が入力されている。

ここで、小型ターボ過給機を搭載して、低速トルクを改善しようとする場合、エンジン高回転域ではコンプレッサ効率が極端に落ち込み、吸入空気量に対するターボ回転数感度が大きいチョーク領域近傍を使用することになる。過渡時にこのチョーク領域をトレースすると、過渡時は定常時と比較して等エンジン回転数の時の吸入空気量が相対的に多く入るため、タービンが過回転してしまうことがある。定常状態ではターボ回転が限界回転数を超えることは無いにも関わらず、過渡状態ではそれを超えてしまうのは、上記理由によるものである。

上述したディーゼルエンジン１は、このような小型過給機を搭載したものであり、過渡時において吸入空気量の増加に伴いコンプレッサ２３の上流側の吸気圧が低下した（大気圧に近づいた）場合でも、ターボ過給機２１の運転状態を把握しておくことで、過渡時におけるタービン２２の過回転が抑制されるようにターボ過給機２１を制御することを可能にするものである。

図２は、ターボ過給機２１の定常時の状態と過渡時の状態とを比較して示した説明図であり、コンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）とコンプレッサ２３の下流側の吸気通路３内の圧力Ｐ２（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ）との比であるコンプレッサ前後圧力比πを縦軸とし、コンプレッサ２３の上流側における吸入空気量（体積流量）Ｖａｉｒを横軸としている。

図２中の特性線Ｃ１〜Ｃ９は、それぞれタービン２２の周速（回転数）を一定とした場合のコンプレッサ前後圧力比πと吸入空気量の相関を示すものであり、Ｃ１の周速＞Ｃ２の周速＞…＞Ｃ８の周速＞Ｃ９の周速、となっている。そして、タービン２２の許容最大回転数線である図２中の特性線Ｂは、各機関回転数におけるスロットル全開（定常状態）時のコンプレッサの流量・圧力比がどのようになるかをプロットしたものである。このマップでは、当然タービン回転が許容最大回転数を越えないように各種条件を適合している。一方、図２中の特性線Ａは、セカンドギヤで一定速からスロットル全開のとき（過渡時）のターボ過給機２１の状態を示すものであって、定常では許容最大回転数を超えないように設定しているにもかかわらず、機関回転数が高くなるほど空気量に対するターボ回転数の増加感度が高くなるので、許容最大回転数を超え、タービン過回転に至ることを示している。

これは、過渡時においては、定常時に比べ吸入空気量が増加し、また、高回転高負荷運転領域において、コンプレッサ２３の上流側の吸気圧が低下し（大気圧に近づき）、図２の特性線Ａに示すように、図２の特性線Ｂに示す定常時に比べてコンプレッサ前後圧力比πが高くなる。そのため、これらが、過給圧がオーバシュートしていないにも関わらずタービン２２の回転数を増加させる要因となる。

そこで、吸入空気量からタービン限界回転数となる場合のコンプレッサ前後圧力比π(Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ)を算出し、このときの吸入空気量からコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力がＰ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）を算出し、Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）とコンプレッサ前後圧力比π(Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ)からタービン限界回転数となる場合のコンプレッサ２３の下流側の吸気通路３内の圧力Ｐ２（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を算出し、この圧力Ｐ２（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）よりも小さくなるように目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔを設定する。

具体的には、エアフローメータ３５で検出された吸入空気量Ｉｎｔａｋｅ_Ａｉｒ、大気センサ３７で検出された大気圧、外気温センサ３８で検出された吸気温度Ｔ_ｉｎ_Ｃｏｍｐを用いて、コンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）、吸入空気量（体積流量）Ｖａｉｒ、吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒを算出し、図２に示すようなマップ図から、図２中に矢示するように、吸入空気量（体積流量）Ｖａｉｒのときにタービン限界回転数となる場合のコンプレッサ前後圧力比π(Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ)を算出する。

そして、タービン限界回転数となる場合のコンプレッサ前後圧力比π(Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ)と、圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）とから、タービン限界回転数となるときのコンプレッサ２３の下流側の吸気通路３内の圧力であるタービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を算出し、このタービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）と、機関回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑｂａｓｅとからマップ参照により算出される基本目標過給圧Ｐｂｔｂ（Ｂａｓｅ_Ｔａｒｇｅｔ_Ｂｏｏｓｔ）とを比較し、ゲージ圧で小さい方の値を目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔとする。

詳述すると、図２中の破線で囲んだ領域Ｐを拡大した図３に示すように、タービン２２の回転数がタービン限界回転数より大きくなるような領域では、タービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔとする。

また、過給圧センサ４４の検出値であるコンプレッサ２３の下流側吸気圧Ｐ２（Ｐ_ｏｕｔ_ｃｏｍｐ）とコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１である上流側吸気圧（Ｐ_ｉｎ_ｃｏｍｐ）とによるコンプレッサ前後圧力比π(Ａｃｕｔｕａｌ_Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ)が、タービン限界回転数となる場合のコンプレッサ前後圧力比π(Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ)よりも大きくなるほど、可変ノズル２４の開度をフィードフォワード制御する際のフィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏを、可変ノズル２４の開度が開く方向に制御されるよう補正する。

具体的には、図３中に矢印で示すように、特性線Ｃ６のコンプレッサ前後圧力比πに対して、特性線Ａのコンプレッサ前後圧力比πの上回る量が大きくなるほど、可変ノズル２４の開度が増加するように、フィードフォワード制御する際のフィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏを補正する。

図４は、上記コントロールユニット５によって実行される制御の内容のうち、目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔと、可変ノズル２４の開度を制御する際に用いるフィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏを求める処理をブロック図として示したものある。尚、これらの機能の多くは、ソフトウェア的に処理されるものである。

Ｓ１では、エアフローメータ３５で検出された吸入空気量Ｉｎｔａｋｅ_Ａｉｒ、外気温センサ３８で検出された吸気温度Ｔ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ、回転数センサ４７で検出された機関回転数Ｎｅ、後述するＳ２で算出されたコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）を用いて、コンプレッサ２３に流入吸入空気量（体積流量）Ｖａｉｒと、吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒとを算出する。

吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒは、エアフローメータ３５で検出された吸入空気量Ｉｎｔａｋｅ_Ａｉｒと、機関回転数Ｎｅとを用いて算出される。

吸入空気量（体積流量）Ｖａｉｒは、外気温センサ３８で検出された吸気温度Ｔ_ｉｎ_Ｃｏｍｐと、後述するＳ２で算出されたコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）と、エアフローメータ３５で検出された吸入空気量Ｉｎｔａｋｅ_Ａｉｒと、回転数センサ４７で検出された機関回転数Ｎｅと、を用いて算出される。

Ｓ２では、図５に示すように、コンプレッサ上流側圧力算出マップを用い、吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒに対応するコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）を算出する。

Ｓ３では、上述した図２に示すようなコンプレッサ前後圧力比算出マップを用い、吸入空気量（体積流量）Ｖａｉｒのときにタービン限界回転数となる場合のコンプレッサ前後圧力比π（Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を算出する。

Ｓ４では、Ｓ２で算出したコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）に、Ｓ３で算出したコンプレッサ前後圧力比π（Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を乗じて、コンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）のときのタービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を算出する。

Ｓ５では、Ｓ４で算出されたタービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）から大気圧センサ３７で検出された大気圧を減じて、タービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）をゲージ圧に変換する。

Ｓ６では、回転数センサ４７で検出された機関回転数Ｎｅと、燃料噴射量Ｑｂａｓｅとを用い、所定のＢａｓｅＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔＭａｐから基本目標過給圧Ｐｂｔｂ（Ｂａｓｅ_Ｔａｒｇｅｔ_Ｂｏｏｓｔ）を算出する。

Ｓ７では、Ｓ５で算出したタービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）と、Ｓ６で算出された基本目標過給圧Ｐｂｔｂ（Ｂａｓｅ_Ｔａｒｇｅｔ_Ｂｏｏｓｔ）とを比較し、小さい方の値を目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔとする。

Ｓ８では、過給圧センサ４４で検知されたコンプレッサ２３の下流側吸気圧Ｐ２（Ｐ_ｏｕｔ_ｃｏｍｐ）と、Ｓ２で算出したコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）とによる実際のコンプレッサ前後圧力比π（Ａｃｕｔｕａｌ_Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ)を算出する。

Ｓ９では、Ｓ８で算出された実際のコンプレッサ前後圧力比π（Ａｃｕｔｕａｌ_Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ)から、Ｓ３で算出された吸入空気量（体積流量）Ｖａｉｒのときにタービン限界回転数となる場合のコンプレッサ前後圧力比π（Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を減じて、差分ｄｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ_Ｐｒａｔｉｏを算出する。

Ｓ１０では、Ｓ９で算出された差分ｄｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ_Ｐｒａｔｉｏを用い、所定のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ_Ｍａｐから可変ノズル２４の開度をフィードフォワード制御する際のフィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏの補正量ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎを算出する。

Ｓ１１では、排気エネルギに応じて設定される基本フィードフォワード量ｂａｓｅｄ_ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏに、Ｓ１０で算出された補正量ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎを加算して、フィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏを算出する。

図６は、上記コントロールユニット５によって実行される制御の内容のうち、目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔと、可変ノズル２４の開度を制御する際に用いるフィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏを求める処理をフローチャートとして示したものある。

Ｓ２１では、エアフローメータ３５で検出された吸入空気量Ｉｎｔａｋｅ_Ａｉｒと、機関回転数Ｎｅと、を用いて吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒ算出する。

Ｓ２２では、回転数センサ４７で検出された機関回転数Ｎｅと、燃料噴射量Ｑｂａｓｅとを用い、所定のＢａｓｅＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔＭａｐから基本目標過給圧Ｐｂｔｂ（Ｂａｓｅ_Ｔａｒｇｅｔ_Ｂｏｏｓｔ）を算出する。

Ｓ２３では、図５に示すように、コンプレッサ上流側圧力算出マップを用い、吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒに対応するコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）を算出する。

Ｓ２４では、外気温センサ３８で検出された吸気温度Ｔ_ｉｎ_Ｃｏｍｐと、Ｓ２３で算出されたコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）と、アフローメータ３５で検出された吸入空気量Ｉｎｔａｋｅ_Ａｉｒと、回転数センサ４７で検出された機関回転数Ｎｅと、を用いて吸入空気量（体積流量）Ｖａｉｒを算出する。また、Ｓ２３で算出されたコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）と、外気温センサ３８で検出された吸気温度Ｔ_ｉｎ_Ｃｏｍｐを用いて、空気密度ρを算出する。

Ｓ２５では、上述した図２に示すようなコンプレッサ前後圧比算出マップを用い、Ｓ２４で算出された吸入空気量（体積流量）Ｖａｉｒのときにタービン限界回転数となる場合のコンプレッサ前後圧力比π（Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を算出する。

Ｓ２６では、Ｓ２３で算出したコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）に、Ｓ２５で算出したコンプレッサ前後圧力比π（Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を乗じて、タービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を算出する。

Ｓ２７では、Ｓ２６で算出したタービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）と、Ｓ２２で算出された基本目標過給圧Ｐｂｔｂ（Ｂａｓｅ_Ｔａｒｇｅｔ_Ｂｏｏｓｔ）とを比較し、小さい方の値を目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔとする。

Ｓ２８では、過給圧センサ４４で検知されたコンプレッサ２３の下流側吸気圧Ｐ２（Ｐ_ｏｕｔ_ｃｏｍｐ）と、Ｓ２３で算出したコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）とから実際のコンプレッサ前後圧力比π（Ａｃｕｔｕａｌ_Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ)を算出する。

Ｓ２９では、Ｓ２８で算出された実際のコンプレッサ前後圧力比π（Ａｃｕｔｕａｌ_Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ)から、Ｓ２５で算出されたタービン限界回転数となる場合のコンプレッサ前後圧力比π（Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を減じて、差分ｄｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ_Ｐｒａｔｉｏを算出し、この差分ｄｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ_Ｐｒａｔｉｏを用い、所定のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ_Ｍａｐから可変ノズル２４の開度をフィードフォワード制御する際のフィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏの補正量ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎを算出する。

図７のタイミングチャートに示すように、アクセルペダルが踏み込まれ、機関回転数Ｎｅと、吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒが増加し、ターボ過給機２１のタービン２２の回転数がタービン限界回転数に近づくと（ｔ１）、上述したように、吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒ（図７中の実線）が定常時の吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒ（図７における細線）比べて多くなり、それにともないターボ過給機２１のコンプレッサ２３の上流側の吸気圧Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ（図７中の実線）が低下し(大気圧に近づき）、ターボ過給機２１のコンプレッサ２３の上流側の吸気圧とコンプレッサ２３の下流側の吸気圧との圧力比が大きくなり、ターボ過給機２１のタービン２２の回転数（図７中の実線）が定常時（図７中の細線）に比べ高くなる。

そこで、上述した本実施形態では、吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒを用いてタービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）を算出し、タービン過回転抑制過給圧Ｐ２ｌｉｍｉｔ（Ｐ_ｏｕｔ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）よりも小さくなるように、過渡時における目標過給圧ＴａｒｇｅｔＢｏｏｓｔを設定することで、図７中に一点鎖線で示すように、過渡時における吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒと過給圧を低下させることができ、図７中に一点鎖線で示すように、過渡時におけるターボ過給機２１のタービン２２の過回転を抑制することができる。また、過渡時においては、吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒが図７中の一点鎖線で示すように低下することにより、ターボ過給機２１のコンプレッサ２３の上流側の吸気圧Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐが図７中の一点鎖線で示すように上昇する。

そして、実際のコンプレッサ前後圧力比π（Ａｃｕｔｕａｌ_Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ)と、タービン限界回転数となる場合のコンプレッサ前後圧力比π（Ｐｒａｔｉｏ_Ｃｏｍｐ_ｌｉｍｉｔ）と、の差分ｄｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ_Ｐｒａｔｉｏに応じて、可変ノズル２４のノズル開度をフィードフォワード制御する際のフィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏの補正量ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎを算出しているので、図７中に一点鎖線で示すように、過渡時におけるフィードフォワード量ＶＮ_Ｏｐｅｎｉｎｇ_ｒａｔｉｏを精度よく補正することができ、過渡時におけるターボ過給機２１のタービン２２の過回転に対してレスポンス良く対応することができる。

尚、吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒを用いてコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）を算出するにあたって、エアクリーナ３６のフィルタエレメントの圧損特性の経時変化を考慮するようにしてもよい。つまり、車両の走行距離が長くなるほど、エアクリーナ３６のフィルタエレメントを通過した空気量が多くなることから、車両の走行距離が長くなるほど、フィルタエレメントに捕集されるダストも多くなり、フィルタエレメントの通気抵抗が増加する。そこで、例えば、車両の走行距離、より具体的には、エアクリーナ３６のフィルタエレメントの使用開始時期（交換時）からの車両の走行距離に応じて、上述した図５に示すようなコンプレッサ上流側圧力算出マップを複数用意しておき、フィルタエレメントの使用開始時期（交換時）からの車両の走行距離に応じて使い分けるようにすれば、精度よくコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）を算出することができ、より精度よく過渡時におけるターボ過給機２１のタービン２２の過回転を抑制することができる。複数用意されたコンプレッサ上流側圧力算出マップは、エアクリーナ３６のフィルタエレメントの使用開始時期（交換時）からの車両の走行距離が長くなるときに使用されるものほど、同一の吸入空気量（質量流量）Ｇａｉｒでも、算出されるコンプレッサ２３の上流側の吸気通路３内の圧力Ｐ１（Ｐ_ｉｎ_Ｃｏｍｐ）の値は高くなるように設定されている。

１…ディーゼルエンジン
２１…ターボ過給機
２２…排気タービン
２３…コンプレッサ
２４…可変ノズル

Claims

排気通路に介装されたタービンのノズル開度を可変制御可能な容量可変型のターボ過給機と、
吸入空気量検出手段と、
コンプレッサの上流側の吸気圧を算出するコンプレッサ上流側圧力算出手段と、
検出された吸入空気量に基づいてタービン限界回転数となる前記コンプレッサの上流側と下流側の吸気圧の圧力比（タービン限界回転数圧力比）を算出するタービン限界回転数圧力比算出手段と、を有し、
前記上流側吸気圧と、前記タービン限界回転数圧力比とを用いて前記コンプレッサ下流のタービン過回転抑制過給圧を演算し、
内燃機関の機関回転数と燃料噴射量とに応じて算出されるコンプレッサ下流の目標過給圧と、前記タービン過回転抑制過給圧と、を比較して小さい値を選択し、これに基づいて前記ターボ過給機を制御するものであって、
内燃機関が搭載された車両の走行距離に応じて、前記上流側吸気圧の値を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記コンプレッサの下流側の吸気圧である下流側吸気圧を算出するコンプレッサ下流側圧力算出手段を有し、
前記ターボ過給機は、過給圧が目標過給圧となるように、前記タービンのノズル開度をフィードフォワード制御するものであって、
前記下流側吸気圧と前記上流側吸気圧との圧力比と、前記コンプレッサの上流側の吸気圧を前記上流側吸気圧としたときの前記タービン限界回転数圧力比と、の差分に応じて前記タービンのノズル開度をフィードフォワード制御する際のフィードフォワード量を補正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。
前記下流側吸気圧と前記上流側吸気圧との圧力比が、前記コンプレッサの上流側の吸気圧を前記上流側吸気圧としたときの前記タービン限界回転数圧力比よりも大きくなるほど、前記タービンのノズル開度が開く方向に制御されるよう、前記フィードフォワード量を補正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。