JP6330770B2 - ターボ過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

ターボ過給機付エンジンの制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6330770B2
JP6330770B2 JP2015188755A JP2015188755A JP6330770B2 JP 6330770 B2 JP6330770 B2 JP 6330770B2 JP 2015188755 A JP2015188755 A JP 2015188755A JP 2015188755 A JP2015188755 A JP 2015188755A JP 6330770 B2 JP6330770 B2 JP 6330770B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compressor
surging
flow rate
throttle valve
predicted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015188755A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017061913A (ja
Inventor
雄剛 砂流
雄剛 砂流
貴史 西尾
貴史 西尾
理克 東尾
理克 東尾
千華子 大久
千華子 大久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2015188755A priority Critical patent/JP6330770B2/ja
Priority to US15/256,129 priority patent/US20170089276A1/en
Publication of JP2017061913A publication Critical patent/JP2017061913A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6330770B2 publication Critical patent/JP6330770B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/105—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the function converting demand to actuation, e.g. a map indicating relations between an accelerator pedal position and throttle valve opening or target engine torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/10—Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10157—Supercharged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373—Sensors for intake systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/60—Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F02D2200/602—Pedal position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/70—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle exterior
    • F02D2200/703—Atmospheric pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

本発明は、ターボ過給機付エンジンの制御装置に関し、特に、吸気通路にコンプレッサをバイパスするバイパス通路を備えたターボ過給機付エンジンの制御装置に関する。
ターボ過給機付エンジンにおいては、タービンが排気通路に配置され、コンプレッサが吸気通路に配置されている。タービンがエンジンの燃焼室から排出された排気流によって回転駆動されることで、タービンに直結されたコンプレッサが回転駆動されて、燃焼室への空気の供給量が増大される。この種のターボ過給機においては、特に減速時において、所謂、サージングが生じやすいという問題がある。
図１４は、コンプレッサの過給可能な範囲を示すコンプレッサマップである。コンプレッサマップはサージングラインＬを備えており、該サージングラインＬよりも低流量側の領域がサージング領域とされている。該サージング領域に、コンプレッサ通過流量とコンプレッサ上下流の圧力比（コンプレッサ圧力比と称する）とでプロットされる作動点Ｐ０が位置する場合、異音の発生を伴いつつ、吸気通路の上下流方向へ吸気流が振動するサージングが生じることになる。
例えば、減速時において吸気通路に設けられたスロットルバルブが閉じられるとタービンに供給される排気流が減少するが、タービンは慣性力により暫時回転を継続するためにタービンに連結されたコンプレッサも過給を継続する。この結果、コンプレッサから下流側に吐出された過給気がスロットルバルブにより堰き止められるので、コンプレッサとスロットルバルブとの間の圧力は暫時維持されることになる。一方、コンプレッサ通過流量は、スロットルバルブが閉じられているために減少することになる。
つまり、コンプレッサ圧力比が高く維持される一方で、コンプレッサ通過流量が減少することになる。この場合に、コンプレッサの作動点がサージング領域に移動しやすく、サージングが生じることになる。
サージングを抑制するために、吸気通路にコンプレッサの上下流をバイパスするバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路を開閉するバイパスバルブを設けることが知られている。例えば、特許文献１には、減速時すなわちスロットルバルブが閉じられた時に、バイパスバルブを開弁させることで、コンプレッサとスロットルバルブとの間の圧力をコンプレッサの上流側にバイパス通路を介して逃がして、これにより、コンプレッサ圧力比を低下させてサージングを抑制することが開示されている。
特許文献１のバイパスバルブは、スロットルバルブの下流側が負圧になった場合、開弁されるようになっている。つまり、減速時等のようにスロットルバルブが閉じられた場合、バイパスバルブが開弁されることになる。
特開２００３−９７２９８号公報
ところで、減速時においてバイパスバルブを開かなくても、サージングが生じない場合がある。例えば、図１４において作動点Ｐ１のように作動点がサージングラインＬに対して高流量側に十分に離れているような場合には、減速後にコンプレッサ通過流量が減少する間にタービンの慣性力が弱まってコンプレッサの圧力比が低下するので、作動点がサージング領域に到達しない場合がある。
また、作動点Ｐ２のように、作動点がサージングラインＬに対して高流量側に十分に離れていないような場合であっても、減速後において、サージング領域に到達する前に再加速されるときには、バイパスバルブを開弁させなくても作動点がサージング領域に到達しない。
すなわち、このような場合にまで減速の度にバイパスバルブを開弁させていたのでは、コンプレッサとスロットルバルブとの間の過給圧が落ち込んでしまうので、再加速時に低下した過給圧を上昇させるのに時間を要することになり、加速レスポンスが悪くなる。
一方、コンプレッサの作動状況からサージングの発生を予測し、サージングが発生すると予測された場合に、バイパスバルブを開弁させることも考えられる。しかしながら、サージングの発生を予測することは容易ではない。また、サージング発生を予測できたとしても、バイパスバルブの開弁には作動遅れ（応答遅れ）を伴うので、予測後に極短時間で生じるサージングに対しては、バイパスバルブの開弁が間に合わず、サージングの発生を防止することは困難であった。
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、バイパスバルブの開弁遅れによるサージングを防止しながらも、不必要にバイパスバルブを開弁させることを防止して加速レスポンスを向上できるターボ過給機付エンジンの制御方法および制御装置を得ることを目的とする。
前記課題を解決するため、本願発明は次のように構成したことを特徴とする。
本願の請求項１に記載の発明は、
吸気通路上に配設されたコンプレッサを有するターボ過給機と、前記吸気通路における前記コンプレッサの上下流をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に設けられて該通路を開閉するバイパスバルブと、を備えたターボ過給機付エンジンの制御装置であって、
サージングの発生を予測する、サージング予測手段と、
前記サージング予測手段においてサージングが生じると予測された場合に、前記バイパスバルブを開弁させる、バイパスバルブ制御手段と、
前記バイパスバルブ制御手段が前記バイパスバルブを開弁させる場合に、前記バイパスバルブの開弁が完了するまで、目標空気充填量の減量を抑制する、目標空気充填量設定手段と、を有することを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
運転者の加速要求に対応して設定されるスロットルバルブの目標開度から、所定時間後の前記スロットルバルブの開度を予測するスロットルバルブ開度予測手段と、
前記所定時間後の前記スロットルバルブの上下流の圧力をそれぞれ予測するスロットルバルブ上下流圧力予測手段と、
前記スロットルバルブ開度予測手段にて予測したスロットルバルブ予測開度と、前記スロットルバルブ上下流圧力予測手段で予測したスロットルバルブ上下流予測圧力とに基づいて、前記所定時間後に前記スロットルバルブを通過する流量を予測するスロットルバルブ流量予測手段と、
前記スロットルバルブ流量予測手段で予測したスロットルバルブ予測流量を、前記コンプレッサを通過する流量とするコンプレッサ流量予測手段と、
前記コンプレッサの上下流の圧力比を検出するコンプレッサ圧力比検出手段と、を更に備え、
前記サージング予測手段は、前記コンプレッサ流量予測手段で予測したコンプレッサ予測流量と、前記コンプレッサ圧力比検出手段で検出したコンプレッサ圧力比とに基づいて、サージングの発生を、予め備えたサージング判定データに徴して予測することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の発明において、
前記目標空気充填量設定手段は、前記目標空気充填量の下限値を設定することによって、前記減量を抑制することを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、
前記下限値は、コンプレッサ圧力比に基づいて、予め備えたサージング判定データに徴して求まるサージング流量以上の流量に設定されることを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、
前記下限値は、前記サージング流量の１．２倍の流量に設定されることを特徴とする。
前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。
まず、請求項１に記載の発明によれば、サージングの発生が予測された場合にバイパスバルブを開くので、不必要なバイパスバルブの開弁を防止して過給圧を維持しやすい。さらに、バイパスバルブの開弁が完了するまでは、例えば減速時においても、目標充填空気量の減量が抑制されるので、コンプレッサ通過流量の低下を抑制でき、コンプレッサの作動点がサージング領域に移動することを防止できる。すなわち、バイパスバルブの開弁遅れによるサージングを防止しつつも、不必要にバイパスバルブを開弁させることを防止して加速レスポンスを向上できる。
例えば、目標充填空気量に基づいてスロットルバルブの目標開度が設定され、スロットルバルブの吸気通路面積を変化させることによって、空気充填量が調整される。
また、請求項２に記載の発明によれば、所定時間後のコンプレッサ予測流量と、現時点のコンプレッサ圧力比とから、所定時間後にサージングが生じるか否かを容易に予測できる。ここで、コンプレッサ圧力比は、減速時においてもタービンの慣性力により暫時維持されることに鑑みて、現時点のコンプレッサ圧力比を用いて所定時間後のサージング予測を行える。
また、所定時間後のコンプレッサ予測流量を、スロットルバルブの予測開度とスロットルバルブ上下流予測圧力とから、容易に予測できる。
例えば、スロットルバルブの予測開度は、運転者の加速要求に基づいて設定される目標開度から、予め備えたスロットルバルブの動特性データに徴して実際の開度が予測される。また、スロットルバルブの上流の圧力は、圧力センサで検出した現時点のスロットルバルブの上流の圧力から予測される。また、スロットルバルブの下流の圧力は、現時点の運転状態から、予め備えた体積効率予測マップに徴して予測される。
また、請求項３に記載の発明によれば、目標充填空気量の下限値を設定することによって、目標充填空気量の減量を容易に抑制できる。
また、請求項４に記載の発明によれば、目標空気充填量の下限値は、その時点のコンプレッサ圧力比におけるサージング流量以上の流量に設定されるので、コンプレッサがサージングラインラインよりも低流量側で作動することを防止して、サージングの発生を確実に抑制できる。
なお、請求項４のサージング判定データとは、例えば、サージングが生じないための最少空気量としてコンプレッサ圧力比毎に予め設定された、コンプレッサ流量とコンプレッサ圧力比との関係を示すサージングラインである。
また、請求項５に記載の発明によれば、目標空気充填量の下限値は、サージング流量の１．２倍の流量に設定されるので、過大に設定されることがなく、これによって、減速時における減速感の悪化を抑制できる。また、サージングラインに対して高流量側に余裕を持たしているので、コンプレッサ個体のサージングラインのバラツキを考慮しても、コンプレッサの作動点がサージングラインの高流量側に位置するので、確実にサージングの発生を防止できる。
すなわち、本発明による過給気付エンジンの制御装置によれば、バイパスバルブの開弁遅れによるサージングを防止しながらも、不必要なバイパスバルブの開弁を防止して加速レスポンスを向上できる。
本発明の一実施形態に係るターボ過給機付エンジンの過給システムを概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態に係る制御システムを示すブロック図である。 図２の制御システムの作動を示すフローチャートである。 コンプレッサを通過する流量を予測するサブルーチンを示すフローチャートである。 図２の制御システムのバイパスバルブに関連する作動を示すグラフである。 図５の他の作動を示すグラフである。 図２の制御システムのスロットルバルブに関連する作動を示すグラフである。 第２の実施形態に係る制御システムを示すブロック図である。 図８の制御システムの動作を示すフローチャートである。 コンプレッサを通過する流量を予測するサブルーチンを示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る制御システムを示すブロック図である。 図１１の制御システムの動作を示すフローチャートである。 図１１の制御システムの作動を示すグラフである。 コンプレッサマップの概略図である。
以下、本発明の一実施形態に係るターボ過給機付エンジンの過給システムについて、添付の図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るターボ過給機付エンジンの過給システムは、吸気通路にコンプレッサをバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ該通路を開閉するバイパスバルブとを備え、減速時のスロットルバルブ閉時における吸気通路内のサージングを、バイパスバルブを開弁させることで抑制する。図１は本発明の第１実施形態に係るターボ過給機付エンジンの過給システム１の概略構成を示すブロック図である。
図１に示されるように、過給システム１は、エンジン２と、吸気システム１０と、排気システム２０と、アクセルペダル装置４と、制御部５と、を備えている。エンジン２は、ガソリンエンジンであり、カムシャフト２６には吸排気バルブ２７の開弁タイミングを運転状態に応じて可変制御するためのＶＶＴ２８が設けられている。エンジン２の燃焼室２ａに、吸気ポート２ｂを介して吸気システム１０が接続されており、排気ポート２ｃを介して排気システム２０が接続されている。
吸気システム１０は、吸気通路１１と、吸気通路１１上に上流側から順に配置された、エアクリーナ１６、ターボ過給機３のコンプレッサ１８、インタークーラ１５、スロットルバルブ１４、及び吸気マニホールド１３を有している。吸気システム１０は、外部よりエアクリーナ１６の空気取り入れ口１６ａから取り入れた空気を、フィルタ１６ｂを通してコンプレッサ１８に供給する。その後、空気は、コンプレッサ１８により過給されて、インタークーラ１５により冷却された後、スロットルバルブ１４により流量が調整されて吸気マニホールド１３を介して各気筒の燃焼室２ａへ供給される。
吸気通路１１には、エアクリーナ１６とコンプレッサ１８との間に、エアフロセンサ３６が配置されている。エアフロセンサ３６は空気取り入れ口１６ａから取り込まれた吸気量を検出する。エアフロセンサ３６としては、例えば、熱線式又はカルマン渦式のエアフロセンサを採用できる。
さらに、吸気通路１１には、インタークーラ１５とスロットルバルブ１４との間に圧力センサ３４が配置されており、吸気マニホールド１３には、吸気マニホールド圧力センサ３２と温度センサ３５が配置されている。圧力センサ３４はインタークーラ１５とスロットルバルブ１４との間の吸気通路１１内の圧力を検出する。吸気マニホールド圧力センサ３２は吸気マニホールド１３内の圧力を検出し、同様に温度センサ３５は吸気マニホールド１３内の温度を検出する。
スロットルバルブ１４は、アクセルペダル装置４のアクセルペダル開度センサ３１で検出された運転者によるペダル踏込操作に応じて、制御部５からの制御信号に基づいて開閉される電子制御式であり、吸気通路１１内の吸気流路面積を変化させて燃焼室２ａへの空気の供給量を調整する。スロットルバルブ１４には、スロットルバルブ１４の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ３３が配置されている。
さらに、吸気通路１１には、コンプレッサ１８によって過給された吸気の一部を、コンプレッサ１８の上流側に還流する吸気還流装置４１が設けられている。吸気還流装置４１は、バイパス通路４２とバイパスバルブ４３とを備えている。
バイパス通路４２は、一端がエアフロセンサ３６とコンプレッサ１８との間の吸気通路１１に開口しており、他端がコンプレッサ１８とインタークーラ１５との間の吸気通路１１に開口している。バイパスバルブ４３は、バイパス通路４２に設けられており、制御部５からの制御信号により開閉される電子制御式である。
ターボ過給機３は、吸気通路１１に配置されたコンプレッサ１８と、排気通路２１に配置されたタービン２４と、ウエストゲート式アクチュエータ２５と、を備えている。ターボ過給機３は、エンジン２から排出された排気流によってタービン２４が回転されることで、タービン２４と同軸上に直結されたコンプレッサ１８が回転駆動され、この結果、吸気通路１１に吸気が過給されるようになっている。
ウエストゲート式アクチュエータ２５は、タービン２４の上下流を連通する排気バイパス通路２５ａを介して、エンジン２から排出された排気流の一部を、タービン２４を迂回させて下流側に逃がすようになっている。
排気通路２１には、上流側から順に、排気マニホールド２２、ターボ過給機３のタービン２４、及び排気管２３が、配置されている。
次に、図２に示すブロック図を参照しながら、制御部５について説明する。制御部５は、入力装置３０、制御装置６０、及び出力装置４０を備えている。制御装置６０は、入力装置３０からの信号に基づいてコンプレッサ１８の所定時間後の作動状態を予測することで、所定時間後にサージングが生じるか否かの予測を行い、該予測結果に基づいて出力装置４０の作動を制御する。
入力装置３０には、アクセルペダル開度センサ３１と、圧力センサ３４と、大気圧センサ３７と、が含まれている。大気圧センサ３７は、制御装置６０に取り付けられている（図１参照）。出力装置４０には、スロットルバルブ１４と、バイパスバルブ４３と、が含まれている。
制御装置６０は、記憶手段５１と、目標空気充填量設定手段（目標ＣＥ設定手段）５２と、スロットルバルブ開度設定手段５３と、スロットルバルブ制御手段５４と、コンプレッサ流量予測手段６１と、コンプレッサ圧力比検出手段５５と、サージング予測手段５６と、バイパスバルブ制御手段５７と、を備えている。
記憶手段５１には、スロットルバルブ１４及びバイパスバルブ４３の制御に必要なデータが記憶されている。例えば、目標ＣＥマップと、スロットル目標開度マップと、スロットルバルブ１４の動特性データと、所定時間後の体積効率を予測した体積効率予測マップと、サージング判定用閾値（サージング判定データ）とが、記憶手段５１に記憶されている。
目標ＣＥマップは、目標ＣＥ設定手段５２による目標ＣＥの設定に使用され、アクセルペダル開度センサ３１により検出された運転者のアクセルペダル装置４の踏込操作に応じて、運転状態毎に目標ＣＥが設定されたマップデータとして記憶されている。
スロットル目標開度マップは、スロットルバルブ開度設定手段５３によるスロットルバルブ１４の目標開度の設定に使用され、目標ＣＥに応じて、運転状態毎にスロットル目標開度が設定されたマップデータとして記憶されている。
スロットルバルブ１４の動特性データは、スロットルバルブ１４の目標開度の指示に対する、スロットルバルブ１４の実開度の時系列データが記憶されており、例えば、様々な運転条件において予め取得されたものである。
体積効率予測マップは、所定時間後のスロットルバルブ１４の予測開度と、各種運転パラメータ（例えば、エンジン回転数、ＶＶＴ２７の進角目標値、吸気マニホールド１３の吸気圧力等）と、に基づいて、所定時間後の体積効率を予測したマップデータとして記憶されている。
サージング判定用閾値は、サージング予測手段５６によるサージング予測に使用され、サージングが生じないコンプレッサ１８の最少通過流量をコンプレッサ圧力比毎の流量閾値として設定されたものであり、所謂サージングラインと称される。なお、サージング判定用閾値を、個々のコンプレッサ１８のサージラインのバラツキを考慮して平均的なサージングラインに対して、該バラツキを包含するように大流量側に設定してもよい。これにより、個々のコンプレッサ１８のサージングラインのバラツキを考慮しながらサージング予測を行うことができる。
目標ＣＥ設定手段５２は、アクセルペダル開度センサ３１により検出された運転者のアクセルペダル装置４の踏込操作に応じて、目標ＣＥマップから、目標ＣＥを設定する。なお、目標ＣＥを減量させる減速時において、サージング予測手段５６により所定時間後にサージングが生じると予測された場合には、目標ＣＥの減量を一時的に抑制するようになっている。
具体的には、目標ＣＥの減量抑制は、目標ＣＥの下限値を設定することにより実現できる。この場合、目標ＣＥの下限値は、コンプレッサ圧力比検出手段５５によって検出されたコンプレッサ圧力比に基づいて、サージング判定用閾値に徴して求められるサージングしないためのサージング流量以上の流量に設定される。より好ましくは、目標ＣＥの下限値は、現時点でのコンプレッサ圧力比におけるサージング流量の１．２倍の流量に設定されている。
また、目標ＣＥの減量抑制として、目標ＣＥを一時的に減量させないようにしてもよい。換言すると、目標ＣＥの減量開始を所定時間の間、遅延させるようにしてもよい。
目標ＣＥの減量抑制は、目標ＣＥの下限値を設定する場合及び減量開始を遅延させる場合のいずれの場合も、所定時間、実施される。この所定時間は、バイパスバルブ４３の開弁が完了するまでの時間に設定されており、例えば、バイパスバルブ４３が閉状態から開弁が完了するまでの種々のバラツキを考慮して３０ｍｓｅｃに設定されている。若しくは、バイパスバルブ４３にバイパスバルブ開度センサを設けて、該センサによってバイパスバルブ４３の開弁完了を検知するまで、目標ＣＥの減量抑制を実施してもよい。
スロットルバルブ開度設定手段５３は、目標ＣＥ設定手段５２により設定された目標ＣＥに応じて、スロットル目標開度マップから、スロットルバルブ１４の目標開度を設定する。
スロットルバルブ制御手段５４は、スロットルバルブ１４を、スロットルバルブ開度設定手段５３により設定された目標開度に制御する。
コンプレッサ流量予測手段６１は、所定時間（例えば、３０ｍｍｓｅｃ）後のスロットルバルブ１４の予測開度に基づいて、所定時間後にコンプレッサ１８を通過する流量を予測する機能を有しており、スロットルバルブ開度予測手段６２と、スロットルバルブ上下流圧力予測手段６３と、スロットルバルブ流量予測手段６４と、を備えている。
スロットルバルブ開度予測手段６２は、記憶手段５１からスロットルバルブ１４の動特性データを読み出して、スロットルバルブ１４の目標開度の指示値に対する、所定時間後のスロットルバルブ１４の開度を予測する。
スロットルバルブ上下流圧力予測手段６３は、スロットルバルブ１４の上下流の圧力をそれぞれ予測する。まず、スロットルバルブ上下流圧力予測手段６３は、圧力センサ３４で検出された圧力を、所定時間後のスロットルバルブ１４の上流の圧力として予測する。これは、スロットルバルブ１４の上流の圧力は、減速時においても慣性で暫時回転を維持するタービン２４により暫時維持されることに鑑みて、現時点の圧力の検出値を所定時間後の圧力として予測している。
一方、スロットルバルブ１４の下流の圧力は、所定時間後のスロットルバルブ１４の予測開度と、各種運転パラメータ（例えば、エンジン回転数、ＶＶＴの進角目標値、吸気マニホールド圧力等）とに基づいて、記憶手段５１に記憶された体積効率の予測マップから所定時間後の体積効率の予測値を読み出して、該予測値から算出される燃焼室２ａに吸入される吸気量に基づいて予測される。
スロットルバルブ流量予測手段６４は、所定時間後のスロットルバルブ１４の予測開度と、所定時間後のスロットルバルブ１４の上下流の吸気圧力と、に基づいてスロットルバルブ１４を通過する吸気量を、例えばベルヌーイの定理から予測し、該吸気量を所定時間後にコンプレッサ１８を通過する吸気量とみなす。
コンプレッサ圧力比検出手段５５は、圧力センサ３４により検出されたコンプレッサ１８の下流の圧力と、大気圧センサ３７により検出された大気圧をコンプレッサ１８の上流の圧力とみなして、これらのコンプレッサ１８の上下流の圧力からコンプレッサ圧力比を算出する。上述したようにスロットルバルブ１４の上流側の吸気圧力はスロットルバルブ１４の閉時においても暫時維持されることに鑑みて、検出された現時点のコンプレッサ圧力比を、所定時間後のコンプレッサ圧力比とみなしている。
なお、コンプレッサ１８の上流の圧力として、大気圧センサ３７による検出値に替えて、コンプレッサ１８とエアクリーナ１６との間に圧力センサを設けて該圧力センサにより検出された圧力を採用してもよい。同様に、コンプレッサ１８の下流の圧力として、圧力センサ３４に替えて、コンプレッサ１８とインタークーラ１５との間に圧力センサを設けて該圧力センサにより検出された圧力を採用してもよい。これにより、より正確なコンプレッサ圧力比を検出できる。
サージング予測手段５６は、所定時間後のコンプレッサ圧力比における、サージング判定用閾値を記憶手段５１から読み出し、該閾値と所定時間後のコンプレッサ予測流量とを比較して、所定時間後にサージングが生じるか否かを予測し、バイパスバルブ制御手段５７を起動する。具体的には、コンプレッサ予測流量がサージング判定用閾値より小さいときサージングが生じると予測し、コンプレッサ予測流量がサージング判定用閾値より大きいときサージングが生じないと予測する。
バイパスバルブ制御手段５７は、サージング予測手段５６により、サージングが生じると予測されたときバイパスバルブ４３を開弁させ、サージングが生じないと予測されたときバイパスバルブを４３閉弁させるように、制御する。
次に図３、図４を参照しながら、スロットルバルブ１４及びバイパスバルブ４３を制御するときに行われる制御装置６０の作動について説明する。図３はスロットルバルブ１４及びバイパスバルブ４３を制御するときに行われる制御装置６０の作動を示すフローチャートであり、図４は所定時間後にコンプレッサ１８を通過する流量を予測するときに行われるコンプレッサ流量予測手段６１の作動を示すサブルーチンである。
図３に示されるように、まず、コンプレッサ流量予測工程として、コンプレッサ流量予測手段６１が起動され、所定時間後にコンプレッサ１８を通過する流量が予測される（ステップＳ１００）。
図４に示されるように、コンプレッサ流量予測手段６１は、まず、スロットルバルブ開度予測工程として、スロットルバルブ開度予測手段６２を起動して所定時間後のスロットルバルブ１４の開度を予測する（ステップＳ１０１）。次に、コンプレッサ流量予測手段６１は、スロットルバルブ上下流圧力予測工程として、スロットルバルブ上下流圧力予測手段６３を起動して所定時間後のスロットルバルブ１４の上下流の圧力を予測する（ステップＳ１０２）。最後に、スロットルバルブ流量予測工程として、スロットルバルブ流量予測手段６４を起動して所定時間後にスロットルバルブ１４を通過する流量を予測し、該流量を所定時間後にコンプレッサ１８を通過する流量としてみなす（ステップＳ１０３）。
図３に戻って、次に、コンプレッサ圧力比検出工程として、コンプレッサ圧力比検出手段５５が起動され、コンプレッサ１８の上下流の圧力比が検出され、該コンプレッサ圧力比が所定時間後のコンプレッサ圧力比とされる（ステップＳ１１０）。
次に、サージング予測工程として、サージング予測手段５６が起動され、所定時間後のコンプレッサ予測流量及びコンプレッサ圧力比に基づいて、記憶手段５１に記憶されたサージング判定用閾値に徴して、サージング予測がなされる（ステップＳ１２０）。
バイパスバルブ制御工程として、サージング予測手段５６によりサージングが生じると予測されたとき、バイパスバルブ制御手段５７がバイパスバルブ４３を開弁させる（ステップＳ１３０）。これにより、コンプレッサ１８とスロットルバルブ１４との間の圧力がバイパス通路４２を介してコンプレッサ１８の上流側へ逃がされる。
次に、目標ＣＥの減量抑制工程として、目標ＣＥ設定手段５２が目標ＣＥの減量を一時的に抑制する（ステップＳ１５０）。これによって、スロットルバルブ開度設定手段５３が減量抑制された目標ＣＥに応じてスロットルバルブ目標開度Ｘ２を設定し、そしてスロットルバルブ制御手段５４が、スロットルバルブ１４を、該スロットルバルブ目標開度Ｘ２に制御する。
所定時間経過した後（ステップＳ１６０）、目標ＣＥの減量抑制解除工程として、目標ＣＥ設定手段５２が目標ＣＥの減量抑制を解除する（ステップＳ１７０）。これによって、スロットルバルブ開度設定手段５３は減量抑制が解除された目標ＣＥに応じてスロットルバルブ目標開度Ｘ３を設定し、そしてスロットルバルブ制御手段５４が、スロットルバルブ１４を、該スロットルバルブ目標開度Ｘ３に制御する。
一方、サージング予測手段５６によりサージングが生じないと予測されたとき、バイパスバルブ制御手段５７はバイパスバルブ４３を閉弁させる（ステップＳ１４０）。この結果、バイパス通路４２は開通しないので、コンプレッサ１８とスロットルバルブ１４との間の圧力が逃がされずに維持される。
なお、上述した一連の作動は、制御装置６０によって、例えば１０ｍｓｅｃ毎に実施され、したがって、１０ｍｓｅｃ毎にその時点のコンプレッサ作動点において、所定時間（例えば３０ｍｓｅｃ）後にサージングが発生するか否かが予測される。
上記構成の制御装置６０によれば、次の効果を発揮できる。
所定時間後のコンプレッサ予測流量とコンプレッサ圧力比とから、所定時間後にサージングが生じるか否かを予測することができる。これによって、サージングを防止しながらも、不必要なバイパスバルブの開弁を防止して過給圧を維持しやすい。すなわち、サージングの防止と、加速レスポンスの向上と、を両立できる。
例えば、図５（ａ）に示されるように、減速開始の時刻ｔ１で作動点Ｐ３がコンプレッサマップ上でサージングラインＬに近い過給領域にプロットされる場合、該作動点Ｐ３とサージングラインＬとの間の間隔が短く、所定時間後のコンプレッサ通過流量が少し低下しただけで作動点Ｐ３がサージング領域に到達しやすい。つまり、この場合には、サージング予測手段５６により所定時間後にサージングが生じると予測されやすい。
この場合、図５（ｂ）、（ｃ）中に実線で示されるように、時刻ｔ１においてバイパスバルブ４３が開弁されてサージングが防止される。逆に、バイパスバルブ４３が開弁されない場合には、同図中に破線で示されるようにサージングが生じる。
一方、図６（ａ）に示されるように、コンプレッサ１８の減速前の作動点Ｐ４がコンプレッサマップ上でサージングラインＬから離れた過給領域にプロットされる場合、該作動点Ｐ４とサージングラインＬとの間の間隔が長く、所定時間後のコンプレッサ通過流量が少し低下したとしても作動点Ｐ４はサージング領域に到達しにくい。つまり、この場合には、減速時において、サージング予測手段５６により所定時間後にサージングが生じると予測されにくい。
この場合、図６（ｂ）、（ｃ）中に実線で示されるように、減速開始の時刻ｔ１では所定時間後にサージングが生じると予測されにくく、このため、その後の時刻ｔ２における再加速まで過給圧を維持しやすく、加速レスポンスを向上できる。逆に、同図中に破線で示されるように、減速開始の時刻ｔ１においてバイパスバルブ４３が開弁されると、過給圧が低下してしまい、その後の時刻ｔ２での再加速時に過給圧が上昇するまで時間を要することになり、加速レスポンスが劣る。
しかも、所定時間後の、スロットルバルブ１４の予測開度と、スロットルバルブ１４の上下流の圧力と、に基づいて算出されるスロットルバルブ予測流量を、所定時間後にコンプレッサ１８を通過する流量として予測することで、所定時間後にコンプレッサ１８を通過する流量を容易に精度良く予測できる。
また、バイパスバルブ４３の開弁が完了するまで、減速時における目標ＣＥの減量が抑制されるので、コンプレッサ通過流量の低下を抑制でき、コンプレッサ１８の作動点がサージング領域に位置することを防止できる。すなわち、バイパスバルブ４３の開弁遅れによるサージングを防止しつつも、不必要にバイパスバルブ４３を開弁させることを防止して加速レスポンスを向上できる。
例えば、１０ｍｓｅｃ毎に３０ｍｓｅｃ後のサージング発生を予測する場合、予測のタイミングによっては、３０ｍｓｅｃよりも短い時間内にサージングが発生してしまう場合がある。一方で、バイパスバルブ４３は、バイパスバルブ制御手段５７による開弁指示に対して、制御上の応答遅れ及び／又はバイパスバルブの機構上の作動遅れ等によって、約３０ｍｓｅｃの開弁遅れを伴う場合がある。すなわち、サージング予測手段５６によってサージングの発生を予測した後に、バイパスバルブ４３を開弁させるのでは、バイパスバルブ４３の開弁が、サージングの発生に間に合わない場合がある。
すなわち、図７（ａ）において破線で示すように、減速時のコンプレッサ作動点Ｐ５のコンプレッサマップ上における位置によっては、スロットルバルブ１４の閉弁方向への開度変化によるコンプレッサ通過流量の低下に対してバイパスバルブ４３の開弁によるコンプレッサ圧力比の低下が間に合わず、コンプレッサ作動点がサージング領域に位置してしまう場合がある。
しかしながら、本実施形態では、サージングの発生が予測された場合に、コンプレッサ通過流量が現時点でのコンプレッサ圧力比πｔ１におけるサージング流量Ｑ１の１．２倍の流量であるＱ２となるように、目標ＣＥ設定手段５２によって、目標ＣＥの下限値がＺ２に一時的に制限され、これによって目標ＣＥの減量が一時的に抑制されるようになっている。この場合、サージング流量Ｑ１は、その時点のコンプレッサ圧力比πｔ１に基づいて、サージング判定用閾値に徴して求められる。具体的には、図７（ａ）において、その時点のコンプレッサ圧力比πｔ１と、サージングラインＬとの交点として求められる。
すなわち、図７（ｂ）に示すように、目標ＣＥが、減速開始時のＺ１からアクセルペダル開度センサ３１により検知された運転者のアクセルペダル装置４の踏込操作に基づく目標ＣＥであるＺ３に減量されるのではなく、減量の下限値に設定されたＺ２に一時的に抑制（制限）されることになる。
これによって、図７（ｃ）に示すようにスロットルバルブ１４の開度が、運転者の踏込操作に基づく目標ＣＥに応じた開度Ｘ３よりも、開き側の開度Ｘ２に一時的に抑制されるようになる。この結果、図７（ａ）に示すように、コンプレッサ作動点Ｐ５は、その時点のコンプレッサ圧力比πｔ１におけるサージング流量Ｑ１よりも１．２倍高流量側のＱ２の流量となるコンプレッサ作動点Ｐ５ａに位置するので、サージング領域に位置することがない。
また、バイパスバルブ４３の開弁が完了する時刻ｔ２において、目標ＣＥの減量抑制が解除されるので、目標ＣＥはＺ３に設定され、これに伴ってスロットルバルブ１４の開度はＸ３に制御される。この場合、バイパスバルブ４３の開弁が完了しているので、図７（ｄ）に示すように、過給圧は十分に低下するためコンプレッサ圧力比が小さくなるので、スロットルバルブ１４の閉弁方向への開度変化によるコンプレッサ通過流量の低下によらず、コンプレッサ作動点はサージング領域に位置することがない。
また、図７（ｂ）に二点鎖線で示すように、目標ＣＥの減量抑制を、減量の開始を一時的に遅延させることによって実施してもよい。この場合であっても、目標ＣＥの減量抑制により、この間、スロットルバルブ１４の閉弁方向への開度変化が抑制されるので、コンプレッサ通過流量の低下がなく、コンプレッサ作動点がサージング領域に位置することを防止できる。
また、目標ＣＥの減量抑制に関して、目標ＣＥの減量開始を遅延させるのに比して、目標ＣＥの下限値を設定するほうが、目標ＣＥの減量による減速感を確保しやすく、目標ＣＥの減量を容易に抑制できる。しかも、目標ＣＥの下限値は、その時点のコンプレッサ圧力比πｔ１におけるサージング流量Ｑ１以上の流量に設定されるので、コンプレッサ１８がサージングラインＬよりも低流量側で作動することを防止して、サージングの発生を確実に抑制できる。
さらに、目標ＣＥの下限値は、サージング流量Ｑ１の１．２倍の流量に設定することによって、コンプレッサ通過流量が過大に設定されることがなく、これによって、減速時における減速感の悪化を抑制できる。また、サージングラインＬに対して高流量側に余裕を持たしているので、コンプレッサ個体のサージングラインＬのバラツキを考慮しても、コンプレッサ作動点がサージングラインＬの高流量側に位置するので、確実にサージングの発生を防止できる。
上記実施形態では、サージング流量Ｑ１を、その時点のコンプレッサ圧力比πｔ１におけるサージングラインＬとの交点から求めた。これに替えて、サージング判定用閾値に併せてコンプレッサの等回転数ラインＲＸを記憶させた場合に、その時点のコンプレッサ作動点Ｐ５を等回転数ラインＲＸに沿ってコンプレッサ通過流量の低流量側に移動させた場合のサージングラインＬとの交点Ｐ５Ｘにおける流量として求めてもよい。
これによって、減速時におけるコンプレッサ作動点の推移をより精度よく予測しやすく、サージング流量をより精度よく求めることができる。よって、サージングの発生をより抑制しやすく、バイパスバルブ４３の不必要な開弁をより一層に抑制できる。なお、本実施形態では、短時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎にサージング予測をすることで、常に最新のコンプレッサ作動点に基づくサージング予測が実施されるようになっている。
［第２実施形態］
第２実施形態に係るターボ過給機付エンジンの過給システムは、第１実施形態に対して、制御装置６０の代わりに制御装置７０を備えており、コンプレッサ流量予測工程が異なる。図８に示されるように、制御装置７０は、入力装置３０からの入力信号に基づいてサージング予測を行い、出力装置４０を開閉させる。
制御装置７０は、制御装置６０に対して、コンプレッサ流量予測手段６１とは異なるコンプレッサ流量予測手段７１を備えおり、他は、実施形態１と同様である。
コンプレッサ流量予測手段７１は、運転者のアクセルペダル装置４へのペダル踏込操作に応じて設定される目標トルクに基づいて、所定時間（例えば、３０ｍｍｓｅｃ）後にコンプレッサ１８を通過する流量を予測するようになっており、目標トルク設定手段７２と、スロットルバルブ目標流量算出手段７３と、を備えている。
目標トルク設定手段７２は、運転者によるアクセルペダル装置４の踏込操作から検出された要求加速度に基づいてエンジンの目標トルクを設定する。スロットルバルブ目標流量算出手段７３は、目標トルクを実現するために、諸運転パラメータ（筒内平均有効圧、熱効率、発熱量、充填効率、エンジン回転数等）から、スロットルバルブ１４を通過する目標流量を算出する。そして、スロットルバルブ目標流量算出手段７３により算出されたスロットルバルブ目標流量がコンプレッサ１８を所定時間後に通過する流量とみなされる。
制御装置７０は、コンプレッサ流量予測手段７１により予測された所定時間後のコンプレッサ予測流量と、コンプレッサ圧力比検出手段５５により検出された所定時間後のコンプレッサ圧力比と、に基づいて、記憶手段５１から読み出したサージング判定用閾値に徴してサージング予測を行い、該予測結果に基づいてバイパスバルブ制御手段５７によりバイパスバルブ４３を開閉させる。
次に、図９、図１０を参照しながら、制御装置７０の作動を説明する。図９は制御装置７０の作動を示すフローチャートであり、図１０はコンプレッサ流量予測手段７１の作動を示すサブルーチンである。
図９に示されるように、まず、コンプレッサ流量予測工程として、コンプレッサ流量予測手段７１が起動され、所定時間後にコンプレッサ１８を通過する流量が予測される（ステップＳ２００）。
図１０に示されるように、コンプレッサ流量予測手段７１は、まず、目標トルク設定工程として、目標トルク設定手段７２を起動して、運転者のアクセルペダル装置４へのペダル踏込操作に基づく要求加速度から目標トルクを設定する（ステップＳ２０１）。次に、スロットルバルブ目標流量算出工程として、スロットルバルブ目標流量算出手段７３を起動して、目標トルクに基づいて、スロットルバルブ１４を通過する目標流量を算出して、該目標流量を、所定時間後にコンプレッサ１８を通過するコンプレッサ予測流量とみなす（ステップＳ２０２）。
図９に戻って、以降の作動（ステップＳ１１０〜Ｓ１７０）は、第１実施形態の制御装置６０のステップＳ１１０〜Ｓ１７０と同様であるので説明を省略する。
上記構成の制御装置７０によれば、次の効果を発揮できる。
所定時間後のコンプレッサ１８の作動状態をアクセルペダル装置４に入力されたペダル踏込操作に基づいて予測して、第１実施形態と同様に、所定時間後にサージングが生じるか否か予測できる。しかも、運転者の加速要求に基づいて算出されるスロットルバルブ目標流量を、コンプレッサ予測流量とみなすことで、運転者の意思に即時に基づいたサージング予測を行うことができる。
つまり、例えばスロットルバルブ１４の目標開度に対するスロットルバルブ１４の目標流量を、実際には生じるスロットルバルブ１４等の作動遅れを考慮すると、該作動遅れに相当する時間分、後の時間のスロットルバルブ１４を通過する流量とみなすことができる。これにより、所定時間後のコンプレッサ１８の作動点を精度良く予測できるので、所定時間後のサージング予測を好適に行える。
［第３実施形態］
第３実施形態に係るターボ過給機付エンジンの過給システムは、第１実施形態に対して、入力装置３０の代わり入力装置３００を備え、制御装置６０の代わりに制御装置８０を備えており、サージング予測工程が異なる。図１１に示されるように、制御装置８０は入力装置３００からの入力信号に基づいてサージング余裕代を算出して、該サージング余裕代に基づいて所定時間（例えば３０ｍｓｅｃ）後にサージングが生じるか否かのサージング予測を行い、該予測結果に基づいて出力装置４０としてのバイパスバルブ４３を開閉させる。
入力装置３００は、大気圧センサ３７と、吸気マニホールド圧力センサ３２と、圧力センサ３４と、エアフロセンサ３６と、アクセルペダル開度センサ３１とが含まれている。
制御装置８０は、制御装置６０に対して、コンプレッサ流量予測手段６１及びサージング予測手段５６の替わりに、コンプレッサ流量検出手段８１と、コンプレッサ流量変化量算出手段８２と、サージング余裕代算出手段８３と、流量変化量閾値設定手段８４と、サージング予測手段８５と、を備えている。
コンプレッサ流量検出手段８１は、エアフロセンサ３６により検出された吸気量から、コンプレッサを通過する流量を検出する。コンプレッサ流量変化量算出手段８２は、コンプレッサ流量検出手段８１により検出されたコンプレッサ検出流量の、時間当たりのコンプレッサ流量の変化量を算出する。
サージング余裕代算出手段８３は、コンプレッサ圧力比検出手段５５により検出されたコンプレッサ圧力比における、コンプレッサ検出流量と記憶手段５１から読み出したサージング判定用閾値（サージング流量）との間の間隔をサージング余裕代として算出する。流量変化量閾値設定手段８４は、サージング余裕代に応じて流量変化量閾値を設定する。具体的には、流量変化量閾値は、サージング余裕代が増大するほどに増大するように設定されるようになっている。
サージング予測手段８５は、流量変化量と流量変化量閾値とに基づいて所定時間後にサージングが生じるか否か予測する。具体的には、サージング余裕代と流量変化量とから、所定時間後のサージング余裕代がマイナスになると予測されるときサージングが生じると予測し、サージング余裕代がプラスになると予測されるときサージングが生じないと予測する。次に、サージング予測手段８５による予測結果に基づいて、バイパスバルブ制御手段５７によりバイパスバルブ４３が開閉される。
次に、図１２を参照しながら、第３実施形態の作動を説明する。図１２は制御装置８０の作動を示すフローチャートである。図１２に示されるように、まず、コンプレッサ流量検出工程として、コンプレッサ流量検出手段８１によりコンプレッサを通過する流量が検出される（ステップＳ３００）。次に、コンプレッサ圧力比検出工程として、コンプレッサ圧力比検出手段５５によりコンプレッサ圧力比が検出される（ステップＳ３１０）。次に、コンプレッサ流量変化量算出工程として、コンプレッサ流量変化量算出手段８２によりコンプレッサ通過流量の時間当たりの変化量が算出される（ステップＳ３２０）。
次に、サージング余裕代算出工程として、サージング余裕代算出手段８３によりサージング余裕代が算出される（ステップＳ３３０）。次に、変化量閾値設定工程として、流量変化量閾値設定手段８４により流量変化量閾値が設定される（ステップＳ３４０）。次に、サージング予測工程として、サージング予測手段８５により所定時間後にサージングが生じるか否かが予測される（ステップＳ３５０）。
以降の作動（ステップＳ３６０〜Ｓ４００）は、第１実施形態の制御装置６０のステップＳ１３０〜Ｓ１７０と同様であるので説明を省略する。
上記構成の制御装置８０によれば、次の効果を発揮できる。
コンプレッサ１８を通過する流量を予測することなく、現時点のコンプレッサ１８の作動状態から算出されたサージング余裕代と流量変化量とに基づいてサージング予測を行うことができる。
流量変化量閾値をサージング余裕代が増大するほどに増大するように設定することによって、サージング余裕代が多い場合には、流量変化量閾値を高く設定してサージングと予測され難くして、不必要なバイパスバルブ４３の開弁を防止できる。一方、サージング余裕代が少ない場合には、流量変化量閾値を低く設定してサージングと予測されやすくして、バイパスバルブ４３を開弁させやすくしてサージングを防止しやすい。これによって、サージングの発生を防止しながら、不必要なバイパスバルブ４３の開弁を防止できる。
図１３において、時刻ｔ１で減速操作された場合の各種データの推移が示されており、コンプレッサの作動点Ｐ６の推移が図１３（ａ）に示され、サージング余裕代の推移が図１３（ｂ）に示され、図１３（ｃ）にサージング予測用の流量変化量閾値が点線で示され、流量変化量の推移が実線で示され、バイパスバルブの動作の推移が図１３（ｄ）に示され、過給圧の推移が図１３（ｅ）に示されている。
図１３（ａ）に示されるように、減速開始の時刻ｔ１においては、コンプレッサの作動点Ｐ６はサージングラインＬから離れた位置にあり、このため、図１３（ｂ）に示されるようにサージング余裕代は多くなり、図１３（ｃ）に点線で示されるように流量変化量閾値は高く設定されている。この状態から、減速操作されたときに、図１３（ａ）に示されるように、コンプレッサ１８の作動点Ｐ６は、圧力比を保ちつつ低流量側へ移動することになり、このため、図１３（ｂ）に示されるようにサージング余裕代が減少することになる。
そして、図１３（ｃ）に示されるように、サージング余裕代の減少に合わせて、流量変化量閾値も低下することになり、一方、減速操作による流量変化量が増大して、時刻ｔ２において流量変化量閾値より大きくなると、図１３（ｄ）に示されるようにバイパスバルブ４３が開弁されて、図１３（ｅ）に示されるようにコンプレッサ１８とスロットルバルブ１４との間の過給圧が低下することになる。このようにして、サージングの発生を防止しながらも、不必要なバイパスバルブ４３の開弁が防止され過給圧が維持されやすい。
本発明は例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変形が可能であることは言うまでもない。
以上のように、本発明によれば、バイパスバルブの開弁遅れによるサージングを防止しながらも加速レスポンスを向上できるので、この種のターボ過給機付エンジンの製造技術分野において好適に実施される可能性がある。
１ 過給システム
２ エンジン
３ ターボ過給機
４ アクセルペダル装置
５ 制御部
１３ 吸気マニホールド
１４ スロットルバルブ
１５ インタークーラ
１６ エアクリーナ
１８ コンプレッサ
２４ タービン
３１ アクセルペダル開度センサ
３２ 吸気マニホールド圧力センサ
３４ 圧力センサ
３６ エアフロセンサ
３７ 大気圧センサ
４２ バイパス通路
４３ バイパスバルブ
５１ 記憶手段
５２ 目標空気充填量設定手段
５３ スロットルバルブ開度設定手段
５４ スロットルバルブ制御手段
５５ コンプレッサ圧力比検出手段
５６ サージング予測手段
５７ バイパスバルブ制御手段
６０ 制御装置
６１ コンプレッサ流量予測手段

Claims (5)

  1. 吸気通路上に配設されたコンプレッサを有するターボ過給機と、前記吸気通路における前記コンプレッサの上下流をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に設けられて該通路を開閉するバイパスバルブと、を備えたターボ過給機付エンジンの制御装置であって、
    サージングの発生を予測する、サージング予測手段と、
    前記サージング予測手段においてサージングが生じると予測された場合に、前記バイパスバルブを開弁させる、バイパスバルブ制御手段と、
    前記バイパスバルブ制御手段が前記バイパスバルブを開弁させる場合に、前記バイパスバルブの開弁が完了するまで、目標空気充填量の減量を抑制する、目標空気充填量設定手段と、を有することを特徴とする制御装置。
  2. 運転者の加速要求に対応して設定されるスロットルバルブの目標開度から、所定時間後の前記スロットルバルブの開度を予測するスロットルバルブ開度予測手段と、
    前記所定時間後の前記スロットルバルブの上下流の圧力をそれぞれ予測するスロットルバルブ上下流圧力予測手段と、
    前記スロットルバルブ開度予測手段にて予測したスロットルバルブ予測開度と、前記スロットルバルブ上下流圧力予測手段で予測したスロットルバルブ上下流予測圧力とに基づいて、前記所定時間後に前記スロットルバルブを通過する流量を予測するスロットルバルブ流量予測手段と、
    前記スロットルバルブ流量予測手段で予測したスロットルバルブ予測流量を、前記コンプレッサを通過する流量とするコンプレッサ流量予測手段と、
    前記コンプレッサの上下流の圧力比を検出するコンプレッサ圧力比検出手段と、を更に備え、
    前記サージング予測手段は、前記コンプレッサ流量予測手段で予測したコンプレッサ予測流量と、前記コンプレッサ圧力比検出手段で検出したコンプレッサ圧力比とに基づいて、サージングの発生を、予め備えたサージング判定データに徴して予測する、
    請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記目標空気充填量設定手段は、前記目標空気充填量の下限値を設定することによって、前記減量を抑制する、
    請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 前記下限値は、コンプレッサ圧力比に基づいて、予め備えたサージング判定データに徴して求まるサージング流量以上の流量に設定される、
    請求項３に記載の制御装置。
  5. 前記下限値は、前記サージング流量の１．２倍の流量に設定される、
    請求項４に記載の制御装置。
JP2015188755A 2015-09-25 2015-09-25 ターボ過給機付エンジンの制御装置 Expired - Fee Related JP6330770B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015188755A JP6330770B2 (ja) 2015-09-25 2015-09-25 ターボ過給機付エンジンの制御装置
US15/256,129 US20170089276A1 (en) 2015-09-25 2016-09-02 Control system of turbocharged engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015188755A JP6330770B2 (ja) 2015-09-25 2015-09-25 ターボ過給機付エンジンの制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017061913A JP2017061913A (ja) 2017-03-30
JP6330770B2 true JP6330770B2 (ja) 2018-05-30

Family

ID=58408617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015188755A Expired - Fee Related JP6330770B2 (ja) 2015-09-25 2015-09-25 ターボ過給機付エンジンの制御装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20170089276A1 (ja)
JP (1) JP6330770B2 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6431508B2 (ja) * 2016-07-28 2018-11-28 株式会社Ｓｕｂａｒｕ エアバイパスバルブ制御装置
JP6451778B2 (ja) 2017-05-09 2019-01-16 ダイキン工業株式会社 負荷運転制御システム
JP7021467B2 (ja) * 2017-07-26 2022-02-17 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6679554B2 (ja) * 2017-11-06 2020-04-15 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP2019167932A (ja) * 2018-03-26 2019-10-03 いすゞ自動車株式会社 サージ回避システム及びその制御方法
US10760479B2 (en) * 2018-06-26 2020-09-01 Fca Us Llc Turbocharger surge management control techniques to eliminate surge valve
CN111425305B (zh) * 2020-04-01 2022-06-07 广西玉柴机器股份有限公司 安全性高的断气阀
CN114198225A (zh) * 2020-09-18 2022-03-18 长城汽车股份有限公司 一种防止松油门喘振的装置、发动机涡轮***与车辆
CN113944552B (zh) * 2021-08-31 2023-12-19 东风汽车集团股份有限公司 一种两级增压***控制方法、装置、设备和介质
CN114183239B (zh) * 2021-11-24 2024-01-12 重庆长安汽车股份有限公司 汽车增压汽油机减速泄气过程控制方法、***及车辆
CN114673600B (zh) * 2022-04-19 2023-06-23 潍柴动力股份有限公司 发动机进气流量修正方法、装置、设备及存储介质
CN115263549B (zh) * 2022-05-20 2023-12-15 潍柴动力股份有限公司 一种涡轮增压器的喘振识别方法及相关装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5844854B2 (ja) * 1975-11-21 1983-10-05 カブシキガイシヤ ニツポンジドウシヤブヒンソウゴウケンキユウシヨ クウネンヒチヨウセイソウチ
JPS52156221A (en) * 1976-06-22 1977-12-26 Nippon Soken Inc Air flux regulator
US4774812A (en) * 1985-04-08 1988-10-04 Mazda Motor Corporation Turbocharged engine
US4932371A (en) * 1989-08-14 1990-06-12 General Motors Corporation Emission control system for a crankcase scavenged two-stroke engine operating near idle
SE463428B (sv) * 1989-11-24 1990-11-19 Saab Scania Ab Arrangemang foer responsreglering av en foerbraenningsmotor med turboaggregat
JP2783035B2 (ja) * 1992-01-21 1998-08-06 トヨタ自動車株式会社 過給機付エンジンの減速エアバイパスバルブ制御装置
JPH0861073A (ja) * 1994-08-25 1996-03-05 Mazda Motor Corp エンジンの過給装置
JP4583038B2 (ja) * 2004-02-09 2010-11-17 株式会社デンソー 過給機付き内燃機関の過給圧推定装置
JP2006207506A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Toyota Motor Corp 過給制御装置
JP4466449B2 (ja) * 2005-04-20 2010-05-26 トヨタ自動車株式会社 過給機付きエンジンの制御装置
JP4544120B2 (ja) * 2005-09-29 2010-09-15 マツダ株式会社 エンジンの過給装置
US7762068B2 (en) * 2006-08-10 2010-07-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine with supercharger
JP5195142B2 (ja) * 2008-08-06 2013-05-08 トヨタ自動車株式会社 エアバイパスバルブの制御装置
JP2012067614A (ja) * 2010-09-21 2012-04-05 Toyota Motor Corp コンプレッサ出口圧力制御装置
JP2012154292A (ja) * 2011-01-28 2012-08-16 Toyota Motor Corp 過給機付き内燃機関の制御装置
JP5768404B2 (ja) * 2011-02-28 2015-08-26 いすゞ自動車株式会社 過給機付き内燃機関及びその制御方法
JP2012241558A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Ihi Corp バイパスバルブ及び過給機
JP5379918B1 (ja) * 2013-01-11 2013-12-25 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置
US9458760B2 (en) * 2013-05-02 2016-10-04 Ford Global Technologies, Llc Compressor recirculation valve control to reduce charge air cooler condensate

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017061913A (ja) 2017-03-30
US20170089276A1 (en) 2017-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6330770B2 (ja) ターボ過給機付エンジンの制御装置
JP6128034B2 (ja) ターボ過給機付エンジンの制御方法および制御装置
JP5195142B2 (ja) エアバイパスバルブの制御装置
JP6295996B2 (ja) 過給機付き内燃機関
JP6221321B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP6441199B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP6375912B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2013011271A (ja) 内燃機関の制御装置
US20180128192A1 (en) Control apparatus for internal combustion engine
KR101020820B1 (ko) 차량의 서지 제어장치 및 방법
JP5826323B2 (ja) 内燃機関のスロットル制御装置および内燃機関のスロットル制御方法
JP2014015846A (ja) 過給機付内燃機関の制御装置、過給機付内燃機関を搭載した車両
JP2009243268A (ja) 電動過給機の制御装置
JP4466449B2 (ja) 過給機付きエンジンの制御装置
JP5300143B2 (ja) 二段過給システムにおける高圧段タービンの過回転防止方法
WO2013153654A1 (ja) 内燃機関の流量制御装置
JP2014196678A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
JP6536184B2 (ja) エンジンの制御装置
JP6260405B2 (ja) ターボ過給機付エンジンの制御装置
JP4742970B2 (ja) 内燃機関の排気還流装置
JP2012154292A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
JP2016000980A (ja) 過給機付きエンジンのスロットル制御装置
JP6107876B2 (ja) ターボ過給機付きエンジンの制御装置
JP2015224557A (ja) 内燃機関
JP6428385B2 (ja) 内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170323

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180327

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180409

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6330770

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees