JP6351784B1 - Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine - Google Patents

Abstract

【課題】標準大気圧と異なる環境圧下で必要な過給圧を得るためのウェイストゲートバルブデューティー比に基づく内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法を提供する。【解決手段】内燃機関の充填効率の目標値となる目標充填効率と回転速度とに基づいて、スロットルバルブの上流圧力の目標値である目標スロットル上流圧力を算出し、内燃機関の空燃比と実シリンダ内新気量とに基づいて、排気ガス流量を算出し、吸入空気流量の目標値となる目標吸入空気流量と、前記目標スロットル上流圧力とに基づいて、目標圧縮機駆動力を算出し、圧縮機上流圧又は大気圧と排気ガス流量とに基づいて大気圧補正係数を算出する算出し、そして、前記目標圧縮機駆動力と前記排気ガス流量と前記大気圧補正係数とに基づいて、前記ウェイストゲートバルブデューティー比を算出する。【選択図】図８A control device for an internal combustion engine and a control method for the internal combustion engine based on a waste gate valve duty ratio for obtaining a required supercharging pressure under an environmental pressure different from a standard atmospheric pressure. A target throttle upstream pressure, which is a target value of an upstream pressure of a throttle valve, is calculated based on a target charging efficiency that is a target value of the charging efficiency of the internal combustion engine and a rotational speed, and an air-fuel ratio of the internal combustion engine is calculated. The exhaust gas flow rate is calculated based on the fresh air amount in the cylinder, the target compressor driving force is calculated based on the target intake air flow rate, which is the target value of the intake air flow rate, and the target throttle upstream pressure, Calculating an atmospheric pressure correction coefficient based on the compressor upstream pressure or atmospheric pressure and the exhaust gas flow rate, and based on the target compressor driving force, the exhaust gas flow rate, and the atmospheric pressure correction coefficient, Calculate the waste gate valve duty ratio. [Selection] Figure 8

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に排気路に設けられたタービンと吸気路に設けられた圧縮機を有する過給機を備えた内燃機関を制御する装置及び方法に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus, and more particularly to an apparatus and method for controlling an internal combustion engine including a turbocharger having a turbine provided in an exhaust passage and a compressor provided in an intake passage.

近年、運転者や車両側からの駆動力の要求値であるエンジンの出力軸トルクをエンジン出力目標値として、エンジン制御量である空気量、燃料量、及び点火時期を決定することにより良好な走行性能を得る内燃機関の制御装置が提案されている。この中で、高度０ｍを標準大気圧とする標準大気圧において、加速応答特性の操作、燃費最適ポイントでの運転、及びばらつき要素の学習等が可能な、ウェイストゲートバルブを有する過給機付きの内燃機関の制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。   In recent years, the engine output shaft torque, which is the required value of the driving force from the driver and the vehicle side, is used as the engine output target value, and the engine control amount of air, fuel amount, and ignition timing are determined to achieve good driving A control device for an internal combustion engine that obtains performance has been proposed. Among them, a turbocharger with a wastegate valve that can operate acceleration response characteristics, operate at the optimum fuel efficiency point, and learn variation factors at standard atmospheric pressure with an altitude of 0 m as standard atmospheric pressure. A control device for an internal combustion engine is known (see, for example, Patent Document 1).

特許第５４５２００１３号公報Japanese Patent No. 54520013

圧力式のウェイストゲートバルブの制御において、図９（Ａ）に示す標準大気圧とは異なる、例えば同図（Ｂ）に示す低環境圧の下では、ウェイストゲートバルブを駆動するためのスロットル上流圧−大気圧間の差圧を利用した圧力とウェイストゲートバルブデューティー比との関係が変わる。このため、ウェイストゲートバルブデューティー比に対する排気ガス流量と圧縮機駆動力の特性が変化する。   In the control of the pressure type waste gate valve, the throttle upstream pressure for driving the waste gate valve is different from the standard atmospheric pressure shown in FIG. 9A, for example, under the low environmental pressure shown in FIG. -The relationship between the pressure using the differential pressure between the atmospheric pressures and the waste gate valve duty ratio changes. For this reason, the characteristics of the exhaust gas flow rate and the compressor driving force with respect to the waste gate valve duty ratio change.

上記の特許文献１に示すウェイストゲートバルブの制御装置では、ウェイストゲートバルブデューティー比の算出要素である圧縮機駆動力への環境圧の変化に対して補正を行っていない。このため、標準大気圧と異なる環境圧下では必要な過給圧を得るためのウェイストゲートバルブデューティー比が算出できず、運転者や車両側から要求されるエンジンの出力軸トルクが実現できないという課題がある。   In the waste gate valve control device disclosed in Patent Document 1 described above, correction is not performed for a change in environmental pressure to the compressor driving force, which is an element for calculating the waste gate valve duty ratio. For this reason, the waste gate valve duty ratio for obtaining the required supercharging pressure cannot be calculated under an environmental pressure different from the standard atmospheric pressure, and the engine output shaft torque required by the driver or the vehicle cannot be realized. is there.

この発明は、上記の課題を解決するためにされたもので、標準大気圧と異なる環境圧下で必要な過給圧を得るためのウェイストゲートバルブデューティー比に基づく内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a control device for an internal combustion engine based on a waste gate valve duty ratio and an internal combustion engine for obtaining a required supercharging pressure under an environmental pressure different from the standard atmospheric pressure. An object is to provide a control method.

上記の目的を達成する為、この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気路に設けられたスロットルバルブと、排気路に設けられたタービンと、前記吸気路の前記スロットルバルブの上流側に設けられた前記タービンと一体に回転する圧縮機とを有する過給機と、前記タービンを迂回するバイパス通路に設けられた圧力式のウェイストゲートバルブと、前記ウェイストゲートバルブを駆動することにより前記バイパス通路の流路断面積を変更するウェイストゲートバルブ駆動部と、ウェイストゲートバルブデューティー比で、前記ウェイストゲートバルブのダイアフラムに掛かる圧力を調整することにより、前記ウェイストゲートバルブ駆動部を制御するウェイストゲートバルブ制御装置とを備えた内燃機関の制御装置であって、前記ウェイストゲートバルブ制御装置は、前記内燃機関の充填効率の目標値となる目標充填効率と回転速度とに基づいて、前記スロットルバルブの上流圧力の目標値である目標スロットル上流圧力を算出する目標スロットル上流圧力演算部と、前記内燃機関の空燃比と実シリンダ内新気量とに基づいて、排気ガス流量を算出する排気ガス流量演算部と、吸入空気流量の目標値となる目標吸入空気流量と、前記目標スロットル上流圧力とに基づいて、目標圧縮機駆動力を算出する目標圧縮機駆動力演算部と、圧縮機上流圧又は大気圧に基づいて、前記排気ガス流量を補正するための大気圧補正係数を算出する大気圧補正係数演算部と、前記目標圧縮機駆動力と前記排気ガス流量と前記大気圧補正係数とに基づいて、前記ウェイストゲートバルブデューティー比を算出するウェイストゲートバルブデューティー比演算部とを備えている。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes a throttle valve provided in an intake passage of an internal combustion engine, a turbine provided in an exhaust passage, and an upstream of the throttle valve in the intake passage. A turbocharger having a compressor that rotates integrally with the turbine provided on the side, a pressure-type wastegate valve provided in a bypass passage that bypasses the turbine, and driving the wastegate valve A waste gate valve driving unit that changes the flow passage cross-sectional area of the bypass passage, and a waste gate that controls the waste gate valve driving unit by adjusting a pressure applied to the diaphragm of the waste gate valve by a waste gate valve duty ratio. A control device for an internal combustion engine comprising a gate valve control device, The waste gate valve control device calculates a target throttle upstream pressure, which is a target value of the upstream pressure of the throttle valve, based on a target charging efficiency and a rotational speed that are target values of the charging efficiency of the internal combustion engine. A pressure calculation unit, an exhaust gas flow rate calculation unit that calculates an exhaust gas flow rate based on the air-fuel ratio of the internal combustion engine and the actual amount of fresh air in the cylinder, a target intake air flow rate that is a target value of the intake air flow rate, A target compressor driving force calculation unit for calculating a target compressor driving force based on the target throttle upstream pressure, and an atmospheric pressure correction for correcting the exhaust gas flow rate based on the compressor upstream pressure or atmospheric pressure. Based on the target compressor driving force, the exhaust gas flow rate, and the atmospheric pressure correction coefficient, the waste gate valve device calculates a coefficient. And a waste gate valve duty-ratio calculation unit for calculating a Ti ratio.

また、上記の目的を達成する為、本発明に係る内燃機関の制御方法は、内燃機関の吸気路に設けられたスロットルバルブと、排気路に設けられたタービンと、前記吸気路の前記スロットルバルブの上流側に設けられた前記タービンと一体に回転する圧縮機とを有する過給機と、前記タービンを迂回するバイパス通路に設けられた圧力式のウェイストゲートバルブと、前記ウェイストゲートバルブを駆動することにより前記バイパス通路の流路断面積を変更するウェイストゲートバルブ駆動部と、ウェイストゲートバルブデューティー比で、前記ウェイストゲートバルブのダイアフラムに掛かる圧力を調整することにより、前記ウェイストゲートバルブ駆動部を制御するウェイストゲートバルブ制御装置とを備えた内燃機関の制御方法であって、前記内燃機関の充填効率の目標値となる目標充填効率と回転速度とに基づいて、前記スロットルバルブの上流圧力の目標値である目標スロットル上流圧力を算出し、前記内燃機関の空燃比と実シリンダ内新気量とに基づいて、排気ガス流量を算出し、吸入空気流量の目標値となる目標吸入空気流量と、前記目標スロットル上流圧力とに基づいて、目標圧縮機駆動力を算出し、圧縮機上流圧又は大気圧と前記排気ガス流量とに基づいて大気圧補正係数を算出し、前記目標圧縮機駆動力と前記排気ガス流量と前記大気圧補正係数とに基づいて、前記ウェイストゲートバルブデューティー比を算出するものである。   In order to achieve the above object, a control method for an internal combustion engine according to the present invention includes a throttle valve provided in an intake passage of the internal combustion engine, a turbine provided in an exhaust passage, and the throttle valve in the intake passage. A turbocharger having a compressor that rotates integrally with the turbine provided upstream, a pressure-type wastegate valve provided in a bypass passage that bypasses the turbine, and drives the wastegate valve The waste gate valve drive unit that changes the flow passage cross-sectional area of the bypass passage, and the waste gate valve drive unit is controlled by adjusting the pressure applied to the diaphragm of the waste gate valve by the waste gate valve duty ratio A control method for an internal combustion engine comprising a wastegate valve control device A target throttle upstream pressure, which is a target value of the upstream pressure of the throttle valve, is calculated based on a target charging efficiency and a rotational speed that are target values of the charging efficiency of the internal combustion engine, and an air-fuel ratio of the internal combustion engine and an actual cylinder are calculated. The exhaust gas flow rate is calculated based on the amount of fresh air inside, and the target compressor driving force is calculated based on the target intake air flow rate, which is the target value of the intake air flow rate, and the target throttle upstream pressure. An atmospheric pressure correction coefficient is calculated based on the machine upstream pressure or atmospheric pressure and the exhaust gas flow rate, and the waste gate valve duty is calculated based on the target compressor driving force, the exhaust gas flow rate, and the atmospheric pressure correction coefficient. The ratio is calculated.

この発明では、吸入空気流量の目標値となる目標吸入空気流量と、目標スロットル上流圧力とに基づいて、目標圧縮機駆動力を算出し、圧縮機上流圧又は大気圧と前記排気ガス流量とに基づいて大気圧補正係数を算出し、目標圧縮機駆動力と排気ガス流量と大気圧補正係数とに基づいて、ウェイストゲートバルブデューティー比を算出するように構成したので、標準大気圧より環境圧が変化しても最適な目標圧縮機駆動力を達成し、運転者や車両側からの要求のエンジンの出力軸トルクを実現することが可能となる。   In this invention, the target compressor driving force is calculated based on the target intake air flow rate that is the target value of the intake air flow rate and the target throttle upstream pressure, and the compressor upstream pressure or atmospheric pressure and the exhaust gas flow rate are calculated. Based on the target compressor driving force, exhaust gas flow rate, and atmospheric pressure correction coefficient, the waste gate valve duty ratio is calculated. Even if it changes, it is possible to achieve the optimum target compressor driving force and realize the engine output shaft torque requested by the driver or the vehicle side.

この発明に係る内燃機関の吸排気系を示す構成図である。It is a block diagram which shows the intake / exhaust system of the internal combustion engine which concerns on this invention. この発明による内燃機関の制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a configuration of a control device for an internal combustion engine according to the present invention. FIG. 図２のＥＣＵの機能を具体的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows specifically the function of ECU of FIG. この発明による吸入空気流量制御の算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the intake air flow rate control by this invention. この発明による推定トルクの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the estimated torque by this invention. この発明による目標スロットル上流圧力の算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the target throttle upstream pressure by this invention. この発明による目標圧縮機駆動力、実圧縮機駆動力、及び排気ガス流量の算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the target compressor driving force by this invention, an actual compressor driving force, and exhaust gas flow volume. この発明によるウェイストゲートバルブの制御処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control process of the waste gate valve by this invention. 排気ガス流量と目標圧縮機駆動力との特性グラフを示し、特に図９（Ａ）は標準大気圧時の特性グラフを示し、図９（Ｂ）は低環境圧における排気ガス特性グラフを示す。FIG. 9A shows a characteristic graph of the exhaust gas flow rate and the target compressor driving force. In particular, FIG. 9A shows a characteristic graph at a standard atmospheric pressure, and FIG. 9B shows an exhaust gas characteristic graph at a low ambient pressure.

以下、この発明による内燃機関の制御装置及び制御方法を実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一又は相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, a control device and a control method for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that, in each embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

実施の形態１．
図１は、この発明に係る内燃機関の吸排気系を示す構成図である。図１において、エンジン１のクランクには、その回転角に応じた電気信号を生成するためのクランク角センサ１１が取り付けられている。また、エンジン１の燃焼室の吸入口と排出口には、それぞれ、吸気路を形成する吸気管２と、排気路を形成する排気管７が接続されている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an intake / exhaust system of an internal combustion engine according to the present invention. In FIG. 1, a crank angle sensor 11 for generating an electric signal corresponding to the rotation angle is attached to the crank of the engine 1. An intake pipe 2 that forms an intake path and an exhaust pipe 7 that forms an exhaust path are connected to the intake and exhaust ports of the combustion chamber of the engine 1, respectively.

吸気管２の上流側（エンジン１の反対側）には、取り込んだ外気を浄化するためのエアクリーナ３が取り付けられている。吸気管２のエアクリーナ３の下流側（エンジン１側）には、吸入空気流量に応じた電気信号を生成するエアフローセンサ１２と、吸入路内の吸入空気温度に応じた電気信号を生成する吸入空気温センサ（吸気温センサ）１３とが互いに一体又は別体に設けられている。なお、図１では、両センサ１２，１３が一体に構成された例を示す。また、吸気管２のエアクリーナ３の下流側（エンジン１側）には、大気圧に応じた電気信号を生成する大気圧センサ９が設けられている。   On the upstream side of the intake pipe 2 (opposite side of the engine 1), an air cleaner 3 for purifying the outside air taken in is attached. On the downstream side of the air cleaner 3 of the intake pipe 2 (on the engine 1 side), an airflow sensor 12 that generates an electric signal corresponding to the intake air flow rate and an intake air that generates an electric signal corresponding to the intake air temperature in the intake passage. The air temperature sensor (intake air temperature sensor) 13 is integrally or separately provided. FIG. 1 shows an example in which both sensors 12 and 13 are integrally formed. Further, an atmospheric pressure sensor 9 that generates an electrical signal corresponding to the atmospheric pressure is provided on the downstream side (engine 1 side) of the air cleaner 3 of the intake pipe 2.

排気管７の上流側（エンジン１側）には、排気ガス浄化触媒２２が設けられている。排気管７の排気ガス浄化触媒２２の上流側（エンジン１側）には、燃焼された燃料と空気の割合に応じた電気信号を生成する空燃比センサ１６が設けられている。   An exhaust gas purification catalyst 22 is provided upstream of the exhaust pipe 7 (engine 1 side). An air-fuel ratio sensor 16 is provided on the upstream side (engine 1 side) of the exhaust gas purification catalyst 22 in the exhaust pipe 7 to generate an electrical signal corresponding to the ratio of burned fuel and air.

また、吸気管２と排気管７にて構成される吸排気系統には、圧縮機３１、及びこの圧縮機３１と一体になって回転するタービン３２を備えている過給機（ターボチャージャ）３６が設けられている。タービン３２は、排気管７の排気ガス浄化触媒２２よりも上流側に設けられていて、排気管７内を通流する排気ガスによって回転駆動されるようになっている。圧縮機（コンプレッサ）３１は、吸気管２のエアクリーナ３の下流側に設けられている。この圧縮機３１は、タービン３２の回転に伴って回転駆動されることで、吸気路内の空気を圧縮するようになっている。   The intake / exhaust system constituted by the intake pipe 2 and the exhaust pipe 7 includes a compressor 31 and a supercharger (turbocharger) 36 including a turbine 32 that rotates integrally with the compressor 31. Is provided. The turbine 32 is provided on the upstream side of the exhaust gas purification catalyst 22 in the exhaust pipe 7 and is rotationally driven by the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 7. The compressor (compressor) 31 is provided on the downstream side of the air cleaner 3 of the intake pipe 2. The compressor 31 is driven to rotate along with the rotation of the turbine 32 so as to compress the air in the intake passage.

圧縮機３１の下流側には、主にアクセルオフ時に圧縮された過給圧が逆流してタービン３２が破損をしないよう吸気管２に圧縮空気量を分流させるためのエアバイパスバルブ３３が設けられている。エアバイパスバルブ３３の下流側には、インタークーラ３０が設けられている。インタークーラ３０の下流側には、エンジン１に送られる空気量を調整するためのスロットルバルブ４が設けられている。スロットルバルブ４には、そのスロットル開度に応じた電気信号を生成するスロットルポジションセンサ１４が接続されている。また、スロットルバルブ４の上流側には、インタークーラ３０とスロットルバルブ４の間の空気圧に応じた電気信号を生成するスロットル上流圧力センサ３５が設けられている。   An air bypass valve 33 for diverting the amount of compressed air to the intake pipe 2 is provided on the downstream side of the compressor 31 so that the supercharging pressure compressed mainly when the accelerator is off does not flow backward and the turbine 32 is damaged. ing. An intercooler 30 is provided on the downstream side of the air bypass valve 33. A throttle valve 4 for adjusting the amount of air sent to the engine 1 is provided on the downstream side of the intercooler 30. The throttle valve 4 is connected to a throttle position sensor 14 that generates an electrical signal corresponding to the throttle opening. A throttle upstream pressure sensor 35 that generates an electrical signal corresponding to the air pressure between the intercooler 30 and the throttle valve 4 is provided on the upstream side of the throttle valve 4.

さらに、吸気管２の吸気路のスロットルバルブ４の下流側には、吸気脈動を解消するためのサージタンク５が設けられている。サージタンク５には、サージタンク５内の空気圧に応じた電気信号を生成するインレットマニホールド圧力センサ（以下インマニ圧センサ）１５が設けられている。なお、エアフローセンサ１２及びインマニ圧センサ１５については、両方とも設けてもよいし、インマニ圧センサ１５のみを設けてもよい。なお、インマニ圧センサ１５のみの場合は、図１でも示すとおり、吸入空気温センサ１３はサージタンク５にインマニ圧センサ１５と別体で設けられる。また、インレットマニホールド圧力（以下、インマニ圧）Ｐｂを直接測定するインマニ圧センサ１５に代えて、他のセンサ情報からインマニ圧Ｐｂを推定する手段を用いてもよい。   Further, a surge tank 5 for eliminating the intake pulsation is provided on the downstream side of the throttle valve 4 in the intake passage of the intake pipe 2. The surge tank 5 is provided with an inlet manifold pressure sensor (hereinafter referred to as an intake manifold pressure sensor) 15 that generates an electrical signal corresponding to the air pressure in the surge tank 5. Note that both the air flow sensor 12 and the intake manifold pressure sensor 15 may be provided, or only the intake manifold pressure sensor 15 may be provided. When only the intake manifold pressure sensor 15 is used, the intake air temperature sensor 13 is provided separately from the intake manifold pressure sensor 15 in the surge tank 5 as shown in FIG. Further, instead of the intake manifold pressure sensor 15 that directly measures the inlet manifold pressure (hereinafter referred to as intake manifold pressure) Pb, means for estimating the intake manifold pressure Pb from other sensor information may be used.

吸気管２において、サージタンク５の下流のエンジン１側には、燃料を噴射するインジェクタ１７が設けられている。なお、インジェクタ１７は、シリンダ８内に直接燃料を噴射するように設けられてもよい。   In the intake pipe 2, an injector 17 for injecting fuel is provided on the engine 1 side downstream of the surge tank 5. The injector 17 may be provided so as to inject fuel directly into the cylinder 8.

シリンダ８の頂部には、エンジン１に吸入された空気とインジェクタ１７から噴射された燃料とが混合して生成される可燃混合気に点火する点火プラグ１８と、点火プラグ１８に火花を飛ばすための電流を発生させる点火コイル１９とが設けられている。また、吸気路からシリンダ８内に導入される空気量を調節する吸気バルブ２０と、シリンダ８内から内燃機関の排気路に排出される空気量を調節する排気バルブ２１が設けられている。   A spark plug 18 that ignites a combustible air-fuel mixture generated by mixing the air sucked into the engine 1 and the fuel injected from the injector 17 at the top of the cylinder 8, and for sparking the spark plug 18. An ignition coil 19 for generating a current is provided. An intake valve 20 for adjusting the amount of air introduced into the cylinder 8 from the intake passage and an exhaust valve 21 for adjusting the amount of air discharged from the cylinder 8 to the exhaust passage of the internal combustion engine are provided.

タービン３２の上流側には、高回転高負荷で過給圧が増加してもエンジンを破損しないよう、排気バイパス通路に排気ガスを分流させるために、駆動部がダイアフラムに掛かる圧力を制御する圧力式のウェイストゲートバルブ３４が設けられている。   The upstream side of the turbine 32 is a pressure that controls the pressure applied to the diaphragm by the drive unit so that the exhaust gas is diverted to the exhaust bypass passage so that the engine is not damaged even if the boost pressure is increased at high rotation and high load. A waste gate valve 34 of the type is provided.

図２は、この発明による内燃機関の制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。図２において、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００は、クランク角センサ１１、エアフローセンサ１２、吸入空気温センサ１３、スロットルポジションセンサ１４、インマニ圧センサ１５、及び空燃比センサ１６のそれぞれによって生成された電気信号を受ける。
それぞれ、クランク角センサの回転速度Ｎｅ、実計測空気流量Ｑｒ、吸入空気温ＡＴ、スロットル開度ＴＨ、インマニ圧又は又は吸入空気圧Ｐｂ、及び空燃比ＡＦを示す。 FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention. In FIG. 2, an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 100 is generated by each of a crank angle sensor 11, an air flow sensor 12, an intake air temperature sensor 13, a throttle position sensor 14, an intake manifold pressure sensor 15, and an air-fuel ratio sensor 16. Receive electrical signals.
The rotational speed Ne of the crank angle sensor, the actual measured air flow rate Qr, the intake air temperature AT, the throttle opening TH, the intake manifold pressure or intake air pressure Pb, and the air-fuel ratio AF are shown.

また、ＥＣＵ１００は、ターボチャージャで必要となる大気圧センサ９、スロットル上流圧力センサ３５、上記のセンサ１１−１６、及びその他の各種センサＳとのそれぞれからも電気信号を受ける。この各種センサには、アクセル（図示せず）の操作量に応じた電気信号を生成するアクセルポジションセンサ又はアクセル開度センサ、エンジン１の燃焼制御用のセンサ、及び車両の挙動制御用のセンサ（例えば、車速センサ、水温センサ等）が含まれている。それぞれ、大気圧はＡＰ、スロットル上流圧力はＰ２、及びアクセル開度はＤで示す。   The ECU 100 also receives electrical signals from the atmospheric pressure sensor 9, the throttle upstream pressure sensor 35, the sensor 11-16, and other various sensors S required for the turbocharger. These various sensors include an accelerator position sensor or an accelerator opening sensor that generates an electric signal corresponding to an operation amount of an accelerator (not shown), a combustion control sensor for the engine 1, and a vehicle behavior control sensor ( For example, a vehicle speed sensor, a water temperature sensor, etc.) are included. The atmospheric pressure is indicated by AP, the throttle upstream pressure is indicated by P2, and the accelerator opening is indicated by D.

さらに、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ１１からの回転速度Ｎｅ、エアフローセンサ１２からの実計測空気流量Ｑｒ、スロットルポジションセンサ１４からのスロットル開度ＴＨ、インマニ圧センサ１５からのインマニ圧Ｐｂ、空燃比センサ１６からの空燃比ＡＦ、大気圧センサ９からの大気圧ＡＰ、スロットル上流圧力センサ３５からのスロットル上流圧力Ｐ２、及び、車両に設けられたアクセルの開度を検出するアクセル開度センサ（各種センサＳ）からアクセル開度Ｄ、の各入力データに基づいて、エンジン１から発生した実トルクを推定した推定出力トルクＴＲＱ（図示せず）を算出する。これとともに、ＥＣＵ１００は、上記各センサからの入力データ、及び他のコントローラＣ（例えば、トランスミッション制御、ブレーキ制御、トラクション制御、スタビリティ制御等）からのトルク要求値に基づいて、
目標出力トルクＴＲＱｔ（図示せず）を算出する。 Further, the ECU 100 detects the rotational speed Ne from the crank angle sensor 11, the actual measured air flow rate Qr from the air flow sensor 12, the throttle opening TH from the throttle position sensor 14, the intake manifold pressure Pb from the intake manifold pressure sensor 15, and the air-fuel ratio sensor. , An air pressure ratio AF from the atmospheric pressure sensor 9, an atmospheric pressure AP from the atmospheric pressure sensor 9, a throttle upstream pressure P2 from the throttle upstream pressure sensor 35, and an accelerator opening sensor (various sensors) for detecting the accelerator opening provided in the vehicle. Based on each input data of the accelerator opening D from S), an estimated output torque TRQ (not shown) that estimates the actual torque generated from the engine 1 is calculated. Along with this, the ECU 100, based on the input data from each of the above sensors and the torque request value from another controller C (for example, transmission control, brake control, traction control, stability control, etc.)
A target output torque TRQt (not shown) is calculated.

また、ＥＣＵ１００は、目標出力トルクＴＲＱｔを達成するように、空燃比ＡＦや各制御目標値（例えば、吸気や排気ＶＶＴ開度、ＥＧＲ率、及び点火時期等）を参照して、吸入空気流量の目標吸入空気流量Ｑａｔを達成するようにスロットルバルブ４のアクチュエータ（駆動部）４ａを駆動制御し、空燃比ＡＦの目標値を達成するようにインジェクタ１７のアクチュエータ（駆動部）１７ａを駆動制御し、点火時期の目標値を達成するように点火コイル１９の駆動回路からなるアクチュエータ部（駆動部）１９ａを通電制御し、ウェイストゲートバルブ３４のダイアフラムに掛かるスロットル上流圧と大気圧の差圧を利用した圧力を目標の過給圧に達するように調整するためにウェイストゲートバルブデューティー比でウェスイトゲートバルブアクチュエータ（図示せず）を駆動制御する。また、ＥＣＵ１００は、これらのアクチュエータ以外の各種アクチュエータＡに対する目標値も算出して制御を行う。   Further, the ECU 100 refers to the air-fuel ratio AF and each control target value (for example, intake and exhaust VVT opening, EGR rate, ignition timing, etc.) so as to achieve the target output torque TRQt. The actuator (drive unit) 4a of the throttle valve 4 is driven and controlled to achieve the target intake air flow rate Qat, and the actuator (drive unit) 17a of the injector 17 is driven and controlled to achieve the target value of the air-fuel ratio AF. The actuator part (drive part) 19a including the drive circuit of the ignition coil 19 is energized and controlled so as to achieve the target value of the ignition timing, and the differential pressure between the throttle upstream pressure applied to the diaphragm of the waste gate valve 34 and the atmospheric pressure is used. Wastegate valve with wastegate valve duty ratio to adjust pressure to reach target boost pressure Drives and controls the blanking actuator (not shown). The ECU 100 also calculates and controls target values for various actuators A other than these actuators.

ここで、ＥＣＵ１００は、演算処理を実行するＣＰＵと、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭと、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭとを有するマイクロプロセッサで構成されている。ＲＯＭとＲＡＭを含めて記憶部とする。   Here, the ECU 100 is constituted by a microprocessor having a CPU that executes arithmetic processing, a ROM that stores program data and fixed value data, and a RAM that can be sequentially rewritten by updating the stored data. The storage unit includes the ROM and the RAM.

図３は、図２のＥＣＵ１００の吸入空気流量制御とウェイストゲートバルブ制御と推定トルク演算と他演算等に関する機能を具体的に示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram specifically illustrating functions relating to the intake air flow rate control, waste gate valve control, estimated torque calculation, and other calculations of the ECU 100 of FIG.

ＥＣＵ１００内のＲＯＭには、吸入空気流量制御部１１０、ウェイストゲートバルブ制御装置１１１、及びトルク値制御部１１２が、ソフトウェアとして記憶されている。   In the ROM in the ECU 100, an intake air flow rate control unit 110, a waste gate valve control device 111, and a torque value control unit 112 are stored as software.

吸入空気流量制御部１１０は、要求トルク演算部１２０、目標トルク演算部１２１、目標シリンダ内新気量演算部１２２、目標吸入空気流量演算部１２３、及びスロットル開度制御部１２４を含む。
ウェイストゲートバルブ制御装置１１１は、目標インマニ圧力演算部１３０、目標スロットル上流圧力演算部１３１、目標圧縮機駆動力演算部１３２、排気ガス流量演算部１３３、実圧縮機駆動力演算部１３４、及びウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５、大気圧補正係数演算部１４３、及び目標排気ガス流量演算部１４４を含む。
トルク値制御部１１２は、実吸入空気流量演算部１４０、実シリンダ内新気量演算部１４１、及び推定トルク演算部１４２を含む。 The intake air flow rate control unit 110 includes a required torque calculation unit 120, a target torque calculation unit 121, a target in-cylinder fresh air amount calculation unit 122, a target intake air flow rate calculation unit 123, and a throttle opening degree control unit 124.
The waste gate valve control device 111 includes a target intake manifold pressure calculation unit 130, a target throttle upstream pressure calculation unit 131, a target compressor driving force calculation unit 132, an exhaust gas flow rate calculation unit 133, an actual compressor driving force calculation unit 134, and a waste A gate valve duty ratio calculation unit 135, an atmospheric pressure correction coefficient calculation unit 143, and a target exhaust gas flow rate calculation unit 144 are included.
The torque value control unit 112 includes an actual intake air flow rate calculation unit 140, an actual in-cylinder fresh air amount calculation unit 141, and an estimated torque calculation unit 142.

ウェイストゲートバルブ制御装置１１１において、要求トルク演算部１２０は、例えばエンジン１の回転速度Ｎｅ（又は車両の走行速度ＶＳ）とアクセル開度Ｄとに基づいて、車両の運転者による運転者要求出力トルクＴＲＱｄを算出する。
目標トルク演算部１２１は、運転者要求出力トルクＴＲＱｄに基づいて、エンジン１が発生すべき目標出力トルクＴＲＱｔ、又は目標図示平均有効圧Ｐｉｔを算出する。
目標シリンダ内新気量演算部１２２は、目標出力トルクＴＲＱｔ又は目標図示平均有効圧Ｐｉｔと、空燃比ＡＦと、熱効率ηとに基づいて、目標充填効率Ｅｃｔ又は目標シリンダ内新気量Ｑｃｔを算出する。 In the waste gate valve control device 111, the required torque calculation unit 120, for example, based on the rotational speed Ne of the engine 1 (or the travel speed VS of the vehicle) and the accelerator opening D, the driver requested output torque by the driver of the vehicle. TRQd is calculated.
The target torque calculation unit 121 calculates a target output torque TRQt to be generated by the engine 1 or a target indicated average effective pressure Pit based on the driver request output torque TRQd.
The target cylinder fresh air amount calculation unit 122 calculates the target charging efficiency Ect or the target cylinder fresh air amount Qct based on the target output torque TRQt or the target indicated mean effective pressure Pit, the air-fuel ratio AF, and the thermal efficiency η. To do.

目標吸入空気流量演算部１２３は、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔに基づいて、エンジン１が吸入すべき目標吸入空気流量Ｑａｔを算出する。
スロットル開度制御部１２４は、スロットルバルブ４のスロットル開度ＴＨを制御することにより、吸気管２の開口面積を変化させて、実吸入空気流量Ｑａｒを可変制御する。 吸入空気流量制御部１１０は、実吸入空気流量Ｑａｒが目標吸入空気流量Ｑａｔと一致するように、スロットル開度制御部１２４を介してスロットル開度ＴＨを制御する。 The target intake air flow rate calculation unit 123 calculates a target intake air flow rate Qat that the engine 1 should inhale based on the target cylinder fresh air amount Qct.
The throttle opening control unit 124 controls the throttle opening TH of the throttle valve 4 to change the opening area of the intake pipe 2 to variably control the actual intake air flow rate Qar. The intake air flow rate control unit 110 controls the throttle opening TH through the throttle opening control unit 124 so that the actual intake air flow rate Qar matches the target intake air flow rate Qat.

ウェイストゲートバルブ制御装置１１１において、目標インマニ圧力演算部１３０は、目標充填効率Ｅｃｔと、体積効率補正係数Ｋｖとに基づいて、目標インマニ圧Ｐｂｔを算出する。
目標スロットル上流圧力演算部１３１は、エンジン１の回転速度Ｎｅと、目標充填効率Ｅｃｔと、目標インマニ圧Ｐｂｔとに基づいて、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔを算出する。
目標圧縮機駆動力演算部１３２は、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔと、目標吸入空気流量Ｑａｔとに基づいて、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出する。 In the waste gate valve control device 111, the target intake manifold pressure calculation unit 130 calculates the target intake manifold pressure Pbt based on the target filling efficiency Ect and the volumetric efficiency correction coefficient Kv.
The target throttle upstream pressure calculation unit 131 calculates the target throttle upstream pressure P2t based on the rotational speed Ne of the engine 1, the target charging efficiency Ect, and the target intake manifold pressure Pbt.
The target compressor driving force calculator 132 calculates the target compressor driving force Pct based on the target throttle upstream pressure P2t and the target intake air flow rate Qat.

排気ガス流量演算部１３３は、実シリンダ内新気量Ｑｃｒと、空燃比ＡＦとに基づいて、排気ガス流量Ｑｅｘを算出する。
実圧縮機駆動力演算部１３４は、スロットル上流圧力Ｐ２と、実吸入空気流量Ｑａｒとに基づいて、実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出する。
ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５は、実圧縮機駆動力Ｐｃｒと、排気ガス流量Ｑｅｘと、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔとに基づいて、ウェイストゲートバルブ制御量であるウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧを算出する。 The exhaust gas flow rate calculation unit 133 calculates the exhaust gas flow rate Qex based on the actual in-cylinder fresh air amount Qcr and the air-fuel ratio AF.
The actual compressor driving force calculation unit 134 calculates the actual compressor driving force Pcr based on the throttle upstream pressure P2 and the actual intake air flow rate Qar.
The waste gate valve duty ratio calculator 135 calculates a waste gate valve duty ratio WG that is a waste gate valve control amount based on the actual compressor driving force Pcr, the exhaust gas flow rate Qex, and the target compressor driving force Pct. To do.

ウェイストゲートバルブ制御装置１１１は、実圧縮機駆動力Ｐｃｒが目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと一致するように、ウェイストゲートバルブデューティー比を制御することで、ウェイストゲートバルブ３４を駆動する。   The waste gate valve control device 111 drives the waste gate valve 34 by controlling the waste gate valve duty ratio so that the actual compressor driving force Pcr matches the target compressor driving force Pct.

ウェイストゲートバルブ制御装置１１１において、実吸入空気流量演算部１４０は、エアフローセンサ１２からの実計測空気流量Ｑｒ、又はインマニ圧センサ１５からのインマニ圧Ｐｂに基づいて、エンジン１が吸入する実吸入空気流量Ｑａｒを算出する。
実シリンダ内新気量演算部１４１は、エアフローセンサ１２からの実計測空気流量Ｑｒ、又はインマニ圧センサ１５からのインマニ圧Ｐｂに基づいて、シリンダ８が吸入する実シリンダ内新気量Ｑｃｒを算出する。 In the waste gate valve control device 111, the actual intake air flow rate calculation unit 140 is based on the actual measured air flow rate Qr from the air flow sensor 12 or the intake manifold pressure Pb from the intake manifold pressure sensor 15. The flow rate Qar is calculated.
Based on the actual measured air flow rate Qr from the air flow sensor 12 or the intake manifold pressure Pb from the intake manifold pressure sensor 15, the actual cylinder fresh air amount calculation unit 141 calculates the actual in-cylinder fresh air amount Qcr sucked by the cylinder 8. To do.

推定トルク演算部１４２は、実シリンダ内新気量Ｑｃｒと、空燃比ＡＦと、熱効率ηとに基づいて、充填効率Ｅｃｒを算出し、エンジン１から発生した実トルクを推定するための演算、即ちエンジン１の推定出力トルクＴＲＱ又は推定図示平均有効圧Ｐｉｒを算出する。   The estimated torque calculation unit 142 calculates the charging efficiency Ecr based on the actual cylinder fresh air amount Qcr, the air-fuel ratio AF, and the thermal efficiency η, and calculates for estimating the actual torque generated from the engine 1, that is, The estimated output torque TRQ of the engine 1 or the estimated indicated mean effective pressure Pir is calculated.

このように、トルク値制御部１１２は、エンジン１が吸入する実吸入空気流量Ｑａｒ及びシリンダ８が吸入する充填効率Ｅｃｒ又は実シリンダ内新気量Ｑｃｒを算出する。また、充填効率Ｅｃｒからエンジン１の熱効率ηを算出する。   Thus, the torque value control unit 112 calculates the actual intake air flow rate Qar that the engine 1 sucks, the charging efficiency Ecr that the cylinder 8 sucks, or the actual fresh air amount Qcr in the cylinder. Further, the thermal efficiency η of the engine 1 is calculated from the charging efficiency Ecr.

次に、図１〜図３とともに、図４の吸入空気流量制御のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１による吸入空気流量制御部１１０の算出処理について説明する。   Next, the calculation process of the intake air flow rate control unit 110 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the intake air flow rate control flowchart of FIG. 4 together with FIGS.

まず、クランク角センサ１１は、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出し、アクセル開度センサ（図示せず）は、アクセル開度Ｄを検出する（ステップＳ１０１）。エンジン１の回転速度Ｎｅは、前述した検出された値を用いればよい。なお、クランク角センサ１１がエンジン１の回転速度Ｎｅを検出する代わりに、車速センサ（図示せず）が車両の走行速度ＶＳを検出してもよい。   First, the crank angle sensor 11 detects the rotational speed Ne of the engine 1, and the accelerator opening sensor (not shown) detects the accelerator opening D (step S101). The detected value mentioned above may be used for the rotational speed Ne of the engine 1. Instead of the crank angle sensor 11 detecting the rotational speed Ne of the engine 1, a vehicle speed sensor (not shown) may detect the traveling speed VS of the vehicle.

続いて、要求トルク演算部１２０は、エンジン１の回転速度Ｎｅ（又は走行速度ＶＳ）とアクセル開度Ｄとの関係に基づいたマップとして設定される運転者要求出力トルクマップ（記憶部に格納）を用いて、次式（１）に示すように、車両の運転者による運転者要求出力トルクＴＲＱｄを算出する（ステップＳ１０２）。なお、ＭＡＰ１は予め演算された上記運転者要求出力トルクマップ値から設定される。   Subsequently, the requested torque calculation unit 120 is a driver requested output torque map (stored in the storage unit) set as a map based on the relationship between the rotational speed Ne (or travel speed VS) of the engine 1 and the accelerator opening D. As shown in the following equation (1), the driver request output torque TRQd by the driver of the vehicle is calculated (step S102). MAP1 is set from the driver request output torque map value calculated in advance.

ＴＲＱｄ＝ＭＡＰ１［Ｎｅ、Ｄ］・・・・・式（１）       TRQd = MAP1 [Ne, D] (1)

次に、他のコントローラ（例えば、トランスミッション制御、ブレーキ制御、トラクション制御等を実行する図示しないコントローラ）から、それぞれのトルク要求値が入力される（ステップＳ１０３）。
続いて、吸入空気流量制御部１１０の目標トルク演算部１２１は、運転状態に応じて、運転者要求出力トルクＴＲＱｄとトルク要求値のどちらかの値を選択し、最終要求出力トルクとして算出する（ステップＳ１０４）。ここで算出された最終要求出力トルクは、エンジン１のクランク軸から出力されるトルクを示している。 Next, each torque request value is input from another controller (for example, a controller (not shown) that executes transmission control, brake control, traction control, etc.) (step S103).
Subsequently, the target torque calculation unit 121 of the intake air flow rate control unit 110 selects one of the driver request output torque TRQd and the torque request value according to the driving state, and calculates it as the final request output torque ( Step S104). The final required output torque calculated here indicates the torque output from the crankshaft of the engine 1.

次に、吸入空気流量制御部１１０の目標トルク演算部１２１は、一般にエンジン補機と呼ばれるオルタネータ、エアコン用コンプレッサ、パワステ用ポンプ、トランスミッション用ポンプ、及びトルクコンバータ等の負荷をエンジン補機で計測した実データに基づいて、例えば回転速度Ｎｅ毎に予め記憶部に格納されたマップ値からエンジン補機負荷を算出する（ステップＳ１０５）。
続いて、目標トルク演算部１２１は、最終要求出力トルクとエンジン補機負荷とを加算して、エンジン１に付随する補機負荷を考慮したエンジン要求出力トルクＴＲＧｔを算出する（ステップＳ１０６）。 Next, the target torque calculation unit 121 of the intake air flow rate control unit 110 measures loads such as an alternator, an air conditioner compressor, a power steering pump, a transmission pump, and a torque converter, which are generally called engine accessories, with the engine accessories. Based on the actual data, for example, the engine accessory load is calculated from the map value stored in advance in the storage unit for each rotational speed Ne (step S105).
Subsequently, the target torque calculator 121 adds the final required output torque and the engine auxiliary load, and calculates the engine required output torque TRGt considering the auxiliary load associated with the engine 1 (step S106).

次に、目標トルク演算部１２１は、エンジン１自身の持つメカロスやポンピングロス（以下、総称して、「エンジンロス」と称する。）を、エンジン１で計測した実データに基づいて、例えば回転速度Ｎｅ毎に予め記憶部に格納されたマップ値からから算出する（ステップＳ１０７）。
続いて、目標トルク演算部１２１は、エンジン要求出力トルクとエンジンロスとを加算して、エンジン１のシリンダ８内で発生すべき目標図示平均有効圧Ｐｉｔを算出する（ステップＳ１０８）。なお、目標トルク演算部１２１は、目標図示平均有効圧Ｐｉｔの代わりに、上記の目標出力トルクＴＲＱｔを算出してもよい。 Next, the target torque calculation unit 121 determines the mechanical loss or pumping loss (hereinafter collectively referred to as “engine loss”) of the engine 1 based on the actual data measured by the engine 1, for example, the rotation speed. Each Ne is calculated from the map value stored in the storage unit in advance (step S107).
Subsequently, the target torque calculator 121 calculates the target indicated average effective pressure Pit to be generated in the cylinder 8 of the engine 1 by adding the engine required output torque and the engine loss (step S108). The target torque calculation unit 121 may calculate the target output torque TRQt instead of the target indicated average effective pressure Pit.

次に、トルク値制御部１１２は、エンジン１で計測した実データに基づいて、例えば回転速度Ｎｅ毎に予め記憶部に格納されたマップ値からエンジン１の熱効率ηを算出し、空燃比センサ１６は、可燃混合気の空燃比ＡＦを検出する（ステップＳ１０９）。   Next, the torque value control unit 112 calculates the thermal efficiency η of the engine 1 from the map value stored in advance in the storage unit, for example, for each rotational speed Ne based on the actual data measured by the engine 1, and the air-fuel ratio sensor 16 Detects the air-fuel ratio AF of the combustible mixture (step S109).

続いて、目標シリンダ内新気量演算部１２２は、目標図示平均有効圧Ｐｉｔ（又はエンジン要求出力トルクＴＲＧｔ）、熱効率η及び空燃比ＡＦに基づいて、次式（２）に示すように、目標図示平均有効圧Ｐｉｔを実現するための目標シリンダ内新気量Ｑｃｔを算出する（ステップＳ１１０）。なお、Ｖｃ［Ｌ］は一気筒当たり当たりのシリンダ行程容積を示している。   Subsequently, the target in-cylinder fresh air amount calculation unit 122 calculates the target as shown in the following formula (2) based on the target indicated average effective pressure Pit (or engine required output torque TRGt), the thermal efficiency η, and the air-fuel ratio AF. A target cylinder fresh air amount Qct for realizing the indicated mean effective pressure Pit is calculated (step S110). Vc [L] represents the cylinder stroke volume per cylinder.

Ｑｃｔ＝ＡＦ×Ｐｉｔ×Ｖｃ／（η×４４０００）・・・・・式（２）       Qct = AF × Pit × Vc / (η × 44000) (2)

次に、目標吸入空気流量演算部１２３は、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔと、体積効率補正係数Ｋｖとに基づいて、次式（３）に示すように、エンジン１が吸入すべき目標吸入空気流量Ｑａｔ［ｇ／ｓ］を算出する（ステップＳ１１１）。但し、ｆｉｌｔｅｒ１は、ＫＣＣＡをフィルタ係数とする１次進みフィルタ処理用の関数である。   Next, the target intake air flow rate calculation unit 123, based on the target cylinder fresh air amount Qct and the volumetric efficiency correction coefficient Kv, as shown in the following equation (3), the target intake air that the engine 1 should suck in The flow rate Qat [g / s] is calculated (step S111). However, filter1 is a function for primary advance filter processing using KCCA as a filter coefficient.

Ｑａｔ＝ｆｉｌｔｅｒ１［Ｑｃｔ，Ｑｃｔ（ｎ−１）×Ｋｖ，ＫＣＣＡ］
・・・・・式（３） Qat = filter1 [Qct, Qct (n−1) × Kv, KCCA]
・ ・ ・ ・ ・ Formula (3)

続いて、スロットル開度制御部１２４は、スロットル近傍の流れを絞り弁前後の流れと考え、オリフィスの流量算出式である流体力学の理論式を適用して吸入空気流量（体積流量Ｑ）を算出する。
一般的に、体積流量Ｑは、エネルギー保存則、等エントロピ流れの関係式、音速の関係式及び状態方程式より、次式（４）に示すように算出される。
但し、κ：比熱比、Ｒ：ガス定数、Ｐ：圧力、ρ：密度、Ｔ：温度、ａ：音速、ｕ：流速、ｍ：質量流量、Ｓｔｈ：有効開口面積を示し、添字は、０：大気、ｂ：インマニ、ｅ：スロットル、を示す。 Subsequently, the throttle opening degree control unit 124 considers the flow in the vicinity of the throttle as the flow before and after the throttle valve, and calculates the intake air flow rate (volume flow rate Q) by applying the theoretical formula of fluid dynamics, which is the flow rate calculation formula of the orifice. To do.
In general, the volume flow rate Q is calculated from the energy conservation law, the isentropic flow relational expression, the sound speed relational expression, and the state equation as shown in the following expression (4).
Where κ: specific heat ratio, R: gas constant, P: pressure, ρ: density, T: temperature, a: sonic velocity, u: flow velocity, m: mass flow rate, Sth: effective opening area, subscript is 0: Atmosphere, b: intake manifold, e: throttle.

そして、スロットル開度制御部１２４は、上記の式（４）に基づいて、スロットル上流圧力Ｐ２と、スロットル下流圧力であるインマニ圧Ｐｂとの比率、すなわちスロットル上下流圧力の比率であるＰｂ／Ｐ２によって決まる特性を示した流量補正係数ＭＡＰ（記憶部に格納）と、吸気温と音速の特性を示した音速ＭＡＰ（記憶部に格納）、エンジン１で計測した有効開口面積とスロットル開度の特性データに基づいて予め演算された有効開口面積ＭＡＰ（記憶部に格納）に基づいて、次式（５）に示すように、スロットル開度ＴＨの目標値を算出し、スロットル開度ＴＨを制御する（ステップＳ１１２）。   Then, the throttle opening degree control unit 124, based on the above equation (4), the ratio between the throttle upstream pressure P2 and the intake manifold pressure Pb that is the throttle downstream pressure, that is, the ratio of the throttle upstream / downstream pressure Pb / P2 The flow rate correction coefficient MAP (stored in the storage unit) showing the characteristics determined by the engine, the sound velocity MAP (stored in the storage unit) showing the characteristics of the intake air temperature and the sound speed, and the characteristics of the effective opening area and throttle opening measured by the engine 1 Based on the effective opening area MAP (stored in the storage unit) calculated in advance based on the data, the target value of the throttle opening TH is calculated and the throttle opening TH is controlled as shown in the following equation (5). (Step S112).

ＴＨ＝有効開口面積ＭＡＰ［Ｑａｔ／（流量補正係数ＭＡＰ［Ｐｂ／Ｐ２］
×音速ＭＡＰ［ＡＴ］）］・・・・・式（５） TH = effective opening area MAP [Qat / (flow rate correction coefficient MAP [Pb / P2]
× Sonic MAP [AT])] ... Formula (5)

ここでは、エアフローセンサ１２、又はインマニ圧センサ１５から算出した実吸入空気流量Ｑａｒが、目標吸入空気流量Ｑａｔと一致するように、スロットル開度フィードバックを用いて有効開口面積ＭＡＰの補正する学習値を算出することにより、目標吸入空気流量Ｑａｔを高精度に達成することができる。   Here, the learning value for correcting the effective opening area MAP using the throttle opening feedback so that the actual intake air flow rate Qar calculated from the air flow sensor 12 or the intake manifold pressure sensor 15 coincides with the target intake air flow rate Qat. By calculating, the target intake air flow rate Qat can be achieved with high accuracy.

このように吸入空気流量を制御することにより、運転者要求出力トルクＴＲＱｄや他のコントローラからのトルク要求値を高精度に達成することができる。   By controlling the intake air flow rate in this way, the driver request output torque TRQd and the torque request value from another controller can be achieved with high accuracy.

次に、図１〜図３とともに、図５の推定トルクの算出処理（トルク値制御）を示すフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１による推定出力トルクＴＲＱの算出処理について、より具体的に説明する。   Next, the calculation process of the estimated output torque TRQ according to the first embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to the flowchart showing the calculation process (torque value control) of FIG. 5 together with FIGS. I will explain it.

まず、エアフローセンサ１２又はインマニ圧センサ１５は、エンジン１に吸入される実吸入空気流量Ｑｒ、又はサージタンク５内のインマニ圧Ｐｂを検出する（ステップＳ２０１）。   First, the air flow sensor 12 or the intake manifold pressure sensor 15 detects the actual intake air flow rate Qr sucked into the engine 1 or the intake manifold pressure Pb in the surge tank 5 (step S201).

続いて、トルク値制御部１１２は、実吸入空気流量演算部１４０において、実（計測）吸入空気流量Ｑｒに基づいて、次式（６）に示すように、実吸入空気流量Ｑａｒを算出し、この実吸入空気流量Ｑａｒに対して１次遅れフィルタ処理を次式（７）に示すように実行するか、又は、実シリンダ内新気量演算部１４１にて、次式（８）及び（９）に示すように、インマニ圧センサ１５からのインマニ圧Ｐｂと、体積効率補正係数Ｋｖとからシリンダ８内の密度を推定し、上記式（４）に示す状態方程式を適用することにより、一行程当たりの実シリンダ内新気量Ｑｃｒ［ｇ］を算出する（ステップＳ２０２）。但し、ｆｉｌｔｅｒ２は、ＫＣＣＡをフィルタ係数とする１次遅れフィルタ処理用の関数である。また、Ｖｃ［Ｌ］は一気筒当たりのシリンダ行程容積を示している。
但し、Ｒ：ガス定数、Ｐ：圧力、ρ：密度、Ｔ：温度、Ｋｖ：堆積効率補正係数、Ｖｃ：１気筒当たりのシリンダ行程容積、ＡＴ：吸気温（吸入空気温）、Ｐｂ：インマニ圧を示す。 Subsequently, the torque value control unit 112 calculates an actual intake air flow rate Qar in the actual intake air flow rate calculation unit 140 based on the actual (measured) intake air flow rate Qr as shown in the following equation (6), The first-order lag filtering process is executed on the actual intake air flow rate Qar as shown in the following equation (7), or the actual in-cylinder fresh air amount calculation unit 141 performs the following equations (8) and (9 ), The density in the cylinder 8 is estimated from the intake manifold pressure Pb from the intake manifold pressure sensor 15 and the volumetric efficiency correction coefficient Kv, and the state equation shown in the above equation (4) is applied. The actual amount of fresh air in the cylinder Qcr [g] is calculated (step S202). However, filter2 is a function for first-order lag filter processing using KCCA as a filter coefficient. Vc [L] represents the cylinder stroke volume per cylinder.
Where R: gas constant, P: pressure, ρ: density, T: temperature, Kv: deposition efficiency correction coefficient, Vc: cylinder stroke volume per cylinder, AT: intake air temperature (intake air temperature), Pb: intake manifold pressure Indicates.

Ｑａｒ＝Ｑｒ（エアフローセンサ計測値）・・・式（６）
Ｑｃｒ＝ｆｉｌｔｅｒ２［Ｑａｒ，Ｑｃｒ（ｎ−１），ＫＣＣＡ］・・・式（７）
ρ＝Ｑｃｒ／（Ｋｖ×Ｖｃ）、Ｐ＝ρＲＴ（状態方程式）・・・式（８）
Ｐｂ＝ρ×Ｒ×ＡＴ＝Ｑｃｒ／（Ｋｖ×Ｖｃ）×Ｒ×ＡＴ、
Ｑｃｒ＝Ｐｂ×（Ｋｖ×Ｖｃ）／（Ｒ×ＡＴ）・・・式（９） Qar = Qr (air flow sensor measurement value) Equation (6)
Qcr = filter2 [Qar, Qcr (n−1), KCCA] (7)
ρ = Qcr / (Kv × Vc), P = ρRT (equation of state) (8)
Pb = ρ × R × AT = Qcr / (Kv × Vc) × R × AT,
Qcr = Pb × (Kv × Vc) / (R × AT) (9)

次に、空燃比センサ１６は、可燃混合気の空燃比ＡＦを検出する（ステップＳ２０３）。なお、空燃比ＡＦは、空燃比センサ１６によって検出された実際の検出値であってもよいし、インジェクタ１７の駆動時間を算出するために用いられる空燃比ＡＦの目標値から求められてもよい。
続いて、推定トルク演算部１４２は、一行程当たりの実シリンダ内新気量Ｑｃｒと空燃比ＡＦとに基づいて、次式（１０）に示すように、一行程当たりの燃料量Ｑｆ［ｇ］を算出する（ステップＳ２０４）。 Next, the air-fuel ratio sensor 16 detects the air-fuel ratio AF of the combustible mixture (step S203). The air-fuel ratio AF may be an actual detection value detected by the air-fuel ratio sensor 16, or may be obtained from a target value of the air-fuel ratio AF used for calculating the drive time of the injector 17. .
Subsequently, the estimated torque calculation unit 142, based on the actual cylinder fresh air amount Qcr per stroke and the air-fuel ratio AF, as shown in the following equation (10), the fuel amount Qf [g] per stroke. Is calculated (step S204).

Ｑｆ＝Ｑｃｒ／ＡＦ・・・・・式（１０）       Qf = Qcr / AF Expression (10)

さらに、推定トルク演算部１４２は、エンジン１に使用される燃料の発熱量（例えば、ガソリンの場合には、約４４［ＭＪ／ｋｇ］）に基づいて、次式（１１）に示すように、一行程当たりの燃料量Ｑｆから発熱量Ｈｔ［Ｊ］を算出する（ステップＳ２０５）。   Further, the estimated torque calculation unit 142 is based on the calorific value of the fuel used in the engine 1 (for example, approximately 44 [MJ / kg] in the case of gasoline), as shown in the following equation (11): A calorific value Ht [J] is calculated from the fuel amount Qf per stroke (step S205).

Ｈｔ＝Ｑｆ×４４０００・・・・・式（１１）       Ht = Qf × 44000 Equation (11)

また、推定トルク演算部１４２は、エンジン１の熱効率η［％］を算出する（ステップＳ２０６）。
続いて、推定トルク演算部１４２は、発熱量Ｈｔと熱効率ηとに基づいて、次式（１２）に示すように、燃焼ガスがシリンダ８内でピストンに対してする仕事である実図示仕事Ｗｉ［Ｊ］を算出する（ステップＳ２０７）。 Further, the estimated torque calculation unit 142 calculates the thermal efficiency η [%] of the engine 1 (step S206).
Subsequently, the estimated torque calculation unit 142 performs the actual illustrated work Wi, which is the work that the combustion gas performs on the piston in the cylinder 8, as shown in the following equation (12), based on the heat generation amount Ht and the thermal efficiency η. [J] is calculated (step S207).

Ｗｉ＝Ｈｔ×η・・・・・式（１２）       Wi = Ht × η Equation (12)

次に、推定トルク演算部１４２は、実図示仕事Ｗｉに基づいて、次式（１３）に示すように、推定図示平均有効圧Ｐｉｒ［ｋＰａ］を算出する（ステップＳ２０８）。なお、Ｖｃ［Ｌ］は一気筒当たりのシリンダ行程容積を示している。   Next, the estimated torque calculation unit 142 calculates the estimated indicated average effective pressure Pir [kPa] based on the actual indicated work Wi as shown in the following equation (13) (step S208). Vc [L] represents the cylinder stroke volume per cylinder.

Ｐｉｒ＝Ｗｉ／Ｖｃ・・・・・式（１３）       Pir = Wi / Vc (13)

式（１０）〜式（１３）をまとめると、次式（１４）で表される。   When formulas (10) to (13) are put together, they are represented by the following formula (14).

Ｐｉｒ＝Ｗｉ／Ｖｃ
＝Ｈｔ×η／Ｖｃ
＝Ｑｆ×４４０００×η／Ｖｃ
＝Ｑｃｒ／ＡＦ×４４０００×η／Ｖｃ・・・・・式（１４） Pir = Wi / Vc
= Ht × η / Vc
= Qf × 44000 × η / Vc
= Qcr / AF × 44000 × η / Vc (14)

ここで、上記式（１４）において、実シリンダ内新気量Ｑｃｒを目標シリンダ内新気量Ｑｃｔに、推定図示平均有効圧Ｐｉｒを目標図示平均有効圧Ｐｉｔに置き換えれば、次式（１５）に示すように表され、この式は目標シリンダ内新気量Ｑｃｔを表す上記の式（２）と同じ意味の式となることが判る。   If the actual cylinder fresh air amount Qcr is replaced with the target cylinder fresh air amount Qct and the estimated indicated average effective pressure Pir is replaced with the target indicated average effective pressure Pit in the above equation (14), the following equation (15) is obtained. It can be seen that this equation has the same meaning as the above equation (2) representing the target cylinder fresh air amount Qct.

Ｐｉｔ＝Ｑｃｒ／ＡＦ×４４０００×η／Ｖｃ・・・・・式（１５）       Pit = Qcr / AF × 44000 × η / Vc (15)

続いて、推定トルク演算部１４２は、推定図示平均有効圧Ｐｉｒに基づいて、次式（１６）に示すように、推定出力トルクＴＲＱ［Ｎｍ］を算出する（ステップＳ２０９）。なお、式（１６）において、ｚは気筒数、ｉは１サイクル当たりの回転速度（例えば、４サイクルエンジンの場合には、ｉ＝２）をそれぞれ示している。   Subsequently, the estimated torque calculation unit 142 calculates an estimated output torque TRQ [Nm] based on the estimated indicated average effective pressure Pir, as shown in the following equation (16) (step S209). In Equation (16), z represents the number of cylinders, and i represents the rotational speed per cycle (for example, i = 2 in the case of a 4-cycle engine).

ＴＲＱ＝Ｐｉｒ×Ｖｃ×ｚ／（２π×ｉ）・・・・・式（１６）       TRQ = Pir × Vc × z / (2π × i) (16)

このように、実シリンダ内新気量Ｑｃｒを用いることにより、推定出力トルクＴＲＱを高精度に算出することができる。   Thus, the estimated output torque TRQ can be calculated with high accuracy by using the actual in-cylinder fresh air amount Qcr.

次に、ウェイストゲートバルブ制御装置１１１に関し、図１〜図３とともに、図６の目標スロットル上流圧力の算出処理を示すフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１による目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔの算出処理について、より具体的に説明する。   Next, regarding the waste gate valve control device 111, the target throttle upstream pressure P2t according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. The calculation process will be described more specifically.

まず、クランク角センサ１１は、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出し、吸入空気流量制御部１１０の目標シリンダ内新気量演算部１２２は、目標図示平均有効圧Ｐｉｔ、熱効率η、及び空燃比ＡＦに基づいて、次式（１７）に示すように、目標充填効率Ｅｃｔを算出する（ステップＳ３０１）。なお、ρ０［ｇ／Ｌ］は標準状態の空気密度、Ｖｃ［Ｌ］は一気筒当たりのシリンダ行程容積を示している。   First, the crank angle sensor 11 detects the rotational speed Ne of the engine 1, and the target cylinder fresh air amount calculation unit 122 of the intake air flow rate control unit 110 detects the target indicated mean effective pressure Pit, thermal efficiency η, and air-fuel ratio AF. Based on the above, as shown in the following equation (17), the target charging efficiency Ect is calculated (step S301). Note that ρ0 [g / L] represents the air density in the standard state, and Vc [L] represents the cylinder stroke volume per cylinder.

Ｅｃｔ＝ＡＦ×Ｐｉｔ×／（η×４４０００×ρ０）・・・・・式（１７）       Ect = AF × Pit × / (η × 44000 × ρ0) (17)

ウェイストゲートバルブ制御装置１１１において、目標スロットル上流圧力演算部１３１は、回転速度Ｎｅと、目標充填効率Ｅｃｔとに基づいて、予め記憶部に格納されたマップ値から目標スロットル上流圧力ベース補正量を算出する（ステップＳ３０２）。   In the waste gate valve control device 111, the target throttle upstream pressure calculation unit 131 calculates the target throttle upstream pressure base correction amount from the map value stored in advance in the storage unit based on the rotational speed Ne and the target charging efficiency Ect. (Step S302).

一方、目標インマニ圧力演算部１３０は、目標充填効率Ｅｃｔと、体積効率補正係数Ｋｖとに基づいて、環境補正として吸気温ＡＴを考慮して、次式（１８）に示すように、目標インマニ圧Ｐｂｔを算出する（ステップＳ３０３）。   On the other hand, the target intake manifold pressure calculation unit 130 considers the intake air temperature AT as the environmental correction based on the target charging efficiency Ect and the volumetric efficiency correction coefficient Kv, as shown in the following equation (18), Pbt is calculated (step S303).

Ｐｂｔ＝Ｐ_１０｛（Ｅｃｔ／Ｋｖ）×（ＡＴ／Ｔ_１０）｝・・・・・式（１８） Pbt = P ₁₀ {(Ect / Kv) × (AT / T ₁₀ )} Expression (18)

但し、添え字の１０は標準状態を示し、Ｐ_１０＝１ａｔｍ、Ｔ_１０＝２５℃である。 However, the subscript 10 indicates a standard state, and P ₁₀ = 1 atm and T ₁₀ = 25 ° C.

続いて、目標スロットル上流圧力演算部１３１は、ステップＳ３０２で求めた目標スロットル上流圧力ベース補正量と、目標インマニ圧Ｐｂｔとを加算して、環境補正前の目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔ＊を算出する（ステップＳ３０４）。   Subsequently, the target throttle upstream pressure calculation unit 131 adds the target throttle upstream pressure base correction amount obtained in step S302 and the target intake manifold pressure Pbt to calculate the target throttle upstream pressure P2t * before the environmental correction ( Step S304).

次に、吸気温センサ１３より吸入空気温ＡＴを、水温センサ（図示せず）より水温ＷＴを検出する（ステップＳ３０５）。
続いて、目標スロットル上流圧力演算部１３１は、環境補正演算として、環境補正前の目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔ＊と、吸気温ＡＴによるマップ設定（記憶部に格納）された補正値と、水温ＷＴによるマップ設定（記憶部に格納）された補正値とに基づいて、次式（１９）に示すように、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔを算出する（ステップＳ３０６）。なお、ＭＡＰ２とＭＡＰ３は予め記憶部に格納されたマップ値から設定される。 Next, the intake air temperature AT is detected from the intake air temperature sensor 13, and the water temperature WT is detected from a water temperature sensor (not shown) (step S305).
Subsequently, the target throttle upstream pressure calculation unit 131 uses the target throttle upstream pressure P2t * before the environment correction, the correction value set (stored in the storage unit) based on the intake air temperature AT, and the water temperature WT as the environment correction calculation. Based on the correction value set in the map (stored in the storage unit), the target throttle upstream pressure P2t is calculated as shown in the following equation (19) (step S306). Note that MAP2 and MAP3 are set from map values stored in advance in the storage unit.

Ｐ２ｔ＝Ｐ２ｔ＊×ＭＡＰ２［ＡＴ］＋ＭＡＰ３［ＷＴ］・・・・式（１９）       P2t = P2t * × MAP2 [AT] + MAP3 [WT] (19)

このように、目標充填効率Ｅｃｔを用いることにより、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔを高精度に算出することができる。   Thus, the target throttle upstream pressure P2t can be calculated with high accuracy by using the target charging efficiency Ect.

次に、図１〜図３とともに、図７の目標圧縮機駆動力、実圧縮機駆動力、及び排気ガス流量の算出処理を示すフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１による目標圧縮機駆動力Ｐｃｔ、実圧縮機駆動力Ｐｃｒ、及び排気ガス流量Ｑｅｘの算出処理について、より具体的に説明する。   Next, referring to FIGS. 1 to 3 and a flowchart showing calculation processing of the target compressor driving force, the actual compressor driving force, and the exhaust gas flow rate in FIG. 7, the target compression according to the first embodiment of the present invention is performed. The calculation processing of the machine driving force Pct, the actual compressor driving force Pcr, and the exhaust gas flow rate Qex will be described more specifically.

まず、圧縮機３１及びタービン３２内の流れを以下に説明する。ここで、空気状態に関する物理法則である、質量保存則や、ポリトロープ変化や、断熱効率を考慮すると、タービンの出力Ｐｔ［Ｗ］、及び圧縮機駆動力Ｐｃ［Ｗ］は次式（２０）により算出される。   First, the flow in the compressor 31 and the turbine 32 will be described below. Here, considering the conservation of mass, the polytrope change, and the heat insulation efficiency, which are physical laws relating to the air state, the turbine output Pt [W] and the compressor driving force Pc [W] are expressed by the following equation (20). Calculated.

但し、Ｃｐ：定圧比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、Ｗｔ：単位流量当たりのタービン出力［Ｊ］、Ｗｃ：圧縮機仕事量［Ｊ］κ：比熱比、Ｑｔ：タービンの質量流量［ｇ／ｓ］、Ｑｃｍｐ：圧縮機の質量流量（圧縮機通過流量）［ｇ／ｓ］、Ｒ：気体定数［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、ηｔ：タービンの断熱効率、ηｃ：圧縮機の断熱効率を示す。また、Ｐ：圧力［ｋＰａ］、Ｔ：絶対温度［Ｋ］、における添え字の１〜４は、１：空気入口（大気）、２：シリンダ入口（吸気）、３：シリンダ出口、４：排気口、を示す。   Where Cp: constant pressure specific heat [kJ / (kg · K)], Wt: turbine output per unit flow rate [J], Wc: compressor work [J] κ: specific heat ratio, Qt: turbine mass flow rate [g / S], Qcmp: mass flow rate of compressor (flow rate through compressor) [g / s], R: gas constant [kJ / (kg · K)], ηt: heat insulation efficiency of turbine, ηc: heat insulation of compressor Shows efficiency. Further, subscripts 1 to 4 in P: pressure [kPa] and T: absolute temperature [K] are 1: air inlet (atmosphere), 2: cylinder inlet (intake), 3: cylinder outlet, 4: exhaust. Mouth.

さらに、タービン３２と圧縮機３１の特性は、圧力比が増加するに伴い、流量・タービン回転数が増加する傾向にあることから、排気圧Ｐ３は排気ガス流量Ｑｅｘの関数であると言える。
また、排気ガス流量Ｑｅｘとタービン出力Ｐｔは自動車用ターボチャージャの常用域において、ほぼ比例の関係にあると推測されることから、タービン出力Ｐｔは排気ガス流量Ｑｅｘの関数であると言える。
これらから、次式（２１）に示すように、圧縮機駆動力Ｐｃもまた排気ガス流量Ｑｅｘの関数であると言うことができる。 Further, since the characteristics of the turbine 32 and the compressor 31 tend to increase the flow rate / turbine rotational speed as the pressure ratio increases, it can be said that the exhaust pressure P3 is a function of the exhaust gas flow rate Qex.
Further, since the exhaust gas flow rate Qex and the turbine output Pt are estimated to have a substantially proportional relationship in the normal range of the automobile turbocharger, it can be said that the turbine output Pt is a function of the exhaust gas flow rate Qex.
From these, it can be said that the compressor driving force Pc is also a function of the exhaust gas flow rate Qex, as shown in the following equation (21).

Ｐｃ＝Ｐｔ・ηｍ∝Ｑｅｘ・・・・・式（２１）       Pc = Pt · ηm∝Qex (21)

ここで、定常状態では、圧縮機通過流量Ｑｃｍｐ＝吸入空気流量Ｑａになるので、圧縮機駆動力Ｐｃは、吸入空気流量Ｑａと、スロットル上流圧力Ｐ２を用いて次式（２２）で求めることができる。   Here, in the steady state, since the compressor passage flow rate Qcmp = intake air flow rate Qa, the compressor driving force Pc can be obtained by the following equation (22) using the intake air flow rate Qa and the throttle upstream pressure P2. it can.

次に、目標スロットル上流圧力演算部１３１は、回転速度Ｎｅと、体積効率補正係数Ｋｖと、目標充填効率Ｅｃｔとに基づいて、上記のステップＳ３０１〜３０６（式（１７）〜式（１９））のとおりに、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔを算出し、目標吸入空気流量演算部１２３は、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔと、回転速度Ｎｅとに基づいて、上記のステップＳ１１１（式（３））のとおりに、エンジン１が吸入すべき目標吸入空気流量Ｑａｔを算出する（ステップＳ４０１）。   Next, the target throttle upstream pressure calculation unit 131 performs steps S301 to S306 (formulas (17) to (19)) based on the rotational speed Ne, the volumetric efficiency correction coefficient Kv, and the target filling efficiency Ect. As shown, the target throttle upstream pressure P2t is calculated, and the target intake air flow rate calculation unit 123 performs the above step S111 (formula (3)) based on the target cylinder fresh air amount Qct and the rotational speed Ne. As described above, the target intake air flow rate Qat to be taken in by the engine 1 is calculated (step S401).

続いて、目標圧縮機駆動力演算部１３２は、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔと、目標吸入空気流量Ｑａｔとに基づいて、上記式（２２）の（Ｐ２／Ｐ１）は、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔと大気圧ＡＰの比率である（Ｐ２ｔ／ＡＰ）と考える。なお、大気圧補正ＡＰの変わりにエアクリーナ３の下流圧を検出又は推定して用いてもよい（※１）。その比率を（Ｐ２ｔ／ＡＰ）の関数ｆ１で表すことで、次式（２３）に示すように、目標圧縮機駆動力［環境補正前］Ｐｃｔ＊を算出する（ステップＳ４０２）。なお、ｆ１は予め演算されたマップ値から設定される。   Subsequently, based on the target throttle upstream pressure P2t and the target intake air flow rate Qat, the target compressor driving force calculation unit 132 determines that (P2 / P1) in the above equation (22) is larger than the target throttle upstream pressure P2t. It is assumed that the pressure AP is the ratio (P2t / AP). Instead of the atmospheric pressure correction AP, the downstream pressure of the air cleaner 3 may be detected or estimated (* 1). By expressing the ratio by the function f1 of (P2t / AP), the target compressor driving force [before environmental correction] Pct * is calculated as shown in the following equation (23) (step S402). Note that f1 is set from a map value calculated in advance.

次に、吸気温センサ１３より吸気温ＡＴを、大気圧センサ９より大気圧ＡＰを検出する（ステップＳ４０３）。
続いて、目標圧縮機駆動力演算部１３２は、環境補正演算として、目標圧縮機駆動力［環境補正前］Ｐｃｔ＊と、吸気温ＡＴによる補正値と、大気圧ＡＰによる補正値とに基づいて、次式（２４）に基づき、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出する（ステップＳ４０４）。 Next, the intake air temperature AT is detected from the intake air temperature sensor 13, and the atmospheric pressure AP is detected from the atmospheric pressure sensor 9 (step S403).
Subsequently, the target compressor driving force calculation unit 132 performs the environmental correction calculation based on the target compressor driving force [before environmental correction] Pct *, the correction value based on the intake air temperature AT, and the correction value based on the atmospheric pressure AP. Based on the following equation (24), the target compressor driving force Pct is calculated (step S404).

Ｐｃｔ＝Ｐｃｔ＊・（Ｐ_１０／ＡＰ）・√（Ｔ_１０／ＡＴ）・・・・・式（２４） Pct = Pct * · (P ₁₀ / AP) · √ (T ₁₀ / AT) (24)

但し、添え字の１０は標準状態を示し、Ｐ_１０＝１ａｔｍ、Ｔ_１０＝２５℃である。 However, the subscript 10 indicates a standard state, and P ₁₀ = 1 atm and T ₁₀ = 25 ° C.

さらに、スロットル上流圧力センサ３５によりスロットル上流圧力Ｐ２を検出し、実吸入空気流量演算部１４０は、エアフローセンサ１２からの実計測空気流量Ｑｒ又はインマニ圧センサ１５からのインマニ圧Ｐｂに基づいて、上記のステップＳ２０２（式（６））のとおりに、エンジン１が吸入する実吸入空気流量Ｑａｒを算出する（ステップＳ４０５）。
続いて、実圧縮機駆動力演算部１３４は、スロットル上流圧力Ｐ２と、実吸入空気流量Ｑａｒとに基づいて、ステップＳ４０２と同様に、上記式（２４）の（Ｐ２／Ｐ１）は、スロットル上流圧力Ｐ２と大気圧ＡＰの比率である（Ｐ２／ＡＰ）と考える。大気圧補正ＡＰの変わりにエアクリーナ３の下流圧を検出又は推定して用いてもよい（※１）。その比率を（Ｐ２／ＡＰ）の関数ｆ１で表すことで、次式（２５）に示すように、実圧縮機駆動力［環境補正前］Ｐｃｒ＊を算出する（ステップＳ４０６）。なお、ｆ１は予め演算されたマップ値から設定される。 Further, the throttle upstream pressure sensor 35 detects the throttle upstream pressure P2, and the actual intake air flow rate calculation unit 140 is based on the actual measured air flow rate Qr from the air flow sensor 12 or the intake manifold pressure Pb from the intake manifold pressure sensor 15. As shown in step S202 (Equation (6)), the actual intake air flow rate Qar taken in by the engine 1 is calculated (step S405).
Subsequently, based on the throttle upstream pressure P2 and the actual intake air flow rate Qar, the actual compressor driving force calculation unit 134 calculates (P2 / P1) in the above equation (24) as the throttle upstream, as in step S402. Consider the ratio of the pressure P2 to the atmospheric pressure AP (P2 / AP). Instead of the atmospheric pressure correction AP, the downstream pressure of the air cleaner 3 may be detected or estimated (* 1). By expressing the ratio by the function f1 of (P2 / AP), the actual compressor driving force [before environmental correction] Pcr * is calculated as shown in the following equation (25) (step S406). Note that f1 is set from a map value calculated in advance.

続いて、実圧縮機駆動力演算部１３４は、環境補正演算として、実圧縮機駆動力［環境補正前］Ｐｃｒ＊と、ステップＳ４０３による、吸気温ＡＴによる補正値と、大気圧ＡＰによる補正値とに基づいて、次式（２６）に示すように、実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出する（ステップＳ４０７）。   Subsequently, the actual compressor driving force calculation unit 134 performs the actual compressor driving force [before environmental correction] Pcr *, the correction value based on the intake air temperature AT, and the correction value based on the atmospheric pressure AP as the environmental correction calculation. Based on the above, the actual compressor driving force Pcr is calculated as shown in the following equation (26) (step S407).

Ｐｃｒ＝Ｐｃｒ＊・（Ｐ_１０／ＡＰ）・√（Ｔ_１０／ＡＴ）・・・・・式（２６） Pcr = Pcr * · (P ₁₀ / AP) · √ (T ₁₀ / AT) Expression (26)

但し、添え字の１０は標準状態を示し、Ｐ_１０＝１ａｔｍ、Ｔ_１０＝２５℃である。 However, the subscript 10 indicates a standard state, and P ₁₀ = 1 atm and T ₁₀ = 25 ° C.

さらに、空燃比センサ１６は、可燃混合気の空燃比ＡＦを検出し、実シリンダ内新気量演算部１４１は、エアフローセンサ１２からの実計測空気流量Ｑｒ又はインマニ圧センサ１５からのインマニ圧Ｐｂに基づいて、上記のステップＳ２０２（式（６）〜式（９））のとおりに、シリンダ８が吸入する実シリンダ内新気量Ｑｃｒを算出する（ステップＳ４０８）。
続いて、排気ガス流量演算部１３３は、実シリンダ内新気量Ｑｃｒと、空燃比ＡＦとに基づいて、次式（２７）に示すように、排気ガス流量Ｑｅｘを算出する（ステップＳ４０９）。 Further, the air-fuel ratio sensor 16 detects the air-fuel ratio AF of the combustible mixture, and the actual cylinder fresh air amount calculation unit 141 detects the actual measured air flow rate Qr from the air flow sensor 12 or the intake manifold pressure Pb from the intake manifold pressure sensor 15. Based on the above, as in step S202 (formula (6) to formula (9)), the actual cylinder fresh air amount Qcr taken in by the cylinder 8 is calculated (step S408).
Subsequently, the exhaust gas flow rate calculation unit 133 calculates the exhaust gas flow rate Qex based on the actual in-cylinder fresh air amount Qcr and the air-fuel ratio AF, as shown in the following equation (27) (step S409).

Ｑｅｘ＝Ｑｃｒ・｛１＋（１／（ＡＦ））｝・・・・・式（２７）       Qex = Qcr · {1+ (1 / (AF))} (27)

次に、図１〜図３とともに、図８のウェイストゲートバルブの制御処理を示すブロック図を参照しながら、この発明の実施の形態１によるウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧの算出処理について、より具体的に説明する。
まず、排気ガス流量Ｑｅｘと、圧縮機駆動力Ｐｃの関係特性（図９（Ａ）及び（Ｂ）参照）は多項近似式に表すことができる。この多項近似式は、回転速度Ｎｅや、インマニ圧Ｐｂに影響されず、ウェイストゲートバルブデューティー比のみに依存される関係となっている。そのため、排気ガス流量Ｑｅｘと、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔとに基づいて、ウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧを算出することができる。 Next, the waste gate valve duty ratio WG calculation process according to the first embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to the block diagram showing the waste gate valve control process of FIG. 8 together with FIGS. Explained.
First, the relational characteristic (see FIGS. 9A and 9B) between the exhaust gas flow rate Qex and the compressor driving force Pc can be expressed by a polynomial approximation. This polynomial approximate expression is not affected by the rotational speed Ne or the intake manifold pressure Pb, but has a relationship that depends only on the waste gate valve duty ratio. Therefore, the waste gate valve duty ratio WG can be calculated based on the exhaust gas flow rate Qex and the target compressor driving force Pct.

次に、排気ガス流量演算部１３３は、実シリンダ内新気量Ｑｃｒと、空燃比ＡＦとに基づいて、上記のステップＳ４０９（式（２７））のとおりに、排気ガス流量Ｑｅｘを算出する（ステップＳ５０１）。
続いて、前述の図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す特性の多項近似式の関係は、排気ガス流量Ｑｅｘと圧縮機駆動力ベースＰｃｏの特性を、予め記憶部に格納されたマップ値からなる１次関数ｆ２、及び排気ガス流量ＱｅｘとＱｅｘ補正係数Ｋｑｅｘの特性を予め記憶部に格納されたマップ値からなる１次関数ｆ３にて置き換えて設定できる。従って、排気ガス流量Ｑｅｘに基づいて、次式（２８）及び（２９）に示すように、排気ガス流量Ｑｅｘに基づき、圧縮機駆動力ベースＰｃｏ及びＱｅｘ補正係数Ｋｑｅｘをそれぞれ１次関数ｆ２及びｆ３にて算出する（ステップＳ５０２、ステップＳ５０３）。 Next, the exhaust gas flow rate calculation unit 133 calculates the exhaust gas flow rate Qex based on the actual in-cylinder fresh air amount Qcr and the air-fuel ratio AF as shown in step S409 (Equation (27)) ( Step S501).
Subsequently, the relationship of the polynomial approximation of the characteristics shown in FIGS. 9A and 9B described above is that the characteristics of the exhaust gas flow rate Qex and the compressor driving force base Pco are calculated from the map values stored in the storage unit in advance. The linear function f2 and the characteristics of the exhaust gas flow rate Qex and the Qex correction coefficient Kqex can be set by being replaced with a linear function f3 including a map value stored in the storage unit in advance. Therefore, based on the exhaust gas flow rate Qex, as shown in the following equations (28) and (29), based on the exhaust gas flow rate Qex, the compressor driving force base Pco and the Qex correction coefficient Kqex are linear functions f2 and f3, respectively. (Step S502, Step S503).

Ｐｃｏ＝ｆ２［Ｑｅｘ］・・・・・式（２８）
Ｋｑｅｘ＝ｆ３［Ｑｅｘ］・・・・・式（２９） Pco = f2 [Qex] (Equation 28)
Kqex = f3 [Qex] (Equation 29)

ウェイストゲートバルブ制御装置１１１における大気圧補正係数演算部１４３は、排気ガス流量演算部１３３からの排気ガス流量Ｑｅｘと、標準大気圧Ｐ_１０−圧縮機上流圧Ｐａａｃｌ間差圧と、大気圧補正係数Ｋａｐのマップ値から成る１次関数ｆ４を予め記憶部に格納している。そして、次式（３０）に示すように、大気圧補正係数Ｋａｐを算出する（ステップＳ５０１、Ｓ５１１）。
Ｋａｐ＝ｆ４｛［Ｑｅｘ］×（Ｐ_１０−Ｐａａｃｌ）｝・・・・・式（３０） The atmospheric pressure correction coefficient calculation unit 143 in the waste gate valve control device 111 includes an exhaust gas flow rate Qex from the exhaust gas flow rate calculation unit 133, a differential pressure between the standard atmospheric pressure P ₁₀ and the compressor upstream pressure Paac1, and an atmospheric pressure correction coefficient. A linear function f4 composed of the map value of Kap is stored in the storage unit in advance. Then, as shown in the following equation (30), an atmospheric pressure correction coefficient Kap is calculated (steps S501 and S511).
Kap = f4 {[Qex] × (P 10 -Paacl)} ····· formula (30)

なお、圧縮機上流圧Ｐａａｃｌは、圧縮機３１の上流圧をセンサ（図示せず）によって検出するか、又は大気圧センサ９によって検出された大気圧ＡＰでもよい。或いは、圧縮機上流圧として公知技術により推定した値を使用してもよい。
また、排気ガス流量Ｑｅｘの代わりに、目標排気ガス流量演算部１４４からの目標排気ガス流量ＱｅｘＴＧＴを用いてもよい（ステップＳ５１２）。このために、信号線が点線で示されている。 The compressor upstream pressure Paacl may be detected by detecting the upstream pressure of the compressor 31 with a sensor (not shown), or may be the atmospheric pressure AP detected by the atmospheric pressure sensor 9. Alternatively, a value estimated by a known technique may be used as the compressor upstream pressure.
Further, instead of the exhaust gas flow rate Qex, the target exhaust gas flow rate QexTGT from the target exhaust gas flow rate calculation unit 144 may be used (step S512). For this purpose, the signal lines are indicated by dotted lines.

続いて、ウェイストゲートバルブ制御装置１１１における目標圧縮機駆動力演算部１３２は、上述した目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔと目標吸入空気流量Ｑａｔとに基づいて、上記のステップＳ４０２〜Ｓ４０４（式（２３）〜式（２４））に示すように、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔを算出する（ステップＳ５０４）。   Subsequently, the target compressor driving force calculation unit 132 in the waste gate valve control device 111 performs the above steps S402 to S404 (formula (23) to) based on the target throttle upstream pressure P2t and the target intake air flow rate Qat. As shown in equation (24)), the target compressor driving force Pct is calculated (step S504).

ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５は、排気ガス流量Ｑｅｘに基づいてステップＳ５０２で算出された圧縮機駆動力ベースＰｃｏと、式（３０）で求めた大気圧補正係数Ｋａｐに基づいて、次式（３１）に示すように、大気圧補正後圧縮機駆動力ベースＰｃｏ＊を算出する（ステップＳ５１３）。
Ｐｃｏ＊＝Ｋａｐ×Ｐｃｏ・・・・・式（３１）
さらに、ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５は、式（３１）で求めた大気圧補正後圧縮機駆動力ベースＰｃｏ＊と、排気ガス流量Ｑｅｘに基づいてステップＳ５０３で算出されたＱｅｘ補正係数Ｋｑｅｘと、上述した目標圧縮機駆動力Ｐｃｔとに基づいて、次式（３２）に示すように、ウェイストゲートバルブデューティー比の補正係数Ｋｗｄｔを算出する（ステップＳ５０５）。 The waste gate valve duty ratio calculation unit 135 calculates the following equation based on the compressor driving force base Pco calculated in step S502 based on the exhaust gas flow rate Qex and the atmospheric pressure correction coefficient Kap calculated in equation (30): As shown in 31), the compressor driving force base Pco * after atmospheric pressure correction is calculated (step S513).
Pco * = Kap × Pco Expression (31)
Further, the waste gate valve duty ratio calculator 135 calculates the atmospheric pressure corrected compressor driving force base Pco * obtained by the equation (31) and the Qex correction coefficient Kqex calculated in step S503 based on the exhaust gas flow rate Qex. Based on the above-described target compressor driving force Pct, a waste gate valve duty ratio correction coefficient Kwdt is calculated as shown in the following equation (32) (step S505).

Ｋｗｄｔ＝｛（Ｐｃｔ／Ｐｃｏ＊）−１｝／Ｋｑｅｘ・・・・・式（３２）       Kwdt = {(Pct / Pco *)-1} / Kqex Equation (32)

なお、上記のウェイストゲートバルブデューティー比補正係数Ｋｗｄｔの算出は、次式（３３）に示すように、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと大気圧補正係数Ｋａｐとに基づいて大気圧補正後目標圧縮機駆動力Ｐｃｔ＊を算出し、次式（３４）に示すように、この大気圧補正後目標圧縮機駆動力Ｐｃｔ＊と圧縮機駆動力ベースＰｃｏとＱｅｘ補正係数Ｋｑｅｘとから算出してもよい。   The above-described waste gate valve duty ratio correction coefficient Kwdt is calculated based on the target compressor driving force Pct and the atmospheric pressure correction coefficient Kap as shown in the following equation (33). The force Pct * may be calculated and calculated from the post-atmospheric pressure corrected target compressor driving force Pct *, the compressor driving force base Pco, and the Qex correction coefficient Kqex as shown in the following equation (34).

Ｐｃｔ＊＝Ｋａｐ×Ｐｃｔ・・・・・式（３３）
Ｋｗｄｔ＝｛（Ｐｃｔ＊／Ｐｃｏ）−１｝／Ｋｑｅｘ・・・・・式（３４） Pct * = Kap × Pct Expression (33)
Kwdt = {(Pct * / Pco) -1} / Kqex (34)

次に、ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５は、上記のウェイストゲートバルブデューティー比の補正係数Ｋｗｄｔに基づいて、予め記憶部に格納されているマップにおける１次関数ｆ５から、次式（３５）に示すように、ウェイストゲートバルブ基本デューティー比ＷＧｂを算出する（ステップＳ５０６）。   Next, the waste gate valve duty ratio calculation unit 135 calculates the following equation (35) from the linear function f5 in the map stored in advance in the storage unit based on the above-described waste gate valve duty ratio correction coefficient Kwdt. As shown, a waste gate valve basic duty ratio WGb is calculated (step S506).

ＷＧｂ＝ｆ５［Ｋｗｄｔ］・・・・・式（３５）
なお、上記のウェイストゲートバルブ基本デューティー比ＷＧｂは、圧縮機駆動力Ｐｃと排気ガス流量Ｑｅｘの特性に基づいたマップを用いて導出してもよい。
以上をまとめると、ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５は、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと、排気ガス流量補正係数Ｋｑｅｘ（すなわち排気ガス流量Ｑｅｘ）と、大気圧補正係数Ｋａｐとに基づいて、ウェイストゲートバルブデューティー比補正係数Ｋｗｄｔ（すなわちウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧ）を算出することができることを示している。 WGb = f5 [Kwdt] (35)
The waste gate valve basic duty ratio WGb may be derived using a map based on the characteristics of the compressor driving force Pc and the exhaust gas flow rate Qex.
In summary, the waste gate valve duty ratio calculation unit 135 is based on the target compressor driving force Pct, the exhaust gas flow rate correction coefficient Kqex (that is, the exhaust gas flow rate Qex), and the atmospheric pressure correction coefficient Kap. It shows that the valve duty ratio correction coefficient Kwdt (that is, the waste gate valve duty ratio WG) can be calculated.

次に、実圧縮機駆動力演算部１３４は、スロットル上流圧力Ｐ２と、実吸入空気流量Ｑａｒとに基づいて、上記のステップＳ４０６〜Ｓ４０７（式（２５）〜式（２６））のとおり、実圧縮機駆動力Ｐｃｒを算出する（ステップＳ５０７）。   Next, the actual compressor driving force calculation unit 134 performs the actual operation based on the throttle upstream pressure P2 and the actual intake air flow rate Qar as shown in steps S406 to S407 (expressions (25) to (26)). The compressor driving force Pcr is calculated (step S507).

続いて、ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５は、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと実圧縮機駆動力Ｐｃｒとの差分（ステップＳ５１４）に対し大気圧補正係数Ｋａｐで補正を行う。その補正結果を用いてＰＩＤ制御であるフィードバック制御を行い、ウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧのフィードバック補正量ＦＢ（Ｐ）、ＦＢ（Ｉ）、及びＦＢ（Ｄ）を算出する（ステップＳ５０８）。このように、大気圧補正係数Ｋａｐを考慮することで、環境圧が変化しても、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔに対し高精度なフィードバックが可能となる。   Subsequently, the waste gate valve duty ratio calculator 135 corrects the difference (step S514) between the target compressor driving force Pct and the actual compressor driving force Pcr with the atmospheric pressure correction coefficient Kap. Feedback control that is PID control is performed using the correction result, and feedback correction amounts FB (P), FB (I), and FB (D) of the waste gate valve duty ratio WG are calculated (step S508). In this way, by considering the atmospheric pressure correction coefficient Kap, highly accurate feedback can be performed with respect to the target compressor driving force Pct even if the environmental pressure changes.

さらに、ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５は、上記のフィードバック制御で用いた、大気圧補正係数Ｋａｐで補正をした実圧縮機駆動力Ｐｃｒ−目標圧縮機駆動力Ｐｃｔ間の差分（ステップＳ５１４）に対応する、ウェイストゲートバルブデューティー比の定量的なずれ量を学習量として算出して、ウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧに対して学習補正を実施する。
例えば、大気圧補正係数Ｋａｐを考慮して算出されたウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧのフィードバック補正量ＦＢ（Ｉ）の値が或る閾値を超えた量を、ターボチャージャの個体差、経年変化などによるばらつき要素に対する影響を無くすためのウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧの学習量として算出する（ステップＳ５０９）。 Further, the waste gate valve duty ratio calculation unit 135 calculates the difference between the actual compressor driving force Pcr corrected by the atmospheric pressure correction coefficient Kap and the target compressor driving force Pct used in the feedback control (step S514). A corresponding quantitative shift amount of the waste gate valve duty ratio is calculated as a learning amount, and learning correction is performed on the waste gate valve duty ratio WG.
For example, the amount of feedback correction amount FB (I) of the waste gate valve duty ratio WG calculated in consideration of the atmospheric pressure correction coefficient Kap exceeds a certain threshold value due to individual differences in the turbocharger, aging, etc. It is calculated as a learning amount of the waste gate valve duty ratio WG for eliminating the influence on the variation element (step S509).

次に、ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５は、ウェイストゲートバルブ基本デューティー比ＷＧｂと、ウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧのフィードバック補正量ＦＢ（Ｐ）、ＦＢ（Ｉ）、及びＦＢ（Ｄ）、並びにウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧの学習値とに基づいて、次式（３６）に示すように、ウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧを算出する（ステップＳ５１０）。   Next, the waste gate valve duty ratio calculation unit 135 includes a waste gate valve basic duty ratio WGb, feedback correction amounts FB (P), FB (I), and FB (D) of the waste gate valve duty ratio WG, and waste. Based on the learned value of the gate valve duty ratio WG, the waste gate valve duty ratio WG is calculated as shown in the following equation (36) (step S510).

ＷＧ＝ＷＧｂ＋（ＦＢ（Ｐ）＋ＦＢ（Ｉ）＋ＦＢ（Ｄ））＋学習値・・・式（３６）     WG = WGb + (FB (P) + FB (I) + FB (D)) + learning value Equation (36)

このように、前述の多項近似式の関係を、排気ガス流量Ｑｅｘに基づいた２つの対応関数（マップ値）にて置き換えることと、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔとに基づいて、ウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧを高精度に制御することができる。   As described above, the waste gate valve duty ratio is based on replacing the relationship of the above-described polynomial approximation with two corresponding functions (map values) based on the exhaust gas flow rate Qex and the target compressor driving force Pct. WG can be controlled with high accuracy.

すなわち、ウェイストゲートバルブ制御装置１１１は、実圧縮機駆動力Ｐｃｒが目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと一致するように制御され、圧力式のウェイストゲートの場合は、ウェイストゲートバルブデューティー比をダイアフラムに掛かる圧力を制御するためのウェイストゲートバルブのデューティー比として、ウェイストゲートバルブ３４を駆動する。   In other words, the waste gate valve control device 111 is controlled so that the actual compressor driving force Pcr matches the target compressor driving force Pct. In the case of a pressure type waste gate, the pressure that applies the waste gate valve duty ratio to the diaphragm. As a duty ratio of the waste gate valve for controlling the waste gate valve 34, the waste gate valve 34 is driven.

以上で示したように、ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５は、排気ガス流量Ｑｅｘと、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと、大気圧補正後圧縮機駆動力ベースＰｃｏ＊とに基づいて、ウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧを高精度に算出している。
排気ガス流量Ｑｅｘの補正係数Ｋｑｅｘと、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと、大気圧補正後圧縮機駆動力ベースＰｃｏ＊は、ウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５において、それぞれ、ステップＳ５０３と、ステップＳ５０４と、ステップＳ５１３とで算出される。さらに、吸入空気流量制御部１１０により吸入空気量を高精度に制御できることから、本実施の形態は実現可能である。 As described above, the waste gate valve duty ratio calculation unit 135 performs the waste gate valve based on the exhaust gas flow rate Qex, the target compressor driving force Pct, and the compressor driving force base Pco * after atmospheric pressure correction. The duty ratio WG is calculated with high accuracy.
The correction coefficient Kqex of the exhaust gas flow rate Qex, the target compressor driving force Pct, and the atmospheric pressure corrected compressor driving force base Pco * are respectively calculated in steps S503 and S504 in the waste gate valve duty ratio calculation unit 135, respectively. , Calculated in step S513. Furthermore, since the intake air flow rate control unit 110 can control the intake air amount with high accuracy, this embodiment can be realized.

この発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置によれば、吸入空気流量制御部１１０は、目標トルク演算部１２１が算出した目標図示平均有効圧Ｐｉｔ（又は目標出力トルクＴＲＱｔ）に基づいて目標吸入空気流量Ｑａｔを算出し、この目標吸入空気流量Ｑａｔを達成するようにスロットル開度ＴＨの目標値を算出して、スロットル開度制御部１２４を介してスロットル開度ＴＨを制御する。そのため、運転者要求出力トルクＴＲＱｄや他のコントローラからのトルク要求値を高精度に達成することができる。   According to the control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, the intake air flow rate control unit 110 is based on the target indicated mean effective pressure Pit (or target output torque TRQt) calculated by the target torque calculation unit 121. The intake air flow rate Qat is calculated, the target value of the throttle opening TH is calculated so as to achieve the target intake air flow rate Qat, and the throttle opening TH is controlled via the throttle opening control unit 124. Therefore, the driver request output torque TRQd and the torque request value from another controller can be achieved with high accuracy.

また、推定トルク演算部１４２は、空燃比ＡＦと、インマニ圧Ｐｂ又は実吸入空気流量Ｑａｒと、熱効率ηとに基づいて、エンジン１の推定出力トルクＴＲＱ又は推定図示平均有効圧Ｐｉｒを算出する。
そのため、制御マップ容量を抑えつつ、エンジン１の推定出力トルクＴＲＱを高精度に算出することができる。 Further, the estimated torque calculation unit 142 calculates the estimated output torque TRQ or the estimated indicated average effective pressure Pir of the engine 1 based on the air-fuel ratio AF, the intake manifold pressure Pb or the actual intake air flow rate Qar, and the thermal efficiency η.
Therefore, the estimated output torque TRQ of the engine 1 can be calculated with high accuracy while suppressing the control map capacity.

また、ウェイストゲートバルブ制御装置１１１は、目標充填効率Ｅｃｔと、目標インマニ圧力演算部１３０が算出した目標インマニ圧Ｐｂｔとに基づいて目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔを算出する。さらに、目標圧縮機駆動力演算部１３２と、実圧縮機駆動力演算部１３４と、排気ガス流量演算部１３３とにより、環境補正を考慮した、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと、実圧縮機駆動力Ｐｃｒと、排気ガス流量Ｑｅｘとを算出する。そしてウェイストゲートバルブデューティー比演算部１３５にて、実圧縮機駆動力Ｐｃｒと、排気ガス流量Ｑｅｘと、目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと、大気圧補正後圧縮機駆動力ベースＰｃｏ＊とに基づいて、ウェイストゲートバルブ制御量であるウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧを算出する。そして、実圧縮機駆動力Ｐｃｒが目標圧縮機駆動力Ｐｃｔと一致するように、ウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧを用いて、ウェイストゲートバルブ３４を駆動する。   Further, the waste gate valve control device 111 calculates the target throttle upstream pressure P2t based on the target charging efficiency Ect and the target intake manifold pressure Pbt calculated by the target intake manifold pressure calculation unit 130. Further, the target compressor driving force calculation unit 132, the actual compressor driving force calculation unit 134, and the exhaust gas flow rate calculation unit 133 take into account the target compressor driving force Pct and the actual compressor driving force in consideration of environmental correction. Pcr and the exhaust gas flow rate Qex are calculated. Based on the actual compressor driving force Pcr, the exhaust gas flow rate Qex, the target compressor driving force Pct, and the compressor driving force base Pco * after atmospheric pressure correction, the waste gate valve duty ratio calculation unit 135 A waste gate valve duty ratio WG that is a waste gate valve control amount is calculated. Then, the waste gate valve 34 is driven using the waste gate valve duty ratio WG so that the actual compressor driving force Pcr matches the target compressor driving force Pct.

すなわち、吸入空気流量を制御することで、ウェイストゲートバルブ制御量であるウェイストゲートバルブデューティー比ＷＧを介して、過給機（ターボチャージャ）の過給圧を高精度に制御することができる。   That is, by controlling the intake air flow rate, the supercharging pressure of the supercharger (turbocharger) can be controlled with high accuracy via the waste gate valve duty ratio WG which is a waste gate valve control amount.

なお、空燃比ＡＦや各制御目標値（例えば、吸気や排気ＶＶＴ開度、ＥＧＲ率、点火時期、等）については、エンジン１の回転速度Ｎｅ又は充填効率Ｅｃ等の運転状態に対応した最適値が予め制御マップとして記憶部に格納されており、目標吸入空気流量Ｑａｔが達成された時点で最適な制御値が算出され、その制御値を目標値として、インジェクタ１７及び点火コイル１９を制御することにより、それぞれ最適値に制御される。   Note that the air-fuel ratio AF and each control target value (for example, intake and exhaust VVT opening, EGR rate, ignition timing, etc.) are optimum values corresponding to the operating state such as the rotational speed Ne of the engine 1 or the charging efficiency Ec. Is previously stored in the storage unit as a control map, and an optimal control value is calculated when the target intake air flow rate Qat is achieved, and the injector 17 and the ignition coil 19 are controlled using the control value as a target value. Thus, each is controlled to an optimum value.

１ エンジン、２ 吸気管、３ エアクリーナ、４ スロットルバルブ、５ サージタンク、７ 排気管、８ シリンダ、９ 大気圧センサ、１１ クランク角センサ、１２ エアフローセンサ、１３ 吸気温センサ、１４ スロットルポジションセンサ、１５ インマニ圧センサ、１６ 空燃比センサ、１７ インジェクタ、１８ 点火プラグ、１９ 点火コイル、２０ 吸気バルブ、２１ 排気バルブ、２２ 排気ガス浄化触媒、３０ インタークーラ、３１ 圧縮機、３２ タービン、３３ エアバイパスバルブ、３４ ウェイストゲートバルブ、３５ スロットル上流圧力センサ、１１０ 吸入空気流量制御部、１１１ ウェイストゲートバルブ制御装置、１１２ トルク値制御部、１２０ 要求トルク演算部、１２１ 目標トルク演算部、１２２ 目標シリンダ内新気量演算部、１２３ 目標吸入空気流量演算部、１２４ スロットル開度制御部、１３０ 目標インマニ圧力演算部、１３１ 目標スロットル上流圧力演算部、１３２ 目標圧縮機駆動力演算部、１３３ 排気ガス流量演算部、１３４ 実圧縮機駆動力演算部、１３５ ウェイストゲートバルブデューティー比演算部、１４０ 実吸入空気流量演算部、１４１ 実シリンダ内新気量演算部、１４２ 推定トルク演算部、１４３ 大気圧補正係数演算部、１４４ 目標排気ガス流量演算部。   1 Engine, 2 Intake pipe, 3 Air cleaner, 4 Throttle valve, 5 Surge tank, 7 Exhaust pipe, 8 Cylinder, 9 Atmospheric pressure sensor, 11 Crank angle sensor, 12 Air flow sensor, 13 Intake temperature sensor, 14 Throttle position sensor, 15 In manifold pressure sensor, 16 air-fuel ratio sensor, 17 injector, 18 ignition plug, 19 ignition coil, 20 intake valve, 21 exhaust valve, 22 exhaust gas purification catalyst, 30 intercooler, 31 compressor, 32 turbine, 33 air bypass valve, 34 Wastegate valve, 35 Throttle upstream pressure sensor, 110 Intake air flow rate control unit, 111 Wastegate valve control device, 112 Torque value control unit, 120 Required torque calculation unit, 121 Target torque calculation unit, 122 Target system Linda fresh air amount calculation unit, 123 Target intake air flow rate calculation unit, 124 Throttle opening control unit, 130 Target intake manifold pressure calculation unit, 131 Target throttle upstream pressure calculation unit, 132 Target compressor driving force calculation unit, 133 Exhaust gas Flow rate calculation unit, 134 Actual compressor driving force calculation unit, 135 Waste gate valve duty ratio calculation unit, 140 Actual intake air flow rate calculation unit, 141 Actual cylinder fresh air amount calculation unit, 142 Estimated torque calculation unit, 143 Atmospheric pressure correction Coefficient calculator, 144 Target exhaust gas flow rate calculator.

Claims (7)

内燃機関の吸気路に設けられたスロットルバルブと、排気路に設けられたタービンと、前記吸気路の前記スロットルバルブの上流側に設けられた前記タービンと一体に回転する圧縮機とを有する過給機と、前記タービンを迂回するバイパス通路に設けられた圧力式のウェイストゲートバルブと、前記ウェイストゲートバルブを駆動することにより前記バイパス通路の流路断面積を変更するウェイストゲートバルブ駆動部と、ウェイストゲートバルブデューティー比で、前記ウェイストゲートバルブのダイアフラムに掛かる圧力を調整することにより、前記ウェイストゲートバルブ駆動部を制御するウェイストゲートバルブ制御装置とを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記ウェイストゲートバルブ制御装置は、
前記内燃機関の充填効率の目標値となる目標充填効率と回転速度とに基づいて、前記スロットルバルブの上流圧力の目標値である目標スロットル上流圧力を算出する目標スロットル上流圧力演算部と、
前記内燃機関の空燃比と実シリンダ内新気量とに基づいて、排気ガス流量を算出する排気ガス流量演算部と、
吸入空気流量の目標値となる目標吸入空気流量と、前記目標スロットル上流圧力とに基づいて、目標圧縮機駆動力を算出する目標圧縮機駆動力演算部と、
圧縮機上流圧又は大気圧と前記排気ガス流量とに基づいて大気圧補正係数を算出する大気圧補正係数演算部と、
前記目標圧縮機駆動力と前記排気ガス流量と前記大気圧補正係数とに基づいて、前記ウェイストゲートバルブデューティー比を算出するウェイストゲートバルブデューティー比演算部とを備えた
内燃機関の制御装置。 A turbocharger having a throttle valve provided in an intake passage of an internal combustion engine, a turbine provided in an exhaust passage, and a compressor that rotates integrally with the turbine provided upstream of the throttle valve in the intake passage. A waste gate valve that is provided in a bypass passage that bypasses the turbine, a waste gate valve driving unit that changes the flow passage cross-sectional area of the bypass passage by driving the waste gate valve, and a waste A control device for an internal combustion engine comprising a waste gate valve control device for controlling the waste gate valve drive unit by adjusting a pressure applied to a diaphragm of the waste gate valve by a gate valve duty ratio;
The waste gate valve control device
A target throttle upstream pressure calculation unit that calculates a target throttle upstream pressure that is a target value of the upstream pressure of the throttle valve based on a target charging efficiency and a rotational speed that are target values of the charging efficiency of the internal combustion engine;
An exhaust gas flow rate calculation unit that calculates an exhaust gas flow rate based on the air-fuel ratio of the internal combustion engine and the actual amount of fresh air in the cylinder;
A target compressor driving force calculating unit that calculates a target compressor driving force based on a target intake air flow rate that is a target value of the intake air flow rate and the target throttle upstream pressure;
An atmospheric pressure correction coefficient calculation unit that calculates an atmospheric pressure correction coefficient based on the compressor upstream pressure or atmospheric pressure and the exhaust gas flow rate;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a waste gate valve duty ratio calculation unit that calculates the waste gate valve duty ratio based on the target compressor driving force, the exhaust gas flow rate, and the atmospheric pressure correction coefficient. 前記ウェイストゲートバルブ制御装置は、前記スロットルバルブの上流側の空気管圧力であるスロットル上流圧力と、前記吸入空気流量とに基づいて実圧縮機駆動力を算出する実圧縮機駆動力算出部をさらに含み、
前記ウェイストゲートバルブデューティー比演算部は、前記実圧縮機駆動力と前記目標圧縮機駆動力との差分に前記大気圧補正係数を考慮して、前記ウェイストゲートバルブデューティー比のＰＩＤフィードバック補正量を算出する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 The waste gate valve control device further includes an actual compressor driving force calculation unit that calculates an actual compressor driving force based on a throttle upstream pressure that is an air pipe pressure upstream of the throttle valve and the intake air flow rate. Including
The waste gate valve duty ratio calculation unit calculates a PID feedback correction amount of the waste gate valve duty ratio in consideration of the atmospheric pressure correction coefficient in a difference between the actual compressor driving force and the target compressor driving force. The control device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記ウェイストゲートバルブデューティー比演算部は、前記実圧縮機駆動力と前記目標圧縮機駆動力との差分に前記大気圧補正係数を考慮して算出した前記ウェイストゲートバルブデューティー比の定量的なずれ量を学習量として算出し、前記学習量を前記ＰＩＤフィードバック補正量に加えて、前記ウェイストゲートバルブデューティー比に対する学習補正量とする
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。 The waste gate valve duty ratio calculation unit is configured to calculate the amount of deviation of the waste gate valve duty ratio calculated in consideration of the atmospheric pressure correction coefficient in the difference between the actual compressor driving force and the target compressor driving force. The control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the learning amount is calculated as a learning amount, and the learning amount is added to the PID feedback correction amount to be a learning correction amount with respect to the waste gate valve duty ratio. 前記内燃機関の空燃比と目標シリンダ内新気量とに基づいて、目標排気ガス流量を算出する目標排気ガス流量演算部をさらに備え、
前記大気圧補正係数演算部は、前記排気ガス流量の代わりに目標排気ガス流量を使用する
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。 A target exhaust gas flow rate calculation unit for calculating a target exhaust gas flow rate based on the air-fuel ratio of the internal combustion engine and the target cylinder fresh air amount;
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the atmospheric pressure correction coefficient calculation unit uses a target exhaust gas flow rate instead of the exhaust gas flow rate. 前記ウェイストゲートバルブデューティー比演算部は、前記排気ガス流量から、圧縮機駆動力ベース及び前記排気ガス流量に対する排気ガス流量補正係数を算出し、前記圧縮機駆動力ベースに前記大気圧補正係数を乗じて大気圧補正後圧縮機駆動力ベースを算出し、前記大気圧補正後圧縮機駆動力ベースと前記排気ガス流量補正係数と前記目標圧縮機駆動力とに基づきウェイストゲートバルブデューティー比の補正係数を算出し、前記ウェイストゲートバルブデューティー比の補正係数から前記ウェイストゲートバルブデューティー比を算出する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 The waste gate valve duty ratio calculation unit calculates an exhaust gas flow rate correction coefficient for the compressor driving force base and the exhaust gas flow rate from the exhaust gas flow rate, and multiplies the compressor driving force base by the atmospheric pressure correction coefficient. The compressor driving force base after atmospheric pressure correction is calculated, and the waste gate valve duty ratio correction coefficient is calculated based on the compressor driving force base after atmospheric pressure correction, the exhaust gas flow rate correction coefficient, and the target compressor driving force. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the waste gate valve duty ratio is calculated from a correction coefficient of the waste gate valve duty ratio. 前記ウェイストゲートバルブデューティー比演算部は、前記排気ガス流量から、圧縮機駆動力ベース及び前記排気ガス流量に対する排気ガス流量補正係数を算出し、前記目標圧縮機駆動力に前記大気圧補正係数を乗じて大気圧補正後目標圧縮機駆動力を算出し、前記大気圧補正後目標圧縮機駆動力と前記排気ガス流量補正係数と前記圧縮機駆動力ベースとに基づきウェイストゲートバルブデューティー比の補正係数を算出し、前記ウェイストゲートバルブデューティー比の補正係数から前記ウェイストゲートバルブデューティー比を算出する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 The waste gate valve duty ratio calculation unit calculates an exhaust gas flow rate correction coefficient for the compressor driving force base and the exhaust gas flow rate from the exhaust gas flow rate, and multiplies the target compressor driving force by the atmospheric pressure correction coefficient. The target compressor driving force after atmospheric pressure correction is calculated and the waste gate valve duty ratio correction coefficient is calculated based on the target compressor driving force after atmospheric pressure correction, the exhaust gas flow rate correction coefficient, and the compressor driving force base. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the waste gate valve duty ratio is calculated from a correction coefficient of the waste gate valve duty ratio. 内燃機関の吸気路に設けられたスロットルバルブと、排気路に設けられたタービンと、前記吸気路の前記スロットルバルブの上流側に設けられた前記タービンと一体に回転する圧縮機とを有する過給機と、前記タービンを迂回するバイパス通路に設けられた圧力式のウェイストゲートバルブと、前記ウェイストゲートバルブを駆動することにより前記バイパス通路の流路断面積を変更するウェイストゲートバルブ駆動部と、ウェイストゲートバルブデューティー比で、前記ウェイストゲートバルブのダイアフラムに掛かる圧力を調整することにより、前記ウェイストゲートバルブ駆動部を制御するウェイストゲートバルブ制御装置とを備えた内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関の充填効率の目標値となる目標充填効率と回転速度とに基づいて、前記スロットルバルブの上流圧力の目標値である目標スロットル上流圧力を算出し、
前記内燃機関の空燃比と実シリンダ内新気量とに基づいて、排気ガス流量を算出し、
吸入空気流量の目標値となる目標吸入空気流量と、前記目標スロットル上流圧力とに基づいて、目標圧縮機駆動力を算出し、
圧縮機上流圧又は大気圧に基づいて、前記排気ガス流量を補正するための大気圧補正係数を算出し、
前記目標圧縮機駆動力と前記排気ガス流量と前記大気圧補正係数とに基づいて、前記ウェイストゲートバルブデューティー比を算出する
内燃機関の制御方法。 A turbocharger having a throttle valve provided in an intake passage of an internal combustion engine, a turbine provided in an exhaust passage, and a compressor that rotates integrally with the turbine provided upstream of the throttle valve in the intake passage. A waste gate valve that is provided in a bypass passage that bypasses the turbine, a waste gate valve driving unit that changes the flow passage cross-sectional area of the bypass passage by driving the waste gate valve, and a waste A control method for an internal combustion engine comprising a waste gate valve control device that controls the waste gate valve drive unit by adjusting a pressure applied to a diaphragm of the waste gate valve by a gate valve duty ratio,
Based on the target charging efficiency and the rotational speed that are the target values of the charging efficiency of the internal combustion engine, a target throttle upstream pressure that is a target value of the upstream pressure of the throttle valve is calculated,
Based on the air-fuel ratio of the internal combustion engine and the actual amount of fresh air in the cylinder, the exhaust gas flow rate is calculated,
Based on the target intake air flow rate that is the target value of the intake air flow rate and the target throttle upstream pressure, the target compressor driving force is calculated,
Calculate an atmospheric pressure correction coefficient for correcting the exhaust gas flow rate based on the compressor upstream pressure or atmospheric pressure,
A control method for an internal combustion engine, wherein the waste gate valve duty ratio is calculated based on the target compressor driving force, the exhaust gas flow rate, and the atmospheric pressure correction coefficient.

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