JP6941652B2 - 過給圧設定装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給圧を設定する過給圧設定装置に関する。

従来、電動式アクチュエータを用いたウェイストゲートバルブの開度を変更することで過給圧を調整するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、ウェイストゲートバルブの推定開度に基づいて算出される吸気流量と、エアフローメータにより計測される吸気流量との差分に基づいて、ウェイストゲートバルブの操作量と推定開度との対応関係を表すマップが修正される。

特許第５１８２４３６号

しかしながら、上記特許文献１記載の装置のように過給機を有する構成では、燃料噴射が停止される車両の減速状態から加速状態に移行した過渡状態等において、過剰な過給によりトルクのオーバシュートが発生するおそれがある。

本発明の一態様である過給圧設定装置は、車両に搭載された内燃機関と、内燃機関に導入される空気を圧縮する過給機と、内燃機関に導入される空気量を取得する空気量取得部と、内燃機関に導入される目標空気量を取得する目標空気量取得部と、車両の運転状態に基づいて、過給機による目標過給圧を設定する目標過給圧設定部と、過給機による過給圧が目標過給圧設定部により設定された目標過給圧となるように過給圧を調整する過給圧調整部と、車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、空気量取得部により取得された空気量と、目標空気量取得部により取得された目標空気量との差分を算出する差分算出部と、を備える。目標過給圧設定部は、運転状態判定部により車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されると、差分算出部により算出された差分に基づいて目標過給圧を設定する。運転状態判定部は、目標過給圧設定部により設定された目標過給圧が所定圧以上であるとき、車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定する。
本発明の別の態様である過給圧設定装置は、車両に搭載された内燃機関と、内燃機関に導入される空気を圧縮する過給機と、内燃機関に導入される空気量を調整する空気量調整部と、内燃機関に導入される空気量を取得する空気量取得部と、内燃機関に導入される目標空気量を取得する目標空気量取得部と、車両の運転状態に基づいて、過給機による目標過給圧を設定する目標過給圧設定部と、過給機による過給圧が目標過給圧設定部により設定された目標過給圧となるように過給圧を調整する過給圧調整部と、車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、運転状態判定部により車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されるとき、内燃機関に導入される空気量が最大となるように空気量調整部を制御する制御部と、空気量取得部により取得された空気量と、目標空気量取得部により取得された目標空気量との差分を算出する差分算出部と、を備える。目標過給圧設定部は、運転状態判定部により車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されると、差分算出部により算出された差分に基づいて目標過給圧を設定する。
本発明の別の態様である過給圧設定装置は、車両に搭載された内燃機関と、内燃機関に導入される空気を圧縮する過給機と、過給機による過給圧を検出する圧力検出部と、内燃機関に導入される空気量を取得する空気量取得部と、内燃機関に導入される目標空気量を取得する目標空気量取得部と、車両の運転状態に基づいて、過給機による目標過給圧を設定する目標過給圧設定部と、過給機による過給圧が目標過給圧設定部により設定された目標過給圧となるように過給圧を調整する過給圧調整部と、車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、空気量取得部により取得された空気量と、目標空気量取得部により取得された目標空気量との差分を算出する差分算出部と、を備える。目標過給圧設定部は、運転状態判定部により車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されると、差分算出部により算出された差分に基づいて目標過給圧を設定する。目標過給圧設定部は、運転状態判定部により車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定され、かつ、圧力検出部により検出された過給圧が所定圧に到達したとき、差分算出部により算出された差分に基づく目標過給圧の設定を開始する。

本発明によれば、トルクのオーバシュートを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る過給圧設定装置およびその周辺の構成を概略的に示す図。 図１のエンジンの内部の要部構成を概略的に示す図。 車両の加速時におけるトルク、吸気量および過給圧の経時変化の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る過給圧設定装置の要部構成を概略的に示すブロック図。 本発明の実施形態に係る過給圧設定装置により実行される処理の一例を示すフローチャート。 図４の目標過給圧設定部により吸気量の差分に基づいて目標過給圧を設定した場合における、図３と同様の図。

以下、図１〜図６を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る過給圧設定装置（以下、装置）１００およびその周辺の構成を概略的に示す図である。装置１００は、不図示の車両に搭載されたガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関（エンジン）１、例えば複数の気筒（例えば４気筒）を有する火花点火式の４サイクルエンジンを有する。図１に示すように、エンジン１には、エンジン１に吸い込まれる吸入空気（吸気）が通過する吸気通路２と、エンジン１で燃焼した排気ガス（排気）が通過する排気通路３とが接続される。

排気通路３には、排気により回転駆動するタービン４ａが設けられる。吸気通路２には、タービン４ａと同軸に設けられて、エアクリーナ（不図示）を介して吸入された吸気を圧送するコンプレッサ４ｂが設けられる。すなわち、タービン４ａとコンプレッサ４ｂとにより吸気を過給する過給機４が構成される。タービン４ａの上流および下流の排気通路３には、タービン４ａの上流側から下流側へ排気を迂回させるバイパス通路５が設けられ、バイパス通路５には、バイパス通路５を開閉するウェイストゲートバルブ６が設けられる。

ウェイストゲートバルブ６は、例えばフラップ弁により構成され、ウェイストゲートバルブ６の開度は、電気信号により作動するウェイストゲート用アクチュエータ６ａの駆動によって変更される。ウェイストゲートバルブ６の開度が変更されることで、タービン４ａを通過する排気の流量が変化し、タービン４ａおよびコンプレッサ４ｂの回転数が変化して、過給機４による過給圧が調整される。ウェイストゲート用アクチュエータ６ａの動作は、コントローラ４０（図４）により制御される。

コンプレッサ４ｂの下流側の吸気通路２には、吸気を冷却するインタクーラ７と、吸気量を調整するスロットルバルブ８と、スロットルバルブ８を通過した吸気を複数の気筒に分配する吸気マニホルド９とが設けられる。スロットルバルブ８は、例えばバタフライ弁により構成され、スロットルバルブ８の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータ８ａの駆動によって変更される。スロットル用アクチュエータ８ａの動作は、コントローラ４０（図４）により制御される。

コンプレッサ４ｂの上流側には、その上流側における吸気量Ｍ（例えば、単位時間当たりの質量流量）を検出する吸気量センサ１０が設けられる。吸気量センサ１０は、例えば熱線式エアフローメータにより構成される。インタクーラ７とスロットルバルブ８との間には、コンプレッサ４ｂにより圧縮された後の吸気の圧力（過給圧）Ｐを検出する過給圧センサ１１が設けられ、吸気マニホルド９には、吸気マニホルド９内の吸気の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ９ａが設けられる。過給圧センサ１１および吸気圧センサ９ａは、例えば半導体圧力センサにより構成される。なお、図示は省略するが、吸気通路２には、コンプレッサ４ｂの上流で吸気の温度（大気温）を検出する大気温センサおよび圧力（大気圧）を検出する大気圧センサ等も設けられる。

排気通路３には、エンジン１の複数の気筒から排出された排気を集合する排気マニホルド１２が設けられる。なお、図示は省略するが、排気通路３には、排気マニホルド１２の下流で空燃比を検出するＬＡＦセンサ、排気の温度（排気温）を検出する排気温センサおよび圧力（排気圧）を検出する排気圧センサ等が設けられる。

図２は、エンジン１の内部の要部構成を概略的に示す図である。図２に示すように、エンジン１は、複数のシリンダ（気筒）１３が形成されるシリンダブロック１４と、シリンダブロック１４の上部を覆うシリンダヘッド１５とを有する。シリンダヘッド１５には、吸気通路２に連通する吸気ポート１６と、排気通路３に連通する排気ポート１７とが設けられる。吸気ポート１６には吸気ポート１６を開閉する吸気バルブ１８が設けられ、排気ポート１７には排気ポート１７を開閉する排気バルブ１９が設けられる。吸気バルブ１８と排気バルブ１９とは動弁機構２０により開閉駆動される。

各シリンダ１３には、シリンダ１３内を摺動可能にピストン２１が配置され、ピストン２１に面して燃焼室２２が形成される。エンジン１には、燃焼室２２に臨むようにインジェクタ２３が設けられ、インジェクタ２３から燃焼室２２に燃料が噴射される。なお、インジェクタ２３を、燃料を燃焼室２２に噴射する直噴式として構成するのではなく、吸気ポート１６に燃料を噴射するポート噴射式として構成してもよい。さらにエンジン１には点火プラグ２４が設けられ、燃焼室２２内の燃料と空気の混合気は、点火プラグ２４により点火される。燃焼室２２内で混合気が燃焼（爆発）すると、シリンダ１３の内壁に沿ってピストン２１が往復動し、コンロッド２５を介してクランクシャフト２６が回転する。インジェクタ２３の動作（噴射時期、噴射時間）および点火プラグ２４の動作（点火時期）は、コントローラ４０（図４）により制御される。

動弁機構２０は、吸気カムシャフト２７と排気カムシャフト２８とを有する。吸気カムシャフト２７は、各気筒（シリンダ１３）にそれぞれ対応した吸気カム２７ａを一体に有し、排気カムシャフト２８は、各気筒にそれぞれ対応した排気カム２８ａを一体に有する。吸気カムシャフト２７と排気カムシャフト２８とは、不図示のタイミングベルトを介してクランクシャフト２６に連結され、クランクシャフト２６が２回転する度にそれぞれ１回転する。吸気バルブ１８は、吸気カムシャフト２７の回転により、不図示の吸気ロッカーアームを介して、吸気カム２７ａのプロファイルに応じた所定のタイミングで開閉する。排気バルブ１９は、排気カムシャフト２８の回転により、不図示の排気ロッカーアームを介して、排気カム２８ａのプロファイルに応じた所定のタイミングで開閉する。

動弁機構２０はさらに、クランクシャフト２６に対する吸気カム２７ａおよび排気カム２８ａの相対的な位相（カム位相）をそれぞれ変更するカム位相可変機構２９，３０を有する。カム位相可変機構２９，３０は、それぞれ吸気カムシャフト２７と排気カムシャフト２８の一端部に設けられる。カム位相可変機構２９，３０の構成は互いに同一であり、代表して吸気用のカム位相可変機構３２の構成を説明する。詳細な図示は省略するが、カム位相可変機構３２は、吸気カムシャフト２７を回転可能に収容するとともに、進角室と遅角室とを画成する回転可能な円筒形状のハウジングを有し、ハウジングの外周面に、クランクシャフト２６を経由するタイミングベルトが巻回される。

進角室と遅角室とには、例えば制御弁の駆動に応じた油圧ポンプからの油圧が供給され、制御弁の駆動を制御することで、吸気カム２７ａのカム位相を無段階に進角側または遅角側に変更することができ、これにより、吸気バルブ１８の開閉タイミングを変更できる。すなわち、進角室に油圧が供給されると、吸気カムシャフト２７がハウジングに対し一方向に相対回転し、吸気バルブ１８の開閉タイミングが進角側に変化する。一方、遅角室に油圧が供給されると、吸気カムシャフト２７がハウジングに対し反対方向に相対回転し、吸気バルブ１８の開閉タイミングが遅角側に変化する。

カム位相可変機構２９，３０は、既燃ガスである排気の一部を燃焼室２２内に還流する際の内部排気還流量、つまり内部ＥＧＲガス量を調整するように動作する。すなわち、カム位相可変機構２９，３０により吸気バルブ１８および排気バルブ１９の開閉タイミングを変更することで、吸気バルブ１８と排気バルブ１９の開弁期間が重なるバルブオーバーラップ量を変更し、これにより内部ＥＧＲガス量が調整される。カム位相可変機構２９，３０の動作は、コントローラ４０（図４）により制御される。

なお、図示は省略するが、エンジン１には、クランクシャフト２６の回転角およびエンジン回転数を検出するクランク角センサ、吸気カム２７ａおよび排気カム２８ａのカム位相をそれぞれ検出するカム角センサ、エンジン１の冷却水の温度（エンジン水温）を検出する水温センサ等も設けられる。

このような過給機４を有するエンジン１では、過給機４による過給が行われない低負荷領域から中負荷領域においては、大気圧と吸気マニホルド９内の吸気圧との圧力差によってエンジン１のシリンダ１３に吸気が吸い込まれる（自然吸気領域）。一方、過給機４による過給が行われる高負荷領域においては、過給機４による過給圧Ｐによってエンジン１のシリンダ１３に吸気が圧送される（過給領域）。

自然吸気領域では、エンジン１の目標トルクＴ０に応じてスロットル用アクチュエータ８ａを介してスロットルバルブ８の開度が調整されて、シリンダ１３に導入される吸気量Ｍが調整されることで、出力トルクＴが制御される。この場合の目標吸気量Ｍ０およびスロットルバルブ８の目標開度は、目標トルクＴ０やエンジン回転数等に応じて予め設定された特性マップに基づいて決定される（フィードフォワード制御）。また、スロットルバルブ８の目標開度は、吸気量センサ１０により検出された吸気量Ｍが目標吸気量Ｍ０となるように補正される（フィードバック制御）。

一方、過給領域では、スロットルバルブ８を通過する吸気量Ｍが最大限になるよう、スロットルバルブ８が全開あるいは全開付近の所定開度に固定される。さらに、エンジン１の目標トルクＴ０に応じてウェイストゲート用アクチュエータ６ａを介して過給機４による過給圧Ｐが調整されて、シリンダ１３に導入される吸気量Ｍが調整されることで、出力トルクＴが制御される。この場合の目標過給圧Ｐ０およびウェイストゲート用アクチュエータ６ａの目標開度は、目標トルクＴ０やエンジン回転数等に応じて予め設定された特性マップに基づいて決定される（フィードフォワード制御）。また、ウェイストゲート用アクチュエータ６ａの目標開度は、過給圧センサ１１により検出された過給圧Ｐが目標過給圧Ｐ０となるように補正される（フィードバック制御）。

このように、過給領域においては、スロットルバルブ８が全開側に固定されて過給機４による過給圧Ｐのフィードバック制御のみが行われ、吸気量Ｍのフィードバック制御は行われない。このため、吸気量Ｍが目標吸気量Ｍ０から乖離した状態が継続することがある。

図３は、車両の加速時におけるトルクＴ、吸気量Ｍおよび過給圧Ｐの経時変化の一例を示す図であり、減速状態から加速状態に移行したときの経時変化を示す。図３に示すように、時刻ｔ１で運転者によりアクセルペダルが踏み込まれて目標トルクＴ０が決定されると、目標過給圧Ｐ０が決定され、過給圧センサ１１により検出された過給圧Ｐに基づく過給圧のフィードバック制御が開始される。その後、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて例えばウェイストゲートバルブ６を全閉として過給が行われ、時刻ｔ２で過給圧Ｐが目標過給圧Ｐ０に到達すると、吸気量Ｍが目標吸気量Ｍ０に到達し、トルクＴも目標トルクＴ０に到達する。

その後、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて、目標過給圧Ｐ０を超過した過給圧Ｐが過給圧Ｐのフィードバック制御により徐々に目標過給圧Ｐ０に収束する。しかしながら、フィードバック制御が行われない吸気量Ｍについては時刻ｔ３以降も目標値を超過したオーバシュート状態が継続し、その結果、トルクＴについてもオーバシュート状態が継続する。

このような吸気量ＭおよびトルクＴのオーバシュート状態は、特に燃料噴射が停止（燃料カット）される車両の減速状態等の所定の低負荷状態から加速状態に移行した過渡状態において発生する。所定の低負荷状態には、燃料カットされる減速状態のほか、例えば、運転者によるアクセルペダル等の加速操作部材の操作がなく、あるいは操作量が極小さく、エンジン１の負荷が極小さい状態が含まれる。目標過給圧Ｐ０は予め設定された定常状態での特性マップに基づいて決定されるが、このような所定の低負荷状態にあった後の所定期間内（例えば、３０秒以内）はシリンダ１３内の温度（筒内温度）が低下して充填効率が高まる。このような期間内の加速時または加速移行時には想定量以上の吸気がシリンダ１３内に導入されるため、吸気量ＭおよびトルクＴのオーバシュートが生じる蓋然性が高まる。

この場合、所定の低負荷状態にあった後の所定期間内であるか否かによってアクセルペダルの踏み込み量に対する出力トルクが変化し、運転者が意図しない加速度が発生するため、運転者に違和感を与えるおそれがある。そこで、本実施形態では、所定の低負荷状態から加速状態に移行する過渡状態では、吸気量の目標吸気量との差分に基づいて目標過給圧を設定することでトルクのオーバシュートを抑制するよう、以下のように装置１００を構成する。

図４は、装置１００の要部構成を概略的に示すブロック図である。図４に示すように、装置１００は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ通信可能に接続されたセンサ群５０と、アクチュエータ群６０とを主に有する。センサ群５０には、上記した吸気量センサ１０、過給圧センサ１１および吸気圧センサ９ａを含むエンジン１の運転状態を検出する各種センサが含まれる。アクチュエータ群６０には、上記したウェイストゲート用アクチュエータ６ａ、スロットル用アクチュエータ８ａ、インジェクタ２３、点火プラグ２４、カム位相可変機構２９，３０等が含まれる。なお、図示は省略するが、コントローラ４０にはさらに、車両に搭載された各種センサや他のコントローラ等が接続され、アクセル開度や車速等、車両の運転状態を示す各種パラメータの検出値や指令値等が入力される。

コントローラ４０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有するコンピュータを含んで構成される電子制御ユニットにより構成される。コントローラ４０は、機能的構成として、目標吸気量算出部４１と、吸気量算出部４２と、差分算出部４３と、運転状態判定部４４と、目標過給圧設定部４５とを有する。

目標吸気量算出部４１は、アクセル開度に応じて決定されるエンジン１の目標トルクＴ０およびエンジン回転数等に応じて予め設定された特性マップに基づいて、エンジン１のシリンダ１３に導入される目標吸気量Ｍ０を算出する。

吸気量算出部４２は、吸気量センサ１０の検出値に基づいて、エンジン１のシリンダ１３に導入される吸気量Ｍを算出する。吸気量算出部４２により算出された吸気量Ｍに基づいて、シリンダ１３内の空燃比が適切な値となるようにインジェクタ２３によるシリンダ１３内への燃料噴射が制御される。

差分算出部４３は、吸気量算出部４２により算出された吸気量Ｍと、目標吸気量算出部４１により算出された目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭを算出する。例えば、吸気量Ｍと目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭをＰＩＤ制御の比例項、微分項および積分項として算出する。

運転状態判定部４４は、車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であるか否か、例えば、目標過給圧Ｐ０が所定圧（例えば、大気圧）以上の過給領域であるか否かを判定する。運転状態判定部４４による車両の運転状態の判定は、アクセル開度や車速等、車両の運転状態を示す各種パラメータの検出値や指令値等に基づいて行われる。

また、運転状態判定部４４は、過給圧センサ１１により検出された過給圧Ｐに基づいて、過給圧Ｐが目標過給圧Ｐ０に到達し、かつ、目標過給圧Ｐ０を基準とする所定範囲内（例えば、±５％以内）の過給圧Ｐを所定時間以上（例えば、１秒以上）維持しているか否かを判定する。すなわち、目標過給圧Ｐ０に到達するとともに過給圧Ｐが安定し、目標トルクＴ０が満足される状態であるか否かが判定される。

目標過給圧設定部４５は、運転状態判定部４４により、車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であり、過給圧Ｐが目標過給圧Ｐ０に到達して安定していると判定されると、差分算出部４３により算出された差分ΔＭに基づいて目標過給圧Ｐ０を設定する。すなわち、吸気量ＭおよびトルクＴが目標値Ｍ０，Ｔ０を超過したオーバシュート状態が解消されて目標値Ｍ０，Ｔ０に収束するよう、目標吸気量Ｍ０に対する吸気量Ｍの超過が大きいほど目標過給圧Ｐ０を低く設定（補正）する。換言すると、吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭに基づいて、過給圧Ｐのフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行う。

図５は、予めメモリに記憶されたプログラムに従いコントローラ４０により実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、別途の判定処理によりエンジン１の運転状態が暖機運転状態等でない通常の運転状態であると判定されると開始され、所定時間毎に繰り返される。

先ずステップＳ１で、センサ群５０からの入力値およびアクチュエータ群６０への出力値を読み込む。次いでステップＳ２で、目標過給圧Ｐ０に基づいて車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であるか否かを判定する。ステップＳ２で肯定されるとステップＳ３に進み、否定されると処理を終了する。ステップＳ３では、過給圧Ｐが目標過給圧Ｐ０に到達し、安定しているか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、否定されると処理を終了する。

ステップＳ４では、吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭを算出する。次いで、ステップＳ５で、ステップＳ４で算出された差分ΔＭが０を基準とする所定範囲内（例えば、±５％以内）の値を所定時間以上（例えば、１秒以上）維持しているか否かを判定する。ステップＳ５で否定されるとステップＳ６に進み、肯定されると処理を終了する。ステップＳ６では、ステップＳ４で算出された差分ΔＭに基づいて目標過給圧Ｐ０を設定する（フィードバック制御、ＰＩＤ制御）。ステップＳ４〜Ｓ６の処理は、ステップＳ５で肯定されるまで繰り返される。なお、ステップＳ５で肯定されてＰＩＤ制御を終了するときは積分項をリセットして処理を終了する。

吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭに基づいて目標過給圧Ｐ０を設定（補正、フィードバック制御）することで、吸気量ＭおよびトルクＴが目標値Ｍ０，Ｔ０を超過したオーバシュート状態を解消することができる（ステップＳ４，Ｓ６）。また、加速時または加速移行時に限って吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭに基づく過給圧Ｐのフィードバック制御を行うため、コントローラ４０の演算負荷を過大にすることがない（ステップＳ２）。また、過給圧Ｐが目標過給圧Ｐ０に到達して安定してから過給圧Ｐを制限するため、早期に目標トルクＴ０に到達することを優先できる（ステップＳ３）。

図６は、吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭに基づいて目標過給圧Ｐ０を設定した場合における、図３と同様の図である。図６に示すように、時刻ｔ２で過給圧Ｐが目標過給圧Ｐ０に到達すると、吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭが解消する時刻ｔ４まで、吸気量Ｍの差分ΔＭに基づく過給圧Ｐのフィードバック制御が行われる。このとき、差分ΔＭに基づくフィードバック制御が行われる場合の目標過給圧Ｐ０（破線）は、差分ΔＭに基づくフィードバック制御が行われない場合の目標過給圧Ｐ０（一点鎖線）よりも低い値に制限される。吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭに基づく過給圧Ｐのフィードバック制御が行われることで、吸気量ＭおよびトルクＴのオーバシュートが抑制され、より早期にトルクＴが目標トルクＴ０に収束する。

本発明の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）装置１００は、車両に搭載されたエンジン１と、エンジン１に導入される吸気を圧縮する過給機４と、エンジン１に導入される吸気量Ｍを算出する吸気量算出部４２と、エンジン１に導入される目標吸気量Ｍ０を算出する目標吸気量算出部４１と、車両の運転状態に基づいて、過給機４による目標過給圧Ｐ０を設定する目標過給圧設定部４５と、過給機４による過給圧Ｐが目標過給圧設定部４５により設定された目標過給圧Ｐ０となるように過給圧Ｐを調整するウェイストゲートバルブ６と、車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であるか否かを判定する運転状態判定部４４と、吸気量算出部４２により算出された吸気量Ｍと、目標吸気量算出部４１により算出された目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭを算出する差分算出部４３とを備える（図１、図４）。

目標過給圧設定部４５は、運転状態判定部４４により車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されると、差分算出部４３により算出された差分ΔＭに基づいて目標過給圧Ｐ０を設定する。すなわち、吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭに基づいて過給圧Ｐをフィードバック制御するため、スロットルバルブ８の開度が全開付近に固定された過給領域であっても吸気量ＭおよびトルクＴのオーバシュートを抑制することができる。

（２）運転状態判定部４４は、目標過給圧設定部４５により設定された目標過給圧Ｐ０が所定圧以上であるとき、車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定する。例えば、目標過給圧Ｐ０が大気圧以上の過給領域を、車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定する。

（３）装置１００は、エンジン１に導入される吸気量Ｍを調整するスロットルバルブ８と、運転状態判定部４４により車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されるとき、エンジン１に導入される吸気量Ｍが最大となるようにスロットルバルブ８を制御するコントローラ４０とをさらに備える（図１、図４）。高負荷領域である過給領域では、スロットルバルブ８の開度が全開付近に固定されて過給機４による過給圧Ｐのフィードバック制御によりエンジン１に導入される吸気量が調整される。この場合、吸気量Ｍのフィードバック制御が行われないため、吸気量ＭおよびトルクＴが継続的にオーバシュートすることがある。そこで、吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭに基づいて過給圧Ｐをフィードバック制御することで、吸気量ＭおよびトルクＴのオーバシュートを抑制することができる。

（４）装置１００は、過給機４による過給圧Ｐを検出する過給圧センサ１１をさらに備える（図１）。目標過給圧設定部４５は、運転状態判定部４４により車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定され、かつ、過給圧センサ１１により検出された過給圧Ｐが目標過給圧Ｐ０に到達したとき、差分算出部４３により算出された差分に基づく目標過給圧Ｐ０の設定を開始する。すなわち、過給圧Ｐが目標過給圧Ｐ０に到達してから過給圧Ｐを制限するため、早期に目標トルクＴ０に到達することを優先できる。

（５）目標過給圧設定部４５は、差分算出部４３により算出された差分が大きいほど目標過給圧Ｐ０を低く設定する。すなわち、目標吸気量Ｍ０に対する吸気量Ｍの超過が大きいほど目標過給圧Ｐ０を低く設定することで、吸気量ＭおよびトルクＴを低減して目標値Ｍ０，Ｔ０に収束させ、オーバシュート状態を解消することができる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、図１において装置１００およびその周辺の構成を具体的に示したが、これらは例示であって、過給圧設定装置はこのようなものに限らない。例えば過給機は、電動式のウェイストゲートバルブに代えて負圧式のウェイストゲートバルブを用いるものでもよい。また、ウェイストゲートバルブにより排気流量を変化させる方式に代えて、過給機内の排気流量や吸気流量を変化させる可変ノズル方式の過給機を用いてもよい。

上記実施形態では、目標吸気量算出部４１、吸気量算出部４２がそれぞれ目標吸気量Ｍ０、吸気量Ｍを算出するとしたが、内燃機関に導入される目標空気量、空気量を取得する目標空気量取得部、空気量取得部はこのようなものに限らない。例えば、単に他のコントローラの算出結果を取得するものであってもよい。

上記実施形態では、運転状態判定部４４が目標過給圧Ｐ０に基づいて車両の運転状態が加速状態であることを判定し（図５のステップＳ２）、吸気量Ｍの差分ΔＭに基づく過給圧Ｐのフィードバック制御を行うようにした（ステップＳ４〜Ｓ６）。しかしながら、運転状態判定部４４が行う判定は、このようなものに限らない。例えば、ステップＳ２で加速状態を判定した後、さらにステップＳ７として、加速状態に移行する前の所定期間に車両の運転状態が所定の低負荷状態であったか否かを判定するようにしてもよい。この場合、所定の低負荷状態にあった後の所定期間内の加速時または加速移行時に限ってステップＳ４〜Ｓ６でフィードバック制御が行われる。

すなわち、所定の低負荷状態にあった後の所定期間内は筒内温度が低下して充填効率が高まるため、このような期間内の加速時または加速移行時には想定量以上の吸気がシリンダ１３内に導入されて吸気量ＭおよびトルクＴのオーバシュートが生じる蓋然性が高い。このような条件に限定して吸気量Ｍの目標吸気量Ｍ０との差分ΔＭに基づく過給圧Ｐのフィードバック制御を行うことで、より効率的に吸気量ＭおよびトルクＴのオーバシュートを抑制することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の一つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、４ 過給機、６ ウェイストゲートバルブ、６ａ ウェイストゲート用アクチュエータ、８ スロットルバルブ、８ａ スロットル用アクチュエータ、１０ 吸気量センサ、１１ 過給圧センサ、４０ コントローラ、４１ 目標吸気量算出部、４２ 吸気量算出部、４３ 差分算出部、４４ 運転状態判定部、４５ 目標過給圧設定部、１００ 過給圧設定装置

Claims (7)

1. 車両に搭載された内燃機関と、
   前記内燃機関に導入される空気を圧縮する過給機と、
   前記内燃機関に導入される空気量を取得する空気量取得部と、
   前記内燃機関に導入される目標空気量を取得する目標空気量取得部と、
   前記車両の運転状態に基づいて、前記過給機による目標過給圧を設定する目標過給圧設定部と、
   前記過給機による過給圧が前記目標過給圧設定部により設定された目標過給圧となるように過給圧を調整する過給圧調整部と、
   前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、
   前記空気量取得部により取得された空気量と、前記目標空気量取得部により取得された目標空気量との差分を算出する差分算出部と、を備え、
   前記目標過給圧設定部は、前記運転状態判定部により前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されると、前記差分算出部により算出された差分に基づいて前記目標過給圧を設定し、
   前記運転状態判定部は、前記目標過給圧設定部により設定された目標過給圧が所定圧以上であるとき、前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定することを特徴とする過給圧設定装置。
2. 車両に搭載された内燃機関と、
   前記内燃機関に導入される空気を圧縮する過給機と、
   前記内燃機関に導入される空気量を調整する空気量調整部と、
   前記内燃機関に導入される空気量を取得する空気量取得部と、
   前記内燃機関に導入される目標空気量を取得する目標空気量取得部と、
   前記車両の運転状態に基づいて、前記過給機による目標過給圧を設定する目標過給圧設定部と、
   前記過給機による過給圧が前記目標過給圧設定部により設定された目標過給圧となるように過給圧を調整する過給圧調整部と、
   前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、
   前記運転状態判定部により前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されるとき、前記内燃機関に導入される空気量が最大となるように前記空気量調整部を制御する制御部と、
   前記空気量取得部により取得された空気量と、前記目標空気量取得部により取得された目標空気量との差分を算出する差分算出部と、
   を備え、
   前記目標過給圧設定部は、前記運転状態判定部により前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されると、前記差分算出部により算出された差分に基づいて前記目標過給圧を設定することを特徴とする過給圧設定装置。
3. 車両に搭載された内燃機関と、
   前記内燃機関に導入される空気を圧縮する過給機と、
   前記過給機による過給圧を検出する圧力検出部と、
   前記内燃機関に導入される空気量を取得する空気量取得部と、
   前記内燃機関に導入される目標空気量を取得する目標空気量取得部と、
   前記車両の運転状態に基づいて、前記過給機による目標過給圧を設定する目標過給圧設定部と、
   前記過給機による過給圧が前記目標過給圧設定部により設定された目標過給圧となるように過給圧を調整する過給圧調整部と、
   前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、
   前記空気量取得部により取得された空気量と、前記目標空気量取得部により取得された目標空気量との差分を算出する差分算出部と、を備え、
   前記目標過給圧設定部は、前記運転状態判定部により前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されると、前記差分算出部により算出された差分に基づいて前記目標過給圧を設定し、
   前記目標過給圧設定部は、前記運転状態判定部により前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定され、かつ、前記圧力検出部により検出された過給圧が所定圧に到達したとき、前記差分算出部により算出された差分に基づく前記目標過給圧の設定を開始することを特徴とする過給圧設定装置。
4. 請求項１に記載の過給圧設定装置において、
   前記内燃機関に導入される空気量を調整する空気量調整部と、
   前記運転状態判定部により前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定されるとき、前記内燃機関に導入される空気量が最大となるように前記空気量調整部を制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とする過給圧設定装置。
5. 請求項１，２，４のいずれか１項に記載の過給圧設定装置において、
   前記過給機による過給圧を検出する圧力検出部をさらに備え、
   前記目標過給圧設定部は、前記運転状態判定部により前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定され、かつ、前記圧力検出部により検出された過給圧が所定圧に到達したとき、前記差分算出部により算出された差分に基づく前記目標過給圧の設定を開始することを特徴とする過給圧設定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の過給圧設定装置において、
   前記運転状態判定部は、さらに、前記車両の運転状態が加速状態に移行する前の所定期間に所定の低負荷状態であったか否かを判定し、
   前記目標過給圧設定部は、前記運転状態判定部により前記車両の運転状態が加速状態または加速状態への移行状態であると判定され、かつ、前記車両の運転状態が加速状態に移行する前の所定期間に前記所定の低負荷状態であったと判定されるとき、前記差分算出部により算出された差分に基づいて前記目標過給圧を算出することを特徴とする過給圧設定装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の過給圧設定装置において、
   前記目標過給圧設定部は、前記差分算出部により算出された差分が大きいほど前記目標過給圧を低く設定することを特徴とする過給圧設定装置。

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