内燃機関の制御装置
【課題】ＮＯｘの増加の抑制とトルク段差の抑制とを両立することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】上記の内燃機関の制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、第２の過給機に供給される吸気及び排気の量を調整するための吸気切替弁及び排気切替弁と、排気通路から吸気通路へとＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を有する。内燃機関の制御装置は、実空気量と目標空気量との偏差に基づいてフィードバック量を算出し、当該フィードバック量で基本開度を補正した値をＥＧＲ弁の開度として設定するＥＧＲ制御手段を有する。ここで、ＥＧＲ制御手段は、ターボモードの切替え時におけるフィードバック量を、シングルターボモードとした場合のフィードバック量とツインターボモードとした場合の前記フィードバック量との間で変化させる。
【解決手段】上記の内燃機関の制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、第２の過給機に供給される吸気及び排気の量を調整するための吸気切替弁及び排気切替弁と、排気通路から吸気通路へとＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を有する。内燃機関の制御装置は、実空気量と目標空気量との偏差に基づいてフィードバック量を算出し、当該フィードバック量で基本開度を補正した値をＥＧＲ弁の開度として設定するＥＧＲ制御手段を有する。ここで、ＥＧＲ制御手段は、ターボモードの切替え時におけるフィードバック量を、シングルターボモードとした場合のフィードバック量とツインターボモードとした場合の前記フィードバック量との間で変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツインターボシステムの内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸気系及び排気系に２つの過給機を並列に配置し、これらの過給機の作動個数を適宜切り替えるツインターボシステムが提案されている。例えば、特許文献１には、ツインターボシステムにおいて、プライマリターボ過給機のみを動作させるシングルターボモードから２つの過給機を動作させるツインターボモードへの切替え時に、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）量を減量してセカンダリターボを予回転させて、切替え時に発生するトルク段差を低減する技術が記載されている。特許文献２には、直列ターボシステムにおいて、１段過給と２段過給とでそれぞれの排気圧に応じてＥＧＲ弁の開度を設定する技術が記載されている。特許文献３にも本発明と関連のある技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５１１４号公報
【特許文献２】特開平４−１７７６５号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の技術では、切り替え時のトルク段差の低減のみを目的としてＥＧＲ量を減量している。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、トルク段差の発生とＥＧＲ量の減少量との間に明確な相関がないため、ＥＧＲ量を減少させ過ぎることによりＮＯｘが大幅に増加する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘの増加の抑制とトルク段差の抑制とを両立することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、吸気通路及び排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、前記第２の過給機に供給される吸気及び排気の量を調整するための吸気切替弁及び排気切替弁と、前記排気通路から前記吸気通路へとＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を有する内燃機関の制御装置は、前記吸気切替弁及び前記排気切替弁を制御することにより、前記第１の過給機のみを動作させるシングルターボモードと前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるツインターボモードとの間でターボモードを切り替える切替制御手段と、前記内燃機関に供給される燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定する目標空気量設定手段と、前記吸気通路に流入する実空気量を検出する実空気量検出手段と、前記実空気量と前記目標空気量との偏差に基づいてフィードバック量を算出し、当該フィードバック量で基本開度を補正した値を前記ＥＧＲ弁の開度として設定するＥＧＲ制御手段と、を備え、前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時における前記フィードバック量を、前記シングルターボモードとした場合の前記フィードバック量と前記ツインターボモードとした場合の前記フィードバック量との間で変化させる。
【０００７】
上記の内燃機関の制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、第２の過給機に供給される吸気及び排気の量を調整するための吸気切替弁及び排気切替弁と、排気通路から吸気通路へとＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を有する。内燃機関の制御装置は、ターボモードを切替える切替制御手段と、目標空気量設定手段と、ＥＧＲ制御手段と、実空気量を検出する実空気量検出手段と、を備える。これらの切替制御手段、目標空気量設定手段、ＥＧＲ制御手段は、例えばＥＣＵ（Engine Control Unit）により実現される。実空気量検出手段は、例えばエアフロメータである。切替制御手段は、吸気切替弁及び排気切替弁を制御することにより、第１の過給機のみを動作させるシングルターボモードと第１及び第２の過給機の両方を動作させるツインターボモードとの間でターボモードを切り替える。目標空気量設定手段は、内燃機関に供給される燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定する。ＥＧＲ制御手段は、実空気量と目標空気量との偏差に基づいてフィードバック量を算出し、当該フィードバック量で基本開度を補正した値をＥＧＲ弁の開度として設定する。ここで、ＥＧＲ制御手段は、ターボモードの切替え時におけるフィードバック量を、シングルターボモードとした場合のフィードバック量とツインターボモードとした場合の前記フィードバック量との間で変化させる。このようにすることで、実空気量を目標空気量に追従させやすくなるとともに、ハンチングを防止することができ、実空気量を目標空気量近傍に保持することができる。これにより、ターボモードの切替中において、トルク段差を抑制するとともに、ＮＯｘの増加や騒音の急変を抑えることができる。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記排気切替弁の開度を検出する排気切替弁開度検出手段を備え、前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時において、前記排気切替弁の開度に応じて前記フィードバック量を変化させる。排気切替弁開度検出手段は、例えば開度センサである。これにより、ターボモードの切替期間におけるフィードバック量を正確に求めることができる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記ＥＧＲ制御手段は、前記フィードバック量の上下限幅を設定している。これにより、明らかに不適切なフィードバック量が算出された場合であっても、ＥＧＲ弁の開度がそれに合わせて制御されるのを防ぐことができる。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記排気通路から前記吸気通路へとＥＧＲガスを還流させる際の実ＥＧＲ率を算出する実ＥＧＲ率算出手段と、ＥＧＲ率の目標値を目標ＥＧＲ率として設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、を備え、前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時において、前記実空気量が前記目標空気量以上になっている場合には、前記目標ＥＧＲ率と前記実ＥＧＲ率との偏差に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を設定し、前記実空気量が前記目標空気量よりも小さくなっている場合には、前記ＥＧＲ弁を閉じ側に制御する。実ＥＧＲ率算出手段、目標ＥＧＲ率設定手段は、例えばＥＣＵにより実現される。これにより、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より大きく外れるのを防ぐことができるとともに、トルク段差の発生を防ぐことができる。
【００１１】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記実ＥＧＲ率算出手段は、前記排気切替弁の開度に応じて前記実ＥＧＲ率を算出する。これにより、排気圧を精度良く算出することができ、精度良く実ＥＧＲ率を算出することができる。
【００１２】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記実ＥＧＲ率算出手段は、前記吸気切替弁の開度に応じて前記実ＥＧＲ率を算出する。これにより、より精度良く実ＥＧＲ率を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両の構成を示す概略図である。
【図２】ターボ過給機４、５付近の構成要素のみを図示したものである。
【図３】排気切替弁の開度、吸気切替弁の開度、空気量、ＥＧＲ弁の開度、燃料供給量、トルクについての時間に対する変化を示すグラフである。
【図４】第１実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】ＥＧＲ弁開度に対する空気量（又はＥＧＲ率）の変化を示すグラフである。
【図６】排気切替弁の開度、吸気切替弁の開度、空気量、ＥＧＲ弁の開度についての時間に対する変化を示すグラフである。
【図７】排気切替弁の開度、吸気切替弁の開度、ＥＧＲ率、空気量、ＥＧＲ弁についての時間に対する変化を示すグラフである。
【図８】第３実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【図９】排気切替弁の開度及び排気圧の時間に対する変化を示すグラフである。
【図１０】実ＥＧＲ率を算出する算出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
［装置構成］
まず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたシステムの全体構成について説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両の構成を示す概略図である。図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。なお、図１においては、シングルターボモードに設定した場合のガスの流れを示している。
【００１７】
車両は、主に、エアクリーナ２と、吸気通路３と、ターボ過給機４、５と、吸気切替弁６と、リード弁７と、内燃機関（エンジン）８と、過給圧センサ９と、排気通路１０と、ＥＧＲ通路１１と、ＥＧＲ弁１４と、排気切替弁１５と、排気バイパス弁１６と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）５０と、を備える。即ち、車両は、所謂ツインターボシステムを有している。
【００１８】
エアクリーナ２は、外部から取得された空気（吸気）を浄化して、吸気通路３に供給する。吸気通路３は途中で吸気通路３ａ、３ｂに分岐されており、吸気通路３ａにはターボ過給機４のコンプレッサ４ａが配設されており、吸気通路３ｂにはターボ過給機５のコンプレッサ５ａが配設されている。コンプレッサ４ａ、５ａは、それぞれ、吸気通路３ａ、３ｂを通過する吸気を圧縮する。
【００１９】
また、吸気通路３ｂ中には、吸気切替弁６、及びリード弁７が設けられている。吸気切替弁６は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ６によって開閉が制御され、吸気通路３ｂを通過する吸気の流量を調整可能に構成されている。例えば、吸気切替弁６を開閉させることにより、吸気通路３ｂにおける吸気の流通／遮断を切り替えることができる。リード弁７は、通路中の圧力が所定以上となった際に開弁するように構成されている。吸気通路３には、エアフロメータ２１が設けられている。エアフロメータ２１は、吸気された空気量（実空気量）を検出し、実空気量に対応する検出信号Ｓ２１をＥＣＵ５０に供給する。また、コンプレッサ４ａ、４ｂの下流側の吸気通路３には、過給圧センサ９が設けられている。過給圧センサ９は、過給された吸気の圧力（過給圧）を検出し、この過給圧に対応する検出信号Ｓ９をＥＣＵ５０に供給する。
【００２０】
内燃機関８は、左右のバンク（気筒群）８Ｌ、８Ｒにそれぞれ４つずつの気筒（シリンダ）８Ｌａ、８Ｒａが設けられたＶ型８気筒のエンジンとして構成されている。内燃機関８は、吸気通路３より供給される吸気と燃料との混合気を燃焼することによって、動力を発生する装置である。内燃機関８は、例えばディーゼルエンジンによって構成される。気筒８Ｌａには燃料噴射弁２２ａより燃料が供給され、気筒８Ｒａには燃料噴射弁２２ｂより燃料が供給される。燃料噴射弁２２ａ、２２ｂは、ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ２２ａ、２２ｂにより制御される。そして、内燃機関８内における燃焼により発生した排気は、排気通路１０に排出される。なお、内燃機関８を、８つの気筒にて構成することに限定はされない。
【００２１】
排気通路１０中には、ＥＧＲ通路１１が接続されている。ＥＧＲ通路１１は、一端が排気通路１０に接続されており、他端が吸気通路３に接続されている。ＥＧＲ通路１１は、排気（ＥＧＲガス）を吸気系に還流するための通路である。具体的には、ＥＧＲ通路１１には、ＥＧＲクーラ１２と、ＥＧＲ弁１４と、バイパス通路１１ａと、バイパス弁１３とが設けられている。ＥＧＲクーラ１２はＥＧＲガスを冷却する装置であり、ＥＧＲ弁１４はＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの流量を調節する弁、言い換えると吸気系に還流させるＥＧＲガスの量を調節する（即ちＥＧＲ率を調節する）弁である。この場合、ＥＧＲ弁１４は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ１４によって開度が制御される。また、バイパス通路１１ａは、ＥＧＲクーラ１２をバイパスする通路であり、通路上にはバイパス弁１３が設けられている。このバイパス弁１３によって、バイパス通路１１ａを通過するＥＧＲガスの流量が調節される。なお、図１においては、ＥＧＲ弁１４が閉に設定されているため、ＥＧＲガスは還流されない。
【００２２】
排気通路１０は途中で排気通路１０ａ、１０ｂに分岐されており、排気通路１０ａにはターボ過給機４のタービン４ｂが配設されており、排気通路１０ｂにはターボ過給機５のタービン５ｂが配設されている。タービン４ｂ、５ｂは、それぞれ、排気通路１０ａ、１０ｂを通過する排気によって回転される。このようなタービン４ｂ、５ｂの回転トルクが、ターボ過給機４内のコンプレッサ４ａ及びターボ過給機５内のコンプレッサ５ａに伝達されて回転することによって、吸気が圧縮される（即ち過給される）こととなる。
【００２３】
なお、ターボ過給機４は、低中速域で過給能力の大きい小容量の低速型の過給機として構成され、ターボ過給機５は、中高速域で過給能力の大きい大容量の高速型の過給機として構成されている。つまり、ターボ過給機４は所謂プライマリターボ過給機に相当し、ターボ過給機５は所謂セカンダリターボ過給機に相当する。尚、ターボ過給機４は本発明における第１の過給機に相当し、ターボ過給機５は本発明における第２の過給機に相当する。
【００２４】
更に、排気通路１０ｂには、排気切替弁１５が設けられていると共に、排気バイパス通路１０ｂａが接続されている。排気切替弁１５は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ１５によって開閉が制御され、排気通路１０ｂを通過する排気の流量を調整可能に構成されている。例えば、排気切替弁１５を開閉させることにより、排気通路１０ｂにおける排気の流通／遮断を切り替えることができる。ここで、排気切替弁１５には開度センサ１５ａが設けられている。開度センサ１５ａは、排気切替弁１５の開度を検出し、検出した開度に応じた検出信号Ｓ１５ａをＥＣＵ５０に供給する。また、排気バイパス通路１０ｂａは、排気切替弁１５が設けられた排気通路１０ｂをバイパスする通路として構成されている。具体的には、排気バイパス通路１０ｂａは、排気切替弁１５が設けられた排気通路１０ｂよりも、通路の径が小さく構成されている。また、排気バイパス通路１０ｂａ中には排気バイパス弁１６が設けられており、この排気バイパス弁１６によって、排気バイパス通路１０ｂａを通過する排気の流量が調節される。
【００２５】
なお、前述した吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６が全て閉である場合には、ターボ過給機４にのみ吸気及び排気が供給され、ターボ過給機５には吸気及び排気が供給されない。そのため、ターボ過給機４のみが作動し、ターボ過給機５は作動しない。一方、吸気切替弁６が開であり、排気切替弁１５及び排気バイパス弁１６のいずれかが開である場合には、ターボ過給機４、５の両方に吸気及び排気が供給される。そのため、ターボ過給機４、５の両方が作動する。
【００２６】
ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。ＥＣＵ５０は、車両内の各種センサから供給される出力等に基づいて、車両内の制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、エアフロメータ２１より実空気量を取得し、過給圧センサ９から過給圧を取得し、実空気量及び過給圧などに基づいて、吸気切替弁６、ＥＧＲ弁１４、及び排気切替弁１５、並びに排気バイパス弁１６などに対する制御を行う。各実施形態では、ＥＣＵ５０は、主に、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６を制御することによって、ターボ過給機４のみを作動させるモード（シングルターボモード）と、ターボ過給機４、５の両方を作動させるモード（ツインターボモード）との間でターボモードを切り替える制御を行う。
【００２７】
ここで、シングルターボモードとツインターボモードとを切り替える際に実行される基本的な制御について、簡単に説明する。前述したように、モードの切り替えは、ＥＣＵ５０が、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６を制御することによって行う。具体的には、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える場合には、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６を閉から開に制御する。この場合、ＥＣＵ５０は、基本的には、排気バイパス弁１６、排気切替弁１５、吸気切替弁６の順に弁を開にすることによって、切り替えを実行する。より詳しくは、まず排気バイパス弁１６を少しずつ開いていき、この状態において所定の条件が満たされたときに排気切替弁１５を開いていき、その後に吸気切替弁６を開く。この場合、最初に排気バイパス弁１６を少し開くのは、比較的小流量の排気（排気バイパス通路１０ｂａの径が小さいため）をターボ過給機５に供給することで、ターボ過給機５を徐々に作動（即ち、助走）させるためである。言い換えると、最初に排気切替弁１５を開くことによって、比較的大流量の排気がターボ過給機５に一気に流れて、トルクショックなどが生じてしまうことを防止するためである。一方、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える場合には、ＥＣＵ５０は、上記と同様にして、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６を開から閉に制御する。
【００２８】
次に、図２を参照して、シングルターボモード及びツインターボモードにおけるガスの流れについて説明する。図２は、図１におけるターボ過給機４、５付近の構成要素のみを図示したものである。図２（ａ）は、シングルターボモードに設定された際の図を示しており、図２（ｂ）は、ツインターボモードに設定された際の図を示している。図２（ａ）に示すように、シングルターボモードにおいては、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６が全て閉であるため、ターボ過給機４にのみ吸気及び排気が供給され、ターボ過給機５には吸気及び排気が供給されない。そのため、ターボ過給機４のみが作動し、ターボ過給機５は作動しない。一方、図２（ｂ）に示すように、ツインターボモードにおいては、吸気切替弁６が開であり、排気切替弁１５及び排気バイパス弁１６が開であるため、ターボ過給機４、５の両方に吸気及び排気が供給される。そのため、ターボ過給機４、５の両方が作動する。
【００２９】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００３０】
ツインターボシステムでは、シングルターボモードとツインターボモードとの間で切り替えを行う際に、内燃機関の出力トルクに段差が生じる恐れがある。そのため、一般的なツインターボシステムの制御では、出力トルクに段差が生じるのを防ぐため、吸気系に還流させるＥＧＲガスの量（ＥＧＲ量）を減少させ、内燃機関に流入する実空気量を増加させている。しかしながら、この場合において、ＥＧＲ量を減少させ過ぎると、ＮＯｘの排出量が増加する恐れがある。
【００３１】
ここで、内燃機関がディーゼルエンジンの場合には、内燃機関に供給される燃料を完全に燃焼できるだけの最低限の空気量を供給しさえすれば、内燃機関の出力トルクの低下が発生しないことが知られている。そこで、第１実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、シングルターボモードとツインターボモードとの間で切り替えを行う際に燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定し、実空気量と目標空気量との大小関係に基づいて、ＥＧＲ弁１４を制御することとする。以下で、具体的に説明する。
【００３２】
図３は、排気切替弁１５の開度（排気切替弁開度）、吸気切替弁６の開度（吸気切替弁開度）、空気量、ＥＧＲ弁１４の開度（ＥＧＲ弁開度）、燃料供給量、内燃機関８より出力されるトルクについての時間に対する変化を示している。図３において、「シングル期間」とはシングルターボモードにターボモードが設定される期間を示し、「ツイン期間」とはツインターボモードにターボモードが設定される期間を示している。また、「切替期間」とは、ターボモードの切替え中の期間を示している。
【００３３】
ＥＣＵ１０は、燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の目標空気量を適合値として予め求めておき、目標空気量Ｇｎｔｒｇとしてメモリなどに保持しておく。目標空気量Ｇｎｔｒｇは燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を示しているので、図３に示すように、燃料供給量の増加に伴い、目標空気量Ｇｎｔｒｇも増加している。
【００３４】
ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇに追従させる制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇ以上となっている場合には、ＥＧＲ弁１４の開度を開き側に制御してＥＧＲ量を増加させることで実空気量Ｇｎを減少させる。一方、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さくなっている場合には、ＥＧＲ弁１４の開度を閉じ側に制御してＥＧＲ量を減少させることで実空気量Ｇｎを増加させる。
【００３５】
例えば、切替期間中の時刻Ｔａ１では、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さくなっているので、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１４の開度を閉じ側に制御してＥＧＲ量を減少させることで実空気量Ｇｎを増加させる。時刻Ｔａ２では、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇ以上となっているので、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１４の開度を開き側に制御してＥＧＲ量を増加させることで実空気量Ｇｎを減少させる。
【００３６】
このようにすることで、囲み破線Ａ１で示すように、切替期間では、実空気量Ｇｎは目標空気量Ｇｎｔｒｇ近傍に保持される。従って、上述の制御方法によれば、燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量が内燃機関８に供給されるので、切替期間におけるトルクの低下を抑え、トルク段差の発生を抑制することができる。また、このようにすることで、ＥＧＲ量を減少させ過ぎることがなくなるので、ＮＯｘの排出量の増加や騒音を抑えることができる。
【００３７】
次に、第１実施形態に係る内燃機関の制御処理について図４を用いて説明する。図４は、第１実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【００３８】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にあるか否かについて判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、排気切替弁１５を開き側に制御するための制御信号Ｓ１５を供給したか否かを判定することにより、ターボモードが切替え中にあるか否かを判定することができる。ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にないと判定した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、即ち、シングルターボモード又はツインターボモードになっていると判定した場合には、ステップＳ１０５の処理へ進み、通常制御を行う。ＥＣＵ５０は、通常制御として、排気通路１０から吸気通路３へとＥＧＲガスが還流される際のＥＧＲ率（実ＥＧＲ率）を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行う。ここで、実ＥＧＲ率は、過給圧や排気圧などに基づいて算出される値であり、目標ＥＧＲ率は、実験などにより予め適合値として算出される値である。ステップＳ１０５において、ＥＣＵ５０は、通常制御を行った後、本制御処理をリターンする。一方、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にあると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２の処理へ進む。
【００３９】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ５０は、燃料供給量Ｑｆｉｎに基づいて目標空気量Ｇｎｔｒｇを算出する。目標空気量Ｇｎｔｒｇは、例えば、燃料供給量Ｑｆｉｎの関数ｆｕｎｃＡを用いて求められる。この関数ｆｕｎｃＡは、予め実験などにより求められた関数である。
【００４０】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ５０は、エアフロメータ２１からの検出信号Ｓ２１に基づいて実空気量Ｇｎを求める。なお、ステップＳ１０２の処理とステップＳ１０３の処理とは、順番を逆に行っても良いし、又は、同時に行っても良いのは言うまでもない。
【００４１】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さいか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さいと判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＧＲ弁１４を所定量閉じる制御を行った後（ステップＳ１０５）、本制御処理をリターンする。一方、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇ以上になっていると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＧＲ弁１４を所定量開く制御を行った後（ステップＳ１０６）、本制御処理をリターンする。ここで、所定量は、実空気量Ｇｎと目標空気量Ｇｎｔｒｇとの偏差の関数として算出される。
【００４２】
以上に述べたように、第１実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間において、燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定し、実空気量が目標空気量よりも小さいと判定した場合には、ＥＧＲ弁１４を閉じ側に制御し、実空気量が目標空気量以上になっていると判定した場合には、ＥＧＲ弁１４を開き側に制御する。このようにすることで、ターボモードの切替中において、トルク段差の発生を抑えるとともに、ＮＯｘの増加や騒音の急変を抑えることができる。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００４４】
ツインターボシステムでは、例えば、シングルターボモードからツインターボモードへとターボモードが切り替わる場合には、吸気切替弁６及び排気切替弁１５が開くことで、吸気通路３及び排気通路１０の経路が拡大し、過給圧及び排気圧が低下する。そのため、シングルターボモードからツインターボモードへとターボモードが切り替わる場合には、ＥＧＲ弁１４の開度（ＥＧＲ弁開度）の変化に対する空気量の変化感度が低下する。
【００４５】
図５は、ＥＧＲ弁開度に対する空気量（又はＥＧＲ率）の変化を示すグラフである。図５に示すように、ＥＧＲ弁開度が変化量Ｗｎだけ変化した場合、シングルターボモードの場合の空気量（又はＥＧＲ率）の変化量はＶｓとなり、ツインターボモードの場合の空気量（又はＥＧＲ率）の変化量はＶｔとなる。ここで、変化量Ｖｓと比較して、変化量Ｖｔは小さくなっている。つまり、シングルターボモードからツインターボモードへとターボモードの切替えが行われると、過給圧及び排気圧が低下するため、ＥＧＲ弁開度の変化に対する空気量の変化感度は低下する。また、反対に、ツインターボモードからシングルターボモードへとターボモードの切替えが行われると、過給圧及び排気圧が上昇するため、ＥＧＲ弁開度の変化に対する空気量の変化感度は上昇する。
【００４６】
ターボモードの切替中においても、排気切替弁１５の開度が次第に変化するので、ＥＧＲ弁開度の変化に対し、空気量の変化感度も次第に変化する。従って、先に述べた図４のフローチャートにおけるステップＳ１０５、Ｓ１０６の処理において、排気切替弁１５の開度を考慮せずに、目標空気量と実空気量との偏差のみに基づいてＥＧＲ弁１４の開度の所定量を決定した場合には、追従性の悪化やハンチングを引き起こす可能性がある。
【００４７】
そこで、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、基本開度をフィードバック量で補正した値をＥＧＲ弁１４の開度として設定するとともに、ターボモードの切替え時には、排気切替弁１５の開度に応じて当該フィードバック量を変化させることとする。ここで、基本開度は、予め適合値として求められた値であり、シングルターボモード時よりもツインターボモード時において開き側となるように設定される。
【００４８】
図６は、排気切替弁１５の開度（排気切替弁開度）、吸気切替弁６の開度（吸気切替弁開度）、空気量、ＥＧＲ弁１４の開度（ＥＧＲ弁開度）についての時間に対する変化を示している。
【００４９】
図６におけるＥＧＲ弁１４の開度の変化を示すグラフでは、基本開度を破線で示し、当該基本開度に対するフィードバック量を実線で示し、フィードバック量の上下限幅であるフィードバック制御幅を一点鎖線で示している。
【００５０】
このグラフを見ても分かるように、ＥＧＲ弁１４の基本開度は、シングル期間における開度よりもツイン期間における開度の方が開き側となるように設定されている。切替期間のおける基本開度は、ツイン期間における基本開度とシングル期間における基本開度との間の値となるように設定される。
【００５１】
フィードバック量は、シングル期間におけるフィードバック量よりもツイン期間におけるフィードバック量の方が大きくなるように設定されている。ここで、フィードバック量は、シングル期間及びツイン期間では、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて算出され、切替期間においては、実空気量Ｇｎと目標空気量Ｇｎｔｒｇとの偏差及び排気切替弁の開度に基づいて算出される。
【００５２】
フィードバック制御幅は、基本開度に基づいた適合値として実験などにより求められる。ここで、ツイン期間におけるフィードバック制御幅は、シングル期間におけるフィードバック制御幅よりも大きな値となるように設定される。また、切替期間のおけるフィードバック幅は、ツイン期間におけるフィードバック制御幅とシングル期間におけるフィードバック幅との間の値となるように設定される。フィードバック制御幅を設けることにより、センサの故障などにより明らかに不適切なフィードバック量が算出された場合であっても、ＥＧＲ弁の開度がそれに合わせて制御されるのを防ぐことができる。
【００５３】
次に、ターボモードの切替期間におけるフィードバック量の算出方法について具体的に説明する。ＥＣＵ５０は、ターボモードをシングルターボモード及びツインターボモードとした場合のそれぞれについて、実空気量Ｇｎと目標空気量Ｇｎｔｒｇとの偏差に基づくフィードバック量を算出し、それらのフィードバック量の間で排気切替弁１５の開度に応じて変化させた値を切替期間におけるフィードバック量として算出する。
【００５４】
シングルターボモードの場合のフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｓは、以下の式（１）で求められる。
【００５５】
ｅｅｇｒｆｂｓ ＝ ｆｕｎｃＢ（Ｇｒｔｒｇ−Ｇｎ）・・・（１）
ここで、ｆｕｎｃＢは実験などにより求められた関数である。フィードバック量ｅｅｇｒｆｂｓは、ターボモードをシングルターボモードとした場合において、実空気量Ｇｎを目標空気量Ｇｎｔｒｇに追従させるためのフィードバック量である。
【００５６】
ツインターボモードの場合のフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｓは、上述の式（１）に係数Ｋをかけた以下の式（２）で求められる。
【００５７】
ｅｅｇｒｆｂｔ ＝ Ｋ×ｆｕｎｃＢ（Ｇｒｔｒｇ−Ｇｎ）・・・（２）
フィードバック量ｅｅｇｒｆｂｔは、ターボモードをツインターボモードとした場合において、実空気量Ｇｎを目標空気量Ｇｎｔｒｇに追従させるためのフィードバック量である。ここで、式（２）における係数Ｋは１よりも大きな値であり、ツインターボモードの場合のフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｔは、シングルターボモードの場合のフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｓよりも大きな値に設定される。具体的には、図５に示したグラフを基に、ＥＧＲ弁１４の開度の変化に対する空気量の変化感度が、シングルターボモードとツインターボモードとで同一となるように係数Ｋは設定される。
【００５８】
ターボモードの切替期間におけるフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｃｈは、上述の式（１）、（２）より算出されたフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｔ、ｅｅｇｒｆｂｓと、排気切替弁１５の開度とを基に、以下の式（３）を用いて算出される。以下の式（３）は、フィードバック量ｅｅｇｒｆｂｔ、ｅｅｇｒｆｂｓの間で排気切替弁１５の開度ｅｃｖａｃｔに応じて変化させた値を、切替期間におけるフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｃｈとして算出している。なお、排気切替弁１５の開度ｅｃｖａｃｔは、排気切替弁１５の開度を検出する開度センサ１５ａからの検出信号を基に求められる。
【００５９】
ｅｅｇｒｆｂｃｈ ＝ ｅｅｇｒｆｂｓ×（ｅｃｖａｃｔ／１００）
＋ｅｅｇｒｆｂｔ×（（１００−ｅｃｖａｃｔ）／１００）
・・・（３）
ＥＣＵ５０は、ターボモードの切替え時において、基本開度をフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｃｈで補正した値をＥＧＲ弁開度に設定する。この方法によれば、開度センサ１５ａにより検出された排気切替弁１５の開度を用いるので、切替期間におけるフィードバック量を排気切替弁１５の開度に応じた値として正確に求めることができる。これにより、実空気量を目標空気量に追従させやすくなるとともに、ハンチングを防止することができ、実空気量を目標空気量近傍に保持することができる。
【００６０】
なお、切替期間におけるフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｃｈは、式（３）に示すように、排気切替弁１５の開度ｅｃｖａｃｔを検出して求めるのには限られない。図６を見ると、切替期間において、排気切替弁１５の開度は時間に対し一定の割合で変化している。従って、上述の式（３）を用いる代わりに、以下の式（４）を用いるとしてもよい。以下の式（４）では、排気切替弁１５の開度ｅｃｖｃａｔを時間ｔの関数Ｕ（ｔ）として予め求めている。例えば、図６に示す例では、Ｕ（ｔ）は時間ｔに対する一次関数となる。
【００６１】
ｅｅｇｒｆｂｃｈ ＝ ｅｅｇｒｆｂｓ×（Ｕ（ｔ）／１００）
＋ｅｅｇｒｆｂｔ×（（１００−Ｕ（ｔ））／１００）
・・・（４）
式（４）を用いた方法によれば、排気切替弁１５の開度を開度センサ１５ａにより検出しなくても、切替期間におけるフィードバック量を時間に応じて算出することができる。
【００６２】
以上に述べたように、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間におけるフィードバック量を、シングルターボモードとした場合のフィードバック量とツインターボモードとした場合のフィードバック量との間で変化させることとする。このようにすることで、実空気量を目標空気量に追従させやすくなるとともに、ハンチングを防止することができ、実空気量を目標空気量近傍に保持することができる。
【００６３】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００６４】
第１及び第２実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間以外では、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に追従するようにＥＧＲ弁１４を制御するとし、切替期間では、実空気量が目標空気量に追従するようにＥＧＲ弁１４を制御するとしていた。
【００６５】
しかしながら、切替期間において、実空気量が目標空気量に常に追従するようにＥＧＲ弁１４が制御された場合には、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から大きく外れる可能性がある。一方、切替期間において、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に常に追従するようにＥＧＲ弁１４が制御された場合には、第１実施形態で述べたように、実空気量が減少し過ぎてトルク段差が発生する可能性がある。
【００６６】
そこで、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量が目標空気量よりも小さくなっているか否かについて判定し、実空気量が目標空気量よりも小さくなっていない、即ち、実空気量が目標空気量以上になっていると判定した場合に、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行うこととする。一方、ＥＣＵ５０は、実空気量が目標空気量よりも小さくなっていると判定した場合には、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行わずに、実空気量を目標空気量に追従させるべく、ＥＧＲ弁１４を閉じ側に制御することとする。
【００６７】
図７は、排気切替弁１５の開度（排気切替弁開度）、吸気切替弁６の開度（吸気切替弁開度）、ＥＧＲ率、空気量、ＥＧＲ弁１４の開度（ＥＧＲ弁開度）についての時間に対する変化を示すグラフである。図７のＥＧＲ率を示すグラフにおいて、実線は実ＥＧＲ率ｅｇｒの時間に対する変化を示すグラフであり、破線は目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇの時間に対する変化を示すグラフである。
【００６８】
図７に示すように、切替期間における期間Ｔｎでは、実ＥＧＲ率ｅｇｒは目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇよりも大きくなっている。このとき、ＥＣＵ５０は、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させるため、ＥＧＲ弁１４を閉じ側に制御する。一方、切替期間における期間Ｔｍでは、実ＥＧＲ率ｅｇｒは目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇよりも小さくなっている。従って、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる場合には、ＥＧＲ弁１４は開き側に制御されるはずである。しかしながら、期間Ｔｍでは、実空気量Ｇｎは目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さくなっているため、ＥＧＲ弁１４が開き側に制御された場合には、実空気量が減少してトルク段差が発生する恐れがある。そこで、このときには、ＥＣＵ５０は、トルク段差の発生を防止するため、ＥＧＲ弁１４を閉じ側に制御する。
【００６９】
つまり、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量が目標空気量以上になっている場合に限り、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行い、実空気量が目標空気量よりも小さくなっている場合には、実空気量を目標空気量に追従させるべくＥＧＲ弁を閉じ側に制御することとする。このようにすることで、切替期間において、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より大きく外れるのを防ぐことができるとともに、トルク段差の発生を防ぐことができる。
【００７０】
次に、上述の第３実施形態に係る内燃機関の制御処理について図８を用いて説明する。図８は、第３実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【００７１】
ステップＳ３０１において、ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にあるか否かについて判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、排気切替弁１５を開き側に制御するための制御信号Ｓ１５を供給したか否かを判定することにより、ターボモードが切替え中にあるか否かを判定することができる。ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にないと判定した場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、即ち、シングルターボモード又はツインターボモードになっていると判定した場合には、ステップＳ３１０の処理へ進み、通常制御、即ち、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行う。ステップＳ３１０において、ＥＣＵ５０は、通常制御を行った後、本制御処理をリターンする。一方、ステップＳ３０１において、ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替中にあると判定した場合には（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２の処理へ進む。
【００７２】
ステップＳ３０２において、ＥＣＵ５０は、燃料供給量Ｑｆｉｎに基づいて目標空気量Ｇｎｔｒｇを算出する。目標空気量Ｇｎｔｒｇは、例えば、実験などにより予め求められた燃料供給量Ｑｆｉｎの関数ｆｕｎｃＡを用いて求められる。この後、ＥＣＵ５０はステップＳ１０３の処理へ進む。
【００７３】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ５０は、エアフロメータ２１からの検出信号に基づいて、実空気量Ｇｎを求める。なお、ステップＳ３０２の処理とステップＳ３０３の処理とは、順番を逆に行っても良いし、又は、同時に行っても良いのは言うまでもない。この後、ＥＣＵ５０はステップＳ３０４の処理へ進む。
【００７４】
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さいか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さいと判定した場合には（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、ＥＧＲ弁１４を所定量閉じる制御を行った後（ステップＳ３０９）、本制御処理をリターンする。一方、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇ以上になっていると判定した場合には（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、ステップＳ３０５の処理へ進む。
【００７５】
ステップＳ３０５において、ＥＣＵ５０は、目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇを算出する。目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇは適合値として求められる。ステップＳ３０６において、ＥＣＵ５０は、過給圧や排気圧に基づいて実ＥＧＲ率ｅｇｒを算出する。なお、ステップＳ３０５の処理とステップＳ３０６の処理とは、順番を逆に行っても良いし、又は、同時に行っても良いのは言うまでもない。
【００７６】
ステップＳ３０７において、ＥＣＵ５０は、実ＥＧＲ率ｅｇｒが目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇよりも小さいか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、実ＥＧＲ率ｅｇｒが目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇよりも小さいと判定した場合には（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、ＥＧＲ弁１４を所定量開く制御を行った後（ステップＳ３０８）、本制御処理をリターンする。一方、ＥＣＵ５０は、実ＥＧＲ率ｅｇｒが目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇ以上になっていると判定した場合には（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、ＥＧＲ弁１４を所定量閉じる制御を行った後（ステップＳ３０９）、本制御処理をリターンする。
【００７７】
以上に述べたことから分かるように、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量が目標空気量以上になっている場合に限り、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に一致させる制御を行う。一方、ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量が目標空気量よりも小さくなっている場合には、実空気量を目標空気量に追従させるべくＥＧＲ弁を閉じ側に制御する。このようにすることで、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より大きく外れるのを防ぐことができるとともに、トルク段差の発生を防ぐことができる。
【００７８】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００７９】
ターボモードの切替期間及びその前後では、吸気切替弁６及び排気切替弁１５の開度の変化に応じて過給圧や排気圧が大きく変化し、それに伴い、過給圧や排気圧を基に算出される実ＥＧＲ率も大きく変化する。そのため、ＥＣＵ５０は、切替期間及びその前後では、実ＥＧＲ率を精度よく算出することが難しい。図９は、排気切替弁１５の開度及び排気圧の時間に対する変化を示すグラフである。図９に示すように、排気切替弁１５の開度が大きくなるほど、排気圧は小さくなる。
【００８０】
そこで、第４実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁６及び排気切替弁１５の開度に応じて実ＥＧＲ率を算出することとする。以下、図１０に示すフローチャートを用いて、実ＥＧＲ率を算出する算出方法について説明する。
【００８１】
まず、ステップＳ４０１において、ＥＣＵ５０は、排気切替弁１５の開度ｖｎｆｉｎを基に排気圧ｐ４を算出する。具体的には、排気圧ｐ４は、排気切替弁１５の開度ｖｎｆｉｎの関数ｆｕｎｃＤ１を用いて算出される。この関数ｆｕｎｃＤ１は、図９に示した排気切替弁１５の開度と排気圧との関係を基に求められる。なお、このようにする代わりに、排気圧ｐ４は、排気切替弁１５の全閉時と全開時における排気圧の値を２点補間したマップを用いて算出されるとしても良い。
【００８２】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ５０は、排気圧ｐ４を基に排気温度ｔ４を算出する。具体的には、排気温度ｔ４は、ボイルシャルルの法則を用いることにより導出された排気圧ｐ４の関数ｆｕｎｃＤ２を用いて算出される。
【００８３】
ステップＳ４０３において、ＥＣＵ５０は、排気圧ｐ４とＥＧＲ弁１４の開度ｐｅｇｆｉｎとを基にＥＧＲ量ｇｅｇｒを算出する。ＥＧＲ量ｇｅｇｒは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ３に、排気圧ｐ４とＥＧＲ弁１４の開度ｐｅｇｆｉｎとを代入することにより算出される。なお、ステップＳ４０２の処理とステップＳ４０３の処理とは、逆順に行うとしても良いし、又は、同時に行うとしても良いのは言うまでもない。
【００８４】
ステップＳ４０４において、ＥＣＵ５０は、排気温度ｔ４、ＥＧＲ量ｇｅｇｒ、ＥＧＲクーラ１２内を流れる冷却水の温度ｔｈｗを基に、ＥＧＲガス冷却効率ｉｔａｅｇｒを算出する。具体的には、ＥＧＲガス冷却効率ｉｔａｅｇｒは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ４に、排気温度ｔ４、ＥＧＲ量ｇｅｇｒ、冷却水温度ｔｈｗを代入することにより算出される。
【００８５】
ステップＳ４０５において、ＥＣＵ５０は、排気温度ｔ４、ＥＧＲガス冷却効率ｉｔａｅｇｒ、冷却水温度ｔｈｗを基に、ＥＧＲガス温度ｔｅｇｒを算出する。具体的には、ＥＧＲガス温度ｔｅｇｒは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ５に、排気温度ｔ４、ＥＧＲガス冷却効率ｉｔａｅｇｒ、冷却水温度ｔｈｗを代入することにより算出される。
【００８６】
ステップＳ４０６において、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ量ｇｅｇｒ、ＥＧＲガス温度ｔｅｇｒ、実空気量Ｇｎを基に、吸気温度ｔｂを算出する。具体的には、吸気温度ｔｂは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ６に、ＥＧＲ量ｇｅｇｒ、ＥＧＲガス温度ｔｅｇｒ、実空気量Ｇｎを代入することにより算出される。
【００８７】
ステップＳ４０７において、ＥＣＵ５０は、吸気温度ｔｂと過給圧ｐｂとを基に、気筒８Ｒａ、８Ｌａのそれぞれに流入するシリンダ流入ガス量ｇｃｙｌを算出する。具体的には、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ７に、吸気温度ｔｂと過給圧ｐｂとを代入することにより算出される。過給圧ｐｂは、実験などにより求められた関数に吸気切替弁６の開度を代入することにより、又は、吸気切替弁６の全閉時と全開時における過給圧の値を２点補間したマップを用いることにより算出される。ツインターボシステムでは、吸気切替弁６の開度変化により、吸気系の圧力損失やシリンダへのガスの充填効率が大きく変化する。従って、このようにすることで、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌを精度良く算出することができる。なお、ここで、過給圧ｐｂとして、吸気切替弁６の開度を用いて算出せずに、過給圧センサ９により検出された過給圧を用いるとしても良い。しかし、過給圧センサ９の位置が内燃機関８と離れた位置にある場合には、過給圧センサ９により検出された過給圧の値は、気筒８Ｌａ、８Ｌｂに実際に吸気が流入するときの過給圧ｐｂとは異なる恐れがある。したがって、吸気切替弁６の開度に応じて過給圧ｐｂを算出する方がシリンダ流入ガス量ｇｃｙｌをより精度良く算出することができ好適である。
【００８８】
ステップＳ４０８において、ＥＣＵ５０は、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌと実空気量Ｇｎとを基に、実ＥＧＲ率ｅｇｒを算出する。具体的には、実ＥＧＲ率ｅｇｒは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ８に、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌと実空気量Ｇｎとを代入することにより算出される。
【００８９】
以上に述べたように、第４実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁６及び排気切替弁１５の開度を基に、実ＥＧＲ率ｅｇｒを算出している。このようにすることで、シングル期間、切替期間、ツイン期間の全ての期間を通して、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌや排気圧を精度良く算出することができ、精度良く実ＥＧＲ率を算出することができる。
【００９０】
［変形例］
なお、上述の実施形態では、２個の過給機が並列に配置されたエンジンシステムを例に説明したが、本発明を適用可能な例としてはこれに限られず、２個の過給機が直列に配置され、過給機１個で動作する動作モードと過給機２個で動作する動作モードとの間で切り替えを行うことが可能なエンジンシステムにおいても本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
６ 吸気切替弁
８ 内燃機関（エンジン）
１０ 吸気通路
１１ 排気通路
１５ 排気切替弁
１４ ＥＧＲ弁
５０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツインターボシステムの内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸気系及び排気系に２つの過給機を並列に配置し、これらの過給機の作動個数を適宜切り替えるツインターボシステムが提案されている。例えば、特許文献１には、ツインターボシステムにおいて、プライマリターボ過給機のみを動作させるシングルターボモードから２つの過給機を動作させるツインターボモードへの切替え時に、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）量を減量してセカンダリターボを予回転させて、切替え時に発生するトルク段差を低減する技術が記載されている。特許文献２には、直列ターボシステムにおいて、１段過給と２段過給とでそれぞれの排気圧に応じてＥＧＲ弁の開度を設定する技術が記載されている。特許文献３にも本発明と関連のある技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５１１４号公報
【特許文献２】特開平４−１７７６５号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の技術では、切り替え時のトルク段差の低減のみを目的としてＥＧＲ量を減量している。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、トルク段差の発生とＥＧＲ量の減少量との間に明確な相関がないため、ＥＧＲ量を減少させ過ぎることによりＮＯｘが大幅に増加する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘの増加の抑制とトルク段差の抑制とを両立することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、吸気通路及び排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、前記第２の過給機に供給される吸気及び排気の量を調整するための吸気切替弁及び排気切替弁と、前記排気通路から前記吸気通路へとＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を有する内燃機関の制御装置は、前記吸気切替弁及び前記排気切替弁を制御することにより、前記第１の過給機のみを動作させるシングルターボモードと前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるツインターボモードとの間でターボモードを切り替える切替制御手段と、前記内燃機関に供給される燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定する目標空気量設定手段と、前記吸気通路に流入する実空気量を検出する実空気量検出手段と、前記実空気量と前記目標空気量との偏差に基づいてフィードバック量を算出し、当該フィードバック量で基本開度を補正した値を前記ＥＧＲ弁の開度として設定するＥＧＲ制御手段と、を備え、前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時における前記フィードバック量を、前記シングルターボモードとした場合の前記フィードバック量と前記ツインターボモードとした場合の前記フィードバック量との間で変化させる。
【０００７】
上記の内燃機関の制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、第２の過給機に供給される吸気及び排気の量を調整するための吸気切替弁及び排気切替弁と、排気通路から吸気通路へとＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を有する。内燃機関の制御装置は、ターボモードを切替える切替制御手段と、目標空気量設定手段と、ＥＧＲ制御手段と、実空気量を検出する実空気量検出手段と、を備える。これらの切替制御手段、目標空気量設定手段、ＥＧＲ制御手段は、例えばＥＣＵ（Engine Control Unit）により実現される。実空気量検出手段は、例えばエアフロメータである。切替制御手段は、吸気切替弁及び排気切替弁を制御することにより、第１の過給機のみを動作させるシングルターボモードと第１及び第２の過給機の両方を動作させるツインターボモードとの間でターボモードを切り替える。目標空気量設定手段は、内燃機関に供給される燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定する。ＥＧＲ制御手段は、実空気量と目標空気量との偏差に基づいてフィードバック量を算出し、当該フィードバック量で基本開度を補正した値をＥＧＲ弁の開度として設定する。ここで、ＥＧＲ制御手段は、ターボモードの切替え時におけるフィードバック量を、シングルターボモードとした場合のフィードバック量とツインターボモードとした場合の前記フィードバック量との間で変化させる。このようにすることで、実空気量を目標空気量に追従させやすくなるとともに、ハンチングを防止することができ、実空気量を目標空気量近傍に保持することができる。これにより、ターボモードの切替中において、トルク段差を抑制するとともに、ＮＯｘの増加や騒音の急変を抑えることができる。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記排気切替弁の開度を検出する排気切替弁開度検出手段を備え、前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時において、前記排気切替弁の開度に応じて前記フィードバック量を変化させる。排気切替弁開度検出手段は、例えば開度センサである。これにより、ターボモードの切替期間におけるフィードバック量を正確に求めることができる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記ＥＧＲ制御手段は、前記フィードバック量の上下限幅を設定している。これにより、明らかに不適切なフィードバック量が算出された場合であっても、ＥＧＲ弁の開度がそれに合わせて制御されるのを防ぐことができる。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記排気通路から前記吸気通路へとＥＧＲガスを還流させる際の実ＥＧＲ率を算出する実ＥＧＲ率算出手段と、ＥＧＲ率の目標値を目標ＥＧＲ率として設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、を備え、前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時において、前記実空気量が前記目標空気量以上になっている場合には、前記目標ＥＧＲ率と前記実ＥＧＲ率との偏差に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を設定し、前記実空気量が前記目標空気量よりも小さくなっている場合には、前記ＥＧＲ弁を閉じ側に制御する。実ＥＧＲ率算出手段、目標ＥＧＲ率設定手段は、例えばＥＣＵにより実現される。これにより、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より大きく外れるのを防ぐことができるとともに、トルク段差の発生を防ぐことができる。
【００１１】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記実ＥＧＲ率算出手段は、前記排気切替弁の開度に応じて前記実ＥＧＲ率を算出する。これにより、排気圧を精度良く算出することができ、精度良く実ＥＧＲ率を算出することができる。
【００１２】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記実ＥＧＲ率算出手段は、前記吸気切替弁の開度に応じて前記実ＥＧＲ率を算出する。これにより、より精度良く実ＥＧＲ率を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両の構成を示す概略図である。
【図２】ターボ過給機４、５付近の構成要素のみを図示したものである。
【図３】排気切替弁の開度、吸気切替弁の開度、空気量、ＥＧＲ弁の開度、燃料供給量、トルクについての時間に対する変化を示すグラフである。
【図４】第１実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】ＥＧＲ弁開度に対する空気量（又はＥＧＲ率）の変化を示すグラフである。
【図６】排気切替弁の開度、吸気切替弁の開度、空気量、ＥＧＲ弁の開度についての時間に対する変化を示すグラフである。
【図７】排気切替弁の開度、吸気切替弁の開度、ＥＧＲ率、空気量、ＥＧＲ弁についての時間に対する変化を示すグラフである。
【図８】第３実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【図９】排気切替弁の開度及び排気圧の時間に対する変化を示すグラフである。
【図１０】実ＥＧＲ率を算出する算出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
［装置構成］
まず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたシステムの全体構成について説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両の構成を示す概略図である。図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。なお、図１においては、シングルターボモードに設定した場合のガスの流れを示している。
【００１７】
車両は、主に、エアクリーナ２と、吸気通路３と、ターボ過給機４、５と、吸気切替弁６と、リード弁７と、内燃機関（エンジン）８と、過給圧センサ９と、排気通路１０と、ＥＧＲ通路１１と、ＥＧＲ弁１４と、排気切替弁１５と、排気バイパス弁１６と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）５０と、を備える。即ち、車両は、所謂ツインターボシステムを有している。
【００１８】
エアクリーナ２は、外部から取得された空気（吸気）を浄化して、吸気通路３に供給する。吸気通路３は途中で吸気通路３ａ、３ｂに分岐されており、吸気通路３ａにはターボ過給機４のコンプレッサ４ａが配設されており、吸気通路３ｂにはターボ過給機５のコンプレッサ５ａが配設されている。コンプレッサ４ａ、５ａは、それぞれ、吸気通路３ａ、３ｂを通過する吸気を圧縮する。
【００１９】
また、吸気通路３ｂ中には、吸気切替弁６、及びリード弁７が設けられている。吸気切替弁６は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ６によって開閉が制御され、吸気通路３ｂを通過する吸気の流量を調整可能に構成されている。例えば、吸気切替弁６を開閉させることにより、吸気通路３ｂにおける吸気の流通／遮断を切り替えることができる。リード弁７は、通路中の圧力が所定以上となった際に開弁するように構成されている。吸気通路３には、エアフロメータ２１が設けられている。エアフロメータ２１は、吸気された空気量（実空気量）を検出し、実空気量に対応する検出信号Ｓ２１をＥＣＵ５０に供給する。また、コンプレッサ４ａ、４ｂの下流側の吸気通路３には、過給圧センサ９が設けられている。過給圧センサ９は、過給された吸気の圧力（過給圧）を検出し、この過給圧に対応する検出信号Ｓ９をＥＣＵ５０に供給する。
【００２０】
内燃機関８は、左右のバンク（気筒群）８Ｌ、８Ｒにそれぞれ４つずつの気筒（シリンダ）８Ｌａ、８Ｒａが設けられたＶ型８気筒のエンジンとして構成されている。内燃機関８は、吸気通路３より供給される吸気と燃料との混合気を燃焼することによって、動力を発生する装置である。内燃機関８は、例えばディーゼルエンジンによって構成される。気筒８Ｌａには燃料噴射弁２２ａより燃料が供給され、気筒８Ｒａには燃料噴射弁２２ｂより燃料が供給される。燃料噴射弁２２ａ、２２ｂは、ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ２２ａ、２２ｂにより制御される。そして、内燃機関８内における燃焼により発生した排気は、排気通路１０に排出される。なお、内燃機関８を、８つの気筒にて構成することに限定はされない。
【００２１】
排気通路１０中には、ＥＧＲ通路１１が接続されている。ＥＧＲ通路１１は、一端が排気通路１０に接続されており、他端が吸気通路３に接続されている。ＥＧＲ通路１１は、排気（ＥＧＲガス）を吸気系に還流するための通路である。具体的には、ＥＧＲ通路１１には、ＥＧＲクーラ１２と、ＥＧＲ弁１４と、バイパス通路１１ａと、バイパス弁１３とが設けられている。ＥＧＲクーラ１２はＥＧＲガスを冷却する装置であり、ＥＧＲ弁１４はＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの流量を調節する弁、言い換えると吸気系に還流させるＥＧＲガスの量を調節する（即ちＥＧＲ率を調節する）弁である。この場合、ＥＧＲ弁１４は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ１４によって開度が制御される。また、バイパス通路１１ａは、ＥＧＲクーラ１２をバイパスする通路であり、通路上にはバイパス弁１３が設けられている。このバイパス弁１３によって、バイパス通路１１ａを通過するＥＧＲガスの流量が調節される。なお、図１においては、ＥＧＲ弁１４が閉に設定されているため、ＥＧＲガスは還流されない。
【００２２】
排気通路１０は途中で排気通路１０ａ、１０ｂに分岐されており、排気通路１０ａにはターボ過給機４のタービン４ｂが配設されており、排気通路１０ｂにはターボ過給機５のタービン５ｂが配設されている。タービン４ｂ、５ｂは、それぞれ、排気通路１０ａ、１０ｂを通過する排気によって回転される。このようなタービン４ｂ、５ｂの回転トルクが、ターボ過給機４内のコンプレッサ４ａ及びターボ過給機５内のコンプレッサ５ａに伝達されて回転することによって、吸気が圧縮される（即ち過給される）こととなる。
【００２３】
なお、ターボ過給機４は、低中速域で過給能力の大きい小容量の低速型の過給機として構成され、ターボ過給機５は、中高速域で過給能力の大きい大容量の高速型の過給機として構成されている。つまり、ターボ過給機４は所謂プライマリターボ過給機に相当し、ターボ過給機５は所謂セカンダリターボ過給機に相当する。尚、ターボ過給機４は本発明における第１の過給機に相当し、ターボ過給機５は本発明における第２の過給機に相当する。
【００２４】
更に、排気通路１０ｂには、排気切替弁１５が設けられていると共に、排気バイパス通路１０ｂａが接続されている。排気切替弁１５は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ１５によって開閉が制御され、排気通路１０ｂを通過する排気の流量を調整可能に構成されている。例えば、排気切替弁１５を開閉させることにより、排気通路１０ｂにおける排気の流通／遮断を切り替えることができる。ここで、排気切替弁１５には開度センサ１５ａが設けられている。開度センサ１５ａは、排気切替弁１５の開度を検出し、検出した開度に応じた検出信号Ｓ１５ａをＥＣＵ５０に供給する。また、排気バイパス通路１０ｂａは、排気切替弁１５が設けられた排気通路１０ｂをバイパスする通路として構成されている。具体的には、排気バイパス通路１０ｂａは、排気切替弁１５が設けられた排気通路１０ｂよりも、通路の径が小さく構成されている。また、排気バイパス通路１０ｂａ中には排気バイパス弁１６が設けられており、この排気バイパス弁１６によって、排気バイパス通路１０ｂａを通過する排気の流量が調節される。
【００２５】
なお、前述した吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６が全て閉である場合には、ターボ過給機４にのみ吸気及び排気が供給され、ターボ過給機５には吸気及び排気が供給されない。そのため、ターボ過給機４のみが作動し、ターボ過給機５は作動しない。一方、吸気切替弁６が開であり、排気切替弁１５及び排気バイパス弁１６のいずれかが開である場合には、ターボ過給機４、５の両方に吸気及び排気が供給される。そのため、ターボ過給機４、５の両方が作動する。
【００２６】
ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。ＥＣＵ５０は、車両内の各種センサから供給される出力等に基づいて、車両内の制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、エアフロメータ２１より実空気量を取得し、過給圧センサ９から過給圧を取得し、実空気量及び過給圧などに基づいて、吸気切替弁６、ＥＧＲ弁１４、及び排気切替弁１５、並びに排気バイパス弁１６などに対する制御を行う。各実施形態では、ＥＣＵ５０は、主に、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６を制御することによって、ターボ過給機４のみを作動させるモード（シングルターボモード）と、ターボ過給機４、５の両方を作動させるモード（ツインターボモード）との間でターボモードを切り替える制御を行う。
【００２７】
ここで、シングルターボモードとツインターボモードとを切り替える際に実行される基本的な制御について、簡単に説明する。前述したように、モードの切り替えは、ＥＣＵ５０が、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６を制御することによって行う。具体的には、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える場合には、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６を閉から開に制御する。この場合、ＥＣＵ５０は、基本的には、排気バイパス弁１６、排気切替弁１５、吸気切替弁６の順に弁を開にすることによって、切り替えを実行する。より詳しくは、まず排気バイパス弁１６を少しずつ開いていき、この状態において所定の条件が満たされたときに排気切替弁１５を開いていき、その後に吸気切替弁６を開く。この場合、最初に排気バイパス弁１６を少し開くのは、比較的小流量の排気（排気バイパス通路１０ｂａの径が小さいため）をターボ過給機５に供給することで、ターボ過給機５を徐々に作動（即ち、助走）させるためである。言い換えると、最初に排気切替弁１５を開くことによって、比較的大流量の排気がターボ過給機５に一気に流れて、トルクショックなどが生じてしまうことを防止するためである。一方、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える場合には、ＥＣＵ５０は、上記と同様にして、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６を開から閉に制御する。
【００２８】
次に、図２を参照して、シングルターボモード及びツインターボモードにおけるガスの流れについて説明する。図２は、図１におけるターボ過給機４、５付近の構成要素のみを図示したものである。図２（ａ）は、シングルターボモードに設定された際の図を示しており、図２（ｂ）は、ツインターボモードに設定された際の図を示している。図２（ａ）に示すように、シングルターボモードにおいては、吸気切替弁６、排気切替弁１５、及び排気バイパス弁１６が全て閉であるため、ターボ過給機４にのみ吸気及び排気が供給され、ターボ過給機５には吸気及び排気が供給されない。そのため、ターボ過給機４のみが作動し、ターボ過給機５は作動しない。一方、図２（ｂ）に示すように、ツインターボモードにおいては、吸気切替弁６が開であり、排気切替弁１５及び排気バイパス弁１６が開であるため、ターボ過給機４、５の両方に吸気及び排気が供給される。そのため、ターボ過給機４、５の両方が作動する。
【００２９】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００３０】
ツインターボシステムでは、シングルターボモードとツインターボモードとの間で切り替えを行う際に、内燃機関の出力トルクに段差が生じる恐れがある。そのため、一般的なツインターボシステムの制御では、出力トルクに段差が生じるのを防ぐため、吸気系に還流させるＥＧＲガスの量（ＥＧＲ量）を減少させ、内燃機関に流入する実空気量を増加させている。しかしながら、この場合において、ＥＧＲ量を減少させ過ぎると、ＮＯｘの排出量が増加する恐れがある。
【００３１】
ここで、内燃機関がディーゼルエンジンの場合には、内燃機関に供給される燃料を完全に燃焼できるだけの最低限の空気量を供給しさえすれば、内燃機関の出力トルクの低下が発生しないことが知られている。そこで、第１実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、シングルターボモードとツインターボモードとの間で切り替えを行う際に燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定し、実空気量と目標空気量との大小関係に基づいて、ＥＧＲ弁１４を制御することとする。以下で、具体的に説明する。
【００３２】
図３は、排気切替弁１５の開度（排気切替弁開度）、吸気切替弁６の開度（吸気切替弁開度）、空気量、ＥＧＲ弁１４の開度（ＥＧＲ弁開度）、燃料供給量、内燃機関８より出力されるトルクについての時間に対する変化を示している。図３において、「シングル期間」とはシングルターボモードにターボモードが設定される期間を示し、「ツイン期間」とはツインターボモードにターボモードが設定される期間を示している。また、「切替期間」とは、ターボモードの切替え中の期間を示している。
【００３３】
ＥＣＵ１０は、燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の目標空気量を適合値として予め求めておき、目標空気量Ｇｎｔｒｇとしてメモリなどに保持しておく。目標空気量Ｇｎｔｒｇは燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を示しているので、図３に示すように、燃料供給量の増加に伴い、目標空気量Ｇｎｔｒｇも増加している。
【００３４】
ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇに追従させる制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇ以上となっている場合には、ＥＧＲ弁１４の開度を開き側に制御してＥＧＲ量を増加させることで実空気量Ｇｎを減少させる。一方、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さくなっている場合には、ＥＧＲ弁１４の開度を閉じ側に制御してＥＧＲ量を減少させることで実空気量Ｇｎを増加させる。
【００３５】
例えば、切替期間中の時刻Ｔａ１では、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さくなっているので、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１４の開度を閉じ側に制御してＥＧＲ量を減少させることで実空気量Ｇｎを増加させる。時刻Ｔａ２では、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇ以上となっているので、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１４の開度を開き側に制御してＥＧＲ量を増加させることで実空気量Ｇｎを減少させる。
【００３６】
このようにすることで、囲み破線Ａ１で示すように、切替期間では、実空気量Ｇｎは目標空気量Ｇｎｔｒｇ近傍に保持される。従って、上述の制御方法によれば、燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量が内燃機関８に供給されるので、切替期間におけるトルクの低下を抑え、トルク段差の発生を抑制することができる。また、このようにすることで、ＥＧＲ量を減少させ過ぎることがなくなるので、ＮＯｘの排出量の増加や騒音を抑えることができる。
【００３７】
次に、第１実施形態に係る内燃機関の制御処理について図４を用いて説明する。図４は、第１実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【００３８】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にあるか否かについて判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、排気切替弁１５を開き側に制御するための制御信号Ｓ１５を供給したか否かを判定することにより、ターボモードが切替え中にあるか否かを判定することができる。ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にないと判定した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、即ち、シングルターボモード又はツインターボモードになっていると判定した場合には、ステップＳ１０５の処理へ進み、通常制御を行う。ＥＣＵ５０は、通常制御として、排気通路１０から吸気通路３へとＥＧＲガスが還流される際のＥＧＲ率（実ＥＧＲ率）を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行う。ここで、実ＥＧＲ率は、過給圧や排気圧などに基づいて算出される値であり、目標ＥＧＲ率は、実験などにより予め適合値として算出される値である。ステップＳ１０５において、ＥＣＵ５０は、通常制御を行った後、本制御処理をリターンする。一方、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にあると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２の処理へ進む。
【００３９】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ５０は、燃料供給量Ｑｆｉｎに基づいて目標空気量Ｇｎｔｒｇを算出する。目標空気量Ｇｎｔｒｇは、例えば、燃料供給量Ｑｆｉｎの関数ｆｕｎｃＡを用いて求められる。この関数ｆｕｎｃＡは、予め実験などにより求められた関数である。
【００４０】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ５０は、エアフロメータ２１からの検出信号Ｓ２１に基づいて実空気量Ｇｎを求める。なお、ステップＳ１０２の処理とステップＳ１０３の処理とは、順番を逆に行っても良いし、又は、同時に行っても良いのは言うまでもない。
【００４１】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さいか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さいと判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＧＲ弁１４を所定量閉じる制御を行った後（ステップＳ１０５）、本制御処理をリターンする。一方、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇ以上になっていると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＧＲ弁１４を所定量開く制御を行った後（ステップＳ１０６）、本制御処理をリターンする。ここで、所定量は、実空気量Ｇｎと目標空気量Ｇｎｔｒｇとの偏差の関数として算出される。
【００４２】
以上に述べたように、第１実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間において、燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定し、実空気量が目標空気量よりも小さいと判定した場合には、ＥＧＲ弁１４を閉じ側に制御し、実空気量が目標空気量以上になっていると判定した場合には、ＥＧＲ弁１４を開き側に制御する。このようにすることで、ターボモードの切替中において、トルク段差の発生を抑えるとともに、ＮＯｘの増加や騒音の急変を抑えることができる。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００４４】
ツインターボシステムでは、例えば、シングルターボモードからツインターボモードへとターボモードが切り替わる場合には、吸気切替弁６及び排気切替弁１５が開くことで、吸気通路３及び排気通路１０の経路が拡大し、過給圧及び排気圧が低下する。そのため、シングルターボモードからツインターボモードへとターボモードが切り替わる場合には、ＥＧＲ弁１４の開度（ＥＧＲ弁開度）の変化に対する空気量の変化感度が低下する。
【００４５】
図５は、ＥＧＲ弁開度に対する空気量（又はＥＧＲ率）の変化を示すグラフである。図５に示すように、ＥＧＲ弁開度が変化量Ｗｎだけ変化した場合、シングルターボモードの場合の空気量（又はＥＧＲ率）の変化量はＶｓとなり、ツインターボモードの場合の空気量（又はＥＧＲ率）の変化量はＶｔとなる。ここで、変化量Ｖｓと比較して、変化量Ｖｔは小さくなっている。つまり、シングルターボモードからツインターボモードへとターボモードの切替えが行われると、過給圧及び排気圧が低下するため、ＥＧＲ弁開度の変化に対する空気量の変化感度は低下する。また、反対に、ツインターボモードからシングルターボモードへとターボモードの切替えが行われると、過給圧及び排気圧が上昇するため、ＥＧＲ弁開度の変化に対する空気量の変化感度は上昇する。
【００４６】
ターボモードの切替中においても、排気切替弁１５の開度が次第に変化するので、ＥＧＲ弁開度の変化に対し、空気量の変化感度も次第に変化する。従って、先に述べた図４のフローチャートにおけるステップＳ１０５、Ｓ１０６の処理において、排気切替弁１５の開度を考慮せずに、目標空気量と実空気量との偏差のみに基づいてＥＧＲ弁１４の開度の所定量を決定した場合には、追従性の悪化やハンチングを引き起こす可能性がある。
【００４７】
そこで、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、基本開度をフィードバック量で補正した値をＥＧＲ弁１４の開度として設定するとともに、ターボモードの切替え時には、排気切替弁１５の開度に応じて当該フィードバック量を変化させることとする。ここで、基本開度は、予め適合値として求められた値であり、シングルターボモード時よりもツインターボモード時において開き側となるように設定される。
【００４８】
図６は、排気切替弁１５の開度（排気切替弁開度）、吸気切替弁６の開度（吸気切替弁開度）、空気量、ＥＧＲ弁１４の開度（ＥＧＲ弁開度）についての時間に対する変化を示している。
【００４９】
図６におけるＥＧＲ弁１４の開度の変化を示すグラフでは、基本開度を破線で示し、当該基本開度に対するフィードバック量を実線で示し、フィードバック量の上下限幅であるフィードバック制御幅を一点鎖線で示している。
【００５０】
このグラフを見ても分かるように、ＥＧＲ弁１４の基本開度は、シングル期間における開度よりもツイン期間における開度の方が開き側となるように設定されている。切替期間のおける基本開度は、ツイン期間における基本開度とシングル期間における基本開度との間の値となるように設定される。
【００５１】
フィードバック量は、シングル期間におけるフィードバック量よりもツイン期間におけるフィードバック量の方が大きくなるように設定されている。ここで、フィードバック量は、シングル期間及びツイン期間では、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて算出され、切替期間においては、実空気量Ｇｎと目標空気量Ｇｎｔｒｇとの偏差及び排気切替弁の開度に基づいて算出される。
【００５２】
フィードバック制御幅は、基本開度に基づいた適合値として実験などにより求められる。ここで、ツイン期間におけるフィードバック制御幅は、シングル期間におけるフィードバック制御幅よりも大きな値となるように設定される。また、切替期間のおけるフィードバック幅は、ツイン期間におけるフィードバック制御幅とシングル期間におけるフィードバック幅との間の値となるように設定される。フィードバック制御幅を設けることにより、センサの故障などにより明らかに不適切なフィードバック量が算出された場合であっても、ＥＧＲ弁の開度がそれに合わせて制御されるのを防ぐことができる。
【００５３】
次に、ターボモードの切替期間におけるフィードバック量の算出方法について具体的に説明する。ＥＣＵ５０は、ターボモードをシングルターボモード及びツインターボモードとした場合のそれぞれについて、実空気量Ｇｎと目標空気量Ｇｎｔｒｇとの偏差に基づくフィードバック量を算出し、それらのフィードバック量の間で排気切替弁１５の開度に応じて変化させた値を切替期間におけるフィードバック量として算出する。
【００５４】
シングルターボモードの場合のフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｓは、以下の式（１）で求められる。
【００５５】
ｅｅｇｒｆｂｓ ＝ ｆｕｎｃＢ（Ｇｒｔｒｇ−Ｇｎ）・・・（１）
ここで、ｆｕｎｃＢは実験などにより求められた関数である。フィードバック量ｅｅｇｒｆｂｓは、ターボモードをシングルターボモードとした場合において、実空気量Ｇｎを目標空気量Ｇｎｔｒｇに追従させるためのフィードバック量である。
【００５６】
ツインターボモードの場合のフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｓは、上述の式（１）に係数Ｋをかけた以下の式（２）で求められる。
【００５７】
ｅｅｇｒｆｂｔ ＝ Ｋ×ｆｕｎｃＢ（Ｇｒｔｒｇ−Ｇｎ）・・・（２）
フィードバック量ｅｅｇｒｆｂｔは、ターボモードをツインターボモードとした場合において、実空気量Ｇｎを目標空気量Ｇｎｔｒｇに追従させるためのフィードバック量である。ここで、式（２）における係数Ｋは１よりも大きな値であり、ツインターボモードの場合のフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｔは、シングルターボモードの場合のフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｓよりも大きな値に設定される。具体的には、図５に示したグラフを基に、ＥＧＲ弁１４の開度の変化に対する空気量の変化感度が、シングルターボモードとツインターボモードとで同一となるように係数Ｋは設定される。
【００５８】
ターボモードの切替期間におけるフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｃｈは、上述の式（１）、（２）より算出されたフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｔ、ｅｅｇｒｆｂｓと、排気切替弁１５の開度とを基に、以下の式（３）を用いて算出される。以下の式（３）は、フィードバック量ｅｅｇｒｆｂｔ、ｅｅｇｒｆｂｓの間で排気切替弁１５の開度ｅｃｖａｃｔに応じて変化させた値を、切替期間におけるフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｃｈとして算出している。なお、排気切替弁１５の開度ｅｃｖａｃｔは、排気切替弁１５の開度を検出する開度センサ１５ａからの検出信号を基に求められる。
【００５９】
ｅｅｇｒｆｂｃｈ ＝ ｅｅｇｒｆｂｓ×（ｅｃｖａｃｔ／１００）
＋ｅｅｇｒｆｂｔ×（（１００−ｅｃｖａｃｔ）／１００）
・・・（３）
ＥＣＵ５０は、ターボモードの切替え時において、基本開度をフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｃｈで補正した値をＥＧＲ弁開度に設定する。この方法によれば、開度センサ１５ａにより検出された排気切替弁１５の開度を用いるので、切替期間におけるフィードバック量を排気切替弁１５の開度に応じた値として正確に求めることができる。これにより、実空気量を目標空気量に追従させやすくなるとともに、ハンチングを防止することができ、実空気量を目標空気量近傍に保持することができる。
【００６０】
なお、切替期間におけるフィードバック量ｅｅｇｒｆｂｃｈは、式（３）に示すように、排気切替弁１５の開度ｅｃｖａｃｔを検出して求めるのには限られない。図６を見ると、切替期間において、排気切替弁１５の開度は時間に対し一定の割合で変化している。従って、上述の式（３）を用いる代わりに、以下の式（４）を用いるとしてもよい。以下の式（４）では、排気切替弁１５の開度ｅｃｖｃａｔを時間ｔの関数Ｕ（ｔ）として予め求めている。例えば、図６に示す例では、Ｕ（ｔ）は時間ｔに対する一次関数となる。
【００６１】
ｅｅｇｒｆｂｃｈ ＝ ｅｅｇｒｆｂｓ×（Ｕ（ｔ）／１００）
＋ｅｅｇｒｆｂｔ×（（１００−Ｕ（ｔ））／１００）
・・・（４）
式（４）を用いた方法によれば、排気切替弁１５の開度を開度センサ１５ａにより検出しなくても、切替期間におけるフィードバック量を時間に応じて算出することができる。
【００６２】
以上に述べたように、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間におけるフィードバック量を、シングルターボモードとした場合のフィードバック量とツインターボモードとした場合のフィードバック量との間で変化させることとする。このようにすることで、実空気量を目標空気量に追従させやすくなるとともに、ハンチングを防止することができ、実空気量を目標空気量近傍に保持することができる。
【００６３】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００６４】
第１及び第２実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間以外では、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に追従するようにＥＧＲ弁１４を制御するとし、切替期間では、実空気量が目標空気量に追従するようにＥＧＲ弁１４を制御するとしていた。
【００６５】
しかしながら、切替期間において、実空気量が目標空気量に常に追従するようにＥＧＲ弁１４が制御された場合には、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から大きく外れる可能性がある。一方、切替期間において、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に常に追従するようにＥＧＲ弁１４が制御された場合には、第１実施形態で述べたように、実空気量が減少し過ぎてトルク段差が発生する可能性がある。
【００６６】
そこで、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量が目標空気量よりも小さくなっているか否かについて判定し、実空気量が目標空気量よりも小さくなっていない、即ち、実空気量が目標空気量以上になっていると判定した場合に、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行うこととする。一方、ＥＣＵ５０は、実空気量が目標空気量よりも小さくなっていると判定した場合には、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行わずに、実空気量を目標空気量に追従させるべく、ＥＧＲ弁１４を閉じ側に制御することとする。
【００６７】
図７は、排気切替弁１５の開度（排気切替弁開度）、吸気切替弁６の開度（吸気切替弁開度）、ＥＧＲ率、空気量、ＥＧＲ弁１４の開度（ＥＧＲ弁開度）についての時間に対する変化を示すグラフである。図７のＥＧＲ率を示すグラフにおいて、実線は実ＥＧＲ率ｅｇｒの時間に対する変化を示すグラフであり、破線は目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇの時間に対する変化を示すグラフである。
【００６８】
図７に示すように、切替期間における期間Ｔｎでは、実ＥＧＲ率ｅｇｒは目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇよりも大きくなっている。このとき、ＥＣＵ５０は、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させるため、ＥＧＲ弁１４を閉じ側に制御する。一方、切替期間における期間Ｔｍでは、実ＥＧＲ率ｅｇｒは目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇよりも小さくなっている。従って、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる場合には、ＥＧＲ弁１４は開き側に制御されるはずである。しかしながら、期間Ｔｍでは、実空気量Ｇｎは目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さくなっているため、ＥＧＲ弁１４が開き側に制御された場合には、実空気量が減少してトルク段差が発生する恐れがある。そこで、このときには、ＥＣＵ５０は、トルク段差の発生を防止するため、ＥＧＲ弁１４を閉じ側に制御する。
【００６９】
つまり、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量が目標空気量以上になっている場合に限り、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行い、実空気量が目標空気量よりも小さくなっている場合には、実空気量を目標空気量に追従させるべくＥＧＲ弁を閉じ側に制御することとする。このようにすることで、切替期間において、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より大きく外れるのを防ぐことができるとともに、トルク段差の発生を防ぐことができる。
【００７０】
次に、上述の第３実施形態に係る内燃機関の制御処理について図８を用いて説明する。図８は、第３実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【００７１】
ステップＳ３０１において、ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にあるか否かについて判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、排気切替弁１５を開き側に制御するための制御信号Ｓ１５を供給したか否かを判定することにより、ターボモードが切替え中にあるか否かを判定することができる。ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替え中にないと判定した場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、即ち、シングルターボモード又はツインターボモードになっていると判定した場合には、ステップＳ３１０の処理へ進み、通常制御、即ち、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に追従させる制御を行う。ステップＳ３１０において、ＥＣＵ５０は、通常制御を行った後、本制御処理をリターンする。一方、ステップＳ３０１において、ＥＣＵ５０は、ターボモードが切替中にあると判定した場合には（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２の処理へ進む。
【００７２】
ステップＳ３０２において、ＥＣＵ５０は、燃料供給量Ｑｆｉｎに基づいて目標空気量Ｇｎｔｒｇを算出する。目標空気量Ｇｎｔｒｇは、例えば、実験などにより予め求められた燃料供給量Ｑｆｉｎの関数ｆｕｎｃＡを用いて求められる。この後、ＥＣＵ５０はステップＳ１０３の処理へ進む。
【００７３】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ５０は、エアフロメータ２１からの検出信号に基づいて、実空気量Ｇｎを求める。なお、ステップＳ３０２の処理とステップＳ３０３の処理とは、順番を逆に行っても良いし、又は、同時に行っても良いのは言うまでもない。この後、ＥＣＵ５０はステップＳ３０４の処理へ進む。
【００７４】
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さいか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇよりも小さいと判定した場合には（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、ＥＧＲ弁１４を所定量閉じる制御を行った後（ステップＳ３０９）、本制御処理をリターンする。一方、ＥＣＵ５０は、実空気量Ｇｎが目標空気量Ｇｎｔｒｇ以上になっていると判定した場合には（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、ステップＳ３０５の処理へ進む。
【００７５】
ステップＳ３０５において、ＥＣＵ５０は、目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇを算出する。目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇは適合値として求められる。ステップＳ３０６において、ＥＣＵ５０は、過給圧や排気圧に基づいて実ＥＧＲ率ｅｇｒを算出する。なお、ステップＳ３０５の処理とステップＳ３０６の処理とは、順番を逆に行っても良いし、又は、同時に行っても良いのは言うまでもない。
【００７６】
ステップＳ３０７において、ＥＣＵ５０は、実ＥＧＲ率ｅｇｒが目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇよりも小さいか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、実ＥＧＲ率ｅｇｒが目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇよりも小さいと判定した場合には（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、ＥＧＲ弁１４を所定量開く制御を行った後（ステップＳ３０８）、本制御処理をリターンする。一方、ＥＣＵ５０は、実ＥＧＲ率ｅｇｒが目標ＥＧＲ率ｅｇｒｔｒｇ以上になっていると判定した場合には（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、ＥＧＲ弁１４を所定量閉じる制御を行った後（ステップＳ３０９）、本制御処理をリターンする。
【００７７】
以上に述べたことから分かるように、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量が目標空気量以上になっている場合に限り、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に一致させる制御を行う。一方、ＥＣＵ５０は、切替期間において、実空気量が目標空気量よりも小さくなっている場合には、実空気量を目標空気量に追従させるべくＥＧＲ弁を閉じ側に制御する。このようにすることで、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より大きく外れるのを防ぐことができるとともに、トルク段差の発生を防ぐことができる。
【００７８】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。
【００７９】
ターボモードの切替期間及びその前後では、吸気切替弁６及び排気切替弁１５の開度の変化に応じて過給圧や排気圧が大きく変化し、それに伴い、過給圧や排気圧を基に算出される実ＥＧＲ率も大きく変化する。そのため、ＥＣＵ５０は、切替期間及びその前後では、実ＥＧＲ率を精度よく算出することが難しい。図９は、排気切替弁１５の開度及び排気圧の時間に対する変化を示すグラフである。図９に示すように、排気切替弁１５の開度が大きくなるほど、排気圧は小さくなる。
【００８０】
そこで、第４実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁６及び排気切替弁１５の開度に応じて実ＥＧＲ率を算出することとする。以下、図１０に示すフローチャートを用いて、実ＥＧＲ率を算出する算出方法について説明する。
【００８１】
まず、ステップＳ４０１において、ＥＣＵ５０は、排気切替弁１５の開度ｖｎｆｉｎを基に排気圧ｐ４を算出する。具体的には、排気圧ｐ４は、排気切替弁１５の開度ｖｎｆｉｎの関数ｆｕｎｃＤ１を用いて算出される。この関数ｆｕｎｃＤ１は、図９に示した排気切替弁１５の開度と排気圧との関係を基に求められる。なお、このようにする代わりに、排気圧ｐ４は、排気切替弁１５の全閉時と全開時における排気圧の値を２点補間したマップを用いて算出されるとしても良い。
【００８２】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ５０は、排気圧ｐ４を基に排気温度ｔ４を算出する。具体的には、排気温度ｔ４は、ボイルシャルルの法則を用いることにより導出された排気圧ｐ４の関数ｆｕｎｃＤ２を用いて算出される。
【００８３】
ステップＳ４０３において、ＥＣＵ５０は、排気圧ｐ４とＥＧＲ弁１４の開度ｐｅｇｆｉｎとを基にＥＧＲ量ｇｅｇｒを算出する。ＥＧＲ量ｇｅｇｒは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ３に、排気圧ｐ４とＥＧＲ弁１４の開度ｐｅｇｆｉｎとを代入することにより算出される。なお、ステップＳ４０２の処理とステップＳ４０３の処理とは、逆順に行うとしても良いし、又は、同時に行うとしても良いのは言うまでもない。
【００８４】
ステップＳ４０４において、ＥＣＵ５０は、排気温度ｔ４、ＥＧＲ量ｇｅｇｒ、ＥＧＲクーラ１２内を流れる冷却水の温度ｔｈｗを基に、ＥＧＲガス冷却効率ｉｔａｅｇｒを算出する。具体的には、ＥＧＲガス冷却効率ｉｔａｅｇｒは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ４に、排気温度ｔ４、ＥＧＲ量ｇｅｇｒ、冷却水温度ｔｈｗを代入することにより算出される。
【００８５】
ステップＳ４０５において、ＥＣＵ５０は、排気温度ｔ４、ＥＧＲガス冷却効率ｉｔａｅｇｒ、冷却水温度ｔｈｗを基に、ＥＧＲガス温度ｔｅｇｒを算出する。具体的には、ＥＧＲガス温度ｔｅｇｒは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ５に、排気温度ｔ４、ＥＧＲガス冷却効率ｉｔａｅｇｒ、冷却水温度ｔｈｗを代入することにより算出される。
【００８６】
ステップＳ４０６において、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ量ｇｅｇｒ、ＥＧＲガス温度ｔｅｇｒ、実空気量Ｇｎを基に、吸気温度ｔｂを算出する。具体的には、吸気温度ｔｂは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ６に、ＥＧＲ量ｇｅｇｒ、ＥＧＲガス温度ｔｅｇｒ、実空気量Ｇｎを代入することにより算出される。
【００８７】
ステップＳ４０７において、ＥＣＵ５０は、吸気温度ｔｂと過給圧ｐｂとを基に、気筒８Ｒａ、８Ｌａのそれぞれに流入するシリンダ流入ガス量ｇｃｙｌを算出する。具体的には、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ７に、吸気温度ｔｂと過給圧ｐｂとを代入することにより算出される。過給圧ｐｂは、実験などにより求められた関数に吸気切替弁６の開度を代入することにより、又は、吸気切替弁６の全閉時と全開時における過給圧の値を２点補間したマップを用いることにより算出される。ツインターボシステムでは、吸気切替弁６の開度変化により、吸気系の圧力損失やシリンダへのガスの充填効率が大きく変化する。従って、このようにすることで、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌを精度良く算出することができる。なお、ここで、過給圧ｐｂとして、吸気切替弁６の開度を用いて算出せずに、過給圧センサ９により検出された過給圧を用いるとしても良い。しかし、過給圧センサ９の位置が内燃機関８と離れた位置にある場合には、過給圧センサ９により検出された過給圧の値は、気筒８Ｌａ、８Ｌｂに実際に吸気が流入するときの過給圧ｐｂとは異なる恐れがある。したがって、吸気切替弁６の開度に応じて過給圧ｐｂを算出する方がシリンダ流入ガス量ｇｃｙｌをより精度良く算出することができ好適である。
【００８８】
ステップＳ４０８において、ＥＣＵ５０は、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌと実空気量Ｇｎとを基に、実ＥＧＲ率ｅｇｒを算出する。具体的には、実ＥＧＲ率ｅｇｒは、実験などにより求められた関数ｆｕｎｃＤ８に、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌと実空気量Ｇｎとを代入することにより算出される。
【００８９】
以上に述べたように、第４実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁６及び排気切替弁１５の開度を基に、実ＥＧＲ率ｅｇｒを算出している。このようにすることで、シングル期間、切替期間、ツイン期間の全ての期間を通して、シリンダ流入ガス量ｇｃｙｌや排気圧を精度良く算出することができ、精度良く実ＥＧＲ率を算出することができる。
【００９０】
［変形例］
なお、上述の実施形態では、２個の過給機が並列に配置されたエンジンシステムを例に説明したが、本発明を適用可能な例としてはこれに限られず、２個の過給機が直列に配置され、過給機１個で動作する動作モードと過給機２個で動作する動作モードとの間で切り替えを行うことが可能なエンジンシステムにおいても本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
６ 吸気切替弁
８ 内燃機関（エンジン）
１０ 吸気通路
１１ 排気通路
１５ 排気切替弁
１４ ＥＧＲ弁
５０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路及び排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、前記第２の過給機に供給される吸気及び排気の量を調整するための吸気切替弁及び排気切替弁と、前記排気通路から前記吸気通路へとＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を有する内燃機関の制御装置であって、
前記吸気切替弁及び前記排気切替弁を制御することにより、前記第１の過給機のみを動作させるシングルターボモードと前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるツインターボモードとの間でターボモードを切り替える切替制御手段と、
前記内燃機関に供給される燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定する目標空気量設定手段と、
前記吸気通路に流入する実空気量を検出する実空気量検出手段と、
前記実空気量と前記目標空気量との偏差に基づいてフィードバック量を算出し、当該フィードバック量で基本開度を補正した値を前記ＥＧＲ弁の開度として設定するＥＧＲ制御手段と、を備え、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時における前記フィードバック量を、前記シングルターボモードとした場合の前記フィードバック量と前記ツインターボモードとした場合の前記フィードバック量との間で変化させる内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気切替弁の開度を検出する排気切替弁開度検出手段を備え、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時において、前記排気切替弁の開度に応じて前記フィードバック量を変化させる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ制御手段は、前記フィードバック量の上下限幅を設定している請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気通路から前記吸気通路へとＥＧＲガスを還流させる際の実ＥＧＲ率を算出する実ＥＧＲ率算出手段と、
ＥＧＲ率の目標値を目標ＥＧＲ率として設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、を備え、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時において、前記実空気量が前記目標空気量以上になっている場合には、前記目標ＥＧＲ率と前記実ＥＧＲ率との偏差に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を設定し、前記実空気量が前記目標空気量よりも小さくなっている場合には、前記ＥＧＲ弁を閉じ側に制御する請求項１乃至３のいずれかに記載に内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記実ＥＧＲ率算出手段は、前記排気切替弁の開度に応じて前記実ＥＧＲ率を算出する請求項４に記載の内燃機関の制御装置
【請求項６】
前記実ＥＧＲ率算出手段は、前記吸気切替弁の開度に応じて前記実ＥＧＲ率を算出する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
吸気通路及び排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、前記第２の過給機に供給される吸気及び排気の量を調整するための吸気切替弁及び排気切替弁と、前記排気通路から前記吸気通路へとＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を有する内燃機関の制御装置であって、
前記吸気切替弁及び前記排気切替弁を制御することにより、前記第１の過給機のみを動作させるシングルターボモードと前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるツインターボモードとの間でターボモードを切り替える切替制御手段と、
前記内燃機関に供給される燃料供給量を燃焼させるのに必要な最低限の空気量を目標空気量として設定する目標空気量設定手段と、
前記吸気通路に流入する実空気量を検出する実空気量検出手段と、
前記実空気量と前記目標空気量との偏差に基づいてフィードバック量を算出し、当該フィードバック量で基本開度を補正した値を前記ＥＧＲ弁の開度として設定するＥＧＲ制御手段と、を備え、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時における前記フィードバック量を、前記シングルターボモードとした場合の前記フィードバック量と前記ツインターボモードとした場合の前記フィードバック量との間で変化させる内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気切替弁の開度を検出する排気切替弁開度検出手段を備え、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時において、前記排気切替弁の開度に応じて前記フィードバック量を変化させる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ制御手段は、前記フィードバック量の上下限幅を設定している請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気通路から前記吸気通路へとＥＧＲガスを還流させる際の実ＥＧＲ率を算出する実ＥＧＲ率算出手段と、
ＥＧＲ率の目標値を目標ＥＧＲ率として設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、を備え、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記ターボモードの切替え時において、前記実空気量が前記目標空気量以上になっている場合には、前記目標ＥＧＲ率と前記実ＥＧＲ率との偏差に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を設定し、前記実空気量が前記目標空気量よりも小さくなっている場合には、前記ＥＧＲ弁を閉じ側に制御する請求項１乃至３のいずれかに記載に内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記実ＥＧＲ率算出手段は、前記排気切替弁の開度に応じて前記実ＥＧＲ率を算出する請求項４に記載の内燃機関の制御装置
【請求項６】
前記実ＥＧＲ率算出手段は、前記吸気切替弁の開度に応じて前記実ＥＧＲ率を算出する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１９００５４（Ｐ２０１０−１９００５４Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３２６０８（Ｐ２００９−３２６０８）
【出願日】平成２１年２月１６日（２００９．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１６日（２００９．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]