JP2017066939A - 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の急加速時であっても、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、所定の圧力比以下とすることが可能な内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】アクセルペダル踏込量を予測する踏込量予測ステップ（Ｓ１１５）と、アクセルペダル踏込量と運転状態とに基づいて排気ガス流量を予測する排気ガス流量予測ステップ（Ｓ１２０）と、排気ガス流量と運転状態とに基づいて可変ノズル目標開度を予測する目標開度予測ステップ（Ｓ１２５）と、記憶手段に記憶されている可変ノズル追従時間と、可変ノズルの現在の開度と、可変ノズル目標開度と、に基づいて、可変ノズル実開度を予測する実開度予測ステップ（Ｓ１３０）と、可変ノズル目標開度に対して、可変ノズル実開度の追従が遅れると判断した場合、強制的に排気ガスの流量を一時的に減少させる排気ガス流量減少ステップ（Ｓ１４５〜Ｓ１５５）と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、タービンへの排気ガスの流速を制御可能な可変ノズルを有するターボ過給機を備えた内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置に関する。

近年では、可変ノズルを有するターボ過給機を備えた内燃機関が広く普及している。このような内燃機関では、可変ノズルの開度を制御することで、内燃機関の回転数が低い場合であっても適切な過給圧を得ることが可能であり、内燃機関の出力特性を向上させることができる。なお、ターボ過給機を備えた内燃機関を非常に高負荷・高回転で運転すると、ターボ過給機のタービンの寿命が短くなる場合がある。内燃機関を非常に高負荷・高回転で運転した場合に発生するタービンの前後の大きな圧力差と、内燃機関の爆発工程毎に発生する排気の脈動と、によってタービンの前後に応力が発生するためである。所定応力以上の応力を長時間受け続けるとタービンの寿命が短くなる場合がある。これを回避するためには、タービンの前後の圧力比（タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力）が所定圧力比以下となるように制御すればよいことが知られている。

そこで、特許文献１では、噴射量と内燃機関回転数から燃料流量を算出し、燃料流量と吸入空気流量と大気圧からタービン上流側の圧力である上流側圧力を算出し、燃料流量と吸入空気流量と噴射量からタービン上流側の温度である上流側温度を算出している。そして、燃料流量と吸入空気流量と上流側圧力と上流側温度とに基づいて、タービン流量を算出し、算出したタービン流量と、圧力比・タービン流量特性とに基づいて可変ノズルの開度量の上限閾値を算出し、当該上限閾値以下の開度となるように可変ノズルの開度を制御している。この制御により、タービン上流側及びタービン下流側に圧力センサを設けることなく、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、所定の圧力比以下とすることができる。

特開２０１４−０４３８２９号公報

特許文献１に記載された内燃機関の制御方法では、内燃機関の種々の運転状態において、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、所定の圧力比以下とすることができる。しかし、内燃機関の減速中から急加速する運転状態では、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、短時間ではあるが一時的に所定の圧力比以下に抑え込むことができない可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、内燃機関の急加速時であっても、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、所定の圧力比以下とすることが可能な内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置は次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、ターボ過給機のタービンへの排気ガスの流速を調整可能な可変ノズルを制御する内燃機関の制御方法であって、運転者からの加速要求を検出してアクセルペダル踏込量を予測する踏込量予測ステップと、予測した前記アクセルペダル踏込量と前記内燃機関の運転状態とに基づいて前記内燃機関からの排気ガス流量を予測する排気ガス流量予測ステップと、予測した前記排気ガス流量と前記内燃機関の運転状態とに基づいて可変ノズル目標開度を予測する目標開度予測ステップと、予め記憶手段に記憶されている可変ノズル追従時間と、前記可変ノズルの現在の開度と、前記可変ノズル目標開度と、に基づいて、前記可変ノズルの実際の開度である可変ノズル実開度を予測する実開度予測ステップと、予測した前記可変ノズル目標開度に対して、予測した前記可変ノズル実開度の追従が遅れると判断した場合、強制的に前記内燃機関からの排気ガスの流量を一時的に減少させる排気ガス流量減少ステップと、を有する。

この第１の発明によれば、（急）加速要求に応じて予測した可変ノズル目標開度に対して、実際の可変ノズルの機械的な応答時間を考慮して予測した可変ノズル実開度が、遅れることなく追従できるか否かを予測する。そして可変ノズル実開度の追従が遅れると判断した場合は、排気ガスの流量を一時的に減少させることで、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、所定の圧力比以下とすることができる。従って、内燃機関の急加速時であっても、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、所定の圧力比以下とすることができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の制御方法であって、前記内燃機関の吸気経路には、前記内燃機関への吸気量を調整可能な電子スロットル装置が設けられており、前記排気ガス流量減少ステップにて、前記電子スロットル装置を一時的に絞り側に制御することで、強制的に前記排気ガスの流量を一時的に減少させる。

第２の発明によれば、排気ガス流量減少ステップにて、電子スロットル装置を一時的に絞り側に制御することで、排気ガスの流量を一時的に減少させる。これにより、応答性よく、排気ガスの流量を一時的に減少させることができるので、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、所定の圧力比以下とすることができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の制御方法であって、前記内燃機関には、前記内燃機関に供給する燃料を噴射するインジェクタが設けられており、前記排気ガス流量減少ステップにて、前記インジェクタから噴射する燃料の量を一時的に減量することで、強制的に前記排気ガスの流量を一時的に減少させる。

第３の発明によれば、排気ガス流量減少ステップにて、インジェクタから噴射する燃料の量を一時的に減量することで、排気ガスの流量を一時的に減少させる。これにより、応答性よく、排気ガスの流量を一時的に減少させることができるので、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、所定の圧力比以下とすることができる。

次に、本発明の第４の発明は、ターボ過給機のタービンへの排気ガスの流速を調整可能な可変ノズルを制御する内燃機関の制御装置であって、運転者からの加速要求を検出してアクセルペダル踏込量を予測する踏込量予測手段と、予測した前記アクセルペダル踏込量と前記内燃機関の運転状態とに基づいて前記内燃機関からの排気ガス流量を予測する排気ガス流量予測手段と、予測した前記排気ガス流量と前記内燃機関の運転状態とに基づいて可変ノズル目標開度を予測する目標開度予測手段と、予め記憶手段に記憶されている可変ノズル応答時間と、前記可変ノズルの現在の開度と、前記可変ノズル目標開度と、に基づいて、現在から所定時間経過後における前記可変ノズルの実際の開度である可変ノズル実開度を予測する実開度予測手段と、予測した前記可変ノズル目標開度に対して、予測した前記可変ノズル実開度の追従が遅れると判断した場合、強制的に前記内燃機関からの排気ガスの流量を一時的に減少させる排気ガス流量減少手段と、を備えている。

第４の発明によれば、内燃機関の急加速時であっても、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力を、所定の圧力比以下とすることが可能な内燃機関の制御装置を提供することができる。

本発明の内燃機関の制御方法を適用した内燃機関の概略構成を説明する図である。 内燃機関の制御装置の入出力、及び当該制御装置の構成の例を説明する図である。 内燃機関の制御装置の処理手順を説明するフローチャートである。 フローチャートの処理手順の説明における、予測したアクセルペダル踏込量、予測した排気ガス流量、予測した可変ノズル目標開度、予測した可変ノズル実開度、排気ガス流量を一時的に減少させる様子（電子スロットル装置のスロットル目標開度）の例を説明するタイムチャートである。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［制御対象の内燃機関の概略構成（図１）］
まず図１を用いて、制御対象の内燃機関の概略構成について説明する。本実施の形態の説明では、内燃機関の例として、４気筒のエンジン１０（例えばディーゼルエンジン）を用いて説明する。エンジン１０には、エンジン１０の各気筒４５Ａ〜４５Ｄへの吸入空気を導入する吸気管１１が接続されている。またエンジン１０には、各気筒４５Ａ〜４５Ｄからの排気ガスが吐出される排気管１２が接続されている。各気筒４５Ａ〜４５Ｄには、燃料配管４２Ａ〜４２Ｄを介してコモンレール４１に接続されたインジェクタ４３Ａ〜４３Ｄが設けられている。また吸気管１１の吸気経路にはターボ過給機３０のコンプレッサ３５が設けられており、排気管１２の排気経路にはターボ過給機３０のタービン３６が設けられている。制御装置５０は、少なくとも、制御手段５１、記憶手段５３を有している。

流量検出手段２１は、例えば吸入空気の流量を検出可能な流量センサであり、吸気通路１１Ａに設けられている。制御手段５１は、流量検出手段２１からの検出信号に基づいて、エンジン１０が吸入した吸入空気の流量である吸入空気流量を検出することが可能である。

回転検出手段２２は、例えば内燃機関の回転数（例えばクランク軸の回転数）や回転角度（例えば各気筒の圧縮上死点タイミング）等を検出可能な回転角度センサであり、エンジン１０に設けられている。制御手段５１は、回転検出手段２２からの検出信号に基づいて、エンジン１０の回転数や回転角度等を検出することが可能である。

大気圧検出手段２３は、例えば大気圧センサであり、制御装置５０に設けられている。制御手段５１は、大気圧検出手段２３からの検出信号に基づいて、大気圧を検出することが可能である。

過給圧検出手段２４は、例えば圧力センサであり、吸気管１１に設けられている。制御手段５１は、過給圧検出手段２４からの検出信号に基づいて、コンプレッサ３５にて過給された吸入空気の圧力を検出可能である。

アクセルペダル踏込量検出手段２５は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御手段５１は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。

ターボ過給機３０は、コンプレッサインペラ３５Ａを有するコンプレッサ３５と、タービンインペラ３６Ａを有するタービン３６とを備えている。タービン３６には、タービンインペラ３６Ａへの排気ガスの流速を制御可能な可変ノズル３３が設けられており、可変ノズル３３は、駆動手段３１によって開度が調整される。制御手段５１は、駆動手段３１に制御信号を出力して可変ノズル３３の開度を調整可能であり、開度検出手段３２（例えば、ノズル開度センサ）からの検出信号に基づいて、可変ノズル３３の開度を検出することが可能である。

コンプレッサ３５には、吸気通路１１Ａと吸気管１１が接続されている。そしてコンプレッサ３５は、吸気通路１１Ａから吸入空気を吸入してコンプレッサインペラ３５Ａにて圧縮し、圧縮した吸入空気を吸気管１１に吐出することで過給する。タービン３６には、排気通路１２Ａと排気管１２が接続されている。排気管１２からの高温高圧の排気ガスは、タービン３６に導入されてタービンインペラ３６Ａ（及びコンプレッサインペラ３５Ａ）を回転駆動して排気通路１２Ａへと吐出される。

ＥＧＲ通路１３は、排気管１２と吸気管１１とを連通し、排気管１２内の排気を吸気管１１に還流させることが可能である。ＥＧＲ弁１４は、ＥＧＲ通路１３に配設されており、制御手段５１からの制御信号に基づいて、ＥＧＲ通路１３の開度を調整する。

コモンレール４１には燃料タンク（図示省略）から燃料が供給され、コモンレール４１内の燃料は高圧に維持されて燃料配管４２Ａ〜４２Ｄを介してインジェクタ４３Ａ〜４３Ｄのそれぞれに供給されている。インジェクタ４３Ａ〜４３Ｄは、各気筒４５Ａ〜４５Ｄに対応させて設けられており、制御手段５１からの制御信号によって各気筒内に所定のタイミングで所定量の燃料を噴射する。

電子スロットル装置４７は、吸気管１１（吸気経路）に設けられており、制御手段５１からの制御信号に基づいて吸気管１１の開度を調整し、吸気流量を調整する。制御手段５１は、電子スロットル装置４７に制御信号を出力して吸気管１１の開度を調整可能であり、スロットル開度検出手段４７Ｓ（例えば、スロットル開度センサ）からの検出信号に基づいて、電子スロットル装置４７の開度を検出することが可能である。

制御手段５１は、例えばＣＰＵ（中央処理ユニット）であり、図２に示すように、上述した各種の検出手段等からの検出信号が入力されて、エンジン１０の運転状態を検出し、インジェクタ４３Ａ〜４３Ｄ、ＥＧＲ弁１４、電子スロットル装置４７を駆動する制御信号を出力する。また制御手段５１は、自身がインジェクタ４３Ａ〜４３Ｄに出力した制御信号（噴射指令信号）によって、各気筒４５Ａ〜４５Ｄに供給した燃料量を検出することが可能である。また制御手段５１への入力、及び制御手段５１からの出力は、図１及び図２の例に限定されるものではない。例えば制御手段５１は、内燃機関の動力を車輪に伝達する変速機の動作状態に関する情報が入力され、当該変速機のギア段（１速、２速、３速等）を検出することも可能である。なお図２中における符号５１Ａ〜５１Ｅの各手段の説明については後述する。

記憶手段５３は、例えばＦｌａｓｈ−ＲＯＭ等の記憶装置であり、後述する処理手順を実行するためのプログラムや、可変ノズル追従時間等が記憶されている。

●［制御手段５１の処理手順（図３）］
内燃機関を非常に高負荷・高回転で運転すると、タービンインペラ３６Ａの前後に大きな圧力差が発生する。また、内燃機関の爆発工程毎には排気の脈動が発生する。この圧力差と排気脈動によって、タービンインペラ３６Ａの前後に応力が発生し、所定応力以上の応力を長時間受け続けるとタービンインペラ３６Ａの寿命が短くなる場合がある。特に、内燃機関の減速中から急加速する運転状態では、タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力（以降では、「タービン上流側の圧力／タービン下流側の圧力」を「（圧力）膨張比」と記載する）を、所定の圧力比以下とすることが困難であった。以下に説明する本願の処理では、内燃機関の減速中から急加速する運転状態であっても、（圧力）膨張比を、所定の圧力比以下とすることができる。以下、図３に示すフローチャートの各ステップの処理を説明する。図３に示すフローチャートの処理Ｓ１００は、所定タイミング（例えば数ｍｓ〜数１０ｍｓ等の所定時間間隔）で実行される。制御手段５１は、処理Ｓ１００が起動されると、ステップＳ１１０へと処理を進める。

ステップＳ１１０にて制御手段５１は、運転者からの加速要求の有無を判定し、加速要求がある場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１１５に進み、加速要求が無い場合（Ｎｏ）はステップＳ１９０に進む。例えば制御手段５１は、アクセルペダル踏込量検出手段からの検出信号に基づいて検出したアクセルペダルの踏込量の増量割合が、所定割合以上である場合、加速要求ありと判定する。

ステップＳ１９０に進んだ場合、制御手段５１は、（加速要求中ではないので）従来の可変ノズルの制御を実施して処理を終了する。なお従来の可変ノズルの制御については詳細な説明を省略する。

ステップＳ１１５に進んだ場合、制御手段５１は、（所定時間後までの）アクセルペダル踏込量を予測してステップＳ１２０に進む。例えば制御手段５１は、アクセルペダル踏込量検出手段からの検出信号に基づいて検出したアクセルペダルの踏込量の増量割合に基づいて、（予測期間内の）アクセルペダル踏込量を予測する。予測したアクセルペダル踏込量は、例えば図４の「アクセルペダル踏込量」にて点線に示す「アクセルペダル踏込量（Ａ）」のとおりである。ステップＳ１１０、Ｓ１１５の処理は、運転者からの加速要求を検出してアクセルペダル踏込量を予測する踏込量予測ステップに相当する。そして当該踏込量予測ステップを実行している制御手段５１は、図２に示す踏込量予測手段５１Ａとして動作する。

ステップＳ１２０にて制御手段５１は、（所定時間後までの）排気ガス流量を予測してステップＳ１２５に進む。例えば制御手段５１は、ステップＳ１１５にて予測したアクセルペダル踏込量と、エンジン１０（内燃機関）の運転状態（例えば回転数、変速機のギア段、要求トルク、ＥＧＲ量等）と、に基づいて、エンジン１０（内燃機関）からの排気ガスの流量を予測する。制御手段５１は、排気ガス流量の予測の際、例えば回転数の上昇や過給圧の上昇を考慮して吸気量や燃料噴射量を予測し、予測した吸気量や燃料噴射量に基づいて、排気ガス流量を予測する。予測した排気ガス流量は、例えば図４の「排気ガス流量」にて点線に示す「排気ガス流量（Ｂ）」のとおりである。ステップＳ１２０の処理は、予測したアクセルペダル踏込量と内燃機関の運転状態とに基づいて内燃機関からの排気ガス流量を予測する排気ガス流量予測ステップに相当する。そして当該排気ガス流量予測ステップを実行している制御手段５１は、図２に示す排気ガス流量予測手段５１Ｂとして動作する。

ステップＳ１２５にて制御手段５１は、（所定時間後までの）可変ノズル目標開度を予測してステップＳ１３０に進む。例えば制御手段５１は、ステップＳ１２０にて予測した排気ガス流量と、エンジン１０（内燃機関）の運転状態と、に基づいて、（予測期間内の）可変ノズル目標開度を予測する。制御手段５１は、可変ノズル目標開度を予測する際、ステップＳ１２０にて予測した排気ガス流量に対して、（圧力）膨張比を、所定の圧力比以下とすることができる可変ノズル開度を、可変ノズル目標開度として算出する。予測した可変ノズル目標開度は、例えば図４の「可変ノズル開度」にて一点鎖線にて示す「可変ノズル目標開度（Ｃ）」のとおりである。ステップＳ１２５の処理は、予測した排気ガス流量と内燃機関の運転状態とに基づいて可変ノズル目標開度を予測する目標開度予測ステップに相当する。そして当該目標開度予測ステップを実行している制御手段５１は、図２に示す目標開度予測手段５１Ｃとして動作する。

ステップＳ１３０にて制御手段５１は、（所定時間後までの）可変ノズルの実際の開度である可変ノズル実開度を予測してステップＳ１３５に進む。例えば制御手段５１は、予め記憶手段５３に記憶されている可変ノズル追従時間と、開度検出手段からの検出信号に基づいて検出した可変ノズルの現在の開度と、ステップＳ１２５にて予測した可変ノズル目標開度と、に基づいて、（予測期間内の）可変ノズル実開度を予測する。可変ノズルは、電動モータ等を用いて機械的に開度が制御されており、機械的な遅れが発生する場合がある。この機械的な遅れに応じた可変ノズル追従時間が、種々の実験等にて求められて記憶手段に記憶されている。

予測した可変ノズル実開度は、追従遅れが発生すると予測された場合では、例えば図４の「可変ノズル開度」にて点線にて示す「可変ノズル実開度（Ｄ１）（追従遅れが発生した場合）」のように予測される。また、追従遅れが発生しないと予測された場合では、例えば図４の「可変ノズル開度」にて二点鎖線にて示す「可変ノズル実開度（Ｄ２）（追従遅れが発生しなかった場合）」のように予測される。ステップＳ１３０の処理は、予め記憶手段に記憶されている可変ノズル追従時間と、可変ノズルの現在の開度と、ステップＳ１２５にて予測した可変ノズル目標開度と、に基づいて、可変ノズル実開度を予測する実開度予測ステップに相当する。そして当該実開度予測ステップを実行している制御手段５１は、図２に示す実開度予測手段５１Ｄとして動作する。

ステップＳ１３５にて制御手段５１は、可変ノズルの追従遅れありと予測されるか否かを判定し、追従遅れが発生すると予測された場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１４０Ａに進み、追従遅れが発生しないと予測された場合（Ｎｏ）はステップＳ１４０Ｂに進む。例えば制御手段５１は、ステップＳ１２５にて予測した可変ノズル目標開度に対して、ステップＳ１３０にて予測した可変ノズル実開度が遅れなく追従できているか否かを判定し、所定時間以上の追従遅れが発生すると予測した場合は、追従遅れが発生すると予測する。

ステップＳ１４０Ｂに進んだ場合、制御手段５１は、図４に示す「可変ノズル開度」の「可変ノズル目標開度（Ｃ）」を上限開度として可変ノズルを制御して処理を終了する。この場合、追従遅れがないと予測されているので、図４の「可変ノズル開度」の「予測した可変ノズル実開度（Ｄ２）（追従遅れが発生しなかった場合）」に示すように、実際の可変ノズルの開度が制御される。なお、図４に示す「可変ノズル開度」は、上方が「閉」方向で、下方が「開」方向である点に注意する。つまり、「図４に示す可変ノズル目標開度（Ｃ）を上限開度として制御する」ということは、上方を「開」方向に置き換えた際には、可変ノズル目標開度（Ｃ）を下回らないように制御する、ということになる。

ステップＳ１４０Ａに進んだ場合、制御手段５１は、図４に示す「可変ノズル開度」の「可変ノズル目標開度（Ｃ）」となるように可変ノズルを制御してステップＳ１４５に進む。この場合、追従遅れがあると予測されているので、可変ノズルは、「可変ノズル目標開度（Ｃ）」を目標として制御されても、図４の「可変ノズル開度」の「予測した可変ノズル実開度（Ｄ１）（追従遅れが発生した場合）」に示すように、可変ノズル目標開度（Ｃ）に対して追従遅れが発生する。

ステップＳ１４５に進んだ場合、制御手段５１は、目標吸気量を算出してステップＳ１５０に進む。例えば制御手段５１は、ステップＳ１３０にて予測した可変ノズル実開度と、内燃機関の運転状態と、に基づいて、（予測期間内において）当該可変ノズル実開度で可変ノズルが制御された場合に、（圧力）膨張比を所定の圧力比以下とすることができる排気ガス流量を算出し、算出した排気ガス流量に応じた吸気流量である目標吸気量を算出する。

ステップＳ１５０にて制御手段５１は、目標吸気量に基づいて、電子スロットル装置の目標開度であるスロットル目標開度を算出してステップＳ１５５に進む。例えば制御手段５１は、ステップＳ１４５にて算出した目標吸気量と、内燃機関の運転状態（回転数）と、に基づいて、（予測期間内において）流量検出手段２１にて検出した吸入空気の流量が目標吸気量となるように、スロットル目標開度を算出する。ステップＳ１５０にて算出されるスロットル目標開度（Ｅ１）（図４参照）は、可変ノズルに追従遅れが発生した場合の電子スロットル装置の目標開度であり、可変ノズルの追従遅れが発生している期間において排気ガスの流量を一時的に減少させるために、電子スロットル装置を一時的に絞り側に制御するように設定される。これに対して図４の「電子スロットル開度」において一点鎖線にて示す「スロットル目標開度（Ｅ２）（可変ノズルに追従遅れが発生しなかった場合）」は、図３に示す処理とは別の処理（図示省略）で算出されたスロットル目標開度（Ｅ２）の例を示している。

ステップＳ１５５にて制御手段５１は、図４に示すスロットル目標開度（Ｅ１）を下限開度として電子スロットル装置を制御して処理を終了する。なお、図４に示す「電子スロットル開度」は、上方が「閉」方向で、下方が「開」方向である点に注意する。つまり、「図４に示すスロットル目標開度（Ｅ１）を下限開度として制御する」ということは、上方を「開」方向に置き換えた際には、スロットル目標開度（Ｅ１）を超えないように制御する、ということになる。

ステップＳ１３５、Ｓ１４５、Ｓ１５０、Ｓ１５５の処理は、目標開度予測ステップ（Ｓ１２５）にて予測した可変ノズル目標開度に対して、実開度予測ステップ（Ｓ１３０）にて予測した可変ノズル実開度の追従が遅れると判断した場合、強制的に内燃機関からの排気ガスの流量を一時的に減少させる排気ガス流量減少ステップに相当する。そして当該排気ガス流量減少ステップを実行している制御手段５１は、図２に示す排気ガス流量減少手段５１Ｅとして動作する。

なお、上記のステップＳ１４５、Ｓ１５０、Ｓ１５５の処理では、可変ノズルの追従遅れが発生した場合において、（圧力）膨張比を、所定の圧力比以下とするために、排気ガスの流量を一時的に減少させる手段として、電子スロットル装置を用いて吸気量を一時的に減少させたが、この手段に限定されるものではない。

例えば、インジェクタからの燃料噴射量を一時的に減少させてもよい。この場合、ステップＳ１４５、Ｓ１５０、Ｓ１５５の代わりに、例えば制御手段５１は、ステップＳ１３０にて予測した可変ノズル実開度と、内燃機関の運転状態と、に基づいて、当該可変ノズル実開度で可変ノズルが制御された場合に、（圧力）膨張比を所定の圧力比以下とすることができる排気ガス流量を算出し、算出した排気ガス流量と、内燃機関の運転状態と、に基づいて、インジェクタからの燃料噴射量を算出する。そして制御手段５１は、算出した燃料噴射量に基づいた制御信号を出力してインジェクタを制御する。この場合、排気ガスの流量を一時的に減少させるために、インジェクタからの燃料噴射量を一時的に減量する。

以上、本実施の形態の説明では、主に内燃機関の制御方法について説明したが、この内燃機関の制御方法を実施するための装置である内燃機関の制御装置５０を、図２に示すように構成してもよい。

以上、本実施の形態にて説明した内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置は、加速時による（圧力）膨張比が所定の圧力比を超える可能性がある場合に動作し、タービンの破損を防止して寿命を延ばすことができる。また可変ノズル実開度の追従遅れを防止するために、電動モータ等のアクチュエーターに過度な負担をかけることを抑制できる。また加速時ではなく（圧力）膨張比が所定の圧力比を超える可能性がない場合には、本実施の形態にて説明した図３の処理が実行されないので（ステップＳ１９０の従来の制御を実施するので）、無駄な過給圧の低下が抑制され、内燃機関の動力の低下を回避することができる。また排気要求の可変ノズル開度まで可変ノズルを閉じられないことによる、ＥＧＲ量の不足を回避することができる。さらに、上記の効果に加えて、可変ノズルを開くことによる過給圧の低下にて、空燃比がリッチとなりスモーク悪化が発生することを適切に回避できる。

本発明の内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置は、本実施の形態で説明した構成、処理、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

また、本発明の内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置を適用する対象制御システムは、図１の例に示すものに限定されず、可変ノズルを有するターボ過給機を備えた、種々の内燃機関に適用することが可能である。

また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

１０ エンジン（内燃機関）
１１ 吸気管
１２ 排気管
１３ ＥＧＲ通路
１４ ＥＧＲ弁
２１ 流量検出手段
２２ 回転検出手段
２３ 大気圧検出手段
２４ 過給圧検出手段
２５ アクセルペダル踏込量検出手段
３０ ターボ過給機
３１ 駆動手段
３２ 開度検出手段
３３ 可変ノズル
３５ コンプレッサ
３５Ａ コンプレッサインペラ
３６ タービン
３６Ａ タービンインペラ
４１ コモンレール
４３Ａ〜４３Ｄ インジェクタ
４５Ａ〜４５Ｄ 気筒
４７ 電子スロットル装置
４７Ｓ スロットル開度検出手段
５０ 制御装置
５１ 制御手段
５１Ａ 踏込量予測手段
５１Ｂ 排気ガス流量予測手段
５１Ｃ 目標開度予測手段
５１Ｄ 実開度予測手段
５１Ｅ 排気ガス流量減少手段
５３ 記憶手段

Claims (4)

1. ターボ過給機のタービンへの排気ガスの流速を調整可能な可変ノズルを制御する内燃機関の制御方法であって、
   運転者からの加速要求を検出してアクセルペダル踏込量を予測する踏込量予測ステップと、
   予測した前記アクセルペダル踏込量と前記内燃機関の運転状態とに基づいて前記内燃機関からの排気ガス流量を予測する排気ガス流量予測ステップと、
   予測した前記排気ガス流量と前記内燃機関の運転状態とに基づいて可変ノズル目標開度を予測する目標開度予測ステップと、
   予め記憶手段に記憶されている可変ノズル追従時間と、前記可変ノズルの現在の開度と、前記可変ノズル目標開度と、に基づいて、前記可変ノズルの実際の開度である可変ノズル実開度を予測する実開度予測ステップと、
   予測した前記可変ノズル目標開度に対して、予測した前記可変ノズル実開度の追従が遅れると判断した場合、強制的に前記内燃機関からの排気ガスの流量を一時的に減少させる排気ガス流量減少ステップと、を有する、
   内燃機関の制御方法。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御方法であって、
   前記内燃機関の吸気経路には、前記内燃機関への吸気量を調整可能な電子スロットル装置が設けられており、
   前記排気ガス流量減少ステップにて、前記電子スロットル装置を一時的に絞り側に制御することで、強制的に前記排気ガスの流量を一時的に減少させる、
   内燃機関の制御方法。
3. 請求項１に記載の内燃機関の制御方法であって、
   前記内燃機関には、前記内燃機関に供給する燃料を噴射するインジェクタが設けられており、
   前記排気ガス流量減少ステップにて、前記インジェクタから噴射する燃料の量を一時的に減量することで、強制的に前記排気ガスの流量を一時的に減少させる、
   内燃機関の制御方法。
4. ターボ過給機のタービンへの排気ガスの流速を調整可能な可変ノズルを制御する内燃機関の制御装置であって、
   運転者からの加速要求を検出してアクセルペダル踏込量を予測する踏込量予測手段と、
   予測した前記アクセルペダル踏込量と前記内燃機関の運転状態とに基づいて前記内燃機関からの排気ガス流量を予測する排気ガス流量予測手段と、
   予測した前記排気ガス流量と前記内燃機関の運転状態とに基づいて可変ノズル目標開度を予測する目標開度予測手段と、
   予め記憶手段に記憶されている可変ノズル応答時間と、前記可変ノズルの現在の開度と、前記可変ノズル目標開度と、に基づいて、現在から所定時間経過後における前記可変ノズルの実際の開度である可変ノズル実開度を予測する実開度予測手段と、
   予測した前記可変ノズル目標開度に対して、予測した前記可変ノズル実開度の追従が遅れると判断した場合、強制的に前記内燃機関からの排気ガスの流量を一時的に減少させる排気ガス流量減少手段と、を備えている、
   内燃機関の制御装置。
   

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