JP6395167B1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターボチャージャのタービンの過回転の発生及び制御ハンチングの発生を抑制する。
【解決手段】内燃機関の制御装置においては、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６で演算した目標コンプレッサ前後圧力比が、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２で演算したタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を超える場合に、目標コンプレッサ前後圧力比をタービン限界時コンプレッサ前後圧力比で上限制限すると共に、上限制限処理開始後の変化率制限期間は、目標コンプレッサ前後圧力比の変化率を変化率制限値で制限することで、コンプレッサ通過流量の急変動によって目標コンプレッサ前後圧力比が急変動することを防止し、タービンの過回転の発生および制御ハンチングの発生を抑える。
【選択図】図３

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、タービンとコンプレッサとからなるターボチャージャを備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関としてのエンジンの出力を向上させることを目的として、ターボチャージャをエンジンに設けることが提案されている。ターボチャージャは、過給機とも呼ばれ、タービンとコンプレッサとから構成されている。また、コンプレッサは、圧縮機とも呼ばれている。ターボチャージャは、排気路に設けられたタービンを排気ガスで回転させることで、吸気路に設けられたコンプレッサを動かして、過給圧を増加させる装置である。

ターボチャージャにおいては、エンジンが高回転・高負荷の状態においては、必要以上に過給圧が増加して、エンジンを破損させる恐れがある。そのため、過給圧を調整するために、通常、タービン上流に排気バイパス通路が設けられている。排気バイパス通路にはウエストゲートバルブが設けられており、当該ウエストゲートバルブによって、排気路内を流れる排気ガスの一部を排気バイパス通路へと分流させる。こうして、排気ガスのタービンへの流入量を調節することにより、過給圧を適正レベルに制御している。

すなわち、ウエストゲートバルブの開度により、ターボチャージャの排気圧および過給圧が制御される。ウエストゲートバルブの開度の制御量は、エンジンの回転数および負荷を基に、予め定められた吸気系の目標量に対するクローズドループ制御、もしくは、単純なオープンループ制御によって、決定されている。なお、目標量の例としては、例えば、設定過給圧、もしくは、設定吸気量がある。

ウエストゲートバルブ制御値を算出する内燃機関の制御装置が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、まず、目標充填効率と回転速度とに基づいて目標スロットル上流圧力を算出する。次に、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、ターボチャージャを駆動するために必要な目標圧縮機駆動力を算出する。さらに、空燃比と吸入空気流量とに基づいて排気ガス流量を算出する。そうして、排気ガス流量と圧縮機駆動力との特性がウエストゲートバルブ制御値にのみ依存される関係を用いて、排気ガス流量と目標圧縮機駆動力とに基づいて、ウエストゲートバルブ制御値を算出する。

ところで、ターボチャージャでは、ターボチャージャの回転数であるタービン回転数が高すぎる過回転が生じると、ターボチャージャの構成部品に対する機械的な負荷が増大してしまう。特許文献１においては、タービン回転数の過回転については言及されていない。

タービン回転数の過回転に対処するための方法については、例えば特許文献２に記載されている。特許文献２では、まず、コンプレッサの上流側の吸気圧である上流側吸気圧とタービン限界回転数圧力比とを用いて、コンプレッサ下流のタービン過回転抑制過給圧を演算する。そうして、タービン過回転抑制過給圧に基づいて、ターボターボチャージャを制御することで、タービンの過回転の発生を抑制している。

特許第５４２００１３号公報 特許第５８５３４０３号公報

特許文献２に記載の制御装置では、タービン限界回転数を超えない領域からタービン限界回転数を超える領域へ突入したときに、タービン過回転抑制過給圧に基づいてターボチャージャを制御することで、タービンの過回転の発生を抑制している。しかしながら、タービン限界回転数時の吸気量とコンプレッサ前後圧力比との特性に基づいて、吸気量に応じたタービン過回転抑制過給圧に制御する場合には、タービン限界回転数を超える領域への突入時に、タービン過回転抑制過給圧に制御するために制御目標過給圧を低下させる。その結果、吸気量が減少し、吸気量が減少したことで、タービン過回転抑制過給圧が上昇する。そのため、制御目標過給圧を上昇させると、それにより、吸気量が再び増加する。その結果、タービン過回転抑制過給圧が低下するので、制御目標過給圧を低下させる。こうして、この一連の動作を繰り返す、いわゆる「制御ハンチング」に至る可能性がある。

さらに、コンプレッサ前後圧力比がハンチングすることで、ウエストゲートバルブ開度のフィードバック制御が発散して、閉じ側へ制御してしまい、ひいては、タービンの過回転に至るという可能性もある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ターボチャージャのタービンの過回転の発生を抑制すると共に、制御ハンチングの発生を抑制することが可能な、内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

この発明は、車両に設けられた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記車両は、前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブと、前記内燃機関の前記吸気通路の吸入空気流量を検出するエアフローセンサと、前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンと前記内燃機関の前記吸気通路に設けられ前記タービンと一体に回転するコンプレッサとを有するターボチャージャと、前記タービンの上流側と下流側とを連通する排気バイパス通路と、前記排気バイパス通路に設けられ、前記排気バイパス通路を流れる前記内燃機関の排気ガスの流量を調整するウエストゲートバルブと、前記ウエストゲートバルブを駆動して、前記ウエストゲートバルブの開弁位置を変更するアクチュエータと、前記コンプレッサにより圧縮された前記スロットルバルブの上流側の吸入空気の圧力の実際値である実スロットル上流圧を検出するスロットル上流圧力センサと、を備えるものであって、前記内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記コンプレッサにより圧縮される吸入空気の圧力の目標値である目標スロットル上流圧を演算する目標スロットル上流圧力演算部と、前記目標スロットル上流圧に基づいて目標コンプレッサ前後圧力比を演算する目標コンプレッサ前後圧力比演算部と、前記スロットル上流圧力センサが検出した前記実スロットル上流圧と前記目標スロットル上流圧力演算部が演算した前記目標スロットル上流圧との差分に応じたフィードバック制御を実施して、前記目標コンプレッサ前後圧力比に基づいて前記ウエストゲートバルブの目標開度のフィードバック補正量を算出するフィードバック補正量演算部と、前記フィードバック補正量に従って、前記実スロットル上流圧を前記目標スロットル上流圧に一致させるために必要な前記ウエストゲートバルブの前記目標開度を演算して、前記アクチュエータに出力する、目標開度演算部と、前記エアフローセンサによって検出された前記吸入空気流量に基づいて、前記コンプレッサを通過するコンプレッサ通過流量を演算するコンプレッサ通過流量演算部と、大気圧に基づいて前記コンプレッサの上流側の圧力を演算するコンプレッサ上流側圧力演算部と、前記スロットル上流圧力センサで検出された前記実スロットル上流圧から前記コンプレッサの下流側の圧力を演算するコンプレッサ下流側圧力演算部と、前記コンプレッサ通過流量に基づいて、タービン限界回転数となるときの前記コンプレッサの前記上流側の圧力と前記下流側の圧力との圧力比であるタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を演算するタービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部とを備え、前記目標コンプレッサ前後圧力比演算部は、前記目標コンプレッサ前後圧力比と前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比とを比較して、前記目標コンプレッサ前後圧力比が前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比より大きい場合は、前記目標コンプレッサ前後圧力比を前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比で制限する上限制限処理を実行するものであって、前記目標コンプレッサ前後圧力比演算部は、前記上限制限処理の実行開始後の予め設定された期間の間、前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比で制限された前記目標コンプレッサ前後圧力比の変化率が予め設定された変化率制限値を越えないように前記変化率を制限する変化率の制限処理を実行する、内燃機関の制御装置である。

この発明に係る内燃機関の制御装置によれば、目標コンプレッサ前後圧力比がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を超える場合に、目標コンプレッサ前後圧力比をタービン限界時コンプレッサ前後圧力比で上限制限すると共に、予め設定された期間は、目標コンプレッサ前後圧力比の変化率を変化率制限値で制限することで、コンプレッサ通過流量の急変動によって目標コンプレッサ前後圧力比が急変動することを防止し、タービンの過回転の発生および制御ハンチングの発生を抑えることができる。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の吸排気系の構成を概略的に示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係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のＥＣＵ内のウエストゲートバルブ制御部およびその関連部分の構成の一例を示した機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置におけるタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を決定するための算出テーブルの一例を示した図である。 従来装置における加速過渡運転時のコンプレッサ通過流量及び目標コンプレッサ前後圧力比の動作の一例を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における加速過渡運転時のコンプレッサ通過流量及び目標コンプレッサ前後圧力比の動作の一例を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における加速過渡運転時のコンプレッサ通過流量及び目標コンプレッサ前後圧力比の動作の一例を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における加速過渡運転時のコンプレッサ通過流量及び目標コンプレッサ前後圧力比の動作の一例を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における目標スロットル上流圧力を決定するためのマップの一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における目標コンプレッサ前後圧力比演算部の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御対象であるエンジンの吸気系および排気系の構成を概略的に示す構成図である。なお、当該エンジンを含む図１の構成は、車両に設けられている。図１において、エンジン１のクランク軸には、クランク軸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とが接続されている。

吸気管２の最上流端には、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において、エアクリーナ３の下流側、すなわち、エンジン１に近い側には、エアフローセンサ１２と吸入空気温センサ１３とが設けられている。以下では、吸入空気温センサ１３を、吸気温センサ１３と呼ぶこととする。エアフローセンサ１２は、吸入空気流量に応じた電気信号を生成する。吸気温センサ１３は、吸入空気温度に応じた電気信号を生成する。なお、図１では、エアフローセンサ１２と吸入空気温センサ１３とが一体に構成された例を示しているが、その場合に限らず、エアフローセンサ１２と吸入空気温センサ１３とを互いに別体で構成するようにしてもよい。さらに、吸気管２において、エアクリーナ３の下流側には、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。なお、大気圧センサ９は、後述するＥＣＵ１００に内蔵してもよい。

排気管７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、すなわち、エンジン１に近い側には、燃焼ガス内の燃料又は酸素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。

また、吸気管２と排気管７とで構成される吸排気系統には、ターボチャージャ３６が設けられている。ターボチャージャ３６は、コンプレッサ３１と、タービン３２と、コンプレッサ３１とタービン３２とを連結するシャフト３７とを備えている。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構成されている。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。コンプレッサ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構成されている。

ターボチャージャ３６には、ターボチャージャ回転速度Ｎｔを測定するターボチャージャ回転センサ３８が設けられている。なお、ターボチャージャ回転速度Ｎｔを直接測定するターボチャージャ回転センサに変えて、他のセンサからのセンサ情報からターボチャージャ回転速度Ｎｔを推定する方法を用いてもよい。

コンプレッサ３１の下流側には、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は、主にアクセルオフ時に過給圧が高くなり過ぎて吸気管２を破損しないよう、コンプレッサ３１の上流側へ圧縮された空気を分流させる。エアバイパスバルブ３３の下流側には、圧縮空気を冷却するためのインタークーラ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、スロットル上流圧力センサ３５が設けられている。スロットル上流圧力センサ３５は、インタークーラ３０とスロットルバルブ４との間の空気圧、すなわち、スロットル上流圧力Ｐ２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が検出するスロットル上流圧力Ｐ２は、コンプレッサ３１により圧縮された吸入空気の圧力の実際値である実スロットル上流圧力に相当する。なお、スロットル上流圧力Ｐ２を直接測定するスロットル上流圧力センサ３５に代えて、他のセンサからのセンサ情報からスロットル上流圧力Ｐ２の推定値を演算するスロットル上流圧力推定部を設けるようにしてもよい。

さらに、吸気管２において、スロットルバルブ４の下流側には、吸気脈動を抑制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テークマニホールド圧力センサ１５が設けられている。以下では、インテークマニホールド圧力センサ１５を、インマニ圧センサ１５と呼ぶこととする。なお、エアフローセンサ１２およ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のみが設けられてもよい。なお、インマニ圧センサ１５のみが取り付けられている場合は、図１においても示されているように、吸気温センサ１３はサージタンク５に設けられる。なお、図１では、両センサ１５，１３が別体に構成された例を示すが、一体に設けられてもよい。

吸気管２のサージタンク５の下流側には、エンジン１の燃焼室の吸入口に向けて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いてもよい。

シリンダ８の頂部には、点火プラグ１８と点火コイル１９とが設けられている。点火プラグ１８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対して、点火を行う。点火コイル１９は、点火プラグ１８に火花を飛ばすためのエネルギーを発生させる。また、エンジン１の燃焼室の吸入口には、吸気管２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が設けられ、エンジン１の燃焼室の排出口には、シリンダ８から排気管７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。

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エンジン１を破損しないよう、排気バイパス通路４０に排気ガスを分流させるためのウエストゲートバルブ３４が設けられている。排気バイパス通路４０は、タービン３２の上流側と下流側とを連通するように設けられている。ウエストゲートバルブ３４は、タービン３２の上流側に配置され、排気バイパス通路４０の流路断面積を変更する。これにより、排気バイパス通路４０を流れる排気ガスの流量が調整される。ウエストゲートバルブ３４は、後述する図２に示す、ウエストゲートバルブ３４のアクチュエータ３４ａによって駆動される。アクチュエータ３４ａとしては、ダイアフラムにかかる圧力を制御する圧力式、および、バルブ開度を直接指示してバルブを駆動する電動式のうちのいずれを用いてもよい。

図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御系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１００は、クランク角センサ１１、エアフローセンサ１２、吸気温センサ１３、スロットルポジションセンサ１４、インマニ圧センサ１５、および、空燃比センサ１６のそれぞれによって生成される電気信号を受信する。電子制御ユニット１００を、以下では、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と呼ぶこととする。

また、ＥＣＵ１００は、ターボチャージャ３６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、および、ターボチャージャ回転センサ３８のそれぞれによって生成される電気信号を受信する。さらに、ＥＣＵ１００は、上述のセンサ９，１１〜１６，３５，３８以外の各種センサＯＳからの電気信号も受信する。この各種センサＯＳには、アクセル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、エンジン１の燃焼制御用のセンサ、車両の挙動制御用のセンサなどが含まれる。車両の挙動制御用のセンサには、例えば、車速センサ、水温センサ等が含まれる。

さらに、ＥＣＵ１００は、上記の各センサ９，１１〜１６，３５，ＯＳから入力される下記の各入力データ（ａ）〜（ｉ）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を算出するとともに、上記の各センサ９，１１〜１６，３５，ＯＳからの入力データおよび他のコントローラＯＣＯからのトルク要求値ＴＲＲに基づいて、目標出力トルクを算出する。なお、他のコントローラＯＣＯには、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のための各コントローラなどが含まれる。
（ａ）クランク角センサ１１からの回転速度Ｎｅ、
（ｂ）エアフローセンサ１２からの実計測空気流量Ｑｒ、
（ｃ）吸気温センサ１３からの吸気温ＡＴ、
（ｄ）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、
（ｅ）インマニ圧センサ１５からのインマニ圧Ｐｂ、
（ｆ）空燃比センサ１６からの空燃比ＡＦ、
（ｇ）大気圧センサ９からの大気圧ＡＰ、
（ｈ）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、
（ｉ）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(ＯＳ)からアクセル開度Ｄ。

また、ＥＣＵ１００は、目標出力トルクを達成するように、空燃比ＡＦおよび各制御目標値を参照して、目標吸入空気流量Ｑａｔの目標値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４ａを制御し、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１７ａを駆動し、点火時期の目標値を達成するように点火コイル１９の１次コイル１９ａに通電し、ウエストゲートバルブ開度の目標値を達成するようにウエストゲートバルブ３４のアクチュエータ３４ａを駆動する。なお、各目標値には、例えば、吸気または排気ＶＶＴ(可変バルブタイミング)制御での位相角、ＥＧＲ(排気ガス再循環)率、点火時期、等が含まれる。

また、ＥＣＵ１００は、これらのアクチュエータ以外の、各種装置のための各種アクチュエータＯＡＣに対する目標値も算出する。

ここで、ＥＣＵ１００は、演算処理を実行するＣＰＵ１００ａと、プログラムデータおよび固定値データを記憶するＲＯＭおよび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を含む記憶部１００ｂと、を有するマイクロプロセッサで構成されている。

図３は、図２のＥＣＵ１００内に設けられたウエストゲートバルブ制御部１１０およびその関連部分の機能構成の一例を示した機能ブロック図である。図３に示すウエストゲートバルブ制御部１１０の各機能１２０〜１３０は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアはプログラムとして記述され、ＥＣＵ１００の記憶部１００ｂのＲＯＭに記憶される。ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａが、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、ウエストゲートバルブ制御部１１０の各機能１２０〜１３０が実現される。

ウエストゲートバルブ制御部１１０には、図３に示すように、目標スロットル上流圧力演算部１２０、コンプレッサ通過流量演算部１２１、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２、コンプレッサ上流側圧力演算部１２３、コンプレッサ下流側圧力演算部１２４、実コンプレッサ前後圧力比演算部１２５、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６、目標コンプレッサ駆動力演算部１２７、実コンプレッサ駆動力演算部１２８、フィードバック補正量演算部１２９、および、目標開度演算部１３０が、設けられている。

図３においては、エンジン部１Ａとして、図１の吸排気系の各構成にうち、ターボチャージャ３６に関わる主要部のみを示す。図３においては、ターボチャージャ主要部として、タービン３２、コンプレッサ３１、エアバイパスバルブ３３、ウエストゲートバルブ３４のみを示している。また、図３においては、各センサの代表として、スロットル上流圧力センサ３５およびエアフローセンサ１２のみが示されている。

以下、ウエストゲートバルブ制御部１１０の各機能１２０〜１３０について説明する。

目標スロットル上流圧力演算部１２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、コンプレッサ３１により圧縮される吸入空気の圧力の目標値である目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔを演算する。なお、ここでは、エンジン１の運転状態の情報として、例えば、エンジン１の回転速度Ｎｅと目標充填効率Ｅｃｔとを用いることとする。エンジン１の回転速度Ｎｅは、上述したクランク角センサ１１で検出される。

ここで、目標スロットル上流圧力演算部１２０が目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔを算出する方法の一例について、図６を参照しながら具体的に説明する。図６は、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔを決定するためのマップの一例を示した図である。なお、図６に示したマップにおいては、目標スロットル上流圧力の単位を［ｋＰａ］としている。図６のマップには、エンジン１の回転速度Ｎｅとしてのエンジン回転数と、アクセル開度と、を２軸として、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔの値が予め記憶されている。従って、目標スロットル上流圧力演算部１２０は、図６のマップを参照することにより、エンジン１の回転速度Ｎｅとアクセル開度とから、目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔの値を一意に決定することができる。

コンプレッサ通過流量演算部１２１は、エアフローセンサ１２によって検出される実計測空気流量Ｑrと吸気温ＡＴと大気圧ＡＰに基づいて、下記の（式１）を用いて、標準温度と標準圧力で、標準空気状態への環境補正を行ったコンプレッサ通過流量Ｑcを算出する。

Ｑｃ＝Ｑｒ × √(ＡＴ／２９３．１５) × １０１．３２／ＡＰ (式１)

タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２は、タービン限界回転数での回転時のコンプレッサ通過流量とコンプレッサ前後圧力比との関係を示す特性データに基づいて、タービン限界時のコンプレッサ通過流量に応じたタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を算出する。

図４は、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を決定するための算出テーブルの一例を示した図である。図４は、コンプレッサ通過空気量を横軸とし、コンプレッサ上流側圧力とコンプレッサ下流側圧力との比であるコンプレッサ前後圧力比を縦軸としている。

図４における特性線Ａ１〜Ａ８は、それぞれ、タービン３２の回転数を一定とした場合のコンプレッサ通過流量とコンプレッサ前後圧力比との相関を示すものである。特性線Ａ１〜Ａ８のタービン３２の回転数の関係は、Ａ１の回転数＜Ａ２の回転数＜・・・＜Ａ８の回転数となっている。破線で示す特性線Ａ７は、タービン３２の許容最大回転数、すなわち、タービン限界回転数のときの相関を示す。図６において、例えば、コンプレッサ通過流量Ｂ１の線Ｌ１と特性線Ａ７との交点から、コンプレッサ通過流量Ｂ１ときのタービン限界時コンプレッサ前後圧力比の値は、Ｃ１であることが分かる。同様に、コンプレッサ通過流量Ｂ２の線Ｌ２と特性線Ａ７との交点から、コンプレッサ通過流量がＢ２のときのタービン限界時コンプレッサ前後圧力比の値は、Ｃ２であることが分かる。このように、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２は、図６に示すタービン限界回転数線Ａ７を用いることで、コンプレッサ通過流量に対応するタービン限界時コンプレッサ前後圧力比の値を一意に求めることができる。なお、図４の特性線Ａ７から分かるように、コンプレッサ通過流量が上昇すると、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比は低下し、一方、コンプレッサ通過流量が低下すると、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比は増加する傾向がある。

また、補足ながら、図４における２つの黒丸で示されるコンプレッサ前後圧力は、それぞれ、コンプレッサ通過流量Ｂ１ときのタービン限界時コンプレッサ前後圧力比Ｃ１を超える領域、および、コンプレッサ通過流量がＢ２のときのタービン限界時コンプレッサ前後圧力比Ｃ２を超える領域に入っている。当該黒丸で示されるように、目標コンプレッサ前後圧力比がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を超える領域に入った場合には、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比を超えないように、矢印Ｒ１およびＲ２で示されるように、目標コンプレッサ前後圧力比を上限制限する必要がある。上限制限については、後述する。

コンプレッサ上流側圧力演算部１２３は、大気圧センサ９により検出される大気圧ＡＰに基づいて、下記の（式２）を用いて、吸気系の圧損分Ｐ_loss_inの補正を行ったコンプレッサ上流側圧力Ｐ_comp_upを算出する。

Ｐ_comp_up ＝ ＡＰ − Ｐ_loss_in (式２)

コンプレッサ下流側圧力演算部１２４は、スロットル上流圧力センサ３５により検出されるスロットル上流圧力Ｐ２に基づいて、下記の（式３）を用いて、インタークーラ３０前後の圧損分Ｐ_loss_icの補正を行ったコンプレッサ下流側圧力Ｐ_comp_downを算出する。

Ｐ_comp_down ＝ Ｐ２ ＋ Ｐ_loss_ic (式３)

実コンプレッサ前後圧力比演算部１２５は、コンプレッサ上流側圧力演算部１２３で算出されたコンプレッサ上流側圧力Ｐ_comp_upとコンプレッサ下流側圧力演算部１２４で算出されたコンプレッサ下流側圧力Ｐ_comp_downとに基づいて、下記の（式４）を用いて、コンプレッサ上流側圧力とコンプレッサ下流側圧力との比である実コンプレッサ前後圧力比Ｐ_compを算出する。

Ｐ_comp ＝ Ｐ_comp_down ／ Ｐ_comp_up (式４)

目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６は、目標スロットル上流圧力演算部１２０で算出された目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔが入力され、下記の（式５），(式６）を用いて、当該目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔに対してインタークーラ３０前後の圧力低下分Ｐ_loss_icを補正することで、目標コンプレッサ下流圧Ｐ_comp_down_tを求め、当該目標コンプレッサ下流圧をコンプレッサ上流側圧力Ｐ_comp_upで除算する事で目標コンプレッサ前後圧力比Ｐ_comp_tを算出する。

Ｐ_comp_down_t ＝ Ｐ２t ＋ Ｐ_loss_ic (式５)
Ｐ_comp_t ＝ Ｐ_comp_down_t ／ Ｐ_comp_up (式６)

また、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６は、算出した目標コンプレッサ前後圧力比に対して、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２によって算出されたタービン限界時コンプレッサ前後圧力比で上限制限する「上限制限」処理を行い、目標コンプレッサ前後圧力比が、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比を超えないように制御する。

また、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６は、「上限制限」処理の実行中に、目標コンプレッサ前後圧力比が増加側に変化した場合には、その時点から、予め設定された期間の間、目標コンプレッサ前後圧力比の増加側への変化率を制限する「変化率の制限」処理を実行する。これにより、コンプレッサ通過流量が急変しても、目標コンプレッサ前後圧力比が急変しないように制御することができる。

さらに、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６は、実コンプレッサ前後圧力比演算部１２５で算出された実コンプレッサ前後圧力比が、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２で算出されたタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を超えたときには、超過した圧力比に基づいて、目標コンプレッサ前後圧力比を低下側に補正する「低下側への補正」処理を実行する。但し、「低下側への補正」処理は必ずしも実行しなくてもよい。

加えて、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６は、「低下側への補正」処理の実行中に、目標コンプレッサ前後圧力比が増加側に変化した場合には、その時点から、予め設定された期間の間、目標コンプレッサ前後圧力比の増加側への変化率を制限する「変化り率の制限」処理を実行する。これにより、コンプレッサ通過流量が急変しても、低下側補正後の目標コンプレッサ前後圧力比が急変しないように制御することができる。

目標コンプレッサ駆動力演算部１２７は、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６が算出した目標コンプレッサ前後圧力比と、目標吸入空気流量Ｑａｔとに基づいて、目標コンプレッサ駆動力Ｐｃｔを算出する。

実コンプレッサ駆動力演算部１２８は、スロットル上流圧力Ｐ２と実計測空気流量Ｑｒとに基づいて、実コンプレッサ駆動力Ｐｃｒを算出する。

ここで、目標スロットル上流圧力演算部１２０で用いられる目標充填効率Ｅｃｔ、目標コンプレッサ駆動力演算部１２７で用いられる目標吸入空気流量Ｑａｔ、目標コンプレッサ駆動力演算部１２７で算出される目標コンプレッサ駆動力Ｐｃｔ、および、実コンプレッサ駆動力演算部１２８で算出される実コンプレッサ駆動力Ｐｃｒは、それぞれ、例えば、特許文献１の段落［００２８］から［０１０５］までに示されている演算方法などの公知の演算方法により算出すればよい。

フィードバック補正量演算部１２９は、実コンプレッサ駆動力演算部１２８で算出された実コンプレッサ駆動力Ｐｃｒと、目標コンプレッサ駆動力演算部１２７で算出された目標コンプレッサ駆動力Ｐｃｔとに基づいて、それらの差が小さくなるように、ＰＩＤ制御であるフィードバック制御を行い、ウエストゲートバルブ目標開度ＷＧのフィードバック補正量である、ＦＢ(Ｐ)、ＦＢ(Ｉ)、ＦＢ(Ｄ)を算出する。ここで、ＦＢ(Ｐ)は比例項、ＦＢ(Ｉ)は積分項、ＦＢ(Ｄ)は微分項である。なお、フィードバック補正量演算部１２９は、実質的に、スロットル上流圧力センサ３５によって検出される実スロットル上流圧と目標スロットル上流圧力演算部１２０で算出された目標スロットル上流圧との差分に応じたフィードバック制御を実施して、ウエストゲートバルブ３４の目標開度のフィードバック補正量を算出している。

目標開度演算部１３０は、目標コンプレッサ駆動力演算部１２７で算出された目標コンプレッサ駆動力Ｐｃｔに基づいて、ウエストゲートバルブ全開開度ＷＧb_maxと開度変換係数Ｋ_wgを用いて、例えば下記の(式７)のようにウエストゲートバルブ基本開度ＷＧｂを算出する。次に、目標開度演算部１３０は、実スロットル上流圧を目標スロットル上流圧に一致させるために必要なウエストゲートバルブ３４の目標開度であるウエストゲートバルブ開度ＷＧを算出する。すなわち、目標開度演算部１３０は、先に算出したウエストゲートバルブ基本開度ＷＧｂと、フィードバック補正量演算部１２９で算出されたウエストゲートバルブ目標開度ＷＧのフィードバック補正量ＦＢ(Ｐ)、ＦＢ(Ｉ)、ＦＢ(Ｄ)とに基づいて、下記の（式８）を用いて、ウエストゲートバルブ開度ＷＧを算出する。

ＷＧｂ＝ＷＧb_max − (Ｐct × Ｋ_wg) (式７)
ＷＧ＝ＷＧｂ＋(ＦＢ(Ｐ)＋ＦＢ(Ｉ)＋ＦＢ(Ｄ)) （式８）

なお、図３では、ウエストゲートバルブ開度ＷＧは、ウエストゲートバルブ３４に入力されるように示されているが、実際には、ウエストゲートバルブ３４のアクチュエータ３４ａ(図２参照)に入力される。ウエストゲートバルブ３４のアクチュエータ３４ａは、ウエストゲートバルブ開度ＷＧに基づいて、ウエストゲートバルブ３４を駆動する。

図５Ｂ〜図５Ｄは、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の挙動及び動作の一例を示すタイムチャートである。図５Ａは、図５Ｂ〜図５Ｄと比較するために、実施の形態１における「上限制限」以外の他の制御を実施しない場合を示すタイムチャートである。

図５Ａ〜図５Ｄにおいて、横軸を時間とする。
また、図５Ａ〜図５Ｄにおいて、縦軸の（１）〜（６）は、コンプレッサ前後圧力比またはコンプレッサ通過流量を示す。
具体的には、太実線（１）が、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６で算出される目標コンプレッサ前後圧力比を示す。以下では、当該目標コンプレッサ前後圧力比を、目標コンプレッサ前後圧力比（１）と呼ぶこととする。
また、１点鎖線（２）が、実コンプレッサ前後圧力比演算部１２５で算出される実コンプレッサ前後圧力比を示す。以下では、当該実コンプレッサ前後圧力比を、実コンプレッサ前後圧力比（２）と呼ぶこととする。
また、２点鎖線（３）が、コンプレッサ通過流量演算部１２１で算出されるコンプレッサ通過流量を示す。以下では、当該コンプレッサ通過流量を、コンプレッサ通過流量（３）と呼ぶこととする。
また、細実線（４）が、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２が算出するタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を示す。以下では、当該タービン限界時コンプレッサ前後圧力比を、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）と呼ぶこととする。
また、図５Ｃおよび図５Ｄにおいて、点線（５）が、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６で算出される上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比を示す。以下では、当該上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比を、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）と呼ぶこととする。
さらに、図５Ｃにおいて、破線（６）が、目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６で算出される低下側補正用コンプレッサ前後圧力比を示す。以下では、当該低下側補正用コンプレッサ前後圧力比を、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）と呼ぶこととする。

なお、図５Ａ〜図５Ｄのタイムチャートに示す処理は、ＥＣＵ１００によって予め設定された時間毎の割り込み処理によって実行される。

まず、図５Ａについて説明する。図５Ａは、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超えたときに、「上限制限」処理を実行する場合を示している。但し、図５Ａにおいては、本実施の形態１の制御の１つである「変化率の制限」処理を実施しない場合の動作例を示している。

まず、期間Ａでは、車両の運転者による加速要求によって目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇する。また、それに追従して、実コンプレッサ前後圧力比（２）が上昇し、同時に、コンプレッサ通過流量（３）が上昇する。

期間Ｂでは、コンプレッサ通過流量（３）が上昇することで、図４を用いて説明したように、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）が低下する。その結果、時刻ｔ１の時点で、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超過する。そうして、時刻ｔ１以降、目標コンプレッサ前後圧力比（１）＞タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）の関係が成り立つ期間は、目標コンプレッサ前後圧力比（１）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）で上限制限される「上限制限」処理が実行される。

当該「上限制限」処理によって、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が低下することで、目標コンプレッサ駆動力が低下する。その結果、目標ウエストゲートバルブ開度が上昇し、コンプレッサ回転数が低下し、コンプレッサ通過流量（３）が遅れて低下する。コンプレッサ通過流量（３）が低下することで、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）は上昇する。その結果、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）で上限制限されている目標コンプレッサ前後圧力比（１）も上昇する。コンプレッサ通過流量（３）が更に低下すると、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）が上昇していく。その結果、目標コンプレッサ前後圧力比（１）≦タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）の関係となった時点で、目標コンプレッサ前後圧力比（１）による上限制限は解除される。

期間Ｃでは、コンプレッサ通過流量（３）が低下しているため、目標コンプレッサ前後圧力比（１）は上限制限されておらず、期間Ｂでの目標コンプレッサ前後圧力比（１）の低下によって、遅れて低下していた実コンプレッサ前後圧力比（２）が再び上昇する。

その後は、図５Ａに示されるように、上述した期間Ｂと期間Ｃの一連の動作を繰り返して制御ハンチングが発生する。また、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が変化してから実コンプレッサ前後圧力比（２）が追従するまでのフィードバック系の遅れと、コンプレッサ通過流量（３）の変動による目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変動周期とが一致した場合には、フィードバック制御が発散して、ウエストゲートバルブ開度を閉じ側へ制御してしまい、ひいては、タービンの過回転に至るという可能性がある。このように、本実施の形態に係る「変化率の制限」処理を実施していない場合、ハンチングが発生してしまう。

図５Ｂは、「上限制限」処理が実行された後に、本実施の形態１に係る「変化率の制限」処理を実施している場合を示している。

図５Ｂにおいて、まず、期間Ａでは、図５Ａと同様に、加速要求によって目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇し、実コンプレッサ前後圧力比（２）がそれに追従して上昇し、同時に、コンプレッサ通過流量（３）が上昇する。

期間Ｂでは、コンプレッサ通過流量（３）が上昇することで、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）が低下する。そうして、時刻ｔ１以降の、目標コンプレッサ前後圧力比（１）＞タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）となる期間は、「上限制限」処理が実行されて、目標コンプレッサ前後圧力比（１）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）で上限制限される。ここまでは図５Ａと同様である。

図５Ｂでは、当該「上限制限」処理の実行開始後の処理が、図５Ａと異なる。すなわち、図５Ｂでは、時刻ｔ１で「上限制限」処理を開始した後に、時刻ｔ３で「変化率の制限」処理の実行を開始する。当該「変化率の制限」処理においては、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の上昇側の変化率を、予め設定された変化率制限値で制限する。また、当該「変化率の制限」処理は、時刻ｔ３から、予め設定された変化率制限期間の間だけ、継続される。なお、ここで、変化率制限期間は、例えば２秒に設定し、変化率制限値は、１より小さい値、例えば０．９に設定する。しかしながら、これらの値は一例であり、これらに限定されるものではなく、適宜設定してよいものとする。

このように、図５Ｂにおいては、期間Ｂにおいて、時刻ｔ１以降の、目標コンプレッサ前後圧力比（１）＞タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）となる期間は、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）で上限制限する「上限制限」処理を行う。また、当該「上限制限」処理によって、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が低下することで、コンプレッサ通過流量（３）が低下する。その結果、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）は上昇を開始し、それに伴い、目標コンプレッサ前後圧力比（１）も上昇を開始する。そこで、図５Ｂにおいては、時刻ｔ３から、予め設定された変化率制限期間の間、「変化率の制限」処理を実行して、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の上昇側の変化率を変化率制限値で制限する。これにより、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が、図５Ａに比べて緩やかに上昇するようになる。図５Ａにおいては、期間Ｂにおいて、目標コンプレッサ前後圧力比（１）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）と一致していたが、図５Ｂにおいては、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）の変化率の０．９倍の変化率で緩やかに上昇する。その結果、図５Ｂに示すように、コンプレッサ通過流量（３）の値が安定して、図５Ａに示されるような変動が発生しなくなる。図５Ａでは、コンプレッサ通過流量（３）の変動によって期間Ｂ，Ｃの繰り返しによるフィードバック制御の制御ハンチングが発生していたが、図５Ｂでは、コンプレッサ通過流量（３）が変動しないので、制御ハンチングの発生を抑制することができる。このように、図５Ｂにおいては、時刻ｔ３の時点から、変化率制限期間の間、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の上昇側の変化率を変化率制限値で制限する。なお、時刻ｔ３は、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇を開始する時刻である。

このように、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変化率の制限は上昇側だけとすることで、減速側の応答性に対する悪影響を回避でき、確実にタービン過回転を抑制することができる。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間は、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変化率が低下側であるため、「変化率の制限」処理を行っていない。一方、時刻ｔ３以降は、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変化率が上昇側であるため、「変化率の制限」処理を行っている。このように、「変化率の制限」処理を、タービン過回転を抑制する方向に限定した制御とした場合には、減速側の応答性に対する悪影響を回避することができる。なお、上記の説明においては、変化率制限期間の開始時刻を時刻ｔ３として説明したが、その場合に限らず、時刻ｔ１を変化率制限期間の開始時刻としてもよい。

図５Ｃは、本実施の形態１の変形例の動作の一例を示す図である。図５Ｃにおいては、「上限制限」処理と「変化率の制限」処理とに加えて、「低下側への補正」処理を実行する場合をしめしている。「低下側への補正」処理では、実コンプレッサ前後圧力比（２）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超過した場合に、当該超過した圧力比分に応じて、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を低下側へ補正する。

なお、上述したように、図５Ｃにおいて、点線が、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）を示し、破線が、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）を示す。

上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）は、時刻ｔ１で「上限制限」処理を開始する前の目標コンプレッサ前後圧力比（１）の値である。

また、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）は、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）に対して「低下側への補正」処理を行うことで得られる値である。図５Ｃにおいては、実コンプレッサ前後圧力比（２）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超える時刻ｔ２の時点から、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）の算出を開始する。その後、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）の値が、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を下回る時刻ｔ２’の時点から、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）で上限制限する。

低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）は、下式によって定義される。すなわち、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）は、実コンプレッサ前後圧力比（２）とタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）との差だけ、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）を低下側へ補正した値である。

低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）＝（５）−（（２）−（４））

但し、実コンプレッサ前後圧力比（２）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）よりも小さい場合は、下式に示すように、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）を、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）として設定する。

低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）＝（５）

また、図５Ｃにおいては、上限制限された目標コンプレッサ前後圧力比（１）は、下記によって定義される。

目標コンプレッサ前後圧力比（１）＝ＭＩＮ（（４），（６））

ここで、ＭＩＮ（Ａ，Ｂ）は、ＡかＢのうちの小さい方を選択することを意味する。従って、目標コンプレッサ前後圧力比（１）は、「タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）」、および、「低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）」のうちの、いずれか一方の小さい方の値となる。以下、図５Ｃについて説明する。

図５Ｃにおいて、まず、期間Ａでは、図５Ａ及び図５Ｂと同様に、加速要求によって目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇し、実コンプレッサ前後圧力比（２）がそれに追従して上昇し、同時に、コンプレッサ通過流量（３）が上昇する。

期間Ｂでは、コンプレッサ通過流量（３）が上昇することで、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）が低下する。その後、目標コンプレッサ前後圧力比（１）＞タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）となる期間、すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２’までの間は、目標コンプレッサ前後圧力比（１）をタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）で上限制限する「上限制限」処理が実施される。ここまでは図５Ａ及び図５Ｂと同様である。

しかしながら、図５Ｃでは、当該「上限制限」実施後の動作が、図５Ａ及び図５Ｂと異なる。すなわち、図５Ｃでは、時刻ｔ１で「上限制限」を開始した後に、時刻ｔ２で「低下側への補正」処理を開始して、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）の算出を開始する。なお、時刻ｔ２は、実コンプレッサ前後圧力比（２）が、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超過した時刻である。

このとき、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を下回った時刻ｔ２’の時点から、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）の代わりに、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）で上限制限する。従って、図５Ｃの時刻ｔ２’以降は、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）で上限制限されている。これにより、実コンプレッサ前後圧力比（２）のオーバーシュートによる上昇分を低下させることができ、タービンの過回転をより抑制することができる。

期間Ｃでは、図５Ｂと同様に、「変化率の制限」処理を実施する。すなわち、「上限制御」処理および「低下側への補正」処理によって、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が低下することで、コンプレッサ通過流量（３）が低下する。それにより、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）および低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）が上昇する。このとき、図５Ｃでは、図５Ｂと同様に、時刻ｔ３以降、「変化率の制御」処理を行う。すなわち、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の上昇側の変化率を、予め設定された変化率制限値で、予め設定された変化率制限期間の間、制限する。それにより、コンプレッサ通過流量（３）が変動することによる、図５Ａの期間Ｂ，Ｃの繰り返しによる制御ハンチングを抑制することができる。なお、変化率制限値は例えば０．９に設定し、変化率制限期間は例えば２秒に設定すればよい。また、時刻ｔ３は、図５Ｂと同様に、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇を開始した時刻とする。

図５Ｃは、加速過渡運転時の一例を示したが、定常運転にて、目標コンプレッサ前後圧力比（１）または実コンプレッサ前後圧力比（２）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超過する場合も、同様に抑制することができる。

図５Ｄは、本実施の形態１のさらなる変形例の動作の一例を示す図である。図５Ｄにおいては、「上限制限」処理と、「変化率の制限」処理と、「低下側への補正」処理とに加え、「変化率の制限の解除」処理を行う場合を示している。図５Ｄは、加速後に目標コンプレッサ前後圧力比（１）に対して「変化率の制限」処理を作動させ、その作動期間中に、一旦減速して再加速した場合を示している。なお、図５Ｄは、「変化率の制限の解除」処理の効果を示すために、「変化率の制限の解除」処理を実行した場合と実行しなかった場合の動作例を比較して示している。「変化率の制限の解除」を実行しなかった場合を（１ａ），（２ａ），（３ａ）で示し、「変化率の制限の解除」を実行した場合を（１ｂ），（２ｂ），（３ｂ）で示す。

図５Ｄにおいて、まず、期間Ａでは、図５Ｃと同様に、加速要求によって目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇し、実コンプレッサ前後圧力比（２）がそれに追従して上昇し、同時に、コンプレッサ通過流量（３）が上昇する。また、コンプレッサ通過流量（３）が上昇することで、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）が低下する。その後、目標コンプレッサ前後圧力比（１）＞タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）となる期間は、目標コンプレッサ前後圧力比（１）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）で「上限制限」される。但し、このとき、実コンプレッサ前後圧力比（２）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超過した場合には、その時点から、超過した圧力比分だけ、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を低下させるために、「低下側への補正」処理を行う。また、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が低下することで、コンプレッサ通過流量（３）が低下し、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）および低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）が上昇する。しかしながら、予め設定された変化率制限期間の間は、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の上昇側の変化率を、変化率制限値で制限する「変化率の制限」処理を行っている。ここまでは、図５Ｃと同じである。

期間Ｂでは、時刻ｔ４において、車両の運転者による減速要求によって、目標コンプレッサ前後圧力比（１）は１．０まで低下し、それに伴って、実コンプレッサ前後圧力比（２）及びコンプレッサ通過流量（３）が低下している。

期間Ｃでは、目標コンプレッサ前後圧力比（１）に対する「変化率の制限」処理を実施している期間中に再加速をしている。当該再加速要求によって、再び、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇する。

このとき、「変化率の制限の解除」処理を実行した場合が、図５Ｄの（１ｂ），（２ｂ），（３ｂ）であり、一方、「変化率の制限の解除」処理を実行しなかった場合が、図５Ｄの（１ａ），（２ａ），（３ａ）である。（１ａ），（１ｂ）は、それぞれ、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を示し、（２ａ），（２ｂ）は、それぞれ、実コンプレッサ前後圧力比（２）を示し、（３ａ），（３ｂ）は、それぞれ、コンプレッサ通過流量（３）を示す。なお、「変化率の制限の解除」処理とは、目標コンプレッサ前後圧力比（１）に対する「変化率の制限」処理の実行中に、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）が低下側に変化した場合に、たとえ変化率制限期間内であっても、「変化率の制限」処理を解除する処理のことである。

「変化率の制限の解除」処理を実行しなかった場合には、図５Ｄの（１ａ）及び（２ａ）で示されるように、期間Ｂで、実コンプレッサ前後圧力比（２）が低下した状態で、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の立ち上がり初期から、目標コンプレッサ前後圧力比（１）に対する「変化率の制限」処理が作動しているために、目標コンプレッサ前後圧力比（１）及び実コンプレッサ前後圧力比（２）の上昇が遅くなっている。その結果、再加速時の加速性が悪化するという問題が発生する。

それに対して、「変化率の制限の解除」処理を実行する場合には、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の「変化率の制限」処理の実行期間中であっても、期間Ｂにおいて、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）が低下側に変化したときに、「変化率の制限の解除」処理を実行しているため、図５Ｄの（１ｂ）及び（２ｂ）のように、期間Ｃの目標コンプレッサ前後圧力比（１）の立ち上がり時に、「変化率の制限」処理は作動せず、実コンプレッサ前後圧力比（２）の上昇遅れも発生しない。その結果、再加速時の加速性が悪化するという問題を回避することができる。

以上により、図５Ｄにおいては、目標コンプレッサ前後圧力比（１）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超える場合は、「上限制限」処理を実行して、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）または低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）で制限する。また、「上限制限」処理の実行後、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇を開始した時点から、予め設定された変化率制限期間の間は、「変化率の制限」処理を実行して、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変化率を変化率制限値で制限する。これにより、タービン回転数が限界回転数を超えることを抑制できる。さらに、コンプレッサ通過流量（３）の変動による目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変動及びそれに伴うコンプレッサ前後圧力比制御のハンチング並びにウエストゲートバルブ開度制御のハンチング発生を抑制することができる。また、一旦減速することで、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）が低下側に変化したときには、「変化率の制限」処理の実行期間内であっても、目標コンプレッサ前後圧力比（１）に対する変化率の制限を解除する「変化率の制限の解除」処理を実行することで、再加速時の目標コンプレッサ前後圧力比（１）の立ち上がりが遅れることによる加速性の悪化を回避することができる。

続いて、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の動作を、図７のフローチャートに従って説明する。図７は、この発明の実施の形態１による目標コンプレッサ前後圧力比演算部１２６の動作を説明するためのフローチャートである。

図７において、ステップＳ１０１では、まず、目標スロットル上流圧力演算部１２０で算出された目標スロットル上流圧力Ｐ２ｔに基づいて、目標スロットル上流圧にインタークーラ前後の圧力低下を補正することで、目標コンプレッサ下流圧を求める。次に、求めた目標コンプレッサ下流圧をコンプレッサ上流圧で除算することで、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を算出し、ステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で算出された目標コンプレッサ前後圧力比（１）を、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）として設定し、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、実コンプレッサ前後圧力比（２）と、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２で算出されたタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）とを比較し、「実コンプレッサ前後圧力比（２）＞タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）」の関係が成立していればステップＳ１０４へ進み、成立していなければステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０４では、実コンプレッサ前後圧力比（２）とタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）との差分（（２）−（４））を、超過圧力として算出し、ステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０５では、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）から、ステップＳ１０４で算出された超過圧力を減算することで、低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）を求める。そうして、求めた低下側補正用コンプレッサ前後圧力比（６）を、目標コンプレッサ前後圧力比１として設定し、ステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０６では、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変化率制限を、予め設定された変化率制限期間の間、継続するために、判定タイマＴ１に、当該変化率制限期間の時間長を示す時間Ｘ(sec)をセットして、ステップＳ１０７へ進む。判定タイマＴ１は、ＥＣＵ１００の電源投入時は0(sec)に初期化する。

ステップＳ１０７では、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部１２２にて演算されたタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）と、ステップＳ１０２で設定された上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）とを比較し、「上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）＞タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）」の関係が成立していればステップＳ１０８へ進み、成立していなければステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１０８では、タービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を目標コンプレッサ前後圧力比２として設定し、ステップＳ１０９へ進む。

ステップＳ１０９では、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変化率制限を、予め設定された変化率制限時間の間、継続するために、判定タイマＴ２に所定時間Ｘ(sec)をセットしてステップＳ１１０へ進む。タイマＴ２はＥＣＵ１００の電源投入時は0(sec)に初期化する。

ステップＳ１１０では、目標コンプレッサ前後圧力比１と目標コンプレッサ前後圧力比２とを比較し、「目標コンプレッサ前後圧力比１＞目標コンプレッサ前後圧力比２」の関係が成立していればステップＳ１１１へ進み、成立していなければステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１１では、目標コンプレッサ前後圧力比２を目標コンプレッサ前後圧力比（１）として設定し、ステップＳ１１３へ進む。

ステップＳ１１２では、目標コンプレッサ前後圧力比１を目標コンプレッサ前後圧力比（１）として設定し、ステップＳ１１３へ進む。

ステップＳ１１３では、判定タイマＴ１がO(sec)であるかどうかを判定し、「Ｔ１＝0」が成立していればステップＳ１１７へ進み、成立していなければステップＳ１１４へ進む。

ステップＳ１１４では、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇側へ変化しているかを判定するために、目標コンプレッサ前後圧力比(今回値)と目標コンプレッサ前後圧力比(前回値)とを比較し、「目標コンプレッサ前後圧力比(今回値)＞目標コンプレッサ前後圧力比(前回値)」が成立していればステップＳ１１５へ進み、成立していなければステップＳ１１６へ進む。

ステップＳ１１５では、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の上昇側への変化率を予め設定された変化率制限値(例えば０．９)で制限した値を、目標コンプレッサ前後圧力比（１）に設定し、ステップＳ１１６へ進む。

ステップＳ１１６では、判定タイマＴ１の値から、予め設定された時間幅Ｙ(sec)だけ減算し、ステップＳ１２１へ進む。

一方、ステップＳ１１７では、判定タイマＴ２がO(sec)であるかどうかを判定し、「Ｔ２＝0」が成立していればステップＳ１２１へ進み、成立していなければステップＳ１１８へ進む。

ステップＳ１１８では、目標コンプレッサ前後圧力比（１）が上昇側へ変化しているかを判定するために、目標コンプレッサ前後圧力比(今回値)と目標コンプレッサ前後圧力比(前回値)とを比較し、「目標コンプレッサ前後圧力比(今回値)＞目標コンプレッサ前後圧力比(前回値)」が成立していればステップＳ１１９へ進み、成立していなければステップＳ１２０へ進む。

ステップＳ１１９では、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の上昇側への変化率を予め設定された変化率制限値(例えば０．９)で制限した値を、目標コンプレッサ前後圧力比（１）に設定し、ステップＳ１２０へ進む。

ステップＳ１２０では、判定タイマＴ２の値から、予め設定された時間幅Ｙ(sec)だけ減算し、ステップＳ１２１へ進む。

ステップＳ１２１では、ステップＳ１０２で設定した上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比が低下側へ変化しているかを判定するために、目標コンプレッサ前後圧力比(前回値)と上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比(今回値)とを比較し、「目標コンプレッサ前後圧力比(前回値)＞制限前目標コンプレッサ前後圧力比(今回値)」が成立していれば、ステップＳ１２２へ進み、成立していなければ処理を抜ける。

ステップＳ１２２では、判定タイマＴ１を0(sec)にクリアしてステップＳ１２３へ進む。

ステップＳ１２３では、判定タイマＴ２を0(sec)にクリアして処理を抜ける。

以上述べたこの発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置によれば、タービン限界回転数時のコンプレッサ通過流量とコンプレッサ前後圧力比との特性データから求めたコンプレッサ通過流量に応じたタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）で、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を制限する「上限制限」処理を実行することで、タービン回転数が限界回転数を超えることを抑制できる。また、「上限制限」処理を実行した後に、変化率制限期間の間、「変化率の制限」処理を実行することで、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変化率を変化率制限値で制限するようにしたので、コンプレッサ通過流量（３）が変化することによる目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変動及びそれに伴うコンプレッサ前後圧力比の制御ハンチング並びにウエストゲートバルブ開度制御のハンチング発生を抑制することができる。

また、何らかの原因により目標コンプレッサ前後圧力比（１）と実コンプレッサ前後圧力比（２）との間にずれが生じている場合、あるいは、過渡時に実コンプレッサ前後圧力比（２）がオーバーシュートした場合などに、目標コンプレッサ前後圧力比（１）はタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超えていないが、実コンプレッサ前後圧力比（２）がタービン限界時コンプレッサ前後圧力比（４）を超えた場合に、超過した圧力比の分だけ、目標コンプレッサ前後圧力比（１）を低下側に補正させることで、実コンプレッサ前後圧力比（２）のオーバーシュートを減少させる方向へ制御し、より確実にタービン回転数が限界回転数を超えることを抑制することができる。

また、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の「変化率の制限」処理を、変化率が上昇側の場合だけで行うことによって、タービン過回転を抑制する方向に限定した制御とし、減速側の応答性に対する悪影響を回避することができる。

また、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）が低下側に変化したときには、目標コンプレッサ前後圧力比（１）の変化率の制限を解除する「変化率の制限の解除」処理を実行するため、再加速時の加速性の悪化を発生させることもない。例えば「変化率の制限の解除」処理を実施しない場合は、加速後に、目標コンプレッサ前後圧力比（１）に対する「変化率の制限」処理が作動し、その作動期間中に一旦減速して再加速した場合には変化率制限によって再加速時の目標コンプレッサ前後圧力比（１）の立ち上がりが遅れ、加速性が悪化するという懸念があった。これに対し、実施の形態１では、「変化率の制限の解除」処理を実施することによって、この課題を解決している。実施の形態１では、例えば、一旦減速して、上限制限前目標コンプレッサ前後圧力比（５）が低下側に変化したときには、変化率制限期間内であっても、目標コンプレッサ前後圧力比（１）に対する「変化率の制限」処理を解除することで、再加速時の目標コンプレッサ前後圧力比（１）の立ち上がりが遅れることによる加速性の悪化を回避することができる。

１ エンジン（内燃機関）、２ 吸気管、３ エアクリーナ、４ スロットルバルブ、４ａ アクチュエータ、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、１７ａ アクチュエータ、１８ 点火プラグ、１９ 点火コイル、１９ａ １次コイル、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 コンプレッサ、３２ タービン、３３ エアバイパスバルブ、３４ ウエストゲートバルブ、３４ａ アクチュエータ、３５ スロットル上流圧力センサ、３６ ターボチャージャ、３７ シャフト、３８ ターボチャージャ回転センサ、１００ ＥＣＵ、１００ａ ＣＰＵ、１００ｂ 記憶部、１１０ ウエストゲートバルブ制御部、１２０ 目標スロットル上流圧力演算部、１２１ コンプレッサ通過流量演算部、１２２ タービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部、１２３ コンプレッサ上流側圧力演算部、１２４ コンプレッサ下流側圧力演算部、１２５ 実コンプレッサ前後圧力比演算部、１２６ 目標コンプレッサ前後圧力比演算部、１２７ 目標コンプレッサ駆動力演算部、１２８ 実コンプレッサ駆動力演算部、１２９ フィードバック補正量演算部、１３０ 目標開度演算部。

Claims (6)

1. 車両に設けられた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記車両は、
   前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブと、
   前記内燃機関の前記吸気通路の吸入空気流量を検出するエアフローセンサと、
   前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンと前記内燃機関の前記吸気通路に設けられ前記タービンと一体に回転するコンプレッサとを有するターボチャージャと、
   前記タービンの上流側と下流側とを連通する排気バイパス通路と、
   前記排気バイパス通路に設けられ、前記排気バイパス通路を流れる前記内燃機関の排気ガスの流量を調整するウエストゲートバルブと、
   前記ウエストゲートバルブを駆動して、前記ウエストゲートバルブの開弁位置を変更するアクチュエータと、
   前記コンプレッサにより圧縮された前記スロットルバルブの上流側の吸入空気の圧力の実際値である実スロットル上流圧を検出するスロットル上流圧力センサと、
   を備えるものであって、
   前記内燃機関の制御装置は、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記コンプレッサにより圧縮される吸入空気の圧力の目標値である目標スロットル上流圧を演算する目標スロットル上流圧力演算部と、
   前記目標スロットル上流圧に基づいて目標コンプレッサ前後圧力比を演算する目標コンプレッサ前後圧力比演算部と、
   前記スロットル上流圧力センサが検出した前記実スロットル上流圧と前記目標スロットル上流圧力演算部が演算した前記目標スロットル上流圧との差分に応じたフィードバック制御を実施して、前記目標コンプレッサ前後圧力比に基づいて前記ウエストゲートバルブの目標開度のフィードバック補正量を算出するフィードバック補正量演算部と、
   前記フィードバック補正量に従って、前記実スロットル上流圧を前記目標スロットル上流圧に一致させるために必要な前記ウエストゲートバルブの前記目標開度を演算して、前記アクチュエータに出力する、目標開度演算部と、
   前記エアフローセンサによって検出された前記吸入空気流量に基づいて、前記コンプレッサを通過するコンプレッサ通過流量を演算するコンプレッサ通過流量演算部と、
   大気圧に基づいて前記コンプレッサの上流側の圧力を演算するコンプレッサ上流側圧力演算部と、
   前記スロットル上流圧力センサで検出された前記実スロットル上流圧から前記コンプレッサの下流側の圧力を演算するコンプレッサ下流側圧力演算部と、
   前記コンプレッサ通過流量に基づいて、タービン限界回転数となるときの前記コンプレッサの前記上流側の圧力と前記下流側の圧力との圧力比であるタービン限界時コンプレッサ前後圧力比を演算するタービン限界時コンプレッサ前後圧力比演算部と
   を備え、
   前記目標コンプレッサ前後圧力比演算部は、前記目標コンプレッサ前後圧力比と前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比とを比較して、前記目標コンプレッサ前後圧力比が前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比より大きい場合は、前記目標コンプレッサ前後圧力比を前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比で制限する上限制限処理を実行するものであって、
   前記目標コンプレッサ前後圧力比演算部は、前記上限制限処理の実行開始後の予め設定された期間の間、前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比で制限された前記目標コンプレッサ前後圧力比の変化率が予め設定された変化率制限値を越えないように前記変化率を制限する変化率の制限処理を実行する、
   内燃機関の制御装置。
2. 前記変化率の制限処理の開始タイミングは、前記上限制限処理の実行開始タイミングである、
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記変化率の制限処理の開始タイミングは、前記上限制限処理の実行開始後に、前記目標コンプレッサ前後圧力比が上昇側に変化するタイミングである、
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記変化率の制限処理は、前記変化率が上昇側に変化する場合にのみ実行する、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関の制御装置は、
   前記コンプレッサ上流側圧力演算部で演算された前記コンプレッサの前記上流側の圧力と前記コンプレッサ下流側圧力演算部で演算された前記コンプレッサの前記下流側の圧力との比である実コンプレッサ前後圧力比を算出する実コンプレッサ前後圧力比演算部
   をさらに備え、
   前記目標コンプレッサ前後圧力比演算部は、
   前記実コンプレッサ前後圧力比と前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比とを比較して、前記実コンプレッサ前後圧力比が前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比より大きい場合に、前記実コンプレッサ前後圧力比が前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比を超過した圧力比に応じて、前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比で制限された前記目標コンプレッサ前後圧力比を低下側に補正するための低下側補正用コンプレッサ前後圧力比を算出し、
   前記上限制限処理において、前記タービン限界時コンプレッサ前後圧力比の代わりに、前記低下側補正用コンプレッサ前後圧力比を用いて、前記目標コンプレッサ前後圧力比を制限する、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記変化率を制限する前記期間の間に、前記車両の運転者による減速要求によって、前記目標コンプレッサ前後圧力比演算部が演算した前記上限制限処理を行う前の前記目標コンプレッサ前後圧力比の値が低下側に変化した場合、前記目標コンプレッサ前後圧力比演算部は、前記期間の終了前であっても、前記変化率の制限を解除する、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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