JP2008223519A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関とターボ過給機とを備えた車両に適用される内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control device, and more particularly to an internal combustion engine control device applied to a vehicle including an internal combustion engine and a turbocharger.
従来、ターボ過給機を備えた車両においては、ターボ過給機の応答性を向上させることが、車両の加速性能の向上に有効であることが知られている。ターボ過給機の応答性を向上させるためには、排気エネルギーを増大させることが重要になってくることから、例えば特許文献1ではトルクの低下を抑制しつつ、点火時期の遅角により排気温度を上昇させることで排気エネルギーを増大させる技術が提案されている。また特許文献2では加速要求があったときにバルブオーバーラップを変更し、いわゆる後燃えを発生させることで排気エネルギーを増大させる技術が提案されている。そのほか、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献3で提案されている。
Conventionally, in a vehicle equipped with a turbocharger, it is known that improving the responsiveness of the turbocharger is effective for improving the acceleration performance of the vehicle. In order to improve the responsiveness of the turbocharger, it is important to increase the exhaust energy. For example, in
上述の通り、ターボ過給機を備えた車両においてはターボ過給機の応答性を向上させることが車両の加速性能の向上に有効である。しかしながら、内燃機関の回転数が低いときからターボ過給機の応答性を向上させようとすると、内燃機関のトルクに多少なりとも影響が及ぶ結果、内燃機関の回転数が好適に上がらなくなってしまう虞がある。これは車両の加速度が好適に向上しなくなることも意味することから、ターボ過給機の応答性を向上させることが必ずしも車両の加速性能の好適な向上には結び付かない虞があった。 As described above, in a vehicle equipped with a turbocharger, improving the responsiveness of the turbocharger is effective in improving the acceleration performance of the vehicle. However, if the responsiveness of the turbocharger is improved from the time when the rotational speed of the internal combustion engine is low, the torque of the internal combustion engine will be affected somewhat, and as a result, the rotational speed of the internal combustion engine will not suitably increase. There is a fear. This also means that the acceleration of the vehicle is not preferably improved. Therefore, improving the responsiveness of the turbocharger may not necessarily lead to a favorable improvement in the acceleration performance of the vehicle.
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関とターボ過給機とを備えた車両の加速性能の最適化を図ることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a control device for an internal combustion engine that can optimize the acceleration performance of a vehicle including the internal combustion engine and a turbocharger. And
上記課題を解決するために、本発明は内燃機関とターボ過給機とを備えた車両に適用される内燃機関の制御装置であって、前記車両の運転状態に応じて、前記内燃機関のトルクの最適化を図るべきか、或いは前記内燃機関の排気エネルギーの最適化を図るべきかを判定する加速最適化判定手段と、該加速最適化判定手段が判定した判定結果に基づき、前記トルクの増大を図ることが可能なトルク増大手段、または前記排気エネルギーの向上を図ることが可能な排気エネルギー向上手段を制御する加速最適化制御手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an internal combustion engine control device applied to a vehicle including an internal combustion engine and a turbocharger, wherein the torque of the internal combustion engine is determined according to the operating state of the vehicle. Acceleration optimization determining means for determining whether or not to optimize the exhaust energy of the internal combustion engine, and the torque increase based on the determination result determined by the acceleration optimization determining means And an acceleration optimization control means for controlling the exhaust energy improving means capable of improving the exhaust energy.
ここでターボ過給機を十分に機能させるためには、一般にある程度の排気流量が最低限必要になってくることから、内燃機関の回転数が低いときには、まず内燃機関の回転数をある程度高めることが有効であるといえる。これに対して内燃機関の回転数を好適に高めるためには、例えば車両が低速で走行している場合を考えると明らかなように、車両を前進させようとするときに内燃機関にかかる負荷に好適に対処する必要があるといえる。一方、このとき負荷に好適に対処することは車両の加速度の好適な向上にも繋がる。したがって、このときにはまず内燃機関のトルクの最適化を図ったほうが車両の加速性能を好適に向上させることができるといえる。 Here, in order for the turbocharger to function sufficiently, a certain amount of exhaust flow is generally required at a minimum. Therefore, when the rotational speed of the internal combustion engine is low, the rotational speed of the internal combustion engine is first increased to some extent. Can be said to be effective. On the other hand, in order to suitably increase the rotational speed of the internal combustion engine, for example, when it is apparent that the vehicle is traveling at a low speed, the load applied to the internal combustion engine is increased when the vehicle is advanced. It can be said that it is necessary to cope appropriately. On the other hand, appropriately dealing with the load at this time also leads to a favorable improvement in the acceleration of the vehicle. Therefore, at this time, it can be said that the acceleration performance of the vehicle can be suitably improved by first optimizing the torque of the internal combustion engine.
一方、トルクの最適化を図ることで内燃機関の回転数が好適に高まれば、排気流量も早期に増大することから、ターボ過給機も早期に十分な機能を発揮するようになる。すなわちターボ過給機の応答性も好適に向上させることができる。そして、ターボ過給機の過給効果を期待できる段階になったときには、排気エネルギーの最適化を図るようにすれば、過給効果を好適に得ることができるようになる結果、引き続き車両の加速性能を好適に向上させることができる。すなわち本発明は車両の加速性能の最適化を図るにあたっては、実際には車両の加速度が最良になるようにすることが効果的であるという点に着目してなされたものであり、係る点に着目した本発明によれば、車両の加速性能の最適化を図ることができる。 On the other hand, if the rotational speed of the internal combustion engine is suitably increased by optimizing the torque, the exhaust gas flow rate will increase early, so that the turbocharger will also exhibit a sufficient function early. That is, the responsiveness of the turbocharger can be improved suitably. When the turbocharging effect of the turbocharger can be expected, the optimization of the exhaust energy enables the turbocharging effect to be suitably obtained. As a result, vehicle acceleration continues. The performance can be improved suitably. In other words, the present invention has been made by paying attention to the fact that in order to optimize the acceleration performance of the vehicle, it is actually effective to make the vehicle acceleration the best. According to the focused present invention, the acceleration performance of the vehicle can be optimized.
また本発明はさらに前記内燃機関が吸排気弁のバルブタイミングを少なくとも可変にする可変動弁機構を備えており、且つ前記トルク増大手段及び前記排気エネルギー向上手段がともに前記可変動弁機構であるとともに、前記加速最適化制御手段が、前記加速最適化判定手段が判定した判定結果に基づき、前記可変動弁機構を制御する手段であってもよい。また具体的には例えば本発明のようにトルク増大手段及び排気エネルギー向上手段がともに可変動弁機構であるとともに、加速最適化制御手段が可変動弁機構を制御する手段であることが好適である。 According to the present invention, the internal combustion engine further includes a variable valve mechanism that at least changes a valve timing of the intake and exhaust valves, and the torque increasing means and the exhaust energy improving means are both the variable valve mechanisms. The acceleration optimization control means may be means for controlling the variable valve mechanism based on the determination result determined by the acceleration optimization determination means. More specifically, for example, as in the present invention, it is preferable that both the torque increasing means and the exhaust energy improving means are variable valve mechanisms, and the acceleration optimization control means is a means for controlling the variable valve mechanisms. .
また本発明は前記加速最適化制御手段が、前記トルクの最適化を図るにあたって、前記可変動弁機構のバルブタイミングに係る制御量に応じて設定されたトルクの所定範囲に少なくとも前記トルクが含まれることになる制御量で前記可変動弁機構を制御するとともに、前記排気エネルギーの最適化を図るにあたり、前記制御量に応じて設定された吸入空気量の所定範囲に少なくとも吸入空気量が含まれることになる制御量で前記可変動弁機構を制御してもよい。また車両の加速性能の最適化を図るにあたっては、具体的には例えば本発明のように可変動弁機構を制御することが好適である。 Further, according to the present invention, when the acceleration optimization control means optimizes the torque, at least the torque is included in a predetermined range of torque set according to a control amount related to a valve timing of the variable valve mechanism. When the variable valve mechanism is controlled with a different control amount and the exhaust energy is optimized, at least the intake air amount is included in a predetermined range of the intake air amount set according to the control amount. The variable valve mechanism may be controlled by a control amount that becomes. In order to optimize the acceleration performance of the vehicle, specifically, it is preferable to control the variable valve mechanism as in the present invention.
また本発明はさらに前記内燃機関の運転状態が、前記内燃機関の吸気通路から排気通路へ燃焼室を介した吸気の吹き抜けが発生する運転領域にあるか否かを判定する吹き抜け領域判定手段を備えるとともに、該吹き抜け領域判定手段が、吹き抜けが発生する運転領域にある、と判定したときに、空燃比が所定の空燃比になるように前記内燃機関の燃料噴射量を制御する後燃え発生制御手段を備えてもよい。 Further, the present invention further includes a blow-by region determining means for determining whether or not the operating state of the internal combustion engine is in an operating region where intake air blow-through occurs through the combustion chamber from the intake passage to the exhaust passage of the internal combustion engine. And a post-burn generation control means for controlling the fuel injection amount of the internal combustion engine so that the air-fuel ratio becomes a predetermined air-fuel ratio when the blow-by area determining means determines that the air-fuel ratio is in an operating region where blow-through occurs. May be provided.
ここでターボ過給機によって過給が行われる内燃機関では、一般にバルブオーバラップ中に過給圧が背圧を上回る結果、吹き抜けが発生するような運転領域が存在する。そしてこのときには空燃比によっては未燃HCと新気とが混合していわゆる後燃えが発生することから、排気温度の上昇による排気エネルギーの増大を図ることも可能になる。すなわち、トルク低下を伴う点火時期の遅角を行うことなく、排気温度の上昇による排気エネルギーの増大を図ることも可能になる。 Here, in an internal combustion engine that is supercharged by a turbocharger, there is generally an operating region in which blow-through occurs as a result of the supercharging pressure exceeding the back pressure during valve overlap. At this time, depending on the air-fuel ratio, unburned HC and fresh air are mixed and so-called afterburning occurs, so that it is possible to increase the exhaust energy by increasing the exhaust temperature. That is, it is possible to increase the exhaust energy by increasing the exhaust temperature without delaying the ignition timing accompanied by a decrease in torque.
一方、上記所定の空燃比とは、具体的にはトルクと後燃えの効果とに基づき、これらのバランスを考慮した上で予め決定された空燃比であり、トルクと後燃えの効果がバランス上、最適になるような空燃比となっている。このため発明によれば、上記の運転領域にあっては空燃比が所定の空燃比になるように燃料噴射量を制御することでトルク及び排気エネルギー双方の観点から車両の加速性能の最適化を図ることができる。 On the other hand, the predetermined air-fuel ratio is an air-fuel ratio that is determined in advance based on the balance between the torque and the afterburning effect, and considering the balance between the torque and the afterburning effect. The air / fuel ratio is optimized. Therefore, according to the invention, in the above operating range, the fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio becomes a predetermined air-fuel ratio, thereby optimizing the acceleration performance of the vehicle from the viewpoint of both torque and exhaust energy. Can be planned.
本発明によれば、内燃機関とターボ過給機とを備えた車両の加速性能の最適化を図ることができる内燃機関の制御装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of the internal combustion engine which can aim at the optimization of the acceleration performance of the vehicle provided with the internal combustion engine and the turbocharger can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、ECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)1Aで実現されている内燃機関の制御装置を過給式内燃機関システム100とともに模式的に示す図である。図1に示すECU1A及び過給式内燃機関システム100は図示しない車両に備えられている。過給式内燃機関システム100は吸気系10と、排気系20と、燃料噴射系30と、ターボ過給機40と、内燃機関50とを有して構成されている。吸気系10はエアクリーナ11と、エアフロメータ12と、インタークーラ13と、電動スロットル14と、サージタンク15と、インテークマニホールド16と、吸気ポート52aと、これらの各構成の間に適宜配設される吸気管とを有して構成されている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an internal combustion engine control device implemented by an ECU (Electronic Control Unit) 1A together with a supercharged internal
エアクリーナ11は内燃機関50に供給される吸気を濾過するための構成である。エアフロメータ12は吸入空気量を計測するための構成であり、吸入空気量に応じた信号を出力する。インタークーラ13はターボ過給機40によって圧縮された吸気を冷却するための構成である。電動スロットル14は、ECU1Aの制御のもと、内燃機関50に供給する吸気流量を調整するための構成であり、スロットル弁14aや図示しない電動モータ及びスロットル開度センサなどを有して構成されている。サージタンク15は吸気を一時的に貯蔵するための構成である。インテークマニホールド16はサージタンク15から吸気を内燃機関50の各気筒に分配するための構成である。
The
排気系20は、排気ポート52bと、エキゾーストマニホールド21と、三元触媒22と、図示しない消音器と、これらの構成の間に適宜配設される吸気管を有して構成されている。エキゾーストマニホールド21は、各気筒からの排気を合流させるための構成であり、各気筒に対応させて分岐させた排気通路を、下流側で一つの排気通路に集合させている。三元触媒22は、排気を浄化するための構成であり、炭化水素HC及び一酸化炭素COの酸化と、窒素酸化物NOxの還元を行う。排気系20には、排気中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出するためのA/Fセンサ23が三元触媒22の上流に、排気中の酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを検出するための酸素センサ24が三元触媒22の下流に、夫々配設されている。
The
燃料噴射系30は燃料を供給及び噴射するための構成であり、燃料噴射弁31や燃料噴射ポンプ32や燃料タンク33などを有して構成されている。燃料噴射弁31は燃料を噴射するための構成であり、ECU1Aの制御のもと、適宜の噴射時期に開弁されて燃料を噴射する。また燃料噴射量は、ECU1Aの制御のもと燃料噴射弁31が閉弁されるまでの間の開弁期間の長さで調節される。燃料噴射ポンプ32は燃料を加圧して噴射圧を発生させるための構成であり、ECU1Aの制御のもと噴射圧を適宜の噴射圧に調節する。燃料噴射弁31は、吸気通路に噴射孔を突出させた状態でインテークマニホールド16に配設されている。
The fuel injection system 30 is configured to supply and inject fuel, and includes a
ターボ過給機40は、コンプレッサロータ41と、タービンロータ42と、ウェストゲートバルブ43とを有して構成されている。ターボ過給機40は、コンプレッサロータ41を収納するコンプレッサ部が吸気系10に、タービンロータ42を収納するタービン部が排気系20に、夫々介在するようにして配設されている。コンプレッサロータ41とタービンロータ42とは、図示しない回転軸で連結されており、タービンロータ42が排気によって駆動されると、回転軸を介してコンプレッサロータ41が駆動し、吸気を圧縮する。ウェストゲートバルブ43は、過給圧を所定値以下に抑制するための構成である。ウェストゲートバルブ43が開かれると、排気はタービンロータ42を迂回するようにしてウェストゲートバルブ43を流通する。
The
内燃機関50は、シリンダブロック51と、シリンダヘッド52と、ピストン53と、吸気弁54と、排気弁55と、点火プラグ56と、コネクティングロッド57と、クランクシャフト58と、吸気側VVT(Variable Valve Timing)61と、排気側VVT62とを有して構成されている。本実施例に示す内燃機関50は直列4気筒の過給式ガソリンエンジンである。但しこれに限られず、内燃機関50は、他の適宜の気筒配列構造及び気筒数を有していてもよく、また内燃機関50は、所謂直噴ガソリンエンジンやリーンバーンエンジンのほか、他の適宜の内燃機関であってよい。また図1では内燃機関50に関し、各気筒の代表としてシリンダ51aについて要部を示しているが他の気筒についても同様の構造となっている。
The
シリンダブロック51には、略円筒状のシリンダ51aが形成されている。シリンダ51a内にはピストン53が収容されている。シリンダブロック51の上面にはシリンダヘッド52が固定されている。燃焼室59はシリンダブロック51、シリンダヘッド52及びシリンダ53に囲まれた空間として形成されている。シリンダヘッド52には、燃焼室59に吸気を導くための吸気ポート52aのほか、燃焼したガスを燃焼室59から排気するための排気ポート52bが形成され、これら吸排気ポート52a及び52bの流路を開閉するための吸気弁54及び排気弁55が配設されている。
The
点火プラグ56は、燃焼室59の上方略中央に電極を突出させた状態でシリンダヘッド52に配設されている。ピストン53は、コネクティングロッド57を介してクランクシャフト58に連結されており、ピストン53の往復運動は、クランクシャフト58で回転運動に変換される。また、内燃機関50には、回転数NEに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ60や水温を検出するための水温センサ(図示省略)などが配設されている。
The
吸気側VVT(以下、単にInVVTと称す)61は、吸気弁54のバルブタイミングを変更するための構成であり、図示しない吸気側カムシャフト及び油圧装置を有して構成されている。ECU1Aの制御のもと、クランクシャフト58の位相に対する吸気側カムシャフトの位相が油圧装置により変更されることで、吸気弁54のバルブタイミングが変更される。この油圧装置には、吸気側カムシャフトの位相を連続的に変更できる機構が採用されている。
An intake side VVT (hereinafter simply referred to as InVVT) 61 is a configuration for changing the valve timing of the
排気側VVT(以下、単にExVVTと称す)62は、排気弁55のバルブタイミングを変更するための構成であり、図示しない排気側カムシャフト及び油圧装置を有して構成されている。ExVVT62も、ECU1Aの制御のもと、InVVT61と同様に排気弁55のバルブタイミングを連続的に変更できるようになっている。なお、InVVT61やExVVT62の代わりに、例えばバルブタイミングとともにバルブリフト量を変更可能な可変動弁機構が適用されてもよい。本実施例ではInVVT61とExVVT62とで可変動弁機構が実現されており、同時にInVVT61とExVVT62とでトルク増大手段及び排気エネルギー向上手段がともに実現されている。
The exhaust side VVT (hereinafter simply referred to as ExVVT) 62 is a configuration for changing the valve timing of the
ECU1Aは、図示しないCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)や、ROM(Read Only Memory)や、RAM(Random Access Memory)などを有して構成されるマイクロコンピュータ(以下、単にマイコンと称す)と、入出力回路などを有して構成されている。ECU1Aは主として内燃機関50を制御するための構成であり、本実施例では燃料噴射弁31や点火プラグ56(より具体的には図示しないイグナイタ)のほか、InVVT61及びExVVT62なども制御している。ECU1Aにはエアフロメータ12や、A/Fセンサ23や、酸素センサ24や、クランク角センサ60や、車両の車速を検出するための車速センサ71などの各種センサが接続されている。またECU1Aには電動スロットル14や、燃料噴射弁31や、点火プラグ56や、InVVT61や、ExVVT62などの各種の制御対象が駆動回路(図示省略)を介して接続されている。なお、これらの接続は図示の都合上、適宜省略している。
The
ROMはCPUが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関50制御用プログラムのほか、車両の運転状態に応じて、内燃機関50のトルクの最適化を図るべきか、或いは内燃機関50の排気エネルギーの最適化を図るべきかを判定する加速最適化判定用プログラムや、加速最適化判定用プログラムに基づいて判定された判定結果に基づき、InVVT61及びExVVT62を制御する加速最適化制御用プログラムなども格納している。なお、これらのプログラムは例えば内燃機関50制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。
The ROM is configured to store a program in which various processes executed by the CPU, map data, and the like are stored. In this embodiment, in addition to the program for controlling the
加速最適化判定用プログラムは、具体的には回転数NEと車速とに基づき、トルクの最適化を図るべきか、或いは排気エネルギーの最適化を図るべきかを判定するように作成されている。また、加速最適化判定用プログラムはさらに具体的には、回転数NEがしきい値L以下であるときに、トルクの最適化を図るべきである、と判定するとともに、回転数NEがしきい値Lよりも大きいときに、排気エネルギーの最適化を図るべきである、と判定するように作成されている。しきい値Lは所定の排気流量に対応する回転数NEを示すように車速に応じて予め設定されており、具体的には回転数NEと車速で規定された図2に示すマップデータ上に設定されている。なお、このマップデータは実験等により予め作成されたものであり、ROMに格納されている。 Specifically, the acceleration optimization determination program is created so as to determine whether to optimize the torque or to optimize the exhaust energy based on the rotational speed NE and the vehicle speed. More specifically, the acceleration optimization determination program determines that the torque should be optimized when the rotational speed NE is equal to or less than the threshold value L, and the rotational speed NE is the threshold value. When the value is larger than the value L, it is created so as to determine that the exhaust energy should be optimized. The threshold value L is preset according to the vehicle speed so as to indicate the rotational speed NE corresponding to a predetermined exhaust flow rate. Specifically, the threshold value L is displayed on the map data shown in FIG. 2 defined by the rotational speed NE and the vehicle speed. Is set. The map data is created in advance by experiments and stored in the ROM.
加速最適化制御用プログラムは、具体的にはトルクの最適化を図るにあたって、InVVT61及びExVVT62のバルブタイミングに係る制御量に応じて設定されたトルクの所定範囲R1にトルクが含まれることになる制御量のうち、さらに車両の運転状態に応じた最適なトルクを得ることができる制御量でInVVT61及びExVVT62を制御するように作成されている。このトルクの所定範囲R1は車両の運転状態に対して最適なトルク(基本的には最大トルクまたはこれに近いトルク)の集合を範囲で示すものであり、具体的には図3に示すマップデータでInVVT61及びExVVT62の制御量に応じて設定されている。
Specifically, the acceleration optimization control program is a control in which torque is included in a predetermined range R1 of torque set according to the control amount related to the valve timing of
また加速最適化制御用プログラムは、具体的には排気エネルギーの最適化を図るにあたって、InVVT61及びExVVT62のバルブタイミングに係る制御量に応じて設定された吸入空気量の所定範囲R2に吸入空気量が含まれることになる制御量のうち、さらに車両の運転状態に応じた最適な吸入空気量を得ることができる制御量でInVVT61及びExVVT62を制御するように作成されている。
Further, the acceleration optimization control program, specifically, optimizes the exhaust energy, and the intake air amount is within a predetermined range R2 of the intake air amount set according to the control amount related to the valve timing of
ここで、吸入空気量は排気流量の大きさと相関関係を有しており、吸入空気量が大きくなるほど排気流量も大きくなる。またInVVT61及びExVVT62の制御量が大きくなるほど、InVVT61及びExVVT62を制御したときにバルブオーバラップの度合いが大きくなる。これに対して吸入空気量の所定範囲R2も具体的にはトルクの所定範囲R1と同様に、図3に示すマップデータでInVVT61及びExVVT62の制御量に応じて図3に示すように設定されている。
Here, the intake air amount has a correlation with the magnitude of the exhaust flow rate, and the exhaust flow rate increases as the intake air amount increases. In addition, as the control amount of
このため最適な吸入空気量を得ることができる制御量でInVVT61及びExVVT62を制御したときには、バルブオーバラップの度合いが大きくなる結果、吹き抜けによりさらに排気流量が増大することから、より大きな排気流量を得ることができるようになる。吸入空気量の所定範囲R2は車両の運転状態に対して最適な吸入空気量の集合を範囲で示すものであり、この範囲に含まれる吸入空気量は車両の運転状態に応じた最適な排気エネルギー、換言すればここではより大きな最適の排気流量(基本的には最大排気流量またはこれに近い排気流量)に対応するという意味で最適なものとなっている。
For this reason, when the
なお、図3に示すマップデータも実験等で予め作成されたものであり、ROMに格納されている。また図3に示すマップデータを参照するにあたり、車両の運転状態(ここでは回転数NE及び車速)に応じて定義された最適トルクのマップデータ及び最適吸入空気量のマップデータ(図示省略)もROMに格納されており、これらのマップデータも実験等で予め作成されている。本実施例ではマイコンと加速最適化判定用プログラムとで加速最適化判定手段が、マイコンと加速最適化制御用プログラムとで加速最適化制御手段が夫々実現されている。 Note that the map data shown in FIG. 3 is also created in advance by experiments or the like and stored in the ROM. Further, when referring to the map data shown in FIG. 3, the map data of the optimum torque and the map data (not shown) of the optimum intake air amount defined according to the driving state of the vehicle (here, the rotational speed NE and the vehicle speed) are also stored in the ROM. These map data are also created in advance by experiments or the like. In this embodiment, acceleration optimization determination means is realized by the microcomputer and the acceleration optimization determination program, and acceleration optimization control means is realized by the microcomputer and the acceleration optimization control program.
上述の構成で、次にECU1Aで行われる処理を図4に示すフローチャートを用いて詳述する。ROMに格納された上述の各種プログラムに基づき、CPUがフローチャートに示す処理を実行することで、ECU1Aは車両の加速性能の最適化を図る。CPUは回転数NEがしきい値Lよりも大きいか否かを判定する処理を実行する(ステップS11)。具体的には本ステップでCPUは、回転数NE及び車速を検出する処理を実行するとともに、検出した回転数NE及び車速に基づき、図2に示すマップデータを参照して上記判定処理を実行する。
Next, processing performed by the
否定判定であれば、CPUはトルクの最適化を図るための処理を実行する(ステップS12)。具体的にはステップS11で検出した回転数NE及び車速に基づき、最適トルクのマップデータを参照するとともに図3に示すマップデータを参照し、最適トルクに対応する制御量夫々でInVVT61及びExVVT62を制御するための処理を実行する。これにより内燃機関50にかかる負荷に好適に対処できることから、回転数NEがしきい値L以下であるときでも車両の加速度を好適に向上させることができ、以って車両の加速性能を好適に向上させることができる。
If a negative determination is made, the CPU executes a process for optimizing the torque (step S12). Specifically, based on the rotational speed NE and the vehicle speed detected in step S11, the map data of the optimum torque is referred to and the map data shown in FIG. 3 is referred to, and the InVVT 61 and the
ステップS12を実行した後にはステップS11に戻り、ステップS11で肯定判定されるまでの間、ステップS11及びS12を繰り返す。一方ステップS11で肯定判定であれば、CPUは排気エネルギーの最適化を図るための処理を実行する(ステップS13)。具体的には、ステップS11で検出した回転数NE及び車速に基づき、最適吸入空気量のマップデータを参照するとともに図3に示すマップデータを参照し、最適な吸入空気量に対応する制御量夫々でInVVT61及びExVVT62を制御するための処理を実行する。これにより排気流量が増大することから、回転数NEがしきい値Lより大きいときにはターボ過給機40の過給効果を好適に得ることができ、以って車両の加速性能を好適に向上させることができる。以上により、内燃機関50とターボ過給機40とを備えた車両の加速性能の最適化を図ることができるECU1Aを実現できる。
After executing step S12, the process returns to step S11, and steps S11 and S12 are repeated until an affirmative determination is made in step S11. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S11, the CPU executes a process for optimizing the exhaust energy (step S13). Specifically, based on the rotational speed NE and the vehicle speed detected in step S11, the map data of the optimum intake air amount is referred to, and the map data shown in FIG. The process for controlling the
本実施例に係るECU1Bは、以下に示す吹き抜け領域判定用プログラムと、後燃え発生制御用プログラムと、図5及び図6に示すマップデータをさらにROMに格納している点以外、実施例1に係るECU1Aと同一のものとなっている。なお、このECU1BもECU1Aと同様に、実施例1で前述した車両及び内燃機関システム100に適用されている。
The ECU 1B according to the present embodiment is the same as the first embodiment except that the blow-by area determination program, the afterburn generation control program, and the map data illustrated in FIGS. 5 and 6 are further stored in the ROM. This is the same as the
吹き抜け領域判定用プログラムは、内燃機関50の運転状態(ここでは回転数NE及び負荷)が、吸気ポート52aから排気ポート52bへ燃焼室59を介した吸気の吹き抜けが発生する運転領域(以下、単に吹き抜け領域と称す)Fにあるか否かを判定するように作成されている。この吹き抜け領域Fは、内燃機関50の運転状態を回転数NE及び負荷で検出することに合わせて、具体的には図5に示すマップデータで回転数NE及び負荷に応じて定義されている。なお、この負荷は例えばスロットル開度センサの出力に基づき検出できる。
The blow-by region determination program is an operation region in which the operation state of the internal combustion engine 50 (here, the rotational speed NE and the load) causes a blow-in of intake air from the
後燃え発生制御用プログラムは、吹き抜け領域判定用プログラムに基づき、内燃機関50の運転状態が吹き抜け領域Fにある、と判定されたときに、空燃比が所定の空燃比Kになるように内燃機関50の燃料噴射量を制御するように作成されている。所定の空燃比Kは図6に示すようにトルクと後燃えの効果とに基づき、これらのバランスを考慮した上で予め決定された空燃比であり、トルクと後燃えの効果がバランス上、最適になるような空燃比となっている。さらに具体的にはこの所定の空燃比Kはトルクと後燃えの効果の双方を考慮したパラメータPが最大になるときの空燃比に対応しており、このパラメータPは図示の演算式で規定されている。なお、α、βは重み係数であり実験等により決定される。
The afterburn generation control program is an internal combustion engine so that the air-fuel ratio becomes a predetermined air-fuel ratio K when it is determined that the operating state of the
また後燃えの効果はInVVT61及びExVVT62のバルブタイミングに係る制御量に応じて、すなわちバルブオーバラップの度合いに応じても変化することから、所定の空燃比Kはこれら制御量に応じて設定されている。すなわち所定の空燃比Kはマップデータでこれら制御量に応じて定義されている。本実施例ではマイコンと吹き抜け領域判定用プログラムとで吹き抜け領域判定手段が、マイコンと後燃え発生制御用プログラムとで後燃え発生制御手段が夫々実現されている。
In addition, since the effect of afterburning changes according to the control amount related to the valve timing of
次にECU1Bで行われる処理を図7に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートはステップS21及びS22が追加されている点以外、図4で示したフローチャートと同一のものになっている。このため本実施例では特にステップS21及びS22について詳述する。CPUは内燃機関50の運転状態が、吹き抜け領域Fにあるか否かを判定する処理を実行する(ステップS21)。具体的には本ステップでCPUは、回転数NE及び負荷を検出する処理を実行するとともに、検出した回転数NE及び負荷に基づき図5に示すマップデータを参照して上記判定処理を実行する。否定判定であればステップS11に進む。すなわち、内燃機関50の運転状態が吹き抜け領域Fになければ、実施例1で前述したようにステップS11からS13までに示す処理が実行され、これによって車両の加速性能の最適化が図られる。
Next, processing performed by the ECU 1B will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart is the same as the flowchart shown in FIG. 4 except that steps S21 and S22 are added. Therefore, in this embodiment, steps S21 and S22 will be described in detail. The CPU executes a process for determining whether or not the operating state of the
一方、ステップS21で肯定判定であれば、CPUは空燃比が所定の空燃比Kになるように燃料噴射量を制御するための処理を実行する(ステップS22)。これにより、吹き抜け領域Fで後燃えを発生させることができることから、排気温度の上昇による排気エネルギーの向上を図ることができる。またこのときトルクも後燃えの効果とのバランス上、最適なトルクに維持されることから、これにより吹き抜け領域Fにあってはトルク及び排気エネルギー双方の観点から車両の加速性能の最適化を図ることができる。以上により、内燃機関50とターボ過給機40とを備えた車両の加速性能の最適化を図ることができるECU1Bを実現できる。
On the other hand, if an affirmative determination is made in step S21, the CPU executes a process for controlling the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes a predetermined air-fuel ratio K (step S22). As a result, afterburning can be generated in the blow-through region F, so that the exhaust energy can be improved by increasing the exhaust temperature. At this time, the torque is also maintained at an optimum torque in balance with the effect of afterburning, so that in the blow-through region F, the acceleration performance of the vehicle is optimized from the viewpoint of both torque and exhaust energy. be able to. As described above, the ECU 1B that can optimize the acceleration performance of the vehicle including the
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 ECU
10 吸気系
12 エアフロメータ
20 排気系
30 燃料噴射系
31 燃料噴射弁
40 ターボ過給機
50 内燃機関
60 クランク角センサ
61 InVVT
62 ExVVT
71 車速センサ
100 過給式内燃機関システム
1 ECU
DESCRIPTION OF
62 ExVVT
71
Claims (4)
前記車両の運転状態に応じて、前記内燃機関のトルクの最適化を図るべきか、或いは前記内燃機関の排気エネルギーの最適化を図るべきかを判定する加速最適化判定手段と、
該加速最適化判定手段が判定した判定結果に基づき、前記トルクの増大を図ることが可能なトルク増大手段、または前記排気エネルギーの向上を図ることが可能な排気エネルギー向上手段を制御する加速最適化制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine applied to a vehicle including an internal combustion engine and a turbocharger,
Acceleration optimization determining means for determining whether to optimize the torque of the internal combustion engine or to optimize the exhaust energy of the internal combustion engine according to the driving state of the vehicle;
Based on the determination result determined by the acceleration optimization determining means, acceleration optimization for controlling the torque increasing means capable of increasing the torque or the exhaust energy improving means capable of improving the exhaust energy. And a control means for controlling the internal combustion engine.
且つ前記トルク増大手段及び前記排気エネルギー向上手段がともに前記可変動弁機構であるとともに、前記加速最適化制御手段が、前記加速最適化判定手段が判定した判定結果に基づき、前記可変動弁機構を制御する手段であることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine further includes a variable valve mechanism that makes at least variable the valve timing of the intake and exhaust valves,
Further, both the torque increasing means and the exhaust energy improving means are the variable valve mechanism, and the acceleration optimization control means is configured to change the variable valve mechanism based on the determination result determined by the acceleration optimization determination means. 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the control device is a control means.
前記排気エネルギーの最適化を図るにあたり、前記制御量に応じて設定された吸入空気量の所定範囲に少なくとも吸入空気量が含まれることになる制御量で前記可変動弁機構を制御することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。 When the acceleration optimization control means optimizes the torque, the control is such that at least the torque is included in a predetermined range of torque set according to the control amount related to the valve timing of the variable valve mechanism. Controlling the variable valve mechanism by an amount,
In optimizing the exhaust energy, the variable valve mechanism is controlled with a control amount that causes at least the intake air amount to be included in a predetermined range of the intake air amount set according to the control amount. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2.
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2007
- 2007-03-09 JP JP2007059922A patent/JP2008223519A/en active Pending
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