JP5776530B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
この場合、前記トルク制御手段が、前記体積効率係数及び前記実体積効率係数に基づき前記エンジンの出力トルクを制御することが好ましい。
(4)また、前記圧力比相当値演算手段が、吸排気弁のバルブリフト量又はバルブタイミングに応じて前記最大トルク相当値を算出することが好ましい。
すなわち、演算時点での吸排気弁の制御状態で発生可能な最大のエンジントルクを前記最大トルク相当値として算出することが好ましい。
(7)また、前記圧力比相当値演算手段が、前記最大トルク相当値として前記エンジンの最大充填効率を用いるとともに、前記目標トルク相当値として前記エンジンに導入される空気量に基づいて演算される目標充填効率を用いて、前記圧力比相当値を演算することが好ましい。
したがって、エンジントルクの制御性を向上させることができる。また、エンジンの運転条件に応じた多種多様なマップ,テーブルが不要であり、演算に係るデータを記憶するROM容量を削減することができる。
[1−1.エンジン]
本実施形態のエンジンの制御装置は、図1に示す車載のガソリンエンジン10に適用される。ここでは、多気筒のエンジン10に設けられた複数のシリンダーのうちの一つを示す。ピストン16は、中空円筒状に形成されたシリンダー19の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン16の上面とシリンダー19の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジンの燃焼室26として機能する。
ピストン16の下部は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフト17の軸心から偏心した中心軸を持つクランクアームに連結される。これにより、ピストン16の往復動作がクランクアームに伝達され、クランクシャフト17の回転運動に変換される。
VVT装置27bは、吸気弁14や排気弁15の開閉のタイミング(バルブタイミング)を変更する機構である。このVVT装置27bは、ロッカアームに揺動を生じさせるカム又はカムシャフトの回転位相を変更する機能を有する。カム又はカムシャフトの回転位相を変更することで、クランクシャフト17の回転位相に対するロッカアームの揺動のタイミングを連続的に変化させる(ずらす)ことが可能となる。
吸気ポート11内には、燃料を噴射するインジェクター18が設けられる。インジェクター18から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置1によって制御される。また、インジェクター18よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド20(以下、インマニと呼ぶ)が設けられる。このインマニ20には、吸気ポート11側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク21が設けられる。サージタンク21よりも下流側のインマニ20は、各シリンダー19の吸気ポート11に向かって分岐するように形成され、サージタンク21はその分岐点に位置する。サージタンク21は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。
スロットルボディ22のさらに上流側には吸気通路24が接続され、吸気通路24のさらに上流側にはエアフィルター25が介装される。これにより、エアフィルター25で濾過された新気が吸気通路24及びインマニ20を介してエンジン10の各シリンダー19に供給される。
エンジン10のクランクシャフト17には、その回転角を検出するエンジン回転速度センサー31が設けられる。回転角の単位時間あたりの変化量(角速度)はエンジン10の実回転速度Ne(単位時間あたりの実回転数)に比例する。したがって、エンジン回転速度センサー31は、エンジン10の実回転速度Neを取得する機能を持つ。なお、エンジン回転速度センサー31で検出された回転角に基づいてエンジン制御装置1の内部で実回転速度Neを演算する構成としてもよい。
また、車両の任意の位置(例えばアクセルペダルの近傍)には、アクセルペダルの踏み込み操作量(アクセル開度APS)を検出するアクセル開度センサー33(検出手段)が設けられる。アクセル開度APSは、運転者の加速要求に対応するパラメーターであり、すなわちエンジン10への出力要求に対応する。
上記のエンジン10を搭載する車両には、エンジン制御装置1(Engine Electronic Control Unit,制御装置)が設けられる。このエンジン制御装置1は、例えばマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置,変速機制御装置,車両安定制御装置,空調制御装置,電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。エンジン制御装置1以外の電子制御装置のことを外部制御システムと呼び、外部制御システムによって制御される装置のことを外部負荷装置と呼ぶ。
第一演算部2は、エンジン10の吸気性能を評価するための指標値の一つである実体積効率係数Kmaprを演算するものである。この実体積効率係数Kmaprとは、体積効率Evを吸気系圧力について標準化したものである。本実施形態では、以下の式1に示すように、測定時の大気圧が標準大気圧(一気圧;101.3[kPa])であるときの値に体積効率Evを換算したもののことを、実体積効率係数Kmaprと定義する。
ここで演算された圧力比Cの値は、実体積効率係数演算部2Bに伝達される。なお、大気圧BPから吸気通路24内の圧力損失量を減じたものをスロットルバルブ23の上流圧として求め、これを式2の分母としてもよい。
実体積効率係数Kmaprを求めるためのマップとしては、例えば図2に示すようなマップが用いられる。このマップは、上記の式1の右辺(体積効率Ev及びインマニ圧PIM)を、実回転速度Ne及び圧力比Cの関数で表現したものに相当する。
第二演算部3は、圧力比演算部2Aで演算される圧力比Cに相関する圧力比相当値Aを演算するものである。第二演算部3には、図1に示すように、最大トルク演算部3A,目標トルク演算部3B,圧力比相当値演算部3C,第一補正部3D,第二補正部3E及び体積効率係数演算部3Fが設けられる。
トルク制御部4(トルク制御手段)は、第一演算部2で演算された実体積効率係数Kmaprと第二演算部3で演算された体積効率係数Kmapとに基づき、エンジン10の出力トルクを制御するものである。ここでは、大気圧センサー32及びインマニ圧センサー34の少なくとも何れか一方がフェールした時には体積効率係数Kmapが用いられ、何れのセンサー32,34もフェールしていない時には実体積効率係数Kmaprが用いられる。
エンジン10の体積効率Evは、吸気系の圧力の影響を受けるだけでなく、吸排気弁14,15のバルブリフト量やバルブタイミング等に応じて決まる吸気抵抗の影響を受け、さらに既燃ガスの残留量の影響をも受けて変動する。したがって、体積効率Evの演算値が変化したとき、その変化が吸気系の圧力変化によるものなのか、それとも他の要因によるものなのかを識別することが容易ではない。
すなわち、エンジン制御装置1では、第二演算部3の圧力比相当値演算部3Cにおいて、実際のスロットルバルブ23部の圧力比Cの代わりに圧力比相当値Aが演算される。また、体積効率係数演算部3Fでは、実回転速度Neと圧力比相当値Aとに基づいて体積効率係数Kmapが演算される。さらに、トルク制御部4では、大気圧センサー32,インマニ圧センサー34のフェール時に、この体積効率係数Kmapに基づいて実充填効率Ecが演算される。
また、図6(a)に示すように、圧力比相当値Aにはスロットルバルブ23部の圧力比Cとの相関が認められるため、実充填効率Ecを精度よく演算することができ、適切な燃料噴射量や点火時期を設定することができる。さらに、圧力比相当値Aと圧力比Cとの相関を利用することで、エンジン10のさまざまな運転状態に対応した複雑なマップやテーブルが不要となり、トルクベース制御に係るデータを記憶するROM容量を削減することができる。
これにより、各センサー32,34の検出精度が確保されている場合には、実測値に基づく適切な実充填効率Ecの値を演算することができる。したがって、トルクベース制御での燃料噴射量の演算や点火時期の設定精度を向上させることができ、ひいてはエンジントルクの制御性を向上させることができる。
[4−1.充填効率を用いた圧力比相当値の演算]
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。また、上述のエンジン制御装置1では、エンジン10の最大トルクPiMAX及び目標トルクPiTGTを用いて圧力比相当値Aを演算しているが、トルクの代わりにシリンダー19内に導入される空気量を用いることで同様の演算を行うことも可能である。
上記の実施形態では、体積効率係数Kmapに基づいて実充填効率Ecを求める手法を例示したが、体積効率係数をどのような演算に用いるかはこれに限定されない。例えば、体積効率係数Kmapと吸入空気の温度や密度に関する情報とを用いて、吸気流量Qの値を用いることなく実充填効率Ecを演算することも考えられる。この場合、エアフローセンサー35を省略することができ、装置構成を簡素化することができる。したがって、燃料噴射量制御におけるマスフロー方式,スピード・デンシティ方式の双方に適用することが可能である。
2 第一演算部
2A 圧力比演算部(圧力比演算手段)
2B 実体積効率係数演算部(実体積効率係数演算手段)
3 第二演算部
3A 最大トルク演算部
3B 目標トルク演算部
3C 圧力比相当値演算部(圧力比相当値演算手段)
3F 体積効率係数演算部(体積効率係数演算手段)
4 トルク制御部(トルク制御手段)
Claims (7)
- エンジンの回転速度に応じて前記エンジンに導入される最大空気量にて前記エンジンで発生する最大トルク相当値に対する、前記エンジンへの出力要求に基づいて設定される前記エンジンの目標トルク相当値の比を圧力比相当値として演算する圧力比相当値演算手段と、
前記圧力比相当値と前記エンジンの回転速度とに基づき、前記エンジンの体積効率を吸気系圧力で標準化した値に相当する体積効率係数を演算する体積効率係数演算手段と、
前記体積効率係数に基づき前記エンジンの出力トルクを制御するトルク制御手段と
を備えたことを特徴とする、エンジンの制御装置。 - 前記エンジンの吸気系に設けられ前記吸気系圧力を検出する吸気圧力センサーと、
前記吸気圧力センサーで検出された前記吸気系圧力に基づき、前記吸気系のスロットルバルブ部の上流圧に対する下流圧の比を実圧力比として演算する圧力比演算手段と、
前記実圧力比及び前記エンジンの回転速度に基づき、前記エンジンの体積効率を前記吸気系圧力で標準化した値の実測値である実体積効率係数を演算する実体積効率係数演算手段とを備え、
前記トルク制御手段が、前記体積効率係数及び前記実体積効率係数に基づき前記エンジンの出力トルクを制御する
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの制御装置。 - 前記トルク制御手段が、
前記吸気圧力センサーのフェール時に、前記体積効率係数に基づき前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、
前記吸気圧力センサーの非フェール時に、前記実体積効率係数に基づき前記エンジンの出力トルクを制御する
ことを特徴とする、請求項2記載のエンジンの制御装置。 - 前記圧力比相当値演算手段が、吸排気弁のバルブリフト量又はバルブタイミングに応じて前記最大トルク相当値を算出する
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 - 前記圧力比相当値演算手段が、点火時期を最適点火時期としたときに前記エンジンで発生するトルクを前記最大トルク相当値として演算する
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 - 前記圧力比相当値演算手段が、予め設定された所定空燃比での燃焼時に前記エンジンで発生する最大のトルクを前記最大トルク相当値として演算する
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 - 前記圧力比相当値演算手段が、前記最大トルク相当値として前記エンジンの最大充填効率を用いるとともに、前記目標トルク相当値として前記エンジンに導入される空気量に基づいて演算される目標充填効率を用いて、前記圧力比相当値を演算する
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。
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