JP5786970B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
ターボ過給機は、吸気通路に配置され、吸入空気を過給するコンプレッサと、排気通路に配置され、排気エネルギーにより作動するタービンとを備えている。
スロットルバルブは、前記吸気通路に配置され、吸入空気量を調整するものである。
排気バイパス通路は、前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンの下流側において前記排気通路に再び合流するように構成されている。
ウェイストゲートバルブは、前記排気バイパス通路を開閉可能に構成されている。
定常特性切替手段は、定常状態における機関負荷率とスロットル開度との関係を定めた定常特性として、大気圧が所定値よりも高い高大気圧下で使用する高大気圧時定常特性と、大気圧が前記所定値以下となる低大気圧下で使用する低大気圧時定常特性とを有し、大気圧が前記所定値よりも高いか否かに応じて、前記高大気圧時定常特性と前記低大気圧時定常特性との間で前記定常特性を切り替えるものである。
第1スロットル制御手段は、所定速度よりも低い変化速度で吸入空気量を増加させる要求が出された場合に、前記定常特性切替手段によって選択された前記高大気圧時定常特性または前記低大気圧時定常特性とこの場合の目標機関負荷率とに基づいて得られる目標スロットル開度となるように、スロットル開度を制御するものである。
第2スロットル制御手段は、前記低大気圧下であって前記所定速度以上の変化速度で吸入空気量を増加させる要求が出された場合に、前記定常特性切替手段によって選択された前記低大気圧時定常特性とこの場合の目標機関負荷率とに基づいて得られる値よりも大きな目標スロットル開度となるように、スロットル開度を制御するものである。
前記低大気圧時定常特性は、中負荷率領域において前記高大気圧時定常特性と比べて同一の機関負荷率に対応するスロットル開度が小さく設定され、かつ、前記中負荷率領域よりも高負荷率側の領域において全負荷に向けて機関負荷率が高くなるほどスロットル開度が大きくなるように設定されている。
更に、WGV制御手段は、前記低大気圧時定常特性が使用される状況下において、前記中負荷率領域において前記高大気圧時定常特性と比べて同一の機関負荷率に対応するスロットル開度が小さく制御されることに伴って、前記ウェイストゲートバルブの開度を閉じ側の値に制御するものである。
これにより、過剰な動作速度でのスロットル開度の拡大によって加速初期におけるコンプレッサ出口圧の低下を招くことなく、吸入空気量の増加要求時に、吸入空気量の応答速度としては最速でコンプレッサ出口圧およびスロットル下流圧を目標値に向けて立ち上げていくことができる。
これにより、上記中負荷率領域以上の領域において、スロットルバルブによる吸入空気量(吸気管圧力)の制御代を更に大きく確保することができる。これにより、低大気圧下において上記所定速度以上での吸入空気量の増加要求が出された際に、吸入空気量の応答性を更に向上させることができる。
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10のシステム構成を説明するための模式図である。本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関(一例としてガソリンエンジン)10を備えている。内燃機関10の筒内には、燃焼室12が形成されている。燃焼室12には、吸気通路14および排気通路16が連通している。
図2は、低大気圧下における加速時の吸入空気量の応答性に関する課題を説明するための図であり、本実施形態における定常特性の設定(後述の図3参照)との対比のために参照する定常特性を表したものである。より具体的には、図2は、所定のエンジン回転数におけるものである。図2(A)は、低大気圧下における、機関負荷率KLと吸気管圧力(スロットル上流圧およびスロットル下流圧)との間の定常特性を表した図である。図2(B)は、機関負荷率KLとWGV開度との間の定常特性(以下、単に、「負荷率−WGV定常特性」と称する)を表した図である。図2(C)は、機関負荷率KLとスロットル開度との間の定常特性(以下、単に、「負荷率−スロットル定常特性」と称する)を表した図である。尚、図2中に破線で示す波形は、大気圧が標準状態(略1気圧)にある時のものであり、同図中に実線で示す波形は、大気圧が標準状態よりも低い低大気圧状態のものである。また、ここでいう機関負荷率KLとは、各エンジン回転数に対応した吸入空気量の最大値(全負荷時の吸入空気量)に対する現在の吸入空気量の比率のことであり、吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて算出することができる。
図3は、本発明の実施の形態1において大気圧の高低に応じて切り替えられる2通りの負荷率−スロットル定常特性および負荷率−WGV定常特性を説明するための図である。より具体的には、図3は、所定のエンジン回転数におけるものである。図3(A)は、低大気圧下における、機関負荷率KLと吸気管圧力(スロットル上流圧およびスロットル下流圧)との間の定常特性を表した図である。図3(B)は、負荷率−WGV定常特性を表した図である。図3(C)は、負荷率−スロットル定常特性を表した図である。尚、図3中に破線で示す波形は、大気圧が標準状態(略1気圧)にある時のものであり、同図中に実線で示す波形は、大気圧が標準状態よりも低い低大気圧状態のものである。図3(B)および(C)に示す定常特性は、エンジン回転数に応じて変化するものである。このため、本実施形態では、これらの定常特性として、設定の傾向自体は下記の図3と同じものを、所定のエンジン回転数毎に備えているものとする。
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、前提として、図1に示すハードウェア構成を備え、上述した実施の形態1と同様の制御を実行するものである。そのうえで、本実施形態では、以下に示すようなスロットルバルブ26の動作速度の規制を必要に応じて行うようにしている。
上述した実施の形態1における低大気圧時の制御によれば、高応答での吸入空気量の増加要求が出された際に、確保されているスロットルバルブ26による吸入空気量(吸気管圧力)の制御代を利用することで、吸入空気量の応答性の向上を図ることができる。
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
図6は、本発明の実施の形態3において用いられる、負荷率−スロットル定常特性および負荷率−WGV定常特性を表した図である。尚、本実施形態のシステムは、図6を参照して後述する点を除き、上述した実施の形態1のシステムと同じであるものとする。
12 燃焼室
14 吸気通路
16 排気通路
18 エアクリーナ
20 エアフローメータ
22 ターボ過給機
22a ターボ過給機のコンプレッサ
22b ターボ過給機のタービン
24 インタークーラ
26 スロットルバルブ
28 スロットル開度センサ
30 スロットル上流圧センサ
32 スロットル下流圧センサ
34 燃料噴射弁
36 点火装置
38 排気バイパス通路
40 ウェイストゲートバルブ(WGV)
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 クランク角センサ
54 水温センサ
56 大気圧センサ
58 アクセル開度センサ
Claims (3)
- 吸気通路に配置され、吸入空気を過給するコンプレッサと、排気通路に配置され、排気エネルギーにより作動するタービンとを備えるターボ過給機と、
前記吸気通路に配置され、吸入空気量を調整するスロットルバルブと、
前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンの下流側において前記排気通路に再び合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、
定常状態における機関負荷率とスロットル開度との関係を定めた定常特性として、大気圧が所定値よりも高い高大気圧下で使用する高大気圧時定常特性と、大気圧が前記所定値以下となる低大気圧下で使用する低大気圧時定常特性とを有し、大気圧が前記所定値よりも高いか否かに応じて、前記高大気圧時定常特性と前記低大気圧時定常特性との間で前記定常特性を切り替える定常特性切替手段と、
所定速度よりも低い変化速度で吸入空気量を増加させる要求が出された場合に、前記定常特性切替手段によって選択された前記高大気圧時定常特性または前記低大気圧時定常特性とこの場合の目標機関負荷率とに基づいて得られる目標スロットル開度となるように、スロットル開度を制御する第1スロットル制御手段と、
前記低大気圧下であって前記所定速度以上の変化速度で吸入空気量を増加させる要求が出された場合に、前記定常特性切替手段によって選択された前記低大気圧時定常特性とこの場合の目標機関負荷率とに基づいて得られる値よりも大きな目標スロットル開度となるように、スロットル開度を制御する第2スロットル制御手段と、
を備え、
前記低大気圧時定常特性は、中負荷率領域において前記高大気圧時定常特性と比べて同一の機関負荷率に対応するスロットル開度が小さく設定され、かつ、前記中負荷率領域よりも高負荷率側の領域において全負荷に向けて機関負荷率が高くなるほどスロットル開度が大きくなるように設定されており、
前記低大気圧時定常特性が使用される状況下において、前記中負荷率領域において前記高大気圧時定常特性と比べて同一の機関負荷率に対応するスロットル開度が小さく制御されることに伴って、前記ウェイストゲートバルブの開度を閉じ側の値に制御するWGV制御手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記第2スロットル制御手段は、スロットル開度を拡大する際に、所定の上限値を超えないように前記スロットルバルブの動作速度を制限することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 前記低大気圧時定常特性は、前記中負荷率領域において、機関負荷率が高くなるほどスロットル開度が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。
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