JP6341319B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
(3)前記学習手段は、前記第一学習において、前記ウェイストゲートバルブを全閉にして前記検出手段により検出された前記位置と、前記ウェイストゲートバルブを全開にして前記検出手段により検出された前記位置とから、前記ウェイストゲートバルブの初期動作範囲を学習することが好ましい。この場合、前記学習手段は、前記初期動作範囲を前記ウェイストゲートバルブの開度制御時の基準動作範囲とすることが好ましい。
(5)前記算出手段により算出された前記差異が所定値以上の場合に、前記ウェイストゲートバルブを開閉させてクリーニングを実施するクリーニング手段を備えることが好ましい。
[1−1.エンジン]
本実施形態のエンジンの制御装置は、図1に示す車載ガソリンエンジン10(以下、単にエンジン10と呼ぶ)に適用される。このエンジン10は、排気圧を利用した過給システム及びEGRシステム(排気再循環システム)を備える。図1では、多気筒のエンジン10に設けられた複数のシリンダ(気筒)のうちの一つを示す。シリンダ内にはピストンが摺動自在に内装され、ピストンの往復運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。
各シリンダへの燃料供給用のインジェクタとして、シリンダ内に直接的に燃料を噴射する筒内噴射弁(直噴インジェクタ)11が設けられる。筒内噴射弁11からの燃料噴射量及びその噴射タイミングは、エンジン制御装置1で制御される。例えば、エンジン制御装置1から筒内噴射弁11に制御パルス信号が伝達され、その制御パルス信号の大きさに対応する期間だけ、筒内噴射弁11の噴射口が開放される。これにより、燃料噴射量は制御パルス信号の大きさ(駆動パルス幅)に応じた量となり、噴射開始時刻は制御パルス信号が伝達された時刻に対応したものとなる。
吸気弁の上部は、バルブリフト量,バルブタイミングを変化させるための吸気可変動弁機構28に接続され、排気弁の上部は排気可変動弁機構29に接続される。吸気弁,排気弁の動作は、これらの可変動弁機構28,29を介して、後述するエンジン制御装置1で制御される。それぞれの可変動弁機構28,29には、例えばロッカアームの揺動量と揺動のタイミングとを変更する機構として、可変バルブリフト機構及び可変バルブタイミング機構が内蔵される。
車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度APS)を検出するアクセルポジションセンサ41が設けられる。アクセル開度APSは、運転者の加速要求や発進意思に対応するパラメータであり、言い換えるとエンジン10の負荷(エンジン10に対する出力要求)に相関するパラメータである。
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が設けられる。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の通信ラインに接続される。
[2−1.開度制御]
開度制御とは、エンジン10の運転状態やエンジン10に要求される出力の大きさに応じて、ウェイストゲートバルブ17のバルブ開度Dを最適なものとする制御である。ウェイストゲートバルブ17の開度制御の精度は過給圧制御の精度を左右する。言い換えると、バルブ開度Dを高精度に制御することができれば、過給圧制御の精度を高めることができる。
学習制御とは、ホールセンサ47を用いて、ウェイストゲートバルブ17の基準位置SBA及び基準動作範囲RBAを定める制御である。これら基準位置SBA及び基準動作範囲RBAは、ウェイストゲートバルブ17の開度制御時の基準となる値である。学習制御には、エンジン10の始動前に実施される第一学習と、エンジン10の始動後に実施される第二学習とがある。
故障制御とは、学習制御での結果を用いて、ウェイストゲートバルブ17が正常に作動するか否かを判定し、正常に作動しない(故障している)場合にはユーザに故障を報知する制御である。故障制御では、第一学習で学習された初期動作範囲IRが所定範囲(所定範囲幅)RP未満の場合に、ウェイストゲートバルブ17が故障していると判定される。この判定は、1ドライブサイクル中に一度だけ(例えば、キーオン後のクランキング前に)実施される。
クリーニング制御では、第一学習で学習された初期全閉位置ISCLと第二学習で学習されたゼロ点S0との差異ΔS(=|ISCL−S0|)が所定値SP以上の場合に、ウェイストゲートバルブ17が開閉されてクリーニングが実施される。ウェイストゲートバルブ17には、排気に含まれるカーボンが付着することがあり、付着したカーボンが固着してデポジットとなると、ウェイストゲートバルブ17の動作不良の原因となりうる。
図1に示すように、上述の制御を実施するための要素として、エンジン制御装置1には、エンジン負荷算出部2及びウェイストゲート演算部3が設けられる。また、図1及び図2に示すように、ウェイストゲート演算部3には、学習部3a,設定部3b,開度制御部3c,故障制御部3d,算出部3e及びクリーニング部3fが設けられる。これらの各要素は電子回路(ハードウェア)によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
エンジン負荷算出部2は、エンジン10の負荷Pの大きさを算出するものである。ここでいう負荷Pとは、エンジン10に対して抵抗を及ぼす力,仕事率(エンジン出力,馬力),仕事(エネルギ)等を意味する。典型的には、エンジン10に要求されるエンジン出力やこれに相関するパラメータが負荷Pとして取り扱われる。
学習部(学習手段)3aは、上述の学習制御を実施するものである。すなわち、学習部3aは、エンジン10の始動前に第一学習を実施するとともに、エンジン10の始動後に第二学習を実施する。具体的には、学習部3aは、キーオン後エンジン10が始動する前に、ウェイストゲートバルブ17を全閉にしたのち全開に制御する(全閉状態から全開状態まで一往復させる)。
設定部3b及び開度制御部3cは、上述の開度制御を実施するものである。設定部3bは、エンジン10の運転状態に基づいてウェイストゲートバルブ17の目標開度DTGTを設定し、目標開度DTGTに対応するバルブ位置(目標位置STGT)を設定するものである。目標開度DTGTは、例えばエンジン回転速度Neやエンジン負荷P,空気量,充填効率Ec(目標充填効率,実充填効率など),過給圧,アクセル開度APS,冷却水温WT等に基づいて設定される。設定部3bは、設定した目標開度DTGTとなる目標位置STGTを、例えば図3に示すようなマップを用いて設定する。図3は、横軸にウェイストゲートバルブ17のバルブ開度D,縦軸にバルブ位置Sをとったマップであり、これにより目標開度DTGTに対応した目標位置STGTが設定される。
図4〜図7は、学習制御,開度制御,故障制御及びクリーニング制御の各手順を説明するためのフローチャートである。これらのフローチャートは、それぞれ、キーオンと共にスタートされ、エンジン制御装置1において予め設定された所定の演算周期で繰り返し実施される。
(1)上記のエンジン制御装置1では、エンジン10の始動前にウェイストゲートバルブ17の初期全閉位置ISCLを学習する第一学習を実施するため、ウェイストゲートバルブ17の学習機会をコンスタントに確保することができる。また、エンジン10の始動後にウェイストゲートバルブ17のゼロ点S0を学習する第二学習が実施されるため、学習工程を二段階にすることができる。さらに第二学習は、ウェイストゲートバルブ17の弁体17aやロッド17bが排気からの熱を受けた後での学習となるため、差異ΔSを算出することで熱膨張などの影響も含めて学習することができる。これらにより、ウェイストゲートバルブ17の全閉位置を正確に学習することができ、この全閉位置を基準としてウェイストゲートバルブ17の開度制御を実施すれば、過給圧制御の精度を高めることができる。
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。
上記実施形態では、学習部3aにより設定された基準位置SBAをマップに反映させて、目標開度DTGTに対応する目標位置STGTを設定しているが、学習結果を開度制御に用いる手法はこれに限られない。例えば、予めウェイストゲートバルブ17の全閉位置を初期基準位置として記憶しておき、学習部3aにより設定された基準位置SBAと初期基準位置とのずれ量を演算する。そして、図3の実線で示す予め設定されたマップを用いて目標開度DTGTに対応する目標位置STGTを設定し、設定された目標位置STGTにずれ量を加減算したものを開度制御部3cに伝達してもよい。
また、上記実施形態では、第二学習を加速走行中に実施する場合を例示したが、第二学習はエンジン10の始動後であれば実施可能である。また、第二学習を1ドライブサイクル中に一回実施するようにしてもよい。また、故障制御部3dやクリーニング部3fを省略することも可能である。
2 エンジン負荷算出部
3 ウェイストゲート演算部
3a 学習部(学習手段)
3b 設定部
3c 開度制御部
3d 故障制御部(故障制御手段)
3e 算出部(算出手段)
3f クリーニング部(クリーニング手段)
10 エンジン
11 筒内噴射弁
16 ターボチャージャ
16A タービン(過給用タービン)
17 ウェイストゲートバルブ
17a 弁体
17b ロッド
18 電動アクチュエータ
31 排気通路
32 排気バイパス通路(迂回路)
47 ホールセンサ(検出手段)
ISCL 初期全閉位置
SCL1 第一全閉位置
SCL2 第二全閉位置
SOP 全開位置
S0 ゼロ点
IR 初期動作範囲
R 動作範囲
Claims (3)
- 排気通路上の過給用タービンを迂回する迂回路に介装され、電動アクチュエータにより駆動されるウェイストゲートバルブを具備するエンジンの制御装置であって、
前記ウェイストゲートバルブの位置を検出する検出手段と、
前記エンジンの始動前に前記ウェイストゲートバルブを全閉にして前記検出手段により検出された前記位置と前記ウェイストゲートバルブを全開にして前記検出手段により検出された前記位置とから、前記ウェイストゲートバルブの初期動作範囲を学習する学習手段と、
前記初期動作範囲が所定範囲未満の場合に、前記ウェイストゲートバルブの故障を報知するとともに、前記故障に対応した故障コードを記憶する故障制御手段と、を備える
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。 - 前記学習手段は、前記エンジンの始動前に前記ウェイストゲートバルブを全閉にして前記検出手段により検出された前記位置から前記ウェイストゲートバルブの初期全閉位置を学習する第一学習と、前記エンジンの始動後に前記ウェイストゲートバルブを全閉にして前記検出手段により検出された前記位置から前記ウェイストゲートバルブのゼロ点を学習する第二学習とを実施するとともに、
前記制御装置は、前記第一学習で得られた学習値と前記第二学習で得られた学習値との差異を算出する算出手段を備える
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの制御装置。 - 前記学習手段は、前記第二学習を車両の加速走行中に実施する
ことを特徴とする、請求項2記載のエンジンの制御装置。
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