JP6477290B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、ターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with a turbocharger.
自動もしくは手動の有段変速機が火花点火式内燃機関と組み合わされてなる車両の駆動系において、変速機の変速時とりわけシフトアップ時に点火時期を一時的にリタードさせてトルク段差の発生を抑制する技術が、いわゆるトルクダウン制御として知られている。 In a vehicle drive system in which an automatic or manual stepped transmission is combined with a spark ignition internal combustion engine, the ignition timing is temporarily retarded at the time of shifting of the transmission, particularly at the time of shifting up, thereby suppressing the generation of a torque step. The technique is known as so-called torque down control.
特許文献1には、内燃機関がターボ過給機や機械式過給機等の過給機を備えている場合に、トルクダウンのために、変速時の点火時期リタードに加えて、吸気通路の過給機下流に設けたリリーフバルブの開放によって過給圧の一部を放出することが開示されている。 In Patent Document 1, when the internal combustion engine includes a turbocharger such as a turbocharger or a mechanical supercharger, in order to reduce torque, in addition to the ignition timing retard at the time of shifting, the intake passage It is disclosed that a part of the supercharging pressure is released by opening a relief valve provided downstream of the supercharger.
ターボ過給機を備えた内燃機関の場合、有段変速機の変速時のトルクダウンのために点火時期リタードを行うと、排気温度ならびに排気圧力が上昇し、ターボ過給機の回転数が一時的に上昇して所定回転数を越えた過回転状態となることがある。 In the case of an internal combustion engine equipped with a turbocharger, if the ignition timing retard is performed to reduce torque during gear shifting of the stepped transmission, the exhaust temperature and the exhaust pressure increase, and the turbocharger speed temporarily increases. May rise to an overspeed state exceeding a predetermined speed.
上記特許文献1の技術では、ターボ過給機の一時的な回転数の上昇に伴う過給圧の上昇は抑制できるものの、ターボ過給機の過回転そのものは回避することができない。 With the technique disclosed in Patent Document 1, an increase in the supercharging pressure accompanying a temporary increase in the rotational speed of the turbocharger can be suppressed, but an excessive rotation of the turbocharger itself cannot be avoided.
この発明は、火花点火式内燃機関と、ウェストゲートバルブを有するターボ過給機と、有段変速機と、を備え、上記変速機の変速時に上記内燃機関の点火時期のリタードを行うとともに、この点火時期のリタード時に上記ウェストゲートバルブの開度を増加補正する内燃機関の制御装置であって、
変速時の運転条件から定まる点火時期リタード量に応じて、上記ウェストゲートバルブの開度増加補正量を設定する、ことを特徴としている。
また、第2の発明は、変速時の運転条件から定まる点火時期リタード量に応じて、上記ウェストゲートバルブの開度増加補正を行う期間を設定する、ことを特徴としている。
This invention comprises a spark ignition type internal combustion engine, the turbocharger having a waste gate valve, a stepped transmission, comprising a, performs the retard of the ignition timing of the internal combustion engine when shifting of the transmission, the A control device for an internal combustion engine that compensates for an increase in the opening of the wastegate valve when the ignition timing is retarded ,
The amount of increase correction of the opening of the waste gate valve is set according to the ignition timing retard amount determined from the operating conditions at the time of shifting .
The second invention is characterized in that a period for correcting the increase in the opening degree of the wastegate valve is set according to the ignition timing retard amount determined from the operating condition at the time of shifting.
従って、点火時期リタードにより排気温度や排気圧力が上昇したときに、ウェストゲートバルブを介して排気の一部がタービンをバイパスして流れ、ターボ過給機の回転数上昇が抑制される。 Therefore, when the exhaust gas temperature or the exhaust pressure rises due to the ignition timing retard, a part of the exhaust gas flows bypassing the turbine through the wastegate valve, and the increase in the rotational speed of the turbocharger is suppressed.
この発明によれば、変速時の点火時期リタードの際に、ターボ過給機が過回転となることを防止でき、過回転によるターボ過給機の劣化等を抑制できる。また、ターボ過給機の一時的な回転数上昇に伴う過給圧上昇ひいては車両のトルクショックを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the turbocharger from over-rotating during the ignition timing retard at the time of shifting, and to suppress deterioration of the turbo-supercharger due to over-rotation. Further, it is possible to suppress an increase in the supercharging pressure accompanying a temporary increase in the rotational speed of the turbocharger, and thus a torque shock of the vehicle.
図1は、この発明の一実施例のシステム構成を示す構成説明図である。図示せぬ車両に搭載されている内燃機関1は、ターボ過給機2を備えた火花点火式ガソリン機関であって、燃焼室の天井壁面に一対の吸気弁3および一対の排気弁4が配置されているとともに、これらの吸気弁3および排気弁4に囲まれた中央部に点火プラグ5が配置されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the system configuration of an embodiment of the present invention. An internal combustion engine 1 mounted on a vehicle (not shown) is a spark ignition type gasoline engine provided with a
上記吸気弁3によって開閉される吸気ポート6には、吸気弁3へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁7が各気筒毎に配置されている。また、吸気ポート6に接続された吸気通路8のコレクタ部8a上流側に、エンジンコントローラ10からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ9が介装されており、このスロットルバルブ9よりも上流側に、ターボ過給機2のコンプレッサ2Aが配置されている。吸入空気量を検出するエアフロメータ11は、吸気通路8の上記コンプレッサ2Aのさらに上流側に配置されており、吸気通路8の上流端には、エアクリーナ12が設けられている。また、吸気通路8のコンプレッサ2Aとスロットルバルブ9との間には、過給により高温となった吸気の冷却を行うインタークーラ13が設けられている。
A fuel injection valve 7 that injects fuel toward the
一方、排気ポート14に接続された排気通路15には、ターボ過給機2のタービン2Bが配置されており、このタービン2Bの下流側に三元触媒からなる触媒装置16が介装されている。上記タービン2Bは、排気流が接線方向に流入しかつ軸方向に沿って流出するラジアルタービンであって、過給圧制御のために、排気の一部をタービン2Bをバイパスして案内するようにバイパス通路17が設けられており、このバイパス通路17にウェストゲートバルブ18を備えている。このウェストゲートバルブ18は、バイパス通路17を開閉する弁体18aと、この弁体18aの開度を制御する電動アクチュエータ18bと、から構成されている。
On the other hand, a
上記内燃機関1は、図示せぬトルクコンバータおよび有段の自動変速機(符号21のブロックでもって模式的に示す)と組み合わされて車両に搭載されており、この変速機21および図示せぬ終減速装置を介して車両の駆動輪を駆動している。上記変速機21は、油圧を介した複数の摩擦締結要素の掛け替えによって、複数の変速段の間での変速を行う一般的な有段自動変速機である。なお、本発明においては、トルクコンバータを用いずに電磁アクチュエータによってクラッチの断接ならびに変速操作を行う機械的な有段変速機であってもよく、さらには、運転者の操作によって変速する手動変速機であってもよい。
The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle in combination with a torque converter (not shown) and a stepped automatic transmission (schematically indicated by a block denoted by reference numeral 21). Drive wheels of the vehicle are driven through a reduction gear. The
上記エンジンコントローラ10には、上記のエアフロメータ11のほか、機関回転速度(回転数)NEを検出するためのクランク角センサ22、冷却水温TWを検出する水温センサ23、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量(つまりアクセル開度APO)を検出するアクセル開度センサ24、車速Vを検出する車速センサ25、等の種々のセンサ類が接続されており、これらの検出信号が入力されている。また、上記の自動変速機21の変速比制御等を行うATコントローラ26が、車内ネットワーク27を介してエンジンコントローラ10に接続されており、両者間で必要な情報・信号の授受を行っている。本発明に関しては、少なくとも現在の変速段の情報や変速要求に関する情報がATコントローラ26からエンジンコントローラ10へ与えられる。
In addition to the
エンジンコントローラ10は、上記の種々の検出信号に基づき、燃料噴射弁7による燃料噴射の燃料噴射量および噴射時期、点火プラグ5による点火の点火時期、スロットルバルブ9の開度、ウェストゲートバルブ18の開度、等を最適に制御している。そして、後述するように、自動変速機21の変速時(特にシフトアップ時)には、トルク段差の抑制のために点火時期リタードによるトルクダウン制御を実行し、かつこれに合わせて、ターボ過給機2の過回転を抑制するためのウェストゲートバルブ18の開度増加補正を行う。
Based on the above various detection signals, the
図2のフローチャートは、上記エンジンコントローラ10が実行するウェストゲートバルブ18の開度制御を示している。ステップ1では、ターボ過給機2の目標圧力比TGPREを演算する。この目標圧力比は、コンプレッサ2Aの圧力比の目標値である。図3に示すように、目標圧力比TGPREは、内燃機関1の回転速度NEと運転者による要求トルクDTQとをパラメータとする所定の目標圧力比マップを用いて設定される。なお、要求トルクDTQは、基本的にアクセル開度APOに基づいて求められる。
The flowchart of FIG. 2 shows the opening degree control of the
ステップ2では、目標ウェストゲートバルブ開度TGWGを演算する。図4に示すように、目標ウェストゲートバルブ開度TGWGは、目標圧力比TGPREと機関回転速度NEとをパラメータとする所定の目標ウェストゲートバルブ開度マップを用いて設定される。基本的に、目標圧力比TGPREが高いほど目標ウェストゲートバルブ開度TGWGは小さくなる。
In
ステップ3では、自動変速機21のシフトアップが行われるか否かを判定する。これは、ATコントローラ26からエンジンコントローラ10へ与えられる変速信号に基づいて行う。より詳しくは、現在の変速段CGURと変速後の目標とする変速段NGURとの比較からシフトアップを判定する。シフトアップの要求がなければ、ステップ1,2を繰り返し実行することとなり、そのときの目標ウェストゲートバルブ開度TGWGに沿って電動アクチュエータ18bを介してウェストゲートバルブ18の開度が制御される。
In
ステップ3で自動変速機21がシフトアップすると判定したときは、ステップ3からステップ4へ進み、ウェストゲートバルブ補正開始時期WGOPENTを演算する。このウェストゲートバルブ補正開始時期WGOPENTは、シフトアップ(つまり変速要求有り)と判定してからウェストゲートバルブ18の開度増加補正を開始するまでの遅れ時間に相当するものであり、自動変速機21での摩擦締結要素の掛け替えに必要な時間や、この掛け替えに伴うトルク段差発生時期に合わせて実行される点火時期リタードの開始時期、さらには電動アクチュエータ18bによるウェストゲートバルブ18の開度変化の遅れ、等を考慮して最適となるように設定される。具体的には、図5に示すように、機関回転速度NEと要求トルクDTQとをパラメータとするウェストゲートバルブ補正開始時期マップが、予め変速段毎に設けられており、そのときの(つまり変速前の)変速段CGURに対応したマップに基づいてウェストゲートバルブ補正開始時期WGOPENTが求められる。基本的に、要求トルクDTQが大きいほどウェストゲートバルブ補正開始時期WGOPENTが早いタイミングとなる。
If it is determined in
ステップ5では、基本となる目標ウェストゲートバルブ開度TGWGに上乗せすべきウェストゲートバルブ増加補正量WGOPを演算する。このウェストゲートバルブ増加補正量WGOPは、図7に示すように、機関回転速度NEと点火時期リタード量ADVRとをパラメータとする所定のウェストゲートバルブ増加補正量マップを用いて設定される。基本的に、点火時期リタード量ADVRが大きいほどウェストゲートバルブ増加補正量WGOPは大となる。 In step 5, a waste gate valve increase correction amount WGOP to be added to the basic target waste gate valve opening TGWG is calculated. As shown in FIG. 7, the waste gate valve increase correction amount WGOP is set using a predetermined waste gate valve increase correction amount map using the engine speed NE and the ignition timing retard amount ADVR as parameters. Basically, the larger the ignition timing retard amount ADVR, the greater the waste gate valve increase correction amount WGOP.
ここで、点火時期リタード量ADVRは、点火時期制御に関する図示せぬ他のルーチンによって演算される。これは、変速によって生じるトルク段差を相殺するだけのトルクダウンを実現するように最適に設定される。具体的には、図6に示すように、機関回転速度NEと要求トルクDTQとをパラメータとする点火時期リタード量マップが、予め変速段毎に設けられており、そのときの(つまり変速前の)変速段CGURに対応したマップに基づいて点火時期リタード量ADVRが求められる。基本的に、要求トルクDTQが大きいほど点火時期リタード量ADVRは大となる。 Here, the ignition timing retard amount ADVR is calculated by another routine (not shown) relating to ignition timing control. This is optimally set so as to realize a torque reduction enough to cancel out the torque step caused by the shift. Specifically, as shown in FIG. 6, an ignition timing retard amount map using the engine speed NE and the required torque DTQ as parameters is provided in advance for each shift stage, that is, at that time (that is, before the shift). ) The ignition timing retard amount ADVR is obtained based on the map corresponding to the shift stage CGUR. Basically, the ignition timing retard amount ADVR increases as the required torque DTQ increases.
ステップ6では、ウェストゲートバルブ18の開度増加補正を終了するタイミングを示すウェストゲートバルブ補正終了時期WGCLOSETMを演算する。これは、ウェストゲートバルブ18の開度増加補正を開始してから同開度増加補正を終了するまでの時間に相当するものであり、図8に示すように、機関回転速度NEと点火時期リタード量ADVRとをパラメータとする所定のウェストゲートバルブ補正終了時期マップを用いて設定される。基本的に、点火時期リタード量ADVRが大きいほどウェストゲートバルブ補正終了時期WGCLOSETMが遅いタイミングとなる。つまり、点火時期リタード量ADVRが大きいほど開度増加補正を行う時間が長く与えられる。
In step 6, a waste gate valve correction end timing WGCLOSET ™ indicating the timing for ending the opening increase correction of the
従って、自動変速機21のシフトアップ時には、ウェストゲートバルブ18の開度は、以上のステップ4〜6でそれぞれ求められた、ウェストゲートバルブ補正開始時期WGOPENT、ウェストゲートバルブ増加補正量WGOP、ウェストゲートバルブ補正終了時期WGCLOSETM、に基づいて、その開度が増加補正される。これにより、点火時期リタードに伴うターボ過給機2の一時的な回転数上昇やトルク上昇を抑制できる。特に、点火時期リタード量ADVRに応じてウェストゲートバルブ増加補正量WGOPが設定されるので、点火時期リタードに伴う排気温度ならびに排気圧力の上昇に適切に対応することができる。
Therefore, when the
図9は、上記実施例におけるシフトアップ時のタイムチャートを示している。図の(a)は、ステップ3のシフトアップ判定を示しており、時間t1においてシフトアップ要求有りと判定されると、(b)に示すように、時間t2においてウェストゲートバルブ補正開始フラグがONとなる。時間t1から時間t2までの遅れ時間がウェストゲートバルブ補正開始時期WGOPENTである。
FIG. 9 shows a time chart at the time of upshifting in the above embodiment. (A) of the figure shows the shift-up determination at
一方、点火時期リタード量ADVRは、(c)に示すようにそのときの変速段や運転条件に応じて設定されるので、これに対応して、(d)に示すように、ウェストゲートバルブ増加補正量WGOPが求められる。 On the other hand, the ignition timing retard amount ADVR is set according to the gear position and operating conditions at that time as shown in (c), and accordingly, as shown in (d), the waste gate valve increases. A correction amount WGOP is obtained.
また図の(e)は、ウェストゲートバルブ補正終了時期WGCLOSETMに基づく補正終了判定を示しており、時間t3において補正終了フラグがONとなる。なお、時間t2から時間t3までの経過時間がウェストゲートバルブ補正終了時期WGCLOSETMに相当する。 Further, (e) in the figure shows a correction end determination based on the wastegate valve correction end timing WGCLOSETM, and the correction end flag is turned ON at time t3. The elapsed time from time t2 to time t3 corresponds to the wastegate valve correction end timing WGCLOSESETM.
従って、最終的なウェストゲートバルブ18の目標開度は、(f)に示すように、基本となる目標ウェストゲートバルブ開度TGWGに、(d)に示す増加補正量WGOPを上乗せしたものとなる。つまり、点火時期リタードの開始と実質的に同時にウェストゲートバルブ18の目標開度が増加して排気のバイパス量が増加し、点火時期リタードの終了後、詳しくはウェストゲートバルブ補正終了時期WGCLOSETM経過時点で、再び通常の目標ウェストゲートバルブ開度TGWGに復帰する。なお、ウェストゲートバルブ補正終了時期WGCLOSETMは、前述したように点火時期リタード量ADVRに応じて設定されるが、図の(c),(f)から明らかなように、排気ガスの遅れ等を考慮して点火時期リタードの終了時点よりも適宜に遅れた時期に開度増加補正が終了するように設定されている。
Accordingly, the final target opening of the
1…内燃機関
2…ターボ過給機
10…エンジンコントローラ
18…ウェストゲートバルブ
21…自動変速機
26…ATコントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (5)
変速時の運転条件から定まる点火時期リタード量に応じて、上記ウェストゲートバルブの開度増加補正量を設定する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A spark ignition internal combustion engine, comprising a turbocharger having a waste gate valve, a stepped transmission, and performs the retard of the ignition timing of the internal combustion engine when shifting of the transmission, the ignition timing retard A control device for an internal combustion engine that sometimes compensates for an increase in the opening of the wastegate valve ,
A control device for an internal combustion engine, characterized in that an opening degree increase correction amount of the waste gate valve is set in accordance with an ignition timing retard amount determined from an operating condition at the time of shifting .
変速時の運転条件から定まる点火時期リタード量に応じて、上記ウェストゲートバルブの開度増加補正を行う期間を設定する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A spark ignition type internal combustion engine, a turbocharger having a wastegate valve, and a stepped transmission, and retarding the ignition timing of the internal combustion engine when shifting the transmission, and retarding the ignition timing A control device for an internal combustion engine that sometimes compensates for an increase in the opening of the wastegate valve,
Depending on the ignition timing retard amount determined from the operating conditions at the time of shifting, it sets a period for opening increase correction of the wastegate valve, the control device of the internal combustion engine you wherein a.
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