JP6780600B2 - 内燃機関制御システム - Google Patents
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Description
制御用記憶領域(20m)を用いて演算する演算装置であって、ユーザが要求する内燃機関(90)の駆動トルクであるユーザ要求トルクに応じて、内燃機関の燃焼状態を制御する制御量の目標値である目標制御量を演算する制御用演算装置(20)と、
制御用記憶領域とは別の監視用記憶領域(30m)を用いて演算する演算装置であって、内燃機関の実トルクの推定値である推定トルクが、内燃機関に要求されている機関要求トルクに対して所定以上乖離したトルク異常状態であるか否かを監視する監視用演算装置(30、30A、30B)と、を備え、
内燃機関の吸気行程で排気ポート(90out)から抜け出る吸気の量である吹抜量、または排気ポートから吸気が抜け出る度合、または内燃機関の燃焼室(90a)へ充填される空気量である筒内空気量を吹抜状態量とし、
制御用演算装置は、目標制御量の演算に用いる吹抜状態量を算出する制御用吹抜状態算出部(221b)を有し、
監視用演算装置は、制御用吹抜状態算出部により算出された吹抜状態量を取得する取得部(S32B)を有し、取得部により取得された吹抜状態量を用いて推定トルクを演算し、さらに監視用演算装置は、取得部により取得された吹抜状態量が所定範囲を超えた場合には、推定トルクの演算に用いる吹抜状態量を、所定範囲の上限または下限に制限する。
また、内燃機関制御システムは、
制御用記憶領域(20m)を用いて演算する演算装置であって、ユーザが要求する内燃機関(90)の駆動トルクであるユーザ要求トルクに応じて、内燃機関の燃焼状態を制御する制御量の目標値である目標制御量を演算する制御用演算装置(20)と、
制御用記憶領域とは別の監視用記憶領域(30m)を用いて演算する演算装置であって、内燃機関の実トルクの推定値である推定トルクが、内燃機関に要求されている機関要求トルクに対して所定以上乖離したトルク異常状態であるか否かを監視する監視用演算装置(30、30A、30B)と、
を備え、
内燃機関の吸気行程で排気ポート(90out)から抜け出る吸気の量である吹抜量、または排気ポートから吸気が抜け出る度合、または排気ポートから吹き抜けずに内燃機関の燃焼室(90a)へ充填される空気量である筒内空気量を吹抜状態量とし、
制御用演算装置は、目標制御量の演算に用いる吹抜状態量を算出する制御用吹抜状態算出部(221b)を有し、
監視用演算装置は、推定トルクの演算に用いる吹抜状態量を算出する監視用吹抜状態算出部(36、36a)を有し、吹抜状態量を用いて推定トルクを演算する。
図1は、車両に搭載された電子制御装置(Electronic Control Unit)であって、車両に搭載された内燃機関の作動を制御するECU10を示す。本実施形態に係る内燃機関は点火着火式のガソリンエンジンであるが、自着火式のディーゼルエンジンであってもよい。また、本実施形態に係る内燃機関は、空気を加圧して燃焼室へ吸入させる過給機、および吸排気弁の開閉弁タイミングを調節するバルブ調節装置を備えている。ECU10は、MCU11(Micro Controller Unit)、点火駆動IC12、燃料噴射弁駆動IC13、電スロ駆動IC14、通信回路15および統合IC16を備える。
制御モジュール20は、機関要求トルク算出部21および駆動信号出力部22としての機能を有する。機関要求トルク算出部21は、入力処理回路11cおよび通信回路11dから取得した各種信号に基づき、内燃機関に要求するべきトルクである機関要求トルクを算出する。駆動信号出力部22は、機関要求トルク算出部21で算出された機関要求トルクに応じて、先述した目標点火時期、目標噴射量、および目標開度等の目標制御量を演算する。さらに駆動信号出力部22は、演算された目標制御量に応じて、点火駆動IC12、燃料噴射弁駆動IC13および電スロ駆動IC14等のアクチュエータへ、各種の指令信号を出力する。
ユーザ要求トルク算出部21a(図2参照)は、先述したエンジン回転数およびアクセル開度に基づきユーザ要求トルクを算出する。エンジン回転数が高回転数であるほど、また、アクセル開度が大きいほど、ユーザ要求トルクは大きい値に算出される。例えば、エンジン回転数およびアクセル開度とユーザ要求トルクとの相関を表すマップをメモリ11mに予め記憶させておき、そのマップを参照して、エンジン回転数およびアクセル開度に応じたユーザ要求トルクをユーザ要求トルク算出部21aは算出する。
ポンプロス算出部21bは、先述したインマニ圧および排気圧に基づき、ポンプロスをトルク換算した値であるポンプロストルクを算出する。ポンプロスとは、内燃機関のピストンが往復動する際に吸排気から受ける抵抗によるエネルギ損失のことである。インマニ圧が低いほど、ピストンの吸気行程での吸気抵抗が大きいとみなしてポンプロスは大きい値に設定される。また、排気圧が高いほど、ピストンの排気行程での排気抵抗が大きいとみなしてポンプロスは大きい値に設定される。例えば、インマニ圧および排気圧とポンプロスとの相関を表すマップをメモリ11mに予め記憶させておき、そのマップを参照して、インマニ圧および排気圧に応じたポンプロスをポンプロス算出部21bは算出する。
演算部B3は、アイドルリザーブ、触媒暖機リザーブおよび補機リザーブの各々に相当するトルクを加算してリザーブトルクを演算する。これら各々のリザーブトルクは、エンジン回転数、エンジン負荷および水温等の内燃機関の運転状態に応じて、制御モジュール20により設定される。演算部B4は、演算部B2により演算されたロス込みトルクに、演算部B3により演算されたリザーブトルクを加算して、リザーブ込みトルクを演算する。
トルク効率算出部21dは、最大トルク発生点火時期(MBT点火時期)、ノック学習込みベース遅角量および目標ラムダに基づき、トルク効率を算出する。MBT点火時期とは、最大トルクが得られる点火時期のことであり、エンジン回転数やエンジン負荷、水温等に応じて異なる時期となる。但し、MBT点火時期ではノッキングが生じやすいので、MBT点火時期よりも所定時間遅い時期、つまり所定角度遅角させた時期で点火させることが要求される。その遅角させた時期をベース点火時期と呼ぶ。その遅角量(ベース遅角量)は、エンジン回転数やエンジン負荷、水温等に応じて異なる。
演算部B6は、演算部B4により演算されたリザーブ込みトルクを、トルク効率算出部21dにより算出されたトルク効率で除算して、エンジン制御に用いる制御用の機関要求トルクを演算する。要するに、総ロストルクおよびリザーブトルクをユーザ要求トルクに加算した値を、トルク効率で除算することで、機関要求トルク算出部21は機関要求トルクを算出する。
図3に示すように、駆動信号出力部22は、目標吸気量算出部221、電スロ信号出力部222、点火信号出力部223およびINJ信号出力部224としての機能を有する。さらに目標吸気量算出部221は、目標筒内空気量算出部221aおよび制御用吹抜量算出部221bを有する。ここで言う吸気量とは、吸気管95(図4参照)に取り付けられたスロットルバルブ(電スロ94)を通過した空気の量のことであり、以下、吸気量の定義について図4を用いて詳述するとともに、筒内空気量、吹抜量およびスカベンジングについて説明する。
監視モジュール30は、推定トルクが機関要求トルクに対して所定以上乖離したトルク異常状態であるか否かを監視するものであることは先述した通りであり、推定トルクとは、内燃機関の実トルクを推定した値のことである。機関要求トルクとは、内燃機関に要求されているトルクのことであり、制御モジュール20の機関要求トルク算出部21により算出される機関要求トルクと同義である。但し、監視モジュール30で算出される機関要求トルクは、トルク異常の監視に用いられる値であり、制御モジュール20で算出される機関要求トルクは、内燃機関に対する目標制御量の算出に用いられる値である。つまり、これら監視用の機関要求トルクと制御用の機関要求トルクは、メモリ11mの記憶領域のうち異なる領域で演算された値である。
図5に示すように、機関要求トルク演算部32は、触媒暖機要求トルク算出部32a、アイドル要求トルク算出部32bおよび演算部B11としての機能を有する。
図5に示すように、推定トルク演算部33は、推定トルク算出部33a、MBT点火時期算出部33b、ベース点火時期算出部33c、トルク効率算出部33d、ロストルク算出部33eおよび演算部B12、B13、B14としての機能を有する。
内燃機関の運転期間中には、監視モジュール30による監視機能が常時作動する。具体的には、図7に示すメイン処理が常時実行される。
本実施形態に係る内燃機関制御システムは、制御モジュール20(制御用演算装置)と、監視モジュール30(監視用演算装置)と、を備える。制御モジュール20は、制御用記憶領域20mを用いて演算する演算装置であって、ユーザ要求トルクに応じて目標制御量を演算する。監視モジュール30は、制御用記憶領域20mとは別の監視用記憶領域30mを用いて演算する演算装置であって、推定トルクが機関要求トルクに対して所定以上乖離したトルク異常状態であるか否かを監視する。そして監視モジュール30は、筒内空気量(吹抜状態量)を用いて推定トルクを演算する。そのため、スカベンジングの有無に起因した推定トルクの演算誤差を小さくでき、トルク異常を精度良く監視できる。
本実施形態に係る内燃機関制御システムは、上記第1実施形態の監視用筒内空気量算出部36を図12に示すように変形させたものであり、特に言及していない構成については第1実施形態と同じ構成である。
上記第1実施形態では、監視モジュール30が推定トルクを演算するにあたり、その演算に用いる吹抜状態量を自身(監視モジュール30)が算出している。具体的には、監視モジュール30が監視用筒内空気量算出部36を有している。
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、1つの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
Claims (5)
- 制御用記憶領域(20m)を用いて演算する演算装置であって、ユーザが要求する内燃機関(90)の駆動トルクであるユーザ要求トルクに応じて、前記内燃機関の燃焼状態を制御する制御量の目標値である目標制御量を演算する制御用演算装置(20)と、
前記制御用記憶領域とは別の監視用記憶領域(30m)を用いて演算する演算装置であって、前記内燃機関の実トルクの推定値である推定トルクが、前記内燃機関に要求されている機関要求トルクに対して所定以上乖離したトルク異常状態であるか否かを監視する監視用演算装置(30、30A、30B)と、を備え、
前記内燃機関の吸気行程で排気ポート(90out)から抜け出る吸気の量である吹抜量、または前記排気ポートから吸気が抜け出る度合、または前記内燃機関の燃焼室(90a)へ充填される空気量である筒内空気量を吹抜状態量とし、
前記制御用演算装置は、前記目標制御量の演算に用いる前記吹抜状態量を算出する制御用吹抜状態算出部(221b)を有し、
前記監視用演算装置は、前記制御用吹抜状態算出部により算出された前記吹抜状態量を取得する取得部(S32B)を有し、前記取得部により取得された前記吹抜状態量を用いて前記推定トルクを演算し、
さらに前記監視用演算装置は、前記取得部により取得された前記吹抜状態量が所定範囲を超えた場合には、前記推定トルクの演算に用いる前記吹抜状態量を、前記所定範囲の上限または下限に制限する内燃機関制御システム。 - 制御用記憶領域(20m)を用いて演算する演算装置であって、ユーザが要求する内燃機関(90)の駆動トルクであるユーザ要求トルクに応じて、前記内燃機関の燃焼状態を制御する制御量の目標値である目標制御量を演算する制御用演算装置(20)と、
前記制御用記憶領域とは別の監視用記憶領域(30m)を用いて演算する演算装置であって、前記内燃機関の実トルクの推定値である推定トルクが、前記内燃機関に要求されている機関要求トルクに対して所定以上乖離したトルク異常状態であるか否かを監視する監視用演算装置(30、30A、30B)と、
を備え、
前記内燃機関の吸気行程で排気ポート(90out)から抜け出る吸気の量である吹抜量、または前記排気ポートから吸気が抜け出る度合、または前記排気ポートから吹き抜けずに前記内燃機関の燃焼室(90a)へ充填される空気量である筒内空気量を吹抜状態量とし、
前記制御用演算装置は、前記目標制御量の演算に用いる前記吹抜状態量を算出する制御用吹抜状態算出部(221b)を有し、
前記監視用演算装置は、前記推定トルクの演算に用いる前記吹抜状態量を算出する監視用吹抜状態算出部(36、36a)を有し、前記吹抜状態量を用いて前記推定トルクを演算する内燃機関制御システム。 - 前記監視用吹抜状態算出部は、
吸気管(95)に取り付けられたスロットルバルブ(94)を通過する空気量、吸気弁(92)の開弁期間と排気弁(93)の開弁期間とが重複するオーバーラップ期間、吸気圧、排気圧、および機関回転速度の少なくとも1つに基づき、前記吹抜状態量を算出する請求項2に記載の内燃機関制御システム。 - 前記監視用演算装置の演算周期は、前記制御用演算装置の演算周期より長い請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関制御システム。
- 前記監視用演算装置は、前記監視用演算装置の外部から取得したデータが正常であることをチェックする入力保障部(31)を有する請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関制御システム。
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