JP2005214152A - 内燃機関の吸入空気量制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可変翼ターボチャージャ(VNT2)と、排気環流装置(EGRシステム6)とを有する内燃機関(例えば自動車用エンジン1)の吸入空気量(新気吸入量)制御装置(A)において、当該内燃機関(1)の運転状態を検出する運転状態検出手段(例えば、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段20及び燃料噴射量算出ブロック30)と、該運転状態検出手段(20、30)の検出結果に基いて可変翼ターボチャージャ(VNT2)における可変翼の角度(VNT可変翼角度)及び排気環流弁(EGRバルブVe)の弁開度(EGRバルブ開度)を決定する制御手段(コントロールユニット10)と、を備えていることを特徴としている。
【選択図】図1
Description
ここで、VNTもEGRも、エンジンの新気吸入について直接作用するものであり、VNTにおける可変翼の角度と、EGRにおけるEGRバルブの弁開度は、エンジンへ供給される空気(排気ガスではない新気)の供給量に直接影響する。従って、VNT可変翼角度及び/又はEGRバルブ開度が不適当であれば、エンジンの運転状態に対応した最適の新気吸入量を確保することが困難になり、エンジン性能を向上することが出来ない。
そして、VNT可変翼角度の制御及び/又はEGRバルブ開度の制御において、OPEN LOOPにするかCLOSED LOOPにするかの決定如何によっては、エンジンの新気吸入量の決定に多大な影響を及ぼすことになる。
ここで、上述した通り、VNT可変翼角度とEGRバルブ開度とは、共にエンジンへの新気供給量(新気吸入量)に多大な影響を及ぼす制御パラメータであるため、エンジンの新気吸入量を最適に制御するのであれば、VNT可変翼角度とEGRバルブ開度との相対的な関係にも考慮しつつ、制御態様をOPEN LOOPにするかCLOSED LOOPにするかが決定されるべきである。
そのため、エンジンの新気吸入量は最適に制御されているとは言い難い状況であった。
即ち、エンジン(1)の回転数が低いか或いは燃料供給量が少ない領域、換言すれば、停車時や走行中ではあるが惰行等の極めてエンジン負荷が少ない状態(図2の第1の領域E1)では、EGR、VNTともに目標制御値を1点に絞ったオープンループ制御(OPEN LOOP)が選択され、エンジン負荷や車速(エンジン回転速度)が変化する、例えば一般道など(図2の第2の領域E2)においては、VNTはオープン制御、EGRはフィードバック制御が選択され寄りきめ細かな制御が行われる。また、燃料噴射量が多い高負荷時(図2の第3の領域E3)では、エンジン回転数に関わらずEGRはオープン制御、VNTはフィードバック制御が選択される。
図1において、本発明の実施形態に係る内燃機関の吸入空気量制御装置Aは、エンジン1の、可変翼ターボチャージャ(VNT;以降、可変翼ターボチャージャをVNTと略記する)2を装備した排気系3と、インタクーラ4を装備した吸気系5と、エキゾースト系から吸気系に排気ガスの一部を還流するEGRシステム6とを有している。
ここで、前記システム30すなわち燃料噴射量算出手段30は、アクセルペダルのポテンションメータ、ブーストセンサ、エアフローセンサーからの信号に基づいて、目標噴射量を算出する様に構成されている。
また、前記EGRバルブも、コントロールユニット10からの制御信号によってバルブ開度が制御されるように構成されており、制御信号ラインLoによってコントロールユニット10に接続されている。
EGRクーラ63で冷却された還流排気ガス(EGR)は第2のEGRパイプ62を介して前記第2のエアダクト52に形成された合流部53によって、第2のエアダクト52内の給気(新気)と合流・混合された後、第2のエアダクト52によって前記インテークマニフォルド7に流入する。
即ち、第1の領域E1は、エンジン1の回転数が低いか或いは燃料噴射量が少ない領域、換言すれば、停車時や走行中ではあるが惰行等の極めてエンジン負荷が少ない運転状態の領域である。第2の領域E2は、エンジン負荷や車速(エンジン回転速度)が変化する、例えば一般道などでの運転状態の領域である。第3の領域E3は、燃料噴射量が多い高負荷での運転状態の領域である。
即ち、図3を参照して、第1の領域E1ではVNT制御及びEGR制御を内燃機関回転数と燃料噴射量から1つの数値を決定するオープンループ制御(OPEN LOOP)とし、第2の領域E2ではVNT制御を内燃機関回転数と燃料噴射量から1つの数値を決定するオープンループ制御(OPEN LOOP)にし、且つEGR制御を内燃機関の吸入空気量(新気吸入量)が目標値に近づくように制御する(すなわち、例えば図示はしないが吸気系5に介装したエアフローセンサで計測されるエンジン吸気量である実測の新気量が、回転数と噴射量から求まる1つの数値(目標とする新気量)となる様に、EGR弁開度をフィードバック制御する)フィードバック制御(CLOSED LOOP)にし、第3の領域E3ではVMT(可変翼)制御を内燃機関の吸入空気量(新気吸入量)が目標値に近づくように制御するフィードバック制御(CLOSED LOOP)にし且つEGR制御を内燃機関回転数と燃料供給量から1つの数値を決定するオープンループ制御(OPEN LOOP)とするように制御する。
すなわち、所属する領域に対応して(図3の表に基づき)VNT角度、EGRバルブの開度の制御方法(オープンループ制御(OPEN LOOP)か、又はフィードバック制御(CLOSED LOOP)を選択し、選択された制御方法によってVNT角度、EGRバルブの開度の制御を行う。
ここで、VNT角度の制御及びEGRバルブの開度の制御は、OPEN LOOP、CLOSED LOOPを問わず公知の制御ソフト(方法)によって行われ、その結果、エンジン1への吸入空気量は、運転状態に最も適した値として制御される。
即ち、停車時や走行中ではあるが惰行等の極めてエンジン負荷が少ない状態(図2の第1の領域E1)では、EGR、VNTともに目標制御値を1点に絞ったオープンループ制御(OPEN LOOP)が選択され、エンジン負荷や車速(エンジン回転速度)が変化する、例えば一般道など(図2の第2の領域E2)においては、VNTはオープン制御、EGRはフィードバック制御が選択され、よりきめ細かな制御が行われる。また、高負荷時(図2の第3の領域E2)では、エンジン回転数に関わらずEGRはオープン制御、VNTはフィードバック制御が選択される。
2・・・可変翼ターボチャージャ/VNT
3・・・排気系
4・・・インタクーラ
5・・・吸気系
6・・・EGRシステム
7・・・インテークマニフォルド
8・・・エキゾーストマニフォルド
10・・・コントロールユニット
20・・・エンジン回転センサ
30・・・燃料噴射量算出ブロック
40・・・データベース
E1・・・第1の領域
E2・・・第2の領域
E3・・・第3の領域
Ve・・・EGRバルブ
Vt・・・アクチュエータ
Claims (7)
- 可変翼ターボチャージャと、排気環流装置とを有する内燃機関の吸入空気量制御装置において、当該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段の検出結果に基いて可変翼ターボチャージャにおける可変翼の角度及び排気環流弁の弁開度を決定する制御手段、とを備えていることを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装置。
- 前記運転状態検出手段は、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、内燃機関へ供給する燃料噴射量の目標値算出手段とで構成され、前記制御手段は、内燃機関の運転状態に応答して、前記可変翼の角度の制御を、内燃機関回転数と燃料供給量から1つの数値を決定するオープンループ制御にするか、内燃機関の吸入空気量が目標値に近づくように制御するフィードバック制御にするかを決定し、且つ、前記弁開度の制御を、内燃機関回転数と燃料供給量から1つの数値を決定するオープンループ制御にするか、内燃機関の吸入空気量が目標値に近づくように制御するフィードバック制御にするかを決定するように構成されている請求項1の内燃機関の吸入空気量制御装置。
- 前記制御手段は、内燃機関の運転状態を、前記可変翼の角度の制御及び前記弁開度の制御を内燃機関回転数と燃料供給量から1つの数値を決定するオープンループ制御にする第1の領域と、前記可変翼の角度の制御を内燃機関回転数と燃料供給量から1つの数値を決定するオープンループ制御にし、且つ前記弁開度の制御を内燃機関の吸入空気量が目標値に近づくように制御するフィードバック制御にする第2の領域と、前記可変翼の角度の制御を内燃機関の吸入空気量が目標値に近づくように制御するフィードバック制御にし、且つ前記弁開度の制御を内燃機関回転数と燃料供給量から1つの数値を決定するオープンループ制御にする第3の領域、の3つの領域の何れか1つの領域に分類する制御を行う様に構成されている請求項2の内燃機関の吸入空気量制御装置。
- 前記第1の領域は内燃機関の回転数が低いか或いは燃料供給量が少ない領域であり、前記第3の領域は燃料供給量が多い領域であり、前記第2の領域はその他の運転領域である請求項3の内燃機関の吸入空気量制御装置。
- 前記制御手段は、内燃機関の回転数及び内燃機関へ供給される燃料の供給量と、上述した3つの領域との相対的な関係を記憶する記憶手段を有している請求項3、4の何れかの内燃機関の吸入空気量制御装置。
- 可変翼ターボチャージャと、排気環流装置とを有する内燃機関の吸入空気量制御方法において、内燃機関の回転数を検出する回転数検出工程と、内燃機関へ供給される燃料噴射量の目標値算出工程と、回転数検出工程及び燃料噴射量の目標値算出工程の検出結果により内燃機関の運転状態を決定する内燃機関運転状態決定工程と、前記可変翼の角度の制御及び前記弁開度の制御を行う制御工程とを含み、該制御工程は、内燃機関運転状態決定工程で決定された内燃機関の運転状態を、前記可変翼の角度の制御及び前記弁開度の制御を内燃機関回転数と燃料噴射量の目標値から1つの数値を決定するオープンループ制御にする第1の領域と、前記可変翼の角度の制御を内燃機関回転数と燃料噴射量の目標値から1つの数値を決定するオープンループ制御にし、且つ前記弁開度の制御を内燃機関の吸入空気量が目標値に近づくように制御するフィードバック制御にする第2の領域と、前記可変翼の角度の制御を内燃機関の吸入空気量が目標値に近づくように制御するフィードバック制御にし、且つ前記弁開度の制御を内燃機関回転数と燃料噴射量の目標値から1つの数値を決定するオープンループ制御にする第3の領域、の3つの領域の何れか1つの領域に分類することを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御方法。
- 前記第1の領域は内燃機関の回転数が低いか或いは燃料供給量が少ない領域であり、前記第3の領域は燃料供給量が多い領域であり、前記第2の領域はその他の運転領域である請求項6の内燃機関の吸入空気量制御方法。
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JP2004025119A JP2005214152A (ja) | 2004-02-02 | 2004-02-02 | 内燃機関の吸入空気量制御装置及び制御方法 |
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WO2012100420A1 (zh) * | 2011-01-27 | 2012-08-02 | 潍柴动力股份有限公司 | 用于控制柴油发动机的空气系统的设备和方法 |
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2004
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