JP2010270631A - 内燃機関システム制御装置 - Google Patents
内燃機関システム制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010270631A JP2010270631A JP2009121520A JP2009121520A JP2010270631A JP 2010270631 A JP2010270631 A JP 2010270631A JP 2009121520 A JP2009121520 A JP 2009121520A JP 2009121520 A JP2009121520 A JP 2009121520A JP 2010270631 A JP2010270631 A JP 2010270631A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- internal combustion
- combustion engine
- engine system
- control device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
【課題】 内燃機関と、この内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装された可変容量型ターボチャージャと、を備えた内燃機関システムにおける、ドライバビリティのさらなる向上。
【解決手段】 内燃機関システムは、内燃機関と、可変ノズルを備えた可変容量型ターボチャージャと、を備えている。内燃機関システム制御装置は、内燃機関の出力トルクを制御する、トルク制御手段を備えている。このトルク制御手段は、学習手段を備えている。この学習手段は、過給圧の制御状態に基づいて、可変容量型ターボチャージャの個体差を学習する。
【選択図】 図1
【解決手段】 内燃機関システムは、内燃機関と、可変ノズルを備えた可変容量型ターボチャージャと、を備えている。内燃機関システム制御装置は、内燃機関の出力トルクを制御する、トルク制御手段を備えている。このトルク制御手段は、学習手段を備えている。この学習手段は、過給圧の制御状態に基づいて、可変容量型ターボチャージャの個体差を学習する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、内燃機関と、この内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装された可変容量型ターボチャージャ(吹き付けられる排気によって回転するタービン及びこのタービンに吹き付ける排気の流速を可変にする可変ノズルを備えたもの)と、を備えた内燃機関システムを制御する、内燃機関システム制御装置に関する。
この種の装置として、例えば、特開2005−83275号公報、特開2005−171893号公報、特開2006−299828号公報、特開2007−127001号公報、等に開示されたものが知られている。これらの装置は、目標過給圧と取得(検出)された実過給圧とを一致させるべく前記可変ノズルの開度を制御するように構成されている。
この種の装置において、前記可変容量型ターボチャージャの製造時の個体差(特性のばらつき)等により、不用意なトルク段差が生じ、ドライバビリティが悪化することがあり得る。本発明は、このような課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、この種の内燃機関システムにおける、ドライバビリティのさらなる向上にある。
本発明の内燃機関システム制御装置は、上述の構成を備えた内燃機関システムを制御するものであって、少なくとも、前記可変ノズルの開度を目標過給圧と実過給圧とに基づいて調整することで過給圧を制御するように構成されている。
また、本発明の内燃機関システム制御装置は、トルク制御手段を備えている。このトルク制御手段は、前記内燃機関の出力トルクを制御するようになっている。
例えば、前記トルク制御手段は、過渡時における前記過給圧の上昇側への制御中に、初期値から時間経過に応じて減衰し最終的にゼロに達するように設定されるトルク制御値を目標トルクから減じた値によって指令トルクを設定するとともに、この指令トルクに基づいて前記出力トルクを制御するようになっている。
具体的には、例えば、前記トルク制御手段は、過渡時における前記過給圧の上昇側への制御中に、(1)前記可変容量型ターボチャージャの機構的な(信頼性上の)制限に基づく信頼性制限トルクと、運転者の要求に対応する要求トルクと、のうちの、低い方によって、前記目標トルクを規定し、(2)前記可変容量型ターボチャージャの運転状態に基づく空気量制限トルクが、前記信頼性制限トルクから前記トルク制御値の前記初期値を減じることで得られる過給圧変動抑制制御開始トルクと一致する前は、前記目標トルクと前記空気量制限トルクとのうちの低い方を前記指令トルクとして設定し、(3)前記空気量制限トルクが前記過給圧変動抑制制御開始トルクと一致した時点より以後は、前記目標トルクから前記トルク制御値を減じた値によって前記指令トルクを設定するようになっている。
本発明の特徴は、前記トルク制御手段が、前記過給圧の制御状態に基づいて前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習する学習手段を備えたことにある。具体的には、例えば、前記学習手段は、前記過給圧の制御状態に基づいて、前記トルク制御値の前記初期値を学習するようになっている。
前記学習手段は、前記実過給圧の変化(例えば前記実過給圧と前記目標過給圧との偏差である過給圧偏差の変化)に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差(前記トルク制御値の前記初期値)を学習し得る。
また、前記学習手段は、ノズル開度偏差に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差(前記トルク制御値の前記初期値)を学習し得る。ここで、前記ノズル開度偏差は、ベースノズル開度(前記目標過給圧に対応する前記可変ノズルの開度)と実ノズル開度(実際の前記可変ノズルの開度)との偏差である。
具体的には、前記学習手段は、前記ノズル開度偏差に基づく前記可変ノズルの開度のフィードバック制御中の、フィードバック制御量における積分項に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差(前記トルク制御値の前記初期値)を学習し得る。
あるいは、前記学習手段は、前記ノズル開度偏差が所定の閾値より小さい場合に、前記可変容量型ターボチャージャの個体差(前記トルク制御値の前記初期値)を学習し得る。すなわち、前記学習手段は、前記ノズル開度偏差に応じて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習し得る。
また、前記学習手段は、回転数偏差に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差(前記トルク制御値の前記初期値)を学習し得る。ここで、前記回転数偏差は、ベースタービン回転数(前記目標過給圧に対応する前記タービンの回転数)と実タービン回転数(実際の前記タービンの回転数)との偏差である。
具体的には、前記学習手段は、前記回転数偏差が所定の閾値より小さい場合に、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習し得る。すなわち、前記学習手段は、前記回転数偏差に応じて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習し得る。
かかる構成を備えた本発明の内燃機関システム制御装置においては、前記トルク制御手段によって、運転者の要求を満たしつつ不快なトルク変動が生じないように、前記出力トルクが制御される。かかるトルク制御にあたっては、例えば、燃料噴射量制御や過給圧制御等が行われる。
ここで、前記可変容量型ターボチャージャの製造時の個体差(過給圧特性のばらつき)により、不用意なトルク段差が生じ、ドライバビリティが悪化することがあり得る。そこで、前記学習手段は、前記過給圧の制御状態に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習する。
具体的には、例えば、前記可変容量型ターボチャージャの過渡時の前記過給圧の変化が、標準品よりも大きい場合、前記トルク制御値の前記初期値が大きくなるように学習が行われる。これにより、不用意なトルク段差の発生が可及的に抑制され得る。一方、前記可変容量型ターボチャージャの過渡時の前記過給圧の変化が、標準品よりも小さい場合、前記トルク制御値の前記初期値が小さくなるように学習が行われる。これにより、不必要なトルク制限が回避され得る。
このように、本発明の構成によれば、不用意なトルク段差の発生や、不必要なトルク制限が、可及的に抑制され得る。したがって、本発明によれば、この種の内燃機関システムにおけるドライバビリティが、よりいっそう向上する。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件(記述要件・実施可能要件)を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。
よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更(modification)は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
<構成>
図1は、本発明の一実施形態が適用された内燃機関システム1の全体構成を示す概略図である。図1を参照すると、内燃機関システム1は、内燃機関2を搭載した車両であって、燃料噴射装置3と、吸排気装置4と、制御装置5と、を備えている。本発明の内燃機関システム制御装置の一実施形態としての制御装置5は、内燃機関システム1(内燃機関2、並びにこれに装着された燃料噴射装置3及び吸排気装置4)の動作を制御するようになっている。
図1は、本発明の一実施形態が適用された内燃機関システム1の全体構成を示す概略図である。図1を参照すると、内燃機関システム1は、内燃機関2を搭載した車両であって、燃料噴射装置3と、吸排気装置4と、制御装置5と、を備えている。本発明の内燃機関システム制御装置の一実施形態としての制御装置5は、内燃機関システム1(内燃機関2、並びにこれに装着された燃料噴射装置3及び吸排気装置4)の動作を制御するようになっている。
本実施形態の内燃機関2は、圧縮点火機関としてのディーゼルエンジンである。また、本実施形態においては、内燃機関2には、複数(図1では4つ)の燃焼室21が、直列に配列形成されている。
<<燃料噴射装置>>
燃料噴射装置3は、インジェクタ31と、コモンレール32と、燃料供給管33と、燃料タンク34と、燃料供給通路35と、燃料ポンプ36と、を備えている。
燃料噴射装置3は、インジェクタ31と、コモンレール32と、燃料供給管33と、燃料タンク34と、燃料供給通路35と、燃料ポンプ36と、を備えている。
内燃機関2には、燃焼室21と同数の複数のインジェクタ31が、各燃焼室21に対応するように設けられている。本実施形態のインジェクタ31は、周知のピエゾ式構造を有していて、燃焼室21内に燃料を直接的に噴射し得るように構成及び配置されている。
各インジェクタ31は、コモンレール32と、燃料供給管33を介して接続されている。また、コモンレール32と燃料タンク34との間の燃料供給通路35には、燃料ポンプ36が介装されている。
<<吸排気装置>>
吸気マニホールド41は、吸気管42と接続されている。なお、吸気マニホールド41及び吸気管42は、本発明の吸気通路に対応するものである。吸気管42には、エアクリーナ43と、スロットル44と、が介装されている。スロットル44は、吸気マニホールド41の直前に設けられていて、ステッピングモータ等からなるスロットルアクチュエータ44aによって駆動されるようになっている。
吸気マニホールド41は、吸気管42と接続されている。なお、吸気マニホールド41及び吸気管42は、本発明の吸気通路に対応するものである。吸気管42には、エアクリーナ43と、スロットル44と、が介装されている。スロットル44は、吸気マニホールド41の直前に設けられていて、ステッピングモータ等からなるスロットルアクチュエータ44aによって駆動されるようになっている。
排気マニホールド45は、排気管46と接続されている。なお、排気マニホールド45及び排気管46は、本発明の排気通路に対応するものである。
吸気管42及び排気管46には、可変容量型ターボチャージャ47が介装されている。すなわち、吸気管42は、可変容量型ターボチャージャ47のコンプレッサ47a側と接続されていて、排気管46は、可変容量型ターボチャージャ47のタービン47b側と接続されている。コンプレッサ47aは、エアクリーナ43とスロットル44との間の位置にて、吸気管42に介装されている。
可変容量型ターボチャージャ47は、吹き付けられる排気によって回転するタービンロータ47b1と、このタービンロータ47b1に吹き付ける排気の流速を可変にする可変ノズル47b2と、を備えている。具体的には、可動式の可変ノズル47b2は、タービンロータ47b1と対向する位置に設けられている。この可変ノズル47b2は、ノズルベーンアクチュエータ47b3によって駆動されるようになっている。
また、本実施形態においては、内燃機関システム1には、EGR装置48(EGRは排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)の略である)が介装されている。このEGR装置48は、EGR通路48aと、EGR弁48bと、EGR弁アクチュエータ48cと、を備えている。
EGR通路48aは、EGRガスの通路であって、吸気マニホールド41と排気マニホールド45とを接続するように設けられている。このEGR通路48aには、EGR弁48bが介装されている。EGR弁48bは、EGR弁アクチュエータ48cによって駆動されることで、吸気マニホールド41へのEGRガスの供給量を制御するようになっている。
<<制御装置>>
制御装置5は、本発明のトルク制御手段及び学習手段を構成する、電子制御ユニット50(以下、「ECU50」と称する。)を備えている。
制御装置5は、本発明のトルク制御手段及び学習手段を構成する、電子制御ユニット50(以下、「ECU50」と称する。)を備えている。
ECU50は、CPU50aと、ROM50bと、RAM50cと、バックアップRAM50dと、インターフェース50eと、双方向バス50fと、を備えている。CPU50a、ROM50b、RAM50c、バックアップRAM50d、及びインターフェース50eは、双方向バス50fによって互いに接続されている。
CPU50aは、内燃機関システム1における各部の動作を制御するためのルーチン(プログラム)を実行するように構成されている。ROM50bには、CPU50aが実行するルーチン、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、及びパラメータ等が予め格納されている。
RAM50cは、CPU50aがルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップRAM50dは、電源が投入された状態でCPU50aがルーチンを実行する際にデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
インターフェース50eは、後述する各種のセンサと電気的に接続されていて、これらのセンサからの検出信号をCPU50aに伝達し得るように構成されている。また、インターフェース50eは、インジェクタ31、スロットルアクチュエータ44a、ノズルベーンアクチュエータ47b3、等の動作部と電気的に接続されている。すなわち、制御装置5は、インターフェース50eを介して上述の各センサからの検出信号を受け取り、当該検出信号に応じたCPU50aの演算結果に基づいて、各動作部に向けて動作信号を送出するように構成されている。
エアフローメータ51は、可変容量型ターボチャージャ47のコンプレッサ47aよりも上流側にて、吸気管42に介装されている。このエアフローメータ51は、吸気管42内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた出力を発生するように構成されている。
過給圧センサ52は、吸気管42におけるスロットル44よりも上流側に介装されている。この過給圧センサ52は、スロットル44の上流側の吸気の圧力である過給圧に応じた出力を発生するように構成されている。
吸気圧センサ53は、吸気管42におけるスロットル44よりも下流側の位置に介装されている。この吸気圧センサ53は、吸気マニホールド41に供給される吸気の圧力に応じた出力を発生するように構成されている。
ノズル開度センサ54は、可変容量型ターボチャージャ47に装着されている。このノズル開度センサ54は、可変ノズル47b2の開度に応じた出力を発生するように構成されている。
レール圧センサ55は、コモンレール32に装着されている。このレール圧センサ55は、コモンレール32内の圧力に応じた出力を発生するように構成されている。
クランクポジションセンサ56は、内燃機関2に装着されている。このクランクポジションセンサ56は、内燃機関2の内部に設けられた図示しないクランクシャフトの回転角度に応じた波形の信号(ECU50によって機関回転数Neを取得するための信号)を発生するように構成されている。
アクセル開度センサ57は、運転者によって操作されるアクセルペダル61の操作量を表す信号(アクセルペダル操作量Accp)を出力するように構成されている。
<実施形態の構成による動作の概要>
本実施形態の制御装置5は、運転者の要求を満たしつつ不快なトルク変動が生じないように、過給圧や燃料噴射量の制御によって、内燃機関2の出力トルクを制御する(定常運転や減速等の際の通常のトルク制御については、例えば、特開2006−125352号公報、特開2006−242065号公報、特開2006−274831号公報、特開2007−303330号公報、等参照。)。
本実施形態の制御装置5は、運転者の要求を満たしつつ不快なトルク変動が生じないように、過給圧や燃料噴射量の制御によって、内燃機関2の出力トルクを制御する(定常運転や減速等の際の通常のトルク制御については、例えば、特開2006−125352号公報、特開2006−242065号公報、特開2006−274831号公報、特開2007−303330号公報、等参照。)。
過給圧や燃料噴射量の制御については、各種センサの出力に基づく通常の制御(例えば、所定のフィードバック制御条件が成立した場合はフィードバック制御、かかる条件が成立していない場合はオープンループ制御)が行われる。具体的には、目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて可変ノズル47b2の開度を調整することで、過給圧が制御される。
図2ないし図5は、図1に示されている内燃機関システム1におけるトルク制御動作の概要を示すグラフである。ここで、図2における(i)は、本実施形態におけるトルク制御が行われていない場合を示し、同図における(ii)及び図3は、本実施形態におけるトルク制御が行われている(但し学習制御は行われていない)場合を示している。図4及び図5は、本実施形態の学習制御による効果を示している。以下、本実施形態の制御装置5によるトルク制御動作の概要について、図2ないし図5を参照しつつ説明する。
<<トルク制御>>
図2における(i)に示されているように、時刻t0にてアクセルペダル61がフルストローク状態(アクセル全開:Accp=100%)に向けてオン操作された場合、運転者の要求に対応する要求トルクTdemは、ステップ状に上昇する。これに対し、出力トルクToutは、以下のように変化する。
図2における(i)に示されているように、時刻t0にてアクセルペダル61がフルストローク状態(アクセル全開:Accp=100%)に向けてオン操作された場合、運転者の要求に対応する要求トルクTdemは、ステップ状に上昇する。これに対し、出力トルクToutは、以下のように変化する。
ここで、図中、Tmax_rは、可変容量型ターボチャージャ47の機構的な信頼性上の制限に基づく信頼性制限トルクである。この信頼性制限トルクTmax_rは、可変容量型ターボチャージャ47の最大圧力や、内燃機関2に接続される動力伝達機構(トランスミッション装置)の強度に依存するものであり、機関回転数Ne、変速シフト、負荷等のパラメータと、ROM50bに予め格納されたテーブル又はマップ(以下、テーブル及びマップを総称して単に「マップ」と称する。)と、に基づいて取得され得る。
また、図中、Tmax_aは、可変容量型ターボチャージャ47の運転状態に基づく空気量制限トルクである。この空気量制限トルクTmax_aは、可変容量型ターボチャージャ47によって過給される吸気の量に依存するものであり、実際の過給圧(実過給圧Pim)の変化とほぼ一致する。
要求トルクTdemが信頼性制限トルクTmax_r及び空気量制限トルクTmax_aよりも低い場合(時刻t0以前)、出力トルクToutは要求トルクTdemとほぼ一致し得る。しかしながら、要求トルクTdemが信頼性制限トルクTmax_r又は空気量制限トルクTmax_aを超えると、出力トルクToutはこれらによる制限を受ける。よって、図2における(i)にて太い破線で示されているように、出力トルクToutは、信頼性制限トルクTmax_r及び空気量制限トルクTmax_aのうちの低い方に追随する。
ところで、可変ノズル47b2の開度による過給圧制御においては、通常、目標過給圧近辺で、多かれ少なかれ、過給圧に上下動が生じる。これに対応して、図2における(i)に示されているように、空気量制限トルクTmax_aも上下動する。この影響により、出力トルクToutにも上下動が生じる。
そこで、本実施形態においては、アクセルペダル61のオン操作時(トルク増加方向の過渡時:このとき過給圧は上昇側に制御される)に、可変容量型ターボチャージャ47の性能に起因する上述のような不快なトルク変動を抑制するように、以下の通りのトルク制御が行われる。
図2における(ii)を参照すると、本実施形態においては、まず、到達可能トルクTpos(本発明の目標トルクに相当する)及び過給圧変動抑制制御開始トルクTstartが求められる。到達可能トルクTposは、信頼性制限トルクTmax_rと要求トルクTdemとのうちの低い方によって規定される。過給圧変動抑制制御開始トルクTstartは、時刻t0以降における到達可能トルクTpos(具体的には信頼性制限トルクTmax_rによって規定される部分)から、所定のトルク制御初期値ΔT0を減じることで得られる。
次に、空気量制限トルクTmax_aが過給圧変動抑制制御開始トルクTstartと一致する前(図中時刻t1以前)は、到達可能トルクTposと空気量制限トルクTmax_aとのうちの低い方が指令トルクTreqとして設定される。一方、空気量制限トルクTmax_aが過給圧変動抑制制御開始トルクTstartと一致した時点より以後(図中時刻t1以後)は、到達可能トルクTposからトルク制御値ΔTを減じた値によって指令トルクTreqが設定される。
このトルク制御値ΔTは、時刻t1におけるトルク制御初期値ΔT0から時間経過に応じて減衰し、最終的に時刻t2にてゼロに達するように設定される(時刻t2以後は、定常運転状態となり、指令トルクTreqは到達可能トルクTposと一致する。)。すなわち、本実施形態においては、過渡運転における定常運転に近づく領域(空気量制限トルクTmax_aが信頼性制限トルクTmax_rに近づく領域:図中時刻t1とt2との間の領域)にて、過給圧変動抑制制御開始トルクTstartから到達可能トルクTposに向けて徐々に接近するように、指令トルクTreqが設定される。
上述のような本実施形態のトルク制御によれば、図2における(ii)に示されているように、空気量制限トルクTmax_aが上下動している領域(時刻t1とt2との間の領域)にて、指令トルクTreqが、空気量制限トルクTmax_aの下を通りつつ、到達可能トルクTposに接近する。よって、過渡運転領域(時刻t0とt2との間の領域)における、空気量制限トルクTmax_aの波動の影響による不快なトルク変動が、良好に抑制され得る。
<<トルク学習制御>>
但し、可変容量型ターボチャージャ47には、製造時の個体差がある。具体的には、例えば、タービン47bのハウジングとタービンロータ47b1や可変ノズル47b2との隙間等の、可変容量型ターボチャージャ47における過給特性に影響を与える構造部分には、製造時に許容される公差の範囲で、寸法上のばらつきが生じる。
但し、可変容量型ターボチャージャ47には、製造時の個体差がある。具体的には、例えば、タービン47bのハウジングとタービンロータ47b1や可変ノズル47b2との隙間等の、可変容量型ターボチャージャ47における過給特性に影響を与える構造部分には、製造時に許容される公差の範囲で、寸法上のばらつきが生じる。
このため、空気量制限トルクTmax_aの変動態様にも、可変容量型ターボチャージャ47の個体差が生じる。例えば、図2における(i)に示されているような空気量制限トルクTmax_aの変動が標準的な場合(可変容量型ターボチャージャ47が標準品すなわち公差中央品である場合)に対して、図3における(i)に示されているように変動が小さい場合や、同図における(ii)に示されているように変動が大きい場合があり得る。
図3における(i)に示されているように空気量制限トルクTmax_aの変動が小さい場合、時刻t1ないしt2の間における指令トルクTreqが空気量制限トルクTmax_aよりも低すぎる。この場合、必要以上にトルク制限が行われることとなり、内燃機関システム1の性能が充分発揮されない。すなわち、この場合、運転者要求が満足されない。
他方、同図における(ii)に示されているように空気量制限トルクTmax_aの変動が大きい場合、時刻t1ないしt2の間に、指令トルクTreqが空気量制限トルクTmax_aよりも高くなる領域が生じる(図中太い実線の曲線参照)。この場合、空気量制限トルクTmax_aの波動の影響による不快なトルク段差が生じる。
そこで、本実施形態においては、過給圧の制御状態に応じて可変容量型ターボチャージャ47の個体差が学習され、この学習結果に応じて、トルク制御初期値ΔT0が更新される。
具体的には、図4における(i)に示されているように、空気量制限トルクTmax_aの変動が小さい場合、同図における(ii)に示されているように、トルク制御初期値ΔT0が小さくなるように、トルク制御初期値ΔT0が学習される。これにより、不必要なトルク制限が回避され得る。
他方、図5における(i)に示されているように、空気量制限トルクTmax_aの変動が大きい場合、同図における(ii)に示されているように、トルク制御初期値ΔT0が大きくなるように、トルク制御初期値ΔT0が学習される。これにより、不用意なトルク段差の発生が可及的に抑制され得る。
<実施形態の構成による動作の具体例>
続いて、上述の構成を備えた本実施形態の制御装置5の動作の具体例について、以下に説明する。なお、フローチャートを示す図面においては、「ステップ」は“S”と略称されているものとする。
続いて、上述の構成を備えた本実施形態の制御装置5の動作の具体例について、以下に説明する。なお、フローチャートを示す図面においては、「ステップ」は“S”と略称されているものとする。
図6は、図1に示されている本実施形態の制御装置5(ECU50)によって実行される、トルク学習制御処理の一具体例を示すフローチャートである。CPU50aは、図6に示されているトルク学習制御ルーチン600を、所定クランク角毎に実行する。
ルーチン600の処理が開始されると、まず、ステップ610にて、内燃機関システム1の運転状態(アクセルペダル操作量Accp、機関回転数Ne、実過給圧Pim、等)が取得される。また、このとき、取得された運転状態に基づいて、信頼性制限トルクTmax_r及び空気量制限トルクTmax_aが算出される。
次に、ステップ620にて、要求トルクTdemが、ステップ610にて取得された運転状態(アクセルペダル操作量Accp及び機関回転数Ne)と、ROM50bに予め格納されたマップと、に基づいて取得される。続いて、ステップ630にて、要求トルクTdemが信頼性制限トルクTmax_rよりも高いか否かが判定される。
要求トルクTdemが信頼性制限トルクTmax_rよりも高い場合(ステップ630=Yes)、車両の加速がシステム上の制約に従うため、可変容量型ターボチャージャ47の個体差の学習に適している。よって、この場合、処理がステップ640以降に進行する。一方、要求トルクTdemが信頼性制限トルクTmax_r以下である場合(ステップ630=No)、ステップ640以降の処理がスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。以下、要求トルクTdemが信頼性制限トルクTmax_rよりも高いとして(ステップ630=Yes)、本実施形態のトルク学習処理の説明を続行する。
ステップ640においては、目標過給圧Ptgtが、要求トルクTdem及びステップ610にて取得された運転状態(機関回転数Ne)と、ROM50bに予め格納されたマップと、に基づいて取得される。次に、ステップ650にて、実過給圧Pimと目標過給圧Ptgtとの偏差である過給圧偏差Pgapが算出される。すなわち、過給圧偏差Pgapは、以下の式によって求められる。
Pgap=Ptgt−Pim
Pgap=Ptgt−Pim
続いて、処理がステップ660に進行する。ステップ660においては、実過給圧Pimがピークを迎えた後の最初の極小値に達したか否かが判定される。この極小値の判定は、図7に示されているように、過給圧偏差Pgapの値の符号が負から正に転じた後の最初の過給圧偏差PgapのピークPloが検出されたことによって判定される。
実過給圧Pimがピークを迎えた後の最初の極小値に達した場合(ステップ660=Yes)、続くステップ670及び690にて学習処理が行われ、本ルーチンが一旦終了する。一方、実過給圧Pimがピークを迎えた後の最初の極小値に達していない場合(ステップ660=No)、続くステップ670及び690がスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。
ステップ670においては、学習値ΔT0_modが、下記の式によって求められる。
ΔT0_mod(i)=(1−K)・ΔT0_mod(i−1)+K・mapΔT0mod(Plo)
(式中、ΔT0_mod(i)は今回の学習値、ΔT0_mod(i−1)は前回の学習値、Kは0より大きく1以下の係数、mapΔT0mod(Plo)はPloをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。)
ΔT0_mod(i)=(1−K)・ΔT0_mod(i−1)+K・mapΔT0mod(Plo)
(式中、ΔT0_mod(i)は今回の学習値、ΔT0_mod(i−1)は前回の学習値、Kは0より大きく1以下の係数、mapΔT0mod(Plo)はPloをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。)
ステップ690においては、次回のトルク制御時におけるトルク制御初期値ΔT0が、下記の式によって求められる。
ΔT0=mapΔT0(Tdem)+ΔT0_mod
(式中、mapΔT0(Tdem)は、Tdemをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。)
ΔT0=mapΔT0(Tdem)+ΔT0_mod
(式中、mapΔT0(Tdem)は、Tdemをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。)
<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。
したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、複数の変形例が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
本発明(特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの)は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、(先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。
(A)本発明は、上述の実施形態にて開示された具体的な装置構成に限定されない。例えば、本発明の適用対象である内燃機関システム1は、車両に限定されない。また、内燃機関2も、ディーゼルエンジンに限定されない。気筒数、気筒配列形式、燃料噴射方式についても、特段の限定はない。
(B)本発明は、上記の実施形態にて開示された具体的な処理に限定されない。例えば、実過給圧Pimは、オンボード推定され得る。この場合、過給圧センサ52は、省略され得る。同様に、他のパラメータについても、センサによって取得された検出値に代えて、オンボード推定値が用いられ得る。
図6に示されているルーチン600のステップ660及び670におけるPloに代えて、実過給圧Pimがピーク値Pmaxに達したときの過給圧偏差Pgap_max(図8参照)が用いられてもよい。
図9は、図1に示されている本実施形態の制御装置5(ECU50)によって実行される、トルク学習制御処理の他の具体例を示すフローチャートである。CPU50aは、図9に示されているトルク学習制御ルーチン900を、所定クランク角毎に実行する。
ルーチン900の処理が開始されると、まず、ステップ910にて、上述のルーチン600におけるステップ610(図6参照)と同様に、内燃機関システム1の運転状態が取得されるとともに、信頼性制限トルクTmax_r及び空気量制限トルクTmax_aが算出される。
次に、ステップ925にて、要求トルクTdem、目標過給圧Ptgt、及びベースノズル開度Vgtbsが取得される。要求トルクTdem及び目標過給圧Ptgtの取得は、上述の具体例と同様である(上述のルーチン600におけるステップ620及び650(図6)参照)。ベースノズル開度Vgtbsは、目標過給圧Ptgtに対応する可変ノズル47b2の開度であって、目標過給圧Ptgtと、機関回転数Neと、ROM50bに予め格納されたマップと、に基づいて取得される。
続いて、ステップ935にて、ベースノズル開度Vgtbsと実ノズル開度Vgfinとの偏差であるノズル開度偏差Δvgtが算出される。ここで、実ノズル開度Vgfinは、ノズル開度センサ54の出力に基づいて取得される。そして、続くステップ945にて、ノズル開度偏差Δvgtの絶対値が所定の閾値vgtth以下であるか否かが判定される。
ノズル開度偏差Δvgtの絶対値が所定の閾値vgtthを超える場合(ステップ945=No)、ステップ955以降の処理がスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。以下、ノズル開度偏差Δvgtの絶対値が所定の閾値vgtth以下であるとして(ステップ945=Yes)、本実施形態のトルク学習処理の説明を続行する。
ステップ955においては、実過給圧Pimが所定の閾値Pth1以上であるか否かが判定される。
実過給圧Pimが所定の閾値Pth1以上である場合(ステップ955=Yes)、可変ノズル47b2の開度に対する過給圧の感度が高いため、可変ノズル47b2がノズル開度偏差Δvgtに基づいてフィードバック制御されている(可変ノズル47b2のフィードバック制御については、例えば、特開2005−83275号公報、特開2005−171893号公報、特開2006−299828号公報、等参照。)。よって、この場合、処理がステップ965に進行する。
ステップ965においては、可変ノズル47b2のフィードバック制御における積分項Vgfbiによって、学習値ΔT0_modが更新される。すなわち、学習値ΔT0_modが、下記の式によって求められる。
ΔT0_mod(i)=(1−K)・ΔT0_mod(i−1)+K・mapΔT0mod(Vgfbi)
(式中、mapΔT0mod(Vgfbi)はVgfbiをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。その他は上述の具体例と同様である。)
ΔT0_mod(i)=(1−K)・ΔT0_mod(i−1)+K・mapΔT0mod(Vgfbi)
(式中、mapΔT0mod(Vgfbi)はVgfbiをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。その他は上述の具体例と同様である。)
一方、実過給圧Pimが所定の閾値Pth1より小さい場合(ステップ955=No)、可変ノズル47b2の開度に対する過給圧の感度が低いため、可変ノズル47b2がオープンループ制御されている(可変ノズル47b2のオープンループ制御については、例えば、特開2007−127001号公報等参照。)。よって、この場合、処理がステップ965ではなくステップ975に進行する。
ステップ975においては、過給圧偏差Pgapが算出される。そして、続くステップ980にて、上述のルーチン600におけるステップ670(図6参照)と同様に、過給圧偏差Pgapによって学習値ΔT0_modが更新される。すなわち、学習値ΔT0_modが、下記の式によって求められる。
ΔT0_mod(i)=(1−K)・ΔT0_mod(i−1)+K・mapΔT0mod(Pgap)
(式中、mapΔT0mod(Pgap)はPgapをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。その他は上述の具体例と同様である。)
ΔT0_mod(i)=(1−K)・ΔT0_mod(i−1)+K・mapΔT0mod(Pgap)
(式中、mapΔT0mod(Pgap)はPgapをパラメータとしてマップに基づいて求められた値である。その他は上述の具体例と同様である。)
ステップ965又はステップ980の処理の後、処理がステップ990に進行し、その後本ルーチンが一旦終了する。ステップ990においては、上述のルーチン600におけるステップ690(図6参照)と同様に、次回のトルク制御時におけるトルク制御初期値ΔT0が求められる。
すなわち、本具体例においては、ノズル開度偏差Δvgtに応じて、学習処理の可否が判定される。また、本具体例においては、過給圧フィードバック制御中は、ノズル開度偏差Δvgtに基づくフィードバック制御量(フィードバック補正値における積分項Vgfbi)に基づいて学習値ΔT0_modが更新される。さらに、本具体例においては、過給圧オープンループ制御中は、過給圧偏差Pgap基づいて学習値ΔT0_modが更新される。
このように、本具体例においては、幅広い学習機会が得られる。したがって、本具体例によれば、学習が早期に完了し、ドライバビリティの向上効果がより早く出現する。
図10は、図1に示されている本実施形態の制御装置5(ECU50)によって実行される、トルク学習制御処理のさらに他の具体例を示すフローチャートである。CPU50aは、図10に示されているトルク学習制御ルーチン1000を、所定クランク角毎に実行する。
ルーチン1000の処理が開始されると、まず、ステップ1010にて、上述のルーチン600におけるステップ610(図6参照)やルーチン900におけるステップ910(図9参照)と同様に、内燃機関システム1の運転状態が取得されるとともに、信頼性制限トルクTmax_r及び空気量制限トルクTmax_aが算出される。
次に、ステップ1025にて、要求トルクTdem、目標過給圧Ptgt、ベースノズル開度Vgtbs、及びベースタービン回転数Vgrtgtが取得される。要求トルクTdem、目標過給圧Ptgt、及びベースノズル開度Vgtbsの取得は、上述の第二の具体例と同様である。ベースタービン回転数Vgrtgtは、目標過給圧Ptgtに対応するタービンロータ47b1であって、目標過給圧Ptgtと、機関回転数Neと、ROM50bに予め格納されたマップと、に基づいて取得される。
続いて、ステップ1035にて、ベースタービン回転数Vgrtgtと実タービン回転数Vgrとの偏差である回転数偏差Δvgrが算出される。ここで、実タービン回転数Vgrは、図示しないタービン回転数センサの出力に基づいて、あるいは、ステップ1010にて取得された各種パラメータに基づくオンボード推定によって取得される。そして、続くステップ1045にて、回転数偏差Δvgrの絶対値が所定の閾値vgrth以下であるか否かが判定される。
回転数偏差Δvgrの絶対値が所定の閾値vgrth以下である場合(ステップ1045=Yes)、処理がステップ1055以降に進行する。一方、回転数偏差Δvgrの絶対値が所定の閾値vgrthを超える場合(ステップ1045=No)、ステップ1055以降の処理がスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。ステップ1055以降の処理は、上述のルーチン900におけるステップ955以降(図9参照)と同様である。すなわち、本具体例においては、回転数偏差Δvgrに応じて、学習処理の可否が判定される。
本具体例においても、上述の第二の具体例と同様に、幅広い学習機会が得られる。したがって、本具体例によれば、学習が早期に完了し、ドライバビリティの向上効果がより早く出現する。
なお、上述の第二及び第三の具体例は、回転数偏差Δvgrに基づいて学習値ΔT0_modが更新されるように変容され得る。
また、過給圧偏差Pgapやノズル開度偏差Δvgtを算出する各ステップに代えて、過給圧やノズル開度の制御ルーチンの実行によって算出されてRAM50c又はバックアップRAM50dに格納された値を読み込む処理が用いられてもよい。
(C)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。
例えば、各フローチャートの判定ステップにおける不等号は、「イコール」を含む形と含まない形との間で任意に変更され得る(これにあわせて上述のフローチャートの説明もまた変更され得ることはいうまでもない。)。
また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。さらに、本明細書にて引用した各公報の内容(明細書及び図面を含む)は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。
1…内燃機関システム 2…内燃機関 3…燃料噴射装置
4…吸排気装置 42…吸気管 45…排気マニホールド
46…排気管 47…可変容量型ターボチャージャ
47b…タービン 47b1…タービンロータ 47b2…可変ノズル
5…制御装置 50…ECU 50a…CPU
52…過給圧センサ 53…吸気圧センサ 54…ノズル開度センサ
56…クランクポジションセンサ 57…アクセル開度センサ
4…吸排気装置 42…吸気管 45…排気マニホールド
46…排気管 47…可変容量型ターボチャージャ
47b…タービン 47b1…タービンロータ 47b2…可変ノズル
5…制御装置 50…ECU 50a…CPU
52…過給圧センサ 53…吸気圧センサ 54…ノズル開度センサ
56…クランクポジションセンサ 57…アクセル開度センサ
Claims (10)
- 内燃機関と、
前記内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装されていて、吹き付けられる排気によって回転するタービン及びこのタービンに吹き付ける排気の流速を可変にする可変ノズルを備えた、可変容量型ターボチャージャと、
を備えた内燃機関システムを制御するものであって、
少なくとも、前記可変ノズルの開度を目標過給圧と実過給圧とに基づいて調整することで過給圧を制御するように構成された、内燃機関システム制御装置において、
前記内燃機関の出力トルクを制御する、トルク制御手段を備え、
前記トルク制御手段は、前記過給圧の制御状態に基づいて前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習する学習手段を備えたことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 - 請求項1に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記トルク制御手段は、
過渡時における前記過給圧の上昇側への制御中に、初期値から時間経過に応じて減衰し最終的にゼロに達するように設定されるトルク制御値を目標トルクから減じた値によって指令トルクを設定するとともに、この指令トルクに基づいて前記出力トルクを制御し、
前記学習手段は、
前記過給圧の制御状態に基づいて、前記トルク制御値の前記初期値を学習する
ことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 - 請求項2に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記トルク制御手段は、
過渡時における前記過給圧の上昇側への制御中に、
前記可変容量型ターボチャージャの機構的な制限に基づく信頼性制限トルクと、運転者の要求に対応する要求トルクと、のうちの、低い方によって、前記目標トルクを規定し、
前記可変容量型ターボチャージャの運転状態に基づく空気量制限トルクが、前記信頼性制限トルクから前記トルク制御値の前記初期値を減じることで得られる過給圧変動抑制制御開始トルクと一致する前は、前記目標トルクと前記空気量制限トルクとのうちの低い方を前記指令トルクとして設定し、
前記空気量制限トルクが前記過給圧変動抑制制御開始トルクと一致した時点より以後は、前記目標トルクから前記トルク制御値を減じた値によって前記指令トルクを設定する
ことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 - 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1項に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記学習手段は、
前記実過給圧の変化に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 - 請求項4に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記学習手段は、
前記実過給圧と前記目標過給圧との偏差である過給圧偏差の変化に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 - 請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1項に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記学習手段は、
前記目標過給圧に対応する前記可変ノズルの開度であるベースノズル開度と実際の前記可変ノズルの開度である実ノズル開度との偏差であるノズル開度偏差に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 - 請求項6に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記学習手段は、
前記ノズル開度偏差が所定の閾値より小さい場合に、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 - 請求項6又は請求項7に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記学習手段は、
前記ノズル開度偏差に基づく前記可変ノズルの開度のフィードバック制御中の、フィードバック制御量における積分項に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 - 請求項1ないし請求項8のうちのいずれか1項に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記学習手段は、
前記目標過給圧に対応する前記タービンの回転数であるベースタービン回転数と実際の前記タービンの回転数である実タービン回転数との偏差である回転数偏差に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 - 請求項9に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記学習手段は、
前記回転数偏差が所定の閾値より小さい場合に、前記可変容量型ターボチャージャの個体差を学習することを特徴とする、内燃機関システム制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009121520A JP2010270631A (ja) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | 内燃機関システム制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009121520A JP2010270631A (ja) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | 内燃機関システム制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010270631A true JP2010270631A (ja) | 2010-12-02 |
Family
ID=43418862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009121520A Pending JP2010270631A (ja) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | 内燃機関システム制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010270631A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2604809A2 (en) | 2011-12-14 | 2013-06-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Variable geometry turbocharger and flow rate adjustment method for the same |
JP2017190690A (ja) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | いすゞ自動車株式会社 | 学習装置 |
JP2021116765A (ja) * | 2020-01-28 | 2021-08-10 | マツダ株式会社 | 過給機付きエンジンの制御装置 |
-
2009
- 2009-05-20 JP JP2009121520A patent/JP2010270631A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2604809A2 (en) | 2011-12-14 | 2013-06-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Variable geometry turbocharger and flow rate adjustment method for the same |
US9261016B2 (en) | 2011-12-14 | 2016-02-16 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Variable geometry turbocharger and flow rate adjustment method for the same |
JP2017190690A (ja) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | いすゞ自動車株式会社 | 学習装置 |
JP2021116765A (ja) * | 2020-01-28 | 2021-08-10 | マツダ株式会社 | 過給機付きエンジンの制御装置 |
JP7305106B2 (ja) | 2020-01-28 | 2023-07-10 | マツダ株式会社 | 過給機付きエンジンの制御装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6208097B2 (ja) | 内燃機関の装置 | |
JP4462018B2 (ja) | エンジン制御システム | |
JP2006274831A (ja) | ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置 | |
JP2006316797A (ja) | 過給圧制御装置 | |
US10683797B2 (en) | Waste gate valve control method and control device | |
CN106499501B (zh) | 操作用于发动机的压缩机的方法和系统 | |
JP4941534B2 (ja) | 内燃機関のウエストゲートバルブ制御装置 | |
WO2013118263A1 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP5146619B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP6537487B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
US10711689B2 (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2010270631A (ja) | 内燃機関システム制御装置 | |
JP2007303294A (ja) | 過給機付き内燃機関の制御装置 | |
JP5273310B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2007263127A (ja) | エンジンの燃料制御装置,エンジンの燃料制御方法 | |
JP6252345B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2014098322A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP4982712B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP5035285B2 (ja) | 過給機付き内燃機関の制御装置 | |
JP2009024500A (ja) | 内燃機関の噴射量学習装置 | |
JP2008202461A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 | |
JP2020197173A (ja) | スロットル制御装置 | |
JP4510704B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 | |
CN112664336B (zh) | 增压压力设定装置 | |
JP2008115749A (ja) | 内燃機関制御装置 |