JP2011032868A - 内燃機関の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機を有する内燃機関において、意図する内燃機関の性能を出すことのできる運転制御装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１が停止する時、ＥＣＵ１３は、整流機構８の開度を全閉にする電圧値が正常信号範囲内の場合には、学習信号のうち最も古く記憶されたものを削除し、正常信号範囲内である電圧値を新しい学習信号として記憶し、新たな平均値及び正常信号範囲を算出して記憶部１４に記憶する。正常信号範囲外の場合には、ＥＣＵ１３は、記憶部１４に記憶されている平均値及び正常信号範囲を維持する。ディーゼルエンジン１が始動する時、ＥＣＵ１３は、開度が全閉である状態での電圧値を取得して正常信号範囲内か否かを判定し、正常信号範囲内の場合には、取得した電圧値を、開度が全閉となるための電圧値として採用し、正常信号範囲外の場合には、記憶部１４に記憶されている平均値を、開度が全閉となるための電圧値として採用する。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関の運転制御装置に係り、特に、過給機を有する内燃機関の運転制御装置に関する。

特許文献１には、可変ノズル式過給機を有するディーゼルエンジンの運転制御装置が開示されている。可変ノズル式過給機は、タービン側に設けたノズルベーンの開度を変更してガス流速を調整することによりタービンの回転速度を調整し、それに伴うコンプレッサの回転速度の変更によって過給圧を調整可能にしたものである。このディーゼルエンジンを停止する時には、ＥＣＵがノズルベーンを全閉位置に規制させる。ＥＣＵは、ディーゼルエンジンの停止時に、その全閉位置に対する開度検出信号が示す電圧値範囲を記憶しておき、ディーゼルエンジンの運転再開時に、ターボコントローラにその電圧値範囲を送信する。ターボコントローラは、ディーゼルエンジンの運転再開時の初回に取得した開度検出信号の電圧値が、全閉開度信号が示す電圧値範囲に含まれるときに、この初回の電圧値に対応する全閉位置を基準原点として、ノズルベーンの開度を変更する。

特開２００３−２２７３６２号公報

しかしながら、ターボコントローラは、１つの全閉位置から、その電圧値を含む正常電圧値範囲を算出しているため、その電圧値のバラツキが考慮されていない。そうすると、ディーゼルエンジン停止時の全閉位置に対応する電圧値が不適当な値となった場合には、ノズルベーンの開度調整がずれてしまうため、過給機が正常な範囲で作動できず、意図するエンジン性能を出すことができないといった問題点があった。また、ディーゼルエンジンの運転再開時に、指定された電圧値範囲に含まれない電圧値を取得した場合、どのような電圧値を基準として過給機を作動させるかが不明確になってしまう。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、過給機を有する内燃機関において、意図する内燃機関の性能を出すことのできる運転制御装置を提供することを目的とする。

内燃機関の運転制御装置であって、内燃機関には、整流機構を備えた過給機であって、整流機構の開度を変更することにより、タービンの回転速度を調整する過給機と、開度を変更するための信号を送信するＥＣＵとが設けられている。ＥＣＵは、開度を全閉にする複数の信号を複数の学習信号として記憶し、複数の学習信号の平均値及び平均値に基づく正常信号範囲を算出すると共に記憶する。内燃機関が停止する時、ＥＣＵは、開度を全閉にする信号が、正常信号範囲内か否かを判定し、正常信号範囲内の場合には、複数の学習信号のうちの１つを削除し、正常信号範囲内であると判定された信号を新しい学習信号として記憶し、更新された複数の学習信号から新たな平均値及び新たな正常信号範囲を算出すると共に記憶する。正常信号範囲外の場合には、ＥＣＵは、正常信号範囲外であると判定された信号を記憶せず、その後、内燃機関が始動する時、ＥＣＵは、開度が全閉である状態での信号を取得して正常信号範囲内か否かを判定する。正常信号範囲内の場合には、取得した信号を、開度が全閉となるための信号として採用し、正常信号範囲外の場合には、ＥＣＵに記憶されている平均値を、開度が全閉となるための信号として採用する。内燃機関が始動する時、開度が全閉である状態での信号が正常信号範囲外になっても、予め記憶されている正常信号範囲内の信号を、開度が全閉である状態での信号として採用することにより、過給機が正常な範囲で作動するようになる。なお、過給機としては、可変ノズル式の過給機が好適である。

この発明によれば、内燃機関が始動する時、過給機の整流機構の開度が全閉である状態での信号が正常信号範囲外になっても、予め記憶されている正常信号範囲内の信号を、開度が全閉である状態での信号として採用することにより、過給機が正常な範囲で作動するようになるので、意図する内燃機関の性能を出すことができる。

この発明の実施の形態に係る運転制御装置を組み込んだ内燃機関の構成模式図である。 この発明の実施の形態に係る運転制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この実施の形態に係る運転制御装置を組み込んだ内燃機関の構成模式図を図１に示す。内燃機関であるディーゼルエンジン１の吸気管２及び排気管３のそれぞれには、コンプレッサ４及びタービン５が設けられ、これらがシャフト６によって連結されることにより、過給機７が構成されている。過給機７は、タービン５に供給される排気ガスの流速や圧力を調整してタービン５の回転速度を調整するための整流機構８を備えている。整流機構８は、タービン５の周囲を囲むように設けられた複数のノズルベーン９と、アクチュエータ１０とから構成されている。アクチュエータ１０は、隣り合うノズルベーン９，９間の隙間の大きさ（以下、開度と称する）を変更するように、各ノズルベーン９を作動させるものである。この開度を検出するために、開度センサ１１が設けられている。尚、開度については、隣り合うノズルベーン９，９間の隙間の大きさが最も大きい状態を、「全閉」と定義する。

アクチュエータ１０及び開度センサ１１のそれぞれと電気的に接続されたターボコントローラ１２が設けられている。また、ターボコントローラ１２と電気的に接続されたＥＣＵ１３が設けられ、ＥＣＵ１３には、記憶部１４が内蔵されている。ＥＣＵ１３は、電圧値からなる信号をターボコントローラ１２に送信し、ターボコントローラ１２は、送信された電圧値に対応する開度となるように、各ノズルベーン９を作動させるようになっている。電圧値と開度との関係は、基本的には一対一の関係があるものの、多少のずれが存在する。そのため、記憶部１４には、開度が全閉となるときの電圧値のデータ（以下、学習信号と称する）が１０個記憶されている。ＥＣＵ１３は、これら１０個のデータから、平均値と、平均値を中心とした一定の範囲（例えば、平均値に対して±１０％の範囲）である正常信号範囲とを算出し、記憶部１４に記憶する。ここで、学習信号は、ディーゼルエンジン１が搭載された車両の販売時には、当該車両の製造工場等で予め測定した１０個の電圧値のデータから構成されているものとし、以後、ディーゼルエンジン１の稼働により、学習信号は随時更新されていく。学習信号の更新については後述する。

次に、この実施の形態に係る内燃機関の運転制御装置の動作を、図１を参照しながら図２のフローチャートに基づいて説明する。
ディーゼルエンジン１を停止すると、ＥＣＵ１３は、ターボコントローラ１２に電圧値を送信し、ターボコントローラ１２は、この電圧値に基づいて整流機構８の開度を全閉にする（ステップＳ１）。尚、開度が全閉か否かは、開度センサ１１が検知する。ＥＣＵ１３は、開度が全閉になったときの電圧値が、記憶部１４に記憶されている正常信号範囲内か否かを判定する（ステップＳ２）。正常信号範囲内であると判定された場合には、ＥＣＵ１３は、学習信号の中から最も古く記憶された電圧値を削除すると共にステップＳ２において判定された電圧値を記憶部１４に記憶して、新たな１０個の電圧値のデータからなる学習信号を構成する、すなわち学習信号を更新する（ステップＳ３）。そして、ＥＣＵ１３は、新しい１０個の電圧値のデータ、すなわち更新された学習信号から、平均値及び正常信号範囲を算出し、記憶部１４に記憶する（ステップＳ４）。一方、ステップＳ２において正常信号範囲内でないと判定された場合には、判定された電圧値を記憶部１４に記憶することはせず、そのときに学習信号を構成する１０個の電圧値のデータを維持し、従って、平均値及び正常信号範囲もそのまま維持する（ステップＳ５）。

次に、ステップＳ６において、ディーゼルエンジン１を始動する。このとき、ＥＣＵ１３は、整流機構８の開度が全閉のときの電圧値を取得し（ステップＳ７）、取得した電圧値が正常信号範囲内か否かを判定する（ステップＳ８）。正常信号範囲内であると判定された場合には、取得した電圧値を、整流機構８の開度が全閉となるための電圧値として採用し（ステップＳ９）、整流機構８の開度変更のための基準とする。一方、ステップＳ８において正常信号範囲内でないと判定された場合には、その時に記憶部１４に記憶されている平均値を、整流機構８の開度が全閉となるための電圧値として採用し（ステップＳ１０）、整流機構８の開度変更のための基準とする。

このように、ディーゼルエンジン１が始動する時、過給機７の整流機構８の開度が全閉である状態での信号が正常信号範囲外になっても、予め記憶部１４に記憶されている正常信号範囲内の信号（１０個の学習信号の平均値）を、開度が全閉である状態での信号として採用することにより、過給機７が正常な範囲で作動するようになるので、意図するディーゼルエンジン１の性能を出すことができる。
また、ディーゼルエンジン１の停止時に随時、学習信号を構成する電圧値が更新されていくので、経年劣化による全閉時の電圧値の変化を反映させることができる。
さらに、部品の追加や変更をすることなく、制御の追加のみで本発明の目的が達成されるので、コスト増及び内燃機関の大型化を回避することができる。

この実施の形態では、学習信号は１０個の電圧値から構成されていたが、１０個に限定するものではなく、適当な個数の電圧値を設定可能である。また、信号として電圧値に限定するものでもなく、その他の信号を用いてもよい。
この実施の形態では、学習信号の更新にあたり、最も古く記憶部１４に記憶された電圧値から削除するようにしたが、この形態に限定するものではない。どの電圧値から削除していってもよく、例えば、平均値から最も離れた電圧値から削除するようにしてもよい。

この実施の形態では、開度は、隣り合うノズルベーン９，９間の隙間の大きさであったが、これに限定するものではない。整流機構８がノズルベーン９を含む構成のものでない場合には、タービン５に供給される排気ガスの流速や圧力との相関関係を示す、当該整流機構の何らかの指標が、当該開度に相当することになるものとする。
この実施の形態では、内燃機関としてディーゼルエンジン１を例に説明したが、これに限定するものではなく、ガソリンエンジンであってもよい。

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）、５ タービン、７ 過給機、８ 整流機構、１３ ＥＣＵ。

Claims (2)

1. 内燃機関の運転制御装置であって、
   前記内燃機関には、
   整流機構を備えた過給機であって、前記整流機構の開度を変更することにより、タービンの回転速度を調整する過給機と、
   前記開度を変更するための信号を送信するＥＣＵと
   が設けられ、
   前記ＥＣＵは、前記開度を全閉にする複数の信号を複数の学習信号として記憶し、該複数の学習信号の平均値及び該平均値に基づく正常信号範囲を算出すると共に記憶し、
   前記内燃機関が停止する時、前記ＥＣＵは、前記開度を全閉にする信号が、前記正常信号範囲内か否かを判定し、該正常信号範囲内の場合には、前記複数の学習信号のうちの１つを削除し、前記正常信号範囲内であると判定された信号を新しい学習信号として記憶し、更新された複数の学習信号から新たな平均値及び新たな正常信号範囲を算出すると共に記憶し、該正常信号範囲外の場合には、前記ＥＣＵは、前記正常信号範囲外であると判定された信号を記憶せず、
   その後、前記内燃機関が始動する時、前記ＥＣＵは、前記開度が全閉である状態での信号を取得して前記正常信号範囲内か否かを判定し、該正常信号範囲内の場合には、前記取得した信号を、前記開度が全閉となるための信号として採用し、前記正常信号範囲外の場合には、前記ＥＣＵに記憶されている前記平均値を、前記開度が全閉となるための信号として採用する運転制御装置。
2. 前記過給機は可変ノズル式過給機である、請求項１に記載の運転制御装置。

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