JP2015108315A - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】過給機付エンジンにおいて、システムコストの増大を抑制しつつ十分な頻度で大気圧計測を行える制御装置を提供する。
【解決手段】吸気管に設けた過給機と、過給機の上流側の吸気管内に排気を還流させる排気還流管と、排気還流管を介して排気が還流される部分よりも上流側の吸気管に設けた排気還流制御用のサブスロットルと、過給機とサブスロットルとの間に設けた圧力センサと、を備えたエンジンにおいて、圧力センサの出力に基づき排気還流量を制御する一方、サブスロットルの全開状態における圧力センサの出力に基づいて大気圧を計測し、計測した大気圧に基づいて目標過給圧を変更する。
【選択図】図3
【解決手段】吸気管に設けた過給機と、過給機の上流側の吸気管内に排気を還流させる排気還流管と、排気還流管を介して排気が還流される部分よりも上流側の吸気管に設けた排気還流制御用のサブスロットルと、過給機とサブスロットルとの間に設けた圧力センサと、を備えたエンジンにおいて、圧力センサの出力に基づき排気還流量を制御する一方、サブスロットルの全開状態における圧力センサの出力に基づいて大気圧を計測し、計測した大気圧に基づいて目標過給圧を変更する。
【選択図】図3
Description
本発明は、過給機と排気還流装置とを備えたエンジンの制御装置に関し、詳しくは、大気圧の計測技術に関する。
特許文献1には、絞り弁開度が所定開度以上を所定時間継続後に、吸気管圧力の検出値PMと目標吸気管圧力PTとの比率PR(PR=PM÷PT)を算出し、この比率PRに基づいて大気圧を予測する大気圧推定装置が開示されている。
ところで、過給機を備えたエンジンにおいて、吸気コンプレッサの下流側で吸気圧を検出する圧力センサの出力に基づいて大気圧の計測を行わせる場合、過給が行われている状態では大気圧の計測を行えないために大気圧計測の頻度が低くなってしまう。このため、例えば大気圧に応じて目標過給圧を設定する場合、大気圧計測が行われない間において目標過給圧が適正値からずれてしまう可能性がある。
一方、大気圧計測を十分な頻度で行うために大気圧計測のための専用の圧力センサを備えるようにすると、システムコストが増大してしまう。
一方、大気圧計測を十分な頻度で行うために大気圧計測のための専用の圧力センサを備えるようにすると、システムコストが増大してしまう。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、過給機付エンジンにおいて、システムコストの増大を抑制しつつ十分な頻度で大気圧計測を行える制御装置を提供することを目的とする。
そのため、本願発明では、吸気管に設けた過給機と、前記過給機の上流側の吸気管内に排気を還流させる排気還流管と、前記排気還流管を介して排気が還流される部分よりも上流側の吸気管に設けた排気還流制御用のサブスロットルと、前記過給機と前記サブスロットルとの間に設けた圧力センサと、を備えたエンジンにおいて、前記サブスロットルの全開状態における前記圧力センサの出力に基づいて大気圧を計測するようにした。
上記発明によると、過給状態でも大気圧計測を行え、かつ、圧力センサは排気還流量の制御や排気還流システムの診断に用いることが可能であるため、大気圧計測専用の圧力センサを設ける場合に比べてシステムコストの増大を抑制できる。
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、車両用エンジン(内燃機関)1のシステム構成図であり、エンジン1には、吸気管1A及び排気管1Bが接続されている。
図1は、車両用エンジン(内燃機関)1のシステム構成図であり、エンジン1には、吸気管1A及び排気管1Bが接続されている。
吸気管1Aには、エアフローセンサ(吸気流量計)2を設けてある。
エンジン1は、排気タービン式の過給機(ターボチャージャー)3を備え、過給機3の吸気コンプレッサ3Aは吸気管1Aに、排気タービン3Bは排気管1Bに設けられる。
過給機3の吸気コンプレッサ3Aの下流の吸気管1Aには、吸気コンプレッサ3Aで断熱圧縮されて温度上昇した吸気を冷却するためのインタークーラ5を設けてある。
エンジン1は、排気タービン式の過給機(ターボチャージャー)3を備え、過給機3の吸気コンプレッサ3Aは吸気管1Aに、排気タービン3Bは排気管1Bに設けられる。
過給機3の吸気コンプレッサ3Aの下流の吸気管1Aには、吸気コンプレッサ3Aで断熱圧縮されて温度上昇した吸気を冷却するためのインタークーラ5を設けてある。
インタークーラ5の下流の吸気管1Aには、冷却後の吸気温度を計測するための吸気温度センサ6が設けられ、更に、吸気温度センサ6の下流の吸気管1Aには、吸気管1Aの流路断面積を絞りシリンダに流入する吸入空気量を制御するためのスロットルバルブ7を設けてある。
スロットルバルブ7は、モータなどのアクチュエータによって駆動される電子制御式スロットルバルブであり、アクセル踏み込み量とは独立にスロットル開度を制御することができる。
スロットルバルブ7は、モータなどのアクチュエータによって駆動される電子制御式スロットルバルブであり、アクセル踏み込み量とは独立にスロットル開度を制御することができる。
スロットルバルブ7の下流の吸気管1Aには吸気マニホールド8が連通している。
吸気マニホールド8のコレクタ部8Aには、過給圧センサ(吸気圧センサ)9を設けてある。
吸気マニホールド8の下流には、吸気に偏流を生じさせることによって、シリンダ内の吸気流動(スワール流やタンブル流)を強化する流動強化弁10と、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁11が配置されている。
吸気マニホールド8のコレクタ部8Aには、過給圧センサ(吸気圧センサ)9を設けてある。
吸気マニホールド8の下流には、吸気に偏流を生じさせることによって、シリンダ内の吸気流動(スワール流やタンブル流)を強化する流動強化弁10と、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁11が配置されている。
なお、図1に示したエンジン1は、燃料噴射弁11が吸気ポート内に燃料を噴射する所謂ポート噴射式エンジンであるが、燃料噴射弁11がシリンダに直接燃料を噴射する所謂筒内直接噴射式エンジンとすることができる。
エンジン1は、吸気バルブ12の開期間のクランク角に対する位相を連続的に可変とする位相可変機構12Aと、排気バルブ14の開期間のクランク角に対する位相を連続的に可変とする位相可変機構14Aとを備えている。
エンジン1は、吸気バルブ12の開期間のクランク角に対する位相を連続的に可変とする位相可変機構12Aと、排気バルブ14の開期間のクランク角に対する位相を連続的に可変とする位相可変機構14Aとを備えている。
カム角センサ13は、位相可変機構12Aによる位相変換角を検出するために吸気側カムシャフトの回転信号を出力するセンサであり、カム角センサ15は、位相可変機構14Aによる位相変換角を検出するために排気側カムシャフトの回転信号を出力するセンサである。
なお、吸気バルブ12の最大バルブリフト量を連続的に可変とするリフト可変機構を付加することができ、また、排気バルブ14の開特性(開期間の位相及び最大バルブリフト量)を可変とする機構を備えず、排気バルブ14の開特性が固定されるエンジンとすることができる。
なお、吸気バルブ12の最大バルブリフト量を連続的に可変とするリフト可変機構を付加することができ、また、排気バルブ14の開特性(開期間の位相及び最大バルブリフト量)を可変とする機構を備えず、排気バルブ14の開特性が固定されるエンジンとすることができる。
エンジン1のシリンダヘッド部には、スパークによって可燃混合気を着火燃焼させる点火プラグ16を設けてあり、エンジン1のシリンダブロック部には、ノッキングによる振動を検知するノックセンサ17を設けてある。
エンジン1のクランク軸には、クランク軸の回転信号を出力するクランク角度センサ18を設けてある。
エンジン1のクランク軸には、クランク軸の回転信号を出力するクランク角度センサ18を設けてある。
排気タービン3Bよりも下流側の排気管1Bには、混合気の空燃比を排気中の酸素濃度に基づいて検出する空燃比センサ20を設けてあり、空燃比センサ20で検出される空燃比が目標空燃比に近づくように燃料噴射弁11の燃料噴射量を調整する制御(空燃比フィードバック制御)が行われる。
空燃比センサ20の下流の排気管1Bには、三元触媒などを内蔵する触媒コンバータ21を設けてあり、触媒コンバータ21は、排気中の一酸化炭素、窒素酸化物、未燃炭化水素などを浄化する。
空燃比センサ20の下流の排気管1Bには、三元触媒などを内蔵する触媒コンバータ21を設けてあり、触媒コンバータ21は、排気中の一酸化炭素、窒素酸化物、未燃炭化水素などを浄化する。
過給機3は、エアバイパスバルブ4、ウェストゲートバルブ19を備える。
エアバイパスバルブ4は吸気コンプレッサ3Aの下流部からスロットルバルブ7の上流部の圧力が過剰に上昇するのを防止するためのデバイスであり、過給状態においてスロットルバルブ7を急激に閉止した場合に、エアバイパスバルブ4を開くことで吸気コンプレッサ3A下流部の吸気を吸気コンプレッサ3A上流部へ逆流させて過給圧を下げる。
エアバイパスバルブ4は吸気コンプレッサ3Aの下流部からスロットルバルブ7の上流部の圧力が過剰に上昇するのを防止するためのデバイスであり、過給状態においてスロットルバルブ7を急激に閉止した場合に、エアバイパスバルブ4を開くことで吸気コンプレッサ3A下流部の吸気を吸気コンプレッサ3A上流部へ逆流させて過給圧を下げる。
一方、ウェストゲートバルブ19は、エンジン1が過剰な過給レベルとなるのを防止するためのデバイスであり、過給圧センサ9により検知された過給圧が所定の値(目標過給圧)に達した場合にウェストゲートバルブ19を開くと、排気が排気タービン3Bを迂回して流れ、これにより、過給圧の上昇が抑制され、或いは、過給圧が保持される。
また、エンジン1は、排気の一部を吸気系に還流させる排気還流装置を備える。
排気還流管(排気還流通路)22は、触媒コンバータ21下流側の排気管(排気通路)1Bと吸気コンプレッサ3A上流の吸気管(吸気通路)1Aとを連通させ、吸気管1A内の圧力と排気管1B内の圧力との差圧を利用して排気の一部を吸気コンプレッサ3A上流(吸気系)に還流させる。
排気還流管(排気還流通路)22は、触媒コンバータ21下流側の排気管(排気通路)1Bと吸気コンプレッサ3A上流の吸気管(吸気通路)1Aとを連通させ、吸気管1A内の圧力と排気管1B内の圧力との差圧を利用して排気の一部を吸気コンプレッサ3A上流(吸気系)に還流させる。
排気還流管(排気還流通路)22には、還流させる排気を冷却する排気クーラ23が備えられ、排気クーラ23下流の排気還流管22には、還流排気量を制御するための排気還流制御弁(以下、EGR弁という。)24が備えられている。
EGR弁24下流の排気還流管22には、還流排気の温度を検出するための温度センサ25、及び、排気還流管22内の圧力を検出する圧力センサ26を設けてあり、これらの温度センサ25及び圧力センサ26は、排気還流制御及び排気還流装置の診断などに用いられる。
EGR弁24下流の排気還流管22には、還流排気の温度を検出するための温度センサ25、及び、排気還流管22内の圧力を検出する圧力センサ26を設けてあり、これらの温度センサ25及び圧力センサ26は、排気還流制御及び排気還流装置の診断などに用いられる。
また、排気還流管22が接続される吸気管1A内の圧力と、排気還流管22が接続される排気管1B内の圧力との差圧を大きくし、排気還流管22を介して還流される排気の流量を増大させるために、排気還流管22が接続される部分よりも上流側でエアフローセンサ2よりも下流側の吸気管1Aに、モータなどのアクチュエータで開度が調整されるサブスロットル(排気還流用の吸気絞り機構)28を設けてある。
サブスロットル28は、初期位置が全開位置であり、サブスロットル28の開度を小さくすることで吸気管1Aの開口面積が狭まり、サブスロットル28下流の吸気管1A内が大気圧よりも低い負圧状態になることで排気管1B側との差圧が大きくなり、排気還流管22を介して還流される排気の流量が増大する。
上記の排気還流管22、EGR弁24、サブスロットル28、温度センサ25及び圧力センサ26を含む排気還流装置(排気還流システム)では、排気を吸気コンプレッサ3A上流側の吸気管1Aに還流させる。
このため、過給機3によって過給が行われるエンジン1の運転領域においても、吸気系と排気系との差圧を利用して排気還流を行わせることができ、また、排気還流用のサブスロットル28の開度を絞ることで差圧を大きくし、十分な流量の排気を還流させることができ、排気還流による燃費性能の向上及びノック抑制効果を促進させることができる。
このため、過給機3によって過給が行われるエンジン1の運転領域においても、吸気系と排気系との差圧を利用して排気還流を行わせることができ、また、排気還流用のサブスロットル28の開度を絞ることで差圧を大きくし、十分な流量の排気を還流させることができ、排気還流による燃費性能の向上及びノック抑制効果を促進させることができる。
マイクロコンピュータを備える制御ユニット(以下、ECUという。)27には、上述した各種センサ及び各種アクチュエータが接続されており、ECU27は、各種センサの出力に基づき検出したエンジン運転状態に応じてスロットルバルブ7、燃料噴射弁11、位相可変機構12A、14Aなどのアクチュエータを制御する。
また、ECU27は、上述した各種センサの出力信号に基づき検知したエンジン1の運転状態に応じて点火時期を決定し、当該点火時期に基づき点火プラグ16による点火を制御する。
また、ECU27は、上述した各種センサの出力信号に基づき検知したエンジン1の運転状態に応じて点火時期を決定し、当該点火時期に基づき点火プラグ16による点火を制御する。
また、ECU27は、エンジン1の運転状態に応じて決定した目標の排気還流量と、圧力センサ26の出力に基づいて検出した実排気還流量とに基づいてEGR弁24の開度を制御し、更に、圧力センサ26の出力に基づいて排気還流が正常に行われているか否かの機能診断(排気還流装置の故障診断)を行う。
更に、ECU27は、図2に示すように、エンジン1の回転速度と大気圧とに応じて目標過給圧を決定し、係る目標過給圧と過給圧センサ9で検出される実過給圧とに基づいてウェストゲートバルブ19の開度を制御することによって、過給機3による過給圧を目標過給圧に調整する。
更に、ECU27は、図2に示すように、エンジン1の回転速度と大気圧とに応じて目標過給圧を決定し、係る目標過給圧と過給圧センサ9で検出される実過給圧とに基づいてウェストゲートバルブ19の開度を制御することによって、過給機3による過給圧を目標過給圧に調整する。
ここで、ECU27は、目標過給圧を大気圧が低くなるほど(車両が位置する高度が高いほど)より低い値に変更する。
高地で大気圧が低くなる(空気密度が低くなる)と、エンジン1の排圧が低下して排気の抜けが良くなるため、過給機3が回転し易くなり、また、空気密度の低下による過給圧の低下を補うように過給圧を上げようとするため、過給圧が過剰に高くなったり、排気タービン3Bを過回転させてしまう可能性がある。
高地で大気圧が低くなる(空気密度が低くなる)と、エンジン1の排圧が低下して排気の抜けが良くなるため、過給機3が回転し易くなり、また、空気密度の低下による過給圧の低下を補うように過給圧を上げようとするため、過給圧が過剰に高くなったり、排気タービン3Bを過回転させてしまう可能性がある。
そこで、ECU27は、大気圧が低くなるに応じて目標過給圧をより低く設定することで、高地走行状態で、過給圧が過剰に高くなったり、排気タービン3Bが過回転されることを抑制する。
ECU27は、大気圧の情報を、排気還流制御用に吸気コンプレッサ3Aとサブスロットル28との間に設けた圧力センサ26の出力から取得する。
サブスロットル28の全開状態(サブスロットル28による吸気絞りが行われない状態)では、スロットルバルブ7(メインスロットル)の開度に関わらずに吸気コンプレッサ3A上流側の吸気管1A内(及びEGR弁24下流側の排気還流管22内)は大気圧となる。
ECU27は、大気圧の情報を、排気還流制御用に吸気コンプレッサ3Aとサブスロットル28との間に設けた圧力センサ26の出力から取得する。
サブスロットル28の全開状態(サブスロットル28による吸気絞りが行われない状態)では、スロットルバルブ7(メインスロットル)の開度に関わらずに吸気コンプレッサ3A上流側の吸気管1A内(及びEGR弁24下流側の排気還流管22内)は大気圧となる。
そこで、ECU27は、サブスロットル28の全開状態での圧力センサ26の出力から大気圧の計測(推定)を行う機能をソフトウエア的に備え、計測した大気圧に基づいて目標過給圧の設定を行う。
このように、排気還流制御用に設けた圧力センサ26を利用して大気圧を計測するようにすれば、大気圧計測のための専用の圧力センサを設ける場合に比べてシステムコストを低減することができる。
このように、排気還流制御用に設けた圧力センサ26を利用して大気圧を計測するようにすれば、大気圧計測のための専用の圧力センサを設ける場合に比べてシステムコストを低減することができる。
図3は、ECU27による大気圧の計測処理及び大気圧の計測値に基づく過給圧制御の流れを示すフローチャートである。
ECU27は、ステップS101で、大気圧の計測条件が成立しているか否かを判定する。エンジン1の運転状態でサブスロットル28の開度が絞られている場合(換言すれば、全開状態でない場合)には、サブスロットル28と吸気コンプレッサ3Aとの間の吸気管1A内の圧力が負圧(大気圧よりも低い圧力)になるから、圧力センサ26の出力は大気圧を示すことにならない。
ECU27は、ステップS101で、大気圧の計測条件が成立しているか否かを判定する。エンジン1の運転状態でサブスロットル28の開度が絞られている場合(換言すれば、全開状態でない場合)には、サブスロットル28と吸気コンプレッサ3Aとの間の吸気管1A内の圧力が負圧(大気圧よりも低い圧力)になるから、圧力センサ26の出力は大気圧を示すことにならない。
従って、エンジン1の運転状態において圧力センサ26の出力から大気圧を推定するには、サブスロットル28が全開であることが条件となり、ECU27は、ステップS101で、サブスロットル28が全開状態であるか否かを判定する。
なお、エンジン1の運転状態が排気還流を要求しない状態であって、サブスロットル28を全開にEGR弁24を全閉にして排気還流を停止させているか、又は、サブスロットル28の全開状態で排気還流を行わせているときに、ECU27は、ステップS101でサブスロットル28の全開状態である(大気圧の計測条件が成立している)と判定することになる。
なお、エンジン1の運転状態が排気還流を要求しない状態であって、サブスロットル28を全開にEGR弁24を全閉にして排気還流を停止させているか、又は、サブスロットル28の全開状態で排気還流を行わせているときに、ECU27は、ステップS101でサブスロットル28の全開状態である(大気圧の計測条件が成立している)と判定することになる。
また、始動前又は停止後でエンジン1が停止しているときには、サブスロットル28が全開状態でない場合であっても、サブスロットル28と吸気コンプレッサ3Aとの間の吸気管1A内の圧力は大気圧になるから、ECU27は、大気圧の計測条件が成立していると判定することができる。
また、過給状態においてスロットルバルブ7が急激に閉止されたことに基づきエアバイパスバルブ4が開制御されている場合には、サブスロットル28の下流側の圧力が変動するので、サブスロットル28が全開であることに加えてエアバイパスバルブ4が全閉状態であることを大気圧の計測条件とすることで、より精度良く大気圧の計測を行わせることができる。
また、過給状態においてスロットルバルブ7が急激に閉止されたことに基づきエアバイパスバルブ4が開制御されている場合には、サブスロットル28の下流側の圧力が変動するので、サブスロットル28が全開であることに加えてエアバイパスバルブ4が全閉状態であることを大気圧の計測条件とすることで、より精度良く大気圧の計測を行わせることができる。
ECU27は、大気圧の計測条件が成立していることを判定すると、ステップS102へ進んで圧力センサ26の出力を読み込み、次のステップS103では、読み込んだ出力信号を圧力データに変換し、当該圧力データを大気圧データとしてメモリに保存することで、大気圧の計測(推定)処理を実施する。
大気圧の計測データは次回の計測が行われるまでメモリに保存され、新たに大気圧が計測されると、ECU27は、メモリの記憶データを更新させる。そして、ECU27は、大気圧データを用いる制御処理において、メモリに保存されているデータを読み出して用いる。
大気圧の計測データは次回の計測が行われるまでメモリに保存され、新たに大気圧が計測されると、ECU27は、メモリの記憶データを更新させる。そして、ECU27は、大気圧データを用いる制御処理において、メモリに保存されているデータを読み出して用いる。
ECU27は、大気圧の計測を行うと、ステップS104へ進み、目標過給圧について大気圧に応じた補正が必要であるか否かを判定する。
例えば、目標過給圧が平地(海抜0m)での大気圧を基準に設定される場合、車両が高地を走行していて現状の大気圧が平地よりも低い場合には、目標過給圧を平地の場合よりも低く抑える必要があるので、ECU27は、目標過給圧の補正が必要と判定して、ステップS105へ進む。つまり、ECU27は、現状の大気圧が平地での大気圧(基準大気圧)よりも所定以上に低い場合に、ステップS105へ進む。
例えば、目標過給圧が平地(海抜0m)での大気圧を基準に設定される場合、車両が高地を走行していて現状の大気圧が平地よりも低い場合には、目標過給圧を平地の場合よりも低く抑える必要があるので、ECU27は、目標過給圧の補正が必要と判定して、ステップS105へ進む。つまり、ECU27は、現状の大気圧が平地での大気圧(基準大気圧)よりも所定以上に低い場合に、ステップS105へ進む。
一方、現状の大気圧が平地での大気圧に略一致していれば、現状の大気圧は目標過給圧の基準大気圧に一致していることになって目標過給圧の補正は不要であるので、ECU27は、ステップS105を迂回してステップS106へ進むことで、目標過給圧の補正は実施しない。
ステップS105で、ECU27は、例えば、エンジン1の回転速度に応じて決定した目標過給圧に、現状の大気圧に応じて設定した補正係数を乗算し、当該乗算結果の過給圧を最終的な目標過給圧に設定する、目標過給圧の補正処理を実施する。
ステップS105で、ECU27は、例えば、エンジン1の回転速度に応じて決定した目標過給圧に、現状の大気圧に応じて設定した補正係数を乗算し、当該乗算結果の過給圧を最終的な目標過給圧に設定する、目標過給圧の補正処理を実施する。
ここで、目標過給圧の補正係数は、平地での大気圧である場合を1.0とし、高度が上がり大気圧が低くなるほど1.0からより小さい値に設定され、大気圧が低くなるほど目標過給圧をより低い圧力に補正する。つまり、サブスロットル28の全開状態における圧力センサ26の出力に応じて、過給機3による過給圧が変更されることになる。
なお、ECU27は、例えば、エンジン1の回転速度を目標過給圧に変換するテーブルを異なる大気圧毎に複数備え、計測した大気圧に応じて目標過給圧の設定に用いるテーブルを選択し、選択したテーブルを用いて目標過給圧を設定することができる。また、ECU27は、目標過給圧の設定に用いるテーブルを複数選択し、そのときの大気圧に応じた目標過給圧を補間演算によって求めることができる。
なお、ECU27は、例えば、エンジン1の回転速度を目標過給圧に変換するテーブルを異なる大気圧毎に複数備え、計測した大気圧に応じて目標過給圧の設定に用いるテーブルを選択し、選択したテーブルを用いて目標過給圧を設定することができる。また、ECU27は、目標過給圧の設定に用いるテーブルを複数選択し、そのときの大気圧に応じた目標過給圧を補間演算によって求めることができる。
また、ECU27は、大気圧とエンジン回転速度とを変数として目標過給圧を記憶するマップを備え、当該マップからそのときの大気圧及びエンジン回転速度での目標過給圧を検索することができる。
また、ECU27は、圧力センサ26の出力に基づいて計測した大気圧を、目標過給圧の設定(補正)に用いることができる他、燃料噴射量の設定(補正)、燃料ポンプの駆動量の設定(補正)、目標スロットル開度の設定(補正)などに用いることができる。
また、ECU27は、圧力センサ26の出力に基づいて計測した大気圧を、目標過給圧の設定(補正)に用いることができる他、燃料噴射量の設定(補正)、燃料ポンプの駆動量の設定(補正)、目標スロットル開度の設定(補正)などに用いることができる。
ECU27は、大気圧に応じて目標過給圧を可変に設定すると、ステップS106で、実際の過給圧が目標過給圧に近づくようにウェストゲートバルブ19の開度を制御する。
上記の過給圧制御における目標過給圧は、大気圧が低くなるとより低い値に変更されるので、車両が高地を走行しているときに、過給圧が過剰に高くなったり、排気タービン3Bが過回転したりすることを抑制できる。
上記の過給圧制御における目標過給圧は、大気圧が低くなるとより低い値に変更されるので、車両が高地を走行しているときに、過給圧が過剰に高くなったり、排気タービン3Bが過回転したりすることを抑制できる。
但し、エンジン1の運転状態における排気還流制御によってサブスロットル28が全開状態に制御されたときに大気圧を計測する構成であると、大気圧の計測頻度を十分に得られず、大気圧に応じた目標吸気圧の補正精度が低下してしまう可能性がある。
そこで、図3のフローチャートのステップS201で、ECU27は、最近に大気圧の計測を行ってからの経過時間が所定時間Δtを超えているか否かを判定する。
このステップS201における所定時間Δtは、大気圧の計測周期の許容最大値に基づき設定される時間であり、前回の大気圧計測タイミングからの経過時間が所定時間Δt内であれば、過給圧の制御に悪影響を及ぼすほどに大気圧は変動していないと推定できるように予め適合されている。
そこで、図3のフローチャートのステップS201で、ECU27は、最近に大気圧の計測を行ってからの経過時間が所定時間Δtを超えているか否かを判定する。
このステップS201における所定時間Δtは、大気圧の計測周期の許容最大値に基づき設定される時間であり、前回の大気圧計測タイミングからの経過時間が所定時間Δt内であれば、過給圧の制御に悪影響を及ぼすほどに大気圧は変動していないと推定できるように予め適合されている。
最近に大気圧の計測を行ってからの経過時間が所定時間Δtを超えていない場合、ECU27は、許容を超える大気圧の変化は発生していないものとして、ステップS201の判定を繰り返す。
一方、最近に大気圧の計測を行ってからの経過時間が所定時間Δtを超えると、ECU27は、許容を超える大気圧の変化が発生している可能性があるとして、ステップS202以降へ進むことで、大気圧計測(大気圧データの更新)を実施する。
一方、最近に大気圧の計測を行ってからの経過時間が所定時間Δtを超えると、ECU27は、許容を超える大気圧の変化が発生している可能性があるとして、ステップS202以降へ進むことで、大気圧計測(大気圧データの更新)を実施する。
なお、図3のフローチャートでは、大気圧の計測周期を時間周期とするが、例えば、最近に大気圧の計測を行ってからの走行距離や、最近に大気圧の計測を行ってからの燃料消費量などに基づいて大気圧の計測周期(大気圧計測を強制実施するまでの間隔期間)を規定することができる。また、ECU27は、例えば、時間、走行距離、燃料消費量それぞれについて設定値に達しているか否かを判定し、時間、走行距離、燃料消費量のいずれかが設定値に達した時点でステップS202へ進むようにできる。
更に、大気圧計測値の変化履歴を、大気圧計測値の前回値と前々回値とを比較するなどして判断し、大気圧の時系列変化が小さい場合には大気圧の計測周期(所定時間Δt)を長くし、大気圧の時系列的変化が大きい場合には大気圧の計測周期を短くするなど、計測周期を可変とすることができる。
更に、大気圧計測値の変化履歴を、大気圧計測値の前回値と前々回値とを比較するなどして判断し、大気圧の時系列変化が小さい場合には大気圧の計測周期(所定時間Δt)を長くし、大気圧の時系列的変化が大きい場合には大気圧の計測周期を短くするなど、計測周期を可変とすることができる。
ステップS202で、ECU27は、EGR弁24を全閉にサブスロットル28を全開に制御して排気還流を一時的に停止させ、大気圧の計測条件を成立させる。つまり、圧力センサ26の出力に基づく大気圧計測を可能にするために、実施中の排気還流を一時停止させ、大気圧の計測が終了すると排気還流の実施状態(サブスロットル28の開度が絞られる状態)に復帰させる。
ステップS202で排気還流を一時的に停止させる処理を実施すると、ECU27は、ステップS203へ進み、排気還流の一時的な停止に伴うエンジン出力トルクの変化を抑制するように、エンジン1の吸入空気量や点火時期などを制御する。
ステップS202で排気還流を一時的に停止させる処理を実施すると、ECU27は、ステップS203へ進み、排気還流の一時的な停止に伴うエンジン出力トルクの変化を抑制するように、エンジン1の吸入空気量や点火時期などを制御する。
つまり、排気還流が停止されることでエンジン1のシリンダ内に吸引される新気の量が増え、エンジン出力トルクが増加するので、スロットルバルブ7の開度を低下させて新気量の増大を抑制し、及び/又は、点火時期を遅角させてエンジントルクのステップ的な増大を抑制する。
なお、排気還流を再開させるときには、新気量が減ってエンジン出力トルクが減少するので、スロットルバルブ7の開度を増大させて新気量の減少を抑制し、また、点火時期を進角させてエンジントルクのステップ的な減少を抑制する。
なお、排気還流を再開させるときには、新気量が減ってエンジン出力トルクが減少するので、スロットルバルブ7の開度を増大させて新気量の減少を抑制し、また、点火時期を進角させてエンジントルクのステップ的な減少を抑制する。
排気還流を停止させると(サブスロットル28を全開に制御すると)、ECU27は、ステップS102以降へ進んで、圧力センサ26の出力に基づく大気圧の計測、計測した大気圧に基づく目標過給圧の補正を実施する。
これにより、エンジン1の運転条件が排気還流を実施する運転領域に留まっていても、許容周期内で大気圧の計測を逐次行わせ、大気圧の計測データを更新することができるため、目標過給圧の補正などに用いる大気圧の計測データと実際の大気圧との差を十分に小さく抑制できる。
従って、目標過給圧が実際の大気圧に適合する値から大きくずれ、過給圧が過剰に高くなったり、排気タービン3Bの回転速度が過剰に高くなったりすることを抑制できる。
これにより、エンジン1の運転条件が排気還流を実施する運転領域に留まっていても、許容周期内で大気圧の計測を逐次行わせ、大気圧の計測データを更新することができるため、目標過給圧の補正などに用いる大気圧の計測データと実際の大気圧との差を十分に小さく抑制できる。
従って、目標過給圧が実際の大気圧に適合する値から大きくずれ、過給圧が過剰に高くなったり、排気タービン3Bの回転速度が過剰に高くなったりすることを抑制できる。
ところで、圧力センサ26やサブスロットル28の故障状態では、排気還流制御を通常に行わせることができなくなり、また、大気圧の計測を正常に行えず過給機3の目標過給圧を実際の大気圧に適合する値に設定することができなくなる。
そこで、ECU27は、ステップS301〜ステップS304の処理を実施する。
そこで、ECU27は、ステップS301〜ステップS304の処理を実施する。
ステップS301で、ECU27は、サブスロットル28が正常に開閉動作する状態であるか否かの判定を行う。
ECU27は、例えば、開度の変更指令に応じてサブスロットル28の開度が変化するか否かを開度センサの出力に基づいて検出したり、サブスロットル28の開度の変更指令に応じて吸気管1A内の圧力変化が生じるか否かを圧力センサ26の出力に基づいて検出したりすることで、サブスロットル28の故障の有無を診断することができる。
ECU27は、例えば、開度の変更指令に応じてサブスロットル28の開度が変化するか否かを開度センサの出力に基づいて検出したり、サブスロットル28の開度の変更指令に応じて吸気管1A内の圧力変化が生じるか否かを圧力センサ26の出力に基づいて検出したりすることで、サブスロットル28の故障の有無を診断することができる。
ECU27は、サブスロットル28の故障を検出している場合、ステップS303へ進み、EGR弁24を全閉にサブスロットル28を全開に制御し、排気還流制御を停止状態に保持させる。
更に、サブスロットル28の故障状態で、ECU27はステップS304へ進み、過給機3の目標過給圧を故障時用として設定してある所定値に固定する。この故障時用の目標過給圧は、高地走行状態で排気タービン3Bの過回転を抑制できる値として設定される。つまり、サブスロットル28の故障による排気還流制御の異常状態では、過給機3による過給圧を正常状態に比べて低く制限する。
更に、サブスロットル28の故障状態で、ECU27はステップS304へ進み、過給機3の目標過給圧を故障時用として設定してある所定値に固定する。この故障時用の目標過給圧は、高地走行状態で排気タービン3Bの過回転を抑制できる値として設定される。つまり、サブスロットル28の故障による排気還流制御の異常状態では、過給機3による過給圧を正常状態に比べて低く制限する。
サブスロットル28の故障状態では、圧力センサ26の出力に基づく大気圧の計測を精度良く行わせることができないので、目標過給圧を所定値に固定して、大気圧の計測結果に基づく目標過給圧の変更をキャンセルする。換言すれば、サブスロットル28の故障状態では、圧力センサ26の出力に基づく大気圧の計測(更新)を停止させる。
これにより、サブスロットル28の故障によって、排気還流量が誤って制御されることを抑制し、また、排気タービン3Bの過回転や過過給の発生を抑制できる。
これにより、サブスロットル28の故障によって、排気還流量が誤って制御されることを抑制し、また、排気タービン3Bの過回転や過過給の発生を抑制できる。
また、ECU27は、サブスロットル28が正常に動作すると判定すると、ステップS302へ進み、圧力センサ26が正常に圧力を検出できる状態であるか否かを判定する。
ECU27は、例えば、圧力センサ26の出力が正常状態での出力範囲内であるか否かを検出したり、EGR弁24の開度変化に見合う圧力センサ26の出力変化が発生しているか否かを検出したりすることで、圧力センサ26の故障の有無を診断することができる。
ECU27は、例えば、圧力センサ26の出力が正常状態での出力範囲内であるか否かを検出したり、EGR弁24の開度変化に見合う圧力センサ26の出力変化が発生しているか否かを検出したりすることで、圧力センサ26の故障の有無を診断することができる。
そして、ECU27は、圧力センサ26の故障発生を判定すると、サブスロットル28の故障発生を判定した場合と同様に、ステップS303で排気還流制御を停止し、ステップS304で目標過給圧を故障時用の所定値に固定する。
一方、ECU27は、ステップS302で圧力センサ26が正常であると判定した場合、つまり、サブスロットル28及び圧力センサ26が共に正常であって、排気還流制御を実施できかつ圧力センサ26の出力から大気圧計測を行える条件であれば、ステップS101へ進み、サブスロットル28が全開に制御されるのを待って圧力センサ26の出力から大気圧計測を実施する。
一方、ECU27は、ステップS302で圧力センサ26が正常であると判定した場合、つまり、サブスロットル28及び圧力センサ26が共に正常であって、排気還流制御を実施できかつ圧力センサ26の出力から大気圧計測を行える条件であれば、ステップS101へ進み、サブスロットル28が全開に制御されるのを待って圧力センサ26の出力から大気圧計測を実施する。
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、過給機3は、排気タービン式過給機(ターボチャージャー)に限定されず、ルーツブロアーなどの機械式過給機(スーパーチャージャー)を採用することができる。
例えば、過給機3は、排気タービン式過給機(ターボチャージャー)に限定されず、ルーツブロアーなどの機械式過給機(スーパーチャージャー)を採用することができる。
また、サブスロットル28が全開に固着した故障状態(閉制御不能状態)において、排気還流制御を継続させ、また、圧力センサ26の出力に基づく大気圧計測及び計測した大気圧に基づく目標過給圧の設定を継続させることができる。
また、サブスロットル28及び/又は圧力センサ26の故障が発生したときに、ECU27は、係る故障の発生を車両の運転者に警告するために警告装置(ランプ、ブザーなど)を作動させることができる。
1…エンジン、1A…吸気管、1B…排気管、3…過給機、3A…吸気コンプレッサ、3B…排気タービン、22…排気還流管(排気還流通路)、24…排気還流制御弁(EGR弁)、26…圧力センサ、27…制御ユニット(ECU)、28…サブスロットル
Claims (5)
- 吸気管に設けた過給機と、前記過給機の上流側の吸気管内に排気を還流させる排気還流管と、前記排気還流管を介して排気が還流される部分よりも上流側の吸気管に設けた排気還流制御用のサブスロットルと、前記過給機と前記サブスロットルとの間に設けた圧力センサと、を備えたエンジンにおいて、
前記サブスロットルの全開状態における前記圧力センサの出力に基づいて大気圧を計測する、エンジンの制御装置。 - 前回の大気圧計測から所定期間が経過している場合に、前記サブスロットルを全開にして排気還流を中断させ、前記圧力センサの出力に基づいて大気圧を計測する、請求項1記載のエンジンの制御装置。
- 排気還流の中断によるエンジン出力トルクの変動を抑制するように前記エンジンを制御する、請求項2記載のエンジンの制御装置。
- 前記排気還流制御の異常状態では、前記過給機による過給圧を正常状態に比べて低く制限する、請求項1から3のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置。
- 計測した大気圧に応じて前記過給機による過給圧を変更する、請求項1から4のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013250772A JP2015108315A (ja) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | エンジンの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018119406A (ja) * | 2017-01-23 | 2018-08-02 | 日産自動車株式会社 | エンジンの制御方法、及び、エンジン |
JP2018123694A (ja) * | 2017-01-30 | 2018-08-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 低圧egrシステムの故障診断装置 |
JP2020176564A (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-29 | マツダ株式会社 | 差圧センサの異常判定方法及び異常判定システム |
-
2013
- 2013-12-04 JP JP2013250772A patent/JP2015108315A/ja active Pending
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JP7250249B2 (ja) | 2019-04-19 | 2023-04-03 | マツダ株式会社 | 差圧センサの異常判定方法及び異常判定システム |
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