JP2015190349A - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ターボ過給機を備える内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine including an exhaust turbocharger.
排気ターボ過給機を備える内燃機関を搭載した車両において、車両を加速させるべく運転者がアクセル開度を拡大させる操作を行った時点では、排気タービンに流入する排気ガスの流量及び温度が低く、タービンが十分に駆動されない。従って、運転者がアクセル開度を拡大させても、即時には過給圧ひいては気筒に充填される空気の量が増大せず、エンジントルクが立ち上がるまでに時間を要する、いわゆるターボラグが問題となっている。 In a vehicle equipped with an internal combustion engine equipped with an exhaust turbocharger, the flow rate and temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust turbine are low when the driver performs an operation to increase the accelerator opening in order to accelerate the vehicle, The turbine is not driven sufficiently. Therefore, even if the driver increases the accelerator opening, the so-called turbo lag, which takes time until the engine torque rises, is not a problem because the boost pressure and thus the amount of air charged in the cylinder does not increase. Yes.
このターボラグを緩和する方法の一つとして、要求負荷が大きい過給領域でかつ過給圧が所定値以下であるときに、アクセルペダルの踏込量に応じた通常の開度よりもスロットルバルブの開度を大きくする補正制御を行うことが考えられている(例えば、特許文献1を参照)。このような補正制御により、ターボラグの期間中に吸気量を増量し、エンジントルクをより速やかに増大させることはできる。 One way to mitigate this turbo lag is to open the throttle valve more than the normal opening according to the amount of depression of the accelerator pedal when the required load is high and the boost pressure is below a specified value. It is considered to perform correction control to increase the degree (see, for example, Patent Document 1). By such correction control, the intake air amount can be increased during the turbo lag period, and the engine torque can be increased more quickly.
しかしながら、スロットルバルブの開度を増大させることにより吸気量を増加させることは、低温の新気を多く内燃機関に取り入れることに等しい。故に、外気温の条件等によっては、必ずしも排気タービンの仕事量が目論見通り速やかに増大するとは限られず、ターボラグを十分に解消できないことがあり得る。 However, increasing the amount of intake air by increasing the opening of the throttle valve is equivalent to incorporating a large amount of low temperature fresh air into the internal combustion engine. Therefore, depending on the conditions of the outside air temperature and the like, the work amount of the exhaust turbine does not necessarily increase as expected, and the turbo lag may not be sufficiently eliminated.
本発明は以上の点に着目し、ターボラグを可及的に縮小することを所期の目的としている。 The present invention pays attention to the above points and aims at reducing the turbo lag as much as possible.
以上の課題を解決すべく、本発明に係る内燃機関の制御装置は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、アクセル開度又はその単位時間当たりの変化率が所定値を上回る運転領域において、実際の吸気圧がアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも所定以上小さい場合に、そうでない場合と比較して空燃比がより小さくなるように燃料噴射量の増量補正を実行する。 In order to solve the above problems, a control device for an internal combustion engine according to the present invention has a configuration as described below. In other words, the control device for an internal combustion engine according to the present invention is configured so that the actual intake pressure depends on the accelerator opening or the rate of change per unit time in an operating region where the accelerator opening or the rate of change per unit time exceeds a predetermined value. When the target boost pressure is smaller than a predetermined value, the fuel injection amount increase correction is executed so that the air-fuel ratio becomes smaller than when the target boost pressure is not.
このようなものであれば、実際の吸気圧と目標過給圧との差が所定を下回るまでの期間に、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように燃料噴射量を増量することにより、気筒で発生するエンジントルクを増大させ、ターボラグを小さくすることができる。また、燃料噴射量を増量することによりタービンを通過する排気ガスの温度を高くし、タービンを通過する際の熱膨張を促進することができるので、この点からもターボラグを小さくできる。 In such a case, the fuel injection amount is increased so that the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio during a period until the difference between the actual intake pressure and the target supercharging pressure falls below a predetermined value. Thus, the engine torque generated in the cylinder can be increased and the turbo lag can be reduced. Further, since the temperature of the exhaust gas passing through the turbine can be increased by increasing the fuel injection amount and the thermal expansion when passing through the turbine can be promoted, the turbo lag can also be reduced from this point.
なお、本発明において、「実際の吸気圧がアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも所定以上小さい」とは、所定が0の場合も含む。換言すれば、実際の吸気圧が単にアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも小さい場合も含む。 In the present invention, “the actual intake pressure is smaller than the target boost pressure corresponding to the accelerator opening or the rate of change per unit time by a predetermined value or more” includes a case where the predetermined value is zero. In other words, it includes a case where the actual intake pressure is simply smaller than the target boost pressure corresponding to the accelerator opening or the rate of change per unit time.
本発明によれば、ターボラグを可及的に縮小することができる。 According to the present invention, the turbo lag can be reduced as much as possible.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment.
本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数、本実施形態では3つの気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition gasoline engine, and includes a plurality of, in the present embodiment, three cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、排気ターボ過給機5のコンプレッサ51、インタクーラ35、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42、排気ターボ過給機5の駆動タービン52及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。加えて、タービン52を迂回する排気バイパス通路43、及びこのバイパス通路43の入口を開閉するバイパスバルブであるウェイストゲートバルブ44を設けてある。ウェイストゲートバルブ44は、アクチュエータに制御信号nを入力することで開閉操作することが可能な電動ウェイストゲートバルブであり、そのアクチュエータとしてDCサーボモータを用いている。
The
排気ターボ過給機5は、駆動タービン52とコンプレッサ51とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン52を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ51にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮(過給)して気筒1に送り込む。
The exhaust turbocharger 5 is configured such that the
本実施形態の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 An ECU (Electronic Control Unit) 0 that is a control device of the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号(N信号)b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ(または、シフトポジションスイッチ)から出力されるシフトレンジ信号g、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号(G信号)h等が入力される。
The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed, An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the
出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、ウェイストゲートバルブ44に対して開度操作信号n等を出力する。
From the output interface, an ignition signal i for the igniter of the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。しかして、ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、nを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface, knows the engine speed, and is filled in the cylinder 1. Estimate the intake volume. Based on the engine speed, the intake air amount, and the like, various operating parameters such as required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, and ignition timing are determined. As the operation parameter determination method itself, a known method can be adopted. Thus, the ECU 0 applies various control signals i, j, k, n corresponding to the operation parameters via the output interface.
ECU0は、アクセル開度信号cが示すアクセル開度θ、又はその単位時間当たりの変化率dθ/dtがそれぞれ所定値θ0、(dθ/dt)0を上回る運転領域において、アクセル開度θ又はその単位時間当たりの変化率dθ/dtに応じた目標過給圧p0を決定する。その上で、ターボラグを小さくすべく、以下の制御を行う。 The ECU 0 determines whether the accelerator opening θ or the accelerator opening θ indicated by the accelerator opening signal c, or the change rate dθ / dt per unit time thereof exceeds the predetermined values θ 0 and (dθ / dt) 0 , respectively. A target boost pressure p 0 is determined in accordance with the rate of change dθ / dt per unit time. Then, the following control is performed to reduce the turbo lag.
すなわち、吸気温・吸気圧信号eが示す実際のサージタンク33内の吸気圧pが目標過給圧p0よりも所定値Δp0以上小さい場合には、そうでない場合と比較して気筒1に充填される吸気の空燃比がより小さくなるように、つまりよりリッチ側となるように燃料噴射量の増量補正を実行するための増量補正プログラムを実行する。なお、前記所定値Δp0は、0以上の範囲で任意に決定した値であり、具体的には実験等に基づいて決定される。この増量補正プログラムによる制御の手順についてフローチャートである図2を参照しつつ以下に述べる。
That is, when the actual intake pressure p in the
アクセル開度θが所定値θ0を上回るか、又はその単位時間当たりの変化率dθ/dtが所定値(dθ/dt)0を上回るときは(S1)、アクセル開度θ及びその単位時間当たりの変化率dθ/dtをパラメータとして、目標過給圧p0を決定する(S2)。その上で、実際の吸気圧pをパラメータとして空燃比が理論空燃比となる燃料噴射量を決定し(S3)、実際の吸気圧pが目標過給圧p0より小さくかつ差が所定値Δp0を上回る場合には(S4)、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように、より望ましくは空燃比が13〜14程度になるように燃料噴射量を増量する(S5)。一方、そうでない場合は、燃料噴射量の増量は行わない。 When the accelerator opening θ exceeds the predetermined value θ 0 or the rate of change dθ / dt per unit time thereof exceeds the predetermined value (dθ / dt) 0 (S1), the accelerator opening θ and the unit time per unit time The target boost pressure p 0 is determined using the change rate dθ / dt of the parameter as a parameter (S2). After that, the fuel injection amount at which the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio is determined using the actual intake pressure p as a parameter (S3), the actual intake pressure p is smaller than the target boost pressure p 0 and the difference is a predetermined value Δp. When it exceeds 0 (S4), the fuel injection amount is increased so that the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and more preferably the air-fuel ratio becomes about 13-14 (S5). On the other hand, otherwise, the fuel injection amount is not increased.
上述した制御において、図3に示すように、アクセル開度θが増加すると(時刻t1)、燃料噴射量は同図の破線で示す理論空燃比となる噴射量よりも増量した同図の実線で示す量となる。その後、アクセル開度θが一定となった(時刻t2)後も、実際の吸気圧pと目標過給圧p0との差が所定値Δp0を下回る(時刻t3)までの間、すなわち気筒で発生するエンジントルクが所望の値に達するまでの間は、燃料噴射量を増量する。つまり、ターボラグの期間の長さは同図のd1である。なお、燃料噴射量が増量される期間の長さは、アクセル開度θの増加が開始した時点で排気ターボ過給機5のコンプレッサ51の出口にある空気がサージタンク33内に達するまでの間であり、おおよそエンジン1回転分に相当する。これに対して、燃料噴射量の増量を行わない場合のターボラグの期間の長さは同図のd2であるので、上述した制御を行うことによりターボラグが縮小する。そして、実際の吸気圧pと目標過給圧p0との差が所定値Δp0を下回ると、理論空燃比となる量だけ燃料を噴射する制御に復帰する。
In the control described above, as shown in FIG. 3, when the accelerator opening θ is increased (time t 1 ), the fuel injection amount is increased from the injection amount that becomes the stoichiometric air-fuel ratio indicated by the broken line in FIG. It becomes the quantity shown by. Thereafter, after the accelerator opening θ becomes constant (time t 2 ), the difference between the actual intake pressure p and the target boost pressure p 0 falls below the predetermined value Δp 0 (time t 3 ). That is, the fuel injection amount is increased until the engine torque generated in the cylinder reaches a desired value. That is, the length of the turbo lag period is d 1 in FIG. The length of the period during which the fuel injection amount is increased is the time until the air at the outlet of the
以上に述べたように、本実施形態によれば、実際の吸気圧pと目標過給圧p0との差が所定値Δp0を下回るまでの期間に、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように燃料噴射量を増量することにより、気筒1で発生するエンジントルクを増大させることができるので、ターボラグを小さくすることができる。それとともに、ドライバビリティを改善することもできる。また、燃料噴射量を増量することによりタービン52を通過する排気ガスの温度を上昇させ、タービン52を通過する際の熱膨張を促進することができるので、この点からもターボラグを短縮することができる。さらに、燃料噴射量を増量することにより排気ガス圧も上昇し、排気ガスがタービン52を通過する際の膨張による仕事量も増加する。すなわち、排気ガスがタービン52を通過する際の膨張を利用してタービン52の駆動エネルギーとするエネルギー転換をより効果的に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio during the period until the difference between the actual intake pressure p and the target boost pressure p 0 falls below the predetermined value Δp 0. By increasing the fuel injection amount so as to be on the side, the engine torque generated in the cylinder 1 can be increased, so that the turbo lag can be reduced. At the same time, drivability can be improved. Further, since the temperature of the exhaust gas passing through the
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
例えば、上述した実施形態において、所定値Δp0は0であってもよい。すなわち、実際の吸気圧が単にアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも小さい場合に、そうでない場合と比較して空燃比がより小さくなるすなわちリッチ側となるように燃料噴射量の増量補正を実行するようにしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the predetermined value Δp 0 may be zero. In other words, when the actual intake pressure is simply smaller than the target boost pressure corresponding to the accelerator opening or its rate of change per unit time, the air-fuel ratio becomes smaller, that is, on the rich side compared to the case where it is not. In this manner, the fuel injection amount increase correction may be executed.
また、上述した実施形態では、アクセル開度又はアクセル開度の単位時間当たりの変化率が所定値を上回る運転領域においてターボラグを小さくすべく本発明の制御を行うようにしているが、アクセル開度が所定値を上回る運転領域において、ターボラグを小さくすべく本発明の制御を行うようにしても、すなわち上述した実施形態のステップS1の条件を「アクセル開度が所定値を上回る」ことにしてもよい。一方、アクセル開度の単位時間当たりの変化率が所定値を上回る運転領域において、ターボラグを小さくすべく本発明の制御を行うようにしても、換言すれば上述した実施形態のステップS1の条件を「アクセル開度の単位時間当たりの変化率が所定値を上回る」ことにしてもよい。さらに、アクセル開度及びアクセル開度の単位時間当たりの変化率がそれぞれ所定値を上回る運転領域において、ターボラグを小さくすべく本発明の制御を行うようにしても、つまり上述した実施形態のステップS1の条件を「アクセル開度およびアクセル開度の単位時間当たりの変化率がそれぞれ所定値を上回る」ことにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the control of the present invention is performed to reduce the turbo lag in the operation region where the accelerator opening or the rate of change of the accelerator opening per unit time exceeds a predetermined value. In the operation region where the engine pressure exceeds the predetermined value, the control of the present invention is performed to reduce the turbo lag, that is, the condition of step S1 of the above-described embodiment is that the accelerator opening exceeds the predetermined value. Good. On the other hand, even if the control of the present invention is performed to reduce the turbo lag in the operation region where the rate of change of the accelerator opening per unit time exceeds a predetermined value, in other words, the condition of step S1 of the above-described embodiment is satisfied. “The rate of change of the accelerator opening per unit time may exceed a predetermined value”. Further, in the operation region where the accelerator opening and the change rate per unit time of the accelerator opening each exceed a predetermined value, the control of the present invention may be performed to reduce the turbo lag, that is, step S1 of the above-described embodiment. The above condition may be that “the accelerator opening and the rate of change of the accelerator opening per unit time each exceed a predetermined value”.
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。 In addition, various changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
0…制御装置(ECU)
11…インジェクタ
5…排気ターボ過給機
c…アクセル開度信号
e…吸気温・吸気圧信号
0 ... Control unit (ECU)
11 ... Injector 5 ... Exhaust turbocharger c ... Accelerator opening signal e ... Intake air temperature / intake pressure signal
Claims (1)
アクセル開度又はその単位時間当たりの変化率が所定値を上回る運転領域において、
実際の吸気圧がアクセル開度又はその単位時間当たりの変化率に応じた目標過給圧よりも所定以上小さい場合に、そうでない場合と比較して空燃比がより小さくなるように燃料噴射量の増量補正を実行する内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine including an exhaust turbocharger,
In the operating range where the accelerator opening or the rate of change per unit time exceeds the specified value,
When the actual intake pressure is smaller than the target boost pressure according to the accelerator opening or its rate of change per unit time by a predetermined amount or more, the fuel injection amount is set so that the air-fuel ratio is smaller than when the actual intake pressure is not. A control device for an internal combustion engine that performs an increase correction.
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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JP2014066857A Pending JP2015190349A (en) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | Internal combustion engine control device |
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Country | Link |
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2014
- 2014-03-27 JP JP2014066857A patent/JP2015190349A/en active Pending
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