JP2015190379A - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、ターボ過給機を備えた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, and more particularly to a control device for an internal combustion engine provided with a turbocharger.
従来、例えば特開2013−245595号公報には、過給機を有するエンジンを備えるハイブリッド車両において、エンジンの始動後におけるドライバビリティの悪化を抑制するための技術が開示されている。より詳しくは、このハイブリッド車両では、エンジンの停止が要求されたときにおいて、アイドリング運転又はモータリング運転が行われているときには、これらが行われていないときよりも過給機の過給圧を減圧させてからエンジンの停止処理が行われる。これにより、エンジンの停止に伴う車両振動の発生が抑制される。 Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-245595 discloses a technique for suppressing deterioration of drivability after starting an engine in a hybrid vehicle including an engine having a supercharger. More specifically, in this hybrid vehicle, when the engine stop is requested, when the idling operation or the motoring operation is performed, the supercharging pressure of the supercharger is reduced than when the engine is not performed. Then, the engine stop process is performed. Thereby, generation | occurrence | production of the vehicle vibration accompanying a stop of an engine is suppressed.
ところで、ターボ過給機を備える内燃機関では、高負荷走行時にエンジン停止要求が出された場合に、エンジン停止後もタービンが回転し続けることがある。このような状態で再びエンジンの再始動要求が出されると、始動時の筒内流入新気量が目標値よりも多量になってしまい、所望のトルクを実現できない、エミッションが悪化するといった不具合が起きるおそれがある。 By the way, in an internal combustion engine equipped with a turbocharger, when an engine stop request is issued during high load traveling, the turbine may continue to rotate even after the engine is stopped. If an engine restart request is issued again in such a state, the amount of fresh air flowing into the cylinder at the time of starting becomes larger than the target value, so that the desired torque cannot be realized, and the emission deteriorates. May happen.
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、ターボ過給機を備えた内燃機関において、内燃機関が一時的な停止から再始動する際の筒内流入空気量のズレを抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. In an internal combustion engine equipped with a turbocharger, the displacement of the inflow into the cylinder when the internal combustion engine restarts from a temporary stop is suppressed. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can be used.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、排気通路に配置されたタービンと吸気通路の配置されたコンプレッサとにより構成されるターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の停止要求が出された場合に、停止時のタービン回転数を推定する第1推定手段と、
前記内燃機関の再始動時に、前記停止時のタービン回転数と前記内燃機関の停止時間に基づいて、現在のタービン回転数を推定する第2推定手段と、
前記現在のタービン回転数が所定の閾値よりも大きい場合に、空気系アクチュエータの操作量を筒内流入空気量を低下させる方向に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention provides a control device for an internal combustion engine including a turbocharger including a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage.
First estimation means for estimating a turbine rotational speed at the time of stop when a request to stop the internal combustion engine is issued;
Second estimation means for estimating the current turbine speed based on the turbine speed at the time of stop and the stop time of the internal combustion engine when the internal combustion engine is restarted;
Correction means for correcting the operation amount of the air actuator in a direction to decrease the in-cylinder inflow air amount when the current turbine rotation speed is larger than a predetermined threshold;
It is characterized by providing.
第1の発明によれば、内燃機関の停止要求が出された場合に、停止時のタービン回転数が推定され、当該停止時のタービン回転数と停止時間とに基づいて、再始動時のタービン回転数が推定される。そして、推定された再始動時のタービン回転数が所定の基準値よりも大きい場合に、筒内に流入する空気量が低下する方向に空気系アクチュエータが制御される。このため、本発明によれば、再始動時のタービン回転の影響による筒内流入空気量の増大を抑制することができるので、所望のトルクを実現できない、エミッションが悪化するといった不具合が起きることを抑制することができる。 According to the first invention, when a stop request for the internal combustion engine is issued, the turbine speed at the time of stop is estimated, and the turbine at the time of restart is based on the turbine speed and the stop time at the time of stop. The number of revolutions is estimated. Then, when the estimated turbine rotational speed at restart is larger than a predetermined reference value, the air system actuator is controlled in a direction in which the amount of air flowing into the cylinder decreases. For this reason, according to the present invention, an increase in the in-cylinder inflow air amount due to the influence of the turbine rotation at the time of restart can be suppressed, so that a problem that a desired torque cannot be realized and emission deteriorates occurs. Can be suppressed.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1について図を参照して説明する。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図4を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に適用されるハイブリッド車のシステム構成を示す構成図である。ハイブリッド車の車両1には、モータ2、伝達機構3、動力分割機構5、ジェネレータ6、バッテリ9、内燃機関(エンジン)10等が搭載されている。モータ2は、エンジン10と共に車両1の動力源を構成するもので、モータ2の出力側は、減速機構等を含む伝達機構3を介して車輪4に連結されている。また、エンジン10の出力側は、動力分割機構5を介して伝達機構3とジェネレータ6に連結されている。ジェネレータ6は、インバータ7及び昇圧コンバータ8を介してバッテリ9に接続されている。
[Configuration of Embodiment 1]
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram showing a system configuration of a hybrid vehicle applied to the first embodiment of the present invention. A hybrid vehicle 1 includes a motor 2, a transmission mechanism 3, a
動力分割機構5は、エンジン10から伝達機構3とジェネレータ6にそれぞれ伝達される駆動力の比率を調整する。これにより、ハイブリッド車においては、車輪4に伝達されるモータ2とエンジン10の駆動力の比率を動力分割機構5により制御しつつ、ジェネレータ6によりバッテリ9の充電を実行することができる。そして、車両1の走行中には、モータ2を停止した状態でエンジン10の駆動力により走行するエンジン走行と、エンジン10を停止した状態でモータ2の駆動力により走行するモータ走行と、両方の駆動力を用いて走行するハイブリッド走行とが実現される。なお、これらの車両制御は、後述のECU50により実行される。
次に、図2を参照して、エンジン10の構成について説明する。図2は、本発明の実施の形態1によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。図2に示すエンジン10は、火花点火式の4ストロークレシプロエンジンである。エンジン10は、各気筒の燃焼室内に空気を供給するための吸気系、排気ガスを排出するための排気系、およびエンジン10の運転を制御するための制御系の構成を有している。以下、これらの構成についてそれぞれ詳細に説明する。
Next, the configuration of the
エンジン10の吸気系は吸気通路12を備えている。吸気通路12の入口側にはエアクリーナ14が取り付けられている。吸気通路12におけるエアクリーナ14の下流側には、吸気通路12に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ(AFM)16が取り付けられている。吸気通路12の出口側は、サージタンク18および吸気バルブを介して各気筒20の燃焼室に接続されている。吸気バルブには、バルブタイミングを可変に設定するための可変バルブタイミング機構(IN−VVT)が設けられている。また、サージタンク18には、吸気管圧力(過給圧)Pimを検出するための圧力センサ52が設けられている。
The intake system of the
吸気通路12におけるエアフローメータ16の下流側にはターボ過給機のコンプレッサ22が配置されている。コンプレッサ22の下流側の吸気通路12には、コンプレッサ22によって圧縮された吸気を冷却するためのインタークーラ24が配置されている。インタークーラ24の下流側の吸気通路には、エンジン10内に供給される空気量を調整するためのスロットル26が配置されている。
A
吸気通路12には、コンプレッサ22をバイパスして空気を流すためのエアバイパスバルブ(以下、「ABV」とも称する)28が設けられている。このエアバイパスバルブ28は、例えば任意の開度を実現するアクティブ制御対応の電動式のエアバイパスバルブで構成され、スロットル26の急閉時に開弁されることによりサージの発生を抑制してコンプレッサ22を保護する。
The
エンジン10の排気系は排気通路30を備えている。排気通路30の一端側は排気バルブを介して各気筒20の燃焼室に接続されている。排気バルブには、バルブタイミングを可変に設定するための可変バルブタイミング機構(EX−VVT)が設けられている。
The exhaust system of the
排気通路30の途中には、ターボ過給機のタービン32が配置されている。タービン32の下流側の排気通路30には、スタート触媒(以下、「S/C」と称する)34が配置されている。S/C34は所謂三元触媒であって、理論空燃比近傍において排気ガスに含まれるHC,CO,NOxの3成分を効率的に浄化する。
A
また、排気通路30には、タービン32をバイパスして排気ガスを流すためのウエストゲートバルブ(以下、「WGV」とも称する)36が設けられている。また、排気通路30におけるタービン32の上流側には、排気圧力Pexを検出するための圧力センサ54が設けられている。
The
本実施形態のエンジン10は、その制御系としてECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50の出力側には、前述のスロットル26、ABV28、WGV36、IN−VVTの他、点火プラグ(図示せず)等の種々のアクチュエータが接続されている。ECU50の入力側には、前述のエアフローメータ16、圧力センサ52,54の他、クランク軸(図示せず)の回転角度に応じた信号を出力するクランク角センサや空燃比センサ(何れも図示せず)等の種々のセンサ類が接続されている。ECU50は、エンジンが備える各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがってエンジンが備える各アクチュエータを動作させるようになっている。
The
[実施の形態1の動作]
次に、本実施の形態1の動作について説明する。ハイブリッド車においては、トルク要求がない場合にエンジンが停止される。ここで、ターボ過給機を備えるエンジンにおいて高負荷走行からエンジンを停止する場合には、エンジン停止後もタービンがしばらく回転し続ける。このため、エンジンを停止した後即座にアクセルペダルが踏まれたような場合には、タービンの回転によって過給された状態でエンジンを再始動することとなるため、目標よりも多くの空気が筒内に流入してしまう。この場合、筒内空燃比がリーンになるため、所望のトルクを実現できない、エミッションが悪化するといった不具合が起きるおそれがある。
[Operation of Embodiment 1]
Next, the operation of the first embodiment will be described. In a hybrid vehicle, the engine is stopped when there is no torque request. Here, when the engine is stopped from a high load running in an engine equipped with a turbocharger, the turbine continues to rotate for a while even after the engine is stopped. For this reason, when the accelerator pedal is stepped on immediately after the engine is stopped, the engine is restarted in a state of being supercharged by the rotation of the turbine. It will flow into. In this case, since the in-cylinder air-fuel ratio becomes lean, there is a risk that a desired torque cannot be realized or the emission deteriorates.
そこで、本実施の形態のシステムでは、エンジンを再始動するときのタービン回転数を推定し、筒内へ流入する空気量が目標よりも過多にならないようにスロットル26が調整される。以下、本実施の形態で実行されるエンジン停止時の制御、及びエンジン再始動時の制御についてフローチャートを用いて説明する。 Therefore, in the system of the present embodiment, the turbine rotational speed when the engine is restarted is estimated, and the throttle 26 is adjusted so that the amount of air flowing into the cylinder does not exceed the target. Hereinafter, control at the time of engine stop and control at the time of engine restart executed in the present embodiment will be described with reference to flowcharts.
図3のフローチャートは、本実施の形態でECU50により実行されるエンジン停止時の制御のためのルーチンを示している。このルーチンでは、先ずエンジンの停止要求が出されたか否かが判定される(ステップS100)。その結果、エンジンの停止要求が出されていない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、エンジンの停止要求が出された場合には、次のステップに移行し、エンジンが停止される(ステップS102)。
The flowchart of FIG. 3 shows a routine for control at the time of engine stop executed by the
次に、タービン回転数推定運転領域か否かが判定される(ステップS104)。ここでは、具体的には、エンジン停止前のエンジン負荷率、エンジン回転数が閾値以上か否かが判定される。なお、閾値は、エンジンの停止後もタービンが回転するエンジン負荷率、エンジン回転数として、予め定められた値が使用される。その結果、タービン回転数推定運転領域ではないと判定された場合には、再始動時のタービン回転による影響がないと判断されて、本ルーチンは終了される。一方、タービン回転数推定運転領域であると判定された場合には、次のステップに移行して、推定タービン回転数が算出される(ステップS106)。ここでは、具体的には、圧力センサ54によって検出される排気圧力Pex、圧力センサ52によって検出される吸気管圧力(過給圧)Pim、およびWGV36の開度が取得される。そして、排気圧力Pexから算出されるタービンを回す力、WGV36の開度から算出されるタービンに流れ込む排気量、および過給圧Pimから算出されるコンプレッサ流量に基づいて、エンジン停止前の推定タービン回転数が算出される。本ステップが終了されると、本ルーチンによるエンジン停止時の制御が終了される。
Next, it is determined whether or not it is in the turbine speed estimation operation region (step S104). Specifically, it is determined whether or not the engine load factor and engine speed before engine stop are equal to or greater than a threshold value. As the threshold value, predetermined values are used as an engine load factor and an engine speed at which the turbine rotates even after the engine is stopped. As a result, when it is determined that it is not in the turbine rotation speed estimation operation region, it is determined that there is no influence by the turbine rotation at the time of restart, and this routine is ended. On the other hand, when it is determined that it is in the turbine rotation speed estimation operation region, the process proceeds to the next step, and the estimated turbine rotation speed is calculated (step S106). Specifically, the exhaust pressure Pex detected by the
図4のフローチャートは、本実施の形態でECU50により実行されるエンジン再始動時の制御のためのルーチンを示している。このルーチンでは、先ずエンジンの再始動要求が出されたか否かが判定される(ステップS200)。その結果、エンジンの再始動要求が出されていない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、エンジンの再始動要求が出された場合には、次のステップに移行し、エンジンを停止してから再始動するまでのエンジンの停止時間が算出される(ステップS202)。
The flowchart of FIG. 4 shows a routine for control at the time of engine restart executed by the
次に、上記ステップS106にて算出された推定タービン回転数と、上記ステップS202にて算出されたエンジン停止時間とに基づいて、現在のタービン回転数である現在推定回転数が算出される(ステップS204)。エンジンの停止後、タービン回転数はフリクションによって減衰する。ここでは、具体的には、エンジン停止時間から当該減衰率が推定される。そして、当該減衰率と推定タービン回転数とに基づいて、現在推定回転数が算出される。 Next, based on the estimated turbine speed calculated in step S106 and the engine stop time calculated in step S202, a current estimated speed that is the current turbine speed is calculated (step S204). After the engine stops, the turbine speed is attenuated by friction. Specifically, the attenuation rate is estimated from the engine stop time. Then, the current estimated rotational speed is calculated based on the attenuation rate and the estimated turbine rotational speed.
次に、現在推定回転数が所定の閾値よりも大きいか否かが判定される(ステップS206)。閾値は、筒内流入空気量が目標の空気量からずれるか否かを判定するための値として、予め定められた値が使用される。その結果、現在推定回転数>閾値の成立が認められない場合には、空気量の調整は不要と判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。 Next, it is determined whether or not the currently estimated rotational speed is greater than a predetermined threshold (step S206). As the threshold value, a predetermined value is used as a value for determining whether or not the in-cylinder inflow air amount deviates from the target air amount. As a result, when it is not recognized that the current estimated rotational speed> the threshold value is not established, it is determined that the adjustment of the air amount is unnecessary, and this routine is immediately terminated.
一方、上記ステップS206において、現在推定回転数>閾値の成立が認められた場合には、次のステップに移行する。次のステップでは、スロットル26の操作量が筒内流入空気量を低下させる方向に補正されて、筒内流入空気量が目標の空気量に調整される(ステップS208)。ここでは、具体的には、現在推定回転数が大きい場合に、スロットル26の開度が閉側に補正される。 On the other hand, if it is determined in step S206 that the current estimated rotational speed> threshold value is established, the process proceeds to the next step. In the next step, the operation amount of the throttle 26 is corrected in a direction to decrease the in-cylinder inflow air amount, and the in-cylinder inflow air amount is adjusted to the target air amount (step S208). Here, specifically, when the currently estimated rotational speed is large, the opening degree of the throttle 26 is corrected to the closed side.
以上説明した通り、本実施の形態1のシステムによれば、エンジンが停止された後再始動する際のタービン回転数(現在推定回転数)が算出されるので、回転数センサを用いることなくタービン回転数を取得することができる。また、現在推定回転数に基づいてスロットル26の操作量が補正されるので、タービンの回転によって過給された状態であっても、再始動時の筒内空気量を制御目標値に制御することができる。 As described above, according to the system of the first embodiment, the turbine rotational speed (currently estimated rotational speed) when the engine is stopped and restarted is calculated, so that the turbine can be used without using the rotational speed sensor. The number of rotations can be acquired. Further, since the operation amount of the throttle 26 is corrected based on the currently estimated rotational speed, the in-cylinder air amount at the time of restart is controlled to the control target value even in a state of being supercharged by the rotation of the turbine. Can do.
ところで、上述した実施の形態1のシステムでは、ハイブリッド車両において、エンジンが再始動される場合に実行される制御として説明したが、本発明の制御が適用可能なシステムはハイブリッド車両のシステムに限られない。すなわち、例えば、ターボ過給機付きエンジンのみを動力源とする車両のシステムにおいて、アイドル運転中にエンジンが停止されてその後再始動される場合に本発明の制御を適用することとしてもよい。 By the way, in the system of Embodiment 1 mentioned above, in the hybrid vehicle, it demonstrated as control performed when an engine is restarted, However, The system which can apply the control of this invention is restricted to the system of a hybrid vehicle. Absent. That is, for example, in a vehicle system using only an engine with a turbocharger as a power source, the control of the present invention may be applied when the engine is stopped and then restarted during idle operation.
また、上述した実施の形態1のシステムでは、現在推定回転数>閾値の成立が認められた場合にスロットル26の操作量を補正することとした。しかしながら、補正対象はスロットル26の操作量に限らず、当該スロットル26の操作量に替えてまたはこれに加えてABV28、IN−VVT等の他の空気系アクチュエータの操作量を補正することとしてもよい。この場合、現在推定回転数が大きい場合には、ABV28の開度は開側に補正すればよく、また、IN−VVTは遅閉じ側に補正すればよい。
Further, in the system of the first embodiment described above, the operation amount of the throttle 26 is corrected when the present estimated rotational speed> threshold is established. However, the correction target is not limited to the operation amount of the throttle 26, and the operation amount of other air system actuators such as
なお、上述した実施の形態1の制御装置では、現在推定回転数が第1の発明の「現在のタービン回転数」に、推定タービン回転数が第1の発明の「停止時のタービン回転数」に、それぞれ相当している。また上述した実施の形態1の制御装置では、ECU50が上記ステップS100からS106の処理を実行することにより、第1の発明の「第1推定手段」が、ECU50が上記ステップS200からS204の処理を実行することにより、第1の発明の「第2推定手段」が、ECU50が上記ステップS206からS208の処理を実行することにより、第1の発明の「補正手段」が、それぞれ実現されている。
In the control device of the first embodiment described above, the current estimated rotational speed is the “current turbine rotational speed” of the first invention, and the estimated turbine rotational speed is the “turbine rotational speed at stop” of the first invention. Respectively. In the control device of the first embodiment described above, the
1 車両
2 モータ
3 伝達機構
5 動力分割機構
6 ジェネレータ
7 インバータ
8 昇圧コンバータ
9 バッテリ
10 内燃機関(エンジン)
12 吸気通路
14 エアクリーナ
16 エアフローメータ(AFM)
18 サージタンク
20 気筒
22 コンプレッサ
24 インタークーラ
26 スロットル
28 エアバイパスバルブ(ABV)
30 排気通路
32 タービン
34 スタート触媒(S/C)
36 ウエストゲートバルブ(WGV)
50 ECU(Electronic Control Unit)
52,54 圧力センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2 Motor 3
12 Intake passage 14 Air cleaner 16 Air flow meter (AFM)
18 Surge tank 20
30
36 Wastegate valve (WGV)
50 ECU (Electronic Control Unit)
52,54 Pressure sensor
Claims (1)
前記内燃機関の停止要求が出された場合に、停止時のタービン回転数を推定する第1推定手段と、
前記内燃機関の再始動時に、前記停止時のタービン回転数と前記内燃機関の停止時間に基づいて、現在のタービン回転数を推定する第2推定手段と、
前記現在のタービン回転数が所定の閾値よりも大きい場合に、空気系アクチュエータの操作量を、筒内流入空気量を低下させる方向に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 In an internal combustion engine including a turbocharger configured by a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage,
First estimation means for estimating a turbine rotational speed at the time of stop when a request to stop the internal combustion engine is issued;
Second estimation means for estimating the current turbine speed based on the turbine speed at the time of stop and the stop time of the internal combustion engine when the internal combustion engine is restarted;
When the current turbine speed is greater than a predetermined threshold, correction means for correcting the operation amount of the air system actuator in a direction to decrease the in-cylinder inflow air amount;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014067956A JP2015190379A (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Internal combustion engine control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014067956A JP2015190379A (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Internal combustion engine control device |
Publications (1)
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---|---|
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JP (1) | JP2015190379A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11479234B2 (en) * | 2019-07-29 | 2022-10-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for hybrid vehicle |
-
2014
- 2014-03-28 JP JP2014067956A patent/JP2015190379A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11479234B2 (en) * | 2019-07-29 | 2022-10-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for hybrid vehicle |
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