JP2016011635A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関から回転トルクの伝達を受けて発電する発電機を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls a generator that generates electric power by receiving transmission of rotational torque from an internal combustion engine.
近時、車両の燃費性能のさらなる向上を目的として、車両に搭載される内燃機関や駆動系における機械的損失の低減が図られている。 Recently, for the purpose of further improving the fuel consumption performance of a vehicle, reduction of mechanical loss in an internal combustion engine and a drive system mounted on the vehicle has been attempted.
その結果、アイドリング時に内燃機関の回転を維持するために必要なエンジントルクが小さくなってきている。そして、高地に代表される大気圧が低い環境下では、背圧即ち排気通路内の圧力が低下することもあり、必要トルクがさらに小さくなる。 As a result, the engine torque required to maintain the rotation of the internal combustion engine during idling is decreasing. And in the environment where the atmospheric pressure represented by the high ground is low, the back pressure, that is, the pressure in the exhaust passage may be lowered, and the required torque is further reduced.
このため、大気圧の低い環境下では、スロットルバルブ(または、アイドルスピードコントロールバルブ)の開度を下限まで絞っているにもかかわらず、必要トルク以上のエンジントルクが出力されて、アイドル回転数が上昇してしまう。 For this reason, in an environment where the atmospheric pressure is low, even though the throttle valve (or the idle speed control valve) is throttled to the lower limit, engine torque more than the necessary torque is output and the idling speed is reduced. It will rise.
アイドル回転数が目標回転数を上回った場合、燃料噴射を一時中断する燃料カットを実施することとなる(例えば、下記特許文献を参照)が、燃料カットによりアイドル回転数が一旦低下したとしても、燃料噴射を再開すればこれが再び上昇することは避けられない。従って、燃料カットが断続的に発生し、アイドル回転数が上昇と下降とを繰り返すハンチングを起こして、ドライバビリティに悪影響を及ぼすことがあった。 When the idling speed exceeds the target speed, a fuel cut that temporarily interrupts fuel injection will be carried out (see, for example, the following patent document), but even if the idling speed once decreases due to the fuel cut, If fuel injection is restarted, it will be unavoidable that this rises again. Therefore, fuel cuts occur intermittently, causing hunting that repeatedly increases and decreases the idling speed, which may adversely affect drivability.
低大気圧の環境下でのアイドル回転数のハンチングの問題は、特に、内燃機関のクランクシャフトと車軸との間に介在するクラッチが切断されるNレンジでの停車中に生じやすい。 The problem of idling speed hunting in a low atmospheric pressure environment is particularly likely to occur during a stop in the N range where the clutch interposed between the crankshaft and the axle of the internal combustion engine is disengaged.
本発明は、高地に代表される大気圧が低い環境下におけるアイドル回転数のハンチングを抑止することを所期の目的とする。 An object of the present invention is to suppress hunting of the idling speed in an environment where the atmospheric pressure is low, typified by a high altitude.
上述した課題を解決するべく、本発明では、内燃機関から回転トルクの伝達を受けて稼働する補機を制御するものであって、内燃機関のアイドル運転中に現在のエンジン回転数及び大気圧に基づいて前記補機の内燃機関に対する負荷を調整する制御装置を構成した。 In order to solve the above-described problems, the present invention controls an auxiliary machine that operates by receiving rotational torque from an internal combustion engine, and controls the current engine speed and atmospheric pressure during idle operation of the internal combustion engine. Based on this, a control device for adjusting the load on the internal combustion engine of the auxiliary machine is configured.
即ち、低大気圧の環境下において、内燃機関に従動する補機の負荷を増大させることにより、必要トルクを超える余剰のエンジントルクを補機の駆動に費やすようにしたのである。このようなものであれば、内燃機関のアイドル回転の加速を抑制することが可能となる。 That is, by increasing the load of the auxiliary machine driven by the internal combustion engine in a low atmospheric pressure environment, excessive engine torque exceeding the required torque is consumed for driving the auxiliary machine. With such a configuration, it is possible to suppress acceleration of idle rotation of the internal combustion engine.
前記補機の負荷は、大気圧が所定値以上の領域では大気圧が低くなるほど増大させるが、大気圧が所定値未満の領域では大気圧が低くなるほど減少させることが好ましい。大気圧が非常に低い場合には、内燃機関の気筒に充填される吸気の量も顕著に減少し、内燃機関が余剰のエンジントルクを出力することが困難となるからである。 The load of the auxiliary machine increases as the atmospheric pressure decreases in a region where the atmospheric pressure is equal to or higher than a predetermined value, but preferably decreases as the atmospheric pressure decreases in a region where the atmospheric pressure is less than a predetermined value. This is because when the atmospheric pressure is very low, the amount of intake air that fills the cylinders of the internal combustion engine also decreases significantly, making it difficult for the internal combustion engine to output excess engine torque.
本発明によれば、大気圧が低い環境下におけるアイドル回転数のハンチングを抑止することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress idle speed hunting in an environment where atmospheric pressure is low.
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。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の4ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒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。
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. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type 4-stroke gasoline engine, and includes a plurality of 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、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及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。
The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An
外部EGR装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク33に接続している。
The external EGR device 2 realizes a so-called high-pressure loop EGR. The
車両に搭載される発電システムに関して述べる。発電機(オルタネータまたはモータジェネレータ)110は、ベルト及びプーリを要素とする巻掛伝動機構等を介して内燃機関の出力軸であるクランクシャフトに接続しており、クランクシャフトの回転に従動して回転し、発電した電力を車載バッテリ120に充電し、または車両に実装されている各種の電気負荷(照明灯、電動パワーステアリング装置、ラジエータファン、送風用ブロワ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等。図示せず)に給電する。
A power generation system mounted on a vehicle will be described. A generator (alternator or motor generator) 110 is connected to a crankshaft which is an output shaft of an internal combustion engine via a winding transmission mechanism having a belt and a pulley as elements, and is rotated by the rotation of the crankshaft. Then, the generated electric power is charged into the in-
図2に、発電システムの等価回路を示す。発電機110は、ステータに巻回されたステータコイル111と、ステータの内側に配置され回転するロータに巻回されたフィールドコイル112とを有する。ステータコイル111は三相コイルであり、三相交流の誘起電流を発電する。この誘起電流は、ダイオードを用いてなる整流器113によって直流電流とした上でバッテリ120に蓄電する。
FIG. 2 shows an equivalent circuit of the power generation system. The
レギュレータ130は、発電機110に付随し、発電機110が発電して出力する電圧の大きさを制御するIC式のものである。レギュレータ130は、パワートランジスタ、パワーMOSFET等に代表されるパワーデバイス(電力用半導体素子)を用いた切替回路131を介してフィールドコイル112に通電する。
The
レギュレータ130の電圧制御回路132は、制御装置たるECU0から発電機110の目標電圧を指令する信号lを受け付け、バッテリ120の端子電圧をその指令された目標電圧に追従させるべく、パワーデバイス131をスイッチ動作させるPWM(Pulse Width Modulation)制御を行う。発電機110の出力電圧、即ち発電機110のステータコイルに誘起される電圧は、フィールドコイル112を流れる励磁電流のDUTY比であるfDUTYに比例して大きくなる。発電機110による発電量、換言すればバッテリ120への充電量及び/または電気負荷への給電量は、fDUTYが高いほど増加し、fDUTYが低いほど減少する。
The
発電機110は、内燃機関から見れば機械的な負荷となる。発電機110の出力電圧がバッテリ120の端子電圧を超越するとき、バッテリ120が充電され、かつ発電機110から電気負荷に電力が供給される。つまり、発電機110がクランクシャフトの回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をする。その分、内燃機関のクランクシャフトから車両の駆動系ひいては車軸(駆動輪)に供給されるエンジントルクが減少する。バッテリ120への充電量及び電気負荷への給電量は、発電機110の出力電圧とバッテリ120電圧との電位差に依存する。
The
逆に、発電機110の出力電圧がバッテリ120電圧に満たないか、バッテリ120電圧に近いときには、バッテリ120が充電されず、また発電機110から電気負荷に電力が供給されない(バッテリ120から電気負荷に電力供給されることはある)。つまり、発電機110がクランクシャフトの回転のエネルギを費やす仕事をしないか、またはその仕事が小さくなる。その分、内燃機関のクランクシャフトから駆動系及び車軸に供給されるエンジントルクが増大する。
Conversely, when the output voltage of the
要するに、ECU0からレギュレータ130に高い出力電圧を指令すると、エンジン回転に対する発電機110の機械負荷が増し、低い出力電圧を指令すると、エンジン回転に対する発電機110の機械負荷が減る。
In short, when a high output voltage is commanded from the ECU 0 to the
内燃機関及び発電機110の運転制御を司る制御装置たるECU0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。
The ECU 0 serving as a control device that controls operation of the internal combustion engine and the
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、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d、内燃機関の温度を示唆する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e、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号f、バッテリ120に対して流出入する電流及びバッテリ120の端子電圧を検出するセンサから出力されるバッテリ電流・電圧信号g、レギュレータ130の内蔵回路133から出力されるフィールド電流の通電/遮断(パワーデバイス131の点弧/消弧)の波形を示す信号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 b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and engine speed of the crankshaft, and depression of an accelerator pedal. The accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount 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、発電機110の出力電圧を制御する電圧レギュレータ65に対して電圧指令信号l、EGRバルブ32に対して開度操作信号m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、発電機110の出力電圧、要求EGR率(または、EGR量)等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、m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 and the intake air amount, the required fuel injection amount, the fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), the fuel injection pressure, the ignition timing, the output voltage of the
しかして、本実施形態のECU0は、運転者によるアクセルペダルの踏込量(アクセル開度、要求負荷)が0またはほぼ0であるアイドリング時に、現在のエンジン回転数及び大気圧に基づいて発電機110の出力を調整することにより、アイドリングのエンジン回転数即ちアイドル回転数を所望の目標回転数近傍に維持する。
Thus, the ECU 0 of the present embodiment generates the
アイドル運転中、ECU0は、大気圧が低いほど発電機110の発電量つまりは出力電圧を上昇させ、大気圧が高いほど発電機110の出力電圧を低下させる。但し、大気圧が所定値未満の領域では、大気圧が低いほど発電機110の出力電圧を低下させる。これは、大気圧が非常に低い場合、内燃機関の気筒1に充填される吸気の量も顕著に減少し、内燃機関が余剰のエンジントルクを出力することが困難となることによる。
During the idling operation, the ECU 0 increases the power generation amount of the
また、ECU0は、アイドル回転数が高いほど発電機110の出力電圧を上昇させ、アイドル回転数が低いほど発電機110の出力電圧を低下させる。
Moreover, ECU0 raises the output voltage of the
ECU0のメモリには予め、アイドル回転数及び大気圧と発電機110の出力電圧との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ECU0は、現在のアイドル回転数及び大気圧をキーとして当該マップを検索するか、現在のアイドル回転数及び大気圧を当該関数式に代入して、設定するべき出力電圧の大きさを知得する。そして、発電機110を、当該出力電圧を出力する状態に制御する。
In the memory of the ECU 0, map data or a function formula that prescribes the relationship between the idle speed and atmospheric pressure and the output voltage of the
アイドリング時の大気圧の高低に応じた発電機110の出力電圧の調整は、大気圧がある値よりも低く(低大気圧の環境下であり)、かつ気筒1に充填される吸気量が所定量以下であることを条件として実施する。また、アイドリング時、大気圧の高低に応じたスロットルバルブ32(または、アイドルスピードコントロールバルブ)の開度の補正を同時に行う。即ち、大気圧が低いほど、アイドル運転中のスロットルバルブ32の開度を拡大させる。
The adjustment of the output voltage of the
本実施形態では、内燃機関から回転トルクの伝達を受けて発電する補機である発電機110を制御するものであって、内燃機関のアイドル運転中、現在のエンジン回転数及び大気圧に基づいて発電機の出力を調整する制御装置0を構成した。
In the present embodiment, the
本実施形態によれば、高地に代表される低大気圧の環境下において、内燃機関に従動して発電する発電機110の出力を平地よりも増大させ、アイドル回転の維持に必要なトルクを超える余剰のエンジントルクを発電に費やして、内燃機関の回転の加速を抑制することができる。従って、高地においてスロットルバルブ32(または、アイドルスピードコントロールバルブ)の開度を下限まで絞っているにもかかわらずアイドル回転数が上昇してしまう問題が解消され、断続的な燃料カットを伴うアイドル回転数のハンチングを回避でき、ドライバビリティが高く保たれる。
According to this embodiment, in an environment of low atmospheric pressure typified by high altitudes, the output of the
また、発電機110が発電する電力はバッテリ120に充電して回収し、以後の電装系の駆動に用いることができるので、余剰のエンジントルク(及び、消費燃料)が無駄とならない。
Further, since the electric power generated by the
加えて、補機の負荷即ち発電機110の出力を、大気圧が所定値以上の領域では大気圧が低くなるほど増大させる一方、大気圧が所定値未満の領域では大気圧が低くなるほど減少させるようにしているため、大気圧が非常に低く内燃機関が余剰のエンジントルクを出力できない状況においても、アイドル回転数を所望の目標回転数に近づけることができる。
In addition, the load of the auxiliary machine, that is, the output of the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。特に、内燃機関のアイドル運転中にエンジン回転数及び大気圧に応じて負荷を調整する対象の補機は、発電機110には限定されない。例えば、内燃機関から回転トルクの伝達を受けて稼働し流体を加圧または圧縮するコンプレッサを制御対象の補機とし、制御装置たるECU0がこの補機の出力即ち内燃機関に対する負荷を増減させるものとしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. In particular, the auxiliary device whose load is adjusted according to the engine speed and the atmospheric pressure during the idling operation of the internal combustion engine is not limited to the
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両等に搭載される内燃機関及びこれに付帯した発電機の制御に適用できる。 The present invention can be applied to control of an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like and a generator attached thereto.
0…制御装置(ECU)
1…気筒
11…インジェクタ
3…吸気通路
32…スロットルバルブ
110…補機(発電機)
112…コイル(フィールドコイル)
130…レギュレータ
0 ... Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder 11 ...
112 ... Coil (field coil)
130 ... Regulator
Claims (2)
内燃機関のアイドル運転中、現在のエンジン回転数及び大気圧に基づいて前記補機の内燃機関に対する負荷を調整する制御装置。 Controlling an auxiliary machine that operates by receiving rotational torque from an internal combustion engine,
A control device for adjusting a load on the internal combustion engine of the auxiliary machine based on the current engine speed and atmospheric pressure during idle operation of the internal combustion engine.
大気圧が所定値未満の領域では、大気圧が低くなるほど前記補機の負荷を減少させる請求項1記載の制御装置。 In a region where the atmospheric pressure is equal to or higher than a predetermined value, the load of the auxiliary machine increases as the atmospheric pressure decreases,
2. The control device according to claim 1, wherein in a region where the atmospheric pressure is less than a predetermined value, the load on the auxiliary device is reduced as the atmospheric pressure is lowered.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014133585A JP2016011635A (en) | 2014-06-30 | 2014-06-30 | Control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014133585A JP2016011635A (en) | 2014-06-30 | 2014-06-30 | Control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016011635A true JP2016011635A (en) | 2016-01-21 |
Family
ID=55228510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014133585A Pending JP2016011635A (en) | 2014-06-30 | 2014-06-30 | Control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016011635A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111022194A (en) * | 2019-12-10 | 2020-04-17 | 重庆鼎工机电有限公司 | Compression ignition detection device suitable for generator set and control method thereof |
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2014
- 2014-06-30 JP JP2014133585A patent/JP2016011635A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111022194A (en) * | 2019-12-10 | 2020-04-17 | 重庆鼎工机电有限公司 | Compression ignition detection device suitable for generator set and control method thereof |
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