JP2018135869A - Engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンのトルクを制御する制御装置に係り、特に、気筒毎に吸気バルブと排気バルブとの動作を停止して燃焼を停止させるエンジンの制御装置において、エンジン出力トルク低減要求値に近似する気筒数分の気筒を休止するエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls engine torque, and particularly to an engine control device that stops combustion by stopping the operation of an intake valve and an exhaust valve for each cylinder and approximates an engine output torque reduction request value. The present invention relates to an engine control apparatus that deactivates the number of cylinders to be operated.
自動車を含む車両では、例えば、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサや、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ等の各種センサの出力信号が、エンジン制御装置に入力される。エンジン制御装置は、内蔵されたマイクロコンピュータによって各種のエンジン制御プログラムを実行することによって、エンジン運転状態に応じて、例えば、スロットルバルブと、燃料噴射弁と、点火プラグとをそれぞれ作動させる各アクチュエータを制御する。 In vehicles including automobiles, for example, output signals of various sensors such as an accelerator opening sensor that detects an operation amount of an accelerator pedal and a throttle opening sensor that detects a throttle opening are input to an engine control device. The engine control device executes various engine control programs by a built-in microcomputer, and controls each actuator that operates, for example, a throttle valve, a fuel injection valve, and a spark plug according to the engine operating state. Control.
エンジンの出力トルクは、アクセル開度とエンジン運転状態とに応じて、電制スロットルモータによって駆動されるスロットルバルブの開度を調整して、エンジンが吸入する空気量を増減させることによって制御される。 The output torque of the engine is controlled by adjusting the opening of a throttle valve driven by an electric throttle motor according to the accelerator opening and the engine operating state, thereby increasing or decreasing the amount of air taken in by the engine. .
さらに、車に搭載されている他のコントロールユニット、例えば、トランスミッションの変速を制御するAT C/U(コントロールユニット)では、変速時のショック軽減のために、変速中にエンジンの出力トルクを低減させる必要がある。従って、AT C/Uは、エンジンの制御装置に対して、コントロールユニット間の通信機能を使い、一時的な出力トルクの低減を要求する。 In addition, other control units installed in the vehicle, such as an AT C / U (control unit) that controls the transmission shift, reduce the engine output torque during the shift to reduce shock during the shift. There is a need. Accordingly, the AT C / U requests the engine control device to temporarily reduce the output torque by using the communication function between the control units.
トルク低減要求を受けたエンジンの制御装置では、燃料カットと、点火時期のリタードとによって、迅速なトルク低減を実現している。 In the engine control device that has received a torque reduction request, a rapid torque reduction is realized by fuel cut and ignition timing retard.
燃料カットによるトルク低減は、燃料をカットする気筒数を調整することによって、トルク低減量を変化させている。部分的な気筒の燃料をカットした場合、エンジンの排気通路では、燃料カット気筒を通過した空気と、非燃料カット気筒から排出された燃焼ガスとが混ざる。そのため、燃焼ガスに未燃焼の燃料が含まれていたときは、その未燃焼の燃料が排気通路内で空気と反応して燃焼する。その結果、高温のガスが排気通路に配設された触媒に達すると、触媒の熱劣化が進んでしまう課題がある。 In the torque reduction by the fuel cut, the torque reduction amount is changed by adjusting the number of cylinders from which the fuel is cut. When the fuel in the partial cylinder is cut, the air that has passed through the fuel cut cylinder and the combustion gas discharged from the non-fuel cut cylinder are mixed in the exhaust passage of the engine. Therefore, when unburned fuel is contained in the combustion gas, the unburned fuel reacts with air in the exhaust passage and burns. As a result, there is a problem that when the high-temperature gas reaches the catalyst disposed in the exhaust passage, thermal degradation of the catalyst proceeds.
特許文献1に開示されたエンジンの出力制御装置では、燃焼ガスに未燃焼の燃料が含まれる運転領域を判定して、トルク低減要求に応じて燃料をカットする気筒数を制限している。
In the engine output control device disclosed in
特許文献1に開示されたエンジンの出力制限装置によれば、エンジンの出力を低減するために、燃料カット気筒数を増やした場合、未燃焼燃料と燃料カット気筒を通過した空気とが、触媒に達して燃焼することによって触媒を熱劣化させる可能性がある。そのため、特許文献1のエンジンの出力制御装置は、燃料カット気筒数を触媒の発熱を防止できる方向に修正している。
According to the engine output limiting device disclosed in
しかし、燃料カット気筒数を修正して減らした場合、要求されたトルク低減量を実現するためには、例えば、点火時期を遅らせるリタード量を増やして、トルク低減量を確保する必要がある。点火時期のリタードは、燃料消費率が最も高い点火時期から遠ざかるため、燃料消費率が悪化する課題がある。 However, when the number of fuel cut cylinders is corrected and reduced, in order to achieve the required torque reduction amount, for example, it is necessary to increase the retard amount by which the ignition timing is delayed to ensure the torque reduction amount. Since the ignition timing retards away from the ignition timing with the highest fuel consumption rate, there is a problem that the fuel consumption rate deteriorates.
本発明の目的は、燃料消費量と要求されたトルクとを低減するエンジンの制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an engine control device that reduces fuel consumption and required torque.
本発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンの出力トルクの低減要求を受け、トルク低減要求値に近似する気筒数分の気筒を休止する。エンジンの制御装置は、吸入空気量調整部と、制御部とを有する。吸入空気量調整部は、エンジンが吸入する空気量を調整する。制御部は、エンジンに吸入される空気量が気筒休止数に応じた吸入空気量となるように制御する。 The engine control apparatus according to the present invention receives a request to reduce the output torque of the engine, and pauses the cylinders corresponding to the number of cylinders that approximate the torque reduction request value. The engine control device includes an intake air amount adjustment unit and a control unit. The intake air amount adjustment unit adjusts the amount of air taken in by the engine. The control unit performs control so that the amount of air taken into the engine becomes the amount of intake air corresponding to the cylinder deactivation number.
本発明によれば、エンジン出力トルクの低減要求を受け、トルク低減要求値に近似する気筒数分の気筒を休止することができ、トルクを低減している間に、触媒の熱劣化を防止しつつ、燃料消費量およびトルクを低減することができる。 According to the present invention, the engine output torque reduction request can be received, and the cylinders corresponding to the number of cylinders approximating the torque reduction request value can be stopped, and thermal deterioration of the catalyst can be prevented while the torque is being reduced. Meanwhile, fuel consumption and torque can be reduced.
以下、本実施例について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、エンジンの制御装置が搭載される内燃機関の全体構成を概略的に示す。 FIG. 1 schematically shows an overall configuration of an internal combustion engine on which an engine control device is mounted.
図1に示す内燃機関としてのエンジン10は、例えば、4つの気筒を備えた火花点火式の多気筒エンジンである。エンジン10は、シリンダヘッド11aとシリンダブロック11bとからなるシリンダ11と、このシリンダ11の各気筒内に摺動自在に嵌挿されたピストン15と、を備える。ピストン15は、コンロッド14を介してクランク軸に連結されている。
An
クランク軸と同期して回転するリングプレート46には、所定角度毎に突起部が設けられている。クランク角度センサ47は、前述の突起部間の通過時間を計測して、エンジン10の回転数を算出する。
The
各ピストン15の上方には、所定形状の天井部を有する燃焼室17が画成され、各燃焼室17には、点火コイル34から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ39が臨むように設けられている。
Above each
燃焼室17は、吸気通路20と連通している。吸気通路20は、エアクリーナ19と、コンプレッサ41と、「吸入空気量調整機構」の一部としてのスロットルバルブ70と、インタークーラ18と、コレクタ27と、吸気マニホールド28と、吸気ポート29とを備えている。燃料の燃焼に必要な空気は、この吸気通路20を通り、当該吸気通路20の下流端である吸気ポート29の端部に配設された吸気カム軸23によって開閉駆動される吸気バルブ21を介して、各燃焼室17に吸入される。吸気カム軸23には、カム角センサ25が配置されている。
The
吸気通路20の吸気マニホールド28には、吸気ポート29へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁30が気筒毎に臨むように設けられている。
A
スロットルバルブ70は、運転者のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ71の信号と運転状態とに応じて、適切なスロットル開度となるように、「吸入空気量調整機構」の一部としての電制スロットルモータ72によって駆動される。スロットルバルブ70の開度は、スロットル開度センサ73によってECU(コントロールユニット)100に送信される。
The
コレクタ27には、吸気通路20内の圧力を検出する吸気管圧力センサ48が配置されている。エンジン10のシリンダブロックには、エンジン10の冷却水温を検出する水温センサ49が配置されている。
An intake
吸気通路20のコンプレッサ41の上流には、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ(熱式空気流量計)50が配設されている。このエアフローセンサ50は、ブリッジ回路を有する。ブリッジ回路は、吸入空気量(質量流量)が大きくなるに従って、測定対象となる吸入空気流に配置されたホットワイヤ(発熱抵抗体)に流れる電流値を増加させ、吸入空気量が小さくなるのに従って、ホットワイヤに流れる電流値を減少させる。そして、エアフローセンサ50のホットワイヤに流れる発熱抵抗電流値は、電圧信号として抽出され、ECU(エンジンコントロールユニット)100へ送信される。
An air flow sensor (thermal air flow meter) 50 that detects the flow rate of intake air is disposed upstream of the
吸気通路20を介して吸入された空気と、燃料噴射弁30から噴射された燃料との混合気は、吸気バルブ21を介して燃焼室17へ吸入され、点火コイル34に接続された点火プラグ39による火花点火によって燃焼される。燃焼室17での燃焼後の排気ガスは、排気カム軸24によって開閉駆動される排気バルブ22を介して燃焼室17から排気され、排気ポート、排気マニホールド、および排気管(不図示)を備えた排気通路40を通過して外部の大気中へ排出される。
An air-fuel mixture of the air sucked through the
ここで、排気通路40には、タービン42が配設されている。タービン42は、共通の軸45を介して吸気通路20に配設されたコンプレッサ41と接続されている。エンジン10は、燃焼室17から排出される排気ガスの圧力が所定値以上になると、コンプレッサ41によって過給を開始し、圧縮した吸入空気を燃焼室17の内部へ供給する。ここで、圧縮された高温の空気は、インタークーラ18によって冷却される。なお、過給圧が所定値以上になると、それ以上過給されないように、ECU100は、吸気通路20に配設されたリサーキュレーションバルブ43と、排気通路40に配設されたウェイストゲートバルブ44とを開弁させるように制御する。
Here, a
さらに、排気通路40のタービン42の下流側には、例えば、アルミナやセリア等の担体に白金やパラジウム等を塗布した排気ガス浄化用の三元触媒60が配設されている。この触媒60の上流側には、触媒前空燃比に対して線形の出力特性を有するリニア空燃比センサ51が配設されている。触媒60の下流側には、触媒後空燃比がストイキ(理論空燃比)よりもリッチ側かリーン側かを識別するためのスイッチング信号を出力するO2センサ52が配設されている。
Further, on the downstream side of the
エンジン10の各気筒に対して配備された燃料噴射弁30は、燃料タンク53と接続されている。燃料タンク53の内部の燃料は、燃料ポンプ54および燃圧レギュレータ55を備えた燃料供給機構によって所定燃圧に調圧されて、燃料噴射弁30に供給される。燃料噴射弁30は、例えば、ECU100から供給されるエンジン負荷等の運転状態に応じたデューティ(パルス幅:開弁時間に相当する)を有する燃料噴射パルス信号によって開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート29に向けて噴射する。
A
さらに、エンジン10は、気筒休止制御弁80を備える。気筒休止制御弁80は、前述した開閉駆動状態と閉固定状態との切り替えを行う。気筒休止制御弁80は、各気筒に配置され、ECU100からの駆動信号によって気筒毎に、前述した開閉駆動状態と閉固定状態とを切替えることができる。
Further, the
ECU100は、車に搭載されている他のコントロールユニット、例えばトランスミッションの変速を制御するAT C/U90との通信機能を備える。ECU100は、通信機能によって他のコントロールユニットとデータ送受信することによって、これらコントロールユニット間で協調してエンジン10を制御する。なお、ECU100は、エンジン10の種々の制御、例えば、燃料噴射弁30による燃料噴射制御(空燃比制御)と、点火プラグ39による点火時期制御とを行なうためのマイクロコンピュータを内蔵している。
The
図2は、エンジンの制御装置の内部構成を示す。 FIG. 2 shows an internal configuration of the engine control device.
ECU100に内蔵されたCPU201の内部には、エンジン10に設置された各センサの電気信号をデジタル演算処理用の信号に変換、及びデジタル演算用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換するI/O部202が設けられている。I/O部202には、水温センサ49と、カム角センサ25と、リニア空燃比センサ51と、O2センサ52と、エアフローセンサ50と、スロットル開度センサ73と、アクセル開度センサ71と、吸気管圧力センサ48と、クランク角度センサ47とによる各検出信号が入力される。さらに、I/O部202には、車に搭載されている他のコントロールユニット、例えば、トランスミッションの変速を制御するAT C/U90との通信信号が接続されている。
In the
CPU201からの出力信号は、出力信号ドライバ203を介して、第1〜4燃料噴射弁30〜33と、第1〜4点火コイル34〜37と、電制スロットルモータ72と、第1〜4気筒休止制御弁80〜83とへ送られる。なお、出力信号ドライバ203には、I/O部202から制御データが送られおり、その制御データが出力信号ドライバ203にセットされることによって出力信号が出力される。
An output signal from the
図3は、図2に示すエンジンの制御装置の詳細な制御ブロックを示す。以下、各制御ブロックの詳細について説明する。 FIG. 3 shows a detailed control block of the control apparatus for the engine shown in FIG. Hereinafter, details of each control block will be described.
ブロック301は、運転操作量検出部のブロックである。本実施例では、運転操作量検出部301は、アクセル開度センサ71の検出信号から運転者のアクセル開度(運転操作量)を計算する。
A
ブロック302は、エンジン回転数計算部(作動状態検出部)のブロックである。エンジン回転数計算部302は、エンジン10の所定のクランク角度位置に設定されたクランク角度センサ47の電気信号、主にパルス信号変化の単位時間当たりの入力数をカウントし、演算処理することによって、エンジン10の単位時間当りの回転数(作動状態量)を計算する。
A
ブロック303は、車に搭載されている他のコントロールユニット、例えば、トランスミッションの変速制御を行うAT C/U90との通信による受信データから外部要求トルクを計算する外部要求トルク検出部のブロックである。A/T C/U90は、変速する際、変速ショック軽減ために、一時的にエンジンの発生トルクを低減するようにECU100へトルク低減要求を行う。
A
ブロック304は、シリンダ流入空気量計算部のブロックである。シリンダ流入空気量計算部(作動状態検出部)304は、エンジン10の吸気系上流に設定されたエアフローセンサ50の検出信号と、吸気通路20に設定された吸気管圧力センサ48の検出信号との入力に基づいて、シリンダ流入空気量(作動状態量)を計算する。さらに、シリンダ流入空気量計算部304は、前述のシリンダ流入空気量と、エンジン回転数とに基づいて、エンジン10の負荷(作動状態量)を計算する。
ブロック305は、前述した運転者のアクセル開度と、エンジン回転数とに基づいて、運転者が要求しているドライバ要求トルク(指令値)を計算するドライバ要求トルク計算部のブロックである。
A
ブロック306は、前述したドライバ要求トルクと、外部要求トルクとに基づいて、目標トルクを計算する目標トルク計算部のブロックである。目標トルクは、目標SLOWトルクと目標FASTトルクとの2つである。目標SLOWトルクは、主に電制スロットルモータ72を、目標FASTトルクは、気筒休止制御弁80と点火時期との制御に用いられる。
A
ブロック307は、前述したエンジン回転数と、エンジン負荷とに基づいて、推定発生トルクを計算する推定発生トルク計算部(推定作動状態変化量算出部)のブロックである。なお、推定発生トルクは、エンジン10が発生しているトルクを推定している。
A
ブロック308は、前述した目標FASTトルクと推定発生トルクとに基づいてトルク低減要求値を計算し、後述する気筒休止を行う休止気筒数と、点火リダクション量(リタード補正量)とを計算するトルク低減要求量計算部のブロックである。
A
ブロック309は、基本燃料量計算部のブロックである。基本燃料量計算部309は、前述のエンジン回転数計算部302で計算されたエンジン回転数と、前述のシリンダ流入空気量計算部304で計算されたエンジン負荷とに基づいて、各運転領域におけるエンジン10の要求する基本燃料量を計算する。
ブロック310は、前述したエンジン回転数と、エンジン負荷に基づいて目標とするエンジン10の目標空燃比を決定する目標空燃比計算部のブロックである。
A
ブロック311は、エンジン10の排気通路40に設定されたリニア空燃比センサ51の出力と目標空燃比との差分と、前述したエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、空燃比フィードバック補正係数を計算する空燃比補正係数計算部のブロックである。
A block 311 calculates an air-fuel ratio feedback correction coefficient based on the difference between the output of the linear air-
ブロック312は、前述のエンジン回転数と、前述のエンジン負荷とに基づいてエンジン10の各運転領域における最適な基本点火時期を決定する基本点火時期計算部のブロックである。
ブロック313は、エンジン10のアイドリング回転数を一定に保つために、アイドリング時の目標回転数を計算し、目標流量を計算するISC制御部のブロックである。
A
ブロック314は、ISC制御部313で求めた目標流量に相当する負荷トルクと、前述した目標SLOWトルクと、休止気筒数と、エンジン回転数とに基づいて、目標スロットル開度(指令値)を計算する目標スロットル開度計算部のブロックである。
A
ブロック315は、前述した休止気筒数に応じて気筒休止を行う気筒番号を選択する休止気筒選択部のブロックである。
A
ブロック316は、燃料噴射量計算部のブロックである。燃料噴射量計算部316は、前述した基本燃料量計算部309で計算された基本燃料量を、エンジン10の水温と、前述した空燃比補正係数計算部311の空燃比フィードバック係数とに基づいて補正し、前述した気筒休止を行う気筒の燃料噴射量を燃料カット相当に設定する。
「相殺部」としてのブロック317は、例えば、前述した基本点火時期計算部312で決定された基本点火時期を、エンジン10の水温と、点火リダクション量とに基づいて補正する最終点火時期計算部のブロックである。
The
ブロック318は、「制御部」としての電制スロットル制御部(推進力制御部)のブロックである。電制スロットル制御部318は、前述した目標スロットル開度となるように、スロットルバルブ70を制御する。
A
ブロック319は、前述した気筒休止を行う気筒に対して、気筒休止制御弁80を駆動して、気筒休止を行う気筒休止制御部である。
A
ブロック320は、前述した燃料噴射量計算部316で計算された燃料量に基づいてエンジン10への燃料供給を制御する燃料噴射制御部である。
A
ブロック321は、前述の最終点火時期計算部317で求めたエンジン10が要求する最終点火時期に応じて、シリンダ11に流入した燃料混合気を点火するよう制御する点火制御部である。
The
図4は、エンジンの制御装置によるトルク低減の制御ブロックを示す。 FIG. 4 shows a control block for torque reduction by the engine control device.
ドライバ要求トルク401は、運転者の意図によって操作されたアクセル操作量を運転操作量検出部301によってアクセル開度として検出し、クランク角度センサ47の信号に基づいて、エンジン回転数計算部302によって求めたエンジン回転数に基づいて算出される。
The
外部要求トルク402は、車に搭載されている他のコントロールユニット、例えば、トランスミッションの変速を制御するAT C/U90との通信による受信データに基づいて算出される。
The external required
目標SLOWトルク404は、ドライバ要求トルク401に基づいて求められる。目標FASTトルク405は、ドライバ要求トルクと、外部要求トルクとに基づいて求められる。
The target
目標FASTトルク405は、他のコントロールユニットからトルク低減の要求があれば、外部要求トルク402を設定し、前述のトルク低減の要求が無い場合は、ドライバ要求トルク401を設定する。
The
推定発生トルク403は、前述したエンジン負荷と、回転数とに基づいて求められる。推定発生トルク403は、エンジン10がその時点で発生しているトルクを示している。
The estimated generated
トルク低減要求値406は、目標FASTトルク405を推定発生トルク403で除算した計算結果に基づいて算出される。
Torque
気筒休止数407は、トルク低減要求値406に近似する気筒数に基づいて算出される。
The
点火リダクション量408は、トルク低減要求値406から気筒休止数に相当するトルクを除いたトルク低減量となる点火リタード量に基いて算出される。
The ignition reduction amount 408 is calculated based on an ignition retard amount that is a torque reduction amount obtained by subtracting the torque corresponding to the cylinder deactivation number from the torque
目標スロットル開度409は、目標SLOWトルク404から気筒休止数に相当するトルクを除いた値と、ISC制御部313で求めた目標流量に相当するトルク分の合計とエンジン回転数とに基づいて算出される。
The
休止気筒選択410は、休止気筒数が1以上の場合に、気筒休止を行う気筒番号を選択する。気筒休止の選択は、各気筒の中で直近に吸気工程となる気筒を優先して選択する。
The
図5は、休止気筒を選択するタイミングを示す。 FIG. 5 shows the timing for selecting the idle cylinder.
図5の例では、A点で休止気筒の選択を実施する場合、直近に吸気工程となる1気筒を優先して選択する。 In the example of FIG. 5, when selecting the idle cylinder at point A, the cylinder that is the most recently used for the intake process is preferentially selected.
図4に戻る。燃料噴射量411は、水温センサ49によって検出した水温に基づいて求めた補正係数と、空燃比フィードバック係数と、基本燃料量とに基づいて算出する。なお、該当気筒が休止気筒に選択された場合、燃料噴射量411は、燃料カット相当の燃料量を設定する。
Returning to FIG. The
最終点火時期412は、水温センサ49によって検出した水温に基づいて求めた補正量と、基本点火時期と、点火リダクション量408とに基づいて求めたリタード補正量に基いて算出する。
The final ignition timing 412 is calculated based on the correction amount obtained based on the water temperature detected by the
図6は、エンジンの制御装置によるトルク低減制御の挙動を示したチャートである。本図は、車両が一定走行時に外部要求トルクによってトルク低減要求を受付けたときの挙動を示している。 FIG. 6 is a chart showing the behavior of torque reduction control by the engine control device. This figure shows the behavior when the vehicle receives a torque reduction request by the external required torque when the vehicle is traveling at a constant speed.
トルク低減要求値601は、A点で外部要求トルクによるトルク低減要求を受付けて、目標FASTトルクがステップ的に低下し、C点までその値を継続した後、一定の勾配でトルク低減要求が無い状態のF点まで徐々に変化した挙動を示している。
Torque
トルク低減要求値601は、前述したように、目標FASTトルクと推定発生トルク(未図示)とに基づいて算出される。このチャートでは、A点からD点までのトルク低減要求値に近似する気筒休止数は1気筒であり、トルク低減要求値601から気筒休止によるトルク低減量を引いた差分(図中のα)が点火リダクション量となる。
The torque
燃料カット(F/C)603は、気筒休止数が1気筒と算出されたA点で燃料カットの指示を行い、トルク低減要求値601が気筒休止数1気筒未満となったD点で燃料カットを解除する。
The fuel cut (F / C) 603 instructs fuel cut at the point A where the cylinder deactivation number is calculated as one cylinder, and the fuel cut is performed at the point D when the torque
気筒休止602は、前述のA点の後、最初に吸気工程となる気筒の吸気バルブ21を閉固定として気筒休止を開始(B点)し、その後、トルク低減要求値601が気筒休止数1気筒未満となったD点で気筒休止を解除している。
スロットルバルブ開度604は、前述のA点で気筒休止気筒以外の気筒吸入空気量が、トルク低減要求なし相当となるように、休止気筒数の1気筒に相当するスロットルバルブ開度が閉じた後、気筒休止が解除されるD点でA点以前のスロットルバルブ開度に戻している。ここで、チャートの実線は目標スロットル開度、点線は実際のスロットル開度の挙動をそれぞれ示している。スロットルバルブ70は、目標スロットル開度に基づいて電制スロットルモータ72によって駆動されるので、点線で示す挙動となる。
The
吸気管圧力605は、前述のエンジン10の吸気通路20に設けられたコレクタ27内の圧力の挙動を示している。吸気管圧力605は、気筒休止を開始したB点でコレクタ27から気筒休止を行った1気筒分の空気がシリンダに吸入されない。このため、吸気管圧力605は、B点から一時的に上昇した後、スロットルバルブ70を通過してコレクタ27に流入する空気量と、気筒休止状態ではない気筒のシリンダへ吸入する空気量とが平衡状態となるC点まで変化する。さらに、吸気管圧力605は、気筒休止を解除したD点から、前記と同じ理由で、一時的に減少した後、平衡状態となるE点まで変化する。
The
点火リダクション量608の挙動を示す。ここで、点火補正量(1),(2)は、前述の点火リダクション量の内訳を示すものであり、点火補正量(1),(2)の合計が、点火リダクション量608となる。点火補正量(1)を用いて点火リダクション量608の挙動を説明する。
The behavior of the
点火補正量(2)607は、前述の吸気管圧力605の変動分に相当する点火リダクション量608を示し、点火補正量(1)606は、前述の変動分相当以外の点火リダクション量608を示す。
The ignition correction amount (2) 607 indicates an
点火補正量(1)606は、前述のA点でトルク低減要求値601のチャートに示すαに相当するトルクを低減させる、図中ではα分で示した点火リタード量となる。点火補正量(1)606は、C点においては、気筒休止数は1気筒を維持している。点火補正量(1)606は、トルク低減要求値601の変化に応じてD点まで減少し、D点ではトルク低減要求値601が1気筒未満となり、気筒休止が解除される。このため、点火補正量(1)606は、1気筒分のトルクに相当する点火リタード量にステップ的に変化し、その後は、トルク低減要求値に応じた点火リタード量が算出され、トルク低減要求値が零となるF点で点火補正量(1)も零となる。
The ignition correction amount (1) 606 is an ignition retard amount indicated by α in the drawing that reduces the torque corresponding to α shown in the chart of the torque
点火補正量(2)607は、気筒休止を開始したB点から前述のC点までは、コレクタ27内の吸気管圧力605の上昇に伴うトルク増加分を打ち消すトルク低減値に相当する点火リタード量が算出される。さらに、点火補正量(2)607は、気筒休止が解除されたD点から前述のE点までは、吸気管圧力605の低下に伴うトルク低下分を打ち消すように、点火リダクション量608を減らす点火補正量が算出される。
The ignition correction amount (2) 607 is an ignition retard amount corresponding to a torque reduction value that cancels the torque increase accompanying the increase in the
以上のように求めた点火補正量(1)606と点火補正量(2)607との合計が、点火リダクション量608として算出される。
The sum of the ignition correction amount (1) 606 and the ignition correction amount (2) 607 obtained as described above is calculated as the
なお、推定発生トルク(未図示)は、コレクタ27のボリュームと、単位時間当たりのエンジン10の吸入空気量とに基づいて求まるダイナミクスに基づいて算出されるので、吸気管圧力の変化を反映した値が算出される。推定発生トルクの応答性は、実吸気管圧力とオンボードとによって検証されてもよい。
Note that the estimated generated torque (not shown) is calculated based on the dynamics obtained based on the volume of the
図7は、本実施形態になるエンジン制御制御装置の全体的な制御フローを示す。この制御フローは、各制御ロジックを簡略化して示しており、本実施形態に関係しない制御ロジッはその詳細な説明を省略する。 FIG. 7 shows an overall control flow of the engine control apparatus according to the present embodiment. This control flow shows each control logic in a simplified manner, and detailed description of control logic not related to this embodiment is omitted.
図7において、ステップ701では、アクセル開度センサ71の出力電圧に基づいてアクセル開度割合に換算して読み込む。
In FIG. 7, in
ステップ702では、クランク角度センサ47の電気的な信号、主にパルス信号変化の単位時間当たりの入力数をカウントし、演算処理によってエンジン回転数を計算する。
In
ステップ703では、車に搭載されている他のコントロールユニット、例えばトランスミッションの変速制御を行うAT C/U90との通信による受信データに基づいて外部要求トルクを計算する。
In
ステップ704では、エアフローセンサ50の出力電圧に基づいて電圧と流量との間で換算された空気流量と、エンジン回転数とに基づいて、シリンダ流入空気量とエンジン負荷とを計算する。
In
ステップ705では、前述した運転者のアクセル開度割合とエンジン回転数とに基づいて運転者が要求しているドライバ要求トルク(指令値)を計算する。
In
ステップ706では、ドライバ要求トルクと外部要求トルクとに基づいて、目標SLOWトルクと目標FASTトルクとを算出する。
In
ステップ707では、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、推定発生トルクを計算する。
In
ステップ708では、推定発生トルクと目標FASTトルクとに基づいて求めたトルク低減要求値502から休止気筒数と、点火リダクション量とを計算する。
In
ステップ709では、アイドル回転数の目標値と、アイドル回転数の目標値を実現できるISCの目標流量とを計算する。
In
ステップ710では、前述した目標SLOWトルクと、休止気筒数と、ISCの目標流量と、エンジン回転数とに基づいて、目標スロットル開度(指令値)を計算する。
In
ステップ711では、目標スロットル開度となるように、電制スロットル制御部318へ出力する。
In
ステップ712では、休止気筒数が1以上の場合に、気筒休止を行う気筒を決定する。休止気筒は、少なくとも直近に吸気工程となる気筒を含める。さらに、休止気筒が点火順序で連続しない気筒番号の組み合わせを選択してもよい(例えば、点火順序が1→3→4→2気筒となる4気筒で、休止気筒が2気筒の場合、直近に吸気工程となる気筒が1番気筒の場合は、1番気筒と4番気筒を選択する)。
In
ステップ713では、決定した休止気筒を行う気筒番号の情報を、気筒休止制御部319へ出力する。
In
ステップ714では、エンジン回転数と吸入空気量(エンジン負荷)とに基づいて、基本燃料量を計算する。 In step 714, the basic fuel amount is calculated based on the engine speed and the intake air amount (engine load).
ステップ715では、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、目標空燃比をマップ検索する。
In
ステップ716では、リニア空燃比センサ51の出力電圧に基づいて、空燃比変換した実空燃比を読み込む。
In
ステップ717では、目標空燃比と実空燃比とに基づいて、目標空燃比へのフィードバック制御を実施し、空燃比補正係数を算出する。 In step 717, feedback control to the target air-fuel ratio is performed based on the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio, and an air-fuel ratio correction coefficient is calculated.
ステップ718では、フィードバック制御による空燃比補正係数と、水温とに基づいて、求めた水温補正係数によって、基本燃料量を補正し、燃料噴射量411を計算する。
In
ステップ719では、燃料噴射量411を燃料噴射制御部320へ出力する。
In
ステップ720では、エンジン回転数と、エンジン負荷とに基づいて、基本点火時期を計算する。
In
ステップ721では、基本点火時期に水温補正を行い、最終点火時期を計算する。
In
ステップ722では、最終点火時期を点火制御部321へ出力する。
In
図8および図9は、トルク低減要求値と各制御部の出力とを求めるフローチャートであり、所定時間毎に実行される。 FIG. 8 and FIG. 9 are flowcharts for obtaining the torque reduction request value and the output of each control unit, and are executed every predetermined time.
ここで、図8および図9に示すフローチャートの処理が実行される前に、図3で説明した各センサの読込みが行われる。 Here, before the processing of the flowcharts shown in FIGS. 8 and 9 is executed, reading of each sensor described in FIG. 3 is performed.
まず、ステップ801では、アクセル開度と、エンジン回転数計算部302で計算したエンジン回転数とに基づいてドライバ要求トルクTdrqを計算する。
First, in
図10は、ドライバ要求トルクを計算するマップを示す。 FIG. 10 shows a map for calculating the driver request torque.
ドライバ要求トルクTdrqは、図10のように、アクセル開度とエンジン回転数Neとのマップから求める。 The driver request torque Tdrq is obtained from a map of the accelerator opening and the engine speed Ne as shown in FIG.
図8に戻る。ステップ802では、他のコントロールユニットから受信した通信データをチェックして外部要求トルクのデータを受信しているか否かをチェックし、受信済であれば外部要求トルクTexrqを更新する。
Returning to FIG. In
ステップ803では、前述のドライバ要求トルクTdrqにエンジン10のポンプ損失分に相当するポンプロストルクTpu、エンジン10周辺の補機を駆動する動力に相当する負荷トルクTlsを加えて、目標SLOWトルクTsrqを求める。
In
ステップ804では、前述の外部要求トルクのデータを受信済であれば(S804:YES)、ステップ805へ、未受信であれば(S804:NO)、ステップ806へ進む。
In
ステップ805では、目標FASTトルクTfrqに、前述の更新した外部要求トルクTexrqを代入する。
In
ステップ806では、目標FASTトルクTfrqに、ドライバ要求トルクTdrqを代入する。
In
ステップ807では、シリンダ流入空気量Qaをエンジン回転数Neで除算した値に、トルク変換係数Ktqを乗じて、推定発生トルクTetmを計算する。
In
ステップ808では、目標FASTトルクTfrqを推定発生トルクTetmで除算して、トルク低減値Tredを計算する。
In
図11は、休止気筒数を検索するテーブルを示す。 FIG. 11 shows a table for searching for the number of deactivated cylinders.
図8に戻る。ステップ809では、トルク低減要求値Tredを用いて、図11に示すテーブル検索を行い、近似する気筒数を求めて、休止気筒数Nfcyを算出する。
Returning to FIG. In
図12は、点火リダクション量Ardを検索するテーブルを示す。 FIG. 12 shows a table for searching for the ignition reduction amount Ard.
図8に戻る。ステップ810では、トルク低減要求値Tredから休止気筒数Nfcyの気筒休止を実施することによって得られるトルク低減量を除いた演算値Aを求めた後、図12に示すテーブル検索を行い、点火リダクション量Ardを計算する。点火リダクション量Ardは、点火時期のリタード量を示している。
Returning to FIG. In
図13は、目標回転数Ntgtを検索するテーブルを示す。 FIG. 13 shows a table for searching for the target rotation speed Ntgt.
図9に示すステップ901では、水温Twを使って、図13に示すテーブル検索を行い、目標回転数Ntgtを計算し、運転状態がアイドルのときに、エンジン回転数が目標回転数Ntgtとなるように制御する。次に、ステップ901では、エンジン回転数Neと目標回転数Ntgtとから求めた偏差に、空気量変換係数Kiscを乗じて、目標流量Qiscを計算する。
In
ステップ902では、目標SLOWトルクTsrqから休止気筒数Nfcyの気筒休止を実施することによって得られるトルク低減量を除いた演算値Bを求める。次に、ステップ902では、目標流量Qiscにトルク換算係数Ktiscを乗算した値を、演算値Bに加算した演算値Cと、エンジン回転数Neとを用いて、マップ検索を行い、目標スロットル開度Tgthを計算する。前述のマップ検索は、図10に示されるマップを使って求める。
In
ステップ903では、図7で説明したように、休止気筒数が1以上の場合に、気筒休止を行う気筒を選択する。休止気筒は、少なくとも直近に吸気工程となる気筒を含める。それ以外の休止気筒は、点火順序で連続しない気筒番号の組み合わせを選択してもよい。
In
ステップ904では、シリンダ流入空気量Qaをエンジン回転数Neで除算した値に、燃料噴射量変換係数Kinjを乗じて、基本燃料量Tpを計算する。
In
ステップ905では、各気筒の燃料噴射量Tiout_nを計算する。気筒休止を行う気筒には、燃料噴射弁30から燃料が噴射されない無効パルス幅Tsを設定し、それ以外の気筒には、基本噴射量Tpに空燃比フィードバック係数Kfbと水温による補正係数Ktwとを乗じ、無効噴射パルス幅Tsを加算して求める。
In
ステップ906では、エンジン回転数Neとエンジン負荷LDATAとに基づいて、マップ(未図示)検索を行い、基本点火時期Astdを求める。
In
ステップ907では、基本点火時期Astdに水温による補正係数Ktwaの補正を行い、点火リダクション量Ardをリタード側に補正し、各気筒の最終点火時期Adv_nを求める。
In
ステップ908では、バッテリ電圧(未図示)VBを読み込み、テーブル検索によって点火コイルの通電時間Tdwlを求める。
In
以上のように、各制御部へ出力するパラメータを求める。 As described above, parameters to be output to each control unit are obtained.
図3に記載の各制御部318〜321の処理を、図14から図17に示すフローチャートを使って説明する。
The processing of each
図14は、所定時間毎に実行される電制スロットル制御部318の処理のフローチャートを示す。
FIG. 14 shows a flowchart of processing of the electric
ステップ1401では、目標スロットル開度Tgthを読み込む。 In step 1401, the target throttle opening Tgth is read.
ステップ1402では、スロットルバルブ70の稼働角度範囲Thmaxに対する目標スロットル開度Tgthの割合に基づいて、電制スロットルモータ駆動信号Pdutyのデューティ比[%]を計算する。
In
ステップ1403では、前述の駆動信号を電制スロットルモータ72へ出力する。
In
図15は、所定のクランク角度毎に実行される燃料噴射部320の処理を示すフローチャートを示す。
FIG. 15 is a flowchart showing processing of the
ステップ1501では、吸気工程の気筒番号Ninjを選択して、燃料噴射を行う気筒番号を決定する。
In
ステップ1502では、Ninj気筒の燃料噴射量Tiout_nを読み込み、燃料噴射弁駆動信号に変換する。
In
ステップ1503では、Ninj気筒の燃料噴射弁30に、前述の燃料噴射弁駆動信号を出力する。
In
図16は、所定のクランク角度毎に実行される気筒休止制御部319の処理のフローチャートを示す。
FIG. 16 shows a flowchart of the processing of the cylinder
ステップ1601では、吸気工程の気筒番号Ninjを選択して、気筒休止制御弁80を操作する気筒番号を決定する。
In
ステップ1602では、Ninj気筒が図7のステップ713で説明した休止気筒として選択されているのであれば(S1602:YES)、ステップ1603へ進み、それ以外ならステップ1604へ進む。
In
ステップ1603では、Ninj気筒の気筒休止制御弁80を気筒休止状態へ駆動し、吸気バルブ21と排気バルブ22とを閉固定状態へ操作する。
In
ステップ1604では、Ninj気筒の気筒休止制御弁80を気筒休止解除状態へ駆動し、吸気バルブ21と排気バルブ22とが開閉動作を行う状態へ操作する。
In
図17は、各気筒の点火コイルへの通電がオフ(通電終了)されたタイミングで実行される点火制御手段の処理のフローチャートを示す。 FIG. 17 shows a flowchart of processing of the ignition control means executed at the timing when the energization to the ignition coil of each cylinder is turned off (end of energization).
ステップ1701では、点火コイル34への通電オフが行われた気筒番号Nadvを読み込む。
In step 1701, the cylinder number Nadv in which the energization of the
ステップ1702とステップ1703とでは、図9のステップ907,908で、説明した最終点火時期Adv_nと点火コイル通電時間Tdwlとに基づいて、Nadv気筒の点火コイル34の通電開始までの時間Tonと通電終了までの時間Toffとを計算する。
In
ステップ1704では、Nadv気筒の点火コイルを駆動するタイマに、前述のTonおよびToffをセットすることによって、点火コイル34へ駆動信号を出力する。
In
本実施形態でのエンジン10の制御装置は、エンジン10の出力トルクの低減要求を受け、トルク低減要求値406に近似する気筒数分の気筒を休止する。エンジン10の制御装置は、スロットルバルブ70および電制スロットルモータ72と、電制スロットル制御部318とを有する。スロットルバルブ70および電制スロットルモータ72は、エンジン10が吸入する空気量を調整する。電制スロットル制御部318は、スロットルバルブ70および電制スロットルモータ72を、エンジン10に吸入される空気量が気筒休止数に応じた吸入空気量となるように制御するので、トルク低減を実施している間に、触媒60の熱劣化を防止できると共に、迅速且つ精度よく燃料消費量およびトルクを低減することができる。
The control device for the
さらに、トルクの低減要求値601と、トルクの低減値との差(乖離)を相殺するように、エンジン10の点火時期を補正する最終点火時期計算部317を有するので、トルク低減要求値601と、気筒休止によるトルク低減値との差を、エンジン10の構造を変更することなく容易に解消することができる。
Furthermore, since it has the final ignition timing
さらに、最終点火時期計算部317は、気筒休止数の変化に伴う出力トルクの変化と、スロットル操作に伴う吸入空気量の変化とを相殺するように、点火時期を補正するので、トルク低減要求値601と、気筒休止によるトルク低減値との差を、燃料消費量およびトルクの効率よく解消することができる。
Further, the final ignition timing
さらに、電制スロットル制御部318は、休止気筒に応じた吸入空気量となるように、スロットルバルブ70および電制スロットルモータ72を制御し、最終点火時期計算部317は、気筒休止に伴う出力トルクの低減と、スロットル操作による吸入空気量の低減とを相殺するように、点火時期を補正するので、気筒を休止させるときに、触媒60の熱劣化を防止しつつ、燃料消費量およびトルクを低減することができる。
Further, the electric
さらに、電制スロットル制御部318は、休止気筒からの復帰に応じた吸入空気量となるように、スロットルバルブ70および電制スロットルモータ72を制御し、最終点火時期計算部317は、気筒休止からの復帰に伴う出力トルクの低減と、スロットル操作による吸入空気量の低減とを相殺するように、点火時期を補正するので、気筒休止を復帰させるときに、触媒60の熱劣化を防止しつつ、燃料消費量およびトルクを低減することができる。
Further, the electric
さらに、気筒休止および気筒休止復帰の出力トルクの変化は、エンジン10の吸入行程のタイミングに基づいて推定するので、休止気筒を復帰させるときに、延滞なく駆動力を得ることができる。
Furthermore, since the change in the output torque of cylinder deactivation and cylinder deactivation recovery is estimated based on the timing of the intake stroke of the
10:エンジン
70:スロットルバルブ
72:電制スロットルモータ
317:最終点火時期計算部
318:電制スロットル制御部
406:トルク低減要求値
10: Engine 70: Throttle valve 72: Electric throttle motor 317: Final ignition timing calculation unit 318: Electric throttle control unit 406: Torque reduction required value
Claims (6)
前記エンジンが吸入する空気量を調整する吸入空気量調整機構と、
前記吸入空気量調整機構を、前記エンジンに吸入される空気量が気筒休止数に応じた吸入空気量となるように制御する制御部とを有するエンジンの制御装置。 An engine control apparatus that receives a request for engine output torque reduction and deactivates a number of cylinders approximating a torque reduction request value,
An intake air amount adjusting mechanism for adjusting the amount of air taken in by the engine;
An engine control apparatus comprising: a control unit that controls the intake air amount adjusting mechanism so that an air amount taken into the engine becomes an intake air amount corresponding to a cylinder deactivation number.
請求項1に記載のエンジンの制御装置。 A canceling unit that corrects the ignition timing of the engine so as to cancel the difference between the torque reduction request value and the torque reduction value;
The engine control apparatus according to claim 1.
請求項2に記載のエンジンの制御装置。 The canceling unit corrects the ignition timing so as to cancel out a change in output torque accompanying a change in the cylinder deactivation number and a change in the intake air amount accompanying a throttle operation;
The engine control device according to claim 2.
前記相殺部は、前記気筒休止に伴う前記出力トルクの低減と、前記スロットル操作による前記吸入空気量の低減とを相殺するように、前記点火時期を補正する、
請求項2または3に記載のエンジンの制御装置。 The control unit controls the intake air amount adjusting unit so that the intake air amount corresponds to the cylinder deactivation,
The canceling unit corrects the ignition timing so as to cancel the reduction in the output torque due to the cylinder deactivation and the reduction in the intake air amount due to the throttle operation.
The engine control device according to claim 2 or 3.
前記相殺部は、前記気筒休止からの復帰に伴う前記出力トルクの増加と、前記スロットル操作による前記吸入空気量の増加とを相殺するように、前記点火時期を補正する、
請求項2乃至4の何れか一項に記載のエンジンの制御装置。 The control unit controls the intake air amount adjusting unit so that the intake air amount corresponds to the return from the cylinder deactivation;
The canceling unit corrects the ignition timing so as to cancel out the increase in the output torque accompanying the return from the cylinder deactivation and the increase in the intake air amount due to the throttle operation;
The engine control device according to any one of claims 2 to 4.
請求項1乃至5の何れか一項に記載のエンジンの制御装置。 The change in the output torque of the cylinder deactivation and the cylinder deactivation return is estimated based on the intake stroke timing of the engine.
The engine control device according to any one of claims 1 to 5.
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