JP2019002346A - 駆動回路制御装置および駆動回路制御方法 - Google Patents

駆動回路制御装置および駆動回路制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の駆動回路の制御を精度良く実現すること。【解決手段】駆動回路制御装置18は、識別情報が割り当てられた駆動回路20a〜20dと、各電装品の開度等を示す指示情報をECU19から受信する通信部22と、指示情報に基づいて駆動回路20a〜20dを制御する制御部23と、を有する。制御部23は、指示情報に含まれる識別情報に基づいて、駆動回路20a〜20d毎に制御内容を決定し、駆動回路20a〜20dに対して、指示情報に示される開度を実現可能な大きさの駆動電流を出力するように制御する。【選択図】図2

Description

本発明は、電装品の駆動回路を制御する駆動回路制御装置および駆動回路制御方法に関する。
従来、車両のエンジンシステムには、例えば、スロットルバルブ、ターボチャージャ、EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブ、エキゾーストバルブなどの電装品が備えられている。これらの電装品は、駆動回路から出力される駆動電流により動作するモータによって駆動される。
例えば特許文献1には、エンジン制御装置とは別に設けられたモジュール制御装置が電装品毎の複数の駆動回路を備え、エンジン制御装置とモジュール制御装置とで制御機能を分担する構成が開示されている。
特開2002−195113号公報
しかしながら、特許文献1には、モジュール制御装置がエンジン制御装置から所定の指示を受けた場合に各駆動回路をどのように制御するのかについて、具体的な開示がない。よって、特許文献1の構成は、制御機能を充分に分担できず、エンジンシステムの動作に不具合が生じるおそれがある。
本発明の目的は、複数の駆動回路の制御を精度良く実現できる駆動回路制御装置および駆動回路制御方法を提供することである。
本発明の駆動回路制御装置は、所定のエンジン回転数が実現されるようにエンジンを制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、各電装品のモータ毎に設けられた複数の駆動回路を制御する駆動回路制御装置であって、前記エンジン制御装置から、前記所定のエンジン回転数の実現に必要な前記電装品の開度および該開度にすべきタイミングを前記電装品毎に示す指示情報を受信する通信部と、前記指示情報に基づいて、前記複数の駆動回路のそれぞれを制御する制御部と、を有し、前記複数の駆動回路のそれぞれには、予め識別情報が割り当てられており、前記指示情報には、前記識別情報毎に、前記開度を示す開度情報と、前記タイミングを示すタイミング情報と、が対応付けられて含まれており、前記制御部は、前記識別情報に基づいて、前記駆動回路毎に制御内容を決定し、該駆動回路に対して、前記タイミング情報が示すタイミングで、前記開度情報が示す開度を実現可能な大きさの駆動電流を出力するように制御する。
本発明の駆動回路制御方法は、所定のエンジン回転数が実現されるようにエンジンを制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、各電装品のモータ毎に設けられた複数の駆動回路を制御する装置が行う駆動回路制御方法であって、前記エンジン制御装置から、前記所定のエンジン回転数の実現に必要な前記電装品の開度および該開度にすべきタイミングを前記電装品毎に示す指示情報を受信する受信ステップと、前記指示情報に基づいて、前記複数の駆動回路のそれぞれを制御する制御ステップと、を有し、前記複数の駆動回路のそれぞれには、予め識別情報が割り当てられており、前記指示情報には、前記識別情報毎に、前記開度を示す開度情報と、前記タイミングを示すタイミング情報と、が対応付けられて含まれており、前記制御ステップは、前記識別情報に基づいて、前記駆動回路毎に制御内容を決定するステップと、該駆動回路に対して、前記タイミング情報が示すタイミングで、前記開度情報が示す開度を実現可能な大きさの駆動電流を出力するように制御するステップと、を含む。
本発明によれば、複数の駆動回路の制御を精度良く実現することができる。
本発明の実施の形態に係るエンジンシステムの構成例を示す模式図 本発明の実施の形態に係る駆動回路制御装置の構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態に係る駆動回路制御装置の動作例を示すフローチャート
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の実施の形態に係るエンジンシステム100の構成について、図1を用いて説明する。
図1は、本実施の形態に係るエンジンシステム100の構成例を示す模式図である。図1において、実線の矢印は気体の流れを示し、破線の矢印は制御信号の流れを示している。
図1に示すエンジンシステム100は、例えば、車両に搭載される。
ディーゼルエンジン(内燃機関の一例。以下、エンジンという)1は、例えば、4つの気筒2を有する。エンジン1には、各気筒2内の燃焼室(図示略)に燃料を噴射するコモンレール燃料噴射装置(図示略)が設けられている。
エンジン1の上流側には、インテークマニホールド3を介して、車両の外部から取り込まれた空気が流れる吸気管(給気管)4が接続されている。
エンジン1の下流側には、エキゾーストマニホールド5を介して、エンジン1から排出された排ガスが流れる排気管6が接続されている。
吸気管4と排気管6との間には、ターボチャージャ7が設けられている。ターボチャージャ7は、吸気管4に配置されたコンプレッサ8と、排気管6に配置された排気タービン9(電装品の一例)とを有する。排気タービン9は、エンジン1から排出された排ガスによって駆動される。コンプレッサ8は、その排気タービン9の駆動によって同軸駆動され、空気を圧縮する。
排気タービン9には、その回転方向に沿って複数の羽根部(図示略)が設けられている。各羽根部の開度(以下、排気タービン9の開度という)は、駆動回路制御装置18により制御される。なお、本実施の形態では、駆動回路制御装置18により排気タービン9の開度が制御される場合を例に挙げて説明するが、駆動回路制御装置18によりコンプレッサ8の羽根部の開度が制御されてもよい。
吸気管4には、コンプレッサ8により圧縮された空気を冷却するインタークーラ10が設けられている。
また、吸気管4には、エンジン1の各気筒2内の燃焼室に流入する空気の流量を調整するスロットルバルブ11(電装品の一例)が設けられている。スロットルバルブ11の開度は、駆動回路制御装置18により制御される。
排気管6には、車外に排出される排ガスの流量を調整するエキゾーストバルブ12(電装品の一例)が設けられている。エキゾーストバルブ12の開度は、駆動回路制御装置18により制御される。
EGR配管13は、一端がインテークマニホールド3に接続され、他端がエキゾーストマニホールド5に接続されている。エンジン1から排出された排ガスの一部(以下、EGRガスという)は、エキゾーストマニホールド5を介して、EGR配管13へ流入する。EGR配管13へ流入したEGRガスは、インテークマニホールド3へ還流される。
EGR配管13には、EGRガスを冷却するEGRクーラ14が設けられている。
また、EGR配管13には、EGRクーラ14の上流側と下流側とを連結するEGRバイパス管15が接続されている。EGRバイパス管15を流れるEGRガスは、EGRクーラ14によって冷却されない。
また、EGR配管13には、EGRバイパス管15からEGR配管13へ流入するEGRガスの流量を調整するEGRバイパスバルブ16が設けられている。
また、EGR配管13には、インテークマニホールド3へ流入するEGRガスの流量を調整するEGRバルブ17(電装品の一例)が設けられている。EGRバルブ17の開度は、駆動回路制御装置18により制御される。
駆動回路制御装置18は、ECU(Engine Control Unit)19とは別に設けられた制御装置である。駆動回路制御装置18は、ECU19からの指示に基づいて、排気タービン9、スロットルバルブ11、エキゾーストバルブ12、EGRバルブ17の各開度を制御する。この詳細については、図2、図3を用いて後述する。
ECU19(エンジン制御装置の一例)は、エンジン1の制御を行う。例えば、ECU19は、所定のエンジン回転数(以下、目標回転数という)を実現するように吸気量や燃料噴射量などを制御する。また、このとき、ECU19は、目標回転数の実現に必要な各種パラメータを含む指示情報(詳細は後述)を、駆動回路制御装置18へ送信する。
なお、ECU19は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)等の記憶媒体、RAM(Random Access Memory)等の作業用メモリ、および通信回路を有する。
駆動回路制御装置18とECU19とは、例えば、CAN(Controller Area Network)により情報の送受信を行う。
以上、エンジンシステム100の構成について説明した。
次に、駆動回路制御装置18の構成について、図2を用いて説明する。
図2は、駆動回路制御装置18の構成例を示すブロック図である。
駆動回路制御装置18は、例えば、CPU、制御プログラムを格納したROM等の記憶媒体、RAM等の作業用メモリ、および通信回路を有する。図2示す各部の機能は、CPUが制御プログラムを実行することにより実現される。
図2に示すように、駆動回路制御装置18は、駆動回路20a〜20d、通信部22、および制御部23を有する。
駆動回路20a〜20dは、それぞれ、モータ21a〜21dに対応して設けられている。駆動回路20a〜20dは、それぞれ、モータ21a〜21dへ駆動電流を出力する。出力される駆動電流のタイミングおよび大きさは、後述の制御部23により指示(制御)される。モータ21a〜21dは、駆動電流により動作する。
ここで、例えば、モータ21aは、その動作によりスロットルバルブ11の開度を変化させるモータである。また、例えば、モータ21bは、その動作によりエキゾーストバルブ12の開度を変化させるモータである。また、例えば、モータ21cは、その動作によりEGRバルブ17の開度を変化させるモータである。また、例えば、モータ21dは、その動作により排気タービン9の開度を変化させるモータである。
駆動回路20a〜20dのそれぞれには、識別情報が予め割り当てられている。後述の制御部23は、この識別情報に基づいて、駆動回路20a〜20dを判別できる。
通信部22は、ECU19との間で所定の情報の送受信を行う。
例えば、通信部22は、ECU19から指示情報を受信し、その指示情報を後述の制御部23へ出力する。上述したとおり、指示情報は、目標回転数の実現に必要な各種パラメータを含む。
パラメータは、例えば、開度、および、その開度にすべきタイミングである。これらのパラメータは、識別情報に対応付けられている。すなわち、指示情報には、識別情報毎に、開度を示す開度情報と、タイミングを示すタイミング情報と、が対応付けられて含まれている。
例えば、指示情報には、駆動回路20aの識別情報と、スロットルバルブ11の開度を示す開度情報と、その開度にすべきタイミングを示すタイミング情報とが対応付けられて含まれている。また、その指示情報には、駆動回路20bの識別情報と、エキゾーストバルブ12の開度を示す開度情報と、その開度にすべきタイミングを示すタイミング情報とが対応付けられて含まれている。また、その指示情報には、駆動回路20cの識別情報と、EGRバルブ17の開度を示す開度情報と、その開度にすべきタイミングを示すタイミング情報とが対応付けられて含まれている。また、その指示情報には、駆動回路20dの識別情報と、排気タービン9の開度を示す開度情報と、その開度にすべきタイミングを示すタイミング情報とが対応付けられて含まれている。
制御部23は、通信部22から受け取った指示情報に基づいて、駆動回路20a〜20dを制御する。
具体的には、制御部23は、まず、識別情報に基づいて駆動回路20a〜20dそれぞれの制御内容を決定し、次に、駆動回路20a〜20dに対して、タイミング情報が示すタイミングで、開度情報が示す開度を実現可能な大きさの駆動電流を出力するように制御する。
ここで、例として、駆動回路20aを制御する場合について以下に説明する。
まず、制御部23は、指示情報の中から、駆動回路20aの識別情報に対応付けられている開度情報およびタイミング情報を抽出する。
次に、制御部23は、抽出した開度情報が示す開度に基づいて、駆動電流を算出する。ここで算出される駆動電流は、開度情報が示す開度を実現可能な大きさである。なお、駆動電流の算出にあたっては、例えば、駆動電流と開度とが対応付けられたデータ(マップ)が用いられる。
次に、制御部23は、算出した駆動電流の出力を行うように指示する制御信号を生成する。
そして、制御部23は、抽出したタイミング情報が示すタイミングで、生成した制御信号を駆動回路20aへ出力する。これにより、駆動回路20aは、制御信号に基づいて、駆動電流をモータ21aへ出力する。そして、モータ21aは、その駆動電流により動作し、スロットルバルブ11の開度を変化させる。
以上、駆動回路20aの制御例について説明したが、その他の駆動回路20b〜20dの制御についても、上記同様に行われる。
以上、駆動回路制御装置18の構成について説明した。
次に、駆動回路制御装置18の動作(駆動回路制御方法の一例)について、図3を用いて説明する。
図3は、駆動回路制御装置18の動作例を示すフローチャートである。
まず、通信部22は、ECU19から指示情報を受信する(ステップS101)。そして、通信部22は、その指示情報を制御部23へ出力する。
次に、制御部23は、指示情報に含まれる各識別情報に基づいて、駆動回路20a〜20d毎に制御内容を決定する(ステップS102)。具体的には、制御部23は、駆動回路20a〜20dそれぞれに出力する制御信号を生成する。
次に、制御部23は、駆動回路20a〜20dのそれぞれに対し、各タイミング情報が示すタイミングで、制御信号を出力することにより、駆動回路20a〜20dを制御する(ステップS103)。
次に、駆動回路20a〜20dは、それぞれ、制御信号により指示された駆動電流を、モータ21a〜21dへ出力する(ステップS104)。
以上、駆動回路制御装置18の動作について説明した。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態では、駆動回路20a〜20dのそれぞれに予め識別情報を割り当てておき、制御部23が、ECU19からの指示情報に含まれる各識別情報に基づいて、駆動回路20a〜20d毎に、指示情報で指示された各開度を実現可能な駆動電流を決定し、駆動回路20a〜20dに対し、指示情報で指示された各タイミングで、決定された各駆動電流を出力するように制御する。よって、本実施の形態は、複数の駆動回路の制御を精度良く実現できる。したがって、制御機能を充分に分担でき、エンジンシステムの動作に不具合が生じるおそれがない。
また、モータ21a〜21dの仕様(例えば、ブラシモータまたはブラシレスモータ)を変更する場合、駆動回路20a〜20dを変更しなければならないが、仮に駆動回路20a〜20dをECU19に備える構成とした場合、ECU19の仕様が増え、コストが増えてしまう。これに対し、本実施の形態では、ECU19とは別に設けられた駆動回路制御装置18に駆動回路20a〜20dを備えるため、モータ21a〜21dの仕様を変更する場合であっても、ECU19を変更する必要がない。よって、ECUの仕様が増えることがなく、コストを抑えることができる。
また、本実施の形態では、複数の駆動回路20a〜20dを1つの駆動制御装置18に備えるため、モータ21a〜21dの仕様をまとめて変更する場合等において、変更作業が容易である。
また、本実施の形態では、スロットルバルブ11、エキゾーストバルブ12、EGRバルブ17、排気タービン9毎に駆動回路20a〜20dを備えないので、電装品の製作コストを削減することができ、また、電装品を小型化できる。さらに、電装品を小型化できることで、電装品の設置場所の自由度が向上する。
以上、本実施の形態の作用効果について説明した。
本発明の実施の形態について詳述してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、変形例について説明する。
[変形例1]
上記実施の形態では、駆動制御装置18が備える駆動回路が4つである場合を例に挙げて説明したが、駆動回路制御装置18が備える駆動回路の数は、これに限定されない。
また、上記実施の形態では、電装品として、スロットルバルブ11、エキゾーストバルブ12、EGRバルブ17、排気タービン9を例に挙げて説明したが、電装品の種類は、これらに限定されない。例えば、駆動回路制御装置18は、図1に示したEGRバイパスバルブ16(電装品の一例)のモータに駆動電流を出力する駆動回路を備えてもよい。その場合、制御部23は、その駆動回路に対して、実施の形態で説明した駆動回路20a〜20dに対する制御と同様の制御を行うことにより、EGRバイパスバルブ16の開度を変化させてもよい。
[変形例2]
上記実施の形態において、駆動回路制御装置18は、指示情報に基づいて駆動回路20a〜20dの制御を開始した後で、各電装品の開度を示すフィードバック情報をECU19へ送信してもよい。この具体例を以下に説明する。
まず、制御部23は、駆動回路20a〜20dのそれぞれに制御信号を出力した後、スロットルバルブ11、エキゾーストバルブ12、EGRバルブ17、および排気タービン9それぞれの開度を検出可能な各開度センサ(図示略)から、検出された開度(以下、検出開度という)を示す信号を受け取る。
次に、制御部23は、検出開度毎に、指示情報に含まれる識別情報とは異なる識別情報を付与したフィードバック情報を生成する。例えば、フィードバック情報において、スロットルバルブ11の検出開度には、駆動回路20aの識別情報とは異なる識別情報が付与される。これと同様に、エキゾーストバルブ12、EGRバルブ17、および排気タービン9の各検出開度に対しても、駆動回路20b〜20dの識別情報とは異なる識別情報が付与される。
次に、制御部23は、生成したフィードバック情報をECU19へ送信するように通信部22を制御する。これにより、通信部22は、フィードバック情報をECU19へ送信する。ECU19は、受信したフィードバック情報に基づいて、エンジン1の制御を行う。
[変形例3]
上記実施の形態では、内燃機関がディーゼルエンジンである場合を例に挙げて説明したが、内燃機関はガソリンエンジンであってもよい。
<本開示のまとめ>
本発明の駆動回路制御装置は、所定のエンジン回転数が実現されるようにエンジンを制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、各電装品のモータ毎に設けられた複数の駆動回路を制御する駆動回路制御装置であって、前記エンジン制御装置から、前記所定のエンジン回転数の実現に必要な前記電装品の開度および該開度にすべきタイミングを前記電装品毎に示す指示情報を受信する通信部と、前記指示情報に基づいて、前記複数の駆動回路のそれぞれを制御する制御部と、を有し、前記複数の駆動回路のそれぞれには、予め識別情報が割り当てられており、前記指示情報には、前記識別情報毎に、前記開度を示す開度情報と、前記タイミングを示すタイミング情報と、が対応付けられて含まれており、前記制御部は、前記識別情報に基づいて、前記駆動回路毎に制御内容を決定し、該駆動回路に対して、前記タイミング情報が示すタイミングで、前記開度情報が示す開度を実現可能な大きさの駆動電流を出力するように制御する。
なお、上記駆動回路制御装置において、前記制御部は、前記指示情報に基づく前記駆動回路の制御を開始した後における前記電装品の開度毎に、前記識別情報とは異なる識別情報を付与したフィードバック情報を生成し、前記フィードバック情報を前記エンジン制御装置へ送信するように前記通信部を制御してもよい。
また、上記駆動回路制御装置において、前記電装品は、スロットルバルブ、EGRバルブ、エキゾーストバルブ、ターボチャージャのうち、少なくとも2つを含んでもよい。
本発明の駆動回路制御方法は、所定のエンジン回転数が実現されるようにエンジンを制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、各電装品のモータ毎に設けられた複数の駆動回路を制御する装置が行う駆動回路制御方法であって、前記エンジン制御装置から、前記所定のエンジン回転数の実現に必要な前記電装品の開度および該開度にすべきタイミングを前記電装品毎に示す指示情報を受信する受信ステップと、前記指示情報に基づいて、前記複数の駆動回路のそれぞれを制御する制御ステップと、を有し、前記複数の駆動回路のそれぞれには、予め識別情報が割り当てられており、前記指示情報には、前記識別情報毎に、前記開度を示す開度情報と、前記タイミングを示すタイミング情報と、が対応付けられて含まれており、前記制御ステップは、前記識別情報に基づいて、前記駆動回路毎に制御内容を決定するステップと、該駆動回路に対して、前記タイミング情報が示すタイミングで、前記開度情報が示す開度を実現可能な大きさの駆動電流を出力するように制御するステップと、を含む。
本発明は、電装品の駆動回路を制御する駆動回路制御装置および駆動回路制御方法に適用できる。
1 ディーゼルエンジン
2 気筒
3 インテークマニホールド
4 吸気管
5 エキゾーストマニホールド
6 排気管
7 ターボチャージャ
8 コンプレッサ
9 排気タービン
10 インタークーラ
11 スロットルバルブ
12 エキゾーストバルブ
13 EGR配管
14 EGRクーラ
15 EGRバイパス管
16 EGRバイパスバルブ
17 EGRバルブ
18 駆動回路制御装置
19 ECU
20a、20b、20c、20d 駆動回路
21a、21b、21c、21d モータ
22 通信部
23 制御部
100 エンジンシステム

Claims (4)

  1. 所定のエンジン回転数が実現されるようにエンジンを制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、各電装品のモータ毎に設けられた複数の駆動回路を制御する駆動回路制御装置であって、
    前記エンジン制御装置から、前記所定のエンジン回転数の実現に必要な前記電装品の開度および該開度にすべきタイミングを前記電装品毎に示す指示情報を受信する通信部と、
    前記指示情報に基づいて、前記複数の駆動回路のそれぞれを制御する制御部と、を有し、
    前記複数の駆動回路のそれぞれには、予め識別情報が割り当てられており、
    前記指示情報には、前記識別情報毎に、前記開度を示す開度情報と、前記タイミングを示すタイミング情報と、が対応付けられて含まれており、
    前記制御部は、
    前記識別情報に基づいて、前記駆動回路毎に制御内容を決定し、
    該駆動回路に対して、前記タイミング情報が示すタイミングで、前記開度情報が示す開度を実現可能な大きさの駆動電流を出力するように制御する、
    駆動回路制御装置。
  2. 前記制御部は、
    前記指示情報に基づく前記駆動回路の制御を開始した後における前記電装品の開度毎に、前記識別情報とは異なる識別情報を付与したフィードバック情報を生成し、
    前記フィードバック情報を前記エンジン制御装置へ送信するように前記通信部を制御する、
    請求項1に記載の駆動回路制御装置。
  3. 前記電装品は、
    スロットルバルブ、EGRバルブ、エキゾーストバルブ、ターボチャージャのうち、少なくとも2つを含む、
    請求項1または2に記載の駆動回路制御装置。
  4. 所定のエンジン回転数が実現されるようにエンジンを制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、各電装品のモータ毎に設けられた複数の駆動回路を制御する装置が行う駆動回路制御方法であって、
    前記エンジン制御装置から、前記所定のエンジン回転数の実現に必要な前記電装品の開度および該開度にすべきタイミングを前記電装品毎に示す指示情報を受信する受信ステップと、
    前記指示情報に基づいて、前記複数の駆動回路のそれぞれを制御する制御ステップと、を有し、
    前記複数の駆動回路のそれぞれには、予め識別情報が割り当てられており、
    前記指示情報には、前記識別情報毎に、前記開度を示す開度情報と、前記タイミングを示すタイミング情報と、が対応付けられて含まれており、
    前記制御ステップは、
    前記識別情報に基づいて、前記駆動回路毎に制御内容を決定するステップと、
    該駆動回路に対して、前記タイミング情報が示すタイミングで、前記開度情報が示す開度を実現可能な大きさの駆動電流を出力するように制御するステップと、を含む、
    駆動回路制御方法。
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