JP2020159288A

JP2020159288A - 内燃機関のブースト圧力補正装置及び内燃機関のブースト圧力補正方法

Info

Publication number: JP2020159288A
Application number: JP2019059887A
Authority: JP
Inventors: 智史橋本; Tomohito Hashimoto; 義文長嶋; Yoshifumi Nagashima
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-01

Abstract

【課題】エンジントルクの応答性を向上させることができる内燃機関のブースト圧力補正装置及び内燃機関のブースト圧力補正方法を提供する。【解決手段】エンジン２の運転時で、エンジン２を備えた車両のアクセルペダル開度ＰＯと車速Ｖに基づいてターボ式過給システムの目標ブースト圧力の補正値Ｐｔｂを設定するとともに、このときのエンジン回転数Ｎｅ及びアクセルペダル開度ＰＯに基づいてターボ式過給システムの目標ブースト圧力の基準値Ｐｔａを設定する。そして、補正値Ｐｔｂにより基準値Ｐｔａを補正して、ターボ式過給システムの目標ブースト圧力Ｐｔを設定する。【選択図】図２

Description

本開示は、内燃機関のブースト圧力補正装置及び内燃機関のブースト圧力補正方法に関する。

エンジン回転数とエンジン負荷とからベース目標過給圧を算出するとともに、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいて電動機によってこのベース目標過給圧をかさ上げする分の過給圧を決定する電動過給機付内燃機関の制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

再表２００５−８５６１２号公報

ところで、軽油を燃料とするディーゼルエンジンでは、車両の運転者がアクセルペダルを踏み込んでからエンジントルクが発生するまでに、吸気量の調整は不要で、気筒内への燃料噴射のみが必要となるので、エンジントルクの応答性が良い。これに対して、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）やガソリンを燃料とするエンジンでは、車両の運転者がアクセルペダルを踏み込んでからエンジントルクが発生するまでに、スロットルバルブを開けて吸入空気量を増やし、吸入空気量に応じた燃料を噴射して吸入空気と混合させ、点火プラグによるこの混合気の点火が必要となるので、エンジントルクの応答性に向上の余地がある。

本開示の目的は、エンジントルクの応答性を向上させることができる内燃機関のブースト圧力補正装置及び内燃機関のブースト圧力補正方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の態様の内燃機関のブースト圧力補正装置は、エンジン回転数、内燃機関を備えた車両の車速及びアクセルペダル開度を取得するパラメータ取得装置とターボ式過給システムとを備えて構成される内燃機関のブースト圧力補正装置において、前記パラメータ取得装置で取得したエンジン回転数の取得値及びアクセルペダル開度の取得値に基づいて、前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力の基準値を設定する基準値設定手段と、前記内燃機関の運転時で、前記パラメータ取得装置で取得したアクセルペダル開度の取得値と車速の取得値に基づいて、前記目標ブースト圧力の補正値を設定する補正値設定手段と、前記補正値設定手段の補正値により前記基準値設定手段の基準値を補正して、前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力を設定するブースト圧力設定手段と、を備えて構成されることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明の態様の内燃機関のブースト圧力補正方法は、ターボ式過給システムを備えた内燃機関のブースト圧力補正方法において、前記内燃機関の運転時で、前記内燃機関を備えた車両のアクセルペダル開度と車速で前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力の補正値の設定を行うとともに、このときのエンジン回転数及びアクセルペダル開度に基づいて前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力の基準値を設定し、前記補正値により前記基準値を補正して、前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力を設定することを特徴とする。

本開示によれば、エンジントルクの応答性を向上させることができる。

本発明の実施形態の内燃機関のブースト圧力補正装置を例示する図である。本発明の実施形態の内燃機関のブースト圧力補正方法における制御フローを例示する図である。車速、アクセルペダル開度から決定した目標ブースト圧力の補正値のマップデータの例である。

以下、本発明の実施形態の内燃機関のブースト圧力補正装置１及び内燃機関のブースト圧力補正方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、燃料としてＣＮＧ燃料を用いているＣＮＧエンジン（内燃機関）２を例に説明しているが、ガソリン等のＣＮＧ燃料以外の燃料とするエンジンであってもよい。

図１に示すように、本実施形態のエンジン２においては、吸気口３から吸気通路４に吸入された空気Ａは、ターボ式過給システムを構成するターボチャージャ５のコンプレッサ６により圧縮されてからインタークーラ７で冷却され、スロットル８で流量を調整される。そして、流量を調整された空気Ａは、インテークマニホールド９を経てから、燃料となるＣＮＧ１０と混合されて混合気１１となって、吸気バルブ１２が開弁したときにシリンダーブロック１３内に形成された複数の気筒１４（この図では４個）内にそれぞれ供給される。

なお、ＣＮＧ１０は、車体に搭載された複数のＣＮＧ容器１５から、遮断弁１６及びレギュレータ１７が介設されたＣＮＧ配管１８に接続するインジェクタ１９を通じて、各気筒１４の吸気ポート内へ供給される。

気筒１４内に供給された混合気１１は、点火プラグ２０に火花により適切なタイミングで点火されることで燃焼し、シリンダ２１内のエンジンピストン２２を往復動させてクランクシャフト２３を回転駆動させる。その後、混合気１１は排気バルブ２４が開弁したときに燃焼ガス２５となって、エキゾーストマニホールド２６から排気通路２７へ排気される。

排気通路２７へ排気された燃焼ガス２５は、ターボチャージャ５のタービン２８及び浄化装置（図示せず）を経て、車両の外部へ排気ガスＧとして放出される。なお、この浄化装置は、燃焼ガス２５に含まれるＮＯｘ等を浄化する装置である。

また、ターボ式過給システムは、エンジン２に備わり、ターボチャージャ５のタービン２８を燃焼ガス２５により回転駆動することで、このタービン２８と直結するコンプレッサ６を駆動して吸気を圧縮するシステムである。

エンジン２には、制御手段であるＥＣＵ２９が備わる。ＥＣＵ２９は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウエアである。

エンジン２には、ラムダセンサ３０、回転数センサ３１、吸気圧力センサ３２及び吸気温度センサ３３等の各種センサが設置される。ラムダセンサ３０は、タービン２８の下流側の排気通路２７に設置されて、燃焼ガス２５の空気過剰率（λ値）を取得するセンサである。回転数センサ３１は、エンジン本体３４に設置されて、エンジン本体３４の回転数Ｎｅを取得するセンサである。吸気圧力センサ３２は、スロットル８の下流側の吸気通路４に設置されて、吸入空気の圧力を取得するセンサである。吸気温度センサ３３は、スロットル８の下流側の吸気通路４に設置されて、吸入空気の温度を取得するセンサである。また、エンジン２を備えた車両には、車両の速度（車速）Ｖを取得する車速センサ３５、アクセルペダル開度ＰＯを取得するアクセルペダル開度センサ３６が備わる。

ＥＣＵ２９は、エンジン２の運転において、ラムダセンサ３０の取得値が、回転数センサ３１の取得値（エンジン回転数）Ｎｅ及びエンジン負荷に基づいて決定される目標λ値と一致するように、インジェクタ１９からのＣＮＧ１０の供給量を調整する制御を行う。なお、エンジン負荷は、吸気圧力センサ３２の取得値と吸気温度センサ３３の取得値とから推定される。パラメータ取得装置３７は、上記のセンサ３０〜３３、３５、３６の取得値を少なくとも取得する装置として構成される。

内燃機関のブースト圧力補正装置１は、ＥＣＵ２９に組み込まれる装置として、または、ＥＣＵ２９とは別体の装置として構成される。図１では、ブースト圧力補正装置１をＥＣＵ２９とは別体の装置としている。ブースト圧力補正装置１には、基準値設定手段１ａと、補正値設定手段１ｂと、ブースト圧力設定手段１ｃと、が備わる。

基準値設定手段１ａは、パラメータ取得装置３７で取得したエンジン回転数の取得値Ｎｅ及びアクセルペダル開度の取得値ＰＯに基づいて、ターボ式過給システムの目標ブースト圧力の基準値Ｐｔａを設定する手段である。基準値Ｐｔａは、例えば、エンジン回転数及びアクセルペダル開度を各軸とした平面上に基準値Ｐｔａを設定したマップを予め作成しておき、このマップを用いて設定される。基準値Ｐｔａの設定は、エンジン２の運転中は予め設定した制御時間が経過する毎に行う。

補正値設定手段１ｂは、車速の取得値Ｖとアクセルペダル開度の取得値ＰＯに基づいてターボ式過給システムの目標ブースト圧力の補正値Ｐｔｂを決定する手段である。車速とアクセルペダル開度が小さくなるにつれて、補正値Ｐｔｂを大きく設定すると好ましい。ブースト圧力設定手段１ｃは、補正値設定手段１ｂの補正値Ｐｔｂにより基準値設定手段１ａの基準値Ｐｔａを補正して、ターボ式過給システムの目標ブースト圧力Ｐｔを設定する手段である。エンジン２の運転が停止したときには、エンジン２が運転開始するまで各手段１ａ〜１ｃの制御を全て終了する。

補正値Ｐｔｂにより基準値Ｐｔａを補正して目標ブースト圧力Ｐｔを算出する方法としては、例えば、基準値Ｐｔａに補正値Ｐｔｂを加算して目標ブースト圧力Ｐｔを算出してもよいし、基準値Ｐｔａに補正値Ｐｔｂを係数として乗算して目標ブースト圧力Ｐｔを算出してもよい。

本実施形態の内燃機関のブースト圧力補正装置１を基にした制御フローについて、言い換えれば、内燃機関のブースト圧力補正方法の一例について、図２を参照しながら説明する。図２に示す制御フローは、エンジン２の運転中に周期的に行われる制御フローである。

図２に示す制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、パラメータ取得装置３７によりエンジン回転数Ｎｅ、アクセルペダル開度ＰＯ及び車速Ｖを取得する。これらの取得方法については上述したので、ここでは説明を省略する。ステップＳ１０を実施後、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０にて、ステップＳ１０で取得したエンジン回転数Ｎｅ、アクセルペダル開度ＰＯより目標ブースト圧力の基準値Ｐｔａを設定する。また、ステップＳ１０で取得したアクセルペダル開度ＰＯ、車速Ｖにより目標ブースト圧力の補正値Ｐｔｂを設定する。ステップＳ２０を実施後、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０にて、ステップＳ２０で設定した目標ブースト圧力の基準値Ｐｔａと目標ブースト圧力の補正値Ｐｔｂを加算し、目標ブースト圧力Ｐｔを算出する。ステップＳ３０を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。

本実施形態によれば、車両の発進時等、エンジン２の運転時で低アクセルペダル開度、且つ低車速時にターボ式過給システムの目標ブースト圧力Ｐｔを基準値Ｐｔａよりも大きく設定することで、スロットル８の開度を通常の開度より大きく、かつ、気筒１４内への燃料の噴射量を通常の噴射量より大きくする。これにより、エンジントルクの立ち上がり量が通常の立ち上がり量よりも大きくなるので、高いエンジントルクを早期に得ることができる。すなわち、エンジントルクの応答性を向上して、車両の発進時等のエンジンストールを防止することができる。

特に、アクセルペダル開度ＰＯ、及び車速Ｖが小さくなるにつれて、目標ブースト圧力Ｐｔの補正に使用する補正値Ｐｔｂを大きく設定すると、早期に高いエンジントルクが得られ、エンジンストールの防止、及び車両発進性の向上に貢献出来るので好ましい。

また、アクセルペダル開度ＰＯ、及び車速Ｖが大きい領域では補正値Ｐｔｂを０に設定し、目標ブースト圧力Ｐｔの値を目標ブースト圧力の基準値Ｐｔａとする。これにより、エンジンストールの懸念が有る低車速以外の運転領域ではブースト圧力補正を行わず、気筒１４内への余分な燃料噴射を抑制するには増々有利になる。

上述したように、本実施形態の内燃機関のブースト圧力補正装置１は、図３に示すように、エンジン２の運転時で、低車速、且つ低アクセルペダル開度時ほど目標ブースト圧力の補正値Ｐｔｂを大きく設定して目標ブースト圧力Ｐｔを大きくするものである。

なお、本実施形態では、エンジン２の燃料としてＣＮＧ１０を用いているが、ガソリンをエンジン２の燃料とした場合でも上記と同様の効果を奏することができる。さらに、軽油を燃料とした場合（ディーゼルエンジンの場合）でも、エンジントルクの応答性向上には有利になる。

１内燃機関のブースト圧力補正装置
１ａ基準値設定手段
１ｂ補正値設定手段
１ｃブースト圧力設定手段
２エンジン（内燃機関）
５ターボチャージャ
６コンプレッサ
８スロットル
１０ＣＮＧ
１４気筒
１９インジェクタ
２０点火プラグ
２１シリンダ
２５燃焼ガス
２８タービン
２９ＥＣＵ
３０ラムダセンサ
３１回転数センサ
３２吸気圧力センサ
３３吸気温度センサ
３４エンジン本体
３５車速センサ
３６アクセルペダル開度センサ
３７パラメータ取得装置

Claims

エンジン回転数、内燃機関を備えた車両の車速及びアクセルペダル開度を取得するパラメータ取得装置とターボ式過給システムとを備えて構成される内燃機関のブースト圧力補正装置において、
前記パラメータ取得装置で取得したエンジン回転数の取得値及びアクセルペダル開度の取得値に基づいて、前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力の基準値を設定する基準値設定手段と、
前記内燃機関の運転時で、前記パラメータ取得装置で取得したアクセルペダル開度の取得値と車速の取得値に基づいて、前記目標ブースト圧力の補正値を設定する補正値設定手段と、
前記補正値設定手段の補正値により前記基準値設定手段の基準値を補正して、前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力を設定するブースト圧力設定手段と、を備えて構成される内燃機関のブースト圧力補正装置。
前記アクセルペダル開度の取得値と前記車速の取得値が小さくなるにつれて、前記補正値設定手段の補正値を大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のブースト圧力補正装置。
ターボ式過給システムを備えた内燃機関のブースト圧力補正方法において、
前記内燃機関の運転時で、前記内燃機関を備えた車両のアクセルペダル開度と車速で前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力の補正値の設定を行うとともに、このときのエンジン回転数及びアクセルペダル開度に基づいて前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力の基準値を設定し、前記補正値により前記基準値を補正して、前記ターボ式過給システムの目標ブースト圧力を設定することを特徴とする内燃機関のブースト圧力補正方法。