JP2022107376A - エンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常診断完了後のウェイストゲートバルブの開度をエンジンの状態に応じた開度とする。【解決手段】エンジン装置は、異常診断要求に対してエンジンが停止しているときにウェイストゲートバルブの駆動を伴ってウェイストゲートバルブの異常診断を行なう異常診断制御とを実行する。異常診断制御の際には、異常診断を完了した後にウェイストゲートバルブを所定中間開度まで駆動するのに必要な時間以上の所定時間が経過するまでか或いはウェイストゲートバルブが所定中間開度まで駆動したのを判定するまでウェイストゲートバルブへの電源供給を実行した以降にウェイストゲートバルブへの電源供給を停止する。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジン装置に関し、詳しくは、電動式のウェイストゲートバルブ付きの過給機を有するエンジンを備えるエンジン装置に関する。

従来、この種のエンジン装置としては、電動式のウェイストゲートバルブ付きの過給機を有する内燃機関を備えるエンジン装置において、内燃機関の運転状態に応じて、目標ウェイストゲートバルブ開度を設定し、検出した内燃機関の回転数と設定した目標ウェイストゲートバルブ開度に応じて、内燃機関に対する過給の要否を判定し、過給の必要がないと判定した場合において、ウェイストゲートバルブが所望の開度となったときウェイストゲートバルブ駆動部に対する駆動電流を停止させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ハイブリッド自動車を走行している最中に、エンジンにおける燃焼を停止し、かつ、走行用モータを協調制御することによってエンジンをモータリングしている状態で、ウェイストゲートバルブのアクチュエータに指示を出してウェイストゲートバルブを正常に制御できるか否かを診断する異常診断を実行するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１４－０４７６２７号公報 特開２０２０－１４７１９８号公報

しかしながら、上述のエンジン装置では、異常診断の手法によってはウェイストゲートバルブの開度がエンジンの状態に応じたものとは異なる開度となる場合が生じる。異常診断として、エンジンを停止した以降に、ウェイストゲートバルブを全開とした後で全閉とすることにより開度センサを診断する場合、異常診断の完了はウェイストゲートバルブを全閉とした状態となる。この場合、エンジンを停止したときのウェイストゲートバルブの開度とは異なる開度となってしまう。

本発明のエンジン装置は、異常診断完了後のウェイストゲートバルブの開度をエンジンの状態に応じた開度とすることを主目的とする。

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置は、
電動式のウェイストゲートバルブ付きの過給機を有するエンジンと、前記ウェイストゲートバルブの駆動停止要求に対して前記ウェイストゲートバルブが所定中間開度となるように駆動してから前記ウェイストゲートバルブへの電源供給を停止する駆動停止制御と、異常診断要求に対して前記エンジンが停止しているときに前記ウェイストゲートバルブの駆動を伴って前記ウェイストゲートバルブの異常診断を行なう異常診断制御とを実行する制御装置と、を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記異常診断制御を実行したときには、前記異常診断を実行した後に前記ウェイストゲートバルブを前記所定中間開度まで駆動するのに必要な時間以上の所定時間が経過するまでか或いは前記ウェイストゲートバルブが前記所定中間開度まで駆動したのを判定するまで前記ウェイストゲートバルブへの電源供給を実行した以降に前記ウェイストゲートバルブへの電源供給を停止する、
ことを特徴とする。

この本発明のエンジン装置では、ウェイストゲートバルブの駆動停止の要求に対してウェイストゲートバルブが所定中間開度となるように駆動してからウェイストゲートバルブへの電源供給を停止する駆動停止制御と、異常診断要求に対してエンジンが停止しているときにウェイストゲートバルブの駆動を伴ってウェイストゲートバルブの異常診断を行なう異常診断制御とを実行する。異常診断制御を実行したときには、異常診断を完了した後にウェイストゲートバルブを所定中間開度まで駆動するのに必要な時間以上の所定時間が経過するまでか或いはウェイストゲートバルブが所定中間開度まで駆動したのを判定するまでウェイストゲートバルブへの電源供給を実行した以降にウェイストゲートバルブへの電源供給を停止する。これにより、異常診断完了後のウェイストゲートバルブの開度をエンジンの状態に応じた開度とすることができる。

こうした本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記駆動停止要求と前記異常診断要求とが行なわれたときには、前記駆動停止要求に対して前記異常診断要求を優先するものとしてもよい。こうすれば、より確実に異常診断を行なうことができる。

本発明の一実施例としてのエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン装置１０に組み込まれた電子制御ユニット７０の入出力信号の一例を示す説明図である。 電子制御ユニット７０により実行されるエンジン停止時処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図である。図２は、エンジン装置１０に組み込まれた電子制御ユニット７０の入出力信号の一例を示す説明図である。実施例のエンジン装置１０は、一般的な自動車や各種のハイブリッド自動車に搭載され、図１，図２に示すように、エンジン１２と、過給機４０と、インタークーラ２５と、電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン１２は、図示しない燃料タンクからフィードポンプや燃料通路を介して供給されるガソリンや軽油などの燃料を用いて動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン１２は、エアクリーナ２２により清浄された空気を吸気管２３に吸入してインタークーラ２５、スロットルバルブ２６、サージタンク２７の順に通過させると共に吸気管２３のサージタンク２７よりも下流側で燃料噴射弁２８から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。エンジン１２は、この混合気を吸気バルブ２９を介して燃焼室３０に吸入し、点火プラグ３１による電気火花によって爆発燃焼させる。エンジン１２は、こうした爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト１４の回転運動に変換する。燃焼室３０から排気バルブ３４を介して排気管３５に排出される排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）を有する浄化装置３７，３８を介して外気に排出される。

過給機４０は、ターボチャージャとして構成されており、コンプレッサ４１と、タービン４２と、回転軸４３と、電動式のウェイストゲートバルブ４４と、電動式のエアバイパスバルブ４５とを備える。コンプレッサ４１は、吸気管２３のインタークーラ２５よりも上流側に配置されている。タービン４２は、排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に配置されている。回転軸４３は、コンプレッサ４１とタービン４２とを連結する。ウェイストゲートバルブ４４は、排気管３５におけるタービン４２よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管３６に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。エアバイパスバルブ４５は、吸気管２３におけるコンプレッサ４１よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管２４に設けられており、電子制御ユニット７０により制御される。

この過給機４０では、ウェイストゲートバルブ４４の開度の調節により、バイパス管３６を流通する排気量とタービン４２を流通する排気量との分配比が調節され、タービン４２の回転駆動力が調節され、コンプレッサ４１による圧縮空気量が調節され、エンジン１２の過給圧（吸気圧）が調節される。ここで、分配比は、詳細には、ウェイストゲートバルブ４４の開度が小さいほど、バイパス管３６を流通する排気量が少なくなると共にタービン４２を流通する排気量が多くなるように調節される。なお、エンジン１２は、ウェイストゲートバルブ４４が全開のときには、過給機４０を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。また、ウェイストゲートバルブ４４は、電子制御ユニット７０により制御されるバルブに代えて、排気管３５の圧力がタービン４２の下流の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁として構成されるものとしてもよい。

また、過給機４０では、吸気管２３におけるコンプレッサ４１よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高いときに、エアバイパスバルブ４５を開弁させることにより、コンプレッサ４１よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、エアバイパスバルブ４５は、電子制御ユニット７０により制御されるバルブに代えて、吸気管２３におけるコンプレッサ４１よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁として構成されるものとしてもよい。

インタークーラ２５は、吸気管２３のコンプレッサ４１よりも下流側に配置されている。インタークーラ２５には、図示しない冷却装置からの冷却媒体（例えば、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）など）が循環している。インタークーラ２５は、吸気管２３内の空気（吸気）と冷却装置からの冷却媒体（実施例では冷却水）を熱交換させて、吸気管２３内の空気（吸気）を冷却している。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵに加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。

電子制御ユニット７０に入力される信号としては、例えば、エンジン１２のクランクシャフト１４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒや、エンジン１２の冷却媒体の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却媒体の温度Ｔｗ、スロットルバルブ２６の開度を検出するスロットルポジションセンサ２６ａからのスロットル開度ＴＨを挙げることができる。吸気バルブ２９を開閉するインテークカムシャフトや排気バルブ３４を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出する図示しないカムポジションセンサからのカムポジションθｃａも挙げることができる。吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａや、吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に取り付けられた圧力センサ２３ｂからの吸気圧Ｐｉｎ、吸気管２３のコンプレッサ４１とインタークーラ２５との間に取り付けられた圧力センサ２３ｃからの過給圧Ｐｃ、吸気管２３のコンプレッサ４１よりも上流側に取り付けられた温度センサ２３ｄからの吸気温Ｔｉｎも挙げることができる。サージタンク２７に取り付けられた圧力センサ２７ａからのサージ圧Ｐｓや、サージタンク２７に取り付けられた温度センサ２７ｂからのサージ温度Ｔｓも挙げることができる。排気管３５の浄化装置３７よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ３５ａからのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管３５の浄化装置３７と浄化装置３８との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ３５ｂからのリヤ空燃比ＡＦ２も挙げることができる。また、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号ＩＧや、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰなども挙げることができる。

電子制御ユニット７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ２６への制御信号や、燃料噴射弁２８への制御信号、点火プラグ３１への制御信号を挙げることができる。ウェイストゲートバルブ４４への制御信号、エアバイパスバルブ４５への制御信号も挙げることができる。

電子制御ユニット７０は、クランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン１２の回転数Ｎｅを演算している。また、電子制御ユニット７０は、エアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいて負荷率（エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合）ＫＬを演算している。さらに、電子制御ユニット７０は、圧力センサ２３ｂからの吸気圧Ｐｉｎと圧力センサ２３ｃからの過給圧Ｐｃと温度センサ２３ｄからの吸気温Ｔｉｎとに基づいてインタークーラ２５の上流側での吸気温Ｔｉｎｃ（インタークーラ２５に流入する吸気の温度）を演算している。

こうして構成された実施例のエンジン装置１０では、電子制御ユニット７０は、エンジン１２の要求負荷率ＫＬ＊に基づいて、スロットルバルブ２６の開度を制御する吸入空気量制御や、燃料噴射弁２８からの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御、点火プラグ３１の点火時期を制御する点火制御、ウェイストゲートバルブ４４の開度を制御する過給制御などを行なう。吸入空気量制御としては、例えば、要求負荷率ＫＬ＊に基づいて目標吸入空気量Ｑａ＊を設定し、吸入空気量Ｑａが目標吸入空気量Ｑａ＊となるようにスロットルバルブ２６の目標開度ＴＨ＊を設定し、スロットル開度ＴＨが目標開度ＴＨ＊となるようにスロットルバルブ２６を制御する。燃料噴射制御としては、例えば、吸入空気量Ｑａに基づいてフロント空燃比ＡＦ１が目標空燃比ＡＦ＊（例えば、理論空燃比）となるように燃料噴射弁２８の目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定し、設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いて燃料噴射弁２８を制御することにより行なわれる。点火制御としては、例えば、エンジン１２の回転数Ｎｅおよび要求負荷率ＫＬ＊に基づいて点火プラグ３１の目標点火時期Ｔｆ＊を設定し、設定した目標点火時期Ｔｆ＊を用いて点火プラグ３１を制御することにより行なわれる。

次に、実施例のエンジン装置１０の動作、特にエンジン１２を停止して実行されるウェイストゲートバルブ４４の異常診断の際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニット７０により実行されるエンジン停止時処理の一例を示すフローチャートである。この処理はエンジン１２の運転を停止したときに実行される。

エンジン停止時処理が実行されると、電子制御ユニット７０は、まず、ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止要求やウェイストゲートバルブ４４の異常診断要求などの各種要求を入力する（ステップＳ１００）。続いて、ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止要求がなされているか否かウェイストゲートバルブ４４の異常診断要求がなされているか否かについて判定する（ステップＳ１１０）。ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止要求も異常診断要求もなされていないと判定したときには本処理を終了する。

ウェイストゲートバルブ４４の異常診断要求はなされていないが駆動停止要求がなされているときには、ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止処理を実行して（ステップＳ１２０）、本処理を終了する。ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止処理は、実施例では、ウェイストゲートバルブ４４をエンジン１２に応じた中間開度とした後でウェイストゲートバルブ４４への電源供給を停止する処理としている。

ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止要求も異常診断要求もなされていると判定したときには、まず、ウェイストゲートバルブ４４の異常診断処理を実行する（ステップＳ１３０）。即ち、ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止要求に対してウェイストゲートバルブ４４の異常診断要求を優先するのである。ウェイストゲートバルブ４４の異常診断処理には、例えば、ウェイストゲートバルブ４４の開度を全開（１００％）とした後で全閉（０％）とする動作をウェイストゲートバルブ４４の図示しない開度センサによりチェックすることなどにより行なうものなどが含まれる。次に、ウェイストゲートバルブ４４の開度が所定中間開度となるようにウェイストゲートバルブ４４の駆動を開始し（ステップＳ１４０）、所定時間経過するか或いはウェイストゲートバルブ４４の開度が所定中間開度に至ったと判定するのを待つ（ステップＳ１５０）。所定中間開度としては、ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止処理の際に説明したエンジン１２に応じた中間開度を用いてもよいし、予め定めた中間開度を用いてもよい。所定時間としては、ウェイストゲートバルブ４４の開度を所定中間開度とするのに必要な時間より若干長い時間を用いることができる。ウェイストゲートバルブ４４の開度が所定中間開度に至ったか否かの判定はウェイストゲートバルブ４４の図示しない開度センサにより行なうことができる。ステップＳ１５０で所定時間経過したと判定したときや或いはウェイストゲートバルブ４４の開度が所定中間開度に至ったと判定したときには、ウェイストゲートバルブ４４への電源供給を停止し（ステップＳ１６０）、本処理を終了する。

以上説明した実施例のエンジン装置１０では、ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止要求も異常診断要求もなされているときには、ウェイストゲートバルブ４４の異常診断処理を実行し、ウェイストゲートバルブ４４の開度が所定中間開度となるようにウェイストゲートバルブ４４の駆動を開始し、所定時間経過するか或いはウェイストゲートバルブ４４の開度が所定中間開度に至ったと判定するのを待って、ウェイストゲートバルブ４４への電源供給を停止する。これにより、異常診断完了後のウェイストゲートバルブの開度をエンジンの状態に応じた開度とすることができる。もとより、ウェイストゲートバルブ４４の駆動停止要求に対してウェイストゲートバルブ４４の異常診断要求を優先するから、より確実にウェイストゲートバルブ４４の異常診断を行なうことができる。

実施例のエンジン装置１０では、過給機４０を、吸気管２３に配置されるコンプレッサ４１と排気管３５に配置されるタービン４２とが回転軸４３を介して連結されるターボチャージャとして構成している。しかしながら、これに代えて、エンジン１２やモータにより駆動されるコンプレッサが吸気管２３に配置されるスーパーチャージャとして構成してもよい。

実施例では、一般的な自動車や各種のハイブリッド自動車に搭載されるエンジン装置１０の形態とした。しかしながら、自動車以外の車両に搭載されるエンジン装置の形態としてもよいし、建設設備などの移動しない設備に搭載されるエンジン装置の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、過給機４０が「過給機」に相当し、エンジン１２が「エンジン」に相当し、電子制御ユニット７０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

１０ 内燃機関装置、１２ エンジン、１４ クランクシャフト、１４ａ クランクポジションセンサ、２２ エアクリーナ、２３ 吸気管、２３ａ エアフローメータ、２３ｂ，２３ｃ，２７ａ 圧力センサ、２４，３６ バイパス管、２５ インタークーラ、２６ スロットルバルブ、２６ａ スロットルポジションセンサ、２７ サージタンク、２３ｄ、２７ｂ 温度センサ、２８ 燃料噴射弁、２９ 吸気バルブ、３０ 燃焼室、３１ 点火プラグ、３２ ピストン、３４ 排気バルブ、３５ 排気管、３５ａ フロント空燃比センサ、３５ｂ リヤ空燃比センサ、３７，３８ 浄化装置、４０ 過給機、４１ コンプレッサ、４２ タービン、４３ 回転軸、４４ ウェイストゲートバルブ、４５ エアバイパスバルブ、５０ バッテリ、５２ 電力ライン、７０ 電子制御ユニット、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ。

Claims (1)

1. 電動式のウェイストゲートバルブ付きの過給機を有するエンジンと、前記ウェイストゲートバルブの駆動停止要求に対して前記ウェイストゲートバルブが所定中間開度となるように駆動してから前記ウェイストゲートバルブへの電源供給を停止する駆動停止制御と、異常診断要求に対して前記エンジンが停止しているときに前記ウェイストゲートバルブの駆動を伴って前記ウェイストゲートバルブの異常診断を行なう異常診断制御とを実行する制御装置と、を備えるエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記異常診断制御を実行したときには、前記異常診断を完了した後に前記ウェイストゲートバルブを前記所定中間開度まで駆動するのに必要な時間以上の所定時間が経過するまでか或いは前記ウェイストゲートバルブが前記所定中間開度まで駆動したのを判定するまで前記ウェイストゲートバルブへの電源供給を実行した以降に前記ウェイストゲートバルブへの電源供給を停止する、
   ことを特徴とするエンジン装置。

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