JP2023017420A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
特許文献1には、内燃機関の筒内の燃焼状態に合わせて、排気中のHC(炭化水素)やPN(Particulate Number)の低減効果を高めることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とし、エンジンの始動時において、ECUは、ウェット懸念状態であると判定した場合に、可変動弁装置による開閉タイミングの制御として、吸入空気量を低減させ、浮遊液滴状態であると判定した場合に、可変動弁装置による開閉タイミングの制御として、筒内温度を上昇させる制御を実施することが記載されている。なお、ウェット懸念状態及び浮遊液滴状態は、どちらも燃料が気化されていない状態である。
しかしながら、この特許文献1に記載の制御は、エンジンの始動時における制御であり、通常走行時においては、運転者の要求トルクに対応する燃料量を噴射し、要求通りのトルクを出力していると考えられる。通常走行時であったとしても、気化されない燃料によって、未燃ガスが発生し、エミッション性能が低下することが懸念される。
そこで、本発明は、未燃ガスの発生を抑制し、燃費の向上及びエミッション性能の低下の抑制を図ることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため本発明は、内燃機関の温度を検出する温度センサと、前記内燃機関の温度から前記内燃機関の燃焼室内で気化可能な最大燃料量を算出する燃料量算出部と、前記最大燃料量によって前記内燃機関で出力可能なトルクである推定最大トルクを算出するトルク算出部と、運転者の要求トルクが前記推定最大トルクより大きくなった場合、前記内燃機関の出力が前記推定最大トルクとなるように、燃料噴射量を前記最大燃料量に制限するトルク制限を行なう制御部と、を備えるものである。
このように、本発明によれば、未燃ガスの発生を抑制し、燃費の向上及びエミッション性能の低下の抑制を図ることができる。
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の温度を検出する温度センサと、内燃機関の温度から内燃機関の燃焼室内で気化可能な最大燃料量を算出する燃料量算出部と、最大燃料量によって内燃機関で出力可能なトルクである推定最大トルクを算出するトルク算出部と、運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きくなった場合、内燃機関の出力が推定最大トルクとなるように、燃料噴射量を最大燃料量に制限するトルク制限を行なう制御部と、を備えるよう構成されている。
これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、未燃ガスの発生を抑制し、燃費の向上及びエミッション性能の低下の抑制を図ることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置について詳細に説明する。
図1において、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両1は、内燃機関型のエンジン2と、ECU(Electronic Control Unit)3とを含んで構成される。
エンジン2には、気筒としてのシリンダ5が形成されている。シリンダ5には、このシリンダ5内を上下に往復動可能なピストン6が収納されている。また、シリンダ5の上部には、燃焼室7が設けられている。
エンジン2は、シリンダ5内でピストン6が2往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行なう、いわゆる4サイクルのガソリンエンジンである。
また、ピストン6は、コネクティングロッドを介してクランクシャフトと連結している。コネクティングロッドは、ピストン6の往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するようになっている。
また、燃焼室7には、点火プラグ8が設けられている。点火プラグ8は、燃焼室7内に電極を突出させた状態で配設され、ECU3によってその点火時期が制御されるようになっている。
エンジン2には、吸気ポート11と、排気ポート21が設けられている。吸気ポート11は、燃焼室7と図示しない吸気通路とを連通するようになっている。また、吸気ポート11には、吸気弁12が設けられている。
吸気弁12は、吸気通路と燃焼室7とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。
吸気ポート11には、インジェクタ9が設けられている。インジェクタ9は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって供給された燃料を吸気ポート11内に噴射する。
また、吸気ポート11には、温度センサ34が設けられている。温度センサ34は、エンジン2の温度を検出する。温度センサ34は、シリンダ5内に設けてもよい。
一方、排気ポート21には、排気弁22が設けられている。排気弁22は、図示しない排気通路と燃焼室7とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。
ECU3は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
このコンピュータユニットのROMには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをECU3として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、CPUがROMに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ECU3として機能する。
ECU3の入力ポートには、前述の温度センサ34に加え、アクセル開度センサ35、トルク制限解除スイッチ36等の各種センサ類及び各種スイッチ類が接続されている。
アクセル開度センサ35は、運転者に操作される図示しないアクセルペダルの操作量を表すアクセル開度を検出する。トルク制限解除スイッチ36は、後述するエンジン2の出力トルクを制限するトルク制限を解除することを選択するためのスイッチである。
一方、ECU3の出力ポートには、点火プラグ8、インジェクタ9、報知部37等の各種制御対象類が接続されている。
報知部37は、例えば、モニタ装置、スピーカ、ランプ、メータ、ブザーなどで構成され、視覚、聴覚などを通じて各種情報を運転者に報知する。
ECU3は、アクセル開度センサ35が検出するアクセル開度に基づき運転者の要求トルクを算出し、その要求トルクに応じてエンジン2の点火時期や燃料噴射量や吸入空気量を算出する。そして、ECU3は、算出した点火時期や燃料噴射量や吸入空気量になるように点火プラグ8やインジェクタ9や図示しないスロットルバルブを制御してエンジン2の運転状態を制御する。
本実施例において、ECU3は、エンジン2の燃焼室7内で気化可能な最大燃料量によって、エンジン2で出力可能なトルクである推定最大トルクを算出し、運転者の要求トルクが推定最大トルク以上であったとしても、エンジン2の出力トルクを推定最大トルクに制限するトルク制限を行なう。
このため、ECU3は、燃料量算出部31と、トルク算出部32と、制御部33と、を備える。
燃料量算出部31は、例えば、温度センサ34により検出された吸気ポート11の温度に基づいて、エンジン2の燃焼室7内で気化可能な最大燃料量を算出する。吸気ポート11の温度を、エンジン2の冷却水の温度や吸気の温度により推定してもよい。
また、燃焼室7内の温度を検出するセンサを設け、その温度も加味して燃焼室7内で気化可能な最大燃料量を算出してもよい。燃焼室7内の温度を、エンジン2の冷却水の温度や吸気の温度により推定してもよい。
また、エンジン2が燃料を燃焼室7に直接噴射する直噴エンジンであれば、燃焼室7内の温度を検出して、またはエンジン2の冷却水の温度や吸気の温度から推定して、燃焼室7内で気化可能な最大燃料量を算出するとよい。
トルク算出部32は、燃料量算出部31により算出された最大燃料量に基づいて、最大燃料量によってエンジン2で出力可能な推定最大トルクを算出する。
制御部33は、運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きくなった場合、エンジン2の出力が推定最大トルクとなるように、例えば、燃料噴射量を燃料量算出部31により算出された最大燃料量に制限することで、エンジン2の出力トルクを推定最大トルクに制限する。
制御部33は、エンジン2の出力が推定最大トルクとなるようにトルク制限していることを報知部37により運転者に報知する。報知部37は、例えば、インストルメントパネルに設けられたインジケータに点灯表示する。また、音声や画像などにより報知してもよい。
制御部33は、トルク制限解除スイッチ36によりトルク制限の解除が選択されていると、エンジン2のトルク制限を解除し、運転者の要求トルクを出力するようにエンジン2を制御する。
なお、車両1が、エンジン2の駆動力をアシストする回転電機としてのモータやISG(Integrated Starter Generator)を搭載している場合、制御部33は、運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きくなった場合、エンジン2の出力が推定最大トルクとなるようにし、要求トルクと推定最大トルクの差分を回転電機のトルクで補うようにするとよい。
また、回転電機を搭載していない車両の場合、制御部33は、運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きくなった場合、一時的にエアコン作動や発電をカットし、走行以外に使われるトルクを減らすとよい。
以上のように構成された本実施例に係る内燃機関の制御装置によるトルク制御処理について、図2を参照して説明する。なお、以下に説明するトルク制御処理は、ECU3が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。
ステップS1において、ECU3は、エンジン2が稼働しているか否かを判定する。
エンジン2が稼働していると判定した場合には、ECU3は、ステップS2の処理を実行する。エンジン2が稼働していないと判定した場合には、ECU3は、ステップS9の処理を実行する。
エンジン2が稼働していると判定した場合には、ECU3は、ステップS2の処理を実行する。エンジン2が稼働していないと判定した場合には、ECU3は、ステップS9の処理を実行する。
ステップS2において、ECU3は、温度センサ34の情報から、燃焼室7内で気化可能な最大燃料量を算出する。ステップS2の処理を実行した後、ECU3は、ステップS3の処理を実行する。
ステップS3において、ECU3は、気化可能な最大燃料量から、推定最大トルクを算出する。ステップS3の処理を実行した後、ECU3は、ステップS4の処理を実行する。
ステップS4において、ECU3は、運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きいか否かを判定する。
運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きいと判定した場合には、ECU3は、ステップS5の処理を実行する。運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きくないと判定した場合には、ECU3は、ステップS7の処理を実行する。
ステップS5において、ECU3は、エンジン2の出力を推定最大トルクに制限する。ステップS5の処理を実行した後、ECU3は、ステップS6の処理を実行する。
ステップS6において、ECU3は、報知部37によりトルク制限していることの報知を実施する。ステップS6の処理を実行した後、ECU3は、ステップS1の処理を実行する。
ステップS7において、ECU3は、エンジン2の出力を運転者の要求トルクを実現するように制御する。ステップS7の処理を実行した後、ECU3は、ステップS8の処理を実行する。
ステップS8において、ECU3は、報知部37によるトルク制限していることの報知を終了する。ステップS8の処理を実行した後、ECU3は、ステップS1の処理を実行する。
ステップS9において、ECU3は、報知部37によるトルク制限していることの報知を実行していれば、それを終了する。ステップS9の処理を実行した後、ECU3は、トルク制御処理を終了する。
このように、本実施例では、温度センサ34により検出された温度に基づいて、エンジン2の燃焼室7内で気化可能な最大燃料量を算出する燃料量算出部31と、燃料量算出部31により算出された最大燃料量に基づいて、最大燃料量によってエンジン2で出力可能なトルクである推定最大トルクを算出するトルク算出部32と、運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きくなった場合、エンジン2の出力が推定最大トルクとなるように、燃料噴射量を最大燃料量に制限する制御部33と、を備える。
これにより、燃焼室7内で気化可能な最大燃料量から算出される推定最大トルクでエンジン2の出力が制限される。言い換えると、運転者の要求に応じてエミッション性能が悪化するような条件でエンジン2を使用する際に、燃料噴射量が制限されてエンジン2の出力が制限される。このため、未燃ガスの発生を抑制することができ、さらに燃費の向上及びエミッション性能の低下を抑制することができる。
また、制御部33は、エンジン2の出力が推定最大トルクとなるようにトルク制限していることを報知部37により運転者に報知する。
これにより、エンジン2の出力トルクが制限されていることが運転者に報知される。このため、トルク制限に対する運転者の違和感を抑制することができる。
また、制御部33は、トルク制限解除スイッチ36によりトルク制限の解除が選択されていると、エンジン2のトルク制限を解除し、運転者の要求トルクを出力するようにエンジン2を制御する。
これにより、トルク制限解除スイッチ36によりトルク制限の解除が選択されていると、運転者の要求トルクを出力するようにエンジン2が制御される。このため、登坂時及び加速時等、運転者が制限される以上のトルクを必要とする状況においては、トルク制限解除スイッチ36により運転者の意思によって制限の解除が可能となり、運転者の要求に応えることができる。
また、車両1がエンジン2の駆動力をアシストする回転電機を搭載している場合には、制御部33は、運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きくなった場合、エンジン2の出力が推定最大トルクとなるようにし、要求トルクと推定最大トルクの差分を回転電機のトルクで補うようにする。
これにより、回転電機を搭載する車両において、運転者の要求トルクが推定最大トルクより大きくなった場合、要求トルクと推定最大トルクの差分が回転電機のトルクで補われる。このため、運転者の違和感を抑制しつつ、未燃ガスの発生を抑制することができ、さらに燃費の向上及びエミッション性能の低下を抑制することができる。
本実施例では、各種センサ情報に基づきECU3が各種の判定や算出を行なう例について説明したが、これに限らず、車両1が外部サーバ等の車外装置と通信可能な通信部を備え、該通信部から送信された各種センサの検出情報に基づき車外装置によって各種の判定や算出が行なわれ、その判定結果や算出結果を通信部で受信して、その受信した判定結果や算出結果を用いて各種制御を行なってもよい。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
1 車両
2 エンジン(内燃機関)
3 ECU
7 燃焼室
9 インジェクタ
31 燃料量算出部
32 トルク算出部
33 制御部
34 温度センサ
36 トルク制限解除スイッチ
37 報知部
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Claims (4)
- 内燃機関の温度を検出する温度センサと、
前記内燃機関の温度から前記内燃機関の燃焼室内で気化可能な最大燃料量を算出する燃料量算出部と、
前記最大燃料量によって前記内燃機関で出力可能なトルクである推定最大トルクを算出するトルク算出部と、
運転者の要求トルクが前記推定最大トルクより大きくなった場合、前記内燃機関の出力が前記推定最大トルクとなるように、燃料噴射量を前記最大燃料量に制限するトルク制限を行なう制御部と、を備える内燃機関の制御装置。 - 前記制御部は、前記トルク制限が行なわれていることを運転者に報知する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記トルク制限を解除することを選択可能なスイッチを備える請求項1または請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記内燃機関の駆動力をアシストする回転電機を備え、
前記制御部は、運転者の要求トルクが前記推定最大トルクより大きくなった場合に、前記内燃機関の出力が前記推定最大トルクとなるようにし、前記要求トルクと前記推定最大トルクの差分を前記回転電機のトルクで補うようにする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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JP2021121681A JP2023017420A (ja) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 内燃機関の制御装置 |
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JP2021121681A Pending JP2023017420A (ja) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 内燃機関の制御装置 |
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