JP4349989B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
この発明は、過給機を備えるエンジンにおいて、減速時のターボサージを防止するための制御装置に関する。
過給機を備えるエンジンにおいては、減速時にスロットルバルブが閉じられると、それまでの慣性力で過給機が高回転を暫時継続することにより、過給機下流の吸気圧力が急に高くなり、コンプレッサがサージング（ターボサージ）を起こすことがある。
このため、従来から、過給機のコンプレッサの前後（上下流）間にバイパス通路およびその開閉弁を設け、減速時にバイパス通路を開くことにより、過給機下流の吸気圧力（過給圧）を上流側へ逃がすようにしたもの（特許文献１，特許文献２）、減速時にスロットルバルブを開くことにより、過給機下流の吸気圧力（過給圧）をエンジン側へ逃がすようにしたもの（特許文献３）、が知られる。
前者の場合、バイパス通路およびその開閉弁を新たに設けなければならず、コストのアップを招くばかりでなく、吸気系のレイアウトが難しくなる。後者の場合、減速時にアクセルペダルが全閉位置に戻されるとその時点からスロットルバルブを周期的に開閉するようになっているが、スロットルバルブの周期的な開閉パターン（開弁状態の開度，開弁状態から全閉状態または全閉状態から開弁状態へ切り替える制御周期）の最適な設定が難しく、その開閉パターンによっては、吸気脈動を増幅させる可能性も考えられる。
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、過給機下流の吸気圧力がターボサージラインを超えない範囲において、スロットルバルブの閉弁を規制することにより、エンジンブレーキの効きを最大限に確保可能な手段の提供を目的とする。
この発明は、過給機下流のスロットルバルブを開閉するスロットルアクチュエータ、アクセルペダル開度の検出値に応じた基本スロットル開度を求める手段、前記スロットルバルブの開度を目標開度に調整するべくスロットルアクチュエータを制御する手段、ターボサージを抑える制御を行うべき減速条件が成立かどうかを判定する手段、その条件の成立が判定されるとその時点の吸気圧力に基づいてターボサージを抑えるべく前記スロットルバルブの閉弁を規制するターボサージ下限スロットル開度を求める手段、前記基本スロットル開度と前記ターボサージ下限スロットル開度との比較に基づいて大きい方の値を前記スロットルバルブの目標開度に設定する手段、を備えるエンジンの制御装置において、前記ターボサージ下限スロットル開度を求める手段は、減速条件の成立時点の吸気圧力に応じた初期開度を求める手段、エンジン回転数に応じた補正係数を求める手段、ターボサージ下限スロットル開度＝初期開度×補正係数を求める手段、を備えることを特徴とする。
第１の発明においては、ターボサージを抑える制御を行うべき減速条件の成立が判定されると、スロットルバルブの閉弁がターボサージ下限スロットル開度に規制される。ターボサージ下限スロットル開度は、ターボサージを抑える制御を行うべき減速条件の成立時点の吸気圧力に基づいて求められるので、ターボサージラインに見合う過不足のないスロットル開度が得られる。そのため、過給機下流の吸気圧力がターボサージラインを超えない範囲において、エンジンブレーキの効きを良好に確保することが可能となる。
この場合、ターボサージ下限スロットル開度は、初期開度と補正係数とから設定されるので、初期開度が一定の場合に較べると、エンジン回転数の低下に連れて小さく補正することが可能となり、エンジンブレーキの効きを安定よく高めに維持しえるようになる。
図は、CNG（圧縮天然ガス）エンジンの搭載車両への適用例を説明するものである。
図１において、エンジン１０のインテークマニホールド上流の吸気通路１１にスロットルバルブ１２が介装され、その弁軸にスロットルアクチュエータ１３（直流式または交流式のモータ）が連結される。１４はスロットルバルブ１２を迂回するバイパス通路１５に介装されるISCバルブ（電磁弁）であり、アイドル運転時のエンジン回転を目標アイドル回転に維持するべく、スロットルバルブ１２をバイパスする吸気流量を調整するように制御される。
スロットルバルブ１２およびISCバルブ１４の上流に燃料供給装置のノズル１６が配置される。燃料供給装置は、空燃比が略一定の混合気を生成するべく、吸気流量に相応する燃料量をノズル１６へ供給する。混合気は、エンジン１０の各気筒に吸入され、点火プラグ１７により、圧縮行程の所定時期に点火される。
１８は過給機（ターボチャージャ）であり、燃料供給装置のノズル１６上流の吸気通路１１に介装されるコンプレッサ１８ａと、エキゾーストマニホールド下流の排気通路２１に介装されるタービン１８ｂとからなり、排気エネルギで回転するタービン１８ｂによってコンプレッサ１８ａが駆動され、エンジンへの新気を過給する。２０は給気を冷却するインタクーラ、１９はエアクリーナである。
スロットルバルブ１２を制御するのがエンジンコントロールユニット３０であり、ISCバルブ１４のほか、燃料供給装置および点火プラグ１７を制御する手段（図示せず）も備える。スロットルバルブ１２の制御については、アクセルペダル開度およびエンジン回転数に応じた基本スロットル開度vtvoffを求める手段３１（基本スロットル開度算出手段）、後述の比較器３８の出力に基づいて大きい方の値をスロットルバルブ１２の目標開度としてスロットルアクチュエータを制御する手段３２（目標スロットル開度算出手段）、ターボサージを防止する制御系を構成する手段３３〜３８、が設定される。
エンジン回転数の検出手段を兼ねるクランク角センサ４２、アクセルペダル開度（ペダル踏角）を検出するアクセル開度センサ４１、スロットルバルブ１２下流の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ４３、が設けられる。
ターボサージを防止する制御系については、アクセルペダル開度の検出信号およびエンジン回転数の検出信号に基づいてターボサージを抑える制御を行う減速条件が成立かどうかを判定する手段３３、この判定手段３３の出力が肯定（ON）信号に切り替わるとその時点の吸気圧力の検出信号に応じたターボサージスロットル開度TVOSUR-0（初期値）を求める手段３４（ターボサージスロットル開度算出手段）、エンジン回転数の検出信号に対応する補正係数KTVOSURを求める手段３５（エンジン回転係数算出手段）、ターボサージ下限スロットル開度vtvosur＝初期値TVOSUR-0×補正係数KTVOSURを求める手段３６（ターボサージ下限スロットル開度算出手段）、基本スロットル開度vtvoffと比較される下限値を判定手段３３の出力に応じて切り替える手段３７（スロットル開度下限値切り替え手段）、この下限値と基本スロットル開度vtvoffとの比較に基づいて大きい方の値をスロットルバルブの目標開度として出力する手段３８（比較器）、が備えられる。
スロットル開度下限値切り替え手段３７は、判定手段３３の出力が肯定（ON）信号のときはターボサージ下限スロットル開度vtvosurの信号を出力（接点０１側を選択的に閉成）する一方、判定手段３３の出力が否定（OFF）信号のときは開度０％の信号を出力（接点００側を選択的に閉成）する。
図２，図３は、エンジンコントロールユニット３０の制御内容（ターボサージ制御）を説明するフローチャートであり、S1およびS2においては、エンジン回転数の検出信号およびアクセルペダル開度の検出信号を読み込む。S3においては、エンジン回転数の検出値≧NSURかどうかを判定する。S4においては、アクセルペダル開度の検出値≦APSSURかどうかを判定する。S3の判定およびS4の判定について、少なくとも何れか一方がnoのときは、S15へ飛ぶ一方、両者の判定が共にyesのときは、S5へ進む。
S5においては、吸気圧力の検出信号を読み込む。S6においては、エンジン回転数の検出値≧NSURかつアクセル開度の検出値≦APSSURを判定した時点の吸気圧力に対応するターボサージスロットル開度TVOSUR-0を予め設定のマップＡ（図４、参照）から求める。マップＡは、吸気圧力が高くなる程、ターボサージスロットル開度が大きくなる特性に設定される。
S7においては、エンジン回転数の検出信号を読み込む。S8においては、アクセルペダル開度の検出信号を読み込む。S9においては、エンジン回転数の検出値およびアクセルペダル開度の検出値から予め設定のマップＢ（図３、参照）に基づいて基本スロットル開度vtvoffを求める。
S10においては、エンジン回転数の検出値に対応するターボサージ回転係数KTVOSURを予め設定のマップＣ（図４、参照）から求める。S11においては、ターボサージ下限スロットル開度vtvosur＝TVOSUR-0×KTVOSURを計算する。マップＣは、エンジン回転数≧NSURの領域において、エンジン回転数が下がる程、補正係数が小さくなる特性に設定される。
S12においては、基本スロットル開度vtvoff≦ターボサージ下限スロットル開度vtvosurかどうかを判定する。S12の判定がyesのときは、S13において、スロットルバルブ１２を目標スロットル開度＝vtvosurに制御する一方、S12の判定がnoのときは、S15において、スロットルバルブ１２を目標スロットル開度＝vtvoffに制御するのである。
S14においては、エンジン回転数の検出値＜NSURまたはアクセル開度の検出値＞APSSURかどうかを判定する。S14の判定がyesのときは、ENDに至る一方、S14の判定がnoのときは、S7へ戻る。つまり、S14の判定がyesになるまでの間、S7の処理〜S13の処理が繰り返される。
このような構成により、ターボサージを抑える制御を行うべき減速条件の成立が判定されると、スロットルバルブ１２の閉弁がターボサージ下限スロットル開度vtvosurに規制される。
図４においては、基本スロットル開度vtvoff（破線）が小さくなるに連れて吸気圧力（太線）が減小するが、ターボサージ下限スロットル開度vtvosurは、ターボサージを抑える制御を行うべき減速条件の成立時点の吸気圧力に基づいて設定されるので、ターボサージラインに見合う過不足のないスロットル開度が得られるようになる。そのため、過給機下流の吸気圧力がターボサージラインを超えない範囲において、エンジンブレーキの効きも良好に確保することが可能となる。
ターボサージ下限スロットル開度vtvosurは、初期開度TVOSUR-0を一定に維持する制御も考えられるが、図示の場合においては、初期開度TVOSUR-0と補正係数KTVOSURとから設定されるので、エンジン回転数の低下に連れて小さく補正することが可能となり、エンジンブレーキの効きを高めに安定よく維持しえるようになる。
１１ 吸気通路
１２ スロットルバルブ
１３ スロットルアクチュエータ
１６ 燃料供給装置のノズル
１８ 過給機
２０ インタクーラ
３０ エンジンコントロールユニット
３１ 基本スロットル開度算出手段
３２ 目標スロットル開度算出手段
３３ 判定手段
３４ ターボサージスロットル開度算出手段
３５ エンジン回転係数算出手段
３６ ターボサージ下限スロットル開度算出手段
３７ スロットル開度下限値切り替え手段
３８ 比較器
４１ アクセル開度センサ
４２ クランク角センサ
４３ 吸気圧力センサ
１２ スロットルバルブ
１３ スロットルアクチュエータ
１６ 燃料供給装置のノズル
１８ 過給機
２０ インタクーラ
３０ エンジンコントロールユニット
３１ 基本スロットル開度算出手段
３２ 目標スロットル開度算出手段
３３ 判定手段
３４ ターボサージスロットル開度算出手段
３５ エンジン回転係数算出手段
３６ ターボサージ下限スロットル開度算出手段
３７ スロットル開度下限値切り替え手段
３８ 比較器
４１ アクセル開度センサ
４２ クランク角センサ
４３ 吸気圧力センサ
Claims (1)
- 過給機下流のスロットルバルブを開閉するスロットルアクチュエータ、アクセルペダル開度の検出値に応じた基本スロットル開度を求める手段、前記スロットルバルブの開度を目標開度に調整するべくスロットルアクチュエータを制御する手段、ターボサージを抑える制御を行うべき減速条件が成立かどうかを判定する手段、その条件の成立が判定されるとその時点の吸気圧力に基づいてターボサージを抑えるべく前記スロットルバルブの閉弁を規制するターボサージ下限スロットル開度を求める手段、前記基本スロットル開度と前記ターボサージ下限スロットル開度との比較に基づいて大きい方の値を前記スロットルバルブの目標開度に設定する手段、を備えるエンジンの制御装置において、前記ターボサージ下限スロットル開度を求める手段は、減速条件の成立時点の吸気圧力に応じた初期開度を求める手段、エンジン回転数に応じた補正係数を求める手段、ターボサージ下限スロットル開度＝初期開度×補正係数を求める手段、を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
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- 2004-07-23 JP JP2004215549A patent/JP4349989B2/ja not_active Expired - Fee Related
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