JP4710843B2 - 内燃機関の出力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機を備えた内燃機関の出力制御装置に関する。

内燃機関であるエンジンには、その出力を向上させるために過給機を備えたものがある。このような過給機を備えたエンジンにおいては、エンジン回転数とアクセル変位から目標過給圧を設定し、当該目標設定圧が正圧に至るまでは非過給状態で運転し、目標設定圧が正圧になると過給機を駆動するのが一般的である。このような制御の一例として特許文献１が挙げられる。

特開平１１−３５１０１０号公報

過給機を備えたエンジンにおいては、非過給領域での運転時間が長いと燃費が向上することが知られている。ターボチャージャのような排気流量に応じてその過給開始時期が影響を受ける過給機においては、任意に過給開始時期を設定することができないため、応答性が緩慢であるが、電動過給機においては、コンプレッサを駆動する電動駆動源となるモータの作動のオン／オフを制御することで過給開始時期を制御でき、応答性が良い利点がある。しかし、この電動過給機をオン／オフするタイミングの設定によっては、本来、非過給で運転できる速度であるのに過給機が作動した運転となってしまうことがある。これが不必要な過給機の作動要因となり、その結果として消費電力が多くなり、あるいは空燃比がリッチ設定の領域を使うこととなり，燃費が低減してしまう。

また、エンジン回転数とアクセル変位から目標過給圧を設定する場合、変速比が異なると、同一車速であってもエンジン回転数が異なるため、同一速度であってもドライバーが選択する変速比によって過給運転の場合と非過給運転の場合が発生し、ドライバーに違和感を与えてしまうことに成り兼ねない。
本発明は、過給機付き内燃機関において、非過給運転期間を増大して燃費の向上を図りつつも、必要に応じて応答性よく過給を行える内燃機関の出力制御装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、電動過給機を備えた内燃機関の出力制御装置であって、内燃機関が搭載された車両のアクセルペダルの変位を検知するアクセル変位検知手段と、車両の車速を検知する車速検知手段と、車速検知手段からの車速に対する車両の定常走行時のアクセル変位を変速比ごとにそれぞれ設定するアクセル変位設定手段と、アクセル変位検知手段で検出される実アクセル変位とアクセル変位設定手段の設定から得られる定常走行アクセル変位との差に応じて、電動過給機の作動を制御する制御手段とを有することを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関の出力制御装置において、実アクセル変位と定常走行アクセル変位との差に応じて過給機の目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段をさらに有し、制御手段は、目標過給圧設定手段で設定された目標過給圧となるように前記電動過給機の作動を制御することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２記載の内燃機関の出力制御装置において、目標過給圧設定手段は、実アクセル変位と定常走行アクセル変位の差が大きくなるほど目標過給圧を高く設定し、実アクセル変位と定常走行アクセル変位の差が小さくなるほど目標過給圧を低く設定することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１記載の内燃機関の出力制御装置において、変速比に応じた係数に基づき目標過給圧を補正する目標過給圧補正手段をさらに有し、制御手段は、目標過給圧補正手段で補正された補正目標過給圧となるように電動過給機の作動を制御することを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項２、３または４記載の内燃機関の出力制御装置において、目標過給圧は、実アクセル変位と定常走行アクセル変位の差に応じて連続的に変化することを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れかに記載の内燃機関の出力制御装置において、制御手段は、実アクセル変位と定常走行アクセル変位との差がマイナスの場合、電動過給機を非作動状態とすることを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項１ないし６記載の内燃機関の出力制御装置において、実アクセル変位と定常走行アクセル変位との差に応じて過給領域と非過給領域を判断する領域判定手段をさらに有し、制御手段は、領域判定手段により過給領域と判断された場合、目標過給圧となるように電動過給機を制御することを特徴としている。

本発明によれば、実アクセル変位と定常走行アクセル変位との差に応じて電動過給機の作動を制御することで、実際のアクセル変位と変速比に応じた制御を行うことが可能となり、非過給運転期間を増大でき燃費の向上を図れるとともに、応答性よく過給を行うことができる。

本発明によれば、実アクセル変位と定常走行アクセル変位との差に応じて目標過給圧を設定し、電動過給機を制御することで、より的確に燃費の向上を図ることができる。

本発明によれば、実アクセル変位と定常走行アクセル変位の差が大きくなるほど目標過給圧が高く、実アクセル変位と定常走行アクセル変位の差が小さくなるほど目標過給圧が低くように設定されていることで、より実際のアクセル変位と変速比に応じた目標過給圧となるので、非過給運転期間を増大でき燃費の向上を図れるとともに、応答性よく過給を行うことができる。

本発明によれば、変速比に応じた係数に基づき補正された補正目標過給圧となるように電動過給機の作動を制御することで、より実際のアクセル変位と変速比に応じた目標過給圧となるので、非過給運転期間を増大でき燃費の向上を図れるとともに、応答性よく過給を行うことができる。

本発明によれば、目標過給圧が実アクセル変位と定常走行アクセル変位の差に応じて連続的に変化するので、スムーズな制御を実現することができる。

本発明によれば、実アクセル変位と定常走行アクセル変位との差がマイナスの場合、電動過給機を非作動状態とするので、減速時における過給動作を防止でき、より燃費向上を図れる。

本発明によれば、領域判定手段により過給領域と判断された場合、目標過給圧となるように電動過給機を制御するため、過給時においても、より正確に目標過給圧に近づける制御を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１に示す内燃機関となるエンジン１は、その吸気系２に吸気を圧縮する過給機となるコンプレッサ４を備えている。このコンプレッサ４は、電動駆動源となるモータ５によって回転駆動される。

吸気系２には、エンジン１の図示しないインテークマニホールドに基端が接続する吸気経路３が設けられている。この吸気経路３の吸気上流側にはエアクリーナ９が配置されている。エアクリーナ９よりも吸気下流側にはコンプレッサ４と、エンジン１への吸入空気量を調整するスロットル弁６が配置されている。

コンプレッサ４とスロットル弁６の間に位置する吸気経路３には、コンプレッサ４を迂回するように、コンプレッサ４の上流側の吸気通路３と接続するバイパス通路７が設けられている。バイパス通路７には同通路を開閉するリードバルブ８が設けられている。リードバルブ８は、コンプレッサ４が非作動の非過給時には開弁し、コンプレッサ４の作動する過給時には閉弁する構成とされている。スロットル弁６は、図示しないアクセルペダルが操作されると、その操作量（変位量）に応じて電動アクチュエータ１４によって開閉される電子スロットル弁で構成されている。

エンジン１の出力制御装置は、制御手段となるコントローラ１０と、スロットル弁６の開度を検知し、その開度情報θＴＰＳを出力するスロットル開度検知手段１１と、エンジン回転数Ｎｅを検知する回転検知手段１２と、図示しないアクセルペダルの変位を検知し、その変位情報ＡＰＳを出力するアクセル変位検知手段１３と、スロットル弁６よりも下流側の吸気通路３に配置され、コンプレッサ４の過給圧を検知する過給圧検知手段１５と、車速を検知する車速検知手段１６、変速比信号情報を出力する変速比検知手段となるインヒビタスイッチ１７とを備えている。スロットル開度検知手段１１、回転検知手段１２、アクセル変位検知手段１３、過給圧検知手段１５、車速検知手段１６は、それぞれセンサで構成されている。これら各センサとモータ５及び電動アクチュエータ１４とインヒビタスイッチ１７は、図示しない信号線によってコントローラ１０と接続されていて、その制御下におかれている。

コントローラ１０は、周知のコンピュータで構成されていて、各センサからの入力情報とインヒビタスイッチ１７から変速比信号に応じてモータ５や電動アクチュエータ１４の駆動を制御する。スロットル弁６の開度を調整するとともに、過給領域と非過給領域を判断してコンプレッサ４のモータ５の作動を制御する。

エンジン１の出力制御装置は、図２に示すように、車速検知手段１６からの車速情報Ｖに対する車両の定常走行時のアクセル変位(定常走行開度ＡＰＳ)が変速比毎にそれぞれ設定されたアクセル変位設定手段２０と、アクセル変位検知手段１３で検出される実アクセル変位ＡＰＳと定常走行開度ＡＰＳとの差(ΔＡＰＳ)に応じてコンプレッサ４の目標過給圧Ｐｍを設定する目標過給圧設定手段２１を備えている。

アクセル変位設定手段２０は、変速比となるシフト段毎に車速Ｖと定常走行開度ＡＰＳが設定された複数のマップから構成されている。これらマップの特性は、シフト段が高くなる程、車速に対する定常走行開度ＡＰＳが低くなるように設定されている。本形態では４速を最高段としているので、４速のときの定常走行開度ＡＰＳは最も低く、１速のときの定常走行開度ＡＰＳが最も高く、２速、３速の場合には、１速と４速の間になるように設定されている。

目標過給圧設定手段２１は、ΔＡＰＳに応じた目標過給圧Ｐｍが設定されたマップであって、実アクセル変位と定常走行アクセル変位の差となるΔＡＰＳが大きくなるほど目標過給圧Ｐｍが高く、ΔＡＰＳが小さくなるほど目標過給圧Ｐｍが低くように設定されている。また、コントローラ１０は、図３に示すように、過給領域と非過給領域を判断する領域判定手段２２を備えている。領域判定手段２２は、ΔＡＰＳの大小に応じて過給領域と非過給領域が設定されたマップで構成されている。領域判定手段２２は０≧ΔＡＰＳの場合が非過給領域、０＜ΔＡＰＳの場合が過給領域となるように設定されているマップ(図３（Ａ）参照)、あるいは、車速と定常走行ＡＰＳとの関係から非過給領域と過給領域とが設定されるマップ（図３（Ｂ）参照）が用いられる。なお、図３（Ａ）において，ΔＡＰＳが極めて小さい場合には，不感帯やヒステリシスを設けて非過給としてもよい。

コントローラ１０は、領域判定手段２２から過給領域と判断した場合、スロットル弁６が全開するように電動アクチュエータ１４の作動を制御するとともに、目標過給圧Ｐｍとなるようにモータ５の駆動を制御する。

コントローラ１０は、領域判定手段２２から非過給領域と判断した場合には、モータ５を作動することなく、θＡＰＳに応じて電動アクチュエータ１４を作動してスロットル弁６の開度を制御する。

このような構成のエンジン１の出力制御装置によると、エンジン１が始動して吸気が吸気通路３内に導入されて変速段が１速から４速の何れかに位置することで車両が走行する。このとき、コントローラ１０は、車速検知手段１６とインヒビタスイッチ１７から車速Ｖと変速比情報を取込み、これら２つのパラメータからアクセル変位設定手段２０を用いて定常走行ＡＰＳを求める。これらの処理と平行してアクセル変位検知手段１３で検出される実アクセル変位ＡＰＳを読込み、これと定常走行ＡＰＳとの差分となるΔＡＰＳを求める。

ΔＡＰＳの大きさを図３に示す領域判定手段２２を用いて判断し、ΔＡＰＳが０≧ΔＡＰＳの条件を満たす場合には、モータ５を作動しないで非過給とする。また、実アクセル変位ＡＰＳに応じたスロットル開度θＴＰＳとなるように電動アクチュエータ１４を駆動する。このため、エンジン１は自然吸気の状態で運転されることになる。

一方、ΔＡＰＳが０＜ΔＡＰＳの条件を満たす場合には、過給領域であるとして目標過給圧設定手段２１を用いて目標過給圧Ｐｍを求め、この目標過給圧Ｐｍとなるようにモータ５を駆動するとともに、電動アクチュエータ１４を作動してスロットル弁６を全開とする。このため、エンジン１は、スロットル弁６が全開状態で過給運転されることになる。

このように、本発明によると、車速Ｖに対する定常走行時のアクセル変位となる定常走行ＡＰＳを変速比に応じて設定し、この設定された定常走行ＡＰＳと実アクセル変位ＡＰＳの差となるΔＡＰＳを求め、ΔＡＰＳに応じて目標過給圧Ｐｍを求め、その圧となるようにモータ５の作動を制御する。設定された目標過給圧Ｐｍはアクセル変位と変速比を考慮した値となるので、非過給運転期間を増大でき燃費の向上を図れるとともに、応答性よく過給を行うことができる。

本形態によると、ΔＡＰＳが大きくなるほど目標過給圧Ｐｍが高く、ΔＡＰＳが小さくなるほど目標過給圧Ｐｍが低くように設定したので、より実際のアクセル変位と変速比に応じた目標過給圧となり、より非過給運転期間を増大でき燃費の向上を図れるとともに、応答性よく過給を行うことができる。また、ΔＡＰＳがマイナスの場合は、アクセルペダルを戻された状態と見做し、モータ５を非作動状態とするので、減速時における過給動作を防止でき、より燃費向上を図ることができる。

本形態によると、定常走行ＡＰＳと実アクセル変位ＡＰＳの差であるΔＡＰＳに応じて過給領域と非過給領域を判断する領域判定手段により過給領域と判断された場合、目標過給圧Ｐｍとなるように電動アクチュエータ１４が制御されるため、過給時においても、より正確に目標過給圧Ｐｍに近づける制御を行うことができる。

図４は、本発明の別の形態を示す。この形態は、図２に示す目標過給圧設定手段２１に変えて符号３１で示す目標過給圧補正手段を備えている。目標過給圧補正手段３１以外の構成は、図２に示す構成と同一構成であるので、ここでは目標過給圧補正手段３１と、それに係る制御動作について説明する。

目標過給圧補正手段３１は、変速比に応じた変換係数Ｋ（勾配）から目標過給圧Ｐｍを補正するマップであって、この変換係数ＫとΔＡＰＳとから目標過給圧Ｐｍを求めるものである。この目標過給圧補正手段３１では、走行中の車両に加わる負荷を考慮して変速段毎に変換係数Ｋを設定している。コントローラ１０では、ΔＡＰＳに変換係数Ｋを乗算して目標過給圧Ｐｍを補正し、この補正された目標過給圧Ｐｍとなるようにモータ５の作動を制御する。

このような目標過給圧補正手段３１を備えた構成によると、ΔＡＰＳと、変速段に応じた変換係数Ｋとから目標過給圧Ｐｍが設定されるので、実アクセル変位ＡＰＳと変速段に応じた目標過給圧Ｐｍを設定することができる。これにより、非過給運転期間を増大でき燃費の向上を図れるとともに、応答性よく過給を行うことができる。

なお本形態では，定常走行ＡＰＳ，実ＡＰＳ，ΔＡＰＳを用いて上記を実現したが，定常走行ＴＰＳ，実ＴＰＳ，ΔＴＰＳを用いても同様の制御が実現可能である。ΔＴＰＳは、ΔＡＰＳにおけるアクセル変位をスロットル開度に置き換えたものであって、スロットル開度検知手段１１で検知される実スロットル開度と、車速情報Ｖに対する車両の定常走行時のスロットル開度との差を意味する。

上記の各形態では、過給機としてモータ５で駆動されるコンプレッサ４を用いているので、ターボチャージャのように排気に応じてその回転数が影響を受けることがなく、過給開始時期を任意設定することができるので、応答性よく制御することができる。

なお、図２に示す目標過給圧設定手段２１及び図４に示す目標過給圧設定手段３１のグラフは、横軸（ΔＡＰＳ）と縦軸（目標過給圧）が正比例する例を示しているが、傾きが４５°以外に設定することもできるし、直線以外に曲線に沿って変化するように設定することもできる。いずれの場合も、目標過給圧が実アクセル変位と定常走行アクセル変位の差に応じて連続的に変化するよう設定することで、スムーズな制御を実現することができる。

本発明にかかる内燃機関の出力制御装置の概略構成を示す図である。 実アクセル変位と定常走行アクセル変位との差から目標過給圧を求める制御形態のブロック図である。 過給領域と非過給領域を判断するマップである。 実アクセル変位と定常走行アクセル変位との差と補正係数とから目標過給圧を求める制御形態のブロック図である。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 吸気通路
４ 過給機
５ 電動駆動源
６ スロットル弁
１２ アクセル変位検知手段
１４ 電動アクチュエータ
１６ 車速検知手段
２０ アクセル変位設定手段
２１ 目標過給圧設定手段
２２ 領域判定手段
３１ 目標過給圧補正手段

Claims (7)

1. 電動過給機を備えた内燃機関の出力制御装置であって、
   前記内燃機関が搭載された車両のアクセルペダルの変位を検知するアクセル変位検知手段と、
   前記車両の車速を検知する車速検知手段と、
   前記車速検知手段からの車速に対する前記車両の定常走行時のアクセル変位を変速比ごとにそれぞれ設定するアクセル変位設定手段と、
   前記アクセル変位検知手段で検出される実アクセル変位と前記アクセル変位設定手段の設定から得られる定常走行アクセル変位との差に応じて、前記電動過給機の作動を制御する制御手段とを有することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の出力制御装置において、
   前記実アクセル変位と前記定常走行アクセル変位との差に応じて前記過給機の目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段をさらに有し、
   前記制御手段は、前記目標過給圧設定手段で設定された目標過給圧となるように前記電動過給機の作動を制御することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
3. 請求項２記載の内燃機関の出力制御装置において、
   前記目標過給圧設定手段は、前記実アクセル変位と前記定常走行アクセル変位の差が大きくなるほど前記目標過給圧を高く設定し、前記実アクセル変位と前記定常走行アクセル変位の差が小さくなるほど前記目標過給圧を低く設定することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
4. 請求項１記載の内燃機関の出力制御装置において、
   前記変速比に応じた係数に基づき前記目標過給圧を補正する目標過給圧補正手段をさらに有し、
   前記制御手段は、前記目標過給圧補正手段で補正された補正目標過給圧となるように前記電動過給機の作動を制御することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
5. 請求項２、３または４記載の内燃機関の出力制御装置において、
   前記目標過給圧は、前記実アクセル変位と前記定常走行アクセル変位の差に応じて連続的に変化することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
6. 請求項１ないし５の何れかに記載の内燃機関の出力制御装置において、
   前記制御手段は、前記実アクセル変位と前記定常走行アクセル変位との差がマイナスの場合、前記電動過給機を非作動状態とすることを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
7. 請求項１ないし６記載の内燃機関の出力制御装置において、
   前記実アクセル変位と前記定常走行アクセル変位との差に応じて過給領域と非過給領域を判断する領域判定手段をさらに有し、
   前記制御手段は、前記領域判定手段により過給領域と判断された場合、前記目標過給圧となるように前記電動過給機を制御することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。

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