JP4968592B2 - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Description
本発明は、吸気通路に追加の空気を供給する空気供給手段を備えた内燃機関における制御装置に関する。 The present invention relates to a control device in an internal combustion engine provided with air supply means for supplying additional air to an intake passage.
吸気通路に別系統からの追加の空気を供給するようにした内燃機関が種々提案されている。例えば、特許文献1に開示される装置は、吸気通路に接続された蓄圧タンクを有し、ターボチャージャによって加圧され高圧にされた空気を蓄圧タンク内に保持すると共に、加速要求があった場合に、蓄圧タンク内の空気を吸気通路内のスロットル弁の下流に放出することで、充填効率を高め、内燃機関の加速をアシストする。
Various internal combustion engines have been proposed in which additional air from another system is supplied to the intake passage. For example, the device disclosed in
他方、特許文献2に開示される装置は、スロットル弁及びその下流に配置されたコンプレッサと、これらスロットル弁及びコンプレッサの上流と下流とをバイパスするアシストエア通路とを有する構成において、コンプレッサ下流の圧力が正圧である場合にアシストエア通路を電磁弁で遮断することで、空気の逆流を防止している。
On the other hand, the device disclosed in
しかし、これら特許文献1,2の装置では、追加の空気が吸気通路のスロットル弁の下流に供給されるため、スロットル弁の下流の圧力が高まっている場合には、減速要求時に十分な減速が得られないおそれがある。
However, in these devices of
そこで本発明の目的は、吸気通路に空気を供給する空気供給手段を備えたシステムにおいて、減速要求時に十分な減速を得るための新規な手段を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel means for obtaining sufficient deceleration when a deceleration is requested in a system including an air supply means for supplying air to an intake passage.
本発明に係る内燃機関制御装置は、吸気通路に配置された吸気量制御弁と、前記吸気量制御弁下流の前記吸気通路に空気を供給する空気供給手段と、を備えた内燃機関制御装置であって、前記吸気量制御弁下流の吸気通路内の圧力である下流圧力が、前記吸気量制御弁上流の吸気通路内の圧力である上流圧力よりも大きいかを判定する判定手段と、減速要求があり且つ前記下流圧力が前記上流圧力よりも大きい場合に、前記吸気量制御弁を開放側に制御して前記下流圧力を低減させる下流圧力低減手段と、を更に備えたことを特徴とすることを特徴とする。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention is an internal combustion engine control apparatus comprising an intake air amount control valve disposed in an intake passage and air supply means for supplying air to the intake passage downstream of the intake air amount control valve. Determining means for determining whether a downstream pressure, which is a pressure in the intake passage downstream of the intake amount control valve, is larger than an upstream pressure, which is a pressure in the intake passage upstream of the intake amount control valve, and a deceleration request And a downstream pressure reducing means for reducing the downstream pressure by controlling the intake air amount control valve to the open side when the downstream pressure is larger than the upstream pressure. It is characterized by.
本発明では、空気供給手段からの空気供給によって、吸気量制御弁下流の吸気通路内の圧力である下流圧力が高められる。そして、減速要求があり且つ前記下流圧力が上流圧力よりも大きい場合に、下流圧力低減手段が吸気量制御弁を解放側に制御して、前記下流圧力を低減させる。したがって本発明では、減速要求時に十分な減速を得ることができる。 In the present invention, the downstream pressure, which is the pressure in the intake passage downstream of the intake air amount control valve, is increased by the air supply from the air supply means. And when there exists a deceleration request | requirement and the said downstream pressure is larger than an upstream pressure, a downstream pressure reduction means controls an intake air amount control valve to a releasing side, and reduces the said downstream pressure. Therefore, in the present invention, sufficient deceleration can be obtained when a deceleration request is made.
本発明の装置は、加速要求があり且つ前記下流圧力が前記上流圧力よりも大きい場合に、前記吸気量制御弁により吸気量制御弁下流と吸気量制御弁上流との間の空気の流れを抑制させる逆流抑制手段を更に備えてもよい。この場合には、加速要求時の空気の逆流を抑制でき応答性を向上できる。 The apparatus of the present invention suppresses the flow of air between the intake air amount control valve downstream and the intake air amount control valve upstream by the intake air amount control valve when there is an acceleration request and the downstream pressure is larger than the upstream pressure. You may further provide the backflow suppression means to make it. In this case, the backflow of air at the time of acceleration request can be suppressed and the responsiveness can be improved.
空気供給手段は、吸気通路内の空気を収容する蓄圧タンクとするのが特に好適である。 The air supply means is particularly preferably a pressure accumulating tank that stores air in the intake passage.
以下、本発明の実施形態について図面に基づき説明する。図1において、本発明の実施形態に係るエンジンはガソリン内燃機関であり、シリンダ1内に形成された燃焼室2に高圧空気を過給するために、ターボチャージャ3が設置されている。ターボチャージャ3は、タービンホイール4と、コンプレッサホイール5と、これらのホイール4,5の中心部を連結するシャフト6とを有する。タービンホイール4およびコンプレッサホイール5は、燃焼室2に連通する排気通路7および吸気通路8内にそれぞれ設けられ、シャフト6の軸心周りに回転する。排気通路7を通る排気ガスによりタービンホイール4が回転駆動されてコンプレッサホイール5が回転し、これにより、大気口9から吸気通路8内に吸入される空気は高圧にされて燃焼室2側へ給送される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, an engine according to an embodiment of the present invention is a gasoline internal combustion engine, and a
コンプレッサホイール5よりも下流側の吸気通路8には、通路10を介して蓄圧タンク11が接続される。蓄圧タンク11は、後述するように高圧空気を保持可能である。制御弁12は通路10の折曲部に設けられてこの通路10を開閉し、これにより蓄圧タンク11と吸気通路8とを連通もしくは遮断する。制御弁12はポペット式であり、ダイヤフラム装置13により駆動される。
A
ダイヤフラム装置13は、シェル14内をダイヤフラム15によりばね室16と変圧室17とに区画するとともに、ばね室16内にダイヤフラム15に常時係合するばね18を収容して構成される。ばね室16は通路19及びオリフィス22を介して大気に開放する。一方、ダイヤフラム15に固定されたロッド23は変圧室17からシェル14の外部へ突出し、制御弁12に連結される。したがって制御弁12は、変圧室17とばね室16の圧力差がばね18の弾発力より大きくなると、ダイヤフラム15が変形することにより変位して通路10を開放する。本実施形態においてはこの圧力差が350mmHg以上のとき、制御弁12が通路10を開放するようになっている。
The
蓄圧タンク11は、保持された高圧空気を、機関の加速運転時に第2通路24から吸気通路8内に放出する。第2通路20は、放出弁27を介して、スロットル弁26よりも下流側の吸気通路8に接続され、スロットル弁26の下流側に追加の空気を供給する。放出弁27はポペット式であり、ソレノイド25により開閉駆動される。
The
ウェイストゲートバルブ40は、ターボチャージャ3の回転数を制限して過給圧を一定値に抑えるものであり、排気通路7のタービンホイール4の上流側と下流値とを接続するバイパス通路41を開閉する。
The
このウェイストゲートバルブ40を開閉駆動するダイヤフラム装置42は、上記ダイヤフラム装置13と同様な構成を有し、シェル43と、これを変圧室44とばね室45に区画するダイヤフラム46と、ばね室45内に設けられたばね47とを備える。変圧室44は通路48を介して吸気通路8に常時連通し、一方、ばね室45は大気が常時導かれるようになっている。ダイヤフラム46に固定されたロッド49はばね室45からシェル43の外部へ突出し、バイパス通路41を形成する管壁に設けられたリンク50に連結される。このリンク50はウェイストゲートバルブ40に結合される。しかしてウェイストゲートバルブ40は変圧室44とばね室45の圧力差、すなわち吸気通路8内の圧力と大気圧との差(過給圧)がばね47の弾発力に打勝つとバイパス通路41を開放し、本実施形態においては380mmHg以上において開放するようになっている。したがって過給圧が380mmHgに達すると、排気ガスの一部はバイパス通路41を介して大気へ解放され、これにより、タービンホイール4の回転が抑制され、過給圧はこれ以上大きくならない。吸気通路8のスロットル弁26よりも下流側には、燃料噴射弁51が設けられる。
The
スロットル弁26及び放出弁27は、マイクロコンピュータから成る電子制御装置(ECU)100によって制御される。このECU100は中央演算処理装置(CPU)とリードオンリメモリ(ROM)とランダムアクセスメモリ(RAM)と入出カポート(I/Oポート)とを備える。ROMは、各種処理プログラムに加えて、図2に示されるフローチャートに従ったプログラムを記憶し、CPUはこれらのプログラムに従って、不図示の駆動回路により、後述するようにスロットル弁26及び放出弁27を制御する。なおECU100のROMには、本発明に係るスロットル弁26及び放出弁27の制御処理とは別途に、吸入空気量とエンジン回転数などに基づいて目標燃料噴射量を算出し、算出された目標燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁によって噴射する燃料噴射制御を行うための処理プログラムが格納されている。
The
ECU100は、エンジン回転数、タービン回転数、アクセルペダル開度、蓄圧タンク11の内圧、吸気通路内の上流圧力及び下流圧力に基き、駆動回路に指令信号を出力して、スロットル弁26及び放出弁27を制御する。このため種々の検出器が設けられる。すなわち、ターボチャージャ3のシャフト6の近傍にはこのシャフト6の回転数を検出するタービン回転センサ110が設けられ、蓄圧タンク11にはこれの内圧を検出するタンク圧力センサ111が接続される。上流圧力センサ112は、吸気通路内であってスロットル弁26の上流かつインタークーラ52の下流に設けられ、上流圧力(すなわちコンプレッサ圧)を検出する。下流圧力センサ113は、吸気通路内であってスロットル弁26の下流に設けられ、下流圧力(すなわちインマニ圧)を検出する。クランク角センサ114は図示しないクランク軸に取付けられてエンジン回転数を検出する。これらのタービン回転センサ110、圧力センサ111,112,113、およびクランク角センサ114からの信号は、アナログ信号であればA/D変換され、また必要な処理を施されてI/OポートからECU100へ入力される。
The
本実施形態の基本的動作は以下のとおりである。すなわち、機関が低負荷で運転されている時、ウェイストゲートバルブ40、制御弁12及び放出弁27は閉塞状態にある。機関が高負荷(例えば、過給圧が350mmHg以上)であって定常状態で運転されるようになると、ダイヤフラム装置13の変圧室17内の圧力が上昇するので制御弁12は通路10を開放し、蓄圧タンク11は吸気通路8内の高圧空気の一部が導かれてこの高圧空気を保持する。
The basic operation of this embodiment is as follows. That is, when the engine is operated at a low load, the
この状態からスロットル弁26が閉じられて機関が減速状態になると、スロットル弁26の下流側に生じる負圧が大きくなる。一方、機関の負荷が低下することによりターボチャージャ3の回転数が下がり、吸気通路8内の吸入空気圧が低下するので、ダイヤフラム装置13の変圧室17の圧力が小さくなり、制御弁12はばね18に付勢されて通路10を閉じる。これによって蓄圧室11内は高圧状態が維持される。
When the
他方、ECU100は、図2の処理ルーチンに従いスロットル弁26及び放出弁27を制御して、スロットル弁26下流の吸気通路8に蓄圧タンク11からの追加の空気を供給させる。
On the other hand, the
図2において、まずECU100は、アクセルペダルセンサ24の検出値に基づき、アクセルペダル開度すなわち踏み込み量が所定の基準値よりも大であるかを判定する(S10)。否定、すなわちアクセルペダルの開度が小さい場合には、ECU100は放出弁27を全閉とし(S60)、次に、下流圧力センサ113によって検出されるインマニ圧が、上流圧力センサ112によって検出されるコンプレッサ圧よりも大であるかを判定する(S70)。インマニ圧がコンプレッサ圧と等しいかコンプレッサ圧よりも低い場合には、否定判断の結果、ECU100はスロットル弁26をアクセルペダル開度に対応した通常の開度に制御する(S50)。
In FIG. 2, the
この場合には蓄圧タンク11からの追加の空気供給が行われないため、図3において時刻t0〜t1で示されるように、上流圧力センサ112によって検出される上流圧力すなわちコンプレッサ圧は、スロットル弁26が開く結果として漸減する。また、下流圧力センサ113によって検出される下流圧力すなわちインマニ圧は、スロットル弁26を通じた空気の供給及びタービンホイール5からの過給の結果として漸増する。
In this case, since no additional air is supplied from the
ステップS10で肯定、すなわちアクセルペダル開度が基準値よりも大である場合には、ECU100は放出弁27を全開に制御する(S20、t1)。その結果、放出弁27を通じてスロットル弁26下流の吸気通路に追加の空気が供給される。次にECU100は、下流圧力センサ113によって検出されるインマニ圧が、上流圧力センサ112によって検出されるコンプレッサ圧よりも大であるかを判定し(S30)、インマニ圧がコンプレッサ圧と等しいかコンプレッサ圧よりも低い場合には、否定判断の結果、ECU100はスロットル弁26をアクセルペダル開度に対応した通常の開度に制御する(S50、図3における時刻t1〜t2)。
If the determination in step S10 is affirmative, that is, if the accelerator pedal opening is larger than the reference value, the
ステップS30で、インマニ圧がコンプレッサ圧よりも高い場合には、肯定判断の結果、ECU100は、スロットル弁26を全閉に制御する(S40、t2)。その結果、スロットル弁26を通じた空気の流れが阻止された状態で、放出弁27を通じて追加の空気が供給される(図3における時刻t2〜t5)。なお、アクセルペダルの踏込み開始からスロットル弁26の全閉までの時間(t0〜t2)は通常0.2秒程度である。この状態は、アクセルペダル開度がそのまま変わらなければ、コンプレッサ圧が上昇してインマニ圧と等しいかインマニ圧よりも大となる時刻t5まで継続し、その間インマニ圧が急速に上昇することになる。
When the intake manifold pressure is higher than the compressor pressure in step S30, as a result of affirmative determination, the
このように、蓄圧タンク11からの空気供給によって、スロットル弁26下流の吸気通路内の圧力である下流圧力が高められ、そして、加速要求があり且つ下流圧力が上流圧力よりも大きい場合に、ECU100がスロットル弁26によりスロットル弁26下流とスロットル弁26上流との間の空気の流れを抑制する。したがって本実施形態では、スロットル弁26を通じた空気の逆流を抑制して、十分な加速を得ることができる。なお、本実施形態による改良前(すなわち、スロットル弁26の閉制御を行わない場合)のインマニ圧は、スロットル弁26を通じた空気の逆流に起因して上昇が抑えられ、時刻t2〜t5において破線aで示すように推移する。すなわち、本実施形態では改良前に比較して、インマニ圧の上昇により加速が迅速化される。また本実施形態では、ECU100は前記抑制の後、下流圧力が上流圧力よりも小さい場合に、前記抑制を解除するので(S30、t5)、以後はコンプレッサホイール5と蓄圧タンク11との両者からの空気供給に円滑に移行することができる。
As described above, when the air supply from the
他方、ステップS70で肯定、すなわちアクセル開度が所定値を下回り(S10)且つインマニ圧がコンプレッサ圧よりも高い場合は、典型的には、スロットル弁の全閉(S40、t2)による下流圧力(インマニ圧)の上昇中に、アクセルペダルのオフ操作による減速要求が生じた場合(時刻t3)に起こりうる。この場合には、ECU100は、スロットル弁26を所定開度に制御する(S80)。この所定開度は、スロットル弁26を通じた空気の逆流によりインマニ圧を迅速に低減させることができるように固定値として定められ、例えば全開よりも小さく且つアイドリングに相当する開度(図4においてアイドル開度として示されている)よりも大きくするのが好適である。このスロットル弁26の所定開度の開動作は、それによってインマニ圧が減少してコンプレッサ圧以下になるまで継続して実行される(S70,S80、t3〜t4)。このスロットル弁26の所定開度の開動作の結果、下流圧力(インマニ圧)が低減させられるため、アクセルオフによる減速要求があった直後から、十分な減速を得ることができる。
On the other hand, if the determination in step S70 is affirmative, that is, if the accelerator opening is below a predetermined value (S10) and the intake manifold pressure is higher than the compressor pressure, typically the downstream pressure ( This may occur when a deceleration request is generated due to the accelerator pedal being turned off while the intake manifold pressure is rising (time t3). In this case, the
インマニ圧がコンプレッサ圧以下になると、ステップS70での否定の結果、スロットル弁26は通常開度に制御される(図4の例における時刻t4以降のようにアクセルオフの状態であれば、スロットル弁26はアイドル開度となる)。
When the intake manifold pressure becomes equal to or lower than the compressor pressure, the result of the negative determination in step S70 is that the
以上のとおり、本実施形態では、蓄圧タンク11からの空気供給によって、スロットル弁26下流の吸気通路8内の圧力である下流圧力が高められる。そして、減速要求があり且つ前記下流圧力が上流圧力よりも大きい場合に、ECU100がスロットル弁26を解放側に制御して、前記下流圧力を低減させる。したがって本実施形態では、減速要求時に十分な減速を得ることができる。
As described above, in this embodiment, the downstream pressure that is the pressure in the intake passage 8 downstream of the
また本実施形態では、空気供給手段を、吸気通路8内の空気を収容する蓄圧タンク11としたので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
In the present embodiment, since the air supply means is the
なお、上記実施形態では、減速要求があった際のスロットル弁26が制御される所定開度を全開とアイドル開度との間の固定値としたが、この所定開度は全開であってもよく、また、例えばインマニ圧に比例した値とするなど、車両の運転状態から動的に定めてもよい。
In the above embodiment, the predetermined opening at which the
また、上記実施形態では、加速要求があり且つ下流圧力が上流圧力よりも大きい場合に、スロットル弁26により空気の逆流を抑制させたが(S40)、本発明ではこのような制御を行わなくてもよい。
In the above embodiment, when there is an acceleration request and the downstream pressure is higher than the upstream pressure, the
また、上記実施形態では、下流圧力が上流圧力よりも大きい場合に、スロットル弁26を全閉し、これによってスロットル弁26を通じた空気の流れを遮断することとしたが(S40)、スロットル弁下流から上流への空気の逆流を抑制する程度にスロットル弁26を閉方向に制御するものであれば、全開及び全閉のほかに両者の中間の開度を多段階的又は無段階的に実現してもよい。また放出弁27についても、全開及び全閉のほか、両者の中間の開度を多段階的又は無段階的に実現してもよい。
In the above embodiment, when the downstream pressure is larger than the upstream pressure, the
また、上記実施形態では上流圧力及び下流圧力をそれぞれ専用のセンサ111,112で検出したが、これらの値の少なくとも一方をタービン回転センサ110、クランク角センサ114、タンク内圧センサ111などの各種センサの検出値、スロットル弁26の開度、放出弁27の開動作後の経過時間、などから推定演算により求めてもよい。
In the above embodiment, the upstream pressure and the downstream pressure are detected by the
また、上記実施形態では吸気量制御弁をスロットル弁26としたが、本発明における吸気量制御弁は、スロットル弁を挟んだ吸気通路の上流と下流とをバイパスするバイパス通路を開閉するバイパス弁であってもよい。
In the above embodiment, the intake air amount control valve is the
また、上記実施形態では空気供給手段として蓄圧タンク11を採用したが、本発明における空気供給手段としては、蓄圧タンク以外の各種の構成を選択でき、例えば、吸気通路に排気ガスを供給する排気ガス再循環システム(EGR)や、機械式過給装置(いわゆるスーパーチャージャ)であってもよく、また、1吸気行程内で開動作と閉動作とを少なくとも1回ずつ行うパルス過給弁を吸気通路中に設け、吸気慣性によって過給を行う慣性過給装置(パルス過給装置)であってもよい。また、上記実施形態におけるターボチャージャ3に代えて、スロットル弁の上流側に機械式過給装置やその他の過給手段を備えていてもよい。また、本発明はディーゼルエンジンや気体燃料エンジンなど、他の燃料を利用するエンジンに適用することも可能であって、かかる構成も本発明の範疇に属するものである。
In the above embodiment, the
2 燃焼室
3 ターボチャージャ
7 排気通路
8 吸気通路
11 蓄圧タンク
12 制御弁
24 第2通路
26 スロットル弁
27 放出弁
2
Claims (3)
前記吸気量制御弁下流の吸気通路内の圧力である下流圧力が、前記吸気量制御弁上流の吸気通路内の圧力である上流圧力よりも大きいかを判定する判定手段と、
減速要求があり且つ前記下流圧力が前記上流圧力よりも大きい場合に、前記吸気量制御弁を開放側に制御して前記下流圧力を低減させる下流圧力低減手段と、を更に備えたことを特徴とする内燃機関制御装置。 An internal combustion engine controller comprising: an intake air amount control valve disposed in an intake passage; and air supply means for supplying air to the intake passage downstream of the intake air amount control valve,
Determination means for determining whether a downstream pressure, which is a pressure in the intake passage downstream of the intake amount control valve, is larger than an upstream pressure, which is a pressure in the intake passage upstream of the intake amount control valve;
And further comprising a downstream pressure reducing means for reducing the downstream pressure by controlling the intake air amount control valve to the open side when there is a deceleration request and the downstream pressure is greater than the upstream pressure. An internal combustion engine control device.
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