JP5944037B1 - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、下記特許文献1参照)。
実施の形態1に係る過給機36付き内燃機関1の制御装置100(以下、単に制御装置100と称す)について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る過給機36付き内燃機関1(以下、エンジン1と称す)の概略構成図であり、図2は、本実施の形態に係る制御装置100のブロック図である。
まず、エンジン1の構成について説明する。図1に示すように、エンジン1は、空気と燃料の混合気を燃焼するシリンダ8を有している。なお、エンジン1及び制御装置100は、車両に搭載され、エンジン1は、車両(車輪)の駆動力源となる。エンジン1は、シリンダ8に空気を供給する吸気路2と、シリンダ8の排気ガスを排出する排気路7とを備えている。吸気路2は、吸気管等により構成され、排気路7は、排気管等により構成されている。吸気路2は、各シリンダ8に空気を供給するインテークマニホールド5を有している。インテークマニホールド5の上流側の吸気路2にはスロットルバルブ4が備えられている。よって、スロットルバルブ4の下流側の吸気路2は、インテークマニホールド5により構成されている。エンジン1は、過給機36を備えている。過給機36は、排気路7に設けられたタービン32と、吸気路2におけるスロットルバルブ4の上流側に設けられ、タービン32と一体的に回転する圧縮機31と、タービン32を迂回する排気路7のバイパス通路37(以下、排気バイパス通路37と称す)と、排気バイパス通路37に設けられたウェイストゲートバルブ34と、ウェイストゲートバルブ34を駆動するゲートバルブアクチュエータ34aと、を有している。排気バイパス通路37は、タービン32の上流側の排気路7の部分と、タービン32の下流側の排気路7の部分とをつなぐ、タービン32の迂回流路である。ウェイストゲートバルブ34は、排気バイパス通路37の流路断面積(開度)を変更するバルブである。
次に、制御装置100の構成について説明する。
制御装置100は、過給機36を備えたエンジン1を制御対象とする制御装置である。
制御装置100が備える各制御部110〜112等は、制御装置100が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置100は、図3に示すように、処理回路として、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90(コンピュータ)、演算処理装置90とデータのやり取りする記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入力する入力回路92、及び演算処理装置90から外部に信号を出力する出力回路93等を備えている。記憶装置91として、演算処理装置90からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたRAM(Random Access Memory)や、演算処理装置90からデータを読み出し可能に構成されたROM(Read Only Memory)等が備えられている。入力回路92は、各種のセンサやスイッチが接続され、これらセンサやスイッチの出力信号を演算処理装置90に入力するA/D変換器や入力ポート等を備えている。出力回路93は、電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置90から制御信号を出力する駆動回路や出力ポート等を備えている。そして、制御装置100が備える各制御部110〜112等の各機能は、演算処理装置90が、ROM等の記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行し、記憶装置91、入力回路92、及び出力回路93等の制御装置100の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部110〜112等が用いるマップや設定値等の設定データは、ソフトウェア(プログラム)の一部として、ROM等の記憶装置91に記憶されている。
ば、車速センサ、水温センサ等)が接続されている。
制御装置100は、エンジン1及び車両の運転状態を検出する運転状態検出部110を備えている。運転状態検出部110は、過給機36(圧縮機31及びタービン32)の実回転速度Ntrを検出する。本実施の形態では、運転状態検出部110は、過給機36に備えられた回転速度センサ42の出力信号に基づいて過給機36の実回転速度Ntrを検出するように構成されている。
運転状態検出部110は、実吸入空気流量演算部141を備えている。実吸入空気流量演算部141は、エンジン1(吸気路2)に吸入される空気流量である実吸入空気流量Qarを算出する。本実施の形態では、実吸入空気流量演算部141は、エアフローセンサ12又はマニホールド圧センサ15(本例では、エアフローセンサ12)の出力信号に基づいて実吸入空気流量Qar[g/s]を算出するように構成されている。
運転状態検出部110は、実シリンダ内新気量演算部142を備えている。実シリンダ内新気量演算部142は、エアフローセンサ12又はマニホールド圧センサ15(本例では、エアフローセンサ12)の出力信号に基づいて実充填効率Ecr及び実シリンダ内新気量Qcrを算出する。
本実施の形態では、実シリンダ内新気量演算部142は、下記(1)式のように、実吸入空気流量Qarに行程周期ΔT(本例では、BTDC5degCA間の期間)を乗算した値に対して、インテークマニホールド5(サージタンク)の遅れを模擬した1次遅れフィルタ処理を行って、一行程あたりの実シリンダ内新気量Qcr[g/stroke]を算出する。
Qcr(n)=KCCA×Qcr(n−1)+(1−KCCA)×Qar(n)×ΔT(n)
(1)
ここで、KCCAは、フィルタ係数である。
Qcr=(Kv×Vc)×ρb, ρb=Pbr/(R×T1r) (2)
ここで、Rはガス定数である。
Ecr=Qcr/(ρ0×Vc) (3)
制御装置100は、エンジン1の吸入空気を制御する吸入空気制御部111を備えている。吸入空気制御部111は、吸入空気流量Qaの目標値である目標吸入空気流量Qatと、充填効率Ecの目標値である目標充填効率Ectを算出する。
本実施の形態では、吸入空気制御部111は、エンジン1に要求されている出力トルクである要求出力トルクTRQdを算出する要求トルク演算部120、要求出力トルクTRQdに基づいて目標出力トルクTRQt又は目標図示平均有効圧Pitを算出する目標トルク演算部121、目標出力トルクTRQt又は目標図示平均有効圧Pitに基づいて目標充填効率Ect及び目標シリンダ内新気量Qctを算出する目標シリンダ内新気量演算部122、目標シリンダ内新気量Qctに基づいて目標吸入空気流量Qatを算出する目標吸入空気流量演算部123、及び目標吸入空気流量Qatに基づいてスロットル開度を制御するスロットル開度制御部124を備えている。
<要求トルク演算部120>
要求トルク演算部120は、アクセル開度D及び外部の制御装置からの要求に基づいて要求出力トルクTRQdを算出する。要求トルク演算部120は、エンジン1の実回転速度Ner(又は車両の走行速度VS)及びアクセル開度Dに基づいて、車両の運転者から要求されているエンジン1の出力トルクである運転者要求出力トルクを算出する。具体的には、要求トルク演算部120は、エンジン1の実回転速度Ner(又は走行速度VS)とアクセル開度Dと運転者要求出力トルクとの関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ner(又は走行速度VS)及びアクセル開度Dに対応する運転者要求出力トルクを算出する。
目標トルク演算部121は、要求出力トルクTRQdに基づいて目標出力トルクTRQt又は目標図示平均有効圧Pitを算出する。目標トルク演算部121は、各種のエンジン補機(例えば、オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ、トランスミッション用ポンプ、トルクコンバータ等)の負荷を計測した実験データに基づいて、回転速度Ne等の運転状態とエンジン補機の負荷との関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ner等の実運転状態に対応するエンジン補機の負荷を算出する。目標トルク演算部121は、要求出力トルクTRQdにエンジン補機負荷(絶対値)を加算して、エンジン補機負荷を考慮したエンジン要求出力トルクを算出する。
目標シリンダ内新気量演算部122は、目標図示平均有効圧Pit又は目標出力トルクTRQtに基づいて目標シリンダ内新気量Qct及び目標充填効率Ectを算出する。目標シリンダ内新気量演算部122は、目標図示平均有効圧Pit又は目標出力トルクTRQtと、空燃比AFの目標値と、熱効率ηとに基づいて目標シリンダ内新気量Qct[g/stroke]及び目標充填効率Ectを算出する。目標シリンダ内新気量演算部122は、回転速度Ne及び充填効率Ecと、熱効率ηとの関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ner及び実充填効率Ecrに対応する熱効率ηを算出する。なお、シリンダ容積Vcは、一気筒あたりのシリンダ8の行程容積[L]を示している。
Qct=AF×Pit×Vc/(η×44000)
Ect=AF×Pit/(η×44000×ρ0) (4)
ここで、44000は、エンジン1に使用される燃料(本例ではガソリン)の単位質量あたりの発熱量[J/kg]である。目標シリンダ内新気量演算部122は、回転速度Ne及び充填効率Ecと、熱効率ηとの関係が予め設定されたマップを用い、実回転速度Ner及び実充填効率Ecrに対応する熱効率ηを算出する。
目標吸入空気流量演算部123は、目標シリンダ内新気量Qctに基づいて、エンジン1が吸気路2に吸入すべき目標吸入空気流量Qat[g/s]を算出する。本実施の形態では、目標吸入空気流量演算部123は、下記(5)式のように、目標シリンダ内新気量Qctに対して、上述した(1)式の一次遅れフィルタ処理の逆特性となる一次進みフィルタ処理を行った値を、行程周期ΔTで除算して、目標吸入空気流量Qatを算出するように構成されている。目標吸入空気流量Qatは、インテークマニホールド5(サージタンク)の上流の吸気路2(例えば、スロットルバルブ4)を通過する空気流量の目標値に相当する。本例では、行程周期ΔTは、BTDC5degCA間の周期に設定されており、4気筒エンジンであれば180degCA間の周期、3気筒エンジンであれば240degCA間の周期となる。
Qat(n)={1/(1−KCCA)×Qct(n)
−KCCA/(1−KCCA)×Qct(n−1)}/ΔT(n)
(5)
<スロットル開度制御部124>
スロットル開度制御部124は、目標吸入空気流量Qatに基づいてスロットル開度を制御する。スロットル開度制御部124は、目標吸入空気流量Qatに基づいて目標スロットル開度THtを設定し、実スロットル開度THrが目標スロットル開度THtに近づくように、スロットルモータ40を駆動制御する。スロットル開度制御部124は、実吸入空気流量Qarが目標吸入空気流量Qatに近づくように、目標スロットル開度THtを補正する学習制御を行うように構成されている。
制御装置100は、ウェイストゲートバルブ制御部112を備えている。ウェイストゲートバルブ制御部112は、ウェイストゲートバルブ34を駆動制御して、圧縮機31の駆動力を制御する。ウェイストゲートバルブ制御部112は、図2に示すように、目標圧縮機駆動力演算部131、実圧縮機駆動力演算部132、過給機慣性力演算部133、及びゲートバルブ制御値演算部134等を備えている。
<目標過給圧演算部135>
ウェイストゲートバルブ制御部112は、目標圧縮機駆動力Pctの算出に用いる目標過給圧P2tを算出する目標過給圧演算部135を備えている。目標過給圧演算部135は、目標充填効率Ect及びエンジン1の実回転速度Nerに基づいて、圧縮機31の下流側であってスロットルバルブ4の上流側の吸気路2内の圧力である過給圧P2の目標値である目標過給圧P2tを算出する。
P2t=Pbt+KP2
KP2=MAPKp2(Ect,Ner) (6)
目標圧縮機駆動力演算部131は、上記のように、圧縮機31の駆動力の目標値である目標圧縮機駆動力Pctを算出する。
本実施の形態では、目標圧縮機駆動力演算部131は、目標吸入空気流量Qatと、目標過給圧P2tと実大気圧P1rとの圧力比である目標圧縮機前後圧力比P2t/P1rとに基づいて目標圧縮機駆動力Pctを算出するように構成されている。
できる。
ηct=MAPηc(Qat,P2t/P1r) (10)
実圧縮機駆動力演算部132は、上記のように、圧縮機31の駆動力の実値である実圧縮機駆動力Pcrを算出する。
本実施の形態では、実圧縮機駆動力演算部132は、実吸入空気流量Qarと、実過給圧P2rと実大気圧P1rとの圧力比である実圧縮機前後圧力比P2r/P1rとに基づいて、実圧縮機駆動力Pcrを算出するように構成されている。
ηcr=MAPηc(Qar,P2r/P1r) (12)
過給機慣性力演算部133は、上記のように、過給機36の実回転速度Ntrに基づいて、過給機36の慣性モーメントItにより生じた慣性力Pirを算出する。
本実施形態では、過給機慣性力演算部133は、下記(13)式のように、過給機36の実回転速度Ntrに基づいて過給機36の実回転加速度αtrを算出し、過給機36の実回転加速度αtrに過給機36の慣性モーメントItと過給機36の実回転速度Ntrとを乗算して慣性力Pir[W]を算出するように構成されている。なお、慣性力Pir[W]は、仕事率となる。過給機慣性力演算部133は、予め設定した期間ΔTnの間の、過給機36の実回転速度Ntrの変化量ΔNtrを、期間ΔTnで除算して、実回転加速度αtrを算出する。
Pir=αtr×It×Ntr
αtr=ΔNtr/ΔTn (13)
慣性モーメントItは、タービン32及び圧縮機31と一体的に回転する部材(本例では、タービン32、圧縮機31、及びタービンシャフト39)の慣性モーメントであり、予め設定されている。
ゲートバルブ制御値演算部134は、下記(14)式のように、実圧縮機駆動力Pcrに慣性力Pirを加算した慣性力加算駆動力Pcr*が、目標圧縮機駆動力Pctに近づくように、ゲートバルブ制御値WGを変化させる駆動力フィードバック制御を行う。制御装置100は、ゲートバルブ制御値WGに基づいて、ゲートバルブアクチュエータ34aに対して制御信号を出力し、ウェイストゲートバルブ34を駆動制御する。
Pcr*=Pcr+Pir (14)
WGfb=Kp×ΔPc+∫(Ki×ΔPc)dt+Kd×d(ΔPc)/dt
ΔPc=Pct−Pcr* (15)
ここで、Kp、Ki、Kdは、それぞれ、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインであり、PID制御を行う場合のフィードバック制御ゲインである。
WG=WGb+WGfb (16)
WGb=MAPWG(Pct,Qex) (17)
図8のタイミングチャートを用い、慣性力加算駆動力Pcr*及び実圧縮機駆動力Pcrの制御挙動の一例について説明する。
アクセル開度の増加などにより、目標過給圧P2tが増加され、目標圧縮機駆動力Pctが増加された後、タービン出力Pt及び実圧縮機駆動力Pcrが増加し、実過給圧P2rが増加している。このとき、過給機36の実回転速度Ntrが増加するため、過給機36の慣性力Pirが増加している。図8には示していないが、駆動力フィードバック制御により、目標圧縮機駆動力Pctと慣性力加算駆動力Pcr*との偏差に応じて、ゲートバルブ制御値WGが変化され、ウェイストゲートバルブ34の開度が変化されている。タービン出力Ptの一部は、慣性力Pirとして消費されるため、タービン出力Ptから慣性力Pirを減算した出力が、圧縮機31で消費される駆動力である実圧縮機駆動力Pcrとなっている。
本実施の形態に係る制御装置100の処理の手順について、図9〜図11に示すフローチャートに基づいて説明する。図9〜図11のフローチャートの処理は、演算処理装置90が記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行することにより、例えば一定の演算周期毎に繰り返し実行される。
ステップS01で、運転状態検出部110は、上記のように、エンジン1の運転状態を検出する運転状態検出処理(運転状態検出ステップ)を実行する。本実施形の形態では、運転状態検出部110は、過給機36の実回転速度Ntrを検出する過給機回転速度検出処理(過給機回転速度検出ステップ)を実行する。運転状態検出部110は、エンジン1の実回転速度Ner、実吸入空気流量Qar、及び実大気圧P1rを検出する。また、運転状態検出部110は、その他に、実吸入空気温度T1r、実スロットル開度THr、実マニホールド圧Pbr、排気ガスの空燃比AF、実過給圧P2r、及びアクセル開度D等の各種の運転状態を検出する。ここで、運転状態検出部110(実吸入空気流量演算部141)は、上記のように、実吸入空気流量Qarを算出する実吸入空気流量演算処理(実吸入空気流量演算ステップ)を実行する。運転状態検出部110(実シリンダ内新気量演算部142)は、上記のように、エアフローセンサ12又はマニホールド圧センサ15の出力信号に基づいて実充填効率Ecr及び実シリンダ内新気量Qcrを算出する実シリンダ内新気量演算処理(実シリンダ内新気量演算ステップ)を実行する。
本実施の形態では、ゲートバルブ制御値演算部134は、上記のように、目標圧縮機駆動力Pct及び排気ガス流量Qexに基づいて、ゲートバルブ制御値WGの基本値WGbを算出する基本制御値演算処理を実行し、基本値WGbを駆動力フィードバック制御により補正した値を最終的なゲートバルブ制御値WGとして算出するように構成されている。
実施の形態2では、過給機慣性力演算部133は、過給機36の実回転速度Ntrに基づいて算出した慣性力Pirの算出値に対して、予め設定された上限値Pimax及び下限値Piminにより上下限制限した値を、最終的な慣性力Pirとするように構成されている。その他の構成は、上記の実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
ステップS31で、運転状態検出部110は、上記の実施の形態1と同様に、過給機36の実回転速度Ntrを検出する過給機回転速度検出処理(過給機回転速度検出ステップ)を実行する。本実施の形態では、過給機慣性力演算部133は、過給機36の回転速度センサ42の出力信号に基づいて過給機36の実回転速度Ntrを検出するように構成されている。或いは、運転状態検出部110は、実施の形態1で説明したように、実吸入空気流量Qarと実圧縮機前後圧力比P2r/P1rとに基づいて過給機36の実回転速度Ntrを検出(推定)するように構成されてもよい。
実施の形態3では、過給機慣性力演算部133は、過給機36の実回転速度Ntrに基づいて算出した慣性力Pirの算出値Pir*が、予め設定されたゼロを含む低下範囲にある場合に、算出値Pir*よりも低下させた値を、最終的な慣性力Pirとするように構成されている。その他の構成は、上記の実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
Kpi=MAPKpi(Pir*)
Pir=Kpi×Pir* (19)
ステップS41で、運転状態検出部110は、上記の実施の形態1と同様に、過給機36の実回転速度Ntrを検出する過給機回転速度検出処理(過給機回転速度検出ステップ)を実行する。本実施の形態では、過給機慣性力演算部133は、過給機36の回転速度センサ42の出力信号に基づいて過給機36の実回転速度Ntrを検出するように構成されている。或いは、運転状態検出部110は、実施の形態1で説明したように、実吸入空気流量Qarと実圧縮機前後圧力比P2r/P1rとに基づいて過給機36の実回転速度Ntrを検出(推定)するように構成されてもよい。
そして、ステップS43で、過給機慣性力演算部133は、ステップS42で算出された慣性力Pirの算出値Pir*に対して反映係数Kpiを乗算した値を、最終的な慣性力Pirとして算出し、処理を終了する。
Claims (7)
- 排気路に設けられたタービンと、吸気路におけるスロットルバルブの上流側に設けられ、前記タービンと一体的に回転する圧縮機と、前記タービンを迂回する前記排気路のバイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブと、前記ウェイストゲートバルブを駆動するゲートバルブアクチュエータと、を有する過給機を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記過給機の実回転速度を検出する運転状態検出部と、
前記圧縮機の駆動力の目標値である目標圧縮機駆動力を算出する目標圧縮機駆動力演算部と、
前記圧縮機の駆動力の実値である実圧縮機駆動力を算出する実圧縮機駆動力演算部と、
前記過給機の実回転速度に基づいて、前記過給機の慣性モーメントにより生じた慣性力を算出する過給機慣性力演算部と、
前記実圧縮機駆動力に前記慣性力を加算した加算値が、前記目標圧縮機駆動力に近づくように、前記ゲートバルブアクチュエータの制御値であるゲートバルブ制御値を変化させる駆動力フィードバック制御を行うゲートバルブ制御値演算部と、を備えた過給機付き内燃機関の制御装置。 - 前記過給機慣性力演算部は、前記過給機の実回転速度に基づいて算出した前記慣性力の算出値に対して、予め設定された上限値及び下限値により上下限制限した値を、最終的な前記慣性力とする請求項1に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
- 前記過給機慣性力演算部は、前記過給機の実回転速度に基づいて算出した前記慣性力の算出値が、予め設定されたゼロを含む低下範囲にある場合に、前記算出値よりも低下させた値を、最終的な前記慣性力とする請求項1又は2に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
- 前記過給機慣性力演算部は、前記過給機の実回転速度に基づいて前記過給機の実回転加速度を算出し、前記過給機の実回転加速度に前記慣性モーメントと前記過給機の実回転速度とを乗算した値を、前記慣性力として算出する請求項1から3のいずれか一項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
- 前記運転状態検出部は、前記内燃機関の実吸入空気流量と、前記圧縮機の下流側であって前記スロットルバルブの上流側の前記吸気路内の圧力である過給圧の実値である実過給圧と、実大気圧とを検出し、
前記実圧縮機駆動力演算部は、前記実吸入空気流量と、前記実過給圧と前記実大気圧との圧力比である実圧縮機前後圧力比とに基づいて、前記実圧縮機駆動力を算出する請求項1から4のいずれか一項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 - 前記運転状態検出部は、前記過給機に備えられた回転速度センサの出力信号に基づいて前記過給機の実回転速度を検出する、
又は、前記内燃機関の実吸入空気流量と、前記圧縮機の下流側であって前記スロットルバルブの上流側の前記吸気路内の圧力である過給圧の実値である実過給圧と、実大気圧とを検出し、前記実吸入空気流量と、前記実過給圧と前記実大気圧との圧力比である実圧縮機前後圧力比とに基づいて前記過給機の実回転速度を検出する請求項1から5のいずれか一項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関の目標吸入空気流量及び目標充填効率を算出する吸入空気制御部と、
前記目標充填効率、及び前記運転状態検出部により検出された前記内燃機関の実回転速度に基づいて、前記圧縮機の下流側であって前記スロットルバルブの上流側の前記吸気路内の圧力である過給圧の目標値である目標過給圧を算出する目標過給圧演算部と、を備え、
前記目標圧縮機駆動力演算部は、前記目標吸入空気流量と、前記目標過給圧と前記運転状態検出部により検出された実大気圧との圧力比である目標圧縮機前後圧力比とに基づいて前記目標圧縮機駆動力を算出し、
前記ゲートバルブ制御値演算部は、前記運転状態検出部により検出された前記内燃機関の実吸入空気流量と、前記内燃機関の空燃比とに基づいて前記内燃機関から排出される排気ガス流量を算出し、前記目標圧縮機駆動力及び前記排気ガス流量に基づいて、前記ゲートバルブ制御値の基本値を算出し、前記基本値を前記駆動力フィードバック制御により補正した値を最終的な前記ゲートバルブ制御値として算出する請求項1から6のいずれか一項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
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---|---|---|---|---|
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JP6227086B1 (ja) * | 2016-10-11 | 2017-11-08 | 三菱電機株式会社 | 過給機付き内燃機関の制御装置及び制御方法 |
US10378661B2 (en) | 2016-11-08 | 2019-08-13 | Mueller International, Llc | Valve body with integral bypass |
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JP6381728B1 (ja) * | 2017-04-19 | 2018-08-29 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP6437085B1 (ja) * | 2017-12-20 | 2018-12-12 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP7207271B2 (ja) * | 2019-11-12 | 2023-01-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
US11193434B2 (en) * | 2019-11-29 | 2021-12-07 | Caterpillar Inc. | Turbocharger control using an intake throttle valve |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09228848A (ja) * | 1996-02-20 | 1997-09-02 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | ターボチャージャ付エンジンのウェストゲートバルブ制御装置 |
JP2005220888A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Denso Corp | 過給機付き内燃機関の過給圧推定装置 |
JP2009013922A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP2012163113A (ja) * | 2012-06-07 | 2012-08-30 | Toyota Motor Corp | 多段過給システム制御装置 |
JP2014015922A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 内燃機関の制御装置 |
JP5420013B2 (ja) * | 2012-04-20 | 2014-02-19 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置およびその制御方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5643595Y2 (ja) | 1977-07-13 | 1981-10-12 | ||
JPS5420013A (en) | 1977-07-15 | 1979-02-15 | Ueoka Tekko Kk | Apparatus for feeding and taking out green clay materials in clay tile forming and pressing machine |
US6279551B1 (en) * | 1999-04-05 | 2001-08-28 | Nissan Motor Co., Ltd. | Apparatus for controlling internal combustion engine with supercharging device |
JP4221137B2 (ja) * | 2000-06-16 | 2009-02-12 | 三菱自動車工業株式会社 | 過給機付きエンジン |
JP4433861B2 (ja) * | 2004-04-05 | 2010-03-17 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
DE102004019315B8 (de) | 2004-04-21 | 2017-04-27 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Bestimmung von Zustandsgrößen eines Gasgemisches in einer einem Verbrennungsmotor zugeordneten Luftstrecke und entsprechend ausgestaltete Motorsteuerung |
US7735320B2 (en) * | 2006-08-29 | 2010-06-15 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Dual stage turbocharger control system |
WO2012017563A1 (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
US9291093B2 (en) | 2013-02-08 | 2016-03-22 | GM Global Technology Operations LLC | Turbocharger flow control |
JP5627733B1 (ja) * | 2013-05-01 | 2014-11-19 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関のウエストゲートバルブ制御装置および内燃機関のウエストゲートバルブ制御方法 |
JP5680169B1 (ja) * | 2013-10-25 | 2015-03-04 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置および制御方法 |
JP5734478B1 (ja) * | 2014-02-25 | 2015-06-17 | 三菱電機株式会社 | 過給機付き内燃機関の制御装置 |
JP6394529B2 (ja) * | 2015-07-29 | 2018-09-26 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
JP2017089583A (ja) * | 2015-11-16 | 2017-05-25 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
2015
- 2015-08-21 JP JP2015163410A patent/JP5944037B1/ja active Active
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09228848A (ja) * | 1996-02-20 | 1997-09-02 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | ターボチャージャ付エンジンのウェストゲートバルブ制御装置 |
JP2005220888A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Denso Corp | 過給機付き内燃機関の過給圧推定装置 |
JP2009013922A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP5420013B2 (ja) * | 2012-04-20 | 2014-02-19 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置およびその制御方法 |
JP2012163113A (ja) * | 2012-06-07 | 2012-08-30 | Toyota Motor Corp | 多段過給システム制御装置 |
JP2014015922A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 内燃機関の制御装置 |
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