JP6191311B2 - Engine control device - Google Patents
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Description
本発明は、ポート噴射及び筒内噴射を併用する燃料噴射システムと排気圧を利用する過給システムとを具備したエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device including a fuel injection system that uses both port injection and in-cylinder injection and a supercharging system that uses exhaust pressure.
従来、エンジンの排気圧を利用する過給システムを備えたエンジンにおいて、排気通路上に介装される過給用タービンを迂回するための迂回路にウェストゲートバルブ(開閉弁)を設け、過給状態に応じてその開閉状態を制御する技術が知られている。すなわち、過給の有無に応じてウェストゲートバルブを開閉することで、過給用タービンの回転速度を制御するものである。 Conventionally, in an engine equipped with a supercharging system that uses the exhaust pressure of the engine, a waste gate valve (open / close valve) is provided in a bypass for bypassing the turbocharging turbine that is interposed in the exhaust passage, and supercharging is performed. A technique for controlling the open / close state according to the state is known. That is, the rotational speed of the supercharging turbine is controlled by opening and closing the wastegate valve according to the presence or absence of supercharging.
例えば、過給時にウェストゲートバルブを閉鎖すると、過給用タービンの回転速度が上昇する。これにより、過給される吸気量が増大し、過給効率が向上する。また、過給を要さないエンジンの始動時にウェストゲートバルブを開放すれば、高温の排気ガスが過給用タービンを通過せずに迂回路を通って下流側に流れる。したがって、過給用タービンの下流側に配置される排気浄化装置の昇温効率や触媒の暖機性が向上する(例えば、特許文献1参照)。 For example, if the wastegate valve is closed during supercharging, the rotational speed of the supercharging turbine increases. As a result, the amount of intake air that is supercharged increases, and the supercharging efficiency improves. Also, if the wastegate valve is opened at the start of the engine that does not require supercharging, the hot exhaust gas flows downstream through the bypass without passing through the supercharging turbine. Therefore, the temperature raising efficiency of the exhaust gas purification device disposed on the downstream side of the turbocharging turbine and the warm-up performance of the catalyst are improved (see, for example, Patent Document 1).
ところで、過給時における一般的な吸気制御では、スロットルバルブの開度変更に先立ってウェストゲートバルブの開度変更が実施される。すなわち、最初にウェストゲートバルブの開度が制御されて過給圧が立ち上げられ、その後、シリンダー内に導入される空気量が所望のエンジン出力に応じた空気量となるように、スロットルバルブの開度が調節される。このような手法は、エンジン出力のレスポンスを高める上で有利である。 By the way, in general intake control at the time of supercharging, the opening change of the wastegate valve is performed prior to the change of the opening degree of the throttle valve. That is, the opening of the wastegate valve is first controlled to raise the boost pressure, and then the throttle valve is controlled so that the amount of air introduced into the cylinder becomes the amount of air corresponding to the desired engine output. The opening is adjusted. Such a method is advantageous in increasing the response of the engine output.
一方、上記の手法とはコンセプトの異なる吸気制御も提案されている。すなわち、ウェストゲートバルブの開度変更に先立ってスロットルバルブの開度変更を実施するものである。この手法では、スロットルバルブの開度が設定された後に、ウェストゲートバルブの開度制御により過給圧が調節され、シリンダー内に導入される空気量が制御される。この手法は、スロットル開度を早めに増大させることでスロットルバルブを通過する吸入空気の流速や吸気圧を低下させることができ、エンジンのポンピングロスを削減する上で有利である。 On the other hand, intake control having a different concept from the above method has also been proposed. That is, the opening degree of the throttle valve is changed prior to changing the opening degree of the wastegate valve. In this method, after the opening degree of the throttle valve is set, the supercharging pressure is adjusted by the opening degree control of the wastegate valve, and the amount of air introduced into the cylinder is controlled. This method is advantageous in reducing the pumping loss of the engine by increasing the throttle opening early so as to reduce the flow velocity and intake pressure of the intake air passing through the throttle valve.
しかしながら、過給時における上記のスロットルバルブ,ウェストゲートバルブの開度制御手法の相違によって、シリンダー内での燃焼状態が変化することがある。例えば、ウェストゲートバルブの開度を先に制御すると、排気圧の変動に対して吸気圧の変動が遅れることになる。同様に、スロットルバルブの開度を先に制御した場合には、吸気圧の変動に対して排気圧の変動が遅延する。したがって、運転状態に応じてこれらの開度制御手法を切り換えながら併用すると、その運転状態によっては燃焼状態が悪化し、あるいはノックが発生する場合がある。 However, the combustion state in the cylinder may change due to the difference in the opening control methods of the throttle valve and the wastegate valve during supercharging. For example, if the opening degree of the wastegate valve is controlled first, the fluctuation of the intake pressure is delayed with respect to the fluctuation of the exhaust pressure. Similarly, when the opening degree of the throttle valve is controlled first, the fluctuation of the exhaust pressure is delayed with respect to the fluctuation of the intake pressure. Therefore, when these opening degree control methods are switched and used in accordance with the operation state, the combustion state may deteriorate or knock may occur depending on the operation state.
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、スロットル開度をウェストゲート開度に先行して変更する制御と、ウェストゲート開度をスロットル開度に先行して変更する制御とを併用するエンジンの制御装置において、エンジンの燃焼安定性を向上させることである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。 One of the purposes of this case was devised in view of the above-mentioned problems, and control for changing the throttle opening in advance of the wastegate opening, and the wastegate opening in advance of the throttle opening. In an engine control apparatus that uses a change control together, it is to improve the combustion stability of the engine. The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and other effects of the present invention are to obtain a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned.
(1)ここで開示するエンジンの制御装置は、ウェストゲートバルブ付きのタービンを有する過給システムと、吸気通路に介装されたスロットルバルブとを具備するエンジンの制御装置である。この制御装置は、過給の際にスロットル開度をウェストゲート開度に先行して変更するスロットル先行モードと、過給の際に前記ウェストゲート開度を前記スロットル開度に先行して変更する過給先行モードとの何れかを選択するモード選択手段を備える。また、前記モード選択手段で選択されたモードの種類に応じて点火時期を制御する点火時期制御手段を備え、前記点火時期制御手段が、前記モードの種類と前記エンジンの負荷とに応じて前記点火時期を制御する。 (1) An engine control device disclosed herein is an engine control device including a supercharging system having a turbine with a wastegate valve, and a throttle valve interposed in an intake passage. This control device has a throttle advance mode in which the throttle opening is changed in advance of the wastegate opening in supercharging, and the wastegate opening is changed in advance of the throttle opening in supercharging. Mode selection means for selecting any of the supercharging advance mode is provided. And an ignition timing control means for controlling an ignition timing in accordance with the mode type selected by the mode selection means , wherein the ignition timing control means has the ignition timing in accordance with the mode type and the engine load. that controls the time.
ここでいう前記エンジンの負荷とは、前記エンジンに対して抵抗を及ぼす力,仕事率(エンジン出力,馬力),仕事(エネルギー)を意味する。典型的には、前記エンジンに要求されるエンジン出力やこれに相関するパラメーターが、前記負荷として取り扱われる。前記負荷の具体例としては、充填効率Ec,体積効率Ev,エンジンの目標トルク,吸気圧や排気圧,過給圧,車速V,アクセル開度APS,外部負荷装置の作動状態,車両の走行環境に関する情報等が挙げられる。
前記点火時期制御手段は、前記エンジンの吸入空気量に基づいて前記負荷を算出することが好ましい。なお、ここでいう吸入空気量には、吸入空気の体積,質量,充填効率Ec,体積効率Ev等が含まれることが好ましい。
Here, the engine load means a force that exerts a resistance against the engine, a work rate (engine output, horsepower), and a work (energy). Typically, an engine output required for the engine and a parameter correlated therewith are handled as the load. Specific examples of the load include charging efficiency Ec, volumetric efficiency Ev, engine target torque, intake and exhaust pressure, supercharging pressure, vehicle speed V, accelerator opening APS, operating condition of external load device, vehicle driving environment Information about
Preferably, the ignition timing control means calculates the load based on an intake air amount of the engine. The intake air amount here preferably includes the volume, mass, filling efficiency Ec, volume efficiency Ev, and the like of the intake air.
(2)前記点火時期制御手段は、前記負荷が所定負荷未満である場合に、前記過給先行モードでの点火時期よりも前記スロットル先行モードでの点火時期を遅角設定とすることが好ましい。
言い換えれば、前記点火時期制御手段は、前記負荷が所定負荷未満である場合に、前記スロットル先行モードでの点火時期よりも前記過給先行モードでの点火時期を進角設定とすることが好ましい。
なお、前記過給先行モードでの点火時期を基準とした、前記スロットル先行モードでの点火時期の遅角量は、極低負荷域(所定負荷未満の負荷領域)を除き、前記負荷が小さいほど大きく設定されることが好ましい。
( 2 ) When the load is less than a predetermined load, the ignition timing control means preferably sets the ignition timing in the throttle advance mode to be retarded rather than the ignition timing in the supercharge advance mode.
In other words, when the load is less than a predetermined load, the ignition timing control means preferably sets the ignition timing in the supercharging advance mode to the advance setting rather than the ignition timing in the throttle advance mode.
The retard amount of the ignition timing in the throttle advance mode based on the ignition timing in the supercharge advance mode is smaller as the load is smaller except for an extremely low load region (load region less than a predetermined load). It is preferable to set large.
(3)前記点火時期制御手段は、前記負荷が所定負荷以上である場合に、前記スロットル先行モードでの点火時期よりも前記過給先行モードでの点火時期を遅角設定とすることが好ましい。
言い換えれば、前記点火時期制御手段は、前記負荷が所定負荷以上である場合に、前記過給先行モードでの点火時期よりも前記スロットル先行モードでの点火時期を進角設定とすることが好ましい。
なお、前記スロットル先行モードでの点火時期を基準とした、前記過給先行モードでの点火時期の遅角量は、前記負荷が大きいほど大きく設定されることが好ましい。
( 3 ) It is preferable that the ignition timing control means sets the ignition timing in the supercharging advance mode to a retard setting rather than the ignition timing in the throttle advance mode when the load is equal to or greater than a predetermined load.
In other words, the ignition timing control means preferably sets the ignition timing in the throttle preceding mode to an advance angle setting rather than the ignition timing in the supercharging preceding mode when the load is equal to or greater than a predetermined load.
In addition, it is preferable that the retard amount of the ignition timing in the supercharging advance mode based on the ignition timing in the throttle advance mode is set to be larger as the load is larger.
(4)前記ウェストゲートバルブの目標開度と実開度とのずれ量を算出する算出手段を備えることが好ましい。この場合、前記点火時期制御手段は、前記算出手段で算出された前記ずれ量が所定値以上である場合に、前記モードの種類に応じて前記点火時期を制御することが好ましい。
なお、前記点火時期制御手段は、前記エンジンの吸入空気量及びエンジン回転速度に基づき、前記所定値を算出することが好ましい。
( 4 ) It is preferable to provide a calculation means for calculating a deviation amount between the target opening and the actual opening of the wastegate valve. In this case, it is preferable that the ignition timing control means controls the ignition timing according to the type of the mode when the deviation amount calculated by the calculation means is a predetermined value or more.
The ignition timing control means preferably calculates the predetermined value based on the intake air amount of the engine and the engine speed.
開示のエンジンの制御装置によれば、特性の異なる二種類のモード(すなわち、スロットル先行モード,過給先行モード)のそれぞれに応じた点火時期特性を与えることで、エンジンの燃焼状態を改善することができる。 According to the disclosed engine control device, it is possible to improve the combustion state of the engine by providing ignition timing characteristics corresponding to each of two types of modes having different characteristics (that is, the throttle preceding mode and the supercharging preceding mode). Can do.
図面を参照して、実施形態としてのエンジンの制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。 An engine control apparatus as an embodiment will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. Each configuration of the present embodiment can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present embodiment, and can be selected or combined as necessary.
[1.装置構成]
[1−1.エンジン]
本実施形態のエンジンの制御装置は、図1に示す車載ガソリンエンジン10(以下、単にエンジン10と呼ぶ)に適用される。このエンジン10は、排気圧を利用した過給システム及びEGRシステム(排気再循環システム)を備える。図1では、多気筒のエンジン10に設けられた複数の気筒(シリンダー)のうちの一つを示す。シリンダー内にはピストンが摺動自在に内装され、ピストンの往復運動がコンロッド(コネクティングロッド)を介してクランクシャフトの回転運動に変換される。
[1. Device configuration]
[1-1. engine]
The engine control device of the present embodiment is applied to the on-vehicle gasoline engine 10 (hereinafter simply referred to as the engine 10) shown in FIG. The
各シリンダーの頂面には吸気ポート,排気ポートが設けられ、それぞれのポート開口には吸気弁,排気弁が設けられる。また、吸気ポートと排気ポートとの間には、点火プラグ15がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ15での点火のタイミング(点火時期IG)は、エンジン制御装置1で制御される。
An intake port and an exhaust port are provided on the top surface of each cylinder, and an intake valve and an exhaust valve are provided in each port opening. In addition, a spark plug 15 is provided between the intake port and the exhaust port in a state where the tip thereof protrudes toward the combustion chamber. The timing of ignition at the spark plug 15 (ignition timing I G ) is controlled by the
[1−2.燃料噴射系]
各シリンダーへの燃料供給用のインジェクターとして、シリンダー内に直接的に燃料を噴射する筒内噴射弁11(直噴インジェクター)が設けられる。筒内噴射弁11からの燃料噴射量及びその噴射タイミングは、エンジン制御装置1で制御される。例えば、エンジン制御装置1から筒内噴射弁11に制御パルス信号が伝達され、その制御パルス信号の大きさに対応する期間だけ、筒内噴射弁11の噴孔が開放される。これにより、燃料噴射量は制御パルス信号の大きさ(駆動パルス幅)に応じた量となり、噴射タイミングは制御パルス信号が伝達された時刻に対応したものとなる。
[1-2. Fuel injection system]
An in-cylinder injection valve 11 (direct injection injector) that directly injects fuel into the cylinder is provided as an injector for supplying fuel to each cylinder. The fuel injection amount from the in-
筒内噴射弁11は、コモンレール13Aを含む燃料供給路13を介して流量可変型の燃料ポンプ14に接続される。燃料ポンプ14は、エンジン10や電動機などから駆動力の供給を受けて作動し、燃料タンク内の燃料を燃料供給路13に吐出する。これにより、燃料ポンプ14で加圧された燃料が、燃料供給路13からコモンレール13Aに供給され、各々のシリンダーに取り付けられた筒内噴射弁11を通じてシリンダー内へと供給される。燃料ポンプ14から吐出される燃料量及び燃圧は、エンジン制御装置1で制御される。
The in-
[1−3.吸排気系]
吸気弁の上部は、バルブリフト量,バルブタイミングを変化させるための吸気可変動弁機構28に接続され、排気弁の上部は排気可変動弁機構29に接続される。吸気弁,排気弁の動作は、これらの可変動弁機構28,29を介して、後述するエンジン制御装置1で制御される。それぞれの可変動弁機構28,29には、例えばロッカアームの揺動量と揺動のタイミングとを変更する機構として、可変バルブリフト機構及び可変バルブタイミング機構が内蔵される。
[1-3. Intake and exhaust system]
The upper part of the intake valve is connected to an intake
可変バルブリフト機構は、吸気弁及び排気弁の各々のバルブリフト量を連続的に変更する機構である。この可変バルブリフト機構は、カムシャフトに固定されたカムからロッカアームやタペットに伝達される揺動の大きさ(バルブリフト量)を変更する機能を持つ。また、可変バルブタイミング機構は、吸気弁及び排気弁の各々の開閉タイミング(バルブタイミング)を変更する機構である。この可変バルブタイミング機構は、ロッカアームに揺動を生じさせるカム又はカムシャフトの回転位相を変更する機能を持つ。 The variable valve lift mechanism is a mechanism that continuously changes the valve lift amount of each of the intake valve and the exhaust valve. This variable valve lift mechanism has a function of changing the magnitude of swing (valve lift amount) transmitted from the cam fixed to the camshaft to the rocker arm or tappet. The variable valve timing mechanism is a mechanism for changing the opening / closing timing (valve timing) of each of the intake valve and the exhaust valve. This variable valve timing mechanism has a function of changing the rotational phase of the cam or camshaft that causes the rocker arm to swing.
エンジン10の吸気系20及び排気系30には、排気圧で過給を行うターボチャージャー16(過給機)が設けられる。ターボチャージャー16は、吸気ポートの上流側に接続される吸気通路21と、排気ポートの下流側に接続される排気通路31との両方に跨がって介装される。ターボチャージャー16のタービン16A(過給用タービン)は、排気通路31内の排気圧で回転し、その回転力を吸気通路21側のコンプレッサー16Bに伝達する。これを受けてコンプレッサー16Bは、吸気通路21内の空気を下流側へと圧縮しながら送給し、各シリンダーへの過給を行う。ターボチャージャー16の過給動作は、エンジン制御装置1で制御される。
The
吸気通路21上におけるコンプレッサー16Bよりも下流側にはインタークーラー25が設けられ、圧縮された空気が冷却される。また、コンプレッサー16Bよりも上流側にはエアフィルター22が設けられ、外部から取り込まれる空気が濾過される。さらに、コンプレッサー16Bの上流側,下流側の吸気通路21を接続するように、バイパス通路23が設けられるとともに、バイパス通路23上にバイパスバルブ24が介装される。バイパス通路23を流れる空気量は、バイパスバルブ24の開度に応じて調節される。バイパスバルブ24は、例えば車両の急減速時に開放方向に制御され、コンプレッサー16Bから送給される過給圧を再び上流側へと逃がすように機能する。なお、バイパスバルブ24の開度はエンジン制御装置1で制御される。
An
吸気系20におけるコンプレッサー16Bよりも下流側と、排気系30におけるタービン16Aよりも上流側との間には、EGR(Exhaust Gas Recirculation)通路34が設けられる。EGR通路34は、シリンダーから排出されて間もない排気ガスを再びシリンダーの直上流側へと導く通路である。EGR通路34には、還流ガスを冷却するためのEGRクーラー35が介装される。還流ガスを冷却することでシリンダー内での燃焼温度が低下し、窒素酸化物の発生率が低下する。また、EGR通路34と吸気系20との合流部には、排気ガスの還流量を調節するためのEGRバルブ36が介装される。EGRバルブ36の弁開度は可変であり、エンジン制御装置1で制御される。
An exhaust gas recirculation (EGR)
インタークーラー25の下流側にはスロットルボディが接続され、さらにその下流側にはインマニ(インテークマニホールド)が接続される。スロットルボディは、前述のEGR通路34と吸気系20との合流部よりも上流側に配置される。スロットルボディの内部には、電子制御式のスロットルバルブ26が設けられる。インマニ側へと流れる空気量は、スロットルバルブ26の開度(スロットル開度TH)に応じて調節される。スロットル開度THは、エンジン制御装置1によって制御される。
A throttle body is connected to the downstream side of the
インマニ(インテークマニホールド)には、各シリンダーへと流れる空気を一時的に蓄えるためのサージタンク27が設けられる。前述のEGR通路34と吸気系20との合流部は、サージタンク27よりも上流側に位置する。したがって、サージタンク27内には外気と排気ガスとが混在しうる。サージタンク27よりも下流側のインマニは、各シリンダーの吸気ポートに向かって分岐するように形成され、サージタンク27はその分岐点に位置する。サージタンク27は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。
The intake manifold (intake manifold) is provided with a
排気通路31上におけるタービン16Aよりも下流側には、触媒装置33が介装される。この触媒装置33は、例えば排気中に含まれるPM(Particulate Matter,粒子状物質)や窒素酸化物(NOx),一酸化炭素(CO),炭化水素(HC)等の成分を浄化,分解,除去する機能を持つ。また、タービン16Aよりも上流側には、各シリンダーの排気ポートに向かって分岐形成されたエキマニ(エキゾーストマニホールド)が接続される。
A
タービン16Aの上流側,下流側の排気通路31を接続するように迂回路32が設けられるとともに、迂回路32上に電子制御式のウェストゲートバルブ17が介装される。ウェストゲートバルブ17は、タービン16A側に流入する排気流量を制御して過給圧を変化させる過給圧調節弁である。このウェストゲートバルブ17にはウェストゲートアクチュエーター18が併設され、弁体の位置(すなわち開度)が電気的に制御される。ウェストゲートバルブ17の開度(ウェストゲート開度D)は、エンジン制御装置1で制御される。
A
[1−4.センサー系]
車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度APS)を検出するアクセル開度センサー41が設けられる。アクセル開度APSは、運転者の加速要求や発進意思に対応するパラメーターであり、言い換えるとエンジン10の負荷(エンジン10に対する出力要求)に相関するパラメーターである。
[1-4. Sensor system]
An
吸気通路21内には、吸気流量Qを検出するエアフローセンサー42が設けられる。吸気流量Qは、エアフィルター22を通過した空気の流量に対応するパラメーターである。また、サージタンク27内には、インマニ圧センサー43及び吸気温センサー44が設けられる。インマニ圧センサー43はサージタンク27内の圧力をインマニ圧として検出し、吸気温センサー44はサージタンク27内の吸気温度を検出する。
An
クランクシャフト近傍には、エンジン回転速度Ne(単位時間あたりの回転数)を検出するエンジン回転速度センサー45が設けられる。また、エンジン10の冷却水循環路上における任意の位置には、エンジン冷却水の温度(水温WT)を検出する冷却水温センサー46が設けられる。さらに、燃料ポンプ14には、筒内噴射弁11から噴射される燃料の圧力(燃圧)を検出する燃圧センサー50が設けられる。
In the vicinity of the crankshaft, an engine
ウェストゲートアクチュエーター18には、ウェストゲート開度Dに対応する弁体駆動部材のストロークを検出するホールセンサー47が設けられる。ホールセンサー47で検出されるストロークは、弁体駆動部材の基準位置からの移動量に相当する。また、触媒装置33の内部には、リニア空燃比センサー48及び酸素濃度センサー49が配置される。リニア空燃比センサー48は、触媒装置33に流入する排気の空燃比を検出し、酸素濃度センサー49は触媒装置33から流出する排気の酸素濃度を検出する。各種センサー41〜50で検出された各種情報は、エンジン制御装置1に伝達される。
The
車室内の任意の位置には、動力性能の異なる複数の走行モードを選択,設定するための選択スイッチ51が設けられる。ここでは、運転者のスイッチ操作に応じて、スポーツモードとエコモードとの何れかが選択,設定される。スポーツモードとは、燃費,電費よりも加速性を重視した制御が実施される走行モードであり、エコモードとは、加速性よりも燃費,電費を重視した制御が実施される走行モードである。ここで選択,設定された走行モード情報は、エンジン制御装置1に伝達される。なお、選択スイッチ51は、運転者のスイッチ操作の状態を検出するセンサーの一種であるとみなすことができる。
A
[1−5.制御系]
上記のエンジン10を搭載する車両には、エンジン制御装置1(Engine Electronic Control Unit,制御装置)が設けられる。このエンジン制御装置1は、例えばマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置,変速機制御装置,車両安定制御装置,空調制御装置,電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。エンジン制御装置1以外の電子制御装置は、外部制御システムと呼ばれ、外部制御システムによって制御される装置は外部負荷装置と呼ばれる。
[1-5. Control system]
A vehicle equipped with the
エンジン制御装置1は、エンジン10に関する点火系,燃料系,吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン10の各シリンダーに対して供給される空気量や燃料噴射量,各シリンダーの点火時期IG,過給圧等を制御するものである。エンジン制御装置1の入力ポートには、前述の各種センサー41〜51が接続される。入力情報は、アクセル開度APS,吸気流量Q,インマニ圧,吸気温度,エンジン回転速度Ne,冷却水温WT,ウェストゲートアクチュエーター18のストローク,排気空燃比,酸素濃度,燃圧,走行モード情報等である。
The
エンジン制御装置1の具体的な制御対象としては、筒内噴射弁11から噴射される燃料噴射量とその噴射時期,点火プラグ15による点火時期IG,吸気弁及び排気弁のバルブリフト量及びバルブタイミング,ターボチャージャー16の作動状態,スロットル開度TH,バイパスバルブ24の開度,ウェストゲート開度D 等が挙げられる。本実施形態では、ウェストゲートバルブ17及びスロットルバルブ26の何れか一方の開度を他方の開度よりも先行して変更する先行制御と点火プラグ15での点火時期制御との関係について詳述する。
Specific control objects of the
[2.制御の概要]
[2−1.先行制御]
先行制御とは、エンジン10の運転状態,負荷,走行モード等に応じて、スロットル先行モードと過給先行モードとの何れかを選択して実施する制御であり、主に過給の際(加速時)に何れかの先行モードが選択的に実施される。
[2. Overview of control]
[2-1. Advance control]
The advance control is a control that is performed by selecting either the throttle advance mode or the supercharge advance mode in accordance with the operating state, load, travel mode, etc. of the
スロットル先行モードとは、気筒内に導入される吸入空気量を確保すべくスロットル開度TH及びウェストゲート開度Dをともに変更する際に、ウェストゲート開度Dを全開又は全開に近い所定開度で固定した状態としつつ、スロットル開度THを増減させることで吸入空気量を制御するモードである。言い換えると、スロットル先行モードとは、スロットル開度THをウェストゲート開度Dに先行して変更するモードである。 The throttle advance mode is a predetermined opening that is close to or fully open when the throttle opening TH and the wastegate opening D are both changed to secure the amount of intake air introduced into the cylinder. In this mode, the intake air amount is controlled by increasing / decreasing the throttle opening TH while keeping the state fixed at. In other words, the throttle advance mode is a mode in which the throttle opening TH is changed in advance of the wastegate opening D.
スロットル先行モードでは、例えば、図3(a)に示すように、ウェストゲート開度Dが全開(又は全開に近い所定開度)に制御された状態で、目標空気量に応じてスロットル開度THが制御される。またその後、スロットル開度THの制御だけでは気筒内に導入される空気量が不足するような場合に、スロットル開度THが全開(又は全開に近い所定開度)に制御された状態で、ウェストゲート開度Dが閉鎖方向に制御される。 In the throttle advance mode, for example, as shown in FIG. 3A, the throttle opening TH is controlled according to the target air amount in a state where the wastegate opening D is controlled to be fully open (or a predetermined opening close to full opening). Is controlled. After that, when the amount of air introduced into the cylinder is insufficient only by controlling the throttle opening TH, the throttle opening TH is controlled to be fully open (or a predetermined opening close to full opening), and the waist The gate opening D is controlled in the closing direction.
つまり、スロットル先行モードでは、過給圧の上昇前にスロットル開度THを比較的大きくしておくことができ、エンジン10のポンピングロスが軽減される。スロットル先行モードは、アクセル開度APSの時間変化率ΔAPSが比較的小さい緩加速時に用いて好適である。
しかしながら、過給先行モードに比べ内部EGR量が減少することで燃焼が改善し、最適点火時期が遅角するためにノックが発生しやすくなる。このような傾向は、特に吸入空気量が少ない低負荷領域または低回転領域で顕著となる。ただし、極低負荷域は除く。
That is, in the throttle advance mode, the throttle opening TH can be made relatively large before the boost pressure rises, and the pumping loss of the
However, combustion is improved by reducing the internal EGR amount as compared with the supercharging advance mode, and the optimal ignition timing is retarded, so that knocking is likely to occur. Such a tendency becomes conspicuous particularly in a low load region or a low rotation region where the intake air amount is small. However, the extremely low load range is excluded.
一方、過給先行モードとは、気筒内に導入される吸入空気量を確保すべくスロットル開度TH及びウェストゲート開度Dをともに変更する際に、スロットル開度THを全開又は全開に近い所定開度で固定した状態としつつ、ウェストゲート開度Dを増減させることで吸入空気量を制御するモードである。言い換えると、過給先行モードとは、ウェストゲート開度Dをスロットル開度THに先行して変更するモードである。 On the other hand, the supercharging advance mode is a predetermined value close to full open or close to full open when both the throttle opening TH and the wastegate opening D are changed in order to secure the amount of intake air introduced into the cylinder. In this mode, the amount of intake air is controlled by increasing / decreasing the wastegate opening D while maintaining a fixed state at the opening. In other words, the supercharging advance mode is a mode in which the wastegate opening degree D is changed in advance of the throttle opening degree TH.
過給先行モードでは、例えば、図3(b)に示すように、過給の際に過給圧に応じてウェストゲート開度Dが全閉(又は全閉に近い所定開度)に調節された後に、スロットル開度THが開放方向に調節される。つまり、過給先行モードでは、スロットル開度THの開放に先立って過給圧を立ち上げておくことができ、加速レスポンスが向上する。過給先行モードは、アクセル開度APSの時間変化率ΔAPSが比較的大きい急加速時に用いて好適である。 In the supercharging advance mode, for example, as shown in FIG. 3B, the wastegate opening D is adjusted to be fully closed (or a predetermined opening close to full closing) according to the supercharging pressure during supercharging. After that, the throttle opening TH is adjusted in the opening direction. That is, in the supercharging advance mode, the supercharging pressure can be raised prior to the opening of the throttle opening TH, and the acceleration response is improved. Supercharged preceding mode is suitable for use at relatively large rapid acceleration time change rate .DELTA.A PS accelerator opening A PS.
しかしながら、ウェストゲートバルブ17を閉じることによって、スロットル先行モードに比べてタービン16Aに流れる排気量が増加し、過給圧の上昇が早くなる。このため充填効率Ecと点火時期制御との不整合が発生しやすくなり、ノックが発生しやすくなる。このような傾向は特に高負荷領域または高回転領域で顕著となる。
However, closing the
スロットル先行モード及び過給先行モードは、エンジン10を搭載した車両の走行モード(スポーツモード,エコモード等)と対応づけて設定してもよいし、エンジン10の運転状態,負荷,加速要求等に応じて設定されるものとしてもよい。本実施形態では、これらの先行モードに応じて、続いて説明する点火時期制御の内容が変更される。
The throttle advance mode and the supercharge advance mode may be set in association with the travel mode (sport mode, eco mode, etc.) of the vehicle on which the
[2−2.点火時期制御]
点火時期制御では、基本的にはエンジン回転速度Neと負荷に対応する充填効率Ecとに基づいて点火時期IGが設定される。ただし、点火時期IGとエンジン回転速度Ne及び充填効率Ecとの関係は固定的なもの(一意な関係)ではなく、上記の先行制御で選択される走行モードに応じて変更される。これは、先行モードの種類が筒内での燃焼状態に及ぼす影響が相違するからである。
[2-2. Ignition timing control]
In the ignition timing control, basically, the ignition timing IG is set based on the engine speed Ne and the charging efficiency Ec corresponding to the load. However, the relationship between the ignition timing IG , the engine rotational speed Ne, and the charging efficiency Ec is not fixed (unique relationship) but is changed according to the travel mode selected in the preceding control. This is because the influence of the type of the preceding mode on the combustion state in the cylinder is different.
例えば、過給先行モードでは、スロットル開度THが開放される前にウェストゲート開度Dが閉鎖されるため、排気ポートからシリンダーへと逆流する排気量(内部EGR量)が増加しやすく、筒内での燃焼状態が変化する。このような燃焼状態の変化を考慮して、点火時期IGが制御される。また、筒内の燃焼状態は、走行モードだけでなくエンジン10の負荷によって変動する。そこで、本実施形態における点火時期IGは、エンジン10の運転状態をも考慮して変更されるものとする。
For example, in the supercharging advance mode, since the wastegate opening D is closed before the throttle opening TH is opened, the exhaust amount (internal EGR amount) that flows backward from the exhaust port to the cylinder is likely to increase. The combustion state in the inside changes. The ignition timing IG is controlled in consideration of such a change in the combustion state. Further, the combustion state in the cylinder varies depending not only on the traveling mode but also on the load of the
[3.制御装置の構成]
図2に示すように、上記の制御を実施するための要素として、エンジン制御装置1には、エンジン負荷判定部2,モード選択部3,ウェストゲート演算部4,スロットル演算部5,点火演算部6(点火時期制御手段)が設けられる。ウェストゲート演算部4には、ウェストゲート開度設定部4a,ウェストゲート制御部4b,ずれ量算出部4cが設けられる。また、スロットル演算部5にはスロットル開度設定部5a、スロットル制御部5bが設けられ、点火演算部6には点火時期設定部6a,点火時期制御部6bが設けられる。これらの各要素は電子回路(ハードウェア)によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
[3. Configuration of control device]
As shown in FIG. 2, the
[3−1.エンジン負荷判定部]
エンジン負荷判定部2は、エンジン10の負荷に相当する充填効率Ecを算出するものである。充填効率Ecは、吸気流量Qとエンジン回転速度Neとに基づいて算出される。エンジン10の負荷に相当する他のパラメーターとしては、エンジン10の目標トルクや体積効率Ev等が挙げられる。また、吸気圧や排気圧,過給圧,車速V,アクセル開度APS,外部負荷装置の作動状態,車両の走行環境に関する情報等を用いてエンジン10の負荷に相当するパラメーターを算出してもよい。
[3-1. Engine load determination unit]
The engine
また、エンジン負荷判定部2は、エンジン回転速度Ne及び充填効率Ecに基づき、エンジン10の運転状態が高負荷領域にあるか、それとも低負荷領域にあるかを判定する。この判定は、例えば図4に示すようなマップに基づいて実施される。低負荷領域の上限を与える充填効率Ecの値(境界線)は、エンジン回転速度Neが高いほど減少するように設定される。なお、図4中のマップでは、低負荷領域と高負荷領域との境界線が右肩下がりの曲線状に設定されている。ここで算出された充填効率Ec及び負荷領域に関する情報は、ウェストゲート演算部4,スロットル演算部5及び点火演算部6に伝達される。なお、ここで判定された負荷領域の情報は、後述する点火時期制御で用いられる。
The engine
[3−2.モード選択部]
モード選択部3(モード選択手段)は、先行制御での先行モードを選択,設定するものである。ここでは、例えば選択スイッチ51の操作状態に応じて走行モードが選択される。この場合、モード選択部3は、選択スイッチ51でスポーツモードが選択されているときに、過給先行モードを選択する。一方、選択スイッチ51でエコモードが選択されているときには、スロットル先行モードを選択する。ここで選択された先行モードの情報は、ウェストゲート演算部4,スロットル演算部5,点火演算部6に伝達される。
[3-2. Mode selection section]
The mode selection unit 3 (mode selection means) selects and sets the preceding mode in the preceding control. Here, for example, the traveling mode is selected according to the operation state of the
なお、選択スイッチ51の操作状態の代わりに、エンジン10の運転状態や運転者の加速要求の大きさ等に応じて走行モードを選択するような制御構成としてもよい。例えば、アクセル開度変化率ΔAPSが所定値以上であるときに過給先行モードを選択し、アクセル開度変化率ΔAPSが所定値未満であるときにスロットル先行モードを選択することとしてもよい。
Instead of the operation state of the
[3−3.ウェストゲート演算部]
ウェストゲート開度設定部4aは、エンジン10の運転状態に基づいてウェストゲートバルブ17の目標開度である規準開度D0を設定するものである。規準開度D0は、例えばエンジン回転速度Neやエンジン負荷,空気量,充填効率Ec(目標充填効率,実充填効率など),過給圧,アクセル開度APS,冷却水温WT等に基づいて設定される。本実施形態では、エンジン回転速度Neと充填効率Ecとを引数とした三次元マップに基づいて規準開度D0が算出される。
[3-3. Westgate operation unit]
The wastegate opening
充填効率Ecは、単位燃焼サイクル(単位時間)あたりにシリンダー内に充填される空気の体積を標準状態での気体体積に正規化したのちシリンダー容積で除算したものである。つまり、充填効率Ecは、標準大気条件でシリンダー内を占める空気の質量に対する、シリンダー内に充填される空気の質量の比率を表し、単位燃焼サイクル(単位時間)あたりにシリンダー内に導入された空気量に対応するパラメーターである。したがって、充填効率Ecの代わりに体積効率Evや,吸気流量Q,目標トルク,目標エンジン出力等といった吸入空気量に相関するパラメーターを用いることも可能である。 The charging efficiency Ec is obtained by normalizing the volume of air filled in the cylinder per unit combustion cycle (unit time) to the gas volume in the standard state and then dividing by the cylinder volume. In other words, the charging efficiency Ec represents the ratio of the mass of air filled in the cylinder to the mass of air occupying the cylinder under standard atmospheric conditions, and the air introduced into the cylinder per unit combustion cycle (unit time). It is a parameter corresponding to the quantity. Therefore, parameters correlating to the intake air amount such as the volume efficiency Ev, the intake flow rate Q, the target torque, and the target engine output can be used instead of the charging efficiency Ec.
この三次元マップ上には、ウェストゲートバルブ17にノーマルオープン特性を与える「開モード領域」と、これとは反対のノーマルクローズ特性を与える「閉モード領域」とが設定される。開モード領域は、主に低負荷,低回転の運転状態に対応する領域であり、閉モード領域は、開モード領域を除く(中負荷から高負荷,中回転から高回転の)運転状態に対応する領域である。
On this three-dimensional map, an “open mode region” that gives the normal open characteristic to the
ノーマルオープン特性とは、「オープン(開)の状態を標準状態とする特性」であって、所定の例外条件が成立しない限り、ウェストゲート開度Dを所定開度以上(例えば全開や全開に近い開度)とする特性である。開モード領域では、ウェストゲート開度Dが基本的には全開に制御される。ただし、開モード領域内においてエンジン10の負荷又はエンジン回転速度Neが増大するに連れて、ウェストゲート開度Dが減少するような特性を与えるものとする。
The normal open characteristic is “a characteristic in which the open (open) state is the standard state”, and the wastegate opening D is equal to or greater than the predetermined opening (eg, close to full open or close to full open unless a predetermined exceptional condition is satisfied). Opening degree). In the open mode region, the wastegate opening degree D is basically controlled to be fully open. However, it is assumed that the wastegate opening degree D decreases as the load of the
ノーマルクローズ特性とは、「クローズド(閉)の状態を標準状態とする特性」であって、所定の例外条件(上記の例外条件とは異なる条件)が成立しない限り、ウェストゲート開度Dを所定開度未満(上記の所定開度よりも小さい開度であって、例えば全閉や全閉に近い開度)とする特性である。閉モード領域では、ウェストゲート開度Dが基本的にはほぼ全閉に近い状態に制御される。ただし、エンジン10が高負荷,高回転である場合には、過給圧の過度な上昇を抑制すべく、負荷又はエンジン回転速度Neが上昇するに連れて、ウェストゲート開度Dが増大するような特性を与えるものとする。
The normal close characteristic is a characteristic that sets the closed state to the standard state, and the wastegate opening degree D is set as long as a predetermined exception condition (a condition different from the above-mentioned exception condition) is not satisfied. This is a characteristic that is less than the opening (the opening is smaller than the above-mentioned predetermined opening, for example, an opening that is close to or close to full closing). In the closed mode region, the wastegate opening degree D is basically controlled to be nearly fully closed. However, when the
ウェストゲート制御部4bは、ウェストゲート開度設定部4aで設定された規準開度D0と、モード選択部3で選択された先行モードの種類とに応じて、ウェストゲートアクチュエーター18の制御信号を出力するものである。過給先行モードが選択されている場合、ウェストゲート制御部4bは、スロットルバルブ26の動作に先んじて、実際のウェストゲート開度Dが規準開度D0となるように、ウェストゲートアクチュエーター18へと制御信号を出力する。つまり、過給先行モードが選択されている場合には、ウェストゲート開度Dがスロットル開度THに先行して変更されるように、ウェストゲートアクチュエーター18の動作を制御する。スロットル開度THの制御は、ウェストゲート開度Dが規準開度D0に制御された後に、開始されることになる。
一方、スロットル先行モードが選択されている場合、ウェストゲート制御部4bは、規準開度D0の大小に関わらず、ウェストゲート開度Dが全開又は全開に近い所定開度となるように、ウェストゲートアクチュエーター18へと制御信号を出力する。この状態は、スロットル開度THが変更されている間は保持される。また、スロットル開度THが全開又は全開に近い所定開度に制御された後、気筒内に導入される空気量が不足する場合には、ウェストゲート開度Dが規準開度D0となるように、ウェストゲートアクチュエーター18へと制御信号を出力する。
On the other hand, when the throttle preceding mode is selected,
なお、「気筒内に導入される空気量が不足しない場合」とは、過給を要しない状態を意味する。したがって、過給時の制御のみに着目すれば、スロットル先行モードでは、ウェストゲート開度Dが全開又は全開に近い所定開度まで開放された後、閉鎖方向に絞られることになる。
制御信号を受けたウェストゲートアクチュエーター18は、制御信号に応じたストロークで弁体駆動部材を駆動する。これにより、ウェストゲートバルブ17が正しく動作していればウェストゲート開度Dが規準開度D0となる。
Note that “when the amount of air introduced into the cylinder is not insufficient” means a state where supercharging is not required. Therefore, focusing only on the control at the time of supercharging, in the throttle advance mode, the wastegate opening degree D is fully opened or opened to a predetermined opening degree close to full opening, and then is throttled in the closing direction.
Upon receiving the control signal, the
ずれ量算出部4c(算出手段)は、ウェストゲート開度設定部4aで設定された規準開度D0と、ホールセンサー47で検出されたストロークから算出される実際のウェストゲート開度D(実ウェストゲート開度)とのずれ量Zを算出するものである。ここでは、実ウェストゲート開度Dと規準開度D0との差の絶対値がずれ量Zとして算出される(Z=|D- D0|)。ここで算出されたずれ量Zの情報は、点火演算部6に伝達される。
Shift
[3−4.スロットル演算部]
スロットル開度設定部5aは、エンジン10の運転状態に基づいてスロットルバルブ26の目標開度である目標スロットル開度TH0を設定するものである。目標スロットル開度TH0は、例えばエンジン回転速度Neやエンジン負荷,空気量,充填効率Ec(目標充填効率,実充填効率など),過給圧,アクセル開度APS,冷却水温WT等に基づいて設定される。本実施形態では、エンジン回転速度Neと充填効率Ecとを引数とした三次元マップに基づいて目標スロットル開度TH0が算出される。このマップ上では、エンジン回転速度Neが高いほど、あるいは充填効率Ecが大きいほど、目標スロットル開度TH0が増大するような開度特性が設定される。なお、具体的な開度特性については記載を省略する。ここで設定された目標スロットル開度TH0の情報は、スロットル制御部5bに伝達される。
[3-4. Throttle calculator]
The throttle opening setting unit 5 a sets a target throttle opening TH 0 that is the target opening of the
スロットル制御部5bは、スロットル開度設定部5aで設定された目標スロットル開度TH0に応じて、スロットルバルブ26の制御信号を出力するものである。ここでは、実際のスロットル開度THが目標スロットル開度TH0となるように、スロットルバルブ26へと制御信号が出力される。このとき、スロットル制御部5bは、ウェストゲート制御部4bと同様に、モード選択部3で選択された先行モードの種類に応じて、スロットルバルブ26の動作タイミング及び動作速度を制御する。
過給先行モードが選択されている場合、スロットル制御部5bは、ウェストゲート開度Dが規準開度D0に制御された後に、スロットルバルブ26の動作を開始させる。また、スロットル開度THの変化が迅速となるように〔図3(b)に示すように、破線の変化勾配が所定勾配以上となるように〕、動作速度が制御される。
If supercharging preceding mode is selected, the
一方、スロットル先行モードが選択されている場合には、ウェストゲート開度Dが全開又は全開に近い所定開度に制御された状態で、スロットル開度THが変更されるように、スロットルバルブ26の動作を開始させる。また、スロットル開度THが緩慢に変化するように〔図3(a)に示すように、破線の変化勾配が所定勾配未満となるように〕、動作速度が制御される。スロットルバルブ26は、スロットル制御部5bから伝達された制御信号に応じて駆動される。これにより、スロットル開度THが目標スロットル開度TH0となる。
On the other hand, when the throttle advance mode is selected, the
[3−5.点火演算部]
点火時期設定部6aは、エンジン10の運転状態に基づいて点火プラグ15での点火時期IGを設定するものである。ここでは、エンジン回転速度Ne及び充填効率Ecに基づいて、標準的な点火時期IGが設定されるとともに、エンジン負荷判定部2で判定された負荷領域,モード選択部3で選択された走行モードに基づいてその点火時期IGが補正される。ただし、点火時期IGの補正が実施されるのは、ずれ量算出部4cで算出されたずれ量Zが所定値Z0以上である場合とする。
[3-5. Ignition calculation unit]
Ignition
標準的な点火時期IGを設定するための三次元マップ(標準設定の三次元マップ)を、図5(a)に例示する。このマップでは、エンジン回転速度Neが低いほど、あるいは充填効率Ecが高いほど、点火時期IGが遅角方向に移動するような点火時期特性が設定されている。図5(a)中のハッチング領域は、エンジン負荷判定部2で判定される高負荷領域に対応する領域であり、ハッチングのない領域は低負荷領域に対応する領域である。
The three-dimensional map for setting a standard ignition timing I G (three-dimensional map of the default), illustrated in Figure 5 (a). In this map, the lower the engine rotational speed Ne, or the higher the charging efficiency Ec, ignition timing characteristics as the ignition timing I G is moved in the retard direction is set. The hatched area in FIG. 5 (a) is an area corresponding to the high load area determined by the engine
点火時期設定部6aは、エンジン10の運転状態が低負荷領域にある場合には、過給先行モード時における点火時期IGよりもスロットル先行モード時における点火時期IGを遅角方向に補正する。この遅角方向への補正は、図5(a)に示す三次元マップにおけるハッチングのない領域を下方に押し下げる操作に相当する。ここで、図5(a)の三次元マップを所定回転速度の位置(図中のX−Xライン)で切断したときのグラフを図5(b),(c)に示す。
Ignition
低負荷領域では、図5(b)に示すように、過給先行モード時における点火時期IGが標準的な点火時期IGに設定される。一方、スロットル先行モード時における点火時期IGは、これよりもリタード方向に補正される。したがって、同一のエンジン回転速度Ne及び充填効率Ecの運転状態では、スロットル先行モード時の点火時期IGが過給先行モード時の点火時期IGよりも遅れたタイミングに設定される。 In the low load region, as shown in FIG. 5 (b), the ignition timing I G in supercharged prior mode is set to the standard ignition timing I G. On the other hand, the ignition timing I G in the throttle prior mode, which is corrected to the retard direction than. Therefore, in the operating state of the same engine rotational speed Ne and the charging efficiency Ec, ignition timing I G throttle prior mode is set to the timing delayed from the ignition timing I G of supercharging prior mode.
なお、標準的な点火時期IGを基準としたとき、スロットル先行モード時における点火時期IGの遅角量(リタード量)は、充填効率Ecが小さいほど大きく設定される。ただし、極低負荷域ではウェストゲートの開閉による排圧の差が小さくなるため、内部EGR量の差も小さくなる。すなわち、極低負荷領域で充填効率Ecが小さくなるほど、内部EGR量の差も小さくなる。よって、図5(b)に示した点火時期IGは、極低負荷域において負荷が低下するほど、徐々に標準的な点火時期IGに近づくように設定される。 Incidentally, when based on the standard ignition timing I G, the amount of retardation of the ignition timing I G in the throttle prior mode (retard amount) is set larger charging efficiency Ec is small. However, in the extremely low load region, the difference in exhaust pressure due to the opening and closing of the wastegate becomes small, so the difference in the amount of internal EGR also becomes small. That is, as the filling efficiency Ec decreases in the extremely low load region, the difference in the internal EGR amount also decreases. Therefore, the ignition timing I G shown in FIG. 5 (b), as the load decreases in the extremely low load region, is set so as to gradually approach the standard ignition timing I G.
また、点火時期設定部6aは、エンジン10の運転状態が高負荷領域にある場合には、スロットル先行モード時における点火時期IGよりも過給先行モード時における点火時期IGを遅角方向に補正する。この遅角方向への補正は、図5(a)に示す三次元マップにおけるハッチング領域を下方に押し下げる操作に相当する。つまり、高負荷領域では、図5(c)に示すように、スロットル先行モード時における点火時期IGが標準的な点火時期IGに設定される。
Further, the ignition
一方、過給先行モード時における点火時期IGは、これよりもリタード方向に補正される。したがって、同一のエンジン回転速度Ne及び充填効率Ecの運転状態では、過給先行モード時の点火時期IGがスロットル先行モード時の点火時期IGよりも遅れたタイミングに設定される。なお、標準的な点火時期IGを基準としたとき、過給先行モード時における点火時期IGの遅角量(リタード量)は、充填効率Ecが大きいほど大きく設定される。 On the other hand, the ignition timing I G in supercharged preceding mode, which is corrected to the retard direction than. Therefore, in the operating state of the same engine rotational speed Ne and the charging efficiency Ec, ignition timing I G of supercharging prior mode it is set to the timing delayed from the ignition timing I G throttle prior mode. Incidentally, when based on the standard ignition timing I G, the amount of retardation of the ignition timing I G in supercharged preceding mode (retard amount) is set larger the larger charging efficiency Ec is.
図5(a)〜(c)に示すように、エンジン回転速度Ne,充填効率Ec及び点火時期IGを座標軸とした三次元マップにおいて、スロットル先行モード時の点火時期IGを表す曲面と過給先行モード時の点火時期IGを表す曲面との交線は、図4のマップに示される高負荷領域と低負荷領域との境界線に対応する。この交線を境として、スロットル先行モード時の点火時期IGと過給先行モード時の点火時期IGとの大小関係が反転するように、各々の先行モードにおける点火時期IGが設定されていることになる。 As shown in FIG. 5 (a) ~ (c) , the engine rotational speed Ne, in the three-dimensional map with the coordinate axes charging efficiency Ec and the ignition timing I G, over a curved surface representing the ignition timing I G throttle preceding mode line of intersection of a curved surface which represents the ignition timing I G of the sheet prior mode, corresponding to a boundary line between the high-load region and the low load region shown in the map of FIG. As a boundary of this intersection line, as the magnitude relationship between the ignition timing I G of the ignition timing I G and supercharged preceding mode throttle preceding mode is inverted, it is set ignition timing I G in each preceding mode Will be.
点火時期制御部6bは、点火時期設定部6aで設定された点火時期IGで点火が実行されるように、点火プラグ15に点火信号を出力するものである。図5に示すような標準的な点火時期IGを基準とした場合、低負荷領域におけるスロットル先行モード時の点火時期IGは、過給先行モード時と比較して遅角設定される。逆にいえば、低負荷領域における過給先行モード時の点火時期IGは、スロットル先行モード時と比較して進角設定される。
一方、高負荷領域における過給先行モード時の点火時期IGは、スロットル先行モード時と比較して遅角設定される。逆にいえば、高負荷領域におけるスロットル先行モード時の点火時期IGは、過給先行モード時と比較して進角設定される。
Ignition timing control unit 6b, as ignition is executed at the set ignition timing I G in the ignition
On the other hand, the ignition timing I G of supercharging prior mode in the high load region is retarded set as compared to throttle the prior mode. Conversely, the ignition timing I G throttle prior mode in the high load region is advance angle setting compared to supercharge the prior mode.
[4.フローチャート]
図6は、点火時期制御の手順を説明するためのフローチャートである。このフローは、エンジン制御装置1において所定の演算周期で繰り返し実施される。ステップA10では、各種センサー41〜51で検出された各種情報がエンジン制御装置1に入力される。ここでは、エンジン回転速度Ne,吸気流量Q,ウェストゲート開度Dに対応するストローク,アクセル開度APS,選択スイッチ51の操作状態等に関する情報が入力される。また、ステップA20では、エンジン負荷判定部2において、吸気流量Q,エンジン回転速度Ne等に基づいてエンジン10の充填効率Ecが算出される。さらに、ステップA30では、エンジン負荷判定部2において、図4に示すようなマップに基づいて、エンジン10の運転状態が低負荷領域,高負荷領域の何れに属しているかが判定される。
[4. flowchart]
FIG. 6 is a flowchart for explaining the procedure of ignition timing control. This flow is repeatedly performed in the
ステップA40では、モード選択部3において、選択スイッチ51の操作状態に応じて、先行制御での先行モードが選択される。あるいは、アクセル開度APSの時間変化率ΔAPSに基づいて、先行モードが選択される。この場合、アクセル開度APSの時間変化率ΔAPSが所定値以上であるときに、過給先行モードが選択され、時間変化率ΔAPSが所定値未満であるときに、スロットル先行モードが選択される。また、ステップA50では、ウェストゲート開度設定部4aにおいて、ウェストゲートバルブ17の規準開度D0が設定される。規準開度D0は、エンジン回転速度Neと充填効率Ecとに基づいて設定される。
In step A40, the
ステップA60では、ずれ量算出部4cにおいて、ホールセンサー47で検出されたストロークから算出される実際のウェストゲート開度Dと規準開度D0との差の絶対値がずれ量Zとして算出される。続くステップA70では、前ステップで算出されたずれ量Zが所定値Z0以上であるか否かが判定される。ここでZ≧Z0である場合には、ウェストゲートバルブ17の開度ずれが大きいものと判断されてステップA70に進む。一方、Z<Z0である場合には、ウェストゲートバルブ17がほぼ規準開度D0の通りに精度よく制御されていると判断されて、ステップA120に進む。
In step A60, the shift
このステップA120では、通常設定の点火時期IGで点火プラグ15が制御される。この場合、例えば図5(a)に示すように、エンジン回転速度Ne及び充填効率Ecに基づいて標準的な点火時期IGが設定される。また、この点火時期IGに点火プラグ15が点火するように、点火時期制御部6bから制御信号が出力されて、この演算周期での制御が終了する。 In step A 120, the spark plug 15 is controlled by the ignition timing I G of the normal setting. In this case, for example, as shown in FIG. 5A, a standard ignition timing IG is set based on the engine speed Ne and the charging efficiency Ec. Further, to ignite the spark plug 15 to the ignition timing I G, control signals from the ignition timing control unit 6b is output, the control in the calculation cycle is completed.
ステップA80では、ステップA30で判定されたエンジン10の運転状態が低負荷領域にあるか否かが判定される。ここで、運転状態が低負荷領域に属している場合には、ステップA90に進む。一方、運転状態が高負荷領域に属している場合には、ステップA100に進む。
ステップA90では、ステップA40で選択された先行モードがスロットル先行モードであるか否かが判定される。ここで、先行モードがスロットル先行モードである場合にはステップA110に進み、図5(b)中に破線で示すように、点火時期IGがリタード方向に補正される。このとき、スロットル開度THをウェストゲート開度Dに先行して変更することによって筒内に導入される吸入空気量が変化し、燃焼状態が不安定になったとしても、点火時期IGの遅角設定により燃焼状態が安定化する。
In step A80, it is determined whether or not the operating state of the
In step A90, it is determined whether or not the preceding mode selected in step A40 is the throttle preceding mode. Here, the preceding mode proceeds to step A110 if a throttle preceding mode, as indicated by the broken line in FIG. 5 (b), the ignition timing I G is corrected to the retard direction. At this time, the intake air quantity introduced into the cylinder is varied by changing in advance the throttle opening TH to the wastegate opening D, even if the combustion state becomes unstable, the ignition timing of the I G The combustion state is stabilized by setting the retard angle.
ステップA90で先行モードが過給先行モードである場合には、ステップA120に進む。このとき、エンジン10の運転状態は低負荷領域に属しているため、ウェストゲート開度Dをスロットル開度THに先行して変更したとしても、エンジン10の燃焼状態が大きな影響を受けにくい。そこで、スロットル先行モードの場合よりも点火時期IGが進角設定とされ、エンジン出力が確保される。
If the preceding mode is the supercharging preceding mode in step A90, the process proceeds to step A120. At this time, since the operating state of the
ステップA100は、エンジン10の運転状態が高負荷領域に属しているときに判定されるステップである。ここでは、ステップA40で選択された先行モードが過給先行モードであるか否かが判定される。ここで、先行モードが過給先行モードである場合にはステップA110に進み、図5(c)中に破線で示すように、点火時期IGがリタード方向に補正される。高負荷領域では、ウェストゲート開度Dをスロットル開度THに先行して変更することで排圧が上昇し、内部EGR量が増加して燃焼状態が不安定となりやすい。一方、本制御では点火時期IGがリタード方向に補正されるため、筒内での異常燃焼の発生が抑制され、燃焼状態が安定化する。
Step A100 is a step determined when the operating state of the
ステップA110で先行モードがスロットル先行モードである場合には、ステップA120に進む。このとき、エンジン10の運転状態は高負荷領域に属しているため、ウェストゲート開度Dは比較的絞られた状態となっている。つまり、スロットル開度THをウェストゲート開度Dに先行して変更したとしても、エンジン10の燃焼状態が大きな影響を受けにくい。そこで、過給先行モードの場合よりも点火時期IGが進角設定とされ、エンジン出力が確保される。
If the preceding mode is the throttle preceding mode in step A110, the process proceeds to step A120. At this time, since the operating state of the
上記の制御におけるエンジン10の運転状態及び先行モードの種類と点火時期設定との関係を以下の表1に示す。低負荷領域では、過給先行モード時の点火時期IGよりもスロットル先行モード時の点火時期IGの方が遅角設定とされる。反対に、高負荷領域では、スロットル先行モード時の点火時期IGよりも過給先行モード時の点火時期IGの方が遅角設定とされる。言い換えると、低負荷領域では、スロットル先行モード時の点火時期IGよりも過給先行モード時の点火時期IGの方が進角設定とされ、高負荷領域では、過給先行モード時の点火時期IGよりもスロットル先行モード時の点火時期IGの方が進角設定とされる。このように、上記の制御では、エンジン負荷判定部2で判定されるエンジン10の運転状態に応じて、点火時期IGがリタード方向に補正される対象となる先行モードが切り換えられる。
Table 1 below shows the relationship between the operating state of the
[5.作用,効果]
(1)上記のエンジン制御装置1では、点火演算部6において、スロットル先行モード及び過給先行モードのそれぞれに応じた点火時期特性が与えられて、点火プラグ15の動作が制御される。例えば、図5(b)に示すように、過給先行モードでは図中に実線で示す点火時期特性が与えられ、スロットル先行モードでは図中に破線で示す点火時期特性が与えられる。このような点火時期特性を付与することにより、各々の先行モードに応じた点火時期IGを設定することができ、先行モードの種類に関わらずエンジン10の燃焼状態を改善することができる。
[5. Action, effect]
(1) In the
(2)また、上記のエンジン制御装置1では、点火時期IGの設定に際し、先行モードの種類だけでなくエンジン10の負荷に対応する運転状態が考慮される。例えば、図4に示すように、エンジン10の運転状態が低負荷状態であるか、それとも高負荷状態であるかが判定され、負荷状態に応じた点火時期特性が付与される。このような点火時期特性の与え方により、負荷によって異なる、モード毎の点火時期IGへの影響を考慮して点火時期IGを制御することができ、負荷の大小に関わらずエンジン10の燃焼状態を改善することができる。
(2) Further, in the
(3)例えば、図5(b)に示すように、エンジン10の運転状態が低負荷領域に属している場合には、過給先行モード時の点火時期IGよりもスロットル先行モード時の点火時期IGが遅角設定される。これにより、筒内に導入される吸入空気量の変化に伴う不安定な燃焼を抑制することができ、エンジン10の燃焼状態を安定化することができる。
(3) For example, as shown in FIG. 5 (b), when the operating state of the
また、スロットル先行モードでは、過給先行モードと比較して気筒内の内部EGR量が低下し燃焼が改善、低負荷領域においてノックが発生しやすくなる。一方、上記のエンジン制御装置1では、低負荷領域におけるスロットル先行モード下での点火時期IGがリタード方向に補正されるため、このようなノックの発生を抑制することができる。
Further, in the throttle preceding mode, the internal EGR amount in the cylinder is reduced compared to the supercharging preceding mode, combustion is improved, and knocking is likely to occur in a low load region. On the other hand, in the
さらに、低負荷領域におけるスロットル先行モード下での点火時期IGのリタード量は、充填効率Ecが小さいほど大きく設定される。このような設定により、気筒内における吸気流動性の低下に由来するノックの発生を効果的に抑制することができ、エンジン10の燃焼状態をより安定化することができる。
Further, the retard amount of the ignition timing I G under throttle prior mode in the low load region is set larger charging efficiency Ec is small. With such a setting, it is possible to effectively suppress the occurrence of knock resulting from a decrease in intake fluidity in the cylinder, and the combustion state of the
(4)あるいは、図5(c)に示すように、エンジン10の運転状態が高負荷領域に属している場合には、スロットル先行モード時の点火時期IGよりも過給先行モード時の点火時期IGが遅角設定される。これにより、内部EGR量の増加に伴う不安定な燃焼を抑制することができ、エンジン10の燃焼状態を安定化することができる。
(4) Alternatively, as shown in FIG. 5 (c), when the operating state of the
また、過給先行モードでは、スロットル先行モードと比較して排気抵抗が上昇しやすく、特に高負荷領域においてノックが発生しやすくなる。一方、上記のエンジン制御装置1では、高負荷領域における過給先行モード下での点火時期IGがリタード方向に補正されるため、このようなノックの発生を抑制することができる。
Further, in the supercharging advance mode, the exhaust resistance is likely to increase as compared with the throttle advance mode, and knocking is particularly likely to occur in a high load region. On the other hand, in the
さらに、高負荷領域における過給先行モード下での点火時期IGのリタード量は、充填効率Ecが大きいほど大きく設定される。このような設定により、掃気性の低下に由来するノックの発生を効果的に抑制することができ、エンジン10の燃焼状態をより安定化することができる。
Further, the retard amount of the ignition timing I G under supercharged prior mode in the high load region is set larger the larger charging efficiency Ec is. With such a setting, it is possible to effectively suppress the occurrence of knock resulting from a decrease in scavenging performance, and the combustion state of the
(5)また、上記のエンジン制御装置1では、実際のウェストゲート開度Dと規準開度D0とのずれ量Zが所定値Z0以上である場合に、点火時期IGが補正される。これにより、ウェストゲートバルブ17の開度ずれによって燃焼状態が不安定となることを抑制することができ、燃焼状態を安定化することができる。
(5) Further, in the
(6)なお、上記の規準開度D0は、充填効率Ec及びエンジン回転速度Neに基づいて算出されるため、例えばターボチャージャー16の過給圧に応じて規準開度D0を算出するような制御と比較して、ウェストゲートバルブ17に到達する排気量や排気圧に応じた適切なウェストゲート開度Dを求めることができる。これにより、ウェストゲート開度Dの変化によって発生しうる内部EGR量を正確に予測することができ、過給量,過給圧を精度よくコントロールすることができる。したがって、エンジン10の燃焼状態を安定化することができる。
(6) Since the reference opening D 0 is calculated based on the charging efficiency Ec and the engine speed Ne, for example, the reference opening D 0 is calculated according to the supercharging pressure of the
[6.変形例]
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
[6. Modified example]
Regardless of the embodiment described above, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Each structure of this embodiment can be selected as needed, or may be combined appropriately.
上述の実施形態では、図4に示すように、エンジン回転速度Ne及び充填効率Ecに基づいてエンジン10の運転状態が低負荷領域であるか、高負荷領域であるかを判定するものを例示したが、運転状態の判定手法はこれに限定されない。例えば、充填効率Ecの代わりに、エンジン10の負荷に対応するパラメーターを用いてもよい。
In the above-described embodiment, as illustrated in FIG. 4, an example of determining whether the operation state of the
この場合、エンジン10の目標トルクや体積効率Ev,吸気圧や排気圧,過給圧,車速V,アクセル開度APS,外部負荷装置の作動状態,車両の走行環境に関する情報等を用いてエンジン10の負荷に相当するパラメーターを算出することが考えられる。このような場合であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。同様に、ウェストゲート開度Dやスロットル開度TH,点火時期IGの設定に係るマップに関しても、必ずしも上述の実施形態と同一のパラメーターを引数としたものでなくてもよい。
In this case, the
また、上述の実施形態では、ウェストゲート開度設定部4a及びスロットル開度設定部5aのそれぞれで、互いに独立して、ウェストゲートバルブ17の規準開度D0と目標スロットル開度TH0とが設定されるものを例示したが、規準開度D0及び目標スロットル開度TH0の設定手法はこれに限定されない。つまり、先行モードの種類に応じて何れか一方を先に設定し、その後に他方を設定してもよい。
In the above-described embodiment, the reference opening degree D 0 of the
例えば、エンジン回転速度Neと充填効率Ecとを引数とした、基準スロットル開度THBASEを与える三次元マップをスロットル開度設定部5aに記憶させておく。同様に、エンジン回転速度Neと充填効率Ecとを引数とした、基準ウェストゲート開度DBASEを与える三次元マップをウェストゲート開度設定部4aに記憶させておく。
For example, a three-dimensional map that gives the reference throttle opening TH BASE using the engine speed Ne and the charging efficiency Ec as arguments is stored in the throttle opening setting unit 5a. Similarly, a three-dimensional map that gives the reference wastegate opening degree D BASE using the engine speed Ne and the charging efficiency Ec as arguments is stored in the wastegate opening
スロットル開度設定部5aは、スロットル先行モード時に基準スロットル開度THBASEを算出するとともに、目標スロットル開度TH0を基準スロットル開度THBASEよりも開放側に補正する。一方、ウェストゲート開度設定部4aでは、規準開度D0を算出するとともに、スロットル開度THが開放側に補正された分だけ過給圧を下げるべく、規準開度D0を開放側に補正する。このような制御構成においても、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。なお、上記の目標スロットル開度TH0の補正量や規準開度D0の補正量を与えるマップ,数式,関数等をウェストゲート開度設定部4a及びスロットル開度設定部5aのそれぞれに記憶させておいてもよい。
The throttle opening setting unit 5a calculates the reference throttle opening TH BASE in the throttle advance mode, and corrects the target throttle opening TH 0 to the opening side with respect to the reference throttle opening TH BASE . On the other hand, the waist gate opening
また、上述の実施形態では、開モード領域と閉モード領域とが設定された三次元マップを用いてウェストゲートバルブ17の規準開度D0を設定するものを例示したが、具体的な規準開度D0の開度特性は任意である。したがって、ウェストゲートバルブ17のノーマルオープン特性やノーマルクローズ特性に関しては本件に必須の要素ではない。スロットルバルブ26の開度特性についても同様である。
In the above-described embodiment, the reference opening degree D 0 of the
1 エンジン制御装置
2 エンジン負荷判定部
3 モード選択部(モード選択手段)
4 ウェストゲート演算部
4a ウェストゲート開度設定部
4b ウェストゲート制御部
4c ずれ量算出部(算出手段)
5 スロットル演算部
5a スロットル開度設定部
5b スロットル制御部
6 点火演算部(点火時期制御手段)
6a 点火時期設定部
6b 点火時期制御部
15 点火プラグ
17 ウェストゲートバルブ
26 スロットルバルブ
Ne 回転速度
Ec 充填効率
D ウェストゲート開度
TH スロットル開度
DESCRIPTION OF
4
5 Throttle calculation section 5a Throttle
6a Ignition timing setting unit 6b Ignition timing control unit 15
Ne rotation speed
Ec filling efficiency
D Westgate opening
TH throttle opening
Claims (4)
過給の際にスロットル開度をウェストゲート開度に先行して変更するスロットル先行モードと、過給の際に前記ウェストゲート開度を前記スロットル開度に先行して変更する過給先行モードとの何れかを選択するモード選択手段と、
前記モード選択手段で選択されたモードの種類に応じて点火時期を制御する点火時期制御手段とを備え、
前記点火時期制御手段が、前記モードの種類と前記エンジンの負荷とに応じて前記点火時期を制御する
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。 In an engine control device comprising a supercharging system having a turbine with a wastegate valve and a throttle valve interposed in an intake passage,
A throttle advance mode that changes the throttle opening prior to the wastegate opening during supercharging, and a turbo advance mode that changes the wastegate opening prior to the throttle opening during supercharging. Mode selection means for selecting any one of
Ignition timing control means for controlling the ignition timing according to the type of mode selected by the mode selection means ,
The engine control device, wherein the ignition timing control means controls the ignition timing in accordance with a type of the mode and a load of the engine.
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの制御装置。 The ignition timing control means sets the ignition timing in the throttle preceding mode to be retarded from the ignition timing in the supercharging advance mode when the load is less than a predetermined load. Item 4. The engine control device according to Item 1 .
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のエンジンの制御装置。 The ignition timing control means sets the ignition timing in the supercharging advance mode to be retarded rather than the ignition timing in the throttle advance mode when the load is a predetermined load or more. Item 3. The engine control device according to Item 1 or 2 .
前記点火時期制御手段は、前記算出手段で算出された前記ずれ量が所定値以上である場合に、前記モードの種類に応じて前記点火時期を制御する
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 A calculating means for calculating a deviation amount between the target opening and the actual opening of the wastegate valve;
Said ignition timing control means, when the deviation amount calculated by the calculating means is equal to or greater than a predetermined value, and controlling the ignition timing in accordance with the type of the mode, according to claim 1 to 3 The engine control device according to any one of the above.
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