JP6467170B2 - ターボチャージャを備えたエンジンの制御装置およびこれを用いた制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ターボチャージャを備えたエンジンの制御装置およびこれを用いた制御方法に係り、より詳しくは、高圧縮比ターボエンジンで容易に発生する早期点火現象が発生する時、運転者が早期点火を認知できないようにするターボチャージャを備えたエンジンの制御装置およびこれを用いた制御方法に関する。
一般に、自動車のエンジンは、外部から流入した空気を燃料と適切な比率に混合して燃焼して動力を発生する。
エンジンの駆動で動力を発生させる過程で、燃焼用外部の空気を十分に供給して始めて所望の出力と燃焼効率を得ることができる。そのために、エンジンの燃焼効率を高めるために燃焼用空気を過給する装置としてターボチャージャ（ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）が用いられている。
一般にターボチャージャは、エンジンから排出する排気ガスの圧力を用いてタービンを回転させた後、その回転力を用いて燃焼室に高圧の空気を供給してエンジンの出力を高める装置である。ターボチャージャは、大部分のディーゼルエンジンに適用されており、最近はガソリンエンジンにも適用されている。（例えば特許文献１参照。）
このようなターボチャージャを備えたエンジンは、圧縮行程の末期にスパークにより点火する前に燃焼室の過熱により混合ガスが自然発火するという早期点火現象が発生する。早期点火現象が持続的に発生すると、エンジンの出力が低下し、ノッキング（ｋｎｏｃｋｉｎｇ）現象が発生してエンジンが損傷する問題が発生する。
また、早期点火現象は、運転者に不便さをもたらし、これによって車両の性能に対して不満をもつようになる問題が発生する。
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ターボチャージャを備えたエンジンで早期点火が発生すると、迅速に早期点火現象を抑制することにある。
また、早期点火現象を抑制する時、エンジンのトルク変動を最小化して運転者が早期点火現象をできるだけ認知できないようにすることを目的とする。
このような目的を達成するための、本発明の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御装置は、燃料を燃焼して動力を発生させるエンジンと、排気ガスにより作動するタービンと回転軸で連結したコンプレッサーが外部空気を圧縮して前記エンジンの燃焼室に過給するターボチャージャと、前記エンジンの燃焼室で早期点火の有無を感知する感知センサーと、前記感知センサーを通じて前記エンジンの燃焼室で早期点火が発生したことを感知すると、要求トルク量と前記燃焼室の点火時期および空燃比から前記燃焼室に供給する過給圧力を調節して早期点火を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。
前記制御部は、前記燃焼室に供給する過給圧力を調節して早期点火が抑制されると、空燃比を増加させることを特徴とする。
前記制御部は、前記燃焼室に供給する過給圧力を調節して早期点火が抑制されないと、リンプホームモードへ転換することを特徴とする。
本発明の他の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御方法は、ターボチャージャを備えたエンジンの制御方法において、前記エンジンの燃焼室に早期点火が発生したか否かを感知する段階と、前記エンジンの燃焼室に早期点火が発生したことを感知すると、前記燃焼室に濃縮した燃料を供給する段階と、要求トルク量、点火時期および空燃比から前記燃焼室に供給する空気の過給圧力を調節する段階と、を含むことを特徴とする。
早期点火が抑制されたか否かを判断する段階と、前記燃焼室に供給する空気の過給圧力を調節して早期点火が抑制されたと判断すると、前記燃焼室に供給する燃料の空燃比を一定値に増加する段階と、をさらに含むことを特徴とする。
早期点火が抑制されなかったと判断すると、リンプホームモードへ転換する段階をさらに含むことを特徴とする。
前述した本発明の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御装置および方法によれば、早期点火が発生した時、燃焼室に供給する多量の燃料量に応じた過給圧力を調節してエンジンのトルク変化を最小化することができる。
また、早期点火を抑制する過程でエンジントルク変化を最小化して、運転者が早期点火現象を認知できないようにする。
以上の図面は、本発明の例示的な実施形態の説明において参照するためのものであって、本発明の技術的な思想を図面に限定して解釈してはならない。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における当業者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素については同一の参照符号を付した。
本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素については同一の参照符号を付した。
また、図面に示した各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に表示したものであって、本発明は図面に示したものに限定されず、多くの部分および領域を明確に表現するために厚さを拡大して表示した。
次に、本発明の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御装置について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御装置のブロック図である。
図１に示しているように、本発明の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御装置は、燃料を燃焼して動力を発生させるエンジン１０と、前記エンジン１０の燃焼室１２に圧縮した空気を供給するターボチャージャ２０と、前記燃焼室１２の早期点火の有無を感知する感知センサー３０と、前記燃焼室１２で発生する早期点火を制御する制御部４０とを含む。
前記ターボチャージャ２０は、前記エンジン１０の燃焼室１２で燃焼して排出する排気ガスにより作動するタービンと回転軸で連結したコンプレッサーが外部空気を圧縮して前記エンジン１０の燃焼室１２に圧縮した空気を供給する。
前記エンジン１０の燃焼室１２には、早期点火の有無を感知する感知センサー３０が備えられる。前記感知センサー３０は、感知した信号を前記制御部４０に提供する。
前記制御部４０は、前記感知センサー３０を通じて前記エンジン１０の燃焼室１２で早期点火が発生したことを感知すると、要求トルク量と前記燃焼室１２の点火時期および空燃比から、前記燃焼室１２に供給する過給圧力を調節する。
前記制御部４０は、設定されたプログラムにより作動する一つ以上のプロセッサーを備えていてもよく、前記設定されたプログラムは、本発明の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御方法の各段階を行うようになっている。
前記燃焼室１２で早期点火が発生すると、前記エンジン１０の燃焼室１２に供給する燃料を濃縮（ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ）して供給する。つまり、前記燃焼室１２に瞬間的に多量の燃料を供給すると、前記燃焼室１２の温度が低くなって早期点火が発生することを抑制する。
このように、前記燃焼室１２に瞬間的に多量の燃料が供給すると、エンジンのトルクが急激に増加する。エンジントルクが急激に上昇すると、運転者が燃焼室１２で早期点火現象が発生したことを認知するようになり、このような現象が持続的に発生すると、運転者が車両の性能に対して不満を持つようになる。
したがって、前記燃焼室１２に供給する圧縮空気の圧力を調節する必要がある。前記燃焼室１２に供給する過給圧力は、要求トルク、点火時期、および空燃比から構成される関数により決定される。
この時、前記制御部４０により過給圧力を適切に調節してエンジンのトルク変化を調節する。そして、前記制御部４０がエンジンのトルク変化を最小化するように過給圧力を調節すれば、運転者は早期点火が発生したことを認知できなくなる。
ここで空燃比（ラムダ）は、空気と燃料の重量比（空気重量／燃料重量）をいう。空燃比の値が大きくなるということは、空気の重量比が大きくなるということであり、相対的に燃料の量が希薄であることを意味する。反対に、空燃比の値が小さくなるということは、空気の重量比率が少なくなるということであり、相対的に燃料の量が濃厚であることを意味する。
次に、本発明の実施形態に係るターボチャージャが備えられたエンジンの制御方法について説明する。
図２は、本発明の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御方法を示したフローチャートである。
図２は、本発明の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御方法を示したフローチャートである。
図２に示しているように、エンジン１０の燃焼室１２に備えられた感知センサー３０から早期点火が発生したか否かを感知する（Ｓ１０）。
もし、エンジン１０の燃焼室１２に早期点火が発生したことを感知すると、前記前記燃焼室１２に濃縮した燃料を供給する（Ｓ２０）。つまり、前記燃焼室１２に瞬間的に濃縮した燃料を供給すると、前記燃焼室１２の温度が低くなって早期点火現象を抑制することができる。
前記制御部４０は、要求トルク量、点火時期および空燃比から前記燃焼室１２に供給する空気の過給圧力を調節する（Ｓ３０）。この時、前記燃焼室１２に供給する過給圧力を調節してエンジントルクの変化を最小化する。
つまり、早期点火によりエンジンのトルクが急激に増加すると、運転者は早期点火が発生したことを認知するようになる。したがって、運転者が早期点火を認知できないように前記制御部４０は前記燃焼室１２に供給する空気の過給圧力を調節してエンジンのトルク変化を最小化するように制御する。
そして、前記感知センサー３０の感知信号から早期点火が抑制されたか否かを判断する（Ｓ４０）。この時、早期点火が抑制されたか否かは前記感知センサー３０から伝送された信号を通じて判断することができる。
前記燃焼室１２で発生した早期点火が抑制されると、前記制御部４０は、前記燃焼室１２に供給する燃料量を正常状態に減少させる（Ｓ５０）。つまり、エンジンが正常化したと判断して、正常状態にエンジンを制御する。
しかし、燃焼室１２に供給する燃料の濃縮量と過給圧力を調節したにも拘わらず、早期点火が抑制されないと、エンジンが非正常状態であると判断する。そして、前記制御部４０は、エンジンをリンプホーム（ｌｉｍｐ ｈｏｍｅ）モードへ転換させて運転する（Ｓ６０）。このように、エンジンをリンプホームモードへ転換することによって、エンジンが破損することを防止し、運転者の安全を保障することができる。
リンプホームモードは、エンジン１０が部品の故障により突然停止して運転者の安全を損なうことを防止するためのモードである。リンプホームモードの時、ＥＣＵは、車両の速度を約６０〜８０ｋｍ／ｈ以下に制限し、車両がアイドル停止（Ｉｄｌｅ ｓｔｏｐ）状況である時にも、エンジンの回転速度を通常の水準より高い約１５００〜２０００ｒｐｍに維持する。
次に、本発明の実施形態に係るターボチャージャを備えたエンジンの制御方法について図３を参照して説明する。
図３に示しているように、前記エンジン１０の燃焼室１２で早期点火が発生したことを感知すると（図３の（ｄ）ライン参照）、前記制御部４０は、前記燃焼室１２に瞬間的に多量の燃料を供給して燃焼室１２の温度を低めるようにする（図３の（ａ）ライン参照）。
前記燃焼室１２に供給する多量の燃料によりトルクの変化が激しくなることを防止するために、前記燃焼室１２に供給する空気の過給圧力を制御する（図３の（ｂ）ライン参照）。
このように、燃焼室１２に供給する燃料量と空気の過給圧力を調節してエンジントルクの変化を最小化することによって（図３の（ｃ）ライン参照）、運転者は早期点火が発生したことを認知しなくなる。
そして、早期点火が抑制されると、燃焼室１２に供給する燃料量を徐々に元の状態に減少させ、燃焼室１２に供給する空気の過給圧力も徐々に元の状態に戻す。
以上で、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、技術的範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属する。
本発明は、ターボチャージャを備えたエンジンの制御装置およびこれを用いた制御方法の分野に適用できる。
１０ エンジン
１２ 燃焼室
２０ ターボチャージャ
３０ 感知センサー
４０ 制御部
１２ 燃焼室
２０ ターボチャージャ
３０ 感知センサー
４０ 制御部
Claims (3)
- 燃料を燃焼して動力を発生させるエンジンと、
排気ガスにより作動するタービンと回転軸で連結したコンプレッサーが外部空気を圧縮して前記エンジンの燃焼室に過給するターボチャージャと、
前記エンジンの燃焼室で早期点火の有無を感知する感知センサーと、
前記感知センサーを通じて前記エンジンの燃焼室で早期点火が発生したことを感知すると、要求トルク量と前記燃焼室の点火時期および空燃比から前記燃焼室に供給する過給圧力を調節して早期点火を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、前記燃焼室に供給する過給圧力を調節して早期点火が抑制されないと、エンジンをリンプホームモードへ転換することを特徴とするターボチャージャを備えたエンジンの制御装置。 - 前記制御部は、前記燃焼室に供給する過給圧力を調節して早期点火が抑制されると、空燃比を増加させることを特徴とする、請求項１に記載のターボチャージャを備えたエンジンの制御装置。
- ターボチャージャを備えたエンジンの制御方法において、
前記エンジンの燃焼室に早期点火が発生したか否かを感知する段階と、
前記エンジンの燃焼室に早期点火が発生したことを感知すると、前記燃焼室に空燃比の燃料濃度が濃厚となるように濃縮した燃料を供給する段階と、
要求トルク量、点火時期および空燃比から前記燃焼室に供給する空気の過給圧力を調節する段階と、
早期点火が抑制されたか否かを判断する段階と、
前記燃焼室に供給する空気の過給圧力を調節して早期点火が抑制されたと判断すると、前記燃焼室に供給する燃料の空燃比を一定値に増加する段階と、
早期点火が抑制されなかったと判断すると、エンジンをリンプホームモードへ転換する段階とを含むことを特徴とするターボチャージャを備えたエンジンの制御方法。
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