JP6973111B2 - エンジンの制御方法及びエンジンシステム - Google Patents
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Description
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。先ず、図1を参照して、本発明に係るエンジンの制御方法及び車両システムが適用される車両100の構造について概略的に説明する。本実施形態に係る車両100はFF駆動車であって、駆動源としてエンジン本体1を備える。エンジン本体1は4つの気筒2を有し、SI燃焼及び火花点火制御圧縮着火燃焼が可能な直列4気筒ガソリンエンジンである。
続いて、車両100に搭載されるエンジンシステムについて説明する。図2は、本実施形態に係るエンジンシステムの全体構成を示す図である。エンジンシステムは、4サイクルのガソリン直噴エンジンからなるエンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出される排気ガスが流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流させるEGR装置50とを備えている。
図3は、前記エンジンシステムの制御構成を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、ECU(エンジン・コントロール・モジュール)60によって統括的に制御される。ECU60は、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
続いて、燃焼制御部61が実行する燃焼制御について詳述する。図4は、エンジンの回転数及び負荷に応じた燃焼制御の相違を説明するための簡易的な運転マップである。この運転マップには、4つの運転領域;第1領域A1、第2領域A2、第3領域A3及び第4領域A4が示されている。第1領域A1は、エンジン回転数が低速・中速の領域におけるエンジン負荷が低い(無負荷を含む)低負荷の領域と、エンジン回転数が高速の領域における中負荷・高負荷の領域である。第2領域A2は、低速・中速の領域における、第1領域A1よりも負荷が高い領域(低速・中速/中負荷領域)である。第3領域A3は、低速・中速の領域における、第2領域A2よりも負荷が高い領域(低速・中速/高負荷領域)である。第4領域A4は、低速の領域における、全開ラインに近い領域である。
続いて、車両姿勢制御部62が実行する車両姿勢制御について詳述する。図7は、本実施形態に係る車両姿勢制御の制御態様を概略的に示すタイムチャートである。図7には、ステアリング105による前輪102の操舵角と、車両姿勢制御による車両100の減速度及びその減速を実現する生成トルクとの関係が示されている。
上述の通り、本実施形態のエンジン本体1は、操舵角の単位時間当たりの変化量が予め設定された基準変化量以上になると(ここでは「第1条件の成立」という)、エンジン本体1の生成トルクを低下させる車両姿勢制御が実行される。他方、エンジン本体1は、燃焼室6における混合気の燃焼形態として、SI燃焼(第1燃焼モード)だけでなく、火花点火制御圧縮着火燃焼(第2燃焼モード)も実行する。すなわち、アクセル開度及び車速で定まる要求トルクが、図4に示した第2領域A2及び第3領域A3の範疇に入る場合(ここでは「第2条件の成立」という)では、混合気を所定時期に自己着火させる火花点火制御圧縮着火燃焼が実行される。これらSI燃焼又は火花点火制御圧縮着火燃焼のいずれかが、エンジンの運転状態に応じて選択される(燃焼モード設定工程)。
次に、車両姿勢制御と火花点火制御圧縮着火燃焼のモード変換とが重畳する場合の処理について説明する。本実施形態では、火花点火制御圧縮着火燃焼が第1空燃比モード(λ>1)又は第2空燃比モード(λ≦1)にて実行される。例えば前記第1空燃比モードは、空燃比リーンとしてエンジンの熱効率を高める目的で採用され、前記第2空燃比モードは、燃焼安定性を優先させたいシーン等で採用される。ここで、火花点火制御圧縮着火燃焼の前記第1空燃比モードと前記第2空燃比モードとの間のモード切換が実行されている状態において、車両姿勢制御の実行のためにエンジントルクの低減の制御が介入されると、燃焼が不安定化する懸念がある。すなわち、空燃比モードの切換のために気筒2内への吸気量又は燃料噴射量などを変化させている状態で、エンジントルクの低減制御が重畳されると、燃焼が不安定となったり、甚だしくは失火に至ったりする虞がある。
(1)モード切換が実行されている場合には、車両姿勢制御のためのトルク低減を抑制(禁止)する・・・モード変換優先制御;
(2)車両姿勢制御が実行されている場合には、モード切換の要求があっても、当該モード変換を抑制(禁止)する・・・車両姿勢制御優先制御;
の2つが挙げられる。
続いて、本発明に係るエンジンの制御方法が適用された、運転制御の具体的実施形態を説明する。図11は、本実施形態に係るエンジン制御方法の基本動作を示すフローチャートである。処理が開始されると、ECU60(図3)は、各種のセンサSN1〜SN13が出力する車両100の運転状態に関するセンサ信号を読み込む(ステップS1)。次にECU60(車両姿勢制御部62)は、ステップS1で読み込まれたセンサ信号から得られる車速(クランク角センサSN1)、アクセル開度(アクセル開度センサSN10)、操舵角(操舵角センサSN11)、車両100の変速機に現在設定されているギア段等を参照して、車両姿勢制御のための付加減速度(トルク低減量)を設定する処理を行う(ステップS2;低減トルク設定工程)。この付加減速度設定処理の具体例は、先に図8のフローチャートに基づき説明した通りである。次にECU60は、ステップS2で設定された付加減速度を加味して、エンジン制御処理を実行する(ステップS3)。以下、図12〜図15に示すフローチャートを参照して、ステップS3のエンジン制御処理を詳述する。
図12は、エンジン制御処理の詳細を示すフローチャートであって、主に燃焼動作の制御目標値の設定するステップを示している。制御処理が開始されると、ECU60(燃焼制御部61)は、図11のステップS1で取得された車速及びアクセル開度、現状の変速機ギア段等を参照して、車両100の目標加速度(目標G)を設定する(ステップS11)。次にECU60は、設定された目標加速度を実現するための、目標基本エンジントルクを設定する(ステップS12)。この目標基本エンジントルクは、車両姿勢制御によるトルク低減を考慮する前の、ドライバーによるアクセル107の踏み込み量に基づいて算出される要求トルクである。
図13は、エンジン制御処理の詳細を示すフローチャートであって、主に火花点火制御圧縮着火燃焼の詳細制御に関わるステップを示している。図12のステップS18に続いて、ECU60は、上述のSI率が100%未満であるか否か、つまり、目標燃焼モードが火花点火制御圧縮着火燃焼(SI率=100%はSI燃焼)であるか否かを判定する(ステップS20)。
次に、ステップS15において、火花点火制御圧縮着火燃焼における第1空燃比モード(λ>1)と、第2空燃比モード(λ=1)との間のモード切換要求が有る場合に実行される、等トルクモード切換制御(空燃比モード設定工程)について説明する。図14は、第2空燃比モードから第1空燃比モードへのモード切換要求が有る場合のモード切換制御を示すフローチャート、図17は、前記モード切換と、吸気量、燃料量、点火時期、エンジントルク及び空燃比との関係を示すタイムチャートである。
次に、図15及び図17を参照して、第1空燃比モード(λ>1)から第2空燃比モード(λ=1)への切換要求が有る場合に実行される、等トルクモード切換制御について説明する。図15は、第1空燃比モードから第2空燃比モードへのモード切換要求が有る場合のモード切換制御を示すフローチャートである。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採ることができる。
2 気筒
15 インジェクタ(燃料噴射弁)
16 点火プラグ
60 ECU(制御器)
61 燃焼制御部
62 車両姿勢制御部
63 判定部
100 車両
102 前輪(操舵輪/駆動輪)
107 アクセル
SN10 アクセル開度センサ(運転状態センサ)
SN11 操舵角センサ(舵角センサ)
Claims (9)
- 操舵輪を持つ車両に搭載されると共に前記車両の駆動輪に機械的に連結され、点火プラグを備えるエンジンを制御する方法であって、
前記エンジンの運転状態に基づき、当該エンジンの気筒内の混合気の全てが前記点火プラグの生成した火炎の伝搬により燃焼する第1燃焼モードと、前記気筒内の混合気の少なくとも一部が自己着火により燃焼する第2燃焼モードとの間で前記エンジンの燃焼モードを選択する燃焼モード設定工程と、
前記燃焼モード設定工程において前記第2燃焼モードが選択されているときに、上記エンジンの運転状態に基づき、前記混合気を理論空燃比よりもリーンとする第1空燃比モードと、理論空燃比若しくは当該理論空燃比よりもリッチとする第2空燃比モードとの間で空燃比モードを選択する空燃比モード設定工程と、
前記空燃比モード設定工程において選択された空燃比モードに基づき、空燃比モードの切換を行う切換工程と、
前記操舵輪の舵角に基づき、前記エンジンの発生トルクを低減させるトルク低減量を設定する低減トルク設定工程と、
前記切換工程により前記空燃比モードの切換が行われているときに、前記低減トルク設定工程において設定された前記トルク低減量に基づく、前記エンジンの発生トルクの低減を抑制する抑制工程と、
を有する、エンジンの制御方法であって、
前記エンジンは、燃料噴射弁を備え、
前記第2空燃比モードから前記第1空燃比モードへの切換中に、前記気筒内へ吸気量を増大する吸気量増大工程と、
前記吸気量増大工程において、前記吸気量の増大に合わせて前記気筒内へ供給する燃料量が増大するように、前記燃料噴射弁を制御する燃料増大工程と、
前記吸気量増大工程において、前記吸気量の増大に応じて、前記エンジンの発生トルクが等トルクとなるよう、前記点火プラグの点火時期をリタードする第1リタード工程と、を有する、エンジンの制御方法。 - 操舵輪を持つ車両に搭載されると共に前記車両の駆動輪に機械的に連結され、点火プラグを備えるエンジンを制御する方法であって、
前記エンジンの運転状態に基づき、当該エンジンの気筒内の混合気の全てが前記点火プラグの生成した火炎の伝搬により燃焼する第1燃焼モードと、前記気筒内の混合気の少なくとも一部が自己着火により燃焼する第2燃焼モードとの間で前記エンジンの燃焼モードを選択する燃焼モード設定工程と、
前記燃焼モード設定工程において前記第2燃焼モードが選択されているときに、上記エンジンの運転状態に基づき、前記混合気を理論空燃比よりもリーンとする第1空燃比モードと、理論空燃比若しくは当該理論空燃比よりもリッチとする第2空燃比モードとの間で空燃比モードを選択する空燃比モード設定工程と、
前記空燃比モード設定工程において選択された空燃比モードに基づく、空燃比モードの切換要求の有無を判定する切換判定工程と、
前記操舵輪の舵角に基づき、前記エンジンの発生トルクを低減させるトルク低減量を設定する低減トルク設定工程と、
前記低減トルク設定工程において前記トルク低減量が設定されているときに、前記切換判定工程において空燃比モードの切換要求が有ると判定された場合、当該切換要求に基づく前記空燃比モードの切換を抑制する抑制工程と、
を有する、エンジンの制御方法であって、
前記エンジンは、燃料噴射弁を備え、
前記第2空燃比モードから前記第1空燃比モードへの切換中に、前記気筒内へ吸気量を増大する吸気量増大工程と、
前記吸気量増大工程において、前記吸気量の増大に合わせて前記気筒内へ供給する燃料量が増大するように、前記燃料噴射弁を制御する燃料増大工程と、
前記吸気量増大工程において、前記吸気量の増大に応じて、前記エンジンの発生トルクが等トルクとなるよう、前記点火プラグの点火時期をリタードする第1リタード工程と、を有する、エンジンの制御方法。 - 請求項1又は2に記載のエンジンの制御方法において、
前記第1空燃比モードから前記第2空燃比モードへの切換中に、前記気筒内へ吸気量を減少する吸気量減少工程と、
前記吸気量減少工程において、前記吸気量の減少に応じて、前記エンジンの発生トルクが等トルクとなるよう、前記点火プラグの点火時期をリタードする第2リタード工程と、を有する、エンジンの制御方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンジンの制御方法において、
前記エンジンの発生トルクの低減を、前記点火プラグの点火時期のリタードによって実現する、エンジンの制御方法。 - 請求項1に記載のエンジンの制御方法において、
前記抑制工程おける前記抑制が、前記エンジンの発生トルクの低減の禁止である、エンジンの制御方法。 - 請求項2に記載のエンジンの制御方法において、
前記抑制工程おける前記抑制が、前記空燃比モードの切換の禁止である、エンジンの制御方法。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のエンジンの制御方法において、
前記第1空燃比モードにおいて形成される混合気の第1空燃比範囲と、前記第2空燃比モードにおいて形成される第2空燃比範囲との間には、前記第1空燃比範囲及び前記第2空燃比範囲のいずれにも属さない空燃比範囲が存在する、エンジンの制御方法。 - 操舵輪を持つ車両に搭載されると共に前記車両の駆動輪に機械的に連結され、点火プラグを備えるエンジンと、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態センサと、
前記操舵輪の舵角を検出する舵角センサと、
制御器と、を有するエンジンシステムであって、
前記制御器は、
前記運転状態センサの検出結果に基づき、当該エンジンの気筒内の混合気の全てが前記点火プラグの生成した火炎の伝搬により燃焼する第1燃焼モードと、前記気筒内の混合気の少なくとも一部が自己着火により燃焼する第2燃焼モードとの間で前記エンジンの燃焼モードを選択し、
前記エンジンの燃焼モードとして前記第2燃焼モードが選択されているときに、上記エンジンの運転状態に基づき、前記混合気を理論空燃比よりもリーンとする第1空燃比モードと、理論空燃比若しくは当該理論空燃比よりもリッチとする第2空燃比モードとの間で空燃比モードを選択し、
前記選択された空燃比モードに基づき、空燃比モードの切換を行い、
前記舵角センサの検出結果に基づき、前記エンジンの発生トルクを低減させるトルク低減量を設定し、
前記空燃比モードの切換が行われているときに、前記設定された前記トルク低減量に基づく、前記エンジンの発生トルクの低減を抑制する、
ように構成されるエンジンシステムであって、
前記エンジンは、燃料噴射弁を備え、
前記制御器は、
前記第2空燃比モードから前記第1空燃比モードへの切換中に、前記気筒内へ吸気量を増大し、
前記吸気量の増大に合わせて前記気筒内へ供給する燃料量が増大するように、前記燃料噴射弁を制御し、
前記吸気量の増大に応じて、前記エンジンの発生トルクが等トルクとなるよう、前記点火プラグの点火時期をリタードする、エンジンシステム。 - 操舵輪を持つ車両に搭載されると共に前記車両の駆動輪に機械的に連結され、点火プラグを備えるエンジンと、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態センサと、
前記操舵輪の舵角を検出する舵角センサと、
制御器と、を有するエンジンシステムであって、
前記制御器は、
前記運転状態センサの検出結果に基づき、当該エンジンの気筒内の混合気の全てが前記点火プラグの生成した火炎の伝搬により燃焼する第1燃焼モードと、前記気筒内の混合気の少なくとも一部が自己着火により燃焼する第2燃焼モードとの間で前記エンジンの燃焼モードを選択し、
前記エンジンの燃焼モードとして前記第2燃焼モードが選択されているときに、上記エンジンの運転状態に基づき、前記混合気を理論空燃比よりもリーンとする第1空燃比モードと、理論空燃比若しくは当該理論空燃比よりもリッチとする第2空燃比モードとの間で空燃比モードを選択し、
前記選択された空燃比モードに基づく、空燃比モードの切換要求の有無を判定し、
前記舵角センサの検出結果に基づき、前記エンジンの発生トルクを低減させるトルク低減量を設定し、
前記トルク低減量が設定されているときに、前記空燃比モードの切換要求が有ると判定された場合、当該切換要求に基づく前記空燃比モードの切換を抑制する、
ように構成されるエンジンシステムであって、
前記エンジンは、燃料噴射弁を備え、
前記制御器は、
前記第2空燃比モードから前記第1空燃比モードへの切換中に、前記気筒内へ吸気量を増大し、
前記吸気量の増大に合わせて前記気筒内へ供給する燃料量が増大するように、前記燃料噴射弁を制御し、
前記吸気量の増大に応じて、前記エンジンの発生トルクが等トルクとなるよう、前記点火プラグの点火時期をリタードする、エンジンシステム。
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