JP7786355B2 - データ収集装置 - Google Patents

Description

本発明はデータ収集装置に関する。

内燃機関に導入される吸気を過給する過給機が知られている（例えば特許文献１など）。

特開２００５－０５４６１２号公報

過給圧力比のデータに基づいて過給機の回転数を推定する。しかし、過給圧力比は、過給機の動作以外の要因でも上昇する。こうした場合、過給圧力比は上昇するが、過給機の回転数は上昇しない。過給圧力比の正確なデータを収集できないことで、回転数の正確なデータを取得することも困難になってしまう。そこで、過給圧力比の正確なデータを収集することが可能なデータ収集装置を提供することを目的とする。

上記目的は、吸気通路のうち過給機より上流の圧力と、前記過給機より下流の圧力との比である過給圧力比を取得する取得部と、前記取得部により取得される過給圧力比からデータを収集する収集部と、を具備し、前記収集部は、スロットルバルブの開度の縮小に伴い上昇した前記過給圧力比を、前記データとして収集せず、前記取得される過給圧力比のうち最大値を前記データとして収集するデータ収集装置によって達成することができる。

前記取得部は時間ごとの前記過給圧力比を取得し、前記収集部は、前記時間のうち所定のタイミングで、前記タイミングが実現するまでの前記過給圧力比のうち最大値を前記データとして収集し、前記収集部は、前記タイミングが実現するまでの前記過給圧力比のうち、前記スロットルバルブの開度の縮小に伴い上昇した前記過給圧力比を前記データとして収集しなくてもよい。

前記収集部は、前記スロットルバルブの開度が縮小する以前における前記過給圧力比の最大値と、前記スロットルバルブの開度が縮小する時点の過給圧力比とのうち大きい方を前記データとして収集しなくてもよい。

過給圧力比の正確なデータを収集することが可能なデータ収集装置を提供できる。

図１は実施形態に係るエンジンシステムを例示する模式図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）はＥＣＵが実行する処理を例示するフローチャートである。 図３（ａ）および図３（ｂ）はＥＣＵが実行する処理を例示するフローチャートである。 図４はタイムチャートを例示する図である。 図５はタイムチャートを例示する図である。 図６はタイムチャートを例示する図である。

以下、図面を参照して本実施形態のデータ収集装置について説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

図１は実施形態に係るエンジンシステム１００を例示する模式図である。エンジンシステム１００は内燃機関１０、過給機２０、およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を有する。

内燃機関１０はガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどであり、燃料を燃焼し動力を発生させる。内燃機関１０には吸気通路１２および排気通路１４が接続されている。過給機２０はシャフト２１、コンプレッサ２２、およびタービン２４を有する。コンプレッサ２２とタービン２４とはシャフト２１により連結されている。

吸気通路１２には、上流側から順番にエアフローメータ３０、圧力センサ３１、コンプレッサ２２、圧力センサ３４およびスロットルバルブ３２が設けられている。吸気通路１２にはバイパス通路１６が接続されている。バイパス通路１６はコンプレッサ２２を迂回する通路である。バイパス通路１６にはエアバイパスバルブ３６が設けられている。

排気通路１４にはタービン２４が設けられている。排気通路１４にはバイパス通路１８が接続されている。バイパス通路１８はタービン２４を迂回する通路である。バイパス通路１８にはウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）３８が設けられている。

空気は吸気通路１２を流れ、内燃機関１０に導入される。空気は内燃機関１０の燃焼室において燃料との混合気を形成する。混合気が燃焼することで動力が発生する。燃焼で発生する排気は、排気通路１４を流れ、排出される。

エアフローメータ３０は吸気通路１２内の吸気の流量を検出する。スロットルバルブ３２は吸気の流量を調整する。スロットルバルブ３２の開度が大きくなると、吸気の流量は増加する。開度が小さくなると、流量は減少する。圧力センサ３１は、吸気通路１２のうちコンプレッサ２２より上流の位置における圧力を検出する。圧力センサ３４は、吸気通路１２のうちコンプレッサ２２より下流の位置における圧力（過給圧）を検出する。

排気がタービン２４に吹き付けることで、タービン２４は回転する。コンプレッサ２２は、タービン２４に連結されているため、タービン２４とともに回転する。コンプレッサ２２が回転することで、吸気が過給される。過給された吸気が内燃機関１０に導入されることで、内燃機関１０の出力が増加する。

吸気の一部は、コンプレッサ２２の下流側から上流側へとバイパスして、バイパス通路１６を流れる。エアバイパスバルブ３６の開度が大きいほど、バイパス通路１６中の吸気の流量は増加する。開度が小さいほど、バイパス通路１６中の吸気の流量は減少する。

排気の一部は、タービン２４の上流側から下流側へとバイパスして、バイパス通路１８を流れる。ＷＧＶ３８の開度が大きいほど、バイパス通路１８中の排気の流量は増加し、タービン２４への排気の流量は減少する。開度が小さいほど、バイパス通路１８中の排気の流量は減少し、タービン２４への排気の流量は増加する。

ＥＣＵ４０はデータ収集装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置を備える。ＥＣＵ４０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。

ＥＣＵ４０はスロットルバルブ３２の開度、エアバイパスバルブ３６、およびＷＧＶ３８の開度を制御し、かつこれらの開度を取得する。ＥＣＵ４０は、エアフローメータ３０が検出する空気の流量を取得する。ＥＣＵ４０は、圧力センサ３１が検出する圧力Ｐ１、および圧力センサ３４が検出する圧力Ｐ２を取得する。

ＥＣＵ４０は、過給圧力比を取得する取得部として機能する。過給圧力比とは、過給機２０のコンプレッサ２２より下流の圧力Ｐ２と上流の圧力Ｐ１との比である。過給圧力比Ｒは、以下の式で表される。
Ｒ＝Ｐ２／Ｐ１
過給圧Ｐ２が高いほど過給圧力比Ｒは大きくなる。過給圧Ｐ２が低いほど過給圧力比Ｒは小さくなる。

ＥＣＵ４０は、時間ごとの過給圧力比Ｒを取得し、記憶する。ＥＣＵ４０は過給圧力比Ｒのうち最大値をデータとして収集する収集部として機能する。最大値のデータはＥＣＵ４０の記憶装置に記憶される。

過給圧は過給機２０の回転数と相関していると推測される。回転数が高いとき、過給圧は上昇する。回転数が低いとき、過給圧は低下する。過給圧力比Ｒの最大値のデータから、回転数の上昇頻度などを取得することができる。

コンプレッサ２２より下流の位置における圧力Ｐ２は、過給機２０の駆動以外に、スロットルバルブ３２の開度に応じて変化する。スロットルバルブ３２の開度が縮小すると、圧力Ｐ２は上昇する。開度が急激に小さくなると、圧力Ｐ２も急上昇する。圧力Ｐ２の増加に応じて、過給圧力比Ｒも大きくなる。スロットルバルブ３２の閉弁に起因する過給圧力比Ｒの増加は、過給機２０の回転数の上昇に起因するものではない。過給圧力比Ｒの上昇だけに基づくと、回転数の上昇頻度を誤って計測してしまう。過給圧力比Ｒの上昇が、過給機２０の動作によるものか、スロットルバルブ３２の閉弁によるものかを分けて、過給機２０の動作による過給圧力比Ｒの上昇だけを検出すればよい。

図２（ａ）から図３（ｂ）はＥＣＵ４０が実行する処理を例示するフローチャートである。図２（ａ）に示すように、ＥＣＵ４０は、圧力センサ３１から圧力Ｐ１を取得し、圧力センサ３４から圧力Ｐ２を取得し、過給圧力比Ｒを取得する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ４０は、過給圧力比Ｒを常時モニタする。ＥＣＵ４０は、スロットルバルブ３２が急激に閉弁したか否か判定する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ４０は、スロットルバルブ３２の開度を取得し、開度の変化量を取得する。変化量が所定の値以上である場合、開度は急激に縮小する。ＥＣＵ４０は、スロットルバルブ３２が急激な閉弁したことを検出する。

ステップＳ１２で否定判定（Ｎｏ）の場合、ＥＣＵ４０はデータ収集の処理を行う（ステップＳ１４）。ステップＳ１２で肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ４０は、収集フラグがオンであるか否か判定する（ステップＳ１６）。収集フラグとは、過給圧力比の最大値のデータを収集するタイミングを定めるフラグである。収集フラグがオフからオンになる時点に、タイミングが実現する。当該タイミングで、ＥＣＵ４０はデータを収集する。収集フラグがオンである場合、データは収集済みである。

ステップＳ１６で肯定判定の場合、ＥＣＵ４０は、実行すべき処理として処理Ａを設定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１６で否定判定の場合、ＥＣＵ４０は、実行すべき処理として処理Ｂを設定する（ステップＳ２０）。ステップＳ１４、Ｓ１８およびＳ２０のいずれかの後、図２（ａ）の処理は終了する。ＥＣＵ４０は、処理ＡまたはＢを実行すべき処理として定めた後、再び図２（ａ）の処理を行い、ステップＳ１２で否定判定の場合にデータ収集の処理を行う。

図２（ｂ）はデータ収集の処理を例示するフローチャートである。ＥＣＵ４０は、収集フラグがオフからオンに切り替えられたか否か判定する（ステップＳ２２）。否定判定の場合、図２（ｂ）の処理は終了する。ステップＳ２２で肯定判定の場合、ＥＣＵ４０は処理ＡまたはＢを行うか否か判定する（ステップＳ２４）。否定判定の場合、ＥＣＵ４０は、収集フラグがオフの期間における過給圧力比Ｒのうち最大値をデータとして収集する（ステップＳ２６）。

図２（ａ）のステップＳ１８またはＳ２０において、処理ＡまたはＢが実行すべき処理として設定されている場合、図２（ｂ）のステップＳ２４において肯定判定となる。ステップＳ２４で肯定判定の場合、ＥＣＵ４０は処理ＡまたはＢのうち設定された処理を行う（ステップＳ２８）。

図３（ａ）は処理Ａを例示するフローチャートである。ＥＣＵ４０は、予測フラグをオンにする（ステップＳ３０）。予測フラグがオンの場合、スロットルバルブ３２の開度が急激に縮小することに起因して、過給圧力比Ｒが急上昇することが予測される。ＥＣＵ４０は、過給圧力比の値Ｒ２を最大値のデータとして収集しない（ステップＳ３２）。以上で図３（ａ）の処理は終了する。

図３（ｂ）は処理Ｂを例示するフローチャートである。ＥＣＵ４０は、過給圧力比Ｒ３が過給圧力比Ｒｎより大きいか否か判定する（ステップＳ３４）。Ｒ３は、取得された過給圧力比のうち最大値である。Ｒｎは、過給圧力比の現在の値である。値Ｒ３が現在値Ｒｎより大きい場合、ステップＳ３４で肯定判定である。ＥＣＵ４０は、値Ｒ３を保持する（ステップＳ３６）。現在値Ｒｎが値Ｒ３より大きい場合、ステップＳ３４で否定判定である。ＥＣＵ４０は、現在値Ｒｎを保持する（ステップＳ３８）。ＥＣＵ４０は、データ収集処理において、保持した値をデータとして収集する（図２（ｂ）のステップＳ２６）。

図４から図６はタイムチャートを例示する図である。図４において、上段から順に過給圧力比Ｒ、収集フラグ、吸気量、スロットルバルブ３２の開度、開度の変化量、スロットルバルブ３２の急激な閉弁への判定フラグ、過給圧力比急上昇の予測フラグ、アクセル開度を示す。

ＥＣＵ４０は、図４の過給圧力比Ｒを取得する（図２（ａ）のステップＳ１０）。時間ｔ１より前において、アクセル開度は増加し、吸気量も増加する。過給機２０が動作することで、過給圧力比Ｒは上昇する。

時間ｔ１において、収集フラグはオフからオンに切り替わる（図２（ｂ）のステップＳ２２）。収集フラグは、例えばスロットルバルブ３２の変化量に応じて切り替わってもよいし、他のパラメータに基づいて切り替わってもよい。収集フラグがオンになる時点は、過給圧力比Ｒのうち最大値を収集するタイミングである。ＥＣＵ４０は時間ｔ１以前における過給圧力比Ｒのうち最大値Ｒ１をデータとして収集する（ステップＳ２６）。時間ｔ１後も収集フラグはオンを維持する。収集フラグがオンであることは、最大値のデータを収集済みであることを表す。

時間ｔ２において、アクセル開度およびスロットルバルブ３２の開度が急激に減少する。判定フラグおよび予測フラグはオフからオンに切り替わる（図３（ａ）のステップＳ３０）。スロットルバルブ３２の閉弁に起因して、過給圧力比ＲはＲ２まで上昇する。時間ｔ２とｔ３との間において収集フラグはオンからオフになり、時間ｔ３においてオンに切り替わる。時間ｔ３までにおける過給圧力比Ｒの最大値はＲ２である。スロットルバルブ３２の開度が急激に縮小したことに起因して、過給圧力比ＲはＲ２に増加する。言い換えれば、Ｒ２は過給機２０の動作に起因するものではない。ＥＣＵ４０は予測フラグをオンにし、Ｒ２を最大値のデータとして収集しない（図３（ａ）のステップＳ３０およびＳ３２）。以上のように、ＥＣＵ４０は、過給圧力比Ｒのうち、過給機２０の動作に起因する値Ｒ１をデータとして収集し、スロットルバルブ３２の閉弁に起因する値Ｒ２を収集しない。

図５および図６では、予測フラグに代えて保持フラグを図示している。保持フラグとは過給圧力比の値を保持していることを示すフラグである。保持フラグがオフのとき、値は保持されていない。保持フラグがオンのとき、値は保持されている。スロットルバルブ３２の閉弁に伴う過給圧力比Ｒのスパイクが発生しない場合、ＥＣＵ４０は予測フラグをオフにし、最大値Ｒ１を収集する。

図５の例では、時間ｔ４より前において収集フラグはオンである。最大値のデータは収集済みである。時間ｔ４において収集フラグはオンからオフに切り替わる。時間ｔ４からｔ６の間、収集フラグはオフである。時間ｔ４より後かつ時間ｔ６より前の時間ｔ５付近において、スロットルバルブ３２の開度が急激に減少する。時間ｔ５より前において、過給圧力比Ｒの最大値はＲ３である。時間ｔ５において過給圧力比ＲはＲｎである。時間ｔ５より後に、過給圧力比ＲはＲ２になる。

時間ｔ６に、判定フラグおよび保持フラグはオフからオンに切り替わる。過給圧力比Ｒｎは、開度が縮小する時点（時間ｔ５）における過給圧力比であり、スロットルバルブ３２の閉弁が過給圧に影響する直前の値である。時間ｔ４からｔ５までにおける最大値Ｒ３は、時間ｔ５における値（現在値）Ｒｎより大きい。ＥＣＵ４０はＲ３を保持する（図３（ｂ）のステップＳ３６）。時間ｔ６に、収集フラグはオフからオンに切り替わる。時間ｔ６に、ＥＣＵ４０は、保持していた値Ｒ３を最大値のデータとして収集する。データの収集後、保持していた値は初期化される。

時間ｔ５とｔ６との間で、スロットルバルブ３２の閉弁に起因して、過給圧力比Ｒは値Ｒ２となる。ＥＣＵ４０はＲ２をデータとして収集しない。

図６の例では、時間ｔ７より前において収集フラグはオンである。時間ｔ７において収集フラグはオンからオフに切り替わる。時間ｔ７からｔ９の間、収集フラグはオフである。時間ｔ７より後かつ時間ｔ９より前の時間ｔ８において、判定フラグおよび保持フラグはオフからオンに切り替わる。時間ｔ８において過給圧力比はＲｎである。現在値Ｒｎは、時間ｔ８以前における過給圧力比Ｒのうちで最大である。ＥＣＵ４０はＲｎを保持する（図３（ｂ）のステップＳ３８）。時間ｔ９に、収集フラグはオフからオンに切り替わる。時間ｔ９に、ＥＣＵ４０は、保持していた値Ｒｎを最大値のデータとして収集する。以上のように、ＥＣＵ４０は、Ｒ３とＲｎのうち大きい方を保持し、保持した値をデータとして収集する。

時間ｔ８とｔ９との間で、スロットルバルブ３２の閉弁に起因して、過給圧力比Ｒは値Ｒ２となる。ＥＣＵ４０はＲ２をデータとして収集しない。時間ｔ１０はデータ収集のタイミングである。時間ｔ１０において、ＥＣＵ４０は過給圧力比Ｒの現在値Ｒｎを最大値のデータとして収集する。

本実施形態によれば、ＥＣＵ４０は、過給圧力比Ｒを取得し、過給圧力比Ｒのうち最大値のデータを取得する。図３に示すように、過給圧力比Ｒは過給機２０の回転に伴って上昇し、例えばＲ１に達する。過給圧力比Ｒは、スロットルバルブ３２の開度の縮小に伴って上昇し、例えばＲ２に達する。ＥＣＵ４０は、Ｒ１をデータとして収集し、Ｒ２をデータとして収集しない（図３（ａ））。すなわち、過給機２０の駆動に伴う過給圧力比Ｒ１と、スロットルバルブ３２の開度の縮小に伴う過給圧力比Ｒ２とを区別する。過給圧力比の正確なデータを収集することが可能である。データから、過給機２０の回転数の上昇頻度などを取得することができる。

ＥＣＵ４０は、時間ごとの過給圧力比Ｒを取得する。ＥＣＵ４０は、収集フラグがオフからオンに切り替わるタイミングで、当該タイミング以前における過給圧力比Ｒのうち最大値を収集する。収集フラグがオフである期間における過給圧力比Ｒの最大値はＲ１である。ＥＣＵ４０は、Ｒ１をデータとして収集する。図４に示すように、収集フラグがオン（データ収集済み）、かつスロットルバルブ３２の開度縮小の判定フラグがオンになった場合、開度縮小に起因して過給圧力比ＲはＲ２に上昇する。ＥＣＵ４０はＲ２をデータとして収集しない。過給機２０の回転に起因する過給圧力比の最大値Ｒ１を収集することが可能である。

ＥＣＵ４０は、スロットルバルブ３２の開度が縮小する以前における過給圧力比の最大値Ｒ３と、開度が縮小する時点の過給圧力比Ｒｎとのうち大きい方を保持し（図３（ｂ））、保持した値をデータとして収集する。すなわちＥＣＵ４０は、収集フラグがオフの期間における過給圧力比Ｒのうちから、収集するデータを選択することができる。図５の例ではＲ３が収集される。図６の例ではＲｎが収集される。過給圧力比の正確なデータを収集することが可能である。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 内燃機関、１２ 吸気通路、１４ 排気通路、１６、１８ バイパス通路、２０ 過給機、２１ シャフト、２２ コンプレッサ、２４ タービン、３０ エアフローメータ、３１、３４ 圧力センサ、３２ スロットルバルブ、３６ エアバイパスバルブ、３８ ウェイストゲートバルブ、４０ ＥＣＵ、１００ エンジンシステム

Claims (1)

1. 吸気通路のうち過給機より上流の圧力と、前記過給機より下流の圧力との比である過給圧力比を取得する取得部と、
   前記取得部により取得される過給圧力比からデータを収集する収集部と、を具備し、
   前記取得部は時間ごとの前記過給圧力比を取得し、
   前記収集部は、前記取得部により取得される過給圧力比のうち、予測フラグがオフからオンに切り替わるタイミング以前までにおける最大値を保持し、
   前記予測フラグがオフからオンに切り替わるタイミングにおいて、前記収集部は、前記切り替わるタイミング以前における前記過給圧力比の最大値と、前記切り替わるタイミングにおける過給圧力比とのうち大きい方を前記データとして収集し、
   前記予測フラグがオンである場合、前記スロットルバルブの開度が縮小することに起因して、前記過給圧力比が上昇することを予測し、前記収集部は前記最大値を前記データとして収集しないデータ収集装置。