WO2006038599A1 - エンジンの制御装置及び制御方法 - Google Patents

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WO2006038599A1
WO2006038599A1 PCT/JP2005/018314 JP2005018314W WO2006038599A1 WO 2006038599 A1 WO2006038599 A1 WO 2006038599A1 JP 2005018314 W JP2005018314 W JP 2005018314W WO 2006038599 A1 WO2006038599 A1 WO 2006038599A1
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WO
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estimated
engine
amount
value
soot
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Application number
PCT/JP2005/018314
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kazumi Yamaguchi
Misao Tanaka
Original Assignee
Isuzu Motors Limited
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Publication date
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Priority to EP05790495A priority patent/EP1803910A4/en
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/24Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16Other safety measures for, or other control of, pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an engine control device and a control method, and more particularly to a technique for preventing sticking (adhering) of a movable part of a variable displacement mechanism in an engine equipped with a variable displacement turbocharger. About.
  • variable displacement turbocharger having a variable displacement mechanism
  • the variable displacement mechanism includes a movable vane, and the effective area of the flow path in the exhaust turbine is increased or decreased by opening and closing the movable vane.
  • the movable vane is controlled on the open side to increase the effective area of the flow path in a high-rotation and high-load region where the flow rate of exhaust gas is large, thereby suppressing an excessive increase in the back pressure of the engine.
  • the movable vane is controlled to the closed side so that the effective area force of the flow path is reduced in the low-rotation and low-load region where the flow rate of exhaust gas is small. Pressure can be obtained.
  • Patent Document 1 discloses that a movable vane is forcibly opened and closed in an operation region that does not directly affect the running of a vehicle such as an idle.
  • Patent Document 2 discloses a method for determining abnormality of a variable capacity mechanism.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-265846
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 11-62604
  • Patent Document 1 attention is paid to the frequency of use of the movable vane before being forcibly driven, and it is assumed that wrinkles accumulate in an area where the frequency of use of the movable vane is low.
  • Forcible drive control That is, when the movable vane is frequently used on the open side during normal engine operation, it is assumed that soot accumulates on the closed side, and the movable vane is forcibly opened and closed only on the closed side. Conversely, if the movable vane is frequently used on the closed side, it is assumed that soot accumulates on the open side, and the movable vane is forcibly opened and closed only on the open side.
  • the opening / closing stroke of the movable vane during forced driving is set to a range of neutral to fully open or fully closed to neutral (see the embodiment of FIG. 7 of Patent Document 1).
  • Patent Document 1 only one of the opening / closing strokes of the movable vane can be selected from neutral to fully open and fully closed to neutral, and the number of times of opening and closing driving is changed to the operating state before forced driving. It cannot be changed accordingly. Therefore, when trying to set the same forced drive control for many vehicles that are used in a wide variety of ways, it is necessary to match the number of times of opening and closing drive to vehicles that use low-speed driving that is most likely to accumulate traps. However, there is a drawback that an excessive number of times of opening / closing driving is performed for a vehicle that frequently uses high-speed driving.
  • the present invention was conceived with a new focus on the fact that soot accumulated and burned out as described above, and its purpose is to provide an appropriate movable platform in accordance with actual engine operating conditions. It is an object of the present invention to provide an engine control device and a control method that can execute forced drive control of an engine. Means for solving the problem
  • First storage means for storing the amount of soot that is preliminarily determined and estimated to have accumulated near the movable portion of the variable capacity mechanism, and predetermined according to the value of the parameter, burned off from the vicinity of the movable portion
  • Second storage means for storing the estimated soot amount, detecting means for detecting the actual parameter value, and estimated soot accumulation amount and estimate corresponding to the detected parameter value
  • the first determining means for determining the burnout amount from the first storage means and the second storage means, and determining the difference between the determined estimated deposition amount and the estimated burnout amount
  • a second determining means for determining an estimated remaining amount;
  • the engine control apparatus characterized in that in response to the constant has been estimated remaining amount and a drive means for forcibly opening and closing the movable vane is provided.
  • the parameter includes at least one of an engine speed, an engine load, and an engine temperature.
  • the estimated accumulation amount is a smaller value as the engine rotational speed is higher, and the estimated burnout amount is a larger value as the engine rotational speed is higher. It is.
  • the estimated accumulation amount is preferably a smaller value as the engine load is higher, and the estimated burnout amount is a larger value as the engine load is higher.
  • the estimated accumulation amount is a smaller value as the engine temperature is higher, and the estimated burnout amount is a larger value as the engine temperature is higher.
  • a comparison unit that compares the estimated remaining amount with a predetermined threshold value is further provided, and when the estimated remaining amount exceeds the threshold value, the driving unit sets the estimated remaining amount to the estimated remaining amount.
  • the movable vane is forcibly driven for a time corresponding to the time.
  • the drive means executes the forced drive of the movable vane with a pattern of operating the movable vane at least once in the opening direction and the closing direction as one drive.
  • the estimated accumulation amount, the estimated burnout amount, and the estimated residual amount have a unit of the number of times of the forced driving.
  • the driving means includes third determining means for determining a target opening of the movable vane, and the determined target opening is subjected to a rectangular wave with respect to a time axis. It is the value along the waveform after the execution.
  • the driving means performs forced driving when the engine operating state is in an idle region.
  • an engine control method comprising: a predetermined step; and a step of storing the estimated accumulation amount and estimated burnout amount of the soot in association with the values of the parameters.
  • the step of detecting the actual value of the parameter the step of determining the storage means power of the estimated amount of soot accumulated and the amount of burned-out corresponding to the detected parameter value, Based on the determined estimated deposit amount and estimated burnout amount, a step of determining an estimated residual amount of dredging and forcing the movable vane for a time corresponding to the determined estimated residual amount And a step of driving to open and close.
  • FIG. 1 shows an engine control apparatus according to this embodiment.
  • the engine 1 is a vehicle diesel engine provided with a variable displacement turbocharger 2 and is controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 3.
  • ECU electronice control unit
  • Engine 1 is multi-cylinder It is a gin (only one cylinder is shown) and is equipped with a common rail fuel injection device 4.
  • the engine 1 includes a plurality of cylinders 5, and pistons 6 are arranged in the respective cylinders 5. Each piston 6 is connected to a crankshaft via a connecting rod 7.
  • a signal rotor 9 is attached to the clanta shaft, and protrusions 10 are provided on the outer peripheral surface of the signal rotor 9 at equal phase intervals.
  • a crank angle sensor 11 is fixed to face the protrusion 10, and the crank angle sensor 11 outputs a pulse signal to the ECU 3 every time the protrusion 10 passes.
  • the ECU 3 detects the crankshaft phase, that is, the crank angle ⁇ cr based on the pulse signal, and calculates the engine speed NE.
  • a concave piston combustion chamber 12 is defined at the top of the piston 6.
  • the piston combustion chamber 12, the top surface of the piston 6, the cylinder 5, and the cylinder head 13 define a combustion chamber 14 for the cylinder.
  • An intake passage 15 and an exhaust passage 16 are opened in the combustion chamber 14, and the intake passage 15 and the exhaust passage 16 are opened and closed by an intake valve 17 and an exhaust valve 18, respectively.
  • the common rail fuel injection device 4 includes a high-pressure supply pump 20 that sucks fuel from the fuel tank 19 and discharges it in a high-pressure state, and a high-pressure supply pump 20 that controls the fuel discharge amount from the high-pressure supply pump 20.
  • a metering valve 21 for controlling the fuel intake amount a common rail 22 for storing the fuel discharged from the high-pressure supply pump 20 in a high-pressure state, and an injector 23 which is attached to the cylinder head 13 and is constantly supplied with fuel from the common rail 22 With.
  • the high pressure supply pump 20 is driven by the engine 1.
  • the injector 23 is provided with an electromagnetic actuator 24, and fuel injection / stop of the injector 23 is controlled by being turned on / off by the electromagnetic actuator 24 force 3 ⁇ 4CU3.
  • a plurality of nozzle holes provided at the lower end of the injector 23 are arranged near the cylinder axis in the combustion chamber 14, and fuel is injected radially into the piston combustion chamber 12 from each nozzle hole during fuel injection.
  • the output signal of the common rail pressure sensor 25 provided on the common rail 22 is sent to the ECU 3, and the fuel pressure in the common rail, that is, the common rail pressure is detected. Further, the opening degree of the metering valve 21 is controlled by the ECU 3, whereby the fuel supply amount from the high-pressure supply pump 20 to the common rail 22 is controlled, and the common rail pressure is controlled. ECU3 is currently The target common rail pressure corresponding to the gin operation state is calculated, and the opening of the metering valve 21 is controlled so that the actual common rail pressure detected by the common rail pressure sensor 25 approaches the target common rail pressure. Thereby, feedback control of the common rail pressure is executed.
  • the turbocharger 2 has an exhaust turbine 26 provided in the exhaust passage 16, a compressor 27 provided in the intake passage 15, and a turbine shaft 28 connecting the exhaust turbine 26 and the compressor 27.
  • the exhaust gas supplied to the exhaust turbine 26 drives the exhaust turbine 26, thereby driving the compressor 27, and the compressor 27 increases the intake pressure to a supercharging pressure suitable for the engine operating state.
  • the exhaust passage 16 is provided with a bypass passage 29 that bypasses the exhaust turbine 26, and the bypass passage 29 is provided with a waste gate valve 30.
  • the waste gate valve 30 is opened when the supercharging pressure exceeds a predetermined value, and prevents the exhaust turbine 26 from over-rotating.
  • An actuator 31 is connected to the waste gate valve 30, and the opening and closing of the waste gate valve 30 is controlled by the actuator 31 being controlled by the ECU 3.
  • the exhaust turbine 26 of the turbocharger 2 is provided with a variable capacity mechanism 32 for making the capacity or the effective area of the flow path variable.
  • the variable capacity mechanism 32 includes a plurality of movable vanes 33, and an opening / closing mechanism 34 connected to the movable vane 33 so as to open and close the movable vanes 33 simultaneously. And an actuator 35 connected to the opening / closing mechanism 34 to give the opening / closing mechanism 34 an opening / closing driving force.
  • the movable vane 33 is positioned immediately upstream of the turbine wheel 36 of the exhaust turbine 26 and defines a nozzle 37 that is an outlet of exhaust gas given to the turbine wheel 36.
  • the direction and size (area) of the nozzle 37 are changed by changing the vane angle.
  • ECU3 normally determines the target opening of the movable vane according to the engine operating state, and controls the actuator 35 according to the value of the target opening, thereby opening the target opening of the actual movable vane. Control to match the degree.
  • the movable vane 33 is controlled to the closed side so that the nozzle area is reduced. Conversely, when the engine is operating at high speed and high load, the nozzle area is increased. Vane 33 is controlled to open.
  • the ECU 3 detects the depression amount of the accelerator pedal 38, that is, the accelerator opening ⁇ th. For this purpose, an accelerator opening sensor 39 is connected. ECU3 determines the current engine load based on the accelerator opening ⁇ th.
  • the ECU 3 is connected to a water temperature sensor 50 for detecting an engine water temperature Tw as an engine temperature and a key switch 51 for switching between energization and non-energization of the entire control device.
  • the ECU 3 controls the fuel injection amount and the injection timing based on the engine operating state.
  • the ECU 3 mainly calculates and determines the target injection amount Qtar and the target injection timing Ttar of the fuel from the engine speed NE and the accelerator opening ⁇ th, and uses these target injection amount Qtar and the target injection timing Ttar.
  • the electromagnetic actuator 24 of the injector 23 is ONZOFF controlled so that the actual injection amount matches the injection timing.
  • the opening / closing mechanism 34 of the variable capacity mechanism 32 includes an annular plate 40 that is fixed to the turbine and ousing and forms a part of the exhaust gas flow path, and an annular position located outside the flow path.
  • a drive ring 41 formed in an annular shape larger in diameter than the plate 40 and a drive arm 42 engaged with the drive ring 41 to drive the drive ring 41 in the rotational direction as indicated by an arrow.
  • a plurality of vane drive shafts 43 are rotatably inserted into and supported by the annular plate 40, and the movable vane 33 is fixedly attached to the tip of the vane drive shaft 43.
  • the vane drive shaft 43 and the drive ring 41 are connected by a plurality of Y-shaped arm members 44.
  • the base end portions 44a of the arm members 44 are fixed to the vane drive shaft 43, respectively.
  • a plurality of pins 45 are fixed to the drive ring 41, and the forked portion 44 b of the arm member 44 engages with the pins 45 by sandwiching the pins 45.
  • the rotation of the drive ring 41 is performed by driving the drive arm 42 by the actuator 35.
  • the base end of the drive arm 42 is connected to the actuator 35.
  • a plurality of stoppers fixed to a fixed side such as a turbine housing inside the plurality of notches 47 of the drive ring 41
  • Each pin 48 is arranged.
  • soot in the exhaust gas is Accumulation near moving parts may cause abnormalities where the movable vane 33 sticks.
  • the soot deposits that may cause such sticks include sliding parts or small gaps between the movable vane 33 and the inner wall of the exhaust gas flow path, and the vane drive shaft 43 and this. Typically, it is between the through hole of the annular plate 40 to be supported.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the opening of the movable vane 33.
  • the movable vane is operated in the opening direction, the closing direction, the opening direction, and so on.
  • the movable vane may be fully opened and closed instantaneously as in the rectangular wave indicated by X. However, this is preferable because the engine operating state changes abruptly, so in this embodiment Y It is operated slowly in the opening and closing directions like a square wave indicated by [n]. This point will be described in detail later.
  • the opening / closing drive is performed between the opening degree near full opening and the opening degree near full opening, but the opening range can be set arbitrarily as required.
  • FIG. 3 shows a change in the target opening degree of the movable vane 33 determined by the ECU 3.
  • the movable vane is controlled so that the actual opening matches the target opening.
  • the horizontal axis is time, and the vertical axis is the target opening signal value ⁇ [ ⁇ ] output from the ECU 3, that is, in the control of this embodiment, the target opening signal having a predetermined value is 3 is output to the actuator 35.
  • Target opening 0 ⁇ The movable vane is fully closed to fully open according to the value of L00. Then, a voltage or current having a magnitude corresponding to the target opening value is output from the ECU 3 to the actuator 35, and the position of the actuator 35 and the movable vane 33 is controlled.
  • One forced drive is completed by the outputs of ⁇ [1] to ⁇ [22], and the movable vane is operated in the open and close directions once during this forced drive.
  • the figure shows an example of forced driving about 2 times.
  • the output of ⁇ [1] to ⁇ [22] is repeated about 2 times.
  • This routine starts at the same time as the engine key switch 51 is turned on by the driver.
  • the ECU 3 loads the previous estimated remaining amount Kn-1.
  • the previous estimated remaining amount ⁇ -1 is the value stored in the writable memory ( ⁇ EPROM, etc.) in ECU3, and the previous key switch at the first execution after the ignition key is turned on. The value is stored when OFF. While the engine is operating normally, the value stored during the previous control (that is, one minute before) is used.
  • the ECU 3 determines the estimated deposition amount Sa of soot based on the estimated deposition amount calculation map Ml shown in FIGS. 7 and 9.
  • This map Ml is stored in a non-writable memory (ROM, etc.) in ECU3.
  • the map Ml stores an estimated soot deposition amount Sa determined in advance according to the parameter value representing the engine operating state.
  • these parameters are the engine speed NE, the engine load L, and the engine water temperature Tw, and one estimated deposition amount Sa corresponding to these three values is determined.
  • the estimated deposition amount Sa is the amount of soot that is estimated to be deposited in the vicinity of the moving part during the sample time (1 minute) in a certain engine operating state, and its value is determined based on actual machine tests and the like.
  • FIG. 9 shows the map Ml more specifically.
  • the estimated deposit The value of Sa decreases as the engine speed NE increases, and decreases as the engine load L increases.
  • the value of the estimated deposition amount Sa is set with the number of forced driving as a unit (that is, not a unit of a general amount such as cc).
  • a plurality of maps Ml are provided for each predetermined water temperature range.
  • the water temperature Tw is less than or equal to the first threshold value Twl (Tw ⁇ Twl), and the water temperature Tw is greater than the first threshold value Twl and less than or equal to the second threshold value Tw2 (Twl ⁇ Tw ⁇
  • Twl 0 ° C
  • Tw2 50 ° C
  • Tw3 100 ° C.
  • the estimated deposition amount Sa is smaller as the engine water temperature Tw is higher.
  • the ECU 3 determines the estimated burnout amount Sb of the soot based on the estimated burnout amount calculation map M2 shown in FIGS.
  • This map M2 is also stored in a non-writable memory (ROM, etc.) in the ECU 3 in the same manner as the map Ml described above, and is previously set according to the values of the parameters (engine speed NE, engine load L and engine water temperature Tw).
  • the estimated burnout amount Sb of the specified soot is stored.
  • the estimated burn-out amount Sb is the amount of soot that is estimated to be burned off in the normal vicinity of the moving part during the sample time (1 minute) in a certain engine operation state. To be determined.
  • the estimated burnout amount Sb is set in units of the number of forced drives, and three maps M2 are provided for each water temperature range as described above.
  • the map M2 has an input value different from the map Ml, and has an inverse relationship to the map Ml. As can be seen from the figure, 0 or a negative value is entered in the map M2. As will be understood later, this is for subtraction from the estimated deposition amount Sa, and the absolute value of the input value of the map M2 is actually meaningful.
  • the absolute value of the input value of this map M2 is larger as the engine rotational speed NE is higher, and is larger as the engine load L is higher, and is larger as the engine water temperature Tw is higher.
  • the higher the engine speed and the higher the engine load the better.
  • the higher the engine water temperature the smaller the amount of firewood accumulated, and the smaller the firewood burned.
  • the higher the engine speed and the engine load the higher the temperature and flow rate of exhaust gas will be blown to the movable part of the variable displacement mechanism, so that less soot will accumulate, so that more soot will burn off.
  • the movable vanes are considered to be operating frequently even at the low rotation and low load side, so the soot is not accumulated and the accumulated soot is thought to be shaken off.
  • the higher the engine water temperature the higher the exhaust gas temperature. Therefore, it is considered that there is less accumulation of soot that is difficult to adhere to the vicinity of the moving part.
  • step 104 the ECU 3 calculates the arithmetic expression.
  • Kn Kn- 1 + Sa + Sb
  • Step 105 the ECU 3 updates and stores the previous estimated remaining amount ⁇ -1 in the writable memory in the ECU 3 as being equal to the current estimated remaining amount ⁇ .
  • step 106 it is determined whether or not the key switch 51 is turned off by the driver. When the normal operation is continued, it is not turned off. At this time, the process returns to step 101, and after the sample time has elapsed, steps 101 to 104 are executed again. A loop that repeats these steps 101 to 104 is executed every sample time, and the estimated remaining amount Kn is updated every sample time.
  • step 106 the key switch 51 is turned off as the engine stops. If this is the case, this routine ends.
  • This determination is for determining whether or not it is time to perform forced driving.
  • the ECU 3 executes the forced driving execution determination routine shown in FIG. 5 every predetermined sample time (for example, 1 minute). Made by doing
  • the ECU 3 determines whether or not the current engine control mode is the idle mode.
  • the engine control mode is the idle mode when the engine operating state is in the idle region. Specifically, (1) the detected actual engine speed NE is a predetermined idle speed (for example, the value is close to 500 rpm) and (2) the detected accelerator opening ⁇ th is zero (that is, the depression amount of the accelerator pedal 38 is zero).
  • step 204 the previous estimated remaining amount Kn-1 is set to 0 and stored in the memory in the ECU 3. This is the force that must have been set to 0 in the previous estimated remaining amount Kn-1 in the calculation executed in step 104 in FIG.
  • step 205 it is determined whether or not the key switch 51 is turned off. Since it is not turned OFF when normal operation is continued, the process returns to step 201. Then, the next control after the elapse of the sample time starts from step 201.
  • the engine control mode is not the idle mode (No in Step 201) or when the estimated remaining amount Kn is equal to or less than the threshold value Ks (No in Step 202), the process returns to Step 201. The next control starts from step 201. In this way, forced drive Line judgment is repeated at every sample time, and the force of the movable vanes is executed as needed.
  • step 204 if the key switch 51 is OFF, the forced drive execution determination routine is terminated.
  • This routine includes steps 301 to 310, a step of initializing variables (steps 301 and 302), a step of moving the movable vane in the opening direction (steps 303 to 305), It is roughly divided into a step (steps 303, 304, 306 to 308) for moving the movable vane in the closing direction and a step (steps 309, 310) for counting the number of forced driving.
  • the control time n, the opening operation counter Top, and the closing operation counter Tel are each initialized to 0, the initial value of the basic target opening X of the movable vane is set to 100, The initial value ⁇ [0] of the target opening Y [n] after smoothing of the movable vane is set to 0.
  • the opening operation counter Top is a counter that is incremented by 1 while the movable vane is operated in the opening direction in each control cycle (see step 305).
  • the closed operation counter Tel is a counter that is incremented by 1 while the movable vane is operated in the closing direction in each control cycle (see step 308).
  • the basic target opening X of the movable vane is a value along the rectangular wave as shown in Fig. 3. When the movable vane is actuated in the opening direction, it takes a value of 100, which corresponds to a fully opened state. Force When the movable vane is actuated in the closing direction, it takes a value of 0 corresponding to full closing (see step 306).
  • the target opening Y [n] after smoothing of the movable vane is a value along the waveform obtained by performing the annealing process on the rectangular wave of the basic target opening X, as shown in FIG. This is the value of the output signal to the actuator 35 that drives the movable vane.
  • Ka is a predetermined smoothing coefficient and can take a value of 0 to 1.
  • Ka Y [n] is matched to.
  • Ka 0.7.
  • step 304 the value of the open operation counter Top is compared with a predetermined threshold value (open operation threshold value) Ktop.
  • the process proceeds to step 305. If the opening operation counter Top is larger than the threshold value Ktop, the process proceeds to step 306.
  • step 305 the value of the open operation counter Top is incremented by one.
  • the control routine then returns to step 303.
  • step 306 the value of the basic target opening X is changed to zero.
  • the value of the closing operation counter Tel is compared with a predetermined threshold value Ktcl.
  • Ktcl 10 (times). . If the closed operation counter Tel is less than or equal to the threshold value Ktcl in this step, the process proceeds to step 308. If the closed operation counter Tel is greater than the threshold value KtcU, the process proceeds to step 309.
  • step 308 the value of the closed operation counter Tel is incremented by one.
  • the control routine then returns to step 303.
  • step 309 the value of the driving number counter N is compared with the estimated remaining amount Kn determined and stored in step 104 shown in FIG. If the value of the drive count counter ⁇ is less than or equal to the estimated remaining amount ⁇ , the process proceeds to step 310. If the value of the drive count counter ⁇ is greater than the estimated remaining amount Kn, this routine ends.
  • step 310 the value of the drive number counter N is incremented by one.
  • the control routine then returns to step 302.
  • a predetermined sample is calculated by the estimated remaining amount calculation routine shown in FIG.
  • the estimated remaining amount Kn is calculated every time (in this embodiment, 1 minute) (step 104). Then, this estimated remaining amount ⁇ ⁇ is compared with a predetermined threshold value Ks every predetermined sample time (1 minute in the present embodiment) by the forced drive execution determination routine shown in FIG. 5 (step 202).
  • the forced drive is executed only when the engine operating state is in the idle region. This is because when the forced drive is executed when the engine operating state is outside the idle region under the situation where the vehicle is driven, the supercharging pressure is controlled to a desired pressure suitable for the engine operating state. This may make it difficult to operate the vehicle. In the idle region, it is considered that the normal vehicle is actively driven, stopped, or stopped, and therefore there is no problem even if forced driving is executed in this case! .
  • the movable vane is forcibly and forcibly driven as indicated by X in FIG. 3 when the engine operating state is in the idle region, the exhaust gas may be adversely affected.
  • the sound quality of the engine changes suddenly, giving the driver a sense of incongruity.
  • step 306 the value of X is changed to zero. And in the next step 307, Ktcl
  • step 303 10 and Tel is still at the initial value 0 at this point, so the determination is no and the process proceeds to step 308 where the value of Tel is changed to 1.
  • step 309 After reaching output ⁇ [22] of the second forced drive, if step 309 is reached,
  • the amount of soot accumulation and the amount of burnout according to the engine operating state is considered. This point is clearly different from that of Patent Document 1 which does not consider firewood burning. Based on these values, the remaining amount of soot is calculated during engine operation, and only when the remaining amount of soot exceeds a certain level, the movable vane is forcibly driven. Therefore, the forced drive can be executed at an appropriate timing without unnecessary use of the forced drive. Also, the greater the remaining amount of soot, the more times it can be forcibly driven (ie, for a long time), and the necessary and sufficient number of times (ie, time) forcibly driven according to the remaining amount of soot. Can do. Therefore, according to the present invention, appropriate and efficient forced drive control is realized.
  • the estimated amount of soot accumulation is set relatively large in the engine operating range (low rotation and low load range). Conversely, the estimated amount of soot burning is relatively small. Since many are set in the engine operation region (high rotation and high load region) where it is difficult to accumulate, an estimated remaining amount corresponding to the actual operation state of the engine can be obtained, which can significantly contribute to the execution of appropriate forced drive. In other words, the engine is operated at low speed and low load like a vehicle that continues to run at low speed in urban areas. In many cases, however, the estimated residual amount Kn drops in a relatively short time and exceeds the value Ks, so that the forced drive can be executed in a relatively short time interval.
  • the present invention it is possible to execute appropriate forcible driving individually for many vehicles that are used in various ways. That is, in an engine in which low-speed and low-load operation is frequently used, the amount of soot remaining during the sample time (1 minute in this embodiment) tends to increase. The frequency (timing) and frequency can be increased. On the contrary, in an engine that frequently uses high-speed and high-load operation, the amount of soot remaining during the sampling time tends to be small, but in the present invention, the frequency and frequency of forced driving may be reduced at this time. it can.
  • the forced drive is executed in the idle region so as not to affect the running of the vehicle.
  • the vane opening is changed relatively gently so as to follow the waveform after the annealing process. Therefore, it is possible to reduce the exhaust gas to the minimum at the time of forced driving, to prevent a sudden change in the engine sound quality, and to reduce the uncomfortable feeling to the driver as much as possible.
  • Each numerical value and unit in the embodiment is an exemplification, and arbitrary numerical values and units can be selected as necessary.
  • the estimated deposition amount and the estimated burnout amount are calculated using the maps shown in FIGS. 7 to 10 in the embodiment, but the calculation formula force may also be calculated.
  • the unit of the estimated accumulation amount, the estimated burnout amount, and the estimated remaining amount is the number of times of forced driving in the above embodiment, but may be a normal unit (for example, cc). Also, the unit of the number of times can be changed to the unit of time, the unit of time can be changed to the unit of the crank angle, and vice versa.
  • three parameters representing the engine operating state are the engine speed, engine load, and engine temperature.
  • Any probable one or more parameters can be employed.
  • only one or two of the three parameters may be used, or other parameters such as intake air temperature and supercharging pressure may be used.
  • the accelerator opening is used in the embodiment, but the required torque or the target fuel injection amount may be used.
  • a pump driven by an engine may generate positive or negative air pressure or oil pressure and operate using the air pressure or oil pressure as a drive source.
  • an electric actuator is also conceivable.
  • the movable vane can be driven electrically even when the engine cannot be driven, and the engine can be stopped without affecting the operation of the engine.
  • the movable vanes can be forcibly driven.
  • the movable vane is actuated once in each of the opening direction and the closing direction.
  • various patterns of such forced driving can be adopted. At least, it may be driven once with only one operation in the opening direction or once in the closing direction. Or conversely, the number of operations in the opening direction and Z or closing direction may be increased. A pattern in which the operation in the opening direction and the closing direction are alternately repeated twice or more may be used as one driving.
  • one driving is not a complete reciprocating pattern! / (Ie, the opening degree at the start (Y [l]) and the opening degree at the end (Y [22]) Different).
  • a complete round-trip pattern For example, a pattern such as a sine wave is possible.
  • the operation is along the waveform ( ⁇ [ ⁇ ]) that has been smoothed, but the operation is along the rectangular wave (X).
  • the range of the opening and closing strokes of the movable vanes can be various.
  • the stroke was made between the vicinity of the fully open and the vicinity of the fully closed, but various ranges such as between the fully open and fully closed, and between the fully closed and the intermediate opening can be selected. .
  • variable capacity mechanism of the turbocharger can be applied to any type other than the above-described embodiment.
  • the engine is not limited to a diesel engine, and is not limited to a vehicle.
  • FIG. 1 is a system diagram showing an engine control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a variable capacity mechanism.
  • FIG. 3 is a graph showing changes in the opening of the movable vane during forced drive control.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a forced drive frequency calculation routine.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a forced drive execution determination routine.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a forced drive execution routine.
  • FIG. 9 is a diagram more specifically depicting the estimated deposition amount calculation map of FIG.
  • FIG. 10 is a diagram more specifically depicting the estimated burnout calculation map of FIG.
  • ECU Electronic control unit

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Abstract

可変容量機構の可動部付近に堆積したと推定される煤の量と、そこから焼落したと推定される煤の量とを、エンジン運転状態を表すパラメータ(エンジン回転速度等)の値に応じて予め決定し、記憶手段に記憶させる。そして実際のパラメータの値を検出し、その検出値に対応する推定堆積量Saと推定焼落量Sbとを記憶手段から決定する。これら推定堆積量と推定焼落量との差を求めることにより煤の推定残存量Knを決定し、この推定残存量Knに応じて可動ベーンを強制的に開閉駆動する。

Description

明 細 書
エンジンの制御装置及び制御方法
技術分野
[0001] 本発明はエンジンの制御装置及び制御方法に係り、特に、可変容量型ターボチヤ 一ジャを搭載したエンジンにお 、て可変容量機構の可動部のスティック(固着)を防 止するための技術に関する。
背景技術
[0002] 従来より、可変容量機構を有する可変容量型ターボチャージャを搭載したエンジン が知られている。可変容量機構は可動べーンを含み、この可動べーンを開閉するこ とにより排気タービン内の流路の有効面積が増減される。可動べーンは、排気ガスの 流量が多量となる高回転高負荷領域では流路の有効面積が大きくなるよう開き側に 制御され、これによりエンジンの過度の背圧上昇が抑制される。また、可動べーンは 、排気ガスの流量が少量である低回転低負荷領域では流路の有効面積力 、さくなる よう閉じ側に制御され、これにより低回転低負荷領域でも十分な過給圧が得られるよ うになる。
[0003] 一方、エンジンの長期使用に際し、煤等が可変容量機構の可動部付近に堆積し、 可動部がスティックして動かなくなる場合がある。このため、可動べーンを所定のタイ ミングで強制的に開閉駆動し、煤等の堆積及び可動部のスティックを未然に防止す ることが知られている。特許文献 1には、アイドルのような車両の走行に直接的に影響 を与えないような運転領域において可動べーンを強制的に開閉駆動することが開示 されている。なお特許文献 2には可変容量機構の異常を判定する方法が開示されて いる。
[0004] 特許文献 1:特開 2000— 265846号公報
特許文献 2:特開平 11— 62604号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 上記の如き煤等の堆積は、エンジンが低速低負荷で運転されているときに起こりや すい。車両用エンジンの場合だと、主に市街地等で低速走行を続ける車両に起こり やすぐ渋滞、アイドリング駐車、暖機運転等、可動べ一ンの開度が小開度に維持さ れるようなケースで起こりやす 、。
[0006] ところで、特許文献 1のものでは、強制駆動される前の可動べーンの使用頻度に着 目しており、可動べーンの使用頻度の低い領域に煤が溜まることを前提にして強制 駆動制御がなされている。即ち、通常のエンジン運転時に可動べーンが開き側にて 頻繁に使用された場合、閉じ側に煤が堆積すると仮定し、可動べーンが閉じ側のみ で強制的に開閉駆動される。逆に、可動べーンが閉じ側にて頻繁に使用された場合 、開き側に煤が堆積すると仮定し、可動べーンが開き側のみで強制的に開閉駆動さ れる。このように強制駆動時の可動べーンの開閉ストロークが中立〜全開又は全閉 〜中立の範囲に設定される (特許文献 1の図 7の実施例参照)。
[0007] しかし、そもそも可動べーンが開き側にて頻繁に使用されるときとは、エンジンが主 に高回転高負荷領域で運転されるときである。このときは高温且つ高流量の排気ガ スが可変容量機構の可動部付近に供給されるので、煤は堆積しないか、又は堆積し た煤は焼落すると考えられる。特許文献 1のものでは、このような焼落は考慮されてお らず、焼落と無関係に制御がなされてしまい、過剰な制御となるおそれがある。高速 運転を多用する車両に対しても、その後アイドルになれば無駄に強制駆動が働いて しまう。
[0008] また、特許文献 1のものでは、可動べーンの開閉ストロークを中立〜全開と全閉〜 中立とから一方を選択できるのみであり、開閉駆動の回数を強制駆動前の運転状態 に応じて変えることはできない。従って、多種多様な使われ方をする多くの車両に対 して同一の強制駆動制御の設定を行おうとした場合、最も煤が溜まりやすい低速運 転を多用する車両に開閉駆動回数を合わせざるを得ず、高速運転を多用する車両 に対しては過剰な回数の開閉駆動が行われてしまう欠点がある。
[0009] そこで、本発明は、前述の如き煤の堆積と焼落という事実に新たに着目して創案さ れたものであり、その目的は、実際のエンジン運転状況に即した適切な可動べーン の強制駆動制御を実行することができるエンジンの制御装置及び制御方法を提供す ることにめる。 課題を解決するための手段
[0010] 本発明の第 1の態様によれば、可動べーンを含む可変容量機構を有するターボチ ヤージャを備えたエンジンの制御装置にお 、て、エンジン運転状態を表すパラメータ の値に応じて予め定められ、前記可変容量機構の可動部付近に堆積したと推定され る煤の量を記憶する第 1の記憶手段と、前記パラメータの値に応じて予め定められ、 前記可動部付近から焼落したと推定される煤の量を記憶する第 2の記憶手段と、実 際の前記パラメータの値を検出する検出手段と、前記検出されたパラメータの値に対 応する煤の推定堆積量と推定焼落量とを前記第 1の記憶手段と前記第 2の記憶手段 とから決定する第 1の決定手段と、前記決定された推定堆積量と推定焼落量との差 を求めることにより煤の推定残存量を決定する第 2の決定手段と、前記決定された推 定残存量に応じて前記可動べーンを強制的に開閉駆動する駆動手段とを備えたこと を特徴とするエンジンの制御装置が提供される。
[0011] 好ましくは、前記パラメータが、エンジン回転速度、エンジン負荷、及びエンジン温 度のうちの少なくとも一つからなる。
[0012] 前記パラメータがエンジン回転速度力 なる場合、好ましくは、前記推定堆積量は 前記エンジン回転速度が高 、ほど小さな値であり、前記推定焼落量は前記エンジン 回転速度が高 、ほど大きな値である。
[0013] 前記パラメータがエンジン負荷からなる場合、好ましくは、前記推定堆積量は前記 エンジン負荷が高いほど小さな値であり、前記推定焼落量は前記エンジン負荷が高 いほど大きな値である。
[0014] 前記パラメータがエンジン温度からなる場合、好ましくは、前記推定堆積量は前記 エンジン温度が高 、ほど小さな値であり、前記推定焼落量は前記エンジン温度が高 いほど大きな値である。
[0015] 好ましくは、前記推定残存量を所定のしきい値と比較する比較手段がさらに備えら れ、前記推定残存量が前記しきい値を上回ったとき、前記駆動手段が前記推定残存 量に応じた時間だけ前記可動べーンを強制駆動する。
[0016] 好ましくは、前記駆動手段が、前記可動べーンを開方向と閉方向とに少なくとも 1回 ずつ作動させるパターンを 1回の駆動として前記可動べーンの強制駆動を実行する [0017] 好ましくは、前記推定堆積量と前記推定焼落量と前記推定残存量とが前記強制駆 動の回数の単位を有する。
[0018] 好ましくは、前記駆動手段が、前記可動べーンの目標開度を決定する第 3の決定 手段を備え、この決定された目標開度は、時間軸に対する矩形波になまし処理を行 つた後の波形に沿った値である。
[0019] 好ましくは、前記駆動手段が、エンジン運転状態がアイドル領域にあるときに強制 駆動を実行する。
[0020] 本発明の第 2の態様によれば、可動べーンを含む可変容量機構を有するターボチ ヤージャを備えたエンジンの制御方法にぉ 、て、エンジン運転状態を表すパラメータ の値に応じて、前記可変容量機構の可動部付近に堆積したと推定される煤の量を予 め定めるステップと、前記パラメータの値に応じて、前記可動部付近から焼落したと 推定される煤の量を予め定めるステップと、これら煤の推定堆積量と推定焼落量とを それぞれ前記パラメータの値に関連づけて記憶手段に記憶させるステップとを備える ことを特徴とするエンジンの制御方法が提供される。
[0021] 好ましくは、実際の前記パラメータの値を検出するステップと、前記検出されたパラ メータの値に対応する煤の推定堆積量と推定焼落量とを前記記憶手段力 決定する ステップと、前記決定された推定堆積量と推定焼落量とに基づ!ヽて煤の推定残存量 を決定するステップと、前記決定された推定残存量に応じた時間だけ前記可動べ一 ンを強制的に開閉駆動するステップとがさらに備えられる。
発明の効果
[0022] 本発明によれば、実際のエンジン運転状況に即した適切な可動べーンの強制駆動 制御を実行することができるという優れた効果が発揮される。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
[0024] 図 1に本実施形態に係るエンジンの制御装置を示す。本実施形態にぉ 、てェンジ ン 1は可変容量型ターボチャージャ 2を備えた車両用ディーゼルエンジンであって、 電子制御ユニット(以下 ECUという) 3により制御される。またエンジン 1は多気筒ェン ジンであり(1気筒のみ図示)、コモンレール式燃料噴射装置 4を備えている。
[0025] エンジン 1は複数のシリンダ 5を備え、各シリンダ 5内にはそれぞれピストン 6が配置 される。各ピストン 6はコンロッド 7を介してクランクシャフトに連結される。クランタシャ フトにはシグナルロータ 9が取り付けられ、シグナルロータ 9の外周面には等位相間 隔で突起 10が設けられる。この突起 10に対向してクランク角センサ 11が固設され、 クランク角センサ 11は突起 10の通過毎にパルス信号を ECU3に出力する。 ECU3 はこのパルス信号に基づいてクランクシャフトの位相即ちクランク角 Θ crを検知すると 共に、エンジン回転速度 NEを演算する。
[0026] ピストン 6の頂部には凹状のピストン燃焼室 12が区画形成される。このピストン燃焼 室 12と、ピストン 6の頂面と、シリンダ 5と、シリンダヘッド 13とにより、当該気筒の燃焼 室 14が区画形成される。燃焼室 14には吸気通路 15および排気通路 16が開口され 、これら吸気通路 15および排気通路 16は吸気弁 17および排気弁 18によりそれぞれ 開閉される。
[0027] コモンレール式燃料噴射装置 4は、燃料タンク 19から燃料を吸入して高圧状態で 吐出する高圧サプライポンプ 20と、高圧サプライポンプ 20からの燃料吐出量を制御 すべく高圧サプライポンプ 20への燃料吸入量を制御するための調量弁 21と、高圧 サプライポンプ 20から吐出された燃料を高圧状態で貯留するコモンレール 22と、シリ ンダヘッド 13に取り付けられコモンレール 22から燃料が常時供給されるインジェクタ 23とを備える。高圧サプライポンプ 20はエンジン 1により駆動される。
[0028] インジェクタ 23には電磁ァクチユエータ 24が設けられ、この電磁ァクチユエータ 24 力 ¾CU3により ON/OFFされることでインジェクタ 23の燃料噴射/停止が制御され る。インジヱクタ 23の下端に設けられた複数の噴孔が燃焼室 14内のシリンダ軸心付 近に配置され、燃料噴射時には各噴孔カゝらピストン燃焼室 12内に放射状に燃料が 噴射される。
[0029] コモンレール 22に設けられたコモンレール圧センサ 25の出力信号が ECU3に送ら れ、コモンレール内の燃料圧力即ちコモンレール圧が検知される。また、調量弁 21 の開度が ECU3により制御され、これにより高圧サプライポンプ 20からコモンレール 2 2への燃料供給量が制御され、コモンレール圧が制御される。 ECU3は、現在のェン ジン運転状態に応じた目標コモンレール圧を算出し、コモンレール圧センサ 25によ つて検出された実際のコモンレール圧が目標コモンレール圧に近づくよう調量弁 21 の開度を制御する。これによりコモンレール圧のフィードバック制御が実行される。
[0030] ターボチャージャ 2は、排気通路 16に設けられた排気タービン 26と、吸気通路 15 に設けられたコンプレッサ 27と、これら排気タービン 26とコンプレッサ 27とを連結する タービンシャフト 28とを有し、排気タービン 26に供給された排気ガスで排気タービン 26を駆動し、これによつてコンプレッサ 27を駆動し、コンプレッサ 27により吸気圧力 をエンジン運転状態に適した過給圧に高めるようになつている。
[0031] 排気通路 16には排気タービン 26をバイパスするバイパス通路 29が設けられ、バイ パス通路 29にはウェイストゲートバルブ 30が設けられる。ウェイストゲートバルブ 30は 過給圧が所定値を越えた場合に開弁され、排気タービン 26の過回転を防止する。ゥ エイストゲートバルブ 30にはァクチユエータ 31が連結され、ァクチユエータ 31が ECU 3に制御されることによりウェイストゲートバルブ 30の開閉が制御される。
[0032] ターボチャージャ 2の排気タービン 26には、その容量或いは流路の有効面積を可 変にするための可変容量機構 32が設けられる。図 2にも示されるように、可変容量機 構 32は、複数の可動べーン 33と、これら可動べーン 33を同時に開閉すべく可動べ ーン 33に接続される開閉機構 34と、開閉機構 34に開閉駆動力を与えるべく開閉機 構 34に接続されるァクチユエータ 35とを含む。
[0033] 本実施形態において、可動べーン 33は、排気タービン 26のタービンホイール 36の 直前上流側に位置され、タービンホイール 36に与える排気ガスの出口であるノズル 3 7を区画する。そしてそのべーン角度の変更によりノズル 37の向きと大きさ(面積)と が変更される。 ECU3は、通常、エンジン運転状態に応じた可動べーンの目標開度 を決定し、この目標開度の値に応じてァクチユエータ 35を制御し、実際の可動べ一 ンの開度を目標開度に一致させるように制御を行う。エンジン運転状態が低回転低 負荷のときには、ノズル面積が小さくなるよう可動べーン 33が閉じ側に制御され、逆 に、エンジン運転状態が高回転高負荷のときには、ノズル面積が大きくなるよう可動 ベーン 33が開き側に制御される。
[0034] ECU3には、アクセルペダル 38の踏み込み量即ちアクセル開度 Θ thを検知するた めのアクセル開度センサ 39が接続される。 ECU3は、アクセル開度 Θ thに基づいて 現在のエンジン負荷を決定する。 ECU3には、エンジン温度としてのエンジン水温 T wを検出するための水温センサ 50と、制御装置全体への通電 Z非通電を切り替える ためのキースィッチ 51とが接続される。
[0035] ECU3は、エンジン運転状態に基づいて燃料の噴射量と噴射時期とを制御する。
即ち、 ECU3は、主に、エンジン回転速度 NEとアクセル開度 Θ thとから燃料の目標 噴射量 Qtarと目標噴射時期 Ttarとを演算決定し、これら目標噴射量 Qtarと目標噴 射時期 Ttarとに実際の噴射量と噴射時期とがー致するよう、インジェクタ 23の電磁ァ クチユエータ 24を ONZOFF制御する。
[0036] 図 2に示すように、可変容量機構 32の開閉機構 34は、タービンノ、ウジングに固定さ れて排気ガスの流路の一部をなす環状プレート 40と、流路外に位置され環状プレー ト 40より大径の環状に形成される駆動リング 41と、駆動リング 41に係合されて駆動リ ング 41を矢示の如く回転方向に駆動する駆動アーム 42とを備える。環状プレート 40 には複数のベーン駆動軸 43が回転可能に挿通支持され、ベーン駆動軸 43の先端 に可動べーン 33が固定して取り付けられる。これによりベーン駆動軸 43が回転され るとこれに伴って可動べーン 33が回転し、開閉するようになる。このとき可動べーン 3 3は紙面厚さ方向手前側と奥側とで流路内壁上を摺動するか、又は流路内壁との間 に小隙間を形成する。
[0037] ベーン駆動軸 43と駆動リング 41とは Y字状の複数のアーム部材 44で連結される。
アーム部材 44の基端部 44aはそれぞれベーン駆動軸 43に固定される。一方、駆動 リング 41には複数のピン 45が固設されており、アーム部材 44の二股部 44bがピン 45 を挟むことでピン 45と係合する。駆動リング 41が矢示の如くタービン中心周りに回転 されると、全てのピン 45が同時に回転し、全てのアーム部材 44をべーン駆動軸 43の 中心周りに回転駆動する。これにより、全てのベーン駆動軸 43と可動べーン 33とが、 ベーン駆動軸 43の中心周りに回転駆動され、可動べーン 33の開度な 、し角度が一 斉に変更される。
[0038] 駆動リング 41の回転は、ァクチユエータ 35により駆動アーム 42を駆動することで行 われる。駆動アーム 42の先端が Y字状に形成され、駆動リング 41に固設されたピン 4 6にこれを挟んで係合する。駆動アーム 42の基端はァクチユエータ 35に連結される。 駆動リング 41の回転角即ち可動べーン 33の開度を所定範囲に制限するため、駆動 リング 41の複数の切り欠き 47の内側に、タービンノヽウジング等の固定側に固定され た複数のストッパピン 48がそれぞれ配置される。
[0039] ところで、車両が市街地等で低速走行を続ける場合等、可動べーン 33が比較的小 さな開度に維持されるような場合、排気ガス中の煤等が可変容量機構 32の可動部付 近に堆積し、可動べーン 33がスティックする異常が発生する場合がある。このようなス ティックを生じさせるような煤の堆積箇所としては、可動べーン 33と排気ガス流路内 壁との間の摺動部又は小隙間、及びべーン駆動軸 43とこれが揷通支持される環状 プレート 40の揷通穴との間が代表的である。このようなスティック異常が発生すると、 可動べーン 33を所望の開度に制御することができなくなるおそれがある。
[0040] そこで、これを予め防止するため、適当なタイミングで可動べーン 33を、通常の制 御から外れて、強制的に開閉することが望ましい。こうすれば可動部付近への煤の堆 積自体を未然に防止することができ、また、煤が堆積した場合でも固着に至る前に煤 を振り払って除去することが可能となる。
[0041] 以下、本実施形態に係る可動べーンの強制開閉駆動の制御について説明する。
[0042] まず、図 3により可動べーン 33の開閉駆動の概略を説明する。図中、横軸は時間、 縦軸は可動べーン 33の開度である。図から理解されるように、可動べーンが開方向 、閉方向、開方向…という具合に動作される。可動べーンは、 Xで示される矩形波の ように瞬時的に全開、全閉とされてもよいが、これだとエンジン運転状態が急激に変 化し好ましくな ヽので、本実施形態では Y[n」で示されるなまされた矩形波の如く緩 やかに開方向、閉方向に動作される。この点については後に詳しく説明する。開閉 駆動は全閉付近の開度と全開付近の開度との間で行われるが、開度範囲の設定は 必要に応じて任意に行うことができる。
[0043] 別の観点力 言えば、図 3は ECU3が決定する可動べーン 33の目標開度の変化 を示したものである。この目標開度に実際の開度が一致するよう可動べーンが制御さ れる。横軸は時間、縦軸は ECU3から出力される目標開度信号の値 Υ[η]で、つまり 本実施形態の制御では、所定の値を持つ目標開度信号が一定の時間周期で ECU 3からァクチユエータ 35に出力される。目標開度の 0〜: L00の値に対応して可動べ一 ンが全閉〜全開になる。そして目標開度の値に対応した大きさの電圧又は電流が E CU3からァクチユエータ 35に出力され、ァクチユエータ 35ひいては可動べーン 33の 位置が制御される。
[0044] 横軸の Υ[1] , Υ[2] · · ·は、各制御回 η= 1, 2· · ·において目標開度 Y[l] , Y[2] • · ·が出力されるタイミングを示し、その目標開度の値は Y[l] = 30, Υ[2] = 51 · · · である。 Υ[1]〜Υ[22]の出力により 1回の強制駆動が終了し、この 1回の強制駆動 の間に可動べーンは 1回ずつ開方向及び閉方向に動作される。図は約 2回程度の 強制駆動を行う例を示し、 Υ[1]〜Υ[22]の出力が約 2回程度繰り返されている。
[0045] 次に、可変容量機構の可動部付近における煤の推定残存量の算出方法を説明す る。この算出は図 4に示される推定残存量算出ルーチンを ECU3が所定のサンプル 時間(例えば 1分)毎に実行することによりなされる。
[0046] 本ルーチンはエンジンのキースィッチ 51がドライバにより ONされたのと同時に開始 する。 ECU3は、最初のステップ 101で、前回の推定残存量 Kn-1をロードする。後に 明らかとなるが、前回の推定残存量 Κη-1とは、 ECU3内の書き込み可能なメモリ(Ε EPROM等)に記憶された値で、イグニッションキー ONの後の最初の実行時は以前 キースィッチ OFFのときに記憶された値となる。エンジンが通常に運転されている最 中は 1回前(つまり 1分前)の制御時に記憶された値となる。
[0047] 次に ECU3は、ステップ 102において、煤の推定堆積量 Saを図 7及び図 9に示す 推定堆積量算出用マップ Mlにより決定する。このマップ Mlは ECU3内の書き込み 不可能なメモリ(ROM等)に記憶される。図 7に示されるように、マップ Mlには、ェン ジン運転状態を表すパラメータの値に応じて予め定められた煤の推定堆積量 Saが 記憶されている。このパラメータは、本実施形態の場合、エンジン回転速度 NE、ェン ジン負荷 L及びエンジン水温 Twであり、これら 3者の値に対応した 1つの推定堆積量 Saが決定される。推定堆積量 Saは、あるエンジン運転状態において前記サンプル 時間(1分)の間に通常可動部付近に堆積されると推定される煤の量であり、その値 は実機試験等に基づいて決定される。
[0048] 図 9は当該マップ Mlをより具体的に示す。これから理解されるように、推定堆積量 Saの値は、エンジン回転速度 NEが高いほど小さな値であり、エンジン負荷 Lが高い ほど小さな値である。また本実施形態では推定堆積量 Saの値が強制駆動の回数を 単位として設定される(即ち、 cc等の一般的な量の単位ではない)。例えば図示され るような推定堆積量 Sa = 20とは、強制駆動を 20回実行すると可動部付近力も払い 落とされるような煤の量を意味する。
[0049] 本実施形態においてマップ Mlは所定の水温範囲毎に複数設けられる。本実施形 態では、水温 Twが第 1しきい値 Twl以下の場合 (Tw≤Twl)と、水温 Twが第 1しき い値 Twlより大きく第 2しきい値 Tw2以下の場合 (Twl <Tw≤Tw2)と、水温 Twが 第 2しきい値 Tw2より大きく第 3しきい値 Tw3以下の場合 (Tw2く Tw≤Tw3)とで、 3つのマップ Mlが予め作成され ECUに記憶される。本実施形態では Twl = 0°C、 T w2 = 50°C、 Tw3 = 100°Cである。図から理解されるように、推定堆積量 Saの値はェ ンジン水温 Twが高 、ほど小さな値である。
[0050] 図 4に戻って、 ECU3は、次のステップ 103において、煤の推定焼落量 Sbを図 8及 び図 10に示す推定焼落量算出用マップ M2により決定する。このマップ M2も前述の マップ Mlと同様に、 ECU3内の書き込み不可能なメモリ(ROM等)に記憶され、パ ラメータ(エンジン回転速度 NE、エンジン負荷 L及びエンジン水温 Tw)の値に応じて 予め定められた煤の推定焼落量 Sbが記憶されている。推定焼落量 Sbは、あるェン ジン運転状態において前記サンプル時間(1分)の間に通常可動部付近力 焼落さ れると推定される煤の量であり、その値は実機試験等に基づいて決定される。また推 定焼落量 Sbの値が強制駆動の回数を単位として設定され、マップ M2は前記同様の 水温範囲毎に 3つ設けられる。
[0051] 図 8及び図 10に示すように、マップ M2は、その入力値がマップ Mlと異なり、マップ Mlとは逆の関係となっている。図から理解されるように、マップ M2には 0又は負の値 が入力されている。これは、後に理解されるが、推定堆積量 Saからの減算を行うため であり、実質的にはマップ M2の入力値の絶対値に意味がある。このマップ M2の入 力値の絶対値は、エンジン回転速度 NEが高いほど大きな値であり、エンジン負荷 L が高 、ほど大きな値であり、エンジン水温 Twが高 、ほど大きな値である。
[0052] このように本発明は、エンジン回転速度が高 、程、またエンジン負荷が高 、程、ま たエンジン水温が高い程、煤の堆積量は少なぐ煤の焼落量は多いという考え方に 基づく。エンジン回転速度及びエンジン負荷が高い程、高温高流量の排気ガスが可 変容量機構の可動部に吹き付けられるので煤の堆積は少なぐ煤はより多く焼落す ると考えられ、また、そのようなエンジン運転状態のときには低回転低負荷側のときょ りも可動べーンが頻繁に動作されていると考えられるので、煤は堆積せず、また堆積 した煤も振り落とされると考えられる。さらに、エンジン水温が高い程、排気ガスが高 温になるので、煤が可動部付近に付着しづらぐ堆積は少ないと考えられる。
[0053] 逆に、エンジン回転速度が低 、程、またエンジン負荷が低 、程、またエンジン水温 が低い程、煤の堆積量は多ぐ煤の焼落量は少ないと考えられる。そこでこれら堆積 量と焼落量との差を求めて残存量を決定し、この残存量に対応した時間即ち回数だ け強制駆動を実行すれば、適度で且つ必要十分の強制駆動を達成することができる
[0054] 図 4に戻って、 ECU3は、ステップ 104において、演算式
Kn=Kn- 1 + Sa+Sb
力 今回の煤の推定残存量 Knを決定する。マップ Μ2から求められた推定焼落量 S bが負の符号をもつので推定焼落量 Sbは推定堆積量 Saに加算されるが、実質的に は推定堆積量 Saから推定焼落量 Sbが減算されているに等しい。この差に前回の煤 の推定残存量 Kn-1が加算され、合計の推定残存量 Κηが累積的に計算される。この ように決定された今回の推定残存量 Κηは、 ECU3内の書き込み可能なメモリに更新 保存される。
[0055] この後、 ECU3は、ステップ 105において、前回の推定残存量 Κη-1を今回の推定 残存量 Κηに等しいとして ECU3内の書き込み可能なメモリに更新保存する。そして 次にステップ 106において、キースィッチ 51がドライバにより OFFされたか否かを判 断する。通常の運転が継続されているときは OFFされないので、このときはステップ 1 01に戻って、前記サンプル時間経過後、ステップ 101〜104を再度実行する。このよ うなステップ 101〜104を繰り返すループが前記サンプル時間毎に実行され、推定 残存量 Knがサンプル時間毎に更新される。
[0056] 一方、ステップ 106において、エンジン停止に伴いキースィッチ 51が OFFされてい る場合、本ルーチンを終了する。
[0057] 次に、強制駆動実行の判定方法を説明する。この判定は、強制駆動を行うべきタイ ミングであるかどうかを判断するためのもので、図 5に示される強制駆動実行判定ル 一チンを ECU3が所定のサンプル時間(例えば 1分)毎に実行することによりなされる
[0058] 本ルーチンも前記同様、エンジンのキースィッチ 51がドライバにより ONされたのと 同時に開始する。 ECU3は、最初のステップ 201で、現在のエンジン制御モードがァ ィドルモードであるか否かを判断する。エンジン制御モードがアイドルモードであると きとは、エンジン運転状態がアイドル領域にあるときであり、具体的には、(1)検出さ れた実際のエンジン回転速度 NEが所定のアイドル回転速度 (例えば 500rpm)に近 い値で、且つ(2)検出されたアクセル開度 Θ thがゼロ(即ち、アクセルペダル 38の踏 込み量がゼロ)のときである。
[0059] エンジン制御モードがアイドルモードであるとき、制御ルーチンはステップ 202に進 み、図 4のステップ 104で決定された推定残存量 Knが所定のしき 、値 (強制駆動実 行判定しきい値) Ksと比較される。本実施形態では Ks = 3である。推定残存量 Knが しきい値 Ksより大きい場合、制御ルーチンはステップ 203に進み、ここで可動べーン の強制駆動が実行される。この実行は、図 6に示される強制駆動実行ルーチンが実 行されること〖こより行われる。
[0060] 次に制御ルーチンはステップ 204に進み、ここで前回の推定残存量 Kn-1が 0とさ れて ECU3内のメモリに保存される。これは、強制駆動実行により煤は除去されたと 考えられ、図 4のステップ 104で実行される計算で前回の推定残存量 Kn-1を 0とする 必要がある力 である。
[0061] この後制御ルーチンはステップ 205に進み、キースィッチ 51が OFFされたか否か が判断される。通常の運転が継続されているときは OFFされないので、ステップ 201 に戻る。そしてサンプル時間経過後の次回の制御はステップ 201から開始する。一 方、今回の制御において、エンジン制御モードがアイドルモードでないとき(ステップ 201で No)、又は推定残存量 Knがしきい値 Ks以下のとき(ステップ 202で No)も、ス テツプ 201に戻り、次回の制御がステップ 201から開始する。このように、強制駆動実 行判定がサンプル時間毎に繰り返し行われ、その中力 必要に応じて可動べーンの 強制駆動が実行される。
[0062] ステップ 204において、キースィッチ 51が OFFの場合、強制駆動実行判定ルーチ ンを終了する。
[0063] 次に、可動べーンの強制駆動の実行方法を説明する。この実行は、図 6に示される 強制駆動実行ルーチンを ECU3が所定の時間周期で実行することによりなされる。
[0064] 本ルーチンは、ステップ 301〜310から構成され、変数を初期化するステップ (ステ ップ 301, 302)と、可動べーンを開方向に動作させるステップ (ステップ 303〜305) と、可動べ一ンを閉方向に動作させるステップ(ステップ 303、 304、 306〜308)と、 強制駆動回数をカウントするステップ (ステップ 309、 310)とに大別される。
[0065] まず、ステップ 301では、駆動回数カウンタ Nが N = 0に初期化される。次いで、ス テツプ 302では、制御回 nと、開作動カウンタ Topと、閉作動カウンタ Telとがそれぞれ 0に初期化され、可動べーンの基本目標開度 Xの初期値が 100に設定され、可動べ ーンのなまし後目標開度 Y[n]の初期値 Υ[0]が 0に設定される。
[0066] 開作動カウンタ Topとは、各制御回において可動べーンが開方向に作動されてい る間に 1ずつ増加されるカウンタである (ステップ 305参照)。また閉作動カウンタ Tel とは、各制御回において可動べ一ンが閉方向に作動されている間に 1ずつ増加され るカウンタである (ステップ 308参照)。可動べーンの基本目標開度 Xは、図 3に示さ れるように矩形波に沿った値であり、可動べーンが開方向に作動されるときは全開相 当の 100の値をとる力 可動べ一ンが閉方向に作動されるときは全閉相当の 0の値を とる (ステップ 306参照)。可動べーンのなまし後目標開度 Y[n]は、図 3に示されるよ うに、基本目標開度 Xの矩形波になまし処理を行って得られる波形に沿った値であり 、可動べーンを駆動するァクチユエータ 35への出力信号の値である。
[0067] 次に、ステップ 303では、制御回 ηの値を 1だけ増加し (η=0+ 1 = 1)、次式により 可動べーンのなまし後目標開度 Υ[η]を決定する。
[0068] Y[n] =Ka *Y[n— 1] + (1— Ka) *Χ
そして決定されたなまし後目標開度 Υ[η]に応じた駆動信号をァクチユエータ 35に出 力する。なお、この式はデジタルローパスフィルターの式である。 [0069] Kaは所定のなまし係数で、 0〜1の値をとることができる。 Ka = 0のとき Y[n]は に 一致される。 Kaが 1に近づく程なまし度合いが大きくなり、つまり、 Xを入力とした場合 、 Kaが 1に近づく程出力が遅れて出てくるようになる。本実施形態では Ka = 0. 7とさ れる。
[0070] 次に、ステップ 304では、開作動カウンタ Topの値が所定のしきい値(開作動しきい 値) Ktopと比較される。この開作動しきい値 Ktopは、可動べーンを開方向に作動さ せ続ける時間ないし回数を規定するための値で、本実施形態では Ktop = 10 (回)と される。本ステップで開作動カウンタ Topがしき!/、値 Ktop以下の場合はステップ 305 に進み、開作動カウンタ Topがしきい値 Ktopより大きい場合はステップ 306に進む。
[0071] ステップ 305では、開作動カウンタ Topの値が 1だけ増加される。そして制御ルーチ ンはステップ 303に戻る。
[0072] ステップ 306では、基本目標開度 Xの値が 0に変更される。そして次のステップ 307 で、閉作動カウンタ Telの値が所定のしき 、値(閉作動しき!、値) Ktclと比較される。 この閉作動しき 、値 Ktclも開作動しき 、値 Ktopと同様、可動べ一ンを閉方向に作動 させ続ける時間を規定するための値で、本実施形態では Ktcl= 10 (回)とされる。本 ステップで閉作動カウンタ Telがしきい値 Ktcl以下の場合はステップ 308に進み、閉 作動カウンタ Telがしきい値 KtcUり大きい場合はステップ 309に進む。
[0073] ステップ 308では、閉作動カウンタ Telの値が 1だけ増加される。そして制御ルーチ ンはステップ 303に戻る。
[0074] ステップ 309では、駆動回数カウンタ Nの値力 図 4に示されるステップ 104で決定 保存された推定残存量 Knと比較される。そして駆動回数カウンタ Νの値が推定残存 量 Κη以下の場合はステップ 310に進み、駆動回数カウンタ Νの値が推定残存量 Kn より大きい場合は本ルーチンを終了する。
[0075] ステップ 310では、駆動回数カウンタ Nの値が 1だけ増加される。そして制御ルーチ ンはステップ 302に戻る。
[0076] 以下、図 4〜図 6に示された各制御ルーチンに基づく可動べーンの強制開閉駆動 制御について説明する。
[0077] エンジン運転中、図 4に示される推定残存量算出ルーチンにより、所定のサンプル 時間 (本実施形態では 1分)毎に、推定残存量 Knが算出される (ステップ 104)。そし てこの推定残存量 Κηが、図 5に示される強制駆動実行判定ルーチンにより、所定の サンプル時間(本実施形態では 1分)毎に、所定のしきい値 Ksと比較され (ステップ 2 02)、推定残存量 Knがしきい値 Ksを上回ったとき強制駆動が実行され (ステップ 203 )、図 6に示される強制駆動実行ルーチンが実行される。本実施形態では Ks = 3であ り、よって推定残存量 Kn力 以上に達したとき強制駆動が実行される。以下において Kn=4の場合を説明する。
[0078] 図 5のステップ 201に関連して説明されたように、強制駆動はエンジン運転状態が アイドル領域にあるときのみ実行される。これは、車両が運転走行されるような状況下 でエンジン運転状態がアイドル領域外にあるときに強制駆動が実行されると、過給圧 をエンジン運転状態に適した所望の圧力に制御するのが困難となり、車両の運転に 支障をきたす可能性があるからである。アイドル領域では、通常車両が積極的に運 転されて 、な 、か又は停止して 、ると考えられ、よってこの場合に強制駆動が実行さ れても何等不都合はな!/、と考えられる。
[0079] また、エンジン運転状態がアイドル領域にあるときに、可動べ一ンが図 3の Xで示さ れる如く急激に大きく強制駆動されると、排気ガスに悪影響を及ぼす可能性があると 共に、エンジン音質が急激に変化しドライバに違和感を与えてしまう。また回転変動 による振動発生も懸念される。よって本実施形態では、図 6のステップ 303でなまし処 理を行い、図 3の Υ[η]で示される如く可動べーンを比較的緩やかに強制駆動するよ うにしている。
[0080] さて、図 6に示されるルーチンの実行に関し、本ルーチンの実行開始直後の最初の 制御回では、ステップ 303において η=0+ 1 = 1 (回目)であり、 Υ[1] =0. 7 * 0+ ( 1 -0. 7) * 100 = 30である(図 3参照)。そしてこの Y[l] = 30が可動べーン駆動用 ァクチユエータ 35に出力され、この値に応じた開度に可動べーンが制御される。
[0081] 次のステップ 304において、 Ktopは予め 10に設定されており、 Topはこの時点で はまだ初期値 0であるので、判定は Noとなり、ステップ 305に進んで Topの値が 1だ け増加され、 Top = lとされる。この後、所定のクランク角周期を経て次の制御タイミン グが到来したら、再度ステップ 303が実行され、 η= 2、 Υ[2] =0. 7 * 30+ (1— 0. 7) * 100 = 51となり(図 3参照)、 Y[2] = 51が可動べーン駆動用ァクチユエータ 35 に出力される。次のステップ 304において、この時点で Topは 1であり、判定は依然 N oであり、ステップ 305に進んで Topの値が 1だけ足されて Top = 2になる。
[0082] このように、開方向の強制駆動が 1回終了する毎に Topが 1だけ増加され、 Topの 値が Ktopの値を上回るまで、つまり Top = l lになるまで、開方向の強制駆動が継続 される。 3〜: L 1回目の帘 [J御【こお \ /、て、 Υ[3] =66、 Υ[4] = 76、 Υ[5] =83、 Υ[6] = 88、 Υ[7] = 92、 Υ[8] = 94、 Υ[9] = 96、 Υ[10] = 97、 Υ[11] = 98であり、これら 各値が各制御タイミングにおいてそれぞれ出力される(図 3参照)。そして 11回目の 出力を終えた後にステップ 304に到達すると判定は Yesとなり、ステップ 306つまり閉 方向の制御に移行する。
[0083] ステップ 306では Xの値が 0に変更される。そして次のステップ 307において、 Ktcl
= 10であり、 Telはこの時点ではまだ初期値 0であるので、判定は Noとなり、ステップ 308に進んで Telの値が 1に変更される。この後、次の制御タイミングが到来したら、 再度ステップ 303力実行され、 n= 12、 Y[12] =0. 7 * 98+ (1— 0. 7) * 0 = 69と なり(図 3参照)、 Υ[12] =69が可動べーン駆動用ァクチユエータ 35に出力される。 次のステップ 304では Top = 11が維持されているので、判定は Yesであり、ステップ 306に進む。
[0084] ステップ 306で再度 X=0とされた後ステップ 307に進む。この時点で Tcl= 1であり 、 Ktcl= 10を越えないので、判定は Noとなり、ステップ 308に進んで Tcl= 1 + 1 = 2 とされる。この後、次の制御タイミングが到来したら、再度ステップ 303が実行され、 n = 13、Y[13] =0. 7 * 69+ (1— 0. 7) * 0=48となり(図 3参照)、 Υ[13] =48力 S 可動べーン駆動用ァクチユエータ 35に出力される。次のステップ 304では依然 Top = 11が維持されているので、判定は Yesであり、ステップ 306に進む。
[0085] このように、閉方向の強制駆動が 1回終了する毎に Telが 1だけ増加され、 Telの値 が Ktclの値を上回るまで、つまり Tcl= l lになるまで、閉方向の強制駆動が継続さ れる。 14〜22回目の帘 [J御【こお ヽて、 Y[14] = 34、 Υ[15] = 24、 Υ[16] = 17、 Υ[ 17] = 12、 Υ[18] =8、 Υ[19] =6、 Υ[20] =4、 Υ[21] = 3、 Υ[22] = 2力それぞ れ出力される(図 3参照)。そして 22回目の出力を終えた後にステップ 307に到達す ると判定は Yesとなり、ステップ 309に移行する。
[0086] ステップ 309では、駆動回数カウンタの値 Nが推定残存量の値 Kn=4と比較される 。この時点では依然としてステップ 301の初期値 Ν = 0が維持されているので、判定 は Noであり、ステップ 310に進み、駆動回数カウンタが 1だけ増加されて N= lとされ る。これは、 Y[1]〜Y[22]を出力することからなる 1回目の強制駆動が終了したこと を意味する。この後制御ルーチンはステップ 302に戻り、前述したような Υ[1]〜Υ[2 2]の出力が再度実行される。
[0087] 2回目の強制駆動の Υ[22]の出力が終了した後、ステップ 309に到達した場合、 Ν
= 1であるので判定は Noである。よってステップ 310に進み、 N= l + 1 = 2とされ(つ まり 2回目の強制駆動が終了)、ステップ 302に進んで 3回目の強制駆動が開始され る。
[0088] このような強制駆動が計 5回繰り返される。即ち、 5回目の強制駆動の Y[22]の出 力が終了した後、ステップ 309に到達すると、 Ν = 5、 Κη=4であるので判定は Yesと なる。これによつて本ルーチンは終了し、可動べーンの強制駆動制御が終了する。
[0089] 以上説明したように、本発明によれば、エンジン運転状態に応じた煤の堆積量と焼 落量とが考慮されている。この点、煤の焼落を考慮していない特許文献 1のものとは 明らかに相違する。そしてこれらの値に基づいて煤の残存量がエンジン運転中に計 算され、煤の残存量が一定以上になった場合だけ、可動べーンの強制駆動が実行さ れる。従って、無駄に強制駆動を実行することがなぐ適切なタイミングで強制駆動を 実行することができる。また、煤の残存量が多い程、多くの回数 (即ち長時間)、強制 駆動を実行することができ、煤の残存量に応じた必要十分な回数 (即ち時間)の強制 駆動を実行することができる。従って本発明によれば、適切で効率的な強制駆動制 御が実現される。
[0090] また、煤の推定堆積量が、比較的煤の溜まりやす!ヽエンジン運転領域 (低回転低 負荷領域)にて多く設定され、逆に煤の推定焼落量が、比較的煤の溜まりにくいェン ジン運転領域 (高回転高負荷領域)にて多く設定されているので、実際のエンジンの 運転状況に即した推定残存量が得られ、適切な強制駆動の実行に著しく寄与できる 。即ち、市街地等で低速走行を続ける車両のように、エンジンが低速低負荷で運転さ れて 、るケースが多 、場合、比較的短時間で推定残存量 Knがしき 、値 Ksを越える ので、比較的短い時間間隔で強制駆動を実行できる。逆に、主に高速走行を行う車 両のように、エンジンが高速高負荷で運転されるケースが多い場合、推定残存量 Kn 力 Sしきい値 Ksを越えづらくなり、比較的長い時間間隔で強制駆動を実行できる。こう してもエンジンが高速高負荷の場合には高温高流量の排気ガスが可変容量機構の 可動部付近に当たるので、煤は堆積しづらく又は焼落しやすぐ強制駆動の頻度を 落としても問題はない。
[0091] 特に本発明によれば、多種多様な使われ方をする多くの車両に対して個々に適切 な強制駆動を実行することができる。即ち、低速低負荷運転が多用されるエンジンで は、前記サンプル時間(本実施形態では 1分)の間に残存する煤の量は多くなる傾向 力 Sあるが、本発明ではこのとき強制駆動の頻度 (タイミング)及び回数を増加すること ができる。逆に、高速高負荷運転が多用されるエンジンでは、前記サンプル時間の 間に残存する煤の量は少なくなる傾向があるが、本発明ではこのとき強制駆動の頻 度及び回数を減少することができる。
[0092] 強制駆動は、車両の走行に影響を与えな 、ようにアイドル領域で実行される。この ときなまし処理後の波形に沿うように、比較的緩やかにベーン開度が変化される。従 つて、強制駆動時における排気ガスへの極力少なくすることができると共に、エンジン 音質の急変を防止しドライバへの違和感を極力少なくすることができる。
[0093] 本発明の実施形態は、前記実施形態以外にも様々なものが考えられる。
[0094] 前記実施形態における各数値及び単位は例示であり、必要に応じて任意の数値 及び単位を選択することができる。推定堆積量と推定焼落量とは、前記実施形態で は図 7〜図 10に示されるマップを用いて算出されるが、計算式力も算出されても良い 。推定堆積量と推定焼落量と推定残存量との単位は、前記実施形態では強制駆動 の回数であつたが、通常の量の単位 (例えば cc等)としても良い。また、回数の単位を 時間の単位に変更することもでき、時間の単位をクランク角の単位に変更することも でき、逆も可能である。
[0095] エンジン運転状態を表すパラメータは、前記実施形態ではエンジン回転速度、ェン ジン負荷及びエンジン温度の 3つであった。し力しながら、煤の堆積と焼落とに関係 しそうなあらゆる 1以上のパラメータを採用することができる。例えば前記 3つのパラメ ータのうち 1つ又は 2つのみを用いても良いし、吸気温度、過給圧等の他のパラメ一 タを用いることもできる。エンジン負荷として、前記実施形態ではアクセル開度を用い たが、要求トルクや目標燃料噴射量を用いても良い。エンジン温度として油温を用い ることちでさる。
[0096] 前記実施形態における可動べーン駆動用ァクチユエータ 35として様々なものが考 えられる。例えば、エンジンによって駆動されるポンプで正若しくは負の空気圧、又は 油圧を発生させ、これら空気圧又は油圧を駆動源として作動するものが考えられる。 この他、電動ァクチユエータも考えられ、これを用いると、ポンプを駆動できないェン ジン停止中も、電動で可動べーンを駆動することができ、エンジンの運転に影響を及 ぼさないエンジン停止時にも可動べーンの強制駆動が実行可能となる。
[0097] 前記実施形態においては、可動べーンを開方向と閉方向とに 1回ずつ作動させる ノターンを 1回の駆動として可動べーンの強制駆動を実行した。し力しながら、このよ うな強制駆動のパターンは様々なものが採用可能である。少なくは、開方向に 1回の み、或いは閉方向に 1回のみの作動をもって 1回の駆動としてもよい。或いは逆に、 開方向及び Z又は閉方向の作動回数を増やしても良い。開方向と閉方向との作動 を 2回以上ずつ交互に繰り返すパターンを 1回の駆動としてもよい。
[0098] 前記実施形態では、 1回の駆動が完全な往復パターンではな!/、(即ち、開始時の 開度 (Y[l])と終了時の開度 (Y[22])とが異なる)。しかしながら、完全な往復バタ ーンとすることも可能である。例えばサイン波の如きパターンが可能である。前記実施 形態ではなまされた波形 (Υ[η])に沿うような作動であつたが、矩形波 (X)に沿うよう な作動とすることちでさる。
[0099] また、可動べーンの開閉ストロークの範囲も様々なものが考えられる。前記実施形 態では全開付近と全閉付近との間をストロークさせたが、完全な全開と全閉との間、 全閉と中間開度との間など、様々な範囲を選択することができる。
[0100] ターボチャージャの可変容量機構も前記実施形態のもの以外にあらゆるタイプのも のが適用可能である。またエンジンもディーゼルエンジンに限られず、車両用にも限 られない。 図面の簡単な説明
[0101] [図 1]本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置を示すシステム図である。
[図 2]可変容量機構を示す概略図である。
[図 3]強制駆動制御時の可動べ一ンの開度変化を示すグラフである。
[図 4]強制駆動回数算出ルーチンを示すフローチャートである。
[図 5]強制駆動実行判定ルーチンを示すフローチャートである。
[図 6]強制駆動実行ルーチンを示すフローチャートである。
[図 7]推定堆積量算出マップである。
[図 8]推定焼落量算出マップである。
[図 9]図 7の推定堆積量算出マップをより具体的に描いた図である。
[図 10]図 8の推定焼落量算出マップをより具体的に描いた図である。
符号の説明
[0102] 1 エンジン
2 ターボチャージャ
3 電子制御ユニット(ECU)
11 クランク角センサ
32 可変容量機構
33 可動べーン
34 開閉機構
35 ァクチユエータ
39 アクセル開度センサ
50 水温センサ
Sa 推定堆積量
Sb 推定焼落量
Kn 推定残存量
Ks 強制駆動実行判定しきい値
Y[n] 可動べーンの目標開度

Claims

請求の範囲
[1] 可動べーンを含む可変容量機構を有するターボチャージャを備えたエンジンの制 御装置において、
エンジン運転状態を表すパラメータの値に応じて予め定められ、前記可変容量機 構の可動部付近に堆積したと推定される煤の量を記憶する第 1の記憶手段と、 前記パラメータの値に応じて予め定められ、前記可動部付近から焼落したと推定さ れる煤の量を記憶する第 2の記憶手段と、
実際の前記パラメータの値を検出する検出手段と、
前記検出されたパラメータの値に対応する煤の推定堆積量と推定焼落量とを前記 第 1の記憶手段と前記第 2の記憶手段とから決定する第 1の決定手段と、
前記決定された推定堆積量と推定焼落量との差を求めることにより煤の推定残存 量を決定する第 2の決定手段と、
前記決定された推定残存量に応じて前記可動べーンを強制的に開閉駆動する駆 動手段と を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
[2] 前記パラメータが、エンジン回転速度、エンジン負荷、及びエンジン温度のうちの少 なくとも一つ力 なる請求項 1記載のエンジンの制御装置。
[3] 前記パラメータがエンジン回転速度力 なり、前記推定堆積量は前記エンジン回転 速度が高いほど小さな値であり、前記推定焼落量は前記エンジン回転速度が高いほ ど大きな値である請求項 1記載のエンジンの制御装置。
[4] 前記パラメータがエンジン負荷力 なり、前記推定堆積量は前記エンジン負荷が高 いほど小さな値であり、前記推定焼落量は前記エンジン負荷が高いほど大きな値で ある請求項 1記載のエンジンの制御装置。
[5] 前記パラメータがエンジン温度力 なり、前記推定堆積量は前記エンジン温度が高
V、ほど小さな値であり、前記推定焼落量は前記エンジン温度が高 、ほど大きな値で ある請求項 1記載のエンジンの制御装置。
[6] 前記推定残存量を所定のしきい値と比較する比較手段をさらに備え、前記推定残 存量が前記しき!、値を上回ったとき、前記駆動手段が前記推定残存量に応じた時間 だけ前記可動べーンを強制駆動する請求項 1乃至 5いずれかに記載のエンジンの制 御装置。
[7] 前記駆動手段が、前記可動べーンを開方向と閉方向とに少なくとも 1回ずつ作動さ せるパターンを 1回の駆動として前記可動べーンの強制駆動を実行する請求項 1乃 至 61/、ずれかに記載のエンジンの制御装置。
[8] 前記推定堆積量と前記推定焼落量と前記推定残存量とが前記強制駆動の回数の 単位を有する請求項 7記載のエンジンの制御装置。
[9] 前記駆動手段が、前記可動べーンの目標開度を決定する第 3の決定手段を備え、 この決定された目標開度は、時間軸に対する矩形波になまし処理を行った後の波形 に沿った値である請求項 1乃至 8いずれかに記載のエンジンの制御装置。
[10] 前記駆動手段が、エンジン運転状態がアイドル領域にあるときに強制駆動を実行 する請求項 1乃至 9いずれかに記載のエンジンの制御装置。
[11] 可動べーンを含む可変容量機構を有する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、
エンジン運転状態を表すパラメータの値に応じて、前記可変容量機構の可動部付 近に堆積したと推定される煤の量を予め定めるステップと、
前記パラメータの値に応じて、前記可動部付近から焼落したと推定される煤の量を 予め定めるステップと、
これら煤の推定堆積量と推定焼落量とをそれぞれ前記パラメータの値に関連づけ て記憶手段に記憶させるステップと
を備えることを特徴とするエンジンの制御方法。
[12] 実際の前記パラメータの値を検出するステップと、
前記検出されたパラメータの値に対応する煤の推定堆積量と推定焼落量とを前記 記憶手段から決定するステップと、
前記決定された推定堆積量と推定焼落量とに基づいて煤の推定残存量を決定す るステップと、
前記決定された推定残存量に応じた時間だけ前記可動べーンを強制的に開閉駆 動するステップと
をさらに備えた請求項 11記載のエンジンの制御方法。
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