JP3849181B2 - 機械式過給機付きエンジンの制御装置 - Google Patents
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械式過給機付きエンジンの制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジン等にあっては、吸気を過給する過給機をエンジンにより電磁クラッチを介して駆動し、エンジン運転条件に応じて過給機の駆動を停止するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の機械式過給機付きエンジンの制御装置にあっては、図１４に示すように、電磁クラッチをＯＦＦからＯＮに切換える接続時に、エンジンの吸入空気量が一時的に減り、エンジンの発生トルクの落ち込みが生じるといった問題点が考えられる。
【０００４】
逆に、電磁クラッチをＯＮからＯＦＦに切換える切断時、エンジンの吸入空気量が一時的に増え、エンジンの発生トルクが過剰に上昇するといった問題点が考えられる。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、機械式過給機付きエンジンの制御装置において、過給機の駆動開始時等に生じるトルク段差を解消することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、エンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、エンジンから過給機に伝えられる回転力を断続するクラッチと、過給機を迂回してエンジンに吸気を導くバイパス通路と、バイパス通路を開閉するバイパス流量調整弁と、過給機またはバイパス通路に導かれる吸気を絞るスロットルバルブとを備える機械式過給機付きエンジンの制御装置において、前記クラッチの接続時にスロットルバルブの開度を増やす構成とし、前記スロットルバルブの開度を増やす継続時間ΔＴをエンジン回転数が上昇するのにしたがって長く設定する構成とする。
【０００７】
請求項２に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１に記載の発明において、クラッチが接続する前に時間Δｔだけ先行してスロットルバルブの開度を増やす構成とする。
【０００９】
請求項３に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記クラッチの接続時に増やされるスロットルバルブの開度の増加分ΔＯ1をエンジン回転数が上昇するのにしたがって大きく設定する。
【００１０】
請求項４に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明において、前記クラッチの接続時に増やされるスロットルバルブの開度の増加分ΔＯ1とクラッチの接続後に減らされるスロットルバルブの開度の減少分ΔＯ2の差Ｅをバイパス流量調整弁の開度が小さくなるのにしたがって大きく設定する。
【００１１】
請求項５に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前記過給機の回転数の時間変化率Ｒに基づいてスロットルバルブの開度を制御する構成とする。
【００１２】
請求項６に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１から５のいずれか一つに記載の発明において、前記過給機の回転数とエンジン回転数の積の時間変化率に基づいてクラッチの接続が終了したことを判定する。
【００１３】
請求項７に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、エンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、エンジンから過給機に伝えられる回転力を断続するクラッチと、エンジンに吸入される吸気を絞るスロットルバルブとを備える機械式過給機付きエンジンの制御装置において、前記クラッチの切断時にスロットルバルブの開度を減らす構成とし、前記スロットルバルブの開度を減らす継続時間ΔＴをエンジン回転数が上昇するのにしたがって長く設定する構成とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、クラッチがエンジンの回転力を過給機に伝え始めるとき、スロットルバルブの開度を増やすことにより、エンジンの吸入空気量を一時的に増やして、いわゆるエンジンのトルク段差を解消し、エンジンの回転数変動を抑制できる。また、エンジンの回転数が高くなるのにしたがって、吸入空気量が増やされる時間ΔＴが延長されるため、クラッチの接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応してエンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００１５】
請求項２に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、クラッチが接続する前に時間Δｔだけ先行してスロットルバルブの開度を増やすことにより、クラッチがエンジンの回転力を過給機に伝え始めるのに同期して気筒に吸入される空気量が増やされ、エンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００１７】
請求項３に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、エンジンの回転数が高くなるのにしたがって、クラッチの接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応して、クラッチの接続時に増やされるスロットルバルブの開度の増加分ΔＯ1が増大されるため、エンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００１８】
請求項４に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、目標過給圧が上昇し、過給機の駆動負荷が上昇するのに伴って、バイパス流量調整弁の開度を小さくするとともに、スロットルバルブの開度ΔＯ2を大きくすることより、吸入空気量が不足することなく、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００１９】
請求項５に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、過給機の回転数の時間変化率Ｒに基づいてスロットルバルブの開度を制御するため、過給機の回転数が上昇する半クラッチ状態を判定し、半クラッチ時にスロットルバルブの開度を適確に増やすことが可能となり、エンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００２０】
請求項６に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、過給機の回転数とエンジン回転数の積の時間変化率に基づいてクラッチの接続が終了したことを判定するため、エンジンの回転数が上昇する加速時でも過給機の回転数が上昇する半クラッチ状態を適確に判定し、半クラッチ時にスロットルバルブの開度を適確に増やすことが可能となり、エンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００２１】
請求項７に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、クラッチがエンジンから過給機に伝える回転力を断つとき、前記スロットルバルブの開度を減らすことにより、エンジンの吸入空気量が一時的に減り、エンジントルクが過剰に上昇することを抑制し、エンジンの回転数変動を抑制できる。また、エンジンの回転数が高くなるのにしたがって、吸入空気量が減らされる時間ΔＴが延長されるため、クラッチの接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応してエンジントルクの上昇を抑制できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１に示すように、エンジン１に備えられる吸気通路２の途中には、吸気を絞るスロットルバルブ９が介装され、スロットルバルブ９の下流側に吸気を過給する過給機４が介装される。吸気通路２にはエアクリーナ２８から取り込まれた吸気が、エフフロメータ２７およびスロットルバルブ９を通過した後、過給機４へと導かれ、過給機４からインテークマニホールド３を介して各気筒に分配される。図において、２１はピストン、２２は吸気弁、２３は排気弁である。
【００２４】
過給機４にエンジン１の回転がクランクプーリ２５、ベルト２４、プーリ２６および電磁クラッチ２９を介して伝えられる。電磁クラッチ２９はエンジン１から過給機４に伝えられる回転力を断続する。
【００２５】
吸気通路２には過給機４を迂回して吸気を導くバイパス通路５が設けられる。バイパス通路５の途中にはバイパス流量調整弁７が介装される。バイパス流量調整弁７はステップモータ８を介して開閉駆動される。コントロールユニット１４は過給圧が予め設定された目標値に近づくようにバイパス流量調整弁７の開度を制御する。
【００２６】
吸気通路２にはスロットルバルブ９を迂回して吸気を導く補助空気通路３５が設けられる。補助空気通路３５の途中にはバイパス流量調整弁３７が介装される。バイパス流量調整弁３７はその開弁期間割合が０〜１００％の間でデューティ制御される。
【００２７】
スロットルバルブ９はステップモータ１０を介して開閉駆動される。コントロールユニット１４はアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３０からの信号をはじめエンジン１の運転状態を検出する信号を入力し、検出された運転状態に応じてステップモータ１０を介してスロットルバルブ９を開度を調節する。
【００２８】
コントロールユニット１４は、エンジン回転数、エアフロメータ２７によって検出され吸入空気量等の運転状態を代表する検出信号を入力し、図２に示すマップに基づいて、エンジン１の負荷または回転数が所定値以下となる非過給（Ｓ／Ｃ ＯＦＦ）域では、電磁クラッチ２９をＯＦＦにするとともに、バイパス流量調整弁７を全開にして過給機４の駆動を停止する。
【００２９】
エンジン１の負荷または回転数が所定値より高まる過給（Ｓ／Ｃ ＯＮ）域では、電磁クラッチ２９をＯＮにして過給機４を駆動し、バイパス流量調整弁７の開度を予め設定された目標過給圧が得られるように制御する。
【００３０】
コントロールユニット１４は、吸気通路２の過給機４より上流側の圧力を検出する圧力センサ１１、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１２、触媒１９に導かれる排気ガスの温度を検出する温度センサ１５、触媒１９の温度を検出する温度センサ１６等の信号を入力し、電磁クラッチ２９の断続とバイパス流量調整弁７の開度を制御する。例えば、スロットルバルブ９の開度が所定値以下の低負荷域において、水温センサ１２によって検出されるエンジン冷却水温度が所定値以下の冷機時に電磁クラッチ２９を接続するとともに、バイパス流量調整弁７を閉じる制御が行われ、気筒に流入する吸気温度を高めてエンジン１の暖機を促進するようになっている。
【００３１】
ところで、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える接続時、スロットルバルブ９の開度を一定にした場合、過給機４に対する駆動トルクが一時的に増え、エンジントルクの落ち込みが生じるといった問題点が考えられる。
【００３２】
逆に、電磁クラッチ２９をＯＮからＯＦＦに切換える切断時、スロットルバルブ９の開度を一定にした場合、過給機４に対する駆動トルクが一時的に減り、エンジントルクが上昇するといった問題点が考えられる。
【００３３】
本発明はこれに対処して、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える接続時に、スロットルバルブ９の開度を増やしてエンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００３４】
図３に示すように、エンジン１の回転数が一定の場合にスロットルバルブ９の開度は、電磁クラッチ２９の接続時から所定時間ΔＴが経過するまでΔＯ1だけ増やされた後、ΔＯ2（＝ΔＯ1−ΔＥ）だけ減らされ、電磁クラッチ２９の接続前の開度よりΔＥだけ増やされる。
【００３５】
このように電磁クラッチ２９がエンジン１の回転力を過給機４に伝え始めるとき、スロットルバルブ９の開度を増やすことにより、エンジン１の吸入空気量が一時的に増え、エンジントルクが図３に２点鎖線で示すように落ち込むことを抑制し、エンジン１の回転数変動を抑制できる。
【００３６】
また、電磁クラッチ２９をＯＮからＯＦＦに切換える切断時に、スロットルバルブ９の開度を減らしてエンジントルクの上昇を抑制する。
【００３７】
図４に示すように、エンジン１の回転数が一定の場合にスロットルバルブ９の開度は、電磁クラッチ２９の切断時から一時的にΔＤ1だけ減らされた後、ΔＤ2（＝ΔＤ1−ΔＦ）だけ増やされ、電磁クラッチ２９の切断前の開度よりΔＦだけ減らされる。
【００３８】
このように電磁クラッチ２９がエンジン１から過給機４に伝える回転力を断つとき、スロットルバルブ９の開度を減らすことにより、エンジン１の吸入空気量が一時的に減り、エンジントルクが図４に２点鎖線で示すように上昇することを抑制し、エンジン１の回転数変動を抑制できる。
【００３９】
次に、他の実施形態として、スロットルバルブ９から気筒へ送られる吸気の輸送遅れに対応して、電磁クラッチ２９の断続時に先行してスロットルバルブ９の開度を調節してもよい。
【００４０】
例えば、図６に示すように、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える接続時に所定時間Δｔだけ先行してスロットルバルブ９の開度を増やす制御が行われる。
【００４１】
この場合、スロットルバルブ９は、電磁クラッチ２９の接続時に所定時間Δｔだけ先行して所定開度ΔＯ1だけ増やされた後、所定時間ΔＴが経過するまで所定開度ΔＯ1に保たれる。スロットルバルブ９が開弁されてから所定時間ΔＴが経過すると、ΔＯ2（＝ΔＯ1−ΔＥ）だけ減らされ、電磁クラッチ２９の接続前の開度よりΔＥだけ増やされる。
【００４２】
こうして電磁クラッチ２９の接続時に所定時間Δｔだけ先行してスロットルバルブ９の開度を増やすことにより、電磁クラッチ２９がエンジン１の回転力を過給機４に伝え始めるのに同期して気筒に吸入される空気量が増やされ、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００４３】
図５のフローチャートは電磁クラッチ２９の断続時におけるスロットルバルブ９の制御ルーチンを示しており、これはコントロールユニット１４において一定周期毎に実行される。
【００４４】
これについて説明すると、まずステップ１にて、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える信号、あるいは電磁クラッチ２９をＯＮからＯＦＦに切換える信号を入力する。
【００４５】
続いて、ステップ２でエンジン１の回転数、油水温、負荷、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度、スロットルバルブ９のＴＨ／Ｖ開度等のエンジン運転状態を入力する。
【００４６】
続いて、ステップ３で先行時間Δｔ、スロットルバルブ９の開度ΔＯ1、継続時間ΔＴ等の各データをマップに基づいて読み出す。
【００４７】
スロットルバルブ９の開閉を電磁クラッチ２９の断続時に先行させる時間Δｔは、図７に示すマップに基づいて、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって短くなるように設定される。
【００４８】
これにより、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって、スロットルバルブ９から気筒へ送られる吸気の輸送遅れ時間が短くなることに対応して、スロットルバルブ９の開閉時期が電磁クラッチ２９の断続時に近づくため、電磁クラッチ２９の接続時に同期して気筒に吸入される空気量が増やされ、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００４９】
電磁クラッチ２９の接続時にスロットルバルブ９が開かれる開度ΔＯ1は、図８に示すマップに基づいて、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって大きくなるように設定される。
【００５０】
これにより、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって、エンジン１と過給機４の回転差が大きくなり、電磁クラッチ２９の接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応して、吸入空気量が大きく増やされ、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００５１】
電磁クラッチ２９の接続時にスロットルバルブ９の開度を大きくする継続時間ΔＴは、図８に示すマップに基づいて、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって長くなるように設定される。
【００５２】
これにより、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって、エンジン１と過給機４の回転差が大きくなり、電磁クラッチ２９の接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応して、吸入空気量が増やされる時間ΔＴが延長され、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００５３】
電磁クラッチ２９の接続時に増やされるスロットルバルブ９の開度ΔＯ1と、所定時間ΔＴの経過後におけるスロットルバルブ９の開度ΔＯ2との差ΔＥ（＝ΔＯ1−ΔＯ2）は、図９に示すマップに基づいて、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度が小さくなるのにしたがって大きくなるように設定される。
【００５４】
これにより、目標過給圧が上昇し過給機の駆動負荷が上昇するのに伴って、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度を小さくするとともに、スロットルバルブ９の開度を大きくするため、吸入空気量が不足することなく、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００５５】
続いてステップ４に進んで、決定された各データに基づいてスロットルバルブ９の開度を制御し、ステップ７に進んで電磁クラッチ２９のＯＮ・ＯＦＦを制御する。
【００５６】
図１０のフローチャートは他の実施形態における制御ルーチンを示しており、これはコントロールユニット１４において一定周期毎に実行される。
【００５７】
これについて説明すると、まずステップ１１にて、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える信号を入力する。
【００５８】
続いて、ステップ１２で過給機４の回転数センサ３１によって検出されるＳ／Ｃ回転数の読込みを開始する。
【００５９】
続いて、ステップ１３で過給機４のＳ／Ｃ回転数の時間変化率Ｒを算出し、変化率Ｒが所定値Ａより大きいかどうかを判定する。
【００６０】
Ｒ＞Ａと判定された場合、ステップ１４に進んで、過給機４の回転数の時間変化率Ｒに基づいてスロットルバルブ９の開度をＯ＋ΔＯとして決定する。
【００６１】
続いてステップ１５に進んで、決定された値に基づいてスロットルバルブ９の開度を制御する。
【００６２】
０≦Ｒ＜Ａと判定された場合、ステップ１６に進んで、エンジン１の回転数、油水温、負荷、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度、スロットルバルブ９のＴＨ／Ｖ開度等のエンジン運転状態に基づいてＯ＋Δｅとして決定する。
【００６３】
続いてステップ１７に進んで、決定された値に基づいてスロットルバルブ９の開度を制御する。
【００６４】
これにより、図１１に示すように、電磁クラッチ２９がＯＦＦからＯＮになって過給機４の回転数が上昇する半クラッチ状態を適確に判定し、半クラッチ時にスロットルバルブ９の開度を増やし、電磁クラッチ２９の接続が完了するのにともなってスロットルバルブ９の開度を減らすことが可能となる。
【００６５】
図１２のフローチャートは他の実施形態における制御ルーチンを示しており、これはコントロールユニット１４において一定周期毎に実行される。
【００６６】
これについて説明すると、まずステップ２１にて、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える信号を入力する。
【００６７】
続いて、ステップ２２で過給機４の回転数センサ３１によって検出されるＳ／Ｃ回転数の読込むとともに、エンジン１の回転数の読み込みを開始する。
【００６８】
続いて、ステップ２３で過給機４のＳ／Ｃ回転数とエンジン回転数の積の時間変化率Ｐを算出し、変化率Ｐが所定値Ａより大きいかどうかを判定する。
【００６９】
Ｐ＞Ａと判定された場合、ステップ２４に進んで、過給機４のＳ／Ｃ回転数の時間変化率Ｒを算出する。
【００７０】
続いて、ステップ２５に進んで、過給機４のＳ／Ｃ回転数の時間変化率Ｒに基づいてスロットルバルブ９の開度をＯ＋ΔＯとして決定する。
【００７１】
続いてステップ２６に進んで、決定された値に基づいてスロットルバルブ９の開度を制御する。
【００７２】
０≦Ｐ＜Ａと判定された場合、ステップ２７に進んで、電磁クラッチ２９の接続が終了したものと判断する。
【００７３】
続いて、ステップ２８に進んで、エンジン１の回転数、油水温、負荷、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度、スロットルバルブ９のＴＨ／Ｖ開度等のエンジン運転状態に基づいてＯ＋Δｅとして決定する。
【００７４】
続いてステップ２９に進んで、決定された値に基づいてスロットルバルブ９の開度を制御する。
【００７５】
これにより、図１３に示すように、エンジン１の回転数が上昇する運転時においても、電磁クラッチ２９がＯＦＦからＯＮになって過給機４の回転数が上昇する半クラッチ状態を適確に判定してスロットルバルブ９の開度を増やし、電磁クラッチ２９の接続が完了するのにともなってスロットルバルブ９の開度を減らすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム図。
【図２】同じく制御特性図。
【図３】同じく制御特性図。
【図４】同じく制御特性図。
【図５】他の実施形態の制御内容を示すフローチャートと特性図。
【図６】同じく制御特性図。
【図７】同じく制御特性図。
【図８】同じく制御特性図。
【図９】同じく制御特性図。
【図１０】他の実施形態の制御内容を示すフローチャート。
【図１１】同じく制御特性図。
【図１２】他の実施形態の制御内容を示すフローチャート。
【図１３】同じく制御特性図。
【図１４】従来例を示す制御特性図。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 吸気通路
３ インテークマニホールド
４ 過給機
５ バイパス通路
７ バイパス流量調整弁
８ ステップモータ
９ スロットルバルブ
１０ ステップモータ
１４ コントロールユニット
２９ 電磁クラッチ
３１ 過給機回転数センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械式過給機付きエンジンの制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジン等にあっては、吸気を過給する過給機をエンジンにより電磁クラッチを介して駆動し、エンジン運転条件に応じて過給機の駆動を停止するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の機械式過給機付きエンジンの制御装置にあっては、図１４に示すように、電磁クラッチをＯＦＦからＯＮに切換える接続時に、エンジンの吸入空気量が一時的に減り、エンジンの発生トルクの落ち込みが生じるといった問題点が考えられる。
【０００４】
逆に、電磁クラッチをＯＮからＯＦＦに切換える切断時、エンジンの吸入空気量が一時的に増え、エンジンの発生トルクが過剰に上昇するといった問題点が考えられる。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、機械式過給機付きエンジンの制御装置において、過給機の駆動開始時等に生じるトルク段差を解消することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、エンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、エンジンから過給機に伝えられる回転力を断続するクラッチと、過給機を迂回してエンジンに吸気を導くバイパス通路と、バイパス通路を開閉するバイパス流量調整弁と、過給機またはバイパス通路に導かれる吸気を絞るスロットルバルブとを備える機械式過給機付きエンジンの制御装置において、前記クラッチの接続時にスロットルバルブの開度を増やす構成とし、前記スロットルバルブの開度を増やす継続時間ΔＴをエンジン回転数が上昇するのにしたがって長く設定する構成とする。
【０００７】
請求項２に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１に記載の発明において、クラッチが接続する前に時間Δｔだけ先行してスロットルバルブの開度を増やす構成とする。
【０００９】
請求項３に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記クラッチの接続時に増やされるスロットルバルブの開度の増加分ΔＯ1をエンジン回転数が上昇するのにしたがって大きく設定する。
【００１０】
請求項４に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明において、前記クラッチの接続時に増やされるスロットルバルブの開度の増加分ΔＯ1とクラッチの接続後に減らされるスロットルバルブの開度の減少分ΔＯ2の差Ｅをバイパス流量調整弁の開度が小さくなるのにしたがって大きく設定する。
【００１１】
請求項５に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前記過給機の回転数の時間変化率Ｒに基づいてスロットルバルブの開度を制御する構成とする。
【００１２】
請求項６に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、請求項１から５のいずれか一つに記載の発明において、前記過給機の回転数とエンジン回転数の積の時間変化率に基づいてクラッチの接続が終了したことを判定する。
【００１３】
請求項７に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置は、エンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、エンジンから過給機に伝えられる回転力を断続するクラッチと、エンジンに吸入される吸気を絞るスロットルバルブとを備える機械式過給機付きエンジンの制御装置において、前記クラッチの切断時にスロットルバルブの開度を減らす構成とし、前記スロットルバルブの開度を減らす継続時間ΔＴをエンジン回転数が上昇するのにしたがって長く設定する構成とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、クラッチがエンジンの回転力を過給機に伝え始めるとき、スロットルバルブの開度を増やすことにより、エンジンの吸入空気量を一時的に増やして、いわゆるエンジンのトルク段差を解消し、エンジンの回転数変動を抑制できる。また、エンジンの回転数が高くなるのにしたがって、吸入空気量が増やされる時間ΔＴが延長されるため、クラッチの接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応してエンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００１５】
請求項２に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、クラッチが接続する前に時間Δｔだけ先行してスロットルバルブの開度を増やすことにより、クラッチがエンジンの回転力を過給機に伝え始めるのに同期して気筒に吸入される空気量が増やされ、エンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００１７】
請求項３に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、エンジンの回転数が高くなるのにしたがって、クラッチの接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応して、クラッチの接続時に増やされるスロットルバルブの開度の増加分ΔＯ1が増大されるため、エンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００１８】
請求項４に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、目標過給圧が上昇し、過給機の駆動負荷が上昇するのに伴って、バイパス流量調整弁の開度を小さくするとともに、スロットルバルブの開度ΔＯ2を大きくすることより、吸入空気量が不足することなく、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００１９】
請求項５に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、過給機の回転数の時間変化率Ｒに基づいてスロットルバルブの開度を制御するため、過給機の回転数が上昇する半クラッチ状態を判定し、半クラッチ時にスロットルバルブの開度を適確に増やすことが可能となり、エンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００２０】
請求項６に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、過給機の回転数とエンジン回転数の積の時間変化率に基づいてクラッチの接続が終了したことを判定するため、エンジンの回転数が上昇する加速時でも過給機の回転数が上昇する半クラッチ状態を適確に判定し、半クラッチ時にスロットルバルブの開度を適確に増やすことが可能となり、エンジントルクの落ち込みを抑制できる。
【００２１】
請求項７に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置によれば、クラッチがエンジンから過給機に伝える回転力を断つとき、前記スロットルバルブの開度を減らすことにより、エンジンの吸入空気量が一時的に減り、エンジントルクが過剰に上昇することを抑制し、エンジンの回転数変動を抑制できる。また、エンジンの回転数が高くなるのにしたがって、吸入空気量が減らされる時間ΔＴが延長されるため、クラッチの接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応してエンジントルクの上昇を抑制できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１に示すように、エンジン１に備えられる吸気通路２の途中には、吸気を絞るスロットルバルブ９が介装され、スロットルバルブ９の下流側に吸気を過給する過給機４が介装される。吸気通路２にはエアクリーナ２８から取り込まれた吸気が、エフフロメータ２７およびスロットルバルブ９を通過した後、過給機４へと導かれ、過給機４からインテークマニホールド３を介して各気筒に分配される。図において、２１はピストン、２２は吸気弁、２３は排気弁である。
【００２４】
過給機４にエンジン１の回転がクランクプーリ２５、ベルト２４、プーリ２６および電磁クラッチ２９を介して伝えられる。電磁クラッチ２９はエンジン１から過給機４に伝えられる回転力を断続する。
【００２５】
吸気通路２には過給機４を迂回して吸気を導くバイパス通路５が設けられる。バイパス通路５の途中にはバイパス流量調整弁７が介装される。バイパス流量調整弁７はステップモータ８を介して開閉駆動される。コントロールユニット１４は過給圧が予め設定された目標値に近づくようにバイパス流量調整弁７の開度を制御する。
【００２６】
吸気通路２にはスロットルバルブ９を迂回して吸気を導く補助空気通路３５が設けられる。補助空気通路３５の途中にはバイパス流量調整弁３７が介装される。バイパス流量調整弁３７はその開弁期間割合が０〜１００％の間でデューティ制御される。
【００２７】
スロットルバルブ９はステップモータ１０を介して開閉駆動される。コントロールユニット１４はアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３０からの信号をはじめエンジン１の運転状態を検出する信号を入力し、検出された運転状態に応じてステップモータ１０を介してスロットルバルブ９を開度を調節する。
【００２８】
コントロールユニット１４は、エンジン回転数、エアフロメータ２７によって検出され吸入空気量等の運転状態を代表する検出信号を入力し、図２に示すマップに基づいて、エンジン１の負荷または回転数が所定値以下となる非過給（Ｓ／Ｃ ＯＦＦ）域では、電磁クラッチ２９をＯＦＦにするとともに、バイパス流量調整弁７を全開にして過給機４の駆動を停止する。
【００２９】
エンジン１の負荷または回転数が所定値より高まる過給（Ｓ／Ｃ ＯＮ）域では、電磁クラッチ２９をＯＮにして過給機４を駆動し、バイパス流量調整弁７の開度を予め設定された目標過給圧が得られるように制御する。
【００３０】
コントロールユニット１４は、吸気通路２の過給機４より上流側の圧力を検出する圧力センサ１１、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１２、触媒１９に導かれる排気ガスの温度を検出する温度センサ１５、触媒１９の温度を検出する温度センサ１６等の信号を入力し、電磁クラッチ２９の断続とバイパス流量調整弁７の開度を制御する。例えば、スロットルバルブ９の開度が所定値以下の低負荷域において、水温センサ１２によって検出されるエンジン冷却水温度が所定値以下の冷機時に電磁クラッチ２９を接続するとともに、バイパス流量調整弁７を閉じる制御が行われ、気筒に流入する吸気温度を高めてエンジン１の暖機を促進するようになっている。
【００３１】
ところで、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える接続時、スロットルバルブ９の開度を一定にした場合、過給機４に対する駆動トルクが一時的に増え、エンジントルクの落ち込みが生じるといった問題点が考えられる。
【００３２】
逆に、電磁クラッチ２９をＯＮからＯＦＦに切換える切断時、スロットルバルブ９の開度を一定にした場合、過給機４に対する駆動トルクが一時的に減り、エンジントルクが上昇するといった問題点が考えられる。
【００３３】
本発明はこれに対処して、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える接続時に、スロットルバルブ９の開度を増やしてエンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００３４】
図３に示すように、エンジン１の回転数が一定の場合にスロットルバルブ９の開度は、電磁クラッチ２９の接続時から所定時間ΔＴが経過するまでΔＯ1だけ増やされた後、ΔＯ2（＝ΔＯ1−ΔＥ）だけ減らされ、電磁クラッチ２９の接続前の開度よりΔＥだけ増やされる。
【００３５】
このように電磁クラッチ２９がエンジン１の回転力を過給機４に伝え始めるとき、スロットルバルブ９の開度を増やすことにより、エンジン１の吸入空気量が一時的に増え、エンジントルクが図３に２点鎖線で示すように落ち込むことを抑制し、エンジン１の回転数変動を抑制できる。
【００３６】
また、電磁クラッチ２９をＯＮからＯＦＦに切換える切断時に、スロットルバルブ９の開度を減らしてエンジントルクの上昇を抑制する。
【００３７】
図４に示すように、エンジン１の回転数が一定の場合にスロットルバルブ９の開度は、電磁クラッチ２９の切断時から一時的にΔＤ1だけ減らされた後、ΔＤ2（＝ΔＤ1−ΔＦ）だけ増やされ、電磁クラッチ２９の切断前の開度よりΔＦだけ減らされる。
【００３８】
このように電磁クラッチ２９がエンジン１から過給機４に伝える回転力を断つとき、スロットルバルブ９の開度を減らすことにより、エンジン１の吸入空気量が一時的に減り、エンジントルクが図４に２点鎖線で示すように上昇することを抑制し、エンジン１の回転数変動を抑制できる。
【００３９】
次に、他の実施形態として、スロットルバルブ９から気筒へ送られる吸気の輸送遅れに対応して、電磁クラッチ２９の断続時に先行してスロットルバルブ９の開度を調節してもよい。
【００４０】
例えば、図６に示すように、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える接続時に所定時間Δｔだけ先行してスロットルバルブ９の開度を増やす制御が行われる。
【００４１】
この場合、スロットルバルブ９は、電磁クラッチ２９の接続時に所定時間Δｔだけ先行して所定開度ΔＯ1だけ増やされた後、所定時間ΔＴが経過するまで所定開度ΔＯ1に保たれる。スロットルバルブ９が開弁されてから所定時間ΔＴが経過すると、ΔＯ2（＝ΔＯ1−ΔＥ）だけ減らされ、電磁クラッチ２９の接続前の開度よりΔＥだけ増やされる。
【００４２】
こうして電磁クラッチ２９の接続時に所定時間Δｔだけ先行してスロットルバルブ９の開度を増やすことにより、電磁クラッチ２９がエンジン１の回転力を過給機４に伝え始めるのに同期して気筒に吸入される空気量が増やされ、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００４３】
図５のフローチャートは電磁クラッチ２９の断続時におけるスロットルバルブ９の制御ルーチンを示しており、これはコントロールユニット１４において一定周期毎に実行される。
【００４４】
これについて説明すると、まずステップ１にて、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える信号、あるいは電磁クラッチ２９をＯＮからＯＦＦに切換える信号を入力する。
【００４５】
続いて、ステップ２でエンジン１の回転数、油水温、負荷、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度、スロットルバルブ９のＴＨ／Ｖ開度等のエンジン運転状態を入力する。
【００４６】
続いて、ステップ３で先行時間Δｔ、スロットルバルブ９の開度ΔＯ1、継続時間ΔＴ等の各データをマップに基づいて読み出す。
【００４７】
スロットルバルブ９の開閉を電磁クラッチ２９の断続時に先行させる時間Δｔは、図７に示すマップに基づいて、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって短くなるように設定される。
【００４８】
これにより、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって、スロットルバルブ９から気筒へ送られる吸気の輸送遅れ時間が短くなることに対応して、スロットルバルブ９の開閉時期が電磁クラッチ２９の断続時に近づくため、電磁クラッチ２９の接続時に同期して気筒に吸入される空気量が増やされ、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００４９】
電磁クラッチ２９の接続時にスロットルバルブ９が開かれる開度ΔＯ1は、図８に示すマップに基づいて、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって大きくなるように設定される。
【００５０】
これにより、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって、エンジン１と過給機４の回転差が大きくなり、電磁クラッチ２９の接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応して、吸入空気量が大きく増やされ、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００５１】
電磁クラッチ２９の接続時にスロットルバルブ９の開度を大きくする継続時間ΔＴは、図８に示すマップに基づいて、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって長くなるように設定される。
【００５２】
これにより、エンジン１の回転数が高くなるのにしたがって、エンジン１と過給機４の回転差が大きくなり、電磁クラッチ２９の接続時に損失するエンジントルクが大きくなることに対応して、吸入空気量が増やされる時間ΔＴが延長され、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００５３】
電磁クラッチ２９の接続時に増やされるスロットルバルブ９の開度ΔＯ1と、所定時間ΔＴの経過後におけるスロットルバルブ９の開度ΔＯ2との差ΔＥ（＝ΔＯ1−ΔＯ2）は、図９に示すマップに基づいて、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度が小さくなるのにしたがって大きくなるように設定される。
【００５４】
これにより、目標過給圧が上昇し過給機の駆動負荷が上昇するのに伴って、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度を小さくするとともに、スロットルバルブ９の開度を大きくするため、吸入空気量が不足することなく、エンジントルクの落ち込みを抑制する。
【００５５】
続いてステップ４に進んで、決定された各データに基づいてスロットルバルブ９の開度を制御し、ステップ７に進んで電磁クラッチ２９のＯＮ・ＯＦＦを制御する。
【００５６】
図１０のフローチャートは他の実施形態における制御ルーチンを示しており、これはコントロールユニット１４において一定周期毎に実行される。
【００５７】
これについて説明すると、まずステップ１１にて、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える信号を入力する。
【００５８】
続いて、ステップ１２で過給機４の回転数センサ３１によって検出されるＳ／Ｃ回転数の読込みを開始する。
【００５９】
続いて、ステップ１３で過給機４のＳ／Ｃ回転数の時間変化率Ｒを算出し、変化率Ｒが所定値Ａより大きいかどうかを判定する。
【００６０】
Ｒ＞Ａと判定された場合、ステップ１４に進んで、過給機４の回転数の時間変化率Ｒに基づいてスロットルバルブ９の開度をＯ＋ΔＯとして決定する。
【００６１】
続いてステップ１５に進んで、決定された値に基づいてスロットルバルブ９の開度を制御する。
【００６２】
０≦Ｒ＜Ａと判定された場合、ステップ１６に進んで、エンジン１の回転数、油水温、負荷、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度、スロットルバルブ９のＴＨ／Ｖ開度等のエンジン運転状態に基づいてＯ＋Δｅとして決定する。
【００６３】
続いてステップ１７に進んで、決定された値に基づいてスロットルバルブ９の開度を制御する。
【００６４】
これにより、図１１に示すように、電磁クラッチ２９がＯＦＦからＯＮになって過給機４の回転数が上昇する半クラッチ状態を適確に判定し、半クラッチ時にスロットルバルブ９の開度を増やし、電磁クラッチ２９の接続が完了するのにともなってスロットルバルブ９の開度を減らすことが可能となる。
【００６５】
図１２のフローチャートは他の実施形態における制御ルーチンを示しており、これはコントロールユニット１４において一定周期毎に実行される。
【００６６】
これについて説明すると、まずステップ２１にて、電磁クラッチ２９をＯＦＦからＯＮに切換える信号を入力する。
【００６７】
続いて、ステップ２２で過給機４の回転数センサ３１によって検出されるＳ／Ｃ回転数の読込むとともに、エンジン１の回転数の読み込みを開始する。
【００６８】
続いて、ステップ２３で過給機４のＳ／Ｃ回転数とエンジン回転数の積の時間変化率Ｐを算出し、変化率Ｐが所定値Ａより大きいかどうかを判定する。
【００６９】
Ｐ＞Ａと判定された場合、ステップ２４に進んで、過給機４のＳ／Ｃ回転数の時間変化率Ｒを算出する。
【００７０】
続いて、ステップ２５に進んで、過給機４のＳ／Ｃ回転数の時間変化率Ｒに基づいてスロットルバルブ９の開度をＯ＋ΔＯとして決定する。
【００７１】
続いてステップ２６に進んで、決定された値に基づいてスロットルバルブ９の開度を制御する。
【００７２】
０≦Ｐ＜Ａと判定された場合、ステップ２７に進んで、電磁クラッチ２９の接続が終了したものと判断する。
【００７３】
続いて、ステップ２８に進んで、エンジン１の回転数、油水温、負荷、バイパス流量調整弁７のＡＢＶ開度、スロットルバルブ９のＴＨ／Ｖ開度等のエンジン運転状態に基づいてＯ＋Δｅとして決定する。
【００７４】
続いてステップ２９に進んで、決定された値に基づいてスロットルバルブ９の開度を制御する。
【００７５】
これにより、図１３に示すように、エンジン１の回転数が上昇する運転時においても、電磁クラッチ２９がＯＦＦからＯＮになって過給機４の回転数が上昇する半クラッチ状態を適確に判定してスロットルバルブ９の開度を増やし、電磁クラッチ２９の接続が完了するのにともなってスロットルバルブ９の開度を減らすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム図。
【図２】同じく制御特性図。
【図３】同じく制御特性図。
【図４】同じく制御特性図。
【図５】他の実施形態の制御内容を示すフローチャートと特性図。
【図６】同じく制御特性図。
【図７】同じく制御特性図。
【図８】同じく制御特性図。
【図９】同じく制御特性図。
【図１０】他の実施形態の制御内容を示すフローチャート。
【図１１】同じく制御特性図。
【図１２】他の実施形態の制御内容を示すフローチャート。
【図１３】同じく制御特性図。
【図１４】従来例を示す制御特性図。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 吸気通路
３ インテークマニホールド
４ 過給機
５ バイパス通路
７ バイパス流量調整弁
８ ステップモータ
９ スロットルバルブ
１０ ステップモータ
１４ コントロールユニット
２９ 電磁クラッチ
３１ 過給機回転数センサ
Claims (7)
- エンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、
エンジンから過給機に伝えられる回転力を断続するクラッチと、
過給機を迂回してエンジンに吸気を導くバイパス通路と、
バイパス通路を開閉するバイパス流量調整弁と、
過給機またはバイパス通路に導かれる吸気を絞るスロットルバルブと、
を備える機械式過給機付きエンジンの制御装置において、
前記クラッチの接続時にスロットルバルブの開度を増やす構成とし、
前記スロットルバルブの開度を増やす継続時間ΔＴをエンジン回転数が上昇するのにしたがって長く設定する構成とした特徴とする機械式過給機付きエンジンの制御装置。 - 前記クラッチが接続する前に時間Δｔだけ先行してスロットルバルブの開度を増やす構成としたことを特徴とする請求項１に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置。
- 前記クラッチの接続時に増やされるスロットルバルブの開度の増加分ΔＯ1をエンジン回転数が上昇するのにしたがって大きく設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置。
- 前記クラッチの接続時に増やされるスロットルバルブの開度の増加分ΔＯ1とクラッチの接続後に減らされるスロットルバルブの開度の減少分ΔＯ2の差ΔＥをバイパス流量調整弁の開度が小さくなるのにしたがって大きく設定したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置。
- 前記過給機の回転数の時間変化率Ｒに基づいてスロットルバルブの開度を制御する構成としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置。
- 前記過給機の回転数とエンジン回転数の積の時間変化率に基づいてクラッチの接続が終了したことを判定する構成としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置。
- エンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、
エンジンから過給機に伝えられる回転力を断続するクラッチと、
エンジンに吸入される吸気を絞るスロットルバルブと、
を備える機械式過給機付きエンジンの制御装置において、
前記クラッチの切断時にスロットルバルブの開度を減らす構成とし、
前記スロットルバルブの開度を減らす継続時間ΔＴをエンジン回転数が上昇するのにしたがって長く設定する構成としたことを特徴とする機械式過給機付きエンジンの制御装置。
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