JP6112397B2 - 内燃機関の過給機制御装置 - Google Patents
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Description
過給機は、排気通路を流れる排ガスによって排気タービンを駆動し、当該排気タービンに連結されたコンプレッサによって空気を過給することで内燃機関の出力を上げている。
そこで、近年、内燃機関の低負荷運転時には、ウエストゲートバルブを開放させる方法が用いられている。これにより、低負荷運転時には、排出ガスがバイパス通路から逃げ、燃費の悪化の要因となる排圧上昇が低減される。
車両の内燃機関から排出される排ガスによって駆動する排気タービン、吸気通路に設けられて前記排気タービンによって駆動されて吸気加圧を行うコンプレッサ、及び前記排気タービンを迂回して排ガスを排出するバイパス通路を開閉可能なウエストゲートバルブを有する過給機を備えた内燃機関の過給機制御装置であって、
前記ウエストゲートバルブの開度を検出するウエストゲート開度検出手段と、
前記車両が走行する路面の勾配を検出する勾配検出手段と、
運転者のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
前記ウエストゲート開度検出手段による検出結果が全閉で無く、且つ前記勾配検出手段による検出結果が予め設定された第1閾値以上の上り勾配の場合に、前記ウエストゲートバルブを開弁状態から閉方向へ制御し、
前記勾配検出手段による検出結果が前記第1閾値以上で前記ウエストゲートバルブが開弁状態から閉弁方向へ制御している状態において、前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量が予め設定された所定値以下の場合には、前記ウエストゲートバルブを開弁方向に制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
前記開度設定手段は、前記勾配検出手段による検出結果が前記第1閾値よりも大きい第2閾値以上の場合に、前記ウエストゲートバルブの開度を全開未満に設定し、
前記制御手段は、前記開度設定手段によって設定された前記開度となるように前記ウエストゲートバルブの開度量を制御するとよい。
前記勾配検出手段による検出結果が前記第1閾値以上、且つ第2閾値未満の場合に、前記ウエストゲートバルブの開度量を全開に設定するとよい。
図1及び図2に示すように、車両の内燃機関1は、内燃機関本体11と、内燃機関本体11の内部に設けられ、ピストン12とシリンダヘッド13及びシリンダ14とによって囲まれた空間にて燃料を燃焼させる燃焼室11aと、当該燃焼室11aに空気を導入する吸気通路2と、燃焼室11aで燃焼した燃焼ガスを内燃機関1の外部に導出する排気通路3とを有している。
EGR通路21の一端部21aは吸気温度センサ18とスロットルバルブ19との間の吸気通路2に接続されている。
EGR通路21の他端部21bは排気通路3に接続されており、排ガスの一部がEGR通路21を通って吸気通路2に導入される。
コンプレッサ31の下流側(吸気流れの下流側)の吸気通路2には、コンプレッサ31により過給された空気を冷却するインタークーラ4が設けられている。なお、図中の符号5は、排気通路3の排気タービン32下流に設けられた触媒を示している。
このバイパス通路34には、ウエストゲートバルブ35と、当該ウエストゲートバルブ35を開閉制御する電動モータ36と、が設けられている。
電動モータ36の回転量を制御することによって、ウエストゲートバルブ35の開度を調整することができる。
なお、本実施形態では、勾配検出手段7として加速度センサを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、変速機が有する変速段を例えば奇数段と偶数段とに分け、それぞれの変速段群にクラッチ機構を設け、2基のクラッチ機構を交互に作動させて各変速段群への駆動力の伝達、遮断を行うデュアルクラッチ変速機の制御に用いられる路面の勾配情報を用いてもよいし、または、内燃機関1への燃料噴射量と車両加速度の関係や、ブレーキ作用力と車両の減速度などとの関係から勾配を算出してもよい。
そして、制御手段41は、ウエストゲート開度センサ37による検出結果が全閉で無く、且つ算出された勾配が予め設定された第1閾値以上の上り勾配の場合に、電動モータ36を駆動させてウエストゲートバルブ35を開弁状態から閉弁方向へ制御する。
算出された勾配の値は、開度設定手段42に出力される。
そして、係る場合(路面の勾配の値が第1閾値以上で、且つアクセル開度増加量ΔAPSが所定値Atよりも大きい場合)に、ECU40は、制御手段41により作成されたノーマルクローズ制御信号に基づいてノーマルクローズ制御を実施する。
そして、係る場合(路面の勾配の値が第1閾値以上で、且つアクセル開度増加量ΔAPSが所定値以下の場合)に、ECU40は、制御手段41により作成されたオープン制御信号に基づいてノーマルオープン制御を実施する。
具体的に、開度設定手段42は、路面の勾配の値を受信して、当該勾配の値が予め設定された第2閾値(>第1閾値)以上か否かを判定する。
そして、開度設定手段42は、勾配の値が予め設定された第2閾値(>第1閾値)以上で、且つオープン制御信号を受信した場合に、勾配の値に応じてウエストゲートバルブ35の開度Lを0mm<L≦10mmの範囲内で設定する。
本実施形態では、ウエストゲートバルブ35の開度Lは、バルブの高さを示しており、例えば0mmのときに全閉状態、10mmのときに全開状態となる。なお、全閉状態、全開状態のバルブの高さは、これらの値に限定されるものではない。
開度設定手段42によって設定された開度Lの値は、制御手段41に出力される。
CPUは、ROMに格納された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。
また、RAMは、CPUでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMは、例えば、内燃機関1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
ウエストゲートバルブ35はECU40によりノーマルオープン制御又はノーマルクローズ制御される。
ノーマルオープン制御用マップを用いて制御され、ノーマルオープン制御用マップには、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じたウエストゲートバルブ35の開閉状態が規定されている。
低回転且つ低負荷域から内燃機関1の加速(回転及び負荷上昇)を始めると、中負荷域でウエストゲートバルブ35が一旦閉方向へ制御され、さらに高負荷域に突入し過給圧が所定値に達するとウエストゲートバルブ35が開方向へ制御される。
ノーマルクローズ制御用マップを用いて制御され、ノーマルクローズ制御用マップには、ノーマルオープン制御用マップと同様に、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じたウエストゲートバルブ35の開閉状態が規定されている。
ノーマルクローズ制御の場合、アイドリング等の低回転且つ低負荷域において、ウエストゲートバルブ35は閉止されている。
低回転且つ低負荷域から内燃機関1の加速(回転及び負荷上昇)を始めると、高負荷域になるまでウエストゲートバルブ35の閉止状態が維持され、高負荷域に突入し過給圧が所定値に達した時点でウエストゲートバルブ35は開弁方向に制御される。
そして、この状態から運転者の要求によって加速が開始され、過給状態に移行しようとするとき、まずウエストゲートバルブ35が開弁状態から閉弁方向へ制御されてから排気タービン回転速度が上昇し、過給が開始される。したがって、加速開始(運転者がアクセルを踏み始めたとき)から過給開始までの間にタイムラグが生じ、加速レスポンスが低くなる。
勾配検出手段7によって検出された検出結果に基づいて制御手段41が路面の勾配を算出する。
制御手段41は、路面の勾配の値が第1閾値以上の上り勾配の場合(ステップS2のYES)、電動モータ36を駆動させてウエストゲートバルブ35を開弁状態から閉弁方向へ制御する。なお、このとき全閉としてもよい(ステップS3)。
そして、アクセルセンサ9によって検出された検出結果に基づいて制御手段41がアクセル開度増加量ΔAPSを算出する。
そして、制御手段41は、アクセル開度増加量ΔAPSが所定値At以下であると判定した場合(ステップ5:YES)、オープン制御信号を作成する。作成されたオープン制御信号は、開度設定手段42に出力される。
そして、開度設定手段42は、路面の勾配の値が第2閾値以上であると判定した場合(ステップS6:YES)、アクセル開度増加量ΔAPSに基づいてウエストゲートバルブ35の開度L(例えば、0<L<10mm)を算出する(ステップS7)。算出された開度Lは、制御手段41に出力される。この開度Lは例えばアクセル開度増加量ΔAPSに応じたウエストゲート開度Lを定めたマップを参照し算出される。
そして、登坂時に運転者によってアクセル開度Lが増加されて負荷が増大すると、ウエストゲートバルブ35は閉止されているため、タービン回転速度が即座に上昇し過給が開始する。これにより、加速要求から過給開始までのタイムラグがほとんど無くなるため、加速レスポンスを向上させることができる。
2 吸気通路
3 排気通路
4 インタークーラ
5 触媒
6 過給機制御装置
7 勾配検出手段
8 エアクリーナ
9 アクセルセンサ
11 内燃機関本体
11a 燃焼室
12 ピストン
13 シリンダヘッド
14 シリンダ
15 インジェクタ
16 燃料供給路
17 燃料ポンプ
18 吸気温度センサ
19 スロットルバルブ
20 EGR装置
21 EGR通路
21a 一端部
21b 他端部
22 EGRバルブ
25 エアフロセンサ
30 過給機
31 コンプレッサ
32 排気タービン
33 シャフト
34 バイパス通路
35 ウエストゲートバルブ
36 電動モータ
37 ウエストゲート開度センサ(ウエストゲート開度検出手段)
40 ECU
41 制御手段
42 開度設定手段
Claims (3)
- 車両の内燃機関から排出される排ガスによって駆動する排気タービン、吸気通路に設けられて前記排気タービンによって駆動されて吸気加圧を行うコンプレッサ、及び前記排気タービンを迂回して排ガスを排出するバイパス通路を開閉可能なウエストゲートバルブを有する過給機を備えた内燃機関の過給機制御装置であって、
前記ウエストゲートバルブの開度を検出するウエストゲート開度検出手段と、
前記車両が走行する路面の勾配を検出する勾配検出手段と、
運転者のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
前記ウエストゲート開度検出手段による検出結果が全閉で無く、且つ前記勾配検出手段による検出結果が予め設定された第1閾値以上の上り勾配の場合に、前記ウエストゲートバルブを開弁状態から閉弁方向へ制御し、
前記勾配検出手段による検出結果が前記第1閾値以上で前記ウエストゲートバルブが開弁状態から閉弁方向へ制御している状態において、前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量が予め設定された所定値以下の場合には、前記ウエストゲートバルブを開弁方向に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の過給機制御装置。 - 前記勾配検出手段による検出結果に基づいて前記ウエストゲートバルブの開度を設定する開度設定手段を更に備えており、
前記開度設定手段は、前記勾配検出手段による検出結果が前記第1閾値よりも大きい第2閾値以上の場合に、前記ウエストゲートバルブの開度を全開未満の開度に設定し、
前記制御手段は、前記開度設定手段によって設定された前記開度となるように前記ウエストゲートバルブの開度量を制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の過給機制御装置。 - 前記開度設定手段は、
前記勾配検出手段による検出結果が前記第1閾値以上、且つ第2閾値未満の場合に、前記ウエストゲートバルブの開度量を全開に設定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の過給機制御装置。
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