JP6728023B2 - Intake switching valve - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの吸気通路に導入される吸気を、低温空気と高温空気との間で切り替えるために使用される吸気切替弁に関し、より詳細には、低温空気と高温空気との切り替えを行う弁体をモータによって駆動する吸気切替弁に関するものである。 The present invention relates to an intake switching valve used for switching intake air introduced into an intake passage of an engine between low temperature air and high temperature air, and more specifically, switching between low temperature air and high temperature air. The present invention relates to an intake switching valve that drives a valve body with a motor.
吸気切替弁として、例えば特許文献1に、外気(低温空気)と暖気(高温空気)の各取入口を開閉するホットエアバルブ(弁体)が設けられている吸入空気温度制御装置が開示されている。この吸入空気温度制御装置では、ホットエアバルブを回動させることにより、エンジンに接続するインテークチャンバーに導入される吸気を、外気と暖気との間で切り替えている。つまり、ホットエアバルブを開くことにより、暖気を導入するようになっている。そして、ある特定条件(例えば、全負荷運転時)では、吸入空気の温度に関係なく、ホットエアバルブを強制的に外気導入状態にするようになっている。
As an intake switching valve, for example,
しかしながら、モータによって弁体を駆動(回動)する場合、全負荷運転時以外でも高温空気導入中は弁体を全開に維持するため、弁体の前後差圧(吸気通路の圧力変動)の影響を加味して、モータへの通電デューティが大きめ(余剰)に設定されている。そのため、モータの負荷が過大となり、消費電力の増加やモータの損傷を生じさせるおそれがある。また、高温空気導入中にエンジンの出力要求値が大きくなった場合には、出力低下を防止するために低温空気を早期に導入することが望まれている。 However, when the valve element is driven (rotated) by the motor, the valve element is kept fully open during high temperature air introduction even when not under full load operation, so the influence of the differential pressure across the valve element (pressure fluctuation in the intake passage) In consideration of the above, the duty of energizing the motor is set to be large (surplus). Therefore, the load on the motor becomes excessive, which may increase power consumption and damage the motor. Further, when the required output value of the engine becomes large during the introduction of the high temperature air, it is desired to introduce the low temperature air early in order to prevent the output from decreasing.
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、モータの負荷が過大になることを防止することができる吸気切替弁を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an intake switching valve that can prevent an excessive load on a motor.
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、エンジンに接続する吸気通路に低温空気を導入するための低温空気通路部と、前記吸気通路に高温空気を導入するための高温空気通路部と、前記低温空気通路部と前記高温空気通路部を開閉する弁体と、前記弁体を回動駆動するモータと、前記モータをデューティ制御して前記弁体の開度を制御する制御部とを有する吸気切替弁において、前記制御部は、高温空気の導入要求時に、前記弁体により前記低温空気通路部が閉じられて前記高温空気通路部が開かれる全開位置に前記弁体を配置して保持するために必要なトルクを前記モータに発生させる通電デューティである全開保持デューティを、前記エンジンに吸入される吸入空気量に基づいて算出される全開位置保持に最低限必要な最低限デューティにすることを特徴とする。 One embodiment of the present invention made to solve the above problems is a low temperature air passage portion for introducing low temperature air into an intake passage connected to an engine, and a high temperature air passage for introducing high temperature air into the intake passage. Section, a valve body that opens and closes the low temperature air passage section and the high temperature air passage section, a motor that rotationally drives the valve body, and a control section that controls the opening degree of the valve body by duty-controlling the motor. In the intake switching valve having, the control unit arranges the valve element in a fully open position where the low temperature air passage section is closed and the high temperature air passage section is opened by the valve body when a request for introducing high temperature air is made. The full-open holding duty, which is the energizing duty that generates the torque required to hold the motor in the full-open position, which is calculated based on the amount of intake air taken into the engine. It is characterized by doing.
この吸気切替弁では、高温空気の導入要求時において、制御部により、弁体を全開位置に保持するための全開保持デューティが、吸入空気量(質量流量)に基づいて算出される。具体的には、全開保持デューティが、吸入空気量に基づいて算出される全開位置保持に最低限必要な最低限デューティとされる。つまり、全開保持デューティが、吸入空気量に応じて弁体を全開位置に保持するためのトルクをモータが発生するために必要な最低限の通電デューティとされる。そのため、モータへの通電デューティが大きく(余剰に)なることがないので、モータの負荷が過大になることを防止することができる。これにより、消費電力の低減を図るとともに、モータの損傷を防止することができる。 In this intake switching valve, the control unit calculates the fully open holding duty for holding the valve element at the fully open position based on the intake air amount (mass flow rate) when a request for introducing hot air is made. Specifically, the full-open holding duty is the minimum duty required for holding the full-open position calculated based on the intake air amount. That is, the full-open holding duty is the minimum energization duty required for the motor to generate the torque for holding the valve element in the full-open position in accordance with the intake air amount. Therefore, the energization duty to the motor does not become large (excessive), so that it is possible to prevent the load of the motor from becoming excessive. As a result, it is possible to reduce power consumption and prevent damage to the motor.
上記した吸気切替弁において、前記制御部は、エンジンの出力要求値が予め定められた第1所定値より大きくなった場合、前記全開保持デューティを、前記最低限デューティより小さい所定デューティとすることが望ましい。 In the above intake switching valve, the control unit may set the full-open holding duty to a predetermined duty smaller than the minimum duty when the output required value of the engine becomes larger than a predetermined first predetermined value. desirable.
このようにすることにより、エンジンの出力要求値が第1所定値より大きくなった場合、つまり出力要求が大きくなり必要な吸入空気量が増加するとともに全開保持デューティが大きくなる場合には、制御部により、全開保持デューティが、最低限デューティより小さい所定デューティとされる。そのため、モータの出力(トルク)が低下して弁体を全開位置に保持することができなくなり、弁体が閉弁側へ回動する。 By doing so, when the output demand value of the engine becomes larger than the first predetermined value, that is, when the output demand becomes large and the required intake air amount increases and the full-open holding duty increases, the control unit Thus, the full open holding duty is set to a predetermined duty smaller than the minimum duty. Therefore, the output (torque) of the motor is reduced, and the valve element cannot be held at the fully open position, and the valve element rotates toward the valve closing side.
これにより、低温空気通路部も開かれるため、吸気通路には高温空気に加えて低温空気通路部から低温空気が導入されるので、出力要求に応じた必要な吸入空気量を確保することができる。すなわち、必要な吸入空気量を確保しつつ、最大限の高温空気を導入することができる。また、モータへの通電デューティが小さくなるため、モータの負荷が軽減される。このように、高温空気導入中にエンジンの出力要求値が大きくなった場合には、モータへの負荷が軽減されるとともに、低温空気が早期に導入されて必要な吸入空気量を確保することができるので、出力低下を防止することができる。 As a result, the low-temperature air passage portion is also opened, so that low-temperature air is introduced into the intake passage from the low-temperature air passage portion in addition to the high-temperature air, so that the required intake air amount according to the output request can be secured. .. That is, the maximum amount of high temperature air can be introduced while ensuring the required intake air amount. Moreover, since the energization duty to the motor is reduced, the load on the motor is reduced. As described above, when the output demand value of the engine becomes large during the introduction of the high temperature air, the load on the motor is reduced and the low temperature air is introduced at an early stage to secure the necessary intake air amount. Therefore, it is possible to prevent the output from decreasing.
また、上記した吸気切替弁において、前記制御部は、前記全開保持デューティが所定値以上で所定時間継続する高デューティ状態になると、前記弁体の全開位置を閉弁側に徐々に移動させる全開開度補正を行うようにしてもよい。
なお、高デューティ状態の判断を行うための所定時間は、デューティ値に対して異なる所定時間を設定しておくことが好ましい。例えば、デューティ値が大きくなるに従って、判定時間(所定時間)が短くなるように設定すればよい。
Further, in the above intake switching valve, the control unit gradually moves the fully open position of the valve element to the valve closing side when the fully open holding duty is equal to or higher than a predetermined value and is in a high duty state for a predetermined time. Correction may be performed.
It should be noted that it is preferable to set a different predetermined time for the duty value as the predetermined time for determining the high duty state. For example, the determination time (predetermined time) may be set shorter as the duty value increases.
エンジンの出力要求が大きくなり必要な吸入空気量が増加すると、吸気切替弁における前後差圧の影響を受けて全開保持デューティが大きくなる。そのため、モータに過度の負荷がかかるおそれがある。そこで、この吸気切替弁では、全開保持デューティが所定値以上で所定時間継続する高デューティ状態になると、制御部により、弁体の全開位置を閉弁側に移動させる全開開度補正が行われる。具体的には、全開保持デューティが最低限デューティ以下になるように、弁体の全開位置が徐々に閉弁側に移動させられる。そのため弁体は徐々に閉弁側へ回動していき、全開保持デューティが小さくなっていく。 When the output demand of the engine increases and the required intake air amount increases, the full-open holding duty increases due to the influence of the differential pressure across the intake switching valve. Therefore, an excessive load may be applied to the motor. Therefore, in this intake switching valve, when the full-open holding duty is equal to or higher than a predetermined value and becomes a high duty state that continues for a predetermined time, the control unit performs full-open opening correction for moving the full-open position of the valve element to the valve closing side. Specifically, the fully opened position of the valve body is gradually moved to the valve closing side so that the fully opened holding duty becomes equal to or less than the minimum duty. Therefore, the valve body gradually rotates toward the valve closing side, and the full open holding duty becomes smaller.
そして最終的には、モータへの通電デューティが最低限デューティ以下になるため、モータの負荷が軽減される。また、弁体が閉弁側へ回動して低温空気通路部が開かれるため、吸気通路には高温空気に加えて低温空気通路部から低温空気が導入されるので、出力要求に応じた必要な吸入空気量を確保することができる。このように、高温空気導入中にエンジンの出力要求値が大きくなって高デューティ状態になった場合には、徐々に開度が閉じられて通電デューティが下がるので、モータへの負荷が軽減されるとともに、低温空気が早期に導入されて必要な吸入空気量を確保することができるので、出力低下を防止することができる。 Finally, since the energization duty to the motor becomes the minimum duty or less, the load on the motor is reduced. Further, since the valve body is rotated toward the valve closing side to open the low temperature air passage portion, low temperature air is introduced into the intake passage from the low temperature air passage portion in addition to the high temperature air. It is possible to secure a sufficient intake air amount. In this way, when the output required value of the engine becomes large and the high duty state is reached during the introduction of high temperature air, the opening is gradually closed and the energization duty is reduced, so the load on the motor is reduced. At the same time, low-temperature air can be introduced at an early stage to secure a required intake air amount, so that output reduction can be prevented.
この場合には、前記制御部は、前記全開開度補正を実施している場合に、前記高デューティ状態でなくなるとともに、エンジンの出力要求値が前記第1所定値より小さくなると、前記全開開度補正を解除して前記弁体の全開位置を開弁側に徐々に移動させることが好ましい。 In this case, when the controller is performing the full-opening degree correction, when the high-duty state is lost and the required output value of the engine becomes smaller than the first predetermined value, the full-opening degree is reduced. It is preferable to cancel the correction and gradually move the fully open position of the valve element to the valve opening side.
このようにすることにより、全開開度補正を実施している場合に、高デューティ状態でなくなるとともにエンジンの出力要求値が第1所定値より小さくなる、つまり出力要求が小さくなり必要な吸入空気量が減少すると、制御部により、弁体の全開開度位置の補正が解除されて、前記弁体の全開位置が開弁側に徐々に移動させられる。これにより、弁体の全開位置が、全開開度補正前の位置へと徐々に戻っていく。そのため、弁体は、開弁側へ回動していき、最終的には通常の全開位置(低温空気通路部が全閉にされる位置)に復帰するので、高温空気を十分に吸気通路へ導入することができる。 By doing so, when the full-opening degree correction is being performed, the high output duty state is lost and the engine output request value becomes smaller than the first predetermined value, that is, the output request becomes smaller and the required intake air amount becomes smaller. When is decreased, the control unit cancels the correction of the fully opened position of the valve body, and gradually moves the fully opened position of the valve body to the valve opening side. As a result, the fully open position of the valve element gradually returns to the position before the full opening degree correction. Therefore, the valve body rotates to the valve opening side, and finally returns to the normal fully open position (the position where the low temperature air passage part is fully closed), so that the high temperature air is sufficiently supplied to the intake passage. Can be introduced.
そして、上記した吸気切替弁において、前記制御部は、エンジンの出力要求値が前記第1所定値より大きい第2所定値を越えた場合、前記弁体を全閉にすることが好ましい。 In the above intake switching valve, it is preferable that the control unit fully closes the valve body when the required output value of the engine exceeds a second predetermined value that is larger than the first predetermined value.
このようにすることにより、エンジンの出力要求値がさらに大きくなった場合には、制御部により、弁体が全閉にされるため、高温空気の導入が停止されて低温空気が早期に導入されるので、出力要求に応じた吸入空気量を確保すること、また、低温空気の導入に伴い酸素濃度を向上させることができ、出力低下を防止することができる。 By doing so, when the output demand value of the engine becomes even larger, the control unit fully closes the valve element, so that the introduction of the high temperature air is stopped and the low temperature air is introduced early. Therefore, it is possible to secure the amount of intake air according to the output demand, improve the oxygen concentration with the introduction of the low temperature air, and prevent the output from decreasing.
また、上記した吸気切替弁において、前記制御部は、前記全開保持デューティを、前記モータの温度に基づいて補正してもよい。
なお、全開保持デューティの補正に利用するモータの温度は、実測値の他、推定値であってもよい。
Further, in the above intake switching valve, the control unit may correct the full-open holding duty based on the temperature of the motor.
The temperature of the motor used to correct the full-open holding duty may be an estimated value instead of an actually measured value.
このようにすることにより、モータの温度変化に伴うモータ出力(トルク)の変化に対応して、全開保持デューティを精度良く算出することができる。そのため、モータの温度が通常時から変化している場合でも、確実に全開状態を維持するとともに、モータへの通電デューティが大きく(余剰に)なることを防ぐことができる。これにより、確実に全開状態を維持しつつ、消費電力の低減を図ることができる。 By doing so, the full-open holding duty can be accurately calculated in accordance with the change in the motor output (torque) due to the change in the motor temperature. Therefore, even when the temperature of the motor changes from the normal time, it is possible to reliably maintain the fully open state and prevent the energization duty to the motor from becoming large (excessive). As a result, it is possible to reliably reduce the power consumption while maintaining the fully opened state.
本発明に係る吸気切替弁によれば、モータの負荷が過大になることを防止することができる。 The intake switching valve according to the present invention can prevent the load on the motor from becoming excessive.
<第1実施形態>
まず、第1実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、最初に、本実施形態の吸気切替弁21を有するエンジンシステム1について説明した後に、本実施形態の吸気切替弁21について説明する。
<First Embodiment>
First, the first embodiment will be described. In the following description, first, the
図1に示すように、エンジンシステム1は、エンジン11に接続し当該エンジン11へ吸気を導入するための吸気通路12と、エンジン11から排気を導出するための排気通路13を有する。吸気通路12には、吸気の流れ方向の上流側(図1の左側)から順に、エアクリーナ14、電子スロットル装置15及び吸気マニホルド16が設けられている。また、排気通路13には、排気を浄化するための触媒コンバータ17が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
また、エンジンシステム1は、クールエア(低温空気、外気)を、または、ホットエア(高温空気)を、または、クールエアとホットエアとの混合空気を、吸気通路12の下流側へ選択的に流して吸気温度を制御するための吸気温度制御装置18を有する。この吸気温度制御装置18は、排気通路13(排気マニホルド)の周辺のホットエアを回収するシュラウド19と、そのシュラウド19にて回収されたホットエアをエアクリーナ14より上流の吸気通路12へ導入するためのホットエア導入路20と、エアクリーナ14の上流側にて吸気通路12とホットエア導入路20との接続部に設けられた吸気切替弁21とを備える。吸気切替弁21には、ホットエア導入路20の一端と、吸気通路12へクールエアを導入するための吸気入口22が接続される。なお、吸気切替弁21については、さらに後述する。
Further, the
その他、エンジンシステム1は、排気通路13へ導出される排気の一部をEGRガス(排気還流ガス)として吸気通路12へ還流させるEGR通路(排気還流通路)23と、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ(排気還流クーラ)24と、EGR通路23におけるEGRガスの流量を調節するためのEGR弁(排気還流弁)25とを備える。また、エンジンシステム1は、エンジン11と吸気通路12との間に形成されるブローバイガス通路26や新気導入通路27を有する。また、エンジンシステム1は、電子スロットル装置15より上流の吸気通路12に、吸入空気量(質量流量)を検出するエアフローメータ28を有する。
In addition, the
次に、本実施形態の吸気切替弁21について説明する。図2〜図6に示すように、吸気切替弁21は、吸気通路部31と、クールエア通路部32(低温空気通路部の一例)と、ホットエア通路部33(高温空気通路部の一例)と、シャフト34と、弁体35と、モータ36と、制御部37などを有する。
Next, the
吸気通路部31は、エアクリーナ14とエアフローメータ28(図1参照)を介して、吸気通路12(図1参照)と連通している。そして、吸気通路部31は、吸気の流れ方向の下流側(図5の右側)から見たときの断面の外形が、図3に示すように、略矩形(角部を円弧状(R状)に形成した矩形)に形成されている。
The
クールエア通路部32は、図5に示すように、吸気通路部31に対して、クールエアの流れ方向の上流側(図5の左側)の位置に形成されている。そして、クールエア通路部32は、クールエアの流れ方向の上流側(図5の左側)から見たときの断面の外形が、図4に示すように、略矩形に形成されている。このクールエア通路部32は、吸気入口22(図1参照)から導入されるクールエアを、吸気通路部31を介して、吸気通路12に導入するための通路である。なお、クールエア通路部32は、吸気通路部31と同軸になるように形成されている。
As shown in FIG. 5, the cool
ホットエア通路部33は、図5に示すように、吸気通路部31に対して、ホットエアの流れ方向の上流側(図5の下側)の位置に形成されている。そして、ホットエア通路部33は、ホットエアの流れ方向から見たときの断面の外形が、例えば、円形に形成されている。このホットエア通路部33は、ホットエア導入路20(図1参照)から導入されるホットエアを、吸気通路部31を介して、吸気通路12に導入するための通路である。なお、ホットエア通路部33は、当該ホットエア通路部33の軸方向が吸気通路部31の軸方向と交わるように形成されている。
As shown in FIG. 5, the hot
シャフト34は、図5に示すように、クールエア通路部32とホットエア通路部33の接続部分付近に設けられている。シャフト34は、当該シャフト34の軸方向がクールエア通路部32の軸方向と直交するように配置されている。
As shown in FIG. 5, the
弁体35は、シャフト34に一体化されており、モータ36によりギヤ(不図示)を介してシャフト34を中心に回動する。なお、弁体35は、略長方形の平板状に形成されている。
The
モータ36は、ギヤ(不図示)を介してシャフト34に接続している。モータ36は、ギヤを介してシャフト34を中心に回転させることにより、弁体35を回動(駆動)させる。なお、本実施形態では、モータ36としてDCモータを用いている。
The
制御部37は、例えば中央処理装置(CPU)や各種メモリ等を備え、モータ36を含めた吸気切替弁21全体を制御するECUである。そして、制御部37には、エンジンシステム1に備わる各種センサの出力信号が入力されており、制御部37は、それらの信号に基づいて吸気切替弁21の開度制御を実施する。また、制御部37は、後述する全開保持デューティ算出マップ(図8参照)を記憶している。
The control unit 37 is an ECU that includes, for example, a central processing unit (CPU), various memories, and controls the entire
以上のような構成の吸気切替弁21は、モータ36によりシャフト34を回転させて弁体35を回動させることにより、吸気通路12に連通させる通路を、クールエア通路部32またはホットエア通路部33に切り替える。そして、このようにして、吸気切替弁21は、吸気通路12に導入する吸気をクールエアとホットエアとの間で切り替える。
In the
詳しくは、吸気切替弁21において、弁体35は、図5に示す全閉位置(クールエア導入位置)と、図6に示す全開位置(ホットエア導入位置)との間で切り替え配置可能であると共に、全閉位置と全開位置との間の任意の中間位置に保持可能である。ここで、図5に示すように、全閉位置では、クールエア通路部32が吸気通路部31を介して吸気通路12と連通され、ホットエア通路部33が吸気通路12(吸気通路部31)と遮断される。また、図6に示す全開位置では、クールエア通路部32が吸気通路12(吸気通路部31)と遮断され、ホットエア通路部33が吸気通路部31を介して吸気通路12と連通される。
Specifically, in the
そして、クールエア導入時において、弁体35が図5に示す全閉位置に配置されることで、ホットエア通路部33(ホットエア導入路20)からのホットエアを遮断し、クールエア通路部32(吸気入口22)からのクールエアをエアクリーナ14以降の吸気通路12へ導入する。一方、ホットエア導入時において、弁体35が図6に示す全開位置に配置されることで、クールエア通路部32からのクールエアを遮断し、ホットエア通路部33からのホットエアをエアクリーナ14以降の吸気通路12へ導入する。また、混合空気導入時において、弁体35が全閉位置と全開位置との間の任意の中間位置に保持されることで、クールエア通路部32からのクールエアとホットエア通路部33からのホットエアとの混合空気をエアクリーナ14以降の吸気通路12へ導入する。
When the cool air is introduced, the
このような吸気切替弁21の開度制御は、制御部37がエンジン11の運転状態に基づいて、モータ36をデューティ制御することにより行われる。具体的には、制御部37が図7に示す制御フローチャートに基づく制御を実行する。すなわち、制御部37は、まず、ホットエアを導入する要求、つまり高温吸気要求があるか否かを判断する。具体的には、制御部37は、高温吸気フラグHAflgがONであるか否かを判断する(ステップS1)。高温吸気フラグHAflgがONである場合には(ステップS1:YES)、吸気切替弁21に対する開度指令値を全開にして(ステップS2)、吸気切替弁21の弁体35が全開位置に配置されているか否かを判断する全開判定を行う(ステップS3)。この全開判定では、指令値(開度)と吸気切替弁21の実開度との差(偏差)が、所定値より小さいか否かが判断される。すなわち、指令値(開度)と吸気切替弁21の実開度との差(偏差)が、所定値より小さい場合に全開になっていると判定され、所定値より大きい場合に全開になっていないと判定される。なお、このような全開判定を行う所定値としては、1°以下(例えば0.5°)に設定すればよい。
Such control of the opening degree of the
そして、制御部37は、全開判定において吸気切替弁21が全開になっていると判定した場合(ステップS3:YES)、エアフローメータ28の出力信号から吸入空気量(質量流量)を取得する(ステップS5)。次に、制御部37は、図8に示す全開保持デューティ算出マップを用いて、取得した吸入空気量からモータ36に印加する全開保持デューティを算出し(ステップS6)、固定デューティ制御にてモータ36を制御する(ステップS7)。すなわち、ステップS6で算出された全開保持デューティによって、モータ36がデューティ制御される。
If the control unit 37 determines that the
全開保持デューティ算出マップは、図8に示すように、吸入空気量(質量流量)に基づいて、弁体35を全開位置に保持するために最低限必要な最低限デューティ(DUTY)を算出するためのマップである。この全開保持デューティ算出マップは、エンジン11の仕様ごとに実験などにより最適なものに調整されている。なお、図8の破線は、従来の固定デューティ制御を行う際の通電デューティを示している。
As shown in FIG. 8, the full-open holding duty calculation map is for calculating the minimum required duty (DUTY) for holding the
このようにして、弁体35が図6に示す全開位置に配置されて、クールエア通路部32からのクールエアが遮断され、ホットエア通路部33からのホットエアがエアクリーナ14以降の吸気通路12に導入される。そして、このときのモータ36への全開保持デューティが、弁体35を全開位置に保持するための最低限のトルクをモータ36が発生するために必要な通電デューティ(最低限デューティ)とされている。そのため、モータ36への通電デューティが大きく(余剰に)なることがないので、モータ36の負荷が過大になることを防止することができる。これにより、消費電力の低減を図るとともに、モータ36の損傷を防止することができる。
In this way, the
一方、高温吸気フラグHAflgがOFFである場合には(ステップS1:NO)、制御部37は、吸気切替弁21に対する開度指令値を全閉にして(ステップS8)、開度フィードバック制御を実施する(ステップS9)。これにより、弁体35が図5に示す全閉位置に配置されて、ホットエア通路部33(ホットエア導入路20)からのホットエアが遮断され、クールエア通路部32(吸気入口22)からのクールエアがエアクリーナ14以降の吸気通路12に導入される。
On the other hand, when the high temperature intake flag HAflg is OFF (step S1: NO), the controller 37 fully closes the opening command value for the intake switching valve 21 (step S8), and executes the opening feedback control. Yes (step S9). As a result, the
上記の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図9に示すような制御タイムチャートで表される制御が実施される。すなわち、図9に示すように、時刻T1にて高温吸気フラグHAflgがオンになると、開度指令値が全開となり開度フィードバック制御が実施される。これにより、吸気切替弁21の実開度が全開に近づいていく。そして、時刻T2にて実開度が全開になると、吸入空気量(質量流量)に基づいて、図8に示す全開保持デューティ算出マップにより算出された全開保持デューティ(DUTY)にて固定デューティ制御が実施される。その後、時刻T3以降で吸入空気量が減少すると、それに伴って全開保持デューティが小さくなって、吸入空気量に応じた全開保持デューティにより固定デューティ制御が実施される。これにより、従来の全開保持デューティ(破線)よりも小さい通電デューティで吸気切替弁21の全開状態を維持することができる。
By executing the control based on the above control flowchart, for example, the control represented by the control time chart as shown in FIG. 9 is executed. That is, as shown in FIG. 9, when the high temperature intake flag HAflg is turned on at time T1, the opening command value is fully opened and the opening feedback control is executed. As a result, the actual opening of the
ここで、モータ36の出力は、モータ36の温度によって変化する。すなわち、モータ36の温度が高くなるとモータ36の出力は小さくなり、モータ36の温度が低くなるとモータ36の出力は大きくなる。そのため、上記のように吸入空気量のみから全開保持デューティを決定すると、モータ36の温度が高くなると弁体35を全開位置に保持することができなくなったり、モータ36の温度が低くなると必要以上の通電デューティがモータ36に印加されるおそれがある。
Here, the output of the
そこで、制御部37は、吸入空気量の他にモータ36の温度を取得し、全開保持デューティを、モータ36の温度に基づいて補正することが好ましい。モータ36の温度は、モータ36に温度センサを取り付けて検出することもできるし、次式により推測することもできる。
Therefore, it is preferable that the control unit 37 obtains the temperature of the
T(t+Δt)
=T(t)+(R・I(t)2−h(t)・S(T(t)−To(t)))Δt/M
なお、t=0のとき(イグニッションスイッチがONされた時)のモータ温度T(0)を、T(0)=Tiとする。
T(t):モータ温度
t:時間
Δt:時間ステップ
I(t):電流
R:モータ全体の抵抗
M:モータ全体の熱マス(熱容量)
Ti:モータの初期温度
S:モータ表面積
To(t):雰囲気温度
h(t):雰囲気との熱伝達率
Ti:イグニッションスイッチON時のエンジン水温
T(t+Δt)
=T(t)+(R·I(t) 2 −h(t)·S(T(t)−To(t))) Δt/M
The motor temperature T(0) at t=0 (when the ignition switch is turned on) is T(0)=Ti.
T(t): Motor temperature t: Time Δt: Time step I(t): Current R: Resistance of entire motor M: Thermal mass (heat capacity) of entire motor
Ti: initial temperature of motor S: surface area of motor To(t): ambient temperature h(t): heat transfer coefficient with atmosphere Ti: engine water temperature when ignition switch is ON
ここで、放熱項「h(t)・S(T(t)−To(t))」は、モータとモータ周りの筐体で算出することが望ましいが、計算が複雑になるため、モータが外部雰囲気中にあるとする。そして、To(t)、h(t)が不明確であるため、エンジン水温Tw(t)と外気温Ta(t)と車速spd(t)とで推定して、重回帰分析によりh(t)、To(t)を求めると、次のようになる。
To(t)=a・Tw(t)+b・Ta(t)+c・spd(t)
h(t)=d・T(t−Δt)+e・To(t)+f・spd(t)
なお、a〜dは定数であり、モータ温度のみ前回値を利用する。
Here, the heat dissipation term “h(t)·S(T(t)−To(t))” is preferably calculated by the motor and the housing around the motor, but since the calculation becomes complicated, the motor It is supposed to be in the external atmosphere. Since To(t) and h(t) are unclear, the engine water temperature Tw(t), the outside air temperature Ta(t), and the vehicle speed spd(t) are estimated, and h(t) is calculated by multiple regression analysis. ) And To(t) are obtained as follows.
To(t)=a·Tw(t)+b·Ta(t)+c·spd(t)
h(t)=d·T(t−Δt)+e·To(t)+f·spd(t)
Note that a to d are constants, and the previous value is used only for the motor temperature.
このようにモータ36の温度を取得(推定)する場合には、制御部37は、図8に示す全開保持デューティ算出マップの代わりに、図10に示す全開保持デューティ算出マップを記憶している。このマップは、図10に示すように、弁体35を全開位置に保持するために最低限必要な最低限デューティを、吸入空気量(質量流量)のみならずモータ温度も考慮して算出するためのマップである。つまり、図8に示すマップをモータ温度に応じて補正するようにしたものである。詳細には、図10に示すように、モータ温度が低い場合には全開保持デューティ(DUTY)が小さくなるように補正され、モータ温度が高い場合には全開保持デューティ(DUTY)が大きくなるように補正される。なお、図10に示す常温時のマップが、図8に示すマップに相当する。
When the temperature of the
そして、制御部37は、図11に示す制御フローチャートに基づく制御を実行する。すなわち、制御部37は、基本的に図7に示す制御フローチャートに基づく制御を実行するが、吸入空気量を取得する他にモータ36の温度を推定する。具体的には、モータ36の温度を上記の式を用いて推定するとともに(ステップS4)、吸入空気量(質量流量)を取得する(ステップS5)。なお、ステップS4とステップS5の処理順序は逆になってもよい。
Then, the control unit 37 executes control based on the control flowchart shown in FIG. That is, the control unit 37 basically executes control based on the control flowchart shown in FIG. 7, but estimates the temperature of the
そうすると、制御部37は、モータ36の温度及び吸入空気量に基づいて、図10に示す全開保持デューティ算出マップを用いて全開保持デューティ(DUTY)を算出し(ステップS6a)、固定デューティ制御にてモータ36を制御する(ステップS7)。すなわち、ステップS6aで算出した全開保持デューティによってモータ36がデューティ制御される。
Then, the control unit 37 calculates the full open holding duty (DUTY) using the full open holding duty calculation map shown in FIG. 10 based on the temperature of the
これにより、モータ温度が高くモータ出力が小さくなる場合には、全開保持デューティが常温時よりも大きめに算出される。逆に、モータ温度が低くモータ出力が大きくなる場合には、全開保持デューティが常温時よりも小さめに算出される。そのため、モータ温度が高い場合でも弁体35を全開位置に確実に保持することができるとともに、モータ温度が低い場合には必要以上の通電デューティがモータ36に印加されることがない。従って、消費電力をさらに低減することができる。
As a result, when the motor temperature is high and the motor output is small, the full open holding duty is calculated to be larger than that at normal temperature. On the contrary, when the motor temperature is low and the motor output is high, the full-open holding duty is calculated to be smaller than that at normal temperature. Therefore, even when the motor temperature is high, the
以上、詳細に説明したように本実施形態に係る吸気切替弁21によれば、高温空気の導入要求時において、制御部37により、弁体35を全開位置に保持するための全開保持デューティが、吸入空気量に応じて弁体35を全開位置に保持するためのトルクをモータ36が発生するために必要な最低限の通電デューティとされる。そのため、モータ36への通電デューティが大きく(余剰に)なることがないので、モータの負荷が過大になることを防止することができる。これにより、消費電力の低減を図るとともに、モータ36の損傷を防止することができる。
As described above in detail, according to the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。本実施形態のシステム構成は、第1実施形態と同一であるが、吸気切替弁21の開度制御の内容が第1実施形態と異なっている。すなわち、エンジン11の出力要求値が大きくなった場合には、第1実施形態とは異なり、制御部37は、全開保持デューティを、吸入空気量(質量流量)に応じて算出される最低限デューティより小さい所定デューティに制限する開度制御を実施する。具体的には、制御部37が、図12に示す制御フローチャートに基づく制御を実行する。
<Second Embodiment>
Next, the second embodiment will be described. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and different points will be mainly described. The system configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the content of the opening control of the
そのため、制御部37は、図8に示す全開保持デューティ算出マップの代わりに、図13に示す全開保持デューティ算出マップを記憶している。このマップは、図13に示すように、弁体35を全開位置に保持するために最低限必要な最低限デューティ(DUTY)を、基本的には吸入空気量に基づき算出しつつ、吸入空気量が所定値B(第1所定値)よりも大きい領域では、最低限デューティより小さい所定デューティに制限するためのマップである。なお、所定値B(第1所定値)としては、例えば、排気量1.3L程度のエンジンの場合であれば、B=30g/sと設定しておけばよい。所定値Bは、大排気量ほど大きくなる。なお、図13の破線は、第1実施形態の全開保持デューティ算出マップを示している。
Therefore, the control unit 37 stores the full-open holding duty calculation map shown in FIG. 13 instead of the full-open holding duty calculation map shown in FIG. As shown in FIG. 13, this map basically calculates the minimum duty (DUTY) required to hold the
まず、制御部37は、図12に示すように、ホットエアを導入する要求、つまり高温吸気要求があるか否かを判断する。具体的には、制御部37は、高温吸気フラグHAflgがONであるか否かを判断する(ステップS10)。高温吸気フラグHAflgがONである場合には(ステップS10:YES)、制御部37は、エンジン11に対する出力要求値が所定値Aより小さいか否かを判断する(ステップS11)。
First, as shown in FIG. 12, the control unit 37 determines whether or not there is a request to introduce hot air, that is, a high temperature intake request. Specifically, the control unit 37 determines whether or not the high temperature intake flag HAflg is ON (step S10). When the high temperature intake flag HAflg is ON (step S10: YES), the controller 37 determines whether the output request value for the
ここで、出力要求値は、負荷率、スロットル開度、吸入空気量、エンジン回転数などを複数条件で組み合わせて算出することが好ましいが、本実施形態では単純化するため、出力要求値と吸入空気量(質量流量)には相関関係があることから、出力要求値を吸入空気量(質量流量)で判断するようにしている。そして、所定値A(第2所定値)としては、例えば、排気量1.3L程度のエンジンの場合であれば、A=60g/sと設定しておけばよい。なお、所定値Aは、大排気量ほど大きくなる。 Here, the output request value is preferably calculated by combining the load factor, the throttle opening, the intake air amount, the engine speed, and the like under a plurality of conditions. Since the air amount (mass flow rate) has a correlation, the required output value is determined by the intake air amount (mass flow rate). The predetermined value A (second predetermined value) may be set to A=60 g/s in the case of an engine with a displacement of about 1.3 L, for example. The predetermined value A increases as the displacement increases.
そして、出力要求値が所定値Aより小さい場合には(ステップS11:YES)、制御部37は、吸気切替弁21に対する開度指令値を全開にして(ステップS12)、全開フラグがONであるか否かを判断する(ステップS13)。なお、全開フラグは、イグニッションスイッチON時にはOFFになっている。 When the output request value is smaller than the predetermined value A (step S11: YES), the controller 37 fully opens the opening command value for the intake switching valve 21 (step S12), and the fully open flag is ON. It is determined whether or not (step S13). The fully open flag is OFF when the ignition switch is ON.
一方、高温吸気フラグHAflgがOFFである場合には(ステップS10:NO)、制御部37は、吸気切替弁21に対する開度指令値を全閉にして(ステップS25)、開度フィードバック制御を実施し(ステップS26)、全開フラグをOFFにする(ステップS27)。これにより、弁体35が図5に示す全閉位置に配置されて、ホットエア通路部33(ホットエア導入路20)からのホットエアが遮断され、クールエア通路部32(吸気入口22)からのクールエアがエアクリーナ14以降の吸気通路12に導入される。
On the other hand, when the high temperature intake flag HAflg is OFF (step S10: NO), the controller 37 fully closes the opening command value for the intake switching valve 21 (step S25), and executes the opening feedback control. (Step S26), the fully open flag is turned off (step S27). As a result, the
また、出力要求値が所定値Aより大きい場合にも(ステップS11:NO)、制御部37は、ステップS25〜S27の処理を実行する。これにより、エンジン11の出力要求値が大きくなって大流量の吸入空気が必要になる場合には、吸気切替弁21が全閉にされるため、ホットエアの導入が停止されてクールエアが早期に導入されて、出力要求に応じた吸入空気量を確保することができ、出力低下を防止することができる。
Also, when the output request value is larger than the predetermined value A (step S11: NO), the controller 37 executes the processes of steps S25 to S27. As a result, when the required output value of the
そして、全開フラグがONになっている場合には(ステップS13:YES)、制御部37は、図13に示す全開保持デューティ算出マップを用いて、吸入空気量(質量流量)に基づいてモータ36に印加する全開保持デューティ(DUTY)を算出し(ステップS15)、固定デューティ制御にてモータ36を制御する(ステップS16)。すなわち、ステップS15で算出された全開保持デューティによってモータ36がデューティ制御される。
When the full open flag is ON (step S13: YES), the control unit 37 uses the full open holding duty calculation map shown in FIG. 13 to determine the
これにより、エンジン11の出力要求値が所定値Bより大きくなり、必要な吸入空気量が増加するとともに全開保持デューティが大きくなる場合には、全開保持デューティが、最低限デューティより小さい所定デューティとされる。そのため、モータ36の出力(トルク)が低下して弁体35を全開位置に保持することができなくなり、図14に示すように、弁体35が閉弁側へ回動する。その結果、クールエア通路部32が少し開かれるため、吸気通路12にはホットエアに加えてクールエア通路部32からクールエアが導入されるので、出力要求に応じた必要な吸入空気量を確保することができる。
As a result, when the required output value of the
すなわち、必要な吸入空気量を確保しつつ、最大限のホットエアを導入することができる。また、モータ36への通電デューティが小さくなるため、モータ36の負荷が軽減される。このように、ホットエア導入中にエンジン11の出力要求値が大きくなった場合には、モータ36への負荷が過大になることを防止しつつ、ホットエアに加えてクールエアも導入して必要な吸入空気量を確保することができる。
That is, the maximum amount of hot air can be introduced while ensuring the required intake air amount. Further, since the energization duty to the
一方、全開フラグがOFFになっている場合には(ステップS13:NO)、制御部37は、開度フィードバック制御を実施して(ステップS20)、吸気切替弁21の弁体35が全開位置に配置されているか否かを判断する全開判定を行う(ステップS21)。この全開判定では、指令値(開度)と吸気切替弁21の実開度との差(偏差)が、所定値より小さいか否かが判断される。すなわち、指令値(開度)と吸気切替弁21の実開度との差(偏差)が、所定値より小さい場合に全開になっていると判定され、所定値より大きい場合に全開になっていないと判定される。なお、このような全開判定を行う所定値としては、1°以下(例えば0.5°)に設定すればよい。
On the other hand, when the full open flag is OFF (step S13: NO), the control unit 37 performs the opening degree feedback control (step S20), and the
そして、制御部37は、全開判定において、全開になっていると判定すると(ステップS21:YES)、全開フラグをONにする(ステップS22)。一方、全開になっていないと判定すると(ステップS21:NO)、全開フラグをOFFにする(ステップS23)。 Then, when the control unit 37 determines in the fully open determination that the fully open state is obtained (step S21: YES), the fully open flag is turned on (step S22). On the other hand, when it is determined that the full opening is not completed (step S21: NO), the full opening flag is turned off (step S23).
このように本実施形態によれば、制御部37が、高温吸気フラグHAflgがONであって、出力要求値が所定値Aよりも小さい場合に、開度フィードバック制御を行って吸気切替弁21を一度全開まで開き、その後、図13に示すマップに基づいて固定デューティ制御を実行する。そのため、出力要求値が所定値Bより大きく所定値Aよりも小さい中負荷領域では、モータ36への通電デューティが、最低限デューティよりも小さい所定デューティにされる結果、弁体35が閉弁側へ回動してクールエア通路部32も開かれて、吸気通路12にはホットエアに加えてクールエア通路部32からクールエアが導入される。これにより、中負荷領域では、モータ36への通電デューティを小さくして負荷を軽減しつつ、最大限のホットエアを導入しながら必要な吸入空気量を確保することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the high temperature intake flag HAflg is ON and the required output value is smaller than the predetermined value A, the control unit 37 performs the opening degree feedback control to operate the
また、高温吸気フラグHAflgがONであって、出力要求値が所定値Aよりも大きい高負荷領域では、制御部37が、吸気切替弁21を全閉にする。これにより、吸気通路12には、クールエア通路部32からクールエアが導入されるため、出力要求に応じた吸入空気量を確保すること、また、クールエアの導入に伴い酸素濃度を向上させることができ、出力低下を防止することができる。
Further, in the high load region in which the high temperature intake flag HAflg is ON and the required output value is larger than the predetermined value A, the control unit 37 fully closes the
ここで、高温吸気フラグHAflgがONであって、吸入空気量(質量流量)が小さい場合には、弁体35を全開位置に確実に維持しておき、吸気通路12にクールエアが導入されることを回避することが望ましい。ところが、図13に示すマップに基づき固定デューティ制御にて、弁体35を全開位置に保持しているため、弁体35の開度は成り行きで制御されるので、吸気切替弁21の前後差圧の一時的な変化に伴って弁体35が閉弁側へ回動してしまうこともあり得る。
Here, when the high temperature intake flag HAflg is ON and the intake air amount (mass flow rate) is small, the
そこで、吸入空気量(質量流量)が小さい場合に、弁体35が閉弁側へ回動しないようにするために、制御部37が、出力要求値に応じて固定デューティ制御を行うか、開度フィードバック制御を行うかを選択するようにすることが好ましい。具体的には、制御部37が、図15に示す制御フローチャートに基づく制御を実行すればよい。なお、図15に示す制御フローチャートにおいて、図12に示す制御フローチャートと同じ処理を行うステップには同符号を付して、適宜、説明を省略する。
Therefore, in order to prevent the
すなわち、図15に示すように、制御部37は、全開フラグがONになっていると判定した場合に(ステップS13:YES)、エンジン11の出力要求値が所定値Cより小さいか否かを判定する(ステップS14)。なお、所定値Cとしては、例えば、排気量1.3L程度のエンジンの場合であれば、C=20g/sと設定しておけばよい。なお、所定値Cは、大排気量ほど大きくなる。
That is, as shown in FIG. 15, when the control unit 37 determines that the fully open flag is ON (step S13: YES), the control unit 37 determines whether the output request value of the
そして、エンジン11の出力要求値が所定値Cより小さい場合には(ステップS14:YES)、制御部37は、開度フィードバック制御を行う(ステップS17)。これにより、弁体35が全開位置に確実に維持される。そのため、吸入空気量(質量流量)が小さい場合に、吸気切替弁21の前後差圧の一時的な変化があっても、弁体35が閉弁側へ回動することを防止することができるため、吸気通路12にクールエアが導入されることを回避することができる。
Then, when the output request value of the
一方、エンジン11の出力要求値が所定値Cより大きい場合には(ステップS14:NO)、制御部37は、上記と同様に、図13に示す全開保持デューティ算出マップを用いて、吸入空気量に基づいてモータ36に印加する全開保持デューティ(DUTY)を算出し(ステップS15)、固定デューティ制御にてモータ36を制御する(ステップS16)。すなわち、ステップS15で算出された全開保持デューティによって、モータ36がデューティ制御される。
On the other hand, when the output required value of the
また、本実施形態でも、第1実施形態で述べたように、制御部37が、吸入空気量の他にモータ36の温度を取得(推定)し、全開保持デューティを、モータ36の温度に基づいて補正するようにしてもよい。この場合、制御部37は、図13に示す全開保持デューティ算出マップの代わりに、図16に示す全開保持デューティ算出マップを記憶しておけばよい。これにより、モータ温度に応じた適切な全開保持デューティ(DUTY)が算出されるので、モータ温度が高い場合でも弁体35を全開位置に確実に保持することができるとともに、モータ温度が低い場合には必要以上の通電デューティがモータ36に印加されることがないため、消費電力をさらに低減することができる。
Also in this embodiment, as described in the first embodiment, the control unit 37 acquires (estimates) the temperature of the
<第3実施形態>
最後に、第3実施形態について説明するが、第2実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。本実施形態のシステム構成は、第2実施形態と同一であるが、吸気切替弁21の開度制御の内容が第2実施形態と異なっている。すなわち、第2実施形態とは異なり、エンジンの出力要求が大きくなった場合などで高デューティ状態になったときに、制御部37は、弁体の全開位置を閉弁側に徐々に移動させる全開開度補正を実施し、その後、高デューティ状態でなくなったときに全開開度補正を解除する。具体的には、制御部37が、図17及び図18に示す制御フローチャートに基づく制御を実行する。
<Third Embodiment>
Finally, although the third embodiment will be described, the same components as those in the second embodiment will be designated by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different points will be mainly described. The system configuration of this embodiment is the same as that of the second embodiment, but the content of the opening control of the
まず、制御部37は、図17に示すように、ホットエアを導入する要求、つまり高温吸気要求があるか否かを判断する。具体的には、制御部37は、高温吸気フラグHAflgがONであるか否かを判断する(ステップS30)。高温吸気フラグHAflgがONである場合には(ステップS30:YES)、制御部37は、エンジン11に対する出力要求値が所定値A(例えば、A=60g/s)より小さいか否かを判断する(ステップS31)。
First, as shown in FIG. 17, the control unit 37 determines whether or not there is a request to introduce hot air, that is, a high temperature intake request. Specifically, the control unit 37 determines whether or not the high temperature intake flag HAflg is ON (step S30). When the high temperature intake flag HAflg is ON (step S30: YES), the control unit 37 determines whether the output request value for the
そして、出力要求値が所定値Aより小さい場合には(ステップS31:YES)、制御部37は、吸気切替弁21に対する開度指令値を全開にして(ステップS32)、全開フラグがONであるか否かを判断する(ステップS33)。なお、全開フラグは、イグニッションスイッチON時にはOFFになっている。 When the output request value is smaller than the predetermined value A (step S31: YES), the control unit 37 fully opens the opening command value for the intake switching valve 21 (step S32), and the fully open flag is ON. It is determined whether or not (step S33). The fully open flag is OFF when the ignition switch is ON.
一方、高温吸気フラグHAflgがOFFである場合には(ステップS30:NO)、制御部37は、図18に示すように、吸気切替弁21に対する開度指令値を全閉にして(ステップS45)、全開フラグをOFFにする(ステップS46)。これにより、弁体35が図5に示す全閉位置に配置されて、ホットエア通路部33(ホットエア導入路20)からのホットエアが遮断され、クールエア通路部32(吸気入口22)からのクールエアがエアクリーナ14以降の吸気通路12に導入される。
On the other hand, when the high temperature intake flag HAflg is OFF (step S30: NO), the controller 37 fully closes the opening command value for the
また、出力要求値が所定値Aより大きい場合にも(ステップS31:NO)、制御部37は、ステップS45,S46の処理を実行する。これにより、エンジン11の出力要求値が大きくなって大流量の吸入空気が必要になる場合には、吸気切替弁21が全閉にされるため、ホットエアの導入が停止されてクールエアが早期に導入されて、出力要求に応じた吸入空気量を確保すること、また、クールエアの導入に伴い酸素濃度を向上させることができ、出力低下を防止することができる。
Also, when the output request value is larger than the predetermined value A (step S31: NO), the controller 37 executes the processes of steps S45 and S46. As a result, when the required output value of the
そして、全開フラグがONになっている場合には(ステップS33:YES)、制御部37は、図17に示すように、全開保持デューティが予め定めた所定値(高デューティ状態を判定するためのデューティ値)より大きいか否かを判断する(ステップS34)。なお、ここでの所定値として、例えば、30%を設定しておけばよい。これにより、全開保持デューティが30%より大きい場合に、以下の高デューティ状態の判断を行うようになっている。 Then, when the full open flag is ON (step S33: YES), the control unit 37, as shown in FIG. 17, the full open holding duty is a predetermined value (for determining the high duty state). It is determined whether it is larger than the duty value) (step S34). Note that, as the predetermined value here, for example, 30% may be set. As a result, when the full open holding duty is greater than 30%, the following high duty state determination is performed.
すなわち、全開保持デューティが予め定めた所定値より大きい場合には(ステップS34:YES)、制御部37は、高デューティカウンタのカウントアップを開始し(ステップS35)、図19に示すマップに基づいて、高デューティ状態を判定するための所定時間を取得する(ステップS36)。 That is, when the full-open holding duty is larger than the predetermined value (step S34: YES), the controller 37 starts counting up the high duty counter (step S35), and based on the map shown in FIG. , A predetermined time for determining the high duty state is acquired (step S36).
ここで、図19に示すマップは、高デューティ状態の判定を行うための各デューティ値(DUTY)に対する所定時間(判定時間)を算出するための判定時間算出マップである。この判定時間算出マップでは、デューティ値が大きくなる従って、判定時間(所定時間)が短く算出されるようになっており、エンジン11の仕様ごとに実験などにより最適なものに調整されている。例えば、本実施形態では、デューティ30%では800ms、デューティ50%では400ms、デューティ80%では300msと設定されている。
Here, the map shown in FIG. 19 is a determination time calculation map for calculating a predetermined time (judgment time) for each duty value (DUTY) for making a high duty state judgment. In this determination time calculation map, the determination value (predetermined time) is calculated to be short because the duty value becomes large, and it is adjusted to the optimum one by experiments or the like for each specification of the
そして、制御部37は、高デューティカウンタが、ステップS36で取得した所定時間を越えたか否かを判断する(ステップS37)。このとき、高デューティカウンタが、ステップS36で取得した所定時間を越えた場合に(ステップS37:YES)、制御部37は、高デューティ状態になっていると判定して、全開開度補正を開始し(ステップS38)、高デューティカウンタをリセットする(ステップS39)。なお、高デューティ状態は、基本的に、エンジン11の出力要求が大きくなり必要な吸入空気量が増加して、吸気切替弁21における前後差圧が大きくなったときに生じる。
一方、高デューティカウンタが、ステップS36で取得した所定時間を越えていない場合(ステップS37:NO)、制御部37は、高デューティ状態でないと判定して、ステップS61の処理を行う。
Then, the control unit 37 determines whether the high duty counter has exceeded the predetermined time acquired in step S36 (step S37). At this time, when the high duty counter exceeds the predetermined time acquired in step S36 (step S37: YES), the control unit 37 determines that the high duty state is set, and starts the full opening degree correction. (Step S38), the high duty counter is reset (step S39). Note that the high duty state basically occurs when the output demand of the
On the other hand, when the high duty counter does not exceed the predetermined time acquired in step S36 (step S37: NO), the control unit 37 determines that the high duty state is not set, and performs the process of step S61.
高デューティ状態になっていると、モータ36に過度の負荷がかかるおそれがある。そこで、制御部37は、弁体35の全開位置を閉弁側に移動させる全開開度補正を開始する。具体的には、開度指令値を現状の指令値に対して、閉じ側に1°ずつ補正していく。この補正は、全開保持デューティが所定値より小さくなるまで行われるため、弁体35の全開位置が徐々に閉弁側に移動させられて、弁体35は徐々に閉弁側へ回動していき、全開保持デューティが小さくなっていく。そして最終的には、モータ36への通電デューティが最低限デューティ以下になるため、モータ36の負荷が軽減される。
In the high duty state, the
その後、制御部37は、エンジン11の出力要求値が所定値B(例えば、B=30g/s)より小さい否かを判断する(ステップS40)。そして、出力要求値が所定値Bより小さい場合には(ステップS40:YES)、全開開度が更新される(ステップS41)。すなわち、現在の開度指令値に対応する開度が全開開度とされる。これにより、出力要求が小さいときに高デューティ状態となる異物の噛み混みや温度変化による変形などで全開開度位置が閉弁側へ変化した場合に、全開開度が閉じ側へ更新されるので、モータ36への通電デューティが大きめ(余剰)に設定されることがない。そのため、このような場合にも、モータ36の負荷が軽減される。なお、出力要求値が所定値Bより大きい場合には(ステップS40:NO)、高出力フラグがONにされて(ステップS70)、復帰カウンタがリセットされる(ステップS71)。
After that, the control unit 37 determines whether or not the output request value of the
一方、全開フラグがOFFになっている場合には(ステップS33:NO)、制御部37は、図18に示すように、吸気切替弁21の弁体35が全開位置に配置されているか否かを判断する全開判定を行う(ステップS50)。この全開判定は、第2実施形態と同様の処理が行われる。そして、制御部37は、全開になっていると判定すると(ステップS50:YES)、全開フラグをONにして(ステップS51)、高デューティカウンタをリセットするとともに(ステップS52)、高出力フラグをOFFにする(ステップS53)。一方、制御部37は、全開になっていないと判定すると(ステップS50:NO)、全開フラグをOFFにする(ステップS54)。
On the other hand, when the fully open flag is OFF (step S33: NO), the control unit 37 determines whether the
また、高デューティ状態になっていない場合、つまり全開保持デューティが予め定めた所定値より小さい場合、又は高デューティカウンタがステップS36で取得した所定時間を越えていない場合には、制御部37は、図17に示すように、以下の処理を実施する。全開保持デューティが予め定めた所定値より小さい場合には(ステップS34:NO)、制御部37は、高デューティカウンタをリセットして(ステップS60)、エンジン11の出力要求値が所定値B(例えば、B=30g/s)より大きいか否かを判断する(ステップS61)。そして、出力要求値が所定値Bより小さい場合には(ステップS61:YES)、制御部37は、高出力フラグがONであるか否かを判断する(ステップS62)。このとき、高出力フラグがONである場合(ステップS62:YES)、復帰カウンタのカウントアップを行う(ステップS63)。
Further, when the high duty state is not set, that is, when the full-open holding duty is smaller than a predetermined value set in advance, or when the high duty counter does not exceed the predetermined time acquired in step S36, the control unit 37 As shown in FIG. 17, the following processing is performed. When the full-open holding duty is smaller than the predetermined value set in advance (step S34: NO), the controller 37 resets the high duty counter (step S60), and the output request value of the
そして、制御部37は、復帰カウンタが、エンジン11の出力要求値が低下した後に所定時間(例えば、1秒)が経過したか否かを判断する(ステップS64)。このような所定時間(ディレイ時間)を設けているのは、出力要求値が低下した後に吸気切替弁21の前後差圧が安定するまでの時間を確保して、前後差圧が安定した後に、全開開度補正の解除処理が実施されるようにするためである。
Then, the control unit 37 determines whether or not a predetermined time (for example, 1 second) has elapsed after the output counter value of the
所定時間が経過している場合(ステップS64:YES)、制御部37は、現在の開度指令値が全開開度より小さいか否かを判断する(ステップS65)。このとき、現在の開度指令値が全開開度より小さい場合に(ステップS65:YES)、制御部37は、全開開度補正を解除する(ステップS66)。具体的には、全開開度を元に戻すために、開度指令値を現状の指令値に対して、開き側に1°ずつ補正していく。この補正は、開度指令値が全開開度になるまで行われ、開度指令値が全開開度になると(ステップS65:NO)、制御部37は、高出力フラグをOFFにする(ステップS67)。
また、高デューティカウンタがステップS36で取得した所定時間を越えていない場合には(ステップS37:NO)、ステップS61〜S67の処理を実施する。
When the predetermined time has elapsed (step S64: YES), the control unit 37 determines whether or not the current opening command value is smaller than the full opening (step S65). At this time, when the current opening degree command value is smaller than the full opening degree (step S65: YES), the control section 37 cancels the full opening degree correction (step S66). Specifically, in order to return the fully opened opening amount to its original value, the opening amount instruction value is corrected toward the opening side by 1° with respect to the current instruction value. This correction is performed until the opening command value reaches the full opening, and when the opening command value reaches the full opening (step S65: NO), the controller 37 turns off the high output flag (step S67). ).
When the high duty counter does not exceed the predetermined time acquired in step S36 (step S37: NO), the processes of steps S61 to S67 are performed.
これにより、出力要求が小さくなって高デューティ状態でなくなると、弁体35の全開位置が、全開開度補正前の位置へと徐々に戻っていく。そのため、弁体35は、開弁側へ回動していき、通常の全開位置(クールエア通路部32が全閉にされる位置)に復帰するので、ホットエアを十分に吸気通路12へ導入することができる。
As a result, when the output demand is reduced and the high duty state is not achieved, the fully open position of the
上記の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図20に示すような制御タイムチャートで表される制御が実施される。すなわち、図20に示すように、高温吸気フラグHAflgがオンになっている状態で、時刻T10にてエンジン11の出力要求値が所定値Bを越えて大きくなると、吸気切替弁21における差圧が大きくなるため全開保持デューティが大きくなっていく。そして、時刻T11にて高デューティ状態になると、全開開度補正が実施される。これにより、開度指令値が徐々に小さくされていく。そのため、弁体35が閉弁側へ回動して実開度が小さくなっていくため、全開保持デューティも小さくなっていく。その後、時刻T12にて高デューティ状態でなくなると、そのときの全開保持デューティにて弁体35の開度が維持される。
By executing the control based on the above control flowchart, for example, the control represented by the control time chart as shown in FIG. 20 is executed. That is, as shown in FIG. 20, when the required output value of the
そして、時刻T13にてエンジン11の出力要求値が所定値Bより小さくなってから、復帰用カウンタが所定時間を越える時刻T14にて、全開開度補正が解除される。これにより、開度指令値が徐々に大きくされていく。そのため、弁体35が開弁側へ回動して実開度が大きくなっていく。その後、時刻T15にて開度指令値が全開開度になって、弁体35の全開位置が補正前の位置に戻る。
Then, after the output required value of the
このように本実施形態によれば、制御部37が、高温吸気フラグHAflgがONであって、出力要求値が所定値Aよりも小さい場合に、吸気切替弁21を一度全開まで開き、その後、高デューティ状態を検出すると、全開開度補正を実施する。そのため、出力要求値が所定値Bより大きく所定値Aよりも小さい中負荷領域において、高デューティ状態になると、開度指令値が徐々に小さくなっていくので、弁体35が閉弁側へ回動してクールエア通路部32も開かれて、吸気通路12にはホットエアに加えてクールエア通路部32からクールエアが導入される。そして、モータ36への通電デューティが、最終的には最低限デューティ以下となる。これらにより、中負荷領域では、モータ36への通電デューティを小さくして負荷を一層軽減しつつ、最大限のホットエアを導入しながら必要な吸入空気量を確保することができる。
As described above, according to this embodiment, when the high temperature intake flag HAflg is ON and the required output value is smaller than the predetermined value A, the control unit 37 once opens the
そして、高デューティ状態でなくなって出力要求値が所定値Bより小さくなると、制御部37が、全開開度補正を解除して弁体35の全開位置を開弁側に徐々に移動させる。そのため、弁体35は、開弁側へ回動していき、元の全開位置に復帰するので、ホットエアを十分に吸気通路12へ導入することができる。
When the output request value becomes smaller than the predetermined value B due to not being in the high duty state, the control unit 37 cancels the full opening degree correction and gradually moves the full opening position of the
また、高温吸気フラグHAflgがONであって、出力要求値が所定値Aよりも大きい高負荷領域では、制御部37が、吸気切替弁21を全閉にする。これにより、吸気通路12には、クールエア通路部32からクールエアが導入されるため、出力要求に応じた吸入空気量を確保すること、また、クールエアの導入に伴い酸素濃度を向上させることができ、出力低下を防止することができる。
Further, in the high load region in which the high temperature intake flag HAflg is ON and the required output value is larger than the predetermined value A, the control unit 37 fully closes the
なお、上記した実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、吸入空気量(質量流量)に基づいてモータ36への通電デューティを算出しているが、吸気切替弁21の前後差圧に基づいて通電デューティを算出してもよい。この場合には、吸気切替弁21(弁体35)の上流側と下流側にそれぞれ圧力センサを設けて前後差圧を検出すればよい。
It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention, and it is needless to say that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above embodiment, the energization duty to the
1 エンジンシステム
11 エンジン
12 吸気通路
13 排気通路
14 エアクリーナ
18 吸気温度制御装置
19 シュラウド
20 ホットエア導入路
21 吸気切替弁
22 吸気入口
31 吸気通路部
32 クールエア通路部
33 ホットエア通路部
34 シャフト
35 弁体
36 モータ
37 制御部
1
Claims (5)
前記制御部は、高温空気の導入要求時に、前記弁体により前記低温空気通路部が閉じられて前記高温空気通路部が開かれる全開位置に前記弁体を配置して保持するために必要なトルクを前記モータに発生させる通電デューティである全開保持デューティを、前記エンジンに吸入される吸入空気量に基づいて算出される全開位置保持に最低限必要な最低限デューティにする
ことを特徴とする吸気切替弁。 A low temperature air passage portion for introducing low temperature air into an intake passage connected to an engine, a high temperature air passage portion for introducing high temperature air into the intake passage, and opening and closing the low temperature air passage portion and the high temperature air passage portion. In the intake switching valve, a valve body, a motor that rotationally drives the valve body, and a control unit that controls the opening of the valve body by duty-controlling the motor,
The control unit, when the introduction of high temperature air is requested, the torque required to arrange and hold the valve body at the fully open position where the low temperature air passage section is closed by the valve body and the high temperature air passage section is opened. A full-open holding duty, which is an energizing duty that causes the motor to generate a full-open holding duty, is set to a minimum duty necessary for holding the full-open position calculated based on an intake air amount taken into the engine valve.
前記制御部は、エンジンの出力要求値が予め定められた第1所定値より大きくなった場合、前記全開保持デューティを、前記最低限デューティより小さい所定デューティとする
ことを特徴とする吸気切替弁。 In the intake switching valve according to claim 1,
The intake switching valve, wherein the control unit sets the full-open holding duty to a predetermined duty smaller than the minimum duty when the required output value of the engine becomes larger than a predetermined first predetermined value.
前記制御部は、前記全開保持デューティが所定値以上で所定時間継続する高デューティ状態になると、前記弁体の全開位置を閉弁側に徐々に移動させる全開開度補正を行う
ことを特徴とする吸気切替弁。 In the intake switching valve according to claim 1,
When the fully opened holding duty is a high duty state in which the fully opened holding duty is equal to or greater than a predetermined value and continues for a predetermined time, the controller performs a full opening degree correction to gradually move the fully opened position of the valve body to a valve closing side. Intake switching valve.
前記制御部は、前記全開開度補正を実施している場合に、前記高デューティ状態でなくなるとともに、エンジンの出力要求値が前記第1所定値より小さくなると、前記全開開度補正を解除して前記弁体の全開位置を開弁側に徐々に移動させる
ことを特徴とする吸気切替弁。 The intake switching valve according to claim 3,
The control unit cancels the full-opening degree correction when the high duty state is lost and the required output value of the engine becomes smaller than the first predetermined value while the full-opening degree correction is being performed. An intake switching valve, characterized in that the fully open position of the valve element is gradually moved to the valve opening side.
前記制御部は、前記全開保持デューティを、前記モータの温度に基づいて補正する
ことを特徴とする吸気切替弁。 In the intake switching valve according to claim 1 or 2,
The intake switching valve, wherein the control unit corrects the full-open holding duty based on the temperature of the motor.
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