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JP2001090543A - 過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

過給機付エンジンの制御装置

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Publication number
JP2001090543A
JP2001090543A JP26580399A JP26580399A JP2001090543A JP 2001090543 A JP2001090543 A JP 2001090543A JP 26580399 A JP26580399 A JP 26580399A JP 26580399 A JP26580399 A JP 26580399A JP 2001090543 A JP2001090543 A JP 2001090543A
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JP
Japan
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supercharging pressure
target
diagnosis
engine
control device
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Application number
JP26580399A
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English (en)
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JP3905261B2 (ja
Inventor
Manabu Sekine
学 関根
Kenichi Machida
憲一 町田
Hisao Kawasaki
尚夫 川崎
Toru Fuse
徹 布施
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Unisia Jecs Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, Unisia Jecs Corp filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP26580399A priority Critical patent/JP3905261B2/ja
Publication of JP2001090543A publication Critical patent/JP2001090543A/ja
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Publication of JP3905261B2 publication Critical patent/JP3905261B2/ja
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】過給圧過渡特性を向上する。 【解決手段】過給圧系の異常診断の許可条件が満たされ
たときに(S1〜S4)、実過給圧が、推定された過給
圧より所定割合以上高い状態が所定時間継続したか否か
を判定し(S5〜S8)、継続した場合は異常と診断し
(S9)、異常と診断されたときは、吸入空気量を増加
する方向の補正を禁止すると共に(S12)、リーン燃
焼を禁止する(S13)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ターボ過給機
とスロットル弁開度を電子制御するスロットル制御装置
とを備え、エンジン制御用にスロットル上流の過給圧
(以下単に過給圧という) を推定するエンジンにおい
て、異常の有無を診断する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スロットル弁開度を電子制御する
スロットル制御装置を備えたエンジンの吸入空気量の制
御装置として、例えば特開昭62−110536号等に
示されるようなものがある。
【0003】このものでは、アクセル開度とエンジン回
転速度等に基づいてエンジンの目標トルクを算出し、該
目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて目標吸入空
気量を得るべく目標スロットル弁開度を算出してスロッ
トル弁を制御している。
【0004】ところで、排気ターボ過給機を備えたエン
ジンで前記スロットル弁の電子制御を行う場合、運転条
件の変化に応じて過給圧を変化させる過渡時には、アク
セル開度やエンジン回転速度等の運転条件によって定ま
る平衡時の過給圧に所望の速度で達するようにスロット
ル弁開度を制御することで、加速フィーリングの向上な
ど運転性能を高めることが可能である。
【0005】また、成層燃焼と均質燃焼とを運転条件に
応じて切り換えて使用するようなエンジンでは、各燃焼
に対して同一のトルクを発生する過給圧が異なるため、
燃焼切換時に応答性よく過給圧を切り換え、また、成層
燃焼時の過渡特性を均質燃焼時と同様の特性とするため
にも、過渡時の吸入空気量を補正して過給圧過渡特性を
補正するようにスロットル弁開度制御を行うことが試み
られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のスロットル弁開
度制御を実行するため、過渡時に変化する過給圧を推定
し、アクセル開度やエンジン回転速度等のエンジン運転
状態に基づいて設定された目標過給圧と推定された過給
圧とを比較し、両者の偏差の大きさや割合に応じて目標
吸入空気量を補正し、該補正された目標吸入空気量が得
られるようにスロットル弁開度を制御することにより、
所望の過給圧過渡特性(所望の速度で平衡過給圧に達す
るような特性)を得るように制御することが試みられて
いる。なお、別のエンジン制御のため、実際の過給圧を
検出するセンサを設けることが一般的であるが、例えば
前記制御の場合に推定過給圧の代わりに実際の検出過給
圧を用いて目標過給圧との偏差に基づいて制御を行って
も、実過給圧により定まる過給圧の過渡特性は、必ずし
も所望の特性にはならず、推定値を用いることで所望の
過給圧過渡特性を得ることができる。
【0007】しかしながら、このように過給圧の推定値
を用いてエンジン制御を行う場合、過給系の異常や過給
圧推定演算のNGなどを生じた場合には、該エンジン制
御を正常に行うことができず、エンジン性能を悪化させ
てしまう可能性がある。具体的には、特に加速時にアク
セル踏み込み量で予測されるより急激な加速(UA)を
生じることが問題となる。
【0008】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、過給圧の推定値を用いてエンジン制
御を行うものにおいて、異常の有無を診断し、また、異
常発生時に適切なフェイルセーフ制御が行われるように
した過給機付エンジンの制御装置を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は、図1に実線で示すように、スロットル弁開度
を目標値に電子制御するスロットル制御装置と、該スロ
ットル弁の上流に排気ターボ過給機と、を備えた過給機
付エンジンにおいて、スロットル弁上流の過給圧をエン
ジン運転状態に基づいて推定する過給圧推定手段と、前
記過給圧推定手段により推定された過給圧に基づいてエ
ンジン制御を行うエンジン制御手段と、前記スロットル
弁上流の実際の過給圧を検出する過給圧検出手段と、前
記過給圧推定手段により推定された過給圧と、前記過給
圧検出手段により検出された過給圧とを比較して、異常
の有無を診断する診断手段と、を含んで構成したことを
特徴とする。
【0010】請求項1に係る発明によると、過給圧推定
手段により推定された過給圧に基づいてエンジン制御を
行いながら、過給圧検出手段によってスロットル弁上流
の実際の過給圧が検出され、前記推定された過給圧と検
出された過給圧とを比較して、過給機系の故障や過給圧
の推定演算のNGなどの異常の有無が診断される。
【0011】したがって、異常発生時には、推定された
過給圧に基づくエンジン制御に対処することができる。
また、請求項2に係る発明は、前記診断手段は、前記過
給圧の推定値と検出値との偏差が、所定値若しくは所定
割合より大きいときを含む条件で異常ありとの診断を下
すことを特徴とする。
【0012】請求項2に係る発明によると、過給圧の推
定値と検出値との偏差が、所定値若しくは所定割合より
大きいときは、何らかの異常により推定値が実際の過給
圧から大きく外れている可能性が高いので異常ありとの
診断を下すことにより、高い診断精度を確保することが
できる。
【0013】また、請求項3に係る発明は、前記エンジ
ン制御手段は、スロットル弁上流の目標過給圧を設定
し、該目標過給圧と前記過給圧の推定値との相違に基づ
いて目標吸入空気量を補正することにより、前記スロッ
トル制御装置によるスロットル弁開度制御を介して、過
給圧の過渡特性を補正制御することを特徴とする。
【0014】請求項3に係る発明によると、目標過給圧
と過給圧の推定値との相違に基づいて、スロットル弁開
度制御を介して吸入空気量が補正されることにより、過
給圧の遅れを適度に抑制した所望の過給圧過渡特性を得
るような制御を行え、以って、加減速時に要求に応じた
トルク応答を得たり、また、均質燃焼と成層燃焼との切
り換え時のトルク変化を抑制したりすることができる。
【0015】また、請求項4に係る発明は、図1に1点
鎖線で示すように、前記診断手段によって異常ありとの
診断が下されたときは、前記エンジン制御手段における
過給圧の推定値に基づく目標吸入空気量の補正を禁止す
るフェールセーフ手段を含んでいることを特徴とする。
【0016】請求項4に係る発明によると、異常ありと
の診断が下され、過給機系統の故障や過給圧推定演算の
NGを生じたりしている状態では、過給圧の推定値に信
頼性が無く、該推定値に基づく吸入空気量の補正を行う
と、過給圧が急激に上昇して予測しない急激な加速を生
じる可能性がある。そこで、このようなときには、過給
圧の推定値に基づく目標吸入空気量の補正を禁止するこ
とにより、前記予測しない急激な加速の発生を防止す
る。
【0017】また、請求項5に係る発明は、前記診断手
段によって異常ありとの診断が下されたときは、前記目
標吸入空気量の補正を禁止すると共に、空燃比をリーン
とする制御を禁止することを特徴とする。
【0018】請求項5に係る発明によると、また、異常
ありとの診断が下されたときは、リーン燃焼を禁止して
均質ストイキ燃焼などに切り換えることにより、燃焼の
安定性を確保することができる。また、例えば、ドライ
バに馴染みのある均質ストイキ燃焼時の加速フィーリン
グ(アクセル開度に対する加速特性)に近づけるような
こともできる。
【0019】また、請求項6に係る発明は、前記目標過
給圧の補正の禁止を、目標過給圧を増大する方向の補正
のみ禁止することを特徴とする。
【0020】請求項6に係る発明によると、減速時など
に過給圧の減少が遅く実際の過給圧が推定過給圧より大
きくなりすぎる結果として、異常ありとの診断が下され
るようなこともありうるが、その場合に目標過給圧を減
少補正して、減速を速める方向の補正を行うことは、妥
当な補正である。したがって、目標過給圧を増大する方
向の補正のみ禁止して、過給圧を減少させる方向の補正
は許容することにより、良好な減速性能を確保する。
【0021】また、請求項7に係る発明は、前記診断手
段は、前記過給圧検出手段が異常と診断されているとき
には、診断を禁止することを特徴とする。
【0022】請求項7に係る発明によると、過給圧検出
手段が異常と診断されている場合は、過給圧の検出値と
の比較で行われる診断の信頼性を確保できないため、該
診断を禁止することにより、診断の信頼性を確保でき
る。
【0023】また、請求項8に係る発明は、前記診断手
段は、全開に近い高負荷時には、診断を禁止することを
特徴とする。
【0024】請求項8に係る発明によると、全開に近い
高負荷状態で更にアクセルを踏み込んで加速操作を行っ
たような場合は、実際の過給圧の検出値は十分大きい値
を示し、推定過給圧との差が大きくなって異常有りとの
誤診断を下してしまう可能性があるので、このような場
合は診断を禁止することにより、診断の信頼性を確保で
きる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図2は、本発明の一実施形態のシステ
ム構成を示す。
【0026】アクセル開度センサ1は、ドライバによっ
て踏み込まれたアクセルペダルの操作量(アクセル開
度)を検出する。クランク角センサ2は、単位クランク
角毎のポジション信号及び気筒行程位相差毎の基準信号
を発生し、前記ポジション信号の単位時間当りの発生数
を計測することにより、あるいは前記基準信号発生周期
を計測することにより、エンジン回転速度を検出でき
る。
【0027】エアフローメータ3は、エンジン4への
(単位時間当りの)吸入空気量を検出する。水温センサ5
は、エンジンの冷却水温度を検出する。
【0028】空燃比センサ6は、排気中の酸素成分等か
らエンジンに供給される混合気の空燃比を検出する。エ
ンジン4には、燃料噴射信号によって駆動し、燃料を直
接燃焼室内に噴射供給する燃料噴射弁7、燃焼室に装着
されて点火を行う点火栓8が設けられる。該燃焼室内へ
の直接噴射方式により、成層燃焼によるリーン化が可能
となり、空燃比(当量比)を広範囲に可変制御すること
ができるが、水温や負荷条件その他に応じて均質燃焼に
切り換えて運転される。
【0029】また、エンジン4の吸気通路9には、スロ
ットル弁10が介装され、該スロットル弁10の開度を
DCモータ等により電子制御するスロットル制御装置1
1が備えられている。また、前記スロットル弁10の開
度を検出するスロットルセンサ21が装着されている。
更に、エンジン4の排気通路12にタービン部13Aを
介在させ、吸気通路9にコンプレッサ部13Bを介在さ
せた可変容量型の排気ターボ過給機13が搭載されてい
る。該過給機13は、タービン部13Aのタービン入口
面積を可変に絞る可動ベーンを備えており、該可動ベー
ンの絞り量をアクチュエータによって制御することによ
り、過給圧を増減制御できるようになっている。
【0030】また、前記過給機13下流(スロットル弁
10より上流)の過給圧を検出する過給圧検出手段とし
ての過給圧センサ14が設けられる。前記各種センサ類
からの検出信号は、コントロールユニット15へ入力さ
れ、該コントロールユニット15は、前記センサ類から
の信号に基づいて検出される運転状態に応じて前記スロ
ットル制御装置11を介してスロットル弁10の開度を
制御し、前記燃料噴射弁7を駆動して燃料噴射量(燃料
供給量)を制御し、点火時期を設定して該点火時期で前
記点火栓8を点火させる制御を行い、また、前記過給機
13の過給圧を制御する。
【0031】このような構成を有する過給機付エンジン
のスロットル弁上流の圧力(過給圧)状態に応じたスロ
ットル弁の開度制御を、図3に示したブロック図を参照
して説明する。
【0032】まず、目標吸入空気量を以下のように算出
する。前記アクセル開度センサ1により検出されたアク
セル開度APOに対応するスロットル弁の開口面積AA
POをマップからの検索等により算出する一方、アイド
ル回転速度制御(ISC)により算出した空気量QIS
Cとスロットル弁全閉時の漏れ空気量mQLEAKとを
加算した値に空気量/スロットル開口面積換算係数mL
PMTQAAXを乗じてISCに対応するスロットル開
口面積AQSISCを算出し、前記AAPOとAQSI
SCとを加算して目標スロットル開口面積TTAAPO
を算出する(次式参照)。
【0033】 TTAAPO=AAPO+(QISC+mQLEAK)×mQLEAK =AAPO+AQSISC 前記目標スロットル開口面積TTAAPOをエンジン回
転速度NE,排気量(総シリンダ容積) mVOLで順次
除算して体積効率指標値TGADNVを算出し、該TG
ADNVに基づいて目標基本体積流量比TQH0STを
算出する。
【0034】 TGADNV=TTAAPO/NE/mVOL TGADNV→TGH0ST 該目標基本体積流量比TQH0STは、スロットル弁全
開時の吸入空気量に対する吸入空気量の比率として求め
られ、TGADNVが大きいときほど大きくなって1に
近づく特性を有している。
【0035】前記目標基本体積流量比TQH0STにス
ロットル弁全開時の基準当量比(理論空燃比相当値=
1)相当の目標基本吸入空気量TTPSTを算出する。
即ち、均質ストイキ燃焼(理論空燃比での均質燃焼)で
のエンジン回転速度NEと目標トルクとに応じた過給圧
PCHSを発生している状態でのスロットル弁全開時の
シリンダ吸入空気量を、過給無しの標準大気圧Pa(=
760[mmHg])状態でのスロットル弁全開時のシ
リンダ吸入空気量TP100に、前記ストイキ時の平衡
過給圧PCHSと大気圧Paとの比(PCHS/Pa)
を乗算することによって算出し、該算出したシリンダ吸
入空気量を、前記目標基本体積流量比TQH0STに乗
算することによって目標基本吸入空気量TTPSTを算
出する(次式参照)。
【0036】TTPST=TQH0ST×TP100×
PHCS/Pa また、エンジン運転状態に基づいて目標当量比TFBY
A00を可変に制御するので、前記基準当量比に対応し
た目標基本吸入空気量TTPSTを目標当量比TFBY
A00で除算し、さらに、当量比によって変化する燃焼
効率に基づいて設定された燃焼効率補正係数ITAFを
乗じることにより、目標当量比相当の目標吸入空気量T
TPを算出する(次式参照)。ここで、前記燃焼効率I
TAFは、当量比が小さいリーン燃焼時ほど燃焼効率が
高く、燃料量が少なくて済むので、これに伴い空気量も
減少させるように小さい値(<1)となるように設定さ
れる。
【0037】 TTP=TTPST/TFBYA00×ITAF このようにして設定された目標吸入空気量TTPに対
し、アクセル開度を変化させた過渡時の過給圧変化の遅
れを抑制して、所望の過給圧過渡特性が得られるように
補正するための過渡補正係数ITAPD0を以下のよう
にして算出する。
【0038】以下に、前記過渡補正係数ITAPD0算
出の詳細を、図4に示したブロック図に基づいて説明す
る。まず、平衡過給圧PCHに、時系列の加重平均演算
を行って所望の加減速立ち上がり性能を得るための遅れ
処理を施して目標過給圧PCTRGとする(次式参照)
【0039】PCTRG=PCH×τPC1+PCTR
G(old)×(1−τPC1) ここで、平衡過給圧PCHは、同一運転状態に維持され
たときに平衡する過給圧であり、エンジン負荷に相当す
る前記目標基本体積流量比TQH0STとエンジン回転
速度NEとに基づいてマップからの検索等により求める
が、均質ストイキ燃焼時(PCHS)、成層リーン燃焼
時(PCHLH)、均質リーン燃焼時(PCHLS)とで
別個に算出する。また、重み係数τPCも目標基本体積
流量比TQH0STとに基づいてマップからの検索等に
より求める。そして、フラグFTFMCHの値に基づい
てこれら燃焼状態に応じた各遅れ処理値を選択する。
【0040】一方、前記目標過給圧PCTRGの変化に
伴う実際の過給圧の変化を推定し、推定過給圧PCES
Tを演算する。該推定過給圧PCESTも各燃焼毎の平
衡過給圧PCHに、次式のように遅れ処理を施して算出
するが、目標過給圧PCTRGに比較して遅れを持たせ
るように重み係数τPC2を前記τPC1より十分小さ
い値に設定している。この機能が、本発明の過給圧推定
手段を構成する。
【0041】PCEST=PCH×τPC2+PCES
T(old)×(1−τPC2) そして、前記目標過給圧PCTRGを前記推定過給圧P
CESTで除算することにより、前記目標吸入空気量T
TP0の過渡補正係数ITAPD0を算出する。
【0042】次に、上記のようにして演算された推定過
給圧PCESTと、実際に検出された過給圧とを比較し
て異常の有無を診断し、異常発生時には、フェイルセー
フ処理を行う。
【0043】具体的な診断と、フェイルセーフ処理を、
図5のブロック図を参照しつつ図6のフローチャートに
従って説明する。当該フローは所定の周期で実行され
る。ステップ(図ではSと記す。以下同様)1〜ステッ
プ4では、診断許可条件を判定する。
【0044】まず、ステップ1では、本エンジンが当該
診断を必要とするエンジンであるか否かをフラグFET
Dの値で判定し、フラグFETDの値が1のときは、診
断が不要と判断して診断を行うことなく、ステップ10
へ進む。即ち、エンジンによっては、該診断を必要とし
ない機種もあるが、プログラムを共通化してソフトウエ
アによるスイッチング判定を行うことにより共通のCP
Uを用いることができ、コスト低減を図れる。
【0045】ステップ1で、フラグFETDの値が0と
判定されたときは、ステップ2へ進み、異常診断フラグ
TETDFSの値を判定する。そして、フラグTETD
FSの値が1のときは、すでに異常ありとの診断がなさ
れているときであり、この場合は、再度の診断を行うこ
となく後述するフェールセーフ処理を継続して行うの
で、ステップ10へ進む。これにより、診断の演算負荷
を軽減できる。
【0046】ステップ2で異常診断フラグTETDFS
の値が0と判定されたときは、ステップ3へ進み、前記
過給圧センサ14の故障の有無をフラグVPBNGの値
に基づいて判定する。そして、フラグVPBNGの値が
1のときは、過給圧センサ14が故障している場合であ
り、この場合は、該過給圧センサ14の検出値との比較
で行われる当該診断の信頼性を確保できないため、該診
断を行うことなくステップ10へ進む。なお、過給圧セ
ンサ14の出力値(電圧)が正常範囲にあるか否かで故
障の有無が診断される。
【0047】ステップ3でフラグVPBNGの値が0と
判定されたときは、ステップ4へ進み、前記スロットル
センサ21により検出されるスロットル弁10の開度T
TPOPSが、所定開度以上で全開に近い高負荷状態で
あるか否かを判定する。そして該所定開度以上と判定さ
れたときは、診断を行うことなくステップ10へ進む。
即ち、全開に近い高負荷状態で更にアクセルを踏み込ん
で加速操作を行ったような場合は、過給圧センサ14で
検出される実際の過給圧は十分大きい値を示し、後述す
る遅れ処理演算で算出される推定過給圧との差が大きい
ため、異常有りとの誤診断を下してしまう可能性がある
ので、このような場合は診断を禁止する。
【0048】以上ステップ1〜ステップ4の診断許可条
件の判定を行うことにより、高い診断信頼性を確保でき
る。そして、前記ステップ4でスロットル弁10の開度
が、所定開度未満のときは、前記各診断許可条件が全て
満たされたので、ステップ5以降へ進んで診断を行う。
【0049】まず、ステップ5では、過給圧センサ14
からの検出信号Pcをノイズ処理(加重平均等のなまし
処理)して実過給圧PBETAVを検出する。ステップ
6では、前記推定過給圧PCESTに判定しきい値係数
NGTEUA(>1、例えば1.28) を乗じて、判
定しきい値DPBNGを算出する。
【0050】ステップ7では、前記実過給圧PBETA
Vが前記判定しきい値DPBNG以上であるか否かを判
定する。ステップ7で、PBETAV≧DPBNGと判
定されたときは、ステップ8へ進んで、該状態が所定時
間TMTENG(例えば10ms)以上継続したか否か
を判定する。
【0051】そして、所定時間TMTENG以上継続し
たと判定された場合は、ステップ9へ進んで異常あり
(過給機系統の故障又は過給圧推定演算のNG)との診
断を下し、異常診断フラグTETDFSを1にセットす
る。これにより、異常の警告が発せられる。
【0052】また、上記以外の場合(ステップ7又はス
テップ8の判定がNOの場合)は、異常診断フラグTE
TDFSは前回値に保持される。即ち、一度異常ありと
の診断を下した後は、少なくとも現在の運転を終了する
までは該診断結果が保持される。以上示したステップ1
〜ステップ9の診断機能が本発明の診断手段を構成す
る。
【0053】次いでステップ10では、前記異常診断フ
ラグTETDFSを判別し、0にセットされていると
き、つまり異常無しとの診断が下されているときには、
ステップ11へ進んで、前記目標過給圧PCTRGを推
定過給圧PCESTで除算して算出された過渡補正係数
ITAPD0を、そのままITAPDとしてセットした
後、このルーチンを終了する。即ち、過給機系統や過給
圧推定演算が正常である場合は、前記過渡補正係数IT
APD0を用いて目標吸入空気量TTP0を補正するこ
とにより、過給圧の遅れを適度に小さくして所望の過給
圧過渡特性が得られるようにする。
【0054】また、ステップ10で前記異常診断フラグ
TETDFSが1にセットされていると判別されたと
き、つまり異常ありとの診断が下されているときには、
ステップ12へ進んで、前記過渡補正係数ITAPD0
と、「1」とを比較し、両者のうち小さいほうを選択し
て、ITAPDとしてセットする。
【0055】次いで、ステップ13へ進んでリーン燃焼
フラグFLEANPの値を0にリセットすることによ
り、リーン燃焼(均質リーン燃焼及び成層燃焼) を禁
止して均質ストイキ燃焼を行わせるようにする。
【0056】即ち、過給機系統の故障や過給圧推定演算
のNGを生じたりしている状態では、前記過渡補正係数
ITAPD0の値に信頼性が無く、実際の過給圧に対し
て推定過給圧PCESTを低い値で推定しているので、
過渡補正係数ITAPD0は、実際に補正すべき値より
過大な値として算出されることになる。その結果、加速
操作時に過大な値に算出された過渡補正係数ITAPD
0を用いて吸入空気量を増大補正すると、過給圧が過度
に上昇して予測しない急激な加速を生じることとなる。
そこで、過渡補正係数ITAPDを1以下の値に制限す
ることにより、過給圧が増大する方向の補正を禁止し
て、前記予測しない急激な加速の発生を防止する。
【0057】また、減速時などに過給圧の減少が遅く実
際の過給圧が推定過給圧PCESTより大きくなりすぎ
る結果として、異常ありとの診断が下されるようなこと
もありうるが、その場合に1より小さい値に算出された
過渡補正係数ITAPD0を用いて吸入空気量を減少補
正し、減速を速める方向の補正を行うことは、妥当な補
正である。したがって、過給圧を減少させる方向の補正
は、これを許容するように「1」との比較で小さいほう
が選択されるようにする。
【0058】また、異常ありとの診断時には強制的に均
質ストイキ燃焼に切り換えることにより、燃焼の安定性
を確保することができる。この他、一般的に、前記目標
過給圧や吸入空気量補正を含めたリーン燃焼時の過給圧
の過渡特性を、ドライバに馴染みのある均質ストイキ燃
焼時の加速フィーリング(アクセル開度に対する加速特
性)に近づけるように、設定している場合が多いので、
前記吸入空気量補正を禁止した場合には、該過渡特性が
得られなくなるので、均質ストイキ燃焼に切り換えるこ
とにより、可及的に良好な加速フィーリングを確保でき
るという効果もある。
【0059】以上示したステップ10〜ステップ13の
機能が本発明のフェールセーフ手段を構成する。図3に
戻って上記過渡補正係数ITAPDを前記目標吸入空気
量TTPに乗じて仮想目標吸入空気量TTPDを算出す
る。
【0060】TTPD=TTP×ITAPD この仮想目標吸入空気量TTPを目標値としてスロット
ル弁開度を制御する。即ち、前記仮想目標吸入空気量T
TPを、大気圧相当でのスロットル弁全開時のシリンダ
吸入空気量TP100に、目標過給圧PCTRGと標準
大気圧Paとの比PCTRG/Paを乗じた値つまり該
目標過給圧PCTRGでのスロットル弁全開時のシリン
ダ吸入空気量で除算することにより、該目標過給圧PC
TRG状態での体積流量比TGQH0を算出し、該体積
流量比TGQH0に基づいてマップからの検索等によ
り、体積効率相当値TDADNVを算出する。この値T
DADNVにエンジン回転速度NE,排気量mVOLを
順次乗じて、目標スロットル弁開口面積TAAIRを算
出し、該目標スロットル弁開口面積TAAIRを目標ス
ロットル弁開度TDTVOに変換し、該目標スロットル
弁開度TDTVOとなるようにスロットル弁の開度を制
御する(次式参照)。
【0061】 TGQH0=TTPD×TP100×PCH/Pa TGQH0→TDADNV TAAIR=TDADNV×NE×mVOL TAAIR→TDTVO このようにすれば、過給機系統の故障や過給圧推定演算
のNGがない正常時には、前記目標過給圧PCTRGを
推定過給圧PCESTで除算した過渡補正係数ITAP
D0を用いて目標吸入空気量TTP0を補正した仮想目
標吸入空気量TTPが得られるようにスロットル弁開度
が制御されることにより、過給圧の遅れを適度に抑制し
た所望の過給圧過渡特性が得られる(図7参照)。した
がって、加減速時に要求に応じたトルク応答が得られ、
また、均質燃焼と成層燃焼との切り換え時のトルク変化
を抑制できる。このように、推定過給圧PCESTに基
づいて得られる過渡補正係数ITAPD0を用いて過給
圧過渡特性を補正制御する機能が、本発明のエンジン制
御手段を構成する。
【0062】また、過給機系統の故障や過給圧推定演算
のNGがあると診断されたときには、目標吸入空気量T
TP0を増大する方向の補正が禁止されることにより、
予測しない急激な加速の発生を防止でき、良好な運転性
を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図2】本発明の実施形態のシステム構成を示す図。
【図3】同上実施形態の機能構成を示すブロック図。
【図4】同上実施形態の過渡補正係数演算部分の機能構
成を示すブロック図。
【図5】同上実施形態の過給圧異常診断及びフェールセ
ーフ処理の機能構成を示すブロック図。
【図6】同上実施形態の過給圧異常診断及びフェールセ
ーフ処理のフローチャート。
【図7】同上実施形態の過給圧系正常時の過給圧過渡特
性を示す図。
【符号の説明】
1 アクセル操作量センサ 2 クランク角センサ 4 エンジン 7 燃料噴射弁 9 吸気通路 10 スロットル弁 11 スロットル弁制御装置 12 排気通路 13 可変容量ターボ過給機 14 過給圧センサ 15 コントロールユニット 21 スロットルセンサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年9月30日(1999.9.3
0)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】まず、目標吸入空気量を以下のように算出
する。前記アクセル開度センサ1により検出されたアク
セル開度APOに対応するスロットル弁の開口面積AA
POをマップからの検索等により算出する一方、アイド
ル回転速度制御(ISC)により算出した空気量QSI
SCとスロットル弁全閉時の漏れ空気量mQLEAKと
を加算した値に空気量/スロットル開口面積換算係数m
LPMTQAAXを乗じてISCに対応するスロットル
開口面積AQSISCを算出し、前記AAPOとAQS
ISCとを加算して目標スロットル開口面積TTAAP
Oを算出する(次式参照)。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】 TTAAPO=AAPO+(QSISC+mQLEAK)×mLPMTQAAX =AAPO+AQSISC 前記目標スロットル開口面積TTAAPOをエンジン回
転速度NE,排気量(総シリンダ容積) mVOLで順次
除算して体積効率指標値TGADNVを算出し、該TG
ADNVに基づいて目標基本体積流量比TQH0STを
算出する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正内容】
【0036】TTPST=TQH0ST×TP100×
PCHS/Pa また、エンジン運転状態に基づいて目標当量比TFBY
A00を可変に制御するので、前記基準当量比に対応し
た目標基本吸入空気量TTPSTを目標当量比TFBY
A00で除算し、さらに、当量比によって変化する燃焼
効率に基づいて設定された燃焼効率補正係数ITAFを
乗じることにより、目標当量比相当の目標吸入空気量T
TPを算出する(次式参照)。ここで、前記燃焼効率I
TAFは、当量比が小さいリーン燃焼時ほど燃焼効率が
高く、燃料量が少なくて済むので、これに伴い空気量も
減少させるように小さい値(<1)となるように設定さ
れる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0049
【補正方法】変更
【補正内容】
【0049】まず、ステップ5では、過給圧センサ14
からの検出信号Pcをノイズ処理(加重平均等のなまし
処理)して実過給圧PBTEAVを検出する。ステップ
6では、前記推定過給圧PCESTに判定しきい値係数
NGTEUA(>1、例えば1.28) を乗じて、判
定しきい値DPBNGを算出する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0050
【補正方法】変更
【補正内容】
【0050】ステップ7では、前記実過給圧PBTEA
が前記判定しきい値DPBNG以上であるか否かを判
定する。ステップ7で、PBTEAV≧DPBNGと判
定されたときは、ステップ8へ進んで、該状態が所定時
間TMTENG(例えば10ms)以上継続したか否か
を判定する。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0060
【補正方法】変更
【補正内容】
【0060】TTPD=TTP×ITPAD この仮想目標吸入空気量TTPDを目標値としてスロッ
トル弁開度を制御する。即ち、前記仮想目標吸入空気量
TTPDを、大気圧相当でのスロットル弁全開時のシリ
ンダ吸入空気量TP100に、平衡過給圧PCHと標準
大気圧Paとの比PCH/Paを乗じた値つまり該平衡
過給圧PCHでのスロットル弁全開時のシリンダ吸入空
気量で除算することにより、該平衡過給圧PCH状態で
の体積流量比TGQH0を算出し、該体積流量比TGQ
H0に基づいてマップからの検索等により、体積効率相
当値TDADNVを算出する。この値TDADNVにエ
ンジン回転速度NE,排気量mVOLを順次乗じて、目
標スロットル弁開口面積TAAIRを算出し、該目標ス
ロットル弁開口面積TAAIRを目標スロットル弁開度
TDTVOに変換し、該目標スロットル弁開度TDTV
Oとなるようにスロットル弁の開度を制御する(次式参
照)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/22 310 F02D 41/22 310Z 43/00 301 43/00 301R 301K 301Y (72)発明者 町田 憲一 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 (72)発明者 川崎 尚夫 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 布施 徹 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G005 DA01 EA04 EA16 FA23 GA04 GD02 GD03 GD27 HA04 HA05 HA19 JA06 JA25 JA39 3G084 AA00 BA05 BA07 DA25 DA27 FA10 FA12 FA20 FA33 FA38 3G092 AA01 AA06 DB03 DC03 EA07 FB06 HA15Z HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA11 JB09 LA03 LB04 MA01 NA08 NB02 NE15 PA16Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スロットル弁開度を目標値に電子制御する
    スロットル制御装置と、該スロットル弁の上流に排気タ
    ーボ過給機と、を備えた過給機付エンジンにおいて、 スロットル弁上流の過給圧をエンジン運転状態に基づい
    て推定する過給圧推定手段と、 前記過給圧推定手段により推定された過給圧に基づいて
    エンジン制御を行うエンジン制御手段と、 前記スロットル弁上流の実際の過給圧を検出する過給圧
    検出手段と、 前記過給圧推定手段により推定された過給圧と、前記過
    給圧検出手段により検出された過給圧とを比較して、異
    常の有無を診断する診断手段と、 を含んで構成したことを特徴とする過給機付エンジンの
    制御装置。
  2. 【請求項2】前記診断手段は、前記過給圧の推定値と検
    出値との偏差が、所定値若しくは所定割合より大きいと
    きを含む条件で異常ありとの診断を下すことを特徴とす
    る請求項1に記載の過給機付エンジンの制御装置。
  3. 【請求項3】前記エンジン制御手段は、スロットル弁上
    流の目標過給圧を設定し、該目標過給圧と前記過給圧の
    推定値との相違に基づいて目標吸入空気量を補正するこ
    とにより、前記スロットル制御装置によるスロットル弁
    開度制御を介して、過給圧の過渡特性を補正制御するこ
    とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の過給機付
    エンジンの制御装置。
  4. 【請求項4】前記診断手段によって異常ありとの診断が
    下されたときは、前記エンジン制御手段における過給圧
    の推定値に基づく目標吸入空気量の補正を禁止するフェ
    ールセーフ手段を含んでいることを特徴とする請求項3
    に記載の過給機付エンジンの制御装置。
  5. 【請求項5】前記フェールセーフ手段は、前記診断手段
    によって異常ありとの診断が下されたときは、前記目標
    吸入空気量の補正を禁止すると共に、空燃比をリーンと
    する制御を禁止することを特徴とする請求項4に記載の
    過給機付エンジンの制御装置。
  6. 【請求項6】前記フェールセーフ手段は、前記目標過給
    圧の補正の禁止を、目標過給圧を増大する方向の補正の
    み禁止することを特徴とする請求項4又は請求項5に記
    載の過給機付エンジンの制御装置。
  7. 【請求項7】前記診断手段は、前記過給圧検出手段が異
    常と診断されているときには、診断を禁止することを特
    徴とする請求項1から請求項6のいずれか1つに記載の
    過給機付エンジンの制御装置。
  8. 【請求項8】前記診断手段は、全開に近い高負荷時に
    は、診断を禁止することを特徴とする請求項1から請求
    項7のいずれか1つに記載の過給機付エンジンの制御装
    置。
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