JP2005113690A - Control device for internal combustion engine for vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明の目的は、機関出力の確保と負圧の確保をバランス良く両立させることのできる車両用内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】 本発明は、電動機10bによって駆動可能な過給機10を吸気通路2上に備えた車両用内燃機関1の制御装置であって、吸気通路2の過給機10の上流側と下流側とをバイパスするバイパス路20、バイパス路20上に配設されてバイパス路20を経由する吸気量を調節するバイパスバルブ22、電動機10b及びバイパスバルブ22を制御する制御手段11、及び、吸気通路2における過給機10よりも上流側(又は、バイパス路20におけるバイパスバルブ22よりも上流側)に接続された負圧導出路31を備えていることを特徴としている。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine for a vehicle capable of ensuring both engine output and negative pressure in a balanced manner.
The present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle (1) provided with a supercharger (10) that can be driven by an electric motor (10b) on an intake passage (2), on the upstream side of the supercharger (10) in the intake passage (2). A bypass passage 20 that bypasses the downstream side, a bypass valve 22 that is disposed on the bypass passage 20 and adjusts an intake air amount that passes through the bypass passage 20, a control means 11 that controls the motor 10b and the bypass valve 22, and an intake air A negative pressure lead-out path 31 connected to the upstream side of the supercharger 10 in the passage 2 (or upstream side of the bypass valve 22 in the bypass path 20) is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、機関出力の低下を抑制しつつ、車両の各種制御に利用する負圧を確保することのできる車両用内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine for a vehicle that can secure negative pressure used for various controls of the vehicle while suppressing a decrease in engine output.
内燃機関を制御する上で負圧が利用されている。例えば、内燃機関において燃料タンク内で蒸発した燃料を吸気通路に導入する場合や、内燃機関に付随する各種制御弁の駆動などに負圧が利用されている。また、内燃機関が搭載された車両のブレーキの倍力装置にも負圧が利用される。[特許文献1]に記載の装置では、吸気通路上のスロットルバルブ下流に発生する負圧を利用するものであり、このスロットルバルブの上流側に配設されるターボチャージャを制御して、ブレーキ倍力装置に安定した負圧を供給することを目的としている。 Negative pressure is used to control the internal combustion engine. For example, in an internal combustion engine, negative pressure is used for introducing fuel evaporated in a fuel tank into an intake passage, driving various control valves associated with the internal combustion engine, or the like. Negative pressure is also used for a brake booster for a vehicle equipped with an internal combustion engine. In the device described in [Patent Document 1], a negative pressure generated downstream of the throttle valve on the intake passage is used, and a turbocharger disposed on the upstream side of the throttle valve is controlled to perform brake multiplication. The purpose is to supply a stable negative pressure to the force device.
スロットルバルブよりも上流側に位置するターボチャージャによって過給が行われると、スロットルバルブ下流側の吸気管内の圧力が上昇して負圧が不足してしまう(あるいは正圧となってしまう)。そこで、[特許文献1]に記載の装置では、ターボチャージャをバリアブルノズルタイプとし、過給時にバリアブルノズルの開度を調節することで過給の効果を意図的に抑制し、その代わりに必要な負圧を確保している。
しかし、[特許文献1]に記載の装置における制御では、負圧を確保するために過給の効果を犠牲にしており、十分な機関出力が得られない場合がある。従って、本発明の目的は、機関出力の確保と負圧の確保をバランス良く両立させることのできる車両用内燃機関の制御装置を提供することにある。 However, in the control in the apparatus described in [Patent Document 1], the effect of supercharging is sacrificed in order to secure negative pressure, and sufficient engine output may not be obtained. Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine for a vehicle that can achieve both balanced engine output and negative pressure in a balanced manner.
請求項1に記載の発明は、電動機によって駆動可能な過給機を吸気通路上に備えた車両用内燃機関の制御装置であって、吸気通路の過給機の上流側と下流側とをバイパスするバイパス路、バイパス路上に配設されてバイパス路を経由する吸気量を調節するバイパスバルブ、電動機及びバイパスバルブを制御する制御手段、及び、吸気通路における過給機よりも上流側、又は、バイパス路におけるバイパスバルブよりも上流側に接続された負圧導出路を備えていることを特徴としている。 The invention according to claim 1 is a control device for an internal combustion engine for a vehicle having a supercharger that can be driven by an electric motor on an intake passage, and bypasses the upstream side and the downstream side of the supercharger in the intake passage. Bypass path, a bypass valve arranged on the bypass path to adjust the intake air amount passing through the bypass path, a control means for controlling the motor and the bypass valve, and an upstream side of the supercharger in the intake path or bypass A negative pressure lead-out path connected to the upstream side of the bypass valve in the path is provided.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両用内燃機関の制御装置において、負圧導出路に接続された負圧タンク、及び、負圧タンク内の圧力を検出するタンク内圧力検出手段をさらに備えており、制御手段が、タンク内圧力検出手段によって検出されたタンク内の圧力が所定の基準圧力以上となった場合に、電動機の駆動量を増加させると共に、バイパスバルブの開度を絞ることを特徴としている。バイパスバルブの開度を絞ることには、開度を全閉状態とすることを含む。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle according to the first aspect, wherein the negative pressure tank connected to the negative pressure derivation path and the pressure in the tank for detecting the pressure in the negative pressure tank Detection means, and the control means increases the drive amount of the motor and opens the bypass valve when the pressure in the tank detected by the tank pressure detection means exceeds a predetermined reference pressure. It is characterized by narrowing the degree. Narrowing the opening of the bypass valve includes making the opening fully closed.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の車両用内燃機関の制御装置において、内燃機関への過給要否を判断する過給要否判断手段をさらに備えており、過給要否判定手段によって過給が不要であると判断された場合には、過給が必要と判断された場合よりも、基準圧力が低く設定されることを特徴としている。なお、ここでは、圧力を絶対圧(真空がゼロなので、いわゆる負圧も数値としては正の値を取る)として説明(考慮)する。以下同じ。 According to a third aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine for a vehicle according to the second aspect of the present invention, the control device further includes a supercharging necessity determination means for determining whether the internal combustion engine is supercharged. When it is determined that supercharging is not required by the non-determining means, the reference pressure is set lower than when supercharging is determined to be necessary. Here, the pressure is described (considered) as an absolute pressure (since the vacuum is zero, so-called negative pressure also takes a positive value as a numerical value). same as below.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用内燃機関の制御装置において、バイパス路の吸気通路への上流側接続部と過給機との間の吸気通路上に、吸気通路を経由する吸気量を調節する調節バルブをさらに備えており、負圧導出路が、過給機と調節バルブとの間の吸気通路上に接続されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine for a vehicle according to any one of the first to third aspects, the connection between the upstream connection portion to the intake passage of the bypass passage and the supercharger. An adjustment valve that adjusts the amount of intake air that passes through the intake passage is further provided on the intake passage, and the negative pressure derivation path is connected to the intake passage between the turbocharger and the adjustment valve. It is said.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の車両用内燃機関の制御装置において、(負圧導出路に接続された負圧タンク、及び、負圧タンク内の圧力を検出するタンク内圧力検出手段をさらに備えており、)制御手段が、タンク内圧力検出手段によって検出されたタンク内の圧力が所定の基準圧力以上となった場合に、電動機の駆動量を増加させると共に、調節バルブの開度を絞ることを特徴としている。調節バルブの開度を絞ることには、開度を全閉状態とすることを含む。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle according to the fourth aspect, wherein the negative pressure tank connected to the negative pressure derivation path and the tank for detecting the pressure in the negative pressure tank And further comprising a pressure detection means, and the control means increases the drive amount of the electric motor when the pressure in the tank detected by the pressure detection means in the tank exceeds a predetermined reference pressure, and the adjustment valve It is characterized by narrowing the opening degree of. Narrowing the opening of the adjustment valve includes making the opening fully closed.
請求項1に記載の車両用内燃機関の制御装置によれば、過給によって吸気通路内又はバイパス路内に発生する負圧を利用するため、過給を行うことによる機関出力の確保と、過給を行うことで発生させた負圧の確保とを両立することができる。なお、このとき、過給機が電動機によってその過給量を調節でき、かつ、バイパスバルブでバイパス路経由の吸気量も調節できるため、機関出力と負圧とをバランス良く両立させることが可能である。 According to the control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle according to claim 1, since the negative pressure generated in the intake passage or the bypass passage due to supercharging is used, securing of engine output by supercharging, It is possible to achieve both the securing of the negative pressure generated by feeding. At this time, since the supercharger can adjust the amount of supercharging by the electric motor and the amount of intake air via the bypass passage can be adjusted by the bypass valve, it is possible to balance engine output and negative pressure in a balanced manner. is there.
請求項2に記載の車両用内燃機関の制御装置によれば、負圧を負圧タンクに貯めておくことで、負圧を発生させる頻度を低減でき、機関出力に与える影響を低減させることができる。また、このとき、負圧タンク内の圧力に応じて、効果的に負圧を発生させる(即ち、電動機の駆動量を増加させると共に、バイパスバルブの開度を絞ってバイパス路を経由する吸気量を減少させる)ので、常に最適な値の負圧(基準圧力未満の圧力)を確保しておくことができる。 According to the control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle according to claim 2, by storing the negative pressure in the negative pressure tank, the frequency of generating the negative pressure can be reduced, and the influence on the engine output can be reduced. it can. Also, at this time, negative pressure is effectively generated according to the pressure in the negative pressure tank (that is, the amount of intake air passing through the bypass passage by increasing the drive amount of the motor and reducing the opening of the bypass valve) Therefore, an optimal negative pressure (pressure less than the reference pressure) can always be ensured.
請求項3に記載の車両用内燃機関の制御装置によれば、過給が必要である(即ち、さらなる機関出力が要求されている)場合には、過給不要時よりも基準圧力(絶対圧)を高く設定することで、過給必要時に負圧を発生させる頻度を低減でき、機関出力に与える影響を低減させることができる。換言すれば、過給が不要である(即ち、さらなる機関出力が要求されていない)場合には、過給必要時よりも基準圧力(絶対圧)を低く設定することで、負圧を確実に発生させることができる。 According to the control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle according to claim 3, when supercharging is required (that is, when further engine output is required), the reference pressure (absolute pressure) is higher than when supercharging is not required. ) Is set high, the frequency with which negative pressure is generated when supercharging is required can be reduced, and the effect on engine output can be reduced. In other words, when supercharging is not required (that is, no further engine output is required), the negative pressure can be ensured by setting the reference pressure (absolute pressure) lower than when supercharging is required. Can be generated.
請求項4に記載の車両用内燃機関の制御装置によれば、バイパス路の吸気通路への上流側接続部と過給機との間の吸気通路上に、吸気通路を経由する吸気量を調節する調節バルブをさらに配設させることで、さらに効果的に負圧を発生させることができ、負圧及び内燃機関への吸気供給量の制御自由度も高くできる。 According to the control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle according to claim 4, the intake air amount that passes through the intake passage is adjusted on the intake passage between the upstream connection portion to the intake passage of the bypass passage and the supercharger. By further disposing the adjusting valve, the negative pressure can be generated more effectively, and the degree of freedom in controlling the negative pressure and the amount of intake air supplied to the internal combustion engine can be increased.
請求項5に記載の車両用内燃機関の制御装置によれば、負圧を負圧タンクに貯めておくことで、負圧を発生させる頻度を低減でき、機関出力に与える影響を低減させることができる。また、このとき、負圧タンク内の圧力に応じて、効果的に負圧を発生させる(即ち、電動機の駆動量を増加させると共に、調節バルブの開度を絞って負圧が生じやすくする)ので、常に最適な値の負圧(基準圧力未満の圧力)を確保しておくことができる。 According to the control device for an internal combustion engine for a vehicle according to claim 5, by storing the negative pressure in the negative pressure tank, the frequency of generating the negative pressure can be reduced, and the influence on the engine output can be reduced. it can. At this time, the negative pressure is effectively generated according to the pressure in the negative pressure tank (that is, the drive amount of the electric motor is increased, and the opening of the adjustment valve is narrowed so that the negative pressure is easily generated). Therefore, it is possible to always ensure an optimum negative pressure (pressure less than the reference pressure).
本発明の制御装置の一実施形態について以下に説明する。本実施形態の制御装置を有するエンジン1を図1に示す。 An embodiment of the control device of the present invention will be described below. An engine 1 having a control device of the present embodiment is shown in FIG.
本実施形態で説明するエンジン(内燃機関)1は、多気筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが断面図として図1に示されている。エンジン1においては、吸気通路2を通して取り込んだ吸入空気がシリンダ3の直前でインジェクタ4から噴射された燃料と混合されて混合気とされる。混合気は、シリンダ3内に吸入され、ピストン5によって圧縮された後に点火プラグ6で着火されて燃焼する。このとき燃焼によってシリンダ3内の圧力は上昇してピストン5が往復運動され、この往復運動がコネクティングロッドによって回転運動に変換されて出力として取り出される。シリンダ3の内部と吸気通路2との間は、吸気バルブ7によって開閉される。燃焼後の排気ガスは排気通路8に排気される。シリンダ3の内部と排気通路8との間は、排気バルブ9によって開閉される。
An engine (internal combustion engine) 1 described in the present embodiment is a multi-cylinder engine, but only one cylinder is shown in FIG. 1 as a cross-sectional view. In the engine 1, the intake air taken in through the intake passage 2 is mixed with the fuel injected from the injector 4 immediately before the cylinder 3 to form an air-fuel mixture. The air-fuel mixture is sucked into the cylinder 3, compressed by the piston 5, ignited by the spark plug 6, and burned. At this time, the pressure in the cylinder 3 rises due to combustion, and the piston 5 is reciprocated, and this reciprocating motion is converted into a rotational motion by the connecting rod and taken out as an output. An
このエンジン1は、ターボユニット(過給機)10を有している。ターボユニット10は、吸気通路2上に配置されたコンプレッサホイールと排気通路8上に配置されたタービンホイールとが同一回転軸で連結されている(以下、この部分を単にタービン/コンプレッサ10aと言う)。本実施形態のターボユニットは、この回転軸が出力軸となるようにモータ(電動機)10bが内蔵されている。即ち、本実施形態のターボユニット10は電動機付ターボチャージャである。
The engine 1 has a turbo unit (supercharger) 10. In the
ターボユニット10は、排気流の持つエネルギー(排気エネルギー)によって過給を行う通常の過給機としても機能し得るが、バッテリから供給される電気エネルギーによってタービン/コンプレッサ10aを強制的に駆動することでさらなる過給を行うこともできる。また、排気エネルギーを利用して、タービン/コンプレッサ10aを介してモータ10bを回転させて回生発電させ、発電された電力を回収することもできる。モータ10bは、タービン/コンプレッサ10aの回転軸に固定されたロータと、その周囲に配置されたステータとを主たる構成部分として有している。
The
モータ10bは、コントローラ12に接続されており、このコントローラ12にはエンジン1全体の制御を司る電子制御ユニット(ECU)11及びバッテリ13が接続されている。モータ10bは、ECU11及びコントローラ12によって印可電力等が制御されており、これによって回転数制御、即ち、過給圧制御が行われている。過給圧制御時には、吸気通路2上のターボユニット10よりも上流側に配設されたエアフロメータ14や、吸気通路2上のサージタンク内に配設された圧力センサ15等の検出結果が利用される。本実施形態のエアフロメータ14は、ホットワイヤ式のものであり、吸入空気量を質量流量として検出するものである。エアフロメータ14にはサーミスタ式の吸気温センサも内蔵されており、エアフロメータ14は吸気温センサとしての機能も有している。
The
コントローラ12は、モータ10bの駆動を制御するだけでなく、モータ10bが回生発電した電力の電圧変換を行うインバータとしての機能も有している。モータ10bは、回転数制御を行う機構によって回転数の検出も可能となっている。吸気通路2上のターボユニット10の下流側には、インタークーラ16が配設されている。そして、ターボユニット10の上流側と下流側(下流側はインタークーラ16よりも上流側)にかけて、吸気通路2をバイパスするバイパス路20が設けられている。このバイパス路20上には、バイパス路20を経由する吸気量を調節するバイパスバルブ22が配設されている。
The
バイパスバルブ22は、モータ23によって開度が調節される。また、バイパスバルブ22に付随して、その開度を検出する開度センサ24も配設されている。モータ23は、ECU11に接続されており、ECU11からの駆動信号によって駆動されてバイパスバルブ22の開度を変化させる。開度センサ24もECU11に接続されており、バイパスバルブ22の開度調整制御時には、開度センサ24の検出結果が利用される。
The opening degree of the
また、バイパス路20の吸気通路2への上流側接続部とターボユニット10との間には、ターボユニット10を経由する吸入空気量を調節する調節バルブ29が配設されている。さらに、この調節バルブ29とターボユニット10の間に、この部分で発生する負圧を負圧タンク30に導く接続管(負圧導出路)31の端部が接続されている。調節バルブ29は、モータ32によって開度が調節され、付随して配された開度センサ33によって開度が検出される。モータ32及び開度センサ33は、ECU11に接続されている。負圧タンク30は、内部に負圧を貯めておくもので、内部の圧力を検出する圧力センサ(タンク内圧力検出手段)34を有している。圧力センサ34もECU11に接続されており、ECU11によって負圧タンク30内の圧力が監視されている。
Further, an
負圧タンク30に負圧を導く接続管31の途中には、負圧タンク30に貯めた負圧が吸気通路2側に漏れてしまうのを防止する逆止弁35が取り付けられている。負圧タンク30には、ブレーキブースタ36や負圧を利用する各種デバイス37などが接続されている。各種デバイス37の一例を挙げるとすると、有効吸気管長を変更するためのバルブなどがある。負圧タンク30内の負圧が利用されると、負圧タンク30内の圧力は徐々に上昇するので、負圧タンク30内の圧力が所定の基準圧力未満となるように、上述したモータ10bやバイパスバルブ22、調節バルブ29などが制御される。この制御については追って詳しく説明する。
A
インタークーラ16の下流側には、吸入空気量を調節する通常のスロットルバルブ17が配されている。本実施形態のスロットルバルブ17は、いわゆる電子制御式スロットルバルブであり、アクセルペダル18の操作量をアクセルポジショニングセンサ19で検出し、この検出結果と他の情報量とに基づいてECU11がスロットルバルブ17の開度を決定する。スロットルバルブ17は、これに付随して配設されたスロットルモータによって開閉される。また、スロットルバルブ17に付随して、その開度を検出するスロットルポジショニングセンサ21も配設されている。
A
一方、排気通路8上には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒39がターボユニット10の下流側に取り付けられている。さらに、エンジン1のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジショニングセンサ25が取り付けられている。クランクポジショニングセンサ25の検出結果からエンジン1の回転数も検出できる。また、ECU11には、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ26やノックセンサ27も接続されている。また、吸気側のカムシャフトの近傍には、吸気バルブ7(及び排気バルブ9)の開閉タイミングを検出するカムポジショニングセンサ28も取り付けられている。さらに、ECU11には、大気圧を検出する大気圧センサ38も接続されている。
On the other hand, on the exhaust passage 8, an
上述したセンサ類はECU11に接続されており、その検出結果をECU11に送出している。ECU11は、CPU,ROM,RAM等からなる電子制御ユニットである。ECU11には、上述したモータ10bやモータ23,32以外のアクチュエータ類も接続されており、これらはECU11からの信号によって制御されている。ECU11には、このほかにも、上述したようにコントローラ12やバッテリ13なども接続されている。
The sensors described above are connected to the
次に、吸気通路2内に負圧を発生させ、この負圧を負圧タンク30に貯める制御について説明する。まず、負圧の生成であるが、基本的には、ターボユニット10のモータ10bを駆動して過給することでターボユニット10の上流側に負圧を発生させる。バイパスバルブ22を閉じてターボユニット10で過給を行うことで、ターボユニット10の上流側に負圧が形成され、この負圧が接続管31を介して負圧タンク30に貯められる。このとき、調節バルブ29の開度を絞ることで、吸気通路2内部の調節バルブ29とターボユニット10との間の区間の圧力をさらに下げ、負圧を効率よく生成させることができる。
Next, control for generating a negative pressure in the intake passage 2 and storing the negative pressure in the
吸気通路2上のターボユニット10の上流側圧力をPI、下流側圧力をPOとし、エアフロメータ14によって検出される吸入空気量をGaとし、ターボユニット10でのサージングの発生する境界(サージライン)を圧力比PO/PI−吸入空気量Ga座標軸上に示したものを図2に示す。上流側圧力PIは大気圧センサ38で検出でき、下流側圧力をPOは圧力センサ15で検出できる。ここでは、このとき、吸入空気が逆流しないようにバイパスバルブ22が閉じられる。バイパスバルブ22は、全閉状態の固着を回避するために最小開度で吸気管内壁との間に僅かな隙間が形成されるようであっても良い。また、負圧を発生させる際には、バイパスバルブ22は全閉まで閉じられなくても、その開度が絞られるだけでも良い。
The upstream pressure of the
図2中Xで示される線がサージラインである。このサージラインを圧力比PO/PIが小さい側から大きい側に超えた後の領域が、サージングが発生する領域である。ここでは、モータ10bの駆動量と調節バルブ29の開度とを調節して所望の負圧を発生させるが、このときにターボユニット10のサージを回避する必要がある。例えば、現在の状況が図2中の点aの状態にあるとした場合、調節バルブ29の開度を絞るだけで所望の負圧(目標の100%)を得ようとした場合、状態は点bに移行することが予測できるとする。なお、ここでは、負圧を積極的に発生させる際にはバイパスバルブ22を所定の最小開度[全閉でも良い]にするものとする。
A line indicated by X in FIG. 2 is a surge line. The region after the surge line exceeds the pressure side P O / P I from the small side to the large side is the region where surging occurs. Here, a desired negative pressure is generated by adjusting the driving amount of the
調節バルブ29の開度を絞ると、吸入空気量Gaは減り、圧力比PO/PIは大きくなる傾向となるため、点aに対して点bは左上に位置することとなる。この場合は、サージラインXをまたいでしまうため、サージングが発生すると予測できる。このような場合は、調節バルブ29の開度を絞ることで、所望の負圧の半分程度(目標の50%:図2中の点cに相当)を、これに加えてモータ10bを駆動することで残りの負圧を得る(ここでは、図2中の点cから点dへの80−50=目標に対する30%分)。
When the opening degree of the
モータ10bを駆動すると、過給効果によって吸入空気量Gaが増加すると共に、ターボユニット10の下流側圧力が上昇するので、点cに対して点dは右上に位置することとなる。このように、調節バルブ29の開度を絞ることとモータ10b駆動による過給促進とによって、サージングを抑止しつつ所望の負圧を得ることができる。なお、この例では、目標の80%が実現されるものとして説明したが、もちろん目標の100%の負圧を実現し得る場合もある。
When the
もう一つ例を挙げて説明する。現在の状況が図2中の点eの状態にあるとした場合、調節バルブ29の開度を絞るだけで、サージングを発生させずに所望の負圧(目標の100%)を得ることが可能であると予測できるとする。この場合、状態は点eから点fに移行すると予測できる。なお、ここでも、バイパスバルブ22は所定の最小開度とされるものとする。しかし、この場合は、調節バルブ29の開度を絞るため、エンジン1に供給される吸入空気量Gaが減ってしまい、エンジン1の出力低下が懸念される。そこで、モータ10bを駆動して過給を行うことで吸入空気量Gaを補償し、エンジン1の出力低下を防止する。この場合は、状態は点eから点gに移行すると予測できる。
Another example will be described. If the current situation is in the state of point e in FIG. 2, it is possible to obtain a desired negative pressure (100% of the target) without causing surging by simply reducing the opening of the
なお、負圧生成時にバイパスバルブ22の開度は絞られるが、バイパスバルブ22の開度を調節することによって、吸気をターボユニット10を介さずに下流側に流すことも制御できる(吸気の一部はターボユニット10を経由し得る)。ターボユニット10が吸気抵抗となってしまい、これを回避したような場合はバイパスバルブ22の開度が大きくされる。例えば、モータ10bで回生発電を行う際には、ターボユニット10での吸気抵抗は大きくなる。このような場合にバイパスバルブ22の開度を大きくすることで、吸気量を確保し、エンジン1の出力を確保することも可能となる。
Although the opening degree of the
次に、上述した負圧制御を図3のフローチャートに基づいて説明する。まず、負圧タンク30内部の圧力を圧力センサ34によって検出する(ステップ300)。次に、過給が必要であるか否か、即ち、過給中であるかこれから過給を開始する状態であるかを判定する(ステップ305)。過給は不要である場合は、負圧タンク30内の圧力が非過給時用の所定の基準圧力PL以上であるか否かを判定する(ステップ310)。この基準圧力PLは、負圧タンク30内の負圧が十分なレベルにあるか否かを示すものとして設定されている。
Next, the negative pressure control described above will be described based on the flowchart of FIG. First, the pressure inside the
ステップ310が肯定され、負圧タンク30内の負圧が基準圧力PL以上である場合は、負圧タンク30内の負圧が不足している(圧力が高くなっている)と判断できるため、吸気通路2上に十分な負圧を発生させることのみを考慮して(重点を置いて)負圧制御が開始される(ステップ315)。このとき、機関出力の観点から過給は必要ないが調節バルブ29の開度制御に加えてモータ10bの駆動制御を協調させて負圧を生成させる場合も考えられる。このような場合は、調節バルブ29の開度を最小開度とし、必要な負圧発生量に応じてモータ10bの駆動量を調節することで、電力消費を最低限にとどめて燃費の悪化を低減することができる。
Step 310 is affirmative, when the negative pressure in the
このときの負圧制御とは、バイパスバルブ22を最小開度にし、所望の負圧を発生させるべくモータ10bの駆動量と調節バルブ29の開度(絞り量)を決定する制御である。モータ10bの駆動量と調節バルブ29の開度は、エンジンが必要としている空気量(クランクポジショニングセンサ25によって検出されるエンジン回転数やエアフロメータ14によって検出される吸入空気量などから算出される)や運転者が要求している出力(アクセルポジショニングセンサ19によって検出されるアクセルペダル18の操作量などから算出される)などに基づいて決定される。一方、ステップ310が否定され、負圧タンク30内の負圧が基準圧力PL未満である場合は、負圧タンク30内の負圧が不足していないので、上述した負圧制御は行わずに図3のフローチャートの制御を終える。
The negative pressure control at this time is control in which the
また、ステップ305が肯定され、過給中であるか、これから過給を開始する状態であると判断された場合は、負圧タンク30内の圧力が過給時用の所定の基準圧力PH以上であるか否かが判定される(ステップ320)。ステップ320が肯定される場合は、その後のステップによって負圧制御が行われるが、ステップ320が否定される場合は負圧制御は行われずに図3のフローチャートの制御が終了する。この基準圧力PHも上述した過給時用の基準圧力PHと同様に、負圧タンク30内の負圧が十分なレベルであるかを示すものとして設定されている。ただし、PH>PLである。
Further, step 305 is affirmative, whether the supercharging in the case it is determined that the state starts from now supercharging, a predetermined reference pressure P H for time pressure boost
このように、過給必要時と不要時とで基準圧力を変え、必要時の基準圧力PHを不要時の基準圧力PLよりも高く設定することで、過給が必要なときの負圧発生頻度を下げることができる。この結果、負圧を発生させることによる機関出力低下をより一層回避することができる。負圧を発生させる場合、モータ10bによる過給促進によって吸入空気量を確保し、機関出力を低下させないで済む場合もあり得るが、負圧を発生させることは機関出力を低下させることに繋がる場合もある。そのため、このように基準圧力を設定することで、機関出力低下をより一層回避することができる。
Negative pressure thus, changing the reference pressure in the boost required time and required time, the reference pressure P H during the required in set higher to than the reference pressure P L at the time required, when the supercharging is required The frequency of occurrence can be reduced. As a result, it is possible to further avoid a reduction in engine output due to the generation of negative pressure. When generating negative pressure, it may not be necessary to secure the intake air amount by promoting supercharging by the
ステップ320が肯定された場合は、次に目標負圧を発生させることでサージングが発生するか否かを判定する(ステップ325)。ここで、目標負圧は、圧力センサ34によって検出される負圧タンク30内の圧力などに基づいて算出される。そして、ターボユニット10に対して要求される過給圧などを考慮して調節バルブ29の開度制御のみでサージングが発生するか否かを判定する。サージングは、ターボユニット10の前後圧力比PO/PIが大きくなると発生する。即ち、図2中の点aから点bのような制御となることが予測されるか否かが判定される。
If step 320 is affirmed, it is next determined whether surging occurs by generating a target negative pressure (step 325). Here, the target negative pressure is calculated based on the pressure in the
サージングが発生すると予測され、ステップ325が肯定される場合は、図2における点aから点dのような制御となるように、調節バルブ29の開度とモータ10bの駆動量が決定され、サージライン近傍での負圧制御が実行される(ステップ330)。サージングの発生はないと予測され、ステップ325が否定される場合は、次に、過給低下分を補償可能か否かが判定される(ステップ335)。例えば、上述したように、調節バルブ29の開度を絞って負圧を発生させることで過給効果が低下して吸入空気量が減る場合でも、モータ10bの駆動量を増加させることで吸入空気量を補償できる場合がある。このように、過給低下分を補償できるか否かがここでは判定される。
When surging is predicted and step 325 is affirmed, the opening degree of the
過給低下分を補償可能であると判断でき、ステップ335が肯定される場合は、調節バルブ29を絞ると共に、モータ10bの駆動量を増加(停止→駆動開始を含む)させる(ステップ340)。これにより、機関出力を確保しつつ負圧を発生させることができる。一方、負圧生成によって過給低下分を補償できないと予測され、ステップ335が否定される場合は、負圧生成を過給よりも優先させるか否かを判定する(ステップ345)。負圧生成を優先させる場合は、負圧制御を行うと共に噴射燃料量を減らす(ステップ350)。
If it can be determined that the reduction in supercharging can be compensated and step 335 is affirmed, the
ここでは負圧制御と同時に燃料減量を行っているが、燃料減量を同時に行わない場合は、負圧を発生させるために調節バルブ29の開度を絞ることで吸入空気量が減り、この吸入空気量の減少によるフィードバック制御(例えば、空燃比フィードバック制御)によって燃料量を減らす制御が行われることとなる。しかし、この制御時に生じてしまう応答遅れによって排気浄化性能は悪化してしまう。そこで、上述したように、フィードバック制御を待たずに、負圧制御(調節バルブ29の開度減及びモータ10bの駆動量増加:モータ10bが既に全開駆動されている場合は、増加できない場合もある)と共に予め噴射燃料量を減量し、排気浄化性能の悪化を抑止する。一方、負圧を生成させることよりも過給を優先する場合は、負圧生成制御は行わず、そのままの過給が続行される(ステップ355)。
Here, the fuel reduction is performed simultaneously with the negative pressure control. However, when the fuel reduction is not performed simultaneously, the intake air amount is reduced by reducing the opening of the
なお、本実施形態の場合、負圧を発生させる際の調節バルブ29の最小開度は全閉状態とはならず、吸気通路がある程度の量が流れるようになされている。この最小開度は、モータ10bを最大駆動量で駆動した際に、要求される最低負圧を発生させることができる流路面積を確保する開度として設定されている。このようにすることで、調節バルブ29が最小開度で固着したとしても、負圧の生成及び吸入空気量の確保を行うことが可能となる。
In the case of the present embodiment, the minimum opening degree of the
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、バイパスバルブ22や調節バルブ29は、その開度によって流量を調節するものであった。しかし、開閉DUTY比を調節することによって流量を調節するようなものであっても良い。この場合は、バルブの駆動信号(DUTY比)からバルブ開度に相当する値を検出することができる。また、上述した実施形態では、サージングの発生を予測している(ステップ325)。しかし、ターボユニット10の前後の圧力をそれぞれ直接検出し、圧力比PO/PIからサージングの発生(あるいは、サージングが発生する直前の状態)を直接検出しても良い。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, the
1…エンジン(内燃機関)、2…吸気通路、3…シリンダ、10…ターボユニット(過給機)、10a…タービン/コンプレッサ、10b…モータ(電動機)、11…ECU(制御手段)、12…コントローラ、13…バッテリ、14…エアフロメータ、17…スロットルバルブ、18…アクセルペダル、19…アクセルポジショニングセンサ、20…バイパス路、22…バイパスバルブ、23…モータ、24…開度センサ、25…クランクポジショニングセンサ、29…調節バルブ、30…負圧タンク、31…接続管(負圧導出路)、32…モータ、33…開度センサ、34…圧力センサ(タンク内圧力検出手段)、35…逆止弁、36…ブレーキブースタ、37…各種デバイス、38…大気圧センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (internal combustion engine), 2 ... Intake passage, 3 ... Cylinder, 10 ... Turbo unit (supercharger), 10a ... Turbine / compressor, 10b ... Motor (electric motor), 11 ... ECU (control means), 12 ... Controller, 13 ... Battery, 14 ... Air flow meter, 17 ... Throttle valve, 18 ... Accelerator pedal, 19 ... Accelerator positioning sensor, 20 ... Bypass passage, 22 ... Bypass valve, 23 ... Motor, 24 ... Opening sensor, 25 ... Crank Positioning sensor, 29 ... control valve, 30 ... negative pressure tank, 31 ... connecting pipe (negative pressure derivation path), 32 ... motor, 33 ... opening sensor, 34 ... pressure sensor (tank pressure detecting means), 35 ... reverse Stop valve, 36 ... brake booster, 37 ... various devices, 38 ... atmospheric pressure sensor.
Claims (5)
前記吸気通路の前記過給機の上流側と下流側とをバイパスするバイパス路、
前記バイパス路上に配設され、該バイパス路を経由する吸気量を調節するバイパスバルブ、
前記電動機及び前記バイパスバルブを制御する制御手段、及び、
前記吸気通路における前記過給機よりも上流側、又は、前記バイパス路における前記バイパスバルブよりも上流側に接続された負圧導出路を備えていることを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine for a vehicle provided with a supercharger that can be driven by an electric motor on an intake passage,
A bypass passage for bypassing the upstream side and the downstream side of the supercharger of the intake passage;
A bypass valve disposed on the bypass path and configured to adjust an intake air amount passing through the bypass path;
Control means for controlling the electric motor and the bypass valve; and
A control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle, comprising a negative pressure lead-out path connected to an upstream side of the supercharger in the intake passage or an upstream side of the bypass valve in the bypass path. .
前記制御手段が、前記タンク内圧力検出手段によって検出された前記タンク内の圧力が所定の基準圧力以上となった場合に、前記電動機の駆動量を増加させると共に、前記バイパスバルブの開度を減少させることを特徴とする請求項1に記載の車両用内燃機関の制御装置。 A negative pressure tank connected to the negative pressure derivation path; and a tank pressure detecting means for detecting a pressure in the negative pressure tank,
The control means increases the drive amount of the motor and decreases the opening degree of the bypass valve when the pressure in the tank detected by the tank pressure detection means exceeds a predetermined reference pressure. The control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle according to claim 1, wherein:
前記過給要否判定手段によって過給が不要であると判断された場合には、過給が必要と判断された場合よりも、前記基準圧力が低く設定されることを特徴とする請求項2に記載の車両用内燃機関の制御装置。 Further comprising supercharging necessity judging means for judging whether supercharging to the internal combustion engine is necessary,
The reference pressure is set lower when the supercharging necessity determination means determines that supercharging is unnecessary than when it is determined that supercharging is required. A control device for an internal combustion engine for a vehicle according to claim 1.
前記負圧導出路が、前記過給機と前記調節バルブとの間の前記吸気通路上に接続されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用内燃機関の制御装置。 An adjustment valve for adjusting the amount of intake air that passes through the intake passage is further provided on the intake passage between the upstream connection portion of the bypass passage to the intake passage and the supercharger;
The vehicular internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the negative pressure lead-out path is connected to the intake passage between the supercharger and the control valve. Control device.
前記制御手段が、前記タンク内圧力検出手段によって検出された前記タンク内の圧力が所定の基準圧力以上となった場合に、前記電動機の駆動量を増加させると共に、前記調節バルブの開度を絞ることを特徴とする請求項4に記載の車両用内燃機関の制御装置。 A negative pressure tank connected to the negative pressure derivation path; and a tank pressure detecting means for detecting a pressure in the negative pressure tank,
When the pressure in the tank detected by the tank pressure detection means is equal to or higher than a predetermined reference pressure, the control means increases the drive amount of the electric motor and throttles the opening of the adjustment valve. The control apparatus for an internal combustion engine for a vehicle according to claim 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003344885A JP2005113690A (en) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | Control device for internal combustion engine for vehicle |
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| JP2005113690A true JP2005113690A (en) | 2005-04-28 |
Family
ID=34538366
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005113690A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009097490A (en) * | 2007-10-19 | 2009-05-07 | Nissan Motor Co Ltd | Supercharged engine controller |
-
2003
- 2003-10-02 JP JP2003344885A patent/JP2005113690A/en active Pending
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