JP2008169820A - 過給機付き内燃機関の出力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速感を向上させてドライバビリティーの向上を図りつつ、非過給領域での運転時間を確保して燃費の向上を図れる、過給機付き内燃機関を提供する。
【解決手段】過給機４を備えた内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル弁６と、スロットル弁６を操作するアクセルペダルの変位を検知するアクセル変位検知手段１４と、内燃機関の回転数を検知する回転検知手段１２を備え、アクセル変位検知手段１４で検知されたアクセルペダルの変位θＡＰＳを基準として、スロットル弁６の開度θＴＰＳを回転検知手段で検知された回転数Ｎｅに応じて可変制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、過給機を備えた内燃機関に関する。

内燃機関であるエンジンには、その出力を向上させるために過給機を備えたものがある。このような過給機を備えたエンジンにおいては、エンジン回転数とアクセル開度から要求過給圧を設定し、当該要求設定圧が正圧となるまでは非過給状態で運転し、要求設定圧が正圧になると過給機を駆動するように構成されている。また、過給機付きのエンジンにおいては非過給での運転領域が長いと燃費が向上することから、目標設定圧を０ブースト（０ｍｍＨｇ）以下の負圧（要求過給圧無し）に設定することがある。このようなスロットル弁と過給の組み合わせ制御に関しては、例えば特許文献１が挙げられる。

特開平７−１５０９９０号公報

従来のように、非過給での運転領域が長いと燃費が向上することから、目標設定圧が０ブースト以下の領域を大きく設定する場合は、アクセル開度を大きくしないと、すなわちスロットル開度が大きくならないと過給機が作動しないので、ドライバーが加速感を感じ難い。これはアクセル開度に対するスロットル開度の比率が略１対１の関係に設定されていることも要因である。

そこで、過給開始となるアクセル開度を一定に設定することが考えられる。このようにすると、エンジン高回転域での過給開始となるアクセル開度が浅化できるので、ドライバーは加速感を得られ、スポーツ走行時などのドライバビリティーが向上する。しかし、過給開始となるアクセル開度が浅化されることは、相対的に非過給領域での運転時間が短くなるので、燃費向上の観点からは不利になる。

本発明は、加速感を向上させてドライバビリティーの向上を図りつつ、非過給領域での運転時間を確保して燃費の向上を図れる、過給機付き内燃機関を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、過給機を備えた内燃機関への吸入空気量を調整するスロットル弁と、スロットル弁を操作するアクセルペダルの変位を検知するアクセル変位検知手段と、内燃機関の回転数を検知する回転検知手段と、アクセル変位検知手段で検知されたアクセルペダルの変位を基準として、スロットル弁の開度を回転検知手段で検知された回転数に応じて可変制御する制御手段とを有することを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１記載の過給機付き内燃機関において、制御手段は、回転数が大きくなるほど、アクセルペダルの変位に対するスロットル弁の開度の可変率が大きくなるよう制御することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の過給機付き内燃機関において、過給開始となるアクセルペダルの変位を一定に設定するとともに、回転数が大きくなるほど過給機による目標過給圧を大きく設定する設定手段をさらに有することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１、２又は３記載の過給機付き内燃機関において、前記制御手段による可変制御は、主として前記過給機による非過給領域にて行われることを特徴としている。

本発明によれば、アクセル変位検知手段で検知されたアクセルペダルの変位を基準として、スロットル弁の開度を回転検知手段で検知された回転数に応じて可変制御するのでことにより、非過給での運転領域を充分に確保して、燃費の悪化を抑制することができる。

本発明によれば、回転数が大きくなるほど、アクセルペダルの変位に対するスロットル弁の開度の可変率が大きくなるよう制御することにより、アクセルペダルの踏み込みが浅くてもスロットル弁の開度を大きくすることができるので、非過給での運転領域を広く確保することができ、燃費の悪化を一層抑制することができる。

本発明によれば、過給開始となるアクセルペダルの変位を一定に設定するとともに、回転数が大きくなるほど過給機による目標過給圧を大きく設定することにより、加速感の悪化を抑制でき、ドライバビリティーの悪化を抑制することができる。

本発明によれば、可変制御を非過給領域にて行うことにより、非過給領域における車速の低下を回避しつつ、過給開始となるアクセル開度を浅化した設定を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１に示す内燃機関となるエンジン１は、その吸気系２に吸入吸気を圧縮する過給機となるコンプレッサ４を備えている。このコンプレッサ４は、電動駆動源５によって回転駆動される電動コンプレッサである。吸気系２には、エンジン１の図示しないインテークマニホールドに基端が接続する吸気経路３が設けられている。この吸気経路３の吸気上流側にはエアクリーナ９が配置されている。エアクリーナ９よりも吸気下流側には、コンプレッサ４と、エンジン１への吸入空気量を調整するスロットル弁６が配置されている。つまり、コンプレッサ４はスロットル弁６よりも上流側の吸気通路３に配置されている。

コンプレッサ４とスロットル弁６の間に位置する吸気経路３には、コンプレッサ４を迂回するように、コンプレッサ４の上流側の吸気通路３と接続するバイパス通路７が設けられている。バイパス通路７にはリードバルブ８が設けられている。リードバルブ８はコンプレッサ４が非作動の時には開弁し、コンプレッサ４の作動時には閉弁する構成とされている。スロットル弁６は、図示しないアクセルペダルが操作されると、その操作量（開度）に応じて電動アクチュエータ１４によって開閉される電子スロットル弁で構成されている。

エンジン１の出力制御装置は、制御手段となるコントローラ１０と、スロットル弁６の開度を検知し、その開度情報θＴＰＳを出力するスロットル開度検知手段１１と、エンジン回転数Ｎｅを検知する回転検知手段１２と、図示しないアクセルペダルの変位を検知し、その変位情報θＴＰＳを出力するアクセル変位検知手段１３と、スロットル弁６よりも下流側の吸気通路３に配置され、コンプレッサ４の過給圧を検知する過給圧検知手段１５を備えている。スロットル開度検知手段１１、回転検知手段１２、アクセル変位検知手段１３、過給圧検知手段１５は、それぞれセンサで構成されている。これら各センサと電動駆動源５及び電動アクチュエータ１４は、図示しない信号線によってコントローラ１０と接続されていて、その制御下におかれている。

コントローラ１０は、周知のコンピュータで構成されていて、各センサからの入力情報に応じて、電動アクチュエータ１４の駆動を制御してスロットル弁６の開度を調整するとともに、過給領域と非過給領域を判断してコンプレッサ４の電動駆動源５の作動を制御する。

すなわち、コントローラ１０は、エンジン回転数Ｎｅとアクセル変位情報θＡＰＳから求められる要求過給圧に、過給圧検知手段１５で検知される実過給圧を近づけるように電動駆動源５の駆動を制御する。

コントローラ１０は、非過給領域においてアクセル変位情報θＡＰＳに対するスロットル開度θＴＰＳを可変するように制御する機能を備えている。このため、コントローラ１０のＲＯＭには、図２、図３、図４に示す制御マップが記憶されている。

図２は、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度θＡＰＳと要求過給圧Ｐｂとの関係を示す３次元マップである。同図において、符号ａは過給開始となるアクセル変位情報θＡＰＳをエンジン回転領域全域にわたって早くした（浅くした）領域を示し、符号ｂは最大過給圧となるアクセル変位情報θＡＰＳをエンジン回転領域全域にわたって早くした（浅くした）領域を示し、符号ｃは同一アクセル変位情報θＡＰＳでのエンジン回転数上昇時の要求過給圧特性を示す。

本形態では、最大過給圧になるアクセル変位情報θＡＰＳを従来よりも浅化し、エンジン回転数Ｎｅが上昇すると要求過給圧が漸増するように設定している。つまり、図２に示すように、最大過給圧になるアクセル変位情報θＡＰＳを従来よりも浅化していることで、少ないアクセルペダルの踏込量で最大過給圧を得られ、ドライバビリティーが向上する。さらに、アクセル変位情報θＡＰＳが一定で、エンジン回転数Ｎｅが上昇すると要求過給圧が漸増するように設定していることで、エンジン回転上昇時のトルクの落ち込みを低減でき、ドライバビリティーが向上する。

図３に示すマップは、非過給領域において、エンジン回転数Ｎｅに対するアクセル変位情報θＡＰＳとスロットル開度θＴＰＳとの比の関係を設定したマップである。図３において、縦軸はアクセル変位情報θＡＰＳに対するスロットル開度θＴＰＳの比率（＝θＴＰＳ／θＡＰＳ）を示し、横軸はエンジン回転数Ｎｅを示す。図３において符号Ａで示す線は、本形態との対比で記載した従来のスロットル開度θＴＰＳ／アクセル変位情報θＡＰＳを示すものであり、実際のマップに設定されたものではない。符号Ｂで示す線は本形態のスロットル開度θＴＰＳ／アクセル変位情報θＡＰＳを示す。符号Ｂで示す本形態の特性では、所定のエンジン回転領域においてはエンジン回転数Ｎｅが大きくなるほど、スロットル開度θＴＰＳ／アクセル変位情報θＡＰＳ（可変率）が大きくなるように設定している。すなわち、この符号Ｂで示す設定がコントローラ１０のＲＯＭに記憶されている。この時のスロットル開度θＴＰＳ／アクセル変位情報θＡＰＳの比率は、１：１〜２：１の範囲で可変するように設定している。

図４に示すマップは、縦軸をアクセル変位情報θＴＰＳ、横軸をアクセル開度θＡＰＳとした特性マップであり、アクセル変位情報θＡＰＳとスロットル開度θＴＰＳと過給領域と車速の関係を示している。同図において符号Ｃは過給領域を示し、符号Ｄは非過給領域を示す。また、○印は第一の速度、☆印は第二の速度を示し、両者の関係は第一の速度＜第二の速度となっている。符号Ｅはスロットル開度θＴＰＳ／アクセル変位情報θＡＰＳが１：１で過給開始となるアクセル変位情報θＡＰＳを深化した場合を、符号Ｆはスロットル開度θＴＰＳ／アクセル変位情報θＡＰＳが１：１で過給開始となるアクセル変位情報θＡＰＳを浅化した場合を、符号Ｇはスロットル開度θＴＰＳ／アクセル変位情報θＡＰＳを２：１とし、過給開始となるアクセル変位情報θＡＰＳを浅化した場合の特性をそれぞれ示す線図である。なお、図中符号Ｅで示す特性は、本形態と対比するために記載した従来の特性であり、図４に示すマップに設定されてものではない。

このような構成によると、コンプレッサ４による過給開始となるアクセル変位情報θＡＰＳを一定に設定し、アクセル変位情報θＡＰＳが図４に示す非過給機領域Ｄである場合、アクセル変位情報θＡＰＳに対するスロットル開度θＴＰＳが、１：１〜１：２で可変される。これにより、アクセル変位情報θＡＰＳに対するスロットル開度θＴＰＳが１：１に固定されている場合より、すなわち図４の符号Ｅで示す場合よりも過給開始となるアクセル変位情報θＡＰＳを浅化した設定が可能となる。

つまり、アクセル変位情報θＡＰＳ：スロットル開度θＴＰＳを１：１に固定した状態で、アクセル変位情報θＡＰＳの浅い領域から要求過給圧を設定する場合は、過給開始となるアクセル変位情報θＡＰＳを浅化することはできても、非過給領域Ｄにおける車速が低下してしまう。これに対し、本構成のようにアクセル変位情報θＡＰＳが非過給機領域Ｄである場合にアクセル変位情報θＡＰＳ：スロットル開度θＴＰＳを１：１〜１：２に可変とすることで、非過給領域Ｄにおける車速の低下を回避しつつ、過給開始となるアクセル変位情報θＡＰＳを浅化した設定を行うことが可能となる。これにより、加速感が向上してドライバビリティーが向上する。

また、アクセル変位情報θＡＰＳが非過給機領域Ｄである場合、アクセル変位情報θＡＰＳに対するスロットル開度θＴＰＳの可変率が、１：１〜１：２の範囲で、エンジン回転数Ｎｅが大きくなるほど１：１から１：２側へと大きくなるように設定しているので、非過給機領域の車速が第一の車速から第二の車速へと高まり、非過給領域Ｄでの運転時間を確保して燃費の向上を図ることができる。

なお、本可変制御は、基本的には非過給領域にて行う。過給領域においては、吸気圧損を減らすためアクセル操作にかかわらずスロットル開度を全開とした方が良いが，その場合、過給開始時期とスロットル全開時期を同時に設定してもよいし、過給開始前にスロットルを全開とする、あるいはその逆に過給開始後にスロットルを全開とするよう設定してもよい。

本発明にかかる内燃機関の出力制御装置の概略構成を示す図である。 アクセル開度と要求過給圧設定の特性を示す三次元マップである。 エンジン回転数とスロットル開度とアクセル開度の関係を示す図である。 スロットル開度とアクセル開度の関係を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 吸気通路
４ 過給機
６ スロットル弁
１０ 制御手段
１１ スロットル開度検知手段
１３ アクセル変位検知手段
１２ 回転検知手段
θＡＰＳ アクセル変位情報
θＴＰＳ スロットル開度
Ｄ 非過給領域

Claims (4)

1. 過給機を備えた内燃機関への吸入空気量を調整するスロットル弁と、
   前記スロットル弁を操作するアクセルペダルの変位を検知するアクセル変位検知手段と、
   前記内燃機関の回転数を検知する回転検知手段と、
   前記アクセル変位検知手段で検知されたアクセルペダルの変位を基準として、前記スロットル弁の開度を前記回転検知手段で検知された回転数に応じて可変制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする過給機付き内燃機関。
2. 請求項１記載の過給機付き内燃機関において、
   前記制御手段は、前記回転数が大きくなるほど、前記アクセルペダルの変位に対する前記スロットル弁の開度の可変率が大きくなるよう制御することを特徴とする過給機付き内燃機関。
3. 請求項１又は２記載の過給機付き内燃機関において、
   前記過給開始となる前記アクセルペダルの変位を一定に設定するとともに、前記回転数が大きくなるほど前記過給機による目標過給圧を大きく設定する設定手段をさらに有することを特徴とする過給機付き内燃機関。
4. 請求項１、２又は３記載の過給機付き内燃機関において、
   前記制御手段による可変制御は、主として前記過給機による非過給領域にて行われることを特徴とする過給機付き内燃機関。

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