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技術 内燃機関の制御装置

出願人 いすゞ自動車株式会社
発明者 岡崎敦塩安健太
出願日 2016年9月12日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-177825
公開日 2018年3月22日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2018-044459
状態 特許登録済
技術分野 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御 絞り弁の制御および操作手段との関連機構等
主要キーワード 重みマップ 昇温モード 車両動力源 加速度合い 減速度合い タービン入口圧 開き遅れ 加速遅れ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

内燃機関運転状態過渡運転状態にあるときの制御性を向上する。

解決手段

内燃機関1を制御するための制御装置が提供される。内燃機関は吸気絞り弁16を有し、制御装置は、吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニット100を有する。制御ユニットは、目標吸気圧実吸気圧に基づいて吸気絞り弁の開度PID制御によりフィードバック制御すると共に、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるとき、PID制御のD項を、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出するように構成されている。

概要

背景

内燃機関制御装置において、内燃機関の吸気通路に設けられた吸気絞り弁開度を、目標吸気圧実吸気圧に基づいてPID制御によりフィードバック制御するものが知られている。

概要

内燃機関の運転状態過渡運転状態にあるときの制御性を向上する。内燃機関1を制御するための制御装置が提供される。内燃機関は吸気絞り弁16を有し、制御装置は、吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニット100を有する。制御ユニットは、目標吸気圧と実吸気圧に基づいて吸気絞り弁の開度をPID制御によりフィードバック制御すると共に、内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるとき、PID制御のD項を、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出するように構成されている。

目的

本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関の運転状態が過渡運転状態にあるときの制御性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関は吸気絞り弁を有し、前記制御装置は、前記吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニットを有し、前記制御ユニットは、目標吸気圧実吸気圧に基づいて前記吸気絞り弁の開度PID制御によりフィードバック制御すると共に、前記内燃機関の運転状態過渡運転状態であるとき、PID制御のD項を、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

請求項2

前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態でないとき、PID制御のD項を、目標吸気圧の単位時間当たりの変化量と、実吸気圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。

請求項3

内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関は吸気絞り弁を有し、前記制御装置は、前記吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニットを有し、前記制御ユニットは、目標吸気圧と実吸気圧に基づいて前記吸気絞り弁の開度をPID制御によりフィードバック制御するように構成され、前記制御ユニットは、目標吸気圧の単位時間当たりの変化量と、実吸気圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出されたPID制御の第1のD項を含む前記吸気絞り弁の第1の目標開度と、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出されたPID制御の第2のD項を含む前記吸気絞り弁の第2の目標開度とを算出し、前記内燃機関の過渡運転度合いに応じて、前記第1の目標開度と前記第2の目標開度との重み付けを変更しつつ、前記第1の目標開度と前記第2の目標開度とに基づいて、前記吸気絞り弁の最終的な目標開度を算出するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

請求項4

前記制御ユニットは、前記内燃機関の過渡運転度合いが高いほど、前記第2の目標開度の重み付けを大きくすることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。

請求項5

前記制御ユニットは、前記第1の目標開度と前記第2の目標開度との重み付けを、前記燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて決定することを特徴とする請求項3または4に記載の内燃機関の制御装置。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関制御装置に関する。

背景技術

0002

内燃機関の制御装置において、内燃機関の吸気通路に設けられた吸気絞り弁開度を、目標吸気圧実吸気圧に基づいてPID制御によりフィードバック制御するものが知られている。

先行技術

0003

特開2009−57872号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、内燃機関の運転状態急変する過渡運転状態にあるとき、吸気絞り弁の応答性が相対的に悪化し、実吸気圧が目標吸気圧に追いつかず、制御性が悪化することがある。このため、例えば加速時に加速遅れが生じてしまうことがある。

0005

そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関の運転状態が過渡運転状態にあるときの制御性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一の態様によれば、
内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関は吸気絞り弁を有し、前記制御装置は、前記吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニットを有し、
前記制御ユニットは、目標吸気圧と実吸気圧に基づいて前記吸気絞り弁の開度をPID制御によりフィードバック制御すると共に、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態であるとき、PID制御のD項を、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出するように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。

0007

好ましくは、前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態が過渡運転状態でないとき、PID制御のD項を、目標吸気圧の単位時間当たりの変化量と、実吸気圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出する。

0008

本発明の他の態様によれば、
内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関は吸気絞り弁を有し、前記制御装置は、前記吸気絞り弁を制御するように構成された制御ユニットを有し、
前記制御ユニットは、目標吸気圧と実吸気圧に基づいて前記吸気絞り弁の開度をPID制御によりフィードバック制御するように構成され、
前記制御ユニットは、
目標吸気圧の単位時間当たりの変化量と、実吸気圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出されたPID制御の第1のD項を含む前記吸気絞り弁の第1の目標開度と、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出されたPID制御の第2のD項を含む前記吸気絞り弁の第2の目標開度とを算出し、
前記内燃機関の過渡運転度合いに応じて、前記第1の目標開度と前記第2の目標開度との重み付けを変更しつつ、前記第1の目標開度と前記第2の目標開度とに基づいて、前記吸気絞り弁の最終的な目標開度を算出するように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。

0009

好ましくは、前記制御ユニットは、前記内燃機関の過渡運転度合いが高いほど、前記第2の目標開度の重み付けを大きくする。

0010

好ましくは、前記制御ユニットは、前記第1の目標開度と前記第2の目標開度との重み付けを、前記燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて決定する。

発明の効果

0011

本発明によれば、内燃機関の運転状態が過渡運転状態にあるときの制御性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の第1実施形態の構成を示す概略図である。
第1実施形態における制御ルーチンフローチャートである。
マップを示す図である。
第2実施形態における制御ルーチンのフローチャートである。
重みマップを示す図である。

実施例

0013

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

0014

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関(エンジンという)1は、車両(図示せず)に搭載された多気筒エンジンである。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン1は直列気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン1はガソリンエンジンであってもよい。

0015

エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に接続された吸気通路3および排気通路4と、ターボチャージャ14と、燃料噴射装置5とを備える。エンジン本体2は、シリンダヘッドシリンダブロッククランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストンクランクシャフトバルブ等の可動部品とを含む。

0016

燃料噴射装置5は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ7と、インジェクタ7に接続されたコモンレール8とを備える。インジェクタ7は、シリンダ9内すなわち燃焼室内に燃料直接噴射する。コモンレール8は、インジェクタ7から噴射される燃料を高圧状態貯留する。

0017

吸気通路3は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された吸気マニホールド10と、吸気マニホールド10の上流端に接続された吸気管11とにより主に画成される。吸気マニホールド10は、吸気管11から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポート分配供給する。吸気管11には、上流側から順に、エアクリーナ12、エアフローメータ13、ターボチャージャ14のコンプレッサ14C、インタークーラ15、および電子制御式の吸気絞り弁16が設けられる。エアフローメータ13は、エンジン1の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサである。

0018

排気通路4は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された排気マニホールド20と、排気マニホールド20の下流側に接続された排気管21とにより主に画成される。排気マニホールド20は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガス集合する。排気管21、もしくは排気マニホールド20と排気管21の間には、ターボチャージャ14のタービン14Tが設けられる。タービン14Tより下流側の排気管21には、上流側から順に、酸化触媒22、パティキュレートフィルタDPF)23、選択還元型NOx触媒SCR)24およびアンモニア酸化触媒26が設けられる。NOx触媒24の上流側の排気通路4には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁25が設けられる。

0019

ターボチャージャ14は、可変容量型ターボチャージャからなる。タービン入口におけるノズル開度可変とするノズル開度可変機構28が設けられ、このノズル開度可変機構28がノズルアクチュエータ29により作動される。ノズル開度可変機構28は、ノズル開閉する複数の可動ノズルベーンを有し、この可動ノズルベーンが同時に開閉されることでノズル開度が増減される。

0020

エンジン1はEGR装置30をも備える。EGR装置30は、排気通路4内(特に排気マニホールド20内)の排気ガスの一部(EGRガスという)を吸気通路3内(特に吸気マニホールド10内)に還流させるためのEGR通路31と、EGR通路31を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ32と、EGRガスの流量を調節するためのEGR弁33とを備える。

0021

このエンジン1を制御するための制御装置が車両に搭載されている。制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット(ECUと称す)100を有する。ECU100はCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ECU100は、インジェクタ7、吸気絞り弁16、添加弁25、EGR弁33、ノズルアクチュエータ29を制御するように構成され、プログラムされている。

0022

制御装置は、以下のセンサ類も有する。このセンサ類に関しては、上述のエアフローメータ13の他、エンジンの回転速度すなわち単位時間当たりの回転数(rpm)を検出するための回転速度センサ40、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ41が設けられる。また、酸化触媒22、DPF23、NOx触媒24およびアンモニア酸化触媒26の各々の上流側ないし入口近傍排気温度入口ガス温度)を検出するための排気温センサ42,43,44,46が設けられている。また、DPF23の上流側および下流側の排気圧差圧を検出するための差圧センサ45が設けられている。これらセンサ類の出力信号はECU100に送られる。

0023

また、吸気圧を検出するための吸気圧センサ47と、タービン入口圧を検出するための圧力センサ48とが設けられている。これらセンサの出力信号もECU100に送られる。ここで、本実施形態のエンジンは過給式であるため、便宜上、「吸気圧」を「過給圧」と言い換え、「吸気圧センサ47」を「過給圧センサ47」と言い換えるものとする。

0024

過給圧センサ47は、本実施形態では吸気絞り弁16の下流側で且つ吸気マニホールド10の直前の吸気管11に設置されている。但し、吸気絞り弁16の下流側であれば設置位置は任意であり、例えば吸気マニホールド10に設置してもよい。圧力センサ48は、本実施形態ではEGR弁33およびEGRクーラ32のEGRガス流れ方向上流側におけるEGR通路31に設置されているが、この設置位置は、タービン14T(特にノズル)の上流側であれば任意であり、例えば排気マニホールド20に設置してもよい。

0025

次に、本実施形態の制御、特に吸気絞り弁16の制御について説明する。ECU100は、基本制御として、目標過給圧実過給圧に基づいて吸気絞り弁16の開度をPID制御によりフィードバック制御する。またECU100は、エンジン1の運転状態が過渡運転状態でないとき、PID制御のD項すなわち微分項を、目標過給圧の単位時間当たりの変化量と、実過給圧の単位時間当たりの変化量との差に基づいて算出するように構成されている。

0026

他方、ECU100は、エンジン1の運転状態が過渡運転状態であるとき、PID制御のD項を、燃料噴射量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出するように構成されている。これにより、エンジン1の運転状態が過渡運転状態であるときの吸気絞り弁16の応答性を向上し、目標吸気圧に対する実吸気圧の追従性を向上している。そして加速時における加速遅れを抑制し、制御性を向上させるようにしている。

0027

なお本実施形態では、エンジン1の冷間始動後から暖機完了までの間に、酸化触媒22、DPF23、SCR24およびアンモニア酸化触媒26といった各後処理装置を早期に昇温させるための制御モード、すなわち昇温モードがECU100により実行される。詳しくは後述するが、本実施形態の吸気絞り弁制御は、昇温モード実行中に行われるのが好ましい。

0028

図2を参照して、本実施形態における制御ルーチンを説明する。図示するルーチンはECU100により所定の演算周期τ(例えば10msec)毎に繰り返し実行される。

0029

テップS101において、ECU100は、回転速度センサ40により検出されたエンジン回転数Neと、アクセル開度センサ41により検出されたアクセル開度Acと、過給圧センサ47により検出された過給圧すなわち実過給圧Prとを取得する。

0030

ステップS102において、ECU100は、エンジン回転数Neとアクセル開度Acに基づき、図3(A)に示すような目標燃料噴射量マップに従って、燃料噴射量、特にインジェクタ7への指示噴射量としての目標燃料噴射量Qを算出する。目標燃料噴射量マップは予め試験等を通じて作成され、ECU100に記憶されている。この点は後述するマップについても同様である。

0031

ステップS103において、ECU100は、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量Qに基づき、図3(B)に示すような目標過給圧マップに従って、過給圧の目標値である目標過給圧Ptを算出する。

0032

ステップS104において、ECU100は、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量Qに基づき、図3(C)に示すような基本開度マップに従って、吸気絞り弁16の基本開度Vbを算出する。この基本開度Vbは、エンジン運転状態に応じて一義的に定まるフィードフォワード(F/F)項をなすものである。

0033

ステップS105において、ECU100は、目標過給圧Ptと実過給圧Prの差すなわち過給圧差ΔPを式:ΔP=Pt−Prから算出する。

0034

ステップS106において、ECU100は、PID制御におけるP項すなわち比例項Vpと、I項すなわち積分項Viとを次のように算出する。これらP項VpとI項Viはいずれも、過給圧差ΔPをゼロとするように、過給圧差ΔPに基づいて定まるフィードバック(F/B)項をなすものである。

0035

まずP項Vpについて、ECU100は、過給圧差ΔPに所定の比例ゲインKpを乗じてP項Vpを算出する。あるいは、ECU100は、図3(D)に示すようなP項マップに従って、過給圧差ΔPに対応したP項Vpを直接的に算出してもよい。P項マップにおける線図の勾配は比例ゲインKpを表す。

0036

またI項Viについて、ECU100は、過去の所定時点から今回の演算時期までの過給圧差の積算値ΣΔPに所定の積分ゲインKiを乗じてI項Viを算出する。あるいは、ECU100は、図3(D)に示すようなI項マップに従って、過給圧差の積算値ΣΔPに対応したI項Viを直接的に算出してもよい。I項マップにおける線図の勾配は積分ゲインKiを表す。なお、ここでは簡略化のためP項マップとI項マップを図3(D)に併記した。しかしながら実際にはこれらマップは別々に設けられ、比例ゲインKpと積分ゲインKiの値は同一もしくは異なる場合がある点に留意されたい。

0037

次にステップS107において、ECU100は、目標燃料噴射量Qの単位時間当たりの変化量を算出する。本実施形態において、単位時間は演算周期τに等しい。そして目標燃料噴射量Qの単位時間当たりの変化量は、今回の演算時期nにおける目標燃料噴射量Qnと、1演算周期前の前回n−1における目標燃料噴射量Qn-1との差(Qn−Qn-1)、すなわち目標燃料噴射量微分値Q’(=Q’n=Qn−Qn-1)に等しい。しかしながら、単位時間は演算周期τに等しくなくてもよく、例えば演算周期τの複数倍に等しくてもよい。

0038

次にステップS108において、ECU100は、目標燃料噴射量微分値Q’の絶対値が所定の過渡判定閾値α(>0)以下であるか否かを判断する。目標燃料噴射量微分値Q’の絶対値が過渡判定閾値α以下の場合(|Q’|≦α)、ECU100は、エンジン1の運転状態が過渡運転状態ではないとみなして、ステップS109に進む。他方、目標燃料噴射量微分値Q’の絶対値が過渡判定閾値αより大きい場合(|Q’|>α)、ECU100は、エンジン1の運転状態が過渡運転状態であるとみなして、ステップS112に進む。なお過渡運転状態とは、エンジンもしくは車両の加速または減速に伴ってエンジン1の運転状態が急変する状態をいう。より具体的には、過渡運転状態とは、運転手によるアクセルペダル操作によってアクセル開度Acが急変する状態をいう。

0039

目標燃料噴射量微分値Q’の絶対値が過渡判定閾値αより大きい場合(|Q’|>α)には、目標燃料噴射量微分値Q’が正の過渡判定閾値+αより大きい場合(Q’>+α)と、目標燃料噴射量微分値Q’が負の過渡判定閾値−αより小さい場合(Q’<−α)との両者が含まれる。ECU100は、前者の場合、エンジン1の運転状態が加速による過渡運転状態とみなし、後者の場合、エンジン1の運転状態が減速による過渡運転状態とみなす。このように本実施形態では、加速判定および減速判定のための閾値の大きさを等しくしているが、これらは異なっていてもよい。

0040

ステップS109に進んだ場合、ECU100は、過渡運転状態でないとき(非過渡時という)のPID制御におけるD項すなわち微分項VdAを次のように算出する。この微分項VdAは、目標過給圧Ptの単位時間当たりの変化量と、実過給圧Prの単位時間当たりの変化量との差をゼロとするように、当該差に基づいて定まるフィードバック(F/B)項をなすものである。

0041

ここでも単位時間は演算周期τに等しい。但し単位時間が演算周期τに等しくなくてもよい点は前記同様である。ECU100は、目標過給圧Ptの単位時間当たりの変化量を、今回の演算時期nにおける目標過給圧Ptnと、1演算周期前の前回n−1における目標過給圧Ptn-1との差(Ptn−Ptn-1)、すなわち目標過給圧微分値Pt’(=Pt’n=Ptn−Ptn-1)に等しい値として算出する。

0042

同様に、ECU100は、実過給圧Prの単位時間当たりの変化量を、今回の演算時期nにおける実過給圧Prnと、1演算周期前の前回n−1における実過給圧Prn-1との差(Prn−Prn-1)、すなわち実過給圧微分値Pr’(=Pr’n=Prn−Prn-1)に等しい値として算出する。

0043

次にECU100は、目標過給圧微分値Pt’と実過給圧微分値Pr’の差すなわち過給圧微分値差ΔP’を式:ΔP’=Pt’−Pr’から算出する。そしてECU100は、過給圧微分値差ΔP’に所定の非過渡時微分ゲインKdAを乗じて、非過渡時D項VdAを算出する。

0044

あるいは、ECU100は、図3(E)に示すような非過渡時D項マップに従って、過給圧微分値差ΔP’に対応した非過渡時D項VdAを直接的に算出してもよい。非過渡時D項マップにおける線図の勾配は非過渡時微分ゲインKdAを表す。なお、ここでは簡略化のため非過渡時D項マップにおける線図を、図3(D)に示したP項マップ等の線図と略同様としているが、当然に異ならせてもよい。

0045

次にステップS110において、ECU100は、上述の如く算出された基本開度Vb、P項Vp、I項Viおよび非過渡時D項VdAに基づいて、次式(1)により、吸気絞り弁16の最終的な目標開度Vtを算出する。
Vt=Vb+Vp+Vi+VdA ・・・(1)

0046

次にステップS111において、ECU100は、目標開度Vtに応じて吸気絞り弁16を制御する。すなわちECU100は、吸気絞り弁16の実際の開度が目標開度Vtに等しくなるように吸気絞り弁16の開度を制御する。以上で今回のルーチンが終了する。

0047

他方、ステップS108からステップS112に進んだ場合、ECU100は、過渡運転状態であるとき(過渡時という)のPID制御におけるD項すなわち微分項VdBを次のように算出する。この微分項VdBは、目標燃料噴射量Qの単位時間当たりの変化量に基づいて定まるフィードバック(F/B)項をなすものである。

0048

ここでも単位時間は演算周期τに等しい。但し単位時間が演算周期τに等しくなくてもよい点は前記同様である。ECU100は、目標燃料噴射量Qの単位時間当たりの変化量を、ステップS107で算出した目標燃料噴射量微分値Q’(=Q’n=Qn−Qn-1)に等しい値として算出する。

0049

すなわちECU100は、ステップS107で算出した目標燃料噴射量微分値Q’の値を取得すると共に、目標燃料噴射量微分値Q’に所定の過渡時微分ゲインKdBを乗じて、過渡時D項VdBを算出する。

0050

あるいは、ECU100は、図3(F)に示すような過渡時D項マップに従って、目標燃料噴射量微分値Q’に対応した過渡時D項VdBを直接的に算出してもよい。過渡時D項マップにおける線図の勾配は過渡時微分ゲインKdBを表す。なお、ここでは簡略化のため過渡時D項マップにおける線図の勾配を、図3(E)に示した非過渡時D項マップの線図の勾配と略同様としているが、当然に異ならせてもよい。

0051

ここでは図3(F)に示すように、過渡時D項VdBの上限ガード値VdB1と下限ガード値VdB2が設定され、目標燃料噴射量微分値Q’が正の所定値G1以上のときには過渡時D項VdBが上限ガード値VdB1に保持され、目標燃料噴射量微分値Q’が負の所定値G2以下のときには過渡時D項VdBが下限ガード値VdB2に保持されるようになっている。

0052

上述の説明から理解されるように、目標燃料噴射量Qはアクセル開度Acに応じて直ちに定まる値である。例えば加速時に、アクセルペダルが急激に大きく踏み込まれ、アクセル開度Acの単位時間当たりの変化量があまりに大きいと、過大な正の目標燃料噴射量微分値Q’が得られ、過大な正の過渡時D項VdBが得られる虞がある。すると、吸気絞り弁16の開度が過剰に急増し、制御性を悪化させる虞がある。減速時も同様である。こうした吸気絞り弁開度の過剰な急変を抑制する目的で上限ガード値VdB1と下限ガード値VdB2が設けられている。これにより、アクセル開度Acの過剰変化に伴う制御性悪化を抑制することができる。

0053

なお、過給圧に関してはその変化がアクセル開度に比べて緩やかであることから、P項Vp、I項Viおよび非過渡時D項VdAについてはガード値を設けていない。しかしながら、ガード値を設けることも当然に可能である。

0054

次にステップS113において、ECU100は、上述の如く算出された基本開度Vb、P項Vp、I項Viおよび過渡時D項VdBに基づいて、次式(2)により、吸気絞り弁16の最終的な目標開度Vtを算出する。
Vt=Vb+Vp+Vi+VdB ・・・(2)

0055

次にECU100は、ステップS111に進んで、前記同様、吸気絞り弁16の実際の開度が目標開度Vtに等しくなるように吸気絞り弁16の開度を制御する。以上で今回のルーチンが終了する。

0056

以上述べたように本実施形態によれば、エンジン1の運転状態が過渡運転状態であるとき、目標燃料噴射量微分値Q’に基づいて過渡時D項VdBを算出し、この過渡時D項VdBに基づいて吸気絞り弁16の目標開度Vtを算出する。従って、過給圧に比べて変化の速い目標燃料噴射量に基づいて吸気絞り弁16の開度をPID制御することができ、過渡運転時における吸気絞り弁16の応答性を向上することができる。そして目標吸気圧Ptに対する実吸気圧Prの応答性を向上し、制御性を向上させることができる。そして加速時には吸気絞り弁16の開き遅れを抑制して加速遅れを抑制し、減速時には吸気絞り弁16の閉じ遅れを抑制して減速遅れを抑制することが可能である。

0057

なお、従来はエンジンの運転状態が過渡運転状態であるときにも過渡運転状態でないときと同様に吸気絞り弁の目標開度を算出しており、これにより上述の課題が生じていた。本実施形態は、エンジン1の運転状態が過渡運転状態であるときには、目標燃料噴射量微分値Q’に基づく過渡時D項VdBを用いて吸気絞り弁16の目標開度Vtを算出することで、上述の課題を解決するものである。

0058

ところで上述したように、本実施形態の吸気絞り弁制御は、昇温モード実行中に行われるのが好ましい。すなわち、昇温モード実行中には、そうでないときに比べ吸気絞り弁16の開度が減少され、新気の流入を抑制して酸化触媒22、DPF23、SCR24およびアンモニア酸化触媒26といった各後処理装置の昇温が促進される。しかしこのときにアクセル開度Acが急増され、加速要求が発生すると、昇温モード実行中以外のときに比べ吸気絞り弁16の開度増大が遅れ、加速遅れが生じ易い傾向がある。これに対し、昇温モード実行中に本実施形態の吸気絞り弁制御を実行することで、昇温モード実行中であっても吸気絞り弁16の開き遅れを抑制し、加速遅れを抑制できる。

0059

昇温モードは、エンジン1の冷間始動後から暖機完了までの間にECU100により実行される。より具体的には、図示しない水温センサ検出値が所定の暖機完了温度未満のときに実行される。なお、排気温センサ42,43,44,46の検出値に基づき各後処理装置の温度を推定し、そのうちの少なくとも一つ(例えば最上流側の酸化触媒22)の温度が所定の暖機完了温度未満のときに昇温モードを実行してもよい。この他にも昇温モードの実行方法実行条件等については様々考えられる。

0060

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。なお前記第1実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、第1実施形態との相違点を主に説明する。本実施形態の構成は図1に示したものと同様であり、本実施形態は、制御の内容が第1実施形態と異なる。

0061

図4を参照して、本実施形態における制御ルーチンを説明する。

0062

ステップS201〜S207は、図2に示したステップS101〜S107と同様である。ステップS208においてECU100は、ステップS109と同様、非過渡時D項VdAを算出する。

0063

そしてステップS209において、ECU100は、ステップS110と同様、次式(1)’により、非過渡時と仮定した場合の吸気絞り弁16の目標開度すなわち非過渡時目標開度VtAを算出する。
VtA=Vb+Vp+Vi+VdA ・・・(1)’

0064

次にステップS210において、ECU100は、ステップS112と同様、過渡時D項VdBを算出する。そしてECU100は、ステップS113と同様、次式(2)’により、過渡時と仮定した場合の吸気絞り弁16の目標開度すなわち過渡時目標開度VtBを算出する。
VtB=Vb+Vp+Vi+VdB ・・・(2)’

0065

次にステップS212において、ECU100は、図5に示すような重みマップに従って、目標燃料噴射量微分値Q’に対応した重みWを算出する。後に理解されるが、重みWは、最終的な吸気絞り弁16の目標開度Vtを算出する際に、非過渡時目標開度VtAおよび過渡時目標開度VtBのそれぞれに対する重み付けを決定するための値である。

0066

図5に示すように、重みWは0≦W≦1の範囲内の値である。重みWは、目標燃料噴射量微分値Q’がゼロのときゼロであり、目標燃料噴射量微分値Q’がゼロから増加するに従い増加し、目標燃料噴射量微分値Q’が正の所定値G3以上のとき1に保持される。また重みWは、目標燃料噴射量微分値Q’がゼロから減少するに従い増加し、目標燃料噴射量微分値Q’が負の所定値G4以下のとき1に保持される。

0067

次にステップS213において、ECU100は、上述の如く算出された非過渡時目標開度VtA、過渡時目標開度VtBおよび重みWに基づいて、次式(3)により、吸気絞り弁16の最終的な目標開度Vtを算出する。
Vt=(1−W)・VtA+W・VtB ・・・(3)

0068

次にステップS214において、ECU100は、ステップS111と同様、吸気絞り弁16の実際の開度が目標開度Vtに等しくなるように吸気絞り弁16の開度を制御する。以上で今回のルーチンが終了する。

0069

この制御によれば、エンジン1の運転状態が過渡運転状態であるか否かに拘わらず、非過渡時目標開度VtAと過渡時目標開度VtBとの両者が算出される。そして過渡運転状態の度合い、すなわち加速度合いまたは減速度合いに応じて、両者の重み付けが決定されると共に、両者が加重平均され、最終的な吸気絞り弁16の目標開度Vtが算出される。

0070

例えば、加速度合いが大きく、目標燃料噴射量微分値Q’が正側に大きいほど、より大きな重みWが算出され、過渡時目標開度VtBの重み付けが大きくなる。よって、目標燃料噴射量微分値Q’に基づく過渡時D項VdBをより大きく効かせることができ、結果として吸気絞り弁16の開き遅れおよび加速遅れを抑制することができる。

0071

逆に、減速度合いが大きく、目標燃料噴射量微分値Q’が負側に大きいときにも、より大きな重みWが算出され、過渡時目標開度VtBの重み付けが大きくなる。よって、目標燃料噴射量微分値Q’に基づく過渡時D項VdBをより大きく効かせることができ、結果として吸気絞り弁16の閉じ遅れおよび減速遅れを抑制することができる。

0072

他方、エンジン1の運転状態が過渡運転状態でないときには、目標燃料噴射量微分値Q’の絶対値が小さく、小さな重みWしか算出されない。よって今度は、非過渡時目標開度VtAの重み付けが大きくなり、過渡時D項VdBの効きを抑制して、非過渡時に適応した過給圧主体の制御を実行できる。

0073

図5から理解されるように、重みWについても、前述のガード値に類似の思想が反映されており、目標燃料噴射量微分値Q’が正の所定値G3以上または負の所定値G4以下の場合に重みWが1に保持されるようになっている。これにより、かかる場合が起きるような過剰なアクセル開度変化に対して、重みWが際限なく増大することが無く、実質的に過渡時目標開度VtBのみによって目標開度Vtを算出し、アクセル開度の過剰変化に伴う制御性悪化を抑制することができる。なお、所定値G3,G4の絶対値は等しくても異なっていてもよい。

0074

このように本実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を発揮できる。

0075

本実施形態において、非過渡時D項VdAが特許請求の範囲にいう第1のD項に相当する。以下同様に、過渡時D項VdBが第2のD項に、非過渡時目標開度VtAが第1の目標開度に、過渡時目標開度VtBが第2の目標開度にそれぞれ相当する。エンジン1の過渡運転度合いに応じて重みWが変更され、非過渡時目標開度VtAと過渡時目標開度VtBとの重み付けが変更される。加速時および減速時ともに、エンジン1の過渡運転度合いが高いほど、重みWが大きくされ、過渡時目標開度VtBの重み付けが大きくされる。非過渡時目標開度VtAと過渡時目標開度VtBとの重み付けは、目標燃料噴射量微分値Q’に基づいて決定される。

0076

以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態も可能である。

0077

(1)例えば、図示した各マップの線図の形(勾配等)は適宜変更可能である。

0078

(2)またエンジンは過給式エンジンに限らず、自然吸気式エンジンであってもよい。

0079

(3)前記実施形態では目標燃料噴射量Qの単位時間当たりの変化量を用いて過渡時D項VdBを算出したが、インジェクタ7から実際に噴射される燃料噴射量すなわち実噴射量を検出するセンサ等がある場合には、実噴射量の単位時間当たりの変化量を用いて過渡時D項VdBを算出してもよい。同様に、エンジン1の運転状態が過渡運転状態であるか否かの判断(図2のステップS108)を、実噴射量の単位時間当たりの変化量を用いて行ってもよい。

0080

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

0081

1内燃機関(エンジン)
16吸気絞り弁
100電子制御ユニット(ECU)

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