(57)【要約】【課題】エンジン回転数のハンチングを抑制して、ドライバビリティの悪化を抑制することができる内燃機関の制御システム及び内燃機関の制御方法を提供する。【解決手段】エンジン２の回転数Ｎがガバニング開始回転数Ｎｇ以上となりガバニング制御に移行したか否かを判定する。ガバニング制御に移行したと判定したときには、このガバニング制御中に設定時間ｔｃだけブローオフバルブ１３を全開側に開く制御を行う。【選択図】図３
2020159290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒に吸入される吸気が通過する吸気通路と、この吸気通路に配置されたターボ式過給システムのコンプレッサと、このコンプレッサよりも吸気の流れに関して下流側の前記吸気通路に配置されたスロットルバルブと、前記コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路に配置されたブローオフバルブとを備えて構成される内燃機関の制御システムにおいて、
前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得装置と、
この回転数取得装置、前記スロットルバルブに電気的に接続された制御装置とを備えて、
前記制御装置を、
前記回転数取得装置が取得した前記内燃機関の回転数が予め設定されたガバニング開始回転数以上となりガバニング制御に移行したときは、このガバニング制御中に予め設定した設定時間だけ前記ブローオフバルブを全開側に開く制御を行う構成にしたことを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記制御装置を、
前記回転数取得装置が取得した前記内燃機関の回転数に基づいて、その内燃機関の回転数の上昇率が予め設定された設定上昇率以上となったと判定したときに、前記気筒に吸入される吸気量を調整する制御を開始する構成にしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
前記設定時間は、前記ガバニング制御中に前記ブローオフバルブを全開側に開かない場合における、前記スロットルバルブの開閉時の前記コンプレッサの応答遅れに伴う前記内燃機関の回転数の増減の発生を抑制する時間である構成にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項４】
前記設定時間を、前記ブローオフバルブを閉状態から開状態に切り替えるときにおける前記内燃機関の回転数の上昇率が高い程長くし、その上昇率が低い程短くする構成にしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項５】
気筒に吸入される吸気が通過する吸気通路と、この吸気通路に配置されたターボ式過給システムのコンプレッサと、このコンプレッサよりも吸気の流れに関して下流側の前記吸気通路に配置されたスロットルバルブと、前記コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路に配置されたブローオフバルブとを備えて構成される内燃機関の制御方法において、
前記内燃機関の回転数が予め設定されたガバニング開始回転数以上となりガバニング制御に移行したか否かを判定し、
前記ガバニング制御に移行したと判定したときには、このガバニング制御中に予め設定した設定時間だけ前記ブローオフバルブを全開側に開く制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の制御システム及び内燃機関の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、ターボ式過給システムのコンプレッサをバイパスするブローオフバルブ付きのバイパス通路を備えていることがある（例えば、特許文献１参照）。このブローオフバルブは、主にコンプレッサにおけるサージングの発生を回避するために開閉されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６６２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジン（内燃機関）の回転数が過剰に高回転となることを防止するために、エンジンの回転数には上限として上限回転数が設定されている。この上限回転数にエンジンの回転数を合わせる場合に、エンジンの回転数が上限回転数の手前に存在する高回転数領域に入ると、ガバニング制御を行うように構成されている。このガバニング制御は、エンジンの回転数を上限回転数に合わせるように、スロットルバルブの開度を調整する制御である。
【０００５】
しかしながら、エンジンの過回転を抑制するためにスロットルバルブを閉じ側に制御すると、エンジン回転数のハンチングを引き起こしてしまう場合があった。
【０００６】
本開示の目的は、エンジン回転数のハンチングを抑制して、ドライバビリティの悪化を抑制することができる内燃機関の制御システム及び内燃機関の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本開示の内燃機関の制御システムは、気筒に吸入される吸気が通過する吸気通路と、この吸気通路に配置されたターボ式過給システムのコンプレッサと、このコンプレッサよりも吸気の流れに関して下流側の前記吸気通路に配置されたスロットルバルブと、前記コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路に配置されたブローオフバルブとを備えて構成される内燃機関の制御システムにおいて、前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得装置と、この回転数取得装置、前記スロットルバルブに電気的に接続された制御装置とを備えて、前記制御装置を、前記回転数取得装置が取得した前記内燃機関の回転数が予め設定されたガバニング開始回転数以上となりガバニング制御に移行したときは、このガバニング制御中に予め設定した設定時間だけ前記ブローオフバルブを全開側に開く制御を行う構成にしたことを特徴とする。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本開示の内燃機関の制御方法は、気筒に吸入される吸気が通過する吸気通路と、この吸気通路に配置されたターボ式過給システムのコンプレッサと、このコンプレッサよりも吸気の流れに関して下流側の前記吸気通路に配置されたスロットルバルブと、前記コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路に配置されたブローオフバルブとを備えて構成される内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の回転数が予め設定されたガバニング開始回転数以上となりガバニング制御に移行したか否かを判定し、前記ガバニング制御に移行したと判定したときには、このガバニング制御中に予め設定した設定時間だけ前記ブローオフバルブを全開側に開く制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、ブローオフバルブを設定時間だけ開状態とし、ターボ式過給システムのコンプレッサにより過給された吸気の一部をコンプレッサの入口側の吸気通路に還流させる。これにより、気筒に導入する吸気量を滑らかに増加させて燃焼を制御することで、エンジントルクの急激な上昇及び下降を抑制して、スロットルバルブの過度な絞り制御による内燃機関の回転数の増減（エンジン回転数のハンチング）を抑制して、内燃機関の回転数を滑らかに増加させることができる。したがって、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の内燃機関の制御システムを例示する図である。
【図２】ガバニング制御中にブローオフバルブを開かない従来技術のエンジン回転数のハンチングを例示する図である。
【図３】ガバニング制御中にブローオフバルブを開く本開示のエンジン回転数の滑らかな上昇を例示する図である。
【図４】本開示の内燃機関の制御方法の一例を制御フローの形で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示に係る内燃機関の制御システム１及び内燃機関の制御方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、エンジン（内燃機関）２の燃料としてＣＮＧ燃料を用いているが、ＣＮＧ燃料以外の燃料をエンジン２の燃料とした場合でも本開示を適用することができる。なお、ＣＮＧ等のガス燃料を使用している場合には、吸気量の影響が大きいので、本開示の効果がより大きくなる。
【００１２】
図１に示すように、エンジン２は、気筒（シリンダ）３の内部にピストン４が配設され、このピストン４とシリンダヘッド（気筒３の上端部）の間に燃焼室５が形成される。ピストン４はコンロッド６を介してクランク軸７に接続されている。燃焼室５には吸入される空気とＣＮＧ燃料Ｆの混合気を点火する点火プラグ８が配設される。
【００１３】
エンジン２の気筒３には、吸気弁９を介して吸気通路１０が接続（連通）される。吸気通路１０は、気筒３に吸入される吸気が通過する通路である。吸気通路１０には、吸気の流れに関して上流側より順に、エアクリーナ１１、ターボ式過給システムのコンプレッサ１２、ブローオフバルブ１３、インタークーラ１６、スロットルバルブ１７、燃料噴射弁１８が配設される。吸気通路１０には、コンプレッサ１２をバイパスするバイパス通路１４が接続されて、このバイパス通路１４に（図１ではコンプレッサ１２より下流側の吸気通路１０とバイパス通路１４の合流点に）ブローオフバルブ１３が配設される。ブローオフバルブ１３にはこのバルブ１３の開閉用の動力を供給する駆動装置１５が接続される。スロットルバルブ１７にはこのバルブ１７の開閉用の動力を供給する第２の駆動装置１９が接続される。
【００１４】
エアクリーナ１１は、吸気通路１０に吸気される新気（大気）Ａに含まれる塵を除去する装置である。ターボ式過給システムは、エンジン２に備わり、後述するタービン２２を排気ガスＧにより回転駆動することで、このタービン２２と直結するコンプレッサ１２を駆動して気筒３に供給する吸気を圧縮（過給）するシステムである。コンプレッサ１２は後述するＥＧＲシステムのＥＧＲ通路２８の合流部より上流側の吸気通路１０に備わる。インタークーラ１６は、コンプレッサ１２で過給された吸気を冷却する装置である。スロットルバルブ１７は、コンプレッサ１２よりも吸気の流れに関して下流側の吸気通路１０に配置されて、燃焼室５への吸気量を調整するためのバルブである。燃料噴射弁１８は、気筒３にＣＮＧ燃料Ｆを噴射する装置である。点火プラグ８は、吸入される空気と燃料噴射弁１８で噴射されたＣＮＧ燃料Ｆの混合気を点火する装置である。
【００１５】
ブローオフバルブ１３は、このバルブ１３が開状態のときにコンプレッサ１２により過給された吸気Ａの一部をコンプレッサ１２より下流側の吸気通路１０からバイパス通路１４を経由してコンプレッサ１２より上流側の吸気通路１０へと還流する装置である。後述する制御装置４２によりブローオフバルブ１３を開閉する制御信号が駆動装置１５に送信されたときに、駆動装置１５によりブローオフバルブ１３は開閉される。
【００１６】
エンジン２の気筒３には、排気弁２０を介して排気通路２１が接続（連通）される。排気通路２１には、上流側より順に、ターボ式過給システムのタービン２２、排気ガス浄化装置２３、消音機２４が配設される。タービン２２は後述するＥＧＲシステムのＥＧＲ通路２８の分岐部より下流側の排気通路２１に備わる。また、排気通路２１には、タービン２２をバイパスするバイパス通路２５が接続される。バイパス通路２５には、ウェストゲートバルブ２６が配設される。ウェストゲートバルブ２６は、専用のアクチュエータ２７に接続される。
【００１７】
排気ガス浄化装置２３は、三元触媒等、排気ガスＧに含まれるＮＯｘ等を浄化するための触媒を担持する装置である。消音機２４は、排気ガスＧの排気音を低減させるための装置である。
【００１８】
ウェストゲートバルブ２６は、開弁して排気ガスＧをバイパス通路２５側にバイパスさせて過給圧力の調節をするためのバルブである。
【００１９】
エンジン２には、排気通路２１と吸気通路１０を接続するＥＧＲ通路２８が備わる。ＥＧＲ通路２８は、排気ガスＧに含まれるＮＯｘ量の低減のために、排気ガスＧの一部をＥＧＲガスＧｅとして排気通路２１から吸気通路１０に還流するための通路で、上流側より順に、ＥＧＲクーラ２９、ＥＧＲバルブ３０が配設される。ＥＧＲクーラ２９は、高温のＥＧＲガスＧｅをエンジン冷却水等の冷却媒体で低温化するための装置である。ＥＧＲバルブ３０はＥＧＲガスＧｅの還流量を調整するための装置である。ＥＧＲ通路２８、ＥＧＲクーラ２９及びＥＧＲバルブ３０で構成されるＥＧＲシステムにより、排気通路２１を通過する排気ガスＧの一部がＥＧＲガスＧｅとして吸気通路１０に還流されて新気Ａと合流する。
【００２０】
エンジン２には、ノックセンサ３１、冷却水温度センサ３２、クランク角度センサ３３、カム角度センサ３４、燃料温度センサ３５、燃料圧力センサ３６が備わる。ノックセンサ３１は、エンジン２にノッキングが発生しているか否かを検出するためのセンサである。冷却水温度センサ３２は、エンジン２の冷却媒体であるエンジン冷却水の温度を検出するためのセンサである。クランク角度センサ３３は、クランク軸７の角度を検出するためのセンサである。カム角度センサ３４は、吸気弁９及び排気弁２０を動作させるカムの角度を検出するためのセンサである。燃料温度センサ３５、燃料圧力センサ３６は、燃料噴射弁１８への燃料供給用の通路に備わり、燃料噴射弁１８に供給される燃料Ｆの温度、圧力を検出するためのセンサである。
【００２１】
エンジン２の吸気通路１０には、上流側より順に、スロットル角度センサ３７、吸気温度センサ３８、吸気圧力センサ３９が備わる。スロットル角度センサ３７は、スロットルバルブ１７の角度（開度）を検出するための装置で、後述する制御装置４２により指令される絞り量にスロットルバルブ１７の絞り量Ｏｓがなっているかを確認するために（フィードバック制御用に）設けられる。吸気温度センサ３８はスロットルバルブ１７通過後の吸気の温度を検出するための装置である。吸気圧力センサ３９は、スロットルバルブ１７通過後の吸気の圧力を検出するための装置である。
【００２２】
エンジン２の排気通路２１には、上流側より順に、空燃比センサ４０、酸素センサ４１が備わる。空燃比センサ４０は排気通路２１を通過する排気ガスＧの空燃比を検出するための装置である。酸素センサ４１は排気ガスＧ中の酸素の量を検出する装置である。
【００２３】
制御装置４２は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウエアである。制御装置４２は、上記したスロットル角度センサ３７等の各種センサ、ブローオフバルブ１３用の駆動装置１５やスロットルバルブ１７用の第２の駆動装置１９や後述する回転数取得装置４３等の各種装置に信号線を介して電気的に接続されている。なお、図１では、図の煩雑さを避けるために、ブローオフバルブ１３から駆動装置１５を経由した制御装置４２までの間の信号線と、スロットルバルブ１７から第２の駆動装置１９を経由した制御装置４２までの間の信号線と、回転数取得装置４３と制御装置４２の間の信号線以外の信号線は省略している。
【００２４】
回転数取得装置４３は、エンジン２の回転数Ｎを取得する装置であり、エンジン２に備わるエンジン回転数検出センサが例示される。
【００２５】
本開示の内燃機関の制御システム１では、制御装置４２は、回転数取得装置４３が取得したエンジン２の回転数Ｎが実験等により予め設定されたガバニング開始回転数Ｎｇ以上まで上昇したか否かを判定するように構成される。制御装置４２は、エンジン２の回転数Ｎがガバニング開始回転数Ｎｇ以上となったと判定した場合には、エンジン２の回転数Ｎを実験等により予め設定した上限回転数Ｎｕに合わせるように、スロットルバルブ１７の開度を調整するガバニング制御に移行するように構成される。
【００２６】
そして、本開示では、制御装置４２は、ガバニング制御に移行したときは、ガバニング制御中に予め設定した設定時間ｔｃだけブローオフバルブ１３を全開側に開く制御を行うように構成する。この制御により、ガバニング制御中に気筒３に吸入される吸気量を調整する（滑らかに増加させる）。
【００２７】
ブローオフバルブ１３を全開側に開いて、気筒３に吸入される吸気量を滑らかに増加させる制御は、制御装置４２が、回転数取得装置４３が取得したエンジン２の回転数Ｎに基づいて、そのエンジン２の回転数Ｎの上昇率ΔＮが実験等により予め設定された設定上昇率ΔＮｃ以上となったと判定したときに開始するようにすると好ましい。
【００２８】
設定時間ｔｃは、ガバニング制御中にブローオフバルブ１３を全開側に開かない場合における、スロットルバルブ１７の開閉時のコンプレッサ１２の応答遅れに伴うエンジン２の回転数Ｎの増減（ハンチング）の発生を抑制するのに十分な時間に設定される。設定時間ｔｃを、ブローオフバルブ１３を閉状態から開状態に切り替えるときにおけるエンジン２の回転数Ｎの上昇率ΔＮが高い程長くし、その上昇率ΔＮが低い程短くするようにすると好ましい。
【００２９】
ブローオフバルブ１３を全開側に開いてからの経過時間ｔが設定時間ｔｃ以上となったときに、ブローオフバルブ１３を全閉する。ただし、ブローオフバルブ１３を全開側に開いているときに、制御装置４２が、エンジン２の回転数Ｎの上昇率ΔＮが設定上昇率ΔＮｃより低い値として実験等を基に設定された第２設定上昇率ΔＮｃ２以下となったと判定したときには、エンジン回転数Ｎが過剰に上昇抑制されているため、ブローオフバルブ１３を直ちに全閉させる。
【００３０】
ガバニング制御中に、ブローオフバルブ１３を全開側に開くことなくエンジン回転数Ｎの制御を行うと、図２に示すように、エンジン回転数Ｎの過剰な上昇を抑えるためにスロットルバルブ１７の開度を調整するときに、ターボ式過給システムの応答遅れの影響でスロットルバルブ１７が開閉を繰り返して（スロットルバルブ１７の絞り量Ｏｓが増減を繰り返して）、エンジン回転数Ｎがハンチングする虞がある。
【００３１】
より詳細には、スロットルバルブ１７を全閉じ側に絞ってもターボ過給機の応答遅れにより直ぐにコンプレッサ１２の回転数が低下せずにコンプレッサ１２で高過給された吸気が気筒に供給されて、エンジン２の回転数Ｎの上昇がすぐには収まらないので、更に、スロットルバルブ１７を絞る制御が行われてしまう。それ故、スロットルバルブ１７の絞り量が大きくなりすぎ、ターボ過給機の応答遅れが回復すると、それに伴ってエンジン２の回転数Ｎが大きく減少することになる。そのため、今度は、エンジン２の回転数Ｎを上昇させるために、スロットルバルブ１７の絞りを少なくする制御が行われるが、ターボ過給機の応答遅れにより直ぐにコンプレッサ１２の回転数が上昇せずに過給量が少なくなり、エンジン２の回転数Ｎの増加がすぐには始まらないので、更に、スロットルバルブ１７の絞りを少なくする制御が行われる。これにより、エンジン回転数Ｎのハンチングが生じる。
【００３２】
これに対して、本開示では、図３に示すように、ガバニング制御中に、ブローオフバルブ１３を設定時間ｔｃだけ全開側に開かせることで、エンジン回転数Ｎの過剰な上昇を抑えることができるので、エンジン回転数Ｎの過剰な上昇を抑えるためにスロットルバルブ１７の絞り量Ｏｓが過度に大きくなることがなくなり、スロットルバルブ１７の絞り量の大きな変動がなくなる。それ故、スロットルバルブ１７の絞り量の変動に伴って、エンジン回転数Ｎがハンチングすることがなくなる。
【００３３】
本開示の内燃機関の制御方法の一例である制御フローについて、図４を参照しながら説明する。図４に示す制御フローは、エンジン２の回転数Ｎがガバニング開始回転数Ｎｇ以上となりガバニング制御に移行したか否かを判定し、ガバニング制御に移行したと判定したときに実施される制御フローである。
【００３４】
図４に示す制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、エンジン２の回転数Ｎの上昇率ΔＮが設定上昇率ΔＮｃ以上であるか否かを判定する。エンジン２の回転数Ｎの上昇率ΔＮが設定上昇率ΔＮｃ未満である場合（ＮＯ）には再度ステップＳ１０を行う。エンジン２の回転数Ｎの上昇率ΔＮが設定上昇率ΔＮｃ以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、ブローオフバルブ１３を全開側に開く制御を行う。このとき、ブローオフバルブ１３を全開側に開いてからの経過時間ｔのカウントも開始する。ステップＳ２０を実施後、ステップＳ３０に進む。
【００３５】
ステップＳ３０では、ステップＳ２０にて経過時間ｔが設定時間ｔｃ以上となったか否かを判定する。経過時間ｔが設定時間ｔｃ以上となった場合、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、ブローオフバルブ１３を全閉する。このとき、経過時間ｔのカウントを停止し、経過時間ｔをゼロにリセットする。ステップＳ４０を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００３６】
以上より、本開示によれば、ガバニング制御中に、ブローオフバルブ１３を設定時間ｔｃだけ開状態とし、ターボ式過給システムのコンプレッサ１２により過給された吸気の一部をコンプレッサ１２の入口側の吸気通路１０に還流させる。それ故、ガバニング制御中に、コンプレッサ１２の回転数の急激な上昇を抑制して、吸気量を滑らかに増加させることで、ガバニング制御中のスロットルバルブ１７の絞り量の変動によるエンジン２の回転数Ｎの増減を抑制して、エンジン２の回転数Ｎを滑らかに増加させることができる。これにより、ガバニング制御中のエンジン回転数Ｎのハンチングを抑制するには有利になり、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００３７】
また、ブローオフバルブ１３を全開側に開いて、気筒３に吸入される吸気量を滑らかに増加させる制御を、制御装置４２が、エンジン２の回転数Ｎの上昇率ΔＮが設定上昇率ΔＮｃ以上となったと判定したときに開始するようにすると、エンジン２の回転数Ｎが過剰な上昇をしようとするときに限ってブローオフバルブ１３を開いてエンジン２の回転数Ｎの急激な上昇を抑制するので、エンジン２の回転数Ｎの不必要な上昇抑制がない。それ故、エンジン２の回転数Ｎを早期に上限回転数Ｎｕまで上昇させるには有利になる。
【００３８】
また、設定時間ｔｃを、ガバニング制御中にブローオフバルブ１３を全開側に開かない場合における、スロットルバルブ１７の絞り量の変動時のコンプレッサ１２の応答遅れに伴うエンジン２の回転数Ｎの増減の発生を抑制する時間とすることで、スロットルバルブ１７が開閉を繰り返すことがないので、エンジン回転数Ｎのハンチングを抑制することができる。
【００３９】
また、設定時間ｔｃを、ブローオフバルブ１３を閉状態から開状態に切り替えるときにおけるエンジン２の回転数Ｎの上昇率ΔＮが高い程長くし、その上昇率ΔＮが低い程短くすることで、エンジン回転数Ｎの上昇を過剰に抑制することがないので、エンジン２の回転数Ｎを滑らかに上昇させるには有利になる。
【符号の説明】
【００４０】
１  内燃機関の制御システム
３  気筒
１０  吸気通路
１２  コンプレッサ
１３  ブローオフバルブ
１４  バイパス通路
１５  駆動装置
１７  スロットルバルブ
４２  制御装置
４３  回転数取得装置
【図１】
2020159290.tif 000003
【図２】
2020159290.tif 000004
【図３】
2020159290.tif 000005
【図４】
2020159290.tif 000006