(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンが吸入する空気の流量を測定するためのエアフローメータと、同エンジンのインタークーラ部の圧力を測定するためのインタークーラ圧センサとを有し、同エンジンの運転を制御するうえでの１つの情報として空気流量及びインタークーラ圧に加えて大気圧を用いる過給エンジンの制御装置において、
前記エンジンにおけるコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係を表すデータを大気圧が上限値にある場合と下限値にある場合のそれぞれの場合について用意する手段と、
前記エンジンが定常状態にある場合の空気流量及びインタークーラ圧力の各測定値を前記エアフローメータ及びインタークーラ圧センサを用いて取得する手段と、
前記大気圧上限値に対応するコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係に前記空気流量測定値を当てはめることにより、前記空気流量測定値と前記大気圧上限値とに対応するインタークーラ圧（以下、大気圧上限時インタークーラ圧）を算出する手段と、
前記大気圧下限値に対応するコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係に前記空気流量測定値を当てはめることにより、前記空気流量測定値と前記大気圧下限値とに対応するインタークーラ圧（以下、大気圧下限時インタークーラ圧）を算出する手段と、
前記大気圧上限値と前記大気圧上限時インタークーラ圧との組と前記大気圧下限値と前記大気圧下限時インタークーラ圧との組とを用いて前記空気流量測定値に対応するインタークーラ圧と大気圧との関係を求め、同関係に前記インタークーラ圧測定値を当てはめることによって現在の大気圧を算出する手段と、
を備えることを特徴とする過給エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給エンジンの制御装置に関し、詳しくは、同エンジンの運転を制御するうえでの１つの情報として大気圧を用いる過給エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の内燃機関（以下、エンジン）では、その運転を制御するうえでの１つの情報として大気圧が用いられている。大気圧を取得する手段としては大気圧センサを用いることが一般的ではあるが、他のセンサの出力値を利用して大気圧を推定することも可能である。例えば特開２０１０−２４２７２７号公報には、吸気圧センサの出力値を用いて大気圧を推定することが記載されている。このような他のセンサの出力値を利用した大気圧の推定は、大気圧センサを利用できない場面、例えば故障により利用できない場面や、コスト的に利用できない場面において有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４２７２７号公報
【特許文献２】特開平７−１８０５９７号公報
【特許文献３】特開２００９−１２１３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、コンプレッサを有する過給エンジンにおいては、上述の大気圧の推定方法は必ずしも有効ではない。大気圧と吸気管圧との関係は過給状態によって変わるため、過給が行われている場合には吸気圧センサの出力値から大気圧を精度良く推定することができなくなってしまうためである。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、過給エンジンにおいて、大気圧センサを用いずとも他のセンサの出力値を利用して現在の大気圧を精度良く推定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、エンジンが吸入する空気の流量を測定するためのエアフローメータと、同エンジンのインタークーラ部の圧力を測定するためのインタークーラ圧センサとを有し、同エンジンの運転を制御するうえでの１つの情報として空気流量及びインタークーラ圧に加えて大気圧を用いる過給エンジンの制御装置において、
前記エンジンにおけるコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係を表すデータを大気圧が上限値にある場合と下限値にある場合のそれぞれの場合について用意する手段と、
前記エンジンが定常状態にある場合の空気流量及びインタークーラ圧力の各測定値を前記エアフローメータ及びインタークーラ圧センサを用いて取得する手段と、
前記大気圧上限値に対応するコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係に前記空気流量測定値を当てはめることにより、前記空気流量測定値と前記大気圧上限値とに対応するインタークーラ圧（以下、大気圧上限時インタークーラ圧）を算出する手段と、
前記大気圧下限値に対応するコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係に前記空気流量測定値を当てはめることにより、前記空気流量測定値と前記大気圧下限値とに対応するインタークーラ圧（以下、大気圧下限時インタークーラ圧）を算出する手段と、
前記大気圧上限値と前記大気圧上限時インタークーラ圧との組と前記大気圧下限値と前記大気圧下限時インタークーラ圧との組とを用いて前記空気流量測定値に対応するインタークーラ圧と大気圧との関係を求め、同関係に前記インタークーラ圧測定値を当てはめることによって現在の大気圧を算出する手段と、
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、過給状態を示すコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係に基づき、エアフローメータの出力から得られる定常状態での空気流量の測定値と、インタークーラ圧センサから得られる同状態でのインタークーラ圧の測定値とを用いて大気圧の計算が行われる。これにより、過給状態によることなく現在の大気圧を精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態の制御装置が適用される過給エンジンの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態で採られているエアフローメータとインタークーラ圧センサの各出力値から大気圧を推定する方法について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態においてＥＣＵにより実行される大気圧推定のためのルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態の制御装置が適用される過給エンジンの構成を示す概略図である。本実施の形態にかかる過給エンジンは、吸気通路１０に設けられたコンプレッサ６と排気通路２０に設けられたタービン８とからなるターボ過給機４を備えている。吸気通路１０におけるコンプレッサ６の上流には、エンジンが吸入する空気の流量を測定するためのエアフローメータ３２が取り付けられている。吸気通路１０におけるコンプレッサ６とスロットル１６との間にはインタークーラ１８が設けられている。また、吸気通路１０におけるインタークーラ１８の出口には、インタークーラ１８内の圧力を測定するためのインタークーラ圧センサ３４が取り付けられている。
【００１０】
本実施の形態にかかる過給エンジンは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備えている。ＥＣＵ３０は、エンジン全体を総合制御する制御装置である。ＥＣＵ３０は、エアフローメータ３２によって測定される空気流量やインタークーラ圧センサ３４によって測定されるインタークーラ圧など、エンジンに係わる様々な物理量の測定値を用いてエンジンの運転を制御する。さらに、ＥＣＵ３０は、それらセンサの出力値から算出される物理量の推定値もエンジンの運転を制御するうえでの１つの情報として使用する。そのような物理量の推定値の１つが大気圧の推定値である。
【００１１】
以下、本実施の形態で採られている大気圧の推定方法について説明する。
【００１２】
本実施の形態で採られている大気圧の推定方法によれば、まず、前準備として、エンジンにおけるコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係を表すデータが用意される。エンジン回転数が一定の定常状態においては、コンプレッサ流量はインタークーラ圧の関数として表すことができる。本実施の形態では、使用上ありうる環境範囲における大気圧の上限値と下限値のそれぞれの場合について、コンプレッサ流量をインタークーラ圧の関数として表したものが用意される。以下、大気圧上限値に対応するコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係を表した関数を大気圧上限関数と呼び、大気圧下限値に対応するコンプレッサ流量とインタークーラ圧との関係を表した関数を大気圧下限関数と呼ぶ。大気圧上限関数と大気圧下限関数を表す各データはマップ化されてＥＣＵ３０に記憶されている。
【００１３】
本実施の形態で採られている大気圧の推定方法では、大気圧の推定に用いる情報として空気流量とインタークーラ圧の各測定値が用いられる。定常状態であれば空気流量はコンプレッサ流量に等しい。エンジンが定常状態にある場合の空気流量の測定値はエアフローメータ３２によって取得される。また、同状態におけるインタークーラ圧力の測定値はインタークーラ圧センサ３４によって取得される。取得された各測定値はＥＣＵ３０のメモリに一時的に記録される。
【００１４】
センサにより取得された空気流量及びインタークーラ圧の各測定値と、予め記憶されている大気圧上限関数及び大気圧下限関数との関係をグラフで表したものが図２である。図２は、Ｘ軸にインタークーラ圧をとり、Ｙ軸にコンプレッサ流量をとり、そして、Ｚ軸に大気圧をとった３次元グラフである。このグラフにおいて、Pamaxは大気圧上限値、Paminは大気圧下限値、fmaxは大気圧上限関数、fminは大気圧下限関数、AFMは空気流量測定値、そして、Picはインタークーラ圧測定値である。本実施の形態で採られている大気圧の推定方法によれば、次に、これらのデータを用いて大気圧の推定のための計算手続きが行われる。
【００１５】
大気圧の推定のための計算手続の第１段階では、図２に曲線で示す大気圧上限関数fmaxに空気流量測定値AFMを当てはめることにより、現在の定常空気流量を満たす大気圧上限値Pamaxのもとでのインタークーラ圧（大気圧上限時インタークーラ圧）Picmaxが算出される。大気圧上限時インタークーラ圧Picmaxは、図２における“コンプレッサ流量＝AFM”となる平面と大気圧上限関数fmaxの曲線との交点におけるインタークーラ圧である。また、図２に曲線で示す大気圧下限関数fminに空気流量測定値AFMを当てはめることにより、現在の定常空気流量を満たす大気圧下限値Paminのもとでのインタークーラ圧（大気圧下限時インタークーラ圧）Picminが算出される。大気圧下限時インタークーラ圧Picminは、図２における“コンプレッサ流量＝AFM”となる平面と大気圧下限関数fminの曲線との交点におけるインタークーラ圧である。
【００１６】
大気圧の推定のための計算手続の第２段階では、大気圧上限値Pamaxと大気圧上限時インタークーラ圧Picmaxとで定まる座標（Pamax，Picmax）と、大気圧下限値Paminと大気圧下限時インタークーラ圧Picminとで定まる座標（Pamin，Picmin）とを結ぶ直線の関係式が算出される。この関係式は、現在の定常空気流量AFMにおけるインタークーラ圧と大気圧との間の関係を示す式であって、大気圧を変数Zで表し、インタークーラ圧を変数Xで表す場合には次のような式となる。
【００１７】
Z＝Pamin＋(Pamax−Pamin)／(Picmax−Picmin)×(X−Picmin)  ・・・式１
【００１８】
そして、大気圧の推定のための計算手続の第３段階では、上記の式１の変数Xにインタークーラ圧測定値Picが代入される。これにより得られる変数Zの値Paが、現在の定常空気流量AFMとインタークーラ圧Picとに対応する大気圧、すなわち、現在の大気圧の推定値である。
【００１９】
以上の一連の計算手続きはＥＣＵ３０によって行われる。ＥＣＵ３０は、図３のフローチャートに示すルーチンによって大気圧推定のための計算手続きを実行する。ＥＣＵ３０は、エンジンの始動から停止までの間、このルーチンを一定の周期で実行している。
【００２０】
まず、このルーチンの最初のステップＳ２では、ＥＣＵ３０は、エンジンが定常状態かどうか判定する。ＥＣＵ３０は、エンジンが定常状態でなければ本ルーチンを終了し、エンジンが定常状態であるならば次のステップＳ４の判定を行う。
【００２１】
ステップＳ４では、ＥＣＵ３０は、大気圧を学習できる条件が整っているかどうか判定する。本ルーチンによって推定した大気圧は学習値としてＥＣＵ３０に記憶され、エンジンの運転を制御するうえでの１つの情報として用いられる。ＥＣＵ３０は、大気圧を学習できる条件が整っていなければ本ルーチンを終了し、大気圧を学習できる条件が整っていれば、次のステップＳ６、Ｓ８及びＳ１０の処理を行う。
【００２２】
ステップＳ６では、ＥＣＵ３０は、大気圧上限関数fmaxに空気流量の測定値AFMを代入することによって大気圧上限時インタークーラ圧Picmaxを算出する。
【００２３】
ステップＳ８では、ＥＣＵ３０は、大気圧下限関数fminに空気流量の測定値AFMを代入することによって大気圧下限時インタークーラ圧Picminを算出する。
【００２４】
そして、ステップＳ１０では、ＥＣＵ３０は、大気圧上限値Pamax、大気圧下限値Pamin、大気圧上限時インタークーラ圧Picmax、及び大気圧下限時インタークーラ圧Picminを用いて前述の式１で示される関係式を作成する。そして、その関係式にインタークーラ圧の測定値Picを代入することによって推定大気圧Paを算出する。
【００２５】
以上述べたように、本実施の形態で採られている大気圧の推定方法は、定常状態でのインタークーラ圧とコンプレッサ流量と大気圧との関係に基づき、空気流量とインタークーラ圧の各測定値を用いて大気圧を推定する方法である。このような方法によれば、エンジンの過給状態によることなく現在の大気圧を精度良く推定することができる。さらに、その計算手続きにおいては、通常は３次元のマップの逆引きが必要となる計算を１次元のマップ引きの組み合わせで計算しているので、ＥＣＵ３０の計算負荷を軽減することができるという利点もある。
【００２６】
ところで、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施の形態ものから種々変形して実施することができる。例えば、本発明は図１に示すターボ過給機付きのエンジンだけでなく、機械式の過給機付きのエンジンにも適用することができる。
【００２７】
また、本発明は大気圧センサを備えるエンジンにも適用することができる。その場合、大気圧センサが正常な場合には大気圧センサを利用すればよい。そして、大気圧センサが故障した場合に本発明にかかる方法で大気圧を推定するようにすればよい。また、本発明にかかる方法で推定した大気圧の値を用いて大気圧センサのラショナリティ判定を行うこともできる。
【符号の説明】
【００２８】
２  エンジン本体
４  ターボ過給機
６  コンプレッサ
８  タービン
１０  吸気通路
１６  スロットル
１８  インタークーラ
２０  排気通路
３０  ＥＣＵ
３２  エアフローメータ
３４  インタークーラ圧センサ
Pamax  大気圧上限値
Pamin  大気圧下限値
fmax  大気圧上限関数
fmin  大気圧下限関数
AFM  空気流量測定値
Picmax  大気圧上限時インタークーラ圧
Picmin  大気圧下限時インタークーラ圧
Pic  インタークーラ圧測定値
Pa  大気圧推定値
【図１】
0005464161.tif 000002
【図２】
0005464161.tif 000003
【図３】
0005464161.tif 000004