(57)【要約】【課題】ターボ異音対策としてのターボ回転速度調節を適切に実行できるように改良された過給器付内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ステップＳ１００の第一判定およびステップＳ１０２の第二判定の両方の判定結果が肯定（ＹＥＳ）であったときに、このステップＳ１０４の制御が作動する。ステップＳ１０４では、減速中と加速中とで異なる対応がされる。まず、減速中には、ウエストゲートバルブまたは可変ノズルを通常時よりも開き側に設定する。これによりターボ回転速度を低下させて、なるべく早期にターボ回転速度が上記の所定ターボ回転速度範囲から外れるようにする。一方、加速中には、ウエストゲートバルブまたは可変ノズルを通常時よりも閉じ側に設定する。これによりターボ回転速度を上昇させて、なるべく早期にターボ回転速度が上記の所定ターボ回転速度範囲から外れるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気を過給するターボチャージャのターボ回転速度を取得する取得手段と、
前記ターボ回転速度が予め定められた所定ターボ回転速度範囲の内側にあるか否かを判定する判定手段と、
前記ターボ回転速度が前記所定ターボ回転速度範囲の内側にある場合に、前記内燃機関のエンジン回転速度が低下する減速中には前記ターボ回転速度が低下するように、前記内燃機関のエンジン回転速度が上昇する加速中には前記ターボ回転速度が増大するように、前記ターボチャージャの前記ターボ回転速度を調節する調節手段と、
を備える過給器付内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給器付内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２０１０−２７０６４０号公報に開示されているように、過給器において原則によってエンジン回転速度が低下したときのターボ異音を抑制するように改良された内燃機関が知られている。この従来技術では、エンジン回転速度が所定値以下になった時、ターボ回転速度を低下させるように制御が構築されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７０６４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５７８８１号公報
【特許文献３】特開２００８−１５００１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターボ回転速度に応じてターボ音が大きくなる周波数範囲が存在する。この周波数範囲の要因は、ターボチャージャが発生する力の周波数特性とボデーおよび排気系部品の周波数特性などである。上記従来の制御は、ターボ音が大きくなる範囲が存在することを考慮に入れたものではない。従って、加速時あるいは減速時にターボ回転速度がその特定の範囲に入っている場合には、ターボ音が車両の乗員に異音として伝達されてしまう問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ターボ異音対策としてのターボ回転速度調節を適切に実行できるように改良された過給器付内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる過給器付内燃機関の制御装置は、
内燃機関の吸入空気を過給するターボチャージャのターボ回転速度を取得する取得手段と、
前記ターボ回転速度が予め定められた所定ターボ回転速度範囲の内側にあるか否かを判定する判定手段と、
前記ターボ回転速度が前記所定ターボ回転速度範囲の内側にある場合に、前記内燃機関のエンジン回転速度が低下する減速中には前記ターボ回転速度が低下するように、前記内燃機関のエンジン回転速度が上昇する加速中には前記ターボ回転速度が増大するように、前記ターボチャージャの前記ターボ回転速度を調節する調節手段と、
を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ターボ回転速度が所定ターボ回転速度範囲の内側にある場合には、その回転速度を迅速に抜け出せるようにターボ回転速度を調節することができる。所定ターボ回転速度範囲は、ターボチャージャが発生する力の周波数特性とボデーおよび排気系部品の周波数特性に基づいてターボ音が大きくなる特定のターボ回転速度範囲が設定されたものである。これにより加速時あるいは減速時にターボ音が乗員に伝達されることが抑制され、その一方でＮＶを考慮してターボ回転速度を低減する必要がある場合であってもなるべく高い回転速度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態にかかる過給器付内燃機関の制御装置において実行される制御フローチャートである。
【図２】実施の形態にかかる過給器付内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度異常範囲の設定を説明するための図である。
【図３】実施の形態にかかる過給器付内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度異常範囲の設定方法を説明するための図である。
【図４】実施の形態にかかる過給器付内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度異常範囲の設定方法を説明するための図である。
【図５】実施の形態にかかる過給器付内燃機関の制御装置における暗騒音異常範囲の設定方法を説明するための図である。
【図６】実施の形態にかかる過給器付内燃機関の制御装置における暗騒音異常範囲の設定方法を説明するための図である。
【図７】実施の形態の変形例にかかる過給器付内燃機関の制御装置において実行される制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態によれば、ターボチャージャに起因する発生音を少しでも回避できるように構築された制御が提供される。ターボチャージャに起因する発生音は、回転アンバランスで発生する回転一次成分の音、あるいは軸の自励振動であるいわゆるホワールで発生する音などである。ターボチャージャが発生する力の周波数特性、関連部品の固有振動数特性、および暗騒音との兼ね合いから定まるターボ音が大となるターボ回転範囲を少しでも早く抜け出せるように構築されている。
【００１０】
実施の形態にかかる過給器付内燃機関は、内燃機関の吸入空気を加給するターボチャージャと、このターボチャージャの回転速度を取得するターボ回転速度取得手段と、エンジン回転速度センサと、エアフローメータなどのエンジン負荷を計測する手段と、車速センサと、ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）または可変ノズル（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｎｏｚｚｌｅ：ＶＮ）と、ＥＧＲバルブと、これらの各種センサ機器および各種アクチュエータと接続されたエンジン電子制御ユニットと、を備えている。ターボ回転速度取得手段は、ターボ回転速度センサを用いてモニタ値を取得するものでもよく、エンジン電子制御ユニットでターボ回転速度を予測する演算処理を実行するものであってもよい。可変ノズルは、開度に応じてターボチャージャの過給効率を変化させることができる。
【００１１】
図１は、実施の形態にかかる過給器付内燃機関の制御装置において実行される制御フローチャートである。図１に示すルーチンは、エンジン電子制御ユニットによって実行される。
【００１２】
図１のルーチンでは、まずステップＳ１００にかかる第一判定が実施される。ステップＳ１００の処理は、ターボ回転速度が予め定められた所定ターボ回転速度範囲の内側にあるか否かを判定する判定手段に相当している。まず、エンジン電子制御ユニットがターボ回転速度を取得し、その取得はセンサによるモニタ値あるいは予測処理演算によって実現される。現在のターボ回転速度が、ターボ音が不可となる範囲として設定された「所定ターボ回転速度範囲」に該当するか否かが判定される。
【００１３】
この「所定ターボ回転速度範囲」は、ターボチャージャが発生する力の周波数特性とボデーおよび排気系部品の周波数特性に基づいてターボ音が大きくなる特定のターボ回転速度範囲が設定されたものである。所定ターボ回転速度範囲は、ハード特性との兼ね合いから予め設定されるものとする。ここでいうハード特性には、回転一次成分およびホワール成分を含むターボ強制力の周波数特性と、排気系部品の周波数特性と、車両ボデーの伝達特性とが含まれても良い。
【００１４】
図２〜図４は、実施の形態にかかる過給器付内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度異常範囲の設定方法を説明するための図である。図２〜図４は所定ターボ回転速度範囲を事前設定する方法を説明するための図である。図２は、ターボ回転速度と周波数とのグラフを示しており、ターボ回転速度と回転一次成分およびホワール成分との関係を示している。図２の符号Ｐ１で囲った範囲には、ホワール成分が表されている。ホワール成分は、軸受油膜による回転体の振れ周り（自励振動）である。図２の符号Ｐ２で囲った範囲には、回転一次成分が表されている。回転一次成分は、回転体アンバランスによる遠心力である。図３は、排気系の周波数特性の一例を示す。図４は車両の周波数特性の一例を示す。これらの特性との兼ね合いを考慮して、所定ターボ回転速度範囲が予め設定される。
【００１５】
ステップＳ１００の判定結果が肯定（ＹＥＳ）である場合には、ステップＳ１０２にかかる第二判定が実施される。ステップＳ１０２では、まず、エンジン電子制御ユニットが各種センサ機器からエンジン回転速度、トルク、および車速を取得することで、現在の運転条件が特定される。現在の運転条件が、暗騒音のレベルが不可である範囲として設定された「所定運転条件範囲」に該当するか否かが判定される。この所定運転条件範囲は、運転条件と暗騒音レベルとの兼ね合いから予め設定されるものとする。運転条件は、エンジン回転速度と、エンジン負荷（トルク）と、放射音又は車内音との間の関係を考慮して設定されてもよく、車速と車内音との関係を考慮して設定されてもよい。
【００１６】
図５および図６は、実施の形態にかかる過給器付内燃機関の制御装置における暗騒音異常範囲の設定方法を説明するための図である。図５および図６は、暗騒音レベルが不可となる所定運転条件範囲を事前設定する方法を説明するための図である。図５は、車速と車内暗騒音との関係を模式的に表したものである。図６は、エンジン回転速度、トルク、およびエンジン放射音との関係を模式的に表したものである。これらの特性との兼ね合いを考慮して、所定運転条件範囲が予め設定される。
【００１７】
次に、ステップＳ１０４にかかる制御内容を説明する。上記の第一判定および第二判定の両方の判定結果が肯定（ＹＥＳ）であったときに、このステップＳ１０４の制御が作動する。ステップＳ１０４では、減速中と加速中とで異なる対応がされる。まず、減速中には、ウエストゲートバルブまたは可変ノズルを通常時よりも開き側に設定する。これによりターボ回転速度を低下させて、なるべく早期にターボ回転速度が上記の所定ターボ回転速度範囲から外れるようにする。一方、加速中には、ウエストゲートバルブまたは可変ノズルを通常時よりも閉じ側に設定する。これによりターボ回転速度を上昇させて、なるべく早期にターボ回転速度が上記の所定ターボ回転速度範囲から外れるようにする。その後、今回のルーチンが終了する。
【００１８】
なお、上記ステップＳ１０４の処理は、上記課題を解決するための手段に記載した「調節手段」に相当している。
【００１９】
実施の形態にかかる効果を説明する。ターボ異音現象は、ターボ回転体アンバランスによる回転一次強制力と、ターボ軸受クリアランス（油膜）内で発生する軸の自励振動によるホワール強制力とから発生する。これらの事象は、発生ターボ回転速度と発生強制力周波数特性とに関連しており、ターボチャージャの仕様に応じて異なる。強制力が排気系部品から車両部品に音あるいは振動として伝達していき、問題となる音が車内へと到達する。ターボで発生する強制力の周波数特性と、伝達経路となる排気系部品および車両部品の周波数特性とが合致すると、この問題となる音が大きくなってしまう。暗騒音レベルが低い状況下でそのような大きな音が発生すると、不快であるなどの問題がある。
【００２０】
この点、実施の形態によれば、図１に示した制御ロジックによって、問題となるほどにターボ音が大きいかどうかをステップＳ１００で判定し、かつターボ音が目立つ運転環境にあるか否かをステップＳ１０２で判定している。実施の形態によれば、ステップＳ１００およびステップＳ１０２の両方で判定結果が肯定（ＹＥＳ）となった場合に、なるべく早期に、ターボ回転速度を不可範囲から逸脱させることができる。従って、ターボ音発生時間を短縮でき、官能上の不快感を減らすことができる。
【００２１】
従来技術について補足説明する。電動機付き過給器において、減速によってエンジン回転速度が低下したときのターボ異音を抑制する従来技術がある。この従来技術は、エンジン回転速度が閾値以下となったときに回生制御することでターボ回転を低下させるように構築される。しかしながら、この従来技術の問題点として、電動機付き過給器にしか適用できない対策であること、必要のないときに制御が作動するか、もしくは必要なときに制御が作動しない可能性があるものであること、作動が減速時に限定されるものであることが挙げられる。
【００２２】
上記の問題の発生原因は、第一には電動機の回生によりターボ回転を低下させる構成であることであり、第二にはエンジン回転のみで暗騒音レベルの大小を判定する構成であるから精度が低いことであり、第三には減速時に限定された制御であることである。特に、上記第二の発生原因には、エンジン回転が低いのに暗騒音が高い場合に不必要な制御が働くこと、エンジン回転が高いのに暗騒音が低い場合にターボ音を低減させたいにもかかわらず制御が作動しないこと、が含まれている。エンジン回転が低いのに暗騒音が高い場合とは、例えば、車速が高くロードノイズおよび風切り音が大きい場合である。エンジン回転が高いのに暗騒音が低い場合とは、例えば、車速が低くロードノイズおよび風切り音が小さい場合である。
【００２３】
この点、実施の形態によれば、ターボ回転速度が所定ターボ回転速度範囲の内側にある場合にその回転速度範囲からを迅速に抜け出せるようにターボ回転速度を調節することができる。所定ターボ回転速度範囲は、ボデーおよび排気系部品の周波数特性に基づいてターボ音が大きくなる特定のターボ回転速度範囲が設定されている。このような制御動作によれば、加速時あるいは減速時にターボ音が乗員に伝達されることが抑制されるとともに、ＮＶを考慮してターボ回転速度を低減する必要がある場合であってもなるべく高い回転速度を保つこともできる。さらに、ステップＳ１０２において車両の暗騒音レベルも考慮してターボ回転速度の調節を行うかどうかが決定されている。従って、上記説明した暗騒音との関係で生じる問題も解消することができる。
【００２４】
図７は、実施の形態の変形例にかかる過給器付内燃機関の制御装置において実行される制御フローチャートである。図７に示す制御ルーチンは、ＨＰターボとＬＰターボを含む二段ターボ方式の過給器付内燃機関において実行される。二段ターボシステムは、低圧段および高圧段の二つのターボ過給機を直列に配置したものであってもよい。吸気の流れの上流側に低圧段ターボ過給機（すなわちＬＰターボ）のコンプレッサインペラが配設され、吸気通路を流通する吸気を圧縮するようになっている。ＬＰターボの下流側には比較的小容量の高圧段のターボ過給機（すなわちＨＰターボ）のコンプレッサインペラが配設されている。
【００２５】
ステップＳ２００、Ｓ２０２、およびＳ２０４は、ＨＰターボを対象にして、前述した図１のルーチンのステップＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４と同様の処理が構築されたものである。ただし、ステップＳ２０４では、上記のステップＳ１０４と同様の制御に従ってＨＰターボのターボ回転速度を不可範囲から逸脱させる制御に加えて、過給不足分をＬＰターボに過給させることによって補うという制御が含まれている。
【００２６】
ステップＳ２０６、Ｓ２０８、およびＳ２１０は、ＬＰターボを対象にして、前述した図１のルーチンのステップＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４と同様の処理が構築されたものである。ただし、ステップＳ２１０では、上記のステップＳ１０４と同様の制御に従ってＬＰターボのターボ回転速度を不可範囲から逸脱させる制御に加えて、過給不足分をＨＰターボに過給させることによって補うという制御が含まれている。
【図１】
2019183744.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019183744.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019183744.tif 000007
【図６】
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【図７】
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