(57)【要約】      （修正有）【課題】エゼクタを機能させたときに次第に増大する吸気流量の応答性の遅れを補正することで、ＩＳＣ制御や空燃比制御などを好適に行えるようにすることが可能な制御量算出装置を提供する。【解決手段】内燃機関５０に供給される吸気流量を調節する電動スロットル１３を制御するための制御量を算出するとともに、インテークマニホールド１４から取り出そうとする負圧よりも大きな負圧を発生させるエゼクタ３０と、エゼクタ３０を機能、或いは機能停止させるＶＳＶ１と、ＶＳＶ１を制御するＥＣＵ４０とを有して構成される車両用エゼクタシステム１００とともに使用されるＥＣＵ４０であって、エゼクタ３０を機能させるようにＶＳＶ１が制御されたときに、吸気流量が増大するように電動スロットル１３を制御するためのeqejectを算出する応答性補正用制御量算出手段を備える。【選択図】図１
2007309230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給される吸気流量を調節する吸気流量調節手段を制御するための制御量を算出するとともに、前記内燃機関の吸気系の吸気通路から取り出そうとする負圧よりも大きな負圧を発生させるエゼクタと、該エゼクタを機能、或いは機能停止させる状態変更手段と、該状態変更手段を制御する制御装置とを有して構成される車両用エゼクタシステムとともに使用される制御量算出装置であって、
前記エゼクタを機能させるように前記状態変更手段が制御されたときに、吸気流量が増大するように前記吸気流量調節手段を制御するための応答性補正用制御量を算出する応答性補正用制御量算出手段を備えることを特徴とする制御量算出装置。
【請求項２】
さらに前記応答性補正用制御量算出手段が、吸気流量が次第に減少するように前記応答性補正用制御量を変更することを特徴とする請求項１記載の制御量算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御量算出装置に関し、特に車両用エゼクタシステムとともに使用される制御量算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両において、大気から各気筒に連通する内燃機関の吸気系の吸気通路（以下、単に内燃機関の吸気系とも称す）から取り出そうとする負圧よりも、さらに大きな負圧をブレーキブースタに供給するためにエゼクタが利用されている。エゼクタは一般的にはスロットル弁を迂回するバイパス路に配設されており、ベンチュリー効果によってより大きな負圧を発生させる。このエゼクタに関し、例えば特許文献１では、エゼクタの作動状態に基づいて内燃機関に吸入される吸入空気量（以下、吸気流量とも称す）を補正する補正手段を備えた車両制御装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６９１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アイドリング時にはＩＳＣ（Idle Speed Control）バルブやスロットル弁などの吸気流量調節手段を制御することで、アイドル回転数を制御するＩＳＣ制御が一般的に行われている。ＩＳＣ制御は、内燃機関のアイドル回転数の変動を抑制するように吸気流量調節手段を制御するフィードバック制御（以下、単にＦ／Ｂ制御とも称す）と、Ｆ／Ｂ制御の制御結果をもとに、アイドル回転数を目標回転数に維持するように吸気流量調節手段を制御する学習制御と、エアコンの作動状態や電気負荷の大きさなどに応じて目標回転数を変更するように吸気流量調節手段を制御する補正制御などを有して構成されている。ＩＳＣ制御下では、これらの制御により吸気流量が目標回転数で内燃機関を運転するのに必要となる必要吸気流量に調節される。このため、アイドリング時にエゼクタを機能させた場合には吸気流量が増大する一方で、アイドル回転数の変動を抑制すべくＦ／Ｂ制御によって吸気流量が減少される。
【０００５】
また、図５はエゼクタを機能させたときにバイパス路を流通する吸気の流量変化を模式的に示す図である。ここで、ベンチュリー効果で負圧を発生させる部分にあたるエゼクタの内部流路は絞りとなっている。このため、エゼクタを機能させたときには吸気流量は瞬間的に増大することなく次第に増大し、その結果、吸気流量が最終的な大きさに増大するまでの応答性に遅れが生じる。しかしながら、特許文献１では係る吸気流量の増大態様については特に言及されていないことから、特許文献１が提案する車両用制御装置ではエゼクタを機能させたときに吸気流量が補正によって一括的に減じられると考えられる。すなわち、特許文献１が提案する車両用制御装置では最終的には吸気流量の変動は抑制されるものの、過渡的な状態においては補正を行うタイミング次第で吸気流量が一時的に減少してしまう虞があった。
【０００６】
一方、アイドリング時には係る吸気流量の増大は一般的にＩＳＣ制御で行われるＦ／Ｂ制御によって抑制されるが、この場合にはアイドル回転数の変動がある程度許容されてしまうことになる。また、ＩＳＣ制御で行われるＦ／Ｂ制御は一般的には必要吸気流量と検出された吸気流量との差異に基づき行われる。したがって、特許文献１が提案する車両用制御装置を利用した場合でも、検出された吸気流量を補正するといった具体的な補正態様次第では、仮に補正の際に吸気流量の増大態様を考慮しても、同様にＦ／Ｂ制御に起因してアイドル回転数の変動がやむなく許容されてしまうことになる虞があった。
【０００７】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、エゼクタを機能させたときに次第に増大する吸気流量の応答性の遅れを補正することで、アイドル制御や空燃比制御などを好適に行えるようにすることが可能な制御量算出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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関に供給される吸気流量を調節する吸気流量調節手段を制御するための制御量を算出するとともに、前記内燃機関の吸気系の吸気通路から取り出そうとする負圧よりも大きな負圧を発生させるエゼクタと、該エゼクタを機能、或いは機能停止させる状態変更手段と、該状態変更手段を制御する制御装置とを有して構成される車両用エゼクタシステムとともに使用される制御量算出装置であって、前記エゼクタを機能させるように前記状態変更手段が制御されたときに、吸気流量が増大するように前記吸気流量調節手段を制御するための応答性補正用制御量を算出する応答性補正用制御量算出手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、エゼクタを機能させたときに吸気流量調節手段で素早く吸気流量を増大させることができるようになる。すなわち、本発明によればエゼクタを機能させたときに次第に増大する吸気流量の応答性の遅れを補正可能である。これにより、エゼクタを機能させたときに次第に増大する吸気流量を瞬間的に増大する吸気流量と観念できるようになる。したがって、例えばエゼクタをＩＳＣ制御における補正制御の対象としてＩＳＣ制御を行うことがタイミング的に容易になるとともに、これに伴いより好適にアイドル回転数の変動を抑制できるようになる。またエゼクタをＩＳＣ制御における補正制御の対象とすれば、Ｆ／Ｂ制御に起因してアイドル回転数が変動することも好適に抑制できるようになる。また本発明によれば、アイドリング時に限られず、例えば車両加速時にエゼクタを機能させたときなどでも、吸気流量が瞬間的に増大すると観念できるようになることから、燃料噴射量の補正などもタイミング的に容易になり空燃比制御も好適に行えるようになる。
【００１０】
また、本発明は、さらに前記応答性補正用制御量算出手段が、吸気流量が次第に減少するように前記応答性補正用制御量を変更してもよい。本発明によれば、エゼクタを機能させたことで実際にバイパス路を流通する吸気流量が次第に増大してきても、吸気流量が瞬間的に増大したものと引き続き観念できるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エゼクタを機能させたときに次第に増大する吸気流量の応答性の遅れを補正することで、ＩＳＣ制御や空燃比制御などを好適に行えるようにすることが可能な制御量算出装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【００１３】
図１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）４０で実現されている本実施例に係る制御量算出装置を、車両用エゼクタシステム（以下、単にエゼクタシステムと称す）１００とともに模式的に示す図である。内燃機関５０を始めとした図１に示す各構成は車両（図示省略）に搭載されている。内燃機関５０の吸気系１０は、エアクリーナ１１と、エアフロメータ１２と、電動スロットル１３と、インテークマニホールド１４と、内燃機関５０の各気筒（図示省略）に連通する図示しない吸気ポートと、これらの構成の間に適宜配設される例えば吸気管１５ａ、１５ｂなどを有して構成されている。エアクリーナ１１は内燃機関５０の各気筒に供給される吸気を濾過するための構成であり、図示しないエアダクトを介して大気に連通している。エアフロメータ１２は吸気流量を計測するための構成であり吸気流量に応じた信号を出力する。
【００１４】
電動スロットル１３は、スロットル弁１３ａと、スロットルボディ１３ｂと、弁軸１３ｃと、電動モータ１３ｄとを有して構成されている。スロットル弁１３ａは、内燃機関５０の各気筒に供給する全吸気流量を開度変化により調整するための構成であり、本実施例では電動スロットル１３で吸気流量調節手段を実現している。また、本実施例では電動スロットル１３がアイドル回転数を制御するために吸気流量を調節するための構成にもなっている。スロットルボディ１３ｂは、吸気通路が形成された筒状部材からなる構成であり、この吸気通路に配設されたスロットル弁１３ａの弁軸１３ｃを軸支する。電動モータ１３ｄは、ＥＣＵ４０Ａの制御の基、スロットル弁１３ａの開度を変更するための構成であり、この電動モータ１３ｄにはステップモータが採用されている。電動モータ１３ｄはスロットルボディ１３ｂに固定されており、その出力軸（図示省略）は弁軸１３ｃに連結されている。スロットル弁１３ａの開度は、電動スロットル１３に内蔵された図示しないエンコーダ（以下、単にエンコーダと称す）からの出力信号に基づき、ＥＣＵ４０で検出される。
【００１５】
なお、スロットル機構には、電動スロットル１３のようなスロットル弁１３ａをアクチュエータで駆動するスロットルバイワイヤ方式を適用することが好ましい。但し、これに限られず、例えば電動スロットル１３の代わりにワイヤなどを介してアクセルペダル（図示省略）と連動し、スロットル弁１３ａの開度が変更されるような機械式スロットル機構を適用してもよい。この場合には、例えばスロットル弁１３ａに対してバイパス路を形成するとともに、このバイパス路に流路の遮蔽度合いを制御可能な所謂ＩＳＣバルブを介在させることでアイドル回転数の制御を行うことができる。したがって、このＩＳＣバルブを吸気流量調節手段とすることも可能である。インテークマニホールド１４は、上流側で一つの吸気通路を下流側で内燃機関５０の各気筒に対応させて分岐するための構成であり、吸気を内燃機関５０の各気筒に分配する。
【００１６】
ブレーキ装置２０は、ブレーキペダル２１と、ブレーキブースタ２２と、マスターシリンダ２３と、ホイルシリンダ（図示省略）とを有して構成されている。運転者が車輪の回転を制動するために操作するブレーキペダル２１は、ブレーキブースタ２２の入力ロッド（図示省略）と連結されている。ブレーキブースタ２２は、ペダル踏力に対して所定の倍力比でアシスト力を発生させるための構成であり、内部でマスターリシンダ２３側に区画された負圧室（図示省略）が、エゼクタ３０を介してインテークマニホールド１４の吸気通路に接続されている。ブレーキブースタ２２は、さらにその出力ロッド（図示省略）がマスターシリンダ２３の入力軸（図示省略）と連結されており、マスターシリンダ２３は、ペダル踏力に加えてアシスト力を得たブレーキブースタ２２からの作用力に応じて油圧を発生させる。マスターシリンダ２３は、油圧回路を介して各車輪のディスクブレーキ機構（図示省略）に設けられたホイルシリンダ夫々に接続されており、ホイルシリンダはマスターシリンダ２３から供給された油圧で制動力を発生させる。なお、ブレーキブースタ２２は気圧式のものであれば特に限定されるものではなく、一般的なものであってよい。
【００１７】
エゼクタ３０は、吸気系１０、より具体的にはインテークマニホールド１４から取り出そうとする負圧よりもさらに大きな負圧を発生させてブレーキブースタ２２の負圧室に供給するための構成である。エゼクタ３０は、流入ポート３１ａと流出ポート３１ｂと負圧供給ポート３１ｃとを有している。これらのうち、負圧供給ポート３１ｃがエアホース５ｃでブレーキブースタ２２の負圧室に接続されている。また、流入ポート３１ａは吸気管１５ａの吸気通路にエアホース５ａで、流出ポート３１ｂはインテークマニホールド１４の吸気通路にエアホース５ｂで、電動スロットル１３、より具体的にはスロットル弁１３ａを挟むようにして夫々接続されている。これによって、電動スロットル１３を迂回するバイパス路Ｂが、エゼクタ３０を含んでエアホース５ａと５ｂとで形成される。なお、エゼクタ３０が機能していない場合、ブレーキブースタ２２の負圧室には、インテークマニホールド１４の吸気通路から、エアホース５ｂ、エゼクタ３０の流出ポート３１ｂ及び負圧供給ポート３１ｃ、エアホース５ｃ夫々を介して負圧が供給される。
【００１８】
エアホース５ａには、ＶＳＶ（バキュームスイッチングバルブ）１を介在させている。ＶＳＶ１は、ＥＣＵ４０の制御のもと、バイパス路Ｂを連通、遮断するための構成であり、本実施例では２ポジション２ポートのノーマルクローズドソレノイドバルブを採用している。但し、これに限られず、ＶＳＶ１は他の適宜の電磁弁などであってよく、さらに例えば流路の遮蔽度合いを制御可能な流量調整弁などであってもよい。また、このＶＳＶ１はバイパス路Ｂを連通、遮断することで、エゼクタ３０を機能、或いは機能停止させるための構成となっている。本実施例ではＶＳＶ１で状態変更手段を実現している。
【００１９】
図２はエゼクタ３０の内部構成を模式的に示す図である。エゼクタ３０は内部にディフューザ３２を備えている。ディフューザ３２は、先細テーパ部３２ａと、末広テーパ部３２ｂと、これらを連通する通路にあたる負圧取出部３２ｃとで構成されている。先細テーパ部３２ａは、流入ポート３１ａに対向するようにして開口しており、末広テーパ部３２ｂは、流出ポート３１ｂに対向するようにして開口している。また、負圧取出部３２ｃは、負圧供給ポート３１ｃに連通している。流入ポート３１ａには、流入してきた吸気を先細テーパ部３２ａに向けて噴射するノズル３３が配設されており、ノズル３３から噴射された吸気はディフューザ３２を流通し、さらに流出ポート３１ｂからエアホース５ｂに流出する。この際、ディフューザ３２で高速噴流が生起されることにより、ベンチュリー効果で負圧取出部３２ｃに大きな負圧が発生し、さらにこの負圧は負圧供給ポート３１ｃからエアホース５ｃを介して負圧室に供給される。このようなエゼクタ３０の機能により、ブレーキブースタ２２は、インテークマニホールド１４から取り出す場合よりも大きな負圧を得ることができる。なお、負圧取出部３２ｃと負圧供給ポート３１ｃとの間の内部流路と、流出ポート３１ｂと負圧供給ポート３１ｃとの間の内部流路と、ブレーキブースタ２２のエアホース５ｃ接続部とに設けられた逆支弁３４は、夫々逆流を防止するためのものである。また、エゼクタ３０は図２に示す内部構造を備えるものに限られず、その他の異なる内部構造を備えるエゼクタをエゼクタ３０の代わりに適用してよい。
【００２０】
ＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ４０は主として内燃機関５０を制御するための構成であり、本実施例では電動スロットル１３やＶＳＶ１も制御している。ＥＣＵ４０には、電動スロットル１３やＶＳＶ１のほか、各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。また、ＥＣＵ４０にはエンコーダや、アクセルペダルの状態を検出するための図示しないアクセルセンサや、内燃機関５０の回転数Ｎｅを検出するための図示しないクランク角センサなどの各種のセンサが接続されている。本実施例ではＥＣＵ４０で制御量算出装置とともに、エゼクタシステム１００に係る制御装置を実現している。
【００２１】
ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関５０制御用のプログラムのほか、種々の条件のもと、エゼクタ３０を機能、或いは機能停止させるようにＶＳＶ１を制御するためのＶＳＶ１制御用プログラムや、電動スロットル１３をＩＳＣ制御するためのＩＳＣ制御用プログラムなども格納している。但し、これらのプログラムは一体として組み合わされていてもよい。また、本実施例ではエゼクタ３０を機能させるようにＶＳＶ１が制御された（以下、単にＯＮになったとも称す）ときに、吸気流量が増大するように電動スロットル１３を制御するための応答性補正用制御量（以下、単にeqejectとも称す）を算出するための応答性補正用制御量算出用プログラム（以下、単に算出用プログラムとも称す）がＲＯＭに格納されている。このeqejectは、具体的にはＶＳＶ１がＯＮになったときに最終的に増大する吸気流量に相当する推定吸気流量分だけ、吸気流量が増大するように電動スロットル１３を制御するための制御量となっている。また算出用プログラムは、さらに吸気流量が次第に減少するようにeqejectを変更するプログラムを有して構成されている。このプログラムでeqejectは、実際にバイパス路Ｂを流通する吸気流量が次第に増大することに対して吸気流量が次第に減少するように変更される。
【００２２】
なお、推定吸気流量は台上試験等による計測結果に基づき予め決定されたものでありＲＯＭに格納されている。また、推定吸気流量は内燃機関５０の運転状態に応じてマップデータで定義されていることが好ましく、本実施例では推定吸気流量は回転数及び負荷に応じてマップデータで定義されている。但し、これに限られず、例えば推定吸気流量の代わりにeqejectが直接的にＲＯＭに格納されていてもよい。この場合には運転状態に応じてeqejectをＲＯＭから読み出すことがeqejectを算出することになる。本実施例ではＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ（以下、ＣＰＵ等とも称す）と上述の各種のプログラムとで各種の制御手段や検出手段や判定手段などが実現されており、特にＣＰＵ等と応答性補正用制御量算出用プログラムとで応答性補正用制御量算出手段が実現されている。また、本実施例ではＶＳＶ１と、エゼクタ３０と、ＥＣＵ４０とでエゼクタシステム１００が実現されている。
【００２３】
次に、ＶＳＶ１がＯＮになったときにeqejectを算出及び変更するにあたって、ＥＣＵ４０で行われる処理を図３に示すフローチャートを用いて詳述する。ＥＣＵ４０は、ＲＯＭに格納された上述の算出用プログラム等に基づき、ＣＰＵがフローチャートに示す処理を極短い時間で繰り返し実行することで、eqejectを算出及び変更する。ＣＰＵは、ＶＳＶ１がＯＮになったか否かを判定する処理を実行する（ステップ１１）。ＶＳＶ１がＯＮになったか否かは、ＥＣＵ４０で行われているＶＳＶ１制御用のプログラムに基づく内部処理の状態をＣＰＵが確認することで判定可能である。但し、これに限られず、ＶＳＶ１が例えばＶＳＶ１の作動状態を検出可能なリミットスイッチなどを備えている場合には、リミットスイッチの出力信号に基づいて判定してもよい。
【００２４】
肯定判定であれば、ＣＰＵはクランク角センサの出力信号に基づき回転数Ｎｅを検出するとともにエンコーダの出力信号に基づき負荷を検出し、検出した回転数Ｎｅ及び負荷に基づきeqejectを算出する処理を実行する（ステップ１２）。本ステップで算出されたeqejectを電動スロットル１３の制御に利用することで、ＶＳＶ１がＯＮになったときに次第に増大する吸気流量を瞬間的に増大するものと観念できるようになる。続いてＣＰＵはeqejectを変更する処理を実行する（ステップ１３）。具体的には本実施例では、ステップ１３に示す式で現在のeqejectを減少させて新たなeqejectTを算出し、さらにeqejectTでeqejectを更新することでeqejectを変更している。但し、これに限られず、他の適宜の算出式を用いてeqejectを変更してもよくマップデータなどを利用してeqejectを変更してもよい。続いてＣＰＵはeqejectが０（ゼロ）になったか否かを判定する処理を実行する（ステップ１４）。ステップ１４で否定判定であれば、ＣＰＵは再びステップ１３を実行する。すなわち、eqejectが０（ゼロ）になるまで繰り返しステップ１３及び１４を実行することで、eqejectを次第に減少させることができる。また、この際にステップ１３で算出されたeqejectを電動スロットル１３の制御に利用することで、ＶＳＶ１がＯＮになった後に実際にバイパス路Ｂを流通する吸気流量が次第に増大してきても、吸気流量が瞬間的に増大したものと引き続き観念できるようになる。なお、ステップ１１で否定判定であればＣＰＵは繰り返しステップ１１を実行し、ステップ１４で肯定判定であればステップ１１に戻ることになる。
【００２５】
図４は図３に示すフローチャートに対応したＶＳＶ１の作動状態、eqeject及び吸気流量の変化をタイムチャートで模式的に示す図である。なお、曲線Ｃ１は、バイパス路Ｂを流通する吸気の流量変化を示している。ＶＳＶ１がＯＮになったときにはステップ１２でeqejectが算出されることで、eqejectが増大する。また、その後はステップ１３及び１４で繰り返しeqejectが変更されることで、eqejectは次第に減少する。このeqejectを電動スロットル１３の制御に利用することで、吸気流量は全体として曲線Ｃ２に示すように変化するようになる。これによりＶＳＶ１がＯＮになったときに次第に増大する吸気流量を瞬間的に増大する吸気流量と観念できるようになる。したがって、例えばエゼクタ３０をＩＳＣ制御における補正制御の対象としてＩＳＣ制御を行うことがタイミング的に容易になるとともに、これに伴いより好適にアイドル回転数の変動を抑制できるようになる。また、例えば車両加速時にＶＳＶ１がＯＮになったときなどでも、吸気流量が瞬間的に増大すると観念できるようになることから、燃料噴射量の補正などもタイミング的に容易になり空燃比制御も好適に行えるようになる。以上により、エゼクタ３０を機能させたときに次第に増大する吸気流量の応答性の遅れを補正することで、ＩＳＣ制御や空燃比制御などを好適に行えるようにすることが可能なＥＣＵ４０を実現可能である。
【００２６】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＥＣＵ４０をエゼクタシステム１００とともに模式的に示す図である。
【図２】エゼクタ３０の内部構成を模式的に示す図である。
【図３】ＥＣＵ４０で行われる処理をフローチャートで示す図である。
【図４】図３に示すフローチャートに対応したＶＳＶ１の作動状態、eqeject及び吸気流量の変化をタイムチャートで模式的に示す図である。
【図５】エゼクタを機能させたときにバイパス路を流通する吸気の流量変化を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ＶＳＶ
１０  吸気系
１３  電動スロットル
２０  ブレーキ装置
３０  エゼクタ
４０  ＥＣＵ
５０  内燃機関
１００  エゼクタシステム
【図１】
2007309230.tif 000003
【図２】
2007309230.tif 000004
【図３】
2007309230.tif 000005
【図４】
2007309230.tif 000006
【図５】
2007309230.tif 000007