(57)【要約】【課題】大気圧が低い環境で過給圧のフィードバック制御を行う場合であっても良好な走行応答性を確保できる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】過給機付きの内燃機関の制御装置において、実際の過給圧が目標過給圧となるように過給圧のフィードバック制御を行う制御部を備え、フィードバック制御としてＰＩＤ制御が用いられ、制御部は、大気圧Ｐに基づいてＰＩＤ制御におけるＰ項の比例ゲインＫｐを補正する。比例ゲインＫｐは、大気圧Ｐが低下するほど大きな値に補正される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機付きの内燃機関の制御装置であって、
実際の過給圧が目標過給圧となるように過給圧のフィードバック制御を行う制御部を備え、
前記フィードバック制御としてＰＩＤ制御が用いられ、
前記制御部は、大気圧に基づいて前記ＰＩＤ制御における比例項の比例ゲインを補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、大気圧が低下するほど前記比例ゲインを大きな値に補正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】
前記実際の過給圧が正常領域の範囲内にあるか否かに基づき、過給圧の異常を判定する異常判定部をさらに備え、
前記異常判定部は、大気圧に基づいて前記正常領域の範囲を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記異常判定部は、大気圧が低下するほど前記正常領域の範囲を拡大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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付きの内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給圧が目標過給圧となるよう過給圧調整部をフィードバック制御する内燃機関の制御装置において、例えば高地のような大気圧が低い環境で走行する場合に、大気圧が低いほど目標過給圧を減少させるよう補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この内燃機関の制御装置によれば、大気圧が低い場合における過給機の過回転を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１６３４１９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、上述の従来の内燃機関の制御装置にあっては、大気圧が低い環境で走行する場合の走行応答性に関してなんら考慮されていなかった。すなわち、大気圧が低い場合に例えば海抜の低い低地同様の過給圧のフィードバック制御を行うと、目標過給圧に対する実際の過給圧の追従性が悪化するおそれがある。この結果、従来の内燃機関の制御装置では、大気圧が低い環境で走行する場合に走行応答性が低下するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大気圧が低い環境で過給圧のフィードバック制御を行う場合であっても良好な走行応答性を確保できる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】
本発明は、過給機付きの内燃機関の制御装置であって、実際の過給圧が目標過給圧となるように過給圧のフィードバック制御を行う制御部を備え、前記フィードバック制御としてＰＩＤ制御が用いられ、前記制御部は、大気圧に基づいて前記ＰＩＤ制御における比例項の比例ゲインを補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、大気圧が低い環境で過給圧のフィードバック制御を行う場合であっても良好な走行応答性を確保できる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置が搭載された車両の要部を示す概略構成図である。
【図２】図２は、目標過給圧変更時の実際の過給圧の変化を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置において実行される大気圧補正制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は、図３のステップＳ２で実行されるＰ項補正処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、大気圧に応じたＰ項の補正テーブルの一例である。
【図６】図６は、図３のステップＳ３で実行される過給圧の異常判定補正処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、大気圧に応じた過給圧の異常判定値テーブルの一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１から図７を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両１は、エンジン２と、ＥＣＵ１０とを含んで構成されている。
【００１０】
エンジン２は、過給機付きの内燃機関であり、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料を燃焼室２ａ内に直接噴射する、いわゆる直噴式のガソリンエンジンである。エンジン２は、直噴式に限らず、ポート噴射式であってもよいし、ガソリンエンジンに限らずディーゼルエンジン等の形式のエンジンであってもよい。
【００１１】
エンジン２には、吸気管３が接続されており、この吸気管３内には図示しない吸気ポートに連通する吸気通路が形成されている。吸気通路には、吸入する空気を浄化するエアクリーナ３１、空気を圧縮するコンプレッサ３２、圧縮された空気を冷却するインタークーラ３３、及び空気の流量を調整するスロットルバルブ３４が設けられている。
【００１２】
エンジン２には、排気管４が接続されており、この排気管４内には図示しない排気ポートに連通する排気通路が形成されている。排気通路には、排気流によって駆動される排気タービン４２、図示しない触媒及びマフラー等が設けられている。
【００１３】
排気タービン４２は、コンプレッサ３２に連結されている。排気流によって駆動された排気タービン４２の動力は、コンプレッサ３２が空気を圧縮するための動力として利用される。これらコンプレッサ３２及び排気タービン４２は、過給機５を構成する。
【００１４】
過給機５は、排気タービン４２への排気流を調整可能なウェストゲートバルブ５１を有している。ウェストゲートバルブ５１は、排気タービン４２への排気流を調整することによって、過給機５の過給によって得られる吸気の圧力である過給圧を制御することができる。ウェストゲートバルブ５１は、例えば電磁バルブなどによって構成され、ＥＣＵ１０によって開閉制御される。
【００１５】
ＥＣＵ１０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。
【００１６】
ＥＣＵ１０の入力側には、アクセルセンサ１０１、大気圧センサ１０２、吸気温センサ１０３、エアフロメータ１０４及びＭＡＰセンサ１０５等の各種センサ類が接続されている。
【００１７】
アクセルセンサ１０１は、運転者による図示しないアクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出する。大気圧センサ１０２は、大気圧Ｐ［ｈＰａ］を検出する。吸気温センサ１０３は、エンジン２に吸入される空気の温度である吸気温を検出する。
【００１８】
エアフロメータ１０４は、エンジン２に吸入される空気の量である吸入空気量を検出する。ＭＡＰセンサ１０５は、過給機５によって過給された空気の過給圧を検出する。
【００１９】
ＥＣＵ１０の出力側には、スロットルバルブ３４、ウェストゲートバルブ５１や、エンジン２に設けられた図示しないインジェクタ及び点火プラグ等の各種装置が接続されている。
【００２０】
ＥＣＵ１０は、例えばスロットルバルブ３４の開度、すなわちスロットル開度が所定の開度を超える等の過給圧制御開始条件が成立した場合に、過給機５によって過給される空気の過給圧が目標過給圧となるようウェストゲートバルブ５１やスロットルバルブ３４を制御する過給圧制御を行う制御部１１としての機能を有する。目標過給圧は、例えばエンジン回転数に応じて設定される。
【００２１】
過給圧制御としては、実際の過給圧を目標過給圧に収束させるフィードバック制御が用いられ、具体的には比例項（Ｐ項）、積分項（Ｉ項）、微分項（Ｄ項）を組み合わせたＰＩＤ制御が用いられる。
【００２２】
ここで、例えば高地のような大気圧が低い環境下では、低地と比較して目標過給圧に対する実際の過給圧の追従性が低下する。そこで、本実施の形態では、大気圧が低い環境下における目標過給圧に対する実際の過給圧の追従性を確保するために、上述のＰＩＤ制御において大気圧に応じた補正を行うようにしている。
【００２３】
具体的には、ＥＣＵ１０は、大気圧センサ１０２により検出された大気圧Ｐ［ｈＰａ］に基づいてＰＩＤ制御におけるＰ項の比例ゲインＫｐを補正するＰ項補正処理を行うようになっている。比例ゲインＫｐは、大気圧が低下するほど大きな値に補正される。これにより、大気圧が低下するほど実際の過給圧の応答性が高まる。
【００２４】
また、ＥＣＵ１０は、実際の過給圧が正常領域の範囲内にあるか否かに基づき過給圧の異常を判定する異常判定部１２としての機能を有する。ＥＣＵ１０は、目標過給圧に対する実際の過給圧のオーバシュート量、アンダーシュート量に基づき、実際の過給圧が正常領域の範囲内にあるか否かを判定する。
【００２５】
具体的には、ＥＣＵ１０は、実際の過給圧と目標過給圧との差分Ｄが所定の異常判定値Ｄｔｈ以下であるか否かを判定することによって、実際の過給圧が正常領域の範囲内にあるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ１０は、前述の差分Ｄが異常判定値Ｄｔｈ以下である場合には、実際の過給圧が正常領域の範囲内にあると判定する。
【００２６】
ここで、本実施の形態において、ＥＣＵ１０は、上述したように大気圧が低下するほど大きな値の比例ゲインを用いて過給圧のＰＩＤ制御を行う。このため、図２に示すように、図中、実線で示す低地の場合と比べて、実際の過給圧の応答性が高まることから目標過給圧に対する実際の過給圧のオーバシュート量α及びアンダーシュート量βが図中、一点鎖線で示すように増加することとなる。図２に示す例は、目標過給圧がＰａからＰｂに変更された場合を示している。
【００２７】
これに対して、図中、実線で示す低地の場合は、実際の過給圧のオーバシュート量及びアンダーシュート量が図中、一点鎖線で示す高地（補正あり）の場合と比べて小さい。
【００２８】
したがって、ＥＣＵ１０は、大気圧が低い環境下で低地と同様の正常領域の範囲、つまり低地を基準に設定された異常判定値Ｄｔｈを使用して上述したような過給圧の異常判定を行うと、実際には異常でないにも関わらず異常であると誤判定するおそれがある。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、過給圧の異常判定における誤判定を防止するために、大気圧センサ１０２により検出された大気圧Ｐ［ｈＰａ］に基づいて過給圧の異常判定における正常領域の範囲、すなわち異常判定値Ｄｔｈを補正する異常判定補正処理を行うようになっている。過給圧の異常判定における正常領域の範囲は、大気圧が低下するほど拡大される。
【００３０】
次に、図３から図７を参照して、ＥＣＵ１０によって実行されるＰ項補正処理及び過給圧の異常判定補正処理について説明する。まず、Ｐ項補正処理及び過給圧の異常判定補正処理を含む大気圧補正制御について説明する。
【００３１】
まず、図３を参照して、Ｐ項補正処理及び過給圧の異常判定補正処理を含む大気圧補正制御について説明する。大気圧補正制御は、過給圧制御及び過給圧の異常判定における補正処理を行うか否かを判断する制御であって、エンジン２がオフされるまで、すなわちエンジン２が停止するまでの間、実行される。
【００３２】
図３に示すように、ＥＣＵ１０は、目標過給圧を変更したか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、ＥＣＵ１０は、目標過給圧を変更していないと判定した場合には、再度ステップＳ１の判定を行う。
【００３３】
ステップＳ１において、ＥＣＵ１０は、目標過給圧を変更したと判定した場合には、過給圧制御のＰ項補正処理を実行する（ステップＳ２）。次いで、ＥＣＵ１０は、過給圧の異常判定補正処理を行う（ステップＳ３）。
【００３４】
本実施の形態では、ステップＳ２のＰ項補正処理及びステップＳ３の異常判定補正処理をそれぞれ行うが、これに限らず、例えばいずれか一方の補正処理のみを行う構成としてもよい。
【００３５】
次いで、ＥＣＵ１０は、エンジン２がオフされたか否かを判定する（ステップＳ４）。ＥＣＵ１０は、例えば図示しないイグニッションスイッチがオフされたか否かを判断することでエンジン２がオフされたか否かを判定することができる。
【００３６】
ステップＳ４において、ＥＣＵ１０は、エンジン２がオフされていないと判定した場合には、再度ステップＳ１以降の処理を繰り返す。ステップＳ４において、ＥＣＵ１０は、エンジン２がオフされたと判定した場合には、大気圧補正制御を終了する。
【００３７】
次に、図４を参照して、図３に示した大気圧補正制御のステップＳ２で実行されるＰ項補正処理について説明する。
【００３８】
図４に示すように、ＥＣＵ１０は、後述する気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］を導出するための変数ｎに初期値である「１」を代入する（ステップＳ２１）。
【００３９】
次いで、ＥＣＵ１０は、大気圧センサ１０２を介して大気圧Ｐを検出する（ステップＳ２２）。その後、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２２で検出した大気圧Ｐが気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］より小さいか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００４０】
ＥＣＵ１０は、変数ｎの値に応じて図５に示す補正テーブルを参照することにより気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］を決定する。例えば、ｎ＝１の場合には、気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］として７００［ｈＰａ］が決定される。気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］は、変数ｎが大きくなるほど大きな値となるよう規定されている。
【００４１】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２２で検出した大気圧Ｐが気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］より小さくないと判定した場合には、「ｎ＋１」を変数ｎに代入して（ステップＳ２４）、再度ステップＳ２３の処理を行う。
【００４２】
したがって、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２３において大気圧Ｐが気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］より小さくなるまで、変数ｎを大きくしていき、その都度、図５に示す補正テーブルを参照して気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］を大きくしていく。
【００４３】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２２で検出した大気圧Ｐが気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］より小さいと判定した場合には、過給圧制御におけるＰ項の比例ゲインＫｐとしてＫｐ［ｎ］を代入して（ステップＳ２５）、Ｐ項補正処理を終了する。
【００４４】
具体的には、ＥＣＵ１０は、変数ｎの値に応じて図５に示す補正テーブルを参照することによりＫｐ［ｎ］を決定する。例えば、ｎ＝３の場合には、Ｋｐ［ｎ］として「ｃ」が決定される。Ｋｐ［ｎ］は、気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］が小さいほど大きな値となるよう規定されている。
【００４５】
図５に示す補正テーブルは、予め実験的に求めたもので、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。なお、図５に示す補正テーブルにおける各気圧しきい値Ｐｔｈ１［ｎ］は、一例であって、５０［ｈＰａ］ごとに規定されていなくともよい。
【００４６】
次に、図６を参照して、図３に示した大気圧補正制御のステップＳ３で実行される吸気圧の異常判定補正処理について説明する。
【００４７】
図６に示すように、ＥＣＵ１０は、後述する気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］を導出するための変数ｎに初期値である「１」を代入する（ステップＳ３１）。
【００４８】
次いで、ＥＣＵ１０は、大気圧センサ１０２を介して大気圧Ｐを検出する（ステップＳ３２）。その後、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３２で検出した大気圧Ｐが気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］より小さいか否かを判定する（ステップＳ３３）。
【００４９】
ＥＣＵ１０は、変数ｎの値に応じて図７に示す異常判定値テーブルを参照することにより気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］を決定する。例えば、ｎ＝１の場合には、気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］として７００［ｈＰａ］が決定される。気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］は、変数ｎが大きくなるほど大きな値となるよう規定されている。
【００５０】
ステップＳ３３において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３２で検出した大気圧Ｐが気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］より小さくないと判定した場合には、「ｎ＋１」を変数ｎに代入して（ステップＳ３４）、再度ステップＳ３３の処理を行う。
【００５１】
したがって、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３３において大気圧Ｐが気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］より小さくなるまで、変数ｎを大きくしていき、その都度、図７に示す異常判定値テーブルを参照して気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］を大きくしていく。
【００５２】
ステップＳ３３において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３２で検出した大気圧Ｐが気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］より小さいと判定した場合には、過給圧の異常判定値ＤｔｈとしてＤｔｈ［ｎ］を代入して（ステップＳ３５）、吸気圧の異常判定補正処理を終了する。
【００５３】
具体的には、ＥＣＵ１０は、変数ｎの値に応じて図７に示す異常判定値テーブルを参照することによりＤｔｈ［ｎ］を決定する。例えば、ｎ＝３の場合には、Ｄｔｈ［ｎ］として「Ｃ」が決定される。Ｄｔｈ［ｎ］は、気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］が小さいほど大きな値となるよう規定されている。
【００５４】
図７に示す異常判定値テーブルは、予め実験的に求めたもので、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。なお、図７に示す異常判定値テーブルにおける各気圧しきい値Ｐｔｈ２［ｎ］は、一例であって、５０［ｈＰａ］ごとに規定されていなくともよい。
【００５５】
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、大気圧Ｐに基づいて過給圧制御（ＰＩＤ制御）におけるＰ項の比例ゲインＫｐを補正するので、大気圧Ｐに応じた比例ゲインＫｐを用いて過給圧のフィードバック制御を行うことができる。
【００５６】
これにより、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、大気圧に応じて比例ゲインＫｐを変化させない場合と比較して、目標過給圧に対する実際の過給圧の追従性を向上させることができる。したがって、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、大気圧が低い環境で過給圧のフィードバック制御を行う場合であっても良好な走行応答性を確保できる。
【００５７】
本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、大気圧Ｐが低下するほど比例ゲインＫｐを大きな値に補正するので、例えば低地などのように大気圧Ｐが高い場合と比較して、実際の過給圧の応答性を高めることができる。
【００５８】
上述のように比例ゲインＫｐを補正した場合には、実際の過給圧のオーバシュート量及びアンダーシュート量が増加することとなる。しかしながら、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、過給圧の異常判定において、大気圧Ｐに基づいて異常判定値Ｄｔｈを補正するので、上述のような実際の過給圧のオーバシュート量及びアンダーシュート量の増加によって過給圧に異常があると誤判定してしまうことを防止することができる。
【００５９】
本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、大気圧Ｐが低下するほど異常判定値Ｄｔｈを大きな値に補正するので、例えば低地などのように大気圧Ｐが高い場合と比較して、過給圧の異常判定における正常領域の範囲を拡大することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態においては、大気圧Ｐ［ｈＰａ］は、大気圧センサ１０２により検出する構成としたが、これに限らず、例えばＥＣＵ１０がエアフロメータ１０４により検出された吸入空気量に基づき算出してもよい。
【００６１】
上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００６２】
１  車両
２  エンジン（内燃機関）
５  過給機
１０  ＥＣＵ
１１  制御部
１２  異常判定部
３４  スロットルバルブ
５１  ウェストゲートバルブ
１０２  大気圧センサ
１０５  ＭＡＰセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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