发动机控制装置的制作方法

1.本公开涉及进行节气门的控制的发动机控制装置。


背景技术：

2.在日本特开2009-174384号公报中记载了具有使得分支管的管长可变的机构的进气歧管。


技术实现要素：

3.发明要解决的课题
4.在发动机中，因与进气门的开闭相应的间歇性的“进气向燃烧室的流入”，进气通路的进气的流动会产生脉动。这样的进气脉动的频率根据发动机转速而发生变化。因此，在特定的发动机转速域(区域)中，进气脉动的频率与进气系统的共振频率一致，而产生被称为轰鸣声的低频的振动、噪声。
5.若进气歧管的分支管的管长改变，则进气系统的共振频率发生变化。因而，在具备上述公报所记载的进气歧管的发动机中，使进气系统的共振频率与发动机转速相应地发生变化，以避免与进气脉动的频率重叠。由此，能够抑制轰鸣声的产生。然而，由于需要使得进气歧管的分支管的管长可变的复杂机构，所以导致发动机的制造成本增加。
6.用于解决课题的技术方案
7.本公开的一方案所涉及的发动机控制装置构成为，在发动机转速处于既定的范围内时，进行缩小发动机的节气门的开度的控制范围的上限值即上限节气门开度的节气门节流控制。
附图说明
8.图1是示意性地示出发动机控制装置的一实施方式的构成的图。
9.图2是图1的发动机控制装置执行的节气门开度控制例程的流程图。
10.图3是示出在图2的节气门开度控制例程中使用的运算映射中的发动机转速与上限节气门开度的关系的图表。
具体实施方式
11.以下，参照图1～图3，对发动机控制装置的一实施方式进行详细说明。
12.《发动机控制装置的构成》
13.首先，参照图1说明本实施方式的发动机控制装置的构成。图1所示的发动机10构成为车载用的火花点火式内燃机。
14.发动机10具备进行进气与燃料的混合气体的燃烧的燃烧室11、进气向燃烧室11的导入路即进气通路12、以及因混合气体在燃烧室11中的燃烧而产生的排气的排出路即排气通路13。燃烧室11分别经由进气门12a连接于进气通路12，经由排气门13a连接于排气通路
13。
15.在进气通路12设置有对进气中的尘埃等进行过滤的空气滤清器14、通过开口面积的变更来使进气向燃烧室11的流入量发生变化的节气门15、以及向进气中喷射燃料的喷射器16。在燃烧室11设置有通过火花放电来对混合气体进行点火的点火装置17。发动机10的输出轴即曲轴18经由自动变速器19连接于车轮20。
16.本实施方式所涉及的发动机控制装置包括ecm(发动机控制模块)21。发动机10的节气门15、喷射器16、点火装置17由ecm21控制。ecm21具备存储有发动机控制用的程序、数据的存储装置22、和从存储装置22读入并执行程序的运算处理装置23。在ecm21连接有设置于车辆的各部分的各种传感器。ecm21通过基于传感器的检测结果控制节气门15的开度、喷射器16的燃料喷射量、点火装置17的点火正时等来进行发动机控制。
17.连接到ecm21的传感器中，包括空气流量计24、曲轴角传感器25、水温传感器26、进气温度传感器27、外气温度传感器28、外气压传感器29、加速器踏板传感器30以及车速传感器31。空气流量计24是检测进气通路12的进气流量ga的传感器。曲轴角传感器25是检测曲轴18的旋转相位的传感器。水温传感器26是检测发动机冷却水的温度即发动机水温thw的传感器。进气温度传感器27是检测进气通路12内的进气的温度即进气温度tha的传感器。外气温度传感器28是检测车辆的外气的温度即外气温度thao的传感器。外气压传感器29是检测车辆的外气的压力即外气压pa的传感器。加速器踏板传感器30是检测驾驶员的加速器踏板的操作量acc的传感器。车速传感器31是检测搭载有发动机10的车辆的行驶速度即车速v的传感器。ecm21基于曲轴角传感器25的检测结果求出发动机转速ne。向ecm21输入当前对自动变速器19设定的齿轮挡的信息。自动变速器19的齿轮挡表示该自动变速器19的变速比。
18.《节气门15的开度控制》
19.接着，对ecm21实施的节气门15的开度控制进行说明。在以下的说明中，将节气门15的开度记载为节气门开度ta。
20.图2是为了对节气门开度ta进行控制而ecm21所执行的节气门开度控制例程的流程图。ecm21在发动机10的运转期间，按每个既定的控制周期反复执行该例程。
21.当开始本例程的处理后，ecm21首先在步骤s100中，基于发动机转速ne和加速器踏板的操作量acc，运算发动机10的负荷率kl的要求值即要求负荷率kl*。发动机10的负荷率kl表示燃烧室11的进气的填充率(充气率)。
22.接着，ecm21在步骤s110中，基于发动机转速ne和要求负荷率kl*，运算要求节气门开度tar。ecm21运算在当前的发动机转速ne下能够获得与要求负荷率kl*的值相等的负荷率kl的节气门开度ta，作为要求节气门开度tar的值。
23.接下来，ecm21在步骤s120中，判定节气门节流实施条件是否成立。节气门节流实施条件在以下的要件(a)～(f)全部满足了的情况下成立。
24.(a)自动变速器19的齿轮挡为既定的范围内的齿轮挡。此处的既定的范围，是除了在车辆的起步、加速中使用的低速域的齿轮挡及在车辆的高速巡航行驶中使用的高速域的齿轮挡以外的、中速域的齿轮挡的范围。
25.(b)发动机水温thw为节流实施下限水温t1以上、且小于节流实施上限水温t2。对于节流实施下限水温t1，设定了发动机水温thw的适宜范围的下限值，对于节流实施上限水
温t2，设定了该适宜范围的上限值。此处的适宜范围，是发挥适宜的发动机性能所需的发动机水温thw的范围，即处于发动机10的预热完成了的状态、且发动机10没有成为过热的状态的发动机水温thw的范围。
26.(c)进气温度tha小于节流实施上限进气温度t3。若进气温度tha变高，则因进气的热膨胀，燃烧室11的进气的填充效率降低，发动机10的输出性能降低。对于节流实施上限进气温度t3，设定了在实施了后述的节气门节流控制的情况下发动机10的输出性能的降低也停留在能够容许的范围的进气温度tha的上限值。
27.(d)外气压pa为节流实施下限气压p1以上。在外气压pa降低了的情况下也是，燃烧室11的进气的填充效率降低，发动机10的输出性能降低。对于节流实施下限气压p1，设定了在实施了后述的节气门节流控制的情况下发动机10的输出性能的降低也停留在能够容许的范围的外气压pa的下限值。
28.(e)外气温度thao为节流实施下限外气温度t4以上、且小于节流实施上限外气温度t5。发动机10是设想在既定的通常使用环境温度区间内的外气温度thao下的使用而设计出的。对于节流实施下限外气温度t4，设定了通常使用环境温度区间的下限值，对于节流实施上限外气温度t5，设定了通常使用环境温度区间的上限值。
29.(f)车速v为节流实施下限车速v1以上、且小于节流实施上限车速v2。对于节流实施下限车速v1，设定了进气的轰鸣声成为问题的车速域的下限值，对于节流实施上限车速v2，设定了该车速域的上限值。在车辆的高速行驶时，风噪、路噪等背景噪声变大。另一方面，“进气的轰鸣声变大”是在节气门15打开得比某种程度大时。在低车速的情况下，“节气门开度ta变大”是在车辆正在加速时。在车辆的加速时，背景噪声变大。在背景噪声大时即便产生了进气的轰鸣声，也会混入到背景噪声中，所以进气的轰鸣声难以成为问题。因此，进气的轰鸣声在除了低车速域、高车速域以外的车速域中成为问题。
30.ecm21在上述步骤s120中判定为节气门节流实施条件不成立的情况下(否)使处理前进至步骤s130，在判定为成立的情况下(是)使处理前进至步骤s140。在步骤s130中，ecm21将既定的最大开度tamax设定为上限节气门开度tam的值。另一方面，在步骤s140中，ecm21使用存储于存储装置22中的运算映射map，基于发动机转速ne运算上限节气门开度tam的值。然后，ecm21在步骤s130或步骤s140的处理之后，使处理前进至步骤s150。
31.图3中示出步骤s140中的运算所使用的运算映射map中的发动机转速ne与上限节气门开度tam的关系。图3的“n1”、“n2”分别表示进气脉动的频率与进气系统的共振频率重叠的发动机转速ne的范围的下限值及上限值。在图3的运算映射map中，在发动机转速ne小于“n1-α”的区域及发动机转速ne超过“n2+α”的区域，将最大开度tamax设定为上限节气门开度tam的值。另一方面，在发动机转速ne为“n1”以上且“n2”以下的区域，将比最大开度tamax小的既定的节流开度tad设定为上限节气门开度tam的值。并且，在发动机转速ne为从“n1-α”到“n1”的区域及从“n2”到“n2+α”的区域，以在最大开度tamax与节流开度tad之间逐渐变化的方式，设定了上限节气门开度tam的值。
32.当使处理前进至步骤s150时，ecm21将要求节气门开度tar及上限节气门开度tam中的较小一方的值设定为目标节气门开度tat的值。然后，ecm21在接下来的步骤s160中，以使得节气门开度ta接近目标节气门开度tat的方式实施节气门15的驱动控制。然后，ecm21结束本次的控制周期中的本例程的处理。在本实施方式中，这样的节气门开度控制例程中
的步骤s120、步骤s140以及步骤s150的处理对应于节气门节流控制。
33.《实施方式的作用效果》
34.对本实施方式的作用及效果进行说明。
35.发动机10的进气的轰鸣声，在进气脉动的频率与进气系统的共振频率重叠的发动机转速ne的范围内产生。进气脉动因进气门12a的开闭而产生。并且，进气脉动经由进气通路12而向该进气通路12的上游传播。若缩小节气门开度ta，则进气脉动难以向进气通路12中的比节气门15靠上游侧的部分传递，所以进气的轰鸣声变小。
36.ecm21在发动机转速ne处于容易产生进气的轰鸣声的范围内时，进行缩小节气门开度ta的控制范围的上限值即上限节气门开度tam的节气门节流控制。此时的节气门15不会打开得比缩小后的上限节气门开度tam大。因而，进气的轰鸣声受到抑制。
37.若缩小上限节气门开度tam，则发动机10的最大输出降低。此处的最大输出意味着该时间点下的发动机10能够产生的输出的最大值，而非品目规格(catalog spec)上的值。相对于此，ecm21基于发动机水温thw、进气温度tha、外气压pa、外气温度thao、车速v以及自动变速器19的齿轮挡，仅在以下的状况下，缩小上限节气门开度tam。即，ecm21仅在无需大的发动机输出、且进气的轰鸣声容易成为问题的状况下，缩小上限节气门开度tam。
38.以上的本实施方式的发动机控制装置起到以下的效果。
39.(1)在发动机转速ne处于容易产生进气的轰鸣声的范围内的情况下，进行缩小发动机10的节气门开度ta的控制范围的上限值即上限节气门开度tam的节气门节流控制。因而，能够抑制进气的轰鸣声。
40.(2)仅在有限的转速域实施上限节气门开度tam的缩小。因而，“伴随于进气的轰鸣声的抑制的、发动机10的输出性能的降低的产生”限于发动机10的运转区域的一部分。即，在上述范围外的转速域，能够得到发动机10的原本的输出性能。
41.(3)无需追加硬件，仅变更软件就实现了进气的轰鸣声的抑制。因而，“发动机10的制造成本的增加”限于伴随于控制程序的变更的那部分。
42.(4)仅在无需大的发动机输出、且进气的轰鸣声容易成为问题的状况下实施节气门节流控制中的上限节气门开度tam的缩小。因而，能够合适地兼顾进气的轰鸣声的抑制和发动机10的输出性能的确保。
43.(5)将发动机水温thw为既定范围内的温度作为条件，进行基于节气门节流控制的上限节气门开度tam的缩小。因而，能够在能够将发动机水温thw保持为适宜范围的范围内，抑制进气的轰鸣声。
44.(6)将发动机10的进气温度tha小于既定温度作为条件，进行基于节气门节流控制的上限节气门开度tam的缩小。因而，能够避免热膨胀引起的进气的填充效率的降低与上限节气门开度tam的缩小重叠而导致发动机10的输出性能大幅降低的情况。
45.(7)将外气压pa为既定压力以上作为条件，进行基于节气门节流控制的上限节气门开度tam的缩小。因而，能够避免低气压环境下的进气密度的降低引起的进气的填充效率的降低与上限节气门开度tam的缩小重叠而导致发动机10的输出性能大幅降低的情况。
46.(8)将外气温度thao为既定范围内的温度作为条件，进行基于节气门节流控制的上限节气门开度tam的缩小。因而，能够避免在极低气温或者极高气温的环境下缩小上限节气门开度tam而结果导致发动机10的运转状态恶化的情况。
47.(9)将搭载发动机10的车辆的行驶速度即车速v为既定范围内的速度作为条件，进行基于节气门节流控制的上限节气门开度tam的缩小。因而，在背景噪声大而进气的轰鸣声难以成为问题的车速域，不会因节气门节流控制而使得发动机10的输出性能降低。
48.(10)将自动变速器19的齿轮挡处于既定范围内、即自动变速器19的变速比为既定范围内的变速比作为条件，进行基于节气门节流控制的上限节气门开度tam的缩小。因而，在需要大的动力性能的车辆的起步时、加速时、高速行驶时，不会因节气门节流控制而使发动机10的输出性能降低。
49.本实施方式可以如以下这样变更来实施。本实施方式及以下的变更例可以在技术上不矛盾的范围互相组合来实施。
50.·
也可以省略节气门节流实施条件的要件(a)～(f)中的一个以上。另外，也可以向节气门节流实施条件追加其他要件。
51.·
也可以不设定节气门节流实施条件，在节气门节流控制中，仅将“发动机转速ne处于既定的范围内”作为条件，缩小上限节气门开度tam。
52.·
上述实施方式的节气门节流控制也能够适用于图1的构成以外的发动机。
53.·
ecm21不限于通过存储装置22和运算处理装置23来实现。例如，ecm21也可以具备执行在上述实施方式中执行的处理的至少一部分的专用的硬件电路(例如asic等)。即，ecm21包括具备以下的(a)～(c)中的任一构成的处理电路即可。
54.(a)具备按照程序执行上述全部处理的处理装置、和存储程序的rom等程序保存装置的处理电路。
55.(b)具备按照程序执行上述处理的一部分的处理装置及程序保存装置、和执行剩余的处理的专用的硬件电路的处理电路。
56.(c)具备执行上述全部处理的专用的硬件电路的处理电路。
57.在此，具备处理装置及程序保存装置的软件执行装置、专用的硬件电路也可以是多个。

技术特征：
1.一种发动机控制装置，构成为，在发动机转速处于既定的范围内时，进行缩小发动机的节气门的开度的控制范围的上限值即上限节气门开度的节气门节流控制。2.根据权利要求1所述的发动机控制装置，将发动机水温为既定范围内的温度作为条件来进行所述节气门节流控制下的所述上限节气门开度的缩小。3.根据权利要求1或2所述的发动机控制装置，将所述发动机的进气温度小于既定温度作为条件来进行所述节气门节流控制下的所述上限节气门开度的缩小。4.根据权利要求1～3中任一项所述的发动机控制装置，将外气压为既定压力以上作为条件来进行所述节气门节流控制下的所述上限节气门开度的缩小。5.根据权利要求1～4中任一项所述的发动机控制装置，将外气温度为既定范围内的温度作为条件来进行所述节气门节流控制下的所述上限节气门开度的缩小。6.根据权利要求1～5中任一项所述的发动机控制装置，将搭载所述发动机的车辆的行驶速度为既定范围内的速度作为条件来进行所述节气门节流控制下的所述上限节气门开度的缩小。7.根据权利要求1～6中任一项所述的发动机控制装置，将搭载所述发动机的车辆的变速器的变速比为既定范围内的变速比作为条件来进行所述节气门节流控制下的所述上限节气门开度的缩小。8.根据权利要求1～7中任一项所述的发动机控制装置，所述发动机转速的所述既定的范围，是在所述发动机的进气系统中产生的进气脉动的频率与所述进气系统的共振频率重叠的发动机转速的范围。

技术总结
发动机控制装置构成为，在发动机转速处于既定的范围内时，进行缩小发动机的节气门的开度的控制范围的上限值即上限节气门开度的节气门节流控制。气门节流控制。气门节流控制。


技术研发人员：石本学
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/9/26