JP2012188994A - Control apparatus for internal combustion engine with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に係り、特に、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、当該排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備える内燃機関を制御するうえで好適な過給機付き内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine with a supercharger, and in particular, controls an internal combustion engine including an exhaust bypass passage that bypasses a turbine of a turbocharger and a waste gate valve that opens and closes the exhaust bypass passage. The present invention also relates to a control device for a supercharger-equipped internal combustion engine.
従来、例えば特許文献1には、ターボ過給機付き内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、過給状態からの減速時にバルブオーバーラップ量を減少する際に、酸素センサの信号がリッチ出力を示す場合には、吸気VVT進角量を制御した後に排気VVT遅角量を制御し、一方、酸素センサの信号がリーン出力を示す場合には、排気VVT遅角量を制御した後に吸気VVT進角量を制御するようにしている。
Conventionally, for example,
上記特許文献1に記載の構成のように、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、当該排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備える内燃機関が知られている。このような内燃機関では、低回転高負荷領域において吸気圧力がタービン上流の排気圧力よりも高くなっている時に、バルブオーバーラップ量が設けられていたり、排気ガス再循環弁(EGR弁)が開かれていたりすると、吸気系から排気系に向けての燃焼室または排気ガス再循環通路(EGR通路)を介したガス(燃料と混合した新気、または新気)の吹き抜けが発生することになる。
As in the configuration described in
上記のようなガスの吹き抜け発生時にウェイストゲートバルブが開かれていると、吹き抜けたガスの一部がタービンを介さずに排気バイパス通路を介して直接的に排気浄化触媒に流入するようになる。ここで、排気ガスがタービンを通過する際には、タービンでの仕事によって、排気エネルギーが消費される。このため、排気バイパス通路を通過する排気ガスの温度の方がタービンを通過する排気ガスの温度よりも高くなる。このため、ウェイストゲートバルブが開いている場合の方が閉じている場合よりも排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度が高くなり、排気浄化触媒の温度が高くなる。従って、上記のようなガスの吹き抜け発生時にウェイストゲートバルブが開かれていると、排気浄化触媒が高温となる状況下において、吹き抜けガスの一部が排気バイパス通路を介して直接的に排気浄化触媒に流入することになる。その結果、吹き抜けガスが高温の排気浄化触媒内で反応し、排気浄化触媒が過熱してしまうおそれがある。 If the waste gate valve is opened at the time of occurrence of the gas blow-through as described above, a part of the blown-through gas flows directly into the exhaust purification catalyst via the exhaust bypass passage without going through the turbine. Here, when the exhaust gas passes through the turbine, exhaust energy is consumed by work in the turbine. For this reason, the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust bypass passage is higher than the temperature of the exhaust gas passing through the turbine. Therefore, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst becomes higher when the waste gate valve is open than when it is closed, and the temperature of the exhaust purification catalyst becomes higher. Therefore, if the waste gate valve is opened at the time of occurrence of the gas blow-off as described above, a part of the blow-by gas is directly connected to the exhaust purification catalyst via the exhaust bypass passage under a situation where the exhaust purification catalyst becomes high temperature. Will flow into. As a result, the blow-by gas may react in the high temperature exhaust purification catalyst, and the exhaust purification catalyst may overheat.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、当該排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備える場合において、吸気系から排気系に向けての燃焼室または排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜け発生時に排気浄化触媒の過熱を良好に抑制することのできる過給機付き内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and includes an exhaust bypass passage that bypasses the turbine of the turbocharger and a wastegate valve that opens and closes the exhaust bypass passage. Provided is a control device for an internal combustion engine with a supercharger capable of satisfactorily suppressing overheating of an exhaust purification catalyst when gas blow-through occurs from a combustion system to an exhaust system through a combustion chamber or an exhaust gas recirculation passage With the goal.
第1の発明は、過給機付き内燃機関の制御装置であって、
排気エネルギーにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンよりも下流側の部位において前記排気通路と合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路の開閉を切り替え可能なウェイストゲートバルブと、
前記下流側の部位よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒と、
吸気系から排気系に向けての燃焼室もしくは排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜けの発生の有無を判定するガス吹き抜け判定手段と、
前記ガス吹き抜け判定手段によって前記ガスの吹き抜けが発生すると判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止するウェイストゲート開放禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
1st invention is a control apparatus of the internal combustion engine with a supercharger,
A turbocharger having a turbine operating by exhaust energy in the exhaust passage;
An exhaust bypass passage that branches off from the exhaust passage at a portion upstream of the turbine and merges with the exhaust passage at a portion downstream of the turbine;
A waste gate valve capable of switching opening and closing of the exhaust bypass passage;
An exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas, disposed in the exhaust passage downstream of the downstream portion;
A gas blow-by determination means for determining whether or not gas blow-through has occurred through the combustion chamber or the exhaust gas recirculation passage from the intake system to the exhaust system;
Waste gate opening prohibiting means for prohibiting valve opening of the waste gate valve when it is determined by the gas blow-through determining means that the gas blow-through occurs;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を調整するオーバーラップ量調整機構と、
前記ガス吹き抜け判定手段によって前記ガスの吹き抜けが発生すると判定された領域から低負荷領域への運転領域の移行が行われるか否かを判定する運転領域移行判定手段と、
前記運転領域の移行が行われる場合に、前記バルブオーバーラップ量を減少させる減速時オーバーラップ量減少手段と、
前記運転領域の移行が行われる場合に、前記減速時バルブオーバーラップ量減少手段によって前記バルブオーバーラップ量が減少するまで前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止する減速時ウェイストゲート開放禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
An overlap amount adjusting mechanism for adjusting a valve overlap amount between the intake valve opening period and the exhaust valve opening period;
An operation region transition determination unit that determines whether or not a transition of the operation region from the region determined to cause the gas blow-by by the gas blow-out determination unit to be performed is performed;
When the transition of the operation region is performed, the deceleration overlap amount reduction means for reducing the valve overlap amount;
When the shift of the operation region is performed, the deceleration waste gate opening prohibiting means for prohibiting the valve opening of the waste gate valve until the valve overlap amount is reduced by the deceleration valve overlap amount reducing means;
Is further provided.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記ウェイストゲート開放禁止手段は、前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上である場合に、前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止することを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
A catalyst temperature acquisition means for acquiring the temperature of the exhaust purification catalyst;
The waste gate opening prohibiting unit prohibits the opening of the waste gate valve when the temperature of the exhaust purification catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature.
第1の発明によれば、吸気系から排気系に向けての燃焼室もしくは排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜けが発生する場合に、当該吹き抜けガスがタービンを通過せずに排気浄化触媒に直接的に流入することを抑制することができる。これにより、排気浄化触媒が過熱するのを良好に抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, when gas blow-through occurs from the intake system to the exhaust system through the combustion chamber or the exhaust gas recirculation passage, the blow-by gas does not pass through the turbine and the exhaust purification catalyst. It is possible to suppress direct inflow into Thereby, it can suppress favorably that an exhaust purification catalyst overheats.
第2の発明によれば、ウェイストゲートバルブを開く前にバルブオーバーラップ量を減少させることにより、吸気系から排気系に吹き抜けたガスが、タービンを介さずに排気バイパス通路を介して、高温状態にある排気浄化触媒に直接的に流入するのを防止することができる。このため、排気浄化触媒の過熱を抑制することができる。 According to the second invention, by reducing the valve overlap amount before opening the waste gate valve, the gas blown from the intake system to the exhaust system passes through the exhaust bypass passage without passing through the turbine, and is in a high temperature state. It is possible to prevent the exhaust gas from directly flowing into the exhaust purification catalyst. For this reason, overheating of the exhaust purification catalyst can be suppressed.
第3の発明によれば、上記ガスの吹き抜け発生時にウェイストゲートバルブの開弁を禁止する制御が、排気浄化触媒の温度が上記所定温度以上である状況に限って実行されるようになる。これにより、過給圧に応じてウェイストゲートバルブを開閉する設定を有している場合において、そのような設定に基づく制御の実施を極力妨げることなく、排気浄化触媒の過熱防止を図ることができる。 According to the third aspect of the invention, the control for prohibiting the opening of the waste gate valve when the gas is blown out is executed only in a situation where the temperature of the exhaust purification catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature. Accordingly, when the waste gate valve is set to open / close in accordance with the supercharging pressure, it is possible to prevent overheating of the exhaust purification catalyst without hindering the implementation of control based on such setting as much as possible. .
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関(ここでは、一例として火花点火式のガソリンエンジンであるものとする)10を備えている。内燃機関10の各気筒には、吸気通路12および排気通路14がそれぞれ連通している。
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration of an
吸気通路12の入口近傍には、エアクリーナ16が取り付けられている。エアクリーナ16の下流近傍には、吸気通路12に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ18が設けられている。エアフローメータ18の下流には、ターボ過給機20のコンプレッサ20aが設置されている。コンプレッサ20aは、排気通路14に配置されたタービン20bと連結軸を介して一体的に連結されている。
An
コンプレッサ20aの下流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ22が設けられている。インタークーラ22の下流には、電子制御式のスロットルバルブ24が設けられている。スロットルバルブ24の下流には、吸気圧力(過給圧)を検知するための吸気圧力センサ26が配置されている。また、内燃機関10の気筒毎に、吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁28が設けられている。更に、内燃機関10の各気筒には、混合気に点火するための点火プラグ30が設けられている。
An
また、排気通路14には、タービン20bよりも上流側の部位において排気通路14から分岐し、タービン20bよりも下流側の部位において排気通路14と合流するように構成された排気バイパス通路32が接続されている。排気バイパス通路32の途中には、排気バイパス通路32の開閉を切り替え可能なウェイストゲートバルブ(WGV)34が設けられている。WGV34は、ここでは、調圧式もしくは電動式のアクチュエータ(図示省略)によって任意の開度に調整可能に構成されているものとする。また、タービン20bの下流側における排気バイパス通路32との接続部位よりも更に下流側の排気通路14には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒(以下、単に「触媒」と略する)36が配置されている。
Connected to the
また、内燃機関10は、スロットルバルブ24よりも下流側の吸気通路12と、タービン20bよりも上流側の排気通路14とを接続するEGR(Exhaust Gas Recirculation)通路38を備えている。EGR通路38における吸気通路12側の接続口付近には、EGR通路38の開閉を担うEGRバルブ40が設けられている。このような構成を有するEGR装置によれば、EGRバルブ40の開度を変えることにより、EGR通路38を流れるEGRガスの流量を変化させて、EGR率を調整することができる。
The
また、内燃機関10は、図示省略する吸気弁および排気弁をそれぞれ開閉駆動するための吸気可変動弁機構42および排気可変動弁機構44を備えている。ここでは、可変動弁機構42、44は、一例として、クランクシャフト(図示省略)の回転に対するカムシャフトの回転位相を変更することで、吸気弁および排気弁の開閉時期を変更可能な可変バルブタイミング(VVT)機構を有するものとする。また、吸気可変動弁機構42および排気可変動弁機構44の近傍には、吸気弁および排気弁のそれぞれの開閉時期の進角量を検出するための吸気カム角センサ46および排気カム角センサ48がそれぞれ設けられている。
The
更に、図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50の入力部には、上述したエアフローメータ18、吸気圧力センサ26およびカム角センサ46、48に加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ52等の内燃機関10の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ECU50の入力部には、内燃機関10を備える車両に搭載されたアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検知するためのアクセル開度センサ54が接続されている。また、ECU50の出力部には、上述したスロットルバルブ24、燃料噴射弁28、点火プラグ30、WGV34、EGRバルブ40および可変動弁機構42、44等の内燃機関10の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ECU50は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御するものである。
Further, the system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. In addition to the
[実施の形態1における特徴的な制御]
図2は、スカベンジ領域とインターセプト点との関係を表した図である。
上述した吸気可変動弁機構42や排気可変動弁機構44によれば、排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を調整することができる。内燃機関10の低回転高負荷領域においては、吸気圧力が背圧(タービン20bの上流側の排気圧力)よりも高くなる。このように吸気圧力が背圧よりも高くなっている時にバルブオーバーラップ量が設定されていると、燃焼室を介して吸気系から排気系に向けてのガス(ポート噴射式の燃料噴射弁28を備えている場合には新気と燃料との未燃混合気)の吹き抜けが発生する。これにより、筒内の残留ガスを掃気させる効果(スカベンジ効果)が生ずることになる。図2に示すように、このようなスカベンジ効果が生ずる低回転高負荷領域のことを、ここでは「スカベンジ領域」と称する。
[Characteristic Control in Embodiment 1]
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the scavenge area and the intercept point.
According to the intake
また、WGV34は、一般的には、エンジン保護の観点で、高負荷時に過給圧が所定の設定過給圧に達した時に開くように設定される。図2に示す「インターセプト点」とは、このように過給圧に応じてWGV34を開閉する設定を有する場合において、全負荷時(スロットルバルブ24が全開状態にある時)にWGV34を開くことによる過給圧の制御(制限)が開始されるエンジン回転数のことである。図2中に実線で示す曲線は、インターセプト点においてWGV34が開かれる設定を有している場合の全負荷トルクカーブを示している。この場合には、インターセプト点においてWGV34が開かれることによって、エンジン回転数(タービン回転数)の上昇に応じた過給圧の上昇が抑制されるので、図2に示すように、インターセプト点よりも高回転側の領域では、エンジン回転数の上昇に対してトルクが一定となっている。
Further, the
図2に示すような過給圧に応じたWGV34の開閉制御が行われていると、インターセプト点付近とスカベンジ領域とが重なることになる。その結果、図2中に「触媒過熱懸念」と付して示す領域のように、インターセプト点の高回転側には、WGV34が開いた状態でスカベンジ領域と重なる運転領域が存在する。このような運転領域においては、燃焼室を吹き抜けたガス(以下、「スカベンジガス」と称する)の一部がタービン20bを介さずに、排気バイパス通路32を介して直接的に触媒36に流入するようになる。
When the opening / closing control of the
ここで、排気ガスがタービン20bを通過する際には、タービン20bでの仕事によって、排気エネルギーが消費される。このため、排気バイパス通路32を通過する排気ガスの温度の方がタービン20bを通過する排気ガスの温度よりも高くなる。このため、WGV34が開いている場合の方が閉じている場合よりも触媒36に流入する排気ガスの温度が高くなり、触媒36の温度が高くなる。従って、上記のようなガスの吹き抜け発生時にWGV34が開かれていると、触媒36が高温となる状況下において、スカベンジガス(燃料と混合した新気)が排気バイパス通路32を介して直接的に触媒36に流入することになる。その結果、吹き抜けガスが高温の触媒36内で反応し、触媒36が過熱してしまうおそれがある。
Here, when the exhaust gas passes through the
そこで、本実施形態では、内燃機関10の運転中に上記ガスの吹き抜けが発生する状況である場合(すなわち、運転領域が上記スカベンジ領域に該当する場合)には、WGV34の開弁を禁止というWGV制御を行うようにした。
Therefore, in the present embodiment, when the gas blowout occurs during the operation of the internal combustion engine 10 (that is, when the operation region corresponds to the scavenge region), the
図3は、本発明の実施の形態1における特徴的な上記WGV制御が実行される場合の動作を、当該WGV制御が行われない場合の動作と比較して説明するための図である。より具体的には、図3中に実線で示す波形は、本実施形態の上記WGV制御が実行される場合のものであり、図3中に破線で示す波形は、上記WGV制御が行われない場合のもの(すなわち、インターセプト点に達した際にWGV34が開くという一般的な制御を行うもの)である。尚、図3に示す動作は、一例として、スロットルバルブ24が全開となっている状態での加速時のものである。
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation when the characteristic WGV control in the first embodiment of the present invention is executed in comparison with an operation when the WGV control is not performed. More specifically, a waveform indicated by a solid line in FIG. 3 is obtained when the WGV control of the present embodiment is executed, and a waveform indicated by a broken line in FIG. 3 is not subjected to the WGV control. (I.e., the general control that the
図3(C)に示すように、本実施形態のWGV制御(実線)によれば、インターセプト点でWGV34を開く一般的な制御(破線)の実行時とは異なり、スカベンジ領域の使用中には、インターセプト点に達した場合であっても、WGV34の開弁が禁止され、WGV34が閉じ側(全閉)に制御される。これにより、図3(D)に示すように、スカベンジ領域の使用中には、過給圧が内燃機関10のハード上の制約による上限値まで使用されるようになる。その後、スカベンジ領域を通過した後に、WGV34が開かれる。
As shown in FIG. 3 (C), according to the WGV control (solid line) of the present embodiment, unlike the execution of the general control (broken line) that opens the
このようなWGV制御(実線)によれば、図3(B)に示すように、上記一般的な制御(破線)の実行時とは異なり、スカベンジ領域の使用中に、WGV通過流量(排気バイパス通路32を通過する排気ガスおよびスカベンジガスの流量)を低減させることができる。これにより、図3(A)に示すように、タービン20bを通過せずに直接的に触媒36に流入する排気ガスおよびスカベンジガスによって、所定の触媒上限温度を超えて触媒36が過熱するのを防止することができる。
According to such WGV control (solid line), as shown in FIG. 3 (B), the WGV passage flow rate (exhaust bypass) is used during the use of the scavenge region, unlike the case of execution of the general control (broken line). The flow rate of exhaust gas and scavenge gas passing through the
図4は、上述した本実施の形態1のWGV制御を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing a control routine executed by the
図4に示すルーチンでは、先ず、内燃機関10の現在の運転領域がスカベンジ領域であるか否かが判定される(ステップ100)。具体的には、ECU50は、内燃機関10の運転領域(トルクTRQ(または負荷率KLなど)とエンジン回転数NEとに基づく領域)との関係でスカベンジ領域を規定したマップ(図2に示すような関係を規定したもの)を記憶している。本ステップ100では、エアフローメータ18の出力等に基づいて算出した現在のトルクTRQとクランク角センサ52の出力を利用して取得した現在のエンジン回転数NEとに基づいて、現在の運転領域がスカベンジ領域であるか否かを判定するようにしている。尚、スカベンジ領域の判定手法は、上述したものに限られるものではなく、例えば、吸気圧力を検出する吸気圧力センサ26とともに排気圧力を検出する排気圧力センサを備えている場合であれば、それらのセンサ値を比較することによって吸気圧力が排気圧力よりも高くなっている状況か否かを判断するとともに、バルブオーバーラップ量の設定の有無を判断することによって、スカベンジ領域に該当するか否かを判定するようにしてもよい。
In the routine shown in FIG. 4, it is first determined whether or not the current operating region of the
上記ステップ100において現在の運転領域がスカベンジ領域であると判定された場合には、触媒36の温度が所定温度以上であるか否かが判定される(ステップ102)。本ステップ102における所定温度は、タービン20bを通過せずに排気ガスおよびスカベンジガスが直接的に触媒36に流入した場合に触媒36の過熱が懸念される状況にあるか否かを判断するための温度閾値として予め設定されたものである。
When it is determined in
上記ステップ102において触媒36の温度が上記所定温度以上であると判定された場合には、(過給圧に応じたWGV34の開閉の設定に関係なく)WGV34の開弁が禁止される(ステップ104)。
If it is determined in
以上説明した図4に示すルーチンによれば、スカベンジ領域の使用中にタービン20bを通過せずに排気ガスおよびスカベンジガスが直接的に触媒36に流入することを抑制することができる。これにより、所定の触媒上限温度を超えて触媒36が過熱するのを抑制することができる。
According to the routine shown in FIG. 4 described above, the exhaust gas and the scavenge gas can be prevented from flowing directly into the
また、上記ルーチンによれば、スカベンジ領域の使用中にWGV34の開弁を禁止する制御を触媒36の温度が上記所定温度以上である状況に限って実行するようにしている。これにより、過給圧に応じた通常のWGV34の制御の実施を極力妨げることなく、触媒36の過熱防止を図ることができる。
Further, according to the above routine, the control for prohibiting the valve opening of the
ところで、上述した実施の形態1においては、吸気圧力が(タービン20bの上流側の)排気圧力よりも高くなっている状況下においてバルブオーバーラップ量が設定されていることにより、燃焼室を介した吸気系から排気系へのガスの吹き抜け(この場合はスカベンジ)が発生する状況を対象としたWGV制御について説明を行った。しかしながら、吸気圧力が排気圧力よりも高くなっている状況下においてEGRバルブ40が開いている場合には、EGR通路38を介して吸気系から排気系へのガス(この場合は新気)の吹き抜けが発生することになる。このようなEGR通路38を介したガスの吹き抜けが発生する場合においても、WGV34が開かれていると、タービン20bを通過せずに排気ガスおよび吹き抜けガス(新気)が直接的に触媒36に流入することによって、触媒36の過熱が懸念されるようになる。従って、上記ステップ100におけるスカベンジ領域の判定に代え、或いはそれとともに、EGR通路38を介したガスの吹き抜けの発生の有無を判定したうえで、WGV34の開弁を禁止するようにしてもよい。
By the way, in the above-described first embodiment, the valve overlap amount is set under the situation where the intake pressure is higher than the exhaust pressure (upstream of the
尚、上述した実施の形態1においては、ECU50が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第1の発明における「ガス吹き抜け判定手段」が、上記ステップ100の判定が成立する場合に上記ステップ104の処理を実行することにより前記第1の発明における「ウェイストゲート開放禁止手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, when the
実施の形態2.
次に、図5乃至図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に図4に示すルーチンに代えて後述の図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The system of the present embodiment can be realized by causing the
[実施の形態2における特徴的な制御]
図5は、スカベンジ領域からの減速が行われる際の運転領域(ここでは、負荷率KLとエンジン回転数NEとで規定)の変化を表した図である。および、図6は、本発明の実施の形態2における特徴的な制御を説明するための図である。尚、図6中に示す「A点」および「B点」は、図5中に示すものと対応しているものとする。
[Characteristic control in the second embodiment]
FIG. 5 is a diagram showing a change in the operation region (here, defined by the load factor KL and the engine speed NE) when deceleration from the scavenge region is performed. And FIG. 6 is a figure for demonstrating the characteristic control in Embodiment 2 of this invention. It is assumed that “point A” and “point B” shown in FIG. 6 correspond to those shown in FIG.
図1に示す内燃機関10のシステムでは、上記図3(C)に示すようにエンジン保護の観点でWGV34を開く高負荷領域以外の領域では、通常時(高出力要求時以外)はWGV34を運転状態(より具体的には、エンジン回転数NEと負荷率KL)に応じた所定の開度で開いた状態とし、高出力が要求される場合に閉じる制御(いわゆるノーマルオープン制御)が行われるようになっている。このようなノーマルオープン制御によれば、通常時はWGV34を開くことにより、排気圧力の低下による排気損失の低減を図ることができる。更に、通常時はWGV34を開くことにより、閉弁時と比べて同一トルクを得るために必要とされるスロットル開度が大きくなるので、ポンプ損失の低減を図ることができる。これらの理由によって、内燃機関10の燃費向上を図ることができる。
In the system of the
高負荷領域に存在するスカベンジ領域の使用中には、低負荷側の運転領域の使用時よりも排気ガスの温度が高くなり、その結果として、触媒36の温度も高くなっている。このようなスカベンジ領域からの減速が行われる場合(すなわち、例えば図5中に一例として示すように、運転領域がスカベンジ領域内のA点から低負荷側のB点に移行する場合)に、上記ノーマルオープン制御に従ってWGV34が直ちに開くようになっていると、吸気系から排気系に吹き抜けたスカベンジガスが、タービン20bを介さずに排気バイパス通路32を介して、高温状態にある触媒36に直接的に流入することになる。その結果、触媒36の温度上昇が懸念される。
During the use of the scavenge region that exists in the high load region, the temperature of the exhaust gas is higher than when the operation region on the low load side is used, and as a result, the temperature of the
そこで、本実施形態では、スカベンジ領域(A点)から低負荷領域(B点)への移行が行われる場合(減速時)には、先ず、図6(A)中に破線で示すように、可変動弁機構42、44を用いてバルブオーバーラップ量を所定値に減少させるようにした。そのうえで、バルブオーバーラップ期間が当該所定値に減少するまで、図6(B)に示すように、減速時に要求された低負荷領域(B点)における所定の開度に向けてWGV34を開くことを禁止するようにした。このように、本実施形態では、低回転数領域においては、負荷率KLの増大に伴ってバルブオーバーラップ量が徐々に増やされていき、かつ、過給圧を確保するためにWGV34が閉じられることになる加速時に対して、減速時におけるバルブオーバーラップ量およびWGV34の制御が異なるように設定されている。
Therefore, in the present embodiment, when a transition from the scavenge area (point A) to the low load area (point B) is performed (at the time of deceleration), first, as shown by a broken line in FIG. The
図7は、上述した本実施の形態2のバルブオーバーラップ量およびWGV34の制御を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図7において、実施の形態1における図4に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
FIG. 7 is a flowchart showing a control routine executed by the
図7に示すルーチンでは、ステップ100において内燃機関10の現在の運転領域がスカベンジ領域であると判定された場合には、次いで、負荷率KLの変化量ΔKLがマイナスの値であるか否かが判定される(ステップ200)。尚、負荷率KLは、エアフローメータ18を用いて取得される吸入空気量とクランク角センサ52を用いて取得されるエンジン回転数NEとに基づいて算出することができる。
In the routine shown in FIG. 7, if it is determined in
上記ステップ200において負荷率KLの変化量ΔKLがマイナスの値であると判定された場合、つまり、運転領域がスカベンジ領域から低負荷側の領域に移行する状況であると判断できる場合には、バルブオーバーラップ量を所定値に向けて減少させる制御が実行される(ステップ202)。本ステップ202における所定値は、今回の減速要求における目標点(図5ではB点)におけるバルブオーバーラップ量であるものとする。尚、本ステップ202におけるバルブオーバーラップ量の制御は、バルブオーバーラップ量をゼロもしくは実質的にゼロにすべく行われるものであってもよい。
When it is determined in
次に、バルブオーバーラップ量が上記所定値に達したか否かが判定される(ステップ204)。その結果、バルブオーバーラップ量が上記所定値に達したと判定された場合には、WGV34が開かれる(ステップ206)。言い換えれば、今回の減速要求における目標点(図5ではB点)におけるWGV開度に向けて、WGV34を開くことが許可される。
Next, it is determined whether or not the valve overlap amount has reached the predetermined value (step 204). As a result, when it is determined that the valve overlap amount has reached the predetermined value, the
以上説明した図7に示すルーチンによれば、スカベンジ領域から低負荷領域への移行が行われる場合(減速時)には、バルブオーバーラップ量を所定値が減少するまでWGV34を開くことが禁止される。これにより、吸気系から排気系に吹き抜けたスカベンジガスが、タービン20bを介さずに排気バイパス通路32を介して、高温状態にある触媒36に直接的に流入するのを防止することができる。このため、触媒36の過熱を抑制することができる。
According to the routine shown in FIG. 7 described above, when the shift from the scavenge region to the low load region is performed (deceleration), it is prohibited to open the
ところで、上述した実施の形態2においては、燃焼室を介した吸気系から排気系へのガスの吹き抜けが発生するスカベンジ領域から低負荷領域への移行時(減速時)を対象としたWGV制御について説明を行った。しかしながら、既述したように、吸気圧力が排気圧力よりも高くなっている状況下においてEGRバルブ40が開いている場合には、EGR通路38を介して吸気系から排気系へのガス(この場合は新気)の吹き抜けが発生することになる。このようなEGR通路38を介したガスの吹き抜けが発生する高負荷領域から低負荷領域への移行時(減速時)においても、直ちにWGV34が開かれるようになっていると、タービン20bを通過せずに直接的に触媒36に流入する吹き抜けガス(新気)によって、触媒36の過熱が懸念されるようになる。従って、上記ステップ100におけるスカベンジ領域の判定に代え、或いはそれとともに、EGR通路38を介したガスの吹き抜けが発生する領域であるか否かを判定したうえで、バルブオーバーラップ量の減少に代え、或いはそれとともに、EGRバルブ40の開度が減少するまで、WGV34の開弁を禁止するようにしてもよい。
By the way, in the second embodiment described above, the WGV control is intended for the transition from the scavenge region where the gas blows from the intake system to the exhaust system through the combustion chamber to the low load region (during deceleration). I explained. However, as described above, when the
尚、上述した実施の形態2においては、吸気可変動弁機構42および排気可変動弁機構44が前記第2の発明における「オーバーラップ量調整機構」に相当している。また、ECU50が、上記ステップ100および200の判定を実行することにより前記第2の発明における「運転領域移行判定手段」が、上記ステップ200の判定が成立する場合に上記ステップ204の処理を実行することにより前記第2の発明における「減速時オーバーラップ量減少手段」が、上記ステップ200の判定が成立した場合に上記ステップ206の処理を実行することにより前記第2の発明における「減速時ウェイストゲート開放禁止手段」が、それぞれ実現されている。
In the above-described second embodiment, the intake
10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
18 エアフローメータ
20 ターボ過給機
20a コンプレッサ
20b タービン
24 スロットルバルブ
26 吸気圧力センサ
28 燃料噴射弁
30 点火プラグ
32 排気バイパス通路
34 ウェイストゲートバルブ(WGV)
36 排気浄化触媒
38 EGR通路
40 EGRバルブ
42 吸気可変動弁機構
44 排気可変動弁機構
46 吸気カム角センサ
48 排気カム角センサ
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 クランク角センサ
DESCRIPTION OF
36
52 Crank angle sensor
Claims (3)
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンよりも下流側の部位において前記排気通路と合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路の開閉を切り替え可能なウェイストゲートバルブと、
前記下流側の部位よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒と、
吸気系から排気系に向けての燃焼室もしくは排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜けの発生の有無を判定するガス吹き抜け判定手段と、
前記ガス吹き抜け判定手段によって前記ガスの吹き抜けが発生すると判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止するウェイストゲート開放禁止手段と、
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。 A turbocharger having a turbine operating by exhaust energy in the exhaust passage;
An exhaust bypass passage that branches off from the exhaust passage at a portion upstream of the turbine and merges with the exhaust passage at a portion downstream of the turbine;
A waste gate valve capable of switching opening and closing of the exhaust bypass passage;
An exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas, disposed in the exhaust passage downstream of the downstream portion;
A gas blow-by determination means for determining whether or not gas blow-through has occurred through the combustion chamber or the exhaust gas recirculation passage from the intake system to the exhaust system;
Waste gate opening prohibiting means for prohibiting valve opening of the waste gate valve when it is determined by the gas blow-through determining means that the gas blow-through occurs;
A control device for an internal combustion engine with a supercharger.
前記ガス吹き抜け判定手段によって前記ガスの吹き抜けが発生すると判定された領域から低負荷領域への運転領域の移行が行われるか否かを判定する運転領域移行判定手段と、
前記運転領域の移行が行われる場合に、前記バルブオーバーラップ量を減少させる減速時オーバーラップ量減少手段と、
前記運転領域の移行が行われる場合に、前記減速時バルブオーバーラップ量減少手段によって前記バルブオーバーラップ量が減少するまで前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止する減速時ウェイストゲート開放禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 An overlap amount adjusting mechanism for adjusting a valve overlap amount between the intake valve opening period and the exhaust valve opening period;
An operation region transition determination unit that determines whether or not a transition of the operation region from the region determined to cause the gas blow-by by the gas blow-out determination unit to be performed is performed;
When the transition of the operation region is performed, the deceleration overlap amount reduction means for reducing the valve overlap amount;
When the shift of the operation region is performed, the deceleration waste gate opening prohibiting means for prohibiting the valve opening of the waste gate valve until the valve overlap amount is reduced by the deceleration valve overlap amount reducing means;
The control device for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, further comprising:
前記ウェイストゲート開放禁止手段は、前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上である場合に、前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止することを特徴とする請求項1または2記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 A catalyst temperature acquisition means for acquiring the temperature of the exhaust purification catalyst;
3. The internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, wherein the waste gate opening prohibiting unit prohibits the opening of the waste gate valve when the temperature of the exhaust purification catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature. Engine control device.
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|---|---|---|---|---|
| DE102015105296A1 (en) | 2014-04-24 | 2015-10-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for an internal combustion engine |
| US10100753B2 (en) | 2015-02-20 | 2018-10-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for supercharged engine |
| JP2019074021A (en) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
-
2011
- 2011-03-10 JP JP2011053004A patent/JP2012188994A/en not_active Withdrawn
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