JP2009299588A - Control system for internal combustion engine - Google Patents

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Masatomo Yoshinaga
雅智 吉永
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system for an internal combustion engine by which, under accumulation control, gas pressure in an exhaust passage can be increased in order to increase in a short time the gas pressure in an accumulator tank for storing gas supplied to a turbine for assisting the supercharge. <P>SOLUTION: The internal combustion engine 10 provided with a supercharger 35 includes an accumulator tank 51 for accommodating the gas in the exhaust passage by introducing the gas therein. The control system, under the accumulator control, injects main combustion fuel from a fuel injection valve 22 so as to generate main combustion for the engine 10 to generate torque in a combustion chamber 21. Furthermore, under the accumulator control in the control system, the main-combustion fuel is injected, then fuel for secondary combustion is injected from the injection valve 22. Thus, secondary combustion following the main combustion is generated in the combustion chamber 21 to increase the pressure of the gas in the exhaust passage. As a result, the pressure of the gas in the accumulator tank 51 is rapidly increased. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、過給機と、排気通路内のガスを用いて同過給機の回転を補助する過給補助手段と、を備えた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 including a supercharger and supercharging assisting means for assisting rotation of the supercharger using gas in an exhaust passage.

内燃機関の出力向上を目的として、内燃機関に過給機(ターボチャージャー)を搭載することが知られている。過給機は、排気通路に設けられるとともに排気通路内のガスの流れを利用して回転されるタービンと、タービンと一体的に回転するコンプレッサとにより形成されている。過給機は、コンプレッサの回転により吸入空気を圧縮し吸入空気量を増加する(即ち、過給を行う。)。   It is known to mount a turbocharger on an internal combustion engine for the purpose of improving the output of the internal combustion engine. The supercharger is formed by a turbine that is provided in the exhaust passage and is rotated by using a gas flow in the exhaust passage, and a compressor that rotates integrally with the turbine. The supercharger compresses the intake air by rotating the compressor and increases the amount of intake air (that is, performs supercharging).

更に、従来の技術の一つは、減速フューエルカット運転時に機関から排出された空気を貯める蓄圧タンクを備える。そして、この技術は、例えば加速運転時に、蓄圧タンク内の空気をタービンの上流側に排ガスに加えて供給する。これによって、加速開始後、コンプレッサ回転数が「望ましい過給に必要な所定の回転数」に達するまでの時間(所謂、ターボラグ)を短縮することができる(例えば、特許文献1を参照。)。即ち、過給機の応答性を改善することができる。
特開2008―2276号公報
Further, one of the conventional techniques includes a pressure accumulating tank that stores air discharged from the engine during the deceleration fuel cut operation. In this technique, for example, during acceleration operation, the air in the pressure accumulation tank is supplied to the upstream side of the turbine in addition to the exhaust gas. As a result, it is possible to shorten the time (so-called turbo lag) until the compressor speed reaches the “predetermined speed required for supercharging” after starting acceleration (see, for example, Patent Document 1). That is, the responsiveness of the supercharger can be improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 2008-2276

ところで、蓄圧タンク内の圧力をより迅速に上昇させるように、フューエルカット時以外において機関の排ガスを蓄圧タンク(蓄圧部)に貯めておく(即ち、蓄圧する)ことも考えられる。しかしながら、蓄圧タンクへの蓄圧は、機関の運転状態が過給を必用としない中〜低負荷運転時(例えば、定常走行時又は減速フューエルカット運転時以外の減速運転時等)に行わざるを得ない。従って、蓄圧時における排気通路内のガス圧力は比較的小さいので、効率のよい蓄圧を行うことは困難である。このため、例えば、過給を必要とする加速運転と過給を必要としない定常運転とが交互に短時間内に繰り返されると、蓄圧タンク内のガスの圧力が十分な大きさにならず、ターボラグを短縮できないという問題が生じる。   By the way, it is also conceivable that the exhaust gas of the engine is stored (that is, accumulated) in the accumulator tank (accumulator) other than during fuel cut so that the pressure in the accumulator tank is increased more quickly. However, pressure accumulation in the pressure accumulator tank must be performed during medium to low load operation where the engine operation state does not require supercharging (for example, during steady running or during deceleration operation other than during deceleration fuel cut operation). Absent. Therefore, since the gas pressure in the exhaust passage during pressure accumulation is relatively small, it is difficult to perform efficient pressure accumulation. For this reason, for example, if the acceleration operation that requires supercharging and the steady operation that does not require supercharging are alternately repeated within a short time, the pressure of the gas in the pressure accumulation tank does not become sufficiently large, The problem arises that the turbo lag cannot be shortened.

そこで、本発明は、蓄圧部へ導入される排気通路内のガスの圧力を増大させることにより、効率のよい蓄圧を行うことが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。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can perform efficient pressure accumulation by increasing the pressure of gas in an exhaust passage introduced into the pressure accumulation section.

上記目的を達成するための本発明による内燃機関の制御装置は、過給機と、過給補助手段と、を有する。   In order to achieve the above object, a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a supercharger and supercharging assisting means.

前記過給機は、内燃機関の燃焼室に連通した排気通路を形成する排気管に配設されたタービンと、同燃焼室に連通した吸気通路を形成する吸気管に配設され且つ同タービンの回転に伴って回転するコンプレッサと、を有する。   The turbocharger is disposed in an exhaust pipe that forms an exhaust passage that communicates with a combustion chamber of an internal combustion engine, and in an intake pipe that forms an intake passage that communicates with the combustion chamber. And a compressor that rotates with rotation.

前記過給補助手段は、所定の蓄圧条件が成立したとき、前記排気通路内のガスを導入することにより同ガスを高圧状態にて収容する蓄圧部を含む。更に、前記過給補助手段は、所定の過給補助条件が成立したとき、蓄圧部に収容されている高圧状態のガスを「前記タービンの回転を補助するように」前記タービンに供給する。これによって、ターボラグを短縮することができ過給機の応答性を改善することができる。   The supercharging assisting unit includes a pressure accumulating unit that accommodates the gas in a high pressure state by introducing the gas in the exhaust passage when a predetermined pressure accumulating condition is satisfied. Furthermore, the supercharging assistance means supplies the high-pressure gas accommodated in the pressure accumulating section to the turbine “to assist the rotation of the turbine” when a predetermined supercharging assistance condition is satisfied. Thereby, a turbo lag can be shortened and the responsiveness of a supercharger can be improved.

ここで、所定の蓄圧条件は、蓄圧部のガスをタービンへ供給する必要がないときに成立する。即ち、蓄圧条件は例えば中〜低負荷運転時に成立する。中〜低負荷運転時では、蓄圧時における排気通路内のガス圧力は比較的小さい。従って、蓄圧部の蓄圧を効率よく行うことは困難である。   Here, the predetermined pressure accumulation condition is established when it is not necessary to supply the gas in the pressure accumulation section to the turbine. That is, the pressure accumulation condition is satisfied, for example, during medium to low load operation. During medium to low load operation, the gas pressure in the exhaust passage during pressure accumulation is relatively small. Therefore, it is difficult to efficiently store the pressure in the pressure accumulating unit.

そこで、本発明の制御装置は、更に、主燃焼燃料噴射手段と、副燃焼燃料噴射手段と、を有する。
前記主燃焼燃料噴射手段は、前記機関がトルクを発生するための主燃焼が前記燃焼室内にて発生し得るように同主燃焼用の燃料を噴射する。
前記副燃焼燃料噴射手段は、前記蓄圧条件が成立したとき、前記蓄圧部に導入させる前記排気通路内のガスの圧力を増大させるための燃焼であって前記主燃焼とは別の燃焼である副燃焼が前記燃焼室内及び前記排気通路内の少なくとも一方にて発生し得るように同副燃焼用の燃料を噴射する。
Therefore, the control device of the present invention further includes main combustion fuel injection means and sub-combustion fuel injection means.
The main combustion fuel injection means injects fuel for main combustion so that main combustion for generating torque by the engine can occur in the combustion chamber.
The sub-combustion fuel injection means is a combustion for increasing the pressure of the gas in the exhaust passage introduced into the pressure accumulator when the pressure accumulation condition is satisfied, and is a sub-combustion different from the main combustion. The sub-combustion fuel is injected so that combustion can occur in at least one of the combustion chamber and the exhaust passage.

これにより、蓄圧条件成立時に、副燃焼が発生するので、蓄圧部に導入される排気通路内のガスの圧力(ガスの分子数及びガスの温度)が上昇する。従って、短時間に蓄圧部内の蓄圧を完了する(蓄圧部内のガスの圧力を所定のガス圧にまで上昇させる)ことができる。その結果、例えば加速操作が短時間内に頻発するような状況においても、ターボラグを短縮できるので、運転者の要求に応じた加速感をもたらすことができる。   Thereby, when the pressure accumulation condition is satisfied, sub-combustion occurs, and therefore the pressure of the gas (the number of gas molecules and the gas temperature) in the exhaust passage introduced into the pressure accumulation section increases. Therefore, the pressure accumulation in the pressure accumulating section can be completed in a short time (the gas pressure in the pressure accumulating section is increased to a predetermined gas pressure). As a result, for example, even in a situation where acceleration operations frequently occur within a short time, the turbo lag can be shortened, so that a sense of acceleration according to the driver's request can be brought about.

この場合、前記主燃焼燃料噴射手段は、
前記蓄圧条件が成立したとき、前記主燃焼に供される混合気の空燃比を理論空燃比よりも大きい空燃比である第1空燃比に一致させるように前記主燃焼用の燃料の量を制御決定するように構成され、
前記副燃焼燃料噴射手段は、前記主燃焼に供される混合気に含まれる過剰な酸素を用いて前記副燃焼に供される混合気を形成するように構成されていることが好適である。
In this case, the main combustion fuel injection means is
When the pressure accumulation condition is satisfied, the amount of the main combustion fuel is controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the main combustion matches the first air-fuel ratio that is an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio. Configured to determine,
It is preferable that the sub-combustion fuel injection means is configured to form an air-fuel mixture used for the sub-combustion using excess oxygen contained in the air-fuel mixture supplied for the main combustion.

これによれば、主燃焼に供される混合気の空燃比は理論空燃比よりもおおきな空燃比(第1空燃比、リーン空燃比)となる。従って、主燃焼に供される混合気は過剰な酸素を含むので、その過剰な酸素は主燃焼終了後にも残存する。副燃焼はこの主燃焼後に残存した酸素を用いて行われる。これにより、副燃焼を用いる酸素の供給源を別途設けることなく、副燃焼に用いる酸素を供給することができる。   According to this, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture provided for main combustion becomes a larger air-fuel ratio (first air-fuel ratio, lean air-fuel ratio) than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, since the air-fuel mixture provided for main combustion contains excess oxygen, the excess oxygen remains even after the end of main combustion. The secondary combustion is performed using oxygen remaining after the main combustion. Thereby, oxygen used for subcombustion can be supplied without separately providing an oxygen supply source using subcombustion.

この場合、前記内燃機関の制御装置は、
前記燃焼室に供給される空気の量である吸入空気量を取得する吸入空気量取得手段と、
前記機関に対して要求される要求トルクを表す要求トルクパラメータを取得する要求トルクパラメータ取得手段と、
前記吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
を備え、
前記主燃焼燃料噴射手段は、
前記蓄圧条件が成立したとき前記主燃焼に供される混合気を前記第1空燃比に一致させるように前記取得された吸入空気量と同第1空燃比とに基づいて前記主燃焼用の燃料の量を制御(決定)し、前記蓄圧条件が成立しないとき前記主燃焼に供される混合気を前記第1空燃比よりも小さい第2空燃比に一致させるように前記取得された吸入空気量と同第2空燃比とに基づいて前記主燃焼用の燃料の量を制御(決定)するように構成され、
前記吸入空気量制御手段は、
前記取得された要求トルクパラメータにより表される要求トルクを前記機関が発生するように同要求トルクと前記蓄圧条件が成立しているか否か(即ち、主燃焼用の燃料の量を決定する際に用いられる空燃比)とに応じて前記吸入空気量を制御するように構成されていることが好適である。
In this case, the control device for the internal combustion engine includes:
Intake air amount acquisition means for acquiring an intake air amount that is an amount of air supplied to the combustion chamber;
Requested torque parameter acquisition means for acquiring a required torque parameter representing a required torque required for the engine;
An intake air amount control means for controlling the intake air amount;
With
The main combustion fuel injection means is
The main combustion fuel based on the acquired intake air amount and the first air-fuel ratio so that the air-fuel mixture provided for the main combustion matches the first air-fuel ratio when the pressure accumulation condition is satisfied The amount of intake air acquired so as to make the air-fuel mixture provided for main combustion coincide with a second air-fuel ratio smaller than the first air-fuel ratio when the pressure accumulation condition is not satisfied. And controlling (determining) the amount of the main combustion fuel based on the second air-fuel ratio,
The intake air amount control means includes:
Whether or not the required torque and the pressure accumulation condition are satisfied so that the engine generates the required torque represented by the acquired required torque parameter (that is, when determining the amount of fuel for main combustion) It is preferable that the intake air amount be controlled in accordance with the air-fuel ratio used.

本発明では、前記蓄圧条件が成立したときには主燃焼は第1空燃比で行われ、前記蓄圧条件が成立しないときには第1空燃比よりも小さい第2空燃比で主燃焼が行われる。しかしながら、蓄圧時に第1空燃比により主燃焼が行なわれた場合、第2空燃比で主燃焼が行われた場合に比べ内燃機関の出力トルクが低下してしまう。これにより、内燃機関は要求トルクに対して十分なトルクを発生できない可能性がある。これに対し、上記構成によれば機関10の発生トルクを変化させないようにすることができる。内燃機関に対する要求トルクを表す要求トルクパラメータが、例えばアクセルペダル操作量及び機関回転速度等に基づいて取得される。そして、各空燃比の下で内燃機関が、その要求トルクパラメータにより表される要求トルクを出力し得るように吸入空気量と主燃焼の燃料噴射とが制御される。これによって、蓄圧時において第1空燃比で主燃焼を行った場合においても運転者の要求するトルクを出力することができる。換言すれば、蓄圧条件の成立の前後において機関の発生トルクを変化させないようにすることができる。   In the present invention, when the pressure accumulation condition is satisfied, the main combustion is performed at the first air-fuel ratio, and when the pressure accumulation condition is not satisfied, the main combustion is performed at the second air-fuel ratio smaller than the first air-fuel ratio. However, when main combustion is performed with the first air-fuel ratio at the time of pressure accumulation, the output torque of the internal combustion engine is lower than when main combustion is performed with the second air-fuel ratio. As a result, the internal combustion engine may not be able to generate sufficient torque with respect to the required torque. On the other hand, according to the above configuration, the generated torque of the engine 10 can be prevented from changing. A required torque parameter representing a required torque for the internal combustion engine is acquired based on, for example, an accelerator pedal operation amount and an engine rotational speed. Then, the intake air amount and the main combustion fuel injection are controlled so that the internal combustion engine can output the required torque represented by the required torque parameter under each air-fuel ratio. As a result, torque required by the driver can be output even when main combustion is performed at the first air-fuel ratio during pressure accumulation. In other words, it is possible to prevent the generated torque of the engine from changing before and after the pressure accumulation condition is satisfied.

この場合、前記主燃焼燃料噴射手段は、
前記燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射弁から前記主燃焼用の燃料を第1の期間において噴射するように構成され、
前記副燃焼燃料噴射手段は、
前記筒内噴射弁から前記副燃焼用の燃料を前記第1の期間よりも遅角側の第2の期間において噴射するように構成されていることが好適である。
In this case, the main combustion fuel injection means is
The main combustion fuel is configured to be injected in a first period from an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber,
The auxiliary combustion fuel injection means includes
It is preferable that the sub-combustion fuel is injected from the in-cylinder injection valve in a second period that is retarded from the first period.

これによれば、主燃焼燃料噴射と副燃焼燃料噴射とが同一の筒内噴射弁により行われる。従って、副燃焼のための燃料噴射装置を別途設けることなく副燃焼を発生させることができる。また、副燃焼燃料噴射が主燃焼燃料噴射よりも遅角側において行われる。従って、副燃焼用の混合気を主燃焼の余熱又は火炎により着火させることができる。その結果、副燃焼に供される混合気を着火させるための装置を別途設けることなく副燃焼を発生させることができる。   According to this, the main combustion fuel injection and the sub-combustion fuel injection are performed by the same in-cylinder injection valve. Therefore, the auxiliary combustion can be generated without separately providing a fuel injection device for the auxiliary combustion. Further, the sub-combustion fuel injection is performed on the retard side of the main combustion fuel injection. Therefore, the air-fuel mixture for secondary combustion can be ignited by the residual heat or flame of the main combustion. As a result, the auxiliary combustion can be generated without separately providing a device for igniting the air-fuel mixture used for the auxiliary combustion.

この場合、前記内燃機関の制御装置は、前記蓄圧条件が成立したとき前記排気通路内のガスの外部(即ち、機関の外部である大気)への流出を防ぐために同排気通路と同外部とを遮断する排気遮断手段を有していることが好適である。   In this case, the control device for the internal combustion engine has the exhaust passage and the outside in order to prevent the gas in the exhaust passage from flowing out to the outside (that is, the atmosphere outside the engine) when the pressure accumulation condition is satisfied. It is preferable to have exhaust blocking means for blocking.

これによれば、蓄圧条件が成立したときに排気遮断弁を閉鎖することにより排気通路内のガスの外部への流出を防ぐことができる。これによって、蓄圧時の排気通路内のガスを高圧に保つことができるので蓄圧に要する時間を短縮することができる。   According to this, the outflow of the gas in the exhaust passage can be prevented by closing the exhaust cutoff valve when the pressure accumulation condition is satisfied. Thereby, since the gas in the exhaust passage during pressure accumulation can be maintained at a high pressure, the time required for pressure accumulation can be shortened.

この場合、前記副燃焼燃料噴射手段は、前記蓄圧条件が成立していないとき、前記副燃焼用の燃料を噴射しないように構成されていることが好適である。   In this case, it is preferable that the auxiliary combustion fuel injection means is configured not to inject the auxiliary combustion fuel when the pressure accumulation condition is not satisfied.

これによれば、蓄圧を行われないときには副燃焼燃料噴射は行わない。従って、燃料消費を抑制することができる。   According to this, when the pressure accumulation is not performed, the auxiliary combustion fuel injection is not performed. Therefore, fuel consumption can be suppressed.

図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「制御装置」とも称呼する。)を火花点火式・多気筒(本例では4気筒)・ガソリン燃料・内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関10は、本体部20、吸気系統30、排気系統40及び排気蓄圧系統50を備えている。   FIG. 1 shows an internal combustion engine control device (hereinafter also referred to as “control device”) according to an embodiment of the present invention in a spark ignition type, multi-cylinder (4 cylinders in this example), gasoline fuel, and internal combustion engine 10. The schematic configuration of the applied system is shown. The internal combustion engine 10 includes a main body 20, an intake system 30, an exhaust system 40, and an exhaust pressure accumulation system 50.

本体部20は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを備えている。本体部20は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる燃焼室21を複数(4個)備えている。シリンダヘッド部には、各燃焼室21に空気を供給するための図示しない吸気ポートと、各燃焼室21から排ガスを排出するための排気ポートと、が形成されている。吸気ポートは図示しない吸気弁により開閉され、排気ポートは図示しない排気弁により開閉されるようになっている。   The main body portion 20 includes a cylinder block portion and a cylinder head portion. The main body portion 20 includes a plurality (four) of combustion chambers 21 including a piston top surface, a cylinder wall surface, and a lower surface of the cylinder head portion. An intake port (not shown) for supplying air to each combustion chamber 21 and an exhaust port for discharging exhaust gas from each combustion chamber 21 are formed in the cylinder head portion. The intake port is opened and closed by an unillustrated intake valve, and the exhaust port is opened and closed by an unillustrated exhaust valve.

シリンダヘッド部には図示しない複数(4個)の点火プラグが固定されている。各点火プラグは、その火花発生部が各燃焼室21の中央部であってシリンダヘッド部の下面近傍位置に露呈するように配設されている。各点火プラグは、点火信号に応答して火花発生部から点火用火花を発生するようになっている。更に、シリンダヘッド部には複数(4個)の燃料噴射弁(インジェクタ)22が固定されている。各燃料噴射弁22は、噴射指示信号に応答し、その噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料を各燃焼室21内に直接噴射するようになっている。   A plurality of (four) spark plugs (not shown) are fixed to the cylinder head portion. Each spark plug is disposed so that its spark generating portion is exposed at the center of each combustion chamber 21 and in the vicinity of the lower surface of the cylinder head portion. Each spark plug is configured to generate a spark for ignition from a spark generating unit in response to an ignition signal. Further, a plurality (four) of fuel injection valves (injectors) 22 are fixed to the cylinder head portion. Each fuel injection valve 22 responds to the injection instruction signal and directly injects the fuel of the instruction injection amount included in the injection instruction signal into each combustion chamber 21.

吸気系統30は、インテークマニホールド31、吸気管32、スロットル弁33及びスロットル弁アクチュエータ33a、インタークーラー34、過給機35のコンプレッサ35a及びエアフィルタ36を備えている。   The intake system 30 includes an intake manifold 31, an intake pipe 32, a throttle valve 33 and a throttle valve actuator 33a, an intercooler 34, a compressor 35a of a supercharger 35, and an air filter 36.

インテークマニホールド31は、各吸気ポートに接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合したサージタンク部と、を備えている。吸気管32はサージタンク部と接続されている。インテークマニホールド31、吸気管32及び吸気ポートは、吸気通路を構成している。エアフィルタ36は吸気管32の端部に設けられている。スロットル弁33はエアフィルタ36とインテークマニホールド31との間の位置において吸気管32に回動可能に取り付けられている。スロットル弁33は、回動することにより吸気管32が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ33aはDCモータからなり、指示信号(駆動信号)に応答してスロットル弁33を回動させるようになっている。
インタークーラー34は、スロットル弁33の上流位置において吸気管32に配設されている。インタークーラー34は吸気通路を通過する吸入空気の冷却を行うようになっている。インタークーラー34には図示しない冷却水導入経路により機関冷却水が導かれ、機関冷却水によって吸入空気は冷却される。
The intake manifold 31 includes a plurality of branch portions connected to each intake port, and a surge tank portion in which the branch portions are gathered. The intake pipe 32 is connected to the surge tank portion. The intake manifold 31, the intake pipe 32, and the intake port constitute an intake passage. The air filter 36 is provided at the end of the intake pipe 32. The throttle valve 33 is rotatably attached to the intake pipe 32 at a position between the air filter 36 and the intake manifold 31. The throttle valve 33 changes the opening cross-sectional area of the intake passage formed by the intake pipe 32 by rotating. The throttle valve actuator 33a is a DC motor, and rotates the throttle valve 33 in response to an instruction signal (drive signal).
The intercooler 34 is disposed in the intake pipe 32 at a position upstream of the throttle valve 33. The intercooler 34 cools the intake air passing through the intake passage. Engine cooling water is guided to the intercooler 34 through a cooling water introduction path (not shown), and the intake air is cooled by the engine cooling water.

過給機35のコンプレッサ35aは、インタークーラー34の上流位置において吸気管32に配設されている。   The compressor 35 a of the supercharger 35 is disposed in the intake pipe 32 at an upstream position of the intercooler 34.

排気系統40は、エキゾーストマニホールド41、排気管42、触媒43及び排気遮断弁44を備えている。   The exhaust system 40 includes an exhaust manifold 41, an exhaust pipe 42, a catalyst 43, and an exhaust cutoff valve 44.

エキゾーストマニホールド41は、各排気ポートに接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合した集合部と、を備えている。排気管42は、エキゾーストマニホールド41の集合部に接続されている。エキゾーストマニホールド41、排気管42及び排気ポートは、排気通路を構成している。   The exhaust manifold 41 includes a plurality of branch portions connected to each exhaust port and a collective portion in which the branch portions are gathered. The exhaust pipe 42 is connected to a collecting portion of the exhaust manifold 41. The exhaust manifold 41, the exhaust pipe 42, and the exhaust port constitute an exhaust passage.

過給機35のタービン35bは、エキゾーストマニホールド41の下流位置において排気管42に配設されている。
このタービン35bは、回転軸35cを介してコンプレッサ35aと接続されている。タービン35bは、排気通路内のガスにより回転される。これにより、コンプレッサ35aは回転し、吸入空気を圧縮する過給動作を行う。
The turbine 35 b of the supercharger 35 is disposed in the exhaust pipe 42 at a position downstream of the exhaust manifold 41.
The turbine 35b is connected to the compressor 35a via a rotating shaft 35c. The turbine 35b is rotated by the gas in the exhaust passage. Thereby, the compressor 35a rotates and performs a supercharging operation for compressing the intake air.

触媒43は周知の三元触媒である。触媒43は、タービン35bの下流位置において排気管42に配設されている。   The catalyst 43 is a known three-way catalyst. The catalyst 43 is disposed in the exhaust pipe 42 at a downstream position of the turbine 35b.

排気遮断弁44は、タービン35bと触媒43との間の位置において排気管42に配設されている。排気遮断弁44は指示信号により開閉されるようになっている。排気遮断弁44は、閉弁したとき、排気遮断弁44よりも上流側の排気通路と外部(機関の外部である大気)とのガスの通流を遮断するようになっている。これにより、排気遮断弁44は排気通路内のガスの外部への流出を防ぐ。排気遮断弁44は、開弁したとき、排気遮断弁44よりも上流側の排気通路と外部とのガスの通流を許容するようになっている。これにより、排気通路内のガスが触媒43を通して外部へ排出される。   The exhaust cutoff valve 44 is disposed in the exhaust pipe 42 at a position between the turbine 35 b and the catalyst 43. The exhaust cutoff valve 44 is opened and closed by an instruction signal. When the exhaust cutoff valve 44 is closed, the exhaust gas passage between the upstream side of the exhaust cutoff valve 44 and the outside (atmosphere outside the engine) is shut off. Thereby, the exhaust cutoff valve 44 prevents the gas in the exhaust passage from flowing out. When the exhaust shut-off valve 44 is opened, it allows gas to flow between the exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve 44 and the outside. Thereby, the gas in the exhaust passage is discharged to the outside through the catalyst 43.

排気蓄圧系統50は、蓄圧タンク51、蓄圧経路構成管52及び電磁弁53を備えている。   The exhaust pressure accumulation system 50 includes a pressure accumulation tank 51, a pressure accumulation path constituting pipe 52, and an electromagnetic valve 53.

蓄圧タンク(蓄圧部)51は、蓄圧経路構成管52を通してエキゾーストマニホールド41の集合部と接続されている。電磁弁53は、蓄圧タンク51とエキゾーストマニホールド41の集合部との間の位置において蓄圧経路構成管52に配設されている。電磁弁53は指示信号により開閉されるようになっている。電磁弁53は、閉弁したとき、蓄圧タンク51とエキゾーストマニホールド41の集合部とのガスの通流を遮断するようになっている。これにより、蓄圧タンク51内の圧力が維持される。電磁弁53は、開弁したとき、蓄圧タンク51とエキゾーストマニホールド41の集合部とのガスの通流を許容するようになっている。これにより、蓄圧タンク51内のガスがエキゾーストマニホールド41内に放出されるか、又は、蓄圧タンク51内にエキゾーストマニホールド41のガスが導入され、貯められる。   The pressure accumulating tank (pressure accumulating portion) 51 is connected to the collecting portion of the exhaust manifold 41 through the pressure accumulating path constituting pipe 52. The electromagnetic valve 53 is disposed in the pressure accumulation path constituting pipe 52 at a position between the pressure accumulation tank 51 and the gathering portion of the exhaust manifold 41. The electromagnetic valve 53 is opened and closed by an instruction signal. When the solenoid valve 53 is closed, the gas flow between the pressure accumulating tank 51 and the exhaust manifold 41 is blocked. Thereby, the pressure in the pressure accumulation tank 51 is maintained. When the solenoid valve 53 is opened, the gas flow between the pressure accumulating tank 51 and the gathering portion of the exhaust manifold 41 is allowed. As a result, the gas in the pressure accumulation tank 51 is released into the exhaust manifold 41 or the gas in the exhaust manifold 41 is introduced into the pressure accumulation tank 51 and stored.

更に、この制御装置は、スロットル弁ポジションセンサ61、熱線式エアフローメータ62、機関回転速度センサ63、水温センサ64、蓄圧タンク圧センサ65、アクセル開度センサ66、排気圧センサ67及び電気制御装置70を備えている。   Further, the control device includes a throttle valve position sensor 61, a hot-wire air flow meter 62, an engine speed sensor 63, a water temperature sensor 64, an accumulator tank pressure sensor 65, an accelerator opening sensor 66, an exhaust pressure sensor 67, and an electric control device 70. It has.

スロットル弁ポジションセンサ61は、スロットル弁33の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
熱線式エアフローメータ62は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量(機関10の単位時間あたりの吸入空気量)GAを表す信号を出力するようになっている。
The throttle valve position sensor 61 detects the opening of the throttle valve 33 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA.
The hot-wire air flow meter 62 detects the mass flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 32 and outputs a signal representing the mass flow rate (intake air amount per unit time of the engine 10) GA.

機関回転速度センサ63は、インテークカムシャフトが5°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。機関回転速度センサ63から出力される信号は電気制御装置70により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置70は、機関回転速度センサ63からの信号に基づいて、機関10のクランク角度(絶対クランク角度)を取得するようになっている。   The engine rotational speed sensor 63 outputs a signal having a narrow pulse every time the intake camshaft rotates 5 ° and a wide pulse every time the intake camshaft rotates 360 °. A signal output from the engine rotational speed sensor 63 is converted into a signal representing the engine rotational speed NE by the electric control device 70. Further, the electric control device 70 acquires the crank angle (absolute crank angle) of the engine 10 based on a signal from the engine rotation speed sensor 63.

水温センサ64は、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出し、その水温を表す信号を出力するようになっている。
蓄圧タンク圧センサ65は、蓄圧タンク51内の圧力を取得し、その圧力を表す信号Pinを出力するようになっている。
アクセル開度センサ66は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量を検出し、アクセルペダル操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
The water temperature sensor 64 detects the temperature of the cooling water for cooling the internal combustion engine, and outputs a signal representing the water temperature.
The pressure accumulation tank pressure sensor 65 acquires the pressure in the pressure accumulation tank 51 and outputs a signal Pin representing the pressure.
The accelerator opening sensor 66 detects the operation amount of the accelerator pedal AP operated by the driver, and outputs a signal representing the accelerator pedal operation amount Accp.

排気圧センサ67は、各燃焼室21から排出されたガスの圧力を検出し、蓄圧タンク前圧力Pbfを表す信号を出力するようになっている。   The exhaust pressure sensor 67 detects the pressure of the gas discharged from each combustion chamber 21 and outputs a signal representing the pre-accumulation tank pressure Pbf.

電気制御装置70は、CPU71,ROM72,RAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74,及び、ADコンバータを含むインターフェース75等からなる周知のマイクロコンピュータである。   The electric control device 70 includes a CPU 71, a ROM 72, a RAM 73, a backup RAM 74 that stores data while the power is turned on and holds the stored data even when the power is shut off, an interface 75 including an AD converter, and the like This is a well-known microcomputer.

電気制御装置70のインターフェースは、前記センサ61〜67と接続され、CPU71にセンサ61〜67からの信号を供給するとともに、CPU71の指示に応じて、点火プラグ、燃料噴射弁22、スロットル弁アクチュエータ33a、排気遮断弁44及び電磁弁53に指示信号(駆動信号)を送出するようになっている。   The interface of the electric control device 70 is connected to the sensors 61 to 67, supplies signals from the sensors 61 to 67 to the CPU 71, and in accordance with instructions from the CPU 71, the spark plug, the fuel injection valve 22, and the throttle valve actuator 33a. An instruction signal (drive signal) is sent to the exhaust cutoff valve 44 and the electromagnetic valve 53.

次に、上記のように構成された制御装置の作動について場合を分けて説明する。
まず、機関10が始動された直後における制御装置の作動について説明する。電気制御装置70のCPU71は、所定時間の経過毎に図2に示したスロットル弁制御ルーチンを繰り返し実行するようになっている。
従って、所定のタイミングになるとCPU71はステップ200から処理を開始する。
Next, the operation of the control device configured as described above will be described separately.
First, the operation of the control device immediately after the engine 10 is started will be described. The CPU 71 of the electric control device 70 repeatedly executes the throttle valve control routine shown in FIG. 2 every elapse of a predetermined time.
Accordingly, the CPU 71 starts processing from step 200 at a predetermined timing.

CPU71は、ステップ205に進んで現時点におけるアクセルペダル操作量Accp及び現時点における機関回転速度NEと、関数fと、に基づいて要求トルクTQreqを取得する。要求トルクTQreqとは、運転者が機関10に対して要求する「機関10が発生すべきトルク」である。関数fはルックアップテーブル(マップ)形式にて予めROM72内に格納されている。   The CPU 71 proceeds to step 205 to acquire the required torque TQreq based on the current accelerator pedal operation amount Accp, the current engine speed NE, and the function f. The required torque TQreq is “torque to be generated by the engine 10” requested by the driver to the engine 10. The function f is stored in the ROM 72 in advance in a look-up table (map) format.

次いで、CPU71はステップ210に進み蓄圧条件成立判定フラグXLが「0」であるか否かの判定を行う。蓄圧条件成立判定フラグXLは、その値が「1」であるとき、現時点での運転状態が蓄圧タンク51内に排気通路内のガスを導入させることにより蓄圧タンク51内の圧力を増大させる制御(以下、「蓄圧制御」とも称呼する。)を行うべき状態であることを示す。蓄圧条件成立判定フラグXLは、その値が「0」であるとき、現時点の運転状態が蓄圧制御を行う必要がない状態であることを示す。後述するように、蓄圧制御が実行されている間、機関10に供給される混合気の空燃比(機関の空燃比)は理論空燃比Stoichよりも大きい空燃比(リーン空燃比AL)に設定される。蓄圧制御が実行されていない間、機関の空燃比は理論空燃比Stoichに設定される。   Next, the CPU 71 proceeds to step 210 and determines whether or not the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is “0”. When the value of the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is “1”, the current operation state is control to increase the pressure in the pressure accumulation tank 51 by introducing the gas in the exhaust passage into the pressure accumulation tank 51 ( Hereinafter, it is also referred to as “accumulated pressure control”). When the value of the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is “0”, it indicates that the current operation state is a state where it is not necessary to perform pressure accumulation control. As will be described later, while the pressure accumulation control is being executed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 10 (engine air-fuel ratio) is set to an air-fuel ratio (lean air-fuel ratio AL) larger than the stoichiometric air-fuel ratio Stoch. The While the pressure accumulation control is not being executed, the air-fuel ratio of the engine is set to the stoichiometric air-fuel ratio Stoich.

この蓄圧条件成立判定フラグXLは、機関10が搭載された車両の図示しないイグニション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたとき、CPU71が実行する図示しないイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。更に、蓄圧条件成立判定フラグXLは後述する図4に示したルーチンにより変更されるようになっている。   This accumulation condition establishment determination flag XL is set to “0” in an initial routine (not shown) executed by the CPU 71 when an ignition key switch (not shown) of the vehicle on which the engine 10 is mounted is changed from OFF to ON. It is like that. Furthermore, the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is changed by a routine shown in FIG.

現時点は機関10の始動直後であるから、前述したイニシャルルーチンによって蓄圧条件成立判定フラグXLは「0」に設定されている。従って、CPU71はステップ210において「Yes」と判定してステップ215に進む。   Since the current time is immediately after the engine 10 is started, the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is set to “0” by the above-described initial routine. Accordingly, the CPU 71 determines “Yes” in step 210 and proceeds to step 215.

CPU71は、ステップ215においてステップ205にて取得した要求トルクTQreq及び現時点の機関回転速度NEと、関数gSと、に基づいて目標スロットル弁開度TAtgtを取得する。関数gSは、蓄圧制御を実行しない場合(即ち、機関の空燃比が理論空燃比Stoichに設定されている場合)において、機関10が要求トルクTQreqを発生するために必要とする量の空気が燃焼室21に供給されるように目標スロットル弁開度TAtgtを定める関数である。関数gSは,ルックアップテーブル(マップ)形式にて予めROM72内に格納されている。   The CPU 71 acquires the target throttle valve opening degree TAtgt based on the required torque TQreq and the current engine speed NE acquired in step 205 in step 215 and the function gS. In the function gS, when the pressure accumulation control is not executed (that is, when the air-fuel ratio of the engine is set to the stoichiometric air-fuel ratio Stoch), the amount of air required for the engine 10 to generate the required torque TQreq is burned. This is a function for determining the target throttle valve opening degree TAtgt to be supplied to the chamber 21. The function gS is stored in the ROM 72 in advance in a lookup table (map) format.

次いで、CPU71は、ステップ220に進んで目標空燃比Abfrefに理論空燃比Stoichを設定する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 220 and sets the stoichiometric air-fuel ratio Stoich to the target air-fuel ratio Abfref.

次いで、CPU71は、ステップ225に進んでスロットル弁開度TAを目標スロットル弁開度TAtgtに一致させるようにスロットル弁アクチュエータ33aを制御する。次いで、CPU71は、ステップ295に進んで、本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 225 to control the throttle valve actuator 33a so that the throttle valve opening degree TA coincides with the target throttle valve opening degree TAtgt. Next, the CPU 71 proceeds to step 295 to end the present routine tentatively.

更に、CPU71は、図3に示した燃焼噴射制御ルーチンを各気筒のクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角度(例えばBTDC90°)に一致する毎に繰り返し実行するようになっている。以下、クランク角が圧縮上死点前の前記所定クランク角度に一致した気筒を燃料噴射気筒とも称呼する。従って、何れかの気筒のクランク角が圧縮上死点前の前記所定クランク角度に一致すると、CPU71はステップ300から処理を開始し、ステップ305に進んで蓄圧条件成立判定フラグXLが「0」であるか否かを判定する。   Further, the CPU 71 repeatedly executes the combustion injection control routine shown in FIG. 3 every time the crank angle of each cylinder matches a predetermined crank angle before compression top dead center (for example, BTDC 90 °). Hereinafter, a cylinder whose crank angle coincides with the predetermined crank angle before the compression top dead center is also referred to as a fuel injection cylinder. Accordingly, when the crank angle of any cylinder coincides with the predetermined crank angle before the compression top dead center, the CPU 71 starts the process from step 300, proceeds to step 305, and the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is “0”. It is determined whether or not there is.

前述の仮定に従うと、現時点において蓄圧条件成立判定フラグXLは「0」に設定されている。従って、CPU71はステップ305にて「Yes」と判定しステップ310に進む。   According to the above assumption, the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is currently set to “0”. Therefore, the CPU 71 determines “Yes” in step 305 and proceeds to step 310.

次いで、CPU71は、ステップ310にて筒内吸入空気量Mcを取得する。筒内吸入空気量Mcは、燃料噴射気筒の今回の吸気行程において燃料噴射気筒に流入する空気量(重量)である。筒内吸入空気量Mcは、熱線式エアフローメータ62から取得される質量流量GAと機関回転速度NEとに基づいて決定される。   Next, the CPU 71 acquires the in-cylinder intake air amount Mc in step 310. The in-cylinder intake air amount Mc is the amount (weight) of air that flows into the fuel injection cylinder during the current intake stroke of the fuel injection cylinder. The in-cylinder intake air amount Mc is determined based on the mass flow rate GA acquired from the hot-wire air flow meter 62 and the engine rotational speed NE.

次いで、CPU71は、ステップ315に進み、ステップ310にて求めた筒内吸入空気量Mcを目標空燃比Abfrefにより除することによって主燃焼燃料噴射量(主燃焼燃料噴射時間)TAUMを取得する。この時点における目標空燃比Abfrefは、図2のステップ220の処理により、理論空燃比Stoichに設定されている。従って、主燃焼燃料噴射量TAUMは、燃料噴射気筒に供給される混合気の空燃比を理論空燃比Stoichに一致させるための燃料噴射量となる。   Next, the CPU 71 proceeds to step 315, and obtains the main combustion fuel injection amount (main combustion fuel injection time) TAUM by dividing the in-cylinder intake air amount Mc obtained in step 310 by the target air-fuel ratio Abfref. The target air-fuel ratio Abfref at this time is set to the stoichiometric air-fuel ratio Stoich by the process of step 220 in FIG. Accordingly, the main combustion fuel injection amount TAUM is a fuel injection amount for making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the fuel injection cylinder coincide with the stoichiometric air-fuel ratio Stoch.

次いで、CPU71は、ステップ320に進み、燃料噴射気筒に対応して備えられている燃料噴射弁22から主燃焼燃料噴射量TAUMの燃料が噴射されるように、その燃料噴射弁22に開弁指示を行う。この結果、燃料噴射気筒のクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角に一致したタイミング(圧縮上死点からクランク角Qinj1だけ前)から、主燃焼燃料噴射量TAUMの燃料が噴射される。このタイミングにおける燃料噴射を、「主燃焼燃料噴射」と言う。そして、CPU71は図示しない点火時期制御ルーチンを実行することにより、主燃焼燃料噴射によって燃焼室21内に形成された混合気を圧縮上死点近傍の所定の点火時期にて点火する。その結果、機関10が要求トルクTQreqを発生するための主燃焼が圧縮上死点近傍以降において燃焼室21にて発生する。次いで、CPU71は、ステップ395に進んで、本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 320 and instructs the fuel injection valve 22 to open so that the fuel of the main combustion fuel injection amount TAUM is injected from the fuel injection valve 22 provided corresponding to the fuel injection cylinder. I do. As a result, the fuel of the main combustion fuel injection amount TAUM is injected from the timing at which the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with the predetermined crank angle before the compression top dead center (the crank angle Qinj1 before the compression top dead center). The fuel injection at this timing is referred to as “main combustion fuel injection”. The CPU 71 executes an ignition timing control routine (not shown) to ignite the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 21 by the main combustion fuel injection at a predetermined ignition timing near the compression top dead center. As a result, main combustion for the engine 10 to generate the required torque TQreq occurs in the combustion chamber 21 after the vicinity of the compression top dead center. Next, the CPU 71 proceeds to step 395 to end the present routine tentatively.

ところで、CPU71は、図4に示した蓄圧条件成立フラグ設定ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し行うようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPU71はステップ400から処理を開始し、ステップ405に進む。   By the way, the CPU 71 repeatedly performs the pressure accumulation condition establishment flag setting routine shown in FIG. 4 every elapse of a predetermined time. Accordingly, when the predetermined timing is reached, the CPU 71 starts processing from step 400 and proceeds to step 405.

CPU71はステップ405にて蓄圧条件が成立しているか否かを判定する。蓄圧条件は、以下の条件1乃至条件3が総て成立した場合に成立する。
(条件1)アクセル開度センサ66により検出されるアクセルペダル操作量Accp(即ち、機関の負荷)が所定の範囲内(低側負荷閾値Accpthl≦Accp≦高側負荷閾値Accpthh)である。
(条件2)機関回転速度センサ63により検出される機関回転速度NEが所定の範囲内(低側回転速度NEthl≦NE≦高側回転速度NEthh)である。
(条件3)蓄圧タンク圧センサ65により検出される蓄圧タンク内圧Pinが所定値Pinth1以下(Pin≦第1閾値Pinth1)である。
なお、条件2及び/又は条件3は省略されてもよい。
In step 405, the CPU 71 determines whether the pressure accumulation condition is satisfied. The pressure accumulation condition is satisfied when all of the following conditions 1 to 3 are satisfied.
(Condition 1) The accelerator pedal operation amount Accp (that is, the engine load) detected by the accelerator opening sensor 66 is within a predetermined range (low load threshold Accpthl ≦ Accp ≦ high load threshold Accpthh).
(Condition 2) The engine rotational speed NE detected by the engine rotational speed sensor 63 is within a predetermined range (low-side rotational speed NEthl ≦ NE ≦ high-side rotational speed NEthh).
(Condition 3) The pressure accumulation tank internal pressure Pin detected by the pressure accumulation tank pressure sensor 65 is a predetermined value Pinth1 or less (Pin ≦ first threshold value Pinth1).
Condition 2 and / or condition 3 may be omitted.

この蓄圧条件は、機関10の運転条件が過給を必要としない運転状態にあるときに成立する。即ち、蓄圧条件は、機関10の負荷が所定の高側負荷閾値よりも小さいときに成立する条件である。   This pressure accumulation condition is satisfied when the operating condition of the engine 10 is in an operating state that does not require supercharging. That is, the pressure accumulation condition is a condition that is satisfied when the load of the engine 10 is smaller than a predetermined high-side load threshold.

上記条件1において、アクセルペダル操作量Accpが低側負荷閾値Accpthl以上であることが条件に加わっているのは、吸入空気量が過度に小さい場合には排気圧力が蓄圧タンク51内の圧力を上昇させるのに十分な程に大きくならないからである。
上記条件3は、蓄圧タンク51内の圧力が十分に高い場合に蓄圧制御が無駄に行われてしまうことを回避するための条件である。
In the above condition 1, the condition that the accelerator pedal operation amount Accp is equal to or higher than the low-side load threshold value Accpthl is added to the condition that the exhaust pressure increases the pressure in the accumulator tank 51 when the intake air amount is excessively small. This is because it is not large enough to make it happen.
Condition 3 is a condition for avoiding wasteful accumulation control when the pressure in the accumulation tank 51 is sufficiently high.

現時点は機関10の始動直後であるから、機関10はアイドリング状態である。従って、アクセルペダル操作量Accpは最小値となるので、アクセルペダル操作量Accpは低側負荷閾値Accpthl未満である。また、機関10が始動された直後の状態においては、機関10はアイドリングを維持するのに必要な比較的低い回転速度(低側回転速度NEthl以下の回転速度)にて運転されている。従って、CPU71はステップ405にて「No」と判定してステップ425に進む。   Since the present time is immediately after the start of the engine 10, the engine 10 is in an idling state. Therefore, since the accelerator pedal operation amount Accp becomes the minimum value, the accelerator pedal operation amount Accp is less than the low-side load threshold Accpthl. Further, in a state immediately after the engine 10 is started, the engine 10 is operated at a relatively low rotational speed (rotational speed equal to or lower than the low-side rotational speed NEthl) necessary for maintaining idling. Accordingly, the CPU 71 makes a “No” determination at step 405 to proceed to step 425.

次いで、CPU71はステップ425にて過給補助条件が成立しているか否かを判定する。この過給補助条件は、機関10の運転条件が過給を必要とする運転状態にあるときに成立する。即ち、過給補助条件は、機関10の負荷が所定の過給必要負荷閾値よりも大きいときに成立する条件である。この過給必要負荷閾値は前記高側負荷閾値よりも大きい。   Next, the CPU 71 determines in step 425 whether the supercharging assistance condition is satisfied. This supercharging assistance condition is satisfied when the operating condition of the engine 10 is in an operating state requiring supercharging. That is, the supercharging assistance condition is a condition that is satisfied when the load of the engine 10 is larger than a predetermined supercharging required load threshold. This supercharging required load threshold is greater than the high side load threshold.

より具体的に述べると、CPU71は、ステップ425にて以下の条件4及び条件5が共に成立したときに過給補助条件が成立していると判定する。
(条件4)アクセル開度センサ66により検出されるアクセル開度Accpが過給必要負荷閾値Accptha以上である。
(条件5)蓄圧タンク圧センサ65により検出される蓄圧タンク内圧Pinが第2閾値Pinth2以上である。第2閾値Pinth2は、蓄圧タンク内圧Pinが第2閾値Pinth2以上であるとき、過給補助制御が可能となる値に選択されている。過給補助制御は、蓄圧タンク51内のガスをタービン35bに供給することにより、コンプレッサ35aの回転を補助して過給圧を増大する制御である。なお、第2閾値Pinth2は第1閾値Pinth1よりも小さい。
More specifically, the CPU 71 determines that the supercharging assistance condition is satisfied when both of the following condition 4 and condition 5 are satisfied in step 425.
(Condition 4) The accelerator opening degree Accp detected by the accelerator opening degree sensor 66 is equal to or greater than the supercharging required load threshold value Accptha.
(Condition 5) The pressure accumulation tank internal pressure Pin detected by the pressure accumulation tank pressure sensor 65 is not less than the second threshold Pinth2. The second threshold Pinth2 is selected to a value that enables supercharging assist control when the pressure accumulation tank internal pressure Pin is equal to or higher than the second threshold Pinth2. The supercharging assist control is a control for increasing the supercharging pressure by assisting the rotation of the compressor 35a by supplying the gas in the pressure accumulating tank 51 to the turbine 35b. The second threshold value Pinth2 is smaller than the first threshold value Pinth1.

現時点は機関10が始動された直後である。従って、アクセルペダル操作量Accpは過給必要負荷閾値Accpthaよりも小さい。   The current time is immediately after the engine 10 is started. Therefore, the accelerator pedal operation amount Accp is smaller than the supercharging required load threshold Accptha.

このため、CPU71はステップ425にて「No」と判定し、ステップ445に進んで電磁弁53を閉弁する。これにより、蓄圧タンク51とエキゾーストマニホールド41の集合部とのガスの流通が遮断される。   Therefore, the CPU 71 makes a “No” determination at step 425 and proceeds to step 445 to close the solenoid valve 53. Thereby, the gas flow between the pressure accumulating tank 51 and the gathering portion of the exhaust manifold 41 is blocked.

次いで、CPU71は、ステップ450に進んで排気遮断弁44を開弁する。これにより、排気遮断弁44よりも上流側の排気通路と外部との間のガスの流通が許容される。この結果、排気通路内のガスが触媒43を通して外部へ排出される。   Next, the CPU 71 proceeds to step 450 and opens the exhaust cutoff valve 44. Thereby, the gas flow between the exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve 44 and the outside is allowed. As a result, the gas in the exhaust passage is discharged outside through the catalyst 43.

次いで、CPU71は、ステップ440に進んで蓄圧条件成立判定フラグXLを「0」に設定し、ステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 440, sets the pressure accumulation condition establishment determination flag XL to “0”, proceeds to step 495, and once ends this routine.

次に、機関10の運転が継続され、前述した蓄圧制御条件が成立した場合の制御装置の作動について説明する。この場合、CPU71が図4のステップ400から処理を開始すると、CPU71はステップ405にて「Yes」と判定し、ステップ410に進んで電磁弁53を開弁する。これにより、蓄圧タンク51とエキゾーストマニホールド41の集合部とのガスの流通が許容される。従って、蓄圧タンク51内に排気遮断弁44よりも上流側の排気通路内のガスが導入され、貯められる。   Next, the operation of the control device when the operation of the engine 10 is continued and the above-described pressure accumulation control condition is satisfied will be described. In this case, when the CPU 71 starts processing from step 400 in FIG. 4, the CPU 71 determines “Yes” in step 405, proceeds to step 410, and opens the electromagnetic valve 53. As a result, the gas flow between the accumulator tank 51 and the aggregate portion of the exhaust manifold 41 is allowed. Therefore, the gas in the exhaust passage on the upstream side of the exhaust cutoff valve 44 is introduced into the pressure accumulation tank 51 and stored.

次いで、CPU71は、ステップ415に進んで排気遮断弁44を閉弁する。これにより、排気遮断弁44よりも上流側の排気通路と外部とのガスの流通が遮断される。
この結果、排気遮断弁44よりも上流側の排気通路内のガスの外部への流出が防がれ、従って、機関10から排出された排ガスが外部へと流出しなくなる。その結果、排気遮断弁44よりも上流側の排気通路内におけるガスの圧力が上昇するから、蓄圧タンク51内の圧力が効率よく増大する。即ち、蓄圧タンク51への蓄圧が実行される。
Next, the CPU 71 proceeds to step 415 to close the exhaust cutoff valve 44. As a result, the gas flow between the exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve 44 and the outside is shut off.
As a result, the outflow of the gas in the exhaust passage upstream of the exhaust shutoff valve 44 is prevented, so that the exhaust gas discharged from the engine 10 does not flow out. As a result, the pressure of the gas in the exhaust passage on the upstream side of the exhaust cutoff valve 44 is increased, so that the pressure in the pressure accumulating tank 51 is efficiently increased. That is, pressure accumulation in the pressure accumulation tank 51 is executed.

次いで、CPU71は、ステップ420に進んで蓄圧条件成立判定フラグXLに「1」を格納し、ステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 420 to store “1” in the pressure accumulation condition establishment determination flag XL, proceeds to step 495, and once ends this routine.

この状態において、CPU71が図2のステップ200から処理を開始すると、CPU71はステップ205に進んで機関10に対して要求される要求トルクTQreqを取得する。この場合、前述したステップ420の処理により、蓄圧条件成立判定フラグXLは「1」に設定されている。従って、CPU71はステップ210において「No」と判定してステップ230に進む。   In this state, when the CPU 71 starts processing from step 200 in FIG. 2, the CPU 71 proceeds to step 205 to acquire the required torque TQreq required for the engine 10. In this case, the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is set to “1” by the process of step 420 described above. Therefore, the CPU 71 makes a “No” determination at step 210 to proceed to step 230.

CPU71は、ステップ230においてステップ205にて取得した要求トルクTQreq及び現時点の機関回転速度NEと、関数gLと、に基づいて目標スロットル弁開度TAtgtを取得する。関数gLは、蓄圧制御を実行する場合(即ち、機関10の空燃比がリーン空燃比ALに設定されている場合)において、機関10が要求トルクTQreqを発生するために必要とする量の空気が燃焼室21に供給されるように目標スロットル弁開度TAtgtを定める関数である。関数gLは,ルックアップテーブル(マップ)形式にて予めROM72内に格納されている。次いで、CPU71は、ステップ235に進んで目標空燃比Abfrefにリーン空燃比ALを格納する。   In step 230, the CPU 71 acquires the target throttle valve opening degree TAtgt based on the required torque TQreq acquired in step 205, the current engine speed NE, and the function gL. The function gL indicates that when the pressure accumulation control is executed (that is, when the air-fuel ratio of the engine 10 is set to the lean air-fuel ratio AL), the amount of air required for the engine 10 to generate the required torque TQreq is This is a function for determining the target throttle valve opening degree TAtgt to be supplied to the combustion chamber 21. The function gL is stored in the ROM 72 in advance in a lookup table (map) format. Next, the CPU 71 proceeds to step 235 to store the lean air-fuel ratio AL in the target air-fuel ratio Abfref.

次いで、CPU71は、ステップ225に進んでスロットル弁開度TAを目標スロットル弁開度TAtgtに一致させるようにスロットル弁アクチュエータ33aを制御する。次いで、CPU71は、ステップ295に進んで、本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 225 to control the throttle valve actuator 33a so that the throttle valve opening degree TA coincides with the target throttle valve opening degree TAtgt. Next, the CPU 71 proceeds to step 295 to end the present routine tentatively.

この状態において、CPU71が図3のステップ300から処理を開始し、ステップ305に進むと、CPU71はステップ305にて「No」と判定しステップ325に進む。   In this state, when the CPU 71 starts processing from step 300 in FIG. 3 and proceeds to step 305, the CPU 71 determines “No” in step 305 and proceeds to step 325.

CPU71は、ステップ325にて燃料噴射気筒に対応して備えられている燃料噴射弁22から、その燃料噴射気筒のクランク角が圧縮上死点後の所定クランク角(例えば、圧縮上死点後クランク角Qinj2)に一致した時点より、副燃焼燃料噴射量(副燃焼燃料噴射時間)TAUPの燃料が噴射されるように、その燃料噴射弁22に指示を行う。このタイミングにおける燃料噴射を、「副燃焼燃料噴射」と言う。また、副燃焼燃料に基づいて形成された混合気の燃焼を「副燃焼」と言う。   In step 325, the CPU 71 determines whether the crank angle of the fuel injection cylinder is a predetermined crank angle after compression top dead center (for example, crank after compression top dead center) from the fuel injection valve 22 provided corresponding to the fuel injection cylinder in step 325. The fuel injection valve 22 is instructed so that the fuel of the sub-combustion fuel injection amount (sub-combustion fuel injection time) TAUP is injected from the time coincident with the angle Qinj2). The fuel injection at this timing is referred to as “sub-combustion fuel injection”. The combustion of the air-fuel mixture formed based on the auxiliary combustion fuel is called “sub-combustion”.

次いで、CPU71は、ステップ310に進み筒内吸入空気量Mcを取得する。次いで、CPU71は、ステップ315に進み、主燃焼燃料噴射量(主燃焼燃料噴射時間)TAUMを取得する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 310 to acquire the in-cylinder intake air amount Mc. Next, the CPU 71 proceeds to step 315 to acquire the main combustion fuel injection amount (main combustion fuel injection time) TAUM.

次いで、CPU71は、ステップ320に進み、燃料噴射気筒に対応して備えられている燃料噴射弁22から主燃焼燃料噴射量TAUMの燃料が噴射されるように、その燃料噴射弁22に開弁指示を行う。次いで、CPU71は、ステップ395に進んで、本ルーチンを一旦終了する。これにより、上述した主燃焼が発生する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 320 and instructs the fuel injection valve 22 to open so that the fuel of the main combustion fuel injection amount TAUM is injected from the fuel injection valve 22 provided corresponding to the fuel injection cylinder. I do. Next, the CPU 71 proceeds to step 395 to end the present routine tentatively. Thereby, the main combustion mentioned above occurs.

ここで、図5を参照しながら、上記蓄圧制御時(蓄圧条件成立判定フラグXLが「1」である場合)における上記主燃焼及び上記副燃焼について説明する。この図5は、燃料噴射気筒のクランク角に対する主燃焼燃料噴射及び副燃焼燃料噴射等のタイミングを示した図である。図5において、TDCは圧縮上死点、BDCは膨張下死点である。   Here, the main combustion and the sub-combustion during the pressure accumulation control (when the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is “1”) will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the timing of the main combustion fuel injection and the sub-combustion fuel injection with respect to the crank angle of the fuel injection cylinder. In FIG. 5, TDC is a compression top dead center, and BDC is an expansion bottom dead center.

上述した図3のステップ320の処理が実行されることにより、燃料噴射気筒のクランク角が圧縮上死点前の第1所定クランク角(圧縮上死点前Qinj1クランク角)に一致したタイミングから、主燃焼燃料噴射量TAUMの燃料が噴射される。即ち、主燃焼燃料噴射が行われる。このとき、燃料噴射気筒には空燃比が理論空燃比よりもリーンである目標空燃比AL(リーン空燃比AL)の混合気が形成される。この混合気を形成する空気の量は、主燃焼燃料噴射量TAUMの燃料が燃焼されることによって要求トルクTQreqが発生するように調整されている(図2のステップ230を参照)。
そして、CPU71は図示しない点火時期制御ルーチンを実行することにより、主燃焼燃料噴射によって燃焼室21内に形成された混合気を圧縮上死点近傍の点火時期Aigにて点火する。
これにより、圧縮上死点近傍から主燃焼が開始する。主燃焼は圧縮上死点後の所定クランク角SNまで継続する。この結果、要求トルクTQreqが機関10から発生する。このとき、主燃焼に供された混合気の空燃比はリーン空燃比ALである。従って、余剰の酸素が燃焼室21内に残存する。
3 is executed, the timing at which the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with the first predetermined crank angle before compression top dead center (Qinj1 crank angle before compression top dead center) is reached. Fuel of the main combustion fuel injection amount TAUM is injected. That is, main combustion fuel injection is performed. At this time, an air-fuel mixture having a target air-fuel ratio AL (lean air-fuel ratio AL) in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is formed in the fuel injection cylinder. The amount of air that forms this air-fuel mixture is adjusted so that the required torque TQreq is generated by burning the fuel of the main combustion fuel injection amount TAUM (see step 230 in FIG. 2).
The CPU 71 executes an ignition timing control routine (not shown) to ignite the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 21 by the main combustion fuel injection at the ignition timing Aig near the compression top dead center.
Thereby, the main combustion starts from the vicinity of the compression top dead center. Main combustion continues to a predetermined crank angle SN after compression top dead center. As a result, the required torque TQreq is generated from the engine 10. At this time, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture provided for main combustion is the lean air-fuel ratio AL. Accordingly, surplus oxygen remains in the combustion chamber 21.

その後、上述した図3のステップ325の処理が実行されることにより、燃料噴射気筒のクランク角が圧縮上死点後の第2所定クランク角(圧縮上死点後Qinj2クランク角)に一致したタイミングから、副燃焼燃料噴射量TAUPの燃料が噴射される。即ち、副燃焼燃料噴射が行われる。これにより、燃焼室21内には、副燃焼燃料噴射により噴射された燃料と主燃焼の結果として残存した酸素とを含む混合気(副燃焼用混合気)が形成される。そして、その副燃焼用混合気は主燃焼により発生した熱により高温となって着火する。即ち、副燃焼が発生する。   Thereafter, the processing at step 325 of FIG. 3 described above is executed, so that the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with the second predetermined crank angle after compression top dead center (Qinj2 crank angle after compression top dead center). From this, the fuel of the auxiliary combustion fuel injection amount TAUP is injected. That is, sub-combustion fuel injection is performed. Thus, an air-fuel mixture (sub-combustion air-fuel mixture) is formed in the combustion chamber 21 including the fuel injected by the auxiliary combustion fuel injection and the oxygen remaining as a result of the main combustion. The sub-combustion mixture is ignited at a high temperature by heat generated by the main combustion. That is, secondary combustion occurs.

更に、燃料噴射気筒の排気弁が膨張下死点BDC近傍の排気弁開弁時期EOにて開弁させられる。これにより、副燃焼により生じた高温のガスが排気通路内に排出される。更に、排気通路内においても副燃焼が発生する。このとき、前述したように、排気遮断弁44は閉弁されている。従って、排気遮断弁44よりも上流側の排気通路内のガスの分子数及び同ガスの温度が上昇する。換言すると、排気遮断弁44よりも上流側の排気通路内のガスの圧力が速やかに上昇する。更に、電磁弁53は開弁されている。この結果、蓄圧タンク51内の圧力が短時間内に第1閾値Pinth1にまで上昇する。即ち、短時間にて蓄圧タンク51への蓄圧を完了することができる。なお、副燃焼は膨張下死点近傍において発生するから、機関10の発生トルクを増大させない。   Further, the exhaust valve of the fuel injection cylinder is opened at the exhaust valve opening timing EO in the vicinity of the expansion bottom dead center BDC. As a result, the high-temperature gas generated by the secondary combustion is discharged into the exhaust passage. Further, secondary combustion occurs in the exhaust passage. At this time, as described above, the exhaust cutoff valve 44 is closed. Therefore, the number of molecules of the gas in the exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve 44 and the temperature of the gas increase. In other words, the pressure of the gas in the exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve 44 rises quickly. Further, the electromagnetic valve 53 is opened. As a result, the pressure in the pressure accumulation tank 51 rises to the first threshold value Pinth1 within a short time. That is, the pressure accumulation in the pressure accumulation tank 51 can be completed in a short time. Note that the secondary combustion occurs in the vicinity of the expansion bottom dead center, so that the generated torque of the engine 10 is not increased.

このような蓄圧制御が実行されると、蓄圧タンク内圧Pinが第1閾値Pinth1よりも大きくなる。この場合、上記条件3が不成立となるので上記蓄圧条件が不成立となる。従って、CPU71が図4のステップ400から処理を開始すると、CPU71はステップ405にて「No」と判定しステップ425に進む。そして、この段階において、上記過給補助条件が成立していなければ、CPU71は、ステップ445、ステップ450及びステップ440へと進む。従って、機関10は、前述した機関始動直後と同様に制御される。   When such pressure accumulation control is executed, the pressure accumulation tank internal pressure Pin becomes larger than the first threshold value Pinth1. In this case, since the condition 3 is not satisfied, the pressure accumulation condition is not satisfied. Therefore, when the CPU 71 starts processing from step 400 in FIG. 4, the CPU 71 determines “No” in step 405 and proceeds to step 425. At this stage, if the supercharging assistance condition is not satisfied, the CPU 71 proceeds to step 445, step 450 and step 440. Accordingly, the engine 10 is controlled in the same manner as immediately after the engine is started.

次に、運転者がアクセルペダルAPを踏み込み、アクセルペダル操作量Accpが高側負荷閾値Accpthhよりも大きい過給必要負荷閾値Accptha以上となることに伴って、上記過給補助条件が成立した場合の制御装置の作動について説明する。この場合、CPU71が図4のステップ400から処理を開始すると、CPU71はステップ405にて「No」と判定し、ステップ425に進む。さらに、CPU71はステップ425にて「Yes」と判定し、ステップ430に進む。   Next, when the driver depresses the accelerator pedal AP and the accelerator pedal operation amount Accp becomes equal to or greater than the supercharging required load threshold value Accptha which is larger than the high side load threshold value Accpthh, the above supercharging assist condition is satisfied. The operation of the control device will be described. In this case, when the CPU 71 starts the process from step 400 in FIG. 4, the CPU 71 determines “No” in step 405 and proceeds to step 425. Further, the CPU 71 determines “Yes” in step 425 and proceeds to step 430.

次に、CPU71は、ステップ430にて電磁弁53を開弁する。これにより、蓄圧タンク51とエキゾーストマニホールド41集合部とのガスの流通が許容される。従って、蓄圧タンク51内のガスがタービン35bの上流側に機関10からの排ガスに加えて供給される。これによって、加速開始後、コンプレッサ35aの回転数が過給に必要な所定の回転数に達するまでの時間(ターボラグ)を短縮することができる。   Next, the CPU 71 opens the electromagnetic valve 53 in step 430. As a result, gas circulation between the pressure accumulating tank 51 and the exhaust manifold 41 is allowed. Therefore, the gas in the pressure accumulating tank 51 is supplied in addition to the exhaust gas from the engine 10 upstream of the turbine 35b. As a result, it is possible to shorten the time (turbo lag) until the rotational speed of the compressor 35a reaches a predetermined rotational speed required for supercharging after starting acceleration.

次いで、CPU71は、ステップ435に進んで排気遮断弁44を開弁する。この結果、排気通路内のガスが触媒43を通して外部へ排出される。   Next, the CPU 71 proceeds to step 435 to open the exhaust cutoff valve 44. As a result, the gas in the exhaust passage is discharged outside through the catalyst 43.

次いで、CPU71は、ステップ440に進んで蓄圧条件成立判定フラグXLに「0」を格納し、ステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 440 to store “0” in the pressure accumulation condition establishment determination flag XL, proceeds to step 495, and once ends this routine.

この状態において、CPU71が図2のステップ200から処理を開始すると、CPU71はステップ205に進んで機関10に対して要求される要求トルクTQreqを取得する。この場合、前述したステップ440の処理により、蓄圧条件成立判定フラグXLは0」に設定されている。従って、CPU71はステップ210において「Yes」と判定してステップ215乃至ステップ225の処理を行う。   In this state, when the CPU 71 starts processing from step 200 in FIG. 2, the CPU 71 proceeds to step 205 to acquire the required torque TQreq required for the engine 10. In this case, the pressure accumulation condition establishment determination flag XL is set to “0” by the process of step 440 described above. Therefore, the CPU 71 determines “Yes” in step 210 and performs the processing in steps 215 to 225.

この結果、要求トルクTQreq及び現時点の機関回転速度NEと、関数gSと、に基づいて目標スロットル弁開度TAtgtが求められる。目標空燃比Abfrefは、理論空燃比Stoichに設定される。更に、スロットル弁開度TAが目標スロットル弁開度TAtgtに一致するようにスロットル弁アクチュエータ33aが駆動される。   As a result, the target throttle valve opening degree TAtgt is obtained based on the required torque TQreq, the current engine speed NE, and the function gS. The target air-fuel ratio Abfref is set to the stoichiometric air-fuel ratio Stoich. Further, the throttle valve actuator 33a is driven so that the throttle valve opening degree TA coincides with the target throttle valve opening degree TAtgt.

更に、この状態において、CPU71が図3のステップ300から処理を開始し、ステップ305に進むと、CPU71はステップ305にて「Yes」と判定し、前述したステップ310乃至ステップ320の処理を行う。この結果、機関10の空燃比を理論空燃比Stoichに一致させるための主燃焼燃料噴射量TAUMが決定され、その主燃焼燃料噴射量TAUMの燃料が燃料噴射気筒に供給される。なお、ステップ325の処理は行われなくなるので、副燃焼は発生しない。次いで、CPU71は、ステップ395に進んで、本ルーチンを一旦終了する。   Further, in this state, when the CPU 71 starts processing from step 300 in FIG. 3 and proceeds to step 305, the CPU 71 determines “Yes” in step 305, and performs the processing in steps 310 to 320 described above. As a result, the main combustion fuel injection amount TAUM for making the air-fuel ratio of the engine 10 coincide with the stoichiometric air-fuel ratio Stoch is determined, and the fuel of the main combustion fuel injection amount TAUM is supplied to the fuel injection cylinder. In addition, since the process of step 325 is not performed, subcombustion does not occur. Next, the CPU 71 proceeds to step 395 to end the present routine tentatively.

図6は、本制御装置による効果を説明するためのタイムチャートである。図6において、Mcは筒内吸入空気量、Trqは機関の出力トルク、Pbfは蓄圧タンク前圧力(タービン35bよりも上流における排気通路内の圧力)、Pinは蓄圧タンク内圧である。更に、実線L1は、本制御装置における上記各値を示す。破線L2は、本発明の実施形態の変形例に係る制御装置(以下「変形例」と言う。)における上記各値を示す。一点鎖線L3は、比較例における上記各値を示す。   FIG. 6 is a time chart for explaining the effect of the present control device. In FIG. 6, Mc is the cylinder intake air amount, Trq is the engine output torque, Pbf is the pre-accumulation tank pressure (pressure in the exhaust passage upstream from the turbine 35b), and Pin is the accumulator tank internal pressure. Further, a solid line L1 indicates the above values in the present control device. The broken line L2 indicates the above-described values in the control device (hereinafter referred to as “modified example”) according to a modified example of the embodiment of the present invention. An alternate long and short dash line L3 indicates the above values in the comparative example.

ここで、変形例は、蓄圧制御時において、排気遮断弁44を閉弁するとともに電磁弁53を開弁させ、且つ、主燃焼に供される混合気の空燃比を上記リーン空燃比ALに一致させた上で上記副燃焼燃料噴射を行うことにより、上記副燃焼を発生させる。ただし、変形例は、蓄圧制御の開始前後においてスロットル弁開度TAを変化させることなく、筒内吸入空気量Mcを一定に維持する。   Here, in the modified example, during the pressure accumulation control, the exhaust shut-off valve 44 is closed and the electromagnetic valve 53 is opened, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the main combustion matches the lean air-fuel ratio AL. Then, the auxiliary combustion is performed by performing the auxiliary combustion fuel injection. However, in the modification, the in-cylinder intake air amount Mc is kept constant without changing the throttle valve opening TA before and after the start of the pressure accumulation control.

また、比較例は、蓄圧制御時において、排気遮断弁44を閉弁するとともに電磁弁53を開弁させる。ただし、比較例は蓄圧制御において、主燃焼に供される混合気の空燃比を蓄圧制御開始前と同じ理論空燃比Stoichに維持し、且つ、副燃焼燃料噴射は行わない(即ち、副燃焼は発生させない)。更に、比較例は、蓄圧制御の開始前後においてスロットル弁開度TAを変化させることなく、筒内吸入空気量Mcを一定に維持する。   In the comparative example, the exhaust cutoff valve 44 is closed and the electromagnetic valve 53 is opened during pressure accumulation control. However, in the comparative example, in the pressure accumulation control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for main combustion is maintained at the same stoichiometric air-fuel ratio before the start of pressure accumulation control, and no sub-combustion fuel injection is performed (that is, sub-combustion is not performed). Do not generate). Further, in the comparative example, the in-cylinder intake air amount Mc is kept constant without changing the throttle valve opening TA before and after the start of the pressure accumulation control.

図6に示した例においては、時刻t1にて蓄圧条件が成立している(蓄圧制御が開始されている)。比較例によれば、蓄圧制御が開始される前後において筒内吸入空気量Mc及び主燃焼に供される混合気の空燃比は変化しない。従って、線L3に示したように、筒内吸入空気量Mc及び出力トルクTrqも変化しない。ただし、排気遮断弁44が閉弁され、且つ、電磁弁53が開弁されるので、蓄圧タンク前圧力Pbfは蓄圧制御中において僅かに増大する。この結果、蓄圧タンク内圧Pinは緩やかに増大し、時刻t4にて第1閾値Pinth1に到達する。   In the example shown in FIG. 6, the pressure accumulation condition is satisfied at time t1 (the pressure accumulation control is started). According to the comparative example, the cylinder intake air amount Mc and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the main combustion do not change before and after the pressure accumulation control is started. Accordingly, as indicated by the line L3, the in-cylinder intake air amount Mc and the output torque Trq do not change. However, since the exhaust shut-off valve 44 is closed and the electromagnetic valve 53 is opened, the pre-accumulation tank pressure Pbf slightly increases during the accumulation control. As a result, the pressure accumulation tank internal pressure Pin gradually increases and reaches the first threshold value Pinth1 at time t4.

一方、変形例によれば、蓄圧制御が開始される前後において筒内吸入空気量Mcは一定に維持されるが、主燃焼に供される混合気の空燃比は理論空燃比Stoichからリーン空燃比ALへと変化させられる。従って、線L2に示したように、筒内吸入空気量Mcは一定であるものの、出力トルクTrqは蓄圧制御中に低下してしまう。この場合においても、排気遮断弁44は閉弁され、且つ、電磁弁53は開弁される。更に、副燃焼が発生させられる。従って、蓄圧制御中における蓄圧タンク前圧力Pbfは比較例よりも大きくなる。この結果、蓄圧タンク内圧Pinは比較例よりも速やかに増大し、時刻t4より前の時刻t3にて第1閾値Pinth1に到達する。   On the other hand, according to the modification, the in-cylinder intake air amount Mc is maintained constant before and after the pressure accumulation control is started, but the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the main combustion is changed from the stoichiometric air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. Changed to AL. Therefore, as indicated by the line L2, the in-cylinder intake air amount Mc is constant, but the output torque Trq decreases during the pressure accumulation control. Even in this case, the exhaust cutoff valve 44 is closed and the electromagnetic valve 53 is opened. Further, secondary combustion is generated. Therefore, the pressure Pbf before the pressure accumulation tank during the pressure accumulation control is larger than that in the comparative example. As a result, the pressure accumulation tank internal pressure Pin increases more quickly than the comparative example, and reaches the first threshold value Pinth1 at time t3 before time t4.

他方、本制御装置によれば、蓄圧制御が開始される前後において、主燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比Stoichからリーン空燃比ALへと変化させられると同時に、機関10の発生トルクが一定になるように筒内吸入空気量Mcが増大させられる(線L1を参照。)。換言すると、蓄圧制御の開始前後(及び終了前後)において機関10の発生トルクは変化しない。   On the other hand, according to the present control device, before and after the pressure accumulation control is started, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for main combustion is changed from the stoichiometric air-fuel ratio Stoch to the lean air-fuel ratio AL, and at the same time, The in-cylinder intake air amount Mc is increased so that the generated torque is constant (see line L1). In other words, the generated torque of the engine 10 does not change before and after the start of the pressure accumulation control (and before and after the end).

更に、本制御装置による場合においても、排気遮断弁44は閉弁され電磁弁53は開弁され、且つ、副燃焼が発生させられる。従って、蓄圧制御中における蓄圧タンク前圧力Pbfは、変形例よりも筒内空気量が増大しているので、蓄圧タンク内圧Pinは変形例よりも速やかに増大し、時刻t3より前の時刻t2にて第1閾値Pinth1に到達する。   Further, even in the case of this control device, the exhaust cutoff valve 44 is closed, the electromagnetic valve 53 is opened, and sub-combustion is generated. Accordingly, the pressure Pbf before the pressure accumulation tank during the pressure accumulation control is larger in the cylinder air amount than in the modified example, so that the pressure in the pressure accumulation tank Pin increases more quickly than in the modified example, and at time t2 before time t3. The first threshold value Pinth1 is reached.

このように、本制御装置は、極めて短時間にて蓄圧タンク51の蓄圧を完了させることができるとともに、蓄圧制御の実行に伴う機関10の発生トルクの変動を回避することができるという優れた効果を奏する。   As described above, the present control device can complete the pressure accumulation in the pressure accumulation tank 51 in an extremely short time, and can also avoid the fluctuation in the torque generated by the engine 10 due to the execution of the pressure accumulation control. Play.

このように、本制御装置は、
過給機(35)と、
所定の蓄圧条件が成立したとき、前記排気通路内のガスを導入することにより同ガスを高圧状態にて収容する蓄圧部を含むとともに、所定の過給補助条件が成立したとき、同蓄圧部に収容されている高圧状態のガスを前記タービンの回転を補助するように同タービンに供給する過給補助手段(蓄圧系統50、図4のステップ405、425及び410等)と、
前記機関がトルクを発生するための主燃焼が前記燃焼室内にて発生し得るように同主燃焼用の燃料を噴射する主燃焼燃料噴射手段(燃料噴射弁22、図2のステップ220、図3のステップ315及びステップ320)と、
前記蓄圧条件が成立したとき、前記蓄圧部に導入させる前記排気管内のガスの圧力を増大させるための燃焼であって前記主燃焼とは別の燃焼である副燃焼が前記燃焼室内及び前記排気管内の少なくとも一方にて発生し得るように同副燃焼用の燃料を噴射する副燃焼燃料噴射手段(燃料噴射弁22、図2のステップ235及び図3のステップ325)と、
を有する。
Thus, this control device
A supercharger (35);
When a predetermined pressure accumulation condition is satisfied, the gas storage section includes a pressure accumulation section that accommodates the gas in a high pressure state by introducing the gas in the exhaust passage, and when a predetermined supercharging assist condition is satisfied, Supercharging assistance means (pressure accumulation system 50, steps 405, 425, and 410 in FIG. 4) for supplying the contained high-pressure gas to the turbine so as to assist the rotation of the turbine;
Main combustion fuel injection means (fuel injection valve 22, step 220 of FIG. 2, FIG. 3) for injecting fuel for the main combustion so that main combustion for generating torque by the engine can occur in the combustion chamber Step 315 and step 320),
When the pressure accumulation condition is satisfied, combustion for increasing the pressure of the gas in the exhaust pipe introduced into the pressure accumulating section and sub-combustion different from the main combustion is performed in the combustion chamber and the exhaust pipe Sub-combustion fuel injection means (fuel injection valve 22, step 235 in FIG. 2 and step 325 in FIG. 3) for injecting fuel for the sub-combustion so that it can be generated in at least one of
Have

前記主燃焼燃料噴射手段は、前記蓄圧条件が成立したとき、前記主燃焼に供される混合気の空燃比を理論空燃比よりも大きい空燃比である第1空燃比に一致させるように前記主燃焼用の燃料の量を制御するように構成されている(図2のステップ235、図3のステップ315)。更に、前記副燃焼燃料噴射手段は、前記主燃焼に供される混合気に含まれる過剰な酸素を用いて前記副燃焼に供される混合気を形成するように構成されている。   The main combustion fuel injection means is configured to cause the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the main combustion to coincide with the first air-fuel ratio that is an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio when the pressure accumulation condition is satisfied. It is configured to control the amount of fuel for combustion (step 235 in FIG. 2 and step 315 in FIG. 3). Further, the sub-combustion fuel injection means is configured to form an air-fuel mixture used for the sub-combustion using excess oxygen contained in the air-fuel mixture supplied for the main combustion.

また、本制御装置は、
前記燃焼室に供給される空気の量である吸入空気流量を取得する吸入空気量取得手段と(図3のステップ310等)、
前記機関に対して要求される要求トルクを表す要求パラメータを取得する要求トルクパラメータ取得手段と(図2のステップ205等)、
前記吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段(スロットル弁33及びスロットル弁アクチュエータ33a等)と、を備える。
In addition, this control device
Intake air amount acquisition means for acquiring an intake air flow rate that is the amount of air supplied to the combustion chamber (step 310 in FIG. 3);
Request torque parameter acquisition means for acquiring a request parameter representing a request torque required for the engine (step 205 in FIG. 2 and the like);
Intake air amount control means (throttle valve 33, throttle valve actuator 33a, etc.) for controlling the intake air amount.

また、前記主燃焼燃料噴射手段は、
前記蓄圧条件が成立したとき(XL=1のとき)前記主燃焼に供される混合気を前記第1空燃比に一致させるように前記取得された吸入空気量と同第1空燃比とに基づいて前記主燃焼用の燃料の量を制御し(図2のステップ235及び図3のステップ315等)、前記蓄圧条件が成立しないとき(XL=0のとき)前記主燃焼に供される混合気を前記第1空燃比よりも小さい第2空燃比(理論空燃比)に一致させるように前記取得された吸入空気量と同第2空燃比とに基づいて前記主燃焼用の燃料の量を制御する(図2のステップ220、図3のステップ315)ように構成されている。
The main combustion fuel injection means includes
When the pressure accumulation condition is satisfied (when XL = 1), based on the acquired intake air amount and the first air-fuel ratio so that the air-fuel mixture provided for the main combustion matches the first air-fuel ratio The amount of fuel for the main combustion is controlled (step 235 in FIG. 2, step 315 in FIG. 3, etc.), and the air-fuel mixture supplied to the main combustion when the pressure accumulation condition is not satisfied (when XL = 0) The amount of the main combustion fuel is controlled based on the acquired intake air amount and the second air-fuel ratio so as to match the second air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio) smaller than the first air-fuel ratio. (Step 220 in FIG. 2 and Step 315 in FIG. 3).

更に、前記吸入空気量制御手段は、
前記取得された要求トルクパラメータにより表される要求トルクを前記機関が発生するように同要求トルクと前記蓄圧条件が成立しているか否かとに応じて前記吸入空気量を制御するように構成されている(図2のルーチンを参照)。
Further, the intake air amount control means includes:
The intake air amount is controlled according to whether the required torque and the pressure accumulation condition are satisfied so that the engine generates the required torque represented by the acquired required torque parameter. (See routine in FIG. 2).

更に、前記主燃焼燃料噴射手段は、
前記燃焼室(21)に燃料を直接噴射する筒内噴射弁(22)から前記主燃焼用の燃料を第1の期間(圧縮上死点前クランク角Qinj1から主燃焼燃料噴射時間TAUMが経過するまでの期間)において噴射するように構成されている(図3のステップ320)。
前記副燃焼燃料噴射手段は、
前記筒内噴射弁(22)から前記副燃焼用の燃料を前記第1の期間よりも遅角側の第2の期間(圧縮上死点後クランク角Qinj2から副燃焼燃料噴射時間TAUPが経過する期間)において噴射するように構成されている(図3のステップ325)。
Further, the main combustion fuel injection means includes
The main combustion fuel is injected from the in-cylinder injection valve (22) that directly injects fuel into the combustion chamber (21) in the first period (the main combustion fuel injection time TAUM has elapsed from the crank angle Qinj1 before compression top dead center). (Step 320 in FIG. 3).
The auxiliary combustion fuel injection means includes
The sub-combustion fuel is injected from the in-cylinder injection valve (22) into a second period (a sub-combustion fuel injection time TAUP elapses from the post-compression top dead center crank angle Qinj2) that is delayed from the first period. During the period) (step 325 in FIG. 3).

従って、本制御装置は、例えば加速操作が短時間内に頻発するような状況においても、蓄圧タンク内圧Pinを高い値に維持できる(速やかに回復できる)ので、蓄圧タンク51内のガスによる過給補助を行うことができ、もって、ターボラグを短縮できる。よって、運転者の要求に応じた加速感をもたらすことができる。   Accordingly, the present control device can maintain the pressure-accumulation tank internal pressure Pin at a high value (can be quickly recovered) even in a situation where acceleration operations frequently occur within a short time, for example, so that supercharging by the gas in the pressure-accumulation tank 51 is performed. Assistance can be provided, and turbo lag can be shortened. Therefore, it is possible to provide an acceleration feeling according to the driver's request.

なお、本発明による内燃機関の制御装置は、上記実施形態に限定されることなく、以下に述べるような種々の変形例を採用することができる。例えば、副燃焼燃料噴射の開始時期は、副燃焼が機関10にトルクを発生させない時期である限り、主燃焼の燃焼継続中であってもよい。この場合、副燃焼用の混合気は、主燃焼の火炎と主燃焼により発生する熱とによって着火されるので、副燃焼がより確実に発生され得る。   The control device for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications as described below can be adopted. For example, the start timing of the auxiliary combustion fuel injection may be during the combustion of the main combustion as long as the auxiliary combustion does not cause the engine 10 to generate torque. In this case, the air-fuel mixture for secondary combustion is ignited by the main combustion flame and the heat generated by the main combustion, so that the secondary combustion can be generated more reliably.

また、副燃焼は燃焼室21内のみで発生してもよく、又は、排気通路内のみにて発生するものであってもよい。   Further, the auxiliary combustion may be generated only in the combustion chamber 21 or may be generated only in the exhaust passage.

更に、上記実施形態の副燃焼燃料噴射手段は、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁22(筒内噴射弁)を用いて副燃焼用の燃料を噴射していた。これに対し、エキゾーストマニホールド41に別途燃料噴射弁を配設しておき、副燃焼燃料噴射手段はその別途配設された噴射弁から副燃焼用の燃料を噴射するように構成されてもよい。この場合においても、蓄圧制御中において主燃焼に供される混合気の空燃比がリーン空燃比ALに設定されることが望ましい。これによれば、燃焼室21からエキゾーストマニホールド41内に排出された余剰の酸素と、エキゾーストマニホールド41内に噴射された燃料と、によって副燃焼用の混合気がエキゾーストマニホールド41内において形成され、主燃焼の排気熱によりその副燃焼用の混合気が着火される。従って、蓄圧制御の前後において機関10の発生トルクが変動することを回避しながら、排気通路内のガス圧力を上昇させることができる。   Further, the auxiliary combustion fuel injection means of the above embodiment injects the auxiliary combustion fuel using the fuel injection valve 22 (in-cylinder injection valve) that injects the fuel directly into the cylinder. On the other hand, a fuel injection valve may be separately provided in the exhaust manifold 41, and the auxiliary combustion fuel injection means may be configured to inject fuel for auxiliary combustion from the separately provided injection valve. Even in this case, it is desirable that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the main combustion during the pressure accumulation control is set to the lean air-fuel ratio AL. According to this, the surplus oxygen discharged from the combustion chamber 21 into the exhaust manifold 41 and the fuel injected into the exhaust manifold 41 form an air-fuel mixture for subcombustion in the exhaust manifold 41. The air-fuel mixture for secondary combustion is ignited by the exhaust heat of combustion. Therefore, the gas pressure in the exhaust passage can be increased while avoiding fluctuations in the torque generated by the engine 10 before and after the pressure accumulation control.

さらに、副燃焼用の燃料がエキゾーストマニホールド41に設けられた燃料噴射弁から噴射される態様は、エキゾーストマニホールド41に副燃焼用の点火プラグを有していてもよい。これによりエキゾーストマニホールド41内において副燃焼をより確実に発生させることができる。   Furthermore, the aspect in which the fuel for sub-combustion is injected from the fuel injection valve provided in the exhaust manifold 41 may include a spark plug for sub-combustion in the exhaust manifold 41. As a result, sub-combustion can be more reliably generated in the exhaust manifold 41.

加えて、副燃焼燃料噴射手段が、エキゾーストマニホールド41に配設された燃料噴射弁から副燃焼用の燃料を噴射するように構成されている場合、排気通路に二次空気(新気)を別途供給するための二次空気供給装置が備えられていてもよい。この場合、副燃焼用の酸素が二次空気供給装置によって供給される。従って、蓄圧制御中において主燃焼に供される混合気の空燃比は理論空燃比Stoichに設定しておくこともできる。   In addition, when the auxiliary combustion fuel injection means is configured to inject fuel for auxiliary combustion from the fuel injection valve disposed in the exhaust manifold 41, secondary air (fresh air) is separately supplied to the exhaust passage. A secondary air supply device for supplying may be provided. In this case, oxygen for auxiliary combustion is supplied by the secondary air supply device. Therefore, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for main combustion during the pressure accumulation control can be set to the stoichiometric air-fuel ratio Stoich.

また、上記実施形態においては、過給補助条件成立の際には蓄圧タンク51から蓄圧経路構成管52を通してタービン35bへガスが供給される。これに対し、蓄圧経路構成管52とは別に、蓄圧タンク51とタービン35bとを連通する連通管と、その連通管の通路を開閉する電磁弁とを設けてもよい。この場合、その電磁弁は過給補助条件成立時にのみ開弁させられ、それによりその連通管を通しタービン35bへガスが供給される。これによれば、タービン35bに蓄圧タンク51内のガスを直接供給するができる。従って、排気通路を介して蓄圧タンク51内のガスをタービン35bに供給した場合に比べ、タービン35bに供給するガスの圧力を高くすることができる。この結果、ターボラグをさらに短縮することができる。   In the above embodiment, gas is supplied from the pressure accumulation tank 51 to the turbine 35b through the pressure accumulation path constituting pipe 52 when the supercharging assist condition is satisfied. On the other hand, in addition to the pressure accumulation path constituting pipe 52, a communication pipe that communicates the pressure accumulation tank 51 and the turbine 35b and an electromagnetic valve that opens and closes the passage of the communication pipe may be provided. In this case, the solenoid valve is opened only when the supercharging assist condition is satisfied, whereby gas is supplied to the turbine 35b through the communication pipe. According to this, the gas in the pressure accumulation tank 51 can be directly supplied to the turbine 35b. Therefore, the pressure of the gas supplied to the turbine 35b can be made higher than when the gas in the pressure accumulating tank 51 is supplied to the turbine 35b via the exhaust passage. As a result, the turbo lag can be further shortened.

また、上記実施形態においては、過給補助条件成立の際の蓄圧タンク51からのガスの供給は、別途設けられた補助過給機の補助タービンに対して行われてもよい。即ち、補助過給機は、蓄圧タンク51から供給されるガスにより回転される補助タービンを有する。さらに、補助過給機は、補助タービンの回転に伴って回転させられ、コンプレッサ35aの下流又は上流において、吸気通路に配設される補助コンプレッサを有する。これによって、過給補助条件成立の際には、蓄圧タンク51から供給されるガスによって補助タービン及び補助コンプレッサが回転させられる。この結果、コンプレッサ35aに加えて補助コンプレッサによるによる吸入空気の圧縮が行われ、さらに吸気効率を向上させることができる。   Moreover, in the said embodiment, supply of the gas from the pressure accumulation tank 51 at the time of supercharging assistance conditions satisfaction may be performed with respect to the auxiliary turbine of the auxiliary supercharger provided separately. That is, the auxiliary supercharger has an auxiliary turbine that is rotated by the gas supplied from the pressure accumulation tank 51. Furthermore, the auxiliary supercharger is rotated in accordance with the rotation of the auxiliary turbine, and has an auxiliary compressor disposed in the intake passage downstream or upstream of the compressor 35a. Thus, when the supercharging assistance condition is satisfied, the auxiliary turbine and the auxiliary compressor are rotated by the gas supplied from the pressure accumulation tank 51. As a result, the intake air is compressed by the auxiliary compressor in addition to the compressor 35a, and the intake efficiency can be further improved.

また、上記実施形態において、燃料噴射弁22から噴射される副燃焼燃料噴射量TAUPは一定であった。これに対し、燃料噴射弁22から噴射される副燃焼燃料噴射量TAUPは可変であってもよい。即ち、例えば、本制御御装置が蓄圧制御を行う際に、蓄圧タンク内圧が低い場合、副燃焼燃料噴射量TAUPの噴射量を増加させる。蓄圧タンク内圧Pinが低い程、蓄圧タンク51に供給されるガスの圧力を高めることができる。この結果、蓄圧タンク内圧Pinは速やかに増大し第1閾値Pinth1に到達する時間が短縮される。   In the above embodiment, the auxiliary combustion fuel injection amount TAUP injected from the fuel injection valve 22 is constant. On the other hand, the auxiliary combustion fuel injection amount TAUP injected from the fuel injection valve 22 may be variable. That is, for example, when the control controller performs pressure accumulation control, if the pressure accumulation tank internal pressure is low, the injection amount of the auxiliary combustion fuel injection amount TAUP is increased. The pressure of the gas supplied to the pressure accumulation tank 51 can be increased as the pressure accumulation tank internal pressure Pin is lower. As a result, the pressure accumulation tank internal pressure Pin increases rapidly, and the time for reaching the first threshold value Pinth1 is shortened.

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の概略図である。1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied. 図1に示したCPUが実行するスロットル弁制御ルーチンを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a throttle valve control routine executed by a CPU shown in FIG. 図1に示したCPUが実行する燃料噴射制御ルーチンを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a fuel injection control routine executed by a CPU shown in FIG. 図1に示したCPUが実行する蓄圧条件成立フラグ設定ルーチンを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a pressure accumulation condition establishment flag setting routine executed by a CPU shown in FIG. 燃料噴射気筒のクランク角に対する主燃焼燃料噴射及び副燃焼燃料噴射等のタイミングを示した図である。It is the figure which showed the timing of the main combustion fuel injection, the subcombustion fuel injection, etc. with respect to the crank angle of a fuel injection cylinder. 蓄圧時における吸入空気量、発生トルク、蓄圧タンク前圧力及び蓄圧タンク内圧力の時間的な変化を表す図である。It is a figure showing the time change of the amount of intake air at the time of pressure accumulation, generated torque, pressure in a pressure accumulation tank, and pressure in a pressure accumulation tank.

符号の説明Explanation of symbols

10…内燃機関,20…本体部、21…燃焼室、22…燃料噴射弁、30…吸気系統、31…インテークマニホールド、32…吸気管、33…スロットル弁、33a…スロットル弁アクチュエータ、35…過給機、35a…コンプレッサ、35b…タービン、40…排気系統、41…エキゾーストマニホールド、42…排気管、44…排気遮断弁、50…蓄圧系統、50…排気蓄圧系統、51…蓄圧タンク、52…蓄圧経路構成管、53…電磁弁、61…スロットル弁ポジションセンサ、62…熱線式エアフローメータ、63…機関回転速度センサ、65…蓄圧タンク圧センサ、66…アクセル開度センサ、67…排気圧センサ、70…電気制御装置、75…インターフェース。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 20 ... Main part, 21 ... Combustion chamber, 22 ... Fuel injection valve, 30 ... Intake system, 31 ... Intake manifold, 32 ... Intake pipe, 33 ... Throttle valve, 33a ... Throttle valve actuator, 35 ... Excess 35a ... compressor, 35b ... turbine, 40 ... exhaust system, 41 ... exhaust manifold, 42 ... exhaust pipe, 44 ... exhaust shut-off valve, 50 ... accumulator system, 50 ... exhaust accumulator system, 51 ... accumulator tank, 52 ... Pressure accumulating path constituting pipe, 53 ... Solenoid valve, 61 ... Throttle valve position sensor, 62 ... Hot wire air flow meter, 63 ... Engine rotational speed sensor, 65 ... Accumulated tank pressure sensor, 66 ... Accelerator opening sensor, 67 ... Exhaust pressure sensor 70 ... electric control device, 75 ... interface.

Claims (6)

内燃機関の燃焼室に連通した排気通路を形成する排気管に配設されたタービンと同燃焼室に連通した吸気通路を形成する吸気管に配設され且つ同タービンの回転に伴って回転するコンプレッサとを有する過給機と、
所定の蓄圧条件が成立したとき、前記排気通路内のガスを導入することにより同ガスを高圧状態にて収容する蓄圧部を含むとともに、所定の過給補助条件が成立したとき、同蓄圧部に収容されている高圧状態のガスを前記タービンの回転を補助するように同タービンに供給する過給補助手段と、
前記機関がトルクを発生するための主燃焼が前記燃焼室内にて発生し得るように同主燃焼用の燃料を噴射する主燃焼燃料噴射手段と、
前記蓄圧条件が成立したとき、前記蓄圧部に導入させる前記排気通路内のガスの圧力を増大させるための燃焼であって前記主燃焼とは別の燃焼である副燃焼が前記燃焼室内及び前記排気通路内の少なくとも一方にて発生し得るように同副燃焼用の燃料を噴射する副燃焼燃料噴射手段と、
を有する内燃機関の制御装置。
A compressor disposed in an intake pipe that forms an intake passage communicating with the turbine and a turbine disposed in an exhaust pipe that forms an exhaust passage communicating with the combustion chamber of the internal combustion engine, and that rotates as the turbine rotates A turbocharger having
When a predetermined pressure accumulation condition is satisfied, the gas storage section includes a pressure accumulation section that accommodates the gas in a high pressure state by introducing the gas in the exhaust passage, and when a predetermined supercharging assist condition is satisfied, Supercharging assisting means for supplying a gas in a high-pressure state accommodated to the turbine so as to assist the rotation of the turbine;
Main combustion fuel injection means for injecting fuel for the main combustion so that main combustion for generating torque by the engine can occur in the combustion chamber;
When the pressure accumulation condition is satisfied, combustion for increasing the pressure of the gas in the exhaust passage introduced into the pressure accumulating portion, and sub-combustion different from the main combustion is performed in the combustion chamber and the exhaust Sub-combustion fuel injection means for injecting fuel for sub-combustion so that it can be generated in at least one of the passages;
A control apparatus for an internal combustion engine.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記主燃焼燃料噴射手段は、前記蓄圧条件が成立したとき、前記主燃焼に供される混合気の空燃比を理論空燃比よりも大きい空燃比である第1空燃比に一致させるように前記主燃焼用の燃料の量を制御するように構成され、
前記副燃焼燃料噴射手段は、前記主燃焼に供される混合気に含まれる過剰な酸素を用いて前記副燃焼に供される混合気を形成するように構成された、
内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The main combustion fuel injection means is configured to cause the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the main combustion to coincide with the first air-fuel ratio that is an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio when the pressure accumulation condition is satisfied. Configured to control the amount of fuel for combustion;
The sub-combustion fuel injection means is configured to form an air-fuel mixture provided for the secondary combustion using excess oxygen contained in the air-fuel mixture provided for the main combustion.
Control device for internal combustion engine.
請求項2に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記燃焼室に供給される空気の量である吸入空気量を取得する吸入空気量取得手段と、
前記機関に対して要求される要求トルクを表す要求パラメータを取得する要求トルクパラメータ取得手段と、
前記吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
を備え、
前記主燃焼燃料噴射手段は、
前記蓄圧条件が成立したとき前記主燃焼に供される混合気を前記第1空燃比に一致させるように前記取得された吸入空気量と同第1空燃比とに基づいて前記主燃焼用の燃料の量を制御し、前記蓄圧条件が成立しないとき前記主燃焼に供される混合気を前記第1空燃比よりも小さい第2空燃比に一致させるように前記取得された吸入空気量と同第2空燃比とに基づいて前記主燃焼用の燃料の量を制御するように構成され、
前記吸入空気量制御手段は、
前記取得された要求トルクパラメータにより表される要求トルクを前記機関が発生するように同要求トルクと前記蓄圧条件が成立しているか否かとに応じて前記吸入空気量を制御するように構成された、
内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine according to claim 2,
Intake air amount acquisition means for acquiring an intake air amount that is an amount of air supplied to the combustion chamber;
Request torque parameter acquisition means for acquiring a request parameter representing a request torque required for the engine;
An intake air amount control means for controlling the intake air amount;
With
The main combustion fuel injection means is
The main combustion fuel based on the acquired intake air amount and the first air-fuel ratio so that the air-fuel mixture provided for the main combustion matches the first air-fuel ratio when the pressure accumulation condition is satisfied When the pressure accumulation condition is not satisfied, the air-fuel mixture provided for the main combustion is equal to the acquired intake air amount so as to coincide with the second air-fuel ratio smaller than the first air-fuel ratio. 2 is configured to control the amount of the main combustion fuel based on the air-fuel ratio;
The intake air amount control means includes:
The intake air amount is controlled according to whether the required torque and the pressure accumulation condition are satisfied so that the engine generates the required torque represented by the acquired required torque parameter. ,
Control device for internal combustion engine.
請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記主燃焼燃料噴射手段は、
前記燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射弁から前記主燃焼用の燃料を第1の期間において噴射するように構成され、
前記副燃焼燃料噴射手段は、
前記筒内噴射弁から前記副燃焼用の燃料を前記第1の期間よりも遅角側の第2の期間において噴射するように構成された、
内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The main combustion fuel injection means is
The main combustion fuel is configured to be injected in a first period from an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber,
The auxiliary combustion fuel injection means includes
The sub-combustion fuel is injected from the in-cylinder injection valve in a second period that is retarded from the first period.
Control device for internal combustion engine.
請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記蓄圧条件が成立したとき、前記排気通路内のガスの外部への流出を防ぐために同排気通路と同外部とを遮断する排気遮断手段を有する、
内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
When the pressure accumulation condition is satisfied, the exhaust passage has a means for shutting off the exhaust passage and the outside in order to prevent the gas in the exhaust passage from flowing out to the outside.
Control device for internal combustion engine.
請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記副燃焼燃料噴射手段は、前記蓄圧条件が成立していないとき、前記副燃焼用の燃料を噴射しないように構成された内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The control device for an internal combustion engine, wherein the sub-combustion fuel injection means is configured not to inject the sub-combustion fuel when the pressure accumulation condition is not satisfied.
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