JP2004278348A - Control system of internal combustion engine - Google Patents

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    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system of an internal combustion engine for excellently maintaining a combustion state by restraining influence of a supercharging effect adjusting means arranged in a turbocharger. <P>SOLUTION: This internal combustion engine 1 is provided with the turbocharger 10 including an electric motor 10d as the supercharging effect adjusting means for changing the corresponding relationship between an exhaust flow rate and the supercharging effect, and is provided with an EGR valve 23 as an EGR quantity adjusting means capable of adjusting EGR quantity separately from the turbocharger 10, and an ECU 17 as an EGR control means for controlling operation of the EGR valve 23 so as to offset a change in the EGR quantity generated according to an adjustment of the supercharging effect by the electric motor 10d. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関におけるEGR量や燃焼状態を制御する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
可変ノズル付きターボチャージャーを備えた内燃機関において、EGR弁が最大開度に操作されてもEGR量が不足するときにターボチャージャーの可変ノズルを絞り込んで排気の背圧を上昇させ、それによりEGR量を増加させる制御装置が知られている(例えば特許文献1参照)。その他に、本発明に関連する従来技術として特許文献2がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−152879号公報
【特許文献2】
特表2000−500544号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、EGR量の調整を目的として可変ノズルの開度を変化させた場合はともかくとして、可変ノズルの本来の目的である過給効果の調整のためにノズル開度を変化させた場合、開度の調整に伴って排気背圧が変化し、その影響で内部EGR量、つまりシリンダ内に残留する燃焼ガスの量が変化する。このような内部EGR量の変化を考慮して内燃機関の運転状態を制御しないと燃焼温度や燃焼速度等が最適な状態からずれて燃焼状態が悪化し、排気エミッションや燃費の悪化を招く。電動機付きターボチャージャーにおいて、タービンロータの回転を電動機によって変化させた場合にも同様の問題が生じる。
【0005】
そこで、本発明はターボチャージャーに設けられた過給効果調整手段の影響を抑えて燃焼状態を良好に維持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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の制御装置は、排気流量と過給効果との対応関係を変化させる過給効果調整手段を含むターボチャージャーが設けられた内燃機関に適用される。そして、前記ターボチャージャーとは別に設けられてEGR量を調整可能なEGR量調整手段と、前記過給効果調整手段による過給効果の調整に伴って発生するEGR量の変化を相殺するように前記EGR量調整手段の動作を制御するEGR制御手段とを備えることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。
【0007】
この発明によれば、過給効果調整手段の操作によってEGR量が変化しても、その変化を相殺するようにEGR量調整手段が作動することにより、EGR量の最適値(制御の目標値)からのずれが抑えられる。このため、燃焼状態が良好に維持され、排気エミッションや燃費の悪化が防止される。
【0008】
本発明の内燃機関の制御装置においては、前記EGR量調整手段として、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを結ぶEGR通路を経由して排気を前記吸気通路に戻す外部EGR調整装置が設けられ、前記EGR量制御手段は、前記EGR量の変化を相殺するように前記外部EGR調整装置によるEGR量を制御してもよい(請求項2)。あるいは、前記EGR量調整手段として、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方の動弁特性を制御する可変動弁機構が設けられ、前記EGR量制御手段は、前記EGR量の変化を相殺するように前記可変動弁機構による動弁特性を制御してもよい(請求項3)。これらの態様によれば、ターボチャージャーの過給効果が調整されると、その調整に伴うEGR量の変化を相殺するように外部EGR調整装置によるEGR量や可変動弁機構による動弁特性が調整される。なお、可変動弁機構は動弁特性として例えば開閉タイミング又は作用角を変更するものを含む。吸気弁と排気弁のそれぞれの開弁期間のオーバラップ量や吸気弁又は排気弁の作用角を変更することにより内部EGR量を調整することができる。
【0009】
また、本発明の内燃機関の制御装置において、前記EGR量制御手段は、排気背圧の変化に応じて前記EGR量調整手段の動作を制御してもよい(請求項4)。過給効果調整手段による過給効果の調整に伴って排気背圧が変化し、その結果としてEGR量が変化することから、排気背圧の変化を監視すればEGR量の変化を把握でき、EGR量の変化が適切に相殺されるようEGR量調整手段を制御することができる。
【0010】
前記EGR量制御手段は内燃機関のシリンダに取り込まれる全EGR量を特定し、その特定結果に基づいて前記EGR量調整手段の動作を制御してもよい(請求項5)。全EGR量は内部EGR量と外部EGR量との和として与えられるものであり、これを特定してEGR量調整手段の動作を制御すればEGR量をより正確に最適値に制御することができる。
【0011】
本発明の第2の制御装置は、排気流量と過給効果との対応関係を変化させる過給効果調整手段を含むターボチャージャーが設けられた内燃機関に適用される。そして、前記過給効果調整手段による過給効果の調整状態に応じて、前記内燃機関における燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を制御する燃焼制御手段を備えることにより、上述した課題を解決する(請求項6)。
【0012】
この発明によれば、過給効果調整手段の操作に伴ってEGR量が変化しても、その変化が燃焼状態に与える影響を相殺するように燃焼制御パラメータの値を制御することにより、燃焼状態を良好に維持することができる。
【0013】
本発明において、EGR量の特定やその制御の概念は、EGR量そのものが対象となる場合に限らず、EGR率のようにEGR量に換算可能な物理量によってEGRに関する目標値や変化量が特定されてEGR量が制御される場合も含む。本発明において、「相殺」の概念は、EGR量の変化又はその変化が燃焼に与える影響を完全に打ち消す場合に限らず、EGR量の変化又はその変化が燃焼に与える影響を部分的に、又は不完全に打ち消す場合も含む。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図1は本発明の制御装置が適用された内燃機関の一実施形態を示している。この内燃機関1は、吸気通路2からシリンダ3内に空気を取り込むとともに燃料噴射弁4からシリンダ3内に燃料を直接噴射してシリンダ3内で燃料混合気を形成する筒内噴射式ガソリンエンジンとして構成されている。シリンダ3内で形成された燃料混合気は点火プラグ5で着火されて燃焼し、その燃焼エネルギでピストン6が往復駆動される。なお、内燃機関1には複数のシリンダ3が設けられているが、図1では単一のシリンダ3のみが代表して示されている。吸気通路2及び排気通路7はそれぞれ吸気弁8及び排気弁9によってシリンダ3に対して開閉される。内燃機関1は燃料噴射弁4から吸気通路2に燃料を噴射するいわゆるポート噴射式のガソリンエンジンであってもよいし、軽油を燃料としたディーゼルエンジンであってもよい。
【0015】
吸気通路2と排気通路7との間にはターボチャージャー10が設けられている。ターボチャージャー10は、排気通路7に収容されるタービンロータ10aと、吸気通路2に収容されるコンプレッサロータ10bと、両ロータ10a、10bを同軸に連結するスピンドル10cとを備え、排気通路7の排気エネルギを利用してタービンロータ10a、スピンドル10c及びコンプレッサロータ10bを一体的に回転させて吸気通路2の吸気をシリンダ3に過給する周知の過給装置である。但し、本実施形態のターボチャージャー10は、スピンドル10cを駆動する電動機10dを備えた電動機付きターボチャージャーとして構成されている。電動機10dは例えばスピンドル10cにロータを取り付け、かつスピンドル10cの周囲にステータを配置することによって構成することができる。
【0016】
電動機10dはバッテリ12からインバータ11を介して供給される電力によりスピンドル10cを正逆両方向に回転駆動できるとともに、スピンドル10cによって駆動されることにより発電を行うこともできる。電動機10dが生成した電力はインバータ11を介してバッテリ12に充電される。このように電動機10dにてスピンドル10cの回転を変化させ、又は電動機10dにて発電を行うことにより、タービンロータ10aに導かれる排気流量とコンプレッサロータ10bによる吸気の過給効果との対応関係が変化する。従って、電動機10dは過給効果調整手段として機能する。なお、電動機10dの正転は、ターボチャージャー10のタービンロータ10aが排気によって回される際の回転方向に相当する。ターボチャージャー10のタービン10a側には、過給効果調整手段として電動機10dの他に可変ノズルが設けられてもよい。
【0017】
吸気通路2のコンプレッサロータ10bよりも上流側にはエアフィルタ13が配置され、コンプレッサロータ10bよりも下流側にはインタークーラー14及びスロットルバルブ15が配置される。また、排気通路7のタービンロータ10aよりも下流側に排気浄化用の触媒16が設けられる。
【0018】
スロットルバルブ15は、エンジンコントロールユニット(ECU)17にてスロットルモータ18を操作することによりその開度が制御されるいわゆる電子制御式スロットルバルブである。ECU17はCPU及びその動作に必要な周辺装置としてのRAM、ROM、入出力インターフェース等を備えたコンピュータとして構成されており、ROMに記録された各種のプログラムに従って、内燃機関1及びそれに付属する各種の装置の動作を制御する。スロットルバルブ15の開度制御のため、ECU17にはペダル位置センサ19が検出するアクセルペダル20の操作量の情報と、スロットル開度センサ21が検出するスロットルバルブ15の開度の情報とが入力される。
【0019】
ECU17は、スロットルバルブ15の開度の他にも、燃料噴射弁4による燃料噴射時期、点火プラグ5の点火時期、排気通路7と吸気通路2とを結ぶEGR通路22に設置されたEGR弁(外部EGR調整装置)23の開度、ターボチャージャー10を迂回するバイパス通路24に設置されたバイパス弁25の開閉動作、吸気弁8の開閉タイミングを変化させる可変動弁機構26の動作等を制御する。なお、EGR弁23はECU17からの指示に応じて開度が調整される電子制御式の流量制御弁である。
【0020】
上述した各種の装置類の動作を内燃機関1の運転状態に応じて適切に制御するため、ECU17には、上述したペダル位置センサ19及びスロットル開度センサ21が検出する情報の他に、吸気圧センサ27が検出する吸気通路2の圧力(吸気管圧力)、クランク角センサ28が検出するクランク角にそれぞれ対応した情報が入力される。その他にも内燃機関1の冷却水温度、排気通路7における空燃比等がセンサにて検出されてECU17に入力されるが、それらの図示は省略した。ECU17による燃料噴射弁4、点火プラグ5、EGR弁23、バイパス弁25の制御の手順は公知の内燃機関に対するものと同様でよく、本発明の要旨ではないのでここでは説明を省略する。
【0021】
EGR量に関しては、ECU17がEGR弁23の開度、又は可変動弁機構26による吸気弁8及び排気弁9のそれぞれの開時期のオーバーラップ量を調整することにより所定の目標値に向かって制御される。ここでいうEGR量の目標値はシリンダ3内における燃焼状態を内燃機関1の運転状態からみて最適に制御するために必要な値である。EGR量の目標値は各種のセンサからの検出信号に基づいてECU17により演算されるものでもよいし、内燃機関1の運転状態を表すEGR量以外の物理量の目標値によって潜在的に特定されるものでもよい。なお、バイパス弁25を操作して過給圧を調整すること、あるいは、ターボチャージャー10の可変ノズルの開度を調整することによってもEGR量は調整可能であるが、本実施形態では特にEGR弁23及び/又は可変動弁機構26がEGR量調整手段に相当するものとする。
【0022】
また、上述したターボチャージャー10の電動機10dはインバータ11を介してECU17により操作される。例えば排気エネルギによるタービンロータ10aの回転のみでは十分な過給効果が得られない場合には、ECU17からの過給指示に応じた過給効果が得られるようにバッテリ12からインバータ11を介して電動機10dに電力が供給されて電動機10dが正転駆動される。内燃機関1の減速時のように過給効果を必要としないにも拘わらずタービンロータ10aが回転している場合、つまりタービンロータ10aの回転エネルギが余っている場合には、ECU17からの発電指示に応じてインバータ11の動作状態が切り替えられて電動機10dで発電が行われ、そこで得られた電力がインバータ11を介してバッテリ12に充電される。このような過給圧を制御する目的におけるターボチャージャー10の電動機10dの操作は他の電動機付きターボチャージャーの制御と同様に行ってよい。
【0023】
以上のように電動機10dを操作してターボチャージャー10の過給効果を変化させた場合、排気通路7の排気背圧がタービンロータ10aの駆動状態に応じて変化し、それに伴ってシリンダ3に残される燃焼ガスの量、つまり内部EGR量も変化する。そこで、ECU17は図2に示したEGR補正制御ルーチンを所定の間隔で繰り返し実行することにより、電動機10dの駆動状態に応じてEGR量を補正する。この図2のルーチンを実行することによりECU17はEGR制御手段として機能する。
【0024】
図2のEGR補正制御ルーチンにおいて、ECU17はまずステップS11で過給効果の制御のために電動機付きターボチャージャー(MAT、Motor Assist Turboの略)10の動作が要求されているか否かを判断する。過給効果の調整のためにECU17が実行する電動機10dの制御プログラムにおいて電動機10dを駆動するための条件を監視し、その条件が満たされているか否かに応じて判別フラグの状態を変化させることにより、ステップS11にて要求の有無を判別することができる。
【0025】
ステップS11にて電動機10dの動作が要求されていない場合には今回のEGR補正制御ルーチンを終了する。一方、動作が要求されている場合にはステップS12へ進み、排気通路7の排気背圧の推定値を算出する。排気背圧の推定値は例えばタービンロータ10aの回転数(回転速度)から算出することができる。タービンロータ10aの回転数に相関する他の物理量、例えば電動機10dの消費電力又は発電量から排気背圧を算出してもよい。排気背圧の推定に代え、排気通路7に圧力センサを設けて排気背圧を検出してもよい。
【0026】
続くステップS13では、排気背圧の変化に伴って発生するEGR量の目標値からの変化を相殺するために必要なEGR量調整手段の補正値を決定する。この処理は、例えば図3に示すように、内燃機関1の負荷及び排気背圧をEGR弁23の最適な開度、つまり排気背圧の変化によるEGR量の変化を相殺してEGR量を目標値に制御するために必要なEGR弁23の開度に対応付けたマップをECU17のROMに予め記憶させ、ステップS12で取得した排気背圧とステップS13の実行時点における内燃機関1の負荷とに対応した最適なEGR弁23の開度をそのマップから取得することにより実現できる。
【0027】
なお、図3のマップにおいては、電動機10dが作動していないときのEGR弁23の最適な開度がベース開度として設定され、電動機10dの動作により排気背圧が減少した場合にはEGR弁23の開度がベース開度よりも相対的に大きく設定され、排気背圧が増加した場合にはEGR弁23の開度がベース開度よりも相対的に小さく設定される。但し、図3のマップは一例であり、内燃機関1の負荷と排気背圧とEGR弁23の開度との関係は適宜に調整してよい。図3ではEGR弁23の開度によってEGR量を補正するものとしたが、可変動弁機構26による吸気弁8の開時期に関する進角量を排気背圧と負荷とに応じて変化させてEGR量を補正してもよい。
【0028】
続くステップS14では、ステップS13で決定した補正値をEGR量調整手段の動作に反映させる。例えばEGR弁23の開度の補正値を図3のマップにて取得した場合には、EGR弁23をその開度に変化させることによりEGR量調整手段によるEGR量を補正する。その後、今回のEGR量制御ルーチンを終える。
【0029】
(第2の実施形態)
次に本発明の第2の実施形態を説明する。この実施形態では、図2のEGR補正制御に代え、ECU17が図4のEGR補正制御ルーチンを所定の周期で繰り返すことによりEGR制御手段として機能する。内燃機関1及びその付属装置の構成は図1と同じである。
【0030】
図4のEGR補正制御ルーチンにおいて、ECU17はまずステップS21で過給効果の制御のために電動機付きターボチャージャー10の動作が要求されているか否かを判断する。動作が要求されていない場合には今回のEGR補正制御ルーチンを終了する。一方、動作が要求されている場合にはステップS22へ進み、ROMに記憶されたマップを参照して内燃機関1の回転数と負荷とに対応した目標EGR率を取得する。なお、EGR率とはシリンダ3内における吸入ガス量に占める燃焼ガス(EGRガス)量の割合を意味する。
【0031】
続くステップS23では、吸入ガス量と吸入空気量とからEGR率を算出する。吸入ガス量は吸気圧センサ27が検出する吸気管圧力から算出したシリンダ3への吸入ガス量であり、吸入空気量はエアフローメータ(不図示)が検出した吸気通路2へ吸入される空気量である。エアフローメータは吸気通路2の比較的上流側の位置、例えばエアフィルタ13の直後に設置されることにより、外部から吸気通路2に取り込まれる空気の流量を検出する。これに対して、吸気圧センサ27はEGR通路22が接続されたサージタンク29(図1参照)の付近に設置されており、その検出圧力はシリンダ3内に取り込まれる全てのガス量、つまり吸気通路2に取り込まれた空気量と、EGR通路22を介して取り込まれる外部EGRガスの量と、シリンダ3内に残される内部EGRガスの量の合計値に対応する。従って、吸入ガス量から吸入空気量を差し引くことにより、シリンダ3内に取り込まれる全EGR量(外部EGRガス量と内部EGRガス量との和)を求めることができる。そして、得られた全EGR量を吸入ガス量で除算することによりEGR率が算出される。
【0032】
次のステップS24では、算出されたEGR率がステップS22で取得した目標EGR率に一致するか否か判断する。そして、一致しているときは今回のEGR補正制御ルーチンを終える。一方、EGR率が目標EGR率に一致していないときはステップS25へ進み、EGR率のずれに応じてEGR量調整手段を作動させてから今回のルーチンを終える。例えば、EGR率が目標EGR率よりも小さいときはEGR量が増加するようにEGR弁23の開度を増加させ、又は吸気弁8の開時期を進角させる。EGR率が目標EGR率よりも大きいときはEGR量が減少するようにEGR弁23の開度を減少させ、又は吸気弁8の開時期を遅角させる。なお、EGR弁23の開度、又は吸気弁8の開時期の調整量は、電動機10dの操作に伴うEGR量のずれを相殺する観点からみて、EGR率の目標値からのずれが大きいほど大きく設定される。
【0033】
この実施形態では、吸入空気量と吸気管圧力とからEGR率を推定しているので、排気背圧を推定又は検出する必要がない。
【0034】
(第3の実施形態)
次に本発明の第3の実施形態を説明する。この実施形態では、図2及び図4のEGR補正制御に代え、ECU17が図5の燃焼制御値補正制御ルーチンを所定の周期で繰り返すことにより燃焼制御手段として機能する。内燃機関1及びその付属装置の構成は図1と同じである。
【0035】
図5の燃焼制御値補正制御ルーチンにおいて、ECU17はまずステップS31で過給効果の制御のために電動機付きターボチャージャー10の動作が要求されているか否かを判断する。動作が要求されている場合にはステップS32へ進み、排気通路7の排気背圧の推定値を取得する。排気背圧の推定値は第1の実施形態と同様にタービンロータ10aの回転数、電動機10dの消費電力又は発電量から算出することができる。排気背圧の推定に代え、排気通路7に圧力センサを設けて排気背圧を検出してもよい。
【0036】
続くステップS33では、電動機10dの動作に伴う排気背圧の変化量に対応した燃焼制御値の補正値を決定する。燃焼制御値とは、内燃機関1における燃焼状態を所定の状態に制御するためにECU17によって操作される燃焼制御パラメータの設定値である。燃焼制御パラメータとしては、点火プラグ5の点火時期、燃料噴射弁4からの燃焼噴射時期、スロットルバルブ15の開度、空燃比(A/F)等がある。ECU17は、冷却水温、車速、アクセルペダル20の踏み込み量、触媒16の温度等の各種のパラメータの状態に基づいて、電動機10dの動作の影響を考慮せずに燃焼制御パラメータの最適値をベース値として所定の周期で繰り返し演算している。ステップS33で決定される補正値は、電動機10dの動作が燃焼状態に与える影響を相殺するための必要なベース値の補正量に相当する。このような補正値の決定は、例えば図6に示すように排気背圧の変化量及び内燃機関1の負荷を燃焼制御補正値、この例では点火時期の補正値に対応付けたマップをECU17のROMに予め記憶させ、そのマップから排気背圧の変化量と内燃機関1の負荷とに対応した最適な燃焼制御補正値を取得することにより実現できる。ベース値の演算に関しては他の公知の内燃機関の制御装置と同様の手順で実行すればよい。
【0037】
なお、図6のマップにおいて負荷1は負荷2よりも小さい。図中に一点鎖線で示す縦軸及び横軸の交点が変化量=0、補正値=0の原点であり、負荷が小さい場合には排気背圧の変化量が正方向に増加するほど点火時期が遅角され、排気背圧の変化量が負方向に増加するほど点火時期が進角されるように補正値が変化する。電動機10dがタービンロータ10aの回転を妨げるように駆動されると排気背圧は正方向に増加し、電動機10dがタービンロータ10aを正方向へ回転させるように駆動されると排気背圧は負方向に増加する。
【0038】
一方、図6のマップにおいて負荷が大きい場合には、排気背圧の変化量が負方向に増加すると点火時期が僅かに遅角され、排気背圧の変化量が正方向に増加するほど点火時期が進角されるように補正値が変化している。但し、図6のマップはあくまで一例であり、排気背圧の変化量と内燃機関1の負荷と燃焼制御値の補正値との対応関係は内燃機関1の特性等に応じて適宜に変更してよい。また、燃焼制御値は点火時期に限らず、上述した噴射時期、スロットル開度又は空燃比等を対象として制御されてもよい。
【0039】
図5に戻って、ステップS33で補正値を決定した後はステップS34へ進み、燃焼制御パラメータのベース値に補正値を加算して、現在の電動機10dの駆動状態に対応した燃焼制御値を求める。このように燃焼制御パラメータのベース値を電動機10dによる排気背圧の変化量に応じて補正することにより、電動機10dの動作に伴う排気背圧の変化が燃焼状態に与える影響を相殺することができる。
【0040】
ステップS34で燃焼制御値を補正した後は今回の燃焼制御値補正制御ルーチンを終える。ステップS34で補正された燃焼制御値はその後のECU17による燃焼制御において反映される。例えば点火時期を補正した場合には、その補正後の点火時期を目標値としてECU17が点火プラグ5の点火時期を制御する。
【0041】
一方、ステップS31において電動機付きターボチャージャー10の動作が要求されていないと判断した場合にはステップS35へ進み、燃焼制御値に関する補正値を0に設定して今回の燃焼制御値補正ルーチンを終える。
【0042】
(第4の実施形態)
次の本発明の第4の実施形態を説明する。この実施形態では、図5の燃焼制御値補正制御に代え、ECU17が図7の燃焼制御値補正制御ルーチンを所定の周期で繰り返すことにより燃焼制御手段として機能する。内燃機関1及びその付属装置の構成は図1と同じである。
【0043】
図7の燃焼制御値補正制御ルーチンにおいて、ECU17はまずステップS41で過給効果の制御のために電動機付きターボチャージャー10の動作が要求されているか否かを判断する。動作が要求されていない場合には今回の燃焼制御値補正制御ルーチンを終了する。一方、動作が要求されている場合にはステップS42へ進み、ROMに記憶されたマップを参照して内燃機関1の回転数と負荷とに対応した目標EGR率を取得する。続くステップS43では、吸入ガス量と吸入空気量とからEGR率を算出する。算出方法は図4のステップS23の場合と同じでよい。
【0044】
次のステップS44では、ステップS42で取得した目標EGR率を基準としてステップS43で算出したEGR率の変化量を取得し、その変化量に対応した燃焼制御値の補正値を決定する。燃焼制御値は第3の実施形態と同様に点火プラグ5の点火時期、燃料噴射弁4からの燃焼噴射時期、スロットルバルブ15の開度、空燃比(A/F)等の燃焼制御パラメータの設定値であり、図5の場合と同様にECU17はその燃焼制御パラメータのベース値を繰り返し演算している。ステップS44で決定される補正値は、電動機10dの動作が燃焼状態に与える影響を相殺するための必要なベース値の補正量に相当する。このような補正値の決定は、例えば図8に示すようにEGR率の変化量及び内燃機関1の負荷を燃焼制御補正値、この例では点火時期の補正値に対応付けたマップをECU17のROMに予め記憶させ、ステップS42で取得した目標EGR率とステップS43で算出したEGR率との差と、ステップS44を実行する時点における内燃機関1の負荷とに対応した最適な燃焼制御補正値を図8のマップから取得することにより実現できる。
【0045】
なお、図8のマップにおいても負荷1は負荷2よりも小さい。図中に一点鎖線で示す縦軸及び横軸の交点が変化量=0、補正値=0の原点であり、負荷が小さい場合にはEGR率の変化量が正方向に増加するほど点火時期が遅角され、EGR率の変化量が負方向に増加するほど点火時期が進角されるように補正値が変化する。一方、負荷が大きい場合においてはEGR率の変化量が負方向に増加する場合に点火時期が僅かに遅角され、EGR率の変化量が正方向に増加するほど点火時期が進角されるように補正値が変化している。但し、図8のマップはあくまで一例であり、EGR率の変化量と負荷と燃焼制御値の補正値との対応関係は内燃機関1の特性等に応じて適宜に変更してよい。また、燃焼制御値は点火時期に限らず、上述した噴射時期、スロットル開度又は空燃比等を対象として制御されてもよい。
【0046】
図7に戻って、ステップS44で補正値を決定した後はステップS45へ進み、燃焼制御パラメータのベース値に補正値を加算して、現在の電動機10dの駆動状態に対応した燃焼制御値を求める。このように燃焼制御パラメータのベース値を電動機10dによるEGR率の変化量に応じて補正することにより、電動機10dの動作に伴うEGR率の変化が燃焼状態に与える影響を相殺することができる。
【0047】
ステップS45で燃焼制御値を補正した後は今回の燃焼制御値補正制御ルーチンを終える。ステップS45で補正された燃焼制御値はその後のECU17による燃焼制御において反映される。例えば点火時期を補正した場合には、その補正後の点火時期を目標値としてECU17が点火プラグ5の点火時期を制御する。
【0048】
一方、ステップS41において電動機付きターボチャージャー10の動作が要求されていないと判断した場合にはステップS46へ進み、燃焼制御値に関する補正値を0に設定して今回の燃焼制御値補正ルーチンを終える。
【0049】
本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、可変ノズルの開度を変化させた際のEGR量の変化を相殺するようにEGR弁の開度や可変動弁機構による吸気弁の開期間と排気弁の開期間とのオーバーラップ量を制御してもよい。吸気弁又は排気弁の作用角を変更してEGR量を変化させてもよい。あるいは、可変ノズルの開度の変化が燃焼状態に与える影響を相殺するように燃焼制御値を制御してもよい。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ターボチャージャーに設けられた過給効果調整手段の操作によってEGR量が変化しても、その変化を相殺するようにEGR量調整手段を作動させてEGR量の最適値からのずれを抑え、又はEGR量の変化が燃焼状態に与える影響を相殺するように燃焼制御パラメータの値を制御することができるので、内燃機関の燃焼状態を良好に維持し、排気エミッションや燃費の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関及びその付属装置の構成を示す図。
【図2】図1のECUにて実行されるEGR補正制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図3】内燃機関の負荷及び排気背圧をEGR弁の最適な開度に対応付けたマップの一例を示す図。
【図4】図1のECUにて実行されるEGR補正制御ルーチンの他の例を示すフローチャート。
【図5】図1のECUにて実行される燃焼制御値補正制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図6】排気背圧の変化量及び内燃機関の負荷を、点火時期の補正値に対応付けたマップの一例を示す図。
【図7】図1のECUにて実行される燃焼制御値補正制御ルーチンの他の例を示すフローチャート。
【図8】EGR率の変化量及び内燃機関の負荷を、点火時期の補正値に対応付けたマップの一例を示す図。
【符号の説明】
1 内燃機関
2 吸気通路
3 シリンダ
4 燃料噴射弁
10 ターボチャージャー
10a タービンロータ
10b コンプレッサロータ
10c スピンドル
10d 電動機(過給効果調整手段)
11 インバータ
15 スロットルバルブ
17 エンジンコントロールユニット(制御装置、EGR制御手段、燃焼制御手段)
22 EGR通路
23 EGR弁(外部EGR調整装置、EGR量調整手段)
26 可変動弁機構(EGR量調整手段)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for controlling an EGR amount and a combustion state in an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine equipped with a turbocharger with a variable nozzle, when the EGR amount is insufficient even when the EGR valve is operated to the maximum opening, the variable nozzle of the turbocharger is throttled to increase the exhaust back pressure, thereby increasing the EGR amount. Is known (for example, see Patent Document 1). In addition, there is Patent Document 2 as a related art related to the present invention.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-152879 A [Patent Document 2]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-550544
[Problems to be solved by the invention]
Aside from the case where the opening of the variable nozzle is changed for the purpose of adjusting the EGR amount, the case where the nozzle opening is changed for the purpose of adjusting the supercharging effect, which is the original purpose of the variable nozzle, The exhaust back pressure changes in accordance with the adjustment of the pressure, and the amount of internal EGR, that is, the amount of combustion gas remaining in the cylinder changes due to the influence. If the operation state of the internal combustion engine is not controlled in consideration of such a change in the internal EGR amount, the combustion temperature, the combustion speed, and the like deviate from the optimal state, and the combustion state deteriorates, and the exhaust emission and the fuel consumption deteriorate. In a turbocharger with an electric motor, a similar problem occurs when the rotation of the turbine rotor is changed by the electric motor.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine capable of suppressing the influence of a supercharging effect adjusting means provided in a turbocharger and maintaining a good combustion state.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The first control device of the present invention is applied to an internal combustion engine provided with a turbocharger including a supercharging effect adjusting means for changing a correspondence between an exhaust gas flow rate and a supercharging effect. And an EGR amount adjusting means provided separately from the turbocharger and capable of adjusting the EGR amount, and a change in the EGR amount caused by adjustment of the supercharging effect by the supercharging effect adjusting means. By providing EGR control means for controlling the operation of the EGR amount adjusting means, the above-mentioned problem is solved (claim 1).
[0007]
According to the present invention, even if the EGR amount changes due to the operation of the supercharging effect adjusting unit, the EGR amount adjusting unit operates so as to cancel the change, so that the optimal value of the EGR amount (target value of control). Deviation from the distance is suppressed. For this reason, a good combustion state is maintained, and deterioration of exhaust emission and fuel consumption is prevented.
[0008]
In the control device for an internal combustion engine of the present invention, an external EGR adjustment device for returning exhaust gas to the intake passage via an EGR passage connecting an exhaust passage and an intake passage of the internal combustion engine is provided as the EGR amount adjusting means. The EGR amount control means may control the EGR amount by the external EGR adjusting device so as to cancel the change in the EGR amount (claim 2). Alternatively, a variable valve mechanism that controls at least one of an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine is provided as the EGR amount adjustment unit, and the EGR amount control unit is configured to change the EGR amount. May be controlled so that the variable valve actuation mechanism cancels out. According to these aspects, when the supercharging effect of the turbocharger is adjusted, the EGR amount by the external EGR adjusting device and the valve operating characteristics by the variable valve mechanism are adjusted so as to cancel the change in the EGR amount accompanying the adjustment. Is done. The variable valve mechanism includes a mechanism that changes, for example, the opening / closing timing or the operating angle as the valve operating characteristic. The internal EGR amount can be adjusted by changing the amount of overlap between the opening periods of the intake valve and the exhaust valve and the operating angle of the intake valve or the exhaust valve.
[0009]
In the control device for an internal combustion engine of the present invention, the EGR amount control means may control an operation of the EGR amount adjustment means according to a change in the exhaust back pressure. The exhaust back pressure changes with the adjustment of the supercharging effect by the supercharging effect adjusting means. As a result, the EGR amount changes. Therefore, if the change in the exhaust back pressure is monitored, the change in the EGR amount can be grasped. The EGR amount adjusting means can be controlled so that the change in the amount is appropriately canceled.
[0010]
The EGR amount control means may specify the total EGR amount taken into the cylinder of the internal combustion engine, and control the operation of the EGR amount adjustment means based on the specified result. The total EGR amount is given as the sum of the internal EGR amount and the external EGR amount. If the total EGR amount is specified and the operation of the EGR amount adjusting means is controlled, the EGR amount can be more accurately controlled to the optimum value. .
[0011]
The second control device of the present invention is applied to an internal combustion engine provided with a turbocharger including a supercharging effect adjusting means for changing a correspondence between an exhaust flow rate and a supercharging effect. The above-mentioned problem is solved by providing combustion control means for controlling a value of a combustion control parameter that affects a combustion state in the internal combustion engine in accordance with a supercharge effect adjustment state by the supercharge effect adjustment means. (Claim 6).
[0012]
According to the present invention, even if the EGR amount changes due to the operation of the supercharging effect adjusting means, the value of the combustion control parameter is controlled so as to cancel the influence of the change on the combustion state, thereby reducing the combustion state. Can be favorably maintained.
[0013]
In the present invention, the concept of the specification and control of the EGR amount is not limited to the case where the EGR amount itself is a target, and the target value and the change amount regarding the EGR are specified by a physical quantity that can be converted into the EGR amount such as an EGR rate. This also includes the case where the EGR amount is controlled. In the present invention, the concept of “cancellation” is not limited to the case where the change in the EGR amount or the change thereof completely cancels the effect on combustion, and the effect of the change in the EGR amount or change thereof on combustion is partially or Includes cases where cancellation is incomplete.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows an embodiment of an internal combustion engine to which the control device of the present invention is applied. The internal combustion engine 1 is an in-cylinder injection gasoline engine that takes in air from an intake passage 2 into a cylinder 3 and directly injects fuel from a fuel injection valve 4 into the cylinder 3 to form a fuel mixture in the cylinder 3. It is configured. The fuel mixture formed in the cylinder 3 is ignited by the ignition plug 5 and burns, and the piston 6 is reciprocated by the combustion energy. Although the internal combustion engine 1 is provided with a plurality of cylinders 3, FIG. 1 shows only a single cylinder 3 as a representative. The intake passage 2 and the exhaust passage 7 are opened and closed with respect to the cylinder 3 by an intake valve 8 and an exhaust valve 9, respectively. The internal combustion engine 1 may be a so-called port injection type gasoline engine that injects fuel from the fuel injection valve 4 into the intake passage 2 or a diesel engine using light oil as fuel.
[0015]
A turbocharger 10 is provided between the intake passage 2 and the exhaust passage 7. The turbocharger 10 includes a turbine rotor 10a housed in the exhaust passage 7, a compressor rotor 10b housed in the intake passage 2, and a spindle 10c coaxially connecting the rotors 10a and 10b. This is a well-known supercharging device that supercharges the intake air in the intake passage 2 to the cylinder 3 by integrally rotating the turbine rotor 10a, the spindle 10c, and the compressor rotor 10b using energy. However, the turbocharger 10 of the present embodiment is configured as a turbocharger with an electric motor including an electric motor 10d that drives a spindle 10c. The electric motor 10d can be configured by, for example, attaching a rotor to the spindle 10c and arranging a stator around the spindle 10c.
[0016]
The electric motor 10d can rotate the spindle 10c in both forward and reverse directions with electric power supplied from the battery 12 via the inverter 11, and can also generate electric power by being driven by the spindle 10c. The electric power generated by the electric motor 10 d is charged into the battery 12 via the inverter 11. By changing the rotation of the spindle 10c by the electric motor 10d or by generating electric power by the electric motor 10d, the correspondence between the exhaust flow rate guided to the turbine rotor 10a and the supercharging effect of the intake air by the compressor rotor 10b changes. I do. Therefore, the electric motor 10d functions as a supercharging effect adjusting unit. The forward rotation of the electric motor 10d corresponds to the rotation direction when the turbine rotor 10a of the turbocharger 10 is rotated by the exhaust gas. On the turbine 10a side of the turbocharger 10, a variable nozzle may be provided in addition to the electric motor 10d as a supercharging effect adjusting means.
[0017]
An air filter 13 is arranged upstream of the compressor rotor 10b in the intake passage 2, and an intercooler 14 and a throttle valve 15 are arranged downstream of the compressor rotor 10b. An exhaust purification catalyst 16 is provided in the exhaust passage 7 downstream of the turbine rotor 10a.
[0018]
The throttle valve 15 is a so-called electronically controlled throttle valve whose opening is controlled by operating a throttle motor 18 by an engine control unit (ECU) 17. The ECU 17 is configured as a computer having a CPU, a RAM, a ROM, and an input / output interface as peripheral devices necessary for the operation of the internal combustion engine 1 and various programs attached to the internal combustion engine 1 according to various programs recorded in the ROM. Control the operation of the device. To control the opening of the throttle valve 15, information on the operation amount of the accelerator pedal 20 detected by the pedal position sensor 19 and information on the opening of the throttle valve 15 detected by the throttle opening sensor 21 are input to the ECU 17. You.
[0019]
In addition to the opening degree of the throttle valve 15, the ECU 17 also controls the fuel injection timing of the fuel injection valve 4, the ignition timing of the ignition plug 5, and the EGR valve (EGR valve 22 installed in the EGR passage 22 connecting the exhaust passage 7 and the intake passage 2 The opening degree of the external EGR adjusting device 23, the opening / closing operation of a bypass valve 25 installed in a bypass passage 24 bypassing the turbocharger 10, the operation of a variable valve mechanism 26 for changing the opening / closing timing of the intake valve 8, and the like are controlled. . The EGR valve 23 is an electronically controlled flow control valve whose opening is adjusted according to an instruction from the ECU 17.
[0020]
In order to appropriately control the operations of the various devices described above in accordance with the operating state of the internal combustion engine 1, the ECU 17 transmits the intake pressure in addition to the information detected by the pedal position sensor 19 and the throttle opening sensor 21 described above. Information corresponding to the pressure of the intake passage 2 (intake pipe pressure) detected by the sensor 27 and information corresponding to the crank angle detected by the crank angle sensor 28 are input. In addition, the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 1, the air-fuel ratio in the exhaust passage 7, and the like are detected by sensors and input to the ECU 17, but these are not shown. The procedure of control of the fuel injection valve 4, the ignition plug 5, the EGR valve 23, and the bypass valve 25 by the ECU 17 may be the same as that for a known internal combustion engine, and is not the gist of the present invention, so that the description is omitted here.
[0021]
The ECU 17 controls the EGR amount toward a predetermined target value by adjusting the opening degree of the EGR valve 23 or the amount of overlap between the opening timings of the intake valve 8 and the exhaust valve 9 by the variable valve mechanism 26. Is done. The target value of the EGR amount here is a value necessary for optimally controlling the combustion state in the cylinder 3 in view of the operation state of the internal combustion engine 1. The target value of the EGR amount may be calculated by the ECU 17 based on detection signals from various sensors, or may be a potential value specified by a target value of a physical quantity other than the EGR amount representing the operating state of the internal combustion engine 1. May be. The EGR amount can be adjusted by operating the bypass valve 25 to adjust the supercharging pressure, or by adjusting the opening of the variable nozzle of the turbocharger 10. However, in the present embodiment, the EGR valve is particularly controlled. It is assumed that 23 and / or the variable valve mechanism 26 correspond to the EGR amount adjusting means.
[0022]
The electric motor 10d of the turbocharger 10 is operated by the ECU 17 via the inverter 11. For example, when a sufficient supercharging effect cannot be obtained only by the rotation of the turbine rotor 10a due to the exhaust energy, the electric motor is supplied from the battery 12 through the inverter 11 so that the supercharging effect according to the supercharging instruction from the ECU 17 is obtained. Electric power is supplied to 10d, and the electric motor 10d is driven forward. When the turbine rotor 10a is rotating in spite of not requiring a supercharging effect as in the case of deceleration of the internal combustion engine 1, that is, when the turbine rotor 10a has excess rotational energy, a power generation instruction from the ECU 17 is issued. , The operation state of the inverter 11 is switched, and electric power is generated by the electric motor 10 d, and the obtained power is charged into the battery 12 via the inverter 11. The operation of the electric motor 10d of the turbocharger 10 for the purpose of controlling the supercharging pressure may be performed in the same manner as the control of other turbochargers with electric motors.
[0023]
When the supercharging effect of the turbocharger 10 is changed by operating the electric motor 10d as described above, the exhaust back pressure of the exhaust passage 7 changes in accordance with the driving state of the turbine rotor 10a, and accordingly, the exhaust back pressure remains in the cylinder 3. The amount of combustion gas to be discharged, that is, the amount of internal EGR also changes. Therefore, the ECU 17 corrects the EGR amount according to the driving state of the electric motor 10d by repeatedly executing the EGR correction control routine shown in FIG. 2 at predetermined intervals. By executing the routine in FIG. 2, the ECU 17 functions as EGR control means.
[0024]
In the EGR correction control routine of FIG. 2, the ECU 17 first determines in step S11 whether or not an operation of a turbocharger with a motor (MAT, Motor Assist Turbo) 10 is required for controlling the supercharging effect. Monitoring conditions for driving the electric motor 10d in the control program of the electric motor 10d executed by the ECU 17 for adjusting the supercharging effect, and changing the state of the determination flag according to whether or not the condition is satisfied. Thus, it is possible to determine the presence or absence of the request in step S11.
[0025]
If the operation of the electric motor 10d is not requested in step S11, the current EGR correction control routine ends. On the other hand, when the operation is requested, the process proceeds to step S12, and the estimated value of the exhaust back pressure of the exhaust passage 7 is calculated. The estimated value of the exhaust back pressure can be calculated, for example, from the rotation speed (rotation speed) of the turbine rotor 10a. The exhaust back pressure may be calculated from another physical quantity correlated with the rotation speed of the turbine rotor 10a, for example, the power consumption or the power generation amount of the electric motor 10d. Instead of estimating the exhaust back pressure, a pressure sensor may be provided in the exhaust passage 7 to detect the exhaust back pressure.
[0026]
In the following step S13, a correction value of the EGR amount adjusting means necessary for canceling the change from the target value of the EGR amount caused by the change of the exhaust back pressure is determined. In this process, as shown in FIG. 3, for example, the load of the internal combustion engine 1 and the exhaust back pressure are set at the optimum opening degree of the EGR valve 23, that is, the change of the EGR amount due to the change of the exhaust back pressure is set to the target EGR amount. A map associated with the opening degree of the EGR valve 23 required to control the value is stored in the ROM of the ECU 17 in advance, and the exhaust back pressure acquired in step S12 and the load on the internal combustion engine 1 at the time of execution of step S13 are stored. It can be realized by acquiring the corresponding optimal EGR valve 23 opening degree from the map.
[0027]
In the map of FIG. 3, the optimal opening of the EGR valve 23 when the electric motor 10d is not operating is set as the base opening, and when the operation of the electric motor 10d reduces the exhaust back pressure, the EGR valve When the exhaust back pressure increases, the opening of the EGR valve 23 is set to be relatively smaller than the base opening. However, the map of FIG. 3 is an example, and the relationship among the load of the internal combustion engine 1, the exhaust back pressure, and the opening of the EGR valve 23 may be adjusted as appropriate. In FIG. 3, the EGR amount is corrected by the opening degree of the EGR valve 23. However, the EGR amount is changed according to the exhaust back pressure and the load by changing the advance amount related to the opening timing of the intake valve 8 by the variable valve mechanism 26. The amount may be corrected.
[0028]
In the following step S14, the correction value determined in step S13 is reflected on the operation of the EGR amount adjusting means. For example, when the correction value of the opening degree of the EGR valve 23 is obtained from the map of FIG. 3, the EGR amount is corrected by changing the EGR valve 23 to the opening degree. Thereafter, the current EGR amount control routine ends.
[0029]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, instead of the EGR correction control of FIG. 2, the ECU 17 functions as an EGR control means by repeating the EGR correction control routine of FIG. 4 at a predetermined cycle. The configuration of the internal combustion engine 1 and its attachments is the same as in FIG.
[0030]
In the EGR correction control routine of FIG. 4, the ECU 17 first determines in step S21 whether or not the operation of the turbocharger 10 with an electric motor is required for controlling the supercharging effect. If the operation is not requested, the current EGR correction control routine ends. On the other hand, when the operation is requested, the process proceeds to step S22, and the target EGR rate corresponding to the rotation speed and the load of the internal combustion engine 1 is acquired with reference to the map stored in the ROM. Note that the EGR rate means the ratio of the amount of combustion gas (EGR gas) to the amount of intake gas in the cylinder 3.
[0031]
In a succeeding step S23, an EGR rate is calculated from the intake gas amount and the intake air amount. The intake gas amount is the amount of intake gas to the cylinder 3 calculated from the intake pipe pressure detected by the intake pressure sensor 27, and the intake air amount is the amount of air taken into the intake passage 2 detected by an air flow meter (not shown). is there. The air flow meter is installed relatively upstream of the intake passage 2, for example, immediately after the air filter 13, and detects the flow rate of air taken into the intake passage 2 from the outside. On the other hand, the intake pressure sensor 27 is installed near a surge tank 29 (see FIG. 1) to which the EGR passage 22 is connected, and the detected pressure is the amount of all the gas taken into the cylinder 3, that is, the intake pressure. It corresponds to the total value of the amount of air taken into the passage 2, the amount of external EGR gas taken through the EGR passage 22, and the amount of internal EGR gas remaining in the cylinder 3. Therefore, by subtracting the intake air amount from the intake gas amount, the total EGR amount (sum of the external EGR gas amount and the internal EGR gas amount) taken into the cylinder 3 can be obtained. Then, the EGR rate is calculated by dividing the obtained total EGR amount by the intake gas amount.
[0032]
In the next step S24, it is determined whether or not the calculated EGR rate matches the target EGR rate acquired in step S22. If they match, the current EGR correction control routine ends. On the other hand, if the EGR rate does not match the target EGR rate, the process proceeds to step S25, the EGR amount adjusting means is operated according to the deviation of the EGR rate, and the current routine ends. For example, when the EGR rate is smaller than the target EGR rate, the opening degree of the EGR valve 23 is increased or the opening timing of the intake valve 8 is advanced so that the EGR amount increases. When the EGR rate is larger than the target EGR rate, the opening degree of the EGR valve 23 is reduced or the opening timing of the intake valve 8 is retarded so that the EGR amount decreases. The degree of adjustment of the opening degree of the EGR valve 23 or the opening timing of the intake valve 8 increases as the deviation from the target value of the EGR rate increases from the viewpoint of offsetting the deviation of the EGR amount due to the operation of the electric motor 10d. Is set.
[0033]
In this embodiment, since the EGR rate is estimated from the intake air amount and the intake pipe pressure, there is no need to estimate or detect the exhaust back pressure.
[0034]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, instead of the EGR correction control of FIGS. 2 and 4, the ECU 17 functions as a combustion control means by repeating the combustion control value correction control routine of FIG. 5 at a predetermined cycle. The configuration of the internal combustion engine 1 and its attachments is the same as in FIG.
[0035]
In the combustion control value correction control routine of FIG. 5, the ECU 17 first determines in step S31 whether the operation of the turbocharger with electric motor 10 is required for controlling the supercharging effect. If the operation is requested, the process proceeds to step S32, and an estimated value of the exhaust back pressure of the exhaust passage 7 is obtained. The estimated value of the exhaust back pressure can be calculated from the rotation speed of the turbine rotor 10a, the power consumption of the electric motor 10d, or the power generation amount, as in the first embodiment. Instead of estimating the exhaust back pressure, a pressure sensor may be provided in the exhaust passage 7 to detect the exhaust back pressure.
[0036]
In a succeeding step S33, a correction value of the combustion control value corresponding to the change amount of the exhaust back pressure accompanying the operation of the electric motor 10d is determined. The combustion control value is a set value of a combustion control parameter operated by the ECU 17 to control the combustion state in the internal combustion engine 1 to a predetermined state. The combustion control parameters include the ignition timing of the ignition plug 5, the combustion injection timing from the fuel injection valve 4, the opening of the throttle valve 15, the air-fuel ratio (A / F), and the like. The ECU 17 determines the optimum value of the combustion control parameter based on the state of various parameters such as the cooling water temperature, the vehicle speed, the depression amount of the accelerator pedal 20, the temperature of the catalyst 16 and the like without considering the influence of the operation of the electric motor 10d. Is repeatedly calculated at a predetermined cycle. The correction value determined in step S33 corresponds to a correction amount of the base value required to offset the influence of the operation of the electric motor 10d on the combustion state. The determination of such a correction value is performed by, for example, as shown in FIG. 6, a map in which the amount of change in the exhaust back pressure and the load of the internal combustion engine 1 are associated with a combustion control correction value, in this example, a correction value of the ignition timing. This can be realized by storing in advance in the ROM and acquiring the optimum combustion control correction value corresponding to the change amount of the exhaust back pressure and the load of the internal combustion engine 1 from the map. The calculation of the base value may be executed in the same procedure as that of other known internal combustion engine control devices.
[0037]
The load 1 is smaller than the load 2 in the map of FIG. The intersection of the vertical axis and the horizontal axis indicated by the dashed line in the figure is the origin of the change amount = 0 and the correction value = 0, and when the load is small, the ignition timing increases as the change amount of the exhaust back pressure increases in the positive direction. The correction value changes so that the ignition timing is advanced as the change amount of the exhaust back pressure increases in the negative direction. When the electric motor 10d is driven to hinder the rotation of the turbine rotor 10a, the exhaust back pressure increases in the positive direction. When the electric motor 10d is driven to rotate the turbine rotor 10a in the positive direction, the exhaust back pressure becomes negative. To increase.
[0038]
On the other hand, when the load is large in the map of FIG. 6, the ignition timing is slightly retarded when the change in the exhaust back pressure increases in the negative direction, and the ignition timing increases as the change in the exhaust back pressure increases in the positive direction. Is changed so that is advanced. However, the map of FIG. 6 is merely an example, and the correspondence relationship between the change amount of the exhaust back pressure, the load of the internal combustion engine 1 and the correction value of the combustion control value is appropriately changed according to the characteristics of the internal combustion engine 1 and the like. Good. Further, the combustion control value is not limited to the ignition timing, and may be controlled based on the above-described injection timing, throttle opening, air-fuel ratio, and the like.
[0039]
Returning to FIG. 5, after determining the correction value in step S33, the process proceeds to step S34, in which the correction value is added to the base value of the combustion control parameter to obtain a combustion control value corresponding to the current driving state of the electric motor 10d. . In this way, by correcting the base value of the combustion control parameter according to the amount of change in the exhaust back pressure by the electric motor 10d, it is possible to offset the effect of the change in the exhaust back pressure due to the operation of the electric motor 10d on the combustion state. .
[0040]
After the combustion control value is corrected in step S34, the current combustion control value correction control routine ends. The combustion control value corrected in step S34 is reflected in the subsequent combustion control by the ECU 17. For example, when the ignition timing is corrected, the ECU 17 controls the ignition timing of the ignition plug 5 with the corrected ignition timing as a target value.
[0041]
On the other hand, if it is determined in step S31 that the operation of the turbocharger with an electric motor 10 is not requested, the process proceeds to step S35, where the correction value relating to the combustion control value is set to 0, and the current combustion control value correction routine ends.
[0042]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the ECU 17 functions as a combustion control means by repeating the combustion control value correction control routine of FIG. 7 at a predetermined cycle instead of the combustion control value correction control of FIG. The configuration of the internal combustion engine 1 and its attachments is the same as in FIG.
[0043]
In the combustion control value correction control routine of FIG. 7, the ECU 17 first determines in step S41 whether or not the operation of the turbocharger with electric motor 10 is required for controlling the supercharging effect. If the operation has not been requested, the current combustion control value correction control routine ends. On the other hand, when the operation is requested, the process proceeds to step S42, and the target EGR rate corresponding to the rotation speed and the load of the internal combustion engine 1 is acquired with reference to the map stored in the ROM. In a succeeding step S43, an EGR rate is calculated from the intake gas amount and the intake air amount. The calculation method may be the same as in the case of step S23 in FIG.
[0044]
In the next step S44, the amount of change in the EGR rate calculated in step S43 based on the target EGR rate obtained in step S42 is obtained, and a correction value of the combustion control value corresponding to the amount of change is determined. As in the third embodiment, the combustion control value is set to a combustion control parameter such as the ignition timing of the ignition plug 5, the combustion injection timing from the fuel injection valve 4, the opening of the throttle valve 15, and the air-fuel ratio (A / F). The ECU 17 repeatedly calculates the base value of the combustion control parameter as in the case of FIG. The correction value determined in step S44 corresponds to a correction amount of the base value required to offset the influence of the operation of the electric motor 10d on the combustion state. The determination of such a correction value is performed by, for example, as shown in FIG. 8, a map in which the amount of change in the EGR rate and the load of the internal combustion engine 1 are associated with a combustion control correction value, in this example, a correction value of the ignition timing. The optimum combustion control correction value corresponding to the difference between the target EGR rate acquired in step S42 and the EGR rate calculated in step S43, and the load of the internal combustion engine 1 at the time of executing step S44. 8 can be realized.
[0045]
The load 1 is smaller than the load 2 in the map of FIG. The intersection of the vertical axis and the horizontal axis indicated by the one-dot chain line in the figure is the origin of the change amount = 0 and the correction value = 0. When the load is small, the ignition timing increases as the change amount of the EGR rate increases in the positive direction. The correction value changes so that the ignition timing is advanced as the amount of retard is retarded and the amount of change in the EGR rate increases in the negative direction. On the other hand, when the load is large, the ignition timing is slightly retarded when the change in the EGR rate increases in the negative direction, and the ignition timing is advanced as the change in the EGR rate increases in the positive direction. The correction value has changed. However, the map in FIG. 8 is merely an example, and the correspondence between the amount of change in the EGR rate, the load, and the correction value of the combustion control value may be appropriately changed according to the characteristics of the internal combustion engine 1 and the like. Further, the combustion control value is not limited to the ignition timing, and may be controlled based on the above-described injection timing, throttle opening, air-fuel ratio, and the like.
[0046]
Returning to FIG. 7, after determining the correction value in step S44, the process proceeds to step S45, in which the correction value is added to the base value of the combustion control parameter to obtain a combustion control value corresponding to the current driving state of the electric motor 10d. . In this way, by correcting the base value of the combustion control parameter according to the amount of change in the EGR rate by the electric motor 10d, it is possible to offset the effect of the change in the EGR rate accompanying the operation of the electric motor 10d on the combustion state.
[0047]
After correcting the combustion control value in step S45, the current combustion control value correction control routine ends. The combustion control value corrected in step S45 is reflected in the subsequent combustion control by the ECU 17. For example, when the ignition timing is corrected, the ECU 17 controls the ignition timing of the ignition plug 5 with the corrected ignition timing as a target value.
[0048]
On the other hand, if it is determined in step S41 that the operation of the turbocharger with an electric motor 10 has not been requested, the process proceeds to step S46, in which the correction value relating to the combustion control value is set to 0, and the current combustion control value correction routine ends.
[0049]
The present invention is not limited to the above embodiments, and may be implemented in various forms. For example, the amount of overlap between the opening period of the EGR valve and the opening period of the intake valve and the opening period of the exhaust valve by the variable valve mechanism is set so as to offset the change in the EGR amount when the opening of the variable nozzle is changed. It may be controlled. The EGR amount may be changed by changing the operating angle of the intake valve or the exhaust valve. Alternatively, the combustion control value may be controlled so as to offset the influence of the change in the opening of the variable nozzle on the combustion state.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the EGR amount changes due to the operation of the supercharging effect adjusting unit provided in the turbocharger, the EGR amount adjusting unit is operated so as to cancel the change, and the EGR amount is adjusted. Since the value of the combustion control parameter can be controlled so as to suppress the deviation of the amount from the optimal value or to offset the influence of the change in the EGR amount on the combustion state, the combustion state of the internal combustion engine can be maintained well, Exhaust emission and deterioration of fuel efficiency can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine to which a control device according to an embodiment of the present invention is applied and an accessory device thereof.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of an EGR correction control routine executed by the ECU of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing an example of a map in which a load of an internal combustion engine and an exhaust back pressure are associated with an optimal opening of an EGR valve.
FIG. 4 is a flowchart showing another example of an EGR correction control routine executed by the ECU of FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a combustion control value correction control routine executed by the ECU of FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing an example of a map in which a change amount of an exhaust back pressure and a load of an internal combustion engine are associated with a correction value of an ignition timing.
FIG. 7 is a flowchart illustrating another example of a combustion control value correction control routine executed by the ECU of FIG. 1;
FIG. 8 is a diagram showing an example of a map in which a change amount of an EGR rate and a load of an internal combustion engine are associated with a correction value of an ignition timing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Intake passage 3 Cylinder 4 Fuel injection valve 10 Turbocharger 10a Turbine rotor 10b Compressor rotor 10c Spindle 10d Electric motor (supercharging effect adjusting means)
11 Inverter 15 Throttle valve 17 Engine control unit (control device, EGR control means, combustion control means)
22 EGR passage 23 EGR valve (external EGR adjusting device, EGR amount adjusting means)
26 Variable valve mechanism (EGR amount adjusting means)

Claims (6)

排気流量と過給効果との対応関係を変化させる過給効果調整手段を含むターボチャージャーが設けられた内燃機関に適用される制御装置において、
前記ターボチャージャーとは別に設けられてEGR量を調整可能なEGR量調整手段と、
前記過給効果調整手段による過給効果の調整に伴って発生するEGR量の変化を相殺するように前記EGR量調整手段の動作を制御するEGR制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control device applied to an internal combustion engine provided with a turbocharger including a supercharging effect adjusting unit that changes a correspondence relationship between an exhaust flow rate and a supercharging effect,
EGR amount adjusting means provided separately from the turbocharger and capable of adjusting the EGR amount;
EGR control means for controlling the operation of the EGR amount adjustment means so as to offset a change in the EGR amount caused by the adjustment of the supercharge effect by the supercharge effect adjustment means,
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記EGR量調整手段として、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを結ぶEGR通路を経由して排気を前記吸気通路に戻す外部EGR調整装置が設けられ、前記EGR量制御手段は、前記EGR量の変化を相殺するように前記外部EGR調整装置によるEGR量を制御することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。As the EGR amount adjusting means, an external EGR adjusting device for returning exhaust gas to the intake passage via an EGR passage connecting an exhaust passage and an intake passage of the internal combustion engine is provided. The control device according to claim 1, wherein an EGR amount by the external EGR adjusting device is controlled so as to cancel the change of the EGR. 前記EGR量調整手段として、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方の動弁特性を制御する可変動弁機構が設けられ、前記EGR量制御手段は、前記前記EGR量の変化を相殺するように前記可変動弁機構による動弁特性を制御することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。As the EGR amount adjustment means, a variable valve mechanism for controlling at least one of the intake valve and the exhaust valve characteristics of the internal combustion engine is provided, and the EGR amount control means controls the change in the EGR amount. 2. The control device according to claim 1, wherein the valve operating characteristics of the variable valve operating mechanism are controlled so as to cancel each other. 前記EGR量制御手段は、排気背圧の変化に応じて前記EGR量調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。The control device according to claim 1, wherein the EGR amount control unit controls an operation of the EGR amount adjustment unit according to a change in exhaust back pressure. 前記EGR量制御手段は内燃機関のシリンダに取り込まれる全EGR量を特定し、その特定結果に基づいて前記EGR量調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。2. The control device according to claim 1, wherein the EGR amount control means specifies the total EGR amount taken into a cylinder of the internal combustion engine, and controls the operation of the EGR amount adjustment means based on a result of the specification. 3. 排気流量と過給効果との対応関係を変化させる過給効果調整手段を含むターボチャージャーが設けられた内燃機関に適用される制御装置において、
前記過給効果調整手段による過給効果の調整状態に応じて、前記内燃機関の燃焼状態に影響する燃焼制御パラメータの値を制御する燃焼制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control device applied to an internal combustion engine provided with a turbocharger including a supercharging effect adjusting unit that changes a correspondence relationship between an exhaust flow rate and a supercharging effect,
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: combustion control means for controlling a value of a combustion control parameter that affects a combustion state of the internal combustion engine in accordance with a supercharge effect adjustment state by the supercharge effect adjustment means. .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2008261256A (en) * 2007-04-11 2008-10-30 Toyota Motor Corp Egr system of internal combustion engine
JP2008309031A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Toyota Motor Corp Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007023837A (en) * 2005-07-13 2007-02-01 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine having supercharger with electric motor
JP2008261256A (en) * 2007-04-11 2008-10-30 Toyota Motor Corp Egr system of internal combustion engine
JP2008309031A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Toyota Motor Corp Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
JP4548451B2 (en) * 2007-06-13 2010-09-22 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine

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