JP2007023837A - Control device of internal combustion engine having supercharger with electric motor - Google Patents

Control device of internal combustion engine having supercharger with electric motor Download PDF

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Masakazu Tabata
正和 田畑
Osamu Igarashi
修 五十嵐
Akihide Okuyama
晃英 奥山
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Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To optimally control an internal combustion engine in consideration of a pressure difference between intake pressure and exhaust pressure increased with operation of an electric motor. <P>SOLUTION: A valve-overlapping period B in operation of the electric motor (when the electric motor is tuned on) is controlled by controlling operation timing of an intake valve by a VVT mechanism so that it is longer than a valve-overlapping period A in non-supercharging and shorter than a valve-overlapping period C in non-operation of the electric motor (when the electric motor is turned off). When output of the electric motor is large, the valve-operating period B is controlled to be short as compared with when the output is small. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動機付き過給機を有する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 having a supercharger with an electric motor.
過渡時にバルブオーバーラップ期間を拡大することで、吸気通路から排気通路への空気の吹き抜け量を増加させる過給機付き内燃機関が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この内燃機関によれば、排気ガス中の未燃HCを再燃焼させることで、排気エネルギを増大させることができ、過渡性能を向上させることができる。   2. Description of the Related Art An internal combustion engine with a supercharger that increases the amount of air blown from an intake passage to an exhaust passage by expanding a valve overlap period during a transition is known (see, for example, Patent Document 1). According to this internal combustion engine, by reburning the unburned HC in the exhaust gas, the exhaust energy can be increased and the transient performance can be improved.
また、電動機付き過給機を有する内燃機関が知られている(例えば、特許文献2参照。)。この内燃機関によれば、低回転域でのターボラグを解消することができる。   An internal combustion engine having a supercharger with an electric motor is known (for example, refer to Patent Document 2). According to this internal combustion engine, the turbo lag in the low rotation range can be eliminated.
特開2004−245104号公報JP 2004-245104 A 特開2003−328861号公報JP 2003-328861 A 特開2003−269203号公報JP 2003-269203 A
上記電動機を作動させた場合には、電動機を作動させずに過給を行っている場合に比して、吸気圧に対する排気圧が相対的に低くなる。すなわち、電動機を作動させることにより、吸気圧と排気圧との差圧が非常に大きくなる。このような場合に、過渡性能を向上させるため、上記のようにバルブオーバーラップ期間を拡大すると、吸気通路から排気通路への空気及び燃料の吹き抜け量が大幅に増大してしまう。その結果、燃費の悪化や、エミッションの悪化を招来する可能性があった。   When the electric motor is operated, the exhaust pressure relative to the intake pressure is relatively lower than when supercharging is performed without operating the electric motor. That is, by operating the electric motor, the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure becomes very large. In such a case, if the valve overlap period is extended as described above in order to improve the transient performance, the amount of air and fuel blown from the intake passage to the exhaust passage is significantly increased. As a result, fuel consumption and emissions may be deteriorated.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電動機の作動に伴い増大した吸気圧と排気圧の差圧を考慮して、内燃機関を最適に制御することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to optimally control an internal combustion engine in consideration of a differential pressure between intake pressure and exhaust pressure that has increased with the operation of an electric motor. To do.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの回転部と、該回転部を駆動可能な電動機とを有する過給機と、
吸気弁又は排気弁の作動時期を変更することでバルブオーバーラップ期間を制御するバルブオーバーラップ制御手段とを備え、
前記バルブオーバーラップ制御手段は、前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、前記バルブオーバーラップ期間を短くすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor,
A supercharger having a rotating portion of a compressor provided in an intake passage of the internal combustion engine, and an electric motor capable of driving the rotating portion;
A valve overlap control means for controlling the valve overlap period by changing the operation timing of the intake valve or the exhaust valve,
The valve overlap control means shortens the valve overlap period when the electric motor is operating, compared to when the electric motor does not operate and is supercharged by the supercharger. It is characterized by doing.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記バルブオーバーラップ制御手段は、前記電動機の出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して前記バルブオーバーラップ期間を短くすることを特徴とする。   In a second aspect based on the first aspect, the valve overlap control means shortens the valve overlap period when the output of the electric motor is large compared to when the output is small. Features.
また、第3の発明は、第2の発明において、排気ガスの一部を前記吸気通路に環流させる外部EGR通路と、
前記外部EGR通路を開閉する外部EGR弁と、
前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、前記外部EGR弁の開度を大きくする外部EGR弁開度制御手段とを更に備えたことを特徴とする。
Further, in a third invention according to the second invention, an external EGR passage for circulating a part of the exhaust gas to the intake passage;
An external EGR valve that opens and closes the external EGR passage;
External EGR valve opening that increases the opening of the external EGR valve when the motor is operating and when the motor does not operate and is supercharged by the supercharger And a control means.
また、第4の発明は、電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの回転部と、該回転部を駆動可能な電動機とを有する過給機と、
前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、点火時期を進角させる点火時期制御手段とを備えたことを特徴とする。
The fourth invention is a control device for an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor,
A supercharger having a rotating portion of a compressor provided in an intake passage of the internal combustion engine, and an electric motor capable of driving the rotating portion;
An ignition timing control means for advancing the ignition timing when the electric motor is operating as compared to when the electric motor is not operating and is supercharged by the supercharger; It is characterized by.
また、第5の発明は、第4の発明において、前記点火時期制御手段は、前記電動機の出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して前記点火時期を進角させることを特徴とする。   Further, a fifth invention is characterized in that, in the fourth invention, the ignition timing control means advances the ignition timing when the output of the electric motor is large compared to when the output is small. To do.
第1の発明によれば、電動機が作動している場合に、電動機が作動せず過給を行う場合に比して、バルブオーバーラップ期間を短くされる。これにより、バルブオーバーラップ期間における吸気通路から排気通路への燃料及び空気の過度の吹き抜けを抑制することができる。従って、電動機が作動している場合に、十分な過渡性能を得ることができる。   According to the first invention, when the electric motor is operating, the valve overlap period is shortened compared to the case where the electric motor does not operate and supercharging is performed. As a result, it is possible to suppress excessive blowout of fuel and air from the intake passage to the exhaust passage during the valve overlap period. Therefore, sufficient transient performance can be obtained when the electric motor is operating.
第2の発明によれば、電動機の出力に応じて最適なバルブオーバーラップ期間に制御することができる。   According to the second aspect of the invention, the optimal valve overlap period can be controlled according to the output of the electric motor.
第3の発明によれば、電動機が作動している場合に、電動機が作動せず過給を行う場合に比して、外部EGR弁の開度が大きくされる。これにより、電動機が作動している場合に、十分な外部EGR量を得ることができ、十分なNOx低減効果を得ることができる。   According to the third invention, when the electric motor is operating, the opening degree of the external EGR valve is made larger than when the electric motor does not operate and supercharging is performed. Thereby, when the electric motor is operating, a sufficient amount of external EGR can be obtained, and a sufficient NOx reduction effect can be obtained.
第4の発明によれば、電動機が作動している場合には、吸気圧と排気圧の差圧が十分大きいため、良好なノッキング特性を得ることができる。よって、電動機が作動している場合には、電動機が作動せず過給を行う場合に比して、点火時期を進角せしめることができ、十分な出力トルクを得ることができる。   According to the fourth invention, when the electric motor is operating, the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure is sufficiently large, so that a good knocking characteristic can be obtained. Therefore, when the electric motor is operating, the ignition timing can be advanced and sufficient output torque can be obtained compared to the case where supercharging is performed without operating the electric motor.
第5の発明によれば、電動機の出力に応じて最適な出力トルクに制御することができる。   According to the fifth aspect, it is possible to control the output torque to be optimum according to the output of the electric motor.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1によるシステム構成を示す図である。本実施の形態1のシステムは、電動機付き過給機(モータアシストターボチャージャ)を有する内燃機関である。
本実施の形態1の内燃機関1は、シリンダブロック2を備えている。図示しないが、シリンダブロック2には、例えば、4つの気筒4が直列に設けられている。図1には、1つの気筒4のみを示している。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration according to Embodiment 1 of the present invention. The system according to the first embodiment is an internal combustion engine having a supercharger with a motor (motor-assisted turbocharger).
The internal combustion engine 1 according to the first embodiment includes a cylinder block 2. Although not shown, the cylinder block 2 is provided with, for example, four cylinders 4 in series. FIG. 1 shows only one cylinder 4.
各気筒4の内部にはピストン6が設けられている。ピストン6は、クランク機構を介してクランクシャフト8と接続されている。クランクシャフト8の近傍には、クランク角センサ10が設けられている。クランク角センサ10は、クランクシャフト8の回転角度(以下「クランク角」という。)を検出するように構成されている。   A piston 6 is provided inside each cylinder 4. The piston 6 is connected to the crankshaft 8 via a crank mechanism. A crank angle sensor 10 is provided in the vicinity of the crankshaft 8. The crank angle sensor 10 is configured to detect the rotation angle of the crankshaft 8 (hereinafter referred to as “crank angle”).
また、シリンダブロック2には水温センサ12が設けられている。水温センサ12は、内燃機関1を循環する冷却水温を検出するように構成されている。   The cylinder block 2 is provided with a water temperature sensor 12. The water temperature sensor 12 is configured to detect a cooling water temperature circulating in the internal combustion engine 1.
シリンダブロック2の上部にはシリンダヘッド14が組み付けられている。ピストン6上面からシリンダヘッド14までの空間は燃焼室16を形成している。シリンダヘッド14には、燃焼室16内の混合気に点火する点火プラグ18が設けられている。   A cylinder head 14 is assembled to the upper part of the cylinder block 2. A space from the upper surface of the piston 6 to the cylinder head 14 forms a combustion chamber 16. The cylinder head 14 is provided with a spark plug 18 that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 16.
シリンダヘッド14は、燃焼室16と連通する吸気ポート20を備えている。吸気ポート20と燃焼室16との接続部には吸気弁22が設けられている。吸気弁22は、可変バルブタイミング機構(以下「VVT機構」という。)23に接続されている。VVT機構23は、吸気弁22の作動時期を変更することができる。   The cylinder head 14 includes an intake port 20 that communicates with the combustion chamber 16. An intake valve 22 is provided at a connection portion between the intake port 20 and the combustion chamber 16. The intake valve 22 is connected to a variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as “VVT mechanism”) 23. The VVT mechanism 23 can change the operation timing of the intake valve 22.
吸気ポート20の近傍には、該近傍に燃料を噴射するインジェクタ24が設けられている。吸気ポート20には、吸気通路26が接続されている。吸気通路26には、吸気圧センサ28が設けられている。吸気圧センサ28は、後述するコンプレッサ42aによって過給された空気の圧力(以下「吸気圧」という。)を測定するように構成されている。吸気圧センサ28の上流にはサージタンク30が設けられている。   An injector 24 for injecting fuel is provided in the vicinity of the intake port 20. An intake passage 26 is connected to the intake port 20. An intake pressure sensor 28 is provided in the intake passage 26. The intake pressure sensor 28 is configured to measure the pressure of air supercharged by a compressor 42a (to be described later) (hereinafter referred to as “intake pressure”). A surge tank 30 is provided upstream of the intake pressure sensor 28.
サージタンク30の上流にはスロットルバルブ32が設けられている。スロットルバルブ32は、スロットルモータ34により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ32は、アクセル開度センサ36により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ32の近傍には、スロットル開度センサ38が設けられている。スロットル開度センサ38は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。   A throttle valve 32 is provided upstream of the surge tank 30. The throttle valve 32 is an electronically controlled valve that is driven by a throttle motor 34. The throttle valve 32 is driven based on the accelerator opening AA detected by the accelerator opening sensor 36. In the vicinity of the throttle valve 32, a throttle opening sensor 38 is provided. The throttle opening sensor 38 is configured to detect the throttle opening TA.
スロットルバルブ32の上流には、インタークーラ40が設けられている。インタークーラ40は、過給空気を冷却するように構成されている。   An intercooler 40 is provided upstream of the throttle valve 32. The intercooler 40 is configured to cool the supercharged air.
インタークーラ40の上流には、電動機付きターボチャージャ(以下「MAT」という。)42のコンプレッサ42aが設けられている。コンプレッサ42aの回転部42eとしてのインペラは、連結軸42cを介してタービン42bと連結されている。タービン42bは、後述する排気通路54に設けられている。このタービン42bが排気エネルギにより回転駆動されることによって、インペラ42eが回転駆動される。
コンプレッサ42aとタービン42bの間には、電動機42dである交流モータが設けられている。電動機42dは、モータコントローラ43に接続されている。モータコントローラ43は、電動機42dに電力を供給するように構成されている。電動機42dの駆動軸は、上記連結軸42cを兼ねている。よって、インペラ42eは、電動機42dにより強制的に回転駆動可能に構成されている。
A compressor 42 a of a turbocharger with an electric motor (hereinafter referred to as “MAT”) 42 is provided upstream of the intercooler 40. The impeller as the rotating portion 42e of the compressor 42a is connected to the turbine 42b via a connecting shaft 42c. The turbine 42b is provided in an exhaust passage 54 described later. The turbine 42b is rotationally driven by the exhaust energy, so that the impeller 42e is rotationally driven.
An AC motor that is an electric motor 42d is provided between the compressor 42a and the turbine 42b. The electric motor 42 d is connected to the motor controller 43. The motor controller 43 is configured to supply electric power to the electric motor 42d. The drive shaft of the electric motor 42d also serves as the connecting shaft 42c. Therefore, the impeller 42e is configured to be forcibly driven to rotate by the electric motor 42d.
コンプレッサ42aの上流にはエアフロメータ46が設けられている。エアフロメータ46は、吸入空気量GAを検出するように構成されている。エアフロメータ46の上流にはエアクリーナ47が設けられている。エアクリーナ47の上流は、大気に開放されている。   An air flow meter 46 is provided upstream of the compressor 42a. The air flow meter 46 is configured to detect the intake air amount GA. An air cleaner 47 is provided upstream of the air flow meter 46. The upstream of the air cleaner 47 is open to the atmosphere.
コンプレッサ42aとエアフロメータ46との間には、吸気バイパス通路44の一端が接続されている。吸気バイパス通路44の他端は、コンプレッサ42aとインタークーラ40の間に接続されている。吸気バイパス通路44には、吸気バイパス弁45が設けられている。この吸気バイパス弁45が開弁されると、MAT42により過給された空気の一部が吸気バイパス通路44を通ってコンプレッサ42aの吸気側に戻される。これにより、コンプレッサ42aの圧力を低減することができる。   One end of an intake bypass passage 44 is connected between the compressor 42 a and the air flow meter 46. The other end of the intake bypass passage 44 is connected between the compressor 42 a and the intercooler 40. An intake bypass valve 45 is provided in the intake bypass passage 44. When the intake bypass valve 45 is opened, a part of the air supercharged by the MAT 42 is returned to the intake side of the compressor 42a through the intake bypass passage 44. Thereby, the pressure of the compressor 42a can be reduced.
また、シリンダヘッド14は、燃焼室16と連通する排気ポート48を備えている。排気ポート48と燃焼室16との接続部には排気弁50が設けられている。排気弁50は、VVT機構51に接続されている。VVT機構51は、排気弁50の作動時期を変更可能に構成されている。排気ポート48には排気通路52が接続されている。排気通路52には、空燃比センサ54が設けられている。空燃比センサ54は排気空燃比を検出するように構成されている。空燃比センサ54の下流には、MAT42のタービン42bが設けられている。タービン42bは、排気通路52を流通する排気ガスのエネルギによって回転駆動されるように構成されている。タービン42bの下流には、排気ガスを浄化するための触媒56が設けられている。   In addition, the cylinder head 14 includes an exhaust port 48 that communicates with the combustion chamber 16. An exhaust valve 50 is provided at a connection portion between the exhaust port 48 and the combustion chamber 16. The exhaust valve 50 is connected to the VVT mechanism 51. The VVT mechanism 51 is configured to be able to change the operation timing of the exhaust valve 50. An exhaust passage 52 is connected to the exhaust port 48. An air-fuel ratio sensor 54 is provided in the exhaust passage 52. The air-fuel ratio sensor 54 is configured to detect the exhaust air-fuel ratio. A turbine 42 b of the MAT 42 is provided downstream of the air-fuel ratio sensor 54. The turbine 42b is configured to be rotationally driven by the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 52. A catalyst 56 for purifying exhaust gas is provided downstream of the turbine 42b.
また、排気通路52には外部EGR通路57の一端が接続されている。外部EGR通路57の他端は、サージタンク30に接続されている。外部EGR通路57には、外部EGR弁58が設けられている。この外部EGR弁58が開弁されると、排気ガスの一部が外部EGR通路57を通って吸気通路26に戻される。排気ガスは空気に比べて酸素量が少ないため、NOxの生成量を低減することができる。   In addition, one end of an external EGR passage 57 is connected to the exhaust passage 52. The other end of the external EGR passage 57 is connected to the surge tank 30. An external EGR valve 58 is provided in the external EGR passage 57. When the external EGR valve 58 is opened, a part of the exhaust gas is returned to the intake passage 26 through the external EGR passage 57. Since the exhaust gas has a smaller amount of oxygen than air, the amount of NOx produced can be reduced.
本実施の形態1のシステムは、制御装置であるECU(Electronic Control Unit)60を備えている。
ECU60の入力側には、クランク角センサ10、冷却水温センサ12、吸気圧センサ28、アクセル開度センサ36、スロットル開度センサ38、エアフロメータ46、空燃比センサ54等が接続されている。
また、ECU60の出力側には、インジェクタ18、VVT機構23,51、インジェクタ24、スロットルモータ34、モータコントローラ43、吸気バイパス弁45、外部EGR弁58等が接続されている。
ECU60は、クランク角センサ52の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。
ECU60は、所望の吸気圧となるように、電動機42dへの供給電圧を算出する。さらに、ECU60は、モータコントローラ43に対し、算出した電力を電動機42dに供給するように指示する。
ECU60は、後述するように、所望のオーバーラップ期間となるように、VVT機構23を駆動制御する。
The system according to the first embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 60 that is a control device.
The crank angle sensor 10, the coolant temperature sensor 12, the intake pressure sensor 28, the accelerator opening sensor 36, the throttle opening sensor 38, the air flow meter 46, the air-fuel ratio sensor 54, and the like are connected to the input side of the ECU 60.
Further, the injector 18, the VVT mechanisms 23 and 51, the injector 24, the throttle motor 34, the motor controller 43, the intake bypass valve 45, the external EGR valve 58, and the like are connected to the output side of the ECU 60.
The ECU 60 calculates the engine speed NE based on the output of the crank angle sensor 52.
The ECU 60 calculates the supply voltage to the electric motor 42d so that the desired intake pressure is obtained. Further, the ECU 60 instructs the motor controller 43 to supply the calculated electric power to the electric motor 42d.
The ECU 60 controls the drive of the VVT mechanism 23 so that a desired overlap period is reached, as will be described later.
[実施の形態1の特徴]
上記システムは、排気エネルギによって(つまり、タービン42bの駆動によって)コンプレッサ42aのインペラ42eを回転させることで、過給を行うことができる。更に、この排気エネルギによる過給だけでなく、電動機42dを作動させてインペラ42eを強制的に回転させることで、過給を行うことができる。これにより、排気エネルギが小さい低回転域におけるターボラグを解消することができる。
[Features of Embodiment 1]
The system can perform supercharging by rotating the impeller 42e of the compressor 42a by exhaust energy (that is, by driving the turbine 42b). Further, not only supercharging by the exhaust energy, but supercharging can be performed by operating the electric motor 42d to forcibly rotate the impeller 42e. Thereby, the turbo lag in the low rotation region where the exhaust energy is small can be eliminated.
ところで、電動機42dを作動させて過給を行うと、電動機42dを作動させずに排気エネルギのみで過給を行った場合に比べて、排気圧に対する吸気圧が非常に高くなる。すなわち、電動機42dを作動させた場合には、吸気圧と排気圧との差圧が大きくなる。
この差圧が大きい場合に、バルブオーバーラップ期間を拡大すると、吸気通路26から排気通路52への燃料及び空気の吹き流れ量が大幅に増大してしまう。その結果、十分な過渡性能を得ることができず、逆に燃費やエミッションが悪化してしまう可能性があった。
By the way, when supercharging is performed by operating the motor 42d, the intake pressure relative to the exhaust pressure becomes very high compared to when supercharging is performed only with exhaust energy without operating the motor 42d. That is, when the electric motor 42d is operated, the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure increases.
If the valve overlap period is increased when the differential pressure is large, the amount of fuel and air blown from the intake passage 26 to the exhaust passage 52 is significantly increased. As a result, sufficient transient performance could not be obtained, and conversely, there was a possibility that fuel consumption and emissions would deteriorate.
そこで、本実施の形態1においては、電動機42dを作動させて過給する場合のバルブオーバーラップ期間を、過給しない場合よりも長く、かつ、電動機42dを作動させずに過給する場合よりも短くする。
図2は、本実施の形態1において、吸気弁22及び排気弁50の作動特性、並びにバルブオーバーラップ期間を示す図である。図2において、電動機42dを作動させて過給を行っている場合(以下「電動機ON時」とする。)の吸気弁22の作動特性を直線で示している。また、電動機42dを作動させずに排気エネルギのみで過給を行っている場合(以下「電動機OFF時」とする。)の吸気弁22の作動特性を一点鎖線で示している。さらに、過給を行っていない場合(以下「非過給時」とする。)の吸気弁22の作動特性を波線で示している。なお、排気弁50の作動特性は、電動機ON時、電動機OFF時及び非過給時の何れにおいても同じである。
Therefore, in the first embodiment, the valve overlap period when the motor 42d is operated for supercharging is longer than when the motor 42d is not supercharged, and when the motor 42d is not operated for supercharging. shorten.
FIG. 2 is a diagram showing operating characteristics of the intake valve 22 and the exhaust valve 50 and a valve overlap period in the first embodiment. In FIG. 2, the operating characteristic of the intake valve 22 when the motor 42d is operated to perform supercharging (hereinafter referred to as “when the motor is ON”) is shown by a straight line. Further, the operating characteristics of the intake valve 22 when supercharging is performed only with exhaust energy without operating the motor 42d (hereinafter referred to as “when the motor is OFF”) are indicated by a one-dot chain line. Furthermore, the operating characteristic of the intake valve 22 when supercharging is not performed (hereinafter referred to as “non-supercharging”) is indicated by a wavy line. The operating characteristics of the exhaust valve 50 are the same when the motor is ON, when the motor is OFF, and when the motor is not supercharged.
図2に示すように、電動機ON時には、非過給時に比して、吸気弁22の開弁時期を進角側とする。このため、電動機ON時のバルブオーバーラップ期間Bは、非過給時のバルブオーバーラップ期間Aよりも長くなる。よって、吸気通路26から排気通路52への燃料及び空気の吹き流れを確保することができる。これにより、未燃HCを最燃焼させることができ、排気エネルギを増加させることができる。
さらに、電動機ON時には、電動機OFF時に比して、吸気弁22の開弁時期を遅角側とする。このため、電動機ON時のバルブオーバーラップ期間Bは、電動機OFF時のバルブオーバーラップ期間Cよりも短くなる。よって、吸気通路26から排気通路52への燃料及び空気の過度の吹き流れを抑制することができる。
As shown in FIG. 2, when the electric motor is ON, the valve opening timing of the intake valve 22 is set to the advance side as compared with the non-supercharging state. For this reason, the valve overlap period B when the motor is ON is longer than the valve overlap period A when non-supercharging. Therefore, the flow of fuel and air from the intake passage 26 to the exhaust passage 52 can be secured. Thereby, unburned HC can be burnt most and exhaust energy can be increased.
Further, when the motor is ON, the opening timing of the intake valve 22 is set to the retarded side compared to when the motor is OFF. For this reason, the valve overlap period B when the motor is ON is shorter than the valve overlap period C when the motor is OFF. Therefore, an excessive flow of fuel and air from the intake passage 26 to the exhaust passage 52 can be suppressed.
従って、本実施の形態1によれば、電動機ON時のバルブオーバーラップ期間Bが、非過給時のバルブオーバーラップ期間Aよりも長く、かつ、電動機OFF時のバルブオーバーラップ期間Cよりも短くされる。これにより、電動機42dを作動させた場合であっても、吸気通路26から排気通路52への燃料及び空気の過度の吹き流れを抑制することができる。よって、電動機42dを作動させて過給を行う場合でも、吸気通路26から排気通路52への燃料及び空気の最適な吹き流れ量を得ることができ、十分な過渡性能を得ることができる。   Therefore, according to the first embodiment, the valve overlap period B when the motor is ON is longer than the valve overlap period A when the motor is not supercharged and shorter than the valve overlap period C when the motor is OFF. It will be lost. Thereby, even when the motor 42d is operated, it is possible to suppress an excessive flow of fuel and air from the intake passage 26 to the exhaust passage 52. Therefore, even when supercharging is performed by operating the electric motor 42d, it is possible to obtain the optimum amount of fuel and air blown from the intake passage 26 to the exhaust passage 52, and to obtain sufficient transient performance.
また、電動機42dの出力(%)が大きいほど、すなわち、モータコントローラ43から電動機42dへの供給電力が大きいほど、排気圧に対して相対的に吸気圧がより高くなる。よって、電動機42dの出力が大きいほど、吸気圧と排気圧の差圧が大きくなる。上述したように、差圧が大きいほど、吸気通路26から排気通路52に燃料及び空気の過度の吹き流れが起こってしまう。
そこで、本実施の形態1においては、電動機42dの出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して、吸気弁22の作動時期の遅角量を少なくする。すなわち、電動機42dの出力が大きいほど、バルブオーバーラップ期間Bを短くする。これにより、電動機42dの作動に伴う吸気圧と排気圧の差圧の増大を考慮して、吸気弁22の最適な作動時期が算出され、最適なバルブオーバーラップ期間Bが算出される。
Further, the larger the output (%) of the electric motor 42d, that is, the larger the electric power supplied from the motor controller 43 to the electric motor 42d, the higher the intake pressure relative to the exhaust pressure. Therefore, the greater the output of the motor 42d, the greater the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure. As described above, the greater the differential pressure, the more excessive the flow of fuel and air from the intake passage 26 to the exhaust passage 52 occurs.
Therefore, in the first embodiment, when the output of the electric motor 42d is large, the retard amount of the operation timing of the intake valve 22 is reduced as compared with the case where the output is small. That is, the valve overlap period B is shortened as the output of the electric motor 42d increases. Accordingly, the optimum operation timing of the intake valve 22 is calculated in consideration of the increase in the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure accompanying the operation of the electric motor 42d, and the optimum valve overlap period B is calculated.
[実施の形態1における具体的処理]
図3は、本実施の形態1において、ECU60が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図3に示すフローによれば、先ず、機関回転数NE(rpm)、吸気圧PIM(kPa)、及び、電動機42dへの供給電力値を取得する(ステップ100)。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 3 is a flowchart showing a routine executed by the ECU 60 in the first embodiment.
According to the flow shown in FIG. 3, first, the engine speed NE (rpm), the intake pressure PIM (kPa), and the power supply value to the motor 42d are acquired (step 100).
次に、吸気圧PIMが所定値よりも大きいか否かを判別する(ステップ102)。このステップ102では、過給機42により過給が行われているか否かが判別される。ステップ102で吸気圧PIMが所定値以下であると判別された場合、例えば、車両運転者によるアクセルの踏み込みがなく、スロットル開度TAが全閉である場合等には、本ルーチンを終了する。この場合、ECU60は、本ルーチンとは別のルーチンにおいて、機関回転数NEと吸気圧PIMに基づいて、非過給時の吸気弁22の作動時期が算出される。算出された非過給時の吸気弁22の作動時期は、図2に示すように、電動機ON時の作動時期よりも遅角側である。よって、非過給時のバルブオーバーラップ期間Aは、電動機ON時のバルブオーバーラップ期間Bよりも短い。   Next, it is determined whether or not the intake pressure PIM is greater than a predetermined value (step 102). In this step 102, it is determined whether or not supercharging is performed by the supercharger 42. If it is determined in step 102 that the intake pressure PIM is less than or equal to the predetermined value, for example, if the accelerator is not depressed by the vehicle driver and the throttle opening TA is fully closed, this routine is terminated. In this case, the ECU 60 calculates the operation timing of the intake valve 22 during non-supercharging based on the engine speed NE and the intake pressure PIM in a routine different from this routine. As shown in FIG. 2, the calculated operation timing of the intake valve 22 at the time of non-supercharging is on the retard side with respect to the operation timing when the motor is ON. Therefore, the valve overlap period A when non-supercharging is shorter than the valve overlap period B when the motor is ON.
上記ステップ102で吸気圧PIMが所定値よりも大きいと判別された場合には、つまり、過給機42により過給が行われている場合には、電動機42dが作動中であるか否かを判別する(ステップ104)。このステップ104で電動機42dが作動中であると判別された場合には、ECU60内に予め記憶されたマップを参照して、電動機作動時の吸気弁22の作動時期を算出する(ステップ106)。すなわち、電動機作動時の吸気系VVT23の進角目標値が算出される。
該マップにおいて、吸気弁22の作動時期は、上記ステップ100で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力値に応じて設定されている。該マップによれば、後述する電動機非作動時の作動時期よりも遅角側の(つまり、進角量が少ない)作動時期が算出される。これは、電動機作動時は、電動機非作動時に比して吸気圧と排気圧の差圧が大きく、バルブオーバーラップ期間を長くすると、吸気通路26から排気通路52への燃料及び空気の吹き流れ量が増大してしまうためである。
また、該マップによれば、電動機42dへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、より遅角側の作動時期が算出される。このため、供給電力値が大きい場合には、小さい場合に比してバルブオーバーラップ期間が短くされる。
If it is determined in step 102 that the intake pressure PIM is greater than the predetermined value, that is, if supercharging is performed by the supercharger 42, it is determined whether or not the electric motor 42d is operating. A determination is made (step 104). If it is determined in step 104 that the electric motor 42d is in operation, the operation timing of the intake valve 22 when the electric motor is operated is calculated with reference to a map stored in advance in the ECU 60 (step 106). That is, the advance angle target value of the intake system VVT 23 when the electric motor is operated is calculated.
In this map, the operation timing of the intake valve 22 is set according to the engine speed NE, the intake pressure PIM, and the supply power value acquired in step 100. According to the map, an operation timing that is retarded (that is, the amount of advance angle is smaller) than the operation timing when the motor is not operated, which will be described later, is calculated. This is because when the motor is operating, the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure is larger than when the motor is not operating, and if the valve overlap period is lengthened, the amount of fuel and air blown from the intake passage 26 to the exhaust passage 52 is increased. This is because of the increase.
Further, according to the map, when the supply power value to the electric motor 42d is large, the operation timing on the retard side is calculated more than when the supply power value is small. For this reason, when the supply power value is large, the valve overlap period is shortened compared to when the supply power value is small.
一方、上記ステップ104で電動機42dが作動していないと判別された場合、つまり、排気エネルギのみで過給が行われている場合には、ステップ108の処理が実行される。ステップ108では、ECU60内に予め記憶されたマップを参照して、電動機非作動時の吸気弁22の作動時期が算出される。すなわち、電動機非作動時の吸気系VVT23の進角目標値が算出される。このステップ108で参照される電動機非作動時用のマップは、上記ステップ106で参照される電動機作動時用のマップとは異なるマップである。
該電動機非作動時用のマップにおいて、吸気弁の作動時期は、上記ステップ100で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力に応じて設定されている。該マップによれば、上記電動機作動時の作動時期よりも進角側の(つまり、進角量が多い)作動時期が算出される。これは、電動機非作動時は、電動機作動時に比して吸気圧と排気圧の差圧が小さく、バルブオーバーラップ期間を長くしても、吸気通路26から排気通路52への燃料及び空気の過度の吹き流れは起こらないためである。
また、該マップによれば、上記電動機作動時用のマップと同様に、電動機42dへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、遅角側の作動時期が算出される。このため、供給電力値が大きい場合には、小さい場合に比してバルブオーバーラップ期間が短くされる。
On the other hand, when it is determined in step 104 that the electric motor 42d is not operating, that is, when supercharging is performed only with the exhaust energy, the process of step 108 is executed. In step 108, the operation timing of the intake valve 22 when the motor is not operated is calculated with reference to a map stored in advance in the ECU 60. That is, the advance angle target value of the intake system VVT 23 when the electric motor is not operated is calculated. The map for when the motor is not operated referred to in step 108 is a map different from the map for when the motor is operated referred to in step 106.
In the map for when the electric motor is not operated, the operation timing of the intake valve is set according to the engine speed NE, the intake pressure PIM, and the supplied power acquired in step 100 above. According to the map, the operation timing on the advance side (that is, the amount of advance angle is larger) than the operation timing when the electric motor is operated is calculated. This is because when the motor is not operating, the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure is smaller than when the motor is operating, and even if the valve overlap period is extended, excessive fuel and air flow from the intake passage 26 to the exhaust passage 52 is caused. This is because there is no blowing flow.
Further, according to the map, similarly to the map for operating the electric motor, when the supply power value to the motor 42d is large, the operation timing on the retard side is larger than when the supply power value is small. Is calculated. For this reason, when the supply power value is large, the valve overlap period is shortened compared to when the supply power value is small.
その後、上記ステップ106又は108で算出された作動時期となるように、吸気系VVT23が駆動される。これにより、所望のオーバーラップ期間に設定される。
次回以降、本ルーチンが起動されると、電動機42dの作動若しくは非作動に応じて、吸気弁22の作動時期が算出される。
Thereafter, the intake system VVT 23 is driven so that the operation timing calculated in step 106 or 108 is reached. Thereby, a desired overlap period is set.
When this routine is started after the next time, the operation timing of the intake valve 22 is calculated according to the operation or non-operation of the electric motor 42d.
以上説明したように、図3に示すルーチンによれば、電動機42dが作動している場合と、電動機42dが非作動であり、かつ、排気エネルギのみによる過給が行われている場合とで、異なるマップを参照して吸気弁22の作動時期が算出される。これにより、電動機作動時のバルブオーバーラップ期間が、非過給時のバルブオーバーラップ期間よりも長くされ、かつ、電動機非作動で排気エネルギのみによる過給時のバルブオーバーラップ期間よりも短くされる。さらに、電動機42dへの供給電力値が大きい場合には、小さい場合に比して、より遅角側の作動時期が算出され、バルブオーバーラップ期間がより短くされる。従って、電動機42dの作動に伴う差圧の増大に応じて、バルブオーバーラップ期間を最適に制御することができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 3, when the electric motor 42d is operating and when the electric motor 42d is inactive and supercharging is performed only with exhaust energy, The operation timing of the intake valve 22 is calculated with reference to a different map. As a result, the valve overlap period during operation of the electric motor is made longer than the valve overlap period during non-supercharging, and is also made shorter than the valve overlap period during supercharging using only exhaust energy when the electric motor is not operating. Further, when the power supply value to the electric motor 42d is large, the operation timing on the more retarded side is calculated and the valve overlap period is made shorter than when the power supply value is small. Therefore, the valve overlap period can be optimally controlled in accordance with the increase in the differential pressure accompanying the operation of the electric motor 42d.
ところで、本実施の形態1では、吸気弁22の作動時期の進角量をVVT23により制御することで、バルブオーバーラップ期間を制御するシステムについて説明したが、これに限らず、排気弁50の作動時期の遅角量(以下「遅角量」という。)をVVT51により制御することで、バルブオーバーラップ期間を制御するようにしてもよい。この場合、電動機作動時の排気弁作動時期の遅角量を、非過給時の遅角量よりも大きくし、かつ、電動機非作動で排気エネルギのみによる過給時の遅角量よりも小さくすることで、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
また、VVT23により吸気弁22の作動時期を変更するシステムではなく、電磁駆動弁機構により作動時期を変更するシステムを用いることができる。この場合も、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
In the first embodiment, the system for controlling the valve overlap period by controlling the advance amount of the operation timing of the intake valve 22 by the VVT 23 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the operation of the exhaust valve 50 is not limited thereto. The valve overlap period may be controlled by controlling the timing retard amount (hereinafter referred to as “retard amount”) by the VVT 51. In this case, the retard amount of the exhaust valve operation timing when the motor is activated is larger than the retard amount when non-supercharging, and is smaller than the retard amount when supercharging only with exhaust energy when the motor is not activated. By doing so, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
Further, instead of a system that changes the operation timing of the intake valve 22 by the VVT 23, a system that changes the operation timing by an electromagnetically driven valve mechanism can be used. Also in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
また、既述した特許文献1では、バルブオーバーラップを拡大することで、過渡性能を向上させることとしているが、3気筒過給エンジン(直列3気筒、V型6気筒)以外のエンジン(直列4気筒、V型8気筒、直列6気筒等)には適用することができない。これらのエンジンでは、排気干渉(他の気筒からの排気脈動の回り込み)により、バルブオーバーラップ時に吸気圧よりも排気圧の方が高くなってしまい、吹き抜けを実現することができない。吹き抜けを実現するためには、排気系の特殊な改良を必要とし、コストが著しく増大してしまう。
一方、本発明は、バルブオーバーラップ時において吸気圧の方が排気圧よりも十分に高くなっているため、全てのエンジンに適用することができる。
In Patent Document 1 described above, transient performance is improved by enlarging the valve overlap, but engines other than the three-cylinder supercharged engine (in-line three-cylinder, V-type six-cylinder) (in-line four Cylinders, V-type 8-cylinders, in-line 6-cylinders, etc.) are not applicable. In these engines, due to exhaust interference (exhaust pulsation from other cylinders), the exhaust pressure becomes higher than the intake pressure at the time of valve overlap, and the blow-through cannot be realized. In order to realize the blow-through, a special improvement of the exhaust system is required, and the cost is remarkably increased.
On the other hand, the present invention can be applied to all engines because the intake pressure is sufficiently higher than the exhaust pressure during valve overlap.
尚、本実施の形態1においては、ECU60が、ステップ106の処理を実行することにより第1及び第2の発明における「バルブオーバーラップ制御手段」が実現されている。   In the first embodiment, the “valve overlap control means” in the first and second inventions is realized by the ECU 60 executing the process of step 106.
実施の形態2.
次に、図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU60に、後述する図4に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the second embodiment can be realized by causing the ECU 60 to execute a routine shown in FIG. 4 to be described later using the hardware configuration shown in FIG.
[実施の形態2の特徴]
図1に示すシステムは、外部EGR弁58を開弁操作することで、排気ガスの一部を外部EGR通路57を介して吸気通路26に環流させることができる。これにより、内燃機関から排出されるNOx量を低減することができる。
[Features of Embodiment 2]
In the system shown in FIG. 1, a part of the exhaust gas can be circulated to the intake passage 26 via the external EGR passage 57 by opening the external EGR valve 58. Thereby, the amount of NOx discharged from the internal combustion engine can be reduced.
ところで、電動機作動時には、電動機非作動時に比して、吸気圧に対する相対的な排気圧がより低くなる。すなわち、電動機作動時には、電動機非作動時に比して、吸気圧と排気圧の差圧が大きくなる。よって、吸気圧が同じである場合には、電動機作動時の方が電動機非作動時よりも、外部EGR量が少なくなってしまう。このため、十分なNOx低減効果が得られない可能性がある。   By the way, when the motor is operated, the exhaust pressure relative to the intake pressure is lower than when the motor is not operated. That is, when the motor is operated, the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure is larger than when the motor is not operated. Therefore, when the intake pressure is the same, the amount of external EGR is smaller when the motor is operating than when the motor is not operating. For this reason, a sufficient NOx reduction effect may not be obtained.
そこで、本実施の形態2においては、電動機42dを作動させて過給する場合の外部EGR弁58の開度を、電動機42dを作動させずに過給する場合よりも大きくする。すなわち、電動機42dの作動により相対的な排気圧の低下を考慮して、電動機作動時の外部EGR弁58の開度を、電動機非作動時の開度よりも大きくする。これにより、電動機作動時であっても十分な外部EGR量を確保することができ、十分なNOx低減効果を得ることができる。   Therefore, in the second embodiment, the opening degree of the external EGR valve 58 when the electric motor 42d is operated and supercharged is made larger than when the electric motor 42d is operated without being operated. That is, considering the relative exhaust pressure drop due to the operation of the electric motor 42d, the opening degree of the external EGR valve 58 when the electric motor is operating is made larger than the opening degree when the electric motor is not operating. As a result, a sufficient amount of external EGR can be ensured even when the motor is operating, and a sufficient NOx reduction effect can be obtained.
[実施の形態2における具体的処理]
図4は、本実施の形態2において、ECU60が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図4に示すルーチンは、上記実施の形態1のステップ106の後にステップ110が加えられ、さらにステップ108の後にステップ112が加えられている。
[Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 4 is a flowchart showing a routine executed by the ECU 60 in the second embodiment.
In the routine shown in FIG. 4, step 110 is added after step 106 in the first embodiment, and step 112 is added after step 108.
つまり、本ルーチンによれば、ステップ106で電動機作動時の吸気弁作動時期が算出された後、ステップ110の処理が実行される。ステップ110では、ECU60内に予め記憶されたマップを参照して、電動機作動時の外部EGR弁58の開度が算出される。該マップにおいて、外部EGR弁58の開度は、上記ステップ100で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力値に応じて設定されている。該マップによれば、後述する電動機非作動時の外部EGR弁58の開度よりも大きい開度が算出される。これは、電動機作動時は、吸気圧に対する相対的な排気圧の低下が大きく、電動機非作動時よりも外部EGR量が少なくなるためである。
また、該マップによれば、電動機42dへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、外部EGR弁58の開度が大きくされる。電動機42dの出力が大きいほど、排気圧が大きく低下するため、外部EGR量がより少なくなるためである。
That is, according to this routine, after the intake valve operation timing at the time of motor operation is calculated in step 106, the processing of step 110 is executed. In step 110, the opening degree of the external EGR valve 58 when the electric motor is operated is calculated with reference to a map stored in advance in the ECU 60. In the map, the opening degree of the external EGR valve 58 is set according to the engine speed NE, the intake pressure PIM, and the supply power value acquired in step 100. According to this map, an opening degree larger than the opening degree of the external EGR valve 58 when the electric motor described later is not operated is calculated. This is because the exhaust pressure relative to the intake pressure is greatly reduced when the motor is operating, and the amount of external EGR is smaller than when the motor is not operating.
Further, according to the map, when the power supply value to the electric motor 42d is large, the opening degree of the external EGR valve 58 is made larger than when the power supply value is small. This is because, as the output of the electric motor 42d is larger, the exhaust pressure is greatly reduced, so that the external EGR amount becomes smaller.
一方、ステップ108で電動機非作動時の吸気弁作動時期が算出された後、ステップ112の処理が実行される。ステップ112では、ECU60内に予め記憶されたマップを参照して、電動機非作動時(つまり、排気エネルギのみで過給が行われている場合)の外部EGR弁58の開度が算出される。このステップ112で参照される電動機非作動時用のマップは、上記ステップ110で参照される電動機作動時用のマップとは異なるマップである。
該電動機非作動時用のマップにおいて、外部EGR弁58の開度は、上記ステップ100で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力に応じて設定されている。該マップによれば、上記電動機作動時の外部EGR弁58の開度よりも小さい開度が算出される。これは、電動機非作動時は、電動機作動時に比して相対的な排気圧の低下が小さいためである。
また、該マップによれば、上記電動機作動時用のマップと同様に、電動機42dへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、外部EGR弁58の開度が大きくされる。このため、電動機42dの出力が大きい場合には、該出力が小さい場合に比して開度が小さく算出される。
On the other hand, after the intake valve operating timing when the motor is not operated is calculated in step 108, the processing of step 112 is executed. In step 112, the opening degree of the external EGR valve 58 is calculated with reference to a map stored in advance in the ECU 60 when the motor is not operating (that is, when supercharging is performed only with exhaust energy). The map for when the motor is not operated referred to in step 112 is a map different from the map for when the motor is operated referred to in step 110.
In the map for when the electric motor is not operated, the opening degree of the external EGR valve 58 is set according to the engine speed NE, the intake pressure PIM, and the supplied power acquired in step 100. According to the map, an opening smaller than the opening of the external EGR valve 58 when the electric motor is operated is calculated. This is because when the motor is not operated, the relative exhaust pressure drop is smaller than when the motor is operated.
Further, according to the map, as in the map for operating the motor, when the supply power value to the motor 42d is large, the external EGR valve 58 is opened compared to when the supply power value is small. The degree is increased. For this reason, when the output of the motor 42d is large, the opening degree is calculated smaller than when the output is small.
その後、上記ステップ110又は112で算出された開度となるように、外部EGR弁58が開弁操作される。
次回以降、本ルーチンが起動されると、電動機42dの作動若しくは非作動に応じて、外部EGR弁58の開度が算出される。
Thereafter, the external EGR valve 58 is opened so that the opening calculated in step 110 or 112 is reached.
When this routine is started after the next time, the opening degree of the external EGR valve 58 is calculated in accordance with the operation or non-operation of the electric motor 42d.
以上説明したように、図4に示すルーチンによれば、電動機42dが作動している場合と作動していない場合とで異なるマップを参照して外部EGR弁58の開度が算出される。従って、電動機42dの作動に伴う差圧の増大に応じて、外部EGR弁58の開度を最適に制御することができ、十分な外部EGR量を得ることができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 4, the opening degree of the external EGR valve 58 is calculated with reference to different maps when the electric motor 42d is operating and when it is not operating. Therefore, the opening degree of the external EGR valve 58 can be optimally controlled according to the increase in the differential pressure accompanying the operation of the electric motor 42d, and a sufficient amount of external EGR can be obtained.
尚、本実施の形態2においては、ECU60が、ステップ110の処理を実行することにより第3の発明における「外部EGR弁開度制御手段」が実現されている。   In the second embodiment, the “external EGR valve opening degree control means” according to the third aspect of the present invention is realized by the ECU 60 executing the process of step 110.
実施の形態3.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU60に、後述する図5に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the third embodiment can be realized by causing the ECU 60 to execute a routine shown in FIG. 5 described later using the hardware configuration shown in FIG.
[実施の形態3の特徴]
上記実施の形態1で説明したように、電動機42dを作動させて過給を行うと、電動機42dを作動させずに排気エネルギのみで過給を行った場合に比べて、吸気圧と排気圧の差圧が大きくなる。この差圧が大きくなると、燃焼室16内の既燃ガスは効率良く排気通路52に排出されるため、燃焼室16内の既燃ガスの残留量が低減する。その結果、良好なノッキング特性が得られる。
本実施の形態3では、電動機作動時の点火時期を、電動機非作動時に比してより進角させる。上述のように、電動機作動時には、既燃ガスの筒内残留量が少ないため、点火時期を大きく進角させることができる。これにより、ノッキングを発生させることなく、十分な出力トルクを得ることができる。
[Features of Embodiment 3]
As described in the first embodiment, when the supercharging is performed by operating the electric motor 42d, the intake pressure and the exhaust pressure are reduced as compared with the case where the supercharging is performed only with the exhaust energy without operating the electric motor 42d. The differential pressure increases. When this differential pressure increases, the burnt gas in the combustion chamber 16 is efficiently discharged into the exhaust passage 52, and the residual amount of burnt gas in the combustion chamber 16 is reduced. As a result, good knocking characteristics can be obtained.
In the third embodiment, the ignition timing when the motor is operated is advanced more than when the motor is not operated. As described above, when the motor is operated, the amount of burned gas remaining in the cylinder is small, and therefore the ignition timing can be greatly advanced. Thereby, sufficient output torque can be obtained without causing knocking.
[実施の形態3における具体的処理]
図5は、本実施の形態3において、ECU60が実行するルーチンを示すフローチャートである。
先ず、上記実施の形態1と同様にして、ステップ104の判別処理まで実行する。
上記ステップ104で電動機42dが作動中であると判別された場合には、ECU60内に予め記憶されたマップを参照して、電動機作動時の点火時期を算出する(ステップ114)。
該マップにおいて、点火プラグ18の点火時期は、上記ステップ100で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力値に応じて設定されている。該マップによれば、後述する電動機非作動時の点火時期よりも遅角側の点火時期が算出される。つまり、同じ運転条件(機関回転数NEおよび吸気圧PIM)であり、かつ、過給されている場合には、電動機作動時の点火時期の方が電動機非作動時よりの点火時期よりも進角側となる。これは、電動機作動時は、電動機非作動時に比して吸気圧と排気圧の差圧が大きく、既燃ガスの筒内残留量が少ないため、ノッキングを発生させることなく進角量を多くすることができるためである。
また、該マップによれば、電動機42dへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、より進角側の点火時期が算出される。これは、電動機42dへの供給電力値が大きい場合、つまり、電動機42dの出力が大きい場合には、小さい場合に比して吸気圧と排気圧の差圧がより大きいため、ノッキングに対するマージンが大きいためである。
[Specific Processing in Embodiment 3]
FIG. 5 is a flowchart showing a routine executed by the ECU 60 in the third embodiment.
First, similarly to the first embodiment, the processing up to step 104 is executed.
If it is determined in step 104 that the motor 42d is in operation, the ignition timing when the motor is operated is calculated with reference to a map stored in advance in the ECU 60 (step 114).
In the map, the ignition timing of the spark plug 18 is set according to the engine speed NE, the intake pressure PIM, and the supply power value acquired in step 100 above. According to the map, the ignition timing that is retarded from the ignition timing when the motor is not operated, which will be described later, is calculated. In other words, if the engine is operating under the same operating conditions (engine speed NE and intake pressure PIM) and the engine is supercharged, the ignition timing when the motor is operating is advanced than the ignition timing when the motor is not operating. On the side. This is because when the motor is activated, the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure is larger than when the motor is not activated, and the residual amount of burned gas in the cylinder is small, so the amount of advance is increased without causing knocking. Because it can.
Further, according to the map, when the supply power value to the motor 42d is large, the ignition timing on the more advanced side is calculated as compared with the case where the supply power value is small. This is because when the supply power value to the motor 42d is large, that is, when the output of the motor 42d is large, the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure is larger than when the output is small, so the margin for knocking is large. Because.
一方、上記ステップ104で電動機42dが作動していないと判別された場合、つまり、排気エネルギのみで過給が行われている場合には、ステップ116の処理が実行される。ステップ116では、ECU60内に予め記憶されたマップを参照して、電動機非作動時の点火時期が算出される。このステップ116で参照される電動機非作動時用のマップは、上記ステップ114で参照される電動機作動時用のマップとは異なるマップである。
該マップにおいて、点火プラグ18の点火時期は、上記ステップ100で取得された機関回転数NE、吸気圧PIM及び供給電力値に応じて設定されている。該マップによれば、上記電動機作動時の点火時期よりも遅角側の点火時期が算出される。また、該マップによれば、上記電動機作動時用のマップと同様に、電動機42dへの供給電力値が大きい場合には、該供給電力値が小さい場合に比して、より進角側の点火時期が算出される。
On the other hand, when it is determined in step 104 that the electric motor 42d is not operating, that is, when supercharging is performed only with the exhaust energy, the process of step 116 is executed. In step 116, the ignition timing when the motor is not operated is calculated with reference to a map stored in advance in the ECU 60. The map for when the motor is not operated referred to in Step 116 is a map different from the map for when the motor is operated referred to in Step 114.
In the map, the ignition timing of the spark plug 18 is set according to the engine speed NE, the intake pressure PIM, and the supply power value acquired in step 100 above. According to the map, the ignition timing that is retarded from the ignition timing when the motor is operated is calculated. Further, according to the map, similarly to the map for operating the electric motor, when the supply power value to the motor 42d is large, the ignition on the more advanced side than the case where the supply power value is small. The time is calculated.
その後、上記ステップ114又は116で算出された点火時期で、点火プラグ18により点火が行われる。
次回以降、本ルーチンが起動されると、電動機42dの作動若しくは非作動に応じて、点火プラグ18による点火時期が算出される。
Thereafter, ignition is performed by the spark plug 18 at the ignition timing calculated in step 114 or 116.
When this routine is started after the next time, the ignition timing by the spark plug 18 is calculated according to the operation or non-operation of the electric motor 42d.
以上説明したように、図5に示すルーチンによれば、電動機42dが作動している場合と作動していない場合とで、異なるマップを参照して点火プラグ18の点火時期が算出される。これにより、同じ運転状態では、電動機作動時の点火時期が、電動機非作動時の点火時期よりも進角側の点火時期とされる。さらに、電動機42dへの供給電力値が大きい場合には、小さい場合に比して、より進角側の点火時期とされる。従って、電動機42の作動に伴う差圧の増大に応じて、点火時期を最適に制御することできる。よって、電動機作動時には、ノッキングを発生させることなく、十分な出力を得ることができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 5, the ignition timing of the spark plug 18 is calculated with reference to different maps depending on whether the motor 42d is operating or not. Thereby, in the same operation state, the ignition timing at the time of operating the motor is set to the ignition timing on the advance side with respect to the ignition timing at the time of non-operation of the motor. Furthermore, when the value of the power supplied to the motor 42d is large, the ignition timing is set to a more advanced side than when it is small. Therefore, the ignition timing can be optimally controlled according to the increase in the differential pressure accompanying the operation of the electric motor 42. Therefore, a sufficient output can be obtained without causing knocking when the electric motor is operated.
本実施の形態3は、上記実施の形態1と組み合わせて実行することができる。すなわち、図3に示すルーチンのステップ106の後でステップ114を実行し、ステップ108の後でステップ116を実行することができる。   The third embodiment can be executed in combination with the first embodiment. That is, step 114 can be executed after step 106 of the routine shown in FIG. 3, and step 116 can be executed after step 108.
尚、本実施の形態3においては、ECU60が、ステップ110の処理を実行することにより第4及び第5の発明における「点火時期制御手段」が実現されている。   In the third embodiment, the “ignition timing control means” according to the fourth and fifth aspects of the present invention is realized by the ECU 60 executing the process of step 110.
本発明の実施の形態1によるシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において、吸気弁及び排気弁の作動特性並びにバルブオーバーラップ量を示す図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows the operating characteristic and valve overlap amount of an intake valve and an exhaust valve. 本発明の実施の形態1において、ECU60が実行するルーチンを示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a routine that is executed by the ECU 60 in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2において、ECU60が実行するルーチンを示すフローチャートである。In Embodiment 2 of this invention, it is a flowchart which shows the routine which ECU60 performs. 本発明の実施の形態3において、ECU60が実行するルーチンを示すフローチャートである。In Embodiment 3 of this invention, it is a flowchart which shows the routine which ECU60 performs.
符号の説明Explanation of symbols
1 内燃機関
2 シリンダブロック
4 気筒
6 ピストン
8 クランクシャフト
10 クランク角センサ
12 水温センサ
14 シリンダヘッド
16 燃焼室
18 点火プラグ
20 吸気ポート
22 吸気弁
23 VVT機構
24 インジェクタ
26 吸気通路
28 吸気圧センサ
30 サージタンク
32 スロットルバルブ
34 スロットルモータ
36 アクセル開度センサ
38 スロットル開度センサ
40 インタークーラ
42 MAT
42a コンプレッサ
42b タービン
42c 連結軸
42d 電動機
42e 回転部
43 モータコントローラ
44 吸気バイパス通路
45 吸気バイパス弁
46 エアフロメータ
47 エアクリーナ
48 排気ポート
50 排気弁
51 VVT機構
52 排気通路
54 空燃比センサ
56 触媒
57 外部EGR通路
58 外部EGR弁
60 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Cylinder block 4 Cylinder 6 Piston 8 Crankshaft 10 Crank angle sensor 12 Water temperature sensor 14 Cylinder head 16 Combustion chamber 18 Spark plug 20 Intake port 22 Intake valve 23 VVT mechanism 24 Injector 26 Intake passage 28 Intake pressure sensor 30 Surge tank 32 Throttle valve 34 Throttle motor 36 Accelerator opening sensor 38 Throttle opening sensor 40 Intercooler 42 MAT
42a Compressor 42b Turbine 42c Connecting shaft 42d Electric motor 42e Rotating part 43 Motor controller 44 Intake bypass passage 45 Intake bypass valve 46 Air flow meter 47 Air cleaner 48 Exhaust port 50 Exhaust valve 51 VVT mechanism 52 Exhaust passage 54 Air-fuel ratio sensor 56 Catalyst 57 External EGR passage 58 External EGR valve 60 ECU

Claims (5)

  1. 電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
    内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの回転部と、該回転部を駆動可能な電動機とを有する過給機と、
    吸気弁又は排気弁の作動時期を変更することでバルブオーバーラップ期間を制御するバルブオーバーラップ制御手段とを備え、
    前記バルブオーバーラップ制御手段は、前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、前記バルブオーバーラップ期間を短くすることを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
    A control device for an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor,
    A supercharger having a rotating portion of a compressor provided in an intake passage of the internal combustion engine, and an electric motor capable of driving the rotating portion;
    A valve overlap control means for controlling the valve overlap period by changing the operation timing of the intake valve or the exhaust valve,
    The valve overlap control means shortens the valve overlap period when the electric motor is operating, compared to when the electric motor does not operate and is supercharged by the supercharger. A control device for an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor.
  2. 請求項1に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置において、
    前記バルブオーバーラップ制御手段は、前記電動機の出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して前記バルブオーバーラップ期間を短くすることを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
    In the control apparatus for an internal combustion engine having the supercharger with an electric motor according to claim 1,
    The valve overlap control means controls the internal combustion engine having a supercharger with an electric motor when the output of the electric motor is large and shortens the valve overlap period as compared with a case where the output is small. apparatus.
  3. 請求項2に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置において、
    排気ガスの一部を前記吸気通路に環流させる外部EGR通路と、
    前記外部EGR通路を開閉する外部EGR弁と、
    前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、前記外部EGR弁の開度を大きくする外部EGR弁開度制御手段とを更に備えたことを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
    In the control apparatus for an internal combustion engine having the supercharger with an electric motor according to claim 2,
    An external EGR passage for circulating a part of the exhaust gas to the intake passage;
    An external EGR valve that opens and closes the external EGR passage;
    External EGR valve opening that increases the opening of the external EGR valve when the motor is operating and when the motor does not operate and is supercharged by the supercharger And a control means for an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor.
  4. 電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
    内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサの回転部と、該回転部を駆動可能な電動機とを有する過給機と、
    前記電動機が作動している場合に、前記電動機が作動せず、かつ、前記過給機により過給されている場合に比して、点火時期を進角させる点火時期制御手段とを備えたことを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
    A control device for an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor,
    A supercharger having a rotating portion of a compressor provided in an intake passage of the internal combustion engine, and an electric motor capable of driving the rotating portion;
    An ignition timing control means for advancing the ignition timing when the electric motor is operating as compared to when the electric motor is not operating and is supercharged by the supercharger; A control apparatus for an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor.
  5. 請求項4に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置において、
    前記点火時期制御手段は、前記電動機の出力が大きい場合に、該出力が小さい場合に比して前記点火時期を進角させることを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置。
    In the control apparatus of the internal combustion engine having the supercharger with electric motor according to claim 4,
    The control device for an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor, wherein the ignition timing control means advances the ignition timing when the output of the electric motor is large as compared with a case where the output is small.
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