JP2008175114A - Supercharger control device of internal combustion engine - Google Patents

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Toshihisa Sugiyama
敏久 杉山
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothly move from one-turbo mode to two-turbo mode by utilizing an EGR gas. <P>SOLUTION: Two superchargers are installed in a suction passage and an exhaust passage of an internal combustion engine parallel to each other. Two superchargers include a first supercharger with a small capacity and a second supercharger with a capacity larger than that of the first supercharger. Also, the internal combustion engine has an EGR passage for circulating the exhaust gas to the suction side. In the normal control, only the first supercharger with a small capacity is operated in the low speed range (one-turbo mode), and both the first and second superchargers are operated in the high speed range (two-turbo mode). While the mode is in transit from one-turbo mode to two-turbo mode, a control means reduces the amount of the EGR gas. The exhaust gas which has been utilized for EGR is thereby supplied to the superchargers, particularly the second supercharger to be newly operated. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、吸気通路及び排気通路に並列に配置された2つの過給機に対する排気流量を制御する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for controlling an exhaust flow rate for two superchargers arranged in parallel in an intake passage and an exhaust passage.

従来から、吸気系及び排気系に2つの過給機を並列に配置し、これらの過給機の作動個数を適宜切り替える技術が提案されている。例えば、特許文献1には、プライマリターボ過給機とセカンダリターボ過給機とを並列に配置した内燃機関の例が記載されている。上記の内燃機関では、セカンダリターボ過給機はプライマリターボ過給機よりも大容量に構成されている。そして、エンジン運転領域が低速域のときにはプライマリターボ過給機のみを動作させ(シングルターボモード)、高速域のときには2つの過給機を同時に動作させる(ツインターボモード)。これにより、低速域から高速域にわたって出力性能を向上させている。また、特許文献1には、シングルターボモードからツインターボモードへの移行時に、セカンダリターボ過給機を予備回転させる手法が記載されている。   Conventionally, a technique has been proposed in which two superchargers are arranged in parallel in an intake system and an exhaust system, and the number of operating these superchargers is appropriately switched. For example, Patent Document 1 describes an example of an internal combustion engine in which a primary turbocharger and a secondary turbocharger are arranged in parallel. In the internal combustion engine, the secondary turbocharger is configured to have a larger capacity than the primary turbocharger. When the engine operating region is in the low speed region, only the primary turbocharger is operated (single turbo mode), and when the engine operating region is in the high speed region, the two superchargers are operated simultaneously (twin turbo mode). Thereby, the output performance is improved from the low speed range to the high speed range. Patent Document 1 describes a method of pre-rotating the secondary turbocharger when shifting from the single turbo mode to the twin turbo mode.

特開平5−288069号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-288069

上記のような過給システムでは、シングルターボモードからツインターボモードへの移行時に、セカンダリターボ過給機の予備回転が不十分であると、大きなトルク段差が発生し、ドライバーが違和感を覚えることがある。   In the supercharging system as described above, when the preliminary rotation of the secondary turbocharger is insufficient at the time of transition from the single turbo mode to the twin turbo mode, a large torque step occurs and the driver may feel uncomfortable. is there.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、EGRガスを利用してシングルターボモードからツインターボモードへの移行を円滑に行うことを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to smoothly shift from a single turbo mode to a twin turbo mode using EGR gas.

本発明の1つの観点では、内燃機関の過給機制御装置は、吸気通路及び排気通路に並列に配置された、第1の過給機及び前記第1の過給機より容量が大きい第2の過給機と、前記吸気通路及び前記排気通路に接続され、排気を吸気側に環流させるEGR通路と、前記第1の過給機のみを動作させる1個ターボモードから、前記第1及び第2の過給機を動作させる2個ターボモードへのモード移行時に、前記EGR通路を通過するEGRガス量を減少させる制御手段と、を備える。   In one aspect of the present invention, a supercharger control device for an internal combustion engine includes a first supercharger and a second supercapacitor that are arranged in parallel with an intake passage and an exhaust passage and have a capacity larger than that of the first supercharger. From the turbocharger, the EGR passage connected to the intake passage and the exhaust passage and circulating the exhaust to the intake side, and the single turbo mode for operating only the first supercharger. Control means for reducing the amount of EGR gas passing through the EGR passage at the time of mode transition to the two turbo mode for operating the two turbochargers.

上記の過給機制御装置では、内燃機関には、吸気通路と排気通路に並列に2つの過給機が設けられる。2つの過給機は、小容量の第1の過給機と、第1の過給機より大容量の第2の過給機を含む。また、排気を吸気側に環流させるEGR通路が設けられている。通常の制御では、低速域では小容量である第1の過給機のみを動作させ(1個ターボモード)、高速域では第1及び第2の過給機をともに動作させる(2個ターボモード)。   In the above supercharger control apparatus, the internal combustion engine is provided with two superchargers in parallel with the intake passage and the exhaust passage. The two superchargers include a first supercharger having a small capacity and a second supercharger having a larger capacity than the first supercharger. In addition, an EGR passage that circulates exhaust gas to the intake side is provided. In normal control, only the first supercharger having a small capacity is operated in the low speed range (single turbo mode), and both the first and second superchargers are operated in the high speed range (two turbo mode). ).

ここで、制御手段は、1個ターボモードから2個ターボモードへのモード移行時には、EGRガス量を減少させる。これにより、それまでEGRに利用されていた排気ガスを過給機、特に新たに作動させる第2の過給機に供給することができ、その分だけ第2の過給機の予備回転を十分に行うことができる。よって、その後に2個ターボモードへ移行する際に、トルク段差の発生などを防止することができる。   Here, the control means reduces the EGR gas amount at the time of mode transition from the single turbo mode to the dual turbo mode. As a result, the exhaust gas previously used for EGR can be supplied to the supercharger, in particular, the second supercharger to be newly operated, and the preliminary rotation of the second supercharger is sufficiently increased by that amount. Can be done. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a torque step or the like when shifting to the two turbo mode thereafter.

上記の過給機制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記1個ターボモードでは前記第2の過給機への排気の供給を遮断し、前記モード移行時には前記第2の過給機への排気の供給を可能とする。これにより、EGRに利用されていた排気ガスを第2の過給機の予備回転に利用することができる。   In one aspect of the above supercharger control device, the control means shuts off the supply of exhaust gas to the second supercharger in the single turbo mode, and the second supercharger during the mode transition The exhaust can be supplied to Thereby, the exhaust gas used for EGR can be used for the preliminary rotation of the second supercharger.

上記の過給機制御装置の他の一態様では、前記排気通路は、前記第1の過給機への第1の排気通路と、前記第2の過給機への第2の排気通路と、前記第2の排気通路に設けられた排気切替弁と、前記第2の排気通路より細く前記第2の排気通路をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた排気バイパス弁と、を備え、前記制御手段は、前記1個ターボモードでは前記排気切替弁及び前記排気バイパス弁を閉状態とし、前記モード移行時には前記排気切替弁を閉状態とするとともに前記排気バイパス弁を開状態とし、前記2個ターボモードでは前記排気切替弁を開状態とする。   In another aspect of the supercharger control device, the exhaust passage includes a first exhaust passage to the first supercharger, and a second exhaust passage to the second supercharger. An exhaust switching valve provided in the second exhaust passage, a bypass passage that bypasses the second exhaust passage narrower than the second exhaust passage, and an exhaust bypass valve provided in the bypass passage. And the control means closes the exhaust gas switching valve and the exhaust bypass valve in the single turbo mode, closes the exhaust gas switching valve and opens the exhaust bypass valve at the time of transition to the mode, In the two turbo mode, the exhaust switching valve is opened.

この態様では、モード移行時にまずEGR量を減少させるとともに、排気バイパス弁のみで第2の過給機への排気供給を行う。排気バイパス弁は排気切替弁より細いので、より効果的に第2の過給機のタービン前の圧力を上昇させ、十分に予備回転を行うことができる。   In this aspect, the EGR amount is first reduced at the time of mode transition, and the exhaust gas is supplied to the second supercharger using only the exhaust bypass valve. Since the exhaust bypass valve is thinner than the exhaust gas switching valve, the pressure before the turbine of the second supercharger can be increased more effectively and the preliminary rotation can be sufficiently performed.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[全体構成]
まず、本実施形態に係る内燃機関の過給機制御装置が適用されたシステムの全体構成について説明する。
[overall structure]
First, the overall configuration of a system to which the supercharger control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied will be described.

図1は、本実施形態に係る内燃機関の過給機制御装置が適用された車両の構成を示す概略図である。図1では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。なお、図1においては、1個ターボモードに設定した場合のガスの流れを示している。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vehicle to which a supercharger control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied. In FIG. 1, solid arrows indicate gas flow, and broken arrows indicate signal input / output. FIG. 1 shows the gas flow when the single turbo mode is set.

車両は、主に、エアクリーナ2と、吸気通路3と、ターボ過給機4、5と、吸気切替弁6と、リード弁7と、内燃機関8と、過給圧センサ9と、排気通路10と、EGR通路11と、EGR弁14と、排気切替弁15と、排気バイパス弁16と、ECU(Engine Control Unit)50と、を備える。   The vehicle mainly includes an air cleaner 2, an intake passage 3, turbochargers 4 and 5, an intake switching valve 6, a reed valve 7, an internal combustion engine 8, a supercharging pressure sensor 9, and an exhaust passage 10. And an EGR passage 11, an EGR valve 14, an exhaust gas switching valve 15, an exhaust gas bypass valve 16, and an ECU (Engine Control Unit) 50.

エアクリーナ2は、外部から取得された空気(吸気)を浄化して、吸気通路3に供給する。吸気通路3は途中で吸気通路3a、3bに分岐されており、吸気通路3aにはターボ過給機4のコンプレッサ4aが配設されており、吸気通路3bにはターボ過給機5のコンプレッサ5aが配設されている。コンプレッサ4a、5aは、それぞれ、吸気通路3a、3bを通過する吸気を圧縮する。   The air cleaner 2 purifies air (intake air) acquired from the outside and supplies it to the intake passage 3. The intake passage 3 is branched into intake passages 3a and 3b on the way. A compressor 4a of the turbocharger 4 is disposed in the intake passage 3a, and a compressor 5a of the turbocharger 5 is provided in the intake passage 3b. Is arranged. The compressors 4a and 5a compress the intake air that passes through the intake passages 3a and 3b, respectively.

また、吸気通路3b中には、吸気切替弁6、及びリード弁7が設けられている。吸気切替弁6は、ECU50から供給される制御信号S6によって開閉が制御され、吸気通路3bを通過する吸気の流量を調整可能に構成されている。例えば、吸気切替弁6を開閉させることにより、吸気通路3bにおける吸気の流通/遮断を切り替えることができる。リード弁7は、通路中の圧力が所定以上となった際に開弁するように構成されている。更に、コンプレッサ4a、4bの下流側の吸気通路3には、過給圧センサ9が設けられている。過給圧センサ9は、過給された吸気の圧力(以下、「実過給圧」とも呼ぶ。)を検出し、この実過給圧に対応する検出信号S9をECU50に供給する。   An intake switching valve 6 and a reed valve 7 are provided in the intake passage 3b. The intake switching valve 6 is configured to be opened and closed by a control signal S6 supplied from the ECU 50 so that the flow rate of intake air passing through the intake passage 3b can be adjusted. For example, by opening and closing the intake air switching valve 6, it is possible to switch the intake air flow / blockage in the intake passage 3b. The reed valve 7 is configured to open when the pressure in the passage exceeds a predetermined value. Further, a supercharging pressure sensor 9 is provided in the intake passage 3 on the downstream side of the compressors 4a and 4b. The supercharging pressure sensor 9 detects the pressure of supercharged intake air (hereinafter also referred to as “actual supercharging pressure”) and supplies a detection signal S9 corresponding to the actual supercharging pressure to the ECU 50.

内燃機関8は、左右のバンク(気筒群)8L、8Rにそれぞれ4つずつの気筒(シリンダ)8La、8Raが設けられたV型8気筒のエンジンとして構成されている。内燃機関8は、吸気通路3より供給される吸気と燃料との混合気を燃焼することによって、動力を発生する装置である。内燃機関8は、例えばガソリンエンジンやデーゼルエンジンなどによって構成される。そして、内燃機関8内における燃焼により発生した排気ガスは、排気通路10に排出される。なお、内燃機関8を、8気筒で構成することに限定はされない。   The internal combustion engine 8 is configured as a V-type 8-cylinder engine in which four cylinders (cylinders) 8La and 8Ra are provided in the left and right banks (cylinder groups) 8L and 8R, respectively. The internal combustion engine 8 is a device that generates power by burning an air-fuel mixture of intake air and fuel supplied from the intake passage 3. The internal combustion engine 8 is constituted by, for example, a gasoline engine or a diesel engine. The exhaust gas generated by the combustion in the internal combustion engine 8 is discharged to the exhaust passage 10. The internal combustion engine 8 is not limited to being configured with 8 cylinders.

排気通路10中には、EGR通路11が接続されている。EGR通路11は、一端が排気通路10に接続されており、他端が吸気通路3に接続されている。EGR通路11は、排気ガス(EGRガス)を吸気系に還流するための通路である。具体的には、EGR通路11には、EGRクーラ12と、EGR弁14と、バイパス通路11aと、バイパス弁13とが設けられている。EGRクーラ12はEGRガスを冷却する装置であり、EGR弁14はEGR通路11を通過するEGRガスの流量を調節する弁、言い換えると吸気系に還流させるEGRガスの量を調節する(即ちEGR率を調節する)弁である。この場合、EGR弁14は、ECU50から供給される制御信号S14によって開度が制御される。また、バイパス通路11aは、EGRクーラ12をバイパスする通路であり、通路上にはバイパス弁13が設けられている。このバイパス弁13によって、バイパス通路11aを通過するEGRガスの流量が調節される。なお、図1においては、EGR弁14が閉に設定されているため、EGRガスは還流されない。   An EGR passage 11 is connected in the exhaust passage 10. The EGR passage 11 has one end connected to the exhaust passage 10 and the other end connected to the intake passage 3. The EGR passage 11 is a passage for returning exhaust gas (EGR gas) to the intake system. Specifically, the EGR passage 11 is provided with an EGR cooler 12, an EGR valve 14, a bypass passage 11a, and a bypass valve 13. The EGR cooler 12 is a device that cools the EGR gas, and the EGR valve 14 is a valve that adjusts the flow rate of the EGR gas that passes through the EGR passage 11, in other words, the amount of EGR gas that is recirculated to the intake system (that is, the EGR rate). Is the valve. In this case, the opening degree of the EGR valve 14 is controlled by a control signal S14 supplied from the ECU 50. The bypass passage 11a is a passage that bypasses the EGR cooler 12, and a bypass valve 13 is provided on the passage. The bypass valve 13 adjusts the flow rate of EGR gas passing through the bypass passage 11a. In FIG. 1, since the EGR valve 14 is set to be closed, the EGR gas is not recirculated.

排気通路10は途中で排気通路10a、10bに分岐されており、排気通路10aにはターボ過給機4のタービン4bが配設されており、排気通路10bにはターボ過給機5のタービン5bが配設されている。タービン4b、5bは、それぞれ、排気通路10a、10bを通過する排気ガスによって回転される。このようなタービン4b、5bの回転トルクが、ターボ過給機4内のコンプレッサ4a及びターボ過給機5内のコンプレッサ5aに伝達されて回転することによって、吸気が圧縮される(即ち過給される)こととなる。なお、ターボ過給機4は、低中速域で過給能力の大きい小容量の低速型の過給機として構成され、ターボ過給機5は、中高速域で過給能力の大きい大容量の高速型の過給機として構成されている。   The exhaust passage 10 is branched into exhaust passages 10a and 10b, and the turbine 4b of the turbocharger 4 is disposed in the exhaust passage 10a. The turbine 5b of the turbocharger 5 is disposed in the exhaust passage 10b. Is arranged. The turbines 4b and 5b are rotated by exhaust gas passing through the exhaust passages 10a and 10b, respectively. The rotational torque of the turbines 4b and 5b is transmitted to the compressor 4a in the turbocharger 4 and the compressor 5a in the turbocharger 5 to rotate, whereby the intake air is compressed (that is, supercharged). The Rukoto. The turbocharger 4 is configured as a low-capacity low-speed supercharger having a large supercharging capability in the low / medium speed range, and the turbocharger 5 is a large capacity having a large supercharging capability in the medium / high speed range. It is configured as a high-speed supercharger.

また、ターボ過給機4には、ターボ回転数、即ちタービン4bの回転数を検出する回転数センサ4cが設けられている。同様に、ターボ過給機5には、ターボ回転数、即ちタービン5bの回転数を検出する回転数センサ5cが設けられている。回転数センサ4c、5cからそれぞれ出力される回転数検出信号S18、S19は、ECU50に供給される。   The turbocharger 4 is provided with a rotation speed sensor 4c that detects the turbo rotation speed, that is, the rotation speed of the turbine 4b. Similarly, the turbocharger 5 is provided with a rotation speed sensor 5c that detects the turbo rotation speed, that is, the rotation speed of the turbine 5b. The rotation speed detection signals S18 and S19 output from the rotation speed sensors 4c and 5c, respectively, are supplied to the ECU 50.

更に、排気通路10bには、排気切替弁15が設けられていると共に、排気バイパス通路10baが接続されている。排気切替弁15は、ECU50から供給される制御信号S15によって開閉が制御され、排気通路10bを通過する排気ガスの流量を調整可能に構成されている。例えば、排気切替弁15を開閉させることにより、排気通路10bにおける排気ガスの流通/遮断を切り替えることができる。また、排気バイパス通路10baは、排気切替弁15が設けられた排気通路10bをバイパスする通路として構成されている。具体的には、排気バイパス通路10baは、排気切替弁15が設けられた排気通路10bよりも、通路の径が小さく構成されている。また、排気バイパス通路10ba中には排気バイパス弁16が設けられており、この排気バイパス弁16によって、排気バイパス通路10baを通過する排気ガスの流量が調節される。   Further, an exhaust switching valve 15 is provided in the exhaust passage 10b, and an exhaust bypass passage 10ba is connected to the exhaust passage 10b. The exhaust gas switching valve 15 is controlled to be opened and closed by a control signal S15 supplied from the ECU 50, and is configured to be able to adjust the flow rate of the exhaust gas passing through the exhaust passage 10b. For example, by opening and closing the exhaust gas switching valve 15, it is possible to switch the flow / blocking of the exhaust gas in the exhaust passage 10b. The exhaust bypass passage 10ba is configured as a passage that bypasses the exhaust passage 10b in which the exhaust switching valve 15 is provided. Specifically, the exhaust bypass passage 10ba is configured to have a smaller passage diameter than the exhaust passage 10b in which the exhaust switching valve 15 is provided. An exhaust bypass valve 16 is provided in the exhaust bypass passage 10ba. The exhaust bypass valve 16 adjusts the flow rate of the exhaust gas passing through the exhaust bypass passage 10ba.

なお、前述した吸気切替弁6、排気切替弁15、及び排気バイパス弁16が全て閉である場合には、ターボ過給機4にのみ吸気及び排気ガスが供給され、ターボ過給機5には吸気及び排気ガスが供給されない。そのため、ターボ過給機4のみが作動し、ターボ過給機5は作動しない。一方、吸気切替弁6が開であり、排気切替弁15及び排気バイパス弁16のいずれかが開である場合には、ターボ過給機4、5の両方に吸気及び排気ガスが供給される。そのため、ターボ過給機4、5の両方が作動する。   When the intake switching valve 6, the exhaust switching valve 15, and the exhaust bypass valve 16 are all closed, intake and exhaust gas are supplied only to the turbocharger 4, and the turbocharger 5 is supplied to the turbocharger 5. Intake and exhaust gas are not supplied. Therefore, only the turbocharger 4 operates, and the turbocharger 5 does not operate. On the other hand, when the intake switching valve 6 is open and either the exhaust switching valve 15 or the exhaust bypass valve 16 is open, intake and exhaust gas are supplied to both the turbochargers 4 and 5. Therefore, both turbochargers 4 and 5 operate.

ECU50は、図示しないCPU、ROM、RAM、及びA/D変換器などを含んで構成される。ECU50は、車両内の各種センサから供給される出力等に基づいて、車両内の制御を行う。具体的には、ECU50は、過給圧センサ9から実過給圧を取得し、この実過給圧などに基づいて、吸気切替弁6、EGR弁14、及び排気切替弁15、並びに排気バイパス弁16などに対する制御を行う。   The ECU 50 includes a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, and the like (not shown). The ECU 50 performs in-vehicle control based on outputs supplied from various sensors in the vehicle. Specifically, the ECU 50 acquires the actual boost pressure from the boost pressure sensor 9, and based on the actual boost pressure and the like, the intake air switching valve 6, the EGR valve 14, the exhaust gas switching valve 15, and the exhaust gas bypass. Control the valve 16 and the like.

本実施形態では、ECU50は、主に、吸気切替弁6、排気切替弁15、及び排気バイパス弁16を制御することによって、ターボ過給機4のみを作動させるモード(「1個ターボモード」と呼ぶ。)と、ターボ過給機4、5の両方を作動させるモード(「2個ターボモード」と呼ぶ。)とを切り替える制御を行う。詳しくは、ECU50は、運転状態等、例えばエンジン回転数及び要求トルクに基づいて、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替え、及び2個ターボモードから1個ターボモードへの切り替えを実行する。   In the present embodiment, the ECU 50 mainly controls the intake air switching valve 6, the exhaust gas switching valve 15, and the exhaust gas bypass valve 16 to operate only the turbocharger 4 (“one turbo mode”). And a mode for operating both turbochargers 4 and 5 (referred to as “two turbo mode”). Specifically, the ECU 50 executes switching from the single turbo mode to the double turbo mode and switching from the double turbo mode to the single turbo mode based on, for example, the engine speed and the required torque. .

ここで、1個ターボモードと2個ターボモードとを切り替える際に実行される基本的な制御について、簡単に説明する。前述したように、モードの切り替えは、ECU50が、吸気切替弁6、排気切替弁15、及び排気バイパス弁16を制御することによって行う。具体的には、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替える場合には、ECU50は、吸気切替弁6、排気切替弁15、及び排気バイパス弁16を閉から開に制御する。この場合、ECU50は、基本的には、排気バイパス弁16、排気切替弁15、吸気切替弁6の順に弁を開にすることによって、切り替えを実行する。より詳しくは、まず排気バイパス弁16を少しずつ開いていき、この状態において所定の条件が満たされたときに排気切替弁15を開いていき、その後に吸気切替弁6を開く。この場合、最初に排気バイパス弁16を少し開くのは、比較的小流量の排気ガス(排気バイパス通路10baの径が小さいため)をターボ過給機5に供給することで、ターボ過給機5を徐々に作動(即ち、助走)させるためである。言い換えると、最初に排気切替弁15を開くことによって、比較的大流量の排気ガスがターボ過給機5に一気に流れて、トルクショックなどが生じてしまうことを防止するためである。一方、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替える場合には、ECU50は、上記と同様にして、吸気切替弁6、排気切替弁15、及び排気バイパス弁16を開から閉に制御する。   Here, basic control executed when switching between the single turbo mode and the dual turbo mode will be briefly described. As described above, the mode is switched by the ECU 50 controlling the intake switching valve 6, the exhaust switching valve 15, and the exhaust bypass valve 16. Specifically, when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode, the ECU 50 controls the intake switching valve 6, the exhaust switching valve 15, and the exhaust bypass valve 16 from closed to open. In this case, the ECU 50 basically performs switching by opening the exhaust bypass valve 16, the exhaust switching valve 15, and the intake switching valve 6 in this order. More specifically, the exhaust bypass valve 16 is first opened little by little, the exhaust switching valve 15 is opened when a predetermined condition is satisfied in this state, and then the intake switching valve 6 is opened. In this case, the exhaust bypass valve 16 is first opened a little by supplying the turbocharger 5 with a relatively small flow rate of exhaust gas (because the diameter of the exhaust bypass passage 10ba is small). Is to gradually operate (ie, run up). In other words, by opening the exhaust gas switching valve 15 first, it is possible to prevent a relatively large flow rate of exhaust gas from flowing into the turbocharger 5 at a stretch and causing a torque shock or the like. On the other hand, when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode, the ECU 50 controls the intake switching valve 6, the exhaust switching valve 15, and the exhaust bypass valve 16 from open to closed in the same manner as described above.

図2は、1個ターボモードと2個ターボモードの動作領域マップを概略的に示す。図2のグラフにおいて、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸は要求トルク(燃料噴射量)を示す。図2において、細い実線61及び太い実線63は小容量であるターボ過給機4の動作特性を示し、破線62及び太い実線64は大容量であるターボ過給機5の動作特性を示す。エンジン回転数及び要求トルク(燃料噴射量)によって定まる動作点が実線61より下側にある場合、内燃機関は1個ターボモードで動作する。また、エンジン回転数及びトルクが増加し、動作点が実線61より上側の斜線領域に入った場合、内燃機関は2個ターボモードで動作する。   FIG. 2 schematically shows an operation region map of the single turbo mode and the double turbo mode. In the graph of FIG. 2, the horizontal axis indicates the engine speed, and the vertical axis indicates the required torque (fuel injection amount). In FIG. 2, a thin solid line 61 and a thick solid line 63 indicate operating characteristics of the turbocharger 4 having a small capacity, and a broken line 62 and a thick solid line 64 indicate operating characteristics of the turbocharger 5 having a large capacity. When the operating point determined by the engine speed and the required torque (fuel injection amount) is below the solid line 61, the internal combustion engine operates in the single turbo mode. When the engine speed and torque increase and the operating point enters the hatched area above the solid line 61, the internal combustion engine operates in the two-turbo mode.

[排気流量制御]
次に、本発明による排気流量制御について説明する。上述のように、1個ターボモードから2個ターボモードへのモード移行時には、ターボ過給機5の回転数が十分に上昇していないと大きなトルク段差が発生する。そこで、本発明では、モード移行時には、EGR量を減少させてその分の排気をターボ過給機5の予備回転(助走)に利用し、ターボ過給機5の回転数を十分に上昇させる。これにより、モード移行時のトルク段差の発生を防止する。
[Exhaust flow control]
Next, exhaust flow control according to the present invention will be described. As described above, at the time of mode transition from the single turbo mode to the double turbo mode, a large torque step is generated if the rotational speed of the turbocharger 5 is not sufficiently increased. Therefore, in the present invention, at the time of the mode transition, the EGR amount is decreased and the exhaust gas corresponding thereto is used for the preliminary rotation (running) of the turbocharger 5 to sufficiently increase the rotation speed of the turbocharger 5. This prevents the occurrence of a torque step during mode transition.

図3は、本発明による排気流量制御のタイミングチャートを示す。図3はEGR弁14、排気バイパス弁16及び排気切替弁15の開閉状態の時間変化を示している。いま、時刻t1までは内燃機関は1個ターボモードで運転されており、時刻t1に2個ターボモードへの切替条件が成立したと仮定する。時刻t1において、ECU50は、EGR弁14を閉じてEGR量を減少させるとともに、排気バイパス弁16を開く。これにより、それまでEGRに利用されていた排気ガスが排気通路10へ流れ込む。この排気ガスは基本的に排気通路10a、10bに流れようとするが、排気切替弁15は閉じたままであるので、結果的に、排気通路10a及び排気バイパス通路10baに流れることになる。これにより、それまでEGRに使用されていた排気ガスの分だけ余計に排気通路10a及び排気バイパス通路10baに排気ガスを流すことができ、ターボ過給機5のタービン5bを十分に予備回転させることができる。   FIG. 3 shows a timing chart of the exhaust flow control according to the present invention. FIG. 3 shows temporal changes in the open / closed state of the EGR valve 14, the exhaust bypass valve 16 and the exhaust switching valve 15. Now, it is assumed that the internal combustion engine is operating in the single turbo mode until time t1, and that the condition for switching to the dual turbo mode is satisfied at time t1. At time t1, the ECU 50 closes the EGR valve 14 to decrease the EGR amount and opens the exhaust bypass valve 16. Thus, the exhaust gas that has been used for EGR until then flows into the exhaust passage 10. The exhaust gas basically tries to flow into the exhaust passages 10a and 10b, but the exhaust switching valve 15 remains closed, and as a result, flows into the exhaust passage 10a and the exhaust bypass passage 10ba. As a result, the exhaust gas can flow through the exhaust passage 10a and the exhaust bypass passage 10ba by an amount corresponding to the exhaust gas that has been used for EGR until then, and the turbine 5b of the turbocharger 5 is sufficiently preliminarily rotated. Can do.

そして、ECU50は所定時間tcが経過した時刻t2において、EGR弁14を開き、排気バイパス弁16を閉じ、排気切替弁15を開く。これにより、EGRは再開される。また、排気ガスは排気通路10a及び10bに流れ、ターボ過給機4、5を使用した2個ターボモードで内燃機関は動作する。所定時間tcは、EGRガスを利用することによりターボ過給機5を十分に予備回転させることができる時間に設定されるので、時刻t2で2個ターボモードに移行したときにトルク段差は発生せず、円滑なモード移行が可能となる。なお、EGRを停止するため、所定時間tcはなるべく短いことが望ましい。   The ECU 50 opens the EGR valve 14, closes the exhaust bypass valve 16, and opens the exhaust gas switching valve 15 at time t <b> 2 when the predetermined time tc has elapsed. Thereby, EGR is restarted. Further, the exhaust gas flows into the exhaust passages 10a and 10b, and the internal combustion engine operates in the two-turbo mode using the turbochargers 4 and 5. The predetermined time tc is set to a time during which the turbocharger 5 can be sufficiently preliminarily rotated by using the EGR gas, so that a torque step is not generated when the two turbo mode is shifted to time t2. Therefore, a smooth mode transition is possible. In order to stop EGR, it is desirable that the predetermined time tc is as short as possible.

なお、上記の例では、時刻t1から所定時間tcにわたってEGR弁14を閉じ、EGR量をゼロとしているが、本発明の適用はこれには限定されない。EGR量をゼロとしなくても、ある程度減少させることにより、その分の排気ガスをターボ過給機5の予備回転に使用することができ、本発明の効果を得ることができる。減少させるEGR量は、エンジン回転数及び燃料噴射量を入力としたマップなどを利用して決定することができる。   In the above example, the EGR valve 14 is closed and the EGR amount is zero for a predetermined time tc from time t1, but the application of the present invention is not limited to this. Even if the EGR amount is not set to zero, the exhaust gas can be used for the preliminary rotation of the turbocharger 5 by reducing it to some extent, and the effect of the present invention can be obtained. The amount of EGR to be decreased can be determined using a map or the like with the engine speed and the fuel injection amount as inputs.

また、本実施例では、2個ターボモードへの切替条件が成立したときに、EGR量を減少させるとともに、排気バイパス弁16のみを開き、増加した排気ガスを排気バイパス弁16に流すようにしている。排気バイパス通路10baは排気通路10bより細いため、同じ量の排気ガスを流したとしても、排気通路10bに流すより排気バイパス通路10baに流す方が、ターボ過給機5のタービン5bの入力側の背圧をより効果的に増加させることができ、より効果的にターボ過給機5を予備回転させることができる。   In this embodiment, when the condition for switching to the two-turbo mode is satisfied, the EGR amount is decreased, only the exhaust bypass valve 16 is opened, and the increased exhaust gas is caused to flow to the exhaust bypass valve 16. Yes. Since the exhaust bypass passage 10ba is narrower than the exhaust passage 10b, even if the same amount of exhaust gas flows, it is more likely that the exhaust bypass passage 10ba is sent to the exhaust bypass passage 10ba than the exhaust passage 10b on the input side of the turbine 5b of the turbocharger 5. The back pressure can be increased more effectively, and the turbocharger 5 can be pre-rotated more effectively.

図4は、本発明による排気流量制御のフローチャート例を示す。なお、この制御は、ECU50が予め用意されたプログラムを実行することにより実現される。   FIG. 4 shows an example of a flowchart of exhaust flow control according to the present invention. This control is realized by the ECU 50 executing a program prepared in advance.

まず、ECU50は、例えばエンジン回転数及び要求トルクに基づいて、内燃機関の運転状態が1個ターボ作動域にあるか否かを判定する(ステップS101)。この判定は、具体的には、図2に示した動作領域マップを参照することにより実行される。運転状態が1個ターボ作動域にある場合、ECU50は小容量のターボ過給機4を作動させ、1個ターボモードで内燃機関を運転する(ステップS102)。この際には、前述のように、吸気切替弁7、排気切替弁15及び排気バイパス弁16はいずれも閉状態とされる。   First, the ECU 50 determines whether or not the operating state of the internal combustion engine is in the single turbo operation region based on, for example, the engine speed and the required torque (step S101). Specifically, this determination is executed by referring to the motion region map shown in FIG. When the operating state is in the single turbo operating range, the ECU 50 operates the small-capacity turbocharger 4 to operate the internal combustion engine in the single turbo mode (step S102). At this time, as described above, the intake switching valve 7, the exhaust switching valve 15, and the exhaust bypass valve 16 are all closed.

次に、ECU50は、内燃機関の運転状態が2個ターボ作動域にあるか否かを判定する(ステップS103)。この判定も図2に示した動作領域マップを参照することにより実行される。運転状態が2個ターボ作動域にある場合、即ち、2個ターボモードへの切替条件が成立した場合、ECU50はEGR弁14を閉じてEGRガス量を減少させるとともに、排気バイパス弁16を開く(ステップS104)。なお、排気切替弁15は閉じたままとする。これにより、それまでEGRに使われていた排気ガスを排気通路10a及び排気バイパス通路10baに流して、ターボ過給機5を予備回転させることができる。   Next, the ECU 50 determines whether or not the operating state of the internal combustion engine is in the turbo operating range (step S103). This determination is also executed by referring to the operation area map shown in FIG. When the operating state is in the two-turbo operation range, that is, when the condition for switching to the two-turbo mode is satisfied, the ECU 50 closes the EGR valve 14 to reduce the EGR gas amount and opens the exhaust bypass valve 16 ( Step S104). Note that the exhaust gas switching valve 15 remains closed. As a result, the exhaust gas previously used for EGR can be caused to flow through the exhaust passage 10a and the exhaust bypass passage 10ba, so that the turbocharger 5 can be preliminarily rotated.

次に、ECU50は所定時間tcが経過したか否かを判定し(ステップS105)、経過した場合には、2個ターボモードへ移行する(ステップS106)。具体的には、ECU50は、EGR弁14を開き、排気バイパス弁16を閉じ、排気切替弁15を開く。この後は、内燃機関はEGRを実行しつつ、2個ターボモードで動作する。   Next, the ECU 50 determines whether or not the predetermined time tc has elapsed (step S105), and when it has elapsed, the ECU 50 shifts to the two-turbo mode (step S106). Specifically, the ECU 50 opens the EGR valve 14, closes the exhaust bypass valve 16, and opens the exhaust gas switching valve 15. Thereafter, the internal combustion engine operates in the two-turbo mode while executing EGR.

以上のように本発明では、1個ターボモードから2個ターボモードへのモード移行時にEGR量を減少させ、その分の排気ガスをターボ過給機5の予備回転に利用するので、モード移行時にトルク段差が発生することを防止することができる。   As described above, in the present invention, the EGR amount is reduced at the time of the mode shift from the single turbo mode to the double turbo mode, and the exhaust gas corresponding to that amount is used for the preliminary rotation of the turbocharger 5. It is possible to prevent a torque step from occurring.

[変形例]
上記の例では、2個ターボモードへの移行後には排気バイパス弁16を閉じているが、開いたままの状態としてもかまわない。
[Modification]
In the above example, the exhaust bypass valve 16 is closed after shifting to the two-turbo mode, but it may be left open.

また、上記の例では、図3及び図4に示す排気流量制御において、ECU50はEGR量を減少させてから所定時間tcの経過後に2個ターボモードへの移行を行っている。その代わりに、例えばターボ過給機5のタービン5bの回転数を回転数センサなどで検出し、十分な回転数になったときに2個ターボモードへ移行するようにしてもよい。また、ターボ過給機5のコンプレッサ5aの出口の圧力を検出し、この圧力が所定圧力値以上となったときに、十分な予備回転が得られたとして2個ターボモードへ移行するようにしてもよい。   In the above example, in the exhaust gas flow control shown in FIGS. 3 and 4, the ECU 50 shifts to the two-turbo mode after a predetermined time tc has elapsed since the EGR amount was decreased. Instead, for example, the rotational speed of the turbine 5b of the turbocharger 5 may be detected by a rotational speed sensor or the like, and the two-turbo mode may be shifted to a sufficient rotational speed. Further, the pressure at the outlet of the compressor 5a of the turbocharger 5 is detected, and when this pressure exceeds a predetermined pressure value, it is assumed that sufficient preliminary rotation has been obtained and the mode is shifted to the two-turbo mode. Also good.

本実施形態に係る内燃機関の過給機制御装置が適用された車両の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle to which a supercharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment is applied. 1個ターボモードと2個ターボモードの動作領域マップを概略的に示す。The operation area | region map of 1 turbo mode and 2 turbo mode is shown roughly. 本発明による排気流量制御のタイミングチャートを示す。3 shows a timing chart of exhaust flow control according to the present invention. 本発明による排気流量制御のフローチャートである。It is a flowchart of the exhaust flow control by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 エアクリーナ
3 吸気通路
4、5 ターボ過給機
4a、5a コンプレッサ
4b、5b タービン
6 吸気切替弁
8 内燃機関
8a 気筒
9 過給圧センサ
10 排気通路
11 EGR通路
14 EGR弁
15 排気切替弁
16 排気バイパス弁
50 ECU
2 Air cleaner 3 Intake passage 4, 5 Turbocharger 4 a, 5 a Compressor 4 b, 5 b Turbine 6 Intake switching valve 8 Internal combustion engine 8 a Cylinder 9 Supercharging pressure sensor 10 Exhaust passage 11 EGR passage 14 EGR valve 15 Exhaust switching valve 16 Exhaust bypass Valve 50 ECU

Claims (3)

吸気通路及び排気通路に並列に配置された、第1の過給機及び前記第1の過給機より容量が大きい第2の過給機と、
前記吸気通路及び前記排気通路に接続され、排気を吸気側に環流させるEGR通路と、
前記第1の過給機のみを動作させる1個ターボモードから、前記第1及び第2の過給機を動作させる2個ターボモードへのモード移行時に、前記EGR通路を通過するEGRガス量を減少させる制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の過給機制御装置。
A first supercharger and a second supercharger having a larger capacity than the first supercharger, arranged in parallel with the intake passage and the exhaust passage;
An EGR passage connected to the intake passage and the exhaust passage and circulating the exhaust to the intake side;
The amount of EGR gas passing through the EGR passage at the time of mode transition from the single turbo mode that operates only the first supercharger to the dual turbo mode that operates the first and second superchargers A supercharger control device for an internal combustion engine, comprising:
前記制御手段は、前記1個ターボモードでは前記第2の過給機への排気の供給を遮断し、前記モード移行時には前記第2の過給機へ排気を供給することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の過給機制御装置。   The control means cuts off the supply of exhaust gas to the second supercharger in the single turbo mode, and supplies exhaust gas to the second supercharger during the mode transition. The supercharger control device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記排気通路は、前記第1の過給機への第1の排気通路と、前記第2の過給機への第2の排気通路と、前記第2の排気通路に設けられた排気切替弁と、前記第2の排気通路より細く前記第2の排気通路をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた排気バイパス弁と、を備え、
前記制御手段は、前記1個ターボモードでは前記排気切替弁及び前記排気バイパス弁を閉状態とし、前記モード移行時には前記排気切替弁を閉状態とするとともに前記排気バイパス弁を開状態とし、前記2個ターボモードでは前記排気切替弁を開状態とすることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の過給機制御装置。
The exhaust passage includes a first exhaust passage to the first supercharger, a second exhaust passage to the second supercharger, and an exhaust switching valve provided in the second exhaust passage. And a bypass passage that bypasses the second exhaust passage narrower than the second exhaust passage, and an exhaust bypass valve provided in the bypass passage,
The control means closes the exhaust switching valve and the exhaust bypass valve in the single turbo mode, closes the exhaust switching valve and opens the exhaust bypass valve at the time of transition to the mode, and The supercharger control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas switching valve is opened in the individual turbo mode.
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