JP2009030537A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸気通路及び排気通路において、複数の過給機が配置された内燃機関を制御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 that controls an internal combustion engine in which a plurality of superchargers are arranged 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。具体的には、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において、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きい容量になるように構成される。そして、エンジン運転領域が低速域のときには小さい容量の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る。このような過給システムが提案されている。 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. Specifically, in an internal combustion engine in which a primary turbocharger and a secondary turbocharger are arranged in parallel, 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 with a small capacity 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). As a result, the output performance is improved from the low speed range to the high speed range. Such a supercharging system has been proposed.
具体的には、シングルターボモードからツインターボモードへ移行する際には、セカンダリターボ過給機における排気流量変化弁、所謂、排気切替弁を開弁させるように開度制御を行っている。この際、排気流量の変化に起因される排気系の圧力、所謂、排圧が低下することによって、セカンダリターボ過給機のタービンの回転からコンプレッサの回転へと影響を与え、ひいては、セカンダリターボ過給機に加えてプライマリターボ過給機が内燃機関に過給する際の過給圧が低下してしまう可能性がある。このため、内燃機関に吸入される吸入空気量が低下してしまい、予想していない燃焼状態の下で燃焼が行なわれるため、気筒内で発生する最大圧力が急降下してしまい、ひいては、内燃機関が発生するトルクの急降下、所謂、トルク段差が発生してしまう可能性が生じる。 Specifically, when shifting from the single turbo mode to the twin turbo mode, the opening degree control is performed so that an exhaust flow rate change valve in the secondary turbocharger, a so-called exhaust switching valve, is opened. At this time, the pressure of the exhaust system caused by the change in the exhaust flow rate, that is, the so-called exhaust pressure, is reduced, so that the rotation of the turbine of the secondary turbocharger is affected to the rotation of the compressor, and consequently the secondary turbocharger. There is a possibility that the supercharging pressure when the primary turbocharger supercharges the internal combustion engine in addition to the supercharger will decrease. For this reason, the amount of intake air sucked into the internal combustion engine is reduced, and combustion is performed under an unexpected combustion state, so that the maximum pressure generated in the cylinder drops rapidly, and consequently the internal combustion engine. There is a possibility that a so-called torque step occurs.
そこで、一般的に、シングルターボモードからツインターボモードへ移行する際には、最初に、セカンダリターボ過給機において排気流量変化弁を閉弁させた状態で内燃機関を駆動させる助走運転が実施されている。 Therefore, in general, when shifting from the single turbo mode to the twin turbo mode, first, in the secondary turbocharger, a running operation for driving the internal combustion engine with the exhaust flow rate change valve closed is performed. ing.
更に、特許文献1や2等では、トルクショックの防止策として、ターボ容量の可変機構の制御により圧力調整してから切替を行なう手法や、燃料噴射量をリッチ方向(Q増量)に持っていく手法に関する技術が開示されている。 Further, in Patent Documents 1 and 2, etc., as a measure for preventing torque shock, a method of switching after adjusting the pressure by control of a variable mechanism for turbo capacity, or a fuel injection amount in the rich direction (Q increase) is taken. Techniques related to the technique are disclosed.
しかしながら、上記のような助走運転を行う過給システムでは、シングルターボモードからツインターボモードへの切り替える際に、モードの切り替えが急に行なわれた場合、内燃機関の駆動状態の変化に迅速に対応することができず、セカンダリターボ過給機の過給圧が直ぐに上昇せず、一時的にトルクが落ち込む現象が発生してしまう。このため、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。またこの際、燃焼状態の変化に起因して、排気エミッションが悪化してしまったり、騒音や振動の度合い(所謂、Noise Vibration:ノイズバイブレーション)が大きくなってしまったりする。 However, in the supercharging system that performs the approach running as described above, when switching from the single turbo mode to the twin turbo mode, if the mode is suddenly changed, the change in the driving state of the internal combustion engine can be quickly handled. In other words, the supercharging pressure of the secondary turbocharger does not increase immediately, and a phenomenon occurs in which the torque temporarily drops. For this reason, a torque step occurs, and the driver may feel uncomfortable. Further, at this time, due to the change in the combustion state, the exhaust emission is deteriorated, or the degree of noise and vibration (so-called Noise Vibration) is increased.
そこで本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、シングルターボモードからツインターボモードへ適切に移行することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a control device for an internal combustion engine capable of appropriately shifting from a single turbo mode to a twin turbo mode.
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気系及
び排気系において配置され、過給を行う第1過給機と、前記吸気系及び前記排気系において前記第1過給機と並列に配置され、前記第1過給機と共に過給可能な第2過給機と、前記内燃機関において、燃料の一次的な噴射である主噴射、及び前記燃料の副次的な噴射である副噴射を行う噴射手段と、前記第1過給機が動作している動作状態である1個ターボモードから、前記第1過給機及び前記第2過給機が共に動作している動作状態である2個ターボモードへ切り替える場合、前記副噴射の噴射量及び噴射時期のうち少なくとも一つを変化させることに加えて又は代えて、前記主噴射の噴射量及び噴射時期のうち少なくとも一つを変化させるように前記噴射手段を制御する制御手段とを備える。
In order to solve the above-described problems, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention is arranged in an intake system and an exhaust system of an internal combustion engine, and in a first supercharger that performs supercharging, and in the intake system and the exhaust system A second supercharger disposed in parallel with the first supercharger and capable of supercharging together with the first supercharger; a main injection that is a primary fuel injection in the internal combustion engine; and The first supercharger and the second supercharger from the injection unit that performs the sub-injection that is the secondary injection and the single turbo mode that is the operation state in which the first supercharger is operating. When switching to the two-turbo mode, which is an operating state in which both are operating, in addition to or instead of changing at least one of the injection amount and injection timing of the sub-injection, the injection amount and injection of the main injection Said to change at least one of the times And control means for controlling the elevation means.
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替える際に、モードの切り替えが急に行なわれた場合、制御手段の制御下で、噴射手段は、副噴射の噴射量及び噴射時期のうち少なくとも一つを変化する。このことに加えて又は代えて、主噴射の噴射量及び噴射時期のうち少なくとも一つを変化する。ここに、本発明に係る噴射時期は、気筒内に噴射される燃料の量を変化させることが可能な全ての時間的なパラメータや変数を意味する。本発明に係る噴射時期は、気筒内に噴射される燃料の量を直接的又は間接的に変化させる、例えば燃料を噴射するタイミングを意味してよいし、燃料の噴射を継続する継続時間を意味してもよい。或いは、燃料の噴射の頻度や単位時間当たりの回数や一の噴射から次の噴射までの時間間隔、所謂、インターバルを意味してよい。特に、副噴射については、騒音や振動の発生をより効果的に抑制する走行領域、及び、気筒内で発生する熱を低減させる走行領域等では、副噴射を停止させる代わりに、副噴射の噴射量は低減させることが好ましい。従って、副噴射及び主噴射における噴射制御によって、気筒内での熱発生率や最大圧力を適切に制御し、ひいてはトルク段差が発生する度合いを低減させることが可能である。この結果、第2過給機に加えて第1過給機が内燃機関に過給する際の過給圧の低下を効果的に抑制することが可能性である。 According to the control device for an internal combustion engine according to the present invention, when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode is performed suddenly, the injection unit is controlled under the control of the control unit. At least one of the injection amount and the injection timing of the sub injection is changed. In addition to or instead of this, at least one of the injection amount and the injection timing of the main injection is changed. Here, the injection timing according to the present invention means all temporal parameters and variables that can change the amount of fuel injected into the cylinder. The injection timing according to the present invention may directly or indirectly change the amount of fuel injected into the cylinder, for example, it may mean the timing of fuel injection, or it means the duration of continuing fuel injection. May be. Alternatively, it may mean the frequency of fuel injection, the number of times per unit time, or the time interval from one injection to the next injection, the so-called interval. In particular, with respect to the sub-injection, instead of stopping the sub-injection, the sub-injection is performed instead of stopping the sub-injection in a traveling region where noise and vibration are more effectively suppressed and in a traveling region where heat generated in the cylinder is reduced. The amount is preferably reduced. Therefore, it is possible to appropriately control the heat generation rate and the maximum pressure in the cylinder by the injection control in the sub-injection and the main injection, thereby reducing the degree of occurrence of the torque step. As a result, it is possible to effectively suppress a decrease in supercharging pressure when the first supercharger supercharges the internal combustion engine in addition to the second supercharger.
以上の結果、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替える際のトルク段差が発生する度合いを低減させることが可能である。更に、1個ターボモードから2個ターボモードへ移行する際の、排気エミッションの悪化、及び、騒音や振動の発生を効果的に抑制することが可能である。更に、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替える際、トルク段差の発生の低減に対応して、第1及び第2過給機の回転動作が安定化されるので、繰り返しの回転動作に起因した応力を低減させ、内燃機関の耐久性を向上させることが可能である。 As a result, it is possible to reduce the degree of occurrence of a torque step when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode. Furthermore, it is possible to effectively suppress the deterioration of exhaust emission and the generation of noise and vibration when shifting from the single turbo mode to the dual turbo mode. Furthermore, when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode, the rotational operation of the first and second superchargers is stabilized in response to the reduction in the generation of torque steps, resulting in repeated rotational operations. It is possible to reduce the stress and improve the durability of the internal combustion engine.
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記制御手段は、前記2個ターボモードへ変化する場合、前記副噴射を停止するように前記噴射手段を制御する。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control means controls the injection means to stop the sub-injection when changing to the two-turbo mode.
この態様によれば、副噴射によって、主噴射の燃焼及び爆発が影響されない。従って、主噴射の燃焼状態の制御によって、気筒内での熱発生率や最大圧力を適切且つ簡便に制御し、ひいてはトルク段差が発生する度合いを抑制することが可能である。具体的には、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関に特有の副噴射、所謂、パイロット噴射を停止することは、予め、気筒内において主噴射、所謂、メイン噴射の燃焼状態を高精度に制御することが可能であるので好ましい。 According to this aspect, the combustion and explosion of the main injection are not affected by the sub-injection. Therefore, by controlling the combustion state of the main injection, it is possible to appropriately and simply control the heat generation rate and the maximum pressure in the cylinder, and thereby suppress the degree of occurrence of a torque step. Specifically, for example, stopping the sub-injection peculiar to an internal combustion engine such as a diesel engine, so-called pilot injection, controls the combustion state of the main injection, so-called main injection, in the cylinder with high accuracy in advance. Is preferable.
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記吸気系に配置され、前記第2過給機を流れる吸気の流量を変化させる吸気流量変化弁と、前記排気系に備えられ、前記第2過給機を流れる排気の流量を変化させる排気流量変化弁と、を更に備え、前記制御手段は、前記2個ターボモードへ変化する場合、前記吸気流量変化弁及び前記排気流量変化弁のうち少なくとも前記排気流量変化弁を開弁した後に、前記噴射手段を制御する。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine according to the present invention, an intake flow rate change valve disposed in the intake system and changing a flow rate of intake air flowing through the second supercharger, and provided in the exhaust system, An exhaust flow rate change valve that changes the flow rate of the exhaust gas flowing through the second supercharger, and the control means is configured to change the intake flow rate change valve and the exhaust flow rate change valve when changing to the two turbo mode. Of these, at least after the exhaust flow rate change valve is opened, the injection means is controlled.
この態様によれば、制御手段の制御下で、過給動作を開始する第2過給機の排気流量変化弁が開弁された後、噴射手段によって副噴射及び主噴射の夫々における噴射量及び噴射時期が変化される。従って、第2過給機の回転数が十分に上昇し、排気の量が十分に増加した状態で2個ターボモードへの切り替えが行なわれるので、トルク段差が発生する度合いを効果的に抑制することが可能である。 According to this aspect, after the exhaust flow rate change valve of the second supercharger that starts the supercharging operation is opened under the control of the control means, the injection amount in each of the sub-injection and the main injection by the injection means and The injection timing is changed. Therefore, since the number of revolutions of the second supercharger is sufficiently increased and the amount of exhaust gas is sufficiently increased, switching to the two-turbo mode is performed, so that the degree of occurrence of the torque step is effectively suppressed. It is possible.
特に、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替える際の、第2過給機の適切な過給動作の開始によって、排気エミッションの悪化、及び、騒音や振動の発生をより効果的に抑制することが可能である。 In particular, when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode, the start of an appropriate supercharging operation of the second supercharger more effectively suppresses the deterioration of exhaust emissions and the generation of noise and vibration. It is possible.
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記副噴射の噴射量及び噴射時期を、前記内燃機関の負荷又は回転数を入力情報とする第1マップに基づいて変化させることに加えて又は代えて、前記主噴射の噴射量及び噴射時期を、前記内燃機関の負荷又は回転数を入力情報とする第2マップに基づいて変化させつつ、前記噴射手段を制御する。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control means is based on a first map in which the injection amount and the injection timing of the sub-injection are input information about the load or the rotational speed of the internal combustion engine. In addition to or instead of changing, the injection means is controlled while changing the injection amount and the injection timing of the main injection based on the second map having the load or the rotation speed of the internal combustion engine as input information. .
この態様によれば、副噴射における第1マップに基づいた噴射制御に加えて又は代えて主噴射における第2マップに基づいた噴射制御によって、気筒内での熱発生率や最大圧力を適切且つ高精度に制御し、ひいてはトルク段差が発生する度合いを定量的に低減させることが可能である。これらの第1及び第2マップは、理論的、実験的、経験的、シミュレーション等に基づいて、所望となる噴射量及び噴射時期が得られるように規定することが可能である。 According to this aspect, in addition to or instead of the injection control based on the first map in the sub-injection, the heat generation rate and the maximum pressure in the cylinder are appropriately and appropriately increased by the injection control based on the second map in the main injection. It is possible to control the accuracy and to quantitatively reduce the degree of occurrence of the torque step. These first and second maps can be defined so as to obtain a desired injection amount and injection timing based on theoretical, experimental, empirical, simulation and the like.
上述の制御手段に係る態様では、前記内燃機関の一又は複数の気筒内の圧力を測定する圧力測定手段を更に備え、前記制御手段は、前記第1マップを前記測定された圧力に基づいて補正することに加えて又は代えて、前記第2マップを前記測定された圧力に基づいて補正しつつ、前記噴射手段を制御するようにしてよい。 In the aspect according to the above-mentioned control means, the control means further includes pressure measurement means for measuring the pressure in one or a plurality of cylinders of the internal combustion engine, and the control means corrects the first map based on the measured pressure. In addition to or instead, the injection unit may be controlled while correcting the second map based on the measured pressure.
このように構成すれば、副噴射における、測定された圧力に基づいて補正された第1マップに基づいた噴射制御に加えて又は代えて、主噴射における、測定された圧力に基づいて補正された第2マップに基づいた噴射制御によって、気筒内での熱発生率や最大圧力をより適切且つより高精度に制御し、ひいてはトルク段差が発生する度合いをより定量的に低減させることが可能である。 According to this configuration, in addition to or instead of the injection control based on the first map corrected based on the measured pressure in the secondary injection, the correction was performed based on the measured pressure in the main injection. With the injection control based on the second map, it is possible to control the heat generation rate and the maximum pressure in the cylinder more appropriately and with higher accuracy, and to further reduce the degree of occurrence of the torque step more quantitatively. .
更に、上述の制御手段に係る態様では、前記制御手段は、前記測定された圧力が所定閾値より大きい場合、前記測定された圧力と前記所定閾値との差に基づいて規定される第1オフセット値を前記第1マップに付加して前記第1マップを補正することに加えて又は代えて、前記差に基づいて規定される第2オフセット値を前記第2マップに付加して前記第2マップを補正しつつ、前記噴射手段を制御するようにしてよい。 Furthermore, in the aspect according to the above-described control means, the control means, when the measured pressure is larger than a predetermined threshold, the first offset value defined based on a difference between the measured pressure and the predetermined threshold In addition to or in place of correcting the first map by adding to the first map, a second offset value defined based on the difference is added to the second map to add the second map to the first map. You may make it control the said injection | pouring means, correct | amending.
このように構成すれば、第1マップでの第1オフセット値の付加、及び、第2マップでの第2オフセット値の付加は、例えばインジェクタ等に付着した燃料の量のばらつきなどの内燃機関の内部要因としてのばらつき、又は、例えば内燃機関の外界の温度などの内燃機関の外部要因としてのばらつきによる影響の度合いをより低減させることが可能である。 If comprised in this way, addition of the 1st offset value in the 1st map and addition of the 2nd offset value in the 2nd map, for example, the variation of the quantity of the fuel adhering to the injector etc. It is possible to further reduce the degree of influence due to variations as internal factors, or variations as external factors of the internal combustion engine, such as the external temperature of the internal combustion engine.
上述の制御手段に係る態様では、前記制御手段は、前記第1マップによって規定される前記副噴射の噴射量及び噴射時期の変化量である副変化量が第1所定値より大きい場合、前記副変化量だけ変化させるのに要する時間間隔を第1基準値より長く設定することに加えて又は代えて、前記第2マップによって規定される前記主噴射の噴射量及び噴射時期の変化量である主変化量が第2所定値より大きい場合、前記主変化量だけ変化させるのに要する時間間隔を第2基準値より長く設定するようにしてよい。 In the aspect according to the above-described control means, the control means is configured to perform the sub-change when the sub-change amount that is the change amount of the sub-injection and the injection timing defined by the first map is greater than a first predetermined value. In addition to or instead of setting the time interval required for changing by the change amount to be longer than the first reference value, the main injection amount and the change amount of the injection timing defined by the second map When the change amount is larger than the second predetermined value, the time interval required to change the main change amount may be set longer than the second reference value.
このように構成すれば、副変化量だけ変化させるのに要する時間間隔が調整される。主変化量だけ変化させるのに要する時間間隔が調整される。この結果、助走運転の際に、内燃機関の負荷や回転数が急激に変化した場合においても、第2過給機のタービンの回転数や回転力の変化を低減させ、回転を安定化させつつ、2個ターボモードへ完全に切り替わる走行状態になることを待機することが可能である。 With this configuration, the time interval required for changing the sub-change amount is adjusted. The time interval required to change the main change amount is adjusted. As a result, even when the load and the rotational speed of the internal combustion engine change suddenly during the run-up operation, changes in the rotational speed and rotational force of the turbine of the second supercharger are reduced and the rotation is stabilized. It is possible to wait for the traveling state to be completely switched to the two-turbo mode.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)基本構成
先ず、本実施形態に係る内燃機関の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。図1は、本実施形態に係る内燃機関の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。
(1) Basic configuration
First, the overall configuration of a system to which the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vehicle to which a 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、インジェクタ30R及び30Lと、圧力センサー40R及び40Lと、ECU(Engine Control Unit)50と、を備える。
The vehicle mainly includes an air cleaner 2, an intake passage 3,
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
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。尚、この吸気切替弁6によって、本発明に係る吸気流量変化弁の一具体例が構成されている。
An intake switching valve 6 and a reed valve 7 are provided in the
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。
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 each of the left and right banks (cylinder groups) 8L and 8R. 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
この内燃機関8の運転状態は、後述されるECU50の制御下で、上述した8つのシリンダに燃料を噴射するためのインジェクタ30R及び30L、図示しない燃料ポンプからインジェクタ30R及び30Lへ供給される燃料圧力を蓄えるコモンレールの圧力調整弁といった各種の装置が操作されて、制御される。詳細には、後述されるECU50の制御下で、インジェクタ30R及び30Lは、内燃機関8に吸入される空気とインジェクタ30R及び30Lから添加される燃料との質量比として与えられる空燃比が理論空燃比よりもリーン側になるように燃料を噴射する。
The operating state of the internal combustion engine 8 is under the control of the
この内燃機関8に設けられた気筒の内部の圧力の状態は、圧力センサー40R及び40Lによって、測定される。測定された圧力の値を示す信号S40はECU50に供給される。尚、インジェクタ30R及び30Lによって、本発明に係る噴射手段の一具体例が構成されている。また、圧力センサー40R及び40Lによって、本発明に係る圧力測定手段の一具体例が構成されている。
The state of the pressure inside the cylinder provided in the internal combustion engine 8 is measured by
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弁である。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。
An EGR passage 11 is connected in the
排気通路10は途中で排気通路10a、10bに分岐されている。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)。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。尚、タービン4b、5bよりも下流側には排気浄化手段としての吸蔵還元型NOx触媒の一例であるDPNR触媒を含んだ(図示しない)排気浄化ユニットと、そのDPNR触媒の上流に還元剤としての燃料を添加する燃料添加手段としての(図示しない)燃料添加弁とが設けられてよい。
The
ターボ過給機4は可変ノズル(Variable Nozzle:VN)機構を備える。可変ノズル機能とは、タービンの上流側に設けられたノズルベーンの開度を制御することにより排気ガスの流量を制御して過給量を調整する機構である。ノズルベーンの開度はECU50から供給される信号S19により制御される。
The
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。回転数センサ4cから出力される回転数検出信号S18は、ECU50に供給される。
The
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。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。尚、この排気切替弁15によって、本発明に係る排気流量変化弁の一具体例が構成されている。
An
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
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
上記の構成において、ターボ過給機4は、本発明に係る第1過給機の一具体例であり、ターボ過給機5は、本発明に係る第2過給機の一具体例である。ECU50は、本発明に係る制御手段の一具体例である。
In the above configuration, the
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
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、エンジン回転数及び要求トルクに基づいて、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、2個ターボモードから1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
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、左縦軸は要求トルク(燃料噴射量)を示し、右縦軸はターボ回転数を示す。図2において、実線71は1個ターボモードの動作特性を示し、破線72は2個ターボモードの動作特性を示す。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71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71より上側の領域に入った場合、内燃機関は2個ターボモードで動作する。即ち、動作点が破線74で囲まれた切替ラインより下側にある場合は1個ターボモードが選択され、上側にある場合は2個ターボモードが選択される。
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, the left vertical axis indicates the required torque (fuel injection amount), and the right vertical axis indicates the turbo speed. In FIG. 2, the
実線73はエンジン回転数と、ターボ過給機4のターボ回転数との関係を示す。基本的に、エンジン回転数の上昇に伴ってターボ回転数も上昇する。ターボ回転数は前述の回転数センサ4cにより検出される。
A
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、より具体的には、前述のように、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替え時にはターボ過給機5の助走を行うが、ターボ過給機5の回転は直ぐには上昇しないため、一時的にトルクが低下し、いわゆるトルク段差が生じることがある。このように、トルク段差はターボ過給機5の回転上昇に時間を要することが原因であるが、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替えが比較的ゆっくり行われる場合には、トルク段差はほとんど発生しないか、発生してもその段差は小さい。これに対し、急加速時など、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替えが急に行われる場合にはトルク段差は大きくなり、一般的に問題となってしまう。また、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替えは、低速(低トルク)の領域で行うとトルク段差が大きくなり、高トルク(高吸入空気量)の領域で行うとトルク段差は小さくなる。そこで、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替え時には、ターボ過給機4で十分にトルクを上げておいてから2個ターボモードへの切り替えを行うことが好ましい。
Regarding basic control executed when switching between the single turbo mode and the dual turbo mode, more specifically, as described above, turbocharging is performed when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode. Although the
(2)1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替える際の燃料噴射の制御方法
次に、図3から図6を参照して、本実施形態に係る、内燃機関の制御装置に適用される1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替える際の燃料噴射の制御方法について説明する。
(2) Method of controlling fuel injection when switching from single turbo mode to dual turbo mode Next, with reference to FIGS. 3 to 6, the control method for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied. A fuel injection control method when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode will be described.
(2−1)動作原理 (全体処理)
先ず、図3及び図4を参照して、本実施形態に係る、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替える際の燃料噴射の動作原理における全体処理について説明する。ここに、図3は、本実施形態に係る、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替える際の燃料噴射の制御処理の全体処理の流れを示したフローチャートである。尚、モードの切り替えの際の燃料噴射の制御処理は、ECUによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。図4は、本実施形態に係る噴射系の操作量を、内燃機関の負荷又は内燃機関の回転数を入力情報として規定した所定マップを示した模式図である。
(2-1) Operating principle (Overall processing)
First, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the overall process in the operation principle of fuel injection when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the entire fuel injection control process when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode according to this embodiment. The fuel injection control process at the time of mode switching is repeatedly executed by the ECU at a predetermined cycle such as several tens of microseconds or several microseconds. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a predetermined map in which the operation amount of the injection system according to the present embodiment is defined by using the load of the internal combustion engine or the rotational speed of the internal combustion engine as input information.
図3に示されるように、ECU50の制御下で、排気切替弁15の開度の状態が検出される(ステップS101)。
As shown in FIG. 3, under the control of the
次に、ECU50の制御下で、検出された排気切替弁15の開度の状態が開弁状態であるか否かが判定される(ステップS102)。この判定の結果、排気切替弁15の開度の状態が開弁状態である場合(ステップS102:Yes)、ECU50の制御下で、吸気切替弁6の開度の状態が検出される(ステップS103)。
Next, under the control of the
次に、ECU50の制御下で、検出された吸気切替弁6の開度の状態が閉弁状態であるか否かが判定される(ステップS104)。この判定の結果、吸気切替弁6の開度の状態が閉弁状態である場合(ステップS104:Yes)、ECU50の制御下で、例えば内燃機関の走行領域に基づいて決定される、噴射系の操作量が一定値より大きいか否かが判定される(ステップS105)。特に、このように、排気切替弁15が開弁状態にあると共に、吸気切替弁6が閉弁状態にある走行状態は、上述した助走運転を意味してよい。
Next, under the control of the
ここに、本実施形態に係る噴射系の操作量とは、副噴射(所謂、パイロット噴射)の噴射量、副噴射の噴射時期、主噴射(所謂、メイン噴射)の噴射量、及び、主噴射の噴射時期のうち少なくとも一つを示す物理量を意味してよい。このパイロット噴射は、予め気筒内において、一種の火種を発生させ、メイン噴射による燃焼や爆発を圧力変化を緩やかにすることができる。具体的には、噴射系の操作量の一例としては、パイロット噴射の噴射量、パイロット噴射を行なう時間間隔、メイン噴射の噴射量、及び、メイン噴射の噴射時期を進角側へ変化させる変化量などを挙げることができる。より具体的には、図4に示されるように、これらの噴射系の操作量は、内燃機関の負荷又は内燃機関の回転数を入力情報とした所定マップに基づいて、一義的に規定されてよい。更に、より具体的には、所定マップにおいては、例えばメイン噴射の噴射量は、内燃機関の負荷が大きいほど、内燃機関の回転数が大きいほど、大きくなるように規定される。尚、上述の所定マップは、理論的、実験的、経験的、シミュレーション等に基づいて、所望の噴射系の操作量が得られるように規定することが可能である。また、この所定マップによって、本発明に係る第1マップ又は第2マップの一具体例が構成されている。また、上述の噴射系の操作量によって、本発明に係る噴射量及び噴射時期の一具体例が構成されている。 Here, the operation amount of the injection system according to the present embodiment includes the injection amount of the secondary injection (so-called pilot injection), the injection timing of the secondary injection, the injection amount of the main injection (so-called main injection), and the main injection. It may mean a physical quantity indicating at least one of the injection timings. In this pilot injection, a kind of fire type is generated in the cylinder in advance, and the pressure change can be moderated for combustion and explosion by the main injection. Specifically, as an example of the operation amount of the injection system, the injection amount of pilot injection, the time interval for performing pilot injection, the injection amount of main injection, and the amount of change that changes the injection timing of main injection to the advance side And so on. More specifically, as shown in FIG. 4, the operation amounts of these injection systems are uniquely defined based on a predetermined map using the load of the internal combustion engine or the rotation speed of the internal combustion engine as input information. Good. More specifically, in the predetermined map, for example, the injection amount of the main injection is defined so as to increase as the load on the internal combustion engine increases and the rotation speed of the internal combustion engine increases. The predetermined map described above can be defined so as to obtain a desired operation amount of the injection system based on theoretical, experimental, empirical, simulation, or the like. In addition, the specific map constitutes a specific example of the first map or the second map according to the present invention. Further, a specific example of the injection amount and the injection timing according to the present invention is configured by the operation amount of the injection system described above.
上述したステップS105の判定の結果、例えば内燃機関の走行領域に基づいて決定される、噴射系の操作量が一定値より大きいと判定される場合(ステップS105:Yes)、ECU50の制御下で、副噴射又は主噴射における操作量が所定値になるまでの時間間隔、言い換えると、操作に要する時間間隔が、噴射系の操作量と一定値との差に基づいて、例えば相対的に長くなるように算出される(ステップS106)。他方、上述したステップS105の判定の結果、例えば内燃機関の走行領域に基づいて決定される、噴射系の操作量が一定値より大きいと判定されない場合(ステップS105:No)、上述した噴射系の操作量がゼロになるように設定される(ステップS107)。
As a result of the determination in step S105 described above, for example, when it is determined that the operation amount of the injection system, which is determined based on the travel region of the internal combustion engine, is greater than a certain value (step S105: Yes), under the control of the
他方、上述したステップS104の判定の結果、吸気切替弁6の開度の状態が閉弁状態でなく、開弁状態である場合(ステップS104:No)、ECU50の制御下で、噴射系の操作対象を操作する初回でないか否か、言い換えると、噴射系の操作対象を操作する2回目であるか否かが判定される(ステップS108)。特に、このように、排気切替弁15が開弁状態にあると共に、吸気切替弁6が開弁状態にある走行状態は、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替わっている最中の走行状態を意味してよい。
On the other hand, as a result of the determination in step S104 described above, when the opening degree of the intake air switching valve 6 is not the valve closing state but the valve opening state (step S104: No), the operation of the injection system is controlled under the control of the
上述したステップS108の判定の結果、噴射系の操作対象を操作する初回でない、言い換えると、噴射系の操作対象を操作する2回目である場合(ステップS108:Yes)、ECU50の制御下で、気筒内の圧力を測定する圧力センサーによって、気筒内の圧力の最大値が測定される(ステップS109)。
As a result of the determination in step S108 described above, if it is not the first time to operate the operation target of the injection system, in other words, the second time to operate the operation target of the injection system (step S108: Yes), the cylinder is controlled under the control of the
次に、ECU50の制御下で、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替える際に、一般的な気筒内の圧力を示す値が取得される(ステップS110)。具体的には、このモード切り替えの際の一般的な気筒内の圧力の最大値を示す値は、例えば内燃機関の負荷又は内燃機関の回転数を入力情報として規定したマップや関数に基づいて、一義的に取得されてよい。
Next, when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode under the control of the
次に、ECU50の制御下で、測定された気筒内の圧力の最大値が、一般的な気筒内の圧力の最大値を示す値より小さいか否かが判定される(ステップS111)。ここで、測定された気筒内の圧力の最大値が、一般的な気筒内の圧力の最大値を示す値より小さいと判定される場合(ステップS111:Yes)、ECU50の制御下で、上述した噴射系の操作量を規定可能な所定マップを加算又は減算させるためのオフセット量が算出される(ステップS112)。具体的には、ECU50の制御下で、測定された気筒内の圧力の最大値と、一般的な気筒内の圧力の最大値を示す値との差分に基づいて、パイロット噴射の噴射量を減少させる方向に変化させるようなオフセット量が算出されてよい。この算出されたオフセット量を考慮して噴射量が設定された燃料が、例えばインジェクタ等の噴射手段に噴射されることで、気筒内での騒音や振動の発生をより効果的に抑制させつつ、気筒内での熱発生率や最大圧力を適切に上昇させるように制御し、ひいてはトルク段差が発生する度合いを低減させることが可能である。詳細には、噴射手段による燃料の噴射において、オフセット量を考慮することは、例えばインジェクタ等に付着した燃料の量のばらつきなどの内燃機関の内部要因としてのばらつき、又は、例えば内燃機関の外界の温度などの内燃機関の外部要因としてのばらつきによる影響の度合いを低減させる観点において、大変好ましい。
Next, under the control of the
他方、ステップS111の判定の結果、測定された気筒内の圧力の最大値が、一般的な気筒内の圧力の最大値を示す値より小さいと判定されない場合(ステップS111:No)、更に、ECU50の制御下で、測定された気筒内の圧力の最大値が、内燃機関の耐久性又は機構性の観点において決定された許容範囲の上限値より大きいか否かが判定される(ステップS113)。ここで、測定された気筒内の圧力の最大値が、内燃機関の耐久性又は機構性の観点において決定された許容範囲の上限値より大きいと判定される場合(ステップS113:Yes)、上述した噴射系の操作量がゼロになるように設定される(ステップS114)。他方、上述したステップS113の判定の結果、測定された気筒内の圧力の最大値が、内燃機関の耐久性又は機構性の観点において決定された許容範囲の上限値より大きいと判定されない場合(ステップS113:No)、ステップS114は省略される。この結果、ECU50は、上述した所定マップをそのまま用いて噴射系の操作量を取得することができる。
On the other hand, as a result of the determination in step S111, when it is not determined that the measured maximum value of the pressure in the cylinder is smaller than the value indicating the maximum value of the pressure in the general cylinder (step S111: No), the
次に、ECU50の制御下で、噴射系の操作量が実際に操作される処理が行われる(ステップS115)。 Next, a process for actually operating the operation amount of the injection system is performed under the control of the ECU 50 (step S115).
(2−2)動作原理 (噴射系の操作処理)
次に、図5に加えて図6を参照して、本実施形態に係る、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替える際の燃料噴射の動作原理における噴射系の操作処理について説明する。ここに、図5は、本実施形態に係る、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替える際の燃料噴射の制御処理の一部の流れを示したフローチャートである。図6は、本実施形態に係る、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替える際の燃料噴射の動作タイミングを模式的に示したタイミングチャートである。
(2-2) Operating principle (Injection system operation processing)
Next, referring to FIG. 6 in addition to FIG. 5, an operation process of the injection system in the operation principle of the fuel injection when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a part of the fuel injection control process when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode according to the present embodiment. FIG. 6 is a timing chart schematically showing the operation timing of fuel injection when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode according to the present embodiment.
図5に示されるように、先ず、ECU50の制御下で、上述したステップS107又はS114において噴射系の操作量がゼロになるように設定されているか否かが判定される(ステップS201)。ここで、噴射系の操作量がゼロになるように設定されている場合(ステップS201:Yes)、実際に操作量がゼロに設定される(ステップS202)。他方、ステップS201の判定の結果、噴射系の操作量がゼロになるように設定されていない場合(ステップS201:No)、ECU50の制御下で、上述の図4に示される、内燃機関の負荷又は内燃機関の回転数を入力情報とした所定マップに基づいて、噴射系の操作量が決定される(ステップS203)。
As shown in FIG. 5, first, under the control of the
次に、ECU50の制御下で、例えば上述したステップS112において算出されたオフセット量などだけ、決定された噴射系の操作量が加減算される(ステップS204)。
Next, under the control of the
次に、ECU50の制御下で、例えば上述したステップS106において算出された操作に要する時間間隔などの各種のパラメータや変数が実際に設定される(ステップS205)。
Next, under the control of the
次に、ECU50の制御下で、上述したように実際に設定された、噴射系の各種の操作量に基づいて、例えばインジェクタ等の噴射手段が駆動される(ステップS206)。
Next, under the control of the
以上のように、(i)排気切替弁15が開弁状態にあると共に、吸気切替弁6が開弁状態にある1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替わっている最中の走行状態と、(ii)排気切替弁15が開弁状態にあると共に、吸気切替弁6が閉弁状態にある助走運転とにおいて、燃料噴射の制御処理を異ならせる。従って、パイロット噴射及びメイン噴射における噴射制御によって、気筒内での熱発生率や最大圧力を適切に制御し、ひいてはトルク段差が発生する度合いを低減させることが可能である。この結果、第2過給機に加えて第1過給機が内燃機関に過給する際の過給圧の低下を効果的に抑制することが可能性である。
As described above, (i) the traveling state in which the exhaust
具体的には、図6に示されるように、(i)排気切替弁15が開弁状態にあると共に、吸気切替弁6が開弁状態にある1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替わっている最中の走行状態においては、噴射系の操作カウンタによってカウントされる初回においては、上述の図4に示される、内燃機関の負荷又は内燃機関の回転数を入力情報とした所定マップに基づいて決定される噴射系の操作量に基づいて、インジェクタ等の噴射手段が駆動される。続いて、2回目以降においては、所定マップに基づいて決定される噴射系の操作量にオフセット量だけ加減算されつつ、インジェクタ等の噴射手段が駆動される。
Specifically, as shown in FIG. 6, (i) the
他方、図6に示されるように、(ii)排気切替弁15が開弁状態にあると共に、吸気切替弁6が閉弁状態にある助走運転においては、ECU50の制御下で、副噴射又は主噴射における操作量(即ち、本発明に係る副変化量又は主変化量の一具体例)が所定値になるまでの時間間隔が調整される。この結果、助走運転の際に、内燃機関の負荷や回転数が急激に変化した場合においても、第2過給機のタービンの回転数や回転力の変化を低減させ、回転を安定化させつつ、2個ターボモードへ完全に切り替わる走行状態になることを待機することが可能である。
On the other hand, as shown in FIG. 6, in the run-up operation in which (ii) the exhaust
(3)本実施形態の作用と効果の検討
次に、図7及び図8を参照して、本実施形態に係る作用と効果とについて検討する。ここに、図7は、比較例と本実施形態とに係る、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替わる際の、パイロッット噴射及びメイン噴射に夫々対応した噴射量及び噴射時期と、気筒内の圧力の変化との関係を示した模式図(図7(a)及び図7(b))である。尚、図7(a)及び図7(b)中において、点線は、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替わった後の気筒内の圧力の変化を示し、実線は、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替わった後の気筒内の圧力の変化を示す。図8は、本実施形態に係る、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替わる際の、排気切替弁又は吸気切替弁が開弁状態になる時期、内燃機関で発生するトルクの変化、第1過給機及び第2過給機における可変ノズルの開度の変化、EGR弁のリフト量、Noxの発生量の変化、及びSmokeの発生量の変化を時系列的に示したグラフである。
(3) Examination of action and effect of this embodiment
Next, with reference to FIG.7 and FIG.8, the effect | action and effect which concern on this embodiment are examined. Here, FIG. 7 shows the injection amount and the injection timing corresponding to the pilot injection and the main injection, respectively, in the cylinder when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode according to the comparative example and the present embodiment. It is the schematic diagram (FIG. 7 (a) and FIG.7 (b)) which showed the relationship with the change of a pressure. 7 (a) and 7 (b), the dotted line indicates the change in the pressure in the cylinder after switching from the single turbo mode to the dual turbo mode, and the solid line indicates from the single turbo mode. The change in the pressure in the cylinder after switching to the two-turbo mode is shown. FIG. 8 shows the timing when the exhaust gas switching valve or the intake air switching valve is opened, the change in the torque generated in the internal combustion engine, when the switching from the single turbo mode to the dual turbo mode is performed, It is the graph which showed the change of the opening degree of the variable nozzle in a supercharger and a 2nd supercharger, the lift amount of an EGR valve, the change of the generation amount of Nox, and the change of the generation amount of Smoke in time series.
図7(a)中の点線に示されるように、本願発明者らによる研究によれば、比較例に係る、燃料の噴射制御においては、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替わった後、気筒内の圧力は減少側に変化することが判明している。具体的には、1個ターボモードから2個ターボモードへ移行する際には、第2過給機における排気流量変化弁、所謂、排気切替弁を開弁させるように開度制御を行っている。この際、排気流量の変化に起因される排気系の圧力、所謂、排圧が低下することによって、第2過給機のタービンの回転からコンプレッサの回転へと影響を与え、ひいては、第2過給機に加えて第1過給機が内燃機関に過給する際の過給圧が低下してしまう可能性がある。このため、内燃機関に吸入される吸入空気量が低下してしまい、予想していない燃焼状態の下で燃焼が行なわれるため、気筒内で発生する最大圧力が急降下してしまい、ひいては、内燃機関が発生するトルクの急降下、所謂、トルク段差が発生してしまう可能性が生じる。 As shown by the dotted line in FIG. 7A, according to the study by the inventors of the present application, in the fuel injection control according to the comparative example, after switching from the single turbo mode to the dual turbo mode, It has been found that the pressure in the cylinder changes to the decreasing side. Specifically, when shifting from the single turbo mode to the dual turbo mode, the opening degree control is performed so as to open the exhaust flow rate change valve, so-called exhaust switching valve, in the second supercharger. . At this time, the pressure of the exhaust system due to the change in the exhaust flow rate, that is, the so-called exhaust pressure, decreases, so that the rotation of the turbine of the second supercharger is affected to the rotation of the compressor, and consequently the second excess There is a possibility that the supercharging pressure when the first supercharger supercharges the internal combustion engine in addition to the supercharger will decrease. For this reason, the amount of intake air sucked into the internal combustion engine is reduced, and combustion is performed under an unexpected combustion state, so that the maximum pressure generated in the cylinder drops rapidly, and consequently the internal combustion engine. There is a possibility that a so-called torque step occurs.
これに対して、本実施形態によれば、図7(b)に示されるように、パイロット噴射を停止したり、パイロット噴射の噴射量を減少側に変化させる。このことに加えて又は代えて、メイン噴射の噴射時期を変化させたり、メイン噴射の噴射時間を変化させることで、メイン噴射の噴射量を増加側に変化させる。従って、パイロット噴射及びメイン噴射における噴射制御によって、気筒内での熱発生率や最大圧力を適切に制御し、ひいてはトルク段差が発生する度合いを低減させることが可能である。この結果、第2過給機に加えて第1過給機が内燃機関に過給する際の過給圧の低下を効果的に抑制することが可能性である。 On the other hand, according to the present embodiment, as shown in FIG. 7B, the pilot injection is stopped or the injection amount of the pilot injection is changed to the decreasing side. In addition to or instead of this, the injection amount of the main injection is changed to the increasing side by changing the injection timing of the main injection or changing the injection time of the main injection. Therefore, it is possible to appropriately control the heat generation rate and the maximum pressure in the cylinder by the injection control in the pilot injection and the main injection, thereby reducing the degree of occurrence of the torque step. As a result, it is possible to effectively suppress a decrease in supercharging pressure when the first supercharger supercharges the internal combustion engine in addition to the second supercharger.
以上の結果、本実施形態によれば、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替える際のトルク段差が発生する度合いを低減させることが可能である。更に、1個ターボモードから2個ターボモードへ移行する際の、排気エミッションの悪化、及び、騒音や振動の発生を効果的に抑制することが可能である。更に、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替える際、トルク段差の発生の低減に対応して、第1及び第2過給機の回転動作が安定化されるので、繰り返しの回転動作に起因した応力を低減させ、内燃機関の耐久性を向上させることが可能である。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to reduce the degree of occurrence of a torque step when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode. Furthermore, it is possible to effectively suppress the deterioration of exhaust emission and the generation of noise and vibration when shifting from the single turbo mode to the dual turbo mode. Furthermore, when switching from the single turbo mode to the dual turbo mode, the rotational operation of the first and second superchargers is stabilized in response to the reduction in the generation of torque steps, resulting in repeated rotational operations. It is possible to reduce the stress and improve the durability of the internal combustion engine.
具体的には、図8(a)中の点線の楕円に示されるように、本実施形態に係る、排気切替弁の開度が全開状態になった後、排気切替弁と共に、吸気切替弁が全開状態になる期間を含む1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替わる走行期間において、内燃機関の気筒内での熱発生率や最大圧力を適切に制御し、内燃機関で発生するトルクの大きな変化を抑制し、ひいてはトルク段差が発生する度合いを低減させることが可能である。尚、図8(a)の点線の楕円内の点線は、上述した比較例に係るトルクの変化を示す。また、図8(b)中では、上述した図8(a)に対応した第1過給機の可変ノズルの開度の変化、第2過給機の可変ノズルの開度の変化、及び、EGR弁の開度の変化を示す。また、図8(c)中では、上述した図8(a)に対応したNOxの発生量の変化、及び、Smoke(所謂、煤)の発生量の変化を示す。そして、NOxの発生量及びSmokeの発生量も、1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替える際のトルク段差が発生する度合いが低減させるに従って、低減させることが可能である。 Specifically, as shown by the dotted-line ellipse in FIG. 8 (a), after the opening degree of the exhaust gas switching valve according to the present embodiment is fully opened, the intake air switching valve is connected together with the exhaust gas switching valve. A large change in the torque generated in the internal combustion engine by appropriately controlling the heat generation rate and the maximum pressure in the cylinder of the internal combustion engine during the travel period in which the single turbo mode is switched to the double turbo mode including the period in which the engine is fully open Can be suppressed, and as a result, the degree of occurrence of a torque step can be reduced. In addition, the dotted line in the ellipse of the dotted line of Fig.8 (a) shows the change of the torque which concerns on the comparative example mentioned above. Further, in FIG. 8 (b), the change in the opening degree of the variable nozzle of the first supercharger, the change in the opening degree of the variable nozzle of the second supercharger corresponding to FIG. 8 (a), and The change of the opening degree of an EGR valve is shown. FIG. 8C shows the change in the amount of NOx generated and the change in the amount of smoke (so-called soot) corresponding to FIG. 8A described above. The amount of NOx generated and the amount of smoke generated can be reduced as the degree of occurrence of a torque step when switching from the single turbo mode to the double turbo mode is reduced.
また、上述した実施形態の他の実施形態としては、(i)排気切替弁15が開弁状態にあると共に、吸気切替弁6が開弁状態にある1個ターボモードから2個ターボモードへ切り替わっている最中の走行状態と、(ii)排気切替弁15が開弁状態にあると共に、吸気切替弁6が閉弁状態にある助走運転とにおいて、燃料噴射の制御処理を異ならせることなくてよい。例えば、排気切替弁15が開弁状態にある場合、吸気切替弁6が閉弁状態にあるか開弁状態にあるかに関係なく、常に、上述したステップS108以降の処理、即ち、測定された圧力の最大値が、一般的な気筒内の圧力の最大値を示す値より小さいか否かに基づく燃料噴射の制御処理を行ってよい。この結果、燃料噴射の制御処理を簡便且つ迅速にさせ、ECU50等に格納されるメモリ容量を節約することが可能である。
As another embodiment of the above-described embodiment, (i) the
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented in various forms. For example, the present invention is not limited to a diesel engine, and may be applied to various internal combustion engines that use gasoline or other fuels.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and the control of the internal combustion engine accompanying such a change. The apparatus is also included in the technical scope of the present invention.
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
15 排気切替弁
16 排気バイパス弁
30R、30L インジェクタ
40R、40L 圧力センサー
50 ECU
2 Air cleaner 3
Claims (7)
前記吸気系及び前記排気系において前記第1過給機と並列に配置され、前記第1過給機と共に過給可能な第2過給機と、
前記内燃機関において、燃料の一次的な噴射である主噴射、及び前記燃料の副次的な噴射である副噴射を行う噴射手段と、
前記第1過給機が動作している動作状態である1個ターボモードから、前記第1過給機及び前記第2過給機が共に動作している動作状態である2個ターボモードへ切り替える場合、前記副噴射の噴射量及び噴射時期のうち少なくとも一つを変化させることに加えて又は代えて、前記主噴射の噴射量及び噴射時期のうち少なくとも一つを変化させるように前記噴射手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A first supercharger that is arranged in an intake system and an exhaust system of an internal combustion engine and performs supercharging;
A second supercharger that is arranged in parallel with the first supercharger in the intake system and the exhaust system, and is superchargeable together with the first supercharger;
In the internal combustion engine, injection means for performing main injection that is primary injection of fuel and sub-injection that is secondary injection of the fuel;
Switching from the single turbo mode in which the first supercharger is operating to the dual turbo mode in which the first supercharger and the second supercharger are operating together In this case, in addition to or instead of changing at least one of the injection amount and the injection timing of the sub-injection, the injection means is configured to change at least one of the injection amount and the injection timing of the main injection. And a control means for controlling the internal combustion engine.
前記排気系に備えられ、前記第2過給機を流れる排気の流量を変化させる排気流量変化弁と、を更に備え、
前記制御手段は、前記2個ターボモードへ変化する場合、前記吸気流量変化弁及び前記排気流量変化弁のうち少なくとも前記排気流量変化弁を開弁した後に、前記噴射手段を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 An intake flow rate change valve that is arranged in the intake system and changes a flow rate of intake air flowing through the second supercharger;
An exhaust flow rate change valve provided in the exhaust system and configured to change a flow rate of exhaust gas flowing through the second supercharger;
The control means controls the injection means after opening at least the exhaust flow rate change valve among the intake flow rate change valve and the exhaust flow rate change valve when changing to the two turbo mode. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
前記制御手段は、前記第1マップを前記測定された圧力に基づいて補正することに加えて又は代えて、前記第2マップを前記測定された圧力に基づいて補正しつつ、前記噴射手段を制御することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御装置。 Pressure measuring means for measuring pressure in one or more cylinders of the internal combustion engine,
The control means controls the injection means while correcting the second map based on the measured pressure in addition to or instead of correcting the first map based on the measured pressure. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein
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