JP2009108693A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第1及び第2の過給機と、排気通路に設置された触媒と、低圧EGR通路と、高圧EGR通路と、を備える内燃機関に適用される。内燃機関の制御装置は、第1の過給機のみを動作させる1個ターボモードと第1及び第2の過給機を動作させる2個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、低圧EGR通路又は高圧EGR通路を通過するEGRガスの量に基づいて、第1及び第2の過給機を通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する。このようにすることで、ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることができ、ターボラグの発生を抑えることができる。
【選択図】図5
【解決手段】内燃機関の制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第1及び第2の過給機と、排気通路に設置された触媒と、低圧EGR通路と、高圧EGR通路と、を備える内燃機関に適用される。内燃機関の制御装置は、第1の過給機のみを動作させる1個ターボモードと第1及び第2の過給機を動作させる2個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、低圧EGR通路又は高圧EGR通路を通過するEGRガスの量に基づいて、第1及び第2の過給機を通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する。このようにすることで、ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることができ、ターボラグの発生を抑えることができる。
【選択図】図5
Description
本発明は、吸気通路及び排気通路に2つの過給機を備えた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。
従来から、吸気通路及び排気通路に低圧ターボ及び高圧ターボの2つの過給機を備えた内燃機関が知られている。このような内燃機関は2ステージターボシステムとも呼ばれる。このような内燃機関としては、種々の構成が提案されている。例えば、特許文献1には、1ターボ過給機運転と並列2ターボ過給機運転の間に切り替えて運転される2連ターボ過給機を備え、機関低速回転域にて単独運転される過給機を可変ノズル型とし、機関低速回転域における過給効率を可変ノズルの開度調節により高めると共に、1ターボ過給機運転より2ターボ過給機運転への切り替え時に可変ノズルを一旦絞って機関背圧と過給圧の急低下を防止する過給装置が記載されている。また、特許文献2には、高圧ターボのタービンをバイパスしてエンジンからの排気を低圧ターボのタービンに導入するバイパス路と、該バイパス路の途中に設けられる開閉弁と、エンジンの回転数が所定回転数以上の領域では前記開閉弁の閉弁状態を解除し、かつ、前記高圧ターボのタービンに供給される排気エネルギーを制御して過給圧を制御する制御手段とを備えた過給機付きエンジンが記載されている。更に、本発明に関連のある技術が、特許文献3にも記載されている。
しかしながら、2つの過給機のタービンより下流側の排気通路から2つの過給機のコンプレッサより上流側の吸気通路へと排気ガスを還流させる低圧EGR通路(LPL)と、2つの過給機のタービンより上流側の排気通路から2つの過給機のコンプレッサより下流側の吸気通路へと排気ガスを還流させる高圧EGR通路(HPL)と、を備えた内燃機関では、HPLとLPLの動作領域の違いにより、2つのターボチャージャへの排気ガスの供給量に差が生じやすくなるため、ターボモードの切り替え時において、過給圧が急変して、ターボラグが発生しやすくなる。この点について、特許文献1乃至3には何ら記載されていない。
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、ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑え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。
本発明の1つの観点では、気筒に接続された吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路に配置された第1及び第2の過給機と、前記第1及び第2の過給機よりも下流側の排気通路に設置された触媒と、前記触媒よりも下流側の排気通路と前記第1及び第2の過給機よりも上流側の吸気通路とを接続する低圧EGR通路と、前記第1及び第2の過給機よりも上流側の排気通路と前記第1及び第2の過給機よりも下流側の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、を備えた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置は、前記第1の過給機のみを動作させる1個ターボモードと前記第1及び第2の過給機を動作させる2個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、前記低圧EGR通路又は前記高圧EGR通路を通過するEGRガスの量に基づいて、前記第1及び第2の過給機を通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する制御手段と、を備える。
上記の内燃機関の制御装置は、気筒に接続された吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路に配置された第1及び第2の過給機と、前記第1及び第2の過給機よりも下流側の排気通路に設置された触媒と、前記触媒よりも下流側の排気通路と前記第1及び第2の過給機よりも上流側の吸気通路とを接続する低圧EGR通路と、前記第1及び第2の過給機よりも上流側の排気通路と前記第1及び第2の過給機よりも下流側の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、を備える内燃機関に適用される。内燃機関の制御装置は、例えばECU(Electronic Control Unit)などの制御手段を備える。制御手段は、前記第1の過給機のみを動作させる1個ターボモードと前記第1及び第2の過給機を動作させる2個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、前記低圧EGR通路又は前記高圧EGR通路を通過するEGRガスの量に基づいて、前記第1及び第2の過給機を通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する。このようにすることで、ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることができ、ターボラグの発生を抑えることができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの第1の切り替え時において、前記高圧EGR通路を通過するEGRガスの量を減少させる。これにより、より効果的にオーバーシュートが発生するのを抑えることができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第1の切り替え時において、前記低圧EGR通路を通過するEGRガスの量を増加させる。これにより、高圧EGR通路を通過するEGRガスの量を減少させたことによる排気ガス中のNOxの増加を防ぐことができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第1の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させる。これによっても、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。また、これにより、高圧EGR通路を通過するEGRガスの減少量を抑えることが可能となり、排気ガス中のNOxの増加を抑えることができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記第1の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの量を増加させる。これにより、吸気ガスの吸気温度が低下するのを防ぐことができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるターボモードの第2の切り替え時において、前記高圧EGR通路を通過するEGRガスの量を増加させる。これにより、第1の過給機を通過する排気ガスの量を減少させることができ、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第2の切り替え時において、前記低圧EGR通路を通過するEGRガスの量を減少させる。これにより、吸気ガス中の全EGRガス量が過剰になるのを抑えることができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第2の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させる。これにより、低圧EGR通路を通過するEGRガスの減少量を抑えることが可能となり、排気ガス中のNOxの増加やスモークの発生を抑えることができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、判定時から所定時間経過後に、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替える。これにより、排気ガス量が減少した状態でターボモードを切り替えることができ、オーバーシュートを抑えることができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第1の過給機が可変ノズル機構を有する場合には、判定時から所定時間経過後に、可変ノズルの開度を開き側に制御する。これにより、より効果的にオーバーシュートを抑えることができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記触媒の温度を維持すると判定した場合には、判定時から前記所定時間以内であっても、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替える。これにより、排気ガスの排気温度が低下するのを防ぐことができ、触媒の温度を維持することができる。
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。
[全体構成]
図1は、本発明の各実施形態に係る内燃機関1の構成を示す構成図である。
図1は、本発明の各実施形態に係る内燃機関1の構成を示す構成図である。
内燃機関(エンジン)1は、自動車などの車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数の気筒2と、各気筒2にそれぞれ接続される吸気通路3及び排気通路4と、吸気通路3及び排気通路4に直列に配列されたターボ過給機7A、7Bとを備えている。吸気通路3には、外部から吸入された新気ガスの量(新気量)に応じた信号を出力するエアフローメータ5と、新気量を調整するためのスロットルバルブ6と、ターボ過給機7Aのコンプレッサ7Aaと、ターボ過給機7Bのコンプレッサ7Baと、インタークーラ8とが設けられている。排気通路4には、ターボ過給機7Aのタービン7Abと、ターボ過給機7Bのタービン7Bbと、触媒9と、排気通路4を流れる排気ガスの流量を調整可能なエキゾーストリターダ16とが設けられている。触媒9は、例えば、排気ガス中のNOxを吸蔵して還元浄化するNOx吸蔵還元触媒である。なお、触媒9の代わりに、排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと触媒9とを組み合わせた排気浄化装置を用いるとしてもよい。
ターボ過給機7A、7Bは、吸気通路3及び排気通路4に直列に配置されている。ターボ過給機7Bのコンプレッサ7Baは、ターボ過給機7Aのコンプレッサ7Aaの下流側の吸気通路3に設けられ、ターボ過給機7Bのタービン7Bbは、ターボ過給機7Aのタービン7Abの上流側の排気通路4に設けられている。ターボ過給機7Aはコンプレッサ7Aaとタービン7Abとが一体回転するように構成され、ターボ過給機7Bはコンプレッサ7Baとタービン7Bbとが一体回転するように構成されている。図1では図示の便宜のために、ターボ過給機7A、7Bについてそれぞれコンプレッサとタービンとを分離して示した。なお、ターボ過給機7Aは、可変容量型のターボ過給機であるとしても良い。可変容量型のターボ過給機は、可変ノズル(Variable Nozzle:VN)機構を備えている。可変ノズル機構とは、タービンの上流側に設けられた可変ノズルの開度を制御することにより排気ガス量を調整する機構である。
エンジン1は排気通路4から排気ガスの一部を吸気通路3に還流させるためのEGR(Exhaust Gas Recirculation)通路10を備えている。EGR通路10は、低圧EGR通路11と、高圧EGR通路12とを備えている。低圧EGR通路11は、触媒9より下流側の排気通路4とコンプレッサ7Aaより上流側の吸気通路3とを接続している。高圧EGR通路12は、タービン7Bbより上流側の排気通路4とコンプレッサ7Baより下流側の吸気通路3とを接続している。低圧EGR通路11には、排気ガスを冷却するためのEGRクーラ13と、低圧EGR通路11を介して吸気通路3に還流される排気ガス(低圧EGRガス)の流量を調整するための低圧EGR弁14が設けられている。高圧EGR通路12には、高圧EGR通路12を介して吸気通路3に還流される排気ガス(高圧EGRガス)の流量を調整するための高圧EGR弁15が設けられている。なお、以下では低圧EGRガスと高圧EGRガスを区別しないで単にEGRガスと称する。
吸気通路3には、バイパス通路17aが設けられている。バイパス通路17aは、コンプレッサ7Aaとコンプレッサ7Baとの間の吸気通路と、コンプレッサ7Baの下流側の吸気通路3とを接続することにより、コンプレッサ7Baをバイパスしている。バイパス通路17aには、バイパス通路17aに流入する吸気ガス(新気ガスとEGRガスが混合したガス)の流量を調整するためのバルブ18aが設けられている。一方、排気通路4には、バイパス通路17bが設けられている。バイパス通路17bは、タービン7Bbの上流側と、タービン7Abとタービン7Bbとの間の排気通路4とを接続することにより、タービン7Bbをバイパスしている。バイパス通路17bには、バイパス通路17bに流入する排気ガスの流量を調整するためのバルブ18bが設けられている。
図2は気筒2内部の断面構成を示している。気筒2には、吸気通路3より吸気ガスが供給されると共に、燃料噴射弁28によって噴射された燃料が供給される。具体的には、吸気ガス及び燃料は、気筒2の燃焼室2b内に供給される。燃焼室2b内では、点火プラグ27の点火により着火されることによって、供給された吸気ガスと燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン2cが往復運動し、この往復運動がコンロッド2dを介してクランク軸2aに伝達され、クランク軸2aが回転する。更に、気筒2の燃焼室2bには、吸気弁25と排気弁26が設けられている。吸気弁25は、開閉することによって、吸気通路3と燃焼室2bとの導通/遮断を制御する。また、排気弁26は、開閉することによって、排気通路4と燃焼室2bとの導通/遮断を制御する。クランク軸2a近傍には、クランク軸2aの回転角を検出するクランク角センサ29が設けられている。
図1に戻り説明を続けると、エンジン1はECU(Electronic Control Unit)20を備える。ECU20は、各種センサからの検出信号に基づいてエンジン1の運転状態を検出し、検出された運転状態に基づいてエンジン1の制御を行う。ECU20は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インターフェイスなどを有している。
例えば、ECU20には、各種センサとして、例えば、アクセル開度に対応した検出信号S23を出力するアクセル開度センサ23、クランク軸2aの回転角に対応した検出信号S29を出力するクランク角センサ29が接続されている。ECU20は、アクセル開度センサ23からの検出信号S23やクランク角センサ29からの検出信号S29に基づいて、エンジン回転数やトルクを求めることができる。
また、ECU20は、制御信号S14を低圧EGR弁14に供給することにより低圧EGR弁14の動作を制御し、制御信号S15を高圧EGR弁15に供給することにより高圧EGR弁15の動作を制御する。また、ECU20は、バルブ18aに制御信号S18aを供給することによりバルブ18aの動作を制御し、バルブ18bに制御信号S18bを供給することによりバルブ18bの動作を制御する。また、ECU20は、制御信号S25を吸気弁25に供給することにより吸気弁25の動作を制御し、制御信号S26を排気弁26に供給することにより排気弁26の動作を制御する。さらに、ECU20は、制御信号S27を点火プラグ27に供給することにより、点火プラグ27の動作を制御し、制御信号S28を燃料噴射弁28に供給することにより、燃料噴射弁28の動作を制御する。
ECU20は、バルブ18a、18bを制御することによって、ターボ過給機7Aのみを動作させるモード(「1個ターボモード」と呼ぶ)と、ターボ過給機7A、7B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、エンジン1の運転状態、例えばエンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)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。また、ECU20は、ターボ過給機7Aが可変容量型のターボ過給機である場合には、その可変ノズルの開度を制御する。
ECU20は、ターボ過給機7Aのみを動作させる1個ターボモードとターボ過給機7A、7Bの両方を動作させる2個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、低圧EGR通路11又は高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量に基づいて、ターボ過給機7A、7Bを通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する。従って、ECU20は、本発明における制御手段として機能する。また、ターボ過給機7Aが本発明における第1の過給機として機能し、ターボ過給機7Bが本発明における第2の過給機として機能する。このようにすることで、ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることができ、ターボラグの発生を抑えることができる。以下の各実施形態で具体的に述べる。
[第1実施形態]
まず、第1実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第1実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、切り替え時の前と比較して、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させることとする。
まず、第1実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第1実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、切り替え時の前と比較して、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させることとする。
ECU20は、バルブ18a、18bを開から閉へ制御することにより、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替えを実行する。ECU20では、バルブ18a、18bの開度のモードとして、例えば、バルブ18a、18bが完全に閉まった状態となる閉モード、バルブ18a、18bが完全に開いた状態となる開モード、開モードのときの開度と閉モードのときの開度との中間の開度である中間モードの3段階のモードが設定されている。
開度のモードが閉モードのときには、バルブ18aに吸気ガスは流れず、バルブ18bにも排気ガスは流れない。このとき、全ての吸気ガスはコンプレッサ7Aa、7Baを流れ、全ての排気ガスはタービン7Ab、7Bbを流れる。これにより、ターボ過給機7A、7Bの両方が動作する。開度のモードが開モードのときには、バルブ18aに殆どの吸気ガスが流れ、バルブ18bに殆どの排気ガスが流れる。そのため、コンプレッサ7Baには吸気ガスが殆ど流れず、タービン7Bbにも排気ガスが殆ど流れない。つまり、開度のモードが開モードのときには、ターボ過給機7Aのみが動作する。開度のモードが中間モードのときには、吸気ガスはコンプレッサ7Aa、7Baを流れ、排気ガスはタービン7Ab、7Bbを流れる。しかしながら、開度のモードが閉モードのときと比較して、バルブ18aに吸気ガスが流れる分、コンプレッサ7Baに流れる吸気ガス量は減り、バルブ18bに排気ガスが流れる分、タービン7Bbに流れる排気ガス量は減る。これにより、ターボ過給機7A、7Bの両方が動作するものの、ターボ過給機7Bの回転する力は、開度のモードが閉モードのときのターボ過給機7Bの回転する力と比較して弱くなる。
ECU20は、エンジン1の運転状態、例えばエンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)に基づいて、バルブ18a、18bの開度のモードを開モードから中間モード、中間モードから閉モードへと制御することにより、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替えを実行する。
図3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3において、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸はトルク(又は燃料噴射量)を示している。また、低圧側ターボ使用域とは1個ターボモード、即ち、ターボ過給機7Aのみが使用される動作領域を示し、高圧側ターボ使用域とは2個ターボモード、即ち、ターボ過給機7A、7Bの両方が使用される動作領域を示している。ここで、2つの破線で挟まれる領域は、ターボモードの切り替えが行われる動作領域である。以下では、ターボモードの切り替えが行われる動作領域をターボモード切り替え領域と称することとする。
図3に示す矢印は、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実行される場合における動作領域の変化を示している。矢印に示すように、ターボモードは、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)が大きくなるに従って、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えられることが分かる。具体的には、ECU20は、エンジン1の運転状態(ここではエンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量))がターボモードの切り替え領域に該当する場合において、バルブ18a、18bの開度のモードを開モードから中間モード、中間モードから閉モードへと制御することにより、1個ターボモードから2個ターボモードへの切り替えを実行する。
また、ECU20では、排気通路4から吸気通路3に排気ガスを還流させるための複数種類のEGRモードがエンジン1の運転状態に対応付けて設定されている。EGRモードとしては、低圧EGR通路11のみを介して排気ガスを吸気通路3に還流する低圧EGRモード(LPLモード)、高圧EGR通路12のみを介して排気ガスを吸気通路3に還流する高圧EGRモード(HPLモード)、低圧EGR通路11及び高圧EGR通路12の両方のEGR通路を介して排気ガスを吸気通路に還流する混合EGRモード(MPLモード)が設定されている。
ECU20は、エンジン1の運転状態、例えば、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)に基づいて、高圧EGR弁15及び低圧EGR弁14を制御することにより、EGRモードの切り替えを実行する。具体的には、ECU20は、高圧EGR弁15を閉じ、低圧EGR弁14を開くことで、低圧EGRモードを実現し、高圧EGR弁15を開き、低圧EGR弁14を閉じることで、高圧EGRモードを実現し、高圧EGR弁15、低圧EGR弁14の両方を開くことで、混合EGRモードを実現する。
図4は、EGRモードの動作領域マップを概略的に示す。図4において、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸はトルク(又は燃料噴射量)を示している。図4にも、図3と同様、ターボモード切り替え領域が示している。
図4からも分かるように、EGRモードは、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)が大きくなるに従って、HPLモードからMPLモード、MPLモードからLPLモードへと切り替えられることが分かる。
先に図3で述べたように、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域に該当する場合において、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替えが行われる。しかしながら、このとき、図4より分かるように、EGRモードがMPLモードとなっている場合がある。つまり、低圧EGR通路11だけでなく、高圧EGR通路12によっても排気ガスが吸気通路3に還流されている場合がある。この場合には、タービン7Bb、7Abに流れる排気ガス量は、気筒2から排出された全排気ガス量と比較して、高圧EGR通路12に還流される排気ガス量の分だけ減少する。このような状態で、ターボモードの切り替えが行われると、過給圧が急変して、ターボラグが発生する可能性がある。
そこで、第1実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、高圧EGR弁15を制御して、高圧EGR通路12のEGRガス量を減少させることとする。このようにすることで、ターボモードの切り替えが行われる際に、タービン7Ab、7Bbを通過する排気ガスの量を増加させることができ、即ち、タービン7Ab、7Bbを通過する排気ガスの排気エネルギーを増加させることができ、ターボ過給機7Bの回転を加速させることができる。これにより、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。
(第1実施形態に係る制御処理)
次に、第1実施形態に係る制御処理について、図5に示すフローチャートを用いて説明する。
次に、第1実施形態に係る制御処理について、図5に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS101において、ECU20は、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)に基づいて、エンジン1の運転状態が、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行われるターボモード切り替え領域にあるか否かについて判定する。ECU20は、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域にないと判定した場合には(ステップS101:No)、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域にあると判定するまでステップS101の処理を繰り返す。一方、ECU20は、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域にあると判定した場合には(ステップS101:Yes)、ステップS102の処理へ進む。
ステップS102において、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、EGR通路10が使用されているか否かについて判定する(ステップS102)。ECU20は、EGR通路10が使用されていないと判定した場合には(ステップS102:No)、本制御処理を終了し、EGR通路10が使用されていると判定した場合には(ステップS102:Yes)、ステップS103の処理へ進む。
ステップS103において、ECU20は、高圧EGR通路12が使用されているか否か、即ち、高圧EGR通路12によっても排気ガスが吸気通路3に還流されているか否かについて判定する。例えば、ECU20は、高圧EGR弁15の制御も行っているので、高圧EGR弁15に供給した制御信号S15に基づいて、高圧EGR通路12が使用されているか否かを判定することができる。ECU20は、高圧EGR通路12が使用されていないと判定した場合には(ステップS103:No)、本制御処理を終了する。一方で、ECU20は、高圧EGR通路12が使用されていると判定した場合には(ステップS103:Yes)、ステップS104の処理へ進む。
ステップS104において、ECU20は、高圧EGR弁15を制御して高圧EGR通路12のEGRガス量を減少させるとともに、低圧EGR弁14を制御して低圧EGR通路11のEGRガス量を増加させる。このように、ターボモード切り替え領域において、高圧EGR通路12のEGRガス量を減少させることで、ターボ過給機7A、7Bに流す排気ガスの量を増加させることができる。このようにすることで、高圧EGR通路12にEGRガスが流れていた場合と比較して、ターボ過給機7Bのタービン7Bbの回転をより加速させることができる。これにより、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。また、低圧EGR通路11のEGRガス量を増加させることにより、高圧EGR通路12のEGRガス量を減少させたことによる吸気ガス中の全EGRガスにおける不足分を補償することができ、排気ガス中のNOxの増加を抑えることができる。この後、ECU20は、本制御処理を終了する。
以上に述べたことから分かるように、第1実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、切り替え時の前と比較して、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させることとする。このようにすることで、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。また、このときに、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を増加させることにより、高圧EGR通路12のEGRガス量を減少させたことによる吸気ガス中の全EGRガスにおける不足分を補償することができ、排気ガス中のNOxの増加を抑えることができる。
[第2実施形態]
第2実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第1実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ECU20は、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させるとしている。しかし、この方法だと、吸気ガスの吸気温度が低下して失火してしまう恐れがある。そこで、第2実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時(例えばターボモードの切り換え時の前)の場合と比較して、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることとする。図6を用いて、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させる具体的な方法について述べる。
第2実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第1実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ECU20は、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させるとしている。しかし、この方法だと、吸気ガスの吸気温度が低下して失火してしまう恐れがある。そこで、第2実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時(例えばターボモードの切り換え時の前)の場合と比較して、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることとする。図6を用いて、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させる具体的な方法について述べる。
図6は排気弁26のバルブタイミングダイヤグラムを示している。図6に示すように、第2実施形態において、通常時では、ピストン2cの位置が下死点前30°CA〜80°CAで、排気弁26が開かれるのに対し、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時では、排気弁26が開かれる通常時のタイミングよりも早く、排気弁26が開かれる。このようにすることで、通常時の場合よりも気筒2内の排気ガスの圧力が高い状態で、排気ガスを排気通路4に排出することができる。言い替えると、排気弁26が開かれるときのピストン2cの位置からピストン2cを上死点側に進角させる分だけ、通常時の場合よりも、排気通路4に排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることができる。このようにすることで、ターボモードの切り替え時において、排気エネルギーの高い排気ガスをタービン7Ab、7Bbに供給することができ、ターボ過給機7Bの回転を加速させることができる。また、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることにより、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの減少量を抑えることが可能となり、吸気ガスの吸気温度が低下するのを抑えることができる。
(第2実施形態に係る制御処理)
次に、第2実施形態に係る制御処理について、図7に示すフローチャートを用いて説明する。
次に、第2実施形態に係る制御処理について、図7に示すフローチャートを用いて説明する。
図7のフローチャートにおいて、ステップS201〜ステップS203までの処理は、図5のフローチャートにおけるステップS101〜ステップS103までの処理と同様の処理であるので説明を省略する。
ステップS204において、ECU20は、排気弁26が開かれる通常時のタイミングよりも早く、排気弁26を開く。なお、排気弁26を開く具体的なタイミングは、予め実験などにより求められ、ECU20のROMなどに記録されている。また、このとき、ECU20は、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させない。このように、排気弁26が開かれる通常時のタイミングよりも早く排気弁26を開くことにより、排気ガスの排気エネルギーを増加させることができ、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させなくても、通常時の場合と比較して、ターボ過給機7Bの回転をより加速させることができる。また、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させないことにより、吸気ガスの吸気温度が低下して失火してしまうのを防ぐことができる。この後、ECU20は、本制御処理を終了する。
上記の制御処理では、排気ガスの排気エネルギーを増加させるために、排気弁26を通常時よりも早く開くこととしているが、排気ガスの排気エネルギーを増加させる方法としてはこれに限られない。代わりに、又は、加えて、アフター噴射を行うことにより燃料噴射弁28からの燃料噴射量を増量したり、点火時期を進角したりすることとしても、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることができる。また、排気弁26が開かれる通常時のタイミングよりも早く排気弁26を開く操作に加えて、例えばアフター噴射等を行って排気ガスの排気エネルギーを増加させれば、排気弁26の早開きによるエンジン1のトルク不足を補うこともできる。
以上に述べたことから分かるように、第2実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時の場合と比較して、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させる。このようにすることで、通常時の場合と比較して、ターボ過給機7Bの回転を加速させることができる。これにより、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。また、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの減少量を抑えることが可能となり、吸気ガスの吸気温度が低下して失火してしまうのを防ぐことができる。
なお、第2実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第1実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。第1実施形態に係る内燃機関の制御方法と組み合わせて実行することにより、ターボモードの切り替え時におけるターボラグをより効果的に抑えることができる。
[第3実施形態]
第3実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。吸気ガスの吸気温度の低下を防ぐ他の方法として、第3実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時の場合と比較して、気筒2内から排出される排気ガスの量を増加させることとする。図8を用いて、排気ガスの量を増加させる具体的な方法について述べる。
第3実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。吸気ガスの吸気温度の低下を防ぐ他の方法として、第3実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時の場合と比較して、気筒2内から排出される排気ガスの量を増加させることとする。図8を用いて、排気ガスの量を増加させる具体的な方法について述べる。
図8は排気弁26のバルブタイミングダイヤグラムを示している。図8に示すように、第3実施形態において、通常時では、ピストン2cの位置が下死点前30°CA〜80°CAで、排気弁26が開かれ、ピストン2cの位置が上死点を過ぎたところで、排気弁26が閉じられるのに対し、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時では、排気弁26は、排気弁26が閉じられる通常時のタイミングよりも早く閉じられ、且つ/又は、排気弁26が開かれる通常時のタイミングよりも遅く開かれる。このようにすることで、気筒2内に残留する排気ガスの量を増加させることができ、排気ガスの温度を上昇させることができる。これにより、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの温度を上昇させることができ、吸気ガスの吸気温度が低下するのを防ぐことができる。
(第3実施形態に係る制御処理)
次に、第3実施形態に係る制御処理について、図9に示すフローチャートを用いて説明する。
次に、第3実施形態に係る制御処理について、図9に示すフローチャートを用いて説明する。
図9のフローチャートにおいて、ステップS301〜ステップS303までの処理は、図5のフローチャートにおけるステップS101〜ステップS103までの処理と同様の処理であるので説明を省略する。
ステップS304において、ECU20は、高圧EGR弁15を制御して、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させるとともに、低圧EGR弁14を制御して、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を増加させる。このように、ターボモード切り替え領域において、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を減少させることにより、ターボ過給機7A、7Bを通過する排気ガスの量を増加させることができ、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができる。さらに、ECU20は、排気弁26を、排気弁26が閉じられる通常時のタイミングよりも早く閉じ、且つ/又は、排気弁26が開かれる通常時のタイミングよりも遅く開く。なお、排気弁26を開く具体的なタイミングは、予め実験などにより求められ、ECU20のROMなどに記録されている。このようにすることで、気筒2内に残留する排気ガスの量を増加させることができ、排気ガスの温度を上昇させることができる。これにより、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの温度を上昇させることができ、吸気ガスの吸気温度が低下するのを防ぐことができる。
以上に述べたように、第3実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時の場合と比較して、気筒2内から排出される排気ガスの量を増加させる。このようにしても、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの温度を上昇させることができるので、吸気ガスの吸気温度が低下するのを防ぐことができる。
なお、第3実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第1又は第2実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。
[第4実施形態]
第4実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第4実施形態では、ECU20は、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)に基づいて、バルブ18a、18bの開度のモードを閉モードから中間モード、中間モードから開モードへと制御することにより、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。
第4実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第4実施形態では、ECU20は、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)に基づいて、バルブ18a、18bの開度のモードを閉モードから中間モード、中間モードから開モードへと制御することにより、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。
図10は、図3と同様、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10に示す矢印は、2個ターボモードから1個ターボモードへの切り替えが実行される場合における動作領域の変化を示している。矢印に示すように、ターボモードは、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)が小さくなるに従って、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えられることが分かる。ECU20は、ターボモード切り替え領域において、バルブ18a、18bの開度のモードを閉モードから中間モード、中間モードから開モードへと制御することにより、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。
図11は、図4と同様、EGRモードの動作領域マップを概略的に示す。図11からも分かるように、EGRモードは、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)が小さくなるに従って、LPLモードからMPLモード、MPLモードからHPLモードへと切り替えられることが分かる。
ターボモード切り替え領域では、図11より分かるように、EGRモードがMPLモード又はLPLモードとなっている可能性が高い。このままの状態で、2個ターボモードから1個ターボモードへとターボモードが切り替えられると、1個ターボモードとなったときに、ターボ過給機7Aにおいて、過給圧が目標過給圧に対して上がり過ぎるオーバーシュートが発生する可能性がある。
そこで、第4実施形態では、ECU20は、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、切り替え時の前と比較して、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を増加させるとともに、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を減少させることとする。このようにすることで、タービン7Ab、を通過する排気ガスの量を減少させることができ、即ち、タービン7Abを通過する排気ガスの排気エネルギーを減少させることができ、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができる。
(第4実施形態に係る制御処理)
次に、第4実施形態に係る制御処理について、図12に示すフローチャートを用いて説明する。
次に、第4実施形態に係る制御処理について、図12に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS401において、ECU20は、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)に基づいて、エンジン1の運転状態が2個ターボモードから1個ターボモードへの切り替えが行われるターボモード切り替え領域にあるか否かについて判定する。ECU20は、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域にないと判定した場合には(ステップS401:No)、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域にあると判定するまでステップS401の処理を繰り返す。一方、ECU20は、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域にあると判定した場合には(ステップS401:Yes)、ステップS402の処理へ進む。
ステップS402において、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、EGR通路10が使用されているか否かについて判定する(ステップS402)。ECU20は、EGR通路10が使用されていないと判定した場合には(ステップS402:No)、本制御処理を終了し、EGR通路10が使用されていると判定した場合には(ステップS402:Yes)、ステップS403の処理へ進む。
ステップS403において、ECU20は、低圧EGR通路11が使用されているか否か、即ち、低圧EGR通路11によって排気ガスが吸気通路3に還流されているか否かについて判定する。例えば、ECU20は、低圧EGR弁14の制御も行っているので、低圧EGR弁14に供給した制御信号S14に基づいて、低圧EGR通路11が使用されているか否かを判定することができる。ECU20は、低圧EGR通路11が使用されていないと判定した場合には(ステップS403:No)、本制御処理を終了する。一方で、ECU20は、低圧EGR通路11が使用されていると判定した場合には(ステップS403:Yes)、ステップS404の処理へ進む。
ステップS404において、ECU20は、高圧EGR弁15を制御して、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を増加させるとともに、低圧EGR弁14を制御して、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を減少させる。このように、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を増加させることにより、タービン7Abを通過する排気ガスの量を減少させることができ、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができる。また、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を減少させることにより、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を増加させたことによる吸気ガス中の全EGRガス量の増加を抑えることができる。つまり、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を減少させることにより、吸気ガス中の全EGRガス量が過剰になるのを抑えることができる。
以上に述べたことから分かるように、第4実施形態では、ECU20は、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、切り替え時の前と比較して、高圧EGR通路12を通過するEGRガスの量を増加させることとする。このようにすることで、タービン7Abを通過する排気ガスの量を減少させることができ、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができる。また、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を減少させることにより、吸気ガス中の全EGRガス量が過剰になるのを抑えることができる。
[第5実施形態]
第5実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第4実施形態では、ECU20は、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を減少させるとしていた。しかし、この方法だと、排気ガス中のNOxが増加したり、スモークが発生したりする可能性がある。そこで、第5実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時(例えばターボモードの切り替え時の前)の場合と比較して、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させることとする。図13を用いて、排気ガスの排気エネルギーを減少させる具体的な方法について述べる。
[第5実施形態]
第5実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第4実施形態では、ECU20は、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を減少させるとしていた。しかし、この方法だと、排気ガス中のNOxが増加したり、スモークが発生したりする可能性がある。そこで、第5実施形態では、ECU20は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時(例えばターボモードの切り替え時の前)の場合と比較して、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させることとする。図13を用いて、排気ガスの排気エネルギーを減少させる具体的な方法について述べる。
図13は排気弁26のバルブタイミングダイヤグラムを示している。図13に示すように、第5実施形態において、通常時では、ピストン2cの位置が下死点前30°CA〜80°CAで、排気弁26が開かれるのに対し、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時では、排気弁26が開かれる通常時のタイミングよりも遅く排気弁26が開かれる。
このようにすることで、通常時の場合よりも、気筒2内の排気ガスの圧力が低い状態で、排気ガスを排気通路4に排出することができる。即ち、通常時の場合よりも、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させることができる。このようにすることで、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができるとともに、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの減少量を抑えることが可能となり、排気ガス中のNOxの増加やスモークの発生を抑えることができる。なお、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させる方法としては上記の方法には限られないのは言うまでもない。
(第5実施形態に係る制御処理)
次に、第5実施形態に係る制御処理について、図14に示すフローチャートを用いて説明する。
次に、第5実施形態に係る制御処理について、図14に示すフローチャートを用いて説明する。
図14のフローチャートにおいて、ステップS501〜ステップS503までの処理は、図12のフローチャートにおけるステップS401〜ステップS403までの処理と同様の処理であるので説明を省略する。
ステップS504において、ECU20は、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーが減少するように排気弁26を制御する。具体的には、ECU20は、排気弁26が開かれる通常時のタイミングよりも遅く排気弁26を開くことにより、排気通路4に排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させる。なお、排気弁26を開く具体的なタイミングは、予め実験などにより求められ、ECU20のROMなどに記録されている。また、このとき、ECU20は、低圧EGR通路11に流れるEGRガスの量を減少させない。このように、排気弁26が開かれる通常時のタイミングよりも遅く排気弁26を開くことにより、排気ガスの排気エネルギーを減少させることができ、低圧EGR通路11に流れるEGRガスの量を減少させなくても、タービン7Abを通過する排気ガスの排気エネルギーを減少させることができる。また、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの量を減少させないことにより、排気ガス中のNOxの増加やスモークの発生を抑えることができる。この後、ECU20は本制御処理を終了する。
以上に述べたように、第5実施形態では、ECU20は、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時の場合と比較して、気筒2内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させる。このようにすることで、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができるとともに、低圧EGR通路11を通過するEGRガスの減少量を抑えることが可能となり、排気ガス中のNOxの増加やスモークの発生を抑えることができる。
なお、第5実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第4実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。このようにすることで、より効果的にオーバーシュートの発生を抑えることができる。
[第6実施形態]
第6実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第6実施形態では、オーバーシュートの発生を抑える他の方法として、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、所定時間経過後に、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えることとする。
[第6実施形態]
第6実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第6実施形態では、オーバーシュートの発生を抑える他の方法として、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、所定時間経過後に、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えることとする。
図15はターボ過給機7Aの過給圧の時間に対する変化を示すグラフである。図15において、グラフ51は、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域に該当すると判定された直後に2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えた場合における、ターボ過給機7Aの過給圧の変化を示している。グラフ51に示すように、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えた場合には、所定時間T0の間、過給圧は目標過給圧と比較して大きくなっていることが分かる。このように、目標過給圧と比較して過給圧が大きくなっている状態(オーバーシュート)が続く時間をオーバーシュート時間という。一方、グラフ52は、運転状態がターボモード切り替え領域に該当すると判定されてから所定時間T経過後に2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えた場合における、ターボ過給機7Aの過給圧の変化を示している。グラフ52に示すように、所定時間T経過した後の所定時間T1の間、過給圧は目標過給圧と比較して大きくなってはいるものの、過給圧と目標過給圧との差は、グラフ51と比較して小さくなっていることが分かる。これは、時間が経過に伴い、燃料噴射量の減少やエンジン回転数の減少による影響により、排気ガス量が減少するからである。
このように、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域に該当すると判定された直後に2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えた場合(グラフ51)と比較して、エンジン1の運転状態がターボモード切り替え領域に該当すると判定されてから所定時間T経過後に2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えた場合(グラフ52)には、排気ガス量が減少しているので、オーバーシュート時間における過給圧と目標過給圧との差を小さくすることができる。即ち、オーバーシュートを抑えることができる。
そこで、第6実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、切り替えると判定してから所定時間T経過後に、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えることとする。ここで、所定時間Tは予め実験などによって求められる。これにより、排気ガス量が減少した状態でターボモードを切り替えることができ、オーバーシュートを抑えることができる。
(第6実施形態に係る制御処理)
次に、第6実施形態に係る制御処理について、図16に示すフローチャートを用いて説明する。
次に、第6実施形態に係る制御処理について、図16に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS601において、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、例えば、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへターボモードを切り替えるか否かについて判定する。ECU20は、ターボモードを切り替えないと判定した場合には(ステップS601:No)、ターボモードを切り替えると判定するまでステップS601の処理を繰り返す。一方、ECU20は、ターボモードを切り替えると判定した場合には(ステップS601:Yes)、ステップS602の処理へ進む。
ステップS602において、ECU20は、ターボモードを切り替えると判定してから所定時間T経過したか否かについて判定し、所定時間T経過していると判定した場合には(ステップS602:No)、ターボモードの切り替えを行わないこととし(ステップS603)、再びステップS602の処理を実行する。一方、ECU20は、ターボモードを切り替えると判定してから所定時間T経過していると判定した場合には(ステップS602:Yes)、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行う(ステップS604)。なお、所定時間Tは予め実験などによって求められ、ECU20のROMなどに記録されている。このようにすることで、過給圧と目標過給圧との差を小さくすることができる。即ち、オーバーシュートを抑えることができる。
なお、ターボ過給機7Aが可変容量型のターボ過給機となっている場合には、ステップS604の処理に加えて、可変ノズルの開度を開き側に制御するとしてもよい。即ち、マップなどで通常求められる開度よりも大きな開度となるように、可変ノズルの開度を制御するとしてもよい。このようにすることで、より効果的にオーバーシュートを抑えることが可能となる。この後、ECU20は、本制御処理を終了する。
以上に述べたように、第6実施形態では、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、判定時から所定時間経過後に、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替える。このようにすることで、排気ガス量が減少した状態でターボモードを切り替えることができ、オーバーシュートを抑えることができる。
なお、第6実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第4又は第5実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。これによっても、より効果的にオーバーシュートの発生を抑えることができる。
[第7実施形態]
第7実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。先に述べた第6実施形態では、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、所定時間経過後に、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えることとしていた。ところで、触媒再生時や車両がコールド状態で走行していた場合には、触媒9の温度を維持するために排気温度を維持する必要がある。しかしながら、第6実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ターボモードを切り換えると判定した判定時から所定時間T以内では、触媒9の温度を維持する必要がある場合であっても、排気温度を十分に維持することができず触媒9の温度を維持できなくなる可能性がある。
[第7実施形態]
第7実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。先に述べた第6実施形態では、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、所定時間経過後に、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えることとしていた。ところで、触媒再生時や車両がコールド状態で走行していた場合には、触媒9の温度を維持するために排気温度を維持する必要がある。しかしながら、第6実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ターボモードを切り換えると判定した判定時から所定時間T以内では、触媒9の温度を維持する必要がある場合であっても、排気温度を十分に維持することができず触媒9の温度を維持できなくなる可能性がある。
そこで、第7実施形態では、第6実施形態と同様、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、所定時間経過後に、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えることとする。そして、第7実施形態では、更に加えて、ECU20は、所定時間経過していない場合であっても、触媒9の温度を維持する場合には、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えることとする。つまり、第7実施形態では、触媒再生時や車両がコールド状態で走行している等により、触媒9の温度を維持する必要がある場合には、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えて、オーバーシュートとなることを許容することとする。このようにすることで排気ガスの排気温度が低下するのを防ぐことができ、触媒9の温度を維持することができる。
(第7実施形態に係る制御処理)
次に、第7実施形態に係る制御処理について、図17に示すフローチャートを用いて説明する。
次に、第7実施形態に係る制御処理について、図17に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS701において、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、例えば、エンジン回転数及びトルク(又は燃料噴射量)に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへターボモードを切り替えるか否かについて判定する。ECU20は、ターボモードを切り替えないと判定した場合には(ステップS701:No)、ターボモードを切り替えると判定するまでステップS701の処理を繰り返す。一方、ECU20は、ターボモードを切り替えると判定した場合には(ステップS701:Yes)、ステップS702の処理へ進む。
ステップS702において、ECU20は、ターボモードを切り替えると判定してから所定時間T経過したか否かについて判定し、所定時間T経過していないと判定した場合には(ステップS702:No)、ステップS703の処理へ進む。一方、ECU20は、ターボモードを切り替えると判定してから所定時間T経過していると判定した場合には(ステップS702:Yes)、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行った後(ステップS705)、本制御処理を終了する。このようにすることで、過給圧と目標過給圧との差を小さくすることができ、オーバーシュートを抑えることができる。
ステップS703において、ECU20は、排気温度維持優先フラグがオンになっているか否かについて判定する。排気温度維持優先フラグは、触媒9の温度が維持される必要があるときにオンにされるフラグである。具体的には、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、触媒9の温度を維持するか否かについて判定し、維持する必要があると判定した場合には、排気温度維持優先フラグをオンにする。ECU20は、排気温度維持優先フラグがオンになっていないと判定した場合には(ステップS703:No)、ターボモードの切り替えを行わずに(ステップS704)、再びステップS702の処理へ進む。一方、ECU20は、排気温度維持優先フラグがオンになっていると判定した場合には(ステップS703:Yes)、ステップS705へ進み、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行った後(ステップS705)、本制御処理を終了する。このようにすることで排気ガスの排気温度が低下するのを防ぐことができ、触媒9の温度を維持することができる。
以上に述べたことから分かるように、第7実施形態では、ECU20は、エンジン1の運転状態に基づいて、触媒9の温度を維持すると判定した場合には、判定時から所定時間内であっても、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替える。このようにすることで、排気ガスの排気温度が低下するのを防ぐことができ、触媒9の温度を維持することができる。
なお、第7実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第4又は第5実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。
[変形例]
なお、上述の各実施形態に係る内燃機関1は、ターボ過給機7A、7Bは、吸気通路及び排気通路に直列に配置されているとしているがこれに限られるものではなく、代わりに、吸気通路及び排気通路に並列に配置されているとしてもよい。即ち、吸気通路及び排気通路に並列に配列された大小の2つのターボ過給機と、大小の2つのターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に設けられた触媒と、2つのターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路と2つのターボ過給機のコンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、触媒よりも下流側の排気通路と2つのターボ過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧EGR通路と、を備えた内燃機関についても本発明を適用可能である。
なお、上述の各実施形態に係る内燃機関1は、ターボ過給機7A、7Bは、吸気通路及び排気通路に直列に配置されているとしているがこれに限られるものではなく、代わりに、吸気通路及び排気通路に並列に配置されているとしてもよい。即ち、吸気通路及び排気通路に並列に配列された大小の2つのターボ過給機と、大小の2つのターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に設けられた触媒と、2つのターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路と2つのターボ過給機のコンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、触媒よりも下流側の排気通路と2つのターボ過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧EGR通路と、を備えた内燃機関についても本発明を適用可能である。
1 内燃機関
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
7A、7B ターボ過給機
9 触媒
10 EGR通路
11 低圧EGR通路
12 高圧EGR通路
14 低圧EGR弁
15 高圧EGR弁
17a、17b バイパス通路
18a、18b バイパス弁
20 ECU
23 アクセル開度センサ
25 吸気弁
26 排気弁
27 点火プラグ
28 燃料噴射弁
29 クランク角センサ
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
7A、7B ターボ過給機
9 触媒
10 EGR通路
11 低圧EGR通路
12 高圧EGR通路
14 低圧EGR弁
15 高圧EGR弁
17a、17b バイパス通路
18a、18b バイパス弁
20 ECU
23 アクセル開度センサ
25 吸気弁
26 排気弁
27 点火プラグ
28 燃料噴射弁
29 クランク角センサ
Claims (11)
- 気筒に接続された吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路に配置された第1及び第2の過給機と、前記第1及び第2の過給機よりも下流側の排気通路に設置された触媒と、前記触媒よりも下流側の排気通路と前記第1及び第2の過給機よりも上流側の吸気通路とを接続する低圧EGR通路と、前記第1及び第2の過給機よりも上流側の排気通路と前記第1及び第2の過給機よりも下流側の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、を備えた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
前記第1の過給機のみを動作させる1個ターボモードと前記第1及び第2の過給機を動作させる2個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、前記低圧EGR通路又は前記高圧EGR通路を通過するEGRガスの量に基づいて、前記第1及び第2の過給機を通過する排気ガスの排気エネルギー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。 - 前記制御手段は、1個ターボモードから2個ターボモードへと切り替えるターボモードの第1の切り替え時において、前記高圧EGR通路を通過するEGRガスの量を減少させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記第1の切り替え時において、前記低圧EGR通路を通過するEGRガスの量を増加させることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記第1の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記第1の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの量を増加させ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。
- 前記制御手段は、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるターボモードの第2の切り替え時において、前記高圧EGR通路を通過するEGRガスの量を増加させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記第2の切り替え時において、前記低圧EGR通路を通過するEGRガスの量を減少させることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記第2の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させることを特徴とする請求項6又は7に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、判定時から所定時間経過後に、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記第1の過給機が可変ノズル機構を有する場合には、判定時から所定時間経過後に、可変ノズルの開度を開き側に制御することを特徴とする請求項9に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記触媒の温度を維持すると判定した場合には、判定時から前記所定時間以内であっても、2個ターボモードから1個ターボモードへと切り替えることを特徴とする請求項9又は10に記載の内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007278865A JP2009108693A (ja) | 2007-10-26 | 2007-10-26 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007278865A JP2009108693A (ja) | 2007-10-26 | 2007-10-26 | 内燃機関の制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2009108693A true JP2009108693A (ja) | 2009-05-21 |
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Family Applications (1)
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JP2007278865A Pending JP2009108693A (ja) | 2007-10-26 | 2007-10-26 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009108693A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011069305A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関及びその制御方法 |
WO2011052086A1 (ja) * | 2009-10-26 | 2011-05-05 | トヨタ自動車株式会社 | 過給機付き内燃機関の制御装置 |
US8931274B2 (en) | 2011-05-11 | 2015-01-13 | Hyundai Motor Company | Engine system based on turbo charger and fuel ratio improving method thereof |
KR20180035482A (ko) * | 2016-09-29 | 2018-04-06 | 연세대학교 산학협력단 | 2단 터보차저와 듀얼 루프 egr 시스템을 구비하는 엔진에서의 egr 제어 장치 |
-
2007
- 2007-10-26 JP JP2007278865A patent/JP2009108693A/ja active Pending
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KR101865916B1 (ko) * | 2016-09-29 | 2018-07-13 | 연세대학교 산학협력단 | 2단 터보차저와 듀얼 루프 egr 시스템을 구비하는 엔진에서의 egr 제어 장치 |
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