JP2010121534A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Hirobumi Kubota
博文 久保田
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine, certainly suppressing the local excessive temperature rise of the turbine housing of a twin entry turbocharger. <P>SOLUTION: This control device for the internal combustion engine includes: the turbocharger provided with a turbine having two inlets; a first exhaust passage allowing exhaust gas in a first cylinder group of the internal combustion engine having a plurality of cylinders to flow into one inlet of the turbine; a second exhaust passage allowing exhaust gas in a second cylinder group to flow into the other inlet of the turbine and having a smaller surface area than that of the first exhaust passage; a determination means determining whether or not the operating condition of the internal combustion engine is in a high-exhaust gas temperature range; and an air-fuel ratio correction means performing correction so that an air-fuel ratio of at least one of the cylinders of the second cylinder group is enriched in comparison with a theoretical air-fuel ratio when it is determined that the operating condition is in the high-exhaust gas temperature range. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、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.

タービンの入口を二つ備えたツインエントリーターボチャージャが知られている(例えば、下記特許文献1参照)。このツインエントリーターボチャージャは、多気筒内燃機関の排気脈動が相互に干渉することを防止し、高出力化を図る等の目的で採用される。ツインエントリーターボチャージャを備えた内燃機関においては、複数の気筒を、排気行程が隣り合わない気筒のグループに分け、排気ガスを各グループ毎に独立してタービンの入口まで導くように構成されている。   A twin-entry turbocharger having two turbine inlets is known (for example, see Patent Document 1 below). This twin entry turbocharger is employed for the purpose of preventing the exhaust pulsations of a multi-cylinder internal combustion engine from interfering with each other and increasing the output. In an internal combustion engine equipped with a twin entry turbocharger, a plurality of cylinders are divided into groups of cylinders whose exhaust strokes are not adjacent to each other, and exhaust gas is guided to the turbine inlet independently for each group. .

特開2007−32476号公報JP 2007-32476 A 特開2007−154836号公報JP 2007-154836 A

ツインエントリーターボチャージャを備えた直列4気筒型エンジンの場合を例に説明する。このエンジンにおいては、1番および4番気筒の排気ガスを集合させてタービンの一方の入口に流入させ、2番および3番気筒の排気ガスを集合させてタービンの他方の入口に流入させる。この場合、2番および3番気筒は、互いに隣接しているので、それらの排気マニホールドの長さは短い。よって、2番および3番気筒の排気マニホールドは、表面積が小さく、放熱量が少ない。これに対し、1番および4番気筒は、離れているので、それらの排気マニホールドの長さは長くなる。よって、1番および4番気筒の排気マニホールドは、表面積が大きく、放熱量が多い。このようなことから、2番および3番気筒からタービンに流入する排気ガスの温度は、1番および4番気筒からタービンに流入する排気ガスの温度よりも高くなる。このため、タービンハウジングにおいて、2番および3番気筒から流入する排気ガスが当たる部分の壁の温度が高くなり易い。   A case of an in-line four-cylinder engine equipped with a twin entry turbocharger will be described as an example. In this engine, the exhaust gases of the first and fourth cylinders are collected and flowed into one inlet of the turbine, and the exhaust gases of the second and third cylinders are collected and flowed into the other inlet of the turbine. In this case, since the second and third cylinders are adjacent to each other, the lengths of their exhaust manifolds are short. Therefore, the exhaust manifolds of the second and third cylinders have a small surface area and a small amount of heat radiation. On the other hand, since the first and fourth cylinders are separated from each other, their exhaust manifolds are long. Therefore, the exhaust manifolds of the first and fourth cylinders have a large surface area and a large amount of heat radiation. For this reason, the temperature of the exhaust gas flowing into the turbine from the second and third cylinders becomes higher than the temperature of the exhaust gas flowing into the turbine from the first and fourth cylinders. For this reason, in the turbine housing, the temperature of the wall where the exhaust gas flowing in from the second and third cylinders hits tends to increase.

また、2番および3番気筒の排気マニホールドは、1番および4番気筒の排気マニホールドと比べ、長さが短い分、曲率半径が小さくなる。よって、2番および3番気筒の排気マニホールド内では、排気ガス流の曲がりが大きくなるので、排気ガスの流れが片側の壁に偏り易い。このため、2番および3番気筒からの排気ガスは、タービンハウジングに流入した後も、偏流し易い。その結果、排気ガスが当たる部分の壁が特に集中して加熱されることになる。   Further, the exhaust manifolds of the 2nd and 3rd cylinders have a shorter radius of curvature than the exhaust manifolds of the 1st and 4th cylinders because of their shorter length. Therefore, in the exhaust manifolds of the 2nd and 3rd cylinders, the bending of the exhaust gas flow becomes large, so that the flow of the exhaust gas tends to be biased to one side wall. For this reason, the exhaust gas from the second and third cylinders tends to drift even after flowing into the turbine housing. As a result, the wall of the portion where the exhaust gas hits is particularly concentrated and heated.

このようなことから、タービンハウジングにおいて、2番および3番気筒からの排気ガスが当たる部分の壁の温度が特に上昇し易い。排気温度の高くなる高回転高負荷運転時には、タービンハウジングを保護するため、その部分の壁の温度が過度に上昇しないように、何らかの配慮をする必要がある。   For this reason, in the turbine housing, the temperature of the wall of the portion where the exhaust gas from the second and third cylinders hits is particularly likely to rise. During high-rotation and high-load operation where the exhaust gas temperature is high, in order to protect the turbine housing, it is necessary to take some care so that the temperature of the wall of that portion does not rise excessively.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ツインエントリーターボチャージャのタービンハウジングの局所的な温度過上昇を確実に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a control device for an internal combustion engine that can reliably suppress a local overtemperature of a turbine housing of a twin entry turbocharger. With the goal.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
二つの入口を有するタービンを備えたターボチャージャと、
複数気筒を有する内燃機関のうちの第1の気筒群の排気ガスを前記タービンの一方の入口に流入させる第1の排気通路と、
前記内燃機関のうちの第2の気筒群の排気ガスを前記タービンの他方の入口に流入させ、且つ、前記第1の排気通路より表面積が小さい第2の排気通路と、
前記内燃機関の運転条件が高排気温度領域にあるか否かを判定する判定手段と、
前記運転条件が前記高排気温度領域にあると判定された場合に、前記第2の気筒群のうちの少なくとも一つの気筒の空燃比が理論空燃比よりリッチになるように補正する空燃比補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A turbocharger with a turbine having two inlets;
A first exhaust passage through which exhaust gas of a first cylinder group of an internal combustion engine having a plurality of cylinders flows into one inlet of the turbine;
A second exhaust passage for causing exhaust gas of a second cylinder group of the internal combustion engine to flow into the other inlet of the turbine and having a surface area smaller than that of the first exhaust passage;
Determining means for determining whether or not the operating condition of the internal combustion engine is in a high exhaust temperature region;
Air-fuel ratio correction means for correcting the air-fuel ratio of at least one cylinder of the second cylinder group to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio when it is determined that the operating condition is in the high exhaust temperature region. When,
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記タービンをバイパスして排気ガスを通すウェイストゲートと、
前記ウェイストゲートを開閉するウェイストゲート弁と、
を備え、
前記空燃比補正手段は、補正対象の気筒の空燃比のリッチ度合いを、前記ウェイストゲート弁の開度に応じて補正する手段を含むことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
A waste gate that bypasses the turbine and passes exhaust gas;
A wastegate valve for opening and closing the wastegate;
With
The air-fuel ratio correcting means includes means for correcting the richness of the air-fuel ratio of the cylinder to be corrected according to the opening degree of the waste gate valve.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記空燃比補正手段は、前記運転条件が前記高排気温度領域にあると判定された場合に、前記第1の気筒群のうちの少なくとも一つの気筒の空燃比が理論空燃比よりリーンになるように補正する手段を含むことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The air-fuel ratio correction means is configured to make the air-fuel ratio of at least one cylinder of the first cylinder group leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when it is determined that the operating condition is in the high exhaust temperature region. It is characterized by including a correction means.

第1の発明によれば、ターボチャージャのタービンの上流側の排気通路が互いに分離された第1気筒群および第2気筒群を備える内燃機関において、運転条件が高排気温度領域にあると判定された場合に、タービンの上流側の排気通路の表面積が小さい第2の気筒群のうちの少なくとも一つの気筒の空燃比が理論空燃比よりリッチになるように補正することができる。第2の気筒群からタービンに流入する排気ガスは、排気通路の表面積が小さく、放熱量が少ないため、高温である。このため、排気温度が高くなる運転条件のときには、第2の気筒群からの排気ガスが当たる部分のタービンハウジングの温度が上昇し易い。このような場合に、第1の発明によれば、第2の気筒群から出る排気ガスの温度を低下させることができる。よって、タービンハウジング温度の上昇を確実に抑制することができる。また、このとき、第1の気筒群については、空燃比をリッチにしないので、燃料を節約でき、燃費を改善することができる。   According to the first invention, in the internal combustion engine including the first cylinder group and the second cylinder group in which the exhaust passage on the upstream side of the turbine of the turbocharger is separated from each other, it is determined that the operating condition is in the high exhaust temperature region. In this case, correction can be made so that the air-fuel ratio of at least one cylinder in the second cylinder group having a small surface area of the exhaust passage upstream of the turbine is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The exhaust gas flowing into the turbine from the second cylinder group has a high temperature because the surface area of the exhaust passage is small and the heat dissipation amount is small. For this reason, the temperature of the turbine housing in the portion where the exhaust gas from the second cylinder group hits easily rises under the operating condition in which the exhaust temperature becomes high. In such a case, according to the first aspect of the invention, the temperature of the exhaust gas emitted from the second cylinder group can be lowered. Therefore, the rise in turbine housing temperature can be reliably suppressed. At this time, since the air-fuel ratio is not made rich for the first cylinder group, fuel can be saved and fuel efficiency can be improved.

第2の発明によれば、空燃比をリッチにする気筒のリッチ度合いを、ウェイストゲート弁の開度に応じて補正することができる。ウェイストゲート弁が開くと、タービンに流入する排気ガスの量が変化する。このため、タービンハウジングの温度は、ウェイストゲート弁の開度に応じて変化する。第2の発明によれば、ウェイストゲート弁の開度に応じ、空燃比のリッチ度合いを必要且つ十分な値に調整することができる。このため、タービンハウジング温度の上昇をより確実に抑制することができ、また、燃料を更に節約することができる。   According to the second invention, the rich degree of the cylinder that makes the air-fuel ratio rich can be corrected according to the opening degree of the waste gate valve. When the waste gate valve opens, the amount of exhaust gas flowing into the turbine changes. For this reason, the temperature of a turbine housing changes according to the opening degree of a waste gate valve. According to the second invention, the richness of the air-fuel ratio can be adjusted to a necessary and sufficient value according to the opening degree of the waste gate valve. For this reason, the rise in turbine housing temperature can be suppressed more reliably, and fuel can be further saved.

第3の発明によれば、内燃機関の運転条件が高排気温度領域にあると判定された場合に、第1の気筒群のうちの少なくとも一つの気筒の空燃比が理論空燃比よりリーンになるように補正することができる。これにより、燃料を更に節約することができる。また、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比の近傍に維持することができるので、エミッションの悪化を確実に回避することができる。   According to the third aspect, when it is determined that the operating condition of the internal combustion engine is in the high exhaust temperature region, the air-fuel ratio of at least one cylinder in the first cylinder group is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Can be corrected as follows. Thereby, fuel can be further saved. In addition, since the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst can be maintained in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, it is possible to reliably avoid deterioration of emissions.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、車両等の動力源として用いられる内燃機関10を備えている。本実施形態の内燃機関10は、#1〜#4の4つの気筒を有する直列4気筒型のものである。爆発順序は、#1→#3→#4→#2である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10 that is used as a power source for a vehicle or the like. The internal combustion engine 10 of the present embodiment is an in-line four-cylinder type having four cylinders # 1 to # 4. The explosion order is # 1 → # 3 → # 4 → # 2.

内燃機関10の各気筒には、吸気弁12と、排気弁14と、燃料インジェクタ16とが設けられている。燃料インジェクタ16は、各気筒の吸気ポート内に燃料を噴射するように設けられている。なお、本発明では、このような構成に限らず、各気筒の筒内に直接に燃料を噴射するように燃料インジェクタが設けられていてもよい。   Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with an intake valve 12, an exhaust valve 14, and a fuel injector 16. The fuel injector 16 is provided so as to inject fuel into the intake port of each cylinder. The present invention is not limited to such a configuration, and a fuel injector may be provided so as to inject fuel directly into the cylinder of each cylinder.

内燃機関10には、吸気マニホールド18を介して、吸気通路20が接続されている。吸気通路20の途中には、吸入空気量を調整するためのスロットル弁22が設置されている。   An intake passage 20 is connected to the internal combustion engine 10 via an intake manifold 18. A throttle valve 22 for adjusting the amount of intake air is installed in the intake passage 20.

本実施形態の内燃機関10には、ターボチャージャ24が備えられている。ターボチャージャ24は、内燃機関10の排気ガスのエネルギによって作動するタービン241と、このタービン241によって駆動されるコンプレッサ242とを有している。図示を省略するが、コンプレッサ242には、吸気通路20が接続されている。コンプレッサ242により、吸入空気を圧縮することができる。   The internal combustion engine 10 of the present embodiment is provided with a turbocharger 24. The turbocharger 24 includes a turbine 241 that is operated by the energy of the exhaust gas of the internal combustion engine 10 and a compressor 242 that is driven by the turbine 241. Although not shown, the intake passage 20 is connected to the compressor 242. The intake air can be compressed by the compressor 242.

タービン241は、二つの入口を有している。すなわち、このターボチャージャ24は、ツインエントリ型(ツインスクロール型)のものである。タービン241の一方の入口には、第1排気マニホールド26が接続されており、他方の入口には、第2排気マニホールド28が接続されている。第1排気マニホールド26は、#1気筒および#4気筒に接続されている。すなわち、#1気筒から排出される排気ガスと、#4気筒から排出される排気ガスとは、第1排気マニホールド26において合流し、タービン241の一方の入口に流入する。   The turbine 241 has two inlets. That is, the turbocharger 24 is of a twin entry type (twin scroll type). A first exhaust manifold 26 is connected to one inlet of the turbine 241, and a second exhaust manifold 28 is connected to the other inlet. The first exhaust manifold 26 is connected to the # 1 cylinder and the # 4 cylinder. That is, the exhaust gas discharged from the # 1 cylinder and the exhaust gas discharged from the # 4 cylinder merge at the first exhaust manifold 26 and flow into one inlet of the turbine 241.

一方、第2排気マニホールド28は、#2気筒および#3気筒に接続されている。すなわち、#2気筒から排出される排気ガスと、#3気筒から排出される排気ガスとは、第2排気マニホールド28において合流し、タービン241の他方の入口に流入する。このようなツインエントリ型のターボチャージャ24によれば、気筒間の排気脈動の干渉を抑制することができ、優れた過給特性が得られる。   On the other hand, the second exhaust manifold 28 is connected to the # 2 cylinder and the # 3 cylinder. That is, the exhaust gas discharged from the # 2 cylinder and the exhaust gas discharged from the # 3 cylinder merge at the second exhaust manifold 28 and flow into the other inlet of the turbine 241. According to such a twin entry type turbocharger 24, interference of exhaust pulsation between cylinders can be suppressed, and excellent supercharging characteristics can be obtained.

タービン241の出口には、排気通路30が接続されている。排気通路30の途中には、排気ガスを浄化する触媒32が設置されている。触媒32は、例えば、酸素吸蔵機能を有する三元触媒で構成される。   An exhaust passage 30 is connected to the outlet of the turbine 241. A catalyst 32 for purifying exhaust gas is installed in the middle of the exhaust passage 30. The catalyst 32 is composed of, for example, a three-way catalyst having an oxygen storage function.

ターボチャージャ24の近傍には、第1排気マニホールド26内の排気ガスの一部を、タービン241を通さずに、タービン241の下流側の排気通路30に流すことが可能なウェイストゲート34と、第2排気マニホールド28内の排気ガスの一部を、タービン241を通さずに、タービン241の下流側の排気通路30に流すことの可能なウェイストゲート36と、両ウェイストゲート34,36を開閉するウェイストゲート弁38とが設けられている。   In the vicinity of the turbocharger 24, there is a waste gate 34 that allows a part of the exhaust gas in the first exhaust manifold 26 to flow into the exhaust passage 30 on the downstream side of the turbine 241 without passing through the turbine 241; 2 A waste gate 36 that allows a part of the exhaust gas in the exhaust manifold 28 to flow through the exhaust passage 30 on the downstream side of the turbine 241 without passing through the turbine 241, and a waste that opens and closes both waste gates 34, 36. A gate valve 38 is provided.

本実施形態のウェイストゲート弁38は、両ウェイストゲート34,36の出口を封止する閉位置とそれらの出口を開放する開位置とに回動可能な弁体と、この弁体を変位させるためのアクチュエータ(図示せず)とを備えている。ウェイストゲート弁38の近傍には、ウェイストゲート弁38の実際の開度(以下、「実開度」と称する)を検出する開度センサ39が設置されている。ウェイストゲート弁38の開度は、後述するECU50により制御される。   The waste gate valve 38 of the present embodiment is configured to displace the valve body that can rotate between a closed position that seals the outlets of the waste gates 34 and 36 and an open position that opens the outlets. Actuator (not shown). An opening degree sensor 39 that detects an actual opening degree of the waste gate valve 38 (hereinafter referred to as “actual opening degree”) is provided in the vicinity of the waste gate valve 38. The opening degree of the waste gate valve 38 is controlled by an ECU 50 described later.

本実施形態のシステムでは、例えば高負荷運転時等において、ウェイストゲート弁38を開くことにより、一部の排気ガスを、タービン241を通さずに排気通路30に流す。これにより、排気圧力(背圧)や過給圧が過大になることを確実に防止することができる。   In the system of the present embodiment, for example, during a high load operation, the waste gate valve 38 is opened so that a part of the exhaust gas flows through the exhaust passage 30 without passing through the turbine 241. Thereby, it is possible to reliably prevent the exhaust pressure (back pressure) and the supercharging pressure from becoming excessive.

タービン241およびウェイストゲート弁38より下流側であって、触媒32の上流側には、触媒32に流入する排気ガスの空燃比を検出する触媒前センサ40が設置されている。この触媒前センサ40としては、例えば、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能な、いわゆる広域空燃比センサを用いることができる。   A pre-catalyst sensor 40 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 32 is installed downstream of the turbine 241 and the waste gate valve 38 and upstream of the catalyst 32. As the pre-catalyst sensor 40, for example, a so-called wide-range air-fuel ratio sensor that can continuously detect an air-fuel ratio over a relatively wide range can be used.

触媒32の下流側には、触媒32から流出する排気ガスの空燃比を検出する触媒後センサ42が設置されている。この触媒後センサ42としては、理論空燃比を境に出力が急変する特性を有する、いわゆるO2センサを用いることができる。 A post-catalyst sensor 42 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the catalyst 32 is installed on the downstream side of the catalyst 32. As the post-catalyst sensor 42, a so-called O 2 sensor having a characteristic that the output changes suddenly at the theoretical air-fuel ratio can be used.

本実施形態のシステムは、更に、内燃機関10の回転数を検出するエンジン回転数センサ44と、内燃機関10の吸入空気量を検出するエアフローメータ46と、車両の運転席のアクセルペダル位置を検出するアクセルポジションセンサ48と、ECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。ECU50は、CPU、ROM、RAM、入出力ポート、および記憶装置等(何れも図示せず)を含むものである。ECU50には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが電気的に接続されている。ECU50は、各種センサの検出値等に基づいて、スロットル弁22の開度や、燃料インジェクタ16からの燃料噴射量、ウェイストゲート弁38の開度等を制御する。   The system of the present embodiment further detects an engine speed sensor 44 that detects the speed of the internal combustion engine 10, an air flow meter 46 that detects the intake air amount of the internal combustion engine 10, and an accelerator pedal position of the driver's seat of the vehicle. An accelerator position sensor 48 and an ECU (Electronic Control Unit) 50 are provided. The ECU 50 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like (all not shown). The ECU 50 is electrically connected to the various sensors and actuators described above. The ECU 50 controls the opening degree of the throttle valve 22, the fuel injection amount from the fuel injector 16, the opening degree of the waste gate valve 38 and the like based on the detection values of various sensors.

ECU50が実行する制御のうち、空燃比フィードバック制御について説明する。触媒32は、これに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比の近傍であるとき、NOx,HCおよびCOの3成分を同時に効率良く浄化することができる。そこで、ECU50は、内燃機関10の通常運転時には、触媒32に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、空燃比フィードバック制御を実行する。空燃比フィードバック制御によれば、触媒前センサ40および触媒後センサ42で検出される空燃比に基づいて燃料インジェクタ16からの燃料噴射量を補正することにより、触媒32に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比の近傍に精度良く維持することができる。   Of the control executed by the ECU 50, air-fuel ratio feedback control will be described. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 32 is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, the catalyst 32 can efficiently simultaneously purify the three components of NOx, HC, and CO. Therefore, during normal operation of the internal combustion engine 10, the ECU 50 performs air-fuel ratio feedback control so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 32 becomes the stoichiometric air-fuel ratio. According to the air-fuel ratio feedback control, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 32 is corrected by correcting the fuel injection amount from the fuel injector 16 based on the air-fuel ratio detected by the pre-catalyst sensor 40 and the post-catalyst sensor 42. Can be accurately maintained in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio.

次に、ウェイストゲート弁38の制御について説明する。本実施形態において、ウェイストゲート弁38の開度は、内燃機関10の運転条件に応じて、ECU50により制御される。すなわち、ECU50には、内燃機関10の運転条件(例えば、エンジン回転数およびエンジン負荷)と、ウェイストゲート弁38の目標開度(以下、単に「目標開度」と称する)との関係を定めたウェイストゲート弁開度マップが予め記憶されている。そして、ECU50は、そのウェイストゲート弁開度マップに基づいて算出される目標開度に、ウェイストゲート弁38の実開度が一致するように、ウェイストゲート弁38を制御する。   Next, control of the waste gate valve 38 will be described. In the present embodiment, the opening degree of the waste gate valve 38 is controlled by the ECU 50 according to the operating conditions of the internal combustion engine 10. That is, the ECU 50 defines the relationship between the operating conditions (for example, the engine speed and the engine load) of the internal combustion engine 10 and the target opening of the waste gate valve 38 (hereinafter simply referred to as “target opening”). A waste gate valve opening degree map is stored in advance. Then, the ECU 50 controls the waste gate valve 38 such that the actual opening of the waste gate valve 38 matches the target opening calculated based on the waste gate valve opening map.

図1に示すように、タービン241は、内燃機関10の本体の側方であって、#2気筒および#3気筒に近い位置に配置されている。#2気筒および#3気筒は、互いに隣接しており、且つ、タービン241にも近い。このため、第2排気マニホールド28の長さは、比較的短い。よって、第2排気マニホールド28は、表面積が比較的小さく、放熱量が比較的少ない。   As shown in FIG. 1, the turbine 241 is disposed on the side of the main body of the internal combustion engine 10 and at a position close to the # 2 cylinder and the # 3 cylinder. The # 2 cylinder and the # 3 cylinder are adjacent to each other and close to the turbine 241. For this reason, the length of the second exhaust manifold 28 is relatively short. Therefore, the second exhaust manifold 28 has a relatively small surface area and a relatively small amount of heat dissipation.

これに対し、#1気筒および#4気筒は、互いから離れており、且つ、タービン241からも遠い。このため、第1排気マニホールド26の長さは、第2排気マニホールド28よりも長くなる。よって、第1排気マニホールド26は、第2排気マニホールド28と比べて、表面積が大きく、放熱量が多い。   On the other hand, the # 1 cylinder and the # 4 cylinder are apart from each other and are also far from the turbine 241. For this reason, the length of the first exhaust manifold 26 is longer than that of the second exhaust manifold 28. Therefore, the first exhaust manifold 26 has a larger surface area and a larger amount of heat radiation than the second exhaust manifold 28.

上記のような放熱量の違いに起因して、#2気筒および#3気筒からタービン241に流入する排気ガスの温度は、#1気筒および#4気筒からタービン241に流入する排気ガスの温度よりも高くなる。このため、タービン241のハウジング(以下、「タービンハウジング」と称する)において、#2気筒および#3気筒(第2排気マニホールド28)から流入する排気ガスが当たる部分の壁の温度が高くなり易い。   Due to the difference in the heat dissipation amount as described above, the temperature of the exhaust gas flowing into the turbine 241 from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder is higher than the temperature of the exhaust gas flowing into the turbine 241 from the # 1 cylinder and the # 4 cylinder. Also gets higher. For this reason, in the housing of the turbine 241 (hereinafter referred to as “turbine housing”), the temperature of the wall of the portion where the exhaust gas flowing in from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder (second exhaust manifold 28) hits easily increases.

また、第2排気マニホールド28は、第1排気マニホールド26と比べ、長さが短い分、曲率半径が小さい。このため、第1排気マニホールド26内では、排気ガス流の曲がりが大きくなるので、排気ガスの流れが片側の壁に偏り易い。このため、#2気筒および#3気筒(第2排気マニホールド28)からの排気ガスは、タービンハウジングに流入した後も、偏流し易い。その結果、排気ガスが当たる部分の壁が、特に集中して加熱される。   Further, the second exhaust manifold 28 has a shorter radius of curvature than the first exhaust manifold 26 because of its shorter length. For this reason, in the 1st exhaust manifold 26, since the curve of exhaust gas flow becomes large, the flow of exhaust gas tends to be biased to the wall on one side. For this reason, the exhaust gas from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder (second exhaust manifold 28) tends to drift even after flowing into the turbine housing. As a result, the wall of the portion that is exposed to the exhaust gas is heated particularly concentratedly.

このようなことから、タービンハウジングにおいて、#2気筒および#3気筒からの排気ガスが当たる部分の壁の温度が特に上昇し易い。排気温度が高くなる高回転高負荷運転時に、この部分の温度が過度に上昇すると、タービンハウジングにダメージを与えるおそれがある。   For this reason, in the turbine housing, the temperature of the wall where the exhaust gas from the # 2 and # 3 cylinders hits is particularly likely to rise. If the temperature of this portion rises excessively during high-rotation and high-load operation where the exhaust gas temperature becomes high, the turbine housing may be damaged.

そこで、本実施形態では、#2気筒および#3気筒からの排気ガスが当たる部分のタービンハウジングの壁の温度が過度に上昇するおそれのある場合には、#2気筒および#3気筒の空燃比が理論空燃比よりリッチになるように補正することとした。#2気筒および#3気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチにすれば、噴射された燃料の気化熱により、#2気筒および#3気筒の排気ガス温度を低下させることができる。このため、#2気筒および#3気筒からの排気ガスが当たる部分のタービンハウジングの壁の温度(以下、単に「タービンハウジング温度」と称する)が上昇することを抑制することができ、タービンハウジングを確実に保護することができる。   Therefore, in this embodiment, when the temperature of the wall of the turbine housing in the portion where the exhaust gas from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder hits may increase excessively, the air-fuel ratio of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder Was corrected to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. If the air-fuel ratio of the # 2 and # 3 cylinders is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas temperatures of the # 2 and # 3 cylinders can be lowered by the heat of vaporization of the injected fuel. For this reason, it is possible to suppress an increase in the temperature of the wall of the turbine housing where the exhaust gas from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder hits (hereinafter simply referred to as “turbine housing temperature”). It can be surely protected.

また、全気筒の空燃比を一律に理論空燃比よりリッチにするのではなく、#2気筒および#3気筒のみの空燃比を理論空燃比よりリッチにすることにより、燃料を節約することができ、燃費を改善することができる。   In addition, fuel can be saved by making the air-fuel ratio of only the # 2 and # 3 cylinders richer than the stoichiometric air-fuel ratio, rather than making the air-fuel ratio of all cylinders uniformly richer than the stoichiometric air-fuel ratio. , Fuel economy can be improved.

また、本実施形態では、#2気筒および#3気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチにする際、同時に、#1気筒および#4気筒の空燃比が理論空燃比よりリーンになるように補正することとした。これにより、燃料を更に節約することができ、燃費を更に改善することができる。また、#2気筒および#3気筒から排出されるリッチ空燃比の排気ガスと、#1気筒および#4気筒から排出されるリーン空燃比の排気ガスとを混合させることにより、触媒32に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比の近傍に維持することができる。これにより、触媒32での浄化率の低下を回避し、エミッションの悪化を防止することができる。   Further, in this embodiment, when the air-fuel ratio of the # 2 cylinder and # 3 cylinder is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the # 1 cylinder and # 4 cylinder is corrected to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio at the same time. It was decided to. Thereby, fuel can be further saved and fuel consumption can be further improved. Further, the rich air-fuel ratio exhaust gas discharged from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder and the lean air-fuel ratio exhaust gas discharged from the # 1 cylinder and the # 4 cylinder are mixed to flow into the catalyst 32. The air-fuel ratio of the exhaust gas can be maintained near the stoichiometric air-fuel ratio. Thereby, the reduction of the purification rate in the catalyst 32 can be avoided, and the deterioration of the emission can be prevented.

空燃比がよりリッチになるにつれて、燃料の気化によって奪われる熱の量がより多くなるので、排気ガスの温度はより低下する。このため、#2気筒および#3気筒の空燃比がよりリッチになるにつれて、#2気筒および#3気筒からタービン241へ流入する排気ガスの温度がより低下し、タービンハウジング温度もより低下する。しかしながら、#2気筒および#3気筒の空燃比がよりリッチになるにつれて、燃費は悪化していく。このため、燃費を改善するという観点からは、タービンハウジング温度を許容温度以下に抑制できる限りにおいて、#2気筒および#3気筒の空燃比のリッチ度合いをなるべく小さくしたいという要望がある。   As the air-fuel ratio becomes richer, the amount of heat taken away by fuel vaporization increases, so the temperature of the exhaust gas decreases. For this reason, as the air-fuel ratio of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder becomes richer, the temperature of the exhaust gas flowing into the turbine 241 from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder further decreases, and the turbine housing temperature also decreases. However, as the air-fuel ratios of the # 2 cylinder and # 3 cylinder become richer, the fuel consumption deteriorates. For this reason, from the viewpoint of improving fuel efficiency, there is a desire to reduce the richness of the air-fuel ratio of the # 2 cylinder and # 3 cylinder as much as possible as long as the turbine housing temperature can be suppressed to an allowable temperature or less.

そこで、本実施形態では、タービンハウジング温度を許容温度以下にするために必要な、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いを、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じて算出するためのマップ(以下「リッチ度合いマップ」と称する)を予めECU50に記憶しておき、そのリッチ度合いマップに基づいて、#2気筒および#3気筒の適切なリッチ度合いを算出することとした。   Therefore, in the present embodiment, a map for calculating the rich degree of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder necessary for setting the turbine housing temperature to the allowable temperature or less according to the engine speed and the engine load (hereinafter, “ (Referred to as “rich degree map”) is stored in the ECU 50 in advance, and the appropriate rich degree of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder is calculated based on the rich degree map.

一方、タービンハウジング温度を許容温度以下にするために必要な、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いは、ウェイストゲート弁38の開度によっても異なる。その理由について、以下に説明する。   On the other hand, the degree of richness of the # 2 cylinder and # 3 cylinder, which is necessary for setting the turbine housing temperature below the allowable temperature, also varies depending on the opening degree of the waste gate valve 38. The reason will be described below.

ウェイストゲート弁38が開いているときには、#2気筒および#3気筒から排出された排気ガスの一部は、タービン241に流入せずに、ウェイストゲート36を通って、タービン241の下流側の排気通路30へ流れる。従って、#2気筒および#3気筒からタービン241へ流入する排気ガスの量は、ウェイストゲート弁38が閉じているときと比べて、ウェイストゲート36を通過する排気ガスの量だけ少なくなる。このため、ウェイストゲート弁38が開いているときには、ウェイストゲート弁38が閉じているときと比べ、タービンハウジング温度の上昇量は小さくなる。   When the waste gate valve 38 is open, a part of the exhaust gas discharged from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder does not flow into the turbine 241 but passes through the waste gate 36 and is exhausted downstream of the turbine 241. It flows to the passage 30. Accordingly, the amount of exhaust gas flowing into the turbine 241 from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder is reduced by the amount of exhaust gas passing through the waste gate 36 as compared to when the waste gate valve 38 is closed. For this reason, when the waste gate valve 38 is open, the amount of increase in the turbine housing temperature is smaller than when the waste gate valve 38 is closed.

また、ウェイストゲート弁38の開度が大きくなるにつれて、ウェイストゲート36を通過する排気ガス量も多くなる。このため、他の条件が同じである場合には、ウェイストゲート弁38の開度が大きくなるにつれて、タービンハウジング温度の上昇量は小さくなる。従って、タービンハウジング温度を許容温度以下にするために必要な、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いは、ウェイストゲート弁38の開度が大きい場合ほど、小さくて済む。   Further, as the opening degree of the waste gate valve 38 increases, the amount of exhaust gas passing through the waste gate 36 also increases. For this reason, when other conditions are the same, the amount of increase in the turbine housing temperature decreases as the opening degree of the waste gate valve 38 increases. Therefore, the degree of richness of the # 2 cylinder and # 3 cylinder necessary for setting the turbine housing temperature below the allowable temperature is smaller as the opening degree of the waste gate valve 38 is larger.

本実施形態では、上述したようなウェイストゲート弁38の開度がタービンハウジング温度に及ぼす効果を見込んで、上記リッチ度合いマップが作成されている。内燃機関10が定常運転状態にある場合には、ウェイストゲート弁38の実開度は、通常、エンジン回転数およびエンジン負荷から定まる目標開度に一致していると考えられる。このため、上記リッチ度合いマップを作成する場合には、ウェイストゲート弁38の実開度が目標開度に一致している状態の下での最適なリッチ度合いを算出するようにすればよい。   In the present embodiment, the rich degree map is created in consideration of the effect of the opening degree of the waste gate valve 38 as described above on the turbine housing temperature. When the internal combustion engine 10 is in a steady operation state, it is considered that the actual opening of the waste gate valve 38 is usually coincident with a target opening determined from the engine speed and the engine load. For this reason, when the rich degree map is created, an optimal rich degree under a state where the actual opening degree of the waste gate valve 38 coincides with the target opening degree may be calculated.

しかしながら、ウェイストゲート弁38の実開度は、目標開度に常に一致しているとは限らない。例えば、ウェイストゲート弁38を目標開度に制御した状態では必要な空気量が確保できない事態が発生した場合に、ウェイストゲート弁38の実開度を目標開度より閉じ側になるように補正して過給圧を増大させることにより、必要な空気量を確保させる制御が実行されるような場合がある。また、内燃機関10が過渡運転状態にある場合には、ウェイストゲート弁38の実開度が目標開度に追従できず、両者の間にズレが生ずる場合もある。そこで、本実施形態では、ウェイストゲート弁38の実開度が目標開度に一致していない場合には、リッチ度合いマップに基づいて算出されるリッチ度合いに対して補正を施すこととした。   However, the actual opening of the waste gate valve 38 does not always coincide with the target opening. For example, when a situation occurs in which the necessary air amount cannot be ensured with the waste gate valve 38 controlled to the target opening, the actual opening of the waste gate valve 38 is corrected to be closer to the target opening. In some cases, the control for securing the required air amount is executed by increasing the supercharging pressure. In addition, when the internal combustion engine 10 is in a transient operation state, the actual opening of the waste gate valve 38 cannot follow the target opening, and there may be a deviation between the two. Therefore, in the present embodiment, when the actual opening degree of the waste gate valve 38 does not coincide with the target opening degree, the rich degree calculated based on the rich degree map is corrected.

[実施の形態1における具体的処理]
図2は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図2に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて、#1気筒および#4気筒のリーン度合いが、図3に示すマップに基づいて算出される(ステップ100)。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 2 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the present embodiment in order to realize the above function. According to the routine shown in FIG. 2, first, based on the current engine speed and engine load, the lean degree of the # 1 cylinder and # 4 cylinder is calculated based on the map shown in FIG. 3 (step 100). .

図3は、リーン度合いおよびリッチ度合いを算出するために、ECU50に予め記憶されているマップを示す図である。本実施形態では、#1気筒および#4気筒のリーン度合いと、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いとの双方が、図3に示す共通のマップに従い、同じ値として算出される。すなわち、図3に示すマップは、前述したリッチ度合いマップに相当する。   FIG. 3 is a diagram showing a map stored in advance in the ECU 50 in order to calculate the lean degree and the rich degree. In the present embodiment, both the lean degree of the # 1 and # 4 cylinders and the rich degree of the # 2 and # 3 cylinders are calculated as the same value according to the common map shown in FIG. That is, the map shown in FIG. 3 corresponds to the rich degree map described above.

図3に示すマップによれば、高回転高負荷領域、すなわち排気温度の高い領域においては、リーン度合いおよびリッチ度合いは、1より大きい値として算出される。一方、高回転高負荷領域以外の領域(排気温度の高くない領域)においては、リーン度合いおよびリッチ度合いが1として算出される。   According to the map shown in FIG. 3, the lean degree and the rich degree are calculated as values larger than 1 in the high rotation high load region, that is, the region where the exhaust gas temperature is high. On the other hand, the lean degree and the rich degree are calculated as 1 in a region other than the high rotation high load region (a region where the exhaust temperature is not high).

#1気筒および#4気筒の燃料インジェクタ16からの燃料噴射量は、基本噴射量をリーン度合いで除した値となるように制御される。上記基本噴射量とは、空燃比を理論空燃比に一致させるべく、エンジン回転数と、エアフローメータ46で検出される吸入空気量とに基づいて算出される値である。リーン度合いが1である場合には、#1気筒および#4気筒の燃料インジェクタ16からの燃料噴射量は、基本噴射量に等しくなる。よって、この場合には、#1気筒および#4気筒の空燃比は、理論空燃比となる。これに対し、リーン度合いが1より大きい場合には、#1気筒および#4気筒の燃料インジェクタ16からの燃料噴射量は、基本噴射量より少なくなる。よって、この場合には、#1気筒および#4気筒の空燃比は、理論空燃比よりリーンになる。   The fuel injection amounts from the fuel injectors 16 of the # 1 cylinder and # 4 cylinder are controlled to be a value obtained by dividing the basic injection amount by the lean degree. The basic injection amount is a value calculated based on the engine speed and the intake air amount detected by the air flow meter 46 so that the air-fuel ratio matches the stoichiometric air-fuel ratio. When the lean degree is 1, the fuel injection amounts from the fuel injectors 16 of the # 1 cylinder and the # 4 cylinder are equal to the basic injection amount. Therefore, in this case, the air-fuel ratio of the # 1 cylinder and # 4 cylinder is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when the lean degree is larger than 1, the fuel injection amounts from the fuel injectors 16 of the # 1 cylinder and # 4 cylinder are smaller than the basic injection amount. Therefore, in this case, the air-fuel ratios of the # 1 cylinder and # 4 cylinder are leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

一方、#2気筒および#3気筒の燃料インジェクタ16からの燃料噴射量は、上記基本噴射量にリッチ度合いを乗じた値となるように制御される。リッチ度合いが1である場合には、#2気筒および#3気筒の燃料インジェクタ16からの燃料噴射量は、基本噴射量に等しくなる。よって、この場合には、#2気筒および#3気筒の空燃比は、理論空燃比となる。これに対し、リッチ度合いが1より大きい場合には、#2気筒および#3気筒の燃料インジェクタ16からの燃料噴射量は、基本噴射量より多くなる。よって、この場合には、#2気筒および#3気筒の空燃比は、理論空燃比よりリッチになる。   On the other hand, the fuel injection amounts from the fuel injectors 16 of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder are controlled to be a value obtained by multiplying the basic injection amount by the rich degree. When the rich degree is 1, the fuel injection amounts from the fuel injectors 16 of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder are equal to the basic injection amount. Therefore, in this case, the air-fuel ratio of the # 2 cylinder and # 3 cylinder is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when the rich degree is larger than 1, the fuel injection amounts from the fuel injectors 16 of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder are larger than the basic injection amount. Therefore, in this case, the air-fuel ratios of the # 2 cylinder and # 3 cylinder are richer than the stoichiometric air-fuel ratio.

高回転高負荷領域以外の領域においては、排気温度が高くないので、タービンハウジング温度が許容温度を超えるおそれはない。従って、#2気筒および#3気筒の空燃比をリッチ化する必要もない。このため、高回転高負荷領域以外の領域においては、前述したように、図3に示すマップにより、リーン度合いおよびリッチ度合いが1として算出される。その結果、#1〜#4の全気筒の空燃比は、理論空燃比に制御される。   Since the exhaust gas temperature is not high in a region other than the high rotation high load region, there is no possibility that the turbine housing temperature exceeds the allowable temperature. Therefore, it is not necessary to enrich the air-fuel ratio of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder. Therefore, in the region other than the high rotation / high load region, as described above, the lean degree and the rich degree are calculated as 1 by the map shown in FIG. As a result, the air-fuel ratios of all cylinders # 1 to # 4 are controlled to the stoichiometric air-fuel ratio.

一方、高回転高負荷領域においては、リーン度合いおよびリッチ度合いは、1より大きい値として算出される。この場合、図3に示すマップに示すように、より高回転側になるほど、また、より高負荷側になるほど、リーン度合いおよびリッチ度合いが大きい値に算出される。排気温度は、より高回転側になるほど高くなり、また、より高負荷側になるほど高くなる。タービンハウジング温度の傾向もこれと同様である。すなわち、本実施形態によれば、タービンハウジング温度が高くなり易い場合ほど、#2気筒および#3気筒の空燃比がよりリッチになるように制御される。このため、#2気筒および#3気筒からの排気ガスの温度の上昇を十分に抑制することができる。すなわち、タービンハウジング温度の上昇し易さに応じて、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いを必要十分な値に設定することができる。よって、タービンハウジング温度が許容温度を超えて上昇することを確実に防止しつつ、燃費の悪化を最小限に抑えることができる。   On the other hand, in the high rotation and high load region, the lean degree and the rich degree are calculated as values larger than one. In this case, as shown in the map shown in FIG. 3, the lean degree and the rich degree are calculated to be larger as the rotation speed is higher and the load is higher. The exhaust temperature becomes higher as the speed becomes higher, and becomes higher as the load becomes higher. The trend of turbine housing temperature is similar to this. That is, according to this embodiment, the air-fuel ratio of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder is controlled to be richer as the turbine housing temperature becomes higher. For this reason, the rise in the temperature of the exhaust gas from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder can be sufficiently suppressed. That is, the richness of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder can be set to a necessary and sufficient value according to the ease with which the turbine housing temperature rises. Therefore, the deterioration of fuel consumption can be minimized while reliably preventing the turbine housing temperature from exceeding the allowable temperature.

図2に示すルーチンに戻って説明すると、上記ステップ100においてリーン度合いが算出されると、次に、その算出されたリーン度合いが1であるか否かが判定される(ステップ102)。リーン度合いが1となるのは、上述したように、タービンハウジング温度が許容温度を超えるおそれがなく、#1〜#4の全気筒の空燃比が理論空燃比に制御される場合である。この場合には、本ルーチンの以下の処理を実行する必要はない。よって、上記ステップ102で、リーン度合いが1であると判定された場合には、本ルーチンの処理がここで終了される。   Returning to the routine shown in FIG. 2, when the lean degree is calculated in step 100, it is next determined whether or not the calculated lean degree is 1 (step 102). As described above, the lean degree is 1 when the turbine housing temperature does not exceed the allowable temperature and the air-fuel ratios of all cylinders # 1 to # 4 are controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. In this case, it is not necessary to execute the following processing of this routine. Therefore, when it is determined in step 102 that the lean degree is 1, the process of this routine is terminated here.

一方、上記ステップ102で、リーン度合いが1でないと判定された場合には、次に、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いが、図3に示すマップに基づいて算出される(ステップ104)。本実施形態では、前述したように、リッチ度合いは、リーン度合いと同じ値である。このため、このステップ104の処理は、省略してもよい。   On the other hand, if it is determined in step 102 that the lean degree is not 1, then the rich degree of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder is calculated based on the map shown in FIG. 3 (step 104). . In the present embodiment, as described above, the rich degree is the same value as the lean degree. For this reason, the process of step 104 may be omitted.

なお、本実施形態では、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いが大きくなるに連れて、#1気筒および#4気筒のリーン度合いも大きくなる。これにより、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いの大きさにかかわらず、触媒32に流入する排気ガス(つまり、全気筒の排気ガスが混合したもの)の空燃比を理論空燃比の近傍に精度良く維持することができる。これにより、触媒32での浄化率の低下を回避し、エミッションの悪化を防止することができる。   In this embodiment, as the richness of the # 2 and # 3 cylinders increases, the leanness of the # 1 and # 4 cylinders also increases. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 32 (that is, the mixture of exhaust gases of all cylinders) is made close to the stoichiometric air-fuel ratio regardless of the richness of the # 2 and # 3 cylinders. It can be maintained with high accuracy. Thereby, the reduction of the purification rate in the catalyst 32 can be avoided, and the deterioration of the emission can be prevented.

上記ステップ104の処理に続いて、開度センサ39により検出されるウェイストゲート弁38の実開度と、ウェイストゲート弁開度マップに基づいて算出されている目標開度との偏差が、所定値以下であるか否かが判定される(ステップ106)。   Subsequent to the process of step 104, the deviation between the actual opening of the waste gate valve 38 detected by the opening sensor 39 and the target opening calculated based on the waste gate valve opening map is a predetermined value. It is determined whether or not the following is true (step 106).

上記ステップ106で、肯定の判定がなされた場合には、ウェイストゲート弁38の実開度は目標開度にほぼ一致していると判断できる。この場合には、図3に示すマップに基づいて算出されたリッチ度合いをそのまま用いて#2気筒および#3気筒の燃料噴射量を補正すれば、#2気筒および#3気筒の空燃比のリッチ度合いを最適値(すなわち、タービンハウジング温度を許容温度以下に抑えるために必要十分な値)に制御できる。このような場合には、本ルーチンの以下の処理を実行する必要はない。よって、上記ステップ106で、肯定の判定がなされた場合には、本ルーチンの処理がここで終了される。   If an affirmative determination is made in step 106, it can be determined that the actual opening of the waste gate valve 38 substantially matches the target opening. In this case, if the fuel injection amounts of the # 2 cylinder and # 3 cylinder are corrected using the rich degree calculated based on the map shown in FIG. 3 as it is, the richness of the air-fuel ratio of the # 2 cylinder and # 3 cylinder is corrected. The degree can be controlled to an optimum value (that is, a value necessary and sufficient to keep the turbine housing temperature below the allowable temperature). In such a case, it is not necessary to execute the following processing of this routine. Therefore, if an affirmative determination is made in step 106, the processing of this routine is terminated here.

これに対し、上記ステップ106で、否定の判定がなされた場合には、ウェイストゲート弁38の実開度と目標開度との間にズレが生じていると判断できる。この場合には、図3に示すマップに基づいて算出されたリッチ度合いおよびリーン度合いを、より適切な値に補正するべく、以下のような処理が実行される。   On the other hand, if a negative determination is made in step 106, it can be determined that a deviation has occurred between the actual opening of the waste gate valve 38 and the target opening. In this case, the following processing is executed to correct the richness and leanness calculated based on the map shown in FIG. 3 to more appropriate values.

まず、ウェイストゲート弁38の実開度と目標開度とのズレに起因する、タービンハウジング温度偏差が以下のようにして算出される(ステップ108)。図4は、タービンハウジング温度の推定値を算出するために、ECU50に予め記憶されているマップを示す図である。図4に示すマップは、吸入空気量とウェイストゲート弁38の開度とに基づいて、タービンハウジング温度推定値を算出するものである。吸入空気量が多くなるにつれて、排気ガス量も多くなる。このため、吸入空気量が多くなるにつれて、タービンハウジング温度は高くなる。また、前述したように、ウェイストゲート弁38の開度が大きくなるにつれて、タービンハウジング温度は低くなる。これらのことに対応して、図4に示すマップでは、吸入空気量が多い場合ほど、タービンハウジング温度推定値が高い値に算出され、また、ウェイストゲート弁38の開度が大きい場合ほど、タービンハウジング温度推定値が低い値に算出される。   First, the turbine housing temperature deviation resulting from the deviation between the actual opening of the waste gate valve 38 and the target opening is calculated as follows (step 108). FIG. 4 is a diagram showing a map stored in advance in the ECU 50 in order to calculate the estimated value of the turbine housing temperature. The map shown in FIG. 4 is for calculating an estimated value of the turbine housing temperature based on the intake air amount and the opening degree of the waste gate valve 38. As the intake air amount increases, the exhaust gas amount also increases. For this reason, as the intake air amount increases, the turbine housing temperature increases. Further, as described above, the turbine housing temperature decreases as the opening degree of the waste gate valve 38 increases. Corresponding to these, in the map shown in FIG. 4, the larger the intake air amount, the higher the estimated value of the turbine housing temperature, and the larger the opening degree of the waste gate valve 38, the greater the turbine. The estimated housing temperature is calculated to a low value.

上記ステップ108において、タービンハウジング温度偏差は、ウェイストゲート弁38が現在の実開度である場合のタービンハウジング温度推定値と、ウェイストゲート弁38が現在の目標開度である場合のタービンハウジング温度推定値との差として算出される。例えば、図4中で、ウェイストゲート弁38の現在の実開度が点Aであり、目標開度が点Bであったとした場合には、点Aにおけるタービンハウジング温度推定値TAと、点Bにおけるタービンハウジング温度推定値TBとの差(TA−TB)がタービンハウジング温度偏差として算出される。この例の場合には、ウェイストゲート弁38の実開度が目標開度より小さいので、TA>TBである。よって、タービンハウジング温度偏差(TA−TB)は、正の値になる。タービンハウジング温度偏差が正の値であるときは、現在のタービンハウジング温度が所期のタービンハウジング温度より高くなっていると判断できる。逆に、タービンハウジング温度偏差が負の値であるときは、現在のタービンハウジング温度が所期のタービンハウジング温度より低くなっていると判断できる。 In the above step 108, the turbine housing temperature deviation is estimated as the turbine housing temperature estimated value when the waste gate valve 38 has the current actual opening, and the turbine housing temperature estimation when the waste gate valve 38 has the current target opening. Calculated as the difference from the value. For example, in FIG. 4, if the current actual opening of the waste gate valve 38 is point A and the target opening is point B, the estimated turbine housing temperature TA at point A and the point A difference (T A −T B ) from the estimated turbine housing temperature TB in B is calculated as a turbine housing temperature deviation. In this example, since the actual opening of the waste gate valve 38 is smaller than the target opening, T A > T B. Accordingly, the turbine housing temperature deviation (T A -T B) is a positive value. When the turbine housing temperature deviation is a positive value, it can be determined that the current turbine housing temperature is higher than the intended turbine housing temperature. Conversely, when the turbine housing temperature deviation is a negative value, it can be determined that the current turbine housing temperature is lower than the intended turbine housing temperature.

上記ステップ108の処理に続いて、リッチ度合いおよびリーン度合いを補正するための補正値が算出される(ステップ110)。図5は、この補正値を算出するためにECU50に予め記憶されているマップを示す図である。図5に示すマップによれば、リッチ度合いおよびリーン度合いを補正するための補正値は、上記ステップ110で算出されたタービンハウジング温度偏差に比例した値として算出される。   Subsequent to the process of step 108, a correction value for correcting the rich degree and the lean degree is calculated (step 110). FIG. 5 is a diagram showing a map stored in advance in the ECU 50 in order to calculate the correction value. According to the map shown in FIG. 5, the correction value for correcting the rich degree and the lean degree is calculated as a value proportional to the turbine housing temperature deviation calculated in step 110.

次いで、上記ステップ108で算出された補正値を用いて、#1気筒および#4気筒のリーン度合いを補正する処理が実行される(ステップ112)。具体的には、上記ステップ100で算出されたリーン度合いに、上記ステップ108で算出された補正値を加算した値が、補正後のリーン度合いとして算出される。   Next, a process of correcting the lean degree of the # 1 cylinder and the # 4 cylinder is executed using the correction value calculated in step 108 (step 112). Specifically, a value obtained by adding the correction value calculated in step 108 to the lean degree calculated in step 100 is calculated as the corrected lean degree.

続いて、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いを補正する処理が実行される(ステップ114)。具体的には、上記ステップ104で算出されたリッチ度合いに、上記ステップ108で算出された補正値を加算した値が、補正後のリッチ度合いとして算出される。   Subsequently, a process for correcting the rich degree of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder is executed (step 114). Specifically, a value obtained by adding the correction value calculated in step 108 to the rich degree calculated in step 104 is calculated as the corrected rich degree.

以上説明した図2のルーチンの処理によれば、タービンハウジング温度偏差が正の値であるときには、上記ステップ108の補正値も正の値になるので、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いが増大方向に補正される。前述したように、タービンハウジング温度偏差が正の値である場合は、現在のタービンハウジング温度が所期のタービンハウジング温度より高くなっていると判断できる場合である。このような場合に、図2のルーチンの処理によれば、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いを増大方向に補正することにより、#2気筒および#3気筒からの排気ガスの温度を更に低下させることができる。このため、タービンハウジング温度が許容温度を超えてしまうことをより確実に防止することができる。   According to the processing of the routine shown in FIG. 2 described above, when the turbine housing temperature deviation is a positive value, the correction value in step 108 is also a positive value. It is corrected in the increasing direction. As described above, when the turbine housing temperature deviation is a positive value, it can be determined that the current turbine housing temperature is higher than the intended turbine housing temperature. In such a case, according to the routine processing of FIG. 2, the temperature of exhaust gas from the # 2 cylinder and the # 3 cylinder is further increased by correcting the rich degree of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder in the increasing direction. Can be reduced. For this reason, it can prevent more reliably that turbine housing temperature exceeds permissible temperature.

逆に、タービンハウジング温度偏差が負の値であるときには、上記ステップ108の補正値も負の値になるので、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いが減少方向に補正される。前述したように、タービンハウジング温度偏差が負の値である場合は、現在のタービンハウジング温度が所期のタービンハウジング温度より低くなっていると判断できる。このような場合には、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いを減少させても、タービンハウジング温度が許容温度を超えるおそれはないと判断できる。このような場合に、図2のルーチンの処理によれば、#2気筒および#3気筒のリッチ度合いを減少方向に補正することにより、燃料を更に節約し、燃費を更に改善することができる。   Conversely, when the turbine housing temperature deviation is a negative value, the correction value in step 108 is also a negative value, so the richness of the # 2 and # 3 cylinders is corrected in the decreasing direction. As described above, when the turbine housing temperature deviation is a negative value, it can be determined that the current turbine housing temperature is lower than the intended turbine housing temperature. In such a case, even if the richness of the # 2 cylinder and # 3 cylinder is reduced, it can be determined that there is no possibility that the turbine housing temperature exceeds the allowable temperature. In such a case, according to the routine processing of FIG. 2, by correcting the rich degree of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder in the decreasing direction, the fuel can be further saved and the fuel consumption can be further improved.

なお、上述した実施の形態1では、排気温度の高い領域において、#2気筒および#3気筒の双方の空燃比をリッチにし、#1気筒および#4気筒の双方の空燃比をリーンにしているが、本発明では、#2気筒および#3気筒の何れか一方の空燃比をリッチにし、#1気筒および#4気筒の何れか一方の空燃比をリーンにしてもよい。この場合であっても、同様の効果を得ることが可能である。   In the first embodiment described above, in the region where the exhaust temperature is high, the air-fuel ratios of both the # 2 cylinder and the # 3 cylinder are made rich, and the air-fuel ratios of both the # 1 cylinder and the # 4 cylinder are made lean. However, in the present invention, the air-fuel ratio of either the # 2 cylinder or the # 3 cylinder may be made rich, and the air-fuel ratio of either the # 1 cylinder or the # 4 cylinder may be made lean. Even in this case, the same effect can be obtained.

また、上述した実施の形態1においては、#1気筒および#4気筒が前記第1の発明における「第1の気筒群」に、第1排気マニホールド26が前記第1の発明における「第1の排気通路」に、#2気筒および#3気筒が前記第1の発明における「第2の気筒群」に、第2排気マニホールド28が前記第1の発明における「第2の排気通路」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、高排気温度領域において図3に示すマップに基づきリッチ度合いおよびリーン度合いを1より大きい値として算出することにより前記第1の発明における「判定手段」が、図2に示すルーチンに基づいて算出されるリッチ度合いおよびリーン度合いに基づいて各気筒の燃料噴射量を補正することにより前記第1乃至第3の発明における「空燃比補正手段」が、それぞれ実現されている。   Further, in the first embodiment described above, the # 1 cylinder and the # 4 cylinder are the “first cylinder group” in the first invention, and the first exhaust manifold 26 is the “first cylinder” in the first invention. In the “exhaust passage”, the # 2 cylinder and the # 3 cylinder are in the “second cylinder group” in the first invention, and the second exhaust manifold 28 is in the “second exhaust passage” in the first invention. It corresponds. Further, the ECU 50 calculates the rich degree and the lean degree as values larger than 1 based on the map shown in FIG. 3 in the high exhaust gas temperature region, so that the “determination means” in the first aspect of the invention becomes the routine shown in FIG. The “air-fuel ratio correction means” in the first to third aspects of the present invention is realized by correcting the fuel injection amount of each cylinder based on the rich degree and the lean degree calculated based on each of them.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. リーン度合いおよびリッチ度合いを算出するためのマップである。It is a map for calculating a lean degree and a rich degree. タービンハウジング温度の推定値を算出するためのマップである。It is a map for calculating the estimated value of turbine housing temperature. リッチ度合いおよびリーン度合いを補正するための補正値を算出するためのマップである。It is a map for calculating a correction value for correcting the rich degree and the lean degree.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
12 吸気弁
14 排気弁
16 燃料インジェクタ
18 吸気マニホールド
20 吸気通路
22 スロットル弁
24 ターボチャージャ
241 タービン
242 コンプレッサ
26 第1排気マニホールド
28 第2排気マニホールド
30 排気通路
32 触媒
34,36 ウェイストゲート
38 ウェイストゲート弁
39 開度センサ
40 触媒前センサ
42 触媒後センサ
44 エンジン回転数センサ
46 エアフローメータ
48 アクセルポジションセンサ
50 ECU
Reference Signs List 10 internal combustion engine 12 intake valve 14 exhaust valve 16 fuel injector 18 intake manifold 20 intake passage 22 throttle valve 24 turbocharger 241 turbine 242 compressor 26 first exhaust manifold 28 second exhaust manifold 30 exhaust passage 32 catalyst 34, 36 waste gate 38 waste Gate valve 39 Opening sensor 40 Pre-catalyst sensor 42 Post-catalyst sensor 44 Engine speed sensor 46 Air flow meter 48 Accelerator position sensor 50 ECU

Claims (3)

二つの入口を有するタービンを備えたターボチャージャと、
複数気筒を有する内燃機関のうちの第1の気筒群の排気ガスを前記タービンの一方の入口に流入させる第1の排気通路と、
前記内燃機関のうちの第2の気筒群の排気ガスを前記タービンの他方の入口に流入させ、且つ、前記第1の排気通路より表面積が小さい第2の排気通路と、
前記内燃機関の運転条件が高排気温度領域にあるか否かを判定する判定手段と、
前記運転条件が前記高排気温度領域にあると判定された場合に、前記第2の気筒群のうちの少なくとも一つの気筒の空燃比が理論空燃比よりリッチになるように補正する空燃比補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A turbocharger with a turbine having two inlets;
A first exhaust passage through which exhaust gas of a first cylinder group of an internal combustion engine having a plurality of cylinders flows into one inlet of the turbine;
A second exhaust passage for causing exhaust gas of a second cylinder group of the internal combustion engine to flow into the other inlet of the turbine and having a surface area smaller than that of the first exhaust passage;
Determining means for determining whether or not the operating condition of the internal combustion engine is in a high exhaust temperature region;
Air-fuel ratio correction means for correcting the air-fuel ratio of at least one cylinder of the second cylinder group to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio when it is determined that the operating condition is in the high exhaust temperature region. When,
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記タービンをバイパスして排気ガスを通すウェイストゲートと、
前記ウェイストゲートを開閉するウェイストゲート弁と、
を備え、
前記空燃比補正手段は、補正対象の気筒の空燃比のリッチ度合いを、前記ウェイストゲート弁の開度に応じて補正する手段を含むことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
A waste gate that bypasses the turbine and passes exhaust gas;
A wastegate valve for opening and closing the wastegate;
With
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio correcting means includes means for correcting the richness of the air-fuel ratio of the cylinder to be corrected according to the opening degree of the waste gate valve.
前記空燃比補正手段は、前記運転条件が前記高排気温度領域にあると判定された場合に、前記第1の気筒群のうちの少なくとも一つの気筒の空燃比が理論空燃比よりリーンになるように補正する手段を含むことを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。   The air-fuel ratio correction means is configured to make the air-fuel ratio of at least one cylinder of the first cylinder group leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when it is determined that the operating condition is in the high exhaust temperature region. The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising means for correcting
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012132337A (en) * 2010-12-20 2012-07-12 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine with supercharger
CN104040139A (en) * 2012-01-12 2014-09-10 株式会社Ihi Turbocharger System And Control Method For The Same
JP2015001203A (en) * 2013-06-17 2015-01-05 株式会社デンソー Turbocharger
JP2015040521A (en) * 2013-08-22 2015-03-02 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012132337A (en) * 2010-12-20 2012-07-12 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine with supercharger
CN104040139A (en) * 2012-01-12 2014-09-10 株式会社Ihi Turbocharger System And Control Method For The Same
EP2803837A4 (en) * 2012-01-12 2015-08-19 Ihi Corp Supercharging system and method for controlling supercharging system
US10006353B2 (en) 2012-01-12 2018-06-26 Ihi Corporation Turbocharger system and control method for the same
JP2015001203A (en) * 2013-06-17 2015-01-05 株式会社デンソー Turbocharger
JP2015040521A (en) * 2013-08-22 2015-03-02 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine

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