JP2010248969A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】この発明は、ツインエントリターボの効果を十分に発揮させ、EGR量の確保や過給時の応答性向上を実現することを目的とする。
【解決手段】内燃機関10は、2つの気筒群の排気側にそれぞれ接続された排気通路20A,20Bと、ツインエントリ型の過給機26とを備える。また、内燃機関10は、連通路38、通路遮断弁40A,40B、EGR通路44およびEGR弁46を備える。そして、低回転・中間負荷領域では、排気通路20A,20Bの間を遮断すると共に、片方の排気通路20Aから吸気系に排気ガスを還流させる。この制御によれば、過給機26をツインエントリターボとして機能させつつ、排気ガスの一部を吸気系に還流させてEGRを行うことができる。これにより、低回転・中間負荷領域において、排気脈動を利用したEGR量の確保と、過給時の応答性とを両立させることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ツインエントリ型のターボチャージャを備えた内燃機関の制御装置に関する。
従来技術として、例えば特許文献1(特開2004−124749号公報)に開示されているように、ツインエントリ型のターボチャージャ(ツインエントリターボ)を備えた内燃機関の制御装置が知られている。この従来技術では、2つの気筒群に対して排気通路がそれぞれ個別に接続されており、これら2本の排気通路の下流側には、ターボチャージャの排気タービンがそれぞれ設けられている。ツインエントリターボによれば、気筒群ごとに生じる大きな排気脈動を利用して、排気タービンを効率よく駆動することができる。
また、上述した2つの排気通路には、これらの排気通路間を連通する連通路と、連通路を開,閉する通路遮断弁と、連通路から吸気系に排気ガスを還流させるEGR通路と、EGR通路を開,閉するEGR弁とが設けられている。そして、従来技術では、内燃機関の運転領域を3つの領域(低回転・高負荷領域、低回転・低負荷領域および高回転領域)に区分し、個々の運転領域に応じて通路遮断弁とEGR弁とを開,閉制御する。これにより、従来技術では、運転領域に応じてEGR量を確保したり、あるいはEGR量を抑えて燃費性能を向上させるようにしている。
特開2004−124749号公報
ところで、上述した従来技術では、低回転・低負荷領域と高回転領域とにおいて、通路遮断弁を開弁させる構成としている。しかしながら、これらの領域内でも、運転状態によっては通路遮断弁を閉じた方が有効な領域がある。特に、ツインエントリターボにおいては、通路遮断弁を必要以上に開弁させると、排気脈動を利用した効果を十分に活用できないことになる。従来技術では、上述した運転領域において通路遮断弁が適切に制御されていないため、EGR量の確保が不十分であったり、過給時の応答性が低下するという問題がある。
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、本発明の目的は、運転状態に応じて連通切換手段をきめ細かく制御することにより、ツインエントリターボの効果を十分に発揮させ、EGR量の確保や過給時の応答性向上を実現することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
第1の発明は、内燃機関の複数気筒を2群に分けた第1,第2の気筒群の排気側にそれぞれ接続され、該各気筒群の排気ガスが個別に流れる第1,第2の排気通路と、
前記第1,第2の排気通路を流れる排気ガスにより駆動される排気タービンと当該排気タービンにより駆動されて吸入空気を過給するコンプレッサとを有するツインエントリ型の過給機と、
前記第1の排気通路と前記第2の排気通路との間を連通,遮断する連通切換手段と、
前記第1,第2の排気通路のうち少なくとも片方の排気通路から内燃機関の吸気系に排気ガスを還流させる機能と当該還流動作を停止させる機能とを有するEGR手段と、
内燃機関の機関回転数が所定の回転判定値よりも小さく、かつ内燃機関の状態に対応する負荷パラメータが所定の中間負荷範囲内であるときに、前記連通切換手段により前記第1,第2の排気通路間を遮断すると共に、前記EGR手段により片方の排気通路から吸気系に排気ガスを還流させる低回転・中間負荷領域片側EGR手段と、
を備えることを特徴とする。
第2の発明は、前記機関回転数が前記回転判定値以上のときに、前記連通切換手段により前記第1,第2の排気通路間を連通させる高回転領域通路連通手段を備える構成としている。
第3の発明は、前記機関回転数が前記回転判定値以上で、かつ当該機関回転数が前記回転判定値よりも大きな所定の上側回転判定値未満であり、更に前記負荷パラメータが前記中間負荷範囲内であるときに、前記連通切換手段により前記第1,第2の排気通路間を連通させると共に、前記EGR手段により前記第1,第2の排気通路の両方から吸気系に排気ガスを還流させる高回転・中負荷領域両側EGR手段を備える構成としている。
第4の発明は、前記機関回転数が前記回転判定値よりも小さく、かつ前記負荷パラメータが前記中間負荷範囲よりも大きいときに、前記連通切換手段により前記第1,第2の排気通路間を遮断すると共に、前記EGR手段により排気ガスの還流動作を停止させる低回転・高負荷領域制御手段を備える構成としている。
第5の発明によると、前記連通切換手段は、前記第1,第2の排気通路間に接続された連通路と、前記第1の排気通路に対して前記連通路を開,閉する第1の通路遮断弁と、前記第2の排気通路に対して前記連通路を開,閉する第2の通路遮断弁と、を備え、
前記EGR手段は、前記連通路と内燃機関の吸気通路との間に接続されたEGR通路と、前記EGR通路を開,閉するEGR弁と、を備え、
前記低回転・中間負荷領域片側EGR手段は、前記第1,第2の通路遮断弁のうち一方の通路遮断弁を閉弁し、他方の通路遮断弁と前記EGR弁とを開弁させる構成としている。
第1の発明によれば、低回転・中間負荷領域では、過給機をツインエントリターボとして機能させつつ、排気ガスの一部を吸気系に還流させることができる。これにより、EGR量の確保と過給時の応答性を両立させることができる。また、EGRガスは、片方の排気通路から吸気系に還流されるので、排気通路内に生じる排気脈動によりEGRガスを効率よく還流させることができ、EGR量を容易に増大させることができる。従って、背圧と吸気圧との圧力差が小さいために排気ガスを還流させにくい高負荷状態においても、ツインエントリターボの排気脈動を利用して、EGR量を十分に確保することができる。
第2の発明によれば、高回転領域では、連通切換手段により第1,第2の排気通路間を連通させることができ、過給機をシングルエントリターボとして機能させることができる。これにより、高回転領域では、背圧を抑制して燃焼室内の残留ガスを低減することができ、機関出力を向上させることができる。また、背圧を減少させることにより、λ=1となる運転領域(ストイキ運転領域)を拡大することができ、燃費や排気エミッションを向上させることができる。
第3の発明によれば、吸入空気量が比較的多い中間回転・中間負荷領域では、過給機をシングルエントリターボとして機能させ、この領域に適さないツインエントリターボの使用を回避することができる。また、この領域では、背圧と吸気圧との圧力差が比較的大きいので、シングルエントリターボとすることにより、背圧を下げて燃焼室内の残留ガスを低減することができる。これにより、第2の発明と同様の作用効果を得ることができる。
第4の発明によれば、低回転・高負荷領域では、過給機をツインエントリターボとして機能させることができる。これにより、ターボラグを減少させ、過給応答性を向上させることができる。従って、低回転・高負荷領域において、大きな発進加速や高い出力応答性を得ることができる。
第5の発明によれば、例えば低回転・高負荷領域のように、過給機をツインエントリターボとする領域では、第1,第2の通路遮断弁を両方とも閉弁することができる。これにより、連通路やEGR通路の通路容積に関係なく、排気通路の容積を最小限に減少させることができるから、ターボラグの減少や過給応答性の向上を促進することができる。
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全体構成図である。 制御の切換を行う運転領域の区分を示す特性線図である。 個々の運転領域で行われる制御の内容を示す説明図である。 ツインエントリターボとシングルエントリターボのそれぞれについて、排気ボリュームとターボラグとの関係を示す特性線図である。 ツインエントリターボとシングルエントリターボのそれぞれについて、内燃機関の負荷と背圧、A/Fとの関係を示す特性線図である。 ツインエントリターボとシングルエントリターボのそれぞれについて、背圧と吸気圧の圧力差に対するEGR率の変化を示す特性線図である。 本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態2のシステム構成を説明するための全体構成図である。
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図7を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。まず、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全体構成図である。本実施の形態のシステムは、多気筒エンジンからなる内燃機関10を備えている。内燃機関10は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路12を備えており、吸気通路12には、エアクリーナ14、インタークーラ16、スロットルバルブ18等が設けられている。スロットルバルブ18は、アクセル開度等に基いて吸気通路12を開,閉し、その開度に応じて吸入空気量を増減させる。
また、内燃機関10の排気通路は、第1,第2の排気通路20A,20Bと、共通排気通路20Cとにより構成されている。第1の排気通路20Aは、第1の気筒群(例えば、#1気筒と#4気筒)の排気側に接続され、第2の排気通路20Bは、第2の気筒群(例えば、#2気筒と#3気筒)の排気側に接続されている。これら2つの気筒群は、排気干渉が生じない気筒同士をグループ化することにより構成されている。一方、共通排気通路20Cは、2つの排気通路20A,20Bが下流側で合流することにより形成されている。共通排気通路20Cには、触媒22、マフラ24等が設けられている。
また、内燃機関10は、ツインエントリ型のターボチャージャ(ツインエントリターボ)からなる過給機26を搭載している。過給機26は、排気通路20A,20Bの下流側にそれぞれ配置された2つの排気タービン28(1つにまとめて図示)と、吸気通路12に配置されたコンプレッサ30とを備えている。2つの各排気タービン28は、排気通路20A,20Bを流れる排気ガスの圧力によりそれぞれ個別に駆動される。また、コンプレッサ30は、これらの排気タービン28によって駆動され、吸入空気を各気筒に向けて過給する。一方、排気通路20には、排気タービン28をバイパスして排気通路20A,20Bと共通排気通路20Cとを接続する2つのバイパス通路32と、各バイパス通路32をそれぞれ開,閉するウェイストゲートバルブ34とが設けられている。
ここで、ツインエントリターボの効果について述べると、例えば単一の排気通路を流れる排気ガスにより作動するシングルエントリ型のターボチャージャ(シングルエントリターボ)では、個々の気筒で生じる排気脈動が気筒間の排気干渉により減衰される。これに対し、ツインエントリターボは、排気干渉が生じないようにグループ化された2つの気筒群の排気圧により、2つの排気タービン28をそれぞれ個別に駆動する。従って、ツインエントリターボによれば、個々の排気通路20A(20B)内に生じる大きな排気脈動を利用して、排気タービン28を効率よく駆動することができ、ターボラグを減少させて過給応答性を高めることができる。
また、内燃機関10は、排気通路20Aと排気通路20Bとの間を連通,遮断する連通切換手段としての連通切換機構36を備えている。連通切換機構36は、排気通路20Aと排気通路20Bとの間に接続された連通路38と、第1,第2の通路遮断弁40A,40Bとにより構成されている。ここで、第1の通路遮断弁40Aは、第1の排気通路20Aに対して連通路38を開,閉するものであり、第2の通路遮断弁40Bは、第2の排気通路20Bに対して連通路38を開,閉するものである。
これら2つの通路遮断弁40A,40Bを開弁した状態では、排気通路20A,20Bが連通路38を介して連通されるので、過給機26は、シングルエントリターボとほぼ同様の構成となる。このため、通路遮断弁40A,40Bは、後述のように、例えばツインエントリターボの効果が余り得られない運転領域等において、EGR量を確保するために開弁される。
また、通路遮断弁40A,40Bを閉弁した状態では、ツインエントリターボの効果(過給応答性の高さ等)を十分に発揮させるために、排気通路20A,20Bから余分な容積を出来るだけ排除するのが好ましい。何故なら、排気通路20A,20Bに接続された余分な容積は、サージタンク等のように排気脈動を減衰させる要因となる。このため、通路遮断弁40A,40Bの取付位置は、連通路38の途中ではなく、連通路38の両端部(排気通路20A,20Bと連通路38との接続部)に設定されている。これにより、通路遮断弁40A,40Bの閉弁時には、連通路38、EGR通路44等の通路容積に関係なく、排気通路20A,20Bの容積を最小限に減少させることができる。
一方、内燃機関10は、排気ガスを吸気系に還流させるEGR手段としてのEGR機構42を備えている。EGR機構42は、連通路38と吸気通路12との間に接続されたEGR通路44と、EGR通路44を開,閉するEGR弁46とにより構成されている。EGR弁46は、その開度に応じて吸気系に還流される排気ガスの量(EGR量)を調整したり、排気ガスの還流動作を停止させることが可能となっている。また、EGR通路44には、EGR触媒48、EGRクーラ50等が設けられている。
さらに、本実施の形態のシステムは、車両や内燃機関の制御に必要な各種のセンサにより構成されたセンサ系統と、内燃機関10の運転状態を制御するためのECU(Electronic Control Unit)52とを備えている。センサ系統には、例えば吸入空気量を検出するエアフロメータ、内燃機関の出力回転数(機関回転数)を検出するための回転センサ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ等が含まれており、これらのセンサはECU52の入力側に接続されている。また、ECU52の出力側には、各種のアクチュエータが接続されている。このアクチュエータには、各気筒に設けられた燃料噴射弁や点火プラグの他に、ウェイストゲートバルブ34、通路遮断弁40A,40B、EGR弁46等が含まれている。
そして、ECU52は、内燃機関の運転状態をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動する。具体的には、センサ系統の出力に基いて、燃料の噴射量及び噴射時期、点火時期等が設定され、これらの設定内容に応じてアクチュエータが駆動される。また、ECU52は、機関回転数と負荷率とにより定まる運転領域に応じて、通路遮断弁40A,40BとEGR弁46をそれぞれ開,閉制御する。なお、負荷率とは、一般的に知られているように、吸入空気量と機関回転数とに基いて算出されるもので、内燃機関の負荷状態に応じて変化する負荷パラメータの一例である。
次に、図2及び図3を参照しつつ、運転領域毎に実施される制御について説明する。まず、図2は、制御の切換を行う運転領域の区分を示す特性線図である。また、図3は、個々の運転領域で行われる制御の内容を示す説明図である。なお、図2及び図3中に示す「遮断弁A」,「遮断弁B」とは、それぞれ通路遮断弁40A,40Bを表している。
(低回転・高負荷領域)
この制御領域は、図2中に示す領域(1)に対応している。領域(1)は、機関回転数Neが所定の回転判定値Ne1よりも小さく、かつ負荷率が中間負荷範囲よりも大きい領域として定義されている。ここで、回転判定値Ne1は、例えば2000〜3000rpm程度の比較的低い回転数に設定するのが好ましいが、本発明は、この数値に限定されるものではない。また、中間負荷範囲とは、負荷率KLが所定の下側負荷判定値KL1以上となり、かつ負荷率KLが所定の上側負荷判定値KL2以下となる範囲(KL2≧KL≧KL1)として定義されている。よって、負荷率が中間負荷範囲よりも大きいとは、KL>KL2が成立することである。
領域(1)は、大きな発進加速や高い出力応答性が要求される低回転の全開領域である。従って、この領域では、ターボラグが小さく、高出力が得られるツインエントリターボの効果を最大限に発揮したい。このため、領域(1)では、図3に示すように、2つの通路遮断弁40A,40Bを閉弁して排気通路20A,20Bの間を遮断し、過給機26をツインエントリターボとして機能させると共に、排気通路20A,20Bの容積を最小限に減少させる。また、EGR弁46を閉弁して排気ガスの還流動作を停止させる。なお、本実施の形態では、通路遮断弁40A,40Bを閉弁するだけでもEGRが停止されるので、EGR弁46を必ずしも閉弁する必要はない。
この制御によれば、領域(1)では、低回転・高負荷での運転状態に対応して、過給機26をツインエントリターボとして機能させることができる。しかも、2つの通路遮断弁40A,40Bを閉弁することにより、連通路38やEGR通路44の通路容積に関係なく、排気通路20A,20Bの容積を最小限に減少させることができる。これにより、ターボラグを確実に減少させ、過給応答性を向上させることができる。従って、低回転・高負荷領域において、大きな発進加速や高い出力応答性を得ることができる。
(高回転・高負荷領域、低負荷領域および高回転領域)
この制御領域は、図2中に示す領域(2)に対応している。領域(2)は、機関回転数Neが前述の回転判定値Ne1以上であり、かつ後述の領域(4)を除いた領域として定義されている。領域(2)は、高回転の全開領域、低負荷領域および高回転領域を含んでおり、これらの領域は、ツインエントリターボが不要であるか、これが適さない運転領域である。このため、領域(2)では、図3に示すように、2つの通路遮断弁40A,40Bを開弁して排気通路20A,20Bの間を連通し、過給機26をシングルエントリターボとして機能させる。また、領域(2)は、EGRも適さない領域なので、EGR弁46を閉弁し、排気ガスの還流動作を停止させる。
一般に、機関回転数が比較的低く、吸入空気量が少ない領域では、前述した理由によりツインエントリターボが有効である。しかし、吸入空気量が増大すると、2つの排気タービン28を有するツインエントリターボの欠点が目立つようになる。即ち、吸入空気量が多い領域でツインエントリターボを作動させると、タービンの効率が低下し、同じ過給圧を得るための背圧が高くなるため、内部EGRやポンプ損失が増大したり、耐ノッキング性が低下し易くなる。一方、低負荷領域でも、ターボが必要ない上に、背圧を無駄に上昇させたくないので、ツインエントリターボを作動させない方が好ましい。このため、領域(2)では、過給機26をシングルエントリターボとして使用する。
この制御によれば、領域(2)では、シングルエントリターボとすることにより、排気脈動を低減することができ、ターボ効率を向上させることができる。また、シングルエントリターボでは、背圧を抑制することができるので、これにより燃焼室内の残留ガスを低減し、機関出力を向上させることができる。さらに、後述の図5に示すように、背圧が減少することによりλ=1となる運転領域(ストイキ運転領域)を拡大することができ、燃費や排気エミッションを向上させることができる。
(低回転・中間負荷領域)
この制御領域は、図2中に示す領域(3)に対応している。領域(3)は、機関回転数Neが前述の回転判定値Ne1よりも小さく、かつ負荷率KLが前述した中間負荷範囲内(KL2≧KL≧KL1)である領域として定義されている。領域(3)は、低回転・中間負荷領域であるから、全開負荷ではないにしても、ツインエントリターボにより過給時のレスポンス(過給応答性)を向上させたい。また、この領域では、EGRを行うことにより燃費や排気エミッションを適切なレベルに保持するのが好ましい。
このため、領域(3)では、通路遮断弁40A,40Bのうち一方の遮断弁40Aを開弁すると共に、他方の遮断弁40Bを閉弁し、EGR弁46を開弁する。この状態では、排気通路20A,20Bの間が遮断弁40Bにより遮断されているので、過給機26は、基本的にツインエントリターボとして機能する。しかし、第1の排気通路20Aを流れる排気ガスは、その一部が排気タービン28を駆動し、残りのガスがEGRガスとして吸気系に還流されるようになる。なお、この場合には、一方の遮断弁40Bを閉弁して他方の遮断弁40Bを開弁しても、同様の効果が得られるのは勿論である。
上記制御によれば、過給機26をツインエントリターボとして機能させつつ、排気ガスの一部を吸気系に還流させてEGRを行うことができる。これにより、低回転・中間負荷領域(3)において、EGR量の確保と過給時の応答性を両立させることができる。また、EGRガスは、片方の排気通路20Aから吸気系に還流されるので、排気通路20A内に生じる排気脈動によりEGRガスを効率よく還流させることができる。即ち、シングルエントリターボの場合と比較して、EGR量を容易に増大させることができる。従って、背圧と吸気圧との圧力差が小さいために排気ガスを還流させにくい高負荷状態においても、EGR量を十分に確保することができる。
(中間回転・中間負荷領域)
この制御領域は、図2中に示す領域(4)に対応している。領域(4)は、機関回転数が前述の回転判定値Ne1以上で、かつ所定の上側回転判定値Ne2未満であり(Ne2>Ne≧Ne1)、更に負荷率KLが中間負荷範囲内(KL2≧KL≧KL1)である領域として定義されている。ここで、上側回転判定値Ne2は、回転判定値Ne1よりも高い回転数であり、例えば4000〜5000rpm程度に設定するのが好ましいが、本発明は、この数値に限定されるものではない。また、前述した回転判定値Ne1,Ne2は、図2に示すように、例えば負荷率KLに応じて変化する可変の判定値でもよい。また、負荷判定値KL1,KL2も同様に、例えば機関回転数Neに応じて可変に設定する構成としてもよい。
領域(4)では、領域(3)と比較して吸入空気量が増大し、これに伴って機関出力も十分に上昇している。このため、ツインエントリターボの効果が得られなくても、ターボのレスポンスには余り影響がない。また、この領域でもEGRを行うのが好ましいが、吸入空気量が大きく、排気圧が高いので、排気脈動を利用しなくても、EGR量は十分に確保することができる。このため、領域(4)では、図3に示すように、両方の通路遮断弁40A,40BとEGR弁46とを開弁させる。
これにより、吸入空気量が比較的多い領域(4)では、過給機26をシングルエントリターボとして機能させ、この領域に適さないツインエントリターボの使用を回避することができる。また、両方の通路遮断弁40A,40Bを開弁することにより、EGR通路44の通路径を実質的に広げることができ、EGR量を容易に確保することができる。また、領域(4)では、背圧と吸気圧との圧力差が比較的大きいので、シングルエントリターボとすることにより、背圧を下げて燃焼室内の残留ガスを低減することができる。これにより、耐ノッキング性を高めることができる。また、燃焼室からの排気ガスの押出し損失を低減し、燃費を向上させることができる。
次に、図4乃至図6を参照して、上述した各領域における制御の効果について説明する。まず、図4は、ツインエントリターボとシングルエントリターボのそれぞれについて、排気ボリュームとターボラグとの関係を示す特性線図である。ここで、排気ボリュームとは、排気通路20A,20Bだけでなく、これと連通する全ての通路の容積を含んでいる。また、図4中の●印は、前述の領域(1)に対応しており、◎印は領域(3)、○印は領域(2),(4)にそれぞれ対応している。
図4に示すように、領域(1)では、両方の通路遮断弁40A,40Bを閉弁しているから、各運転領域のうちで排気ボリュームが最小となっている。しかも、ツインエントリターボの排気脈動により排気タービンを効率よく駆動することができる。よって、領域(1)では、ターボラグを最小限に抑えることができる。また、領域(3)では、片方の通路遮断弁40Aを開弁しているので、連通路38及びEGR通路44の分だけ排気ボリュームが増大し、ターボラグは領域(1)よりも大きくなる。しかし、領域(3)でも、ツインエントリターボの排気脈動を利用するので、シングルエントリターボとなる領域(2),(4)と比較して、ターボラグを十分に小さくすることができる。
次に、図5は、ツインエントリターボとシングルエントリターボのそれぞれについて、内燃機関の負荷と背圧、A/Fとの関係を示す特性線図である。図5に示すように、両方の通路遮断弁40A,40Bを閉弁した状態では、排気ボリュームが減少することにより背圧が上昇し易い。一方、通路遮断弁40A,40Bを開弁した状態、即ち、領域(2),(4)では、閉弁時と同一の負荷条件でも背圧が低下する。よって、これらの領域では、ノッキング対策の燃料増量等を抑制または停止することができ、その分だけλ=1(理論空燃比)となる運転領域を拡大することができる。
次に、図6は、ツインエントリターボとシングルエントリターボのそれぞれについて、背圧と吸気圧の圧力差に対するEGR率の変化を示す特性線図である。低負荷領域では、吸気圧が負圧となるので、背圧が低い状態でも、背圧と吸気圧との圧力差が大きくなり易い。このため、低負荷領域では、図6に示すように、背圧と吸気圧との圧力差によりEGRガスを容易に還流させることができる。一方、高負荷領域では、前記圧力差が徐々に小さくなり、その分だけEGRガスが還流し難くなる。これに対し、本実施の形態では、領域(1),(3)の高負荷時には、ツインエントリターボの排気脈動を利用してEGR率を高めることができる。また、領域(2),(4)では、過給機26をシングルエントリターボとすることにより、排気通路の実質的な通路径を広げてEGRガスを還流し易くすることができる。
[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
図7は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行される。図7に示すルーチンでは、まず、センサ系統の信号に基いて、機関回転数Neと負荷率KLとを算出する(ステップ100)。次に、機関回転数Neと負荷率KLとに基いて、前述した判定値Ne1,Ne2,KL1,KL2による判定処理を行うことにより、現在の運転領域が領域(1)〜(4)の何れに該当するかを判定する(ステップ102,104,106,108)。そして、これらの判定結果に応じて、通路遮断弁40A,40BとEGR弁46とを開,閉制御する(ステップ110,112,114,116)。
上述したように、本実施の形態によれば、内燃機関の運転領域(1)〜(4)に応じて、連通切換機構36とEGR機構42とをきめ細かく制御することができる。これにより、ツインエントリターボの効果を十分に発揮させ、排気脈動を利用したEGR量の確保と、過給応答性の向上とを両立させることができる。また、運転領域に応じてツインエントリターボとシングルエントリターボの利点を的確に使い分けることができる。
実施の形態2.
次に、図8を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態1とほぼ同様に構成されているものの、通路遮断弁を1つだけ搭載する構成としており、この点で実施の形態1と構成が異なっている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
[実施の形態2の特徴]
本実施の形態では、実施の形態1における通路遮断弁40Bを廃止しており、連通路38と排気通路20Bとは、常時連通した状態に保持されている。このため、通路遮断弁40AとEGR弁46とは、前述した領域(1),(2),(4)において、実施の形態1と同様の開,閉状態に保持されるものの、領域(3)では、通路遮断弁40Bに代えて通路遮断弁40Aが閉弁される。
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができる。より詳しく述べると、本実施の形態では、領域(1)における排気通路20Bの容積が実施の形態1と比較して増大する。しかし、この領域では、ツインエントリターボの効果が得られるので、低速トルク(レスポンスやターボラグ)は、それほど悪化しない。その一方で、本実施の形態は、1つの通路遮断弁40Aを搭載するだけで済むから、部品点数を削減し、システムの簡素化やコストダウンを図ることができる。
なお、前記実施の形態1では、図7中のステップ114が低回転・中間負荷領域片側EGR手段の具体例を示している。また、ステップ112,116は、高回転領域通路連通手段の具体例を示し、このうちステップ116は、高回転・中負荷領域両側EGR手段の具体例を示している。さらに、ステップ110は、低回転・高負荷領域制御手段の具体例を示している。
また、実施の形態では、4気筒の内燃機関10を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、多気筒型の内燃機関であれば、3気筒以下または5気筒以上の内燃機関にも適用することができる。
10 内燃機関
12 吸気通路
18 スロットルバルブ
20A,20B 排気通路
20C 共通排気通路
26 過給機
28 排気タービン
30 コンプレッサ
32 バイパス通路
34 ウェイストゲートバルブ
36 連通切換機構(連通切換手段)
38 連通路
40A,40B 通路遮断弁
42 EGR機構(EGR手段)
44 EGR通路
46 EGR弁
52 ECU
Ne1 回転判定値
Ne2 上側回転判定値
KL1,KL2 負荷判定値

Claims (5)

  1. 内燃機関の複数気筒を2群に分けた第1,第2の気筒群の排気側にそれぞれ接続され、該各気筒群の排気ガスが個別に流れる第1,第2の排気通路と、
    前記第1,第2の排気通路を流れる排気ガスにより駆動される排気タービンと当該排気タービンにより駆動されて吸入空気を過給するコンプレッサとを有するツインエントリ型の過給機と、
    前記第1の排気通路と前記第2の排気通路との間を連通,遮断する連通切換手段と、
    前記第1,第2の排気通路のうち少なくとも片方の排気通路から内燃機関の吸気系に排気ガスを還流させる機能と当該還流動作を停止させる機能とを有するEGR手段と、
    内燃機関の機関回転数が所定の回転判定値よりも小さく、かつ内燃機関の状態に対応する負荷パラメータが所定の中間負荷範囲内であるときに、前記連通切換手段により前記第1,第2の排気通路間を遮断すると共に、前記EGR手段により片方の排気通路から吸気系に排気ガスを還流させる低回転・中間負荷領域片側EGR手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記機関回転数が前記回転判定値以上のときに、前記連通切換手段により前記第1,第2の排気通路間を連通させる高回転領域通路連通手段を備えてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記機関回転数が前記回転判定値以上で、かつ当該機関回転数が前記回転判定値よりも大きな所定の上側回転判定値未満であり、更に前記負荷パラメータが前記中間負荷範囲内であるときに、前記連通切換手段により前記第1,第2の排気通路間を連通させると共に、前記EGR手段により前記第1,第2の排気通路の両方から吸気系に排気ガスを還流させる高回転・中負荷領域両側EGR手段を備えてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記機関回転数が前記回転判定値よりも小さく、かつ前記負荷パラメータが前記中間負荷範囲よりも大きいときに、前記連通切換手段により前記第1,第2の排気通路間を遮断すると共に、前記EGR手段により排気ガスの還流動作を停止させる低回転・高負荷領域制御手段を備えてなる請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記連通切換手段は、前記第1,第2の排気通路間に接続された連通路と、前記第1の排気通路に対して前記連通路を開,閉する第1の通路遮断弁と、前記第2の排気通路に対して前記連通路を開,閉する第2の通路遮断弁と、を備え、
    前記EGR手段は、前記連通路と内燃機関の吸気通路との間に接続されたEGR通路と、前記EGR通路を開,閉するEGR弁と、を備え、
    前記低回転・中間負荷領域片側EGR手段は、前記第1,第2の通路遮断弁のうち一方の通路遮断弁を閉弁し、他方の通路遮断弁と前記EGR弁とを開弁させる構成としてなる請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012132337A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Toyota Motor Corp 過給機付き内燃機関の制御装置

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