JP2010255603A - Control device for internal combustion engine with supercharger - Google Patents

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JP2010255603A JP2009109373A JP2009109373A JP2010255603A JP 2010255603 A JP2010255603 A JP 2010255603A JP 2009109373 A JP2009109373 A JP 2009109373A JP 2009109373 A JP2009109373 A JP 2009109373A JP 2010255603 A JP2010255603 A JP 2010255603A
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真吾 是永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the torque of an internal combustion engine while introducing an EGR gas with a sufficient gas flow rate in a high rotation high load region, in a control device for an internal combustion engine with a supercharger. <P>SOLUTION: The control device includes a first exhaust valve 28a for switching a first exhaust passage 14a leading to a turbine 18b, and a second exhaust valve 28b for switching a second exhaust passage 14b not leading to the turbine 18b. An HPL 40 is provided for connecting the upstream side of the turbine 18b in the first exhaust passage 14a and an intake passage 12. A high pressure side EGR valve 46 is provided for adjusting the exhaust gas flow rate passing through the HPL 40. An exhaust variable valve system 30 is provided for changing the valve opening characteristics of the second exhaust valve 28b. In the case the flow rate of the exhaust gas returned to the intake passage 12 via the HPL 40 is same as or higher than a predetermined value in a high rotation high load region of the internal combustion engine 10, the second exhaust valve 28b is stopped in a closed state. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、過給機付き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 with a supercharger.

従来、例えば特許文献1には、気筒毎に、タービンに通じる第1排気通路を開閉する第1排気弁と、タービンを通らない第2排気通路を開閉する第2排気弁とを備える過給機付き内燃機関(いわゆる独立排気エンジン)が開示されている。より具体的には、この従来の内燃機関では、第1排気通路におけるタービンの下流側にリーンNOx触媒が配置されている。そして、第1排気通路におけるタービンとリーンNOx触媒との間に、吸気系へのEGR通路が接続されている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a turbocharger that includes, for each cylinder, a first exhaust valve that opens and closes a first exhaust passage that communicates with a turbine, and a second exhaust valve that opens and closes a second exhaust passage that does not pass through a turbine. An internal combustion engine (so-called independent exhaust engine) is disclosed. More specifically, in this conventional internal combustion engine, a lean NOx catalyst is disposed downstream of the turbine in the first exhaust passage. An EGR passage to the intake system is connected between the turbine and the lean NOx catalyst in the first exhaust passage.

特開平11−210449号公報JP-A-11-210449

ところで、タービンよりも上流と吸気通路とを接続するEGR通路を介して排気ガスの一部を吸気通路に再循環させるEGR手段を備えている過給機付き内燃機関では、高回転高負荷領域においてEGR制御を行う際に、次のような問題がある。すなわち、当該高回転高負荷領域において、EGRガス流量を多くすると、タービンに供給される排気ガス流量(排気エネルギ量)が低下してしまう。その結果、過給能力が低下し、内燃機関のトルクが低下してしまうことが懸念される。   By the way, in an internal combustion engine with a supercharger provided with EGR means for recirculating a part of exhaust gas to an intake passage via an EGR passage connecting the upstream side of the turbine and the intake passage, There are the following problems when performing EGR control. That is, if the EGR gas flow rate is increased in the high rotation and high load region, the exhaust gas flow rate (exhaust energy amount) supplied to the turbine decreases. As a result, there is a concern that the supercharging capability is reduced and the torque of the internal combustion engine is reduced.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高回転高負荷領域において、十分なガス流量でのEGRガスの導入を図りつつ内燃機関のトルクを向上させることのできる過給機付き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 in order to solve the above-described problems, and is capable of improving the torque of an internal combustion engine while introducing EGR gas at a sufficient gas flow rate in a high rotation and high load region. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine with a feeder.

第1の発明は、過給機付き内燃機関の制御装置であって、
吸入空気を過給するターボ過給機と、
前記ターボ過給機のタービンに通じる第1排気通路と、
前記第1排気通路を開閉する第1排気弁と、
前記タービンを通らない第2排気通路と、
前記第2排気通路を開閉する第2排気弁と、
前記第2排気弁の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構と、
前記第1排気通路における前記タービンの上流と接続され、吸気通路に向かうEGR通路と、
前記EGR通路を流れるガス流量を調整するEGR弁と、
高回転高負荷領域において、前記EGR通路を通って排気ガスが前記吸気通路に還流されるように前記EGR弁を制御する高回転高負荷時外部EGR制御手段と、
前記高回転高負荷領域において、前記吸気通路に還流される排気ガス流量が所定値以上である場合に、前記タービンに流れる排気ガス流量が増加するように、前記排気可変動弁機構を用いて前記第2排気弁の開弁特性を制御する第2排気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
1st invention is a control apparatus of the internal combustion engine with a supercharger,
A turbocharger that supercharges intake air;
A first exhaust passage leading to a turbine of the turbocharger;
A first exhaust valve for opening and closing the first exhaust passage;
A second exhaust passage not passing through the turbine;
A second exhaust valve for opening and closing the second exhaust passage;
An exhaust variable valve mechanism capable of changing a valve opening characteristic of the second exhaust valve;
An EGR passage connected to the upstream side of the turbine in the first exhaust passage and toward the intake passage;
An EGR valve that adjusts the flow rate of gas flowing through the EGR passage;
A high rotation high load external EGR control means for controlling the EGR valve so that exhaust gas is recirculated to the intake passage through the EGR passage in a high rotation high load region;
In the high rotation and high load region, the exhaust variable valve mechanism is used to increase the flow rate of exhaust gas flowing to the turbine when the flow rate of exhaust gas recirculated to the intake passage is a predetermined value or more. Second exhaust valve control means for controlling a valve opening characteristic of the second exhaust valve;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記タービンよりも上流側の部位において前記第1排気通路から分岐し、当該タービンの下流側の部位において前記第1排気通路に再び合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路の開閉を担うウエストゲートバルブと、
前記高回転高負荷領域において、前記タービンよりも上流側の前記第1排気通路内の排気圧力が所定値以上である場合に、前記ウエストゲートバルブの開度を大きくするタービン上流圧制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
An exhaust bypass passage that branches off from the first exhaust passage at a portion upstream of the turbine and rejoins the first exhaust passage at a portion downstream of the turbine;
A wastegate valve responsible for opening and closing the exhaust bypass passage;
A turbine upstream pressure control means for increasing the degree of opening of the wastegate valve when the exhaust pressure in the first exhaust passage on the upstream side of the turbine is equal to or higher than a predetermined value in the high rotation high load region;
Is further provided.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記高回転高負荷領域において、前記タービンよりも上流側の前記第1排気通路内の排気圧力が所定値以上である場合に、前記排気可変動弁機構を用いて前記第2排気弁のリフト量および作用角のうちの少なくとも一方を大きくするタービン上流圧制御手段を更に備えることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
When the exhaust pressure in the first exhaust passage on the upstream side of the turbine is greater than or equal to a predetermined value in the high rotation and high load region, the lift amount of the second exhaust valve is adjusted using the exhaust variable valve mechanism. And turbine upstream pressure control means for increasing at least one of the operating angles.

第1の発明によれば、高回転高負荷領域においてEGRガス流量が所定値以上であることが認められる場合に、第2排気弁の開弁特性の調整を利用してタービンに流れる排気ガス流量が増えるように制御される。これにより、タービン回転数を高く確保することができる。このため、EGRガスの導入を行いつつ、吸入空気量を高めることが可能となる。このように、本発明によれば、高回転高負荷領域において、十分なガス流量でのEGRガスの導入を図りつつ内燃機関のトルクを向上させることができる。   According to the first invention, when it is recognized that the EGR gas flow rate is not less than a predetermined value in the high rotation and high load region, the flow rate of the exhaust gas flowing to the turbine using the adjustment of the valve opening characteristic of the second exhaust valve. Is controlled to increase. Thereby, the turbine rotation speed can be secured high. For this reason, it is possible to increase the intake air amount while introducing the EGR gas. As described above, according to the present invention, it is possible to improve the torque of the internal combustion engine while introducing the EGR gas at a sufficient gas flow rate in the high rotation and high load region.

第2の発明によれば、高回転高負荷領域において上記第2排気弁の調整の実行中に、タービンよりも上流側の第1排気通路内の排気圧力が所定値以上になった場合には、ウエストゲートバルブの開度が大きくなるように修正される。これにより、タービンをバイパスする排気ガス流量が増えるので、上記排気圧力を適正な範囲内の値に下げることができる。これにより、内部EGRガス量を適正な値に制御することができ、ノッキングを抑制することができる。   According to the second invention, when the exhaust pressure in the first exhaust passage on the upstream side of the turbine becomes a predetermined value or more during the adjustment of the second exhaust valve in the high rotation and high load region. The opening of the waste gate valve is corrected so as to increase. As a result, the flow rate of exhaust gas that bypasses the turbine increases, so that the exhaust pressure can be lowered to a value within an appropriate range. Thereby, the internal EGR gas amount can be controlled to an appropriate value, and knocking can be suppressed.

第3の発明によれば、高回転高負荷領域において上記第2排気弁の調整の実行中に、タービンよりも上流側の第1排気通路内の排気圧力が所定値以上になった場合には、第2排気弁のリフト量および作用角のうちの少なくとも一方が大きくなるように修正される。これにより、タービンをバイパスする排気ガス流量が増えるので、上記排気圧力を適正な範囲内の値に下げることができる。これにより、内部EGRガス量を適正な値に制御することができ、ノッキングを抑制することができる。   According to the third invention, when the exhaust pressure in the first exhaust passage on the upstream side of the turbine becomes a predetermined value or more during the execution of the adjustment of the second exhaust valve in the high rotation and high load region. The second exhaust valve is corrected so that at least one of the lift amount and the operating angle is increased. As a result, the flow rate of exhaust gas that bypasses the turbine increases, so that the exhaust pressure can be lowered to a value within an appropriate range. Thereby, the internal EGR gas amount can be controlled to an appropriate value, and knocking can be suppressed.

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. 図1に示す内燃機関におけるEGRの導入領域を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an EGR introduction region in the internal combustion engine shown in FIG. 1. 高回転高負荷領域でのEGR導入時の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject at the time of EGR introduction | transduction in a high rotation high load area | region. 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. HPLにより導入するEGRガス流量の変化に対する吸入空気量およびタービン回転数の変化を、第2排気弁の弁停止の有無に応じて表した図である。It is the figure which represented the change of the intake air amount with respect to the change of the EGR gas flow rate introduce | transduced by HPL, and the change of turbine speed according to the presence or absence of the valve stop of a 2nd exhaust valve. スロットル開度変化に対するタービン上流圧(背圧)および内部EGRガス流量の変化を表した図である。It is a figure showing the change of the turbine upstream pressure (back pressure) and the internal EGR gas flow rate with respect to the throttle opening change. 本発明の実施の形態2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 2 of this invention. 本発明の実施の形態3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 3 of the present invention. スロットル開度変化に対するタービン上流圧(背圧)および外部EGRガス流量の変化を表した図である。It is a figure showing the change of the turbine upstream pressure (back pressure) and the external EGR gas flow rate with respect to the throttle opening change. 本発明の実施の形態4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 4 of this invention.

実施の形態1.
[システム構成]
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に示すシステムは、火花点火式の内燃機関10を備えている。内燃機関10は、車両に搭載され、その動力源とされるものである。内燃機関10には、空気を筒内に取り込むための吸気通路12と、筒内から排気ガスを排出するための排気通路14とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a spark ignition type internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is mounted on a vehicle and used as a power source. The internal combustion engine 10 includes an intake passage 12 for taking air into the cylinder and an exhaust passage 14 for discharging exhaust gas from the cylinder.

吸気通路12の入口近傍には、吸気通路12に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ16が設けられている。エアフローメータ16の下流には、ターボ過給機18のコンプレッサ18aが配置されている。ターボ過給機18は、コンプレッサ18aと一体的に連結され、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン18bを備えている。また、コンプレッサ18aは、タービン18bに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるようになっている。   In the vicinity of the inlet of the intake passage 12, an air flow meter 16 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake passage 12 is provided. A compressor 18 a of the turbocharger 18 is disposed downstream of the air flow meter 16. The turbocharger 18 includes a turbine 18b that is integrally connected to the compressor 18a and that is operated by exhaust gas exhaust energy. The compressor 18a is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas input to the turbine 18b.

コンプレッサ18aの下流側の吸気通路12には、コンプレッサ18aにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ20が配置されている。更に、インタークーラ20の下流には、吸気通路12を流れる空気量を調整するためのスロットルバルブ22が配置されている。スロットルバルブ22は、図示省略するスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ22の下流には、サージタンク24が配置されている。サージタンク24には、吸気圧力(過給圧)を検出するための吸気圧力センサ26が取り付けられている。   An intercooler 20 that cools the air compressed by the compressor 18a is disposed in the intake passage 12 on the downstream side of the compressor 18a. Further, a throttle valve 22 for adjusting the amount of air flowing through the intake passage 12 is disposed downstream of the intercooler 20. The throttle valve 22 is an electronically controlled valve that is driven by a throttle motor (not shown). A surge tank 24 is disposed downstream of the throttle valve 22. The surge tank 24 is provided with an intake pressure sensor 26 for detecting intake pressure (supercharging pressure).

図1に示す排気通路14は、タービン18bに通じる第1排気通路14aと、タービン18bに通じない第2排気通路14bとを備えている。また、内燃機関10の各気筒には、第1排気通路14aを開閉する第1排気弁(Ex1)28aと第2排気通路14bを開閉する第2排気弁(Ex2)28bとが配置されている。   The exhaust passage 14 shown in FIG. 1 includes a first exhaust passage 14a that communicates with the turbine 18b and a second exhaust passage 14b that does not communicate with the turbine 18b. Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with a first exhaust valve (Ex1) 28a for opening and closing the first exhaust passage 14a and a second exhaust valve (Ex2) 28b for opening and closing the second exhaust passage 14b. .

また、図1に示す内燃機関10は、上記排気弁28a、28bを駆動するための排気可変動弁機構30を備えている。より具体的には、排気可変動弁機構30は、その詳細な説明は省略するが、第2排気弁28bを第1排気弁28aとは独立して閉弁状態で停止可能な機構であるものとする。   Further, the internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 includes an exhaust variable valve mechanism 30 for driving the exhaust valves 28a and 28b. More specifically, the exhaust variable valve mechanism 30 is a mechanism capable of stopping the second exhaust valve 28b in a closed state independently of the first exhaust valve 28a, although a detailed description thereof is omitted. And

また、タービン18bよりも上流側の第1排気通路14aには、その部位で排気圧力(タービン上流圧)を検出するための排気圧力センサ32が取り付けられている。更に、第1排気通路14aと第2排気通路14bとの合流後の合流後排気通路14cには、排気ガスを浄化するための触媒(S/C)34が設けられている。   Further, an exhaust pressure sensor 32 for detecting an exhaust pressure (turbine upstream pressure) at that portion is attached to the first exhaust passage 14a upstream of the turbine 18b. Furthermore, a catalyst (S / C) 34 for purifying exhaust gas is provided in the post-merging exhaust passage 14c after joining the first exhaust passage 14a and the second exhaust passage 14b.

また、第1排気通路14aには、タービン18bをバイパスしてタービン18bの入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路36が接続されている。排気バイパス通路36の途中には、排気バイパス通路36の開閉を担う電動式のウエストゲートバルブ38が配置されている。   The first exhaust passage 14a is connected to an exhaust bypass passage 36 that bypasses the turbine 18b and connects the inlet side and the outlet side of the turbine 18b. An electric waste gate valve 38 that opens and closes the exhaust bypass passage 36 is disposed in the middle of the exhaust bypass passage 36.

また、図1に示すシステムは、高圧排気ガス還流通路(HPL:High Pressure Loop)40を備えている。HPL40は、タービン18bよりも上流側の第1排気通路14aとコンプレッサ18aよりも下流側の吸気通路12とを連通するように構成されている。このHPL40の途中には、再循環排気ガス(EGRガス)の流れの上流側から順に、EGR触媒42、EGRクーラ44、および高圧側EGR弁46が配置されている。高圧側EGR弁46は、HPL40の開閉を担うバルブである。   The system shown in FIG. 1 includes a high pressure exhaust gas recirculation passage (HPL: High Pressure Loop) 40. The HPL 40 is configured to communicate the first exhaust passage 14a upstream of the turbine 18b and the intake passage 12 downstream of the compressor 18a. In the middle of the HPL 40, an EGR catalyst 42, an EGR cooler 44, and a high pressure side EGR valve 46 are arranged in this order from the upstream side of the flow of the recirculated exhaust gas (EGR gas). The high pressure side EGR valve 46 is a valve responsible for opening and closing the HPL 40.

更に、図1に示すシステムは、低圧排気ガス還流通路(LPL:Low Pressure Loop)48を備えている。LPL48は、タービン18bよりも下流側かつ触媒34よりも下流側の合流後排気通路14cとコンプレッサ18aよりも上流側の吸気通路12とを連通するように構成されている。このLPL48の途中には、低圧側EGR弁50が配置されている。低圧側EGR弁50は、LPL48の開閉を担うバルブである。尚、低圧排気ガス還流通路の具体的な構成は、このLPL48のような構成に限らず、例えば、高圧排気ガス還流通路40とコンプレッサ18aよりも上流側の吸気通路12とを連通するように構成されたものであってもよい。   Further, the system shown in FIG. 1 includes a low pressure exhaust gas recirculation passage (LPL: Low Pressure Loop) 48. The LPL 48 is configured to communicate the combined exhaust passage 14c downstream of the turbine 18b and downstream of the catalyst 34 with the intake passage 12 upstream of the compressor 18a. In the middle of the LPL 48, a low pressure side EGR valve 50 is disposed. The low pressure side EGR valve 50 is a valve responsible for opening and closing the LPL 48. The specific configuration of the low-pressure exhaust gas recirculation passage is not limited to the configuration of the LPL 48, and for example, the high-pressure exhaust gas recirculation passage 40 and the intake passage 12 upstream of the compressor 18a are communicated. It may be what was done.

本実施形態のシステムは、更に、ECU(Electronic Control Unit)60を備えている。ECU60の入力には、上述したエアフローメータ16、吸気圧力センサ26、排気圧力センサ32とともに、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ62およびタービン18bの回転数を検出するためのタービン回転数センサ64等の内燃機関10の運転状態を検出するための各種のセンサが接続されている。また、ECU60の出力には、上述したスロットルバルブ22およびEGR弁46、50とともに、燃料噴射弁66および点火プラグ68等の内燃機関10の運転状態を制御するための各種のアクチュエータが接続されている。   The system of this embodiment further includes an ECU (Electronic Control Unit) 60. The input of the ECU 60 includes the air flow meter 16, the intake pressure sensor 26, the exhaust pressure sensor 32, and the crank angle sensor 62 for detecting the engine speed and the turbine speed sensor for detecting the speed of the turbine 18b. Various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine 10 such as 64 are connected. In addition to the throttle valve 22 and the EGR valves 46 and 50 described above, various actuators for controlling the operation state of the internal combustion engine 10 such as the fuel injection valve 66 and the spark plug 68 are connected to the output of the ECU 60. .

図2は、図1に示す内燃機関10におけるEGRの導入領域を説明するための図である。
以上のように構成された本実施形態のシステムによれば、高圧側EGR弁46の開度(バルブリフト量)を調整することで、HPL40を通って吸気通路12に還流するEGRガス流量を調整することができる。また、低圧側EGR弁50の開度(バルブリフト量)を調整することで、LPL48を通って吸気通路12に還流するEGRガス流量を調整することができる。
FIG. 2 is a view for explaining an EGR introduction region in the internal combustion engine 10 shown in FIG.
According to the system of the present embodiment configured as described above, the flow rate of the EGR gas returning to the intake passage 12 through the HPL 40 is adjusted by adjusting the opening degree (valve lift amount) of the high-pressure side EGR valve 46. can do. Further, by adjusting the opening degree (valve lift amount) of the low pressure side EGR valve 50, the flow rate of the EGR gas flowing back to the intake passage 12 through the LPL 48 can be adjusted.

図2に示すように、本実施形態では、内燃機関10の運転領域のほぼ全域において、LPL48を用いた少量でのEGR制御を行うようにしている。そして、低回転低負荷領域から中回転中負荷領域、および高回転高負荷領域において、HPL40を用いたEGR制御を行うようにしている。   As shown in FIG. 2, in the present embodiment, EGR control with a small amount using the LPL 48 is performed in almost the entire operation region of the internal combustion engine 10. The EGR control using the HPL 40 is performed from the low rotation / low load region to the middle / middle load region and the high rotation / high load region.

本実施形態のシステムでは、高回転高負荷領域において、吸気弁(図示省略)と第2排気弁28bとの間でバルブオーバーラップ期間を確保することで、燃焼室を介した吸気側から排気ガスへのガスの吹き抜けを利用して、筒内残留ガスを十分に掃気させることが可能である。このような掃気(スカベンジング)によれば、高回転高負荷領域において、エンジン出力を効果的に高めることができる。   In the system according to the present embodiment, in the high-rotation and high-load region, the exhaust gas from the intake side through the combustion chamber is ensured by ensuring a valve overlap period between the intake valve (not shown) and the second exhaust valve 28b. It is possible to sufficiently scavenge the in-cylinder residual gas by using the gas blow-through to the cylinder. According to such scavenging (scavenging), the engine output can be effectively increased in a high rotation and high load region.

ところが、上記の掃気を行うようにした場合には、エンジン出力を良好に高められる一方、燃焼圧力(Pmax)や燃焼温度が上昇するので、ピストンリングの厚み増加等のハード的な高圧対策やオイルジェット強化等の温度対策といった内燃機関10のハードウェア構成上の対策が必要になってくる。このような対策を行うことは、内燃機関10のフリクションロスの増加に繋がり、常用運転領域における燃費悪化を招く結果となる。   However, when the above scavenging is performed, the engine output can be improved satisfactorily, while the combustion pressure (Pmax) and the combustion temperature rise. Measures on the hardware configuration of the internal combustion engine 10, such as temperature measures such as jet reinforcement, are required. Taking such measures leads to an increase in the friction loss of the internal combustion engine 10 and results in a deterioration in fuel consumption in the normal operation region.

そこで、本実施形態では、上述したように、高回転高負荷領域において、HPL40を利用してEGRクーラ44によって十分に冷却されたEGRガスを導入するようにしている。これにより、燃焼温度を下げることができるので、燃焼圧力(Pmax)を上げ過ぎることがなくなり、上記対策を不要として燃費改善を図ることができる。また、ノッキングを抑止することもできる。   Therefore, in the present embodiment, as described above, the EGR gas sufficiently cooled by the EGR cooler 44 using the HPL 40 is introduced in the high rotation and high load region. As a result, the combustion temperature can be lowered, so that the combustion pressure (Pmax) is not increased too much, and the fuel consumption can be improved without the above measures. Further, knocking can be suppressed.

図3は、高回転高負荷領域でのEGR導入時の課題を説明するための図である。
HPL40を用いたEGR制御は、タービン18bの上流側から排気ガスを取り出す手法である。このため、このEGR制御によって導入するEGRガス流量を多くすると、タービン18bに供給される排気エネルギ量が減少するので、図3に示すように、タービン回転数が低下する。また、それに伴い、コンプレッサ18aの過給能力が低下するので、吸入空気量が低下し、内燃機関10のトルクが低下する可能性がある。
FIG. 3 is a diagram for explaining a problem at the time of EGR introduction in a high rotation and high load region.
EGR control using the HPL 40 is a method for extracting exhaust gas from the upstream side of the turbine 18b. For this reason, if the EGR gas flow rate introduced by the EGR control is increased, the amount of exhaust energy supplied to the turbine 18b is reduced, so that the turbine rotational speed is lowered as shown in FIG. Moreover, since the supercharging capability of the compressor 18a is reduced accordingly, the intake air amount is reduced, and the torque of the internal combustion engine 10 may be reduced.

そこで、本実施形態では、HPL40を用いたEGR制御を行う高回転高負荷領域において、EGRガス流量が所定値以上である場合には、排気可変動弁機構30を用いて、タービン18bをバイパスする側の第2排気弁28bを閉弁状態で停止させる(すなわち、リフト量をゼロにする)ようにした。より具体的には、上記高回転高負荷領域において、タービン回転数および吸入空気量を監視し、タービン回転数または吸入空気量が所定値(後述する第1所定値)以下となることでこれらのパラメータの低下傾向が見られた場合に、第2排気弁28bを閉弁状態で停止させるようにした。   Therefore, in the present embodiment, when the EGR gas flow rate is equal to or higher than a predetermined value in the high rotation and high load region in which EGR control using the HPL 40 is performed, the exhaust variable valve mechanism 30 is used to bypass the turbine 18b. The second exhaust valve 28b on the side is stopped in a closed state (that is, the lift amount is made zero). More specifically, the turbine rotational speed and the intake air amount are monitored in the high rotational speed and high load region, and when the turbine rotational speed or the intake air amount becomes a predetermined value (a first predetermined value described later) or less, The second exhaust valve 28b is stopped in a closed state when a tendency to decrease the parameter is observed.

図4は、上記の機能を実現するために、本実施の形態1においてECU60が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定時間毎に周期的に実行されるものとする。
図4に示すルーチンでは、先ず、内燃機関10の現在の運転領域がHPL40を用いてEGRを導入する高回転高負荷領域(図2参照)であるか否かが判別される(ステップ100)。
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the ECU 60 in the first embodiment in order to realize the above function. Note that this routine is periodically executed at predetermined time intervals.
In the routine shown in FIG. 4, first, it is determined whether or not the current operating region of the internal combustion engine 10 is a high rotation high load region (see FIG. 2) in which EGR is introduced using the HPL 40 (step 100).

上記ステップ100において上記高回転高負荷領域であると判定された場合には、吸入空気量またはタービン回転数が第1所定値よりも低いか否かが判別される(ステップ102)。本ステップ102における吸入空気量の所定値およびタービン回転数の第1所定値は、HPL40を用いたEGRによるEGRガス流量が内燃機関10のトルク低下が懸念される所定値よりも多い状況下にあるかどうかを判断するための値である。   If it is determined in step 100 that the region is in the high rotation / high load region, it is determined whether the intake air amount or the turbine speed is lower than a first predetermined value (step 102). The predetermined value of the intake air amount and the first predetermined value of the turbine speed in step 102 are in a situation where the EGR gas flow rate by EGR using the HPL 40 is higher than a predetermined value at which the torque reduction of the internal combustion engine 10 is a concern. It is a value for judging whether or not.

上記ステップ102において吸入空気量またはタービン回転数が第1所定値よりも低いと判定された場合には、触媒(S/C)34に直結している側(すなわち、タービン18bをバイパスしている側)の第2排気弁(Ex2)28bを閉弁状態で停止させる処理が実行される(ステップ104)。   If it is determined in step 102 that the intake air amount or the turbine rotational speed is lower than the first predetermined value, the side directly connected to the catalyst (S / C) 34 (that is, the turbine 18b is bypassed). A process of stopping the second exhaust valve (Ex2) 28b on the side in a closed state is executed (step 104).

次に、吸入空気量またはタービン回転数が上記第1所定値よりも大きい第2所定値よりも高いか否かが判別される(ステップ106)。本ステップ106における吸入空気量の所定値およびタービン回転数の第2所定値は、上記ステップ104による第2排気弁(Ex2)28bの閉弁停止処理に伴って、内燃機関10のトルク確保の観点において問題のない程度にまで吸入空気量またはタービン回転数が高まったかどうかを判断するための値である。   Next, it is determined whether or not the intake air amount or the turbine rotational speed is higher than a second predetermined value that is larger than the first predetermined value (step 106). The predetermined value of the intake air amount and the second predetermined value of the turbine speed in this step 106 are the viewpoints for securing the torque of the internal combustion engine 10 in accordance with the valve closing stop processing of the second exhaust valve (Ex2) 28b in the above step 104. This is a value for judging whether the intake air amount or the turbine rotational speed has increased to a level where there is no problem.

上記ステップ106において吸入空気量またはタービン回転数が第2所定値よりも高いと判定された場合には、触媒(S/C)34に直結している側の第2排気弁(Ex2)28bの閉弁停止処理が解除される(ステップ108)。   If it is determined in step 106 that the intake air amount or the turbine rotational speed is higher than the second predetermined value, the second exhaust valve (Ex2) 28b on the side directly connected to the catalyst (S / C) 34 The valve closing stop process is canceled (step 108).

図5は、HPL40により導入するEGRガス流量の変化に対する吸入空気量およびタービン回転数の変化を、第2排気弁28bの弁停止の有無に応じて表した図である。
以上説明した図4に示すルーチンによれば、HPL40を用いたEGRの導入を行う高回転高負荷領域において、EGRガス流量が所定値以上である(吸入空気量またはタービン回転数が第1所定値よりも低い)ことで内燃機関10のトルク低下が懸念される場合には、第2排気弁28bが閉弁状態で停止される。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the intake air amount and the turbine rotational speed with respect to changes in the EGR gas flow rate introduced by the HPL 40, depending on whether the second exhaust valve 28b is stopped or not.
According to the routine shown in FIG. 4 described above, the EGR gas flow rate is equal to or higher than a predetermined value (the intake air amount or the turbine speed is the first predetermined value) in the high-rotation and high-load region where EGR is introduced using the HPL 40. 2), the second exhaust valve 28b is stopped in a closed state.

これにより、第1排気通路14aを通ってタービン18bに流れる排気ガス流量が増えることで、タービン回転数を高く確保することができる。このため、図5に示すように、HPL40によるEGRガスの導入を行いつつ、吸入空気量を高めることが可能となる。このように、本実施形態の制御によれば、高回転高負荷領域において、十分なガス流量でのEGRガスの導入を図りつつ内燃機関10のトルクを向上させることができる。   As a result, the flow rate of the exhaust gas flowing through the first exhaust passage 14a to the turbine 18b increases, so that the turbine speed can be secured high. For this reason, as shown in FIG. 5, it is possible to increase the intake air amount while introducing the EGR gas by the HPL 40. Thus, according to the control of the present embodiment, the torque of the internal combustion engine 10 can be improved while introducing the EGR gas at a sufficient gas flow rate in the high rotation and high load region.

ところで、上述した実施の形態1においては、HPL40を用いたEGRの導入を行う高回転高負荷領域においてEGRガス流量が所定値以上である場合には、第2排気弁28bを閉弁状態で停止させるようにしている。しかしながら、本発明は、このような場合にタービンに流れる排気ガス流量を増加させるべく第2排気弁の開弁特性を変更するものであれば、このような手法に限定されるものではない。すなわち、第2排気弁のリフト量および作用角のうちの少なくとも一方を連続的に変更可能とする排気可変動弁機構を備えている場合には、上記の場合に、第2排気弁のリフト量および作用角のうちの少なくとも一方を小さくするものであってもよい。   By the way, in the first embodiment described above, when the EGR gas flow rate is equal to or higher than a predetermined value in the high-rotation and high-load region where EGR is introduced using the HPL 40, the second exhaust valve 28b is stopped in a closed state. I try to let them. However, the present invention is not limited to such a method as long as the opening characteristic of the second exhaust valve is changed to increase the flow rate of the exhaust gas flowing through the turbine in such a case. That is, in the case described above, when the exhaust variable valve mechanism that enables at least one of the lift amount and the operating angle of the second exhaust valve to be continuously changed is provided, the lift amount of the second exhaust valve Further, at least one of the working angles may be reduced.

尚、上述した実施の形態1においては、HPL40が前記第1の発明における「EGR通路」に、高圧側EGR弁46が前記第1の発明における「EGR弁」に、それぞれ相当している。また、ECU60が、図2に示す高回転高負荷領域においてHPL40を用いたEGR制御を実行することにより前記第1の発明における「高回転高負荷時外部EGR制御手段」が、上記ステップ102および104の処理を実行することにより前記第1の発明における「第2排気弁制御手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the HPL 40 corresponds to the “EGR passage” in the first invention, and the high pressure side EGR valve 46 corresponds to the “EGR valve” in the first invention. Further, when the ECU 60 executes EGR control using the HPL 40 in the high rotation / high load region shown in FIG. 2, the “high rotation / high load external EGR control means” in the first aspect of the present invention is the above steps 102 and 104. By executing the process, the “second exhaust valve control means” in the first invention is realized.

実施の形態2.
次に、図6および図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU60に図4に示すルーチンに代えて後述する図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 and FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 60 to execute a routine shown in FIG. 7 described later instead of the routine shown in FIG. 4 using the hardware configuration shown in FIG.

図6は、スロットル開度変化に対するタービン上流圧(背圧)および内部EGRガス流量の変化を表した図である。
上述した実施の形態1の第2排気弁28bの制御によれば、既述したように、高回転高負荷領域において、十分なガス流量でのEGRガスの導入を図りつつ内燃機関10のトルクを向上させることができる。しかしながら、上記制御が実行されると、タービン18b側に流れる排気ガス流量が増えるので、上記高回転高負荷領域内においてスロットル開度が大きい側(すなわち、負荷が高い側)では、図6に示すように、背圧(タービン上流圧)が上昇してしまう。その結果、筒内に残留する排気ガス量(いわゆる内部EGRガス量)が増加してしまい、ノッキングが発生し易くなる。
FIG. 6 is a diagram showing changes in the turbine upstream pressure (back pressure) and the internal EGR gas flow rate with respect to changes in the throttle opening.
According to the control of the second exhaust valve 28b of the first embodiment described above, the torque of the internal combustion engine 10 is increased while introducing the EGR gas at a sufficient gas flow rate in the high rotation and high load region as described above. Can be improved. However, when the above control is executed, the flow rate of the exhaust gas flowing to the turbine 18b increases, so that the side where the throttle opening is large (that is, the side where the load is high) within the high rotation and high load region is shown in FIG. As such, the back pressure (turbine upstream pressure) increases. As a result, the amount of exhaust gas remaining in the cylinder (so-called internal EGR gas amount) increases, and knocking is likely to occur.

そこで、本実施形態では、上述した実施の形態1の第2排気弁28bの制御の実行中にタービン18b側の背圧(タービン上流圧)があるレベル以上になった場合には、ウエストゲートバルブ38を所定量だけ開くようにした。   Therefore, in this embodiment, when the back pressure (turbine upstream pressure) on the turbine 18b side becomes a certain level or higher during execution of the control of the second exhaust valve 28b of the first embodiment described above, the waste gate valve. 38 was opened by a predetermined amount.

図7は、上記の機能を実現するために、本実施の形態2においてECU60が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図7において、実施の形態1における図4に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the ECU 60 in the second embodiment in order to realize the above function. In FIG. 7, the same steps as those shown in FIG. 4 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図7に示すルーチンでは、ステップ104にて高回転高負荷領域において第2排気弁28bを閉弁状態で停止させる処理が実行された後には、次いで、EGR・T/C側の背圧(タービン上流圧)が所定の範囲内にあるか否かが判別される(ステップ200)。その結果、タービン上流圧が上記所定の範囲内(適正な範囲内)にあると判定された場合には、上記ステップ106以降の処理が実行される。   In the routine shown in FIG. 7, after the processing for stopping the second exhaust valve 28 b in the closed state in the high rotation / high load region at step 104 is executed, the back pressure (turbine on the EGR / T / C side) is It is determined whether or not (upstream pressure) is within a predetermined range (step 200). As a result, when it is determined that the turbine upstream pressure is within the predetermined range (within an appropriate range), the processing after step 106 is executed.

一方、上記ステップ200においてタービン上流圧が上記所定の範囲内にないと判定された場合には、次いで、タービン上流圧が上記所定の範囲よりも高いか否か(上記所定の範囲の上限値よりも高いか、或いは、上記所定の範囲の下限値よりも低いか)が判別される(ステップ202)。   On the other hand, if it is determined in step 200 that the turbine upstream pressure is not within the predetermined range, then whether or not the turbine upstream pressure is higher than the predetermined range (from the upper limit value of the predetermined range). Is higher or lower than the lower limit value of the predetermined range) (step 202).

上記ステップ202において、タービン上流圧が上記所定の範囲の上限値よりも高いと判定された場合には、ウエストゲートバルブ38を所定量だけ開く制御が実行される(ステップ204)。具体的には、ウエストゲートバルブ38は、通常、所定の開度に開かれた状態で制御されている。本ステップ204では、そのような所定の開度に対して開き側の開度に制御される。   When it is determined in step 202 that the turbine upstream pressure is higher than the upper limit value of the predetermined range, control for opening the waste gate valve 38 by a predetermined amount is executed (step 204). Specifically, the wastegate valve 38 is normally controlled in a state opened to a predetermined opening. In this step 204, the opening degree is controlled to the opening side with respect to such a predetermined opening degree.

一方、上記ステップ202において、タービン上流圧が上記所定の範囲の下限値よりも低いと判定された場合には、ウエストゲートバルブ38を所定量だけ閉じる制御が実行される(ステップ206)。   On the other hand, when it is determined in step 202 that the turbine upstream pressure is lower than the lower limit value of the predetermined range, control for closing the waste gate valve 38 by a predetermined amount is executed (step 206).

以上説明した図7に示すルーチンによれば、高回転高負荷領域において第2排気弁28bの弁停止制御の実行中に、タービン上流圧があるレベル以上になった場合には、ウエストゲートバルブ38が所定量だけ開かれる。これにより、タービン18bをバイパスする排気ガス流量が増えるので、タービン上流圧を適正な範囲内の値に下げることができる。これにより、内部EGRガス量を適正な値に制御することができ、ノッキングを抑制することができる。   According to the routine shown in FIG. 7 described above, when the turbine upstream pressure becomes a certain level or more during execution of the valve stop control of the second exhaust valve 28b in the high rotation and high load region, the wastegate valve 38 is used. Is opened by a predetermined amount. As a result, the flow rate of the exhaust gas that bypasses the turbine 18b increases, so that the turbine upstream pressure can be lowered to a value within an appropriate range. Thereby, the internal EGR gas amount can be controlled to an appropriate value, and knocking can be suppressed.

また、上記ルーチンによれば、タービン上流圧が逆にあるレベル以下になった場合には、ウエストゲートバルブ38が所定量だけ閉じられる。これにより、タービン18bをバイパスする排気ガス流量が減るので、タービン上流圧を適正な範囲内の値に高めることができる。   Further, according to the above routine, when the turbine upstream pressure is below a certain level, the wastegate valve 38 is closed by a predetermined amount. As a result, the flow rate of the exhaust gas that bypasses the turbine 18b decreases, so that the turbine upstream pressure can be increased to a value within an appropriate range.

尚、上述した実施の形態2においては、ECU60が上記ステップ202および204の処理を実行することにより前記第2の発明における「タービン上流圧制御手段」が実現されている。   In the second embodiment described above, the “turbine upstream pressure control means” according to the second aspect of the present invention is realized by the ECU 60 executing the processing of steps 202 and 204 described above.

実施の形態3.
次に、図8を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU60に図7に示すルーチンに代えて後述する図8に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 60 to execute a routine shown in FIG. 8 described later instead of the routine shown in FIG. 7 using the hardware configuration shown in FIG.

上述した実施の形態1、2においては、高回転高負荷領域においてEGRガス流量が所定値以上である場合には、タービン18bに流れる排気ガス流量を増加させるために、第2排気弁28bを閉弁状態で停止させるようにしている。しかしながら、このような制御によって、長時間に渡って第2排気弁28bが停止されると、第2排気通路14bにおける排気ガスの流通が停止するので、第2排気通路14bの温度が低下し、それに伴い、燃焼室の壁面温度が低下する。その結果、冷却損失が増加し、燃費が悪化する可能性がある。   In the first and second embodiments described above, when the EGR gas flow rate is greater than or equal to a predetermined value in the high rotation and high load region, the second exhaust valve 28b is closed to increase the flow rate of the exhaust gas flowing to the turbine 18b. It stops in the valve state. However, when the second exhaust valve 28b is stopped for a long time by such control, the flow of the exhaust gas in the second exhaust passage 14b stops, so the temperature of the second exhaust passage 14b decreases, Along with this, the wall surface temperature of the combustion chamber decreases. As a result, the cooling loss increases and the fuel consumption may deteriorate.

そこで、本実施形態では、高回転高負荷領域においてEGRガス流量が所定値以上である場合には、タービン18bに流れる排気ガス流量を増加させるために、第2排気弁28bを停止させるのではなく、第2排気弁28bのリフト量を所定量だけ下げるようにした。更に、そのような第2排気弁28bのリフト量の制御中にタービン上流圧が上記所定の範囲内から外れた場合には、第2排気弁28bのリフト量の調整によって、タービン上流圧の調整を行うようにした。   Therefore, in the present embodiment, when the EGR gas flow rate is a predetermined value or higher in the high rotation and high load region, the second exhaust valve 28b is not stopped in order to increase the exhaust gas flow rate flowing to the turbine 18b. The lift amount of the second exhaust valve 28b is lowered by a predetermined amount. Further, when the turbine upstream pressure deviates from the predetermined range during the control of the lift amount of the second exhaust valve 28b, the turbine upstream pressure is adjusted by adjusting the lift amount of the second exhaust valve 28b. To do.

図8は、上記の機能を実現するために、本実施の形態3においてECU60が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図8において、実施の形態2における図7に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 8 is a flowchart of a routine executed by the ECU 60 in the third embodiment in order to realize the above function. In FIG. 8, the same steps as those shown in FIG. 7 in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図8に示すルーチンでは、ステップ102において、吸入空気量またはタービン回転数が第1所定値よりも低いと判定された場合には、第2排気弁(Ex2)28bのリフト量を所定量だけ下げる処理が実行される(ステップ300)。また、ステップ106において、吸入空気量またはタービン回転数が第2所定値よりも高いと判定された場合には、第2排気弁(Ex2)28bのリフト量を所定量だけ上げる処理が実行される(ステップ302)。   In the routine shown in FIG. 8, when it is determined in step 102 that the intake air amount or the turbine rotational speed is lower than the first predetermined value, the lift amount of the second exhaust valve (Ex2) 28b is decreased by a predetermined amount. Processing is performed (step 300). If it is determined in step 106 that the intake air amount or the turbine speed is higher than the second predetermined value, a process of increasing the lift amount of the second exhaust valve (Ex2) 28b by a predetermined amount is executed. (Step 302).

また、図8に示すルーチンでは、ステップ202において、タービン上流圧が上記所定の範囲の上限値よりも高いと判定された場合には、第2排気弁28bのリフト量を所定量だけ上げる処理が実行される(ステップ304)。一方、上記ステップ202において、タービン上流圧が上記所定の範囲の下限値よりも低いと判定された場合には、第2排気弁28bのリフト量を所定量だけ下げる処理が実行される(ステップ306)。   Further, in the routine shown in FIG. 8, when it is determined in step 202 that the turbine upstream pressure is higher than the upper limit value of the predetermined range, a process of increasing the lift amount of the second exhaust valve 28b by a predetermined amount is performed. It is executed (step 304). On the other hand, if it is determined in step 202 that the turbine upstream pressure is lower than the lower limit value of the predetermined range, a process of lowering the lift amount of the second exhaust valve 28b by a predetermined amount is executed (step 306). ).

以上説明した図8に示すルーチンによれば、HPL40を用いたEGRの導入を行う高回転高負荷領域において、EGRガス流量が所定値以上である場合に、第2排気弁28bのリフト量を所定量だけ下げられる。これにより、第1排気通路14aを通ってタービン18bに流れる排気ガス流量が増えることで、タービン回転数を高く確保して、吸入空気量の低下を防止することができる。このような本実施形態の手法によっても、高回転高負荷領域において、十分なガス流量でのEGRガスの導入を図りつつ内燃機関10のトルクを向上させることができる。   According to the routine shown in FIG. 8 described above, the lift amount of the second exhaust valve 28b is determined when the EGR gas flow rate is equal to or higher than a predetermined value in the high-rotation and high-load region where EGR is introduced using the HPL 40. Only a fixed amount can be lowered. As a result, the flow rate of the exhaust gas flowing through the first exhaust passage 14a to the turbine 18b is increased, so that the turbine rotational speed can be secured high and the intake air amount can be prevented from decreasing. Also according to the method of the present embodiment, the torque of the internal combustion engine 10 can be improved while introducing the EGR gas at a sufficient gas flow rate in the high rotation and high load region.

そのうえで、本実施形態では、上記の場合に、第2排気弁28bを閉弁状態で停止させるのではなく、そのリフト量を所定量だけ下げるようにしている。これにより、そのような第2排気弁28bの制御中においても、第2排気通路14bにおける排気ガスの流通が継続されるので、冷却損失の増加を抑制し、燃費悪化を抑制することができる。   In addition, in this embodiment, in the above case, the second exhaust valve 28b is not stopped in a closed state, but the lift amount is lowered by a predetermined amount. Thereby, even during the control of the second exhaust valve 28b, the circulation of the exhaust gas in the second exhaust passage 14b is continued, so that an increase in cooling loss can be suppressed and deterioration in fuel consumption can be suppressed.

また、上記ルーチンによれば、高回転高負荷領域における第2排気弁28bのリフト量の制御中に、タービン上流圧が所定の範囲内から外れた場合に、第2排気弁28bのリフト量を制御することで、タービン上流圧を適正な範囲内の値に調整することができる。このような手法によっても、内部EGRガス量を適正な値に制御することができ、ノッキングを抑制することができる。   In addition, according to the above routine, when the turbine upstream pressure is out of the predetermined range during the control of the lift amount of the second exhaust valve 28b in the high rotation and high load region, the lift amount of the second exhaust valve 28b is set. By controlling, the turbine upstream pressure can be adjusted to a value within an appropriate range. Also by such a method, the amount of internal EGR gas can be controlled to an appropriate value, and knocking can be suppressed.

ところで、上述した実施の形態3においては、必要に応じて第2排気弁28bのリフト量を調整するようにしている。しかしながら、本発明における第2排気弁の開弁特性の変更手法はこれに限定されるものではない。すなわち、リフト量を変えることなく第2排気弁の作用角を変更可能な排気可変動弁機構を備えている場合には、必要に応じて第2排気弁の作用角の調整を行うようにしてもよい。   By the way, in Embodiment 3 mentioned above, the lift amount of the 2nd exhaust valve 28b is adjusted as needed. However, the method for changing the valve opening characteristic of the second exhaust valve in the present invention is not limited to this. That is, when the variable exhaust valve mechanism that can change the operating angle of the second exhaust valve without changing the lift amount is provided, the operating angle of the second exhaust valve is adjusted as necessary. Also good.

尚、上述した実施の形態3においては、ECU60が上記ステップ202および304の処理を実行することにより前記第3の発明における「タービン上流圧制御手段」が実現されている。   In the third embodiment described above, the “turbine upstream pressure control means” according to the third aspect of the present invention is realized by the ECU 60 executing the processing of steps 202 and 304 described above.

実施の形態4.
次に、図9および図10を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU60に図8に示すルーチンに代えて後述する図10に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 60 to execute a routine shown in FIG. 10 described later instead of the routine shown in FIG. 8 using the hardware configuration shown in FIG.

図9は、スロットル開度変化に対するタービン上流圧(背圧)および外部EGRガス流量の変化を表した図である。尚、図9は、高圧側EGR弁46の開度を一定開度とした場合の波形を示している。
上述した実施の形態3の制御によれば、高回転高負荷領域での外部EGRガスの導入時に、第2排気弁28bのリフト量を最適な開度に調整することで、タービン上流圧の過上昇を防ぎつつ外部EGRを導入することが可能となる。しかしながら、上記制御のように第2排気弁28bのリフト量を可変とすると、タービン上流圧が変化する。タービン上流圧が変化すると、図9に示すように、HPL40の上下流の圧力差が変化するので、外部EGRガス流量が変化する。また、図9に示すように、そのようなタービン上流圧の変化に伴う外部EGRガス流量の変化は、スロットル開度が大きい側(高負荷側)の方が大きくなる。
FIG. 9 is a diagram showing changes in the turbine upstream pressure (back pressure) and the external EGR gas flow rate with respect to changes in the throttle opening. FIG. 9 shows a waveform when the opening degree of the high-pressure side EGR valve 46 is a constant opening degree.
According to the control of the third embodiment described above, the turbine upstream pressure excess is adjusted by adjusting the lift amount of the second exhaust valve 28b to the optimum opening degree when the external EGR gas is introduced in the high rotation / high load region. External EGR can be introduced while preventing the rise. However, if the lift amount of the second exhaust valve 28b is made variable as in the above control, the turbine upstream pressure changes. When the turbine upstream pressure changes, as shown in FIG. 9, the pressure difference between the upstream and downstream of the HPL 40 changes, so the external EGR gas flow rate changes. Further, as shown in FIG. 9, the change in the external EGR gas flow rate due to such a change in the turbine upstream pressure is larger on the side where the throttle opening is large (high load side).

上記のように、第2排気弁28bのリフト量を可変にしたことに伴って外部EGRガス流量が変化すると、EGRガス流量の過不足が生ずる可能性がある。そして、EGRガス流量の不足が生ずると、ノッキングが生じ易くなり、一方、EGRガス流量の過多が生ずると、失火が発生し易くなる。   As described above, if the external EGR gas flow rate changes in association with making the lift amount of the second exhaust valve 28b variable, there is a possibility that the EGR gas flow rate will be excessive or insufficient. Further, when the EGR gas flow rate is insufficient, knocking is likely to occur. On the other hand, if the EGR gas flow rate is excessive, misfire is likely to occur.

そこで、本実施形態では、上述した実施の形態3における第2排気弁28bの制御を行う場合には、HPL40の上下流の圧力差と高圧側EGR弁46の開度とに基づいてEGRガス流量を推定するようにした。そして、当該EGRガス流量(EGR率)の過不足が認められる場合には、そのような過不足がなくなるように高圧側EGR弁46の開度を調整する(フィードバック制御する)ようにした。   Therefore, in the present embodiment, when the second exhaust valve 28b in the third embodiment described above is controlled, the EGR gas flow rate is based on the pressure difference between the upstream and downstream of the HPL 40 and the opening degree of the high pressure side EGR valve 46. Was estimated. When an excess or deficiency in the EGR gas flow rate (EGR rate) is recognized, the opening degree of the high pressure side EGR valve 46 is adjusted (feedback controlled) so as to eliminate such excess or deficiency.

図10は、上記の機能を実現するために、本実施の形態4においてECU60が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図10において、実施の形態3における図8に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 10 is a flowchart of a routine executed by the ECU 60 in the fourth embodiment in order to realize the above function. 10, the same steps as those shown in FIG. 8 in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図10に示すルーチンでは、ステップ304または306の処理によって第2排気弁28bのリフト量を調整した後には、次いで、HPL40のEGR率(EGRガス流量)に過不足があるか否かが判別される(ステップ400)。本ステップ400では、以下の(1)式の関係を利用して、HPL40によるEGRガス流量が算出されたうえで、EGR率が算出される。そして、算出されたEGR率を所定値と比較することで、現在のEGR率に過不足があるか否かが判断される。
EGRガス流量 ∝ EGR系流量係数 × √(吸気管圧力−背圧) ・・・(1)
In the routine shown in FIG. 10, after adjusting the lift amount of the second exhaust valve 28b by the process of step 304 or 306, it is next determined whether or not the EGR rate (EGR gas flow rate) of the HPL 40 is excessive or insufficient. (Step 400). In this step 400, the EGR gas flow rate by the HPL 40 is calculated using the relationship of the following equation (1), and then the EGR rate is calculated. Then, by comparing the calculated EGR rate with a predetermined value, it is determined whether or not the current EGR rate is excessive or insufficient.
EGR gas flow rate E EGR system flow coefficient × √ (intake pipe pressure-back pressure) (1)

上記(1)式において、EGR系流量係数は、HPL40の圧力損失(HPL40の通路長さ、高圧側EGR弁46の開度などが影響因子となる)と相関のある値である。上記(1)式の関係によれば、HPL40の通路長さは既知であるので、現時点の高圧側EGR弁46の開度、吸気管圧力、および背圧(タービン上流圧)を吸気圧力センサ26等を用いて取得することで、現在のEGRガス流量を算出することができる。そして、上記(1)式の関係を用いてEGRガス流量Geが求まると、HPLによるEGR率を、(Ge/(Ga+Ge))として、EGRガス流量Geとエアフローメータ16により計測される吸入空気流量Gaとを用いて算出することができる。   In the above equation (1), the EGR flow rate coefficient is a value that correlates with the pressure loss of HPL 40 (the passage length of HPL 40, the opening degree of high-pressure side EGR valve 46, etc. are influential factors). According to the relationship of the above expression (1), the passage length of the HPL 40 is known, and therefore the current opening degree of the high-pressure side EGR valve 46, the intake pipe pressure, and the back pressure (turbine upstream pressure) are used as the intake pressure sensor 26. Etc., the current EGR gas flow rate can be calculated. Then, when the EGR gas flow rate Ge is obtained using the relationship of the above equation (1), the EGR rate by HPL is set to (Ge / (Ga + Ge)), and the intake air flow rate measured by the EGR gas flow rate Ge and the air flow meter 16 It can be calculated using Ga.

上記ステップ400において、EGR率の不足が認められる場合には、そのEGR率の不足を解消するために、高圧側EGR弁46のリフト量(開度)を所定量だけ上げる処理が実行される(ステップ402)。一方、EGR率の過多が認められる場合には、そのEGR率の過多を解消するために、高圧側EGR弁46のリフト量(開度)を所定量だけ下げる処理が実行される(ステップ404)。   If the EGR rate is insufficient in step 400, a process of increasing the lift amount (opening) of the high-pressure side EGR valve 46 by a predetermined amount is executed in order to eliminate the shortage of the EGR rate ( Step 402). On the other hand, when an excessive EGR rate is recognized, a process of lowering the lift amount (opening) of the high pressure side EGR valve 46 by a predetermined amount is executed in order to eliminate the excessive EGR rate (step 404). .

以上説明した図10に示すルーチンによれば、上述した実施の形態3における第2排気弁28bの制御を行った結果としてEGRガス流量(EGR率)の過不足が認められる場合に、そのような過不足がなくなるように高圧側EGR弁46の開度が調整される。これにより、高回転高負荷領域において、十分なガス流量でのEGRガスの導入を図りつつ内燃機関10のトルク向上を図る場合において、EGRガス流量の過不足に伴うノッキングや失火の発生を良好に防止することができる。   According to the routine shown in FIG. 10 described above, when an excess or deficiency in the EGR gas flow rate (EGR rate) is recognized as a result of the control of the second exhaust valve 28b in the third embodiment described above, The opening degree of the high-pressure side EGR valve 46 is adjusted so as to eliminate excess and deficiency. As a result, when the torque of the internal combustion engine 10 is improved while introducing the EGR gas at a sufficient gas flow rate in the high rotation and high load region, knocking and misfire due to excessive or insufficient EGR gas flow rate are improved. Can be prevented.

10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
14a 第1排気通路
14b 第2排気通路
14c 合流後排気通路
16 エアフローメータ
18 ターボ過給機
18a コンプレッサ
18b タービン
22 スロットルバルブ
26 吸気圧力センサ
28a 第1排気弁(Ex1)
28b 第2排気弁(Ex2)
30 排気可変動弁機構
32 排気圧力センサ
36 排気バイパス通路
38 ウエストゲートバルブ
40 高圧排気ガス還流通路(HPL)
46 高圧側EGR弁
48 低圧排気ガス還流通路(LPL)
50 低圧側EGR弁
60 ECU(Electronic Control Unit)
62 クランク角センサ
64 タービン回転数センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Intake passage 14 Exhaust passage 14a 1st exhaust passage 14b 2nd exhaust passage 14c Exhaust passage after merge 16 Air flow meter 18 Turbocharger 18a Compressor 18b Turbine 22 Throttle valve 26 Intake pressure sensor 28a First exhaust valve (Ex1) )
28b Second exhaust valve (Ex2)
30 Exhaust variable valve mechanism 32 Exhaust pressure sensor 36 Exhaust bypass passage 38 Wastegate valve 40 High pressure exhaust gas recirculation passage (HPL)
46 High pressure side EGR valve 48 Low pressure exhaust gas recirculation passage (LPL)
50 Low pressure side EGR valve 60 ECU (Electronic Control Unit)
62 Crank angle sensor 64 Turbine rotational speed sensor

Claims (3)

吸入空気を過給するターボ過給機と、
前記ターボ過給機のタービンに通じる第1排気通路と、
前記第1排気通路を開閉する第1排気弁と、
前記タービンを通らない第2排気通路と、
前記第2排気通路を開閉する第2排気弁と、
前記第2排気弁の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構と、
前記第1排気通路における前記タービンの上流と接続され、吸気通路に向かうEGR通路と、
前記EGR通路を流れるガス流量を調整するEGR弁と、
高回転高負荷領域において、前記EGR通路を通って排気ガスが前記吸気通路に還流されるように前記EGR弁を制御する高回転高負荷時外部EGR制御手段と、
前記高回転高負荷領域において、前記吸気通路に還流される排気ガス流量が所定値以上である場合に、前記タービンに流れる排気ガス流量が増加するように、前記排気可変動弁機構を用いて前記第2排気弁の開弁特性を制御する第2排気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
A turbocharger that supercharges intake air;
A first exhaust passage leading to a turbine of the turbocharger;
A first exhaust valve for opening and closing the first exhaust passage;
A second exhaust passage not passing through the turbine;
A second exhaust valve for opening and closing the second exhaust passage;
An exhaust variable valve mechanism capable of changing a valve opening characteristic of the second exhaust valve;
An EGR passage connected to the upstream side of the turbine in the first exhaust passage and toward the intake passage;
An EGR valve that adjusts the flow rate of gas flowing through the EGR passage;
A high rotation high load external EGR control means for controlling the EGR valve so that exhaust gas is recirculated to the intake passage through the EGR passage in a high rotation high load region;
In the high rotation and high load region, the exhaust variable valve mechanism is used to increase the flow rate of exhaust gas flowing to the turbine when the flow rate of exhaust gas recirculated to the intake passage is a predetermined value or more. Second exhaust valve control means for controlling a valve opening characteristic of the second exhaust valve;
A control device for an internal combustion engine with a supercharger.
前記タービンよりも上流側の部位において前記第1排気通路から分岐し、当該タービンの下流側の部位において前記第1排気通路に再び合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路の開閉を担うウエストゲートバルブと、
前記高回転高負荷領域において、前記タービンよりも上流側の前記第1排気通路内の排気圧力が所定値以上である場合に、前記ウエストゲートバルブの開度を大きくするタービン上流圧制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
An exhaust bypass passage that branches off from the first exhaust passage at a portion upstream of the turbine and rejoins the first exhaust passage at a portion downstream of the turbine;
A wastegate valve responsible for opening and closing the exhaust bypass passage;
A turbine upstream pressure control means for increasing the degree of opening of the wastegate valve when the exhaust pressure in the first exhaust passage on the upstream side of the turbine is equal to or higher than a predetermined value in the high rotation high load region;
The control device for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, further comprising:
前記高回転高負荷領域において、前記タービンよりも上流側の前記第1排気通路内の排気圧力が所定値以上である場合に、前記排気可変動弁機構を用いて前記第2排気弁のリフト量および作用角のうちの少なくとも一方を大きくするタービン上流圧制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1または2記載の過給機付き内燃機関の制御装置。   When the exhaust pressure in the first exhaust passage on the upstream side of the turbine is greater than or equal to a predetermined value in the high rotation and high load region, the lift amount of the second exhaust valve is adjusted using the exhaust variable valve mechanism. 3. The control device for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, further comprising a turbine upstream pressure control means for increasing at least one of the operating angle and the operating angle.
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