JP2014020288A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。詳しくは、冷媒により冷却される排気マニホルドを有する内燃機関に適用される制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. Specifically, the present invention relates to a control device applied to an internal combustion engine having an exhaust manifold cooled by a refrigerant.
特許文献1には、内燃機関に接続され冷媒により冷却が行われる排気マニホルドと、排気マニホルドに流通する冷媒の量を調整する流量調整弁を備えた冷却システムが開示されている。このシステムでは、排気弁の閉弁時期が吸気弁の開弁時期より遅い場合に、排気マニホルドにおいて排気が形成する正圧波のピークが、吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップ期間中に含まれなくなるように、排気マニホルドに流通する冷媒の量が調節される。
吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を設けた場合、吸気ポートの圧力より排気ポート内の圧力の方が低いときには、吸気ポートから筒内を介して排気ポート側に空気が吹きぬけるスカベンジ状態となる。ここで内燃機関の運転領域が低回転高負荷領域にあるとき、吸気ポート内と排気ポート内との圧力差は大きくなっている。従って、低回転高負荷領域においてスカベンジ状態が実現すると、排気ポート側に吹き抜ける空気量は増大する。これにより低回転高負荷領域でのスカベンジによる掃気効果は増大する。 When the valve overlap period is set so that the valve opening period of the intake valve and the valve opening period of the exhaust valve overlap, when the pressure in the exhaust port is lower than the pressure in the intake port, the exhaust gas is exhausted from the intake port through the cylinder. It becomes a scavenge state where air blows to the port side. Here, when the operating region of the internal combustion engine is in the low rotation and high load region, the pressure difference between the intake port and the exhaust port is large. Therefore, when the scavenging state is realized in the low rotation and high load region, the amount of air blown to the exhaust port side increases. This increases the scavenging effect due to scavenging in the low rotation and high load region.
しかし、吹き抜ける空気が多くなれば、その分、排気側の温度が低下する。そして排気マニホルドが冷媒により冷却されるものの場合、排気ガスの温度は更に低下することとなる。内燃機関が過給機を有するものである場合において、過給機の排気タービンに流入する排気ガスの温度が過度に低下すると、十分な過給効果を得ることができなくなり、トルクが低下することが考えられる。 However, the more air that blows through, the lower the temperature on the exhaust side. In the case where the exhaust manifold is cooled by the refrigerant, the temperature of the exhaust gas further decreases. When the internal combustion engine has a supercharger, if the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust turbine of the supercharger decreases excessively, a sufficient supercharging effect cannot be obtained and the torque decreases. Can be considered.
本発明が達成しようとする課題もこの問題に関するものであり、具体的には、排気マニホルドに流通する冷媒量を効果的に変更させることによって内燃機関の過給効果を増大させ、内燃機関の低負荷高回転域におけるトルクを改善させることが本発明の達成しようとする課題である。 The problem to be achieved by the present invention is also related to this problem. Specifically, the supercharging effect of the internal combustion engine is increased by effectively changing the amount of refrigerant flowing through the exhaust manifold, and the An object of the present invention is to improve torque in a high load rotation range.
本発明の内燃機関の制御装置は、上記の課題を達成するため、過給機と、冷媒により冷却される排気マニホルドと、排気マニホルドに流通する冷媒の量を調整する調節手段と、を備える内燃機関に適用される。この内燃機関の制御装置は、第1条件が成立する状態となった場合、調節手段によって、排気マニホルドに流通する冷媒の量を、第1条件が成立していない場合に比べて少ない量になるように制御する冷媒量制御手段を備える。なお「第1条件が成立していない場合に比べて少ない量」は、排気マニホルド内に冷媒が流通しているが、流通する冷媒の量が少ない場合と、冷媒が流通しない場合とを含むものとする。また、第1条件は、内燃機関の運転領域が低回転高負荷領域にあることと、吸入空気が筒内を介して排気通路に吹き抜けさせるスカベンジ制御が実行されることと、からなる。「運転領域が低回転高負荷領域にある」とは、運転領域が、任意に設定された基準の回転数より低い回転数かつ、任意に設定された基準の負荷よりも高い領域にあることを意味する。更に、「スカベンジ制御が実行される」とは、スカベンジ制御が実行されている場合のみならず、現在の運転状態から、スカベンジ制御の実行開始が予測される場合をも含むものとする。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes a supercharger, an exhaust manifold cooled by a refrigerant, and adjusting means for adjusting the amount of refrigerant flowing through the exhaust manifold. Applicable to institutions. In this internal combustion engine control device, when the first condition is satisfied, the amount of the refrigerant flowing through the exhaust manifold is reduced by the adjusting means compared to the case where the first condition is not satisfied. The refrigerant quantity control means for controlling is provided. The “small amount compared to the case where the first condition is not satisfied” includes a case where the refrigerant is circulating in the exhaust manifold, but a case where the amount of the circulating refrigerant is small and a case where the refrigerant does not flow. . The first condition includes that the operating region of the internal combustion engine is in the low rotation and high load region and that scavenging control is performed to blow intake air through the cylinder into the exhaust passage. “The operation region is in the low rotation and high load region” means that the operation region is in a region lower than the arbitrarily set reference rotation number and higher than the arbitrarily set reference load. means. Furthermore, “the scavenge control is executed” includes not only the case where the scavenge control is executed, but also the case where the start of the scavenge control is predicted from the current operation state.
本発明において、冷媒量制御手段は、第1条件の成立により冷媒の量を少なくしてからの経過時間が一定時間に達したとき、冷媒の量を増加させる制御を行うものであってもよい。 In the present invention, the refrigerant amount control means may perform control to increase the amount of refrigerant when an elapsed time after the amount of refrigerant is reduced due to the establishment of the first condition reaches a certain time. .
また、本発明において、冷媒量制御手段は、第1条件が成立する状態となった場合、排気マニホルドへの冷媒の流通を停止させるものであってもよい。 In the present invention, the refrigerant amount control means may stop the refrigerant flow to the exhaust manifold when the first condition is satisfied.
また、本発明において、第1条件は、条件として、内燃機関の筒内空燃比が理論空燃比になるように制御されている状態であることを、更に含むものとしてもよい。 In the present invention, the first condition may further include a condition in which the in-cylinder air-fuel ratio of the internal combustion engine is controlled to be the stoichiometric air-fuel ratio.
また、本発明において、冷媒量制御手段は、第1条件が成立していない場合であって内燃機関の暖機中である場合には、冷媒の量を、第1条件が成立していない場合であって内燃機関の暖機が完了している場合に比べて、少ない量になるように制御するものであってもよい。なお、「暖機が完了している場合に比べて少ない量」は、排気マニホルド内に冷媒が流通しているが流通する冷媒の量が少ない場合と、冷媒が流通しない場合とを含むものとする。 Further, in the present invention, the refrigerant amount control means determines the amount of refrigerant when the first condition is not satisfied when the first condition is not satisfied and the internal combustion engine is warming up. However, it may be controlled so that the amount becomes smaller than when the warm-up of the internal combustion engine is completed. The “small amount compared with the case where the warm-up is completed” includes the case where the refrigerant is circulating in the exhaust manifold but the amount of the circulating refrigerant is small and the case where the refrigerant is not circulating.
また、本発明において、冷媒量制御手段は、第1条件が成立する状態である場合には、内燃機関の暖機が完了しているか否かに関わらず、冷媒の量を少なくするものであってもよい。 In the present invention, when the first condition is satisfied, the refrigerant amount control means decreases the refrigerant amount regardless of whether or not the internal combustion engine has been warmed up. May be.
また、本発明において、冷媒量制御手段は、更に、第2条件が成立する状態となった場合、調節手段によって、冷媒の量を、第2条件及び第1条件が成立していない場合に比べて少なく、かつ、第1条件が成立している場合以上となるように制御するものであってもよい。ここで第2条件は、内燃機関の暖機が完了した状態であることと、内燃機関の運転領域が低回転高負荷領域外にあることと、内燃機関の筒内空燃比が理論空燃比になるように制御されている状態であることとからなるものとする。 In the present invention, the refrigerant amount control means further adjusts the refrigerant amount by the adjusting means when the second condition is satisfied as compared with the case where the second condition and the first condition are not satisfied. It is also possible to perform control so that the number is less than that when the first condition is satisfied. Here, the second condition is that the warm-up of the internal combustion engine is completed, that the operation range of the internal combustion engine is outside the low rotation high load range, and that the in-cylinder air-fuel ratio of the internal combustion engine is equal to the stoichiometric air-fuel ratio. It shall consist of being in the state controlled so that it may become.
内燃機関の運転領域が低回転高負荷領域において、スカベンジ制御が実行されている場合、吸気側から排気側に吹き抜ける空気量が多くなるため、排気系のガスの温度が過度に低下することが考えられる。この点、本発明によれば、低回転高負荷領域でスカベンジ制御が実行される場合には、排気マニホルドに流通する冷媒の量が通常の場合に比べて少ない量に制御される。これにより、冷媒による排気ガスの冷却度合いが低減される。従って、運転領域が低回転高負荷領域の場合にも、スカベンジ制御による大きな掃気効果を確保しつつ、高い過給効果を得ることができる。 When scavenge control is performed in an operating range of the internal combustion engine in a low rotation and high load range, the amount of air that blows from the intake side to the exhaust side increases, so the temperature of the gas in the exhaust system may excessively decrease. It is done. In this regard, according to the present invention, when the scavenge control is executed in the low rotation and high load region, the amount of the refrigerant flowing through the exhaust manifold is controlled to be smaller than that in a normal case. Thereby, the cooling degree of the exhaust gas by a refrigerant | coolant is reduced. Therefore, even when the operation region is a low rotation and high load region, a high supercharging effect can be obtained while ensuring a large scavenging effect by scavenging control.
また、本発明において、第1条件の成立により冷媒の量を少なくしてからの経過時間が一定時間に達したとき、冷媒の量を増加させるものであれば、冷媒の流通を低減したことによる冷媒の沸騰を抑制することができる。 Further, in the present invention, if the amount of refrigerant is increased when the elapsed time after the amount of refrigerant is reduced due to the establishment of the first condition reaches a certain time, the circulation of the refrigerant is reduced. The boiling of the refrigerant can be suppressed.
また、本発明において、排気マニホルドへの冷媒の流通を停止させるものであれば、排気マニホルドにおけるガスの冷却を確実に抑制することができ、より高い過給効果を得ることができる。 Further, in the present invention, if the flow of the refrigerant to the exhaust manifold is stopped, the cooling of the gas in the exhaust manifold can be reliably suppressed, and a higher supercharging effect can be obtained.
また、空燃比が理論空燃比に制御されているときには、空燃比がリッチに制御されている場合に比べて排気ガスの温度低下や排気系の冷却の要求が低いと考えられる。この点、本発明において筒内空燃比が理論空燃比になるように制御されているとき、冷媒の量を低減するものであれば、排気ガスの過剰な温度低下を抑制し、高い過給効果を確保することができる。 Further, when the air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, it is considered that the demand for lowering the exhaust gas temperature and cooling the exhaust system is lower than when the air-fuel ratio is controlled to be rich. In this regard, when the in-cylinder air-fuel ratio is controlled to be the stoichiometric air-fuel ratio in the present invention, if the amount of the refrigerant is reduced, an excessive temperature drop of the exhaust gas is suppressed and a high supercharging effect is achieved. Can be secured.
また、本発明において、第1条件が成立していない場合であって内燃機関の暖機中である場合に、暖機が完了している場合に比べて冷媒の量を低減するものであれば、内燃機関の暖機を効果的に促進することができる。 In the present invention, if the first condition is not satisfied and the internal combustion engine is warming up, the amount of refrigerant can be reduced as compared with the case where the warming up is completed. The warm-up of the internal combustion engine can be effectively promoted.
また、低回転高負荷領域でスカベンジ制御が行われる場合、内燃機関の暖機後であっても排気ガスの温度が低くなる。この点、本発明において、第1条件が成立する場合には内燃機関の暖機が完了しているか否かに関わらず冷媒の量を少なくするものであれば、低回転高負荷域であって、スカベンジ制御が実行される状態にある場合、確実に排気ガスの冷却が弱められ、排気ガスの温度低下を抑制することができる。 Further, when scavenge control is performed in a low rotation and high load region, the temperature of the exhaust gas becomes low even after the internal combustion engine is warmed up. In this regard, in the present invention, when the first condition is satisfied, if the amount of the refrigerant is reduced regardless of whether or not the warm-up of the internal combustion engine is completed, the low rotation and high load range is obtained. When the scavenge control is executed, the cooling of the exhaust gas is surely weakened, and the temperature reduction of the exhaust gas can be suppressed.
また、内燃機関の運転領域が低回転高負荷領域外にあっても、空燃比がストイキに制御されている場合には、空燃比がリッチに制御されている場合に比べて排気ガスの温度低下の要求が低い状態にあると考えられる。この点、本発明において低回転高負荷領域以外においても筒内空燃比が理論空燃比になるように制御されているとき、冷媒の量を低減するものであれば、排気ガスの過剰な温度低下を抑制し、高い過給効果を確保することができる。 Even when the operating range of the internal combustion engine is outside the low rotation and high load range, when the air-fuel ratio is controlled to stoichiometric, the exhaust gas temperature decreases compared to when the air-fuel ratio is controlled to be rich. Is considered to be in a low state. In this regard, when the cylinder air-fuel ratio is controlled so as to be the stoichiometric air-fuel ratio even outside the low-rotation and high-load region in the present invention, if the amount of refrigerant is reduced, the exhaust gas excessively decreases in temperature. Can be suppressed, and a high supercharging effect can be secured.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図1は、本発明の実施の形態の制御装置が適用される過給エンジンの構成を説明するための概略図である。図1には複数のラインが描かれているが、このうち実線で示すラインはガス(空気及び排気ガス)が流れるラインであり、点線で示されるラインは冷却水が流れるラインである。この過給エンジン(内燃機関)のエンジン本体2の吸気ポートには、吸気マニホルド4が接続され、吸気マニホルド4には吸気通路6が連通している。エンジン本体2の排気ポートには、排気マニホルド8が接続され、排気マニホルド8には排気通路10が連通している。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration of a supercharged engine to which a control device according to an embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, a plurality of lines are drawn. Of these lines, the lines shown by solid lines are lines through which gas (air and exhaust gas) flows, and the lines shown by dotted lines are lines through which cooling water flows. An intake manifold 4 is connected to an intake port of the engine body 2 of the supercharged engine (internal combustion engine), and an intake passage 6 communicates with the intake manifold 4. An
本実施の形態に係るエンジン本体2は、排気ガスのエネルギを利用して空気(新気)を圧縮するターボ過給機12を備えている。ターボ過給機12のコンプレッサ14は吸気通路6に配置され、タービン16は排気通路10に配置されている。吸気通路6におけるコンプレッサ14の下流にはインタークーラ18が取り付けられ、さらにその下流にはスロットル20が配置されている。
The engine body 2 according to the present embodiment includes a
本実施の形態にかかる過給エンジンは、2系統の冷却システム30、50を備えている。一方の冷却システム30は主としてエンジン本体2を冷却するための冷却システムであり、比較的高水温の冷却水が流れるようになっている(以下、高水温冷却システムともいう)。もう一方の冷却システム50は主としてインタークーラ18を冷却するための冷却システムであり、比較的低水温の冷却水が流れるようになっている(以下、低水温冷却システムともいう)。
The supercharged engine according to the present embodiment includes two
高水温冷却システム30はメインラジエータ32を備え、また、メインラジエータ32とエンジン本体2とを巡る冷却水通路40を備えている。冷却水通路40の、メインラジエータ32の出口側には、サーモスタット34と電動ポンプ36とが設けられている。電動ポンプ36は、冷却水をエンジン本体2に送り出すためのポンプである。
The high water
冷却水通路40には、メインラジエータ32をバイパスして電動ポンプ36の入口側に接続されるバイパス通路42が接続されている。バイパス通路42は、一端において冷却水通路40の、メインラジエータ32の入口とエンジン本体2との間の位置に接続し、他端において、サーモスタット34と電動ポンプ36との間に接続している。バイパス通路42の途中には、過給エンジンの始動時に冷却水を加熱して温めるためのヒータ38が取り付けられている。更に、高水温冷却システム30は、冷却水通路40の途中から分岐して、サーモスタット34を介して、電動ポンプ36の入口側に接続される冷却水通路44を備えている。
A
サーモスタット34は、冷却水通路40を流れる冷却水の温度に応じて、冷却水が流れる方向を、メインラジエータ32を通る流れからメインラジエータ32をバイパスするバイパス通路42側の流れへ、或いは、バイパス通路42からメインラジエータ32を通る流れへと切り替える。
The
また、高水温冷却システム30は、更に、冷却水通路40のエンジン本体2のウォータジャケットへの入口付近で冷却水通路40から分岐し、排気マニホルド8を冷却するためのエキマニ冷却水路46を有している。エキマニ冷却水路46には、エキマニ冷却水路46を開閉する冷却水弁48(調節手段)が設けられている。冷却水弁48としては、フェールセーフのため、ノーマルオープンの弁が用いられている。エキマニ冷却水路46は、ウォータジャケット出口付近で再び冷却水通路40に合流する。
Further, the high water
低水温冷却システム50は、メインラジエータ32よりも小型のサブラジエータ52と、サブラジエータ52で冷却された冷却水が循環する冷却水通路56とを備えている。冷却水通路56は、サブラジエータ52、インタークーラ18、ターボ過給機12を巡るように配管されている。サブラジエータ52の出口には冷却水をインタークーラ18に送り出すための電動ポンプ54が設けられている。電動ポンプ54によって送り出される冷却水は、インタークーラ18を通った後に、ターボ過給機12を通って再びサブラジエータ52に戻るようになっている。
The low water
本実施の形態にかかる過給エンジンは、その運転を図示しないECU(Electronic Control Unit)によって制御される。ECUは過給エンジンを統合制御する制御装置である。ECUによって行われる過給エンジンの制御には、スカベンジ制御と冷却水弁48の制御とが含まれる。スカベンジ制御は、吸気弁と排気弁とのバルブタイミングを変更することで、吸気弁と排気弁との開弁期間が重なる期間であるバルブオーバーラップ期間を変化させ、吸入空気が筒内を介して排気通路に吹き抜ける状態にする制御である。以下、これらの制御内容について説明する。
The operation of the supercharged engine according to the present embodiment is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) (not shown). The ECU is a control device that performs integrated control of the supercharged engine. The supercharged engine control performed by the ECU includes scavenging control and cooling
図2は、本実施の形態にて実行される冷却水弁の制御の内容を示すタイミングチャートである。図2において横軸は時間を表し、また(A)はアクセルペダルの開度、(B)は吸気バルブの開弁時期の進角量、(C)は冷却水の流量、(D)は排気温度、(E)は過給圧、それぞれの変化を表している。 FIG. 2 is a timing chart showing the contents of the cooling water valve control executed in the present embodiment. In FIG. 2, the horizontal axis represents time, (A) is the opening degree of the accelerator pedal, (B) is the advance amount of the opening timing of the intake valve, (C) is the flow rate of the cooling water, and (D) is the exhaust gas. The temperature, (E), represents the supercharging pressure and each change.
図2の例において、過給エンジンの運転領域は、空燃比が、理論空燃比を目標空燃比として制御される領域(以下「λ1領域」とも称する)にある。図2の(A)に示されるように、時刻t1において、アクセルペダルの開度が大きくなって加速要求が検知され、低回転高負荷領域であることが確認されると、吸気弁の開弁時期が大きく進角される。これによりバルブオーバーラップ期間が大きくなり、筒内の掃気効果が高められる。低回転高負荷領域であれば、通常吸気ポートの方が排気ポート圧力よりも高いため、吸気ポートから排気ポートへ筒内を介して排気が吹き抜けるスカベンジ状態が実現する。このような加速過渡における制御の後、時刻t3において運転状態に応じた進角量に戻される。 In the example of FIG. 2, the operating region of the supercharged engine is in a region where the air-fuel ratio is controlled with the stoichiometric air-fuel ratio as the target air-fuel ratio (hereinafter also referred to as “λ1 region”). As shown in FIG. 2A, at time t1, when the accelerator pedal opening increases and an acceleration request is detected, and it is confirmed that the engine is in a low rotation and high load region, the intake valve is opened. Time is greatly advanced. This increases the valve overlap period and enhances the scavenging effect in the cylinder. In the low-rotation and high-load region, the normal intake port is higher than the exhaust port pressure, so that a scavenging state in which exhaust is blown through the cylinder from the intake port to the exhaust port is realized. After such acceleration transient control, the amount of advance is returned to time t3 according to the driving state.
図2の(C)において破線に示すように、従来は過給エンジンの暖機が完了した後は、冷却水量は一定の流量に保たれる。これに対し、図2の(C)において実線で示すように、λ1領域では、従来の水冷式の排気マニホルドへの冷却水量に比べ、あるいは、λ1領域以外において排気マニホルド8を冷却するエキマニ冷却水路46を流通させる冷却水量に比べて、冷却水量が少なくなるように制御される。具体的には、エキマニ冷却水路46に設置された冷却水弁48が半開に制御される。これにより、排気マニホルド8の冷却度合いが低減する。
As indicated by the broken line in FIG. 2C, conventionally, after the warm-up of the supercharged engine is completed, the cooling water amount is kept at a constant flow rate. On the other hand, as shown by a solid line in FIG. 2C, in the λ1 region, compared to the amount of cooling water to the conventional water-cooled exhaust manifold, or an exhaust manifold cooling channel for cooling the
更に、加速要求など運転領域が低回転高負荷領域に移行したことが検知され、スカベンジ制御が実行されると(時刻t1)、冷却水弁48は閉弁とされる。その結果、エキマニ冷却水路46への冷却水の流通が停止された状態となり、排気マニホルド8における排気ガスの冷却度合いが大幅に低減される。
Further, when it is detected that the operation region has shifted to the low rotation / high load region such as an acceleration request and the scavenge control is executed (time t1), the cooling
冷却水弁48の閉弁した場合、閉弁後一定時間T0経過した時刻t2において、冷却水弁48は全開とされる。これによりエキマニ冷却水路46には冷却水が多く流入する。これにより、上記一定時間T0の間冷却水弁48が閉弁とされたことによるエキマニ冷却水路46内での冷却水の沸騰が抑制される。これにより排気系に設置された部品の劣化が抑制される。冷却水弁48を一定時間T0の間全開とした後、運転状態がλ1領域であり、スカベンジ制御が実行される状態でなければ、冷却水弁48は再び半開とされる。なお、ここで一定時間は、冷却水の流通を停止しても冷却水が沸騰しない時間範囲で、任意に設定される時間である。
When the cooling
図2の(D)、(E)には、同じ運転条件下で、エキマニ冷却水路46への冷却水量を特に制御せず、冷却水弁48が全開状態で冷却水を流通させた場合(破線)と、上記のように冷却水弁48を制御して冷却水量を変化させた場合(実線)とにおける排気温度の変化と過給圧の変化とがそれぞれ比較されている。図2の(D)のように、冷却水量を変化させることで、冷却水量を変化させない場合に比べ、加速要求後、過給エンジンの運転状態が過渡期にあるときの排気温度をより早くに上昇させることができる。また排気温度が早期に上昇することにより、図2(E)に示されるように、低回転高負荷での過給効果を高く確保することができる。これにより低回転高負荷域での出力トルクを向上させ加速要求に対するレスポンスの改善を図ることができる。
FIGS. 2D and 2E show the case where the amount of cooling water to the exhaust manifold cooling
図3は、本発明の実施の形態において実行される制御の具体的なルーチンを説明するためのフローチャートである。図3のルーチンは、一定時間ごとに繰り返し実行されるルーチンである。図3のルーチンの最初のステップS100において、ECUは、現在の運転領域がλ1領域にあるか否かを判別する。 FIG. 3 is a flowchart for explaining a specific routine of control executed in the embodiment of the present invention. The routine of FIG. 3 is a routine that is repeatedly executed at regular intervals. In the first step S100 of the routine of FIG. 3, the ECU determines whether or not the current operation region is in the λ1 region.
ステップS100において、λ1領域にあることが認められない場合、次にステップS102の処理に進む。ステップS102の処理では、現在、過給エンジンの暖機中であるか否かが判別される。暖機中であるか否かは、例えば冷却水の温度等に基づき判断される。ステップS102の処理において、過給エンジンの暖機中であることが認められた場合、冷却水弁48が半開状態に設定される(S104)。これにより、λ1領域にない場合にも、エンジン暖機中の排気系の過剰な冷却が抑制され、暖機が促進される。一方、ステップS104において、エンジンが暖機中であることが認められない場合、冷却水弁48は全開に設定される(S108)。これによりλ1領域でなく、かつ暖機後には、排気マニホルド8が確実に冷却される状態となる。その後、今回の処理は一旦終了する。
In step S100, when it is not recognized that it is in the λ1 region, the process proceeds to step S102. In the process of step S102, it is determined whether or not the supercharged engine is currently warming up. Whether or not the engine is warming up is determined based on, for example, the temperature of the cooling water. If it is determined in step S102 that the supercharged engine is warming up, the cooling
一方、ステップS100において、現在のエンジンの運転領域がλ1領域であることが認められた場合には、次に、ステップS108の処理に進み、現在の運転領域が低回転高負荷領域であるか否かが判別される。具体的には、現在のエンジンの機関回転数が、任意に設定された基準の回転数以下であり、かつ現在の負荷が任意に設定された基準の負荷より高いか、否かにより、運転領域が低回転高負荷領域にあるか否かが判別される。 On the other hand, if it is determined in step S100 that the current engine operating region is the λ1 region, the process proceeds to step S108, and whether or not the current operating region is the low rotation high load region. Is determined. Specifically, the operating range depends on whether the engine speed of the current engine is equal to or less than the arbitrarily set reference speed and whether the current load is higher than the arbitrarily set reference load. Is in the low rotation high load region.
ステップS108において、運転領域が低回転高負荷領域であることが認められない場合、次に、ステップS110に進み、エンジンの暖機中であるか否かが判別される。ステップS110において、エンジンの暖機中であることが認められると、冷却水弁48は閉じられる(S112)。これにより、エンジン暖機中の排気マニホルドの冷却が抑制され、暖機を促進することができる。一方、ステップS112においてエンジンが暖機中であることが認められない場合には、冷却水弁48が半開とされる(S114)。運転領域がλ1領域にあるとき、リッチ領域に比べて、排気ガスの温度を低下させる必要性が低いと考えられる。従って、低回転高負荷以外の領域においても、エキマニ冷却水路46への冷却水量を低減することで、排気系の過剰な冷却を抑え、過給圧を確保することができる。その後、今回の処理は終了する。
In step S108, when it is not recognized that the operation region is the low rotation high load region, the process proceeds to step S110, where it is determined whether or not the engine is warming up. If it is determined in step S110 that the engine is warming up, the cooling
一方、ステップS108において、エンジン本体2の運転領域が低回転高負荷領域にあることが認められると、スカベンジ制御が実行されるか否かが判別される(S116)。ここでは、スカベンジ制御は、別途設定されたルーチンにより実行される。ステップS116の処理では、スカベンジ制御の実行ルーチンにより、既にスカベンジ状態となっている場合、あるいは、スカベンジ制御が開始されスカベンジ状態となることが予測される場合、スカベンジ制御が実行されると判別され、これ以外の場合、スカベンジ制御が実行されないと判別される。 On the other hand, if it is determined in step S108 that the operation region of the engine body 2 is in the low rotation and high load region, it is determined whether or not scavenge control is executed (S116). Here, the scavenge control is executed by a separately set routine. In the process of step S116, it is determined that the scavenge control is executed when it is already in the scavenge state by the scavenge control execution routine or when it is predicted that the scavenge control is started and enters the scavenge state. In other cases, it is determined that the scavenge control is not executed.
ステップS116において、スカベンジ制御が実行されないと判別された場合、次に、ステップS110に進む。この場合、上記と同様に、ステップS110においてエンジンの暖機中であるか否かが判別される。ステップS110において、エンジンの暖機中であることが認められると、冷却水弁48は閉じられ(S112)、エンジンが暖機中であることが認められない場合には、冷却水弁48が半開とされる(S114)。その後、今回の処理は一旦終了する。
If it is determined in step S116 that scavenge control is not executed, the process proceeds to step S110. In this case, similarly to the above, it is determined in step S110 whether or not the engine is warming up. If it is determined in step S110 that the engine is warming up, the cooling
一方、ステップS116において、スカベンジ制御が実行されると判別された場合、次に、冷却水弁48が閉弁とされる(S118)。これにより、スカベンジ制御中の排気マニホルド8への冷却水の流通が停止される。従って、低回転高負荷領域でのスカベンジ制御中の排気系の過剰な冷却を抑制され、過給圧が確保される。
On the other hand, if it is determined in step S116 that scavenge control is to be executed, the cooling
次に、冷却水弁48の閉弁時を起点とする経過時間が、一定時間T0に達したか否かが判別される(S120)。一定時間T0に達したことが認められない場合、ステップS120の処理に戻される。つまり、ステップS120において一定時間T0の経過が認められるまでの間、ステップS120の経過時間の判別処理が一定の処理時間ごとに繰り返し実行される。
Next, it is determined whether or not the elapsed time starting from the closing of the cooling
一方、ステップS120において、一定時間T0の経過が認められると、次に、ステップS122に進み、冷却水弁48が全開とされる。これにより、一定時間T0の間の冷却水弁48の閉弁により停止していた冷却水が、排気マニホルド8に流通する状態となる。これにより、冷却水弁48の流通停止による冷却水の沸騰が抑制される。その後、今回の処理は一旦終了する。
On the other hand, if the elapse of the predetermined time T0 is recognized in step S120, the process proceeds to step S122, and the cooling
以上説明したように、本実施の形態においては、低回転高負荷領域において、スカベンジ制御が実行されるときには、冷却水弁48が閉じられ、排気マニホルド8への冷却水の流通が停止する。これにより低回転高負荷領域での排気ガスの冷却を抑制することができ、高い過給効果を確保することができる。
As described above, in the present embodiment, when the scavenge control is executed in the low rotation high load region, the cooling
なお、本実施の形態では、低回転高負荷領域でスカベンジ制御中に冷却水弁48を閉弁してからの経過時間が一定時間T0となった場合に、冷却水弁48を一定時間T0の間、全開とする場合について説明した。しかし、本発明において、冷却水弁48を閉じる時間と全開とする時間とは同一である必要はなく、それぞれの時間を任意に設定することができる。また本発明は、冷却水弁48を一定時間閉弁とした後の冷却水弁48を全開とする制御を行わず、冷却水弁48の一定時間の閉弁後、冷却水弁48を半開状態にして、λ1領域で所定の条件が成立するまでは、そのまま半開を維持するものであってもよい。更に、本発明は、冷却水弁48を全閉、全開とする制御に限らず、例えば、スカベンジ制御において冷却水弁48の開度を小さくして冷却水の流量を少なくした後、その冷却水量よりも多くなるように、冷却水弁48の開度を大きくするものであってもよい。
In the present embodiment, when the elapsed time after the cooling
また、本実施の形態では、低回転高負荷領域でスカベンジ制御が実行される場合に、冷却水弁48を閉弁し、エキマニ冷却水路46への冷却水の流通を停止させる場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、冷却水弁48の開度を小さくして、エキマニ冷却水路46への冷却水の流量が低減されるものであればよい。
Further, in the present embodiment, the case where the cooling
また、本実施の形態では、冷却水弁48を、全開、半開、閉弁の3つの状態とする場合について説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図3のステップS104,S106、S112、S114、S118、S122のそれぞれに応じて複数の開度を設定し、その開度に制御するものであってもよい。また、本発明は、このように冷却水弁48の開度を設定しておくものに限らず、例えば、低回転高負荷領域であることが検出され、かつスカベンジ制御中であることが確認された場合に、その時点で設定されている冷却水弁48の開度よりも、所定量、開度を小さく絞る制御が行われるものであってもよい。
Moreover, in this Embodiment, the case where the cooling
また、本実施の形態では、λ1領域かつ、低回転高負荷領域であってスカベンジ制御が実行されることを条件として、冷却水弁48を閉弁する場合について説明した。しかし、本発明は、λ1領域に限らず、他の空燃比領域で、低回転高負荷時にスカベンジ制御が行われる場合にも、同様に、冷却水弁48を閉弁あるいはその開度を小さくして、エキマニ冷却水路46を流通する冷却水の量を低減させるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the case where the cooling
また、本実施の形態は、λ1領域でありかつ低回転高負荷領域でない場合、λ1領域ではエンジンの暖機中には、冷却水弁48を閉じ(S112)、λ1領域以外では冷却水弁48を半開(S104)とする場合について説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、いずれの場合にも、半開、あるいは全閉とするものであってもよい。また、本発明は、冷却水弁48を半開、全閉とするものに限られず、例えば、λ1領域であって低回転高負荷領域でない場合とλ1領域でない場合と、のそれぞれの場合において、エンジンの暖機中の方が、エンジンの暖機完了後に比べて、エキマニ冷却水路46を流通する冷却水の量が少なくなるように、それぞれの冷却水弁48の開度を制御するものであればよい。
In the present embodiment, when the engine is in the λ1 region and not in the low rotation / high load region, the cooling
また、本実施の形態では、λ1領域の場合には、低回転高負荷領域以外の場合にも、冷却水弁48を半開とすることで、エキマニ冷却水路46を流通する冷却水の量を従来よりも低減させる場合について説明した。しかし本発明はこれに限るものではなく、低回転高負荷領域以外の場合には、冷却水弁48を全開としておくものであってもよい。また、冷却水の量を低減させる場合であっても、冷却水弁48を半開とするものに限らず、適正な開度にして、エキマニ冷却水路46を流通する冷却水量を、冷却水弁48が全開の場合よりも少なくするものであってもよい。
Further, in the present embodiment, in the case of the λ1 region, the cooling
また、本実施の形態の図2においては、加速要求が確認されたとき、同時にスカベンジ制御と冷却水弁48の閉弁とが同時に行われるタイミングチャートについて説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、例えば、加速要求が確認された場合に、スカベンジ制御が実行されることが予測される運転状態である場合には、スカベンジ制御の開始を待たずに、先に冷却水弁48閉弁(又は開度を小さくする制御)が行われるものであってもよい。
Further, in FIG. 2 of the present embodiment, the timing chart in which the scavenge control and the cooling
また図2の例では、低回転高負荷領域の例として加速要求があった場合を説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、登坂時など、他の状況によって低回転高負荷となる場合にも同様の制御を行うことで、要求される高い過給圧を十分に確保することができる。 In the example of FIG. 2, the case where there is an acceleration request as an example of the low rotation and high load region has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the required high supercharging pressure can be sufficiently ensured by performing the same control when a low rotation and high load is caused by other conditions such as when climbing a hill.
その他についても、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 In other cases, in the above embodiment, when the number of each element, quantity, quantity, range, etc. is mentioned, unless otherwise specified or clearly specified in principle, that number The invention is not limited to the number mentioned. The structures, steps, and the like described in this embodiment are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.
2 エンジン本体
4 吸気マニホルド
6 吸気通路
8 排気マニホルド
10 排気通路
12 ターボ過給機
14 コンプレッサ
16 タービン
18 インタークーラ
20 スロットル
30 高水温冷却システム
32 メインラジエータ
34 サーモスタット
36 電動ポンプ
38 ヒータ
40 冷却水通路
42 バイパス通路
44 冷却水通路
46 エキマニ冷却水路
48 冷却水弁
50 低水温冷却システム
52 サブラジエータ
54 電動ポンプ
56 冷却水通路
2 Engine body 4 Intake manifold 6
Claims (7)
冷媒により冷却される排気マニホルドと、
前記排気マニホルドに流通する冷媒の量を調整する調節手段と、を備える内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転領域が低回転高負荷領域にあることと、
吸入空気が筒内を介して排気通路に吹き抜けさせるスカベンジ制御が実行されることと、
からなる第1条件が成立する状態となった場合、前記調節手段によって、前記排気マニホルドに流通する前記冷媒の量を、前記第1条件が成立していない場合に比べて少ない量になるように制御する冷媒量制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A turbocharger,
An exhaust manifold cooled by a refrigerant;
Adjusting means for adjusting the amount of refrigerant flowing through the exhaust manifold, and is applied to an internal combustion engine,
The operating region of the internal combustion engine is in a low rotation high load region;
Scavenging control is performed to allow the intake air to blow through the exhaust passage into the exhaust passage;
When the first condition is established, the amount of the refrigerant flowing through the exhaust manifold is reduced by the adjusting means as compared with the case where the first condition is not satisfied. A control apparatus for an internal combustion engine, comprising a refrigerant amount control means for controlling.
前記内燃機関の暖機が完了した状態であることと、
前記内燃機関の運転領域が前記低回転高負荷領域外にあることと、
前記内燃機関の筒内空燃比が理論空燃比になるように制御されている状態であることと、
からなる第2条件が成立する状態となった場合、前記調節手段によって、前記冷媒の量を、前記第2条件及び前記第1条件が成立していない場合に比べて少なく、かつ、前記第1条件が成立している場合以上となるように制御することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The refrigerant amount control means further includes:
That the internal combustion engine has been warmed up;
The operating region of the internal combustion engine is outside the low rotation high load region;
The in-cylinder air-fuel ratio of the internal combustion engine is controlled to be the stoichiometric air-fuel ratio;
When the second condition is established, the amount of the refrigerant is reduced by the adjusting means as compared with the case where the second condition and the first condition are not satisfied, and the first condition is satisfied. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the control is performed so that the condition is satisfied when the condition is satisfied.
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