JP2016130489A - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボ過給機と電動過給機とを備えた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 including a turbocharger and an electric supercharger.
従来技術として、例えば特許文献1に記載されているように、2段式のターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、高圧段ターボが可変ノズル型の過給機により構成されている。そして、高圧段ターボの使用時には、必要に応じて高圧段ターボのベーンを開くことにより低圧段ターボを作動させ、高圧段ターボでのチョークを回避する。
As a prior art, for example, as described in
従来技術のように、2段式の過給が可能な内燃機関のシステムとしては、例えばターボ過給機と電動コンプレッサとを直列に接続した構成が考えられる。このようなシステムでは、内燃機関の最高出力が得られる出力点側において、ウェイストゲートバルブ(WGV)の開度を小さくすると共に、電動コンプレッサにより過給を行うことによって燃費を向上することができる。しかしながら、高回転・高負荷側で電動コンプレッサを駆動すると、ガス流量が増加するもののターボ過給機の圧力比は上昇しないため、これによってターボ過給機の運転領域がチョーク領域に入る虞がある。この場合には、従来技術のようにベーンを開く制御を実行しても、圧力比が低下することになるので、チョーク領域を回避するのは困難であり、従来技術によって課題を解決することができない。 As a conventional internal combustion engine system capable of two-stage supercharging, for example, a configuration in which a turbocharger and an electric compressor are connected in series can be considered. In such a system, the fuel consumption can be improved by reducing the opening of the waste gate valve (WGV) on the output point side where the maximum output of the internal combustion engine is obtained, and supercharging by the electric compressor. However, when the electric compressor is driven on the high rotation / high load side, the gas flow rate is increased, but the pressure ratio of the turbocharger does not increase, and this may cause the turbocharger operating region to enter the choke region. . In this case, even if the control for opening the vane is executed as in the prior art, the pressure ratio is lowered, so it is difficult to avoid the choke region, and the problem can be solved by the prior art. Can not.
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、ターボ過給機と電動過給機とを併設した構成において、ターボ過給機のチョークを回避しつつ、過給圧を高い精度で制御可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In a configuration in which a turbocharger and an electric supercharger are provided side by side, the supercharging pressure is reduced while avoiding choke of the turbocharger. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can be controlled with high accuracy.
第1の発明は、内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサと排気通路に配置されたタービンとを有し、排気エネルギを動力源として吸入空気を過給するターボ過給機と、
電動機を動力源として吸入空気を過給する電動過給機と、
前記タービンをバイパスして排気ガスを流通させる排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、
内燃機関のトルクと相関を有するトルク指標値が予め設定された境界値未満となる第1運転領域において、前記ウェイストゲートバルブの開度であるWGV開度が前記トルクの増加に伴って減少するように当該WGV開度を制御する第1の制御手段と、
前記トルク指標値が前記境界値以上となる第2運転領域において、前記トルクの変化に対して前記WGV開度が一定となるか、または前記トルクの増加に伴って前記WGV開度が増加するように当該WGV開度を制御すると共に、前記電動過給機を作動させる第2の制御手段と、
前記第2運転領域において、前記ターボ過給機にチョークが発生するか否かを判定し、チョークが発生すると判定した場合に、前記WGV開度を減少させるチョーク回避手段と、を備える。
A first invention includes a turbocharger having a compressor disposed in an intake passage of an internal combustion engine and a turbine disposed in an exhaust passage, and supercharging intake air using exhaust energy as a power source;
An electric supercharger that supercharges intake air using an electric motor as a power source; and
An exhaust bypass passage for bypassing the turbine and circulating exhaust gas;
A waste gate valve for opening and closing the exhaust bypass passage;
In the first operation region where the torque index value correlated with the torque of the internal combustion engine is less than a preset boundary value, the WGV opening, which is the opening of the waste gate valve, decreases as the torque increases. First control means for controlling the WGV opening;
In the second operation region in which the torque index value is equal to or greater than the boundary value, the WGV opening is constant with respect to the change in the torque, or the WGV opening is increased as the torque is increased. And a second control means for controlling the WGV opening and operating the electric supercharger,
A choke avoiding unit configured to determine whether or not choke is generated in the turbocharger in the second operation region, and to reduce the WGV opening when it is determined that choke is generated;
第2の発明によると、前記チョーク回避手段は、チョークが発生すると判定して前記WGV開度を減少させるときに、前記電動過給機の出力を低下または維持させる構成としている。 According to the second invention, the choke avoiding means is configured to reduce or maintain the output of the electric supercharger when determining that choke is generated and reducing the WGV opening.
第3の発明は、前記コンプレッサの上流側の吸気圧及び下流側の吸気圧をそれぞれ検出する吸気圧検出手段と、
前記上流側の吸気圧と前記下流側の吸気圧との圧力比と前記吸気通路のガス流量とに基づいて規定される運転領域のうち、チョークが発生しない領域の境界であるチョークリミットを予め記憶した記憶手段と、を備え、
前記チョーク回避手段は、前記吸気圧検出手段の検出結果に基づいて算出された前記圧力比と、前記吸気通路を流れるガス流量と、前記チョークリミットのデータとに基づいて、チョークが発生するか否かを判定する構成としている。
A third aspect of the invention relates to an intake pressure detection means for detecting an intake pressure on the upstream side and an intake pressure on the downstream side of the compressor;
A choke limit that is a boundary of a region in which choke is not generated in an operation region defined based on a pressure ratio between the intake pressure on the upstream side and the intake pressure on the downstream side and a gas flow rate in the intake passage is previously stored. Storage means,
The choke avoiding means determines whether or not choke is generated based on the pressure ratio calculated based on the detection result of the intake pressure detecting means, the gas flow rate through the intake passage, and the choke limit data. It is set as the structure which determines.
第4の発明によると、前記チョーク回避手段は、チョークが発生すると判定した場合であって、内燃機関の排気温度が予め設定された排気温度上限値よりも高い場合には、前記WGV開度を減少させずに、前記電動過給機の出力を低下させる構成としている。 According to the fourth invention, the choke avoiding means determines that the choke is generated, and if the exhaust temperature of the internal combustion engine is higher than a preset exhaust temperature upper limit, the WGV opening is set. The output of the electric supercharger is reduced without being reduced.
第5の発明によると、前記第2運転領域は、前記トルク指標値が前記境界値よりも大きい第2境界値未満となる低トルク領域と、前記トルク指標値が前記第2境界値以上となる高トルク領域とにより構成し、
前記チョーク回避手段は、前記トルク指標値が前記高トルク領域に属する場合に、前記ターボ過給機にチョークが発生すると判定し、前記低トルク領域と比較して前記WGV開度を減少させる構成としている。
According to a fifth aspect, the second operating region includes a low torque region where the torque index value is less than a second boundary value greater than the boundary value, and the torque index value is equal to or greater than the second boundary value. With high torque range,
The choke avoiding means determines that choke is generated in the turbocharger when the torque index value belongs to the high torque region, and reduces the WGV opening compared to the low torque region. Yes.
第6の発明によると、前記トルク指標値は、内燃機関に対して要求される負荷トルクであり、前記境界値は、内燃機関の回転速度に応じて変化させる構成としている。 According to a sixth aspect of the invention, the torque index value is a load torque required for the internal combustion engine, and the boundary value is changed according to the rotational speed of the internal combustion engine.
第1の発明によれば、チョーク回避手段は、ターボ過給機にチョークが発生するか否かを判定することができ、チョークが発生すると判定した場合には、WGV開度を減少させることができる。これにより、WGV開度の減少に伴って圧力比が上昇するので、チョークの発生を回避することができる。従って、高出力運転領域においても、ターボ過給機のチョークを回避しつつ、所望の過給圧を実現することができる。 According to the first invention, the choke avoiding means can determine whether or not choke is generated in the turbocharger, and if it is determined that choke is generated, the choke avoiding means can reduce the WGV opening. it can. As a result, the pressure ratio increases as the WGV opening decreases, so that choke generation can be avoided. Therefore, a desired supercharging pressure can be realized while avoiding choke of the turbocharger even in the high output operation region.
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
まず、図1から図7を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1による内燃機関のシステム構成を模式的に示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン10を備えている。エンジン10は、例えばガソリンエンジン等の火花点火式エンジンにより構成され、車両の動力源として用いられるものである。エンジン10は、その本体部分を構成するエンジン本体12を備えている。エンジン本体12の各気筒には、吸気通路14及び排気通路16が接続されている。
[Configuration of Embodiment 1]
First,
吸気通路14には、エアクリーナ18、エアフロメータ20及びターボ過給機22のコンプレッサ22aが設けられている。エアフロメータ20は、吸気通路14を流れる空気の量(エンジン10の吸入空気量)を検出するものである。ターボ過給機22は、排気エネルギを動力源として吸入空気を過給するもので、エアクリーナ18及びエアフロメータ20の下流側に配置された上記コンプレッサ22aと、排気通路16に配置されたタービン22bとを備えている。ターボ過給機22の作動時には、タービン22bが排気圧を受けてコンプレッサ22aと一緒に回転することにより、コンプレッサ22aが駆動され、コンプレッサ22aにより吸入空気が過給される。
In the
また、エンジン本体12は、電動機を動力源として吸入空気を過給する電動過給機24を備えている。電動過給機24は、コンプレッサ24a及び電動機24bを備えている。コンプレッサ24aは、電動機24bにより駆動されて吸入空気を過給するもので、エアクリーナ18の下流側かつターボ過給機22のコンプレッサ22aの上流側となる位置で吸気通路14に配置されている。また、吸気通路14には、電動過給機24のコンプレッサ24aの下流側かつターボ過給機22のコンプレッサ22aの上流側となる位置で吸気圧を検出する上流側の吸気圧センサ26が設けられている。さらに、吸気通路14には、コンプレッサ24aをバイパスする吸気バイパス通路30と、吸気バイパス通路30を開閉する吸気バイパスバルブ32とが設けられている。吸気バイパスバルブ32は、例えば電動式のバタフライ弁等により構成されている。
The
また、吸気通路14には、インタークーラ34と、電子制御式のスロットルバルブ36とが設けられている。インタークーラ34は、コンプレッサ22a,24aにより圧縮された吸入空気を冷却する。スロットルバルブ36は、エンジン10の吸入空気量を調整するもので、インタークーラ34の下流側に配置されている。吸気通路14のうちスロットルバルブ36の下流側に位置する部位は、吸気マニホールド38として構成されており、吸入空気は、吸気マニホールド38を介して各気筒に分配される。吸気マニホールド38には、ターボ過給機22のコンプレッサ22aの下流側で吸気圧(過給圧)を検出する下流側の吸気圧センサ40が設けられている。なお、吸気圧センサ26,40は、本実施の形態の吸気圧検出手段を構成している。
The
各気筒からの排気ガスは、排気通路16の一部を構成する排気マニホールド42により集められて排出される。排気通路16には、ターボ過給機22のタービン22bをバイパスして排気ガスを流通させる排気バイパス通路44が接続されている。排気バイパス通路44には、排気バイパス通路44を開閉するウェイストゲートバルブ(WGV)46が配置されている。WGV46は、例えば電動式のバルブにより構成され、WGV46の開度は、予め設定された開度範囲内で任意の開度に設定可能となっている。なお、以下の説明では、WGV46の開度を「WGV開度」と表記する場合がある。WGV開度を変更することにより、タービン22bを通過する排気ガスの量を調整し、コンプレッサ22aの駆動力を制御することができる。また、排気通路16には、タービン22bの下流側で排気ガスを浄化する触媒48が配置されている。
Exhaust gas from each cylinder is collected and discharged by an
また、本実施形態のシステムは、エンジン10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50は、演算処理装置(CPU)と、記憶回路と、入出力インターフェースとを備えている。記憶回路には、エンジン10を制御するための各種の制御プログラム及びデータマップ等が記憶されている。また、ECU50の入力側には、上述したエアフロメータ20及び吸気圧センサ26,40に加えて、クランク角センサ52等を含む各種のセンサが接続されている。なお、クランク角センサ52は、エンジン10のクランク角及び回転速度(エンジン回転速度)を検出するためのセンサである。一方、ECU50の出力側には、上述した電動機24b、吸気バイパスバルブ32、スロットルバルブ36及びWGV46に加えて、各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁60、各気筒の混合気に点火する点火装置62等を含む各種のアクチュエータが接続されている。ECU50は、各センサから読込んだ検出信号に基づいて、各アクチュエータを駆動することにより、エンジン制御を実行する。
Further, the system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50 that controls the operating state of the
[実施の形態1による制御]
次に、図2から図7を参照して、ECU50により実行されるエンジントルクの制御について説明する。まず、図2は、本発明の実施の形態1において、エンジンの運転領域と過給制御との関係を示す説明図である。
[Control by Embodiment 1]
Next, engine torque control executed by the
図2に示すように、低負荷(低エンジントルク)側の運転領域は、吸入空気の過給が行われない自然吸気領域(非過給領域)となる。この自然吸気領域では、WGV開度が最大開度に設定された状態で、スロットルバルブ36の開度調整により吸入空気量(換言すれば、エンジントルク)が制御される。一方、自然吸気領域以外の領域では、吸入空気の過給が行われる。このとき、ECU50は、以下に述べるシングル過給モードとツイン過給モードの何れかを運転領域に応じて選択する。
As shown in FIG. 2, the operation region on the low load (low engine torque) side is a natural intake region (non-supercharge region) where intake air is not supercharged. In this natural intake region, the intake air amount (in other words, engine torque) is controlled by adjusting the opening of the
(シングル過給モード)
自然吸気領域よりも高負荷側(高エンジントルク側)には、シングル過給モードを実行するシングル過給領域が設定されている。シングル過給モードは、ターボ過給機22のみを作動させて吸入空気を過給する過給モードである。シングル過給モードでは、電動過給機24が停止されると共に、吸気バイパスバルブ32が全開状態に保持される。これにより、シングル過給モードでは、電動過給機24のコンプレッサ24aが吸気抵抗となるのを回避しつつ、ターボ過給機22により過給された吸入空気を各気筒の燃焼室に供給する。シングル過給領域では、WGV開度の制御により過給圧(換言すれば、エンジントルク)が制御される。
(Single supercharging mode)
A single supercharging region for executing the single supercharging mode is set on the higher load side (high engine torque side) than the natural intake region. The single supercharging mode is a supercharging mode in which only the
シングル過給モードでは、WGV46が閉弁された状態において、高回転・高負荷領域で過給を行うと、過給圧及びタービン22bの上流側で排気圧が上昇する。この状態では、排気ガスの温度(排気温度)が高くなり、また、ポンプロスが増大する。そして、シングル過給モードでのトルク限界付近のトルク領域では、ポンプロスの増大により燃費が悪化する。なお、シングル過給モードでのトルク限界は、例えば排気温度、タービン22bの上流側の排気圧、ポンプロス等からなるパラメータの制限に応じて予め設定される。上記トルク限界は、後述のトルク境界値TQ2に対応するものである。また、本実施の形態では、トルク境界値TQ2と比較するトルク指標値として、エンジントルク自体を用いる場合を例示している。ここで、エンジントルクとは、内燃機関に対して要求される負荷トルクを意味している。
In the single supercharging mode, when supercharging is performed in the high rotation / high load region with the
(ツイン過給モード)
シングル過給領域よりも高回転・高負荷側には、ツイン過給モードを実行するツイン過給領域が設定されている。ツイン過給モードは、ターボ過給機22と電動過給機24の両方を作動させて吸入空気を過給する過給モードである。ツイン過給モードでは、吸気バイパスバルブ32を基本的に全閉に保持した状態で、電動機24bに通電する。この結果、吸気通路14に導入された吸気は、電動過給機24及びターボ過給機22により順次過給された後に、各気筒の燃焼室に供給される。これにより、電動過給機24を利用してターボ過給機22による過給をアシストすることができる。以下、電動過給機24による過給のアシストを単に「電動アシスト」と表記する場合がある。
(Twin supercharge mode)
A twin supercharging region for executing the twin supercharging mode is set on the higher rotation / high load side than the single supercharging region. The twin supercharging mode is a supercharging mode in which both the
ツイン過給モード(即ち、電動アシスト)によれば、次のような効果を得ることができる。まず、シングル過給モードでは、上述のようにトルク限界付近でポンプロスが増大し、燃費が悪化する傾向がある。これに対し、高回転・高負荷領域等では、電動アシストを行うことにより、ターボ過給機22に要求される過給の一部を電動過給機24が分担するようになる。このため、ツイン過給モードによれば、ターボ過給機22の負担を減らすことができ、WGV開度をより開いた状態で、シングル過給モードと同等のエンジントルクを得ることができる。従って、排気圧の上昇に起因するポンプロスの増大を抑制し、電動アシストにより燃費の向上を促進することができる。また、排気圧の上昇に伴って排気温度が上昇するのを抑制することができる。
According to the twin supercharging mode (that is, electric assist), the following effects can be obtained. First, in the single supercharging mode, the pump loss increases near the torque limit as described above, and the fuel consumption tends to deteriorate. On the other hand, in a high rotation / high load region or the like, the
次に、図3を参照して、ECU50により実行される各運転領域での制御について説明する。図3は、本発明の実施の形態1において、エンジントルクの各領域におけるWGV開度、電動機出力及びスロットル開度の制御を示す特性線図である。ここで、図3(A)は、定常状態におけるエンジントルクとWGV開度との関係を示している。また、図3(B)は、定常状態におけるエンジントルクと電動機24bの出力との関係を示し、図3(C)は、定常状態におけるエンジントルクとスロットル開度との関係を示している。なお、図3は、ツイン過給モードにおいて、エンジン回転速度を高回転速度(例えば、図2中のNE1)に保持した場合の特性線を示している。
Next, with reference to FIG. 3, the control in each operation region executed by the
(自然吸気領域の制御)
図3において、エンジントルクがTQ1よりも低いトルク領域は、前述の自然吸気領域に対応している。自然吸気領域では、図3(A)に示すように、WGV開度が最大開度に保持され、ターボ過給機22による過給が停止状態に保持される。また、図3(B)に示すように、電動過給機24が停止状態に保持される。この状態で、スロットル開度は、図3(C)に示すように、エンジントルクが高いほど、スロットル開度が大きくなるように制御される。
(Control of natural intake area)
In FIG. 3, the torque region where the engine torque is lower than TQ1 corresponds to the natural intake region described above. In the natural intake region, as shown in FIG. 3A, the WGV opening is held at the maximum opening, and the supercharging by the
(シングル過給領域の制御)
エンジントルクがTQ1以上かつTQ2未満となるトルク領域は、シングル過給モードが選択されるシングル過給領域に対応している。シングル過給領域では、ターボ過給機22のみを用いて過給を行うので、電動過給機24が停止状態に保持される。また、スロットル開度は、全開状態に保持される。一方、シングル過給領域でのWGV開度は、図3(A)中の特性線C1に示すように、エンジントルクの増加に伴ってWGV開度が減少するように制御される。即ち、この領域では、エンジントルクが増加するほど、WGV開度が減少する。これにより、エンジントルクの増加に対応してターボ過給機22の出力を増加させることができる。
(Single supercharging area control)
A torque region where the engine torque is equal to or greater than TQ1 and less than TQ2 corresponds to a single supercharging region where the single supercharging mode is selected. In the single supercharging region, supercharging is performed using only the
(ツイン過給領域の制御)
エンジントルクがTQ2以上となるトルク領域は、ツイン過給モードが選択されるツイン過給領域に対応している。ツイン過給領域では、ターボ過給機22と電動過給機24の両方が駆動される。詳しく述べると、電動機出力は、エンジントルクがTQ2のときにP1に設定される。P1は、エンジントルクTQ2が得られる吸入空気量において、吸気抵抗とならない程度にコンプレッサ24aを回転させるために必要な出力である。即ち、コンプレッサ24aは、P1よりも高い出力で駆動されることで、外部に対して仕事(過給)を行うことができる。電動機出力は、エンジントルクがTQ2に対して高いほど、増加するように制御される。また、スロットル開度は、全開状態に保持される。
(Twin supercharging area control)
The torque region where the engine torque is equal to or greater than TQ2 corresponds to the twin supercharging region where the twin supercharging mode is selected. In the twin supercharging region, both the
一方、ツイン過給領域でのWGV開度は、図3(A)の特性線C2に示すように、エンジントルクが高いほど、WGV開度が増加するように制御される。これにより、ツイン過給領域では、エンジントルクがTQ2のときに、WGV開度が最小値WGV1に設定される。なお、本実施の形態では、ツイン過給領域のうちTQ2近傍の領域において、エンジントルクの変化に対してWGV開度が一定値(例えば、WGV1)に保持されるように制御してもよい。 On the other hand, the WGV opening in the twin supercharging region is controlled so that the WGV opening increases as the engine torque increases, as indicated by the characteristic line C2 in FIG. Accordingly, in the twin supercharging region, the WGV opening is set to the minimum value WGV1 when the engine torque is TQ2. In the present embodiment, control may be performed so that the WGV opening is maintained at a constant value (for example, WGV1) with respect to changes in engine torque in the region near TQ2 in the twin supercharging region.
このように、過給を行う場合には、エンジントルクの大小に基づいてシングル過給モードとツイン過給モードの何れか一方を選択すると共に、図3に例示した制御特性に基づいてWGV開度、電動機出力及びスロットル開度を制御する。この制御特性によれば、ツイン過給領域では、エンジントルクが高いほどWGV開度を増加させるので、エンジントルクと電動機出力の両方が増加することにより生じる排気圧の上昇を抑制することができる。これにより、電動アシストを利用して燃費を向上させ、排気温度の上昇を抑制することができる。 As described above, when supercharging is performed, either the single supercharging mode or the twin supercharging mode is selected based on the magnitude of the engine torque, and the WGV opening degree is determined based on the control characteristics illustrated in FIG. Control the motor output and throttle opening. According to this control characteristic, since the WGV opening is increased as the engine torque is higher in the twin supercharging region, an increase in exhaust pressure caused by an increase in both the engine torque and the motor output can be suppressed. Thereby, the fuel efficiency can be improved by using the electric assist, and the rise of the exhaust temperature can be suppressed.
ここで、シングル過給領域とツイン過給領域との境界となるエンジントルクTQ2について説明する。以下の説明では、エンジントルクTQ2を「トルク境界値TQ2」と表記する場合がある。トルク境界値TQ2は、例えば図2中に破線で示すように、エンジン回転速度が大きいほど低下する特性を有している。詳しく述べると、図3(A)中に示すシングル過給領域では、エンジントルクの増加に伴ってWGV開度が減少すると、これによって排気温度が上昇していく。そして、排気温度が所定の上限温度に達するときのWGV開度がWGV1として設定され、このWGV1を与えるエンジントルクがトルク境界値TQ2として設定される。 Here, the engine torque TQ2 serving as a boundary between the single supercharging region and the twin supercharging region will be described. In the following description, the engine torque TQ2 may be expressed as “torque boundary value TQ2”. For example, as indicated by a broken line in FIG. 2, the torque boundary value TQ2 has a characteristic of decreasing as the engine speed increases. More specifically, in the single supercharging region shown in FIG. 3 (A), when the WGV opening decreases as the engine torque increases, the exhaust temperature increases accordingly. The WGV opening when the exhaust temperature reaches a predetermined upper limit temperature is set as WGV1, and the engine torque that gives this WGV1 is set as the torque boundary value TQ2.
即ち、トルク境界値TQ2は、シングル過給領域において排気温度を上限温度以下に抑制可能な最大のエンジントルクとして設定されている。排気温度が上限温度に達するときのエンジントルクは、エンジン回転速度が増加するほど低下するので、これによって前述したトルク境界値TQ2の特性が得られるものである。このようにしてトルク境界値TQ2を設定すれば、排気温度を考慮して、トルク境界値TQ2を適切に設定することができる。また、シングル過給を、排気温度が許す限り高エンジントルク側に広げることができるので、その分だけツイン過給領域を狭くして電動過給機24の消費電力を抑制することができる。なお、本実施の形態では、トルク境界値TQ2を設定するためのパラメータとして排気温度を例示したが、本発明はこれに限らず、例えばタービン22bの上流側の排気圧、エンジン10のポンプロス等からなる他のパラメータの制限に応じてトルク境界値TQ2を設定してもよい。
That is, the torque boundary value TQ2 is set as the maximum engine torque that can suppress the exhaust gas temperature below the upper limit temperature in the single supercharging region. Since the engine torque when the exhaust temperature reaches the upper limit temperature decreases as the engine speed increases, the characteristic of the torque boundary value TQ2 described above can be obtained. If the torque boundary value TQ2 is set in this way, the torque boundary value TQ2 can be appropriately set in consideration of the exhaust gas temperature. Moreover, since single supercharging can be extended to the high engine torque side as long as the exhaust temperature permits, the twin supercharging region can be narrowed by that much, and the power consumption of the
(チョーク回避制御)
上述したように、ツイン過給モードでは、高回転・高負荷側の運転領域において電動アシストを実行する。しかし、高回転・高負荷側で電動過給機24を駆動すると、ガス流量が増加するもののターボ過給機の圧力比は上昇しないため、ターボ過給機22の作動点がチョークリミットに近づいていくことになる。図4は、ツイン過給モードにおいてターボ過給機の動作点がチョークリミットに近づく現象を示す説明図である。この図に示すように、電動過給機24が作動すると、ターボ過給機22の動作点は、例えば点Pから点Qに移動することになる。この結果、電動過給機24を停止した状態(破線)と比較して、動作点がチョークリミットに近づいていくので、チョークが発生する虞がある。特に、ツイン過給モードでは、電動過給機24の作動により過給の状態が変化し、シングル過給モードと比較してチョークが発生し易くなる。
(Choke avoidance control)
As described above, in the twin supercharging mode, the electric assist is executed in the operation region on the high rotation / high load side. However, when the
この問題を解決するために、本実施の形態では、ツイン過給領域において、チョーク回避制御を実行する。図5は、本発明の実施の形態1において、チョーク回避制御の一例を示すタイミングチャートである。なお、図5では、エンジントルクがトルク境界値TQ2に達した点Aにおいて、エンジン10の過給制御がシングル過給モードからツイン過給モードに切換えられ、更にエンジントルクが高くなった点Bにおいて、チョーク回避制御が開始される場合を例示している。
In order to solve this problem, in the present embodiment, choke avoidance control is executed in the twin supercharging region. FIG. 5 is a timing chart showing an example of the choke avoidance control in the first embodiment of the present invention. In FIG. 5, at the point A where the engine torque reaches the torque boundary value TQ2, the supercharging control of the
チョーク回避制御では、まず、後述の判定処理によりターボ過給機にチョークが発生するか否かを判定する。そして、チョークが発生すると判定した場合には、図5中の特性線Laに示すように、WGV46を閉じ側に駆動し、WGV開度を減少させる。また、チョーク回避制御では、図5中の特性線Lcに示すように、チョークが発生すると判定してWGV開度を減少させるときに、電動過給機24の出力(即ち、電動機24bの回転速度)を低下させる構成としてもよい。
In the choke avoidance control, first, it is determined whether or not choke is generated in the turbocharger by a determination process described later. If it is determined that choke is generated, the
上記チョーク回避制御によれば、図6に示すような作用効果を得ることができる。図6は、本発明の実施の形態1において、チョーク回避制御の有無に応じて変化するターボ過給機の動作点を示す説明図である。この図において、縦軸は、ターボ過給機22のコンプレッサ22aの上流側の吸気圧と下流側の吸気圧との圧力比を示し、横軸は、コンプレッサ22aを通過するガス流量を示している。
According to the choke avoidance control, it is possible to obtain the effects as shown in FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operating point of the turbocharger that changes according to the presence or absence of the choke avoidance control in the first embodiment of the present invention. In this figure, the vertical axis indicates the pressure ratio between the upstream intake pressure and the downstream intake pressure of the
また、図6中の太線は、コンプレッサ22aのチョークリミットを示すものである。チョークリミットは、圧力比とガス流量とに基づいて規定される運転領域のうち、コンプレッサ22aにチョークが発生しない領域の境界(外郭)を表している。即ち、図6において、コンプレッサ22aの動作点がチョークリミットの外側にはみ出た場合には、チョークが発生するので、ターボ過給機22の運転可能範囲は、チョークリミットの内側に制限される。チョークリミットに関するデータは、例えばガス流量及び圧力比を引数とするデータマップ等として、ECU50に予め記憶されている。ECU50は、本実施の形態の記憶手段を構成している。
Moreover, the thick line in FIG. 6 shows the choke limit of the
まず、シングル過給モードが実行された状態において、コンプレッサ22aの動作点は、例えば図6中の特性線L1上に位置するものとする。この状態から、エンジントルクが上昇していくと、圧力比及びガス流量が徐々に増加するので、コンプレッサ22aの動作点は、特性線L1上を点Aに向けて移動していく。そして、動作点が点Aに到達し、エンジントルクがトルク境界値TQ2以上になると、過給制御がシングル過給モードからツイン過給モードに切換えられ、電動過給機24が作動する。この結果、コンプレッサ22aの動作点は、例えば特性線L2上を点Bに向けて移動するようになる。
First, it is assumed that the operating point of the
この状態において、チョーク回避制御が実行されない場合には、コンプレッサ22aの動作点がBを通り過ぎてチョークリミットの外側に移動し、コンプレッサ22aにチョークが発生してしまう。これに対し、チョーク回避制御によれば、動作点が点Bまたはその近傍に到達した時点で、チョークが発生すると判定し、WGV開度を減少させることができる。これにより、WGV開度の減少に伴って圧力比が上昇するので、コンプレッサ22aの動作点は、例えば点Bから特性線L3上を移動するようになり、当該動作点がチョークリミットの外側に移動するのを回避することができる。
In this state, when the choke avoidance control is not executed, the operating point of the
しかも、チョーク回避制御では、予め記憶された図6の特性データマップ等に基づいて、WGV開度を適切に調整することにより、例えばコンプレッサ22aの動作点がチョークリミットの内縁に沿って特性線L3上を移動するように、動作点の位置を制御することができる。これにより、高出力運転領域においても、ターボ過給機22のチョークを回避しつつ、所望の過給圧を実現することができる。
Moreover, in the choke avoidance control, for example, the operating point of the
また、チョーク回避制御では、チョークを回避するためにWGV開度を減少させるので、過給圧が増加傾向となる。このため、WGV開度を減少させるときには、電動過給機24の出力を低下させるのが好ましい。これにより、WGV開度の減少に起因する過給圧の増加を電動過給機24の出力低下によって補償することができる。従って、電動過給機24の出力制御とWGV制御の相乗効果により、過給圧を高い精度で目標値に近づけることができる。
In the choke avoidance control, the WGV opening is decreased in order to avoid choke, so that the supercharging pressure tends to increase. For this reason, when decreasing the WGV opening, it is preferable to reduce the output of the
なお、上記説明では、図6中の特性線L2に示すように、ツイン過給モードにより圧力比を一定とした状態でガス流量を変化させる場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、ツイン過給モードでは、燃費が向上する動作点に向けて圧力比及びガス流量が変化するように制御してもよい。より具体的に述べると、ツイン過給モードの制御特性は、例えば特性線L2が図6の横軸に対して上下方向に傾斜するように設定してもよい。 In the above description, as shown by the characteristic line L2 in FIG. 6, the case where the gas flow rate is changed in a state where the pressure ratio is constant in the twin supercharging mode is exemplified. However, the present invention is not limited to this, and in the twin supercharging mode, control may be performed so that the pressure ratio and the gas flow rate change toward an operating point where fuel consumption improves. More specifically, the control characteristic of the twin supercharging mode may be set so that, for example, the characteristic line L2 is inclined in the vertical direction with respect to the horizontal axis of FIG.
(実施の形態1における具体的な処理)
次に、図7を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図7は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行されるチョーク回避制御の一例を示すフローチャートである。なお、この図に示すルーチンは、定常運転(準定常運転を含む)中に繰返し実行されるものとする。
(Specific processing in Embodiment 1)
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the choke avoidance control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention. Note that the routine shown in this figure is repeatedly executed during steady operation (including quasi-steady operation).
図7に示すルーチンでは、まず、ステップS100において、エアフロメータ20の検出結果に基づいて吸入空気量を取得する。また、ステップS100では、吸気圧センサ26の検出結果に基づいて、ターボ過給機22のコンプレッサ22aの上流側の吸気圧を取得し、吸気圧センサ40の検出結果に基づいて、コンプレッサ22aの下流側の吸気圧を取得する。次に、ステップS101では、上流側の吸気圧と下流側の吸気圧との圧力比を算出し、この圧力比と、吸入空気量(即ち、吸気通路14のガス流量)とに基づいて、図6の運転領域上におけるコンプレッサ22aの現在の動作点を算出する。ステップS101,S102の処理により、現在の動作点がリアルタイムで取得される。
In the routine shown in FIG. 7, first, in step S100, the intake air amount is acquired based on the detection result of the
次に、ステップS102では、現在の動作点の算出結果に基づいて、前述したチョークリミットのデータマップを参照することにより、現在の動作点がチョークリミットを超えているか否か(あるいは、現在の動作点がチョークリミットに到達したか否か)を判定する。より具体的な処理例を挙げると、ステップS102では、前記データマップ上において、現在の動作点がチョークリミットの外側であるか否かを判定する。ステップS102の判定が成立した場合には、コンプレッサ22aの動作点がチョークリミットに到達したので、ターボ過給機22にチョークが発生すると判定し、チョークを回避するためにステップS103に移行する。
Next, in step S102, by referring to the choke limit data map described above based on the calculation result of the current operating point, whether or not the current operating point exceeds the choke limit (or the current operation point). Whether or not the point has reached the choke limit). To give a more specific processing example, in step S102, it is determined whether or not the current operating point is outside the choke limit on the data map. If the determination in step S102 is established, the operating point of the
また、ステップS102の判定が不成立の場合には、現在の動作点がチョークリミットの内側(即ち、ターボ過給機22の運転可能範囲)にあるので、チョークが発生しないと判定し、そのまま本ルーチンを終了する。なお、ステップS102では、運転領域上における現在の動作点とチョークリミットとの距離が予め設定された限界判定値以下となった場合に、現在の動作点がチョークリミットに到達したと判定するようにしてもよい。ステップS102の判定処理によれば、現在の動作点とチョークリミットのデータとに基づいて、コンプレッサ22aにチョークが発生するか否かを的確に判定することができる。
If the determination in step S102 is not established, it is determined that choke does not occur because the current operating point is inside the choke limit (that is, the operable range of the turbocharger 22). Exit. In step S102, it is determined that the current operating point has reached the choke limit when the distance between the current operating point and the choke limit on the operating region is equal to or less than a preset limit determination value. May be. According to the determination processing in step S102, it is possible to accurately determine whether or not choke is generated in the
次に、ステップS103では、WGV46を閉じ側に駆動することにより、WGV開度を減少させる。そして、ステップS104では、過給圧が目標過給圧よりも高いか否かを判定する。なお、目標過給圧は、ECU50の過給圧制御によりエンジン10の運転状態に基づいて設定されるものである。ステップS104の判定が成立した場合には、WGV開度の減少等により過給圧が上昇していると判断し、ステップS105に移行する。ステップS105では、電動機24bの回転速度を低下させることにより、電動過給機24の出力を低下させる。一方、ステップS104の判定が不成立の場合には、ステップS105を実行せずに本ルーチンを終了する。
Next, in step S103, the WGV opening is decreased by driving the
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、コンプレッサ22aの動作点がチョークリミットに到達したときに、WGV開度を減少させると共に、電動過給機24の出力を低下させることができる。これにより、前述したように、コンプレッサ22aの動作点がチョークリミットの外側にはみ出るのを抑制し、チョークを回避しつつ、所望の過給圧を実現することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, when the operating point of the
なお、前記実施の形態1では、シングル過給領域が第1運転領域に対応し、ツイン過給領域が第2運転領域に対応している。また、図3(A)中に示すWGV開度の特性線C1は、第1の制御手段の具体例を示している。さらに、図3(A)中に示すWGV開度の特性線C2と、図3(B)とは、第2の制御手段の具体例を示している。また、図7に示すルーチンは、チョーク回避手段の具体例を示している。 In the first embodiment, the single supercharging region corresponds to the first operating region, and the twin supercharging region corresponds to the second operating region. A characteristic line C1 of the WGV opening shown in FIG. 3A shows a specific example of the first control means. Further, the characteristic line C2 of the WGV opening shown in FIG. 3A and FIG. 3B show a specific example of the second control means. The routine shown in FIG. 7 shows a specific example of the choke avoiding means.
また、実施の形態1では、チョーク回避制御により、WGV開度を減少させると共に、電動過給機24の出力を低下させる構成とした。しかし、本発明のチョーク回避制御では、電動過給機24の出力は低下させずに、WGV開度を減少させる構成としてもよい。
In
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。本実施の形態は、前記実施の形態1の構成に加えて、排気温度を検出する排気温度センサ(図示せず)を備え、チョーク回避制御の実行時に排気温度を考慮することを特徴としている。詳しく述べると、実施の形態1のシステムにおいて、WGV開度が小さい状態で電動過給機24を作動させた場合には、排気温度が過度に上昇し易くなる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that, in addition to the configuration of the first embodiment, an exhaust temperature sensor (not shown) for detecting the exhaust temperature is provided, and the exhaust temperature is taken into account when executing the choke avoidance control. More specifically, in the system of the first embodiment, when the
このため、本実施の形態では、チョーク回避制御において、チョークが発生すると判定した場合でも、排気温度が予め設定された排気温度上限値よりも高い場合には、WGV開度を減少させずに、電動過給機24の出力を低下させる。ここで、排気温度上限値は、例えば触媒温度の上限値等に基づいて設定されるもので、ECU50に予め記憶されている。
For this reason, in the present embodiment, even when it is determined that choke is generated in the choke avoidance control, if the exhaust gas temperature is higher than the preset exhaust gas temperature upper limit value, the WGV opening degree is not decreased. The output of the
(実施の形態2における具体的な処理)
次に、図8を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図8は、本発明の実施の形態2において、チョーク回避制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、定常運転中に繰返し実行されるものとする。図8に示すルーチンでは、まず、ステップS200〜S202において、前記実施の形態1(図7)のステップS100〜S102と同様の処理を実行する。
(Specific processing in Embodiment 2)
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the choke avoidance control in the second embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed during steady operation. In the routine shown in FIG. 8, first, in steps S200 to S202, processing similar to that in steps S100 to S102 of the first embodiment (FIG. 7) is executed.
次に、ステップS203では、排気温度が前記排気温度上限値よりも高いか否かを判定する。そして、ステップS203の判定が不成立の場合には、排気温度が許容限度内であるから、ステップS204〜S206において、実施の形態1のステップS103〜S105と同様の処理を実行する。即ち、この場合には、WGV開度を減少させると共に、過給圧によっては電動過給機24の出力を低下させる。
Next, in step S203, it is determined whether or not the exhaust temperature is higher than the exhaust temperature upper limit value. If the determination in step S203 is not established, the exhaust gas temperature is within the allowable limit. Therefore, in steps S204 to S206, processing similar to that in steps S103 to S105 of the first embodiment is executed. That is, in this case, the WGV opening is decreased and the output of the
一方、ステップS203の判定が成立した場合には、排気温度が許容限度を超えているので、ステップS204によりWGV開度を減少させることなく、ステップS206に移行して電動過給機24の出力を低下させる。
On the other hand, if the determination in step S203 is established, the exhaust gas temperature exceeds the allowable limit. Therefore, the process proceeds to step S206 without reducing the WGV opening in step S204, and the output of the
このように構成される本実施の形態によれば、排気温度が排気温度上限値よりも高い場合には、WGV開度を減少させずに電動過給機24の出力を低下させることができ、排気温度の抑制を優先することができる。これにより、排気温度が許容限度を超えて更に上昇するような制御を回避することができ、前記実施の形態1と同様の効果に加えて、排気温度を適温に保持することができる。
According to the present embodiment configured as described above, when the exhaust gas temperature is higher than the exhaust gas upper limit value, the output of the
実施の形態3.
次に、図9を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態は、エンジン回転速度と負荷とに基づいて過給モードを切換えることを特徴としている。図9は、本発明の実施の形態3において、エンジン回転速度と負荷とに基づいて過給モードを切換えるための運転領域マップを示す説明図である。この図に示す運転領域マップは、ECU50に予め記憶されている。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the supercharging mode is switched based on the engine speed and the load. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an operation region map for switching the supercharging mode based on the engine rotation speed and the load in the third embodiment of the present invention. The operation region map shown in this figure is stored in advance in the
図9に示すように、本実施の形態の運転領域マップは、前記実施の形態1と同様に、第1運転領域と第2運転領域とを備えているものの、第2運転領域は、低トルク領域と高トルク領域とに分割されている。ここで、第1運転領域は、エンジントルクがトルク境界値TQ2未満となる領域として設定されている。第2運転領域は、エンジントルクがトルク境界値TQ2以上となる領域として設定されている。また、低トルク領域は、第2運転領域のうち、エンジントルクが第2トルク境界値TQ3未満となる領域として設定されている。高トルク領域は、第2運転領域のうち、エンジントルクが第2トルク境界値TQ3以上となる領域として設定されている。 As shown in FIG. 9, the operating region map of the present embodiment includes a first operating region and a second operating region as in the first embodiment, but the second operating region has a low torque. It is divided into a region and a high torque region. Here, the first operation region is set as a region where the engine torque is less than the torque boundary value TQ2. The second operation region is set as a region where the engine torque is equal to or greater than the torque boundary value TQ2. Further, the low torque region is set as a region in the second operation region where the engine torque is less than the second torque boundary value TQ3. The high torque region is set as a region in the second operation region where the engine torque is equal to or greater than the second torque boundary value TQ3.
第2トルク境界値TQ3は、トルク境界値TQ2よりも大きな値に設定され、本実施の形態における第2境界値に相当している。第2トルク境界値TQ3は、例えばターボ過給機22にチョークが発生するエンジントルクの最小値に基づいて設定されている。また、トルク境界値TQ2及び第2トルク境界値TQ3は、図9に示すように、エンジン回転速度に応じて変化するように設定されており、一例を挙げると、エンジン回転速度が高いほど小さくなるように設定されている。従って、低トルク領域は、第1運転領域よりも高回転・高負荷側の領域として設定され、高トルク領域は、低トルク領域よりも高回転・高負荷側の領域として設定されている。
The second torque boundary value TQ3 is set to a value larger than the torque boundary value TQ2, and corresponds to the second boundary value in the present embodiment. The second torque boundary value TQ3 is set based on, for example, the minimum value of engine torque at which choke is generated in the
ECU50は、上記の領域区分に基づいて次のような制御を実行する。まず、エンジン回転速度及び負荷の現在値が第1運転領域に属する場合には、前述のシングル過給モードを実行する。即ち、この場合には、電動過給機24を停止した状態で、WGV開度がトルクの増加に伴って減少するように当該WGV開度を制御する。また、エンジン回転速度及び負荷の現在値が低トルク領域に属する場合には、前述のツイン過給モードを実行する。即ち、この場合には、トルクの変化に対してWGV開度が一定となるか、またはトルクの増加に伴ってWGV開度が増加するように当該WGV開度を制御すると共に、電動過給機24を作動させる。
The
さらに、エンジン回転速度及び負荷の現在値が高トルク領域に属する場合には、前述のチョーク回避制御を実行する。但し、この場合には、エンジントルクが低トルク領域から高トルク領域に入った時点で、ターボ過給機22にチョークが発生すると判定し、低トルク領域と比較してWGV開度を減少させる。このとき、過給圧が目標過給圧よりも高い場合には、実施の形態1と同様に、電動過給機24の出力を低下させてもよい。
Further, when the current values of the engine speed and the load belong to the high torque region, the aforementioned choke avoidance control is executed. However, in this case, when the engine torque enters the high torque region from the low torque region, it is determined that choke is generated in the
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。即ち、高出力運転領域においても、ターボ過給機22のチョークを回避しつつ、所望の過給圧を実現することができる。
In the present embodiment configured as described above, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to achieve a desired supercharging pressure while avoiding choking of the
(参考例)
一方、本発明では、リアルタイムに計測される過給圧と、吸入空気量(ガス流量)とを制御パラメータとして用いることにより、運転領域マップを規定してもよい。この場合、運転領域マップは、過給圧及び吸入空気量に基づいて、第1運転領域、第2運転領域及び第3運転領域に区分される。そして、過給圧及び吸入空気量の現在値が第1運転領域に属する場合には、シングル過給モードを実行し、過給圧及び吸入空気量の現在値が第2運転領域に属する場合には、ツイン過給モードを実行する。また、過給圧及び吸入空気量の現在値が第3運転領域に属する場合には、チョーク回避制御を実行する。
(Reference example)
On the other hand, in the present invention, the operation region map may be defined by using the supercharging pressure measured in real time and the intake air amount (gas flow rate) as control parameters. In this case, the operation region map is divided into a first operation region, a second operation region, and a third operation region based on the supercharging pressure and the intake air amount. When the current values of the supercharging pressure and the intake air amount belong to the first operating region, the single supercharging mode is executed, and when the current values of the supercharging pressure and the intake air amount belong to the second operating region. Performs the twin supercharging mode. Further, when the current values of the supercharging pressure and the intake air amount belong to the third operation region, the choke avoidance control is executed.
この参考例では、過給圧及び吸入空気量に基づいてコンプレッサ22aの効率を算出し、コンプレッサ22aの効率が予め設定された下限目標値以上となるように、WGV開度と電動過給機24の出力とを制御するのが好ましい。このように構成される参考例でも、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。
In this reference example, the efficiency of the
なお、前記実施の形態1,2では、内燃機関のトルク指標値としてエンジントルク自体を用いる場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、トルク指標値としては、エンジントルクと相関を有する各種の制御パラメータ(例えば、吸気圧、負荷、吸入空気量等)を用いてもよい。 In the first and second embodiments, the case where the engine torque itself is used as the torque index value of the internal combustion engine is exemplified. However, the present invention is not limited to this, and various control parameters (for example, intake pressure, load, intake air amount, etc.) having a correlation with the engine torque may be used as the torque index value.
また、前記実施の形態1乃至3では、電動過給機24のコンプレッサ24aの下流側にターボ過給機22のコンプレッサ22aが直列に配置されたシステムを例示した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば2つのコンプレッサ22a,24aが吸気通路14に並列に配置されたシステム、及び、ターボ過給機22のコンプレッサ22aの下流側に電動過給機24のコンプレッサ24aが配置されたシステムにも適用することができる。電動過給機24としては、電動アシスト式のターボ過給機を用いてもよい。
In the first to third embodiments, the system in which the
また、実施の形態1乃至3では、それぞれ個別の制御を例示したが、本発明はこれに限らず、各実施の形態で説明した制御のうち組み合わせ可能な複数の制御を組み合わせた構成も含むものである。また、各実施の形態では、火花点火式のガソリンエンジンであるエンジン10を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、ディーゼルエンジン等の圧縮着火式エンジンに適用してもよい。
Moreover, although
10 エンジン(内燃機関)
12 エンジン本体
14 吸気通路
16 排気通路
18 エアクリーナ
20 エアフロメータ
22 ターボ過給機
22a コンプレッサ
22b タービン
24 電動過給機
24a コンプレッサ
24b 電動機
26,40 吸気圧センサ(吸気圧検出手段)
30 吸気バイパス通路
32 吸気バイパスバルブ
34 インタークーラ
36 スロットルバルブ
38 吸気マニホールド
42 排気マニホールド
44 排気バイパス通路
46 ウェイストゲートバルブ
48 触媒
50 ECU(記憶手段)
52 クランク角センサ
60 燃料噴射弁
62 点火装置
TQ2 トルク境界値(境界値)
TQ3 第2トルク境界値(第2境界値)
10 Engine (Internal combustion engine)
12
30
52
TQ3 Second torque boundary value (second boundary value)
Claims (6)
電動機を動力源として吸入空気を過給する電動過給機と、
前記タービンをバイパスして排気ガスを流通させる排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、
内燃機関のトルクと相関を有するトルク指標値が予め設定された境界値未満となる第1運転領域において、前記ウェイストゲートバルブの開度であるWGV開度が前記トルクの増加に伴って減少するように当該WGV開度を制御する第1の制御手段と、
前記トルク指標値が前記境界値以上となる第2運転領域において、前記トルクの変化に対して前記WGV開度が一定となるか、または前記トルクの増加に伴って前記WGV開度が増加するように当該WGV開度を制御すると共に、前記電動過給機を作動させる第2の制御手段と、
前記第2運転領域において、前記ターボ過給機にチョークが発生するか否かを判定し、チョークが発生すると判定した場合に、前記WGV開度を減少させるチョーク回避手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A turbocharger having a compressor disposed in an intake passage of an internal combustion engine and a turbine disposed in an exhaust passage, and supercharging intake air using exhaust energy as a power source;
An electric supercharger that supercharges intake air using an electric motor as a power source; and
An exhaust bypass passage for bypassing the turbine and circulating exhaust gas;
A waste gate valve for opening and closing the exhaust bypass passage;
In the first operation region where the torque index value correlated with the torque of the internal combustion engine is less than a preset boundary value, the WGV opening, which is the opening of the waste gate valve, decreases as the torque increases. First control means for controlling the WGV opening;
In the second operation region in which the torque index value is equal to or greater than the boundary value, the WGV opening is constant with respect to the change in the torque, or the WGV opening is increased as the torque is increased. And a second control means for controlling the WGV opening and operating the electric supercharger,
In the second operation region, it is determined whether or not choke is generated in the turbocharger, and when it is determined that choke is generated, choke avoiding means for decreasing the WGV opening degree;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記上流側の吸気圧と前記下流側の吸気圧との圧力比と前記吸気通路のガス流量とに基づいて規定される運転領域のうち、チョークが発生しない領域の境界であるチョークリミットを予め記憶した記憶手段と、を備え、
前記チョーク回避手段は、前記吸気圧検出手段の検出結果に基づいて算出された前記圧力比と、前記吸気通路を流れるガス流量と、前記チョークリミットのデータとに基づいて、チョークが発生するか否かを判定する構成としてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。 Intake pressure detecting means for detecting the intake pressure on the upstream side and the intake pressure on the downstream side of the compressor, and
A choke limit that is a boundary of a region in which choke is not generated in an operation region defined based on a pressure ratio between the intake pressure on the upstream side and the intake pressure on the downstream side and a gas flow rate in the intake passage is previously stored. Storage means,
The choke avoiding means determines whether or not choke is generated based on the pressure ratio calculated based on the detection result of the intake pressure detecting means, the gas flow rate through the intake passage, and the choke limit data. The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control device is configured to determine whether or not.
前記チョーク回避手段は、前記トルク指標値が前記高トルク領域に属する場合に、前記ターボ過給機にチョークが発生すると判定し、前記低トルク領域と比較して前記WGV開度を減少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。 The second operation region is composed of a low torque region in which the torque index value is less than a second boundary value greater than the boundary value, and a high torque region in which the torque index value is greater than or equal to the second boundary value. ,
The choke avoiding means determines that choke is generated in the turbocharger when the torque index value belongs to the high torque region, and reduces the WGV opening compared to the low torque region. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
前記境界値は、内燃機関の回転速度に応じて変化させる構成としてなる請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The torque index value is a load torque required for the internal combustion engine,
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the boundary value is configured to change according to a rotation speed of the internal combustion engine.
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