JP2019112985A - Control device of internal combustion engine and control method of internal combustion engine - Google Patents

Control device of internal combustion engine and control method of internal combustion engine Download PDF

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Abstract

To provide a control device of an internal combustion engine which can accurately generate the target torque of the internal combustion engine even in a low-supercharge region, in the internal combustion engine having a supercharger.SOLUTION: A control device of an internal combustion engine for controlling the internal combustion engine has: a compressor which rotates integrally with a turbine, compresses air at an engine exhaust side, and supplies it to an engine intake side; a waste gate valve for opening and closing an exhaust-side bypass which bypasses the turbine; and an air bypass valve for opening and closing the intake-side bypass passage which bypasses the compressor. The control device also comprises a control part for controlling an opening of the air bypass valve when a difference between target intake pipe pressure which is calculated on the basis of a pedal-in amount of an accelerator pedal and a rotation number of the internal combustion engine, and actual intake pipe pressure which is calculated by a pressure sensor in the set low-supercharge region is not smaller than a prescribed value.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、燃焼室での混合気の燃焼を制御する内燃機関の制御装置に係り、特に、排気のエネルギーを利用してコンプレッサを駆動することで内燃機関が吸入する空気の密度を高くする過給機を備えた内燃機関の制御装置とその制御方法に関するものである。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls the combustion of an air-fuel mixture in a combustion chamber, and in particular, increases the density of air taken in by the internal combustion engine by driving a compressor using exhaust energy. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with a feeder and a control method thereof.

最近の過給機付き内燃機関においては、過給領域での過給圧をコントロールするために、排気エネルギーの回収量や、吸入空気の圧縮量を調整している。このように、排気のエネルギーを利用し、吸入する空気の密度を高くさせるシステム(以下、過給システムと表記する)は、例えば、特開2006−299859号公報(特許文献1)に記載されている。   In recent supercharged internal combustion engines, the amount of exhaust energy recovery and the amount of intake air compression are adjusted to control the supercharging pressure in the supercharging region. As described above, a system (hereinafter, referred to as a supercharging system) for increasing the density of air to be inhaled by utilizing energy of exhaust is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-2998559 (Patent Document 1). There is.

特許文献1には、ターボチャージャー(過給機)を備える内燃機関の制御装置であって、過給圧が上限値を超えた時には、機関排気系のターボチャージャー(過給機)のタービンをバイパスするウェイストゲート通路に配置されたウェイストゲートバルブを開弁させると共に、機関吸気系におけるスロットル弁の上流側においてターボチャージャー(過給機)のコンプレッサをバイパスするエアバイパス通路に配置されたエアバイパスバルブを開弁させて過給圧の上限値制御を実施することが記載されている。   Patent Document 1 discloses a control device for an internal combustion engine provided with a turbocharger (supercharger), and bypasses a turbine of a turbocharger (supercharger) of an engine exhaust system when the supercharging pressure exceeds an upper limit value. And the air bypass valve disposed in the air bypass passage that bypasses the compressor of the turbocharger (supercharger) on the upstream side of the throttle valve in the engine intake system, as well as opening the waste gate valve disposed in the waste gate passage. It is described that the upper limit value control of the supercharging pressure is performed by opening the valve.

特開2006−299859号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-299859

ところで、特許文献1に記載の過給機においては、高過給領域での過給圧の上限値制御において、ウェイストゲートバルブを開弁させるだけでなく、エアバイパスバルブが開弁される。過給圧が上限値を超える時に、タービン回転数を抑制するためにウェイストゲートバルブの開弁は必要であるが、それだけでは、応答遅れによって過給圧はオーバーシュートするために、エアバイパスバルブを開弁させて過給圧のオーバーシュートを抑制している。   By the way, in the supercharger described in Patent Document 1, in the upper limit control of the supercharging pressure in the high supercharging region, not only the waste gate valve is opened but also the air bypass valve is opened. When the boost pressure exceeds the upper limit, the waste gate valve needs to be opened to suppress the turbine speed, but that alone can cause the boost pressure to overshoot due to the response delay. The valve is opened to suppress the overshoot of the supercharging pressure.

これ対して、低過給領域、すなわちコンプレッサ上下流の差圧が小さく、機械式ウェイストゲートバルブが稼動していない領域においては、過給圧が過給機の特性によって決まる。また、低過給領域での過給圧が上限値に超えていないため、エアバイパスバルブは常に閉じている状態である。したがって、特許文献1のような方法では低過給領域において正確な過給圧を実現することができず、精度良く目標トルクを発生することができない恐れがある。   On the other hand, in the low supercharging region, that is, in the region where the differential pressure above and downstream of the compressor is small and the mechanical waste gate valve is not operating, the supercharging pressure is determined by the characteristics of the supercharger. In addition, since the boost pressure in the low supercharge region does not exceed the upper limit value, the air bypass valve is always closed. Therefore, with the method as disclosed in Patent Document 1, accurate supercharging pressure can not be realized in the low supercharging region, and there is a possibility that the target torque can not be generated accurately.

そこで、本発明の目的は、過給機を備えた内燃機関において、低過給領域であっても内燃機関の目標トルクを精度良く発生することができる新規な内燃機関の制御装置とその制御方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a novel internal combustion engine control device and control method capable of accurately generating a target torque of the internal combustion engine even in a low supercharging region in an internal combustion engine equipped with a supercharger. To provide.

上記課題を解決するために、本発明は、タービンと一体で回転しエンジン排気側の空気を圧縮してエンジン吸気側へ供給するコンプレッサと、前記タービンを迂回する排気側バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、前記コンプレッサを迂回する吸気側バイパス通路を開閉するエアバイパスバルブと、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、設定された低過給領域において、アクセルペダルの踏込量および前記内燃機関の回転数に基づき算出した目標吸気管圧力および圧力センサにより検出した実吸気管圧力との差が所定値以上の場合に、前記エアバイパスバルブの開度を制御する制御部を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is a compressor that rotates integrally with a turbine, compresses air on the engine exhaust side and supplies it to the engine intake side, and a wastegate that opens and closes an exhaust side bypass passage bypassing the turbine. A control device for an internal combustion engine that controls an internal combustion engine including a valve and an air bypass valve that opens and closes an intake side bypass passage that bypasses the compressor, wherein an amount of depression of an accelerator pedal in a set low supercharging region And a control unit for controlling the opening degree of the air bypass valve when the difference between the target intake pipe pressure calculated based on the rotational speed of the internal combustion engine and the actual intake pipe pressure detected by the pressure sensor is equal to or greater than a predetermined value. It is characterized by

また、本発明は、(a)少なくともアクセルペダルの踏込量および内燃機関の回転数を含む入力値を読み込むステップと、(b)前記(a)ステップにおいて読み込んだ入力値に基づいてドライバーが要求する目標トルクおよび目標吸入新気流量を算出し、それに基づいて目標吸気管圧力を算出するステップと、(c)センサにより検出した実吸気管圧力または外部から取り込む空気量から推定した実吸気管圧力が大気圧以上であるか否かを判定するステップと、(d)前記(c)ステップにおいて実吸気管圧力が大気圧以上であると判定した場合、前記実吸気管圧力が所定のウェイストゲートバルブの作動圧以上であるか否かを判定するステップと、(e)前記(d)ステップにおいて、前記実吸気管圧力が所定のウェイストゲートバルブの作動圧以下であると判定した場合、前記実吸気管圧力と前記目標吸気管圧力の差が所定値以上であるか否かを判定するステップと、を有し、前記(e)ステップにおいて、前記実吸気管圧力と前記目標吸気管圧力の差が所定値以上であると判定した場合、エアバイパスバルブを開くように制御し、所定値以下であると判定した場合、エアバイパスバルブを閉じるように制御することを特徴とする。   The present invention further comprises the steps of: (a) reading an input value including at least the amount of depression of the accelerator pedal and the rotational speed of the internal combustion engine; and (b) the driver requests based on the input value read in the step (a). Calculating a target torque and a target intake fresh air flow, and calculating a target intake pipe pressure based on the calculated values; and (c) an actual intake pipe pressure detected by a sensor or an actual intake pipe pressure estimated from an amount of air taken from outside When it is determined in step (d) that the actual intake pipe pressure is equal to or higher than the atmospheric pressure in the step (d) of determining whether or not the atmospheric pressure is higher than the atmospheric pressure, In the step of determining whether or not the working pressure is equal to or higher, and (e) in the step (d), the actual intake pipe pressure is a predetermined waste gate valve Determining whether the difference between the actual intake pipe pressure and the target intake pipe pressure is greater than or equal to a predetermined value when it is determined that the working pressure is less than or equal to the operating pressure; If it is determined that the difference between the actual intake pipe pressure and the target intake pipe pressure is equal to or greater than a predetermined value, the air bypass valve is controlled to open, and if it is determined to be equal to or less than the predetermined value, the air bypass valve is closed. It is characterized by controlling.

本発明によれば、目標吸気管圧力と実吸気管圧力との差に基づいてエアバイパスバルブ開度を設定するため、低過給領域であっても精度良く目標トルクを発生することができる。   According to the present invention, since the air bypass valve opening is set based on the difference between the target intake pipe pressure and the actual intake pipe pressure, the target torque can be generated with high accuracy even in the low supercharging region.

これにより、内燃機関の燃費向上、トランスミッション等の外部デバイスの耐久性及び信頼性向上が可能となる。   As a result, the fuel efficiency of the internal combustion engine can be improved, and the durability and reliability of external devices such as a transmission can be improved.

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the description of the embodiments below.

本発明の一実施形態に係る過給システムを備えた内燃機関の構成図である。FIG. 1 is a block diagram of an internal combustion engine provided with a supercharging system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るエアバイパスバルブ制御装置の制御ブロックを示すブロック図である。It is a block diagram showing a control block of an air bypass valve control device concerning one embodiment of the present invention. 低過給領域においてウェイストゲートバルブを用いて吸気管圧力を制御する場合の課題を示す図である。It is a figure which shows the subject in the case of controlling intake pipe pressure using a waste gate valve in a low supercharging area | region. 低過給領域においてエアバイパスバルブを用いて吸気管圧力を制御する場合の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect in the case of controlling intake pipe pressure using an air bypass valve in a low supercharging area | region. 本発明の一実施形態に係るエアバイパスバルブ制御装置の制御フローを示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a control flow of an air bypass valve control device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るエアバイパスバルブ制御とウェイストゲートバルブ制御の切り替えメカニズムを示す制御ブロック図である。It is a control block diagram showing a switching mechanism of air bypass valve control and waste gate valve control concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るエアバイパスバルブ制御装置の制御フローを示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a control flow of an air bypass valve control device concerning one embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、各図面において、同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。また、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions of overlapping components are omitted. Further, the present invention is not limited to the following embodiments, and includes various modifications and applications within the technical concept of the present invention.

図1から図5を参照して、実施例1の内燃機関の制御装置および制御方法について説明する。図1は、本発明が適用される過給機を備えた内燃機関の構成を示している。内燃機関10の排気通路11の配管に過給機12とプリ触媒13が設置されている。過給機(コンプレッサ)12は排気ガスの流れを受けて回転するタービンと、タービンに通過する排気ガスを分流するウェイストゲートバルブ33と、タービンの回転を伝達するシャフト、及びタービンの回転トルクを利用して空気を取り込んで圧縮する圧縮機と、圧縮機に通過する空気を分流するエアバイパスバルブ34とで構成され、排気ガスの流れを利用して圧縮機を駆動することで内燃機関10が吸入する吸入ガスの空気の密度を高くする過給機能を備えている。過給機(コンプレッサ)12はタービンと一体で回転し、エンジン排気側の空気を圧縮してエンジン吸気側へ供給する。ウェイストゲートバルブ33はタービンを迂回する排気側バイパス通路を開閉し、エアバイパスバルブ34はコンプレッサを迂回する吸気側バイパス通路を開閉する。   The control system and control method of the internal combustion engine of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 shows the configuration of an internal combustion engine equipped with a turbocharger to which the present invention is applied. A turbocharger 12 and a precatalyst 13 are installed in a pipe of an exhaust passage 11 of the internal combustion engine 10. The supercharger (compressor) 12 utilizes a turbine that rotates in response to the flow of exhaust gas, a waste gate valve 33 that diverts the exhaust gas passing through the turbine, a shaft that transmits the rotation of the turbine, and a rotational torque of the turbine And the air bypass valve 34 for diverting the air passing through the compressor, and driving the compressor using the flow of the exhaust gas, the internal combustion engine 10 receives the suction by driving the compressor. It has a supercharging function to increase the density of the intake gas. The supercharger (compressor) 12 rotates integrally with the turbine to compress air on the engine exhaust side and supply it to the engine intake side. The waste gate valve 33 opens and closes the exhaust side bypass passage bypassing the turbine, and the air bypass valve 34 opens and closes the intake side bypass passage bypassing the compressor.

内燃機関10からの排気ガスは、プリ触媒13とメイン触媒14において還元、及び酸化によって浄化される。プリ触媒13およびメイン触媒14で浄化できない粒子状物質は粒子除去フィルタ(GPF:Gasoline Particulate Filter)15によって浄化される。   Exhaust gas from the internal combustion engine 10 is purified by reduction and oxidation in the precatalyst 13 and the main catalyst 14. Particulate matter which can not be purified by the pre-catalyst 13 and the main catalyst 14 is purified by a particle removal filter (GPF: Gasoline Particulate Filter) 15.

プリ触媒13により浄化された排気ガスの一部はプリ触媒13の下流からEGR配管16に取り込まれ、ガスクーラ17で冷却され過給機12の上流に戻される。過給機12の上流というのは、吸入ガスが過給機12へ流入する部分である。内燃機関10の燃焼気筒18内で発生する燃焼ガスの一部がEGR配管16を経由して吸気通路19に還流されて、エアクリーナ20を介して外部から新たに吸入される吸入新気に混合される。尚、過給機12の下流の吸気通路19にはインタークーラ31が配置されている。   Part of the exhaust gas purified by the pre-catalyst 13 is taken into the EGR pipe 16 from the downstream of the pre-catalyst 13, cooled by the gas cooler 17, and returned to the upstream of the turbocharger 12. The upstream of the turbocharger 12 is a portion where the intake gas flows into the turbocharger 12. A part of the combustion gas generated in the combustion cylinder 18 of the internal combustion engine 10 is recirculated to the intake passage 19 via the EGR pipe 16 and mixed with the fresh air which is newly sucked from the outside via the air cleaner 20. Ru. An intercooler 31 is disposed in the intake passage 19 downstream of the turbocharger 12.

エアクリーナ20は、吸入する吸入新気に含まれる塵埃などを除去する。尚、EGR配管16から還流されるEGRガスの流量は、EGRバルブ21の開度を制御することにより決定される。このEGRガスの制御により、燃焼気筒18での混合気の燃焼温度を低下させて、NOxの排出量を削減し、更にポンプ損失の低減等を図ることができる。また、EGRバルブ21を跨ぐように取り付けられている差圧センサ22により、EGRバルブ21の前側(上流側)の圧力と後側(下流側)の圧力の差分(差圧)を検知している。   The air cleaner 20 removes dust and the like contained in the suctioned fresh air. The flow rate of the EGR gas returned from the EGR pipe 16 is determined by controlling the opening degree of the EGR valve 21. By controlling the EGR gas, the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion cylinder 18 can be reduced to reduce the amount of NOx emissions, and the pump loss can be further reduced. Further, the differential pressure sensor 22 mounted across the EGR valve 21 detects the difference (differential pressure) between the pressure on the front side (upstream side) and the pressure on the rear side (downstream side) of the EGR valve 21. .

内燃機関10は制御装置(ECU:Engine Control Unit)23により制御されている。空気流量センサ24は外部から新たに吸入される吸入新気の流量を検出する。また、過給機12と燃焼気筒18の間には圧力センサ32が取り付けられ、燃焼気筒18へ通じる吸気通路19、或いはスロットルバルブ25の下流の吸気コレクタ26内の圧力を検知している。吸気通路19から燃焼気筒18に流れる吸入ガスの流量はスロットルバルブ25の開度、或いは吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変化させる可変位相バルブタイミング機構27により制御される。   The internal combustion engine 10 is controlled by a control unit (ECU: Engine Control Unit) 23. The air flow sensor 24 detects the flow of suctioned fresh air that is newly sucked from the outside. A pressure sensor 32 is attached between the supercharger 12 and the combustion cylinder 18 to detect the pressure in the intake passage 19 leading to the combustion cylinder 18 or the pressure in the intake collector 26 downstream of the throttle valve 25. The flow rate of the intake gas flowing from the intake passage 19 to the combustion cylinder 18 is controlled by the variable phase valve timing mechanism 27 that changes the opening degree of the throttle valve 25 or the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve.

本実施形態の制御装置23は、少なくとも、アクセルペダルセンサ28により検出される運転者が要求する目標とする要求トルク(以下、目標トルクと表記する)と、回転数センサ29により検出される回転数に基づいて、目標吸入ガス量を実現するようにスロットルバルブ25のアクチュエータ(電動モータ)と過給機12のウェイストゲートバルブ33のアクチュエータ(機械式ストローク)を制御する。また、制御装置23は上記した圧力センサ32の検出値、スロットルバルブ25の開度、或いは空気流量センサ24の検出値に基づいて、目標のEGR率(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環率)を実現するようにEGRバルブ21やスロットルバルブ25のアクチュエータ(電動モータ)を制御する。   The control device 23 according to the present embodiment at least includes a target required torque (hereinafter referred to as target torque) required by the driver detected by the accelerator pedal sensor 28 and a rotational speed detected by the rotational speed sensor 29. Based on the above, the actuator (electric motor) of the throttle valve 25 and the actuator (mechanical stroke) of the waste gate valve 33 of the turbocharger 12 are controlled so as to realize the target intake gas amount. Further, the control device 23 realizes a target EGR rate (Exhaust Gas Recirculation) based on the detection value of the pressure sensor 32 described above, the opening degree of the throttle valve 25 or the detection value of the air flow rate sensor 24. The actuator (electric motor) of the EGR valve 21 and the throttle valve 25 is controlled so that

尚、本実施形態において、EGR率は、吸気通路19を流れる吸入ガスのうち、吸入新気とEGRガスの流量の割合をいうものである。そして制御装置23は、差圧センサ22によりEGRバルブ21の前側(上流側)の圧力と後側(下流側)の圧力の差分(差圧)を検知し、それに基づいてEGRバルブ21、及びスロットルバルブ25の開度、あるいは可変位相バルブタイミング機構27により吸排バルブの位相角度を設定し、燃焼気筒18に流入する吸入ガスのEGR率を制御する。また、制御装置23はノッキングを発生させず、且つ内燃機関10の出力を最大化するように点火プラグ30の点火タイミングを最適に制御している。   In the present embodiment, the EGR rate refers to the ratio of the flow rate of the intake fresh air and the EGR gas to the intake gas flowing through the intake passage 19. Then, the control device 23 detects the difference (differential pressure) between the pressure on the front side (upstream side) and the pressure on the rear side (downstream side) of the EGR valve 21 by the differential pressure sensor 22, and based on that, the EGR valve 21 and the throttle The opening degree of the valve 25 or the phase angle of the intake and exhaust valves is set by the variable phase valve timing mechanism 27 to control the EGR rate of the intake gas flowing into the combustion cylinder 18. Further, the control device 23 optimally controls the ignition timing of the spark plug 30 so as to cause no knocking and maximize the output of the internal combustion engine 10.

次に、図2を用いて、本実施例の制御装置の制御ブロックを説明する。図2は制御装置(ECU)23に備えられた制御部(CPU:Central Processing Unit)35の制御ブロックを示している。   Next, control blocks of the control device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a control block of a control unit (CPU: Central Processing Unit) 35 provided in the control device (ECU) 23.

なお、本実施例では、制御装置(ECU)23はエンジン制御ユニットとして制御装置全体を指し、制御部(CPU)35は制御装置(ECU)23内に組み込まれた半導体デバイスなどの中央(演算)処理装置を指している。   In the present embodiment, the control unit (ECU) 23 refers to the entire control unit as an engine control unit, and the control unit (CPU) 35 is the center (calculation) of a semiconductor device or the like incorporated in the control unit (ECU) 23. It refers to a processing unit.

制御部(CPU)35は、目標トルク算出部40、目標吸入新気流量算出部41、目標EGR率算出部42、スロットル通過EGRガス流量算出部43、目標スロットル吸入ガス流量算出部44、目標スロットルバルブ開度算出部45、目標スロットル上下流環境算出部49、目標ウェイストゲートバルブ開度算出部51、目標エアバイパスバルブ開度算出部52、目標EGRガス流量算出部46、及び目標EGRバルブ開度算出部47から構成されている。   The control unit (CPU) 35 has a target torque calculation unit 40, a target suction fresh air flow amount calculation unit 41, a target EGR rate calculation unit 42, a throttle passing EGR gas flow rate calculation unit 43, a target throttle suction gas flow rate calculation unit 44, a target throttle Valve opening degree calculation unit 45, target throttle upstream / downstream environment calculation unit 49, target waste gate valve opening degree calculation unit 51, target air bypass valve opening degree calculation unit 52, target EGR gas flow rate calculation unit 46, and target EGR valve opening degree A calculation unit 47 is included.

次に、これらの具体的な機能について説明する。目標トルク算出部40においては、運転者が要求する目標トルクを表すアクセルペダルセンサ28により検出される踏込量θaccと、回転数センサ29により検出された回転数Neに基づいて、内燃機関10が出力すべき目標トルクTrqを算出する。この目標トルクTrqは演算式で求めても良いし、回転数Neと踏込量θaccからマップによって求めても良いものである。本実施形態では、演算速度を速めるためにマップ検索方式を採用している。求められた目標トルクTrqは目標吸入新気流量算出部41に送られる。   Next, these specific functions will be described. In the target torque calculation unit 40, the internal combustion engine 10 outputs based on the depression amount θacc detected by the accelerator pedal sensor 28 representing the target torque requested by the driver and the rotational speed Ne detected by the rotational speed sensor 29. A target torque Trq to be calculated is calculated. The target torque Trq may be obtained by an arithmetic expression, or may be obtained by a map from the rotational speed Ne and the depression amount θacc. In the present embodiment, a map search method is employed to speed up the calculation speed. The target torque Trq thus obtained is sent to the target suction fresh air flow rate calculation unit 41.

目標吸入新気流量算出部41においては、回転数センサ29により検出された回転数Neと目標トルクTrqに基づき、目標トルク算出部40で求められたる目標トルクTrqを実現するような目標吸入新気流量Qatrgtを算出する。この場合も、この目標吸入新気流量Qatrgtは演算式で求めても良いし、回転数Neと目標トルクTrqからマップによって求めても良いものである。本実施形態では、演算速度を速めるためにマップ検索方式を採用している。求められた目標吸入新気流量Qatrgtは、後述の目標スロットル吸入ガス流量算出部44、及び目標EGRガス流量算出部46に送られる。   In the target suction fresh air flow rate calculation unit 41, a target suction fresh air that realizes the target torque Trq determined by the target torque calculation unit 40 based on the rotation speed Ne and the target torque Trq detected by the rotation speed sensor 29. The flow rate Qatrgt is calculated. Also in this case, the target suction fresh air flow amount Qatrgt may be obtained by an arithmetic expression, or may be obtained by a map from the rotational speed Ne and the target torque Trq. In the present embodiment, a map search method is employed to speed up the calculation speed. The target suction fresh air flow amount Qatrgt thus obtained is sent to a target throttle suction gas flow rate calculating unit 44 and a target EGR gas flow rate calculating unit 46 described later.

目標EGR率算出部42においては、回転数センサ29により検出された回転数Neと目標トルクTrqに基づき、目標EGR率Regrを算出する。この目標EGR率Regrは演算式で求めても良いし、回転数Neと目標トルクTrqからマップによって求めても良いものである。本実施形態では、演算速度を速めるためにマップ検索方式を採用している。求められた目標EGR率Regrは、後述の目標EGRガス流量算出部46に送られる。   The target EGR rate calculation unit 42 calculates a target EGR rate Regr based on the rotation speed Ne detected by the rotation speed sensor 29 and the target torque Trq. The target EGR rate Regr may be obtained by an arithmetic expression, or may be obtained by a map from the rotational speed Ne and the target torque Trq. In the present embodiment, a map search method is employed to speed up the calculation speed. The target EGR rate Regr thus obtained is sent to a target EGR gas flow rate calculating unit 46 described later.

スロットル通過EGRガス流量算出部43においては、空気流量センサ24で検出された空気量Qa、EGRバルブ21の開度θegr、EGRバルブ21を跨ぐように取り付けられる差圧センサ22で検出された差圧Pegr、スロットルバルブ25の開度θth、及び回転数センサ29で検出された回転数Ne等に基づいて、EGRバルブ21からスロットルバルブ25を通過するまでのEGRガスの流動量を、EGRバルブ21の動作遅れ時間(無駄時間)と、EGR配管16、及び吸気通路19の通路長による流動遅れ時間を考慮して算出し、最終的にスロットルバルブ25を通過するスロットル通過EGRガス流量Qthegrを推定する。このスロットル通過EGRガス流量Qthegrの推定は、例えば次のような方法で行うことができる。   In the throttle-passing EGR gas flow rate calculation unit 43, the air amount Qa detected by the air flow rate sensor 24, the opening degree θegr of the EGR valve 21, and the differential pressure detected by the differential pressure sensor 22 attached so as to straddle the EGR valve 21. The flow amount of the EGR gas from passing through the throttle valve 25 from the EGR valve 21 is calculated based on Pegr, the opening degree θth of the throttle valve 25 and the rotation speed Ne detected by the rotation speed sensor 29. Calculation is performed in consideration of the operation delay time (dead time) and the flow delay time due to the EGR pipe 16 and the passage length of the intake passage 19 to finally estimate the throttle-passing EGR gas flow rate Qthegr passing through the throttle valve 25. This throttle passing EGR gas flow rate Qthegr can be estimated, for example, by the following method.

先ず、スロットルバルブ25の上流と下流の2つに分割した演算領域を設定する。そして、EGRバルブ21を跨ぐように取り付けられた差圧センサ22の差圧とEGRバルブ21の開度からEGRバルブ通過EGRガス流量を算出する。次に、空気流量センサ24を用いて吸入新気流量を検出する。更に、EGRバルブ通過EGRガス流量と吸入新気流量を合計し、過給機12の圧縮機通過ガス流量、及びEGR率を算出する。   First, an operation region divided into two upstream and downstream of the throttle valve 25 is set. Then, the EGR valve passing EGR gas flow rate is calculated from the differential pressure of the differential pressure sensor 22 attached so as to straddle the EGR valve 21 and the opening degree of the EGR valve 21. Next, the air flow sensor 24 is used to detect the amount of fresh air drawn. Furthermore, the EGR valve passing EGR gas flow rate and the intake fresh air flow rate are summed up to calculate the compressor passing gas flow rate of the supercharger 12 and the EGR rate.

そして、圧縮機通過ガス流量と前回の演算周期で算出したスロットルバルブ25を通過するスロットル吸入ガス流量を用いて、スロットルバルブ25の上流領域の圧力、温度、質量を算出し、これに基づいて今回の演算周期のスロットルバルブ25を通過するスロットル吸入ガス流量を算出する。最後に、今回の演算周期のスロットルバルブ25のスロットル吸入ガス流量と前回の演算周期で演算したEGR率を用いて、スロットルバルブ25を通過するスロットル通過EGRガス流量Qthegrを算出する。   Then, the pressure, temperature, and mass of the upstream region of the throttle valve 25 are calculated using the compressor passing gas flow rate and the throttle intake gas flow rate passing through the throttle valve 25 calculated in the previous calculation cycle, The throttle intake gas flow rate passing through the throttle valve 25 in the calculation cycle is calculated. Finally, the throttle-passing EGR gas flow rate Qthegr passing through the throttle valve 25 is calculated using the throttle intake gas flow rate of the throttle valve 25 in the present calculation cycle and the EGR rate calculated in the previous calculation cycle.

このスロットル通過EGRガス流量Qthegrの推定については、上述した物理モデルを構築して求めることができるが、その物理モデルは任意であり、要はスロットルバルブ25を通過するスロットル通過EGRガス流量Qthegrを推定することができれば良いものである。求められたスロットル通過EGRガス流量Qthegrは、目標スロットル吸入ガス流量算出部44に送られる。   The estimation of the throttle-passing EGR gas flow rate Qthegr can be determined by constructing the above-mentioned physical model, but the physical model is arbitrary, and it is essential to estimate the throttle-passing EGR gas flow rate Qthegr passing through the throttle valve 25. It is good if it can be done. The determined throttle passage EGR gas flow rate Qthegr is sent to the target throttle intake gas flow rate calculation unit 44.

目標スロットル吸入ガス流量算出部44においては、目標吸入新気流量算出部41で求められた目標吸入新気流量Qatrgtと、スロットル通過EGRガス流量算出部43で求められたスロットル通過EGRガス流量Qthegrから、以下の(1)式を用いて、スロットルバルブ25を通過する目標スロットル吸入ガス流量Qgthを算出する。   In target throttle suction gas flow rate calculation unit 44, target suction fresh air flow amount Qatrgt obtained by target suction fresh air flow amount calculation unit 41 and throttle passing EGR gas flow rate Qthegr obtained by throttle passage EGR gas flow rate calculation unit 43 The target throttle intake gas flow rate Qgth passing through the throttle valve 25 is calculated using the following equation (1).

Figure 2019112985
Figure 2019112985

そして、求められた目標スロットル吸入ガス流量Qgthは目標スロットルバルブ開度算出部45に送られる。   Then, the target throttle intake gas flow rate Qgth obtained is sent to the target throttle valve opening degree calculation unit 45.

目標スロットルバルブ開度算出部45においては、目標スロットル吸入ガス流量算出部44で算出された目標スロットル吸入ガス流量Qgthから、目標スロットルバルブ開度θthtrgtを算出してスロットルバルブ25を駆動する電動モータを制御する。この場合も、この目標スロットル開度θthtrgtは演算式で求めても良いし、目標スロットル吸入ガス流量Qgthからマップによって求めても良いものである。本実施形態では、演算速度を速めるためにマップ検索方式を採用している。   In the target throttle valve opening degree calculation unit 45, an electric motor for driving the throttle valve 25 by calculating the target throttle valve opening degree θthtrgt from the target throttle suction gas flow rate Qgth calculated by the target throttle suction gas flow rate calculation unit 44 Control. Also in this case, the target throttle opening degree θthtrgt may be obtained by an arithmetic expression or may be obtained from the target throttle intake gas flow rate Qgth by using a map. In the present embodiment, a map search method is employed to speed up the calculation speed.

目標スロットル上下流環境算出部49においては、目標吸入新気流量算出部41で算出された目標吸入新気流量Qatrgtと回転数Neに基づいて、少なくとも、スロットルバルブ25の上流の目標とする目標温度TTup、目標とする目標過給圧力TPupと、スロットルバルブ25の下流の目標とする目標吸気管圧力TPdnを算出する。尚、上述した目標温度TTup、目標過給圧力TPup、目標吸気管圧力TPdnは、目標吸入新気流量Qatrgtではなく、他の方法で求めて良いものである。 In the target throttle upstream / downstream environment calculation unit 49, based on the target intake fresh air flow amount Qatrgt and the rotational speed Ne calculated by the target intake fresh air flow amount calculation unit 41, at least a target target temperature upstream of the throttle valve 25 TT up , target target boost pressure TP up, and target target intake pipe pressure TP dn downstream of the throttle valve 25 are calculated. The target temperature TT Stay up-as described above, the target boost pressure TP Stay up-target intake pipe pressure TP dn is the target intake fresh air flow rate Qatrgt rather one in which may determined by other methods.

目標ウェイストゲートバルブ開度算出部51は、目標スロットル上下流環境算出部49で求めたスロットルバルブ25の上流の目標とする目標過給圧力TPup、或は目標とする目標吸気管圧力TPdnに基づいて、目標ウェイストゲートバルブ開度θwgtrgtを算出する。この目標ウェイストゲートバルブ開度θwgtrgtは演算式で求めても良いし、目標過給圧力TPup、或は目標吸気管圧力TPdnからマップによって求めても良いものである。 The target waste gate valve opening degree calculation unit 51 sets the target target supercharging pressure TP up upstream of the throttle valve 25 or the target target intake pipe pressure TP dn calculated by the target throttle upstream / downstream environment calculation section 49. Based on the target waste gate valve opening degree θwgtrgt is calculated. The target wastegate valve opening θwgtrgt is may be calculated by arithmetic expression is intended target supercharging pressure TP Stay up-, or may be determined by the map from the target intake pipe pressure TP dn.

目標エアバイパスバルブ開度算出部52は、目標スロットル上下流環境算出部49で求めたスロットルバルブ25の上流の目標とする目標過給圧力TPup、或は目標とする目標吸気管圧力TPdnに基づいて、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgtを算出する。この目標エアバイパスバルブ開度θabtrgtは演算式で求めても良いし、目標過給圧力TPup、或は目標吸気管圧力TPdnからマップによって求めても良いものである。 The target air bypass valve opening degree calculation unit 52 sets the target target supercharging pressure TP up upstream of the throttle valve 25 or the target target intake manifold pressure TP dn calculated by the target throttle upstream / downstream environment calculation section 49. Based on the target air bypass valve opening θabtrgt is calculated. The target air bypass valve opening θabtrgt may be obtained by an arithmetic expression , or may be obtained from the target boost pressure TP up or the target intake pipe pressure TP dn by a map.

目標EGRガス流量算出部46は、目標吸入新気流量算出部41で求めた目標吸入新気流量Qatrgtと、目標EGR率算出部42で求めた目標EGR率Regrに基づいて、以下の(2)式を用いて、目標EGRガス流量Qegrを算出する。   The target EGR gas flow rate calculating unit 46 calculates the target intake fresh air flow rate Qatrgt determined by the target intake fresh air flow rate calculating unit 41 and the target EGR rate Regr determined by the target EGR rate calculating unit 42 as follows (2) The target EGR gas flow rate Qegr is calculated using the equation.

Figure 2019112985
Figure 2019112985

求められた目標EGRガス流量Qegrは目標EGRバルブ開度算出部47に送られる。   The target EGR gas flow rate Qegr obtained is sent to the target EGR valve opening degree calculation unit 47.

目標EGRバルブ開度算出部47においては、目標EGRガス流量算出部46で算出された目標EGRガス流量Qegrから、目標EGRバルブ開度θegrtrgtを算出してEGRバルブ21を駆動する電動モータを制御する。この場合も、この目標EGRバルブ開度θegrtrgtは演算式で求めても良いし、目標EGRガス流量Qegrからマップによって求めても良いものである。本実施形態では、演算速度を速めるためにマップ検索方式を採用している。   In the target EGR valve opening degree calculation unit 47, the target EGR valve opening degree θegrtrgt is calculated from the target EGR gas flow rate Qegr calculated by the target EGR gas flow rate calculation unit 46, and the electric motor driving the EGR valve 21 is controlled. . Also in this case, the target EGR valve opening degree θegrtrgt may be obtained by an arithmetic expression or may be obtained by a map from the target EGR gas flow rate Qegr. In the present embodiment, a map search method is employed to speed up the calculation speed.

以上のような構成によって、本実施例の過給システムにおいては、低過給領域において、目標過給圧力TPup、または目標吸気管圧力TPdnに基づいて、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgtを求めることができる。これによって、目標吸気管圧力TPdnを実現することができ、精度良く目標トルクを発生することができるようになる。 With the above configuration, in the supercharging system of this embodiment, the target air bypass valve opening θabtrgt is determined based on the target supercharging pressure TP up or the target intake pipe pressure TP dn in the low supercharging region. be able to. As a result, the target intake pipe pressure TP dn can be realized, and the target torque can be generated with high accuracy.

次に、本実施形態を実施した時の作用、効果について説明する。図3には、目標吸気管圧力TPdnを実現するための目標スロットルバルブ開度θthtrgtと目標ウェイストゲートバルブ開度θwgtrgtを示しており、流量が異なる3つの過給機(大流量過給機,マスタ品,小流量過給機)の目標吸気管圧力TPdnの実現精度を示している。 Next, the operation and effect when this embodiment is implemented will be described. FIG. 3 shows the target throttle valve opening θthtrgt and the target waste gate valve opening θwgtrgt for achieving the target intake pipe pressure TP dn, and three superchargers with different flow rates (high flow rate turbochargers, This figure shows the realization accuracy of the target intake pipe pressure TP dn of the master product (small flow rate supercharger).

図3に示すように、目標吸気管圧力TPdnが大気圧以下の場合は、スロットルバルブ25の開度を調整することで、目標吸気管圧力TPdnを実現している。目標吸気管圧力TPdnが大気圧以上の場合は、ポンプ損失を低減するために、スロットルバルブ25をほぼ全開とし、ウェイストゲートバルブ33を用いて目標吸気管圧力TPdnを制御している。しかしながら、目標過給圧力TPupと大気圧の差が小さい領域、すなわち低過給領域においては、ウェイストゲートバルブ33を作動する差圧が不足している。 As shown in FIG. 3, when the target intake pipe pressure TP dn is lower than the atmospheric pressure, the target intake pipe pressure TP dn is realized by adjusting the opening degree of the throttle valve 25. When the target intake pipe pressure TP dn is equal to or higher than the atmospheric pressure, the throttle valve 25 is almost fully opened and the target intake pipe pressure TP dn is controlled using the waste gate valve 33 in order to reduce pump loss. However, the area difference between the target supercharging pressure TP Stay up-and atmospheric pressure is small, i.e. in the low supercharging region, the differential pressure for operating the waste gate valve 33 is insufficient.

したがって、この状態ではウェイストゲートバルブ33は常に閉じていて、目標吸気管圧力TPdnの実現精度は、過給機の流量ばらつきにより悪化する。例えば、ウェイストゲートバルブ33が閉じても目標吸気管を実現できるマスタ品に対して、大流量過給機が実現する吸気管圧は図3に示すように過剰となり、小流量過給機が実現する吸気管圧は図3に示すように過少となる。この結果、実際の発生トルク(実トルク)が目標トルクに対して過剰、または過少になる現象を生じる。 Therefore, in this state, the waste gate valve 33 is always closed, and the realization accuracy of the target intake pipe pressure TP dn is deteriorated due to the flow variation of the turbocharger. For example, the intake pipe pressure realized by the large flow rate supercharger is excessive as shown in FIG. 3 for the master product which can realize the target intake pipe even when the waste gate valve 33 is closed, and the small flow rate supercharger is realized As shown in FIG. 3, the pressure in the intake pipe decreases. As a result, a phenomenon occurs in which the actually generated torque (actual torque) is excessive or underrepresented with respect to the target torque.

以上のような実吸気管圧力の過剰状態と過少状態が発生すると、発生トルクの制御精度の悪化を生じ、場合によってはトランスミッションの破損等による製品の耐久性と信頼性の悪化を生じるようになる。   When the actual intake pipe pressure is excessive or undersized as described above, the control accuracy of the generated torque may be degraded, and in some cases, the durability and reliability of the product may be degraded due to breakage of the transmission, etc. .

これに対して、本実施形態においては、設定された低過給領域において、目標スロットル上下流環境算出部49によって算出された目標吸気管圧力TPdnと実吸気管圧力Pdnの差が設定値以上の場合に、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgtを制御するので、実吸気管圧力の過剰と過少を改善することができる。 On the other hand, in the present embodiment, in the set low supercharging region, the difference between the target intake pipe pressure TP dn and the actual intake pipe pressure P dn calculated by the target throttle upstream / downstream environment calculation unit 49 is a set value. In the above case, since the target air bypass valve opening θabtrgt is controlled, it is possible to improve the excess and the excess of the actual intake pipe pressure.

図4に示すように、低過給領域が大気圧以上となる場合には、ウェイストゲートバルブ33を作動する差圧が不足するため、ウェイストゲートバルブ33が常に閉じた状態とする。低過給領域において、小流量過給機はマスタ品のように、目標吸気管圧力TPdnを実現するためには、圧縮機の通過流量を増加させる必要がある。つまり、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgtをマスタ品より小さい値を設定し、エアバイパスバルブ34を閉じるように制御する。すなわち、目標過給圧力TPupが大きい程、エアバイパスバルブ34の開度が小さくなるように制御する。 As shown in FIG. 4, when the low supercharging region is equal to or higher than the atmospheric pressure, the differential pressure for operating the waste gate valve 33 is insufficient, so the waste gate valve 33 is always closed. In the low supercharging region, the small flow rate supercharger needs to increase the passing flow rate of the compressor in order to achieve the target intake pipe pressure TP dn like the master product. That is, the target air bypass valve opening θabtrgt is set to a value smaller than that of the master product, and the air bypass valve 34 is controlled to be closed. That is, as the target supercharging pressure TP Stay up-large, controlled so that the opening of the air bypass valve 34 is reduced.

一方、大流量過給機はマスタ品のように、目標吸気管圧力TPdnを実現するためには、圧縮機の通過流量を低下させる必要がある。つまり、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgtをマスタ品より大きい値を設定し、エアバイパスバルブ34を開くように制御する。 On the other hand, the large flow rate supercharger needs to reduce the flow rate through the compressor in order to achieve the target intake pipe pressure TP dn like a master product. That is, the target air bypass valve opening θabtrgt is set to a value larger than that of the master product, and the air bypass valve 34 is controlled to be opened.

このように、本実施形態によれば、スロットルバルブ25が全開し、ウェイストゲートバルブ33が閉じた場合は、エアバイパスバルブ34を開閉制御することで、実吸気管圧力が目標吸気管圧力TPdnに対して過剰、または過少になる現象を抑制することができ、発生トルクの制御精度を向上することができるようになる。 Thus, according to the present embodiment, when the throttle valve 25 is fully opened and the waste gate valve 33 is closed, the actual intake pipe pressure is controlled to the target intake pipe pressure TP dn by controlling the air bypass valve 34 to open or close. With respect to the above, it is possible to suppress the phenomenon of becoming excessive or insufficient and to improve the control accuracy of the generated torque.

次に、図5を用いて、上述した本実施形態のエアバイパスバルブ制御装置の制御フローを簡単に説明する。この制御フローはエアバイパスバルブ34が閉弁状態から開弁状態に切り替わった場合の制御を示すものであり、所定の起動タイミング毎に繰り返し実行されている。   Next, the control flow of the air bypass valve control device of the present embodiment described above will be briefly described using FIG. This control flow shows control when the air bypass valve 34 is switched from the valve closing state to the valve opening state, and is repeatedly executed at predetermined start timings.

≪ステップS40≫
先ず、ステップS40においては、各種センサによって、実吸気管圧力を推定する物理モデルに必要な空気量Qa、実吸気管圧力Pm、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgt、目標ウェイストゲートバルブ開度θwgtrgt、スロットルバルブ開度θth、回転数Ne、大気圧Patm、アクセルペダル開度θacc等を読み込む。物理モデルに必要な入力を読み込むとステップS41に移行する。
«Step S40»
First, in step S40, the amount of air Qa necessary for the physical model for estimating the actual intake pipe pressure, the actual intake pipe pressure Pm, the target air bypass valve opening θabtrgt, the target waste gate valve opening θwgtrgt, the throttle by various sensors The valve opening degree θth, the rotational speed Ne, the atmospheric pressure Patm, the accelerator pedal opening degree θacc, and the like are read. When the input necessary for the physical model is read, the process proceeds to step S41.

≪ステップS41≫
次に、ステップS41においては、読み込んだ入力に基づいてアクセルペダル開度θaccからドライバーが要求する目標トルクTrq、目標吸入新気流量Qatrgtを算出し、それに基づいて目標吸気管圧力TPdnを算出する。目標吸気管圧力TPdnが求まるとステップS42に移行する。
<< step S41 >>
Next, in step S41, the target torque Trq requested by the driver and the target intake fresh air flow amount Qatrgt are calculated from the accelerator pedal opening degree θacc based on the read input, and the target intake pipe pressure TP dn is calculated based thereon. . When the target intake manifold pressure TP dn is determined, the process proceeds to step S42.

≪ステップS42≫
続いて、ステップS42においては、吸気管圧から検出する実吸気管圧力Pm、または空気量Qaから推定された実吸気管圧力Pmが大気圧Patm以上であるか否かを判定する。大気圧Patm以上であれば、ステップS43へ移行し、大気圧Patm以下であれば、リターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。
«Step S42»
Subsequently, in step S42, it is determined whether the actual intake pipe pressure Pm detected from the intake pipe pressure or the actual intake pipe pressure Pm estimated from the air amount Qa is equal to or higher than the atmospheric pressure Patm. If it is the atmospheric pressure Patm or more, the process proceeds to step S43, and if it is the atmospheric pressure Patm or less, the process is returned to wait for the next activation timing.

≪ステップS43≫
ステップS43においては、ステップS42で求めた実吸気管圧力Pmが所定のウェイストゲートバルブ33の作動圧Pwg以上であるか否かを判定する。所定の作動圧Pwg以下である場合は、ステップS44へ移行し、所定の作動圧Pwg以上である場合は、リターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。
«Step S43»
In step S43, it is determined whether the actual intake pipe pressure Pm obtained in step S42 is equal to or higher than the predetermined operation pressure Pwg of the waste gate valve 33. If it is equal to or less than the predetermined operating pressure Pwg, the process proceeds to step S44. If it is equal to or more than the predetermined operating pressure Pwg, the process is returned to wait for the next activation timing.

≪ステップS44≫
ステップS44においては、ステップS42で求めた実吸気管圧力PmとステップS41で求めた目標吸気管圧力TPdnの差(Pm-TPdn)が所定値以上であるか否かを判定する。所定値以上であれば、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgt(エアバイパスバルブ34)を開くように制御する。所定値以下であれば、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgt(エアバイパスバルブ34)を閉じるように制御する。その後、リターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。
«Step S44»
In step S44, it is determined whether the difference (Pm−TP dn ) between the actual intake pipe pressure Pm obtained in step S42 and the target intake pipe pressure TP dn obtained in step S41 is equal to or greater than a predetermined value. If it is the predetermined value or more, the target air bypass valve opening θabtrgt (air bypass valve 34) is controlled to be opened. If it is equal to or less than the predetermined value, control is performed to close the target air bypass valve opening θabtrgt (air bypass valve 34). After that, it will return to return and wait for the next start timing.

以上説明したように、本実施形態によれば、スロットルバルブ25を代わりに、エアバイパスバルブ34を用いて吸気管圧力を制御するため、低過給領域であってもスロットルバルブ25の損失に起因する排気圧の上昇はなく、ポンプ損失を減らすことができる。すなわち燃費を向上することができる。また、低過給領域であっても精度良く目標トルクを発生することができるため、トランスミッション等の外部デバイスの耐久性及び信頼性向上が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, since the intake pipe pressure is controlled using the air bypass valve 34 instead of the throttle valve 25, the loss of the throttle valve 25 is caused even in the low supercharging region. There is no increase in exhaust pressure, which can reduce pump loss. That is, fuel consumption can be improved. In addition, since the target torque can be generated accurately even in the low supercharging region, the durability and reliability of external devices such as a transmission can be improved.

次に、図6および図7を参照して、実施例2の内燃機関の制御装置および制御方法について説明する。図6は、エアバイパスバルブ制御とウェイストゲートバルブ制御の切り替えメカニズムを示す制御ブロック図である。   Next, a control system and control method of an internal combustion engine of a second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a control block diagram showing a switching mechanism of air bypass valve control and waste gate valve control.

図6に示すように、本実施形態では低過給領域の後の高過給領域において、ウェイストゲートバルブ33を開くと共にエアバイパスバルブ34を閉じるように制御する点で実施例1と異なっている。実吸気管圧力Pmおよびウェイストゲートバルブ33の作動圧を入力し、低過給領域、高過給領域のいずれであるのかを判定し、その判定結果に基づいてエアバイパスバルブ制御とウェイストゲートバルブ制御の切り替えることで、実吸気管圧力Pmおよび目標吸気管圧力TPdnに基づく吸気管圧力のフィードバック(FB)制御を行う。 As shown in FIG. 6, this embodiment is different from the first embodiment in that control is performed to open the waste gate valve 33 and close the air bypass valve 34 in the high supercharge area after the low supercharge area. . The actual intake pipe pressure Pm and the operating pressure of the waste gate valve 33 are input to determine which of the low supercharging region and the high supercharging region, and based on the determination result, air bypass valve control and waste gate valve control In the above, the feedback (FB) control of the intake pipe pressure based on the actual intake pipe pressure Pm and the target intake pipe pressure TP dn is performed.

図7を用いて、本実施形態のエアバイパスバルブ制御装置の制御フローを簡単に説明する。   A control flow of the air bypass valve control device of the present embodiment will be briefly described using FIG.

≪ステップS50≫
先ず、ステップS50においては、各種センサによって、実吸気管圧力を推定する物理モデルに必要な空気量Qa、実吸気管圧力Pm、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgt、目標ウェイストゲートバルブ開度θwgtrgt、スロットルバルブ開度θth、回転数Ne、大気圧Patm、アクセルペダル開度θacc等を読み込む。物理モデルに必要な入力を読み込むとステップS51に移行する。
«Step S50»
First, in step S50, the amount of air Qa necessary for the physical model for estimating the actual intake pipe pressure, the actual intake pipe pressure Pm, the target air bypass valve opening θabtrgt, the target waste gate valve opening θwgtrgt, the throttle by various sensors The valve opening degree θth, the rotational speed Ne, the atmospheric pressure Patm, the accelerator pedal opening degree θacc, and the like are read. When the input necessary for the physical model is read, the process proceeds to step S51.

≪ステップS51≫
次に、ステップS51においては、読み込んだ入力に基づいてアクセルペダル開度θaccからドライバーが要求する目標トルクTrq、目標吸入新気流量Qatrgtを算出し、それに基づいて目標吸気管圧力TPdnを算出する。目標吸気管圧力TPdnが求まるとステップS52に移行する。
<< step S51 >>
Next, in step S51, the target torque Trq requested by the driver and the target intake fresh air flow amount Qatrgt are calculated from the accelerator pedal opening degree θacc based on the read input, and the target intake pipe pressure TP dn is calculated based thereon. . When the target intake pipe pressure TP dn is determined, the process proceeds to step S52.

≪ステップS52≫
続いて、ステップS52においては、吸気管圧から検出する実吸気管圧力Pm、または空気量Qaから推定された実吸気管圧力Pmが大気圧Patm以上であるか否かを判定する。大気圧Patm以上であれば、ステップS53へ移行し、大気圧Patm以下であれば、リターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。
«Step S52»
Subsequently, in step S52, it is determined whether the actual intake pipe pressure Pm detected from the intake pipe pressure or the actual intake pipe pressure Pm estimated from the air amount Qa is equal to or higher than the atmospheric pressure Patm. If it is the atmospheric pressure Patm or more, the process proceeds to step S53, and if it is the atmospheric pressure Patm or less, the process is returned to wait for the next activation timing.

≪ステップS53≫
ステップS53においては、ステップS52で求めた実吸気管圧力Pmが所定のウェイストゲートバルブ33の作動圧Pwg以上であるか否かを判定する。所定の作動圧Pwg以下である場合は、ステップS54へ移行し、所定の作動圧Pwg以上である場合は、ステップS57へ移行する。
«Step S53»
In step S53, it is determined whether the actual intake pipe pressure Pm obtained in step S52 is equal to or higher than the predetermined operation pressure Pwg of the waste gate valve 33. If it is equal to or less than the predetermined operating pressure Pwg, the process proceeds to step S54. If it is equal to or more than the predetermined operating pressure Pwg, the process proceeds to step S57.

≪ステップS54≫
ステップS54においては、ステップS52で求めた実吸気管圧力PmとステップS51で求めた目標吸気管圧力TPdnの差(Pm-TPdn)が所定値以上であるか否かを判定する。所定値以上であれば、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgt(エアバイパスバルブ34)を開くように制御する。所定値以下であれば、目標エアバイパスバルブ開度θabtrgt(エアバイパスバルブ34)を閉じるように制御する。その後、ステップS55へ移行する。
«Step S54»
In step S54, it is determined whether the difference (Pm−TP dn ) between the actual intake pipe pressure Pm obtained in step S52 and the target intake pipe pressure TP dn obtained in step S51 is equal to or greater than a predetermined value. If it is the predetermined value or more, the target air bypass valve opening θabtrgt (air bypass valve 34) is controlled to be opened. If it is equal to or less than the predetermined value, control is performed to close the target air bypass valve opening θabtrgt (air bypass valve 34). Thereafter, the process proceeds to step S55.

≪ステップS55≫
ステップS55においては、エアバイパスバルブ44を用いてステップS51で求めた目標吸気管圧力TPdnを実現する時に、ステップS52で求めた実吸気管圧力Pmが所定のウェイストゲートバルブ33の作動圧Pwg以上であるか否かを判定する。所定の作動圧Pwg以上である場合は、ステップS56へ移行し、所定の作動圧Pwg以下である場合は、リターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。
<< step S55 >>
In step S55, when the target intake pipe pressure TP dn determined in step S51 is realized using the air bypass valve 44, the actual intake pipe pressure Pm determined in step S52 is equal to or higher than the operating pressure Pwg of the predetermined waste gate valve 33. It is determined whether the If it is equal to or higher than the predetermined operating pressure Pwg, the process proceeds to step S56, and if it is equal to or lower than the predetermined operating pressure Pwg, the process is returned to wait for the next activation timing.

≪ステップS56≫
ステップS56においては、ステップS52で求めた実吸気管圧力Pmが所定のウェイストゲートバルブ33の作動圧Pwg以上と判断された場合は、エアバイパスバルブ34の制御を停止するようにエアバイパスバルブ34を閉じる。その後、ステップS57へ移行する。
<< step S56 >>
In step S56, when it is determined that the actual intake pipe pressure Pm obtained in step S52 is equal to or higher than the predetermined operation pressure Pwg of the waste gate valve 33, the air bypass valve 34 is stopped to stop the control of the air bypass valve 34. close up. Thereafter, the process proceeds to step S57.

≪ステップS57≫
ステップS57においては、低過給領域の後の高過給領域において、ステップS52で求めた実吸気管圧力PmとステップS51で求めた目標吸気管圧力TPdnの差(Pm-TPdn)が所定値以上であるか否かを判定する。所定値以上であれば、目標ウェイストゲートバルブ開度θwgtrgt(ウェイストゲートバルブ33)を開くように制御する。所定値以下であれば、目標ウェイストゲートバルブ開度θwgtrgt(ウェイストゲートバルブ33)を閉じるように制御する。その後、リターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。
<< step S57 >>
In step S57, in the high supercharging region after the low supercharging region, the difference (Pm−TP dn ) between the actual intake pipe pressure Pm determined in step S52 and the target intake pipe pressure TP dn determined in step S51 is predetermined. It is determined whether it is greater than or equal to the value. If it is equal to or more than a predetermined value, control is performed to open the target waste gate valve opening degree θwgtrgt (waste gate valve 33). If it is less than a predetermined value, control is performed to close the target waste gate valve opening degree θwgtrgt (waste gate valve 33). After that, it will return to return and wait for the next start timing.

このように、本実施形態においても、実施例1と同様の作用効果を得られると共に、これに加えて、低過給圧力領域の後の高過給圧力領域において、ウェイストゲートバルブ33を開閉制御することで、タービンの回転数を最適化することができ、過回転により生じるタービンの破壊を防止できる。つまり、過給機の耐久性と信頼性を向上することができる。   As described above, also in the present embodiment, the same function and effect as in Example 1 can be obtained, and in addition to this, the open / close control of the waste gate valve 33 in the high supercharging pressure area after the low supercharging pressure area By doing this, it is possible to optimize the number of revolutions of the turbine and to prevent the destruction of the turbine caused by over-rotation. That is, the durability and reliability of the turbocharger can be improved.

尚、以上で説明した各実施形態による制御方法の実施の有無は、例えば、内燃機関(エンジン)が搭載される自動車のECU(Engine Control Unit)からの出力信号(波形)やウェイストゲートバルブ,エアバイパスバルブの駆動信号(波形)等から確認することができる。   Note that the implementation of the control method according to each embodiment described above may be, for example, an output signal (waveform) from an ECU (Engine Control Unit) of an automobile equipped with an internal combustion engine (engine), a waste gate valve, air It can confirm from the drive signal (waveform) etc. of the bypass valve.

また、上述した各実施形態で使用する内燃機関は、点火プラグを備える火花点火方式の内燃機関を前提に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮着火方式の内燃機関(例えば、ディーゼル機関、或いは予混合圧縮着火方式の内燃機関)に適用することも可能である。   Further, although the internal combustion engine used in each embodiment described above has been described on the premise of a spark ignition internal combustion engine including an ignition plug, the present invention is not limited to this, and a compression ignition internal combustion engine ( For example, it is also possible to apply to a diesel engine or an internal combustion engine of a homogeneous charge compression ignition system.

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, but includes various modifications. For example, the embodiments described above are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, with respect to a part of the configuration of each embodiment, it is possible to add, delete, and replace other configurations.

10…内燃機関、11…排気通路、12…過給機(コンプレッサ)、13…プリ触媒、14…メイン触媒、15…粒子除去フィルタ、16…EGR配管、17…ガスクーラ、18…燃焼気筒、19…吸気通路、20…エアクリーナ、21…EGRバルブ、22…差圧センサ、23…制御装置(ECU)、24…空気流量センサ、25…スロットルバルブ、26…吸気コレクタ(吸気配管)、27…可変位相バルブタイミング機構、28…アクセルペダルセンサ、29…回転数センサ、30…点火プラグ、31…インタークーラ、32…圧力センサ、33…ウェイストゲートバルブ、34…エアバイパスバルブ、35…制御部(CPU)、40…目標トルク算出部、41…目標吸入新気流量算出部、42…目標EGR率算出部、43…スロットル通過EGRガス流量算出部、44…目標スロットル吸入ガス流量算出部、45…目標スロットルバルブ開度算出部、46…目標EGRガス流量算出部、47…目標EGRバルブ開度算出部、51…目標ウェイストゲートバルブ開度算出部、52…目標エアバイパスバルブ開度算出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Exhaust passage, 12 ... Turbocharger (compressor), 13 ... Pre-catalyst, 14 ... Main catalyst, 15 ... Particle removal filter, 16 ... EGR piping, 17 ... Gas cooler, 18 ... Combustion cylinder, 19 ... Intake passage, 20 ... Air cleaner, 21 ... EGR valve, 22 ... Differential pressure sensor, 23 ... Control device (ECU), 24 ... Air flow sensor, 25 ... Throttle valve, 26 ... Intake collector (intake piping), 27 ... Variable Phase valve timing mechanism, 28: accelerator pedal sensor, 29: rotational speed sensor, 30: spark plug, 31: intercooler, 32: pressure sensor, 33: waste gate valve, 34: air bypass valve, 35: control unit (CPU ), 40 ... target torque calculation unit, 41 ... target suction new air flow volume calculation unit, 42 ... target EGR rate calculation unit, 43 ... slot Passing EGR gas flow rate calculation unit 44 Target throttle intake gas flow rate calculation unit 45 Target throttle valve opening degree calculation unit 46 Target EGR gas flow rate calculation unit 47 Target EGR valve opening degree calculation unit 51 Target waste strike Gate valve opening degree calculation unit, 52: Target air bypass valve opening degree calculation unit.

Claims (7)

タービンと一体で回転しエンジン排気側の空気を圧縮してエンジン吸気側へ供給するコンプレッサと、
前記タービンを迂回する排気側バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、
前記コンプレッサを迂回する吸気側バイパス通路を開閉するエアバイパスバルブと、
を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
設定された低過給領域において、アクセルペダルの踏込量および前記内燃機関の回転数に基づき算出した目標吸気管圧力および圧力センサにより検出した実吸気管圧力との差が所定値以上の場合に、前記エアバイパスバルブの開度を制御する制御部を備えた内燃機関の制御装置。
A compressor that rotates integrally with the turbine to compress air on the engine exhaust side and supply it to the engine intake side;
A wastegate valve for opening and closing an exhaust side bypass passage bypassing the turbine;
An air bypass valve that opens and closes an intake side bypass passage that bypasses the compressor;
A control device for an internal combustion engine that controls an internal combustion engine comprising:
When the difference between the target intake pipe pressure calculated based on the depression amount of the accelerator pedal and the rotational speed of the internal combustion engine and the actual intake pipe pressure detected by the pressure sensor is equal to or greater than a predetermined value in the set low supercharge region. A control device for an internal combustion engine, comprising a control unit that controls an opening degree of the air bypass valve.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、前記コンプレッサから前記エンジン吸気側へ流れるガス流量を制御するスロットルバルブをさらに備え、
前記制御部は、アクセルペダルの踏込量および前記内燃機関の回転数に基づき算出した前記スロットルバルブの上流側の目標過給圧力に基づいて前記エアバイパスバルブの開度を制御する内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The internal combustion engine further includes a throttle valve that controls a gas flow rate flowing from the compressor to the engine intake side.
The control device for an internal combustion engine controls the opening degree of the air bypass valve based on a target boost pressure on the upstream side of the throttle valve calculated based on the depression amount of an accelerator pedal and the rotational speed of the internal combustion engine. .
請求項2に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御部は、前記目標過給圧力が大きい程、前記エアバイパスバルブの開度が小さくなるように制御する内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 2,
The control device for an internal combustion engine, wherein the control unit controls the opening of the air bypass valve to be smaller as the target supercharging pressure is larger.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御部は、前記低過給領域が大気圧以上の場合に、前記ウェイストゲートバルブが閉じた状態となるように制御する内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The control device for an internal combustion engine, wherein the control unit controls the waste gate valve to be in a closed state when the low supercharging region is equal to or higher than atmospheric pressure.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御部は、前記低過給領域の後の高過給領域において、前記ウェイストゲートバルブを開くと共に、前記エアバイパスバルブを閉じるように制御する内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The control device for an internal combustion engine, wherein the control unit performs control to open the waste gate valve and close the air bypass valve in a high supercharging region after the low supercharging region.
(a)少なくともアクセルペダルの踏込量および内燃機関の回転数を含む入力値を読み込むステップと、
(b)前記(a)ステップにおいて読み込んだ入力値に基づいてドライバーが要求する目標トルクおよび目標吸入新気流量を算出し、それに基づいて目標吸気管圧力を算出するステップと、
(c)センサにより検出した実吸気管圧力または外部から取り込む空気量から推定した実吸気管圧力が大気圧以上であるか否かを判定するステップと、
(d)前記(c)ステップにおいて実吸気管圧力が大気圧以上であると判定した場合、前記実吸気管圧力が所定のウェイストゲートバルブの作動圧以上であるか否かを判定するステップと、
(e)前記(d)ステップにおいて、前記実吸気管圧力が所定のウェイストゲートバルブの作動圧以下であると判定した場合、前記実吸気管圧力と前記目標吸気管圧力の差が所定値以上であるか否かを判定するステップと、を有し、
前記(e)ステップにおいて、前記実吸気管圧力と前記目標吸気管圧力の差が所定値以上であると判定した場合、エアバイパスバルブを開くように制御し、所定値以下であると判定した場合、エアバイパスバルブを閉じるように制御する内燃機関の制御方法。
(A) reading an input value including at least an accelerator pedal depression amount and a rotation speed of an internal combustion engine;
(B) calculating a target torque and a target suction fresh air flow amount requested by the driver based on the input value read in the step (a), and calculating a target intake pipe pressure based thereon;
(C) determining whether the actual intake pipe pressure detected by the sensor or the actual intake pipe pressure estimated from the amount of air taken in from the outside is equal to or higher than the atmospheric pressure;
(D) if it is determined in the step (c) that the actual intake pipe pressure is equal to or higher than the atmospheric pressure, it is determined whether the actual intake pipe pressure is equal to or higher than a predetermined waste gate valve operating pressure;
(E) In the step (d), when it is determined that the actual intake pipe pressure is less than or equal to the predetermined working pressure of the waste gate valve, the difference between the actual intake pipe pressure and the target intake pipe pressure is at least a predetermined value. Determining the presence or absence of
When it is determined in the step (e) that the difference between the actual intake pipe pressure and the target intake pipe pressure is equal to or greater than a predetermined value, the air bypass valve is controlled to open and determined to be equal to or less than the predetermined value. , A control method of an internal combustion engine which controls to close an air bypass valve.
請求項6に記載の内燃機関の制御方法であって、
(f)前記(e)ステップの判定結果に基づいてエアバイパスバルブを制御した後、前記実吸気管圧力が所定のウェイストゲートバルブの作動圧以上であるか否かを判定するステップと、
(g)前記(f)ステップにおいて、前記実吸気管圧力が所定のウェイストゲートバルブの作動圧以上であると判定した場合、エアバイパスバルブを閉じるように制御するステップと、
(h)前記(g)ステップの後、前記実吸気管圧力と前記目標吸気管圧力の差が所定値以上であるか否かを判定するステップと、を有し、
前記(h)ステップにおいて、前記実吸気管圧力と前記目標吸気管圧力の差が所定値以上であると判定した場合、ウェイストゲートバルブを開くように制御し、所定値以下であると判定した場合、ウェイストゲートバルブを閉じるように制御する内燃機関の制御方法。
The control method of an internal combustion engine according to claim 6, wherein
(F) controlling the air bypass valve based on the determination result of the step (e), and then determining whether the actual intake pipe pressure is equal to or higher than a predetermined waste gate valve operating pressure;
(G) controlling to close the air bypass valve when it is determined in the step (f) that the actual intake pipe pressure is equal to or higher than a predetermined waste gate valve operating pressure;
(H) determining whether or not a difference between the actual intake pipe pressure and the target intake pipe pressure is equal to or greater than a predetermined value after the step (g).
In the step (h), when it is determined that the difference between the actual intake pipe pressure and the target intake pipe pressure is equal to or greater than a predetermined value, control is performed to open the waste gate valve, and it is determined to be equal to or less than a predetermined value , A control method of an internal combustion engine which controls to close a waste gate valve.
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