JP2020029815A - Internal combustion engine control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
特許文献１の内燃機関は、排気の流通を利用して吸気を圧縮するターボチャージャを備えている。具体的には、内燃機関の排気通路には、排気の流通によって回転するタービンホイールが設けられている。そして、内燃機関の吸気通路には、タービンホイールと一体的に回転するコンプレッサホイールが設けられている。また、排気通路におけるタービンホイールよりも上流側には、ＥＧＲ通路の一端が接続されている。ＥＧＲ通路の他端は、吸気通路におけるコンプレッサホイールよりも下流側の部分に接続されている。ＥＧＲ通路の途中には、当該ＥＧＲ通路の流路を開閉するＥＧＲバルブが取り付けられている。 The internal combustion engine of Patent Literature 1 includes a turbocharger that compresses intake air using the flow of exhaust gas. Specifically, a turbine wheel that rotates by the flow of exhaust gas is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine. A compressor wheel that rotates integrally with the turbine wheel is provided in an intake passage of the internal combustion engine. One end of the EGR passage is connected to the exhaust passage upstream of the turbine wheel. The other end of the EGR passage is connected to a portion of the intake passage downstream of the compressor wheel. An EGR valve that opens and closes the flow path of the EGR passage is mounted in the middle of the EGR passage.
特許文献１の内燃機関では、当該内燃機関に対する目標トルクが小さくなって気筒内に噴射される燃料の量が減少された場合には、ＥＧＲバルブの開度が小さく制御される。すると、ＥＧＲ通路から吸気通路に還流される排気が減少して、その分、吸気通路から気筒に導入される外気量（新気量）が大きくなる。したがって、特許文献１の内燃機関では、吸気通路におけるコンプレッサホイールよりも下流側の部分の圧力が、吸気通路におけるコンプレッサホイールよりも上流側の部分よりも過度に高くなってガスがコンプレッサホイールよりも上流側に逆流する現象、いわゆるサージの発生が抑制される。 In the internal combustion engine of Patent Literature 1, when the target torque for the internal combustion engine is reduced and the amount of fuel injected into the cylinder is reduced, the opening of the EGR valve is controlled to be small. Then, the amount of exhaust gas recirculated from the EGR passage to the intake passage decreases, and the amount of fresh air (new air amount) introduced into the cylinder from the intake passage increases accordingly. Therefore, in the internal combustion engine of Patent Literature 1, the pressure in the portion of the intake passage downstream of the compressor wheel is excessively higher than that of the portion of the intake passage upstream of the compressor wheel, and the gas flows upstream of the compressor wheel. The phenomenon of backflow to the side, that is, generation of a surge is suppressed.
特許文献１の内燃機関のように、内燃機関に対する目標トルクが小さくなった場合にＥＧＲバルブの開度を小さく制御しても、内燃機関の運転状況によっては、依然として吸気通路におけるコンプレッサホイールよりも下流側の部分の圧力が過度に高くなることがある。したがって、内燃機関の運転状況に応じてサージの発生をより適切に抑制できる技術が求められる。 Even if the opening degree of the EGR valve is controlled to be small when the target torque for the internal combustion engine becomes small as in the case of the internal combustion engine of Patent Document 1, depending on the operating condition of the internal combustion engine, it is still downstream from the compressor wheel in the intake passage. The pressure in the side part can be too high. Therefore, there is a need for a technique capable of more appropriately suppressing the occurrence of a surge according to the operating state of an internal combustion engine.
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、気筒に接続されて当該気筒に吸気を導入する吸気通路と、前記気筒に接続されて当該気筒から排気を排出する排気通路と、前記排気通路に設けられて排気の流通によって回転するタービンホイールと、前記吸気通路に設けられて前記タービンホイールと一体的に回転するコンプレッサホイールと、前記排気通路における前記タービンホイールよりも上流側の部分から前記吸気通路における前記コンプレッサホイールよりも下流側の部分までを繋ぐＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて当該ＥＧＲ通路の流路を開閉するＥＧＲバルブとを備えている内燃機関に適用された制御装置であって、前記ＥＧＲバルブを開閉制御するバルブ制御部と、流通する空気量を算出する空気量算出部とを備えており、前記空気量算出部は、内燃機関の機関回転数に基づいて、前記吸気通路から前記気筒に導入される単位時間当たりの最大の空気量を、シリンダ最大吸入空気量として算出し、前記吸気通路における前記コンプレッサホイールよりも上流側の圧力と下流側の圧力との圧力比に基づいて、前記吸気通路でサージを発生させないために前記吸気通路における前記コンプレッサホイールよりも上流側から下流側に流通させる必要がある単位時間当たりの最小の空気量を、サージ限界空気量として算出し、前記バルブ制御部は、前記シリンダ最大吸入空気量が前記サージ限界空気量以上である場合には前記ＥＧＲバルブの開度を小さくし、前記シリンダ最大吸入空気量が前記サージ限界空気量未満である場合には前記ＥＧＲバルブの開度を大きくする。 A control device for an internal combustion engine for solving the above-mentioned problems includes an intake passage connected to a cylinder and introducing intake air to the cylinder, an exhaust passage connected to the cylinder and discharging exhaust from the cylinder, and an exhaust passage. A turbine wheel provided in the intake passage and rotating by the flow of exhaust gas; a compressor wheel provided in the intake passage and rotating integrally with the turbine wheel; A control device applied to an internal combustion engine including: an EGR passage that connects a portion of the passage downstream of the compressor wheel; and an EGR valve that is provided in the EGR passage and opens and closes a flow path of the EGR passage. A valve control unit that controls the opening and closing of the EGR valve; and an air amount calculation unit that calculates the amount of flowing air. The air amount calculation unit calculates a maximum air amount per unit time introduced into the cylinder from the intake passage based on an engine speed of the internal combustion engine as a cylinder maximum intake air amount. Based on the pressure ratio between the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side of the compressor wheel in the intake passage, from the upstream to the downstream side of the compressor wheel in the intake passage so as not to generate a surge in the intake passage. The minimum amount of air per unit time that needs to be circulated is calculated as the surge limit air amount, and the valve control unit determines that the cylinder maximum intake air amount is equal to or greater than the surge limit air amount. When the cylinder maximum intake air amount is less than the surge limit air amount, the opening degree of the EGR valve is reduced. Kikusuru.
上記構成によれば、シリンダ最大吸入空気量がサージ限界空気量以上である場合にはＥＧＲバルブの開度が小さくされて、ＥＧＲ通路から吸気通路に流入する排気の量が少なくなる。したがって、気筒内に多くの外気（新気）が流入することになり、サージの発生を抑制できる。その一方で、シリンダ最大吸入空気量がサージ限界空気量未満である場合にはＥＧＲバルブの開度が大きくされて、吸気通路の外気（新気）がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流出する。したがって、吸気通路におけるコンプレッサホイールよりも下流側の圧力が低下して、サージの発生を抑制できる。このように、シリンダ最大吸入空気量とサージ限界空気量との関係に応じてサージの発生を抑制するための態様を変えることで、より多様な内燃機関の運転状況において、サージの発生を抑制できる。 According to the above configuration, when the cylinder maximum intake air amount is equal to or larger than the surge limit air amount, the opening of the EGR valve is reduced, and the amount of exhaust gas flowing from the EGR passage into the intake passage is reduced. Therefore, a lot of outside air (fresh air) flows into the cylinder, and the occurrence of surge can be suppressed. On the other hand, when the cylinder maximum intake air amount is less than the surge limit air amount, the opening degree of the EGR valve is increased, and the outside air (fresh air) in the intake passage flows backward through the EGR passage and flows out to the exhaust passage. . Therefore, the pressure on the downstream side of the compressor wheel in the intake passage decreases, and the occurrence of surge can be suppressed. As described above, by changing the mode for suppressing the occurrence of the surge in accordance with the relationship between the cylinder maximum intake air amount and the surge limit air amount, the occurrence of the surge can be suppressed in more various operation states of the internal combustion engine. .
以下、実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。まず、図１を参照して車両に搭載された内燃機関１００の概略構成について説明する。
図１に示すように、内燃機関１００は、当該内燃機関１００の外部から外気（新気）を導入するための吸気通路１１を備えている。吸気通路１１の途中には、当該吸気通路１１を流通する空気量を検出するためのエアフローメータ７１を備えている。吸気通路１１におけるエアフローメータ７１よりも下流側の部分には、スロットルバルブ３１が取り付けられている。スロットルバルブ３１は、吸気通路１１の流路を開閉することにより、吸気通路１１の流路を流通する空気量を制御する。吸気通路１１におけるスロットルバルブ３１よりも下流側の部分には、吸気通路１１の流路を流通する空気の温度を検出するための吸気温センサ７２が取り付けられている。吸気通路１１における吸気温センサ７２よりも下流側の部分には、吸気通路１１の圧力を検出するための過給圧センサ７３が取り付けられている。吸気通路１１における過給圧センサ７３よりも下流側の部分には、燃料を噴射する燃料噴射弁３２が取り付けられている。
An embodiment will be described below with reference to FIGS. First, a schematic configuration of an internal combustion engine 100 mounted on a vehicle will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 100 includes an intake passage 11 for introducing outside air (fresh air) from outside the internal combustion engine 100. In the middle of the intake passage 11, an air flow meter 71 for detecting the amount of air flowing through the intake passage 11 is provided. A throttle valve 31 is attached to a portion of the intake passage 11 downstream of the air flow meter 71. The throttle valve 31 controls the amount of air flowing through the flow passage of the intake passage 11 by opening and closing the flow passage of the intake passage 11. An intake temperature sensor 72 for detecting the temperature of air flowing through the flow path of the intake passage 11 is attached to a portion of the intake passage 11 downstream of the throttle valve 31. A boost pressure sensor 73 for detecting the pressure of the intake passage 11 is attached to a portion of the intake passage 11 downstream of the intake air temperature sensor 72. A fuel injection valve 32 that injects fuel is attached to a portion of the intake passage 11 downstream of the supercharging pressure sensor 73.
吸気通路１１の下流端には、燃料を外気（新気）と混合して燃焼させるための気筒１２が接続されている。気筒１２の内部には、当該気筒１２の内部を往復運動するピストン２１が配置されている。ピストン２１は、コネクティングロッド２２を介してクランクシャフト２３に連結されている。クランクシャフト２３は、ピストン２１の往復運動によって回転する。クランクシャフト２３の近傍には、当該クランクシャフト２３の回転角度を検出するためのクランク角センサ７４が取り付けられている。気筒１２には、当該気筒１２から排気を排出するための排気通路１３の上流端が接続されている。 A cylinder 12 for mixing fuel with outside air (fresh air) and burning the fuel is connected to a downstream end of the intake passage 11. A piston 21 that reciprocates inside the cylinder 12 is arranged inside the cylinder 12. The piston 21 is connected to a crankshaft 23 via a connecting rod 22. The crankshaft 23 is rotated by the reciprocating motion of the piston 21. A crank angle sensor 74 for detecting the rotation angle of the crank shaft 23 is attached near the crank shaft 23. The upstream end of an exhaust passage 13 for discharging exhaust gas from the cylinder 12 is connected to the cylinder 12.
内燃機関１００は、空気を圧縮して気筒１２に供給するためのターボチャージャ４０を備えている。ターボチャージャ４０におけるコンプレッサハウジング４１は、吸気通路１１におけるエアフローメータ７１よりも下流側であってスロットルバルブ３１よりも上流側の部分に取り付けられている。また、ターボチャージャ４０におけるタービンハウジング４３は、排気通路１３の途中に取り付けられている。ターボチャージャ４０におけるコンプレッサハウジング４１及びタービンハウジング４３は、ターボチャージャ４０におけるベアリングハウジング４２を介して接続されている。 The internal combustion engine 100 includes a turbocharger 40 for compressing air and supplying the compressed air to the cylinder 12. The compressor housing 41 of the turbocharger 40 is attached to a portion of the intake passage 11 downstream of the air flow meter 71 and upstream of the throttle valve 31. Further, the turbine housing 43 of the turbocharger 40 is attached in the exhaust passage 13. The compressor housing 41 and the turbine housing 43 in the turbocharger 40 are connected via a bearing housing 42 in the turbocharger 40.
タービンハウジング４３の内部には、排気の流通によって回転するタービンホイール４８が収容されている。すなわち、排気通路１３にはタービンホイール４８が設けられている。タービンホイール４８には、連結シャフト４７の一端が接続されている。連結シャフト４７の中央部分は、ベアリングハウジング４２の内部に収容されている。連結シャフトは、図示しないベアリングによって回転可能に支持されている。連結シャフト４７の他端には、コンプレッサホイール４６が接続されている。コンプレッサホイール４６は、コンプレッサハウジング４１の内部に収容されている。すなわち、吸気通路１１にはコンプレッサホイール４６が設けられている。コンプレッサホイール４６は、タービンホイール４８と一体的に回転し、空気を圧縮して下流側（気筒１２側）に供給する。 A turbine wheel 48 that is rotated by the flow of exhaust gas is housed inside the turbine housing 43. That is, the turbine wheel 48 is provided in the exhaust passage 13. One end of a connection shaft 47 is connected to the turbine wheel 48. The central portion of the connecting shaft 47 is housed inside the bearing housing 42. The connection shaft is rotatably supported by a bearing (not shown). The other end of the connection shaft 47 is connected to a compressor wheel 46. The compressor wheel 46 is housed inside the compressor housing 41. That is, the compressor wheel 46 is provided in the intake passage 11. The compressor wheel 46 rotates integrally with the turbine wheel 48, compresses the air, and supplies the compressed air to the downstream side (cylinder 12 side).
排気通路１３におけるタービンホイール４８よりも上流側の部分には、ＥＧＲ通路１６の一端が接続されている。ＥＧＲ通路１６の他端は、吸気通路１１における吸気温センサ７２よりも下流側であって過給圧センサ７３よりも上流側の部分に接続されている。すなわち、ＥＧＲ通路１６は、排気通路１３におけるタービンホイール４８よりも上流側の部分から吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分までを繋いでいる。ＥＧＲ通路１６の途中には、ＥＧＲバルブ３３が取り付けられている。ＥＧＲバルブ３３は、ＥＧＲ通路１６の流路を開閉することにより、ＥＧＲ通路１６を介して排気通路１３から吸気通路１１に還流する排気の量を制御する。 One end of the EGR passage 16 is connected to a portion of the exhaust passage 13 upstream of the turbine wheel 48. The other end of the EGR passage 16 is connected to a portion of the intake passage 11 downstream of the intake air temperature sensor 72 and upstream of the supercharging pressure sensor 73. That is, the EGR passage 16 connects a portion of the exhaust passage 13 upstream of the turbine wheel 48 to a portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46. An EGR valve 33 is mounted in the EGR passage 16. The EGR valve 33 controls the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust passage 13 to the intake passage 11 via the EGR passage 16 by opening and closing the flow passage of the EGR passage 16.
上記のスロットルバルブ３１、燃料噴射弁３２、及びＥＧＲバルブ３３は、制御装置８０によって制御される。制御装置８０は、スロットルバルブ３１、燃料噴射弁３２、及びＥＧＲバルブ３３を開閉制御するバルブ制御部８１と、吸気通路１１等を流通する空気量やその他ＥＧＲバルブ３３の制御に必要なパラメータを算出する算出部８２とを備えている。バルブ制御部８１は、スロットルバルブ３１に対して、当該スロットルバルブ３１を開閉制御するための制御信号を出力する。また、バルブ制御部８１は、燃料噴射弁３２に対して、当該燃料噴射弁３２を開閉制御するための制御信号を出力する。バルブ制御部８１は、ＥＧＲバルブ３３に対して、当該ＥＧＲバルブ３３を開閉制御するための制御信号を出力する。 The throttle valve 31, the fuel injection valve 32, and the EGR valve 33 are controlled by a control device 80. The control device 80 calculates a valve control unit 81 that controls the opening and closing of the throttle valve 31, the fuel injection valve 32, and the EGR valve 33, the amount of air flowing through the intake passage 11, and other parameters necessary for controlling the EGR valve 33. And a calculation unit 82 that performs the calculation. The valve controller 81 outputs a control signal to the throttle valve 31 for controlling the opening and closing of the throttle valve 31. Further, the valve control section 81 outputs a control signal to the fuel injection valve 32 for controlling the opening and closing of the fuel injection valve 32. The valve control unit 81 outputs a control signal to the EGR valve 33 to control the opening and closing of the EGR valve 33.
制御装置８０には、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも上流側の部分を流通する空気量Ｘ１を示す信号がエアフローメータ７１から入力される。また、制御装置８０には、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分の流路を流通する空気の温度である空気温Ｘ２を示す信号が吸気温センサ７２から入力される。制御装置８０には、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分の圧力である過給圧Ｘ３を示す信号が過給圧センサ７３から入力される。また、制御装置８０には、クランクシャフト２３の回転角度Ｘ４を示す信号がクランク角センサ７４から入力される。 A signal indicating the amount X1 of air flowing through a portion of the intake passage 11 upstream of the compressor wheel 46 is input from the airflow meter 71 to the control device 80. Further, a signal indicating an air temperature X <b> 2, which is the temperature of the air flowing through the flow path in the portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46, is input from the intake temperature sensor 72 to the control device 80. A signal indicating a supercharging pressure X3 which is a pressure of a portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46 is input from the supercharging pressure sensor 73 to the control device 80. Further, a signal indicating the rotation angle X4 of the crankshaft 23 is input to the control device 80 from the crank angle sensor 74.
制御装置８０には、大気の圧力を検出するための大気圧センサ７５から大気圧Ｘ５を示す信号が入力される。また、制御装置８０には、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するためのアクセル開度センサ７６からアクセル開度Ｘ６を示す信号が入力される。 A signal indicating the atmospheric pressure X5 is input to the control device 80 from an atmospheric pressure sensor 75 for detecting the atmospheric pressure. Further, a signal indicating the accelerator opening X6 is input to the control device 80 from an accelerator opening sensor 76 for detecting the amount of operation of the accelerator pedal by the driver.
制御装置８０には、気筒１２の体積効率が予め記憶されている。気筒１２の体積効率とは、任意の大気圧、大気温のもと、１回の吸気行程において当該気筒１２に吸入される吸気の質量を、１回の排気行程において気筒１２から排出される排気の質量（ピストン２１の押しのけ量）で除したものである。本実施形態において、制御装置８０は、内燃機関１００全体を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成されている。 The volume efficiency of the cylinder 12 is stored in the control device 80 in advance. The volumetric efficiency of the cylinder 12 refers to the mass of intake air taken into the cylinder 12 in one intake stroke under an arbitrary atmospheric pressure and atmospheric temperature, and the exhaust gas discharged from the cylinder 12 in one exhaust stroke. (The displacement of the piston 21). In the present embodiment, the control device 80 is configured as an electronic control unit (ECU) that controls the entire internal combustion engine 100.
次に、制御装置８０が行うサージ抑制制御のための一連の処理について説明する。制御装置８０は、車両のシステム起動スイッチ（スタートスイッチ、メインスイッチ等と呼称されることもある。）がオン操作されて当該制御装置８０が動作を開始したときから、システム起動スイッチがオフ操作されて当該制御装置８０が動作を終了するときまで、所定周期毎にサージ抑制制御のための一連の処理を繰り返し実行する。 Next, a series of processes for surge suppression control performed by the control device 80 will be described. The control device 80 is turned off when the system start switch (also referred to as a start switch, a main switch, or the like) of the vehicle is turned on and the control device 80 starts operating. Until the control device 80 ends its operation, a series of processes for surge suppression control is repeatedly executed at predetermined intervals.
図２に示すように、制御装置８０は、サージ抑制制御のための一連の処理を開始すると、ステップＳ１１の処理を実行する。ステップＳ１１において、制御装置８０における算出部８２は、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも上流側の圧力と吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の圧力との圧力比Ａを算出する。ここで、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも上流側の圧力は、大気圧センサ７５によって検出される大気圧Ｘ５である。また、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の圧力は、過給圧センサ７３によって検出される過給圧Ｘ３である。この実施形態では、圧力比Ａは、「過給圧Ｘ３／大気圧Ｘ５」で表される。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ１２に進める。 As shown in FIG. 2, when starting a series of processes for surge suppression control, the control device 80 executes the process of step S11. In step S11, the calculation unit 82 in the control device 80 calculates the pressure ratio A between the pressure in the intake passage 11 on the upstream side of the compressor wheel 46 and the pressure in the intake passage 11 on the downstream side of the compressor wheel 46. Here, the pressure upstream of the compressor wheel 46 in the intake passage 11 is the atmospheric pressure X5 detected by the atmospheric pressure sensor 75. The pressure downstream of the compressor wheel 46 in the intake passage 11 is a supercharging pressure X3 detected by the supercharging pressure sensor 73. In this embodiment, the pressure ratio A is represented by “supercharging pressure X3 / atmospheric pressure X5”. Thereafter, control device 80 causes the process to proceed to step S12.
ステップＳ１２において、制御装置８０における算出部８２は、吸気通路１１でサージを発生させないために吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも上流側から下流側に流通させる必要がある単位時間当たりの最小の空気量（質量）を、サージ限界空気量Ｂとして算出する。 In step S <b> 12, the calculation unit 82 in the control device 80 determines that the minimum air per unit time that needs to be circulated from the upstream side to the downstream side of the compressor wheel 46 in the intake passage 11 so as not to generate a surge in the intake passage 11. The amount (mass) is calculated as the surge limit air amount B.
ここで、大気圧Ｘ５が一定であると仮定した場合、過給圧Ｘ３が大きくなるほど、吸気通路１１においてコンプレッサホイール４６よりも下流側から上流側へと吸気が逆流しやすくなる。そして、このような吸気の逆流を防ぐためには、吸気通路１１においてコンプレッサホイール４６よりも上流側から下流側へと多くの吸気を流通させる必要がある。したがって、図３に示すように、サージ限界空気量Ｂは、圧力比Ａが大きくなるほど（過給圧Ｘ３が大きくなるほど）大きくなる。バルブ制御部８１には、このような圧力比Ａに対するサージ限界空気量Ｂの関係マップが予め記憶されており、算出部８２は、圧力比Ａ及び関係マップに基づいてサージ限界空気量Ｂを算出する。 Here, assuming that the atmospheric pressure X5 is constant, as the supercharging pressure X3 increases, the intake air tends to flow backward from the downstream side to the upstream side of the compressor wheel 46 in the intake passage 11. In order to prevent such a backflow of intake air, it is necessary to flow a large amount of intake air from the upstream side to the downstream side of the compressor wheel 46 in the intake passage 11. Therefore, as shown in FIG. 3, the surge limit air amount B increases as the pressure ratio A increases (as the supercharging pressure X3 increases). The valve control unit 81 previously stores such a relationship map of the surge limit air amount B with respect to the pressure ratio A, and the calculation unit 82 calculates the surge limit air amount B based on the pressure ratio A and the relationship map. I do.
図２に示すように、ステップＳ１２の後、制御装置８０は、処理をステップＳ１３に進める。ステップＳ１３において、制御装置８０における算出部８２は、吸気通路１１から気筒１２に導入される単位時間当たりの最大の空気量（質量）を、シリンダ最大吸入空気量Ｃとして算出する。具体的には、算出部８２は、気筒１２の体積効率、単位時間当たりのクランクシャフト２３の回転数である内燃機関１００の機関回転数、吸気温センサ７２によって検出される空気温Ｘ２、過給圧センサ７３によって検出される過給圧Ｘ３に基づいて、シリンダ最大吸入空気量Ｃを算出する。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ１４に進める。 As shown in FIG. 2, after step S12, control device 80 advances the process to step S13. In step S13, the calculation unit 82 in the control device 80 calculates the maximum air amount (mass) per unit time introduced into the cylinder 12 from the intake passage 11 as the cylinder maximum intake air amount C. Specifically, the calculation unit 82 calculates the volume efficiency of the cylinder 12, the engine speed of the internal combustion engine 100, which is the number of revolutions of the crankshaft 23 per unit time, the air temperature X2 detected by the intake air temperature sensor 72, the supercharging. The cylinder maximum intake air amount C is calculated based on the supercharging pressure X3 detected by the pressure sensor 73. Thereafter, control device 80 causes the process to proceed to step S14.
ステップＳ１４において、制御装置８０における算出部８２は、当該ステップＳ１４実行時点の内燃機関１００の運転状況において、気筒１２の内部に導入する外気（新気）の基準的な量であるベース目標空気量Ｄを算出する。具体的には、算出部８２は、アクセル開度センサ７６によって検出されるアクセル開度Ｘ６に基づいて、内燃機関１００に求められる目標のトルクである目標トルクを算出する。また、算出部８２は、目標トルクに基づいて、目標トルクを得るために必要な目標燃料噴射量を算出する。そして、算出部８２は、目標燃料噴射量に基づいて、目標燃料噴射量の燃料を、適切な空燃比（例えば理論空燃比）で燃焼させるために必要な空気量（質量）であるベース目標空気量Ｄを算出する。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ２１に進める。 In step S14, the calculation unit 82 in the control device 80 determines the base target air amount, which is a reference amount of outside air (fresh air) to be introduced into the cylinder 12 in the operation state of the internal combustion engine 100 at the time of execution of step S14. Calculate D. Specifically, calculation unit 82 calculates a target torque that is a target torque required for internal combustion engine 100 based on accelerator opening X6 detected by accelerator opening sensor 76. Further, the calculation unit 82 calculates a target fuel injection amount necessary for obtaining the target torque based on the target torque. Then, the calculation unit 82 calculates the base target air, which is the amount of air (mass) required to burn the fuel of the target fuel injection amount at an appropriate air-fuel ratio (for example, the stoichiometric air-fuel ratio) based on the target fuel injection amount. Calculate the quantity D. Thereafter, control device 80 causes the process to proceed to step S21.
ステップＳ２１において、制御装置８０は、ベース目標空気量Ｄがサージ限界空気量Ｂよりも小さいか否かを判定する。ステップＳ２１において、ベース目標空気量Ｄがサージ限界空気量Ｂ以上であると判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、制御装置８０は、今回のサージ抑制制御のための一連の処理を終了する。この場合には、制御装置８０におけるバルブ制御部８１は、目標燃料噴射量及びベース目標空気量Ｄに応じて、スロットルバルブ３１の開閉制御、燃料噴射弁３２の開閉制御、及びＥＧＲバルブ３３の開閉制御を行う。 In step S21, the control device 80 determines whether or not the base target air amount D is smaller than the surge limit air amount B. When it is determined in step S21 that the base target air amount D is equal to or larger than the surge limit air amount B (S21: NO), the control device 80 ends a series of processes for the current surge suppression control. In this case, the valve control unit 81 of the control device 80 controls the opening and closing of the throttle valve 31, the opening and closing of the fuel injection valve 32, and the opening and closing of the EGR valve 33 according to the target fuel injection amount and the base target air amount D. Perform control.
なお、ベース目標空気量Ｄがサージ限界空気量Ｂ以上である場合には、内燃機関１００においてベース目標空気量Ｄで吸気が行われれば、吸気通路１１においてサージの発生を防止するのに足る十分な吸気量が確保される。したがって、ステップＳ２１において否定判定（Ｓ２１：ＮＯ）されたときには、吸気通路１１においてサージは発生しにくい。 When the base target air amount D is equal to or larger than the surge limit air amount B, if the intake is performed at the base target air amount D in the internal combustion engine 100, it is enough to prevent the occurrence of a surge in the intake passage 11. A large intake volume is secured. Therefore, when a negative determination is made in step S21 (S21: NO), a surge is unlikely to occur in the intake passage 11.
一方、ステップＳ２１において、制御装置８０は、ベース目標空気量Ｄがサージ限界空気量Ｂよりも小さいと判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２２に進める。 On the other hand, in step S21, when controller 80 determines that base target air amount D is smaller than surge limit air amount B (S21: YES), control device 80 advances the process to step S22.
ステップＳ２２において、制御装置８０は、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂよりも小さいか否かを判定する。ステップＳ２２において、制御装置８０は、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂよりも小さいと判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３１に進める。 In step S22, control device 80 determines whether or not cylinder maximum intake air amount C is smaller than surge limit air amount B. In step S22, when control device 80 determines that cylinder maximum intake air amount C is smaller than surge limit air amount B (S22: YES), control device 80 advances the process to step S31.
ステップＳ３１において、制御装置８０におけるバルブ制御部８１は、ＥＧＲバルブ３３の開度を、ステップＳ３１の直前のＥＧＲバルブ３３の開度に比べて大きくする。具体的には、バルブ制御部８１は、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値が大きいほど、ステップＳ３１の直前のＥＧＲバルブ３３の開度に比べて開度が大きくなるようにＥＧＲバルブ３３の開度を大きくする。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ３２に進める。 In step S31, the valve control unit 81 of the control device 80 increases the opening of the EGR valve 33 compared to the opening of the EGR valve 33 immediately before step S31. Specifically, as the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B increases, the valve control unit 81 increases the opening of the EGR valve 33 compared to the opening of the EGR valve 33 immediately before step S31. The opening degree of the EGR valve 33 is increased so as to increase. Thereafter, control device 80 causes the process to proceed to step S32.
ステップＳ３２において、制御装置８０におけるバルブ制御部８１は、スロットルバルブ３１の開度を、ステップＳ３２の直前のスロットルバルブ３１の開度に比べて大きくする。具体的には、バルブ制御部８１は、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値が大きいほど、ステップＳ３２の直前のスロットルバルブ３１の開度に比べて開度が大きくなるようにスロットルバルブ３１の開度を大きくする。その後、制御装置８０は、今回のサージ抑制制御のための一連の処理を終了する。 In step S32, the valve controller 81 of the control device 80 increases the opening of the throttle valve 31 as compared to the opening of the throttle valve 31 immediately before step S32. Specifically, as the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B increases, the valve control unit 81 increases the opening degree compared to the opening degree of the throttle valve 31 immediately before step S32. The opening of the throttle valve 31 is increased so as to increase. After that, the control device 80 ends a series of processes for the current surge suppression control.
一方、ステップＳ２２において、制御装置８０は、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂ以上であると判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、処理をステップＳ４１に進める。 On the other hand, in step S22, when controller 80 determines that cylinder maximum intake air amount C is equal to or greater than surge limit air amount B (S22: NO), control device 80 advances the process to step S41.
ステップＳ４１において、制御装置８０におけるバルブ制御部８１は、ＥＧＲバルブ３３の開度を、ステップＳ４１の直前のＥＧＲバルブ３３の開度に比べて小さくする。具体的には、バルブ制御部８１は、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値が小さいほど、ステップＳ４１の直前のＥＧＲバルブ３３の開度に比べて開度が小さくなるようにＥＧＲバルブ３３の開度を小さくする。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ４２に進める。 In step S41, the valve control unit 81 of the control device 80 reduces the opening of the EGR valve 33 compared to the opening of the EGR valve 33 immediately before step S41. Specifically, as the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B becomes smaller, the valve control unit 81 increases the opening degree of the EGR valve 33 as compared with the opening degree of the EGR valve 33 immediately before step S41. The degree of opening of the EGR valve 33 is reduced so as to be smaller. Thereafter, control device 80 causes the process to proceed to step S42.
ステップＳ４２において、制御装置８０におけるバルブ制御部８１は、サージ限界空気量Ｂに応じてスロットルバルブ３１の開度を制御する。具体的には、バルブ制御部８１は、吸気通路１１から気筒１２に導入される外気（新気）の導入量がサージ限界空気量Ｂ以上になるようにスロットルバルブ３１の開度を大きくする。なお、ステップＳ４１においてＥＧＲバルブ３３の開度が小さくされて吸気通路１１に流入する排気の量が小さくなる。そのため、通常、バルブ制御部８１は、小さくなった排気の量を補うために、ステップＳ４２の直前のスロットルバルブ３１の開度に比べて開度が大きくなるようにスロットルバルブ３１の開度を大きくする。その後、制御装置８０は、今回のサージ抑制制御のための一連の処理を終了する。 In step S42, the valve control unit 81 of the control device 80 controls the opening of the throttle valve 31 according to the surge limit air amount B. Specifically, the valve control unit 81 increases the opening of the throttle valve 31 so that the amount of outside air (fresh air) introduced from the intake passage 11 into the cylinder 12 becomes equal to or greater than the surge limit air amount B. In step S41, the opening of the EGR valve 33 is reduced, and the amount of exhaust flowing into the intake passage 11 is reduced. Therefore, normally, the valve controller 81 increases the opening of the throttle valve 31 so that the opening is larger than the opening of the throttle valve 31 immediately before step S42 in order to compensate for the reduced amount of exhaust. I do. After that, the control device 80 ends a series of processes for the current surge suppression control.
本実施形態の作用及び効果について説明する。
図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１よりも前において、運転者によるアクセルペダルの操作によってアクセル開度Ｘ６がある程度大きくなっているとする。そして、時刻ｔ１において、運転者によるアクセルペダルの操作によってアクセル開度Ｘ６が急激に小さくなったものとする。すると、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１以降において、燃料噴射弁３２から噴射される燃料噴射量が小さくなる。また、燃料噴射量が小さくなることで、図４（ｃ）に示すように、内燃機関１００の機関回転数が徐々に小さくなる。
The operation and effect of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 4A, it is assumed that the accelerator opening X6 has been increased to some extent by the driver operating the accelerator pedal before time t1. Then, at time t1, it is assumed that the accelerator operation amount X6 has rapidly decreased due to the operation of the accelerator pedal by the driver. Then, as shown in FIG. 4B, after time t1, the fuel injection amount injected from the fuel injection valve 32 decreases. In addition, as the fuel injection amount decreases, the engine speed of the internal combustion engine 100 gradually decreases as shown in FIG.
このように内燃機関１００の機関回転数が小さくなると、ピストン２１の往復運動によって吸気通路１１から気筒１２に導入される空気の量が小さくなる。そのため、図４（ｅ）に実線で示すように、シリンダ最大吸入空気量Ｃは、時刻ｔ１以降において徐々に小さくなる。 When the engine speed of the internal combustion engine 100 decreases as described above, the amount of air introduced into the cylinder 12 from the intake passage 11 by the reciprocating motion of the piston 21 decreases. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 4 (e), the cylinder maximum intake air amount C gradually decreases after time t1.
また、内燃機関１００の機関回転数が小さくなると、気筒１２から排気通路１３に排出される排気量が小さくなる。そして、図４（ｄ）に二点鎖線で示すように、排気通路１３におけるタービンホイール４８よりも上流側の部分の圧力である排気圧Ｙ３は、時刻ｔ１以降において徐々に小さくなる。 When the engine speed of the internal combustion engine 100 decreases, the amount of exhaust gas discharged from the cylinder 12 to the exhaust passage 13 decreases. Then, as shown by a two-dot chain line in FIG. 4D, the exhaust pressure Y3, which is the pressure of the portion of the exhaust passage 13 upstream of the turbine wheel 48, gradually decreases after time t1.
その一方で、ターボチャージャ４０におけるタービンホイール４８は、すぐには停止せず、ある程度の期間は慣性によって回転し続ける。そのため、タービンホイール４８の回転数の低下は、内燃機関１００の機関回転数の低下に比べて緩やかになる。そして、タービンホイール４８が回転し続けることで、コンプレッサホイール４６も回転し続ける。すると、コンプレッサホイール４６の回転に伴う下流側への空気の圧縮が継続されるため、図４（ｄ）に実線で示すように、過給圧Ｘ３が維持されやすい。そのため、過給圧Ｘ３の低下は、排気圧Ｙ３の低下に比べて緩やかになる。 On the other hand, the turbine wheel 48 in the turbocharger 40 does not stop immediately, but continues to rotate due to inertia for a certain period. Therefore, the rotation speed of the turbine wheel 48 decreases more slowly than the engine rotation speed of the internal combustion engine 100. Then, as the turbine wheel 48 continues to rotate, the compressor wheel 46 also continues to rotate. Then, since the compression of the air to the downstream side with the rotation of the compressor wheel 46 is continued, the supercharging pressure X3 is easily maintained as shown by the solid line in FIG. Therefore, the decrease of the supercharging pressure X3 becomes gentler than the decrease of the exhaust pressure Y3.
また、コンプレッサホイール４６の回転に伴う下流側への空気の圧縮が継続されるため、過給圧Ｘ３は、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも上流側の部分の圧力に比べて高くなった状態が維持され、時刻ｔ１の後、ある程度の期間は圧力比Ａが大きな状態で維持される。そのため、図４（ｅ）に二点鎖線で示すように、サージ限界空気量Ｂの低下は、シリンダ最大吸入空気量Ｃの低下に比べて緩やかになる。そして、時刻ｔ１の後、しばらくの期間はシリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂよりも大きく、時刻ｔ２においてシリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂと等しくなる。その時刻ｔ２の後、しばらくの期間は、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂよりも小さくなる。 In addition, since the compression of the air to the downstream side due to the rotation of the compressor wheel 46 is continued, the supercharging pressure X3 is higher than the pressure in the intake passage 11 on the upstream side of the compressor wheel 46. Is maintained, and after the time t1, the pressure ratio A is maintained in a large state for a certain period. Therefore, as shown by the two-dot chain line in FIG. 4E, the decrease in the surge limit air amount B becomes gentler than the decrease in the cylinder maximum intake air amount C. Then, after time t1, the cylinder maximum intake air amount C is larger than the surge limit air amount B for a while, and at time t2, the cylinder maximum intake air amount C becomes equal to the surge limit air amount B. For a while after the time t2, the cylinder maximum intake air amount C becomes smaller than the surge limit air amount B.
仮に、時刻ｔ２において、ＥＧＲバルブ３３の開度が小さくなるように制御されてＥＧＲバルブ３３の開度がゼロになったとする。この場合には、ＥＧＲ通路１６を介して排気通路１３から吸気通路１１に排気が還流されないため、吸気通路１１には内燃機関１００の外部から吸気通路１１に導入される外気（新気）のみが流通する。しかし、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂよりも小さい場合、ＥＧＲバルブ３３の開度がゼロでも、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分から気筒１２を経て排出される空気量は、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも上流側から下流側の部分に導入される空気量よりも大きくならない。すると、過給圧Ｘ３が、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも上流側の部分の圧力に比べて過度に高くなることで、吸気通路１１においてサージが発生するおそれがある。 It is assumed that, at time t2, the opening of the EGR valve 33 is controlled to be small, and the opening of the EGR valve 33 becomes zero. In this case, since the exhaust gas is not recirculated from the exhaust passage 13 to the intake passage 11 via the EGR passage 16, only the outside air (fresh air) introduced into the intake passage 11 from outside the internal combustion engine 100 is supplied to the intake passage 11. Distribute. However, when the cylinder maximum intake air amount C is smaller than the surge limit air amount B, the exhaust gas is discharged from the portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46 via the cylinder 12 even if the opening degree of the EGR valve 33 is zero. The amount of air does not become larger than the amount of air introduced from upstream to downstream of the compressor wheel 46 in the intake passage 11. Then, the supercharging pressure X3 becomes excessively higher than the pressure of the portion of the intake passage 11 on the upstream side of the compressor wheel 46, so that a surge may occur in the intake passage 11.
これに対して、本実施形態では、時刻ｔ２において、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂよりも小さくなった場合、図４（ｆ）に示すように、ＥＧＲバルブ３３の開度を大きくしている。ここで、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂよりも小さくなった場合においては、図４（ｄ）に示すように、過給圧Ｘ３は、排気圧Ｙ３よりも大きくなっている。そのため、ＥＧＲバルブ３３が開弁している場合には、ＥＧＲ通路１６を介して吸気通路１１から排気通路１３に外気（新気）が流出する。そして、ＥＧＲバルブ３３の開度が大きくなると、ＥＧＲ通路１６を介して吸気通路１１から排気通路１３に流出する外気（新気）の量が大きくなる。すると、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分から気筒１２を経て排気通路１３に排出される空気量と、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分からＥＧＲ通路１６を経て排気通路１３に排出される空気量の総量は、シリンダ最大吸入空気量Ｃよりも大きくなる。これにより、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分から排出される空気量は、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分に導入される空気量に対して大きくなる。その結果、過給圧Ｘ３が小さくなるため、過給圧Ｘ３が、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも上流側の部分の圧力に比べて過度に高くなることを抑制でき、サージの発生を抑制できる。 On the other hand, in the present embodiment, when the cylinder maximum intake air amount C becomes smaller than the surge limit air amount B at time t2, the opening of the EGR valve 33 is changed as shown in FIG. I'm making it big. Here, when the cylinder maximum intake air amount C becomes smaller than the surge limit air amount B, as shown in FIG. 4D, the supercharging pressure X3 is larger than the exhaust pressure Y3. Therefore, when the EGR valve 33 is open, outside air (fresh air) flows from the intake passage 11 to the exhaust passage 13 via the EGR passage 16. When the opening degree of the EGR valve 33 increases, the amount of outside air (fresh air) flowing from the intake passage 11 to the exhaust passage 13 via the EGR passage 16 increases. Then, the amount of air discharged from the portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46 to the exhaust passage 13 via the cylinder 12 and the portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46 via the EGR passage 16 The total amount of air discharged into the exhaust passage 13 is larger than the cylinder maximum intake air amount C. As a result, the amount of air discharged from the portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46 is greater than the amount of air introduced to the portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46. As a result, the supercharging pressure X3 is reduced, so that the supercharging pressure X3 can be suppressed from becoming excessively higher than the pressure of the portion of the intake passage 11 on the upstream side of the compressor wheel 46, and the occurrence of surge can be suppressed. it can.
また、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂよりも小さくなっている場合、両者の差の絶対値が大きいほど、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分から排出される空気量と、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分に導入される空気量との差が大きくなる。そのため、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値が大きい場合には、過給圧Ｘ３が特に高くなりやすい。 When the cylinder maximum intake air amount C is smaller than the surge limit air amount B, the larger the absolute value of the difference between the two, the larger the air discharged from the portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46. The difference between the amount and the amount of air introduced into a portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46 increases. Therefore, when the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B is large, the boost pressure X3 tends to be particularly high.
本実施形態では、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値が大きいほど、直前のＥＧＲバルブ３３の開度に比べて開度が大きくなるようにＥＧＲバルブ３３の開度を大きくする。これにより、ＥＧＲバルブ３３の開度を制御する前に比べて、ＥＧＲ通路１６を介して吸気通路１１から排気通路１３に流出する外気（新気）の量が大きくなるため、過給圧Ｘ３が高くなることを効果的に抑制できる。 In the present embodiment, the opening of the EGR valve 33 is set such that the larger the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B, the larger the opening degree of the EGR valve 33 becomes. Increase the degree. As a result, the amount of outside air (fresh air) flowing from the intake passage 11 to the exhaust passage 13 via the EGR passage 16 becomes larger than before the opening degree of the EGR valve 33 is controlled. The increase can be effectively suppressed.
さらに、本実施形態では、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂよりも小さくなった場合、直前のスロットルバルブ３１の開度に比べてスロットルバルブ３１の開度を大きくする。そのため、スロットルバルブ３１の開度が小さいことによって、ＥＧＲ通路１６を介して吸気通路１１から排気通路１３に流出する外気（新気）の量が小さくなってしまうことを抑制できる。 Further, in the present embodiment, when the cylinder maximum intake air amount C becomes smaller than the surge limit air amount B, the opening of the throttle valve 31 is made larger than the opening of the throttle valve 31 immediately before. Therefore, it is possible to prevent the amount of outside air (fresh air) flowing from the intake passage 11 to the exhaust passage 13 via the EGR passage 16 from being reduced due to the small opening degree of the throttle valve 31.
また、本実施形態では、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値が大きいほど、直前のスロットルバルブ３１の開度に比べて開度が大きくなるようにスロットルバルブ３１の開度を大きくする。これにより、過給圧Ｘ３が特に高くなりやすい状況においては、スロットルバルブ３１の開度をより大きくすることで、過給圧Ｘ３の圧力を速やかに小さくできる。 Further, in the present embodiment, the throttle valve 31 is set such that the larger the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B, the larger the opening degree of the throttle valve 31 becomes compared to the opening degree of the throttle valve 31 immediately before. To increase the opening. Accordingly, in a situation where the supercharging pressure X3 tends to be particularly high, the pressure of the supercharging pressure X3 can be quickly reduced by increasing the opening degree of the throttle valve 31.
本実施形態では、図４（ｅ）に示すように、時刻ｔ３において、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂ以上になった場合、図４（ｆ）に示すように、ＥＧＲバルブ３３の開度を小さくする。ここで、時刻ｔ３においては、図４（ｄ）に示すように、過給圧Ｘ３は、排気圧Ｙ３以下になっている。そのため、ＥＧＲバルブ３３が開弁している場合には、ＥＧＲ通路１６を介して排気通路１３から吸気通路１１に排気が還流する。そして、ＥＧＲバルブ３３の開度が小さくなると、ＥＧＲ通路１６を介して排気通路１３から吸気通路１１に還流する排気の量が小さくなる。このようにＥＧＲ通路１６を介して排気通路１３から吸気通路１１に還流する排気の量が小さくなると、吸気通路１１から気筒１２に導入される外気（新気）の導入量が大きくなる。すると、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分から排出される外気（新気）の量は、シリンダ最大吸入空気量Ｃに近づくように大きくなる。これにより、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分から気筒１２を経て排気通路１３に排出される外気（新気）のは、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも下流側の部分に導入される空気量に対して大きくなりやすい。その結果、過給圧Ｘ３が小さくなるため、過給圧Ｘ３が、吸気通路１１におけるコンプレッサホイール４６よりも上流側の部分の圧力に比べて過度に高くなることを抑制でき、サージの発生を抑制できる。 In this embodiment, as shown in FIG. 4 (e), at time t3, when the cylinder maximum intake air amount C exceeds the surge limit air amount B, as shown in FIG. 4 (f), the EGR valve 33 The degree of opening. Here, at time t3, as shown in FIG. 4D, the supercharging pressure X3 is lower than the exhaust pressure Y3. Therefore, when the EGR valve 33 is open, the exhaust gas recirculates from the exhaust passage 13 to the intake passage 11 via the EGR passage 16. When the opening degree of the EGR valve 33 is reduced, the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust passage 13 to the intake passage 11 via the EGR passage 16 is reduced. As described above, when the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust passage 13 to the intake passage 11 via the EGR passage 16 decreases, the amount of outside air (fresh air) introduced into the cylinder 12 from the intake passage 11 increases. Then, the amount of outside air (fresh air) discharged from a portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46 increases so as to approach the cylinder maximum intake air amount C. Thus, the outside air (fresh air) discharged from the portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46 to the exhaust passage 13 via the cylinder 12 is transferred to the portion of the intake passage 11 downstream of the compressor wheel 46. It tends to be large for the amount of air introduced. As a result, the supercharging pressure X3 is reduced, so that the supercharging pressure X3 can be suppressed from becoming excessively higher than the pressure of the portion of the intake passage 11 on the upstream side of the compressor wheel 46, and the occurrence of surge can be suppressed. it can.
ここで、ＥＧＲ通路１６を介して排気通路１３から吸気通路１１に還流される排気量が大きいほど、吸気通路１１から気筒１２に導入される外気（新気）の導入量は小さくなる。そのため、シリンダ最大吸入空気量Ｃがサージ限界空気量Ｂ以上になっており、両者の差の絶対値が小さい場合には、ＥＧＲ通路１６を介して排気通路１３から吸気通路１１に排気を還流させる余裕がなく、吸気通路１１から気筒１２に導入される外気（新気）の導入量を大きくする必要がある。 Here, the larger the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust passage 13 to the intake passage 11 via the EGR passage 16, the smaller the amount of outside air (fresh air) introduced from the intake passage 11 into the cylinder 12. Therefore, when the cylinder maximum intake air amount C is equal to or larger than the surge limit air amount B and the absolute value of the difference between the two is small, the exhaust gas is recirculated from the exhaust passage 13 to the intake passage 11 via the EGR passage 16. There is no room, and it is necessary to increase the amount of outside air (fresh air) introduced into the cylinder 12 from the intake passage 11.
そこで、本実施形態では、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値が小さいほど、直前のＥＧＲバルブ３３の開度に比べて開度が小さくなるようにＥＧＲバルブ３３の開度を小さくする。これにより、ＥＧＲ通路１６を介して排気通路１３から吸気通路１１に排気を還流させる余裕がなく、吸気通路１１から気筒１２に導入される外気（新気）の導入量を大きくする必要があるときほど、ＥＧＲ通路１６を介して排気通路１３から吸気通路１１に還流される排気量を小さくできる。 Therefore, in the present embodiment, the smaller the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B, the smaller the opening degree of the EGR valve 33 compared to the opening degree of the immediately preceding EGR valve 33. The degree of opening. Accordingly, when there is no room to recirculate exhaust gas from the exhaust passage 13 to the intake passage 11 via the EGR passage 16 and it is necessary to increase the amount of outside air (fresh air) introduced from the intake passage 11 to the cylinder 12. Thus, the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust passage 13 to the intake passage 11 via the EGR passage 16 can be reduced.
本実施形態では、このようにシリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの関係に応じてサージの発生を抑制するための態様を変えている。したがって、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの関係性が変化するような多様な内燃機関１００の運転状況において、サージの発生を適切に抑制できる。 In this embodiment, the mode for suppressing the occurrence of surge is changed according to the relationship between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B. Therefore, in various operating states of the internal combustion engine 100 in which the relationship between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B changes, occurrence of a surge can be appropriately suppressed.
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、ステップＳ１２におけるサージ限界空気量Ｂの算出態様は変更できる。例えば、算出部８２は、圧力比Ａ、及び圧力比Ａに対するサージ限界空気量Ｂの関係性を示す数式に基づいてサージ限界空気量Ｂを算出してもよい。なお、この場合には、圧力比Ａに対するサージ限界空気量Ｂの関係性を示す数式も、両者の関係性が記述されているという点で関係マップである。
This embodiment can be implemented with the following modifications. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the above embodiment, the manner of calculating the surge limit air amount B in step S12 can be changed. For example, the calculation unit 82 may calculate the surge limit air amount B based on the pressure ratio A and a mathematical expression indicating the relationship of the surge limit air amount B to the pressure ratio A. In this case, a mathematical expression indicating the relationship between the surge limit air amount B and the pressure ratio A is also a relationship map in that the relationship between the two is described.
・上記実施形態において、圧力比Ａは、「大気圧Ｘ５／過給圧Ｘ３」で表してもよい。なお、この場合には、圧力比Ａと圧力比Ａに関連するパラメータとの関係性は反対にすればよい。 In the above embodiment, the pressure ratio A may be represented by “atmospheric pressure X5 / supercharging pressure X3”. In this case, the relationship between the pressure ratio A and the parameters related to the pressure ratio A may be reversed.
・上記実施形態において、ステップＳ２１の処理、すなわちステップＳ２２を開始するための条件は変更できる。例えば、制御装置８０は、ステップＳ２１に変えて、アクセル開度Ｘ６が所定開度以上小さくなったか否かを判定する処理を行ってもよい。この場合にも、運転者によるアクセルペダルの操作に基づいてサージが発生しやすいときにステップＳ２２以降の処理を実施できる。なお、このようにステップＳ２１の処理を変更した場合には、ステップＳ１４の処理を省略してもよい。 In the above embodiment, the process of step S21, that is, the condition for starting step S22 can be changed. For example, the control device 80 may perform a process of determining whether or not the accelerator opening X6 has decreased by a predetermined opening or more, instead of step S21. Also in this case, the processing after step S22 can be performed when a surge is likely to occur based on the operation of the accelerator pedal by the driver. When the process of step S21 is changed as described above, the process of step S14 may be omitted.
・上記実施形態において、ステップＳ３１におけるＥＧＲバルブ３３の開度の制御態様は変更できる。例えば、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値の大きさに関係なく、ＥＧＲバルブ３３の開度を一定の開度分だけ大きくしてもよい。また、例えば、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値の大きさに関係なく、ＥＧＲバルブ３３の開度を全開にしてもよい。 -In the said embodiment, the control aspect of the opening degree of the EGR valve 33 in step S31 can be changed. For example, the opening of the EGR valve 33 may be increased by a fixed opening regardless of the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B. Further, for example, the opening of the EGR valve 33 may be fully opened regardless of the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B.
・上記実施形態において、ステップＳ３２におけるスロットルバルブ３１の開度の制御態様は変更できる。例えば、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値の大きさに関係なく、スロットルバルブ３１の開度を一定の開度分だけ大きくしてもよい。また、スロットルバルブ３１の開度を変更しなくてもよい。ＥＧＲバルブ３３の開度が大きくされてＥＧＲ通路１６を介して吸気通路１１から排気通路１３に排出される外気（新気）が多くなれば、過給圧Ｘ３は低下する。したがって、スロットルバルブ３１の開度が変更されなくても、スロットルバルブ３１を流通する外気（新気）の量は多くなる。 In the above embodiment, the control mode of the opening of the throttle valve 31 in step S32 can be changed. For example, the opening of the throttle valve 31 may be increased by a certain amount regardless of the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B. Further, the opening of the throttle valve 31 does not need to be changed. If the opening degree of the EGR valve 33 is increased and the amount of outside air (fresh air) discharged from the intake passage 11 to the exhaust passage 13 via the EGR passage 16 increases, the supercharging pressure X3 decreases. Therefore, even if the opening degree of the throttle valve 31 is not changed, the amount of outside air (fresh air) flowing through the throttle valve 31 increases.
・上記実施形態において、ステップＳ４１におけるＥＧＲバルブ３３の開度の制御態様は変更できる。例えば、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値の大きさに関係なく、ＥＧＲバルブ３３の開度を一定の開度分だけ小さくしてもよい。また、例えば、シリンダ最大吸入空気量Ｃとサージ限界空気量Ｂとの差の絶対値の大きさに関係なく、ＥＧＲバルブ３３の開度を全閉にしてもよい。 -In the said embodiment, the control aspect of the opening degree of the EGR valve 33 in step S41 can be changed. For example, the opening of the EGR valve 33 may be reduced by a fixed opening regardless of the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B. Further, for example, the opening of the EGR valve 33 may be fully closed regardless of the absolute value of the difference between the cylinder maximum intake air amount C and the surge limit air amount B.
・上記実施形態において、ステップＳ４２におけるスロットルバルブ３１の開度の制御態様は変更できる。例えば、吸気通路１１から気筒１２に導入される外気（新気）の導入量がサージ限界空気量Ｂ以上になるようにスロットルバルブ３１の開度を大きくなるのであれば、スロットルバルブ３１の開度を一定の開度分だけ大きくしてもよい。 In the above embodiment, the control mode of the opening of the throttle valve 31 in step S42 can be changed. For example, if the opening of the throttle valve 31 is increased so that the amount of outside air (fresh air) introduced into the cylinder 12 from the intake passage 11 becomes equal to or greater than the surge limit air amount B, the opening of the throttle valve 31 May be increased by a fixed opening.
Ａ…圧力比、Ｂ…サージ限界空気量、Ｃ…シリンダ最大吸入空気量、Ｄ…ベース目標空気量、Ｘ１…空気量、Ｘ２…空気温、Ｘ３…過給圧、Ｘ４…回転角度、Ｘ５…大気圧、Ｘ６…アクセル開度、Ｙ３…排気圧、１１…吸気通路、１２…気筒、１３…排気通路、１６…ＥＧＲ通路、２１…ピストン、２２…コネクティングロッド、２３…クランクシャフト、３１…スロットルバルブ、３２…燃料噴射弁、３３…ＥＧＲバルブ、４０…ターボチャージャ、４１…コンプレッサハウジング、４２…ベアリングハウジング、４３…タービンハウジング、４６…コンプレッサホイール、４７…連結シャフト、４８…タービンホイール、７１…エアフローメータ、７２…吸気温センサ、７３…過給圧センサ、７４…クランク角センサ、７５…大気圧センサ、７６…アクセル開度センサ、８０…制御装置、８１…バルブ制御部、８２…算出部、１００…内燃機関。 A: pressure ratio, B: surge limit air amount, C: cylinder maximum intake air amount, D: base target air amount, X1: air amount, X2: air temperature, X3: boost pressure, X4: rotation angle, X5 ... Atmospheric pressure, X6 accelerator opening, Y3 exhaust pressure, 11 intake passage, 12 cylinder, 13 exhaust passage, 16 EGR passage, 21 piston, 22 connecting rod, 23 crankshaft, 31 throttle Valve 32, fuel injection valve, 33 EGR valve, 40 turbocharger, 41 compressor housing, 42 bearing housing, 43 turbine turbine, 46 compressor wheel, 47 connecting shaft, 48 turbine wheel, 71 Air flow meter, 72: intake air temperature sensor, 73: boost pressure sensor, 74: crank angle sensor, 75: atmospheric pressure sensor , 76 ... accelerator opening sensor, 80 ... controller, 81 ... valve control section, 82 ... calculator, 100 ... internal combustion engine.
Claims (1)
前記ＥＧＲバルブを開閉制御するバルブ制御部と、
流通する空気量を算出する空気量算出部とを備えており、
前記空気量算出部は、
内燃機関の機関回転数に基づいて、前記吸気通路から前記気筒に導入される単位時間当たりの最大の空気量を、シリンダ最大吸入空気量として算出し、
前記吸気通路における前記コンプレッサホイールよりも上流側の圧力と下流側の圧力との圧力比に基づいて、前記吸気通路でサージを発生させないために前記吸気通路における前記コンプレッサホイールよりも上流側から下流側に流通させる必要がある単位時間当たりの最小の空気量を、サージ限界空気量として算出し、
前記バルブ制御部は、
前記シリンダ最大吸入空気量が前記サージ限界空気量以上である場合には前記ＥＧＲバルブの開度を小さくし、
前記シリンダ最大吸入空気量が前記サージ限界空気量未満である場合には前記ＥＧＲバルブの開度を大きくする
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 An intake passage connected to the cylinder to introduce intake air to the cylinder, an exhaust passage connected to the cylinder to discharge exhaust from the cylinder, and a turbine wheel provided in the exhaust passage and rotated by the flow of exhaust gas, A compressor wheel provided in the intake passage and rotating integrally with the turbine wheel, and connecting a portion of the exhaust passage upstream of the turbine wheel to a portion of the intake passage downstream of the compressor wheel; A control device applied to an internal combustion engine including an EGR passage, and an EGR valve provided in the EGR passage to open and close a flow passage of the EGR passage,
A valve control unit that controls opening and closing of the EGR valve;
An air amount calculation unit that calculates the amount of air circulating,
The air amount calculation unit,
Based on the engine speed of the internal combustion engine, a maximum air amount per unit time introduced into the cylinder from the intake passage is calculated as a cylinder maximum intake air amount,
Based on the pressure ratio between the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side of the compressor wheel in the intake passage, to prevent a surge from occurring in the intake passage from the upstream side to the downstream side of the compressor wheel in the intake passage. Calculate the minimum amount of air per unit time that needs to be distributed to the surge limit air amount,
The valve control unit includes:
When the cylinder maximum intake air amount is equal to or larger than the surge limit air amount, the opening degree of the EGR valve is reduced,
When the cylinder maximum intake air amount is less than the surge limit air amount, the opening degree of the EGR valve is increased.
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|---|---|---|---|---|
| JP2022080564A (en) * | 2020-11-18 | 2022-05-30 | いすゞ自動車株式会社 | Internal combustion engine system and vehicle |
Citations (2)
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| JP2006322398A (en) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine |
| JP2016109031A (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
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