JP4479469B2 - Internal combustion engine with a supercharger - Google Patents

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

本発明は、過給機付内燃機関に関する。   The present invention relates to a supercharged internal combustion engine.

過給機付内燃機関においては、機関出力が過剰に上昇しないように、過給機の排気タービンよりも上流側と下流側とを接続する連通路および連通路を開閉するウェストゲート弁を備え、過給圧が上昇したときにウェストゲート弁を開弁することにより排気タービンを通過する排気の流量を減少させ、過給圧が過剰に上昇しないようにしている。   In the internal combustion engine with a supercharger, a waste passage valve that opens and closes the communication passage that connects the upstream side and the downstream side with respect to the exhaust turbine of the supercharger is provided so that the engine output does not increase excessively, When the supercharging pressure rises, the waste gate valve is opened to reduce the flow rate of the exhaust gas passing through the exhaust turbine so that the supercharging pressure does not rise excessively.

また、内燃機関の低回転運転領域のように排気量が少ないときでも、ノズルベーンを閉方向に回動させると、排気の流速を高め排気タービンの回転速度及び回転力を増加させることができる可変容量型ターボチャージャが開発されている。ノズルベーンの回動量を調整することにより、コンプレッサーホイールの回転速度及び回転力が増加し、吸入空気の密度を高め、燃焼室の充填効率を向上させることができる。   In addition, even when the amount of exhaust is small, such as in the low-rotation operation region of an internal combustion engine, a variable capacity that can increase the exhaust gas flow rate and increase the rotational speed and torque of the exhaust turbine by rotating the nozzle vane in the closing direction. A type turbocharger has been developed. By adjusting the amount of rotation of the nozzle vane, the rotational speed and rotational force of the compressor wheel can be increased, the intake air density can be increased, and the charging efficiency of the combustion chamber can be improved.

ところで、過給機付内燃機関では、定常時にウェストゲート弁若しくはノズルベーンを開くような運転領域であっても、加速時には該ウェストゲート弁若しくはノズルベーンを閉じるようにしている。これらウェストゲート弁若しくはノズルベーンを閉じることにより、排気タービンに供給される排気の量が増加されるとともに排気タービンの回転数が増加され、過給圧が速やかに上昇するので、車両の加速性能を向上することができる。   By the way, in the supercharger-equipped internal combustion engine, the wastegate valve or nozzle vane is closed during acceleration even in an operation region where the wastegate valve or nozzle vane is opened during normal operation. By closing these wastegate valves or nozzle vanes, the amount of exhaust gas supplied to the exhaust turbine is increased, the number of revolutions of the exhaust turbine is increased, and the boost pressure rises quickly, improving the acceleration performance of the vehicle. can do.

また、内燃機関の運転状態(例えば、吸入空気量、若しくは過給圧)に応じて吸・排気弁の開閉弁時期を変更する可変動弁機構を備えた内燃機関が開発されている。この可変動弁機構を備えた過給機付内燃機関では、定常運転時においては、例えば目標過給圧が比較的低いときの運転領域(以下、低過給圧領域という。)と目標過給圧が比較的高いときの運転領域(以下、高過給圧領域という。)との2つの領域に分け、夫々の領域で予め設定されたマップに従い吸排気弁の開閉弁時期が調整される。   Further, an internal combustion engine having a variable valve mechanism that changes the opening / closing valve timings of the intake / exhaust valves in accordance with the operating state of the internal combustion engine (for example, intake air amount or supercharging pressure) has been developed. In a supercharger-equipped internal combustion engine equipped with this variable valve mechanism, during normal operation, for example, an operation region when the target supercharging pressure is relatively low (hereinafter referred to as a low supercharging pressure region) and a target supercharging. It is divided into two regions, an operation region when the pressure is relatively high (hereinafter referred to as a high boost pressure region), and the opening / closing valve timing of the intake / exhaust valve is adjusted according to a map set in advance in each region.

ここで、ウェストゲート弁開制御時は通常過給圧制御時よりも吸気バルブの開閉タイミングを進角させることにより、排気バルブとのオーバーラップ量を増加させて、低速域におけるエンジントルクの向上を図る技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−343273号公報 特公平6−74747号公報 特開平9−125994号公報 特開2000−329871号公報 特開平3−233134号公報 特開平11−36906号公報 特開平2−207138号公報 実公平3−18665号公報 特開平8−61074号公報
Here, at the time of waste gate valve opening control, the amount of overlap with the exhaust valve is increased by advancing the opening / closing timing of the intake valve than during normal boost pressure control, thereby improving engine torque in the low speed range. A technique for achieving this is known (for example, see Patent Document 1).
JP 2003-343273 A Japanese Patent Publication No. 6-74747 JP-A-9-125994 JP 2000-329871 A JP-A-3-233134 Japanese Patent Laid-Open No. 11-36906 JP-A-2-207138 Japanese Utility Model Publication No. 3-18665 JP-A-8-61074

しかし、加速時には、過給圧と吸排気弁の開閉時期とが適正な関係になければ、排気タービンよりも上流の排気の圧力が上昇することにより内部EGR量が増加してしまい、気筒内温度の上昇によるノックの発生、排気温度の上昇による過熱、過給圧のオーバーシュート等が起こり得る。これにより、加速過渡時の過給圧の上昇が緩慢となったり、ドライ
バビリティが悪化したりして、過給圧を速やかに上昇させることが困難となるおそれがある。
However, at the time of acceleration, if the supercharging pressure and the intake / exhaust valve opening / closing timing are not in an appropriate relationship, the internal EGR amount increases due to an increase in the exhaust pressure upstream of the exhaust turbine, and the in-cylinder temperature The occurrence of knocking due to the rise in temperature, overheating due to the rise in exhaust temperature, overshooting of the supercharging pressure, etc. can occur. As a result, the increase in the supercharging pressure during acceleration transition may become slow, or drivability may deteriorate, making it difficult to quickly increase the supercharging pressure.

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、過給機付内燃機関において、過給圧を速やかに上昇させることができる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of quickly increasing the supercharging pressure in an internal combustion engine with a supercharger.

上記課題を達成するために本発明による過給機付内燃機関は、以下の手段を採用した。すなわち、
過給機の排気タービンの回転数を変更可能な過給圧可変機構と、
内燃機関の吸気弁若しくは排気弁の少なくとも一方の開弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
を備え、
内燃機関の定常運転時には、前記過給圧可変機構は、比較的低い過給圧にて運転される低過給圧領域と、該低過給圧領域よりも高い過給圧にて運転される高過給圧領域と、の夫々の過給圧領域に対応して作動し、前記可変動弁機構は、前記低過給圧領域と高過給圧領域との夫々に対応した開弁特性を備える過給機付内燃機関において、
内燃機関の加速運転時には、前記過給圧変更機構は高過給圧領域に対応した作動をし、前記可変動弁機構は、過給圧が所定過給圧になるまでは低過給圧領域に対応した開弁特性とし、過給圧が前記所定過給圧よりも高くなった場合には、高過給圧領域に対応した開弁特性とすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the supercharged internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is,
A supercharging pressure variable mechanism capable of changing the rotation speed of the exhaust turbine of the supercharger;
A variable valve mechanism capable of changing a valve opening characteristic of at least one of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine;
With
During normal operation of the internal combustion engine, the variable supercharging pressure mechanism is operated at a low supercharging pressure region operated at a relatively low supercharging pressure and at a supercharging pressure higher than the low supercharging pressure region. The variable valve mechanism operates in accordance with each of the supercharging pressure regions of the high supercharging pressure region, and the variable valve mechanism has a valve opening characteristic corresponding to each of the low supercharging pressure region and the high supercharging pressure region. In the internal combustion engine with a supercharger provided,
During acceleration operation of the internal combustion engine, the supercharging pressure changing mechanism operates corresponding to a high supercharging pressure region, and the variable valve mechanism operates in a low supercharging pressure region until the supercharging pressure reaches a predetermined supercharging pressure. The valve opening characteristic corresponds to the above-mentioned, and when the supercharging pressure becomes higher than the predetermined supercharging pressure, the valve opening characteristic corresponds to the high supercharging pressure region.

ここで、過給圧可変機構は、排気タービンに供給する排気の単位時間あたりの量若しくは排気タービンに供給する排気の速度を調整することにより、過給圧を調整する。そして、定常運転時においては、比較的低い過給圧を必要とする運転領域(以下、低過給圧領域ともいう。)と、比較的高い過給圧を必要とする運転領域(以下、高過給圧領域ともいう。)と、に分けて過給圧の制御が行われる。この低過給圧領域とは、例えば、定常運転時において所定回転数における機関発生トルクが所定トルク以下の運転領域であり、高過給圧領域とは、例えば、定常運転時において所定回転数における機関発生トルクが所定トルクよりも大きい運転領域である。   Here, the supercharging pressure variable mechanism adjusts the supercharging pressure by adjusting the amount of exhaust gas supplied to the exhaust turbine per unit time or the speed of the exhaust gas supplied to the exhaust turbine. During steady operation, an operation region that requires a relatively low boost pressure (hereinafter also referred to as a low boost pressure region) and an operation region that requires a relatively high boost pressure (hereinafter referred to as a high boost pressure). This is also referred to as a supercharging pressure region). The low boost pressure region is, for example, an operation region in which the engine generated torque at a predetermined rotational speed is less than or equal to a predetermined torque during steady operation. The high boost pressure region is, for example, at a predetermined rotational speed during steady operation. This is an operating region where the engine generated torque is larger than the predetermined torque.

すなわち、低過給領域においては、排気タービンに供給する排気の量が比較的少なくてよく、若しくは、排気の速度が比較的遅くてよいため、過給圧可変機構は排気タービンに供給される排気の量が少なくなるような、若しくは排気の速度が遅くなるような調整を行う。一方、高過給領域においては、排気タービンに供給する排気の量は比較的多くなければならず、若しくは、排気の速度が比較的速くなくてはならないので、過給圧可変機構は、排気タービンに供給される排気の量が多くなるような、若しくは排気の速度が速くなるような調整を行う。なお、高過給圧領域は、内燃機関に要求されるトルクの発生量が比較的大きな運転領域である。また、加速運転時においては、現時点での運転領域が低過給圧領域であったとしても、過給圧可変機構は高過給圧に対応した設定とすることにより排気タービンの回転数を上昇させ、過給圧の速やかな上昇を図ることができる。   That is, in the low supercharging region, the amount of exhaust gas supplied to the exhaust turbine may be relatively small, or the exhaust speed may be relatively slow. Adjustment is performed so that the amount of exhaust gas decreases or the exhaust speed decreases. On the other hand, in the high supercharging region, the amount of exhaust supplied to the exhaust turbine must be relatively large, or the exhaust speed must be relatively fast. Adjustment is performed so that the amount of exhaust gas supplied to the exhaust gas increases or the exhaust speed increases. The high boost pressure region is an operation region where the amount of torque required for the internal combustion engine is relatively large. In addition, during acceleration operation, even if the current operating range is the low boost pressure range, the boost pressure variable mechanism increases the rotation speed of the exhaust turbine by setting it to correspond to the high boost pressure. Thus, the boost pressure can be quickly increased.

また、可変動弁機構は、吸・排気弁の少なくとも一方の開弁時期、閉弁時期、リフト量、作用角を調整することにより、内燃機関の気筒内に吸入される新気量、EGR量、残留ガス量(内部EGR量)、ポンプ損失等を調整し、内燃機関の運転状態を変更する。この可変動弁機構は、定常運転時においては、低過給圧領域および高過給圧領域の夫々で異なる設定がなされる。   Further, the variable valve mechanism adjusts the opening timing, closing timing, lift amount, and operating angle of at least one of the intake and exhaust valves to adjust the amount of fresh air and EGR that are sucked into the cylinder of the internal combustion engine. Then, the residual gas amount (internal EGR amount), pump loss, etc. are adjusted to change the operating state of the internal combustion engine. This variable valve mechanism is set differently in each of the low boost pressure region and the high boost pressure region during steady operation.

そして、本発明では、加速運転時において実際の過給圧が所定過給圧よりも低い場合には、過給圧変更機構が高過給圧領域に対応した設定となっても、可変動弁機構では低過給
圧領域に対応した設定のままとする。一方、所定過給圧以上となった場合には、可変動弁機構では低過給圧領域であっても高過給圧に対応した設定とする。低過給圧領域では、ノックが発生する可能性が低いため、内部EGR量を増加させて排気温度を上昇させることができる。そこで、ノックが発生する可能性の低い所定過給圧までは可変動弁機構を低過給圧領域に対応した設定とすることで、内部EGR量を増加させ、過給圧の上昇を促進させることができ、以てドライバビリティを向上させることができる。
In the present invention, when the actual supercharging pressure is lower than the predetermined supercharging pressure during the acceleration operation, the variable valve operating mechanism is used even if the supercharging pressure changing mechanism is set to correspond to the high supercharging pressure region. In the mechanism, the setting corresponding to the low supercharging pressure region is maintained. On the other hand, when the pressure exceeds a predetermined boost pressure, the variable valve mechanism is set to correspond to the high boost pressure even in the low boost pressure region. Since the possibility of knocking is low in the low boost pressure region, the internal EGR amount can be increased and the exhaust temperature can be raised. Therefore, by setting the variable valve mechanism to a setting corresponding to the low supercharging pressure region until a predetermined supercharging pressure at which knocking is unlikely to occur, the internal EGR amount is increased and the boosting pressure is promoted. Therefore, drivability can be improved.

一方、過渡時に過給圧可変機構が高過給圧設定とされたときに、可変動弁機構も高過給圧設定とすることにより、内部EGR量を減少させることができる。これにより、過給圧の上昇に伴うノックの発生を抑制することができる。そこで、前記所定過給圧よりも実際の過給圧が高くなった場合には、可変動弁機構を高過給圧設定としてノックの発生を抑制する。   On the other hand, the internal EGR amount can be reduced by setting the variable valve mechanism to the high boost pressure setting when the boost pressure variable mechanism is set to the high boost pressure setting during the transition. Thereby, generation | occurrence | production of the knock accompanying the raise of supercharging pressure can be suppressed. Therefore, when the actual supercharging pressure becomes higher than the predetermined supercharging pressure, the variable valve mechanism is set to a high supercharging pressure to suppress the occurrence of knocking.

このように、実際の過給圧が所定過給圧になるまでは可変動弁機構を低過給圧設定とし、所定過給圧よりも実際の過給圧が高くなった後に可変動弁機構を高過給圧設定とすることにより、速やかな過給圧の上昇とノックの発生の抑制との両立を図ることができる。   In this way, the variable valve mechanism is set to a low supercharging pressure until the actual supercharging pressure reaches the predetermined supercharging pressure, and after the actual supercharging pressure becomes higher than the predetermined supercharging pressure, the variable valve mechanism is set. By setting to a high supercharging pressure, it is possible to achieve both a rapid increase in supercharging pressure and suppression of knocking.

また、上記課題を達成するために本発明による過給機付内燃機関は、以下の手段を採用してもよい。すなわち、
過給機の排気タービンの回転数を内燃機関の運転状態に応じて変更可能な過給圧可変機構と、
内燃機関の吸気弁若しくは排気弁の少なくとも一方の開弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
を備え、
内燃機関の定常運転時には、前記過給圧可変機構は、比較的低い過給圧にて運転される低過給圧領域と、該低過給圧領域よりも高い過給圧にて運転される高過給圧領域と、の夫々の過給圧領域に対応して作動し、前記可変動弁機構は、前記低過給圧領域と高過給圧領域との夫々に対応した開弁特性を備える過給機付内燃機関において、
内燃機関の加速運転時には、前記過給圧変更機構は高過給圧領域に対応した作動をし、前記可変動弁機構は前記低過給圧領域において吸入空気が吸気系から排気系へ吹き抜けるように前記吸気弁若しくは排気弁の少なくとも一方の作用角および/またはオーバーラップ量を設定することを特徴としてもよい。
In order to achieve the above object, the supercharged internal combustion engine according to the present invention may employ the following means. That is,
A supercharging pressure variable mechanism capable of changing the rotational speed of the exhaust turbine of the supercharger according to the operating state of the internal combustion engine;
A variable valve mechanism capable of changing a valve opening characteristic of at least one of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine;
With
During steady operation of the internal combustion engine, the variable supercharging pressure mechanism is operated at a low supercharging pressure region operated at a relatively low supercharging pressure and at a supercharging pressure higher than the low supercharging pressure region. The variable valve mechanism operates in accordance with each of the supercharging pressure regions of the high supercharging pressure region, and the variable valve mechanism has a valve opening characteristic corresponding to each of the low supercharging pressure region and the high supercharging pressure region. In the internal combustion engine with a supercharger provided,
During acceleration operation of the internal combustion engine, the supercharging pressure changing mechanism operates in response to a high supercharging pressure region, and the variable valve mechanism allows the intake air to blow from the intake system to the exhaust system in the low supercharging pressure region. Further, the operating angle and / or overlap amount of at least one of the intake valve and the exhaust valve may be set.

ここで、可変動弁機構は、吸・排気弁の少なくとも一方の作用角およびオーバーラップ量を調整することにより、内燃機関の気筒内に吸入される新気量、EGR量、残留ガス量(内部EGR量)、ポンプ損失等を調整し、内燃機関の運転状態を変更する。この可変動弁機構は、定常運転時においては、前記低過給圧領域および高過給圧領域の夫々で異なる設定がなされる。   Here, the variable valve mechanism adjusts the operating angle and overlap amount of at least one of the intake / exhaust valves, thereby adjusting the amount of fresh air, EGR amount, and residual gas amount (internal gas) drawn into the cylinder of the internal combustion engine. EGR amount), pump loss, etc. are adjusted to change the operating state of the internal combustion engine. The variable valve mechanism is set differently in the low boost pressure region and the high boost pressure region during steady operation.

そして、本発明では、加速運転時において、過給圧変更機構は高過給圧領域に対応した設定となり、可変動弁機構は吸入空気が吹き抜けるように前記吸気弁若しくは排気弁の少なくとも一方の作用角およびオーバーラップ量を設定する。   In the present invention, during the acceleration operation, the supercharging pressure changing mechanism is set to correspond to the high supercharging pressure region, and the variable valve mechanism operates at least one of the intake valve and the exhaust valve so that the intake air is blown through. Set the angle and overlap amount.

すなわち、加速運転時において過給圧変更機構により排気の量が増加されたときに、内燃機関の気筒内へ吸入された空気が排気系にそのまま流出する(吹き抜ける)ように、可変動弁機構は吸気弁若しくは排気弁の少なくとも一方の作用角およびオーバーラップ量を大きくする。   That is, the variable valve mechanism is such that when the amount of exhaust gas is increased by the boost pressure changing mechanism during acceleration operation, the air sucked into the cylinders of the internal combustion engine flows out (blows through) as it is into the exhaust system. The operating angle and overlap amount of at least one of the intake valve and the exhaust valve are increased.

このように吸入空気が吹き抜けることにより、気筒内に供給される新気量が多くなるので、気筒内での燃焼状態が良くなり、過給圧を速やかに上昇させることができる。
また、本発明においては、燃料の主噴射後の膨張行程若しくは排気行程に副次的な燃料噴射を行うことができる。
As the intake air is blown through in this way, the amount of fresh air supplied into the cylinder increases, so that the combustion state in the cylinder is improved and the boost pressure can be quickly raised.
In the present invention, secondary fuel injection can be performed in the expansion stroke or exhaust stroke after the main fuel injection.

ここで、副次的な燃料噴射により気筒内に供給された燃料は、主噴射による燃焼ガスの温度で燃焼することとなる。しかし、主噴射によりすでにピストンが押し下げられているので、副噴射による燃焼ガスはピストンを押し下げる仕事をほとんどせず、温度の高いまま排出される。そのため、排気タービンに供給されるエネルギが大きくなり、過給圧を速やかに上昇させることができる。これにより、ドライバビリティを向上させることができる。   Here, the fuel supplied into the cylinder by the secondary fuel injection is burned at the temperature of the combustion gas by the main injection. However, since the piston has already been pushed down by the main injection, the combustion gas by the sub-injection hardly discharges the piston and is discharged with a high temperature. Therefore, the energy supplied to the exhaust turbine is increased, and the supercharging pressure can be quickly increased. Thereby, drivability can be improved.

本発明に係る過給機付内燃機関では、過渡時において、排気弁若しくは吸気弁の少なくとも一方の開閉弁時期を低過給圧設定とすることにより、排気タービンに供給される排気の量を増加させ、過給圧を速やかに上昇させることができる。   In the internal combustion engine with a supercharger according to the present invention, the amount of exhaust gas supplied to the exhaust turbine is increased by setting the on / off valve timing of at least one of the exhaust valve or the intake valve to a low supercharging pressure during transition. The boost pressure can be quickly increased.

以下、本発明に係る過給機付内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて実施例4において説明する。
Hereinafter, a specific embodiment of an internal combustion engine with a supercharger according to the present invention will be described in Example 4 based on the drawings.

図1は、本実施例に係る過給機付内燃機関を適用する内燃機関とその吸・排気系および過給機の概略構成を示す図である。
図1に示す内燃機関1は、水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the supercharged internal combustion engine according to the present embodiment is applied, its intake / exhaust system, and a supercharger.
The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine.

内燃機関1には、吸気管2および排気管3が接続されている。
前記吸気管2の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ4のコンプレッサハウジング4aが設けられている。また、コンプレッサハウジング4aよりも下流の吸気管2には、該吸気管2内を流通する吸気の流量を調節する吸気スロットル弁5が設けられている。吸気スロットル弁5は、電動アクチュエータにより開閉される。また、吸気スロットル弁5よりも下流の吸気管2には、該吸気管2内の圧力を検出する圧力センサ14が取り付けられている。コンプレッサハウジング4aよりも上流の吸気管2には、該吸気管2内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ15が設けられている。このエアフローメータ15により、内燃機関1の吸入空気量が測定される。
An intake pipe 2 and an exhaust pipe 3 are connected to the internal combustion engine 1.
A compressor housing 4 a of a turbocharger 4 that operates using exhaust energy as a drive source is provided in the middle of the intake pipe 2. An intake throttle valve 5 for adjusting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 2 is provided in the intake pipe 2 downstream of the compressor housing 4a. The intake throttle valve 5 is opened and closed by an electric actuator. A pressure sensor 14 for detecting the pressure in the intake pipe 2 is attached to the intake pipe 2 downstream of the intake throttle valve 5. An air flow meter 15 that outputs a signal corresponding to the flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 2 is provided in the intake pipe 2 upstream of the compressor housing 4a. The air flow meter 15 measures the intake air amount of the internal combustion engine 1.

一方、排気管3の途中には、前記ターボチャージャ4のタービンハウジング4bが設けられている。タービンハウジング4bには、排気のエネルギにより回転される排気タービン4cが備わる。   On the other hand, a turbine housing 4 b of the turbocharger 4 is provided in the middle of the exhaust pipe 3. The turbine housing 4b is provided with an exhaust turbine 4c that is rotated by the energy of the exhaust.

また、タービンハウジング4bよりも上流側の排気管3と、下流側の排気管3と、を接続する連通路6が設けられている。この連通路6には、該連通路6内を流通する排気の流量を調整するウェストゲート弁7が設けられている。ウェストゲート弁7は、該ウェストゲート弁7を開閉するダイアフラム8に接続されている。   Further, a communication path 6 that connects the exhaust pipe 3 upstream of the turbine housing 4b and the exhaust pipe 3 downstream is provided. The communication passage 6 is provided with a waste gate valve 7 that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the communication passage 6. The wastegate valve 7 is connected to a diaphragm 8 that opens and closes the wastegate valve 7.

なお、本実施例では、前記ターボチャージャ4に可変容量型ターボチャージャを採用する。
図2は、可変容量型ターボチャージャの構成を示す断面図である。図2(A)はノズルベーン51が開いている場合を示し、図2(B)はノズルベーン51が閉じている場合を示している。
In this embodiment, a variable capacity turbocharger is used as the turbocharger 4.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the variable capacity turbocharger. 2A shows the case where the nozzle vane 51 is open, and FIG. 2B shows the case where the nozzle vane 51 is closed.

可変容量型ターボチャージャは、図に示すように、タービンハウジング4b内の排気タービン4cの周囲に複数のノズルベーン51を備えて構成されている。このノズルベーン51は、アクチュエータ52により開閉される。   As shown in the drawing, the variable displacement turbocharger is configured to include a plurality of nozzle vanes 51 around the exhaust turbine 4c in the turbine housing 4b. The nozzle vane 51 is opened and closed by an actuator 52.

このノズルベーン51を閉じ側へ回動させると、隣接するノズルベーン51間の間隙が狭くなり、ノズルベーン51間の流路が閉じられることになる。
一方、ノズルベーン51を開き側へ回動すると、隣接するノズルベーン51間の間隙が広くなり、ノズルベーン51間の流路が開かれることになる。
When the nozzle vane 51 is rotated to the closing side, the gap between the adjacent nozzle vanes 51 is narrowed, and the flow path between the nozzle vanes 51 is closed.
On the other hand, when the nozzle vane 51 is rotated to the opening side, the gap between the adjacent nozzle vanes 51 is widened, and the flow path between the nozzle vanes 51 is opened.

このように構成された可変容量型ターボチャージャでは、アクチュエータ52によってノズルベーン51の回動方向と回動量とを調整することにより、ノズルベーン51間の流路の向き、及びノズルベーン51間の間隙を変更することが可能となる。即ち、ノズルベーン51の回動方向と回動量とを制御することにより、排気タービン4cに吹き付けられる排気の方向、流速、量が調節されることになる。   In the variable displacement turbocharger configured as described above, the direction of the flow path between the nozzle vanes 51 and the gap between the nozzle vanes 51 are changed by adjusting the rotation direction and the rotation amount of the nozzle vanes 51 by the actuator 52. It becomes possible. That is, by controlling the rotation direction and the rotation amount of the nozzle vane 51, the direction, flow velocity, and amount of exhaust blown to the exhaust turbine 4c are adjusted.

例えば、内燃機関1からの排気の量が少ない場合は、ノズルベーン51を閉じるべくアクチュエータ52を動作させることにより、排気タービン4cに吹き付けられる排気の流速が高まり、少ない排気の量でも排気タービン4cの回転速度及び回転力を高めることが可能となる。すなわち、加速運転時において、排気の量が少ない場合には、ノズルベーン51を閉じることにより、速やかに過給圧を上昇させることができる。   For example, when the amount of exhaust from the internal combustion engine 1 is small, by operating the actuator 52 to close the nozzle vane 51, the flow velocity of the exhaust blown to the exhaust turbine 4c increases, and the exhaust turbine 4c rotates even with a small amount of exhaust. The speed and rotational force can be increased. That is, when the amount of exhaust gas is small during acceleration operation, the supercharging pressure can be quickly increased by closing the nozzle vane 51.

一方、内燃機関1からの排気の量が十分に多い場合は、ノズルベーン51を開くべくアクチュエータ52を動作させることにより、排気タービン4cに吹き付けられる排気の流速の過剰な上昇が制御され、排気タービン4cの回転速度及び回転力の過剰な上昇を抑制することが可能となる。すなわち、過給圧が高くなった場合には、ノズルベーン51を開くことにより、過給圧の過剰な上昇を抑制することができる。   On the other hand, when the amount of exhaust from the internal combustion engine 1 is sufficiently large, by operating the actuator 52 to open the nozzle vane 51, the excessive increase in the flow velocity of the exhaust blown to the exhaust turbine 4c is controlled, and the exhaust turbine 4c. It is possible to suppress an excessive increase in rotational speed and rotational force. That is, when the supercharging pressure becomes high, an excessive increase in the supercharging pressure can be suppressed by opening the nozzle vane 51.

また、本実施例では、内燃機関1は可変動弁機構を備えている。
ここで、図3および図4は、本実施例による可変動弁機構の概略構成図である。図3は縦断面図、図4は上面視である。
In this embodiment, the internal combustion engine 1 includes a variable valve mechanism.
Here, FIG. 3 and FIG. 4 are schematic configuration diagrams of the variable valve mechanism according to the present embodiment. 3 is a longitudinal sectional view, and FIG. 4 is a top view.

内燃機関1においては、吸気弁20の開閉動作は吸気側カム21によって行われる。この吸気側カム21は吸気側カムシャフト22に取り付けられ、更に吸気側カムシャフト22の端部には吸気側プーリ23が設けられている。更に、吸気側カムシャフト22と吸気側プーリ23との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構(以下、「吸気側VVT」という)24が設けられている。この吸気側VVT24は、ECU10からの指令に従って吸気側カムシャフト22と吸気側プーリ23との相対的な回転位相を制御する。更に、吸気側カムシャフト22の回転角を検出する吸気側カム角センサ25が設けられ、吸気側カム角センサ25とECU10が電気的に接続されている。   In the internal combustion engine 1, the opening / closing operation of the intake valve 20 is performed by the intake side cam 21. The intake side cam 21 is attached to an intake side camshaft 22, and an intake side pulley 23 is provided at the end of the intake side camshaft 22. Further, a variable rotation phase mechanism (hereinafter referred to as “intake side VVT”) 24 that can change the relative rotation phase between the intake side camshaft 22 and the intake side pulley 23 is provided. The intake side VVT 24 controls the relative rotational phase of the intake side camshaft 22 and the intake side pulley 23 in accordance with a command from the ECU 10. Further, an intake side cam angle sensor 25 for detecting the rotation angle of the intake side camshaft 22 is provided, and the intake side cam angle sensor 25 and the ECU 10 are electrically connected.

また、排気弁26の開閉動作は排気側カム27によって行われる。この排気側カム27は排気側カムシャフト28に取り付けられ、更に排気側カムシャフト28の端部には排気側プーリ29が設けられている。更に、排気側カムシャフト28と排気側プーリ29との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構(以下、「排気側VVT」という)30が設けられている。この排気側VVT30は、ECU10からの指令に従って排気側カムシャフト28と排気側プーリ29との相対的な回転位相を制御する。更に、排気側カムシャフト28の回転角を検出する排気側カム角センサ31が設けられ、排気側カム角センサ31とECU10が電気的に接続されている。   The exhaust valve 26 is opened and closed by an exhaust cam 27. The exhaust side cam 27 is attached to the exhaust side cam shaft 28, and an exhaust side pulley 29 is provided at the end of the exhaust side cam shaft 28. Further, a variable rotation phase mechanism (hereinafter referred to as “exhaust side VVT”) 30 that can change the relative rotation phase between the exhaust side camshaft 28 and the exhaust side pulley 29 is provided. The exhaust side VVT 30 controls the relative rotational phase of the exhaust side camshaft 28 and the exhaust side pulley 29 in accordance with a command from the ECU 10. Further, an exhaust side cam angle sensor 31 for detecting the rotation angle of the exhaust side camshaft 28 is provided, and the exhaust side cam angle sensor 31 and the ECU 10 are electrically connected.

そして、吸気側カムシャフト22と排気側カムシャフト28の回転駆動は、クランクシ
ャフト32の駆動力によって行われる。具体的には、クランクシャフト32に設けられたクランク側プーリ33、吸気側プーリ23、排気側プーリ29にはタイミングベルト34が掛けられている。
The rotational drive of the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 28 is performed by the driving force of the crankshaft 32. Specifically, a timing belt 34 is hung on the crank pulley 33, the intake pulley 23, and the exhaust pulley 29 provided on the crankshaft 32.

このようにして、クランクシャフト32の駆動力によって吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト28が回転駆動されて、以て吸気側カム21および排気側カム27によって、吸気弁20および排気弁26の開閉動作が行われる。   In this way, the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 28 are rotationally driven by the driving force of the crankshaft 32, so that the intake side cam 21 and the exhaust side cam 27 cause the intake valve 20 and the exhaust valve 26 to move. Opening and closing operations are performed.

なお、内燃機関1においては、クランクポジションセンサ13と吸気側カム角センサ25、排気側カム角センサ31とからの信号に基づいて、クランク角と吸排気弁20、26のカム角との関係が適正な関係となるべく、吸気側VVT24および排気側VVT30によって、吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト28の回転位相がフィードバック制御される。   In the internal combustion engine 1, the relationship between the crank angle and the cam angles of the intake and exhaust valves 20 and 26 is based on signals from the crank position sensor 13, the intake side cam angle sensor 25, and the exhaust side cam angle sensor 31. The rotation phases of the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 28 are feedback-controlled by the intake side VVT 24 and the exhaust side VVT 30 so as to have an appropriate relationship.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU10が併設されている。このECU10は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 10 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 10 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

また、ECU10には、運転者がアクセルペダル11を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し、機関負荷状態を検出可能なアクセル開度センサ12、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ13の他、各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU10に入力されるようになっている。   Further, the ECU 10 outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 11 by the driver, an accelerator opening sensor 12 that can detect the engine load state, and a crank position sensor 13 that detects the engine speed. Various sensors are connected via electric wiring, and output signals of these various sensors are input to the ECU 10.

一方、ECU10には、吸気スロットル弁5が電気配線を介して接続されており、該ECU10により吸気スロットル弁5が制御される。
ここで、本実施例においては、内燃機関1が定常運転状態であるとき、すなわち、機関回転数と機関発生トルクとが略一定であるときには、該機関回転数および機関発生トルクに基づいてノズルベーン51の開度が決定される。また、吸気弁20の開弁時期をクランクアングルに対して進角させる量(以下、吸気側VVT24の進角量という。)および排気弁26の開弁時期をクランクアングルに対して進角させる量(以下、排気側VVT30の進角量という。)は、機関回転数および内燃機関1の吸入空気量に基づいて決定される。なお、吸気側VVT24の進角量および排気側VVT30の進角量を併せて以下、「VVT進角量」ともいう。
On the other hand, the intake throttle valve 5 is connected to the ECU 10 via electric wiring, and the intake throttle valve 5 is controlled by the ECU 10.
Here, in the present embodiment, when the internal combustion engine 1 is in a steady operation state, that is, when the engine speed and the engine generated torque are substantially constant, the nozzle vane 51 is based on the engine speed and the engine generated torque. Is determined. Further, the amount by which the valve opening timing of the intake valve 20 is advanced with respect to the crank angle (hereinafter referred to as the amount of advance of the intake side VVT 24) and the amount by which the valve opening timing of the exhaust valve 26 is advanced with respect to the crank angle. (Hereinafter referred to as the advance amount of the exhaust side VVT 30) is determined based on the engine speed and the intake air amount of the internal combustion engine 1. Hereinafter, the advance amount of the intake side VVT 24 and the advance amount of the exhaust side VVT 30 are also collectively referred to as “VVT advance amount”.

例えば、図5は、機関回転数と機関発生トルクとノズルベーン51の開閉状態との関係を示した図である。横軸は機関回転数、縦軸は機関発生トルクである。境界線Aよりも機関発生トルクが大きい場合にはノズルベーン51は閉じられ、境界線A以下の場合にはノズルベーン51が開かれる。以下、機関発生トルクが境界線Aよりも大きい運転領域を「VNT閉領域」といい、機関発生トルクが境界線A以下の運転領域を「VNT開領域」という。すなわち、VNT閉領域においては、機関発生トルクを大きくするためにノズルベーン51は閉じられ、一方、VNT開領域においては、機関発生トルクを小さくするためにノズルベーン51は開かれる。   For example, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the engine speed, the engine generated torque, and the open / close state of the nozzle vane 51. The horizontal axis is the engine speed, and the vertical axis is the engine generated torque. When the engine generated torque is larger than the boundary line A, the nozzle vane 51 is closed, and when it is equal to or lower than the boundary line A, the nozzle vane 51 is opened. Hereinafter, an operation region where the engine generated torque is larger than the boundary line A is referred to as “VNT closed region”, and an operation region where the engine generated torque is equal to or less than the boundary line A is referred to as “VNT open region”. That is, in the VNT closed region, the nozzle vane 51 is closed to increase the engine generated torque, while in the VNT open region, the nozzle vane 51 is opened to decrease the engine generated torque.

ここで、本実施例におけるVNT閉領域は、高い過給圧が要求される運転領域であり、本発明における高過給圧領域に相当する。また、本実施例におけるVNT開領域は、低い過給圧しか要求されない運転領域であり、本発明における低過給圧領域に相当する。   Here, the VNT closed region in the present embodiment is an operation region in which a high supercharging pressure is required, and corresponds to a high supercharging pressure region in the present invention. Further, the VNT open region in this embodiment is an operation region where only a low supercharging pressure is required, and corresponds to the low supercharging pressure region in the present invention.

次に、図6は、過渡運転時における機関回転数および機関発生トルクの状態を示した図である。内燃機関1の運転状態がA0からB0に移行する際、内燃機関1は、A0、A1、A2、B1、B0の運転状態を順に経る。   Next, FIG. 6 is a diagram showing the state of engine speed and engine generated torque during transient operation. When the operating state of the internal combustion engine 1 shifts from A0 to B0, the internal combustion engine 1 passes through the operating states of A0, A1, A2, B1, and B0 in order.

従来では、内燃機関1が過渡運転状態にあるとき、すなわち、機関回転数若しくは機関発生トルクが変化する場合には、過給圧を速やかに上昇させるため、内燃機関1の運転状態がVNT開領域(A0からA1の間)であっても、ノズルベーン51が閉じられていた。これにより、排気タービン4cよりも上流の背圧が上昇する。ここで、図7は、ノズルベーン51の開度(VNT開度)と背圧との関係を示した図である。このように、ノズルベーン51が閉じられると背圧が上昇するが、背圧の上昇に従い吸入空気量が減少し、内部EGR量が増加する。   Conventionally, when the internal combustion engine 1 is in a transient operating state, that is, when the engine speed or the engine generated torque changes, the operating state of the internal combustion engine 1 is set to the VNT open region in order to quickly increase the supercharging pressure. Even (between A0 and A1), the nozzle vane 51 was closed. As a result, the back pressure upstream of the exhaust turbine 4c increases. Here, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the opening degree of the nozzle vane 51 (VNT opening degree) and the back pressure. As described above, when the nozzle vane 51 is closed, the back pressure increases. However, as the back pressure increases, the intake air amount decreases and the internal EGR amount increases.

一方、吸気側VVT24および排気側VVT30の進角量は、機関回転数および吸入空気量に基づいて決定されるので、ノズルベーン51を閉じることにより吸入空気量が変化していたとしても、実際の機関回転数と吸入空気量とに基づいて該進角量が決定される。ここで、図8は、内燃機関1の吸入空気量とVVT進角量と機関回転数との関係を示した図である。ここでいうVVT進角量は、吸排気弁のオーバーラップ量としてもよい。   On the other hand, since the advance amounts of the intake side VVT 24 and the exhaust side VVT 30 are determined based on the engine speed and the intake air amount, even if the intake air amount is changed by closing the nozzle vane 51, the actual engine The advance amount is determined based on the rotation speed and the intake air amount. Here, FIG. 8 is a diagram showing the relationship among the intake air amount, the VVT advance amount, and the engine speed of the internal combustion engine 1. The VVT advance amount here may be the overlap amount of the intake and exhaust valves.

また、図9は、ノズルベーン51の開度(VNT開度)と内部EGR量との関係を示した図である。このように、ノズルベーン51の開度が小さくなるほど内部EGR量が増加するので、過渡運転時においては吸入空気量が定常運転時と同じ場合であっても、内部EGR量が多くなる。そのため、過渡運転時においては、ノッキングの発生、排気温度の上昇による過熱、過給圧のオーバーシュートが起こり得る。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the opening degree (VNT opening degree) of the nozzle vane 51 and the internal EGR amount. Thus, since the internal EGR amount increases as the opening degree of the nozzle vane 51 decreases, the internal EGR amount increases during transient operation even when the intake air amount is the same as during steady operation. For this reason, during transient operation, knocking, overheating due to an increase in exhaust temperature, and overshooting of supercharging pressure can occur.

ここで、図10は、ノズルベーン51の開閉状態(VNT開度)、および過渡運転時の実際の吸入空気量と、マップ上得られる吸入空気量との推移を示したタイムチャートである。「VNT開度」における実線は、加速運転時におけるノズルベーン51の開閉状態を示し、破線は、図6から求まるノズルベーン51の開閉状態を示している。「吸入空気量」の推移において、実際の吸入空気量を実線で示し、マップ上得られる吸入空気量を破線で示している。また、実際の吸入空気量とは、図6におけるA0からA1の間の加速に伴いノズルベーン51が閉じ側へ回動されたことにより過給圧が上昇して内燃機関1の吸入空気量が急激に増加したときの吸入空気量を示し、マップ上得られる吸入空気量とは、VNT開領域において定常時に得られる内燃機関1の吸入空気量を示している。そして、図10において斜線で示した部分が内部EGRの増加分に相当する。   Here, FIG. 10 is a time chart showing the transition of the opening / closing state (VNT opening degree) of the nozzle vane 51, the actual intake air amount during the transient operation, and the intake air amount obtained on the map. The solid line in “VNT opening” indicates the open / close state of the nozzle vane 51 during acceleration operation, and the broken line indicates the open / close state of the nozzle vane 51 obtained from FIG. 6. In the transition of “intake air amount”, the actual intake air amount is indicated by a solid line, and the intake air amount obtained on the map is indicated by a broken line. Further, the actual intake air amount means that the supercharging pressure rises due to the rotation of the nozzle vane 51 toward the closing side in accordance with the acceleration between A0 and A1 in FIG. And the intake air amount obtained on the map indicates the intake air amount of the internal combustion engine 1 obtained in a steady state in the VNT open region. A hatched portion in FIG. 10 corresponds to an increase in internal EGR.

このように、加速運転時にVNT開領域において、内部EGR量が過剰となり、ノッキング、排気温度上昇による排気系部材の過熱、過給圧のオーバーシュート等が起こり得る。   Thus, the internal EGR amount becomes excessive in the VNT open region during acceleration operation, and knocking, overheating of exhaust system members due to an increase in exhaust temperature, overshoot of supercharging pressure, etc. can occur.

一方、図11は、本実施例によるノズルベーン51の開閉状態(VNT開度)と、吸入空気量と、VVT進角量と、の推移を示したタイムチャートである。「VNT開度」における実線は、加速運転時におけるノズルベーン51の開閉状態を示し、破線は、図6から求まるノズルベーン51の開閉状態を示している。「VVT進角量」において、実線は、本実施例による場合を示し、破線は、従来技術による場合を示している。ここで、従来では図8に示すように、吸入空気量が比較的少ない場合には、吸入空気量の増加と供にVVT進角量を大きくしていたので、A0からA1の間に吸入空気量が増加するとVVT進角量が大きくされていた。   On the other hand, FIG. 11 is a time chart showing the transition of the open / close state (VNT opening degree), the intake air amount, and the VVT advance amount of the nozzle vane 51 according to this embodiment. The solid line in “VNT opening” indicates the open / close state of the nozzle vane 51 during acceleration operation, and the broken line indicates the open / close state of the nozzle vane 51 obtained from FIG. 6. In “VVT advance amount”, the solid line indicates the case according to the present embodiment, and the broken line indicates the case according to the prior art. Here, conventionally, as shown in FIG. 8, when the intake air amount is relatively small, the VVT advance amount is increased together with the increase of the intake air amount, so that the intake air is between A0 and A1. As the amount increased, the VVT advance amount was increased.

一方、本実施例においては、過渡運転時において、内燃機関1の運転状態が例えVNT開領域であったとしても、ノズルベーン51の開度に応じたVVT進角量とする。すなわち、加速時におけるVVT進角量の設定を、VVT閉領域のときの設定としている。このときのVVT進角量は、VVT閉領域において設定される値を予め実験等により求めておいたマップであって、機関回転数と吸入空気量とVVT進角量との関係を示したマップに
機関回転数および吸入空気量を代入して求められる。
On the other hand, in the present embodiment, during the transient operation, even if the operating state of the internal combustion engine 1 is in the VNT open region, the VVT advance amount corresponding to the opening degree of the nozzle vane 51 is used. In other words, the setting of the VVT advance amount during acceleration is the setting for the VVT closed region. The VVT advance amount at this time is a map in which a value set in the VVT closed region is obtained in advance through experiments or the like, and shows a relationship between the engine speed, the intake air amount, and the VVT advance amount. Is obtained by substituting the engine speed and the intake air amount into.

このように、ノズルベーン51の開度に応じて吸気側VVT24および排気側VVT30の進角量を設定することにより、内部EGR量を減少させることができ、ノッキングの発生を抑制することができる。   Thus, by setting the advance amounts of the intake side VVT 24 and the exhaust side VVT 30 according to the opening degree of the nozzle vane 51, the internal EGR amount can be reduced and the occurrence of knocking can be suppressed.

次に、本実施例による吸気側VVT24および排気側VVT30の進角量制御のフローについて説明する。
図12は、本実施例によるVVT進角量制御のフローチャートである。本フローは、所定の時間毎に実行させる。
Next, the flow of the advance amount control of the intake side VVT 24 and the exhaust side VVT 30 according to this embodiment will be described.
FIG. 12 is a flowchart of the VVT advance amount control according to this embodiment. This flow is executed every predetermined time.

ステップS101では、ECU10は、機関回転数およびアクセル開度を読み込む。機関回転数はクランクポジションセンサ13の出力信号に基づいて得られ、アクセル開度はアクセル開度センサ12の出力信号に基づいて得られる。   In step S101, the ECU 10 reads the engine speed and the accelerator opening. The engine speed is obtained based on the output signal of the crank position sensor 13, and the accelerator opening is obtained based on the output signal of the accelerator opening sensor 12.

ステップS102では、ECU10は、過給圧制御作動領域であるか否か判定する。過給圧制御作動領域とは、過給圧を速やかに上昇させるために加速時にノズルベーン51を閉じる運転領域をいう。ここでは、アクセル開度が比較的小さく、かつ機関回転数が比較的低い運転領域であるか否か判定される。この過給圧制御作動領域は、ノズルベーン51を閉じることにより過給圧が速やかに上昇する領域として予め実験等により求めて設定しておいても良い。   In step S102, the ECU 10 determines whether or not it is a supercharging pressure control operation region. The supercharging pressure control operation region refers to an operation region in which the nozzle vane 51 is closed during acceleration in order to quickly increase the supercharging pressure. Here, it is determined whether or not the accelerator opening is relatively small and the engine speed is relatively low. This supercharging pressure control operation region may be obtained and set in advance through experiments or the like as a region in which the supercharging pressure quickly rises by closing the nozzle vane 51.

ステップS102で肯定判定がなされた場合にはステップS103へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップS106へ進む。
ステップS103では、ECU10は、ステップS101で読み込まれた機関回転数およびアクセル開度により内燃機関1が定常運転されていたとしたときに、VNT開領域であるか否か判定する。すなわち、図6の例だと、A0からA1の間であるか否か判定する。
If an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S106.
In step S103, the ECU 10 determines whether or not the engine is in the VNT open region when the internal combustion engine 1 is in steady operation based on the engine speed and the accelerator opening read in step S101. That is, in the example of FIG. 6, it is determined whether or not it is between A0 and A1.

ステップS103で肯定判定がなされた場合にはステップS104へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップS106へ進む。
ステップS104では、ECU10は、ノズルベーン51の開度を算出する。ノズルベーン51の開度はECU10により制御されているため、ECU10はノズルベーン51の制御履歴から該ノズルベーン51の開度を算出する。
If an affirmative determination is made in step S103, the process proceeds to step S104. On the other hand, if a negative determination is made, the process proceeds to step S106.
In step S104, the ECU 10 calculates the opening degree of the nozzle vane 51. Since the opening degree of the nozzle vane 51 is controlled by the ECU 10, the ECU 10 calculates the opening degree of the nozzle vane 51 from the control history of the nozzle vane 51.

ステップS105では、ECU10は、過給圧制御時のVVT進角量制御を行う。エアフローメータ15の出力信号から実際の吸入空気量が算出され、ノズルベーン51の開度に応じた吸気側VVT24および排気側VVT30の進角量が算出される。具体的には、実際の吸入空気量と機関回転数とノズルベーン51の開度とVVTの進角量との関係を予め実験等により求めマップ化しておき、このマップに実際の吸入空気量と機関回転数とノズルベーン51の開度を代入してVVT進角量を得る。   In step S105, the ECU 10 performs VVT advance amount control during supercharging pressure control. The actual intake air amount is calculated from the output signal of the air flow meter 15, and the advance amounts of the intake side VVT 24 and the exhaust side VVT 30 according to the opening degree of the nozzle vane 51 are calculated. Specifically, the relationship between the actual intake air amount, the engine speed, the opening degree of the nozzle vane 51, and the advance amount of the VVT is obtained in advance through experiments or the like, and is mapped to this map. The VVT advance amount is obtained by substituting the rotation speed and the opening degree of the nozzle vane 51.

また、内部EGR量が変化すると気筒内での燃焼状態も変化するので、最適な点火時期を算出する。この点火時期は、予め実験等により求めてマップ化しておく。
ステップS106では、ECU10は、通常運転時のVVT進角量制御を行う。通常運転時のVVT進角量とは、実際の吸入空気量と機関回転数との関係をマップ化したものから得られるVVT進角量である。このときには、実際のノズルベーン51の開度にはよらずにVVT進角量が決定される。また、ステップS105と同様に、最適な点火時期も算出する。
Further, since the combustion state in the cylinder also changes when the internal EGR amount changes, the optimal ignition timing is calculated. This ignition timing is obtained in advance through experiments and mapped.
In step S106, the ECU 10 performs VVT advance amount control during normal operation. The VVT advance amount during normal operation is a VVT advance amount obtained from a map of the relationship between the actual intake air amount and the engine speed. At this time, the VVT advance amount is determined regardless of the actual opening of the nozzle vane 51. Further, as in step S105, an optimal ignition timing is also calculated.

このようにして、加速運転時において、ノズルベーン51の開度に応じたVVT進角量に設定することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、加速運転時においてVNT開領域であってもVNT開度(閉開度)に応じたVVT進角量を設定することにより、内部EGR量が過剰となるのを抑制することができる。これにより、過給圧を速やかに上昇させドライバビリティを良好なものとすることができる。また、ノッキングの発生、排気系部材の過熱等を抑制することが可能となる。
Thus, the VVT advance amount corresponding to the opening degree of the nozzle vane 51 can be set during acceleration operation.
As described above, according to the present embodiment, the internal EGR amount is excessive by setting the VVT advance amount corresponding to the VNT opening (closed opening) even in the VNT open region during acceleration operation. Can be suppressed. Thereby, a supercharging pressure can be raised rapidly and drivability can be made favorable. In addition, occurrence of knocking, overheating of exhaust system members, and the like can be suppressed.

なお、本実施例においては、ノズルベーン51の開度を変更することにより過給圧の調整を行う例について説明したが、本実施例および以下の実施例ではウェストゲート弁7の開度を変更することにより過給圧の調整を行うようにしてもよい。   In the present embodiment, the example in which the supercharging pressure is adjusted by changing the opening of the nozzle vane 51 has been described. However, in the present embodiment and the following embodiments, the opening of the wastegate valve 7 is changed. Thus, the supercharging pressure may be adjusted.

本実施例においては、前記実施例1と異なり、所定過給圧に達するまでは通常制御のVVT進角量に設定する。
その他のハードウェアについては、実施例1と同じなので説明を省略する。
In the present embodiment, unlike the first embodiment, the normal control VVT advance amount is set until a predetermined boost pressure is reached.
The other hardware is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

ここで、図13は、本実施例によるノズルベーン51の開閉状態(VNT開度)と、吸入空気量と、VVT進角量と、の推移を示したタイムチャートである。「VNT開度」における実線は、加速運転時におけるノズルベーン51の開閉状態を示し、破線は、図6から求まるノズルベーン51の開閉状態を示している。「VVT進角量」において、実線は、本実施例による場合、破線は、従来技術による場合を示している。   Here, FIG. 13 is a time chart showing the transition of the open / close state (VNT opening degree), the intake air amount, and the VVT advance amount of the nozzle vane 51 according to the present embodiment. The solid line in “VNT opening” indicates the open / close state of the nozzle vane 51 during acceleration operation, and the broken line indicates the open / close state of the nozzle vane 51 obtained from FIG. 6. In “VVT advance amount”, the solid line indicates the case according to the present embodiment, and the broken line indicates the case according to the prior art.

本実施例においては、過渡運転時において、所定過給圧に達するまでは吸気側VVT24および排気側VVT30の進角量を通常の進角量、すなわち仮に定常運転がなされているとしたときに機関回転数および吸入空気量から設定される進角量とする。そして、所定過給圧よりも実際の過給圧が高くなった場合には、実施例1と同様にしてノズルベーン51の開度に応じたVVT進角量とする。   In this embodiment, during transient operation, when the advance angle amount of the intake side VVT 24 and the exhaust side VVT 30 is assumed to be the normal advance amount, that is, if the steady operation is performed until the predetermined boost pressure is reached, the engine The advance amount is set based on the rotation speed and the intake air amount. When the actual supercharging pressure becomes higher than the predetermined supercharging pressure, the VVT advance amount is set in accordance with the opening degree of the nozzle vane 51 as in the first embodiment.

このようにすると、まず、所定過給圧に達するまでは、内部EGRが増加するため、排気温度が上昇し、排気タービン4cに供給されるエネルギが増加するので、過給圧が速やかに上昇する。しかし、過給圧がまだ低いためノッキングの発生がほとんどない。一方、実際の過給圧が所定過給圧よりも高くなった場合には、ノズルベーン51の開度に応じてVVT進角量を設定することにより、内部EGR量を減少させることができ、ノッキングの発生等を抑制することができる。ここで、前記「所定過給圧」は、過渡運転時において、VVT進角量を通常の進角量とした場合であってもノッキングが発生しない過給圧の上限とすることができ、予め実験等により求めておく。   In this way, first, the internal EGR increases until the predetermined boost pressure is reached, so the exhaust temperature rises and the energy supplied to the exhaust turbine 4c increases, so the boost pressure rises quickly. . However, since the supercharging pressure is still low, almost no knocking occurs. On the other hand, when the actual supercharging pressure becomes higher than the predetermined supercharging pressure, the internal EGR amount can be reduced by setting the VVT advance amount according to the opening degree of the nozzle vane 51, and knocking Can be suppressed. Here, the “predetermined boost pressure” can be the upper limit of the boost pressure at which knocking does not occur even when the VVT advance amount is a normal advance amount during transient operation. Find it by experiment.

次に、本実施例による吸気側VVT24および排気側VVT30の進角量制御のフローについて説明する。
図14は、本実施例によるVVT進角量制御のフローチャートである。本フローは、所定の時間毎に実行させる。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
Next, the flow of the advance amount control of the intake side VVT 24 and the exhaust side VVT 30 according to this embodiment will be described.
FIG. 14 is a flowchart of VVT advance amount control according to this embodiment. This flow is executed every predetermined time. In addition, about the step where the same process as the said flow is made, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

ステップS201では、ECU10は、実過給圧を読み込む。実過給圧は、圧力センサ14の出力信号から得る。
ステップS202では、ECU10は、実過給圧が所定過給圧よりも小さいか否か判定する。この所定過給圧は、過渡時にノッキングが発生するおそれのある過給圧であり、前記したものと同じである。
In step S201, the ECU 10 reads the actual supercharging pressure. The actual supercharging pressure is obtained from the output signal of the pressure sensor 14.
In step S202, the ECU 10 determines whether or not the actual boost pressure is smaller than a predetermined boost pressure. This predetermined supercharging pressure is a supercharging pressure at which knocking may occur during a transition, and is the same as described above.

ステップS202で肯定判定がなされた場合にはステップS203へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップS104へ進む。
ステップS203では、ECU10は、過給圧制御時のVVT進角量制御を行う。本ステップでは、前記ステップS105で説明したVVT進角量制御と異なり、ノズルベーン開領域において仮に定常運転がなされていたとしたときのVVT進角量を算出する。すなわち、通常運転時のVVT進角量が算出される。
If an affirmative determination is made in step S202, the process proceeds to step S203, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S104.
In step S203, the ECU 10 performs VVT advance amount control during supercharging pressure control. In this step, unlike the VVT advance amount control described in step S105, the VVT advance amount when the steady operation is performed in the nozzle vane opening region is calculated. That is, the VVT advance amount during normal operation is calculated.

具体的には、ノズルベーン開領域における実際の吸入空気量と機関回転数とVVT進角量との関係を予め実験等により求めマップ化しておき、このマップに実際の吸入空気量と機関回転数とを代入してVVT進角量を得る。また、ステップS105と同様に、最適な点火時期を算出する。   Specifically, the relationship between the actual intake air amount, the engine speed, and the VVT advance amount in the nozzle vane open region is obtained in advance through experiments or the like, and is mapped to this map. Is substituted for VVT advance amount. Further, as in step S105, the optimal ignition timing is calculated.

このようにして、過渡運転時において所定過給圧に達するまではノズルベーン開領域における通常のVVT進角量に設定し、所定過給圧に達した後はノズルベーン51の開度(すなわち、ノズルベーン51が閉じ側へ回動したときの開度)に応じたVVT進角量に設定することができる。これにより、所定過給圧に達するまでは、内部EGR量の増加により過給圧の上昇を促進させることができ、所定過給圧に達した後は、ノッキングの発生を抑制することができる。   In this way, the normal VVT advance amount in the nozzle vane opening region is set until the predetermined supercharging pressure is reached during the transient operation, and after the predetermined supercharging pressure is reached, the opening degree of the nozzle vane 51 (that is, the nozzle vane 51 is set). Can be set to a VVT advance amount corresponding to the degree of opening when the is rotated to the closing side. Thereby, the increase of the supercharging pressure can be promoted by increasing the internal EGR amount until the predetermined supercharging pressure is reached, and the occurrence of knocking can be suppressed after reaching the predetermined supercharging pressure.

以上説明したように、本実施例によれば、加速運転時において所定過給圧に達するまでは通常のVVT進角量に設定し、所定過給圧に達した後にはVNT開領域であってもVNT開度(閉開度)に応じたVVT進角量を設定することにより、内部EGR量が過剰となるのを抑制することができる。これにより、過給圧を速やかに上昇させドライバビリティを良好なものとすることができる。また、ノッキングの発生、排気系部材の過熱等を抑制することが可能となる。   As described above, according to this embodiment, the normal VVT advance amount is set until the predetermined boost pressure is reached during acceleration operation, and the VNT opening region is reached after the predetermined boost pressure is reached. Further, by setting the VVT advance amount corresponding to the VNT opening (closed opening), it is possible to suppress the internal EGR amount from becoming excessive. Thereby, a supercharging pressure can be raised rapidly and drivability can be made favorable. In addition, occurrence of knocking, overheating of exhaust system members, and the like can be suppressed.

本実施例においては、吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト28の作用角を変更可能な作用角可変機構を備えている点で実施例1と相違する。作用角可変機構は、例えば特開2001−263015号公報記載の機構を用いることができる。   The present embodiment is different from the first embodiment in that a working angle variable mechanism capable of changing the working angles of the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 28 is provided. As the working angle variable mechanism, for example, a mechanism described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-263015 can be used.

その他のハードウェアについては、実施例1と同じなので説明を省略する。
ここで、作用角可変機構を備えた従来の内燃機関においては、機関回転数と、内燃機関1の吸入空気量と、吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト28の作用角(以下、単にカムシャフトの作用角という。)と、の関係を示した制御マップ(図15参照。)に、機関回転数および吸入空気量を代入してカムシャフトの作用角を得ている。すなわち、機関回転数および内燃機関1の吸入空気量に基づいてカムシャフトの作用角が決定される。そして、図6におけるA0からA1の間は、低負荷状態であり吸入空気量が少ないため、ノズルベーン51が開かれた状態で設定された作用角が適用される。
The other hardware is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
Here, in a conventional internal combustion engine provided with a variable working angle mechanism, the engine speed, the intake air amount of the internal combustion engine 1, and the working angles of the intake camshaft 22 and the exhaust camshaft 28 (hereinafter simply referred to as cams). The operating angle of the camshaft is obtained by substituting the engine speed and the intake air amount into a control map (see FIG. 15) showing the relationship between the operating angle of the shaft and the operating angle of the shaft. That is, the working angle of the camshaft is determined based on the engine speed and the intake air amount of the internal combustion engine 1. 6 is a low load state and the intake air amount is small, the working angle set in a state where the nozzle vane 51 is opened is applied.

しかし、加速運転時においてA0からA1の間は、過給圧を上昇させるためにノズルベーン51は閉じ側へ回動されるため、背圧が上昇する。
ここで、図16は、カムシャフトの作用角と吸入空気量と機関回転数との関係を示した図である。「低回転」では、カムシャフトの作用角が大きくなると背圧が大きくなり、内部EGRが吸気管2に吹き返される。そして、吸気行程では吹き返された内部EGRがシリンダ内に吸入された後に新気が吸入されるので、吸入空気量が少なくなっている。そして、A0からA1の間において、カムシャフトの作用角をノズルベーン51が開かれているときと同じとしてしまうと、筒内のガス交換が良好に行なわれなくなり吸入空気量が減少してしまうので、加速が緩慢となる。
However, during the acceleration operation, between A0 and A1, since the nozzle vane 51 is rotated to the closing side in order to increase the supercharging pressure, the back pressure increases.
Here, FIG. 16 is a diagram showing the relationship among the working angle of the camshaft, the intake air amount, and the engine speed. In “low rotation”, when the operating angle of the camshaft increases, the back pressure increases, and the internal EGR is blown back to the intake pipe 2. In the intake stroke, fresh air is sucked after the blown-back internal EGR is sucked into the cylinder, so the amount of intake air is reduced. If the working angle of the camshaft is the same as that when the nozzle vane 51 is opened between A0 and A1, the gas exchange in the cylinder is not performed well, and the amount of intake air is reduced. Acceleration slows down.

一方、本実施例では、加速運転時においてノズルベーン51の開度に応じてカムシャフトの作用角を設定する。
ここで、図17は、過渡時におけるノズルベーン51の開閉状態(VNT開度)と、吸入空気量と、の推移を示したタイムチャートである。「VNT開度」における実線は、加速運転時におけるノズルベーン51の開閉状態を示し、破線は、図6から求まるノズルベーン51の開閉状態を示している。また、「吸入空気量」における実線は本実施例によるもの、破線は従来の内燃機関によるものを示している。
On the other hand, in this embodiment, the operating angle of the camshaft is set according to the opening degree of the nozzle vane 51 during acceleration operation.
Here, FIG. 17 is a time chart showing transition of the open / close state (VNT opening degree) of the nozzle vane 51 and the intake air amount at the time of transition. The solid line in “VNT opening” indicates the open / close state of the nozzle vane 51 during acceleration operation, and the broken line indicates the open / close state of the nozzle vane 51 obtained from FIG. 6. Further, the solid line in the “intake air amount” is based on this embodiment, and the broken line is based on the conventional internal combustion engine.

過渡時においては、ノズルベーン51が閉じ側へ回動されるため、本実施例においてはそのときのノズルベーン51の開度に応じてカムシャフトの作用角が設定される。ここで、本実施例においては、吸入空気量と、ノズルベーン51の開度と、カムシャフトの作用角と、の関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。このようにすることで、A0からA1の間の吸入空気量は図17に示すように増加する。   During the transition, the nozzle vane 51 is rotated toward the closing side, and in this embodiment, the working angle of the camshaft is set according to the opening degree of the nozzle vane 51 at that time. Here, in the present embodiment, the relationship among the intake air amount, the opening degree of the nozzle vane 51, and the operating angle of the camshaft is obtained in advance through experiments or the like and mapped. By doing so, the intake air amount between A0 and A1 increases as shown in FIG.

次に、本実施例によるカムシャフトの作用角制御のフローについて説明する。
図18は、本実施例によるカムシャフトの作用角制御のフローチャートである。本フローは、所定の時間毎に実行させる。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付し説明を省略する。
Next, the flow of the camshaft operating angle control according to this embodiment will be described.
FIG. 18 is a flowchart of the camshaft operating angle control according to this embodiment. This flow is executed every predetermined time. In addition, about the step in which the same process as the said flow is made, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

ステップS301においては、ECU10は、過給圧制御時のカムシャフトの作用角制御を行う。本ステップにおいては、エアフローメータ15の出力信号から実際の吸入空気量が算出され、ノズルベーン51の開度に応じたカムシャフトの作用角が算出される。具体的には、実際の吸入空気量と機関回転数とノズルベーン51の開度とカムシャフトの作用角との関係を予め実験等により求めマップ化しておき、このマップに実際の吸入空気量と機関回転数とノズルベーン51の開度を代入してカムシャフトの作用角を得る。また、ステップS105と同様にして、VVT進角量も算出する。さらに、最適な点火時期を算出する。この点火時期は、予め実験等により求めてマップ化しておく。   In step S301, the ECU 10 performs a working angle control of the camshaft during the supercharging pressure control. In this step, the actual intake air amount is calculated from the output signal of the air flow meter 15, and the working angle of the camshaft corresponding to the opening degree of the nozzle vane 51 is calculated. Specifically, the relationship between the actual intake air amount, the engine speed, the opening degree of the nozzle vane 51, and the camshaft operating angle is obtained in advance through experiments or the like, and is mapped to this map. The operating angle of the camshaft is obtained by substituting the rotational speed and the opening degree of the nozzle vane 51. Further, the VVT advance amount is also calculated in the same manner as in step S105. Further, the optimal ignition timing is calculated. This ignition timing is obtained in advance through experiments and mapped.

ステップS302では、ECU10は、通常運転時のカムシャフト作用角制御を行う。通常運転時のカムシャフト作用角制御とは、実際の吸入空気量と機関回転数との関係をマップ化したものから得られるカムシャフトの作用角である。このときには、実際のノズルベーン51の開度にはよらずにカムシャフトの作用角が決定される。ステップS106と同様にして、VVT進角量も算出する。さらに、最適な点火時期も算出する。   In step S302, the ECU 10 performs camshaft operating angle control during normal operation. The camshaft operating angle control during normal operation is a camshaft operating angle obtained from a map of the relationship between the actual intake air amount and the engine speed. At this time, the working angle of the camshaft is determined regardless of the actual opening of the nozzle vane 51. Similarly to step S106, the VVT advance amount is also calculated. Furthermore, the optimal ignition timing is also calculated.

このようにして、過渡運転時において、ノズルベーン51の開度に応じてカムシャフトの作用角を設定することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、加速運転時においてVNT開領域であってもVNT開度(閉開度)に応じたカムシャフトの作用角を設定することにより、内燃機関1の吸入空気量を増加させることができる。これにより、過給圧を速やかに上昇させドライバビリティを良好なものとすることができる。
In this way, the operating angle of the camshaft can be set according to the opening degree of the nozzle vane 51 during transient operation.
As described above, according to the present embodiment, by setting the camshaft operating angle corresponding to the VNT opening (closed opening) even in the VNT open region during acceleration operation, The amount of intake air can be increased. Thereby, a supercharging pressure can be raised rapidly and drivability can be made favorable.

本実施例では、加速運転時でのVNT開領域において、吸入空気が排気系へ吹き抜けるまでカムシャフトの作用角を大きくする点において実施例3と相違する。
その他のハードウェアについては、実施例1と同じなので説明を省略する。
The present embodiment is different from the third embodiment in that the camshaft operating angle is increased until the intake air blows through the exhaust system in the VNT open region during acceleration operation.
The other hardware is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

なお、本実施例においては、以下のように、加速時において、吸入空気が吹き抜けるようにカムシャフトの作用角およびVVT進角量を設定し、さらに内燃機関1の気筒内への主噴射の後の膨張行程中若しくは排気行程中に再度燃料を噴射する副噴射を併用する。   In the present embodiment, the camshaft operating angle and the VVT advance amount are set so that the intake air blows through during acceleration, and after the main injection into the cylinder of the internal combustion engine 1 as described below. The secondary injection for injecting the fuel again during the expansion stroke or the exhaust stroke is also used.

ここで、図19は、過渡時におけるノズルベーン51の開閉状態(VNT開度)と、吸入空気量と、の推移を示したタイムチャートである。「VNT開度」における実線は、加速運転時におけるノズルベーン51の開閉状態を示し、破線は、図6から求まるノズルベーン51の開閉状態を示している。また、「吸入空気量」における実線は本実施例によるもの、破線は従来の内燃機関によるものを示している。   Here, FIG. 19 is a time chart showing the transition of the open / close state (VNT opening degree) of the nozzle vane 51 and the intake air amount during the transition. The solid line in “VNT opening” indicates the open / close state of the nozzle vane 51 during acceleration operation, and the broken line indicates the open / close state of the nozzle vane 51 obtained from FIG. 6. Further, the solid line in the “intake air amount” is based on this embodiment, and the broken line is based on the conventional internal combustion engine.

吸入空気の吹き抜けが発生することにより、吸気管2へ吹き返した内部EGRが排気管3へほとんど流されるので、気筒内の新気量を増加させることができる。
また、併せて副噴射を行うことにより、排気タービンに供給されるエネルギが増加し、過給圧の上昇がより促進されてドライバビリティがより良好になる。
When the blow-in of the intake air occurs, the internal EGR blown back to the intake pipe 2 is almost flowed to the exhaust pipe 3, so that the amount of fresh air in the cylinder can be increased.
Further, by performing the sub-injection together, the energy supplied to the exhaust turbine is increased, the boost pressure is further increased, and the drivability is improved.

次に、吸入空気が吹き抜けるようにカムシャフトの作用角およびVVT進角量を設定し、さらに副噴射を併用した場合のカムシャフトの作用角制御のフローについて説明する。
図20は、吸入空気が吹き抜けるようにカムシャフトの作用角およびVVT進角量を設定し、さらに副噴射を併用した場合のカムシャフトの作用角制御のフローチャートである。本フローは、所定の時間毎に実行させる。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付し説明を省略する。
Next, the camshaft operating angle control flow when the camshaft operating angle and the VVT advance amount are set so that the intake air blows through and the sub-injection is used together will be described.
FIG. 20 is a flowchart of the camshaft operating angle control when the camshaft operating angle and the VVT advance angle are set so that the intake air is blown through and the sub-injection is used together. This flow is executed every predetermined time. In addition, about the step in which the same process as the said flow is made, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

ステップS401においては、ECU10は、過給圧制御時のカムシャフトの作用角制御を行う。本ステップにおいては、エアフローメータ15の出力信号から実際の吸入空気量が算出され、ノズルベーン51の開度に応じたカムシャフトの作用角が算出される。具体的には、実際の吸入空気量と機関回転数とノズルベーン51の開度とカムシャフトの作用角との関係を予め実験等により求めマップ化しておき、このマップに実際の吸入空気量と機関回転数とノズルベーン51の開度を代入してカムシャフトの作用角を得る。また、ステップS105と同様にして、VVT進角量も算出する。本ステップで算出されるカムシャフトの作用角およびVVT進角量は、内燃機関1の気筒内に吸入された空気が吹き抜ける値とし、過剰な内部EGRを気筒内から排出するために要する値とする。さらに、最適な点火時期を算出する。この点火時期は、予め実験等により求めてマップ化しておく。   In step S401, the ECU 10 performs camshaft operating angle control during supercharging pressure control. In this step, the actual intake air amount is calculated from the output signal of the air flow meter 15, and the working angle of the camshaft corresponding to the opening degree of the nozzle vane 51 is calculated. Specifically, the relationship between the actual intake air amount, the engine speed, the opening degree of the nozzle vane 51, and the camshaft operating angle is obtained in advance through experiments or the like, and is mapped to this map. The operating angle of the camshaft is obtained by substituting the rotational speed and the opening degree of the nozzle vane 51. Further, the VVT advance amount is also calculated in the same manner as in step S105. The camshaft operating angle and the VVT advance amount calculated in this step are values that allow air sucked into the cylinder of the internal combustion engine 1 to blow through, and values that are required to discharge excess internal EGR from the cylinder. . Further, the optimal ignition timing is calculated. This ignition timing is obtained in advance through experiments and mapped.

ステップS402では、ECU10は、主噴射量および副噴射の量を算出する。主噴射量は、加速時に要求されるトルクを発生させるために必要となる燃料量であり、また、副噴射量は、過給圧を十分に上昇させるために必要となる燃料量である。これらは、機関回転数および吸入空気量との関係から予め実験等により求めマップ化しておく。   In step S402, the ECU 10 calculates the main injection amount and the sub injection amount. The main injection amount is a fuel amount necessary for generating the torque required at the time of acceleration, and the sub injection amount is a fuel amount necessary for sufficiently increasing the supercharging pressure. These are obtained in advance by experiments and mapped from the relationship between the engine speed and the intake air amount.

このようにして、過給圧を速やかに上昇させて加速を速やかに行うことにより、ドライバビリティをより良好なものとすることができる。
以上説明したように、本実施例によれば、加速運転時においてVNT開領域であってもVNT開度(閉開度)に応じたカムシャフトの作用角を設定し、さらに吸気が排気系へ吹き抜けるようにして、内燃機関1の吸入空気量を増加させることができる。また、副噴射を併用することにより、過給圧をより速やかに上昇させドライバビリティを良好なものとすることができる。
In this way, the drivability can be further improved by quickly increasing the supercharging pressure and quickly accelerating.
As described above, according to the present embodiment, the camshaft operating angle is set in accordance with the VNT opening (closed opening) even in the VNT open region during acceleration operation, and the intake air enters the exhaust system. The intake air amount of the internal combustion engine 1 can be increased by blowing through. Further, by using the sub-injection together, the supercharging pressure can be increased more quickly and the drivability can be improved.

実施例に係る過給機付内燃機関を適用する内燃機関とその吸・排気系および過給機の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine to which the internal combustion engine with a supercharger which concerns on an Example, its intake-exhaust system, and a supercharger. 可変容量型ターボチャージャの構成を示す断面図である。図2(A)はノズルベーンが開いている場合を示し、図2(B)はノズルベーンが閉じている場合を示している。It is sectional drawing which shows the structure of a variable capacity type | mold turbocharger. FIG. 2A shows the case where the nozzle vane is open, and FIG. 2B shows the case where the nozzle vane is closed. 実施例による可変動弁機構の概略構成図(縦断面図)である。It is a schematic block diagram (longitudinal sectional view) of a variable valve mechanism according to an embodiment. 実施例による可変動弁機構の概略構成図(上面視)である。It is a schematic block diagram (top view) of the variable valve mechanism by an Example. 機関回転数と機関発生トルクとノズルベーンの開閉状態との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between an engine speed, an engine generation torque, and the open / close state of a nozzle vane. 過渡運転時における機関回転数および機関発生トルクの状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the engine speed and engine generated torque at the time of transient operation. ノズルベーンの開度(VNT開度)と背圧との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the opening degree of a nozzle vane (VNT opening degree), and a back pressure. 内燃機関の吸入空気量とVVT進角量と機関回転数との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the intake air amount of an internal combustion engine, VVT advance amount, and engine speed. ノズルベーンの開度(VNT開度)と内部EGR量との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the opening degree of a nozzle vane (VNT opening degree), and the amount of internal EGR. ノズルベーンの開閉状態(VNT開度)、および過渡運転時の実際の吸入空気量と、マップ上得られる吸入空気量との推移を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed transition of the opening-and-closing state (VNT opening degree) of a nozzle vane, the actual intake air amount at the time of a transient operation, and the intake air amount obtained on a map. 実施例1によるノズルベーンの開閉状態(VNT開度)と、吸入空気量と、VVT進角量と、の推移を示したタイムチャートである。4 is a time chart showing transitions of an open / close state (VNT opening degree), intake air amount, and VVT advance amount of a nozzle vane according to Example 1; 実施例1によるVVT進角量制御のフローチャートである。3 is a flowchart of VVT advance angle control according to the first embodiment. 実施例2によるノズルベーンの開閉状態(VNT開度)と、吸入空気量と、VVT進角量と、の推移を示したタイムチャートである。6 is a time chart showing changes in the open / close state (VNT opening), intake air amount, and VVT advance amount of a nozzle vane according to Example 2; 実施例2によるVVT進角量制御のフローチャートである。6 is a flowchart of VVT advance angle control according to the second embodiment. 機関回転数と内燃機関の吸入空気量とカムシャフトの作用角との関係を示した制御マップである。3 is a control map showing a relationship among an engine speed, an intake air amount of an internal combustion engine, and a camshaft operating angle. カムシャフトの作用角と吸入空気量と機関回転数との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the working angle of a camshaft, the amount of intake air, and engine speed. 過渡時におけるノズルベーンの開閉状態(VNT開度)と、吸入空気量と、の推移を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed transition of the opening-and-closing state (VNT opening degree) of a nozzle vane at the time of transition, and intake air quantity. 実施例3によるカムシャフトの作用角制御のフローチャートである。12 is a flowchart of camshaft operating angle control according to a third embodiment. 過渡時におけるノズルベーンの開閉状態(VNT開度)と、吸入空気量と、の推移を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed transition of the opening-and-closing state (VNT opening degree) of a nozzle vane at the time of transition, and intake air quantity. 吸入空気が吹き抜けるようにカムシャフトの作用角およびVVT進角量を設定し、さらに副噴射を併用した場合のカムシャフトの作用角制御のフローチャートである。6 is a flowchart of camshaft operating angle control when a camshaft operating angle and a VVT advance amount are set so that intake air is blown through, and sub-injection is also used.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 吸気管
3 排気管
4 ターボチャージャ
4a コンプレッサハウジング
4b タービンハウジング
4c 排気タービン
5 吸気スロットル弁
6 連通路
7 ウェストゲート弁
8 ダイアフラム
10 ECU
11 アクセルペダル
12 アクセル開度センサ
13 クランクポジションセンサ
14 圧力センサ
15 エアフローメータ
20 吸気弁
21 吸気側カム
22 吸気側カムシャフト
23 吸気側プーリ
24 可変回転位相機構(吸気側VVT)
25 吸気側カム角センサ
26 排気弁
27 排気側カム
28 排気側カムシャフト
29 排気側プーリ
30 可変回転位相機構(排気側VVT)
31 排気側カム角センサ
32 クランクシャフト
33 クランク側プーリ
34 タイミングベルト
51 ノズルベーン
52 アクチュエータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Intake pipe 3 Exhaust pipe 4 Turbocharger 4a Compressor housing 4b Turbine housing 4c Exhaust turbine 5 Intake throttle valve 6 Communication path 7 Wastegate valve 8 Diaphragm 10 ECU
11 Accelerator pedal 12 Accelerator opening sensor 13 Crank position sensor 14 Pressure sensor 15 Air flow meter 20 Intake valve 21 Intake side cam 22 Intake side camshaft 23 Intake side pulley 24 Variable rotation phase mechanism (intake side VVT)
25 Intake side cam angle sensor 26 Exhaust valve 27 Exhaust side cam 28 Exhaust side camshaft 29 Exhaust side pulley 30 Variable rotation phase mechanism (exhaust side VVT)
31 Exhaust side cam angle sensor 32 Crankshaft 33 Crank side pulley 34 Timing belt 51 Nozzle vane 52 Actuator

Claims (2)

過給機の排気タービンの回転数を内燃機関の運転状態に応じて変更可能な過給圧可変機構と、
内燃機関の吸気弁若しくは排気弁の少なくとも一方の開弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
を備え、
内燃機関の定常運転時には、前記過給圧可変機構は、比較的低い過給圧にて運転される低過給圧領域と、該低過給圧領域よりも高い過給圧にて運転される高過給圧領域と、の夫々の過給圧領域に対応して作動し、前記可変動弁機構は、前記低過給圧領域と高過給圧領域との夫々に対応した開弁特性を備える過給機付内燃機関において、
内燃機関の加速運転時には、前記過給圧変更機構は高過給圧領域に対応した作動をし、前記可変動弁機構は前記低過給圧領域において吸入空気が吸気系から排気系へ吹き抜けるように前記吸気弁若しくは排気弁の少なくとも一方の作用角およびオーバーラップ量を前記過給圧変更機構に設けられるノズルベーンの開度に応じて設定することを特徴とする過給機付内燃機関。
A supercharging pressure variable mechanism capable of changing the rotational speed of the exhaust turbine of the supercharger according to the operating state of the internal combustion engine;
A variable valve mechanism capable of changing a valve opening characteristic of at least one of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine;
With
During normal operation of the internal combustion engine, the variable supercharging pressure mechanism is operated at a low supercharging pressure region operated at a relatively low supercharging pressure and at a supercharging pressure higher than the low supercharging pressure region. The variable valve mechanism operates in accordance with each of the supercharging pressure regions of the high supercharging pressure region, and the variable valve mechanism has a valve opening characteristic corresponding to each of the low supercharging pressure region and the high supercharging pressure region. In the internal combustion engine with a supercharger provided,
During acceleration operation of the internal combustion engine, the supercharging pressure changing mechanism operates corresponding to a high supercharging pressure region, and the variable valve mechanism allows the intake air to blow from the intake system to the exhaust system in the low supercharging pressure region. At least one of the working angle and supercharged internal combustion engine, characterized in that the set according to Oh Barappu amount to the opening of the nozzle vanes provided in the boost pressure changing mechanism of the intake valve or exhaust valve.
燃料の主噴射後の膨張行程若しくは排気行程に副次的な燃料噴射を行うことを特徴とする請求項1に記載の過給機付内燃機関。   The supercharged internal combustion engine according to claim 1, wherein secondary fuel injection is performed in an expansion stroke or an exhaust stroke after the main injection of fuel.
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