JP4517951B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、ターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with a turbocharger.
ターボ過給機を備える内燃機関においては、低速からの加速初期に過給遅れが生じることによって、十分な加速を行えない場合がある。このような過給遅れを改善するために、種々の技術が提案されている。 In an internal combustion engine equipped with a turbocharger, there is a case where sufficient acceleration cannot be performed due to a delay in supercharging in the early stage of acceleration from a low speed. Various techniques have been proposed in order to improve such supercharging delay.
特許文献1には、加速時において、過給圧が背圧未満となって吸気充填効率が低下してしまうことを防止するため、吸排気弁のオーバーラップ量を減らす技術が記載されている。また、特許文献2には、吸気圧及び排気圧をセンサによって検出し、吸気圧が排気圧よりも大きい場合にオーバーラップ量を増やすことによって、吸気側から排気側への吸気流れ効果を利用する技術が記載されている。
ところで、加速初期において、排気ガスが吸気側に逆流する、所謂「吹き返し」が発生する場合があることが知られている。特許文献3には、吸気ポートに流速センサを設けて、このような吹き返しを検出する技術が記載されている。
Incidentally, it is known that in the early stage of acceleration, a so-called “blowback” in which exhaust gas flows backward to the intake side may occur.
しかしながら、上記した特許文献1乃至3に記載された技術では、十分に過給遅れを改善することができなかった。
However, the techniques described in
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、過給圧が背圧よりも高くなるような制御を行うことにより、吸気側から排気側へのガスの流れを促進することによって、過給遅れを適切に抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems. The object of the present invention is to control from the intake side to the exhaust side by performing control such that the supercharging pressure is higher than the back pressure. Another object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can appropriately suppress the supercharging delay by promoting the gas flow.
本発明の1つの観点では、内燃機関の制御装置は、ベーンによって過給圧を調整可能に構成されたターボ過給機と、前記ベーンのベーン開度を制御するベーン開度制御手段と、を備え、前記ベーン開度制御手段は、加速時で、且つ、気筒に設けられた吸気弁と排気弁とのオーバーラップ量が所定量以上であるときに、過給圧が背圧よりも高くなるように前記ベーン開度を制御する。 In one aspect of the present invention, an internal combustion engine controller includes: a turbocharger configured to be capable of adjusting a supercharging pressure by a vane; and a vane opening degree control unit that controls a vane opening degree of the vane. The vane opening degree control means includes a boost pressure higher than a back pressure when accelerating and when an overlap amount between an intake valve and an exhaust valve provided in a cylinder is a predetermined amount or more. Thus, the vane opening degree is controlled.
上記の内燃機関の制御装置は、ベーンによって過給圧を調整可能に構成されたターボ過給機と、前記ベーンのベーン開度を制御するベーン開度制御手段とを有する。詳しくは、ベーン開度制御手段は、加速時(例えば、車両が加速過渡状態にあるときなど)であり、且つ、気筒に設けられた吸気弁と排気弁とのオーバーラップ量が所定量以上であるときに、過給圧が背圧よりも高くなるようにベーン開度を制御する。例えば、ベーン開度制御手段は、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高くなるように制御を行う。過給圧が背圧よりも高い状態にすることにより、ガスは吸気側から排気側に流れる。これにより、吸気側から排気側へのガスの流れを促進させることができる。したがって、上記の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関に効果的に吸気を取り入れることができると共に、排気ガスを即座に排出することができるため、加速の過渡時における過給遅れを低減することが可能となる。 The control device for an internal combustion engine includes a turbocharger configured to be capable of adjusting a supercharging pressure by a vane, and a vane opening degree control unit that controls the vane opening degree of the vane. Specifically, the vane opening degree control means is at the time of acceleration (for example, when the vehicle is in an acceleration transient state), and the amount of overlap between the intake valve and the exhaust valve provided in the cylinder is a predetermined amount or more. At a certain time, the vane opening degree is controlled so that the supercharging pressure becomes higher than the back pressure. For example, the vane opening degree control means performs control so that the intake port pressure becomes higher than the exhaust port pressure. By making the supercharging pressure higher than the back pressure, gas flows from the intake side to the exhaust side. Thereby, the gas flow from the intake side to the exhaust side can be promoted. Therefore, according to the control device for an internal combustion engine, intake air can be effectively taken into the internal combustion engine, and exhaust gas can be discharged immediately, thereby reducing a supercharging delay during an acceleration transient. It becomes possible.
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記ベーン開度制御手段は、内燃機関の運転状態に基づいたベーン開度に設定した状態から、前記ベーン開度の制御を開始する。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the vane opening degree control means starts controlling the vane opening degree from a state where the vane opening degree is set based on the operating state of the internal combustion engine.
この態様では、ベーン開度制御手段は、内燃機関の運転状態に基づいたベーン開度に設定し、この状態からベーン開度の制御を開始する。即ち、ベーン開度制御手段は、ベーン開度の制御を開始する際に、運転状態に適したベーン開度に設定する。こうするのは、内燃機関の回転数や負荷などに応じて、内燃機関が設定されるべき適切なベーン開度が変化するためである。よって、上記の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の運転状態に影響を受けることなく、過給圧が背圧よりも高くなるように、適切にベーン開度を制御することができる。 In this aspect, the vane opening degree control means sets the vane opening degree based on the operating state of the internal combustion engine, and starts control of the vane opening degree from this state. That is, the vane opening degree control means sets the vane opening degree suitable for the operating state when starting the control of the vane opening degree. This is because the appropriate vane opening at which the internal combustion engine should be set changes in accordance with the rotational speed and load of the internal combustion engine. Therefore, according to the control device for an internal combustion engine, the vane opening degree can be appropriately controlled so that the supercharging pressure becomes higher than the back pressure without being affected by the operating state of the internal combustion engine.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記ベーン開度が開き側の上限に達した場合に、前記オーバーラップ量を減少させるオーバーラップ量制御手段を備え、前記ベーン開度制御手段は、前記ベーン開度が前記開き側の上限に達した場合に、当該ベーン開度を閉じ側に制御する。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine, the vane opening degree control unit includes an overlap amount control unit that reduces the overlap amount when the vane opening degree reaches an upper limit on the opening side. Controls the vane opening degree to the closing side when the vane opening degree reaches the upper limit on the opening side.
この態様では、ベーン開度が開き側の上限に達した場合に、オーバーラップ量制御手段は、オーバーラップ量を減少させる制御を行い、ベーン開度制御手段は、ベーン開度を閉じ側に制御する。こうするのは、ベーン開度が開き側の上限に達した場合、過給圧の上昇が遅くなり、過給圧が即座に背圧よりも高くならない場合があるためである。即ち、このような場合には、ベーン開度を更に開いて密度の低い吸気を導入するよりも、ベーン開度を閉じて密度の高い吸気を導入するほうが、全体としてより多くの質量の吸気を導入することができる。したがって、上記の内燃機関の制御装置は、ベーン開度が開き側の上限に達した場合に、ベーン開度を開く代わりに、ベーン開度を閉じる制御を行う。これにより、加速の過渡時における過給遅れを適切に改善することが可能となる。 In this aspect, when the vane opening reaches the upper limit on the open side, the overlap amount control means performs control to reduce the overlap amount, and the vane opening control means controls the vane opening to the close side. To do. This is because when the vane opening reaches the upper limit on the opening side, the boost pressure rises slowly, and the boost pressure may not immediately become higher than the back pressure. That is, in such a case, it is better to close the vane opening and introduce a high-density intake rather than opening the vane opening and introducing a low-density intake. Can be introduced. Therefore, the control device for the internal combustion engine performs control to close the vane opening instead of opening the vane opening when the vane opening reaches the upper limit on the opening side. Thereby, it is possible to appropriately improve the supercharging delay at the time of acceleration transition.
好適には、吸気ポートに設けられた、圧力センサ、温度センサ、及び酸素センサの少なくともいずれかが検出した値に基づいて、前記過給圧と前記背圧との大小関係を推測する第1の推測手段を備え、前記ベーン開度制御手段は、前記第1の推測手段によって推測された大小関係に基づいて、前記ベーン開度を制御する。 Preferably, a first relationship in which a magnitude relation between the supercharging pressure and the back pressure is estimated based on a value detected by at least one of a pressure sensor, a temperature sensor, and an oxygen sensor provided in the intake port. Estimating means is provided, and the vane opening degree controlling means controls the vane opening degree based on the magnitude relationship estimated by the first estimating means.
具体的には、第1の推測手段は、吸気ポートに設けられた、圧力センサ、温度センサ、及び酸素センサの少なくともいずれかが検出した値に基づいて、過給圧と背圧との大小関係を推測する。排気側から吸気側へガスの吹き返しが生じている場合には、吸気ポートにおいて、圧力又は温度の上昇、或いは酸素濃度の低下が生じる。したがって、吸気ポートの圧力変化、温度変化、酸素濃度変化のいずれかを測定することにより、吹き返しの有無を推測することができる、即ち過給圧と背圧との大小関係を推定することができる。一方、ベーン開度制御手段は、第1の推測手段によって推測された大小関係に基づいてベーン開度を制御する。詳しくは、ベーン開度制御手段は、過給圧が背圧よりも低いと推定された場合に、過給圧が背圧よりも高くなるようにベーン開度を制御する。 Specifically, the first estimation means is configured to determine a magnitude relationship between the supercharging pressure and the back pressure based on a value detected by at least one of a pressure sensor, a temperature sensor, and an oxygen sensor provided in the intake port. Guess. When gas is blown back from the exhaust side to the intake side, the pressure or temperature increases or the oxygen concentration decreases at the intake port. Accordingly, by measuring any of the pressure change, temperature change, and oxygen concentration change of the intake port, it is possible to estimate the presence or absence of blowback, that is, the magnitude relationship between the supercharging pressure and the back pressure. . On the other hand, the vane opening degree control means controls the vane opening degree based on the magnitude relationship estimated by the first estimation means. Specifically, the vane opening degree control means controls the vane opening degree so that the supercharging pressure becomes higher than the back pressure when it is estimated that the supercharging pressure is lower than the back pressure.
更に好適には、吸気の体積効率を算出し、前記体積効率に基づいて、前記過給圧と前記背圧との大小関係を推測する第2の推測手段を備え、前記ベーン開度制御手段は、前記第2の推測手段によって推測された大小関係に基づいて、前記ベーン開度を制御する。 More preferably, it comprises second estimating means for calculating the volumetric efficiency of intake air and estimating the magnitude relationship between the supercharging pressure and the back pressure based on the volumetric efficiency, wherein the vane opening degree controlling means is The vane opening degree is controlled based on the magnitude relationship estimated by the second estimation means.
具体的には、第2の推測手段は、吸気の体積効率を算出し、算出した体積効率に基づいて過給圧と背圧との大小関係を推測する。排気側から吸気側へガスの吹き返しが生じている場合には、排気側から吸気側にガスが逆流するため、体積効率は低下する。したがって、体積効率の変化に基づいて、吹き返しの有無を推測することができる、即ち過給圧と背圧との大小関係を推定することができる。一方、ベーン開度制御手段は、第2の推測手段によって推測された大小関係に基づいてベーン開度を制御する。詳しくは、ベーン開度制御手段は、過給圧が背圧よりも低いと推定された場合に、過給圧が背圧よりも高くなるようにベーン開度を制御する。 Specifically, the second estimation means calculates the volumetric efficiency of the intake air, and estimates the magnitude relationship between the supercharging pressure and the back pressure based on the calculated volumetric efficiency. When gas is blown back from the exhaust side to the intake side, the gas flows backward from the exhaust side to the intake side, so that the volumetric efficiency decreases. Therefore, the presence or absence of blow-back can be estimated based on the change in volumetric efficiency, that is, the magnitude relationship between the supercharging pressure and the back pressure can be estimated. On the other hand, the vane opening degree control means controls the vane opening degree based on the magnitude relationship estimated by the second estimation means. Specifically, the vane opening degree control means controls the vane opening degree so that the supercharging pressure becomes higher than the back pressure when it is estimated that the supercharging pressure is lower than the back pressure.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described.
(車両の構成)
図1は、第1実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された、車両の全体構成を示す概略図である。なお、図1では、実線矢印がガスなどの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
(Vehicle configuration)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a vehicle to which the control device for an internal combustion engine according to the first embodiment is applied. In FIG. 1, a solid line arrow indicates the flow of gas or the like, and a broken line arrow indicates signal input / output.
車両は、主に、エアクリーナ1と、エアフロメータ2と、吸気通路3と、ターボ過給機4と、インタークーラ5と、スロットルバルブ6と、サージタンク7と、吸気ポート8と、内燃機関9と、排気ポート10と、排気通路11a、11bと、吸気ポート圧力センサ12と、排気ポート圧力センサ13と、可変動弁制御部14と、可変ノズル15と、ECU(Engine Control Unit)20と、を備える。なお、排気ポート圧力センサ13は、排気通路11a、11bに対応する排気ポート10ごとに設けられているが、図1では、説明の便宜上、省略している。
The vehicle mainly includes an
エアクリーナ1は、外部から取得された空気(吸気)を浄化して、吸気通路3に供給する。エアフロメータ2は、吸気通路3を通過する吸気の流量を検出する。吸気通路3中には、ターボ過給機4のコンプレッサ4aが配設されており、吸気はコンプレッサ4aの回転によって圧縮される(過給される)。また、吸気通路3中には、吸気を冷却するインタークーラ5と、内燃機関9に供給する吸気量を調整するスロットルバルブ6が設けられている。
The
スロットルバルブ6を通過した吸気は、サージタンク7に一旦貯蔵された後、内燃機関9の気筒(シリンダ)9a内に流入する。内燃機関9は、4つの気筒9aを有する直列4気筒型エンジンである。また、内燃機関9は、ガソリンエンジンやデーゼルエンジンなどとして構成することができる。
The intake air that has passed through the throttle valve 6 is temporarily stored in the
それぞれの気筒9aには、気筒9a内に吸気を導入するための吸気弁(不図示)と、気筒9a内のガス(排気ガス)を排出するための排気弁(不図示)が設けられている。吸気弁及び排気弁は、それぞれカムシャフト(不図示)に接続されており、カムシャフトは、可変動弁制御部14に接続されている。可変動弁制御部14は、図示しないカムシャフトを介して吸気弁及び排気弁の開閉を行う。可変動弁制御部14は、弁の開閉のタイミング(バルブタイミング)を可変制御することが可能な装置であり、ECU20から供給される制御信号S4によって制御される。例えば、可変動弁制御部14は、吸気弁と排気弁が同時に開いている期間(オーバーラップ量)などを調整することができる。オーバーラップ量が大きい場合には、吸気側と排気側との間で、圧力差に応じた方向へのガスの流れが発生する。
Each
吸気ポート8には、吸気ポート8内の圧力(以下、「吸気ポート圧」とも呼ぶ。)を検出する吸気ポート圧力センサ12が設けられている。吸気ポート圧力センサ12が検出した吸気ポート圧は検出信号S12として、ECU20に出力される。また、排気ポート10には、排気ポート10内の圧力(以下、「排気ポート圧」とも呼ぶ。)を検出する排気ポート圧力センサ13が設けられている。排気ポート圧力センサ13が検出した排気ポート圧は、検出信号S3としてECU20に出力される。なお、吸気ポート圧は過給圧に対応し、排気ポート圧は背圧に対応する。
The intake port 8 is provided with an intake
内燃機関9内における燃焼により生成した排気ガスは、排気通路11a、11bに排出される。詳しくは、図1の右から順に第1気筒、第2気筒、第3気筒、第4気筒とすると、排気通路11aは第1気筒と第4気筒に接続されており、排気通路11bは第2気筒と第3気筒に接続されている。このように排気通路11a、11bを構成することにより、第1気筒及び第4気筒と、第2気筒及び第3気筒との間において、ブローダウン(排気行程初期の高圧ガスの排出のことをいう。)などによる影響が互いに生じない。即ち、排気行程終期に、他の排出通路に接続された気筒のブローダウンによって、もう一方の排気通路に接続された気筒内の排気ガスが排出されないという問題が発生しない。
Exhaust gas generated by combustion in the
更に、排気通路11a及び排気通路11bは、それぞれターボ過給機4に接続されている。これにより、排気通路11a、11bを通過した排気ガスが、ターボ過給機4内のタービン4bを回転させる。このようなタービン4bの回転トルクが、過給機4内のコンプレッサホイールに伝達されてコンプレッサ4aが回転することによって、ターボ過給機4を通過する吸気が圧縮される。このように、ターボ過給機4は、ツインエントリー型に構成されている。
Further, the
また、ターボ過給機4には、可変ノズル15が設けられている。可変ノズル15は、ベーンによって構成され、ターボ過給機に供給される排気ガスを絞ることができる。これにより、ターボ過給機4に供給される排気ガスの流量(流速)が調整され、過給圧を変化させることができる。具体的には、可変ノズル15を閉じていくと排気ガスが絞られるため、過給圧が上昇する傾向にある。逆に、可変ノズル15を開いていくと排気ガスへの絞りが緩められるため、過給圧は低下する傾向にある。なお、可変ノズル15は、ECU20から供給される制御信号S5によって開度が制御される。また、可変ノズル15は、排気通路11aから供給される排気ガス、及び排気通路11bから供給される排気ガスの各々の量を調整可能に構成されている。
The
ECU20は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ECU20は、上記した各種センサから供給される出力に基づいて、車両内の制御を行う。具体的には、ECU20は、吸気ポート圧及び排気ポート圧に基づいて、可変ノズル15の開度(ベーン開度)と、オーバーラップ量の制御を行う。即ち、ECU20は、ベーン開度制御手段、及びオーバーラップ量制御手段として機能する。
The
(可変ノズルの制御方法)
次に、第1実施形態に係る可変ノズル15の制御方法について具体的に説明する。
(Control method of variable nozzle)
Next, the control method of the
(1)第1の例
まず、第1実施形態の第1の例に係る可変ノズル15の制御方法について説明する。
(1) 1st example First, the control method of the
第1の例では、車両が加速過渡状態で、且つオーバーラップ量が十分にあるときに、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高くなるように、可変ノズル15の開度を制御する。このような制御を行うのは、吸気ポート圧を排気ポート圧よりも高い状態にすることによって、吸気側から排気側へのガスの流れを促進させて、加速の過渡時(加速初期)における過給遅れを改善するためである。
In the first example, the opening degree of the
図2は、第1の例に係る可変ノズル制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 2 is a flowchart showing variable nozzle control processing according to the first example. This process is repeatedly executed by the
まず、ステップS101では、ECU20は、車両の運転状態が加速過渡状態であるか否かを判定する。この場合、ECU20は、アクセル開度や燃料噴射量などに基づいて、加速の要求があるか否かを判定する。詳しくは、ECU20は、過給圧の条件が要求出力に達しているか否かを判定する。加速過渡状態である場合(ステップS101;Yes)には処理はステップS102に進み、加速過渡状態でない場合(ステップS101;No)には処理は当該フローを抜ける。
First, in step S101, the
ステップS102では、ECU20は、オーバーラップ量が十分にあるか否かを判定する。具体的には、ECU20は、クランクアングルなどを取得して現在のオーバーラップ量を割り出し、基準オーバーラップ量(オーバーラップ量を判定する際に用いる「所定量」に対応する。)と現在のオーバーラップ量とを比較することによって判定を行う。基準オーバーラップ量は、内燃機関9の運転状態によって規定されるマップを用いて決定される。このマップによれば、内燃機関の回転数が大きく、且つ負荷が小さい場合、大きな基準オーバーラップ量が決定される。逆に、内燃機関の回転数が小さく、且つ負荷が大きい場合、小さな基準オーバーラップ量が決定される。
In step S102, the
現在のオーバーラップ量が基準オーバーラップ量以上である場合、即ちオーバーラップ量が十分にある場合(ステップS102;Yes)には、処理はステップS104に進む。この場合には、吸気側と排気側との間のガスの流れが発生しやすい。一方、現在のオーバーラップ量が基準オーバーラップ量未満である場合、即ちオーバーラップ量が十分にない場合(ステップS102;No)には、処理はステップS103に進む。この場合には、吸気側と排気側との間のガスの流れは発生しにくい。 If the current overlap amount is greater than or equal to the reference overlap amount, that is, if the overlap amount is sufficient (step S102; Yes), the process proceeds to step S104. In this case, a gas flow between the intake side and the exhaust side tends to occur. On the other hand, when the current overlap amount is less than the reference overlap amount, that is, when the overlap amount is not sufficient (step S102; No), the process proceeds to step S103. In this case, a gas flow between the intake side and the exhaust side hardly occurs.
ステップS103では、ECU20は、通常の可変ノズル制御を実行する。具体的には、ECU20は、現在の過給圧が目標過給圧となるように、可変ノズル15を閉じていく制御を実行する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
In step S103, the
ステップS104では、ECU20は、可変ノズル15を大きく閉じる。以降の処理で可変ノズル15を徐々に開いていく制御を実行するために、最初に可変ノズル15を大きく閉じる。この処理が終了すると、処理はステップS105に進む。
In step S104, the
ステップS105では、ECU20は、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも大きいか否かを判定する。吸気ポート圧が排気ポート圧よりも大きい場合(ステップS105;Yes)には、処理はステップS107に進む。この場合には、可変ノズル15を変えなくても、現在の開度に設定した状態で、吸気側から排気側へのガスの流れが生じる。一方、吸気ポート圧が排気ポート圧以下である場合(ステップS105;No)には、処理はステップS106に進む。この場合には、吸気側から排気側へのガスの流れが生じない。そのため、ステップS106で、ECU20は、吸気ポート圧を排気ポート圧よりも大きくするために可変ノズル15を開く。具体的には、ECU20は、所定量だけ可変ノズル15を開く。そして、処理はステップS107に進む。
In step S105, the
ステップS107では、ECU20は、可変ノズル15の制御を継続するか否かを判定する。通常の可変ノズル制御においても可変ノズル15の制御を継続するか否かの判定が行われるが、ステップS107においても、この通常の可変ノズル制御で行われる判定と同様の判定が行われる。例えば、現在の過給圧が目標過給圧に達したか否かなどの判定が行われる。制御を継続する場合(ステップS107;Yes)には、処理はステップS105に戻り、再度判定を行う。一方、制御を継続しない場合(ステップS107;No)には、処理は当該フローを抜ける。
In step S107, the
以上の処理を実行することによって、吸気ポート圧を排気ポート圧よりも高い状態に設定することができ、吸気側から排気側へのガスの流れを促進させることができる。これにより、内燃機関9に吸気を効果的に取り入れることができると共に、排気ガスを即座に排出することができるため、加速の過渡時における過給遅れを低減することが可能となる。
By executing the above processing, the intake port pressure can be set higher than the exhaust port pressure, and the flow of gas from the intake side to the exhaust side can be promoted. As a result, intake air can be effectively taken into the
(2)第2の例
次に、第1実施形態の第2の例に係る可変ノズル15の制御方法について説明する。
(2) Second Example Next, a control method for the
第2の例では、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて可変ノズル15の開度の制御を行う点で、前述した第1の例とは異なる。
The second example is different from the first example described above in that the opening degree of the
図3は、第2の例に係る可変ノズル制御処理を示すフローチャートである。この処理も、ECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing variable nozzle control processing according to the second example. This process is also repeatedly executed by the
ステップS201〜S205の処理及びステップS207の処理は、前述した第1の例に係るステップS101〜S105の処理及びステップS107の処理と同様であるため、これらの処理の説明を省略する。第2の例に係る可変ノズル制御処理では、第1の例に係るステップS106の代わりに、ステップS206の処理を行う。よって、ここでは、ステップS206の処理について説明する。 Since the processes of steps S201 to S205 and the process of step S207 are the same as the processes of steps S101 to S105 and the process of step S107 according to the first example described above, description of these processes will be omitted. In the variable nozzle control process according to the second example, the process of step S206 is performed instead of step S106 according to the first example. Therefore, here, the process of step S206 will be described.
ステップS206では、ECU20は、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて、可変ノズル15を開く。具体的には、ECU20は、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて、現在の可変ノズル15の開度(以下、「現開度」と呼ぶ。)に対して開く開度(以下、この開度を「開き開度」と呼ぶ。)を決定する。
In step S206, the
例えば、ECU20は、図4に示すようなマップを用いて開き開度を決定する。図4は、横軸に吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧(絶対値によって示している。)を示し、縦軸に開き開度を示す。このマップによれば、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧が大きいほど、開き開度として大きな開度が決定され、差圧が小さいほど、開き開度として小さな開度が決定される。ECU20は、このようにして決定された開き開度を、現在の可変ノズル15の開度に対して加算した開度を可変ノズル15に対して設定する。以上の処理が終了すると、処理はステップS207に進み、可変ノズル15を開く制御を継続するか否かの判定を行う。
For example, the
以上の処理を実行することより、排気ポート圧が吸気ポート圧よりもかなり高いときに、可変ノズル15を大きく開くことができるため、即座に、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高い状態に設定することが可能となる。これにより、過渡時の過給遅れを即座に改善することが可能となる。
By executing the above processing, when the exhaust port pressure is considerably higher than the intake port pressure, the
(3)第3の例
次に、第1実施形態の第3の例に係る可変ノズル15の制御方法について説明する。
(3) Third Example Next, a control method for the
第3の例では、可変ノズル15を開く制御を開始する前に設定する開度(以下、この開度を「基本開度」と呼ぶ、)を、内燃機関9の状態に応じて変化させる点で、前述した第1の例及び第2の例とは異なる。このように基本開度を変更するのは、内燃機関9の状態に応じて最適な基本開度が変化するためである。
In the third example, the opening degree (hereinafter, this opening degree is referred to as “basic opening degree”) set before starting the control for opening the
図5は、第3の例に係る可変ノズル制御処理を示すフローチャートである。この処理も、ECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing variable nozzle control processing according to the third example. This process is also repeatedly executed by the
ステップS301〜S303の処理及びステップS305〜S307の処理は、前述した第1の例に係るステップS101〜S103の処理及びステップS105〜S107の処理と同様であるため、これらの処理の説明を省略する。第3の例に係る可変ノズル制御処理では、第1の例に係るステップS104の代わりに、ステップS304の処理を行う。よって、ここでは、ステップS304の処理について説明する。 Since the processes of steps S301 to S303 and the processes of steps S305 to S307 are the same as the processes of steps S101 to S103 and the processes of steps S105 to S107 according to the first example, description of these processes is omitted. . In the variable nozzle control process according to the third example, the process of step S304 is performed instead of step S104 according to the first example. Therefore, here, the process of step S304 will be described.
ステップS304では、ECU20は、内燃機関9の運転状態に基づいて可変ノズル15を閉じる。この場合、ECU20は、内燃機関9の運転状態に応じて、可変ノズル15を閉じる際に用いる基本開度を変更する。そして、ECU20は、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて決定される開度(以下、この開度を「変化開度」と呼ぶ。)を用いて、基本開度を変化させた開度に可変ノズル15を設定する。即ち、ECU20は、基本開度に対して変化開度を加算した開度に可変ノズル15を設定する。なお、変化開度は、処理を繰り返す過程において、前述した開き開度を加算していった値に相当する。以上の処理が終了すると、処理はステップS305に進み、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高いか否かの判定が行われる。
In step S <b> 304, the
ここで、基本開度を決定する方法の具体例について、図6を用いて説明する。図6は、基本開度を決定する際に用いるマップを示している。図6は、横軸に内燃機関9の回転数を示し、縦軸に内燃機関9の負荷(噴射量などによって決定される)を示している。このマップによれば、回転数が高く、且つ負荷が大きい場合には、閉じ側の開度に基本開度が設定され、回転数が低く、且つ負荷が小さい場合には、開き側の開度に基本開度が設定される。
Here, a specific example of a method for determining the basic opening will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a map used when determining the basic opening. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the rotational speed of the
なお、前述した基本開度を設定する処理は、吸気ポート圧を排気ポート圧よりも高くするための処理(ステップS305〜S307)を行うたびに実行される。具体的には、ステップS307において可変ノズル15の制御を継続すると判定された場合(ステップS307;Yes)には、処理はステップS304に戻り、再度ステップS304の処理が行われる。
The process for setting the basic opening described above is executed every time the process (steps S305 to S307) for making the intake port pressure higher than the exhaust port pressure is performed. Specifically, when it is determined in step S307 that control of the
このように、第3の例に係る可変ノズル制御処理によれば、内燃機関9の運転状態に応じて基本開度を設定する処理を繰り返し実行するため、内燃機関9の運転状態に影響を受けることなく、適切に可変ノズル15を開く制御を行うことができる。これにより、過渡時の過給遅れを適切に低減することが可能となる。
As described above, according to the variable nozzle control process according to the third example, the process of setting the basic opening according to the operation state of the
なお、ステップS304の処理を行うたびに変化開度を更新(クリア)することに限定はされず、ステップS304〜S307の処理の終了後に決定された変化開度を記憶して、記憶された変化開度を次回のステップS304の処理における初期値として用いても良い。即ち、変化開度を学習させても良い。これによっても、迅速に過給遅れを改善することが可能となる。 In addition, it is not limited to updating (clearing) the change opening every time the process of step S304 is performed, the change opening determined after the process of steps S304 to S307 is stored, and the stored change is stored. The opening degree may be used as an initial value in the next process of step S304. That is, the change opening degree may be learned. This also makes it possible to quickly improve the supercharging delay.
また、第3の例に係るステップS306の処理においても、第2の例で示したステップS206の処理と同様に、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて決定される開き開度を用いて可変ノズル15を開く制御を行っても良い。
Also in the process of step S306 according to the third example, the opening degree determined based on the differential pressure between the intake port pressure and the exhaust port pressure is the same as the process of step S206 shown in the second example. You may perform control which opens the
(4)第4の例
次に、第1実施形態の第4の例に係る可変ノズル15の制御方法について説明する。
(4) Fourth Example Next, a method for controlling the
第4の例では、可変ノズル15の開度が開き側の上限値(以下、「限界開度」と呼ぶ。)に達したか否かを考慮に入れて制御を行う点で、前述した第1の例〜第3の例とは異なる。具体的には、可変ノズル15の開度が限界開度となった場合には、オーバーラップ量を減らし、且つ可変ノズル15を閉じる制御を行う。こうするのは、可変ノズル15を限界開度まで開いた状態においては、吸気ポート圧の上昇が遅くなり、吸気ポート圧が即座に排気ポート圧よりも高くならない場合があるためである。このような場合には、可変ノズル15を更に開いて密度の低い吸気を導入するよりも、可変ノズル15を閉じて密度の高い吸気を導入するほうが、全体としてより多くの質量の吸気を導入することができる。
In the fourth example, control is performed in consideration of whether or not the opening degree of the
図7は、第4の例に係る可変ノズル制御処理を示すフローチャートである。この処理も、ECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 7 is a flowchart showing variable nozzle control processing according to the fourth example. This process is also repeatedly executed by the
ステップS401、S402、S403、S404、S406、S407、及びS409の処理は、それぞれ、前述した第1の例に係るS101、S102、S104、S105、S106、S107、及びS103の処理と同様であるため、これらの処理の説明を省略する。ここでは、可変ノズル15を開く処理(ステップS406)の前に行うステップS405の処理と、S405の処理後に行うステップS408の処理について説明する。 The processes of steps S401, S402, S403, S404, S406, S407, and S409 are the same as the processes of S101, S102, S104, S105, S106, S107, and S103 according to the first example described above, respectively. Explanation of these processes is omitted. Here, the process of step S405 performed before the process of opening the variable nozzle 15 (step S406) and the process of step S408 performed after the process of S405 will be described.
ステップS405では、ECU20は、可変ノズル15を開いても良いか否かを判定する。この場合、ECU20は、現在の可変ノズル15の開度が限界開度を超えているか否かを判定する。例えば、ECU20は、内燃機関9の運転状態によって規定されるマップを用いて限界開度を決定する。
In step S405, the
図8は、限界開度を決定する際に用いるマップの例を示している。図8は、横軸に内燃機関9の回転数を示し、縦軸に限界開度を示している。このマップによれば、回転数が高いほど小さな限界開度が決定され、逆に、回転数が低いほど大きな限界開度が決定される。
FIG. 8 shows an example of a map used when determining the limit opening. FIG. 8 shows the rotational speed of the
図7に戻って、ステップS405の処理の説明を行う。可変ノズル15の開度が限界開度を超えている場合(ステップS405;No)には、処理はステップS408に進む。この場合、可変ノズル15を更に開いても、吸気ポート圧の上昇が遅く、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高くならない場合がある。よって、可変ノズル15をこれ以上開くことは好ましくない。一方、可変ノズル15の開度が限界開度を超えていない場合(ステップS405;Yes)には、処理はステップS406に進む。この場合には、可変ノズル15を開いても問題は生じないため、言い換えると可変ノズル15を開いたほうが吸気ポート圧を上昇させることができるため、ステップS406において可変ノズル15を開く処理を行う。
Returning to FIG. 7, the processing in step S405 will be described. When the opening degree of the
ステップS408では、ECU20は、オーバーラップ量を減らす処理を行う。具体的には、ECU20は、可変動弁制御部14を制御することによって、オーバーラップ量を減らす。そして、処理はステップS409に進み、ECU20は、通常の可変ノズル制御を実行する。即ち、ECU20は、可変ノズル15を限界開度から閉じこんでいく制御を実行する。これにより、可変ノズル15を開く制御を続行する場合と比較して、吸気ポート圧を早期に高めることができる。こうなるのは、可変ノズル15を開く制御を続行する場合には密度の低い吸気が導入されるが、可変ノズル15を閉じた場合には密度の高い吸気が導入されるため、結果的に多くの質量の吸気を導入されることとなるためである。
In step S408, the
以上の処理を実行することにより、無駄に可変ノズル15を開く制御が実行されることを防止して、過渡時の過給遅れを適切に改善することができる。
By executing the above processing, it is possible to prevent the control to open the
なお、第4の例に係るステップS403の処理においても、前述した第3の例で示したステップS304の処理と同様に、車両の運転状態から決定される基本開度を用いて可変ノズル15を閉じる処理を行っても良い。更に、ステップS406の処理においても、前述した第2の例で示したステップS206の処理と同様に、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて決定される開き開度を用いて可変ノズル15を開いても良い。
In the process of step S403 according to the fourth example, similarly to the process of step S304 shown in the third example, the
(5)第5の例
次に、第1実施形態の第5の例に係る可変ノズル15の制御方法について説明する。
(5) Fifth Example Next, a control method for the
第5の例では、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高いときに、可変ノズル15を閉じても吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高い状態を維持できる場合には、可変ノズル15を閉じる処理を行う点で、前述した第1の例〜第4の例とは異なる。可変ノズル15を閉じても吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高い状態を維持できるような状況においては、可変ノズル15を閉じることによって過給圧(吸気通路3の内圧)を上昇させるための制御を行っても、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも低くなることはない。したがって、第5の例では、このような状況において、可変ノズル15を開く制御を行う代わりに閉じる制御を行うことによって、過給圧の上昇を図る。
In the fifth example, when the intake port pressure is higher than the exhaust port pressure, if the intake port pressure can be maintained higher than the exhaust port pressure even if the
図9は、第5の例に係る可変ノズル制御処理を示すフローチャートである。この処理も、ECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 9 is a flowchart illustrating variable nozzle control processing according to the fifth example. This process is also repeatedly executed by the
ステップS501〜S507の処理は、前述した第1の例に係るステップS101〜S107の処理と同様であるため、説明を省略する。第5の例では、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高い場合(ステップS505;Yes)に、可変ノズル15の制御を継続するか否かの判定を行う代わりに、ステップS508及びステップ509の処理を行う。よって、ここでは、ステップS508及びステップ509の処理について説明を行う。
Since the processing of steps S501 to S507 is the same as the processing of steps S101 to S107 according to the first example described above, the description thereof is omitted. In the fifth example, when the intake port pressure is higher than the exhaust port pressure (step S505; Yes), instead of determining whether or not to continue the control of the
ステップS508では、ECU20は、可変ノズル15を閉じても良いか否かの判定を行う。具体的には、ECU20は、以下の(a)〜(c)のいずれかに該当する場合には、可変ノズル15を閉じても良いと判定する。
In step S508, the
(a)ステップS505〜S509の処理を繰り返し実行した場合において、ステップS506の可変ノズル15を開く処理を一度も行っていない場合
(b)吸気ポート圧が排気ポート圧よりもかなり高い場合
(c)吸気ポート圧が所定圧よりも低い場合
上記の(a)及び(b)に該当する場合には、可変ノズル15を閉じても、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも低くなることはない、即ち吸気ポート圧と排気ポート圧との圧力の関係が逆転することはない。一方、(c)に該当する場合には、ステップS504において可変ノズル15を閉じ足りなかった場合に該当する。例えば、可変ノズル15における経年変化やヒスなどが原因で、所望の開度にまで閉じられなかった場合などに、このような状況が生じる。(c)に該当する場合にも、可変ノズル15を閉じても、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも低くなることはない。
(A) When the processes of steps S505 to S509 are repeatedly executed, the process of opening the
可変ノズル15を閉じても良いと判定された場合(ステップS508;Yes)には、処理はステップS509に進む。ステップS509では、ECU20は、可変ノズル15を閉じる処理を行う。一方、可変ノズル15を閉じても良いと判定されなかった場合(ステップS508;Yes)には、処理はステップS507に進む。この場合、可変ノズル15の開度を変化させることなく、ステップS509で可変ノズル15の制御を継続するか否かの判定が行われる。
If it is determined that the
このように、第5の例に係る可変ノズル制御処理では、可変ノズル15を閉じても吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高い状態を維持できる場合(上記した(a)〜(c)のいずれかの条件を満たした場合)に、可変ノズル15を開く代わりに可変ノズル15を閉じる制御を行う。これにより、過給圧を効果的に上昇させることができるため、加速の過渡時における過給遅れを改善することが可能となる。
As described above, in the variable nozzle control process according to the fifth example, even when the
なお、第5の例に係るステップS504の処理においても、前述した第3の例で示したステップS304の処理と同様に、車両の運転状態から決定される基本開度を用いて可変ノズル15を閉じる処理を行っても良い。更に、ステップS506の処理においても、前述した第2の例で示したステップS206の処理と同様に、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて決定される開き開度を用いて可変ノズル15を開いても良い。
In the process of step S504 according to the fifth example, similarly to the process of step S304 shown in the third example, the
また、ステップS505とステップS506の処理の間に、前述した第4の例で示したステップS405の処理と同様に、可変ノズル15の開度が限界開度を超えているか否かの判定を行っても良い。更に、可変ノズル15の開度が限界開度を超えている場合には、前述した第4の例で示したステップS408の処理と同様に、オーバーラップ量を減らす処理を行うことも可能である。
Further, during the processing of step S505 and step S506, it is determined whether or not the opening of the
(6)第6の例
次に、第1実施形態の第6の例に係る可変ノズル15の制御方法について説明する。
(6) Sixth Example Next, a control method for the
第6の例も、可変ノズル15を閉じても吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高い状態を維持できると判断された場合に、可変ノズル15を閉じる処理を行う点で、前述した第5の例と同様である。しかし、第6の例では、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて可変ノズル15を閉じる制御を行う点で、第5の例とは異なる。差圧に基づいて可変ノズル15を閉じる制御を行うことにより、差圧が大きい場合には、可変ノズル15を大きく閉め込むことができ、即座に可変ノズル15の開度を目標開度に設定することができる。逆に、差圧が小さい場合には、可変ノズル15を無駄に大きく閉め込むことを防止して、適切な開度によって閉め込むことができる。したがって、第6の例に係る可変ノズル15の制御方法によれば、可変ノズル15の開度を適切に目標開度に設定することが可能となる。
The sixth example also performs the process of closing the
図10は、第6の例に係る可変ノズル制御処理を示すフローチャートである。この処理も、ECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 10 is a flowchart showing variable nozzle control processing according to the sixth example. This process is also repeatedly executed by the
ステップS601〜S608の処理は、前述した第5の例に係るステップS501〜S508の処理と同様であるため、説明を省略する。第6の例では、第5の例のステップS509の代わりにステップS609の処理を行う。よって、ここでは、ステップS609の処理について説明する。 Since the processing of steps S601 to S608 is the same as the processing of steps S501 to S508 according to the fifth example described above, the description thereof is omitted. In the sixth example, the process of step S609 is performed instead of step S509 of the fifth example. Therefore, here, the process of step S609 will be described.
ステップS609では、ECU20は、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて、可変ノズル15を閉じる。具体的には、ECU20は、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて、現在の可変ノズル15の開度(現開度)に対して閉じ込む開度(以下、この開度を「閉じ込み開度」と呼ぶ。)を決定する。
In step S609, the
例えば、ECU20は、図11に示すようなマップを用いて閉じ込み開度を決定する。図11は、横軸に吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧(絶対値によって示している。)を示し、縦軸に閉じ込み開度を示す。このマップによれば、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧が大きいほど閉じ込み開度として大きな開度が決定され、差圧が小さいほど閉じ込み開度として小さな開度が決定される。即ち、差圧が大きいほど可変ノズル15は大きく閉じられ、差圧が小さいほど可変ノズル15は小さく閉じられる。ECU20は、このようにして決定された閉じ込み開度を、現在の可変ノズル15の開度に対して減算した開度に可変ノズル15を設定する。以上の処理が終了すると、処理はステップS607に進み、可変ノズル15の制御を継続するか否かの判定を行う。
For example, the
このように、第6の例に係る可変ノズル制御処理によれば、可変ノズル15を閉じても吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高い状態を維持できると判断された場合に、目標開度まで即座に可変ノズル15を閉じることができる。これにより、過給圧を効果的に向上させることができるため、加速の過渡時における過給遅れを改善することが可能となる。
Thus, according to the variable nozzle control processing according to the sixth example, when it is determined that the intake port pressure can be maintained higher than the exhaust port pressure even when the
なお、第6の例に係るステップS604の処理においても、前述した第3の例で示したステップS304の処理と同様に、車両の運転状態から決定される基本開度を用いて可変ノズル15を閉じる処理を行っても良い。更に、ステップS606の処理においても、前述した第2の例で示したステップS206の処理と同様に、吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて決定される開き開度を用いて可変ノズル15を開いても良い。
In the process of step S604 according to the sixth example, similarly to the process of step S304 shown in the third example, the
また、ステップS605とステップS606の処理の間に、前述した第4の例で示したステップS405の処理と同様に、可変ノズル15の開度が限界開度を超えているか否かの判定を行っても良い。更に、可変ノズル15の開度が限界開度を超えている場合には、前述した第4の例で示したステップS408の処理と同様に、オーバーラップ量を減らす処理を行うことも可能である。
Further, during the processing of step S605 and step S606, it is determined whether or not the opening of the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
(車両の構成)
図12は、第2実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された、車両の全体構成を示す概略図である。なお、図12では、実線矢印がガスなどの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
(Vehicle configuration)
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a vehicle to which the control device for an internal combustion engine according to the second embodiment is applied. In FIG. 12, a solid line arrow indicates the flow of gas or the like, and a broken line arrow indicates signal input / output.
第2実施形態に係る車両は、筒内圧センサ16と、排気温度センサ17と、吸気温度センサ18と、吸気ポート温度センサ25と、酸素濃度センサ26とを備え、ECU20の代わりにECU21を有する点で、前述した第1実施形態に係る車両とは異なる。また、第2実施形態に係る車両は、排気ポート圧力センサ13を有していない。第1実施形態に係る車両と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。
The vehicle according to the second embodiment includes an in-
なお、筒内圧センサ16は複数の気筒9aごとに各々設けられているが、図12では、説明の便宜上省略している。また、排気温度センサ17も排気通路11a、11bにそれぞれ設けられているが、図12では、説明の便宜上省略している。
Although the in-
筒内圧センサ16は、気筒9aの内圧を検出し、検出した圧力を検出信号S6としてECU21に出力する。排気温度センサ17は、排気ガスの温度を検出し、検出した温度を検出信号S7としてECU21に出力する。吸気温度センサ18は、インテークマニホールドの吸気の温度を検出し、検出した温度を検出信号S8としてECU21に出力する。
The in-
また、吸気ポート温度センサ25は、吸気ポート8の温度を検出し、検出した温度を検出信号S25としてECU21に出力する。酸素濃度センサ26は、吸気ポート8内の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度を検出信号S26としてECU21に出力する。更に、エアフロメータ2は、吸気通路3を通過する吸気の流量(以下、「吸入空気量」とも呼ぶ。)を検出し、検出した吸入空気量を検出信号S27としてECU21に出力する。
The intake
ECU21は、車両内の各種センサから検出信号を取得し、これらに基づいて可変ノズル15の制御を行う。具体的には、ECU21は、上記したセンサの少なくともいずれかの検出信号に基づいて排気側から吸気側への吹き返しの有無を推測し、この推測結果に基づいて可変ノズル15の開度の制御を行う。言い換えると、ECU21は、吸気ポート圧と排気ポート圧との大小関係を推測し、この推定結果に基づいて可変ノズル15の開度を制御する。このように、第2実施形態に係るECU21は、第1の推測手段及び第2推測手段として機能する。
ECU21 acquires a detection signal from the various sensors in a vehicle, and controls
(可変ノズルの制御方法)
次に、第2実施形態に係る可変ノズル15の制御方法について、図13を用いて説明する。
(Control method of variable nozzle)
Next, a method for controlling the
図13は、第2実施形態に係る可変ノズル制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ECU21によって所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 13 is a flowchart showing variable nozzle control processing according to the second embodiment. This process is repeatedly executed by the
第2実施形態に係る可変ノズル制御処理は、吸気ポート圧力センサ12が検出した吸気ポート圧と排気ポート圧力センサ13が検出した排気ポート圧との大小関係を比較する代わりに、他のセンサの出力に基づいて排気側から吸気側への吹き返しの有無を推測する、即ち吸気ポート圧と排気ポート圧との大小関係を推測する点で、前述した第1実施形態に係る可変ノズル制御処理とは異なる。詳しくは、第2実施形態に係る可変ノズル制御処理では、排気ポート圧を直接検出せずに、吸気ポート圧と排気ポート圧との大小関係を推測する。
In the variable nozzle control process according to the second embodiment, instead of comparing the magnitude relationship between the intake port pressure detected by the intake
具体的には、第2実施形態に係る可変ノズル制御処理では、前述したステップS105やステップS205などの判定の代わりに、ステップS905の判定を行う。ステップS901〜S904の処理はステップS101〜S104の処理と同様であり、ステップS906〜S907の処理はステップS106〜S107の処理と同様であるため、これらの説明を省略し、ここではステップS905の処理についてのみ説明を行う。 Specifically, in the variable nozzle control process according to the second embodiment, the determination in step S905 is performed instead of the determination in steps S105 and S205 described above. The processing in steps S901 to S904 is the same as the processing in steps S101 to S104, and the processing in steps S906 to S907 is the same as the processing in steps S106 to S107. Therefore, these descriptions are omitted, and here the processing in step S905 is performed. Only will be described.
ステップS905では、ECU21は、排気側から吸気側へのガスの吹き返しの有無を判定する。具体的には、ECU21は、車両内のセンサからの検出信号に基づいて、吸気ポート圧と排気ポート圧との大小関係を推測することによって、吹き返しの有無を判定する。吸気ポート圧が排気ポート圧よりも高いと推測された場合、即ち吹き返しが生じていないと推測された場合には(ステップS905;Yes)、処理はステップS907に進む。ステップS907では、可変ノズル15の制御を継続するか否かの判定が行われる。一方、吸気ポート圧が排気ポート圧よりも低いと推測された場合、即ち吹き返しが生じていると推測された場合には(ステップS905;No)、処理はステップS906に進む。ステップS906では、ECU21は、可変ノズル15を開く制御を行う。
In step S905, the
このように、第2の実施形態では、排気ポート圧力センサを用いることなく、吹き返しを推測して可変ノズル15の制御を行う。これにより、高応答な排気ポート圧力センサを設ける必要がないので、装置の構成を簡略化することができると共に、コストを低減することが可能となる。また、排気ポート圧力センサの耐久性や搭載性などにおける不具合の発生も抑制することができる。
As described above, in the second embodiment, the
なお、第2実施形態に係るステップS904の処理においても、前述した第1実施形態で示したステップS304の処理と同様に、車両の運転状態から決定される基本開度を用いて可変ノズル15を閉じる処理を行っても良い。更に、ステップS906の処理においても、第1実施形態で示したステップS206の処理と同様に、推測された吸気ポート圧と排気ポート圧との差圧に基づいて開き開度を決定し、決定された開き開度を用いて可変ノズル15を開いても良い。
In the process of step S904 according to the second embodiment, similarly to the process of step S304 described in the first embodiment, the
また、ステップS905とステップS906の処理の間に、前述した第1実施形態で示したステップS405の処理と同様に、可変ノズル15の開度が限界開度を超えているか否かの判定を行っても良い。更に、可変ノズル15の開度が限界開度を超えている場合には、第1実施形態で示したステップS408の処理と同様に、オーバーラップ量を減らす処理を行うことも可能である。
Further, during the processing of step S905 and step S906, it is determined whether or not the opening of the
(推測方法)
次に、吸気ポート圧と排気ポート圧との大小関係を推測する方法の具体例について説明する。
(Guide method)
Next, a specific example of a method for estimating the magnitude relationship between the intake port pressure and the exhaust port pressure will be described.
なお、図12に示した車両は、以下で説明する推測方法において用いるセンサを全て具備しているものを示しているが、以下の推測方法のいずれかのみを用いる場合には、車両は、その推測方法に用いるセンサのみを有すれば良い。 Note that the vehicle shown in FIG. 12 is provided with all the sensors used in the estimation method described below, but when only one of the following estimation methods is used, the vehicle It is only necessary to have a sensor used for the estimation method.
(1)第1の例
まず、第2実施形態の第1の例に係る推測方法について、図14を用いて説明する。
(1) First Example First, an estimation method according to a first example of the second embodiment will be described with reference to FIG.
図14は、吸気ポート圧変化を示す図であり、横軸にクランク角を示し、縦軸に吸気ポート圧を示している。具体的には、クランク角t1において吸気弁を開き、クランク角t2において排気弁を閉じている。また、クランク角t1とクランク角t2との間は、吸気弁及び排気弁の両方が開いているオーバーラップ期間に対応する。なお、吸気ポート圧は、吸気ポート圧力センサ12によって検出された圧力である。
FIG. 14 is a graph showing changes in intake port pressure, where the horizontal axis indicates the crank angle and the vertical axis indicates the intake port pressure. Specifically, the intake valve is opened at the crank angle t1, and the exhaust valve is closed at the crank angle t2. The crank angle t1 and the crank angle t2 correspond to an overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are open. The intake port pressure is a pressure detected by the intake
図14では、実線が吹き返しが無い場合の吸気ポート圧変化を示し、破線が吹き返しが有る場合の吸気ポート圧変化を示している。これより、吹き返しが有る場合には、吹き返しが無い場合と比較して、吸気弁を開いた直後に吸気ポート圧が上昇していることがわかる。このような吸気ポート圧の上昇は、排気側から吸気側にガスが逆流したために生じている。したがって、ECU21は、吸気弁を開いた直後の吸気ポート圧の上昇率を測定することによって、吹き返しの有無を判定することができる。
In FIG. 14, the solid line indicates the intake port pressure change when there is no blowback, and the broken line indicates the intake port pressure change when there is blowback. From this, it can be seen that the intake port pressure rises immediately after the intake valve is opened when there is blowback, compared to when there is no blowback. Such an increase in the intake port pressure is caused by the backflow of gas from the exhaust side to the intake side. Therefore, the
(2)第2の例
次に、第2実施形態の第2の例に係る推測方法について説明する。
(2) Second Example Next, an estimation method according to a second example of the second embodiment will be described.
第2の例は、第1の例とは異なり、吸気ポート圧変化の代わりに吸気ポート温度変化に基づいて、吹き返しの有無を推測する。この吸気ポート温度は、吸気ポート温度センサ25によって検出された温度である。
Unlike the first example, the second example estimates the presence or absence of blow-back based on the intake port temperature change instead of the intake port pressure change. This intake port temperature is a temperature detected by the intake
吸気ポート温度変化を用いることによっても、前述した第1の例と同様に、吹き返しの有無を推測することができる。具体的には、吹き返しが有る場合には、吸気弁を開いた直後に吸気ポート温度が上昇する。このような吸気ポート温度の上昇は、比較的高温である燃焼後のガス(排気ガス)が、排気側から吸気側に逆流した場合に生じる。以上より、ECU21は、吸気弁を開いた直後の吸気ポート温度の上昇率を測定することによって、吹き返しの有無を判定することができる。
Also by using the intake port temperature change, the presence or absence of blow-back can be estimated as in the first example described above. Specifically, when there is blowback, the intake port temperature rises immediately after opening the intake valve. Such an increase in the intake port temperature occurs when the combustion gas (exhaust gas) having a relatively high temperature flows backward from the exhaust side to the intake side. As described above, the
(3)第3の例
次に、第2実施形態の第3の例に係る推測方法について説明する。第3の例では、吸気ポート8における酸素濃度に基づいて吹き返しの有無を推測する点で、前述した第1の例及び第2の例とは異なる。
(3) Third Example Next, an estimation method according to a third example of the second embodiment will be described. The third example is different from the first example and the second example described above in that the presence or absence of blowback is estimated based on the oxygen concentration in the intake port 8.
図15は、酸素濃度変化を示す図であり、横軸にクランク角を示し、縦軸に酸素濃度を示している。具体的には、クランク角t1において吸気弁を開き、クランク角t2において排気弁を閉じている。また、クランク角t1とクランク角t2との間は、吸気弁及び排気弁の両方が開いているオーバーラップ期間に対応する。なお、酸素濃度は、酸素濃度センサ26によって検出された圧力である。
FIG. 15 is a graph showing changes in oxygen concentration, with the abscissa indicating the crank angle and the ordinate indicating the oxygen concentration. Specifically, the intake valve is opened at the crank angle t1, and the exhaust valve is closed at the crank angle t2. The crank angle t1 and the crank angle t2 correspond to an overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are open. The oxygen concentration is a pressure detected by the
図15では、実線が吹き返しが無い場合の酸素濃度変化を示し、破線が吹き返しが有る場合の酸素濃度変化を示している。これより、吹き返しが有る場合には、吹き返しが無い場合と比較して、吸気弁を開いた直後に酸素濃度が低下していることがわかる。このような酸素濃度の低下は、燃焼後のガスが排気側から吸気側に逆流したために生じている。したがって、ECU21は、吸気弁を開いた直後の酸素濃度の低下率を測定することによって、吹き返しの有無を判定することができる。
In FIG. 15, the solid line shows the oxygen concentration change when there is no blowback, and the broken line shows the oxygen concentration change when there is blowback. From this, it can be seen that when there is blowback, the oxygen concentration is reduced immediately after the intake valve is opened compared to when there is no blowback. Such a decrease in the oxygen concentration occurs because the gas after combustion flows backward from the exhaust side to the intake side. Therefore, the
(4)第4の例
次に、第2実施形態の第4の例に係る推測方法について説明する。
(4) Fourth Example Next, an estimation method according to a fourth example of the second embodiment will be described.
第4の例では、吸気弁を開いたときの、吸気ポート圧と筒内圧に基づいて吹き返しを推測する点で、前述した第1の例〜第3の例とは異なる。吸気ポート圧は吸気ポート圧力センサ12が検出した圧力であり、筒内圧は筒内圧センサ16によって検出された圧力である。
The fourth example differs from the first to third examples described above in that the blowback is estimated based on the intake port pressure and the in-cylinder pressure when the intake valve is opened. The intake port pressure is a pressure detected by the intake
上記の第1の例〜第3の例に係る推測方法を用いた場合には、オーバーラップのタイミングにおいて、吸気脈動によって正圧波が伝わってきた場合、吹き返しの有無を正確に判定することができない場合がある。これは、オーバーラップのタイミングで吸気脈動が生じた場合には、吸気ポート圧又は吸気ポート温度の上昇が発生する可能性があるからである。よって、第4の例では、判定精度を向上させるために、吸気ポート圧だけでなく筒内圧も用いることによって、吹き返しの有無を判定する。こうするのは、筒内圧は吸気脈動の影響をほとんど受けないためである。 When the estimation methods according to the first to third examples are used, if a positive pressure wave is transmitted by the intake pulsation at the overlap timing, it is not possible to accurately determine the presence or absence of the blow-back. There is a case. This is because if intake pulsation occurs at the timing of overlap, intake port pressure or intake port temperature may increase. Therefore, in the fourth example, in order to improve the determination accuracy, the presence or absence of blow-back is determined by using not only the intake port pressure but also the in-cylinder pressure. This is because the in-cylinder pressure is hardly affected by the intake pulsation.
具体的には、ECU21は、吸気ポート圧が筒内圧未満である場合に、吹き返し有りと判定する。このように、第4の例に係る推測方法によれば、吸気ポート圧と気筒9aの筒内圧を用いるため、吸気脈動による影響を受けることなく、精度良く吹き返しの有無の判定を行うことができる。
Specifically, the
(5)第5の例
次に、第2実施形態の第5の例に係る推測方法について説明する。
(5) Fifth Example Next, an estimation method according to a fifth example of the second embodiment will be described.
第5の例では、予測した排気ポート圧を用いて吹き返しの有無を判定する点で、第1の例〜第4の例とは異なる。このように予測された排気ポート圧を用いるのは、予測された排気ポート圧も吸気脈動の影響をほとんど受けないためである。 The fifth example differs from the first example to the fourth example in that the presence or absence of blowback is determined using the predicted exhaust port pressure. The reason why the predicted exhaust port pressure is used is that the predicted exhaust port pressure is hardly affected by the intake pulsation.
具体的には、第5の例では、吸入空気量及び排気温度によって規定されるマップなどを参照して、排気ポート圧を推測する。このマップは、吸入空気量と排気温度と排気ポート圧との関係を、予め実験などによって求めることにより作成される。また、マップを参照する際に用いる吸入空気量及び排気温度は、それぞれエアフロメータ2及び排気温度センサ17から取得される。
Specifically, in the fifth example, the exhaust port pressure is estimated with reference to a map defined by the intake air amount and the exhaust temperature. This map is created by previously obtaining the relationship among the intake air amount, the exhaust temperature, and the exhaust port pressure through experiments or the like. Further, the intake air amount and the exhaust temperature used when referring to the map are acquired from the
ECU21は、吸気ポート圧力センサ12によって検出された吸気ポート圧が、上記のようにして推測された排気ポート圧よりも低い場合に、吹き返し有りと判定する。以上のような判定を行うことにより、吸気脈動による影響を受けることなく、精度良く吹き返しの有無の判定を行うことができる。このように、第5の例に係る推測方法によれば、予測された排気ポート圧を用いるため、吸気脈動による影響を受けることなく、精度良く吹き返しの有無の判定を行うことができる。
The
(6)第6の例
次に、第2実施形態の第6の例に係る推測方法について説明する。
(6) Sixth Example Next, an estimation method according to a sixth example of the second embodiment will be described.
第6の例では、体積効率(行程容積に対して、1サイクル当たりに吸入される空気の容積の比率)の変化に基づいて吹き返しの有無を判定する点で、第1の例〜第5の例とは異なる。この体積効率は、吸入空気量、吸気温度、及び吸気ポート圧に基づいて計算される。この場合、吸入空気量はエアフロメータ2によって検出され、吸気温度は吸気温度センサ18によって検出され、吸気ポート圧は吸気ポート圧力センサ12によって検出される。
In the sixth example, from the first example to the fifth example, the presence or absence of blowback is determined based on the change in volumetric efficiency (ratio of the volume of air sucked per cycle with respect to the stroke volume). Different from the example. This volumetric efficiency is calculated based on the intake air amount, the intake air temperature, and the intake port pressure. In this case, the intake air amount is detected by the
通常、排気圧力が上昇して吹き返しが発生した場合には、排気側から吸気側にガスが逆流するため、体積効率は低下する。したがって、ECU21は、体積効率の低下率を計算することによって、吹き返しの有無を推測する。
Usually, when exhaust pressure rises and blowback occurs, the gas flows backward from the exhaust side to the intake side, so volume efficiency decreases. Therefore, the
このように、第6の例に係る推測方法によっても、体積効率を用いるため、吸気脈動による影響を受けることなく、精度良く吹き返しの有無の判定を行うことができる。更に、第6の例では、吸気弁の開弁タイミングにおける圧力や温度などを判定に用いないため、前述した第1の例〜第5の例と比較して、高応答のセンサを用いる必要がない。よって、第6の例によれば、コストを低減することができる。 As described above, the estimation method according to the sixth example also uses the volumetric efficiency, so that it is possible to accurately determine the presence or absence of the blow-back without being affected by the intake pulsation. Furthermore, in the sixth example, since the pressure and temperature at the opening timing of the intake valve are not used for the determination, it is necessary to use a sensor with high response compared to the first to fifth examples described above. Absent. Therefore, according to the sixth example, the cost can be reduced.
[変形例]
本発明は、直列4気筒エンジンに適用は限定されず、V型6気筒エンジンなどにも適用することができる。この場合には、それぞれのバンクに対してターボ過給機と可変ノズルが設けられているため、ターボ過給機と排気通路とをツインエントリー型に構成する必要はない。
[Modification]
The present invention is not limited to application to an in-line four-cylinder engine, and can also be applied to a V-type six-cylinder engine. In this case, since the turbocharger and the variable nozzle are provided for each bank, it is not necessary to configure the turbocharger and the exhaust passage in a twin entry type.
また、本発明は、ベーンで構成された可変ノズル15を用いて過給圧を制御することに限定はされない。他の例では、可変ノズル15の代わりにウエストゲート弁を用いて、過給圧が背圧よりも高くなるような制御を行うことができる。この場合には、ベーン開度の代わりに、ウエストゲート弁のオン/オフのタイミングなどを制御すればよい。
Moreover, this invention is not limited to controlling a supercharging pressure using the
2 エアフロメータ
3 吸気通路
4 ターボ過給機
8 吸気ポート
9 内燃機関
9a 気筒
10 排気ポート
11a、11b 排気通路
12 吸気ポート圧力センサ
13 排気ポート圧力センサ
14 可変動弁制御部
15 可変ノズル
16 筒内圧センサ
17 排気温度センサ
18 吸気温度センサ
25 吸気ポート温度センサ
26 酸素濃度センサ
20、21 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ベーンのベーン開度を制御するベーン開度制御手段と、を備え、
前記ベーン開度制御手段は、加速時で、且つ、気筒に設けられた吸気弁と排気弁とのオーバーラップ量が所定量以上であるときに、過給圧が背圧よりも高くなるように前記ベーン開度を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A turbocharger configured to be able to adjust the supercharging pressure by the vane;
Vane opening control means for controlling the vane opening of the vane, and
The vane opening degree control means is configured so that the supercharging pressure becomes higher than the back pressure at the time of acceleration and when the overlap amount between the intake valve and the exhaust valve provided in the cylinder is a predetermined amount or more. An internal combustion engine control apparatus that controls the vane opening.
前記ベーン開度制御手段は、前記ベーン開度が前記開き側の上限に達した場合に、当該ベーン開度を閉じ側に制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 When the vane opening reaches the upper limit on the opening side, comprising an overlap amount control means for reducing the overlap amount,
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the vane opening degree control unit controls the vane opening degree to a closing side when the vane opening degree reaches an upper limit on the opening side. 4. Control device.
前記ベーン開度制御手段は、前記第1の推測手段によって推測された大小関係に基づいて、前記ベーン開度を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 First estimation means for estimating a magnitude relationship between the supercharging pressure and the back pressure based on a value detected by at least one of a pressure sensor, a temperature sensor, and an oxygen sensor provided in the intake port is provided. ,
4. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the vane opening degree control unit controls the vane opening degree based on a magnitude relationship estimated by the first estimation unit. 5. Engine control device.
前記ベーン開度制御手段は、前記第2の推測手段によって推測された大小関係に基づいて、前記ベーン開度を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 A second estimating means for calculating a volumetric efficiency of the intake air and estimating a magnitude relationship between the supercharging pressure and the backpressure based on the volumetric efficiency;
4. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the vane opening degree control unit controls the vane opening degree based on a magnitude relationship estimated by the second estimation unit. 5. Engine control device.
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