JP5454071B2 - Apparatus and control system for exhaust pulsation characteristic estimation of internal combustion engine - Google Patents

Apparatus and control system for exhaust pulsation characteristic estimation of internal combustion engine Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の排気脈動特性推定装置及び制御システムに関する。   The present invention relates to an exhaust pulsation characteristic estimation apparatus and control system for an internal combustion engine.

内燃機関においては、吸気ポートから気筒内に流入した吸気が排気ポートに吹き抜けることで生じる掃気効果を利用して体積効率を向上させる技術が知られている。排気脈動の振幅がある程度大きくなると、排気圧力が低下したときに排気圧力よりも吸気圧力の方が高くなる場合がある。そこで、この排気圧力よりも吸気圧力の方が高くなっている期間中に、吸気弁及び排気弁の両方が開弁している状態(所謂バルブオーバーラップ)とし、これによって掃気効果を生じさせる。掃気効果を生じさせることによって、気筒内に残留した既燃ガス(内部EGRガス)を減少させることができる。その結果、気筒内の新気量が増加するため、体積効率を向上させることができる。   In an internal combustion engine, a technique is known for improving volumetric efficiency by using a scavenging effect that is generated when intake air flowing into a cylinder from an intake port blows through an exhaust port. If the amplitude of the exhaust pulsation increases to some extent, the intake pressure may become higher than the exhaust pressure when the exhaust pressure decreases. Therefore, during a period in which the intake pressure is higher than the exhaust pressure, both the intake valve and the exhaust valve are opened (so-called valve overlap), thereby generating a scavenging effect. By causing the scavenging effect, the burned gas (internal EGR gas) remaining in the cylinder can be reduced. As a result, since the amount of fresh air in the cylinder increases, the volume efficiency can be improved.

上記のように、掃気効果を利用するためには、排気圧力よりも吸気圧力の方が高くなっている期間中にバルブオーバーラップ期間を生じさせる必要がある。そのためには、排気脈動の特性を高精度で推定することが重要である。   As described above, in order to use the scavenging effect, it is necessary to generate a valve overlap period during a period in which the intake pressure is higher than the exhaust pressure. For that purpose, it is important to estimate the characteristics of exhaust pulsation with high accuracy.

特許文献1には、内燃機関の排気弁開弁直前のシリンダ内圧力と平滑された排気圧の比と機関回転速度とに基づいて、排気弁開時の排気弁近傍の排気圧を推定する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for estimating an exhaust pressure in the vicinity of an exhaust valve when the exhaust valve is opened, based on a ratio between the cylinder pressure immediately before the exhaust valve is opened in the internal combustion engine and a smoothed exhaust pressure ratio and the engine speed. Is disclosed.

特開2005−307804号公報JP 2005-307804 A 特開2005−307801号公報JP 2005-307801 A

本発明は、内燃機関の排気脈動の特性を高精度で推定することが可能な技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique capable of estimating the exhaust pulsation characteristics of an internal combustion engine with high accuracy.

本発明に係る内燃機関の排気脈動特性推定装置は、
排気流路の断面積を制御する流路断面積制御手段を備えた内燃機関において、
前記流路断面積制御手段によって制御された排気流路の断面積と、該排気流路の断面積が小さくなるほど排気圧力の振幅がほとんど変化しないまま該排気圧力の極大値及び極小値が高くなる第1の関係とを用いて内燃機関の排気脈動の特性を推定することを特徴とする。
An exhaust pulsation characteristic estimation device for an internal combustion engine according to the present invention includes:
In the internal combustion engine provided with the flow path cross-sectional area control means for controlling the cross-sectional area of the exhaust flow path,
As the cross-sectional area of the exhaust flow path controlled by the flow-path cross-sectional area control means and the cross-sectional area of the exhaust flow path become smaller, the maximum value and the minimum value of the exhaust pressure increase while the amplitude of the exhaust pressure hardly changes. A characteristic of exhaust pulsation of the internal combustion engine is estimated using the first relationship .

排気流路の断面積が変化する場合、その面積に応じて排気脈動の特性が変化する。本発明によれば、排気流路の断面積を用いて排気脈動の特性が推定される。従って、その特性を高精度で推定することができる。   When the cross-sectional area of the exhaust passage changes, the exhaust pulsation characteristics change according to the area. According to the present invention, the exhaust pulsation characteristic is estimated using the cross-sectional area of the exhaust passage. Therefore, the characteristic can be estimated with high accuracy.

本発明に係る内燃機関の排気脈動特性推定装置は、エンタルピ取得手段、平均値推定手段、振幅推定手段及び位相推定手段を備えてもよい。エンタルピ取得手段は、内燃機関から排出された直後の排気のエンタルピ又は該エンタルピと相関のある物理量を取得する。平均値推定手段は、流路断面積制御手段によって制御された排気流路の断面積と、上記第1の関係と、エンタルピ取得手段によって取得されたエンタルピ又は物理量と、該エンタルピ又は該物理量が増加するほど排気圧力の極小値がほとんど変化しないまま該排気圧力の極大値が高くなる第2の関係とに基づいて排気圧力の平均値を推定する。振幅推定手段
は、エンタルピ取得手段によって取得されたエンタルピ又は物理量と、上記第2の関係とに基づいて排気圧力の振幅を推定する。位相推定手段は、内燃機関の機関回転速度及び排気弁の開弁時期に基づいて排気圧力の位相を推定する。
The internal combustion engine exhaust pulsation characteristic estimation apparatus according to the present invention may include enthalpy acquisition means, average value estimation means, amplitude estimation means, and phase estimation means. The enthalpy acquisition means acquires an enthalpy of exhaust immediately after being discharged from the internal combustion engine or a physical quantity correlated with the enthalpy. The average value estimation means includes a cross-sectional area of the exhaust flow passage controlled by the flow passage cross-sectional area control means, the first relationship, an enthalpy or physical quantity acquired by the enthalpy acquisition means , and an increase in the enthalpy or physical quantity. The average value of the exhaust pressure is estimated on the basis of the second relationship in which the maximum value of the exhaust pressure increases while the minimum value of the exhaust pressure hardly changes . The amplitude estimating means estimates the amplitude of the exhaust pressure based on the enthalpy or physical quantity acquired by the enthalpy acquiring means and the second relationship . The phase estimation means estimates the phase of the exhaust pressure based on the engine speed of the internal combustion engine and the opening timing of the exhaust valve.

上記構成の場合、推定される排気脈動の特性は、排気圧力の平均値、振幅及び位相であり、これらの値を高精度で推定することができる。   In the case of the above configuration, the estimated exhaust pulsation characteristics are the average value, amplitude and phase of the exhaust pressure, and these values can be estimated with high accuracy.

また、本発明に係る内燃機関の制御システムは、前記排気脈動特性推定装置と、内燃機関の吸気弁及び排気弁の両方が開弁状態となる期間であるバルブオーバーラップ期間を制御するバルブオーバーラップ期間制御手段と、を備えてもよい。この場合、バルブオーバーラップ期間制御手段は、排気脈動特性推定装置によって推定された排気脈動の特性に応じてバルブオーバーラップ期間を制御する。   The control system for an internal combustion engine according to the present invention includes a valve overlap for controlling a valve overlap period, which is a period in which both the exhaust pulsation characteristic estimation device and the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine are opened. Period control means. In this case, the valve overlap period control means controls the valve overlap period in accordance with the exhaust pulsation characteristic estimated by the exhaust pulsation characteristic estimation device.

これによれば、内燃機関における掃気効果がより高くなるように、バルブオーバーラップ期間を制御することができる。   According to this, the valve overlap period can be controlled so that the scavenging effect in the internal combustion engine becomes higher.

例えば、バルブオーバーラップ期間制御手段は、吸気圧力よりも排気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なることを抑制しつつ、排気圧力よりも吸気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なっている期間がより長くなるように、バルブオーバーラップ期間を制御してもよい。   For example, the valve overlap period control means suppresses the overlap between the time when the exhaust pressure is higher than the intake pressure and the valve overlap period, and the time when the intake pressure is higher than the exhaust pressure. The valve overlap period may be controlled so that the period overlapping the period becomes longer.

これにより、内燃機関における掃気効果を高めることができる。   Thereby, the scavenging effect in the internal combustion engine can be enhanced.

排気脈動特性推定装置は、流路断面積制御手段によって制御された排気流路の断面積が大きいときは該排気流路の断面積が小さいときに比べて排気圧力の平均値が低いと推定してもよい。この場合、バルブオーバーラップ期間制御手段は、排気脈動特性推定装置によって推定された排気圧力の平均値が低いときは該排気圧力の平均値が高いときに比べてバルブオーバーラップ期間を長くする。換言すれば、バルブオーバーラップ期間制御手段は、排気脈動特性推定装置によって推定された排気圧力の平均値が高いときは該排気圧力の平均値が低いときに比べてバルブオーバーラップ期間を短くする。   The exhaust pulsation characteristic estimation device estimates that the average value of the exhaust pressure is lower when the cross-sectional area of the exhaust flow path controlled by the flow-path cross-sectional area control means is larger than when the cross-sectional area of the exhaust flow path is small. May be. In this case, the valve overlap period control means makes the valve overlap period longer when the average value of the exhaust pressure estimated by the exhaust pulsation characteristic estimation device is low than when the average value of the exhaust pressure is high. In other words, the valve overlap period control means shortens the valve overlap period when the average value of the exhaust pressure estimated by the exhaust pulsation characteristic estimation device is high compared to when the average value of the exhaust pressure is low.

排気圧力の平均値が低いときは、排気圧力の平均値が高いときに比べて、排気圧力よりも吸気圧力の方が高い時期が長い。そのため、上記によれば、吸気圧力よりも排気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なることを抑制でき、また、排気圧力よりも吸気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なっている期間をより長くすることができる。   When the average value of the exhaust pressure is low, the period when the intake pressure is higher than the exhaust pressure is longer than when the average value of the exhaust pressure is high. Therefore, according to the above, it is possible to suppress the overlap between the time when the exhaust pressure is higher than the intake pressure and the valve overlap period, and the time when the intake pressure is higher than the exhaust pressure and the valve overlap period. It is possible to lengthen the period in which the two overlap.

また、排気脈動特性推定装置は、エンタルピ取得手段によって取得されたエンタルピ又はエンタルピと相関のある物理量が小さいときは該エンタルピ又は該エンタルピと相関のある物理量が大きいときに比べて排気圧力の平均値が低く且つその振幅が小さいと推定してもよい。この場合、バルブオーバーラップ期間制御手段は、排気脈動特性推定装置によって推定された排気圧力の平均値が低く且つその振幅が小さいときは該排気圧力の平均値が高く且つその振幅が大きいときに比べてバルブオーバーラップ期間を長くする。換言すれば、バルブオーバーラップ期間制御手段は、排気脈動特性推定装置によって推定された排気圧力の平均値が高く且つその振幅が大きいときは該排気圧力の平均値が低く且つその振幅が小さいときに比べてバルブオーバーラップ期間を短くする。   Further, the exhaust pulsation characteristic estimation device has an exhaust gas average value when the enthalpy or physical quantity correlated with the enthalpy acquired by the enthalpy acquisition means is smaller than when the enthalpy or physical quantity correlated with the enthalpy is large. It may be estimated that the amplitude is low and the amplitude is small. In this case, the valve overlap period control means, when the average value of the exhaust pressure estimated by the exhaust pulsation characteristic estimation device is low and the amplitude is small, compared to when the average value of the exhaust pressure is high and the amplitude is large. Increase the valve overlap period. In other words, when the average value of the exhaust pressure estimated by the exhaust pulsation characteristic estimation device is high and the amplitude is large, the valve overlap period control means is low and the amplitude is small. Compared with the valve overlap period.

排気圧力の平均値が低く且つその振幅が小さいときは排気圧力の平均値が高く且つその振幅が大きいときに比べて、排気圧力よりも吸気圧力の方が高い時期が長い。そのため、上記によっても、吸気圧力よりも排気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なることを抑制でき、また、排気圧力よりも吸気圧力の方が高い時期とバルブオーバ
ーラップ期間とが重なっている期間をより長くすることができる。
When the average value of the exhaust pressure is low and the amplitude is small, the period when the intake pressure is higher than the exhaust pressure is longer than when the average value of the exhaust pressure is high and the amplitude is large. Therefore, it is possible to suppress the overlap between the time when the exhaust pressure is higher than the intake pressure and the valve overlap period as described above, and the time when the intake pressure is higher than the exhaust pressure and the valve overlap period. The overlapping period can be made longer.

本発明によれば、内燃機関の排気脈動の特性を高精度で推定することができる。そのため、バルブオーバーラップ期間をより好適な時期に生じさせることが可能となる。その結果、内燃機関における掃気効果を高めることができ、以って体積効率を大幅に向上させることができる。   According to the present invention, the characteristics of exhaust pulsation of an internal combustion engine can be estimated with high accuracy. Therefore, the valve overlap period can be generated at a more suitable time. As a result, the scavenging effect in the internal combustion engine can be enhanced, and the volumetric efficiency can be greatly improved.

実施例に係る内燃機関およびその吸排気系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 which concerns on an Example, and its intake / exhaust system. 排気圧力と吸気圧力の脈動による変化を示す図である。It is a figure which shows the change by the pulsation of exhaust pressure and intake pressure. 排気脈動の波形と排気のエンタルピとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the waveform of exhaust pulsation, and the enthalpy of exhaust. 排気脈動の波形と排気流路の断面積との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the waveform of exhaust pulsation, and the cross-sectional area of an exhaust flow path. 本実施例に係るバルブオーバーラップ期間の制御のフローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control of the valve overlap period which concerns on a present Example. 掃気可能時期とバルブオーバーラップ期間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between scavenging possible time and a valve overlap period.

以下、本発明に係る内燃機関の排気脈動特性推定装置及び内燃機関の制御システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, specific embodiments of an exhaust pulsation characteristic estimating apparatus for an internal combustion engine and a control system for the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.

<実施例>
本発明の実施例について図1〜6に基づいて説明する。
<Example>
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

(内燃機関およびその吸排気系の概略構成)
図1は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は4つの気筒2を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒2には該気筒2内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁3が設けられている。
(Schematic configuration of internal combustion engine and its intake and exhaust system)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 is a diesel engine for driving a vehicle having four cylinders 2. Each cylinder 2 is provided with a fuel injection valve 3 that directly injects fuel into the cylinder 2.

また、内燃機関1には、吸気側可変動弁機構(以下、吸気VVTと称する)25及び排気側可変動弁機構(以下、排気VVTと称する)26が設けられている。吸気VVT25は吸気弁の開弁時期及び閉弁時期を変更可能な機構である。排気VVT26は排気弁の開弁時期及び閉弁時期を変更可能な機構である。   Further, the internal combustion engine 1 is provided with an intake side variable valve mechanism (hereinafter referred to as intake VVT) 25 and an exhaust side variable valve mechanism (hereinafter referred to as exhaust VVT) 26. The intake VVT 25 is a mechanism that can change the opening timing and closing timing of the intake valve. The exhaust VVT 26 is a mechanism that can change the opening timing and closing timing of the exhaust valve.

本実施例に係る吸気VVT25は吸気弁の作用角及び位相を変更することが可能である。そのため、吸気VVT25によって、吸気弁の開弁時期又は閉弁時期の一方を固定しつつ他方を変更することができる。また、吸気VVT25によって、吸気弁の開弁時期又は閉弁時期の一方を進角しつつ他方を遅角することもできる。同様に、排気VVT26は排気弁の作用角及び位相を変更することが可能である。そのため、排気VVT26によって、排気弁の開弁時期又は閉弁時期の一方を固定しつつ他方を変更することができる。また、排気VVT26によって、排気弁の開弁時期又は閉弁時期の一方を進角しつつ他方を遅角することもできる。吸気VVT25によって吸気弁の開弁時期を変更すること、及び/又は、排気VVT26によって排気弁の閉弁時期を変更することによって、吸気弁及び排気弁の両方が開弁状態となるバルブオーバーラップ期間を制御することができる。   The intake VVT 25 according to the present embodiment can change the operating angle and phase of the intake valve. Therefore, the intake VVT 25 can change the other while fixing one of the opening timing and closing timing of the intake valve. Further, the intake VVT 25 can advance one of the opening timing and closing timing of the intake valve while retarding the other. Similarly, the exhaust VVT 26 can change the working angle and phase of the exhaust valve. Therefore, the exhaust VVT 26 can change the other while fixing one of the opening timing and closing timing of the exhaust valve. Further, the exhaust VVT 26 can advance one of the opening timing and closing timing of the exhaust valve while retarding the other. A valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are opened by changing the opening timing of the intake valve with the intake VVT 25 and / or changing the closing timing of the exhaust valve with the exhaust VVT 26 Can be controlled.

内燃機関1には、インテークマニホールド5およびエキゾーストマニホールド7が接続されている。インテークマニホールド5には吸気通路4が接続されている。エキゾーストマニホールド7には排気通路6が接続されている。   An intake manifold 5 and an exhaust manifold 7 are connected to the internal combustion engine 1. An intake passage 4 is connected to the intake manifold 5. An exhaust passage 6 is connected to the exhaust manifold 7.

吸気通路4にはターボチャージャ8のコンプレッサ8aが設置されている。排気通路6にはターボチャージャ8のタービン8bが設置されている。タービン8bにはノズルベーン14が設けられている。ノズルベーン14の開度が変化することで、排気流路の断面積が変化する。即ち、ノズルベーン14の開度が大きくなると排気流路の断面積が大きくなり、ノズルベーン14の開度が小さくなると排気流路の断面積が小さくなる。本実施例においては、ノズルベーン14が本発明に係る流路断面積制御手段に相当する。   A compressor 8 a of a turbocharger 8 is installed in the intake passage 4. A turbine 8 b of a turbocharger 8 is installed in the exhaust passage 6. A nozzle vane 14 is provided in the turbine 8b. As the opening degree of the nozzle vane 14 changes, the cross-sectional area of the exhaust passage changes. That is, when the opening degree of the nozzle vane 14 increases, the cross-sectional area of the exhaust passage increases, and when the opening degree of the nozzle vane 14 decreases, the cross-sectional area of the exhaust passage decreases. In this embodiment, the nozzle vane 14 corresponds to the flow path cross-sectional area control means according to the present invention.

インテークマニホールド5には、吸気圧力(過給圧)を検出する吸気圧センサ23が設けられている。吸気通路4におけるコンプレッサ8aよりも下流側にはスロットル弁9が設けられている。吸気通路4におけるコンプレッサ8aよりも上流側にはエアフローメータ24が設けられている。排気通路6におけるタービン8bよりも下流側には、パティキュレートフィルタ等によって構成される排気浄化装置10が設けられている。   The intake manifold 5 is provided with an intake pressure sensor 23 for detecting intake pressure (supercharging pressure). A throttle valve 9 is provided in the intake passage 4 on the downstream side of the compressor 8a. An air flow meter 24 is provided upstream of the compressor 8 a in the intake passage 4. An exhaust gas purification device 10 configured by a particulate filter or the like is provided downstream of the turbine 8b in the exhaust passage 6.

内燃機関1の吸排気系にはEGR装置11が設けられている。EGR装置11は、EGR通路12及びEGR弁13を備えている。EGR通路12は、その一端がエキゾーストマニホールド7に接続されており、その他端が吸気通路4におけるスロットル弁9よりも下流側に接続されている。   An EGR device 11 is provided in the intake and exhaust system of the internal combustion engine 1. The EGR device 11 includes an EGR passage 12 and an EGR valve 13. One end of the EGR passage 12 is connected to the exhaust manifold 7, and the other end is connected to the downstream side of the throttle valve 9 in the intake passage 4.

EGR弁13は、EGR通路12に設けられており、EGR通路12を通ってエキゾーストマニホールド7から吸気通路4に導入されるEGRガスの流量を制御する。   The EGR valve 13 is provided in the EGR passage 12 and controls the flow rate of EGR gas introduced from the exhaust manifold 7 into the intake passage 4 through the EGR passage 12.

以上述べたように構成された内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)20が併設されている。ECU20には、エアフローメータ24、吸気圧センサ23、クランクポジションセンサ21及びアクセル開度センサ22が電気的に接続されている。これらの出力信号がECU20に入力される。クランクポジションセンサ21は、内燃機関1のクランク角を検出するセンサである。また、アクセル開度センサ22は、内燃機関1を搭載した車両のアクセル開度を検出するセンサである。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 20. An air flow meter 24, an intake pressure sensor 23, a crank position sensor 21, and an accelerator opening sensor 22 are electrically connected to the ECU 20. These output signals are input to the ECU 20. The crank position sensor 21 is a sensor that detects the crank angle of the internal combustion engine 1. The accelerator opening sensor 22 is a sensor that detects the accelerator opening of a vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted.

また、ECU20には、燃料噴射弁3、吸気VVT25、排気VVT26、スロットル弁9、ノズルベーン14及びEGR弁13が電気的に接続されている。ECU20によってこれらが制御される。   In addition, the fuel injection valve 3, the intake VVT 25, the exhaust VVT 26, the throttle valve 9, the nozzle vane 14, and the EGR valve 13 are electrically connected to the ECU 20. These are controlled by the ECU 20.

(掃気効果)
本実施例においては、内燃機関1の運転状態が加速運転となった場合、掃気効果を利用して体積効率の向上を図っている。図2は、エキゾーストマニホールド7内の排気圧力(以下、単に排気圧力と称する)とインテークマニホールド5内の吸気圧力(以下、単に吸気圧力と称する)との脈動による変化を示す図である。
(Scavenging effect)
In this embodiment, when the operation state of the internal combustion engine 1 is an acceleration operation, the scavenging effect is used to improve the volume efficiency. FIG. 2 is a diagram showing a change due to pulsation between the exhaust pressure in the exhaust manifold 7 (hereinafter simply referred to as exhaust pressure) and the intake pressure in the intake manifold 5 (hereinafter simply referred to as intake pressure).

内燃機関1の機関負荷がある程度以上高くなると、排気脈動の振幅が吸気脈動の振幅に比べて非常に大きくなる。そのため、図2に示すように、排気圧力よりも吸気圧力の方が高い時期Δtaが生じる場合がある。この時期Δtaの間にバルブオーバーラップ期間を生じさせると、吸気ポートから気筒2内に流入した吸気が排気ポートに吹き抜け、掃気効果を生じさせることができる。以下、この排気圧力よりも吸気圧力の方が高い時期を掃気可能時期と称する。   When the engine load of the internal combustion engine 1 becomes higher than a certain level, the amplitude of the exhaust pulsation becomes very large compared to the amplitude of the intake pulsation. Therefore, as shown in FIG. 2, there may be a time Δta when the intake pressure is higher than the exhaust pressure. When a valve overlap period is generated during this time Δta, the intake air that has flowed into the cylinder 2 from the intake port blows through the exhaust port, and a scavenging effect can be generated. Hereinafter, a period when the intake pressure is higher than the exhaust pressure is referred to as a scavenging possible period.

(排気脈動特性の推定)
上記のように、掃気効果を利用するためには、掃気可能時期の間にバルブオーバーラップ期間を生じさせる必要がある。そのためには、排気脈動の特性を高精度で推定し、掃気可能時期を正確に把握する必要がある。本実施例においては、排気脈動の特性として排気
圧力の平均値、振幅及び位相を推定する。これらの値を推定するためのパラメータとして、エキゾーストマニホールド7内の排気(即ち、内燃機関1から排出された直後の排気)のエンタルピ(以下、単に排気のエンタルピと称する)Heg、排気流路の断面積Seg、内燃機関1の機関回転速度Ne及び排気弁の開弁時期Tevoを用いる。
(Estimation of exhaust pulsation characteristics)
As described above, in order to use the scavenging effect, it is necessary to generate a valve overlap period between scavenging possible times. For this purpose, it is necessary to estimate the characteristics of exhaust pulsation with high accuracy and accurately grasp the scavenging possible time. In the present embodiment, the average value, amplitude and phase of the exhaust pressure are estimated as the exhaust pulsation characteristics. Parameters for estimating these values include enthalpy (hereinafter simply referred to as exhaust enthalpy) Heg of exhaust in the exhaust manifold 7 (that is, exhaust immediately after being exhausted from the internal combustion engine 1), disconnection of the exhaust passage. The area Seg, the engine speed Ne of the internal combustion engine 1, and the exhaust valve opening timing Tevo are used.

図3は、排気脈動の波形と排気のエンタルピHegとの関係を説明するための図である。図4は、排気脈動の波形と排気流路の断面積Segとの関係を説明するための図である。図3及び4において、縦軸は排気圧力を表しており、横軸はクランク角を表している。また、図3及び4において、破線は吸気圧力の平均値を表している。   FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the waveform of the exhaust pulsation and the enthalpy Heg of the exhaust. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the waveform of the exhaust pulsation and the cross-sectional area Seg of the exhaust passage. 3 and 4, the vertical axis represents the exhaust pressure, and the horizontal axis represents the crank angle. 3 and 4, the broken line represents the average value of the intake pressure.

図3に示すように、排気のエンタルピHegが増加するほど、排気圧力の極大値が高くなる。このとき、排気圧力の極小値はほとんど変化しない。つまり、排気のエンタルピHegが増加するほど、排気圧力の平均値が高くなり且つ排気圧力の振幅が大きくなる。   As shown in FIG. 3, the maximum value of the exhaust pressure increases as the enthalpy Heg of the exhaust increases. At this time, the minimum value of the exhaust pressure hardly changes. That is, as the exhaust enthalpy Heg increases, the average value of the exhaust pressure increases and the amplitude of the exhaust pressure increases.

また、図4に示すように、排気流路の断面積Segが小さくなるほど、排気圧力の極大値及び極小値が高くなる。このとき、排気圧力の振幅はほとんど変化しない。つまり、排気流路の断面積Segが小さいほど、排気圧力の平均値が高くなる。   Further, as shown in FIG. 4, the maximum value and the minimum value of the exhaust pressure increase as the cross-sectional area Seg of the exhaust flow path decreases. At this time, the amplitude of the exhaust pressure hardly changes. That is, the smaller the cross-sectional area Seg of the exhaust passage, the higher the average value of the exhaust pressure.

そこで、本実施例では、排気のエンタルピHegに基づいて排気圧力の振幅を算出する。ここで、排気のエンタルピHegは、燃料噴射弁3からの燃料噴射量及び燃料噴射時期、吸入空気量、吸気圧センサ23によって検出される吸気圧力、及び、ノズルベーン14の開度に基づいて算出される。本実施例において、排気のエンタルピHegと、燃料噴射量、燃料噴射時期、吸入空気量、吸気圧力及びノズルベーン14の開度との関係が実験等によって求められており、これらの関係がマップ又は式としてECU20に予め記憶されている。さらに、排気のエンタルピHegと排気圧力の振幅との関係についても実験等によって求められており、これらの関係がマップ又は式としてECU20に予め記憶されている。   Therefore, in this embodiment, the amplitude of the exhaust pressure is calculated based on the enthalpy Heg of the exhaust. Here, the enthalpy Heg of the exhaust gas is calculated based on the fuel injection amount and fuel injection timing from the fuel injection valve 3, the intake air amount, the intake pressure detected by the intake pressure sensor 23, and the opening degree of the nozzle vane 14. The In this embodiment, the relationship between the enthalpy Heg of the exhaust gas, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the intake air amount, the intake air pressure, and the opening degree of the nozzle vane 14 is obtained by experiments or the like. Is stored in advance in the ECU 20. Further, the relationship between the exhaust enthalpy Heg and the amplitude of the exhaust pressure is also obtained by experiments and the like, and these relationships are stored in advance in the ECU 20 as a map or a formula.

尚、排気のエンタルピに代えて、排気のエンタルピと相関のある値(例えば、燃料噴射弁3からの燃料噴射量等)を検出又は算出し、その値に基づいて排気圧力の振幅を算出してもよい。   Instead of the exhaust enthalpy, a value correlated with the exhaust enthalpy (for example, the fuel injection amount from the fuel injection valve 3) is detected or calculated, and the exhaust pressure amplitude is calculated based on the detected value. Also good.

また、本実施例では、排気のエンタルピHeg及び排気流路の断面積Segに基づいて排気圧力の平均値を算出する。ここで、排気流路の断面積Segはノズルベーン14の開度に基づいて算出される。本実施例において、排気流路の断面積Segとノズルベーン14の開度との関係が実験等によって求められており、これらの関係がマップ又は式としてECU20に予め記憶されている。さらに、排気のエンタルピHeg及び排気流路の断面積Segと排気圧力の平均値との関係についても実験等によって求められており、これらの関係がマップ又は式としてECU20に予め記憶されている。   In this embodiment, the average value of the exhaust pressure is calculated based on the enthalpy Heg of the exhaust and the cross-sectional area Seg of the exhaust passage. Here, the cross-sectional area Seg of the exhaust passage is calculated based on the opening degree of the nozzle vane 14. In the present embodiment, the relationship between the cross-sectional area Seg of the exhaust passage and the opening degree of the nozzle vane 14 is obtained by experiments or the like, and these relationships are stored in advance in the ECU 20 as a map or an expression. Further, the relationship between the exhaust enthalpy Heg, the cross-sectional area Seg of the exhaust flow path, and the average value of the exhaust pressure is also obtained by experiments and the like, and these relationships are stored in advance in the ECU 20 as a map or a formula.

尚、ノズルベーン14の開度に代えて又はそれに加えて、タービン8bに設けられたウェストゲートバルブの開度に基づいて排気流路の断面積Segを算出してもよい。また、排気通路6に排気絞り弁が設けられている場合は、該排気絞り弁の開度に基づいて排気流路の断面積Segを算出してもよい。これら以外に排気流路の断面積に関わる構成が存在する場合は、該構成の状態に基づいて排気流路の断面積Segを算出してもよい。   Instead of or in addition to the opening degree of the nozzle vane 14, the cross-sectional area Seg of the exhaust passage may be calculated based on the opening degree of the waste gate valve provided in the turbine 8b. Further, when an exhaust throttle valve is provided in the exhaust passage 6, the cross-sectional area Seg of the exhaust passage may be calculated based on the opening degree of the exhaust throttle valve. In addition to these, when there is a configuration related to the cross-sectional area of the exhaust flow path, the cross-sectional area Seg of the exhaust flow path may be calculated based on the state of the configuration.

さらに、排気脈動の位相は、内燃機関1の機関回転速度Ne及び排気弁の開弁時期Tevoと相関がある。そのため、これらの値から排気脈動の位相を算出する。   Further, the phase of the exhaust pulsation is correlated with the engine speed Ne of the internal combustion engine 1 and the exhaust valve opening timing Tevo. Therefore, the exhaust pulsation phase is calculated from these values.

上記のように、本実施例においては、排気圧力の振幅、平均値及び位相の値が、それぞ
れに対して相関性の高いパラメータに基づいて算出される。これにより、排気脈動の特性たる排気圧力の振幅、平均値及び位相を高精度で推定することができる。また、本実施例によれば、排気脈動の特性を推定するための新たなセンサを内燃機関1又はその吸排気系に設ける必要がない。
As described above, in this embodiment, the amplitude, average value, and phase value of the exhaust pressure are calculated based on parameters that are highly correlated with each other. Thereby, the amplitude, average value, and phase of the exhaust pressure, which are the characteristics of the exhaust pulsation, can be estimated with high accuracy. Further, according to the present embodiment, it is not necessary to provide a new sensor for estimating the exhaust pulsation characteristic in the internal combustion engine 1 or its intake and exhaust system.

(バルブオーバーラップ期間の制御)
本実施例においては、掃気効果を利用すべく、上記のような方法で推定された排気脈動の特性に応じてバルブオーバーラップ期間を制御する。以下、本実施例に係るバルブオーバーラップ期間の制御について図5に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって所定の間隔で繰り返し実行される。
(Control of valve overlap period)
In this embodiment, in order to use the scavenging effect, the valve overlap period is controlled in accordance with the exhaust pulsation characteristic estimated by the above method. Hereinafter, control of the valve overlap period according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This flow is stored in advance in the ECU 20 and is repeatedly executed by the ECU 20 at predetermined intervals.

本フローでは、先ずステップS101において、内燃機関1の運転状態が加速運転であるか否かが判別される。ステップS101において、肯定判定された場合、次にステップS102の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。   In this flow, first, in step S101, it is determined whether or not the operation state of the internal combustion engine 1 is an acceleration operation. If an affirmative determination is made in step S101, the process of step S102 is executed next. If a negative determination is made, the execution of this flow is temporarily terminated.

ステップS102においては、燃料噴射弁3からの燃料噴射量及び燃料噴射時期、吸入空気量、吸気圧センサ23によって検出される吸気圧力、及び、ノズルベーン14の開度に基づいて、排気のエンタルピHegが算出される。尚、本実施例においては、該ステップS102を実行するECU20が、本発明に係るエンタルピ取得手段に相当する。   In step S102, the exhaust enthalpy Heg is determined based on the fuel injection amount and fuel injection timing from the fuel injection valve 3, the intake air amount, the intake pressure detected by the intake pressure sensor 23, and the opening degree of the nozzle vane 14. Calculated. In this embodiment, the ECU 20 that executes step S102 corresponds to the enthalpy acquisition means according to the present invention.

次に、ステップS103において、ノズルベーン14の開度に基づいて排気流路の断面積Segが算出される。   Next, in step S103, the cross-sectional area Seg of the exhaust passage is calculated based on the opening degree of the nozzle vane 14.

次に、ステップS104において、脈動する排気圧力の振幅、平均値及び位相が算出される。ここで、排気圧力の振幅は、ステップS102において算出された排気のエンタルピHegに基づいて算出される。排気圧力の平均値は、ステップS102において算出された排気のエンタルピHeg及びステップS103において算出された排気流路の断面積Segに基づいて算出される。排気圧力の位相は、内燃機関1の機関回転速度Ne及び排気弁の開弁時期Tevoに基づいて算出される。尚、本実施例においては、該ステップS104を実行するECU20が、本発明に係る平均値推定手段、振幅推定手段及び位相推定手段に相当する。   Next, in step S104, the amplitude, average value, and phase of the pulsating exhaust pressure are calculated. Here, the amplitude of the exhaust pressure is calculated based on the exhaust enthalpy Heg calculated in step S102. The average value of the exhaust pressure is calculated based on the exhaust enthalpy Heg calculated in step S102 and the cross-sectional area Seg of the exhaust flow path calculated in step S103. The phase of the exhaust pressure is calculated based on the engine rotational speed Ne of the internal combustion engine 1 and the exhaust valve opening timing Tevo. In this embodiment, the ECU 20 that executes step S104 corresponds to the average value estimating means, the amplitude estimating means, and the phase estimating means according to the present invention.

次に、ステップS105において、掃気可能時期Δtaが存在するか否かが判別される。ここでは、ステップS104において算出された排気脈動の特性と吸気圧センサ23によって検出される吸気圧力とに基づいて、掃気可能時期Δtaが存在するか否かの判別が行なわれる。尚、上述したように、吸気圧力の脈動の振幅は比較的小さいため、吸気圧力の平均値を用いて該判別を行なってもよい。ステップS105において、肯定判定された場合、次にステップS106の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。   Next, in step S105, it is determined whether or not a scavenging possible time Δta exists. Here, based on the exhaust pulsation characteristic calculated in step S104 and the intake pressure detected by the intake pressure sensor 23, it is determined whether or not the scavenging possible time Δta exists. As described above, since the amplitude of the pulsation of the intake pressure is relatively small, the determination may be performed using the average value of the intake pressure. If an affirmative determination is made in step S105, the process of step S106 is executed next. If a negative determination is made, the execution of this flow is temporarily terminated.

ステップS106においては、掃気可能時期Δtaの間にバルブオーバーラップ期間Δtvoが存在する否かが判別される。ステップS106において、肯定判定された場合、次にステップS107の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。   In step S106, it is determined whether or not a valve overlap period Δtvo exists between the scavenging possible times Δta. If an affirmative determination is made in step S106, then the process of step S107 is executed next. If a negative determination is made, execution of this flow is temporarily terminated.

ステップS107においては、吸気VVT25によって吸気弁の開弁時期を進角すること、及び/又は、排気VVT26によって排気弁の閉弁時期を遅角することによって、図6に示すように、バルブオーバーラップ期間Δtvoが拡大される。図6において、Δtvo1は拡大前のバルブオーバーラップ期間を表しており、Δtvo2は拡大後のバルブ
オーバーラップ期間を表している。ステップS107において、バルブオーバーラップ期間Δtvoは、吸気圧力より排気圧力の方が高い時期と重ならない範囲で可及的に長く拡大されるのが好ましい。
In step S107, as shown in FIG. 6, the valve overlap timing is advanced by advancing the opening timing of the intake valve by the intake VVT 25 and / or retarding the closing timing of the exhaust valve by the exhaust VVT 26. The period Δtvo is expanded. In FIG. 6, Δtvo1 represents the valve overlap period before expansion, and Δtvo2 represents the valve overlap period after expansion. In step S107, the valve overlap period Δtvo is preferably extended as long as possible within a range that does not overlap with a period when the exhaust pressure is higher than the intake pressure.

ここで、上述したように、排気のエンタルピHegが増加するほど、排気圧力の平均値が高くなり且つ排気圧力の振幅が大きくなる。換言すれば、排気のエンタルピHegが小さいほど、排気圧力の平均値が低くなり且つ排気圧力の振幅が小さくなる。そして、図3に示すように、掃気可能時期が存在する場合、排気圧力の平均値が低くなり且つ排気圧力の振幅が小さくなるほど、掃気可能時期は長くなる。そこで、ステップS107では、ステップS104において算出された排気圧力の平均値が低く且つ排気圧力の振幅が小さいほど、バルブオーバーラップ期間Δtvoを長くする。   Here, as described above, as the exhaust enthalpy Heg increases, the average value of the exhaust pressure increases and the amplitude of the exhaust pressure increases. In other words, the smaller the exhaust enthalpy Heg, the lower the average value of the exhaust pressure and the smaller the amplitude of the exhaust pressure. As shown in FIG. 3, when there is a scavenging possible time, the scavenging possible time becomes longer as the average value of the exhaust pressure becomes lower and the amplitude of the exhaust pressure becomes smaller. Therefore, in step S107, the valve overlap period Δtvo is lengthened as the average value of the exhaust pressure calculated in step S104 is lower and the amplitude of the exhaust pressure is smaller.

また、上述したように、排気流路の断面積Segが小さいほど、排気圧力の平均値が高くなる。換言すれば、排気流路の断面積Segが大きいほど、排気圧力の平均値が低くなる。そして、図4に示すように、掃気可能時期が存在する場合、排気圧力の平均値が低いほど、掃気可能時期は長くなる。そこで、ステップS107では、ステップS104において算出された排気圧力の平均値が低いほど、バルブオーバーラップ期間Δtvoを長くする。   In addition, as described above, the average value of the exhaust pressure increases as the cross-sectional area Seg of the exhaust passage decreases. In other words, the larger the cross-sectional area Seg of the exhaust passage, the lower the average value of the exhaust pressure. As shown in FIG. 4, when there is a scavenging possible time, the scavenging possible time becomes longer as the average value of the exhaust pressure is lower. Therefore, in step S107, the valve overlap period Δtvo is lengthened as the average value of the exhaust pressure calculated in step S104 is lower.

尚、本実施例においては、該ステップS107を実行するECU20が、本発明に係るバルブオーバーラップ期間制御手段に相当する。   In this embodiment, the ECU 20 executing step S107 corresponds to the valve overlap period control means according to the present invention.

上記フローによれば、加速運転時において、吸気圧力よりも排気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なることを抑制しつつ、掃気可能時期とバルブオーバーラップ期間とが重なっている期間をより長くすることができる。その結果、内燃機関1における掃気効果を高めることができる。従って、内燃機関1における堆積効率を大幅に向上させることができる。   According to the above flow, during acceleration operation, a period in which the scavenging possible period and the valve overlap period overlap while suppressing a period in which the exhaust pressure is higher than the intake pressure and the valve overlap period overlap. Can be made longer. As a result, the scavenging effect in the internal combustion engine 1 can be enhanced. Therefore, the deposition efficiency in the internal combustion engine 1 can be greatly improved.

(変形例)
尚、本実施例においては、各気筒2に筒内圧センサを設けてもよい。この場合、排気弁の開弁時に筒内圧センサによって検出される筒内圧力に基づいてエキゾーストマニホールド7内の排気圧力を推定することができる。そこで、該推定値を用いて掃気可能時期を算出してもよい。また、この場合においては、排気圧力の推定値を、上記と同様に算出される排気のエンタルピ及び排気流路の断面積に基づいて補正してもよい。
(Modification)
In the present embodiment, each cylinder 2 may be provided with an in-cylinder pressure sensor. In this case, the exhaust pressure in the exhaust manifold 7 can be estimated based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor when the exhaust valve is opened. Therefore, the scavenging possible time may be calculated using the estimated value. In this case, the estimated value of the exhaust pressure may be corrected based on the exhaust enthalpy calculated in the same manner as described above and the cross-sectional area of the exhaust passage.

また、本実施例に係る内燃機関の吸排気系を、吸気通路4及び排気通路6が途中で分岐しており、二つのターボチャージャが並列に設けられている構成としてもよい。この場合、排気の流路を切り換えることで、一つのターボチャージャのみを駆動させた状態と二つのターボチャージャの両方を駆動させた状態とを切り換えることができる。   Further, the intake / exhaust system of the internal combustion engine according to the present embodiment may be configured such that the intake passage 4 and the exhaust passage 6 are branched in the middle, and two turbochargers are provided in parallel. In this case, by switching the exhaust flow path, it is possible to switch between a state where only one turbocharger is driven and a state where both two turbochargers are driven.

このような構成の場合、例えば、一つのターボチャージャのみを駆動させた状態から二つのターボチャージャの両方を駆動させた状態に切り換えられた場合、排気流路の断面積が増加することになる。そこで、排気流路の断面積を、ターボチャージャの駆動状態(一つのターボチャージャのみが駆動している状態か又は二つのターボチャージャの両方が駆動している状態か)に基づいて算出してもよい。   In such a configuration, for example, when switching from a state where only one turbocharger is driven to a state where both two turbochargers are driven, the cross-sectional area of the exhaust passage increases. Therefore, even if the cross-sectional area of the exhaust passage is calculated based on the driving state of the turbocharger (whether only one turbocharger is driving or both two turbochargers are driving). Good.

また、本実施例において、加速運転時に、掃気可能時期の間にバルブオーバーラップ期間が存在しないと判定された場合、掃気可能時期とバルブオーバーラップ期間とが重なるように排気圧力の位相を制御してもよい。排気圧力の位相は、排気VVT26によって排気弁の開弁時期を変更することで制御することができる。排気圧力の位相を変化させるこ
とで掃気可能時期を変化させることができる。このような排気圧力の位相の制御により掃気可能時期とバルブオーバーラップ期間とが重なれば、その後は上記と同様のバルブオーバーラップ期間の制御を行なうことができる。
Further, in this embodiment, during acceleration operation, when it is determined that there is no valve overlap period between scavenging possible periods, the exhaust pressure phase is controlled so that the scavenging possible period and the valve overlap period overlap. May be. The phase of the exhaust pressure can be controlled by changing the opening timing of the exhaust valve by the exhaust VVT 26. The scavenging possible time can be changed by changing the phase of the exhaust pressure. If the scavenging possible time and the valve overlap period overlap with each other as a result of such exhaust pressure phase control, the same valve overlap period control as described above can be performed.

1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・燃料噴射弁
4・・・吸気通路
5・・・インテークマニホールド
6・・・排気通路
7・・・エキゾーストマニホールド
8・・・ターボチャージャ
8a・・コンプレッサ
8b・・タービン
9・・・スロットル弁
10・・排気浄化装置
11・・EGR装置
12・・EGR通路
13・・EGR弁
14・・ノズルベーン
20・・ECU20
21・・クランクポジションセンサ
22・・アクセル開度センサ
23・・吸気圧センサ
24・・エアフローメータ
25・・吸気側可変動弁機構(吸気VVT)
26・・排気側可変動弁機構(排気VVT)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Cylinder 3 ... Fuel injection valve 4 ... Intake passage 5 ... Intake manifold 6 ... Exhaust passage 7 ... Exhaust manifold 8 ... Turbocharger 8a -Compressor 8b-Turbine 9 ... Throttle valve 10-Exhaust gas purification device 11-EGR device 12-EGR passage 13-EGR valve 14-Nozzle vane 20-ECU 20
21. ・ Crank position sensor 22 ・ Accelerator opening sensor 23 ・ Intake pressure sensor 24 ・ Air flow meter 25 ・ Intake side variable valve mechanism (intake VVT)
26..Exhaust side variable valve mechanism (exhaust VVT)

Claims (6)

排気流路の断面積を制御する流路断面積制御手段を備えた内燃機関において、
前記流路断面積制御手段によって制御された排気流路の断面積と、該排気流路の断面積が小さくなるほど排気圧力の振幅がほとんど変化しないまま該排気圧力の極大値及び極小値が高くなる第1の関係とを用いて内燃機関の排気脈動の特性を推定することを特徴とする内燃機関の排気脈動特性推定装置。
In the internal combustion engine provided with the flow path cross-sectional area control means for controlling the cross-sectional area of the exhaust flow path,
As the cross-sectional area of the exhaust flow path controlled by the flow-path cross-sectional area control means and the cross-sectional area of the exhaust flow path become smaller, the maximum value and the minimum value of the exhaust pressure increase while the amplitude of the exhaust pressure hardly changes. An exhaust pulsation characteristic estimation apparatus for an internal combustion engine, wherein the exhaust pulsation characteristic of the internal combustion engine is estimated using the first relationship .
前記排気脈動の特性が排気圧力の平均値、振幅及び位相であって、
内燃機関から排出された直後の排気のエンタルピ又は該エンタルピと相関のある物理量を取得するエンタルピ取得手段と、
前記流路断面積制御手段によって制御された排気流路の断面積と、前記第1の関係と、前記エンタルピ取得手段によって取得されたエンタルピ又はエンタルピと相関のある物理量と、該エンタルピ又は該エンタルピと相関のある物理量が増加するほど排気圧力の極小値がほとんど変化しないまま該排気圧力の極大値が高くなる第2の関係とに基づいて排気圧力の平均値を推定する平均値推定手段と、
前記エンタルピ取得手段によって取得されたエンタルピ又はエンタルピと相関のある物理量と、前記第2の関係とに基づいて排気圧力の振幅を推定する振幅推定手段と、
内燃機関の機関回転速度及び排気弁の開弁時期に基づいて排気圧力の位相を推定する位相推定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気脈動特性推定装置。
The exhaust pulsation characteristics are the average value, amplitude and phase of the exhaust pressure,
Enthalpy acquisition means for acquiring the enthalpy of exhaust immediately after being discharged from the internal combustion engine or a physical quantity correlated with the enthalpy;
And the cross-sectional area of the controlled exhaust flow path by the flow path cross-sectional area control means, and the first relationship, the physical quantity correlated with the acquired enthalpy or enthalpy by the enthalpy acquisition means, and said enthalpy or the enthalpy An average value estimating means for estimating an average value of the exhaust pressure based on the second relationship in which the maximum value of the exhaust pressure increases while the minimum value of the exhaust pressure hardly changes as the correlated physical quantity increases ;
Amplitude estimation means for estimating the amplitude of exhaust pressure based on the enthalpy or physical quantity correlated with enthalpy acquired by the enthalpy acquisition means and the second relationship ;
Phase estimation means for estimating the phase of the exhaust pressure based on the engine rotational speed of the internal combustion engine and the opening timing of the exhaust valve;
The exhaust pulsation characteristic estimating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
請求項1又は2に記載の内燃機関の排気脈動特性推定装置と、
該排気脈動特性推定装置によって推定された前記排気脈動の特性に応じて、内燃機関の吸気弁及び排気弁の両方が開弁状態となる期間であるバルブオーバーラップ期間を制御するバルブオーバーラップ期間制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御システム。
An exhaust pulsation characteristic estimation device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
Valve overlap period control for controlling a valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine are opened according to the exhaust pulsation characteristic estimated by the exhaust pulsation characteristic estimation device Means,
A control system for an internal combustion engine, comprising:
前記バルブオーバーラップ期間制御手段が、吸気圧力よりも排気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なることを抑制しつつ、排気圧力よりも吸気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なっている期間がより長くなるように、バルブオーバーラップ期間を制御することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御シス
テム。
The valve overlap period control means suppresses the overlap of the time when the exhaust pressure is higher than the intake pressure and the valve overlap period, and the time when the intake pressure is higher than the exhaust pressure and the valve overlap period. 4. The control system for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the valve overlap period is controlled so that a period in which the two overlap each other becomes longer.
前記排気脈動特性推定装置が、前記流路断面積制御手段によって制御された排気流路の断面積が大きいときは該排気流路の断面積が小さいときに比べて排気圧力の平均値が低いと推定し、
前記バルブオーバーラップ期間制御手段が、前記排気脈動特性推定装置によって推定された排気圧力の平均値が低いときは該排気圧力の平均値が高いときに比べてバルブオーバーラップ期間を長くすることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御システム。
When the exhaust pulsation characteristic estimation device has a large cross-sectional area of the exhaust flow passage controlled by the flow passage cross-sectional area control means, the average value of the exhaust pressure is lower than when the cross-sectional area of the exhaust flow passage is small Estimate
The valve overlap period control means makes the valve overlap period longer when the average value of the exhaust pressure estimated by the exhaust pulsation characteristic estimation device is low than when the average value of the exhaust pressure is high. An internal combustion engine control system according to claim 4.
請求項2に記載の内燃機関の排気脈動特性推定装置と、
該排気脈動特性推定装置によって推定された前記排気脈動の特性に応じて、内燃機関の吸気弁及び排気弁の両方が開弁状態となる期間であるバルブオーバーラップ期間を制御するバルブオーバーラップ期間制御手段と、を備え、
前記バルブオーバーラップ期間制御手段が、吸気圧力よりも排気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なることを抑制しつつ、排気圧力よりも吸気圧力の方が高い時期とバルブオーバーラップ期間とが重なっている期間がより長くなるように、バルブオーバーラップ期間を制御するものであって、
前記排気脈動特性推定装置が、前記エンタルピ取得手段によって取得されたエンタルピ又はエンタルピと相関のある物理量が小さいときは該エンタルピ又は該エンタルピと相関のある物理量が大きいときに比べて排気圧力の平均値が低く且つその振幅が小さいと推定し、
前記バルブオーバーラップ期間制御手段が、前記排気脈動特性推定装置によって推定された排気圧力の平均値が低く且つその振幅が小さいときは該排気圧力の平均値が高く且つその振幅が大きいときに比べてバルブオーバーラップ期間を長くすることを特徴とする内燃機関の制御システム。
An exhaust pulsation characteristic estimation device for an internal combustion engine according to claim 2,
Valve overlap period control for controlling a valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine are opened according to the exhaust pulsation characteristic estimated by the exhaust pulsation characteristic estimation device Means, and
The valve overlap period control means suppresses the overlap of the time when the exhaust pressure is higher than the intake pressure and the valve overlap period, and the time when the intake pressure is higher than the exhaust pressure and the valve overlap period. The valve overlap period is controlled so that the period in which the two overlap each other is longer,
When the exhaust pulsation characteristic estimation device has a small enthalpy or physical quantity correlated with enthalpy acquired by the enthalpy acquisition means, the average value of exhaust pressure is larger than that when the enthalpy or physical quantity correlated with the enthalpy is large. Estimated to be low and its amplitude small,
When the average value of the exhaust pressure estimated by the exhaust pulsation characteristic estimation device is low and the amplitude is small, the valve overlap period control means is higher than when the average value of the exhaust pressure is high and the amplitude is large. A control system for an internal combustion engine characterized by extending a valve overlap period.
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