JP5493936B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

従来、例えば、特開2007−285242号公報に開示されているように、吸気通路から排気通路に吸入空気の一部をバイパスさせる構成を備えた内燃機関が知られている。上記従来の内燃機関では、より具体的には、過給器を備える内燃機関において、この過給器のコンプレッサ下流と吸気通路におけるスロットル上流との間から、当該過給器のタービンを迂回し、排気と連通させるようなバイパス通路が設けられている。   Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-285242, an internal combustion engine having a configuration in which a part of intake air is bypassed from an intake passage to an exhaust passage is known. In the above-described conventional internal combustion engine, more specifically, in an internal combustion engine including a supercharger, the turbocharger turbine is bypassed from between the compressor downstream of the supercharger and the throttle upstream of the intake passage. A bypass passage is provided to communicate with the exhaust.

また、特開平7−189720号公報は、過給器を備える内燃機関において、吸気通路における過給器のコンプレッサの直後と、排気通路におけるタービン直前位置とを連通させるバイパス通路の構成を開示している。   Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-189720 discloses a configuration of a bypass passage in an internal combustion engine having a supercharger that connects a position immediately after the compressor of the supercharger in the intake passage and a position immediately before the turbine in the exhaust passage. Yes.

上記述べたような従来技術によれば、バイパス通路を適宜に開放したり閉鎖したりすることにより、排気系に設けられた触媒に流れ込む空気量および燃料量を調節することができる。   According to the related art as described above, the amount of air and the amount of fuel flowing into the catalyst provided in the exhaust system can be adjusted by appropriately opening and closing the bypass passage.

特開2007−285242号公報JP 2007-285242 A 特開平7−189720号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-189720

過給器を備える内燃機関において前述したような吸入空気のバイパス技術を利用しようとする場合、バイパス通路の構成や内燃機関の運転領域によっては、種々の弊害が生ずるおそれがある。   When trying to use the intake air bypass technique as described above in an internal combustion engine equipped with a supercharger, various adverse effects may occur depending on the configuration of the bypass passage and the operating region of the internal combustion engine.

例えば、吸気側から排気側へ新気が導入される場合、内燃機関の燃焼状態によっては、排気管内での未燃燃料と新気(酸素)によるいわゆる後燃え的な状態が生じうる。これにより、排気通路に設けられた触媒を過剰に加熱してしまうおそれがある。また、新気をバイパスした場合、内燃機関から排出される排気ガスの排気エネルギが低下する。例えば低回転領域から高過給が必要となる過給ダウンサイジングエンジンを想定した場合、この排気エネルギ低下の影響が特に問題になりやすい。   For example, when fresh air is introduced from the intake side to the exhaust side, a so-called post-combustion state due to unburned fuel and fresh air (oxygen) in the exhaust pipe may occur depending on the combustion state of the internal combustion engine. As a result, the catalyst provided in the exhaust passage may be excessively heated. Further, when fresh air is bypassed, the exhaust energy of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is reduced. For example, when assuming a supercharged downsizing engine that requires high supercharging from a low rotation range, the influence of this reduction in exhaust energy tends to be a particular problem.

従って、吸入空気のバイパス技術を活用する場合において、各種弊害を避けつつその利点を享受できるように、吸気系と排気系を連通させるバイパス系の構築やバイパス系の開閉制御を適切に行うことが好ましい。   Therefore, when utilizing the bypass technique of intake air, it is possible to appropriately construct the bypass system that connects the intake system and the exhaust system and appropriately control the opening and closing of the bypass system so that the advantages can be enjoyed while avoiding various harmful effects. preferable.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吸入空気のバイパスを利用する際に生じうる弊害を抑制しつつ、吸入空気をバイパスすることによる利点を享受することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can enjoy the advantages of bypassing intake air while suppressing adverse effects that may occur when using bypass of intake air. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサおよび前記内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンを備える過給機と、
前記排気タービンの下流に設けられた触媒と、
前記吸気通路における前記コンプレッサ下流と前記排気通路における前記排気タービン上流とを連通させる第1バイパス通路と、前記吸気通路における前記コンプレッサ下流と前記排気通路における前記触媒の下流とを連通させる第2バイパス通路とを含むバイパス系と、
前記バイパス系に設けられ、前記第1バイパス通路および前記第2バイパス通路の連通状態を変更可能な1つまたは複数の弁と、
を有する内燃機関を制御する制御装置であって、
所定の第1運転領域において前記第1バイパス通路を開放し前記第1運転領域に比して高い回転数域に定めた所定の第2運転領域において前記第2バイパス通路を開放するように前記弁を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の加速時には、前記第1運転領域および前記第2運転領域においても前記第1バイパス通路と前記第2バイパス通路の両方を閉鎖状態に保持するように前記弁を制御する加速時バイパス禁止手段を、含むことを特徴とする
In order to achieve the above object, the first invention provides
A turbocharger comprising a compressor provided in an intake passage of an internal combustion engine and an exhaust turbine provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A catalyst provided downstream of the exhaust turbine;
A first bypass passage communicating the compressor downstream in the intake passage and the exhaust turbine upstream in the exhaust passage; and a second bypass passage communicating the compressor downstream in the intake passage and the catalyst downstream in the exhaust passage. A bypass system including
One or more valves provided in the bypass system and capable of changing a communication state of the first bypass passage and the second bypass passage;
A control device for controlling an internal combustion engine having
The valve is configured to open the first bypass passage in a predetermined first operation region and open the second bypass passage in a predetermined second operation region that is set to a higher rotational speed range than the first operation region. Bei to give a control means for controlling,
The control means controls the valve so as to keep both the first bypass passage and the second bypass passage closed in the first operation region and the second operation region when the internal combustion engine is accelerated. Accelerating bypass bypass means is included .

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記第1運転領域は、低回転数かつ高負荷の領域に定めた所定領域であって、
前記第2運転領域は、前記第1運転領域よりも高負荷側の領域である高負荷側領域と、前記第1運転領域に比して高回転数かつ軽負荷の領域である高回転軽負荷領域と、前記高負荷側領域と前記高回転軽負荷領域との間に定めた中回転数かつ中負荷の領域である中回転中負荷領域とを含むものであることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The first operation area is a predetermined area defined as a low rotation speed and high load area,
The second operation region includes a high load side region that is a region on a higher load side than the first operation region, and a high rotation light load that is a region having a higher rotation speed and a light load than the first operation region. And a medium rotation / middle load region which is a medium rotation speed / medium load region defined between the high load side region and the high rotation / light load region.

また、第の発明は、第1または第2発明において
前記内燃機関のノッキングを検出するためのノッキング検出手段と、
前記第1運転領域において前記ノッキング検出手段でノッキングが検出された場合に、前記第1バイパス通路を介して流れる空気量を増加する第1バイパス量増加手段と、
をさらに備えることを特徴とする。
Moreover, 3rd invention is 1st or 2nd invention ,
Knocking detection means for detecting knocking of the internal combustion engine;
First knock amount increasing means for increasing the amount of air flowing through the first bypass passage when knocking is detected by the knocking detecting means in the first operating region;
Is further provided.

また、第の発明は、第1〜3の発明の何れか1つにおいて、
前記内燃機関の前記過給がウエストゲートバルブを有しており、
前記内燃機関のノッキングを検出するためのノッキング検出手段と、
前記第2運転領域において前記ノッキング検出手段でノッキングが検出された場合であって前記ウエストゲートバルブが開いているときに、当該ウエストゲートバルブの開度を小さくしかつ前記第2バイパス通路を介して流れる空気量を増加するウエストゲートバルブ開時バイパス量増加手段と、
を備えることを特徴とする。
In addition, a fourth invention is any one of the first to third inventions,
The turbocharger of the internal combustion engine has a waste gate valve,
Knocking detection means for detecting knocking of the internal combustion engine;
When knocking is detected by the knocking detection means in the second operating region and the wastegate valve is open, the opening of the wastegate valve is reduced and the second bypass passage is interposed. A bypass amount increasing means when the wastegate valve is opened to increase the amount of flowing air;
It is characterized by providing.

また、第の発明は、第の発明において、
前記ウエストゲートバルブ開時バイパス量増加手段が、前記ウエストゲートバルブを閉じ且つ前記第2バイパス通路を介して流れる空気量を増加する手段を含むことを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention, wherein
The bypass gate increasing means for opening the waste gate valve includes means for closing the waste gate valve and increasing the amount of air flowing through the second bypass passage.

また、第の発明は、第1〜5の発明の何れか1つにおいて、
前記内燃機関の前記過給がウエストゲートバルブを有しており、
前記内燃機関のノッキングを検出するためのノッキング検出手段と、
前記第2運転領域において前記ノッキング検出手段でノッキングが検出された場合であって前記ウエストゲートバルブが閉じているときに、前記第2バイパス通路を介して流れる空気量を増加するウエストゲートバルブ閉時バイパス量増加手段と、
を備えることを特徴とする。
Moreover, 6th invention is set in any one of 1-5 invention,
The turbocharger of the internal combustion engine has a waste gate valve,
Knocking detection means for detecting knocking of the internal combustion engine;
When knocking is detected by the knocking detection means in the second operating region, and when the wastegate valve is closed, the amount of air flowing through the second bypass passage is increased when the wastegate valve is closed. Means for increasing the amount of bypass;
It is characterized by providing.

第1の発明によれば、第1運転領域では第1バイパス通路を使用してタービン上流に吸入空気の一部をバイパスさせることにより、排気エネルギ低下を抑制することができる。その一方で、第1運転領域に比して高い回転数域にある第2運転領域では第2バイパス通路を使用して、タービン下流且つ第2バイパス通路上流に位置する触媒への空気流入を控えることによって、この触媒の過度の高温化を抑制することができる。このように、第1の発明によれば、運転領域に応じて複数のバイパス通路を適切に使い分けることができる。さらに、過渡感度を向上させることもできる。 According to the first aspect of the present invention, in the first operating region, a reduction in exhaust energy can be suppressed by bypassing a part of the intake air upstream of the turbine using the first bypass passage. On the other hand, in the second operation region, which is in a higher rotational speed region than in the first operation region, the second bypass passage is used to refrain from air inflow to the catalyst located downstream of the turbine and upstream of the second bypass passage. In this way, excessive heating of the catalyst can be suppressed. Thus, according to 1st invention, according to the driving | running | working area | region, a some bypass passage can be used properly properly. Furthermore, transient sensitivity can be improved.

第2の発明によれば、回転数および負荷から定めた各領域に応じて、第1、2バイパス通路を適切に使い分けることができる。   According to the second aspect of the invention, the first and second bypass passages can be properly used according to each region determined from the rotational speed and the load.

の発明によれば、ノッキング発生時にバイパス新気量を増量させることによって、ノッキング時の燃焼安定化を行うことができる。 According to the third aspect , by increasing the amount of fresh bypass air when knocking occurs, combustion stabilization during knocking can be performed.

の発明によれば、ノッキング発生時におけるウエストゲートバルブの開閉状態に応じて、ノッキング時の燃焼安定化措置を適切に取ることができる。 According to the fourth aspect of the invention, it is possible to appropriately take a combustion stabilization measure at the time of knocking according to the open / closed state of the waste gate valve when knocking occurs.

の発明によれば、ノッキング発生時におけるウエストゲートバルブの開閉状態に応じて、ノッキング時の燃焼安定化措置を適切に取ることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to appropriately take a combustion stabilization measure at the time of knocking according to the open / closed state of the waste gate valve when knocking occurs.

の発明によれば、ノッキング発生時におけるウエストゲートバルブの開閉状態に応じて、ノッキング時の燃焼安定化措置を適切に取ることができる。 According to the sixth aspect of the invention, the combustion stabilization measure at the time of knocking can be appropriately taken according to the open / close state of the wastegate valve at the time of occurrence of knocking.

本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の構成を、これが適用される内燃機関とともに示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus of the internal combustion engine concerning Embodiment 1 of this invention with the internal combustion engine to which this is applied. 本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の動作説明のための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の動作説明のための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置の動作説明のための模式図である。It is a schematic diagram for operation | movement description of the control apparatus of the internal combustion engine concerning Embodiment 2 of this invention.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の構成を、これが適用される内燃機関とともに示す図である。車両等の移動体に好適である。図1には便宜上1つの気筒を示すが、多気筒内燃機関であってもよい。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention, together with the internal combustion engine to which the control device is applied. It is suitable for a moving body such as a vehicle. Although one cylinder is shown in FIG. 1 for convenience, a multi-cylinder internal combustion engine may be used.

図1に示すように、内燃機関本体1は、サージタンク7、スロットルバルブ6、インタークーラ5を備える吸気通路を有している。サージタンク7と内燃機関本体1の吸気ポートは、インテークマニホールドを介して連通している。インタークーラ5の上流には、さらに、ターボチャージャー11のコンプレッサ4、空気計量部3(具体的には、エアフローメータ)、エアクリーナ2が連通している。図示しているように、内燃機関本体1には、燃料噴射弁10、吸気弁、排気弁もそれぞれ備えられている。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine body 1 has an intake passage including a surge tank 7, a throttle valve 6, and an intercooler 5. The surge tank 7 and the intake port of the internal combustion engine main body 1 communicate with each other via an intake manifold. Further, the compressor 4 of the turbocharger 11, the air metering unit 3 (specifically, an air flow meter), and the air cleaner 2 communicate with the upstream of the intercooler 5. As shown, the internal combustion engine body 1 is also provided with a fuel injection valve 10, an intake valve, and an exhaust valve, respectively.

内燃機関本体1の排気ポートには、エキゾーストマニホールド8が連通し、さらにその下流の排気通路(排気管)には、ターボチャージャー11におけるタービン9、ウエストゲートバルブ12、空燃比センサ13、スタート触媒14、メイン触媒15がそれぞれ設けられている。   An exhaust manifold 8 communicates with the exhaust port of the internal combustion engine body 1, and a turbine 9, a wastegate valve 12, an air-fuel ratio sensor 13, and a start catalyst 14 in the turbocharger 11 are connected to an exhaust passage (exhaust pipe) downstream thereof. The main catalyst 15 is provided respectively.

本実施形態にかかる内燃機関は、吸気通路におけるコンプレッサ4下流位置に、新気バイパス通路23が連通している。新気バイパス通路23は、その途中で、新気バイパス通路24と新気バイパス通路25とに分岐している。新気バイパス通路24は、排気通路におけるタービン9上流位置に連通している。新気バイパス通路25は、排気通路におけるスタート触媒14下流位置に連通している。   In the internal combustion engine according to the present embodiment, a fresh air bypass passage 23 communicates with a position downstream of the compressor 4 in the intake passage. The fresh air bypass passage 23 branches into a fresh air bypass passage 24 and a fresh air bypass passage 25 on the way. The fresh air bypass passage 24 communicates with the upstream position of the turbine 9 in the exhaust passage. The fresh air bypass passage 25 communicates with the downstream position of the start catalyst 14 in the exhaust passage.

新気バイパス通路24には、タービン9上流位置へバイパスされる新気の量を調整することのできる調整弁21が備えられている。また、新気バイパス通路25には、スタート触媒14下流側へバイパスされる新気の量を調整することのできる調整弁22が備えられている。調整弁21、22としては、例えば、その開度を連続的あるいは複数段階に変更可能な弁を用いることができる。以下、吸気通路から排気通路側へとバイパスされる新気の量を、便宜上、「バイパス新気量」とも称す。   The fresh air bypass passage 24 is provided with an adjustment valve 21 that can adjust the amount of fresh air that is bypassed to the upstream position of the turbine 9. The fresh air bypass passage 25 is provided with an adjustment valve 22 that can adjust the amount of fresh air that is bypassed downstream of the start catalyst 14. As the regulating valves 21 and 22, for example, valves whose opening degree can be changed continuously or in a plurality of stages can be used. Hereinafter, the amount of fresh air that is bypassed from the intake passage to the exhaust passage is also referred to as “bypass fresh air amount” for convenience.

ECU50は、上述した調整弁21、22を始め、空燃比センサ13、空気計量部3、燃料噴射弁10と接続している。その他にも、図示しない各種センサ(例えば、エンジン回転数を検出可能なセンサとして例えばクランク角センサ、エンジン水温センサなど)及び各種機器(例えば、点火プラグ、可変動弁機構)のアクチュエータと接続している。ECU50は、それらとの間で制御信号を送信したりセンサ出力信号を受信したりすることにより、各種運転条件(燃料噴射量、点火時期など)の制御および内燃機関本体1の状態把握(機関回転数、空燃比制御に関するパラメータ取得など)を行うことができる。   The ECU 50 is connected to the air-fuel ratio sensor 13, the air metering unit 3, and the fuel injection valve 10 as well as the adjustment valves 21 and 22 described above. In addition, it is connected to various sensors (not shown) (for example, a crank angle sensor, an engine water temperature sensor, etc. as sensors capable of detecting the engine speed) and actuators of various devices (for example, spark plugs, variable valve mechanisms). Yes. The ECU 50 transmits control signals and receives sensor output signals between them, thereby controlling various operating conditions (fuel injection amount, ignition timing, etc.) and grasping the state of the internal combustion engine body 1 (engine rotation). Number, parameter acquisition related to air-fuel ratio control, etc.).

[実施の形態1の動作]
以下、図2および図3を用いて、実施の形態1の内燃機関の制御装置の動作について説明する。
[Operation of Embodiment 1]
Hereinafter, the operation of the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

実施の形態1にかかる内燃機関は、三元触媒で排気浄化を図る過給エンジンにおいて下記の動作(1−1)、(1−2)を実現することを念頭において構成されている。   The internal combustion engine according to the first embodiment is configured in consideration of realizing the following operations (1-1) and (1-2) in a supercharged engine that purifies exhaust gas with a three-way catalyst.

(1−1)排気通路への新気バイパス通路
新気の一部を排気通路にバイパスさせるシステム構成とする。このとき、コンプレッサ下流(スロットル上流)とタービン入口とを連通させ、コンプレッサ下流(スロットル上流)とスタート触媒の下流を連通させる。これらの連通を切り換えることができるようにし、必要に応じて両方の連通を遮断できるようにする。
低速高負荷の場合には、燃焼変動が悪化しやすい。これに対しては、燃料密度を高めることによって燃焼を安定化させることができる。燃焼が安定することで未燃燃料の排出が抑制され、後燃えがなくなり、タービン入口ガス音やスタート触媒床温の高温化を抑制できる。このため、低速低負荷の場合には、タービン前に新気をバイパスさせることは問題とならない。
また、タービン前に新気をバイパスさせるため、次のような利点がある。すなわち、タービンを通過する空気量はバイパスがなされない場合と同等である。燃焼室では理論空燃比より濃い混合気となり排気ガス温度が低い場合でも、バイパスされた新気によってタービン入口部では理論空燃比とすることができるため、バイパスがなされないときと同等の排気ガス温度が得られる。
以上から、タービン前に新気をバイパスさせる構成によれば、バイパスが行われない場合と比べても排気エネルギーを同等にすることができ、過給空気量や応答性を確保維持することができる。
(1-1) Fresh air bypass passage to exhaust passage A system configuration in which a part of fresh air is bypassed to the exhaust passage. At this time, the compressor downstream (throttle upstream) communicates with the turbine inlet, and the compressor downstream (throttle upstream) communicates with the start catalyst downstream. These communications can be switched, and both communications can be blocked if necessary.
In the case of low speed and high load, combustion fluctuations are likely to deteriorate. On the other hand, combustion can be stabilized by increasing the fuel density. By stabilizing the combustion, the discharge of unburned fuel is suppressed, the afterburning is eliminated, and the temperature of the turbine inlet gas noise and the start catalyst bed temperature can be suppressed. For this reason, in the case of low speed and low load, it is not a problem to bypass fresh air before the turbine.
In addition, since fresh air is bypassed before the turbine, there are the following advantages. That is, the amount of air passing through the turbine is the same as when no bypass is made. Even if the combustion chamber is richer than the stoichiometric air-fuel ratio and the exhaust gas temperature is low, the exhaust air temperature can be the stoichiometric air-fuel ratio at the turbine inlet due to the fresh air that is bypassed. Is obtained.
From the above, according to the configuration in which fresh air is bypassed before the turbine, the exhaust energy can be made equal as compared with the case where bypass is not performed, and the supercharged air amount and responsiveness can be secured and maintained. .

一方、低速高負荷、中速中負荷以上、高速軽負荷の領域においては、タービン入口ガス温やスタート触媒床温が高くなる傾向にある。これは、排気ガス量が多いことなどに起因している。この領域においては、排気ガス空燃比を理論空燃比よりも濃い状態にして温度上昇を抑制したい。そこで、スタート触媒下流に新気をバイパスさせる。
コンプレッサ下流(スロットル上流)から新気をバイパスさせるのは、高速軽負荷域でもコンプレッサ出口圧>サージタンク圧という状態になるためであり、排気論空燃比域の拡大が図れる。
On the other hand, the turbine inlet gas temperature and the start catalyst bed temperature tend to be high in the regions of low speed, high load, medium speed, medium load or higher, and high speed, light load. This is caused by a large amount of exhaust gas. In this region, it is desired to suppress the temperature rise by setting the exhaust gas air-fuel ratio to be higher than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, fresh air is bypassed downstream of the start catalyst.
The reason why the fresh air is bypassed from the compressor downstream (throttle upstream) is that the compressor outlet pressure> surge tank pressure is satisfied even in the high-speed light load region, and the exhaust air-fuel ratio region can be expanded.

(1−2)加速判定に応じた制御
排気通路への新気バイパス作動中に加速判定(例えばスロットル開度変化を監視するなどによる判定)がなされた場合には、新気のバイパスを停止する。
新気のバイパスを停止することでスロットル前後圧を高めることができ、相対的に燃焼室空気量が増加する。このためエンジン出力が増加し、加速度を高めることができる。また、温度(例えばスタート触媒床温)は瞬時に上昇するわけではないので、過渡時においてはこのような新気バイパス停止は問題とはならない。
(1-2) Control according to acceleration judgment When an acceleration judgment (for example, judgment by monitoring a change in throttle opening, etc.) is made during a fresh air bypass operation to the exhaust passage, the fresh air bypass is stopped. .
By stopping the bypass of fresh air, the throttle front-rear pressure can be increased, and the amount of combustion chamber air is relatively increased. For this reason, engine output increases and acceleration can be increased. In addition, since the temperature (for example, the start catalyst bed temperature) does not increase instantaneously, such a fresh air bypass stop does not cause a problem in a transient state.

図1に示した実施の形態1にかかるシステム構成は、上記の動作を行うように構築されている。すなわち、新気バイパス通路23、24、25によって、コンプレッサ4下流とタービン9入口とが連通させられ、コンプレッサ4下流とスタート触媒14下流とが連通させられている。そして、調整弁21、22によって、新気バイパス通路24を介して新気がバイパスされる状態、新気バイパス通路25を介して新気がバイパスされる状態、新気バイパス通路24,25の両方が閉鎖された状態を、切り換えることができる。   The system configuration according to the first embodiment shown in FIG. 1 is constructed so as to perform the above operation. That is, the fresh air bypass passages 23, 24, and 25 connect the downstream side of the compressor 4 and the inlet of the turbine 9, and the downstream side of the compressor 4 and the downstream side of the start catalyst 14. Then, both the state where fresh air is bypassed via the fresh air bypass passage 24 by the regulating valves 21 and 22, the state where fresh air is bypassed via the fresh air bypass passage 25, and the fresh air bypass passages 24 and 25 Can be switched to a closed state.

上述したように、コンプレッサ4下流から新気をバイパスさせるのは高速軽負荷域におけるコンプレッサ4出口圧>サージタンク7圧力の状態を利用するためであり、本システム構成によれば排気理論空燃比域の拡大が図れる。   As described above, the fresh air is bypassed from the downstream side of the compressor 4 in order to use the state of the compressor 4 outlet pressure> the surge tank 7 pressure in the high speed light load region. Can be expanded.

図2は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の動作説明のための模式図である。図2は、エンジン性能例を示す図であり機関回転数とトルクに対する吸気管圧力の関係を示したマップである。図2において破線、二点鎖線により幾つかの領域が区画され、それぞれ領域A,B,C,D,Eが定められている。なお、個々の領域が重複している部分もある。個々の領域は、下記のような特性を有している。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of engine performance, and is a map showing the relationship between the engine speed and the intake pipe pressure with respect to the torque. In FIG. 2, several areas are partitioned by broken lines and two-dot chain lines, and areas A, B, C, D, and E are defined, respectively. There are also portions where individual regions overlap. Each region has the following characteristics.

領域A:λ1運転(理論空燃比運転)でタービン9の入口ガス温度とスタート触媒14の床温とが所定温度よりも低い領域
領域B:λ1運転の場合にはタービン9の入口ガス温度またはスタート触媒14の床温が所定温度より高くなる領域
領域C:λ1運転の場合にはアンダーフロア触媒(実施の形態1ではメイン触媒15)の床温が許容所定値を超える領域
領域D:λ1運転の場合には燃焼変動が悪化する領域、燃焼変動が大きい領域
領域E:スロットル前(コンプレッサ出口)圧力>タービン出口圧となる領域
Region A: Region in which the inlet gas temperature of the turbine 9 and the bed temperature of the start catalyst 14 are lower than a predetermined temperature in λ1 operation (theoretical air-fuel ratio operation) Region B: In the case of λ1 operation, the inlet gas temperature or start of the turbine 9 Region where the bed temperature of the catalyst is higher than the predetermined temperature Region C: In the case of λ1 operation, the region where the bed temperature of the underfloor catalyst (the main catalyst 15 in the first embodiment) exceeds the allowable predetermined value Region D: λ1 operation In some cases, the region where the combustion fluctuation deteriorates, the region where the combustion fluctuation is large Region E: the region where the pre-throttle (compressor outlet) pressure> the turbine outlet pressure

実施の形態1では、下記の(i)〜(iii)に述べるように、上記の各領域の特性に応じた措置を取ることとした。なお、その前提として、実施の形態1では、ECU50が図2に示したようなマップ(上記のように各領域が定めた状態)を予め記憶しておき、内燃機関本体1の機関回転数および負荷に応じてECU50が当該マップを参照できるようにしておく。ECU50は、現在の運転領域が当該マップ中におけるいずれの領域に該当するかを特定するための処理を記憶しているものとする。   In the first embodiment, as described in the following (i) to (iii), measures are taken in accordance with the characteristics of the respective regions. As a premise, in the first embodiment, the ECU 50 stores in advance a map as shown in FIG. 2 (a state determined by each region as described above), and the engine speed of the internal combustion engine body 1 and The ECU 50 can refer to the map according to the load. It is assumed that the ECU 50 stores a process for specifying which region in the map the current driving region corresponds to.

(i)領域Dから領域Bを除いた領域(以下、「領域D−B」とも称す)
領域D−Bでは、調整弁21を開き、調整弁22を閉じる。すなわち新気バイパス通路24を介してタービン9上流に新気をバイパスさせる。これにより、燃焼室空燃比をリッチ化し、燃料密度を高め、燃焼を安定させることができる。
燃焼が安定することで未燃燃料が抑制され、後燃えがなくなり、タービン9入口ガス温度やスタート触媒14床温の高温化を抑制することができる。また、前述したように、タービン9の前に新気をバイパスさせる構成によれば、タービン通過空気量や排気ガス温度を確保できる。その結果、過給空気量や応答性を確保維持することができる。
(I) Region obtained by removing region B from region D (hereinafter also referred to as “region DB”)
In the region D-B, the regulating valve 21 is opened and the regulating valve 22 is closed. That is, fresh air is bypassed upstream of the turbine 9 via the fresh air bypass passage 24. Thereby, the combustion chamber air-fuel ratio can be enriched, the fuel density can be increased, and combustion can be stabilized.
By stabilizing the combustion, the unburned fuel is suppressed, the afterburning is eliminated, and the temperature increase of the turbine 9 inlet gas temperature and the start catalyst 14 bed temperature can be suppressed. Further, as described above, according to the configuration in which fresh air is bypassed before the turbine 9, the turbine passing air amount and the exhaust gas temperature can be secured. As a result, the amount of supercharged air and responsiveness can be secured and maintained.

(ii)領域B
領域Bでは、調整弁21を閉じて、調整弁22を開放する。これにより、スタート触媒14下流に新気のバイパスを行う。その結果、タービン9入口やスタート触媒14を通過する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりも濃い状態にして温度上昇を抑制することができる。メイン触媒15の前に新気をバイパスさせることによりメイン触媒15では理論空燃比とすることができるので、排気浄化性能も良好に維持することができる。
(Ii) Region B
In region B, the regulating valve 21 is closed and the regulating valve 22 is opened. As a result, fresh air is bypassed downstream of the start catalyst 14. As a result, the temperature rise can be suppressed by setting the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the turbine 9 inlet and the start catalyst 14 to be higher than the stoichiometric air-fuel ratio. By bypassing fresh air before the main catalyst 15, the main catalyst 15 can have a stoichiometric air-fuel ratio, so that the exhaust purification performance can be maintained well.

(iii)領域A、領域C
領域Aおよび領域Cでは、調整弁21および調整弁22を閉じる。これにより、新気のバイパスは行わない。
(Iii) Region A, Region C
In the region A and the region C, the regulating valve 21 and the regulating valve 22 are closed. Thus, fresh air bypass is not performed.

また、排気通路への新気バイパス作動中に加速判定がなされた場合には、本来ならば新気のバイパスを行うべき運転領域にあったとしても、調整弁21および調整弁22を閉じる。すなわち、ECU50に予め備えられた加速判定処理において加速時であるとの判定が下された場合には、ECU50は調整弁21および調整弁22を閉じる。これにより、新気のバイパスを停止する。
上記(1−2)で述べたように、新気バイパスを停止することでスロットル6の前後圧を高めることができ、相対的に燃焼室空気量が増加する。このため内燃機関本体1のエンジン出力が増加し、加速度を高めることができる。また、新気バイパスを停止してもスタート触媒14の床温は瞬時に上昇するわけではないので、過渡時におけるこのような新気バイパス停止は問題とはならない。
なお、加速判定の具体的手法については、公知の各種技術を適宜に使用すれば良いため詳述はしないが、例えばECU50にスロットル開度変化を監視する処理を実行させたり加速要求の有無を判定したりするなど、種々の加速判定技術を利用することができる。
Further, when the acceleration determination is made during the operation of the fresh air bypass to the exhaust passage, the regulating valve 21 and the regulating valve 22 are closed even if the operating range is to perform the fresh air bypass. That is, when it is determined in the acceleration determination process provided in advance in ECU 50 that the vehicle is accelerating, ECU 50 closes regulating valve 21 and regulating valve 22. This stops the fresh air bypass.
As described in (1-2) above, the front-rear pressure of the throttle 6 can be increased by stopping the fresh air bypass, and the amount of combustion chamber air is relatively increased. For this reason, the engine output of the internal combustion engine main body 1 increases, and the acceleration can be increased. Further, even if the fresh air bypass is stopped, the bed temperature of the start catalyst 14 does not rise instantaneously, so such a fresh air bypass stop at the time of transition is not a problem.
A specific method for determining the acceleration is not described in detail because various known techniques may be used as appropriate. For example, the ECU 50 is caused to execute a process for monitoring a change in the throttle opening or determine whether there is an acceleration request. For example, various acceleration determination techniques can be used.

図3は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の動作説明のための模式図である。上述した各種運転領域および加速判定に応じた、調整弁21、22の開閉状態、エアフローメータ通過空気量および燃焼室空気量とバイパス空気量の割合についてそれぞれ模式的に示した図である。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. It is the figure which showed typically about the opening / closing state of the regulating valves 21 and 22 according to the various operation area | regions mentioned above, and the ratio of the air flow meter passage air amount and the combustion chamber air amount, and the amount of bypass air.

以上説明したように、実施の形態1によれば、運転領域に応じて複数の新気バイパス通路24、25を適切に使い分けることができる。   As described above, according to the first embodiment, the plurality of fresh air bypass passages 24 and 25 can be appropriately used according to the operation region.

すなわち、領域D−Bでは排気エネルギの低下が問題となりやすく、一方、領域Bでは触媒温度上昇が問題となりやすい。そこで、実施の形態1によれば、領域D−Bでは調整弁21を開きかつ調整弁22を閉じることにより、タービン9上流に新気の一部をバイパスさせることができる。これにより、排気エネルギ低下を抑制することができる。その一方で、領域Bでは調整弁21を閉じかつ調整弁22を開放することにより、スタート触媒14下流に新気を流すことができる。これにより、領域Bでは新気バイパス通路25を使用して、タービン9下流且つ新気バイパス通路25上流に位置するスタート触媒14への空気流入を控えることによって、スタート触媒14の過度の高温化を抑制することができる。   That is, in the region D-B, a decrease in exhaust energy tends to be a problem, while in the region B, a catalyst temperature increase tends to be a problem. Therefore, according to the first embodiment, in the region D-B, a part of fresh air can be bypassed upstream of the turbine 9 by opening the regulating valve 21 and closing the regulating valve 22. Thereby, exhaust energy fall can be suppressed. On the other hand, in the region B, the fresh air can be flowed downstream of the start catalyst 14 by closing the regulating valve 21 and opening the regulating valve 22. As a result, in region B, the fresh air bypass passage 25 is used to suppress the inflow of air to the start catalyst 14 located downstream of the turbine 9 and upstream of the fresh air bypass passage 25, thereby increasing the temperature of the start catalyst 14 excessively. Can be suppressed.

また、実施の形態1によれば、排気通路への新気バイパス作動中に加速判定がなされた場合には、調整弁21、22を閉じることができる。これにより、新気バイパス停止が問題とならない過渡時において、新気バイパスの停止による加速度向上効果を得ることができる。   Further, according to the first embodiment, when the acceleration determination is made during the fresh air bypass operation to the exhaust passage, the adjustment valves 21 and 22 can be closed. Thereby, the acceleration improvement effect by stop of a fresh air bypass can be acquired at the time of the transition where a fresh air bypass stop does not become a problem.

なお、上述した実施の形態1においては、ターボチャージャー11が、前記第1の発明における「過給器」に、タービン9が、前記第1の発明における「排気タービン」に、コンプレッサ4が、前記第1の発明における「コンプレッサ」に、スタート触媒14が、前記第1の発明における「触媒」に、それぞれ相当している。また、実施の形態1においては、新気バイパス通路23、24が、前記第1の発明における「第1バイパス通路」に、新気バイパス通路23、25が、前記第1の発明における「第2バイパス通路」に、調整弁21、22が、前記第1の発明における「弁」に、それぞれ相当している。そして、実施の形態1においては、前述のようにECU50が領域D−Bと領域Bに応じて調整弁21,22の開閉状態を制御することにより、前記第1の発明における「制御手段」が実現されている。   In the first embodiment described above, the turbocharger 11 is the “supercharger” in the first invention, the turbine 9 is the “exhaust turbine” in the first invention, the compressor 4 is the above-mentioned The start catalyst 14 corresponds to the “catalyst” in the first invention, and corresponds to the “compressor” in the first invention. In the first embodiment, the fresh air bypass passages 23 and 24 are the “first bypass passage” in the first invention, and the fresh air bypass passages 23 and 25 are the “second bypass” in the first invention. The regulating valves 21 and 22 correspond to the “bypass passage” and the “valves” in the first aspect of the invention, respectively. In the first embodiment, as described above, the ECU 50 controls the open / close state of the regulating valves 21 and 22 in accordance with the regions DB and B, so that the “control means” in the first invention is It has been realized.

また、上述した実施の形態1においては、領域D−Bが、前記第2の発明における「第1運転領域」に、図2において領域D−Bより高負荷側に位置する領域(領域Bと領域Dが重なっている領域)が、前記第2の発明における「高負荷側領域」に、図2において領域Bから領域Dを除いた領域(図2の紙面上方から紙面右下側に延びる領域)が、前記第2の発明における「高回転軽負荷領域」および「中回転中負荷領域」に相当している。   Further, in the first embodiment described above, the region D-B is the “first operation region” in the second invention, and is a region (region B and region B) located on the higher load side than the region DB in FIG. The region where the region D overlaps is the “high load side region” in the second aspect of the present invention, and the region excluding the region D from the region B in FIG. 2 (the region extending from the upper side to the lower right side in FIG. ) Corresponds to the “high rotation light load region” and the “medium rotation medium load region” in the second aspect of the present invention.

なお、上述した実施の形態1では、新気バイパス通路を、一端が吸気通路に連通しその途中で二股に分岐する形状の通路とした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。新気バイパス通路24と新気バイパス通路25をそれぞれ一本の独立した通路として構成しても良い。また、実施の形態1で述べた新気バイパス通路24、25以外の他のバイパス通路をも含むようなバイパス系を構築したとしても、弁の開閉状態の組み合わせによって実施の形態1における新気バイパス通路24,25と同じ箇所の連通を必要に応じて実現できるようにしておけばよい。   In the first embodiment described above, the fresh air bypass passage is a passage having one end communicating with the intake passage and bifurcating in the middle. However, the present invention is not limited to this. Each of the fresh air bypass passage 24 and the fresh air bypass passage 25 may be configured as one independent passage. Further, even if a bypass system including other bypass passages other than the fresh air bypass passages 24 and 25 described in the first embodiment is constructed, the fresh air bypass in the first embodiment can be achieved by combining the open / closed states of the valves. What is necessary is just to be able to implement | achieve the communication of the same location as the channel | paths 24 and 25 as needed.

また、実施の形態1では、図2に示したようなマップを規定したが、本発明はこれに限られるものではなく、調整弁21、22の開閉状態を変更する場合における各領域の境界の定め方は実施の形態1と同一の定め方に限られるものではない。   In the first embodiment, the map as shown in FIG. 2 is defined. However, the present invention is not limited to this, and the boundary of each region when the open / close state of the regulating valves 21 and 22 is changed is described. The determination method is not limited to the same determination method as in the first embodiment.

実施の形態2.
実施の形態2の内燃機関の制御装置は、図1に示した実施の形態1の構成と同様のハードウェア構成を備える。ただし、実施の形態2では、内燃機関本体1におけるノッキングの発生を検出する構成が備えられているものとする。ノッキング検出用の構成は、具体的にはノッキングセンサを内燃機関本体1のシリンダブロック等に取り付けるなど、各種公知技術を用いて実現すればよく、新規な事項ではないため、詳細な説明は行わない。
Embodiment 2. FIG.
The control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment has a hardware configuration similar to that of the first embodiment shown in FIG. However, in the second embodiment, it is assumed that a configuration for detecting the occurrence of knocking in the internal combustion engine body 1 is provided. The configuration for detecting knocking may be realized by using various known techniques such as attaching a knocking sensor to the cylinder block or the like of the internal combustion engine body 1 and is not a new matter, and therefore will not be described in detail. .

[実施の形態2の動作]
実施の形態2では、過給エンジンで新気を排気通路にバイパスさせるシステムを有する構成において、過給圧>排気圧となる運転領域で下記のような動作(2−1)〜(2−4)を実現する。
[Operation of Embodiment 2]
In the second embodiment, the following operation (2-1) to (2-4) is performed in the operation region where the supercharging pressure> the exhaust pressure in the configuration having a system for bypassing fresh air to the exhaust passage in the supercharged engine. ).

(2−1)燃焼変動が悪化する領域(一般には、低回転数から中回転数域)では、燃焼室内の空燃比が理論空燃比から出力空燃比の間になるように、排気通路へのバイパス新気量を制御する。
吸入空気量計測後の新気を燃焼室と排気に分割していることにより、バイパス量に応じて燃焼室内空燃比がリッチ化する。その結果、燃料密度が高まり、燃焼が安定化する。
また、吸入空気量計測値に基づいて排気ガス空燃比が理論空燃比となるように燃料制御されているため、排気浄化性能にも悪影響が無い。
(2-1) In a region where combustion fluctuations deteriorate (generally, from a low engine speed range to a medium engine speed range), the exhaust passage is connected to the exhaust passage so that the air-fuel ratio in the combustion chamber is between the stoichiometric air-fuel ratio and the output air-fuel ratio. Control bypass fresh air volume.
By dividing the fresh air after measuring the intake air amount into the combustion chamber and the exhaust, the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes rich according to the bypass amount. As a result, fuel density is increased and combustion is stabilized.
Further, since the fuel is controlled so that the exhaust gas air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio based on the measured intake air amount, there is no adverse effect on the exhaust purification performance.

(2−2)上記の(2−1)の制御を実行時に、ノッキングを検出した場合には、排気へのバイパス新気量を増加させることとし、点火時期の遅角は行わない。
点火時期の遅角を行うと、本来の燃焼変動抑制効果が低下するとともに後燃えが問題となり、タービンに流入するガス温度や触媒床温の上昇といった問題が発生するからである。
一方、バイパスさせる新気の量を増量することにより、燃焼空気量が減少且つ燃焼室内空燃比がリッチ化する。この分の出力低下は生じるものの、他への影響(燃焼変動、排気浄化への影響)なく、ノッキングの抑制を行うことができる。
(2-2) If knocking is detected during the execution of the control (2-1) above, the amount of fresh fresh air to the exhaust is increased and the ignition timing is not retarded.
This is because if the ignition timing is retarded, the original combustion fluctuation suppressing effect is reduced, and afterburning becomes a problem, and problems such as an increase in the temperature of gas flowing into the turbine and an increase in the catalyst bed temperature occur.
On the other hand, by increasing the amount of fresh air to be bypassed, the amount of combustion air is reduced and the air-fuel ratio in the combustion chamber is enriched. Although the output is reduced by this amount, knocking can be suppressed without affecting other parts (influence on combustion fluctuations and exhaust purification).

(2−3)タービン9入口排気ガス温やスタート触媒14の床温が上昇する領域では、メイン触媒15前で排気空燃比が理論空燃比となり、燃焼室〜スタート触媒通過ガスの空燃比がその上限温度に収まる程度に濃くなるようバイパス新気量を調節する。
この領域においてタービン9に流れる排気ガス量を制御するウエストゲートバルブ12が開いている領域(一般には中回転域〜高回転域)でノッキングが検出された場合には、下記のステップSt1、St2、St3に述べる措置とる。
(2-3) In the region where the exhaust gas temperature at the inlet of the turbine 9 and the bed temperature of the start catalyst 14 rise, the exhaust air / fuel ratio becomes the stoichiometric air / fuel ratio before the main catalyst 15 and the air / fuel ratio of the combustion chamber to the start catalyst passage gas Adjust the bypass fresh air volume so that it is thick enough to be within the upper temperature limit.
If knocking is detected in a region where the wastegate valve 12 that controls the amount of exhaust gas flowing to the turbine 9 is open in this region (generally, the middle rotation region to the high rotation region), the following steps St1, St2, Take the measures described in St3.

ステップSt1:排気へのバイパス新気量を増加させると同時に、ウエストゲートバルブ12の開度を絞り、排気ガス逃がし量を減少させる。
新気のバイパス量増量により燃焼空気量が減少する分に関しては、過給圧を高めることで新気供給量を増加させて燃焼空気量を同等にできる。このため、トルク低下はリッチ化分のみの影響で済む。
Step St1: At the same time as increasing the amount of fresh bypass air to the exhaust, the opening of the waste gate valve 12 is throttled to reduce the exhaust gas escape amount.
With respect to the amount of reduction in the combustion air amount due to the increase in the amount of fresh air bypass, the amount of combustion air can be made equal by increasing the supply pressure by increasing the supercharging pressure. For this reason, the torque reduction is only affected by the rich portion.

ステップSt2:ウエストゲートバルブ12の開度を正規の開度に戻し、排気へのバイパス新気量をさらに増加させる制御を行う。
燃焼空気量が減少し、かつ燃焼室内空燃比がリッチ化する。
Step St2: Control is performed to return the opening degree of the wastegate valve 12 to the normal opening degree and further increase the amount of bypass fresh air to the exhaust gas.
The amount of combustion air decreases and the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes rich.

ステップSt3:なお、上記の措置に、点火遅角制御を追加しても良い。
燃料性状等の影響でプレイグニッションが発生するおそれがあると判断されるような異常状態における、有効な回避策となる。
Step St3: Note that ignition retard control may be added to the above measures.
This is an effective workaround in an abnormal state where it is determined that there is a possibility that pre-ignition may occur due to the influence of fuel properties and the like.

(2−4)ウエストゲートバルブ12が閉じている領域(一般には中回転域)でノッキングが検出された場合、排気へのバイパス新気量を増加制御する。
これにより、前述の(2−2)において述べたのと同じ作用効果を得ることができる。すなわち、バイパスさせる新気の量を増量することにより、燃焼空気量が減少且つ燃焼室内空燃比がリッチ化する。この分の出力低下は生じるものの、他への影響(燃焼変動、排気浄化への影響)なく、ノッキングの抑制を行うことができる。
(2-4) When knocking is detected in a region where the wastegate valve 12 is closed (generally in the middle rotation region), the amount of fresh bypass air to the exhaust is controlled to increase.
Thereby, the same effect as described in the above (2-2) can be obtained. That is, by increasing the amount of fresh air to be bypassed, the amount of combustion air is reduced and the air-fuel ratio in the combustion chamber is enriched. Although the output is reduced by this amount, knocking can be suppressed without affecting other parts (influence on combustion fluctuations and exhaust purification).

[実施の形態2の具体的制御]
実施の形態2では、上記に述べた各動作のうち、上記(2−2)に述べた点と、ウエストゲートバルブ12の開閉状態に応じて上記の(2−3)と(2−4)の制御を切り換える点と、ノッキング抑制状態において(2−3)のステップSt1をステップSt2に切り換えるという点を、ECU50に各運転領域に応じて実行させることにした。
[Specific Control of Second Embodiment]
In the second embodiment, among the operations described above, the above described (2-3) and (2-4) according to the point described in (2-2) and the open / closed state of the wastegate valve 12. The ECU 50 is caused to execute the point corresponding to each operation region in that the control is switched and the step St1 of (2-3) is switched to the step St2 in the knocking suppression state.

先ず、実施の形態2では、実施の形態1にかかる構成において、ノッキング検出前には、下記のように制御が行われているものとする。
領域D−B:燃焼変動抑制のため、新気のバイパスについては、調整弁21を開く調整弁22を閉じるように制御し、燃焼室内空燃比をリッチに、タービン9前排気空燃比を理論空燃比となるようにする。
領域A:調整弁21、22の両方を閉じ、燃焼室内が理論空燃比となるように運転する。
領域B:温度抑制のため、調整弁21を閉じ調整弁22を開くように制御を行い、スタート触媒14を通過する排気ガスの空燃比をリッチ化し、メイン触媒15前において排気ガスの空燃比を理論空燃比とする。
First, in the second embodiment, in the configuration according to the first embodiment, it is assumed that control is performed as described below before knocking is detected.
Region DB: In order to suppress combustion fluctuations, the fresh air bypass is controlled so that the regulating valve 22 that opens the regulating valve 21 is closed, the combustion chamber air-fuel ratio is made rich, and the exhaust air air-fuel ratio before the turbine 9 is the theoretical sky. Make the fuel ratio.
Region A: The control valves 21 and 22 are both closed, and the combustion chamber is operated so that the stoichiometric air-fuel ratio is reached.
Region B: In order to suppress the temperature, control is performed so that the regulating valve 21 is closed and the regulating valve 22 is opened, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the start catalyst 14 is enriched, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced before the main catalyst 15. The theoretical air-fuel ratio is assumed.

なお、上記のリッチ化とは、理論空燃比〜出力空燃比の間の値をいう。これに対し、下記で述べるリッチ化とは、出力空燃比よりもさらに濃い側の値をいう。   Note that the above enrichment means a value between the theoretical air-fuel ratio and the output air-fuel ratio. On the other hand, the enrichment described below refers to a value that is deeper than the output air-fuel ratio.

(ノッキング検出後)
ノッキングが検出されると、ECU50は、下記のように、運転領域に応じてその制御内容を変更する。
(After detecting knocking)
When knocking is detected, the ECU 50 changes the control content according to the operation region as described below.

領域Aから領域Dを除いた領域(以下、「領域A−D」とも称す):通常制御とし、ECU50は点火時期の遅角制御を行う。   Region excluding region D from region A (hereinafter also referred to as “region A-D”): normal control is performed, and ECU 50 performs retarded control of ignition timing.

領域D−B:調整弁21の開度を大きく取り、バイパス新気量を増加させる。これにより、燃焼室の空気量が減ること・燃焼室空燃比が更にリッチとなり燃焼ガス温度が低下することからノッキングを抑制することができる。   Region DB: Increase the opening of the regulating valve 21 to increase the amount of fresh air by-pass. As a result, the amount of air in the combustion chamber decreases, the combustion chamber air-fuel ratio becomes richer, and the combustion gas temperature decreases, so that knocking can be suppressed.

領域B:領域Bでは、ウエストゲートバルブ12の開閉状態に応じて下記のStb1とStb2のいずれかの制御が実行される。
Stb1:ウエストゲートバルブ12が閉じているときには、調整弁22の開度を増大させるように、ECU50が調整弁22を制御する。燃焼室の空気量が減ること、燃焼室空燃比が更にリッチになることからノッキングを抑制できる。
Stb2:ウエストゲートバルブ12が開いているときには、ウエストゲートバルブ12の開度を絞り、調整弁22の開度を増大させるように、ECU50が調整弁22およびウエストゲートバルブ12を制御する。燃焼室への空気量を保持しつつ空燃比リッチによるノッキング抑制を行う。
また、ノッキング抑制不可時は、次の措置として、ウエストゲートバルブ12の開度を正規の開度に戻し、調整弁22の開度を更に拡大する。これにより燃焼室の空気量低減、空燃比の更なるリッチ化を行うことによって、ノッキングを回避する。
Region B: In region B, the following control of Stb1 and Stb2 is executed according to the open / closed state of the wastegate valve 12.
Stb1: When the wastegate valve 12 is closed, the ECU 50 controls the adjustment valve 22 so that the opening degree of the adjustment valve 22 is increased. Knocking can be suppressed because the amount of air in the combustion chamber is reduced and the air-fuel ratio of the combustion chamber becomes richer.
Stb2: When the waste gate valve 12 is open, the ECU 50 controls the adjustment valve 22 and the waste gate valve 12 so that the opening degree of the waste gate valve 12 is reduced and the opening degree of the adjustment valve 22 is increased. Knocking suppression by rich air-fuel ratio is performed while maintaining the amount of air to the combustion chamber.
When knocking suppression is not possible, as a next measure, the opening degree of the waste gate valve 12 is returned to the normal opening degree, and the opening degree of the regulating valve 22 is further expanded. Thus, knocking is avoided by reducing the amount of air in the combustion chamber and further enriching the air-fuel ratio.

図4は、本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置の動作説明のための模式図である。図4は、上述したノッキング回避策について、領域およびウエストゲートバルブ(WGV)開閉に対応させて、エアフローメータ通過空気量、燃焼室空気量とバイパス空気量の割合、当該割合のノッキング判定時における変化、抑制要因(筒内空気量低減、A/F=12.5からA/F=11.0への空燃比のリッチ化)についてそれぞれ模式的に示した図である。ノッキング抑制不可のときの措置についても記載している。   FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the control device for the internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the above-described knocking avoidance measures, corresponding to the region and wastegate valve (WGV) opening / closing, and the air flow meter passing air amount, the ratio between the combustion chamber air amount and the bypass air amount, and the change in the ratio at the time of knocking determination. FIG. 4 is a diagram schematically showing suppression factors (in-cylinder air amount reduction, air-fuel ratio enrichment from A / F = 12.5 to A / F = 11.0). It also describes measures to be taken when knocking cannot be suppressed.

以上説明したように、実施の形態2によれば、実施の形態1にかかるシステム構成において、運転領域に応じて、新気バイパス通路を利用して、ノッキング回避策をとることができる。   As described above, according to the second embodiment, in the system configuration according to the first embodiment, a knocking avoidance measure can be taken using the fresh air bypass passage according to the operation region.

すなわち、実施の形態2によれば、領域D−Bにおいてノッキングを検出した場合には、点火遅角を行わずにバイパス新気量を増大させることにより、燃焼室内をリッチ化して燃焼を安定させることができる。   That is, according to the second embodiment, when knocking is detected in the region D-B, the amount of fresh fresh air is increased without performing ignition retarding, thereby enriching the combustion chamber and stabilizing combustion. be able to.

また、実施の形態2によれば、領域Bにおいてノッキングが検出された場合であってウエストゲートバルブ12が開いているときには、ウエストゲートバルブ12の開度を絞りかつ調整弁22の開度を増大させるように、ECU50が調整弁22およびウエストゲートバルブ12を制御することができる。また、実施の形態2によれば、領域Bにおいてノッキングが検出された場合であってウエストゲートバルブ12が閉じているときには、調整弁22の開度を増大させるように、ECU50が調整弁22を制御することができる。しかも、実施の形態2によれば、ウエストゲートバルブ12の開閉状態に応じて、これらの2つの制御を選択的に実行することができる。   Further, according to the second embodiment, when knocking is detected in the region B and the wastegate valve 12 is open, the opening of the wastegate valve 12 is reduced and the opening of the adjustment valve 22 is increased. Thus, the ECU 50 can control the regulating valve 22 and the waste gate valve 12. Further, according to the second embodiment, when knocking is detected in the region B and the wastegate valve 12 is closed, the ECU 50 controls the regulating valve 22 so as to increase the opening degree of the regulating valve 22. Can be controlled. Moreover, according to the second embodiment, these two controls can be selectively executed in accordance with the open / closed state of the waste gate valve 12.

また、実施の形態2によれば、また、ノッキング抑制不可時は、次の措置として、ウエストゲートバルブ12の開度を正規の開度に戻し、調整弁22の開度を更に拡大する。これにより燃焼室の空気量低減、空燃比の更なるリッチ化を行うことによって、ノッキングを回避する。   In addition, according to the second embodiment, when knocking suppression is not possible, as a next measure, the opening degree of the waste gate valve 12 is returned to the normal opening degree, and the opening degree of the regulating valve 22 is further expanded. Thus, knocking is avoided by reducing the amount of air in the combustion chamber and further enriching the air-fuel ratio.

しかも実施の形態2によれば、ECU50が、各運転領域に応じて適切な措置を選択的に実行することができる。   Moreover, according to the second embodiment, the ECU 50 can selectively execute an appropriate measure according to each operation region.

なお、上述した実施の形態2では、上記(2−2)で述べた制御と、ウエストゲートバルブ開度状態に応じて上記の(2−3)と(2−4)の制御を切り換える制御と、ノッキング抑制状態において(2−3)のSt1をSt2に切り換えるという制御とを、実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置上で実行することにした。しかしながら、これらの制御は必ずしも同時に用いられなくとも良く、いずれか1つのみを内燃機関の制御に用いても良い。また、各運転領域の定義の仕方も、実施の形態1で述べたのと同様に、図2と全く同一のものに限定されるものではない。   In the second embodiment described above, the control described in the above (2-2) and the control for switching the control in the above (2-3) and (2-4) in accordance with the waste gate valve opening state, The control (2-3) of switching St1 to St2 in the knocking suppression state is executed on the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment. However, these controls are not necessarily used at the same time, and only one of them may be used for controlling the internal combustion engine. Further, the method of defining each operation region is not limited to the same one as in FIG. 2 as described in the first embodiment.

1 内燃機関本体
2 エアクリーナ
3 空気計量部
4 コンプレッサ
5 インタークーラ
6 スロットルバルブ
7 サージタンク
8 エキゾーストマニホールド
9 タービン
10 燃料噴射弁
11 ターボチャージャー
12 ウエストゲートバルブ
13 空燃比センサ
14 スタート触媒
15 メイン触媒
21、22 調整弁
23、24、25 新気バイパス通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine main body 2 Air cleaner 3 Air metering part 4 Compressor 5 Intercooler 6 Throttle valve 7 Surge tank 8 Exhaust manifold 9 Turbine 10 Fuel injection valve 11 Turbocharger 12 Wastegate valve 13 Air-fuel ratio sensor 14 Start catalyst 15 Main catalysts 21, 22 Regulating valves 23, 24, 25 Fresh air bypass passage

Claims (6)

内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサおよび前記内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンを備える過給機と、
前記排気タービンの下流に設けられた触媒と、
前記吸気通路における前記コンプレッサ下流と前記排気通路における前記排気タービン上流とを連通させる第1バイパス通路と、前記吸気通路における前記コンプレッサ下流と前記排気通路における前記触媒の下流とを連通させる第2バイパス通路とを含むバイパス系と、
前記バイパス系に設けられ、前記第1バイパス通路および前記第2バイパス通路の連通状態を変更可能な1つまたは複数の弁と、
を有する内燃機関を制御する制御装置であって、
1運転領域において前記第1バイパス通路を開放し前記第1運転領域に比して高い回転数域に定めた第2運転領域において前記第2バイパス通路を開放するように前記弁を制御する制御手段を備え
前記制御手段は、前記内燃機関の加速時には、前記第1運転領域および前記第2運転領域においても前記第1バイパス通路と前記第2バイパス通路の両方を閉鎖状態に保持するように前記弁を制御する加速時バイパス禁止手段を、含むことを特徴とする内燃機関の制御装置。
A turbocharger comprising a compressor provided in an intake passage of an internal combustion engine and an exhaust turbine provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A catalyst provided downstream of the exhaust turbine;
A first bypass passage communicating the compressor downstream in the intake passage and the exhaust turbine upstream in the exhaust passage; and a second bypass passage communicating the compressor downstream in the intake passage and the catalyst downstream in the exhaust passage. A bypass system including
One or more valves provided in the bypass system and capable of changing a communication state of the first bypass passage and the second bypass passage;
A control device for controlling an internal combustion engine having
Control for controlling the valve to open the second bypass passage in a second operating region that defines the speed range higher than said first operating region and opening the first bypass passage in the first operating region With means ,
The control means controls the valve so as to keep both the first bypass passage and the second bypass passage closed in the first operation region and the second operation region when the internal combustion engine is accelerated. A control device for an internal combustion engine, comprising: an acceleration bypass prohibiting means.
前記第1運転領域は、低回転数かつ高負荷の領域に定めた所定領域であって、
前記第2運転領域は、前記第1運転領域よりも高負荷側の領域である高負荷側領域と、前記第1運転領域に比して高回転数かつ軽負荷の領域である高回転軽負荷領域と、前記高負荷側領域と前記高回転軽負荷領域との間に定めた中回転数かつ中負荷の領域である中回転中負荷領域とを含むものであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置
The first operation area is a predetermined area defined as a low rotation speed and high load area,
The second operation region includes a high load side region that is a region on a higher load side than the first operation region, and a high rotation light load that is a region having a higher rotation speed and a light load than the first operation region. 2. The vehicle includes a region, and a medium rotation / middle load region that is a medium rotation speed and medium load region defined between the high load side region and the high rotation / light load region. Control device for internal combustion engine .
記内燃機関のノッキングを検出するためのノッキング検出手段と、
前記第1運転領域において前記ノッキング検出手段でノッキングが検出された場合に、前記第1バイパス通路を介して流れる空気量を増加する第1バイパス量増加手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
And knocking detection means for detecting the knocking of the previous SL internal combustion engine,
First knock amount increasing means for increasing the amount of air flowing through the first bypass passage when knocking is detected by the knocking detecting means in the first operating region;
The control apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a.
前記内燃機関の前記過給がウエストゲートバルブを有しており、
前記内燃機関のノッキングを検出するためのノッキング検出手段と、
前記第2運転領域において前記ノッキング検出手段でノッキングが検出された場合であって前記ウエストゲートバルブが開いているときに、当該ウエストゲートバルブの開度を小さくしかつ前記第2バイパス通路を介して流れる空気量を増加するウエストゲートバルブ開時バイパス量増加手段と、
を備えることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The turbocharger of the internal combustion engine has a waste gate valve,
Knocking detection means for detecting knocking of the internal combustion engine;
When knocking is detected by the knocking detection means in the second operating region and the wastegate valve is open, the opening of the wastegate valve is reduced and the second bypass passage is interposed. A bypass amount increasing means when the wastegate valve is opened to increase the amount of flowing air;
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , further comprising:
前記ウエストゲートバルブ開時バイパス量増加手段が、前記ウエストゲートバルブを閉じ且つ前記第2バイパス通路を介して流れる空気量を増加する手段を含むことを特徴とする請求項に記載の内燃機関の制御装置。 5. The internal combustion engine according to claim 4 , wherein the waste gate valve opening bypass amount increasing means includes means for closing the waste gate valve and increasing the amount of air flowing through the second bypass passage. Control device. 前記内燃機関の前記過給がウエストゲートバルブを有しており、
前記内燃機関のノッキングを検出するためのノッキング検出手段と、
前記第2運転領域において前記ノッキング検出手段でノッキングが検出された場合であって前記ウエストゲートバルブが閉じているときに、前記第2バイパス通路を介して流れる空気量を増加するウエストゲートバルブ閉時バイパス量増加手段と、
を備えることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The turbocharger of the internal combustion engine has a waste gate valve,
Knocking detection means for detecting knocking of the internal combustion engine;
When knocking is detected by the knocking detection means in the second operating region, and when the wastegate valve is closed, the amount of air flowing through the second bypass passage is increased when the wastegate valve is closed. Means for increasing the amount of bypass;
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 , further comprising:
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