JP5684668B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関から排出された排気の圧力に応じて内燃機関を制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for controlling an internal combustion engine in accordance with the pressure of exhaust gas discharged from the internal combustion engine.

従来から、内燃機関の吸気及び排気の流量や圧力に基づいて当該内燃機関の制御を行う制御技術が知られている。例えば内燃機関の燃焼室における燃焼温度を制御するために、内燃機関から排出された排気の一部を吸気側に戻す排気再循環(EGR、Exhaust Gas Recirculation)と呼ばれる制御が行われている。吸気における還流排気の混合率(以下、これをEGR率と呼ぶ)には目標値(以下、これを目標EGR率と呼ぶ)が定められており、吸気のEGR率を目標EGR率とするために還流排気量を調整する。   2. Description of the Related Art Conventionally, a control technique for controlling an internal combustion engine based on the flow rate and pressure of intake and exhaust gas of the internal combustion engine is known. For example, in order to control the combustion temperature in the combustion chamber of the internal combustion engine, control called exhaust gas recirculation (EGR) is performed to return a part of the exhaust discharged from the internal combustion engine to the intake side. A target value (hereinafter referred to as a target EGR rate) is set for the mixing ratio of recirculated exhaust in the intake air (hereinafter referred to as the EGR rate). In order to set the EGR rate of the intake air as the target EGR rate. Adjust the recirculation displacement.

一般的に、還流排気量QEGRは排気圧PEXHと吸気圧PINとの差(PEXH−PIN)と、還流排気が流れる経路上に設けられたEGRバルブの開度AEGRとの積に比例している。つまり、これらのパラメータは下記数式1のような関係を有している。 Generally, the recirculation exhaust amount Q EGR is the difference between the difference between the exhaust pressure P EXH and the intake pressure P IN (P EXH −P IN ) and the opening degree A EGR of the EGR valve provided on the flow path of the recirculated exhaust gas. It is proportional to the product. That is, these parameters have a relationship as shown in Equation 1 below.

ここで、EGRバルブの開度AEGRはEGRバルブの開度を検知するEGRバルブポジションセンサから取得することが可能であり、また、吸気圧PINは吸気管に設けられた吸気圧センサから取得することが可能である。つまり、EGRバルブの開度AEGR及び吸気圧PINは実測により取得することが可能である。 Here, the opening degree A EGR of the EGR valve can be obtained from an EGR valve position sensor that detects the opening degree of the EGR valve, and the intake pressure PIN is obtained from an intake pressure sensor provided in the intake pipe. Is possible. That is, the opening degree A EGR and the intake pressure PIN of the EGR valve can be obtained by actual measurement.

一方、実測による排気圧PEXHの取得は困難となる場合がある。例えば排気圧センサによって排気圧PEXHを測定する場合、排気圧センサのバイパス管(細管)を排気管に繋いで排気の一部を取り込む。ここで、排気には粒子状物質(すす)が含まれており、この粒子状物質がバイパス管に付着してバイパス管の目詰まりの原因となる場合がある。バイパス管の目詰まりが起こると排気圧を求めることが困難となる。 On the other hand, acquisition of the exhaust pressure P EXH by actual measurement may be difficult. For example, when the exhaust pressure P EXH is measured by an exhaust pressure sensor, a part of the exhaust is taken in by connecting a bypass pipe (narrow pipe) of the exhaust pressure sensor to the exhaust pipe. Here, the exhaust gas contains particulate matter (soot), and this particulate matter may adhere to the bypass pipe and cause clogging of the bypass pipe. When the bypass pipe is clogged, it is difficult to obtain the exhaust pressure.

そこで例えば特許文献1においては実測により排気圧PEXHを求める代わりにモデル式を立てて当該モデル式によって排気圧PEXHを推定している。具体的には、下記数式2で示されるような排気圧PEXH、排気量QEXH及び排気温度TEXHの関係式を用いて排気圧PEXHの推定値を求める。 Therefore, for example, in Patent Document 1, instead of obtaining the exhaust pressure P EXH by actual measurement, a model formula is established and the exhaust pressure P EXH is estimated by the model formula. Specifically, an estimated value of the exhaust pressure P EXH is obtained using a relational expression of the exhaust pressure P EXH , the exhaust amount Q EXH and the exhaust temperature T EXH as expressed by the following formula 2.

ここで、QEGR_n-1は前回の制御ステップにおける還流排気量を表している。また、排気温度TEXHは燃料噴射量から求められた基礎排気温度TEXHBと補正係数k2との積で求められる(TEXH=TEXHB×k2)。さらに補正係数k2は前回の制御ステップにおけるPEXH_n-1に基づいて求められる(k2∝PEXH_n-1)。このように、特許文献1によれば、前回の制御ステップの値QEGR_n-1及びPEXH_n-1を用いて排気圧の推定値を算出している。 Here, Q EGR — n−1 represents the recirculation exhaust amount in the previous control step. Further, the exhaust temperature T EXH is obtained as a product of the basic exhaust temperature T EXHB obtained from the fuel injection amount and the correction coefficient k2 (T EXH = T EXHB × k2). Further, the correction coefficient k2 is obtained based on P EXH_n-1 in the previous control step (k2∝P EXH_n-1 ). Thus, according to Patent Document 1, the estimated value of the exhaust pressure is calculated using the values Q EGR_n-1 and P EXH_n-1 of the previous control step.

特開2004−251288号公報JP 2004-251288 A

ところで、前回の制御ステップn−1の値を用いて今回の制御ステップnにおける排気圧を推定するような繰り返し演算においては1つ前の制御ステップn−1と今回の制御ステップnとの時間間隔が離れすぎると誤差が大きくなることから、制御ステップ同士の間隔を短くする必要がある。しかし、制御ステップ同士の間隔が短くなると演算負荷が増加するという別の問題が生じる。そこで本発明は演算負荷軽減のため、繰り返し演算を行うことなく排気圧を求めることの可能な手段を提供することを目的とする。   By the way, in the repetitive calculation for estimating the exhaust pressure in the current control step n using the value of the previous control step n-1, the time interval between the previous control step n-1 and the current control step n. If the distance between the control steps is too large, the error becomes large. Therefore, it is necessary to shorten the interval between the control steps. However, when the interval between the control steps is shortened, another problem arises that the calculation load increases. Accordingly, an object of the present invention is to provide means capable of obtaining the exhaust pressure without repeatedly performing calculations in order to reduce the calculation load.

本発明は内燃機関の制御装置に関するものである。当該制御装置は、内燃機関に吸入される吸気を加圧するコンプレッサホイールと、前記コンプレッサホイールに連結されるとともに前記内燃機関から排出される排気により回転駆動されるタービンホイールとを有するターボチャージャと、前記コンプレッサホイール通過後の吸気流量を取得する吸気流量取得手段と、前記内燃機関の制御を行う制御部と、を備える。さらに前記制御部は、前記タービンホイール通過前と通過後の排気圧の比率を表す膨張比の変化に対する前記タービンホイール通過前の排気流量の変化の特性が定められるとともに、前記特性が複数の膨張比区間ごとに分割された複数の一次式に近似されたタービンホイール特性式が記憶されている。さらに前記制御部は、前記吸気流量取得手段により取得された前記吸気流量と、前記複数の一次式のそれぞれの係数とに基づいて、前記それぞれの係数に応じた前記タービンホイール通過前の排気圧候補値を算出する。さらに、前記制御部は、前記タービンホイール通過前の排気圧として算出された前記排気圧候補値に基づいて膨張比候補値を算出し、算出された前記膨張比候補値のうち、前記膨張比候補値に対応する前記一次式の前記膨張比区間内に当該膨張比候補値が含まれるものを抽出し、抽出された前記膨張比候補値を算出する際に用いた前記排気圧候補値を前記タービンホイール通過前の排気圧として定め、前記定められた排気圧に基づいて前記内燃機関の制御を行う。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. The control device includes a turbocharger having a compressor wheel that pressurizes intake air sucked into an internal combustion engine, and a turbine wheel that is connected to the compressor wheel and is driven to rotate by exhaust gas discharged from the internal combustion engine, Intake flow rate acquisition means for acquiring the intake flow rate after passing through the compressor wheel, and a control unit for controlling the internal combustion engine. Further, the control unit is characterized in that a characteristic of a change in the exhaust flow rate before passing through the turbine wheel with respect to a change in an expansion ratio representing a ratio of the exhaust pressure before passing through the turbine wheel and after passing through the turbine wheel is determined, A turbine wheel characteristic equation approximated to a plurality of primary equations divided for each section is stored. Further, the control unit, based on the intake flow rate acquired by the intake flow rate acquisition means and the respective coefficients of the plurality of linear expressions, exhaust pressure candidates before passing through the turbine wheel according to the respective coefficients Calculate the value. Further, the control unit calculates an expansion ratio candidate value based on the exhaust pressure candidate value calculated as the exhaust pressure before passing through the turbine wheel, and among the calculated expansion ratio candidate values, the expansion ratio candidate The expansion ratio candidate value that is included in the expansion ratio section of the primary expression corresponding to the value is extracted, and the exhaust pressure candidate value used when calculating the extracted expansion ratio candidate value is used as the turbine. The exhaust pressure before passing through the wheel is determined, and the internal combustion engine is controlled based on the determined exhaust pressure.

また、上記発明において、前記制御部は、前記吸気流量と前記複数の一次式の係数に加えて前記タービンホイール通過前の排気温度に基づいて前記排気圧候補値を算出し、前記排気温度は800℃以上900℃以下の温度に設定されることが好適である。 In the above invention, the control unit calculates the exhaust pressure candidate value based on an exhaust gas temperature before passing through the turbine wheel in addition to the intake air flow rate and the plurality of linear coefficients, and the exhaust gas temperature is 800 It is preferable that the temperature is set to a temperature not lower than 900C and not higher than 900C.

本発明によれば、繰り返し演算を行うことなく排気圧を求めることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain the exhaust pressure without repeatedly performing calculations.

本実施形態に係る内燃機関の制御装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on this embodiment. タービン特性図を例示する図である。It is a figure which illustrates a turbine characteristic figure. タービン特性線に対する線形近似処理を説明する図である。It is a figure explaining the linear approximation process with respect to a turbine characteristic line. 排気圧の算出フローを説明する図である。It is a figure explaining the calculation flow of exhaust pressure. 排気圧の算出フローを説明する図である。It is a figure explaining the calculation flow of exhaust pressure. 設定排気温度を説明する図である。It is a figure explaining preset exhaust temperature.

図1に本実施形態に係る内燃機関の制御装置10を例示する。制御装置10は、ターボチャージャ12と、タービンホイール回転数センサ13と、吸気流量センサ14と、吸気圧センサ16と、大気圧センサ17と、制御部20を含んで構成される。さらに制御装置10は、EGRバルブ22と、EGRバルブポジションセンサ24と、スロットルバルブ26と、スロットルバルブポジションセンサ28と、ウェイストゲートバルブ30と、ウェイストゲートバルブポジションセンサ32を含んで構成される。なお、本実施形態に係る制御装置10は例えば内燃機関33を駆動源とする車両に搭載される。   FIG. 1 illustrates a control device 10 for an internal combustion engine according to this embodiment. The control device 10 includes a turbocharger 12, a turbine wheel rotational speed sensor 13, an intake flow rate sensor 14, an intake pressure sensor 16, an atmospheric pressure sensor 17, and a control unit 20. Further, the control device 10 includes an EGR valve 22, an EGR valve position sensor 24, a throttle valve 26, a throttle valve position sensor 28, a waste gate valve 30, and a waste gate valve position sensor 32. Note that the control device 10 according to the present embodiment is mounted on a vehicle using, for example, the internal combustion engine 33 as a drive source.

ターボチャージャ12はいわゆる過給機であって、内燃機関33に送る吸気を圧縮する機能を有する。ターボチャージャ12はコンプレッサホイール34と、タービンホイール36と、両者を接続するシャフト38とを含んで構成されている。コンプレッサホイール34が回転駆動されることによって吸気が加圧される。コンプレッサホイール34は吸気の流路上に設けられており、例えば本実施形態では吸気管39のうち、エアクリーナー40とインタークーラー42の間に設けられている。   The turbocharger 12 is a so-called supercharger and has a function of compressing intake air sent to the internal combustion engine 33. The turbocharger 12 includes a compressor wheel 34, a turbine wheel 36, and a shaft 38 that connects the two. The intake air is pressurized by rotating the compressor wheel 34. For example, in this embodiment, the compressor wheel 34 is provided between the air cleaner 40 and the intercooler 42 in the intake pipe 39.

また、タービンホイール36は排気によって回転駆動される。タービンホイール36の回転運動がシャフト38を介してコンプレッサホイール34に伝達され、これによりコンプレッサホイール34が回転する。コンプレッサホイール34は排気の流路上に設けられており、例えば本実施形態では排気管44のうち、排気還流管46と触媒器48との間に設けられている。   The turbine wheel 36 is driven to rotate by exhaust. Rotational motion of the turbine wheel 36 is transmitted to the compressor wheel 34 via the shaft 38, whereby the compressor wheel 34 rotates. The compressor wheel 34 is provided on the exhaust passage. For example, in this embodiment, the compressor wheel 34 is provided between the exhaust recirculation pipe 46 and the catalyst 48 in the exhaust pipe 44.

タービンホイール回転数センサ13はタービンホイール36の回転数を測定可能となっている。タービンホイール回転数センサ13は接触または非接触にてタービンホイール36の回転数Ntを測定することが可能となっており、例えば本実施形態では光センサによって非接触にてタービンホイール36の回転数を測定している。タービンホイール回転数センサ13により測定されたタービンホイール36の回転数Ntは制御部20に送信される。   The turbine wheel rotational speed sensor 13 can measure the rotational speed of the turbine wheel 36. The turbine wheel rotational speed sensor 13 can measure the rotational speed Nt of the turbine wheel 36 in a contact or non-contact manner. For example, in this embodiment, the rotational speed of the turbine wheel 36 is determined in a non-contact manner by an optical sensor. Measuring. The rotational speed Nt of the turbine wheel 36 measured by the turbine wheel rotational speed sensor 13 is transmitted to the control unit 20.

吸気流量センサ14は、コンプレッサホイール34を通過して加圧された吸気の流量QI2を測定する吸気流量測定手段として機能する。吸気流量センサ14は加圧吸気の流路上に設けられており、例えば本実施形態ではインタークーラー42と吸気圧センサ16の間に設けられている。吸気流量センサ14は例えばホットワイヤー式のエアフローメータから構成され、吸気管39にバイパス管を繋いで吸気の一部を取り込むことで吸気流量を測定する。測定された吸気流量QI2は制御部20に送信される。 The intake air flow rate sensor 14 functions as an intake air flow rate measuring unit that measures the flow rate Q I2 of the intake air that has passed through the compressor wheel 34 and is pressurized. The intake flow sensor 14 is provided on the flow path of the pressurized intake air. For example, in this embodiment, the intake flow sensor 14 is provided between the intercooler 42 and the intake pressure sensor 16. The intake flow rate sensor 14 is constituted by, for example, a hot wire type air flow meter, and measures the intake flow rate by connecting a bypass pipe to the intake pipe 39 and taking a part of the intake air. The measured intake air flow rate Q I2 is transmitted to the control unit 20.

吸気圧センサ16はコンプレッサホイール34を通過して加圧された吸気の圧力PI2を測定可能となっている。吸気圧センサ16は加圧吸気の流路上に設けられており、例えば本実施形態では吸気流量センサ14とスロットルバルブ26の間に設けられている。吸気流量センサ14は例えばバキュームセンサから構成され、吸気管39にバイパス管を繋いで吸気の一部を取り込むことで吸気圧を測定する。測定された吸気圧PI2は制御部20に送信される。 The intake pressure sensor 16 can measure the pressure P I2 of the intake air that has passed through the compressor wheel 34 and is pressurized. The intake pressure sensor 16 is provided on the flow path of the pressurized intake air. For example, in this embodiment, the intake pressure sensor 16 is provided between the intake flow sensor 14 and the throttle valve 26. The intake flow sensor 14 is composed of, for example, a vacuum sensor, and measures intake pressure by connecting a bypass pipe to the intake pipe 39 and taking in part of the intake air. The measured intake pressure PI2 is transmitted to the control unit 20.

EGRバルブ22は内燃機関33から排出された排気の一部を吸気側に還流する還流排気量を調整可能な弁体を含んで構成され、例えばニードルバルブから構成される。EGRバルブ22はモータ50等の駆動手段によって駆動され、この駆動に応じてEGRバルブ22の開度AEGRが変化する。この開度変化に応じてEGRバルブ22を通過する還流排気量QEGRが調整される。また、EGRバルブ22は還流排気の流路上に設けられており、例えば本実施形態では排気還流管46のうち、EGRクーラー43より下流側(吸気管側)にEGRバルブ22が設けられている。 The EGR valve 22 includes a valve body that can adjust a recirculation exhaust amount that recirculates a part of the exhaust discharged from the internal combustion engine 33 to the intake side, and includes, for example, a needle valve. The EGR valve 22 is driven by driving means such as a motor 50, and the opening degree A EGR of the EGR valve 22 changes according to this driving. The recirculation exhaust amount Q EGR passing through the EGR valve 22 is adjusted in accordance with the opening degree change. The EGR valve 22 is provided on the flow path of the recirculation exhaust. For example, in the present embodiment, the EGR valve 22 is provided on the downstream side (intake pipe side) of the exhaust recirculation pipe 46 from the EGR cooler 43.

また、排気還流管46は排気管44と吸気管39とを接続している。例えば本実施形態では排気還流管46は排気管44のタービンホイール36よりも上流に接続されるとともに吸気管39のスロットルバルブ26よりも下流に接続されている。   The exhaust gas recirculation pipe 46 connects the exhaust pipe 44 and the intake pipe 39. For example, in this embodiment, the exhaust gas recirculation pipe 46 is connected upstream of the turbine wheel 36 of the exhaust pipe 44 and is connected downstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 39.

また、EGRバルブポジションセンサ24はEGRバルブ22の開度AEGRを測定して制御部20に送信する。EGRバルブポジションセンサ24は例えばモータ50の回転数を測定して当該回転数からEGRバルブ22の開度を算出して制御部20に開度AEGRを送信する。 The EGR valve position sensor 24 measures the opening degree A EGR of the EGR valve 22 and transmits it to the control unit 20. For example, the EGR valve position sensor 24 measures the rotational speed of the motor 50, calculates the opening degree of the EGR valve 22 from the rotational speed, and transmits the opening degree A EGR to the control unit 20.

スロットルバルブ26は内燃機関33に供給する吸気(新気)の流量を調整可能な弁体を含んで構成され、例えばバタフライバルブから構成される。スロットルバルブ26はモータ52等の駆動手段によって駆動され、この駆動に応じてスロットルバルブ26の開度が変化する。この開度変化に応じてスロットルバルブ26を通過する吸気量が調整される。また、スロットルバルブ26は吸気の流路上に設けられており、例えば本実施形態では吸気管39の吸気圧センサ16より下流に設けられている。   The throttle valve 26 includes a valve body capable of adjusting the flow rate of intake air (fresh air) supplied to the internal combustion engine 33, and is configured by, for example, a butterfly valve. The throttle valve 26 is driven by driving means such as a motor 52, and the opening degree of the throttle valve 26 changes in accordance with this driving. The amount of intake air that passes through the throttle valve 26 is adjusted in accordance with this change in opening. Further, the throttle valve 26 is provided on the intake air flow path. For example, in this embodiment, the throttle valve 26 is provided downstream of the intake pressure sensor 16 in the intake pipe 39.

また、スロットルバルブポジションセンサ28はスロットルバルブ26の開度を測定して制御部20に送信する。スロットルバルブポジションセンサ28は例えばモータ52の回転数を測定して当該回転数からスロットルバルブ26の開度を算出して制御部20に開度を送信する。   Further, the throttle valve position sensor 28 measures the opening degree of the throttle valve 26 and transmits it to the control unit 20. The throttle valve position sensor 28 measures, for example, the rotational speed of the motor 52, calculates the opening degree of the throttle valve 26 from the rotational speed, and transmits the opening degree to the control unit 20.

ウェイストゲートバルブ30はバイパス排気の流量QO3を調整可能な弁体を含んで構成され、例えばニードルバルブから構成される。バイパス排気とは排気の一部を分流させてタービンホイール36を介さずに大気に排出される排気を指している。バイパス排気を流すことでタービンホイール36を通過する前の排気圧PO1と通過後の排気圧PO2との比である膨脹比Pを調整することが可能となる。膨脹比Pを調整することで後述するようにターボチャージャ12の効率を高水準に維持することが可能となる。 The waste gate valve 30 is configured to include a valve body capable of adjusting the flow rate Q O3 of the bypass exhaust, for example, a needle valve. Bypass exhaust refers to exhaust that is partly discharged and discharged to the atmosphere without passing through the turbine wheel 36. It is possible to adjust the expansion ratio P r is the ratio of the exhaust pressure P O2 after passing through the exhaust pressure P O1 before passing through the turbine wheel 36 by passing the bypass exhaust. As will be described later by adjusting the expansion ratio P r becomes possible to high level maintaining efficiency of the turbocharger 12.

ウェイストゲートバルブ30はモータ54等の駆動手段によって駆動され、この駆動に応じてウェイストゲートバルブ30の開度が変化する。この開度変化に応じてウェイストゲートバルブ30を通過するバイパス排気量QO3が調整される。また、ウェイストゲートバルブ30はバイパス排気の流路上に設けられており、例えば本実施形態ではバイパス管56に設けられている。 The waste gate valve 30 is driven by driving means such as a motor 54, and the opening degree of the waste gate valve 30 changes in accordance with this drive. The bypass exhaust amount Q O3 passing through the waste gate valve 30 is adjusted in accordance with the opening degree change. Further, the waste gate valve 30 is provided on the bypass exhaust passage, and is provided, for example, in the bypass pipe 56 in the present embodiment.

ウェイストゲートバルブポジションセンサ32はウェイストゲートバルブ30の開度を測定して制御部20に送信する。ウェイストゲートバルブポジションセンサ32は例えばモータ54の回転数を測定して当該回転数からウェイストゲートバルブ30の開度を算出して制御部20に開度を送信する。   The waste gate valve position sensor 32 measures the opening degree of the waste gate valve 30 and transmits it to the control unit 20. The waste gate valve position sensor 32 measures, for example, the rotation speed of the motor 54, calculates the opening degree of the waste gate valve 30 from the rotation speed, and transmits the opening degree to the control unit 20.

大気圧センサ17は車両外の気圧を測定可能となっており、例えば車両のフロントグリル近傍に設けられている。大気圧センサ17によって測定された大気圧Pは制御部20に送信される。 The atmospheric pressure sensor 17 can measure the atmospheric pressure outside the vehicle, and is provided, for example, near the front grill of the vehicle. Atmospheric pressure P A measured by the atmospheric pressure sensor 17 is transmitted to the control unit 20.

制御部20は情報を演算するための演算部や情報を記憶するための記憶部を備えている。制御部20は情報演算や情報の記憶や読み出しが可能な機器から構成され、例えば本実施形態ではマイクロコンピュータを含んで構成される。このマイクロコンピュータは例えば車両に搭載される電子制御ユニット(ECU)から構成することが可能である。   The control unit 20 includes a calculation unit for calculating information and a storage unit for storing information. The control unit 20 is composed of a device capable of calculating information, storing and reading information, and includes, for example, a microcomputer in the present embodiment. This microcomputer can be composed of, for example, an electronic control unit (ECU) mounted on a vehicle.

制御部20は演算部の演算結果に基づいてEGRバルブ22、スロットルバルブ26、ウェイストゲートバルブ30の開度を決定し、これに応じた開度指令を各バルブを作動させるモータ50、52、54に送信する。各バルブの開度が制御されることで内燃機関33の燃焼温度や出力が制御される。   The control unit 20 determines the opening of the EGR valve 22, the throttle valve 26, and the waste gate valve 30 based on the calculation result of the calculation unit, and the motors 50, 52, and 54 for operating the valves according to the opening commands corresponding thereto. Send to. The combustion temperature and output of the internal combustion engine 33 are controlled by controlling the opening of each valve.

また、制御部20には吸気流量センサ14、吸気圧センサ16、大気圧センサ17からそれぞれ吸気流量QI2、吸気圧PI2、大気圧P、が送信される。また、EGRバルブポジションセンサ24、スロットルバルブポジションセンサ28、ウェイストゲートバルブポジションセンサ32から各バルブの開度が送信される。また、タービンホイール回転数センサ13からタービンホイール36の回転数Nが送信される。さらに、アクセルペダル58の踏み込み量を測定するアクセルポジションセンサ60から当該踏み込み量が制御部20に送信される。 Further, the intake flow rate Q I2 , the intake pressure P I2 , and the atmospheric pressure P A are transmitted to the control unit 20 from the intake flow rate sensor 14, the intake pressure sensor 16, and the atmospheric pressure sensor 17, respectively. Further, the opening degree of each valve is transmitted from the EGR valve position sensor 24, the throttle valve position sensor 28, and the waste gate valve position sensor 32. Further, the rotational speed N t of the turbine wheel 36 is transmitted from the turbine wheel rotational speed sensor 13. Further, the depression amount is transmitted from the accelerator position sensor 60 that measures the depression amount of the accelerator pedal 58 to the control unit 20.

また、制御部20の演算部は、制御部20が受信した各種の測定値等と後述する排気圧算出式とに基づいてタービンホイール36を通過する前の排気圧PO1を算出する。 Further, the calculation unit of the control unit 20 calculates the exhaust pressure PO1 before passing through the turbine wheel 36 based on various measurement values received by the control unit 20 and an exhaust pressure calculation formula described later.

また、制御部20の記憶部には排気圧算出式やタービン特性、また後述する修正流量の算出式等が記憶されている。タービン特性はタービンマップまたはタービン性能線図とも呼ばれ、ターボチャージャ12の効率を表す関数、表、またはマップであって、ターボチャージャ12の制御や本実施形態においては排気圧PO1の推定にも用いられている。 The storage unit of the control unit 20 stores an exhaust pressure calculation formula, turbine characteristics, a corrected flow rate calculation formula, which will be described later, and the like. The turbine characteristic is also called a turbine map or a turbine performance diagram, and is a function, a table, or a map representing the efficiency of the turbocharger 12, and is used for controlling the turbocharger 12 and for estimating the exhaust pressure PO 1 in this embodiment. It is used.

タービン特性を図2に例示する。タービン特性はタービンホイール通過前の排気の圧力PO1と通過後の圧力PO2の比である膨脹率P(=PO1/PO2)と、タービンホイール通過前の排気流量QO1を軸に取る線図であって、タービンホイール36の回転数Nごとに特性線70A〜70Dが定められている。またタービンホイール36の稼動領域の上限を示すチョークラインCLと稼動領域の下限を示すサージラインSLが定められている。さらに、特性線70A〜70Dがプロットされた座標平面上に破線で示すように効率B1%〜B4%が定められている。この効率は断熱効率とも呼ばれ、排気が膨脹する際に当該排気のエンタルピをどの程度タービンホイール36の動力エネルギーとして回収できるかを示す指標である。 Turbine characteristics are illustrated in FIG. The turbine characteristics are based on the expansion rate P r (= P O1 / P O2 ), which is the ratio of the exhaust pressure P O1 before passing through the turbine wheel and the pressure P O2 after passing through, and the exhaust flow rate Q O1 before passing through the turbine wheel. a diagram taken, the characteristic line 70A~70D is defined for each rotational speed N t of the turbine wheel 36. A choke line CL indicating the upper limit of the operating range of the turbine wheel 36 and a surge line SL indicating the lower limit of the operating range are defined. Further, the efficiency B1% to B4% is determined as indicated by broken lines on the coordinate plane on which the characteristic lines 70A to 70D are plotted. This efficiency is also called adiabatic efficiency, and is an index indicating how much the enthalpy of the exhaust can be recovered as the motive energy of the turbine wheel 36 when the exhaust expands.

ターボチャージャ12を高効率にて運転するためにこのタービン特性が用いられる。例えば効率を高効率領域のB1%とするように膨脹比Prを調整する。具体的にはウェイストゲートバルブ30の開度を調整してバイパス排気の流量QO3を加減することで膨脹比Prを調整する。なお、タービン特性は予め実測により求められる。例えばタービンホイール通過前の排気流量QO1及び排気圧PO1と、タービンホイール通過後の排気圧PO2と測定する流量センサ及び圧力センサをそれぞれ設けた実験用の装置を構成し、各センサから得られた値とタービンホイール36の効率との関係をプロットする。このプロットをタービンホイール36の回転数Ntごとに分けるとともに回転数ごとの特性線を求める。 This turbine characteristic is used to operate the turbocharger 12 with high efficiency. For example, the expansion ratio Pr is adjusted so that the efficiency is B1% of the high efficiency region. Specifically adjusting the expansion ratio P r by adjusting the flow rate Q O3 bypass exhaust by adjusting the opening degree of the waste gate valve 30. The turbine characteristics are obtained in advance by actual measurement. For example, an experimental apparatus having a flow rate sensor and a pressure sensor for measuring the exhaust flow rate Q O1 and the exhaust pressure P O1 before passing through the turbine wheel and the exhaust pressure P O2 after passing through the turbine wheel is configured and obtained from each sensor. The relationship between the obtained value and the efficiency of the turbine wheel 36 is plotted. Determining characteristics line of each rotation speed with divide this plot for each rotation speed N t of the turbine wheel 36.

なお、記憶部は特性線70A〜70Dのそれぞれを図3のような区分線形処理によって複数の一次関数の組として記憶している。すなわち、曲線の軌跡を有する特性線を複数の膨張比の区間(膨張比区間)で分割して各区間における軌跡を一次関数に近似する。図3では特性線を求める際に取得した膨張比Pと排気流量QO1との実測値がプロットされ、さらに[1≦Pr<1.1]、[1.1≦Pr<1.3]、[1.3≦Pr<1.6]の3つの膨張比区間に分けて線形近似を行っている。特性線70A〜70Dをそれぞれk個の区間に分割し、区間の閾値をcで表すと、特性線70A〜70Dはタービン特性式として下記(数式1)のように表すことができる。 The storage unit stores each of the characteristic lines 70A to 70D as a set of a plurality of linear functions by piecewise linear processing as shown in FIG. That is, a characteristic line having a curved locus is divided into a plurality of expansion ratio sections (expansion ratio sections), and the locus in each section is approximated to a linear function. In FIG. 3, the measured values of the expansion ratio Pr and the exhaust flow rate QO1 acquired when obtaining the characteristic line are plotted, and [1 ≦ P r <1.1] and [1.1 ≦ P r <1. 3] and [1.3 ≦ P r <1.6] are divided into three expansion ratio sections to perform linear approximation. When the characteristic lines 70A to 70D are each divided into k sections and the threshold value of the section is represented by c, the characteristic lines 70A to 70D can be expressed as the following (Formula 1) as a turbine characteristic formula.

さらに、記憶部には吸気量に対応するスロットルバルブ26の開度や、還流排気量に対応するEGRバルブ22の開度等がマップ(テーブル、表)または関数として記憶されている。さらに記憶部には内燃機関33に対する駆動モード(エコモード、パワーモード等)に対応する空燃比α及び目標EGR率や、後述する内燃機関の出力制御を実行する上での数式等が記憶されている。記憶部はこれらの情報を記憶可能な機器であればよく、例えばROMやRAM、EPROM、ハードディスク装置等の1つまたは複数の組み合わせから構成することができる。   Furthermore, the opening degree of the throttle valve 26 corresponding to the intake air amount, the opening degree of the EGR valve 22 corresponding to the recirculated exhaust gas amount, and the like are stored in the storage unit as a map (table). Further, the storage unit stores an air-fuel ratio α and a target EGR rate corresponding to a drive mode (eco-mode, power mode, etc.) for the internal combustion engine 33, a mathematical expression for executing output control of the internal combustion engine, which will be described later, and the like. Yes. The storage unit may be any device capable of storing such information, and may be configured by one or a combination of a ROM, a RAM, an EPROM, a hard disk device, and the like.

次に、制御部20によるEGRバルブ22の制御について説明する。制御部20はコンプレッサホイール34通過後の吸気圧PI2、タービンホイール通過前の排気圧PO1、及び目標還流排気量に基づいてEGRバルブ22の開度AEGRを調整する。吸気圧PI2、排気圧PO1、還流排気量QEGR、開度AEGRの関係は下記(数式2)のように表すことができる。 Next, control of the EGR valve 22 by the control unit 20 will be described. The control unit 20 adjusts the opening degree A EGR of the EGR valve 22 based on the intake pressure P I2 after passing through the compressor wheel 34, the exhaust pressure P O1 before passing through the turbine wheel, and the target return exhaust amount. The relationship among the intake pressure P I2 , the exhaust pressure P O1 , the recirculation exhaust amount Q EGR , and the opening degree A EGR can be expressed as (Equation 2) below.

すなわち、還流排気量QEGRはEGRバルブ開度AEGRと吸気圧PI2、排気圧PO1の関数として表すことができる。また、(数式2)は上述した区分線形処理によって下記数式3のような複数の一次関数の組に分けることができる。 That is, the recirculation exhaust amount Q EGR can be expressed as a function of the EGR valve opening degree A EGR , the intake pressure P I2 , and the exhaust pressure P O1 . Further, (Expression 2) can be divided into a plurality of sets of linear functions as shown in Expression 3 below by the piecewise linear processing described above.

ここで、d、f、γは任意の係数であり、予め実測等で求めることができる。 Here, d 1 , f 1 , and γ are arbitrary coefficients, and can be obtained in advance by actual measurement or the like.

制御部20は(数式2)または(数式3)に基づいてEGRバルブ22の開度調整を行う。まず制御部20は吸気流量センサ14からコンプレッサホイール34通過後の吸気流量QI2を取得する。さらに制御部20は車両の走行状態に応じた目標EGR率を記憶部から呼び出す。制御部20は吸気流量QI2と目標EGR率から目標還流排気量QEGRを求める。 The control unit 20 adjusts the opening degree of the EGR valve 22 based on (Equation 2) or (Equation 3). First, the control unit 20 obtains the intake air flow rate Q I2 after passing through the compressor wheel 34 from the intake air flow rate sensor 14. Furthermore, the control part 20 calls the target EGR rate according to the driving state of the vehicle from the storage part. The control unit 20 obtains a target recirculation exhaust amount Q EGR from the intake flow rate Q I2 and the target EGR rate.

さらに制御部20は吸気圧センサ16からコンプレッサホイール34通過後の吸気圧PI2を取得する。さらに制御部20は後述するようにタービンホイール通過前の排気圧PO1を算出する。目標還流排気量QEGR、吸気圧PI2、排気圧PO1を(数式2)または(数式3)に入力することで目標EGRバルブ開度AEGR-REFが求められる。また、EGRバルブポジションセンサ24からEGRバルブ22の現在時tの開度AEGR-tを取得する。現在時の開度AEGR-tと目標開度AEGR-REFとの差ΔAEGRがEGRバルブ22に対する操作量として設定される。EGRバルブ22が当該操作量に沿って開閉されることで目標EGR率に応じた還流排気量を得ることができる。これにより、内燃機関33の燃焼温度や出力等を制御することができる。 Furthermore, the control unit 20 acquires the intake pressure PI2 after passing through the compressor wheel 34 from the intake pressure sensor 16. Further, the control unit 20 calculates an exhaust pressure PO1 before passing through the turbine wheel, as will be described later. The target EGR valve opening A EGR-REF is obtained by inputting the target recirculation exhaust amount Q EGR , the intake pressure P I2 , and the exhaust pressure P O1 into (Equation 2) or (Equation 3). Further, the opening degree A EGR-t of the EGR valve 22 at the current time t is acquired from the EGR valve position sensor 24. A difference ΔA EGR between the current opening degree A EGR-t and the target opening degree A EGR-REF is set as an operation amount for the EGR valve 22. By opening and closing the EGR valve 22 along the operation amount, it is possible to obtain a recirculation exhaust amount corresponding to the target EGR rate. Thereby, the combustion temperature, output, etc. of the internal combustion engine 33 can be controlled.

次に、制御部20による排気圧PO1の算出過程を説明する。図4、5には排気圧PO1の算出過程を示すフローチャートが例示されている。まず制御部20はタービンホイール回転数センサ13からタービン回転数Nを取得する(S1)。さらに制御部20は記憶部に記憶された特性線70A〜70Dのうち、回転数センサ13から取得したタービン回転数Nに対応する特性線を呼び出す(S2)。 Next, the process of calculating the exhaust pressure PO1 by the control unit 20 will be described. 4 and 5 exemplify flowcharts showing the calculation process of the exhaust pressure PO1 . First, the control unit 20 acquires the turbine speed N t from the turbine wheel rotation speed sensor 13 (S1). Further, the control unit 20 of the stored in the storage unit characteristic lines 7OA to 7OD, call a characteristic line corresponding to the obtained from the rotational speed sensor 13 the turbine speed N t (S2).

次に制御部20は車両の走行状態に基づく空燃比αを記憶部から呼び出すとともに、吸気流量センサ14から吸気流量QI2を取得する(S3)。さらに制御部20は、吸気流量QI2と空燃比αから燃料噴射量及び吸気と燃流とが混合された混合気の流量QI3を求める(S4)。具体的には記憶部に記憶された下記(数式4)に基づいて混合気流量QI3を算出する。 Next, the control unit 20 calls up the air-fuel ratio α based on the running state of the vehicle from the storage unit, and acquires the intake flow rate Q I2 from the intake flow rate sensor 14 (S3). Further, the control unit 20 obtains the fuel injection amount and the flow rate Q I3 of the air-fuel mixture in which the intake air and the fuel flow are mixed from the intake flow rate Q I2 and the air-fuel ratio α (S4). Specifically, the air-fuel mixture flow rate Q I3 is calculated based on the following (Equation 4) stored in the storage unit.

次に制御部20は混合気流量QI3排気圧PO1を推定する排気圧推定式に入力する。この排気圧推定式について説明する。本実施形態においては、上述したタービン特性式(数式1)とタービンホイール通過前の排気流量QO1を求める数式とに基づいて排気圧推定式を導いている。 Then the control unit 20 of the air-fuel mixture flow rate Q I3, is input to the exhaust pressure estimation formula for estimating the exhaust pressure P O1. The exhaust pressure estimation formula will be described. In this embodiment, the exhaust pressure estimation formula is derived based on the above-described turbine characteristic formula (Formula 1) and the formula for obtaining the exhaust flow rate Q O1 before passing through the turbine wheel.

タービンホイール通過前の排気流量QO1は修正流量とも呼ばれ、混合気流量QI3、タービンホイール36通過前の排気圧PO1及び排気温度TO1に基づいて下記(数式5)から求めることができる。 The exhaust flow rate Q O1 before passing through the turbine wheel is also called a corrected flow rate, and can be obtained from the following (Formula 5) based on the mixture flow rate Q I3 , the exhaust pressure P O1 before passing through the turbine wheel 36 and the exhaust temperature T O1. .

さらに(数式1)と(数式5)からタービンホイール通過前の排気圧PO1を算出する排気圧推定式として下記(数式6)を導くことができる。 Furthermore, the following (Expression 6) can be derived as an exhaust pressure estimation expression for calculating the exhaust pressure PO1 before passing through the turbine wheel from (Expression 1) and (Expression 5).

ここで、タービンホイール通過後の排気圧PO2は大気圧Pに近似することができる(PO2≒P)。そこで制御部20は(数式6)において排気圧PO2として大気圧センサ17が取得した大気圧Pを入力する。さらに、(数式4)で求めた混合気流量QI3を(数式6)に入力する。また、タービンホイール36通過前の排気温度TO1として後述する設定排気温度TOSを入力する。次に係数a、bについて、a、bからa、bまで順次代入してそれぞれの係数に対応するタービンホイール通過前の排気圧の候補値PO1_1・・・PO1_kを取得する(図5のS5)。 Here, the exhaust pressure P O2 after passing through the turbine wheel can be approximated to the atmospheric pressure P A (P O2 ≈P A ). Where the control unit 20 inputs the atmospheric pressure P A of the atmospheric pressure sensor 17 is acquired as the exhaust pressure P O2 in (Equation 6). Further, the air-fuel mixture flow rate Q I3 obtained by (Expression 4) is input to (Expression 6). Further, inputs setting the exhaust temperature T OS, which will be described later, as the turbine wheel 36 before passing through exhaust temperature T O1. Next, the coefficients a i and b i are sequentially substituted from a 1 , b 1 to a k , b k and exhaust gas candidate values P O1 — 1 ... P O1 — k before passing through the turbine wheel corresponding to the respective coefficients are obtained. Obtain (S5 in FIG. 5).

次に、制御部20は排気圧候補値PO1_1・・・PO1_kのいずれが排気圧として妥当であるかを求める。まず、制御部20は大気圧センサ17が取得した大気圧P(≒PO2)と(数式6)から得られた排気圧候補値PO1_1・・・PO1_kから膨張比候補値Pr_1・・・Pr_kを算出する。(S6)。次に、制御部20は膨張比候補値Pr_1・・・Pr_kに対応するタービン特性の一次式を呼び出す。つまり、膨張比候補値Pr_iの算出に用いた排気圧候補値PO1_iをもとに、排気圧候補値PO1_iの算出に用いたタービン特性の一次式Q01=air+biを呼び出す。 Next, the control unit 20 determines which of the exhaust pressure candidate values P O1 — 1 ... P O1 — k is appropriate as the exhaust pressure. First, the control unit 20 is the atmospheric pressure P A (≒ P O2) and the expansion ratio candidate value from the exhaust pressure candidate values P O1_1 ··· P O1_k obtained from (Equation 6) P r_1 · the atmospheric pressure sensor 17 acquired ..Pr_k is calculated. (S6). Next, the control unit 20 calls a primary expression of the turbine characteristics corresponding to the expansion ratio candidate values P r — 1 ... P r — k . That is, based on the exhaust pressure candidate values P O1_i used to calculate the expansion ratio candidate value P r_i, a linear expression Q 01 = a i P r + b i of the turbine characteristics used for the calculation of the exhaust pressure candidate values P O1_i call.

さらに制御部20は一次式Q01=air+biに対して定められた膨張比区間[ci-1≦Pr<ci]を呼び出し、膨張比候補値Pr_iが当該膨張比区間内に含まれる(ci-1≦Pr_i<ci)か否かを判定する(S7)。例えば、i=1から判定を開始し、膨張比候補値Pr_1が膨張比区間[c,c)内に含まれる(c≦Pr_1<c)か否かを判定し、含まれない場合はi=2として(インクリメントして)上記判定を行う。以下膨張比区間内に含まれる膨張比候補値Pr_iが出るまで繰り返す。 Further, the control unit 20 calls the expansion ratio section [c i-1 ≦ P r <c i ] defined for the primary expression Q 01 = a i P r + b i , and the expansion ratio candidate value P r_i is the expansion ratio. It is determined whether it is included in the section (c i−1 ≦ P r i <c i ) (S7). For example, the determination is started from i = 1, and it is determined whether or not the expansion ratio candidate value P r — 1 is included in the expansion ratio section [c 0 , c 1 ) (c 0 ≦ P r — 1 <c 1 ). If not, i = 2 (increment) and make the above determination. Thereafter, the process is repeated until the expansion ratio candidate value Pr_i included in the expansion ratio section is obtained.

さらに制御部20は膨張比区間内に含まれる膨張比候補値Pr_iを抽出し、抽出された膨張比候補値Pr_iの算出に用いられた排気圧候補値PO1_iを取得してこれを最終的なタービンホイール通過前の排気圧PO1として設定する(S8)。 Further, the control unit 20 extracts the expansion ratio candidate value P r_i included in the expansion ratio section, obtains the exhaust pressure candidate value P O1_i used for calculating the extracted expansion ratio candidate value P r_i , and finalizes this. The exhaust pressure P O1 before passing through a typical turbine wheel is set (S8).

このように、本実施形態によれば、タービンホイール通過前の排気圧PO1の推定に当たり、基本的には前回の制御ステップの値を用いなくても排気圧PO1の推定を実行することが可能となる。 Thus, according to the present embodiment, when estimating the exhaust pressure P O1 before passing through the turbine wheel, basically, the estimation of the exhaust pressure P O1 can be executed without using the value of the previous control step. It becomes possible.

次に、(数式5)、(数式6)における設定排気温度TOSについて説明する。排気圧を実測するのが困難であるのと同様に、例えば検知面に排気の粒子状物質(すす)が付着するおそれがある等の理由により排気温度TO1を実測することにも困難が伴う。そこで本実施形態においては予め実験等により排気温度TO1として適切な値を求めておき、これを(数式5)、(数式6)に入力する。 Next, (Equation 5), described set exhaust temperature T OS in (Equation 6). Just as it is difficult to actually measure the exhaust pressure, it is also difficult to actually measure the exhaust temperature T O1 because, for example, the particulate matter (soot) of the exhaust may adhere to the detection surface. . Therefore, in the present embodiment, an appropriate value is obtained in advance as the exhaust temperature T O1 through an experiment or the like, and this is input to (Equation 5) and (Equation 6).

図6に示すグラフは、排気温度TO1として様々な数値を(数式6)に入力したときの計算上の排気圧PO1と、実測による排気圧PO1との誤差を膨張比Pごとに表した様子が示されている。ここで、中抜き白丸プロット(○)は排気温度TO1を実測によって求めてこれを(数式6)に入力したときに得られる排気圧PO1と実測による排気圧PO1との誤差を表している。なお、排気温度TO1と排気圧PO1の実測に当たり、例えば定期的に実験装置を停止させて検知面や排気管44に接続するバイパス管を洗浄するなどの洗浄処理を行って測定値の精度を維持している。 The graph shown in Figure 6, a variety of value as the exhaust gas temperature T O1 and exhaust pressure P O1 of the calculated when the input to (Equation 6), an error between the exhaust pressure P O1 actually measured for each expansion ratio P r The appearance is shown. Here, the hollowed white circle plots (○) is representative of the error between the exhaust pressure P O1 actually measured and the exhaust pressure P O1 obtained when inputting this by determined by actually measuring the exhaust gas temperature T O1 in (Equation 6) Yes. In the actual measurement of the exhaust temperature T O1 and the exhaust pressure P O1 , for example, the experimental apparatus is periodically stopped and the detection surface and the bypass pipe connected to the exhaust pipe 44 are washed to perform measurement processing accuracy. Is maintained.

図6では、排気温度TO1として入力する設定排気温度TOSをそれぞれ700℃、800℃、900℃としたときの計算上の排気圧PO1と実測による排気圧PO1との誤差が示されている。これによると、800℃(下向き塗りつぶし三角▼)及び900℃(塗りつぶし四角■)を設定排気温度としたときの計算上の排気圧PO1と実測による排気圧PO1との誤差は、実測による排気温度TO1を設定排気温度としたときの計算上の排気圧PO1と実測による排気圧PO1との誤差と同等かまたはそれよりも小さくなる。このことから、排気温度TO1の実測値を使用した時と少なくとも同等の精度を保障する800℃以上900℃以下の温度を設定排気温度TOSとすることが好適である。 In Figure 6, respectively 700 ° C. The set exhaust temperature T OS to enter, 800 ° C., the error between the exhaust pressure P O1 actually measured and the exhaust pressure P O1 of the calculation of when the 900 ° C. is shown as the exhaust temperature T O1 ing. According to this, an error between 800 ° C. (downward filled triangles ▼) and 900 ° C. (filled squares ■) exhaust pressure P O1 by the exhaust pressure P O1 and measured on calculations when the was set exhaust temperature, the exhaust gas by the measured It is smaller than the equivalent to or the error between the exhaust pressure P O1 by the exhaust pressure P O1 and measured on calculations when the temperature T O1 was set exhaust temperature. For this reason, it is preferable to set the temperature of 800 ° C. or more and 900 ° C. or less that ensures at least the same accuracy as when using the actual measurement value of the exhaust temperature T O1 as the set exhaust temperature T OS .

10 制御装置、12 ターボチャージャ、13 タービンホイール回転数センサ、14 吸気流量センサ、16 吸気圧センサ、17 大気圧センサ、20 制御部、22 EGRバルブ、24 EGRバルブポジションセンサ、26 スロットルバルブ、28 スロットルバルブポジションセンサ、30 ウェイストゲートバルブ、32 ウェイストゲートバルブポジションセンサ、33 内燃機関、34 コンプレッサホイール、36 タービンホイール、38 シャフト、39 吸気管、40 エアクリーナー、42 インタークーラー、43 EGRクーラー、44 排気管、46 排気還流管、48 触媒器、50 EGRバルブ用モータ、52 スロットルバルブ用モータ、54 ウェイストゲートバルブ用モータ、56 バイパス管、58 アクセルペダル、60 アクセルポジションセンサ、70A〜70D 特性線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control apparatus, 12 Turbocharger, 13 Turbine wheel rotation speed sensor, 14 Intake flow sensor, 16 Intake pressure sensor, 17 Atmospheric pressure sensor, 20 Control part, 22 EGR valve, 24 EGR valve position sensor, 26 Throttle valve, 28 Throttle Valve position sensor, 30 waste gate valve, 32 waste gate valve position sensor, 33 internal combustion engine, 34 compressor wheel, 36 turbine wheel, 38 shaft, 39 intake pipe, 40 air cleaner, 42 intercooler, 43 EGR cooler, 44 exhaust pipe, 46 Exhaust gas recirculation pipe, 48 Catalyzer, 50 EGR valve motor, 52 Throttle valve motor, 54 Wastegate valve motor, 56 Bypass pipe, 58 Cell pedal, 60 accelerator position sensor, 70A-70D characteristic line.

Claims (3)

内燃機関に吸入される吸気を加圧するコンプレッサホイールと、前記コンプレッサホイールに連結されるとともに前記内燃機関から排出される排気により回転駆動されるタービンホイールとを有するターボチャージャと、
前記コンプレッサホイール通過後の吸気流量を取得する吸気流量取得手段と、
前記内燃機関の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記タービンホイール通過前と通過後の排気圧の比率を表す膨張比の変化に対する前記タービンホイール通過前の排気流量の変化の特性が定められるとともに、前記特性が複数の膨張比区間ごとに分割された複数の一次式に近似されたタービンホイール特性式が記憶され、
前記吸気流量取得手段により取得された前記吸気流量と、前記複数の一次式のそれぞれの係数とに基づいて、前記それぞれの係数に応じた前記タービンホイール通過前の排気圧候補値を算出し、
前記タービンホイール通過前の排気圧として算出された前記排気圧候補値に基づいて膨張比候補値を算出し、
算出された前記膨張比候補値のうち、前記膨張比候補値に対応する前記一次式の前記膨張比区間内に当該膨張比候補値が含まれるものを抽出し、抽出された前記膨張比候補値を算出する際に用いた前記排気圧候補値を前記タービンホイール通過前の排気圧として定め、
前記定められた排気圧に基づいて前記内燃機関の制御を行うことを特徴とする、内燃機関の制御装置。
A turbocharger having a compressor wheel that pressurizes intake air sucked into the internal combustion engine, and a turbine wheel that is coupled to the compressor wheel and that is driven to rotate by exhaust gas discharged from the internal combustion engine;
An intake flow rate acquisition means for acquiring an intake flow rate after passing through the compressor wheel;
A control unit for controlling the internal combustion engine;
With
The controller is
The characteristics of the change in the exhaust flow rate before passing through the turbine wheel with respect to the change in the expansion ratio representing the ratio of the exhaust pressure before and after passing through the turbine wheel are determined, and the characteristics are divided into a plurality of expansion ratio sections. A turbine wheel characteristic equation approximated to a plurality of linear equations is stored,
Based on the intake flow rate acquired by the intake flow rate acquisition means and the respective coefficients of the plurality of linear equations, the exhaust pressure candidate value before passing through the turbine wheel according to the respective coefficients is calculated,
Calculating an expansion ratio candidate value based on the exhaust pressure candidate value calculated as the exhaust pressure before passing through the turbine wheel;
Among the calculated expansion ratio candidate values, the expansion ratio candidate values that are included in the expansion ratio section of the linear expression corresponding to the expansion ratio candidate values are extracted, and the extracted expansion ratio candidate values are extracted. Determining the exhaust pressure candidate value used when calculating the exhaust pressure before passing through the turbine wheel,
A control apparatus for an internal combustion engine, which controls the internal combustion engine based on the determined exhaust pressure.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
大気圧を測定する大気圧センサを備え、It has an atmospheric pressure sensor that measures atmospheric pressure,
前記制御部は、算出された前記排気圧候補値と、前記大気圧センサから取得した大気圧の測定値とに基づいて前記膨張比候補値を算出する、内燃機関の制御装置。The control unit of the internal combustion engine, wherein the control unit calculates the expansion ratio candidate value based on the calculated exhaust pressure candidate value and a measured value of atmospheric pressure acquired from the atmospheric pressure sensor.
請求項1または請求項2に記載の内燃機関の制御装置において
前記制御部は、前記吸気流量と前記複数の一次式の係数に加えて前記タービンホイール通過前の排気温度に基づいて前記排気圧候補値を算出し、
前記排気温度は800℃以上900℃以下の温度に設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or claim 2,
The control unit calculates the exhaust pressure candidate value based on an exhaust gas temperature before passing through the turbine wheel in addition to the intake air flow rate and the plurality of linear equations.
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the exhaust temperature is set to a temperature of 800 ° C or higher and 900 ° C or lower.
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