JP6486852B2 - Control device and control method for internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

本発明は、内燃機関の制御装置及び制御方法に関し、詳しくは、ターボチャージャーのタービンの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構を備えた内燃機関において、前記電制バルブ機構に異常が発生したときの制御技術に関する。   The present invention relates to a control device and a control method for an internal combustion engine, and more specifically, when an abnormality occurs in the electric control valve mechanism in an internal combustion engine including an electric control valve mechanism that adjusts an exhaust gas inflow amount of a turbine of a turbocharger. Related to control technology.

特許文献1には、排気通路上の過給用タービンを迂回する迂回路に介装され、電動アクチュエータにより駆動されるウェイストゲートバルブ(wastegate valve)を具備するエンジンにおいて、エンジンの始動後において、ウェイストゲートバルブの目標位置と実際の位置との差の絶対値が所定値以上であるときに、ウェイストゲートバルブが故障している可能性があると判定する、制御装置が開示されている。   In Patent Document 1, an engine including a wastegate valve that is interposed in a bypass route that bypasses a supercharged turbine on an exhaust passage and is driven by an electric actuator is used after the engine is started. A control device is disclosed that determines that there is a possibility that the waste gate valve has failed when the absolute value of the difference between the target position and the actual position of the gate valve is equal to or greater than a predetermined value.

特開2015−021405号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2015-021405

ところで、車両用のターボチャージャー付内燃機関において、ターボチャージャーのタービンの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構(電制ウェイストゲートバルブ)に異常が発生し、排ガス流入量の調整(換言すれば、過給圧の調整)が不能になった場合、係る異常のために運転者の操作に対して発生するトルクが正常時よりも高くなったり低くなったりすると、車両の運転性を損ねることになる。   By the way, in an internal combustion engine with a turbocharger for a vehicle, an abnormality occurs in an electric control valve mechanism (electric control wastegate valve) that adjusts the exhaust gas inflow amount of the turbine of the turbocharger, and adjustment of the exhaust gas inflow amount (in other words, When adjustment of the supercharging pressure becomes impossible, if the torque generated for the driver's operation becomes higher or lower than normal due to such abnormality, the drivability of the vehicle is impaired. .

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、タービンの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構に異常が発生したときに、発生トルクの過不足が生じることを抑制できる、内燃機関の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to suppress an occurrence of excess or deficiency in generated torque when an abnormality occurs in an electric control valve mechanism that adjusts an exhaust gas inflow amount of a turbine. It is an object of the present invention to provide an engine control device and a control method.

そのため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、その一態様として、ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関に適用される制御装置であって、前記電制バルブ機構の異常の有無を検出する診断手段と、前記電制バルブ機構の異常が検出されたときに、前記内燃機関の吸入空気量の増大を前記電制バルブ機構が正常であるときよりも抑制する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記センサで検出される前記電制バルブ機構の位置が前記タービンの排ガス流入量の増加側であるほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制し、前記内燃機関の回転速度が高いほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制する。 Therefore, the internal combustion engine control apparatus according to the present invention outputs, as one aspect, a turbocharger, an electric control valve mechanism that adjusts an exhaust gas inflow amount of the turbine of the turbocharger, and a position signal of the electric control valve mechanism A control device applied to an internal combustion engine comprising: a diagnostic means for detecting the presence or absence of abnormality of the electric control valve mechanism; and when the abnormality of the electric control valve mechanism is detected, Control means for suppressing an increase in the intake air amount of the internal combustion engine as compared with when the electric control valve mechanism is normal, and the control means is configured such that the position of the electric control valve mechanism detected by the sensor is the position of the electric control valve mechanism. increase of the intake air amount of the internal combustion engine as is the increase in side of the exhaust gas inflow turbine to further suppress the increase of the intake air amount of the internal combustion engine as the rotational speed of the internal combustion engine is high Suppress.

また、本発明に係る内燃機関の制御方法は、その一態様として、ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関に適用される制御方法であって、前記電制バルブ機構を開閉動作できない異常が発生しているか否かを検出する第1ステップと、前記異常の発生を検出したときに、前記内燃機関の吸入空気量の増大を前記電制バルブ機構が正常であるときよりも抑制する第2ステップと、を含み、前記第2ステップは、前記センサで検出される前記電制バルブ機構の位置が前記タービンの排ガス流入量の増加側であるほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制し、前記内燃機関の回転速度が高いほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制する。 The internal combustion engine control method according to the present invention includes, as one aspect, a turbocharger, an electric control valve mechanism that adjusts an exhaust gas inflow amount of a turbine of the turbocharger, and a position signal of the electric control valve mechanism. A control method applied to an internal combustion engine comprising: a first step of detecting whether or not an abnormality that prevents the electric control valve mechanism from opening and closing has occurred; and detecting the occurrence of the abnormality A second step that suppresses an increase in the intake air amount of the internal combustion engine as compared with when the electric control valve mechanism is normal, and the second step includes the electric power detected by the sensor. As the position of the control valve mechanism is on the increasing side of the exhaust gas inflow amount of the turbine, the increase in the intake air amount of the internal combustion engine is further suppressed, and the higher the rotational speed of the internal combustion engine is, the higher the internal combustion engine is. More suppress the increase of the intake air amount of Seki.

上記発明によると、電制バルブ機構の異常状態で発生トルクの過不足が生じることを抑制でき、異常状態における運転性(退避走行性能)の悪化を抑制できる。 According to the above invention, it is possible to suppress the occurrence of excess or deficiency of the generated torque in the abnormal state of the electric control valve mechanism, and it is possible to suppress the deterioration of drivability (retreat travel performance) in the abnormal state.

本発明の実施形態における車両用内燃機関の構成を示すシステム図である。1 is a system diagram illustrating a configuration of a vehicle internal combustion engine in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるウェイストゲートバルブの異常時処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process at the time of abnormality of the waste gate valve in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるスロットル開度上限値とウェイストゲートバルブの固着位置との相関を示す線図である。It is a diagram which shows the correlation with the throttle opening upper limit in embodiment of this invention, and the sticking position of a waste gate valve.

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明に係る制御装置及び制御方法を適用する内燃機関の一態様を示す図である。
この図1に示す内燃機関10は、過給機としてのターボチャージャー116を備え、走行用動力源として車両に搭載される。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a diagram showing an aspect of an internal combustion engine to which a control device and a control method according to the present invention are applied.
The internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 includes a turbocharger 116 as a supercharger and is mounted on a vehicle as a driving power source.

ターボチャージャー116を構成するコンプレッサ117は、内燃機関10の吸気管111に配置され、コンプレッサ117によって圧縮された吸気は、吸気管111を通って電制スロットルバルブ107に導入される。
電制スロットルバルブ107は、吸気系に配置されて内燃機関10の吸入空気量を調整する吸気量調整機構であって、モータなどのアクチュエータによってスロットルバルブの開度(流路面積)を変化させて吸入空気量を調整する機構である。
The compressor 117 constituting the turbocharger 116 is disposed in the intake pipe 111 of the internal combustion engine 10, and the intake air compressed by the compressor 117 is introduced into the electric throttle valve 107 through the intake pipe 111.
The electric throttle valve 107 is an intake air amount adjusting mechanism that is disposed in the intake system and adjusts the intake air amount of the internal combustion engine 10. The throttle valve opening (flow passage area) is changed by an actuator such as a motor. This is a mechanism for adjusting the amount of intake air.

内燃機関10の制御装置である電子コントロールユニット(ECU)102は、アクセルペダル101の開度情報などに基づいて電制スロットルバルブ107の開度を制御することで、インテークマニホールド109内に導入される吸気量を制御する。
吸気圧を測定するための吸気圧センサ108は、インテークマニホールド109に配置されて、吸気圧の測定信号をECU102に送信する。
An electronic control unit (ECU) 102 that is a control device of the internal combustion engine 10 is introduced into the intake manifold 109 by controlling the opening of the electric throttle valve 107 based on the opening information of the accelerator pedal 101 and the like. Control the intake air amount.
An intake pressure sensor 108 for measuring the intake pressure is disposed in the intake manifold 109 and transmits an intake pressure measurement signal to the ECU 102.

ECU102は、CPU、ROM、RAMなどを含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、例えば、吸気圧センサ108によって計測された吸気圧とクランク角センサ(図示省略)の出力信号から演算した機関回転速度とに基づいて、目標空燃比を実現するために適量な燃料噴射量を演算する。
そして、ECU102は、インテークマニホールド109に配置されるインジェクタ103に噴射制御信号を出力する。
The ECU 102 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. For example, the engine speed calculated from the intake pressure measured by the intake pressure sensor 108 and the output signal of a crank angle sensor (not shown) Based on this, an appropriate amount of fuel injection is calculated to achieve the target air-fuel ratio.
Then, the ECU 102 outputs an injection control signal to the injector 103 disposed in the intake manifold 109.

インジェクタ103から噴射された燃料は、吸気バルブ104が開き内燃機関10のピストン110が下降する過程(吸気行程)で燃焼室100内に空気と共に導入される。
なお、内燃機関10を、インジェクタ103が燃焼室100内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式の内燃機関とすることができる。
The fuel injected from the injector 103 is introduced into the combustion chamber 100 together with air during the process (intake stroke) in which the intake valve 104 is opened and the piston 110 of the internal combustion engine 10 is lowered.
The internal combustion engine 10 can be a direct injection type internal combustion engine in which the injector 103 directly injects fuel into the combustion chamber 100.

燃焼室100内の燃料と空気との混合気は、吸気バルブ104が閉じピストン110が上昇する過程(圧縮行程)で圧縮され、圧縮上死点前での点火プラグ106の火花点火によって着火燃焼してピストン110を押し下げ(膨張行程)、出力トルクを発生させる。
その後、ピストン110が上昇し排気バルブ105が開くことで排気行程が始まり、燃焼室100の排ガスが排気管112に排出される。
The mixture of fuel and air in the combustion chamber 100 is compressed in the process (compression stroke) in which the intake valve 104 is closed and the piston 110 is raised, and is ignited and burned by spark ignition of the spark plug 106 before compression top dead center. The piston 110 is pushed down (expansion stroke) to generate output torque.
Thereafter, the piston 110 is raised and the exhaust valve 105 is opened to start the exhaust stroke, and the exhaust gas in the combustion chamber 100 is discharged to the exhaust pipe 112.

ターボチャージャー116を構成するタービン118は、排気管112に取り付けられている。タービン118は、排気管112を流れる排ガスのエネルギによって回転駆動され、同軸のコンプレッサ117を同期回転させる。
ターボチャージャー116は、排ガスのエネルギを利用してタービン118を回転駆動することで同軸のコンプレッサ117を回転させ、コンプレッサ117の回転によって過給効果を得るシステムであり、過給効果はタービン118に流入する排ガス量に依存する。
A turbine 118 constituting the turbocharger 116 is attached to the exhaust pipe 112. The turbine 118 is rotationally driven by the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 112 to rotate the coaxial compressor 117 synchronously.
The turbocharger 116 is a system that rotates the coaxial compressor 117 by rotationally driving the turbine 118 using the energy of the exhaust gas, and obtains a supercharging effect by the rotation of the compressor 117, and the supercharging effect flows into the turbine 118. It depends on the amount of exhaust gas.

上記ターボチャージャー116は、タービン118をバイパスして排ガスを流すためのバイパス通路であるウェイストゲート(wastegate)113と、このウェイストゲート113の開口面積を調整する電制バルブ機構であるウェイストゲートバルブ(wastegate valve)114とを備えている。
ウェイストゲートバルブ114は、モータなどのアクチュエータ114aによって弁体を変位させてウェイストゲート113の開口面積を変化させる電制バルブ機構であり、ウェイストゲートバルブ114の開度(作動位置)を変更することで、タービン118の排ガス流入量(換言すれば、タービン118をバイパスしてウェイストゲート113に流れる排ガス量)が調整される。
例えば、タービン118をバイパスしてウェイストゲート113に流れる排ガス量を増やし、相対的にタービン118に対する排ガス流入量を減らすことで、吸気圧(過給圧)の上昇が抑制されることになる。
The turbocharger 116 includes a waste gate 113 that is a bypass passage for bypassing the turbine 118 and flowing exhaust gas, and a waste gate valve (wastegate) that is an electric control valve mechanism that adjusts the opening area of the waste gate 113. valve) 114.
The waste gate valve 114 is an electric control valve mechanism that changes the opening area of the waste gate 113 by displacing the valve body by an actuator 114a such as a motor, and by changing the opening degree (operation position) of the waste gate valve 114. The amount of exhaust gas flowing into the turbine 118 (in other words, the amount of exhaust gas flowing through the waste gate 113 while bypassing the turbine 118) is adjusted.
For example, by increasing the amount of exhaust gas flowing through the waste gate 113 by bypassing the turbine 118 and relatively reducing the amount of exhaust gas flowing into the turbine 118, an increase in intake pressure (supercharging pressure) is suppressed.

また、ウェイストゲートバルブ114は、全閉側と全開側とにそれぞれ設けられたストッパによってその開度変更範囲(作動位置の可変範囲)が機械的に制限されるように構成される。
つまり、ウェイストゲートバルブ114の構造上の全閉位置は、閉側のストッパに弁体が突き当たっている状態若しくはアクチュエータ114aの閉側への作動限界点である。同様に、ウェイストゲートバルブ114の構造上の全開位置は、開側のストッパに弁体が突き当たっている状態若しくはアクチュエータ114aの開側への作動限界点である。
Further, the waste gate valve 114 is configured such that the opening change range (variable range of the operating position) is mechanically limited by stoppers provided on the fully closed side and the fully opened side, respectively.
That is, the fully closed position on the structure of the waste gate valve 114 is a state where the valve body is in contact with the stopper on the closing side or the operation limit point to the closing side of the actuator 114a. Similarly, the fully open position on the structure of the waste gate valve 114 is a state where the valve body is in contact with the stopper on the open side, or an operation limit point to the open side of the actuator 114a.

開度センサ114bは、ウェイストゲートバルブ114の開度(作動位置)に応じた電気信号(開度信号、位置信号)を出力する位置検出手段であり、この開度センサ114bが出力する電気信号はECU102に入力される。
また、内燃機関10は、クランク軸(図示省略)の回転に同期してパルス信号POSを出力するクランク角センサ(回転センサ)121や、内燃機関10の冷却経路内に循環される冷却水の温度TWを検出する水温センサ122などを備え、ECU102は、クランク角センサ121が出力するパルス信号POS、水温センサ122が出力する水温信号TWなどを入力する。
The opening sensor 114b is position detection means for outputting an electrical signal (opening signal, position signal) corresponding to the opening (operating position) of the waste gate valve 114, and the electrical signal output by the opening sensor 114b is Input to the ECU 102.
The internal combustion engine 10 also includes a crank angle sensor (rotation sensor) 121 that outputs a pulse signal POS in synchronization with the rotation of a crankshaft (not shown), and the temperature of cooling water circulated in the cooling path of the internal combustion engine 10. The ECU 102 includes a water temperature sensor 122 that detects TW, and the ECU 102 inputs a pulse signal POS output from the crank angle sensor 121, a water temperature signal TW output from the water temperature sensor 122, and the like.

ECU102は、吸気圧センサ108で検出される吸気圧などに基づきウェイストゲートバルブ114の目標開度(目標位置)を演算し、開度センサ114bが出力する電気信号から検出した実開度(実位置)と前記目標開度(目標位置)との偏差に応じてアクチュエータ114aの操作量を変化させることで、ウェイストゲートバルブ114の実開度を目標開度に近づける制御(フィードバック制御)を行う。
また、ECU102は、クランク角センサ121が出力するパルス信号POSに基づき内燃機関10の回転速度NEを算出し、また、クランク角センサ121が出力するパルス信号POSに基づき燃料噴射タイミングや点火タイミングを制御する。
The ECU 102 calculates the target opening (target position) of the waste gate valve 114 based on the intake pressure detected by the intake pressure sensor 108, and the actual opening (actual position) detected from the electrical signal output from the opening sensor 114b. ) And the target opening (target position), the amount of operation of the actuator 114a is changed to control the actual opening of the waste gate valve 114 close to the target opening (feedback control).
The ECU 102 calculates the rotational speed NE of the internal combustion engine 10 based on the pulse signal POS output from the crank angle sensor 121, and controls the fuel injection timing and ignition timing based on the pulse signal POS output from the crank angle sensor 121. To do.

更に、ECU102は、ウェイストゲートバルブ(電制バルブ機構)114の異常の有無を検出する診断手段、及び、ウェイストゲートバルブ114の異常が検出されたときに、内燃機関10の吸入空気量の増大をウェイストゲートバルブ114が正常であるときよりも抑制する制御手段としての機能をソフトウェアとして備えている。
以下では、ECU102が実施する、ウェイストゲートバルブ114の異常時の処理手順の一態様を、図2のフローチャートにしたがって説明する。
Further, the ECU 102 detects the presence or absence of abnormality of the waste gate valve (electric control valve mechanism) 114, and increases the intake air amount of the internal combustion engine 10 when the abnormality of the waste gate valve 114 is detected. A function as control means for suppressing the waste gate valve 114 more than when the waste gate valve 114 is normal is provided as software.
In the following, one aspect of the processing procedure performed by the ECU 102 when the waste gate valve 114 is abnormal will be described with reference to the flowchart of FIG.

図2のフローチャートにおいて、ECU102は、まず、ステップS201(診断手段)にてウェイストゲートバルブ114の異常の有無を判別する。
例えば、ECU102は、開度センサ114bの開度信号から検出されるウェイストゲートバルブ114の実開度を目標開度に近づける制御を実行しているときに、実開度と目標開度との偏差(制御エラー)の絶対値が閾値よりも大きい状態が設定時間を超えて継続したときに、つまり、ウェイストゲートバルブ114が固着し(開度変更不能で)実開度が目標開度に近づかないときに、ウェイストゲートバルブ114の異常発生を検出することができる。
In the flowchart of FIG. 2, the ECU 102 first determines whether or not the waste gate valve 114 is abnormal in step S201 (diagnostic means).
For example, when the ECU 102 is executing control to bring the actual opening of the waste gate valve 114 detected from the opening signal of the opening sensor 114b closer to the target opening, the deviation between the actual opening and the target opening is performed. When the state where the absolute value of (control error) is larger than the threshold value continues for a set time, that is, the waste gate valve 114 is fixed (the opening degree cannot be changed) and the actual opening degree does not approach the target opening degree. Sometimes, the occurrence of an abnormality in the waste gate valve 114 can be detected.

また、ECU102は、ウェイストゲートバルブ114のアクチュエータ114aの通電ラインにおける断線やショートの有無を検出し、断線やショートが発生している状態をウェイストゲートバルブ114の異常状態として検出することができる。
つまり、ウェイストゲートバルブ114の異常には、機構部分への異物の噛み込みなどの機械的な故障の他、トランジスタ故障、断線、ショートなど駆動回路系の異常が含まれる。
Further, the ECU 102 can detect the presence or absence of a disconnection or a short circuit in the energization line of the actuator 114 a of the waste gate valve 114, and can detect a state where the disconnection or the short circuit has occurred as an abnormal state of the waste gate valve 114.
In other words, the abnormality of the waste gate valve 114 includes not only a mechanical failure such as a foreign matter biting into the mechanism part but also a drive circuit system abnormality such as a transistor failure, disconnection, or short circuit.

なお、ECU102は、ウェイストゲートバルブ114の診断手段として、種々の電制バルブ機構についての公知の診断手段を適宜備えることができる。
但し、開度センサ114bの異常発生は、ウェイストゲートバルブ114の異常に含まれず、ウェイストゲートバルブ114が正常であるものの、例えば開度センサ114bの信号ラインの断線、ショートが発生した場合、ECU102は、図2のフローチャートに示す処理とは別の異常時処理を実施する。
Note that the ECU 102 can appropriately include known diagnostic means for various electric control valve mechanisms as diagnostic means for the waste gate valve 114.
However, the occurrence of the abnormality of the opening sensor 114b is not included in the abnormality of the waste gate valve 114. For example, when the waste gate valve 114 is normal, but the signal line of the opening sensor 114b is disconnected or short-circuited, the ECU 102 Then, an abnormal process different from the process shown in the flowchart of FIG. 2 is performed.

そして、ECU102は、ウェイストゲートバルブ114が正常であるとき、つまり、ウェイストゲートバルブ114の実開度を目標開度に収束できているときには、ステップS202に進む。
ステップS202でECU102は、アクセルペダル101の開度情報などに基づく標準のスロットル開度指令値TVOSCをそのまま最終的な開度指令値TVOCに設定し、次いで、ECU102は、ステップS206に進んで、最終的な開度指令値TVOCに電制スロットルバルブ107の実開度TVOが収束するように電制スロットルバルブ107のアクチュエータを制御(フィードバック制御)する。
Then, when the waste gate valve 114 is normal, that is, when the actual opening of the waste gate valve 114 is converged to the target opening, the ECU 102 proceeds to step S202.
In step S202, the ECU 102 sets the standard throttle opening command value TVOSC based on the opening information of the accelerator pedal 101 or the like to the final opening command value TVOC as it is, and then the ECU 102 proceeds to step S206, and finally The actuator of the electric throttle valve 107 is controlled (feedback control) so that the actual opening TVO of the electric throttle valve 107 converges to the desired opening command value TVOC.

一方、ECU102は、ウェイストゲートバルブ114の異常を検知したときには、ステップS203に進み、電制スロットルバルブ107の最大開度を、ウェイストゲートバルブ114が正常であるときよりも低く制限するための開度上限値TVOHL(スロットル開度可変範囲の制限値)の設定を行う。換言すれば、ECU102は、電制スロットルバルブ107の開度可変範囲を制限することで、内燃機関10の吸入空気量の増大を抑制する。   On the other hand, when the ECU 102 detects an abnormality in the waste gate valve 114, the ECU 102 proceeds to step S203, and the opening degree for limiting the maximum opening degree of the electric throttle valve 107 to be lower than that when the waste gate valve 114 is normal. The upper limit value TVOHL (throttle opening variable range limit value) is set. In other words, the ECU 102 restricts an increase in the intake air amount of the internal combustion engine 10 by limiting the opening variable range of the electric throttle valve 107.

ECU102は、ステップS203にて、開度センサ114bが出力する開度信号に基づき検出した電制スロットルバルブ107の開度TVO、つまり、電制スロットルバルブ107の固着位置に基づき開度上限値TVOHLを可変に設定する。
例えば、ウェイストゲートバルブ114が、ウェイストゲート113を全閉する位置(全閉開度)に固着した場合、タービン118の排ガス流入量(m3/s)は最大になり、ECU102は、タービン118の排ガス流入量を絞って過給圧を抑制することが不能になる。
一方、ウェイストゲートバルブ114が、ウェイストゲート113を全開する位置(全開開度)に固着した場合、タービン118の排ガス流入量は最小になり、ECU102は、タービン118の排ガス流入量を増やして過給圧を上げることができなくなる。
In step S203, the ECU 102 sets the opening degree upper limit value TVOHL based on the opening degree TVO of the electric throttle valve 107 detected based on the opening degree signal output from the opening degree sensor 114b, that is, the fixing position of the electric throttle valve 107. Set to variable.
For example, when the waste gate valve 114 is fixed at a position where the waste gate 113 is fully closed (full opening degree), the exhaust gas inflow amount (m 3 / s) of the turbine 118 becomes maximum, and the ECU 102 It becomes impossible to control the supercharging pressure by reducing the inflow amount of the exhaust gas.
On the other hand, when the waste gate valve 114 is fixed at a position where the waste gate 113 is fully opened (full opening degree), the exhaust gas inflow amount of the turbine 118 is minimized, and the ECU 102 performs supercharging by increasing the exhaust gas inflow amount of the turbine 118. The pressure cannot be increased.

そして、タービン118の排ガス流入量が最大に固定される状態(全閉固着状態)では、ウェイストゲートバルブ114が正常に動作する場合よりも内燃機関10の出力トルクが大きくなる場合があり、係る出力トルクの増大を抑制することで運転性の悪化を抑制できることになる。
しかし、逆に、タービン118の排ガス流入量が最小に固定される状態(全開固着状態)では、トルク不足になって退避走行状態での運転性が悪化する場合がある。
In the state where the exhaust gas inflow amount of the turbine 118 is fixed to the maximum (fully closed fixed state), the output torque of the internal combustion engine 10 may be larger than the case where the waste gate valve 114 operates normally. By suppressing the increase in torque, the deterioration of drivability can be suppressed.
However, conversely, in a state where the exhaust gas inflow amount of the turbine 118 is fixed to a minimum (fully open fixed state), the torque may be insufficient and the drivability in the retreat traveling state may deteriorate.

このため、ウェイストゲート113を全閉する位置にウェイストゲートバルブ114が固着した場合であっても出力トルクの増大を十分に抑制できるように、出力トルクを抑制する処理を一律に実施すると(開度上限値TVOHLを一律に設定すると)、出力トルクが過剰に高くなることを抑制できるが、固着位置がウェイストゲート113の全開位置近傍であった場合は逆にトルク不足が発生する可能性がある。   For this reason, even when the waste gate valve 114 is firmly fixed at a position where the waste gate 113 is fully closed, if the process for suppressing the output torque is uniformly performed so that the increase in the output torque can be sufficiently suppressed (opening degree) If the upper limit value TVOHL is set uniformly), it is possible to suppress the output torque from becoming excessively high. However, if the fixing position is in the vicinity of the fully open position of the waste gate 113, a torque shortage may occur.

そこで、ECU102は、図3に示すように、開度センサ114bが出力する開度信号から検出したウェイストゲートバルブ114の開度が、ウェイストゲート113を全閉する位置(全閉開度)に近いほど、開度上限値TVOHLをより低い開度に設定する。
つまり、ECU012は、係る開度上限値TVOHLの設定によって、ウェイストゲートバルブ114の位置がタービン118の排ガス流入量の増加側であるほど内燃機関10の吸入空気量の増大をより抑制する。
Therefore, as shown in FIG. 3, the ECU 102 has an opening degree of the waste gate valve 114 detected from the opening degree signal output from the opening degree sensor 114 b close to a position where the waste gate 113 is fully closed (fully closed opening degree). The opening degree upper limit value TVOHL is set to a lower opening degree.
That is, the ECU 012 further suppresses the increase in the intake air amount of the internal combustion engine 10 as the position of the waste gate valve 114 is on the increase side of the exhaust gas inflow amount of the turbine 118 by setting the opening degree upper limit value TVOHL.

なお、ECU102は、ウェイストゲート113の開口面積が閾値以上になる範囲内でウェイストゲートバルブ114が固着したときに、開度上限値TVOHLによる制限を実質的に実施しないようにし、ウェイストゲート113の開口面積が前記閾値を下回る範囲内でウェイストゲートバルブ114が固着したときに、開度上限値TVOHLによる制限を実施することができる。
例えば、ECU102は、ステップS201からステップS203に進む前に、ウェイストゲートバルブ114の開度が所定開度以上である(ウェイストゲート113の開口面積が閾値以上である)か否かを判別し、ウェイストゲートバルブ114の開度が所定開度以上であるときはステップS202に進み、ウェイストゲートバルブ114の開度が所定開度を下回るときはステップS203に進むことができる。
Note that the ECU 102 does not substantially limit the opening amount TVOHL when the waste gate valve 114 is fixed within a range in which the opening area of the waste gate 113 is equal to or larger than the threshold value. When the waste gate valve 114 is fixed within a range where the area is less than the threshold value, the restriction by the opening degree upper limit value TVOHL can be performed.
For example, before proceeding from step S201 to step S203, the ECU 102 determines whether or not the opening degree of the waste gate valve 114 is equal to or larger than a predetermined opening degree (the opening area of the waste gate 113 is equal to or larger than a threshold value). When the opening degree of the gate valve 114 is greater than or equal to the predetermined opening degree, the process can proceed to step S202, and when the opening degree of the waste gate valve 114 is less than the predetermined opening degree, the process can proceed to step S203.

また、ECU012は、ウェイストゲートバルブ114の固着位置に応じて開度上限値TVOHLを可変に設定しつつ、更に、内燃機関10の回転速度NE(rpm)に応じて開度上限値TVOHLを可変に設定することができる。
内燃機関10の回転速度が高いほどタービン118の排ガス流入量が多くなって過給圧が高くなり、内燃機関10の出力トルクが大きくなるので、ECU012は、図3に鎖線で示すように、内燃機関10の回転速度が高いほど開度上限値TVOHLをより低く変更することができる。
Further, the ECU 012 variably sets the opening degree upper limit value TVOHL according to the fixing position of the waste gate valve 114 and further changes the opening degree upper limit value TVOHL according to the rotational speed NE (rpm) of the internal combustion engine 10. Can be set.
As the rotational speed of the internal combustion engine 10 increases, the exhaust gas inflow amount of the turbine 118 increases, the supercharging pressure increases, and the output torque of the internal combustion engine 10 increases. Therefore, as shown by the chain line in FIG. The higher the rotation speed of the engine 10, the lower the opening degree upper limit TVOHL can be changed.

ECU102は、ステップS203でウェイストゲートバルブ114の固着位置(及び機関回転速度NE)に応じて開度上限値TVOHLを設定すると、次にステップS204に進み、アクセルペダル101の開度情報などに基づく標準のスロットル開度指令値TVOSCと、前記開度上限値TVOHLとを比較する。
そして、スロットル開度指令値TVOSCが開度上限値TVOHLを下回る場合、ECU102はステップS202に進み、標準のスロットル開度指令値TVOSCをそのまま最終的な開度指令値TVOCとし、次いでステップS206に進んで、最終的な開度指令値TVOCに電制スロットルバルブ107の実開度TVOが収束するように電制スロットルバルブ107のアクチュエータを制御(フィードバック制御)する。
When the ECU 102 sets the opening degree upper limit TVOHL in accordance with the fixing position (and engine speed NE) of the waste gate valve 114 in step S203, the ECU 102 proceeds to step S204, and the standard based on the opening information of the accelerator pedal 101 and the like. Is compared with the opening degree upper limit value TVOHL.
If the throttle opening command value TVOSC is smaller than the opening upper limit value TVOHL, the ECU 102 proceeds to step S202, and the standard throttle opening command value TVOSC is used as the final opening command value TVOC, and then proceeds to step S206. Thus, the actuator of the electric throttle valve 107 is controlled (feedback control) so that the actual opening TVO of the electric throttle valve 107 converges to the final opening command value TVOC.

一方、スロットル開度指令値TVOSCが開度上限値TVOHL以上である場合、ECU102は、ステップS205に進み、開度上限値TVOHLを最終的な開度指令値TVOCとすることで、開度上限値TVOHLよりも開側の開度指令値TVOCが設定されることを抑制し、以って、吸入空気量の増大を抑制する。
このように、ステップS203−ステップS205の処理は、ウェイストゲートバルブ114の異常が検出されたときに、内燃機関10の吸入空気量の増大をウェイストゲートバルブ114が正常であるときよりも抑制する制御手段である。
On the other hand, when the throttle opening degree command value TVOSC is equal to or larger than the opening degree upper limit value TVOHL, the ECU 102 proceeds to step S205 and sets the opening degree upper limit value TVOHL as the final opening degree command value TVOC, thereby obtaining the opening degree upper limit value. Setting of the opening command value TVOC on the open side with respect to TVOHL is suppressed, thereby suppressing an increase in the intake air amount.
As described above, the processing of step S203 to step S205 is a control that suppresses an increase in the intake air amount of the internal combustion engine 10 more than when the waste gate valve 114 is normal when an abnormality of the waste gate valve 114 is detected. Means.

次いで、ECU102は、ステップS206に進んで、最終的な開度指令値TVOCに電制スロットルバルブ107の実開度TVOが収束するように電制スロットルバルブ107のアクチュエータを制御(フィードバック制御)する。
つまり、ECU102は、電制スロットルバルブ107の開度を、開度上限値TVOHLを超えない範囲内で可変に制御する。
Next, the ECU 102 proceeds to step S206, and controls (feedback control) the actuator of the electric throttle valve 107 so that the actual opening TVO of the electric throttle valve 107 converges to the final opening command value TVOC.
That is, the ECU 102 variably controls the opening degree of the electric throttle valve 107 within a range not exceeding the opening degree upper limit value TVOHL.

ここで、ECU102は、開度指令値TVOCを、標準のスロットル開度指令値TVOSCと開度上限値TVOHLとの間で切り替えるときに、ステップ的に切り替えることができ、また、切り替え前の指令値から切り替え後の指令値にまで徐々に近づけることができる。
更に、ECU102は、開度指令値TVOCを、標準のスロットル開度指令値TVOSCと開度上限値TVOHLとの間で徐々に切り替えるときに、開度指令値TVOCの変化速度を切り替え後の指令値に近づくほど遅くすることができる。
Here, the ECU 102 can switch the opening command value TVOC stepwise when switching between the standard throttle opening command value TVOSC and the opening upper limit value TVOHL, and the command value before switching. To gradually reach the command value after switching.
Further, when the ECU 102 gradually switches the opening command value TVOC between the standard throttle opening command value TVOSC and the opening upper limit value TVOHL, the command value after switching the change rate of the opening command value TVOC. The closer you are, the slower it can be.

図2のフローチャートに示す処理をECU102が実施することにより、ウェイストゲートバルブ114に異常が発生したときに、ウェイストゲートバルブ114の位置が異なっても、過剰に高いトルクが発生することを抑制しつつトルク不足になって運転性(退避走行性能)が悪化することを抑制できる。
更に、ECU012は、開度上限値TVOHLを、ウェイストゲートバルブ114の固着位置及び内燃機関10の回転速度に応じて可変に設定することで、内燃機関10の回転速度によって発生トルクに過不足が発生することを抑制でき、より運転性の悪化を抑制できる。
When the ECU 102 performs the process shown in the flowchart of FIG. 2, when an abnormality occurs in the waste gate valve 114, even if the position of the waste gate valve 114 is different, an excessively high torque is suppressed from being generated. It is possible to suppress the deterioration of drivability (evacuation traveling performance) due to insufficient torque.
Further, the ECU 012 variably sets the opening degree upper limit value TVOHL according to the fixing position of the waste gate valve 114 and the rotational speed of the internal combustion engine 10, so that the generated torque is excessive or insufficient due to the rotational speed of the internal combustion engine 10. This can suppress the deterioration of drivability.

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
図2のフローチャートに示す処理を実施することで、ECU102は、電制スロットルバルブ107の開度が、異常時用の開度上限値TVOHLを超えないように制限することで、吸入空気量が閾値を超えないようにするが、代わりに、電制スロットルバルブ107の開度(吸入空気量)の増大変化速度を、標準のスロットル開度指令値TVOSCの変化速度(指令値TVOSCの変化速度に見合う吸入空気量の変化速度)よりも遅らせる処理を実施することができる。
Although the contents of the present invention have been specifically described above with reference to the preferred embodiments, it is obvious that those skilled in the art can take various modifications based on the basic technical idea and teachings of the present invention. is there.
By performing the processing shown in the flowchart of FIG. 2, the ECU 102 restricts the opening of the electric throttle valve 107 so that it does not exceed the opening upper limit value TVOHL for an abnormality, so that the intake air amount becomes a threshold value. However, instead, the increasing change rate of the opening degree (intake air amount) of the electric throttle valve 107 is commensurate with the changing speed of the standard throttle opening command value TVOSC (the changing speed of the command value TVOSC). It is possible to carry out processing that is slower than the change rate of the intake air amount.

具体的には、ECU102は、アクセル開度の情報やアクセル開度の情報に基づき演算した標準のスロットル開度指令値TVOSCの過渡応答を遅らせるローパスフィルタ処理などを実施し、過渡応答を遅らせる処理を施した情報に基づき最終的な開度指令値TVOCを演算することで、電制スロットルバルブ107の開度(吸入空気量)の増大変化速度を遅らせることができる。
ここで、ECU102は、ウェイストゲートバルブ114の固着位置がタービン118の排ガス流入量の増加側であるほど前記過渡応答をより遅らせるようにし、更に、内燃機関10の回転速度が速いほど前記過渡応答をより遅らせるようにすることができる。
係る構成とすれば、ウェイストゲートバルブ114の異常時に、車両の運転者が正常時と同様なアクセル操作を行っても、不用意に大きなトルクが発生することを抑制できる。
Specifically, the ECU 102 performs a process of delaying the transient response by performing a low-pass filter process for delaying the transient response of the standard throttle opening command value TVOSC calculated based on the accelerator opening information and the accelerator opening information. By calculating the final opening command value TVOC based on the applied information, the rate of increase in the opening degree (intake air amount) of the electric throttle valve 107 can be delayed.
Here, the ECU 102 delays the transient response as the fixing position of the waste gate valve 114 is on the increasing side of the exhaust gas inflow amount of the turbine 118, and further, the transient response is increased as the rotational speed of the internal combustion engine 10 is higher. It can be delayed more.
With such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of inadvertently large torque even when the driver of the vehicle performs the same accelerator operation as when the waste gate valve 114 is abnormal.

また、内燃機関10が吸気バルブのバルブリフト量及び/又はバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備え、ECU102が、この可変動弁機構を制御して内燃機関10の吸入空気量を調整する場合(可変動弁機構が吸気量調節機構として機能する場合)、ECU102は、可変動弁機構によるバルブリフト量及び/又はバルブタイミングの可変範囲を制限して内燃機関10の吸入空気量の増大を抑制することができる。   In addition, the internal combustion engine 10 includes a variable valve mechanism that varies the valve lift amount and / or valve timing of the intake valve, and the ECU 102 controls the variable valve mechanism to adjust the intake air amount of the internal combustion engine 10. In this case (when the variable valve mechanism functions as an intake air amount adjustment mechanism), the ECU 102 limits the variable range of the valve lift amount and / or valve timing by the variable valve mechanism to increase the intake air amount of the internal combustion engine 10. Can be suppressed.

また、ECU102が、内燃機関10の目標吸入空気量を演算し、この目標吸入空気量に基づき吸気量調節機構の目標値(電制スロットルバルブ107の目標開度)を演算し、この目標値に応じて吸気量調節機構(電制スロットルバルブ107)を制御する場合、ECU102は、ウェイストゲートバルブ114の異常時に、目標吸入空気量をウェイストゲートバルブ114の固着位置(及び機関回転速度)に応じた上限値で制限したり、目標吸入空気量の過渡応答をウェイストゲートバルブ114の固着位置に応じて遅らせる処理を実施したりすることができる。   Further, the ECU 102 calculates a target intake air amount of the internal combustion engine 10, calculates a target value of the intake air amount adjustment mechanism (target opening of the electric throttle valve 107) based on the target intake air amount, and sets this target value. When the intake air amount adjusting mechanism (electric throttle valve 107) is controlled accordingly, the ECU 102 sets the target intake air amount in accordance with the fixing position (and engine speed) of the waste gate valve 114 when the waste gate valve 114 is abnormal. It is possible to limit the upper limit value or to perform a process of delaying the transient response of the target intake air amount in accordance with the fixing position of the waste gate valve 114.

ここで、上述した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
内燃機関の制御装置は、その一態様において、ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関に適用される制御装置であって、前記電制バルブ機構の異常の有無を検出する診断手段と、前記電制バルブ機構の異常が検出されたときに、前記内燃機関の吸入空気量の増大を前記電制バルブ機構が正常であるときよりも抑制する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記センサで検出される前記電制バルブ機構の位置が前記タービンの排ガス流入量の増加側であるほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制する。
Here, the technical idea that can be understood from the above-described embodiment will be described below.
In one aspect, the control device for an internal combustion engine includes a turbocharger, an electric control valve mechanism that adjusts an exhaust gas inflow amount of a turbine of the turbocharger, and a sensor that outputs a position signal of the electric control valve mechanism. A control unit applied to the internal combustion engine, the diagnostic means for detecting the presence or absence of an abnormality of the electric control valve mechanism, and an intake air amount of the internal combustion engine when an abnormality of the electric control valve mechanism is detected Control means for suppressing the increase of the electric control valve mechanism more than when the electric control valve mechanism is normal, and the control means detects the position of the electric control valve mechanism detected by the sensor of the exhaust gas inflow amount of the turbine. An increase in the intake air amount of the internal combustion engine is further suppressed as the value increases.

前記制御装置の好ましい態様において、前記制御手段は、前記センサで検出される前記電制バルブ機構の位置が前記タービンの排ガス流入量の増加側であるほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制し、前記内燃機関の回転速度が高いほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制する。
別の好ましい態様では、前記内燃機関は、吸気系に、吸入空気量を調整する吸気量調節機構を備え、前記制御手段は、前記吸気量調節機構の可変範囲を制限して前記内燃機関の吸入空気量の増大を抑制する。
In a preferred aspect of the control device, the control means increases the intake air amount of the internal combustion engine as the position of the electric control valve mechanism detected by the sensor is closer to the exhaust gas inflow amount side of the turbine. The increase in the intake air amount of the internal combustion engine is further suppressed as the rotational speed of the internal combustion engine is higher.
In another preferred aspect, the internal combustion engine includes an intake air amount adjustment mechanism that adjusts an intake air amount in an intake system, and the control means restricts a variable range of the intake air amount adjustment mechanism to reduce the intake of the internal combustion engine. Suppresses the increase in air volume.

さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関は、電制スロットルバルブを備え、前記制御手段は、前記電制スロットルバルブの開度上限値を低く変更することで、前記内燃機関の吸入空気量の増大を抑制する。
さらに別の好ましい態様では、前記制御手段は、前記センサで検出される前記電制バルブ機構の位置が前記タービンの排ガス流入量の増加側であるほど前記内燃機関の吸入空気量の増大変化における過渡応答をより遅らせる。
In still another preferred aspect, the internal combustion engine includes an electrically controlled throttle valve, and the control means increases the intake air amount of the internal combustion engine by changing the opening upper limit value of the electrically controlled throttle valve to a low value. Suppress.
In still another preferred aspect, the control means includes a transient in an increase change in the intake air amount of the internal combustion engine as the position of the electric control valve mechanism detected by the sensor is on the increase side of the exhaust gas inflow amount of the turbine. Delay response more.

また、内燃機関の制御方法は、その一態様において、ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関に適用される制御方法であって、前記電制バルブ機構を開閉動作できない異常が発生しているか否かを検出し、前記異常の発生を検出したときに、前記センサの位置信号に基づき前記内燃機関の吸入空気量の増大を抑制するための制限値を可変に設定し、前記制限値に応じて前記内燃機関の吸入空気量を制御する。   In one aspect of the control method of the internal combustion engine, a turbocharger, an electric control valve mechanism that adjusts an exhaust gas inflow amount of a turbine of the turbocharger, a sensor that outputs a position signal of the electric control valve mechanism, A control method applied to an internal combustion engine comprising: a position of the sensor when the occurrence of the abnormality is detected by detecting whether or not an abnormality that cannot open and close the electric control valve mechanism has occurred. A limit value for suppressing an increase in the intake air amount of the internal combustion engine is variably set based on the signal, and the intake air amount of the internal combustion engine is controlled according to the limit value.

10…内燃機関、102…電子コントロールユニット(制御装置)、112…排気管、113…ウェイストゲート、114…ウェイストゲートバルブ(電制バルブ機構)、114a…アクチュエータ、114b…開度センサ、116…ターボチャージャー、117…コンプレッサ、118…タービン、121…クランク角センサ、122…水温センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 102 ... Electronic control unit (control device), 112 ... Exhaust pipe, 113 ... Waste gate, 114 ... Waste gate valve (electric control valve mechanism), 114a ... Actuator, 114b ... Opening sensor, 116 ... Turbo Charger, 117 ... compressor, 118 ... turbine, 121 ... crank angle sensor, 122 ... water temperature sensor

Claims (2)

ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関に適用される制御装置であって、
前記電制バルブ機構の異常の有無を検出する診断手段と、
前記電制バルブ機構の異常が検出されたときに、前記内燃機関の吸入空気量の増大を前記電制バルブ機構が正常であるときよりも抑制する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記センサで検出される前記電制バルブ機構の位置が前記タービンの排ガス流入量の増加側であるほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制し、前記内燃機関の回転速度が高いほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制する
内燃機関の制御装置。
A control device applied to an internal combustion engine, comprising: a turbocharger; an electric control valve mechanism that adjusts an exhaust gas inflow amount of a turbine of the turbocharger; and a sensor that outputs a position signal of the electric control valve mechanism. ,
Diagnostic means for detecting the presence or absence of an abnormality of the electric control valve mechanism;
Control means for suppressing an increase in the intake air amount of the internal combustion engine more than when the electric control valve mechanism is normal when an abnormality of the electric control valve mechanism is detected;
With
The control means further suppresses the increase in the intake air amount of the internal combustion engine as the position of the electric control valve mechanism detected by the sensor is on the increase side of the exhaust gas inflow amount of the turbine, and rotates the internal combustion engine. The higher the speed, the more the increase in the intake air amount of the internal combustion engine is suppressed .
Control device for internal combustion engine.
ターボチャージャーと、前記ターボチャージャーのタービンの排ガス流入量を調節する電制バルブ機構と、前記電制バルブ機構の位置信号を出力するセンサと、を備えた内燃機関に適用される制御方法であって、
前記電制バルブ機構を開閉動作できない異常が発生しているか否かを検出する第1ステップと、
前記異常の発生を検出したときに、前記内燃機関の吸入空気量の増大を前記電制バルブ機構が正常であるときよりも抑制する第2ステップと、
を含み、
前記第2ステップは、前記センサで検出される前記電制バルブ機構の位置が前記タービンの排ガス流入量の増加側であるほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制し、前記内燃機関の回転速度が高いほど前記内燃機関の吸入空気量の増大をより抑制する
内燃機関の制御方法。
A control method applied to an internal combustion engine comprising: a turbocharger; an electric control valve mechanism that adjusts an exhaust gas inflow amount of a turbine of the turbocharger; and a sensor that outputs a position signal of the electric control valve mechanism. ,
A first step of detecting whether or not an abnormality that prevents the electric control valve mechanism from opening and closing has occurred ;
A second step of suppressing an increase in the intake air amount of the internal combustion engine when the occurrence of the abnormality is detected as compared to when the electric control valve mechanism is normal;
Including
The second step further suppresses the increase in the intake air amount of the internal combustion engine as the position of the electric control valve mechanism detected by the sensor is on the increase side of the exhaust gas inflow amount of the turbine. The higher the rotational speed, the more the increase in the intake air amount of the internal combustion engine is suppressed .
A method for controlling an internal combustion engine.
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