JP6514052B2 - Control device for internal combustion engine and throttle valve protection device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置及びスロットル弁保護装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine and a throttle valve protection device.
過給機、および空冷式のインタークーラを備えた内燃機関では、インタークーラによる冷却効率を上げるためにはインタークーラを走行風にあてる必要があり、設置場所、形状ともに制限されていた。このようなシステムでは、スロットル弁をインタークーラ下流、もしくは過給機のコンプレッサの上流に設置することができ、スロットル弁を通過する吸入空気は、過給される前、もしくは過給された後インタークーラにより冷やされたものであった。 In an internal combustion engine equipped with a supercharger and an air-cooled intercooler, in order to increase the cooling efficiency of the intercooler, the intercooler needs to be applied to the traveling air, and both the installation location and the shape have been limited. In such a system, the throttle valve can be installed downstream of the intercooler or upstream of the compressor of the supercharger, and the intake air passing through the throttle valve can be installed before or after supercharging. It was cooled by a cooler.
また、水冷式のインタークーラを採用した内燃機関であっても、スロットル弁を水冷式インタークーラの下流、もしくは過給機のコンプレッサ上流に設置した場合には、スロットル弁を通過する吸入空気は、過給される前、もしくは過給された後インタークーラにより冷やされたものであり(例えば、特許文献1参照)、吸気温度上昇によるスロットル弁の損傷は起こりにくい状況であった。 Further, even in an internal combustion engine adopting a water-cooled intercooler, when the throttle valve is installed downstream of the water-cooled intercooler or upstream of the compressor of the supercharger, the intake air passing through the throttle valve is Before being supercharged, or after being supercharged, it was cooled by the intercooler (see, for example, Patent Document 1), and damage to the throttle valve due to an increase in intake temperature was less likely to occur.
上記のようなシステムでは、シリンダでの燃焼におけるノッキングや排気物質の低減を目的として、過給後の吸気温度を低下させる技術が公知である。 In such a system, there is known a technique for reducing the intake air temperature after supercharging in order to reduce knocking and exhaust emissions in combustion in a cylinder.
前記のように水冷式のインタークーラを採用するシステムでは、インタークーラの設置場所に対する制限が少ないため、例えば、水冷式のインタークーラをコレクタと一体化することも可能である。コレクタは内燃機関の各気筒への吸気量を均一にするために設けられる為、シリンダへの吸入空気量を調整するスロットル弁は、コレクタの上流に設置する必要がある。 As described above, in a system employing a water-cooled intercooler, since there is little restriction on the installation location of the intercooler, it is also possible to, for example, integrate the water-cooled intercooler with the collector. Since the collector is provided to equalize the amount of intake air to each cylinder of the internal combustion engine, a throttle valve for adjusting the amount of intake air to the cylinder needs to be installed upstream of the collector.
この場合、スロットル弁はコンプレッサの下流かつインタークーラ上流に設置されることになり、過給により温度が上昇した吸気にさらされることになる。よって、外気温が高い場合や、過給圧が高くなる場合には、過給された吸気が非常に高温となり、スロットル弁の故障を引き起こす可能性がある。 In this case, the throttle valve will be installed downstream of the compressor and upstream of the intercooler, and will be exposed to intake air whose temperature has risen by supercharging. Therefore, when the outside air temperature is high or when the supercharging pressure is high, the supercharged intake air may become extremely hot, which may cause the failure of the throttle valve.
本発明の目的は、過給された吸気の温度上昇によるスロットル弁の損傷を回避することができる内燃機関の制御装置及びスロットル弁保護装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine and a throttle valve protection device capable of avoiding damage to the throttle valve due to temperature increase of supercharged intake air.
上記目的を達成するために、本発明は、吸気量を調整するスロットル弁と、吸入空気の圧力を上昇させる過給機と、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、前記制御装置は、前記スロットル弁の上流側で、かつ前記過給機の下流側の温度を算出し、算出した温度が前記スロットル弁の耐熱温度の上限より余裕代分小さい第1の閾値以上であるか否かを判定し、前記算出した温度が前記第1の閾値以上である場合、前記過給機により過給された吸気の過給圧を下げる過給圧低減装置を作動させる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a control device for an internal combustion engine for controlling an internal combustion engine comprising a throttle valve for adjusting an intake amount and a supercharger for increasing the pressure of intake air. The apparatus calculates the temperature upstream of the throttle valve and downstream of the turbocharger, and the calculated temperature is equal to or higher than a first threshold value which is smaller by an allowance than the upper limit of the heat resistance temperature of the throttle valve. If it is determined that the calculated temperature is equal to or higher than the first threshold value, the supercharging pressure reducing device is operated to reduce the supercharging pressure of the intake air supercharged by the supercharger.
本発明によれば、過給された吸気の温度上昇によるスロットル弁の損傷を回避することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, damage to the throttle valve due to the temperature rise of the supercharged intake can be avoided. Problems, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the description of the embodiments below.
以下、図面を用いて、本発明の第1〜第4の実施形態による内燃機関の制御装置の構成及び作用効果を説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。 Hereinafter, the configuration and effects of the control system for an internal combustion engine according to the first to fourth embodiments of the present invention will be described using the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same parts.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による内燃機関の制御装置(ECU20)を含むエンジン制御システムの全体構成を示す。
First Embodiment
FIG. 1 shows an overall configuration of an engine control system including a control device (ECU 20) for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
エンジン100(内燃機関)は、一例として、火花点火式燃焼を実施する自動車用のガソリンエンジンである。吸入空気量及び吸気温度を計測するエアフローセンサ1と、吸気圧力を検出する圧力センサ3と、吸気を過給するための過給機のコンプレッサ4aと、過給された吸気の温度を検出する吸気温度センサ17と、吸気を冷却するためのインタークーラ6と、吸気管圧力を調整する電子制御スロットル弁2、コンプレッサ4aの下流からコンプレッサ4a上流へ流れる空気量を調整するリサーキュレーションバルブ18が吸気管の各々の適宜位置に備えられている。
The engine 100 (internal combustion engine) is, as an example, a gasoline engine for an automobile that performs spark ignition combustion. An
ここで、インタークーラ6はコレクタと一体となっており、スロットル弁2の下流に設置されている。また、エンジン100には、各気筒のシリンダ14の中に燃料を噴射する燃料噴射装置(以下、インジェクタ)13と、点火エネルギーを供給する点火プラグ16が気筒ごとに備えられている。また、筒内に流入、または筒内から排出するガスを調整する可変バルブ5が、シリンダヘッドに備えられている。可変バルブ5を調整することにより、全気筒の吸気量および内部EGR量を調整する。また、図示していないがインジェクタ13に高圧燃料を供給するための高圧燃料ポンプが燃料配管によってインジェクタ13と接続されており、燃料配管中には、燃料噴射圧力を計測するための燃料圧力センサが備えられている。
Here, the
さらに、排気エネルギーによって過給機のコンプレッサ4aに回転力を与えるためのタービン4bと、タービンに流れる排気流量を調整するための電子制御ウェイストゲート弁11と、排気を浄化する三元触媒10と、空燃比検出器の一態様であって、三元触媒10の上流側にて排気の空燃比を検出する空燃比センサ9と、が排気管15の各々の適宜位置に備えられる。
Further, a
さらに、排気管の触媒10の下流から、吸気管のコンプレッサ4aの上流に排気を還流させるためのEGR管40を備えている。また、EGRを冷却するためのEGRクーラ42、EGR流量を制御するためのEGRバルブ(EGR機構)41、EGRバルブ前後の差圧を検出する差圧センサ43、EGR温度を検出するEGR温度センサ44が、EGR管40の各々の適宜位置に、取りつけられている。また、図示していないがエンジンを巡る冷却水の温度を計測する温度センサ45が備えられている。
Furthermore, an EGR
エアフローセンサ1と吸気圧力センサ3とコンプレッサ4a後の吸気圧力センサ22と空燃比センサ9と差圧センサ43とEGR温度センサ44から得られる信号は、エンジンコントロールユニット(ECU)20に送られる。また、アクセルペダルの踏み込み量、すなわち、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ12から得られる信号、ブレーキが踏まれたことを検知するブレーキスイッチ19から得られる信号がECU20に送られる。
Signals obtained from the
ECU20は、アクセル開度センサ12の出力信号に基づいて、要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ12は、エンジンへの要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、ECU20は、クランク角度センサの出力信号に基づいて、エンジンの回転速度を演算する。ECU20は、上記各種センサの出力から得られるエンジンの運転状態に基づき、空気流量、燃料噴射量、点火時期、燃料圧力等のエンジンの主要な作動量を最適に演算する。なお、スロットル弁2及びECU20は、スロットル弁保護装置200を構成する。
The
ECU20で演算された燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、インジェクタ13に送られる。また、ECU20で演算された点火時期で点火されるように、点火信号が点火プラグ17に送られる。また、ECU20で演算されたスロットル開度は、スロットル駆動信号として電子制御スロットル2に送られる。また、ECU20で演算されたEGRバルブ開度は、EGRバルブ開度駆動信号として、EGRバルブ41へ送られる。
The fuel injection amount calculated by the
吸気管から吸気バルブを経てシリンダ14内に流入した空気に対し、燃料が噴射され、混合気を形成する。混合気は所定の点火時期で点火プラグ16から発生される火花により爆発し、その燃焼圧によりピストンを押し下げてエンジンの駆動力となる。更に、爆発後の排気ガスは排気管15を経て、三元触媒10に送りこまれ、排気成分は三元触媒10内で浄化され、外部へと排出される。
Fuel is injected to air that has flowed into the
図2に示す様に、ECU20では、エンジン100に設置された各センサの出力値や、内燃機関が設置された車両の運転手の操作情報を検出するセンサの出力値を、マイコン121に内蔵されるA/D変換器や、周期信号の周期を検出するタイマにより、デジタル値に変換して演算を行い、演算した結果を制御信号として出力することにより、各アクチュエータを制御する。
As shown in FIG. 2, the ECU 20 incorporates the output values of the sensors installed in the
このコントロールユニット20に入力する信号として、吸気温センサも備えるエアフローセンサ1、吸気圧力センサ3、過給後の吸気圧力センサ22過給後の吸気温センサ17、アクセル開度センサ12、ブレーキスイッチ18、差圧センサ43、EGR温度センサ44、吸気圧力センサ22、差圧センサ43の出力信号等がある。
As a signal to be input to the
また、コントロールユニット20から出力する制御信号は、電子制御ウェイストゲート弁11、リサーキュレーションバルブ18、電子制御スロットル弁2、可変バルブ5、EGRバルブ41、インジェクタ13、点火プラグ16等がある。
Further, control signals output from the
図3は、コンプレッサ4aにより過給される前後の吸気の圧力差とコンプレッサ4aにより過給される前後の吸気の温度差との関係201を示した図である。この図に示すように、コンプレッサ4aによる過給により、過給された吸気の圧力が高くなるほど、過給された吸気の温度が上昇する。インタークーラ6は燃焼による出力アップやノッキング回避の為に、シリンダ14に流入する吸気を冷却するために設置されるが、本実施形態のように、インタークーラ6上流にスロットル弁2を設置する場合、スロットル弁2はスロットル弁2の耐熱温度を超える過給された高温の吸気にさらされることになる。
FIG. 3 is a diagram showing a
そこで、本発明の第1の実施形態では、図4に示すフローチャートに従い、スロットル弁2付近の吸気温度を調整することで、スロットル弁2の故障を回避する。
Therefore, in the first embodiment of the present invention, the failure of the
まず、過給後の吸気温度が、スロットル弁が故障する可能性のある温度に余裕代を持たせた温度T1を超えたかどうかを判断する(S301)。前記判断の結果、過給後の吸気温度が前記温度T1を超えなければ(S301:No)、タイマC(カウンタ)を初期化して0とし(S302)、処理を終了する。過給後の吸気温度が前記温度T1を超えた場合(S301:Yes)には、過給後の吸気温度が、所定温度T2よりも大きいかどうかを判断する(S303)。ここで所定温度T2は、所定温度T1と同様、過給後の吸気温度が、スロットル弁が故障する可能性のある温度に余裕代を持たせた温度であるが、所定温度T1よりも前記余裕代を小さくした値とする。
First, it is determined whether the temperature of the intake air after supercharging has exceeded a temperature T1 obtained by adding a margin to a temperature at which the throttle valve may fail (S301). As a result of the determination, if the intake air temperature after supercharging does not exceed the temperature T1 (S301: No), the timer C (counter) is initialized to 0 (S302), and the process is ended. If the intake air temperature after supercharging exceeds the temperature T1 (S301: Yes), it is determined whether the intake air temperature after supercharging is higher than the predetermined temperature T2 (S303). Here the predetermined temperature T2, similar to the predetermined temperature T1, the intake air temperature after supercharging, although the temperature at which a margin allowance in temperature that might throttle valve fails, the than the
過給後の吸気温度が、所定温度T2よりも大きい場合は、スロットル弁が故障する可能性のある温度に近く、即座に吸気温度を低下させる必要がある。そのため、リサーキュレーションバルブ18を開け、コンプレッサ4a下流の過給された吸気を、コンプレッサ4a上流に戻すことでコンプレッサ下流であるスロットル弁2周辺の圧力を低減させ、スロットル弁2周辺の吸気温度を低下させる(S304)。
If the intake air temperature after supercharging is higher than the predetermined temperature T2, it is necessary to reduce the intake air temperature immediately, close to the temperature at which the throttle valve may fail. Therefore, by opening the
ただしこの方法は、即時性はあるが、コンプレッサ4a下流から上流へつなぐ、リサーキュレーションバルブ18を設置した部分の大きさによっては、過給圧低減効果に限界がある。そこで、リサーキュレーションバルブ18を開いた後は、根本的に過給圧低減効果を期待できる、後述のウェイストゲート制御(S309)、バルタイ制御(吸気バルブタイミング制御)を実施する(S310)。
However, although this method is immediacy, depending on the size of the portion where the
過給後の吸気温度が、所定温度T2よりも小さい場合は、過給後吸気温度が所定温度T1をこえてから初回の演算か否かを判断し(S305)、初回演算であればそのタイミングで検出された吸入空気流量に応じて、ディレイ時間D1を決定する(S306)。前記ディレイ時間は、スロットル弁2設置部を通過する吸入空気の温度がスロットル弁2に伝達するまでの時間を考慮した値である。
If the intake air temperature after supercharging is lower than the predetermined temperature T2, it is determined whether the first calculation is performed after the intake air temperature after supercharging exceeds the predetermined temperature T1 (S305), and if it is the first calculation, its timing The delay time D1 is determined according to the intake air flow rate detected in step S306 (S306). The delay time is a value taking into consideration the time until the temperature of the intake air passing through the
前記ディレイ時間の設定方法につき、図5を用いて説明する。図5は、スロットル弁2を通過する吸気温度202がステップ状に上昇したと仮定した場合のスロットル弁2の温度の時刻歴波形である。スロットル弁2の温度203、204は、前記スロットル弁2を通過する吸気温度202が上昇した後、徐々に前記吸気温度へ近づく。この時間(Td_203、Td_204)は、スロットル弁2を通過する吸気流量に応じて変わり、前記吸気流量が大きい場合はスロットル弁2の温度上昇が早く(吸気温度203)、前記吸気流量が小さい場合はスロットル弁2の温度上昇が遅くなる(吸気温度204)。
The method of setting the delay time will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a time history waveform of the temperature of the
本実施形態では、図4に示すように、ディレイ時間D1は前記タイミングにて一度決めることとしているが(S306)、その後吸入空気流量が増加する場合には、ディレイ時間D1を短く変更してもよい。また、本実施形態では、過給後の吸気温度を所定値T1、T3と比較しているが、スロットル弁の温度を直接計測してもよく、この場合にはディレイ時間D1を0とする。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the delay time D1 is determined once at the above timing (S306), but if the flow rate of intake air increases thereafter, the delay time D1 may be changed to a shorter value. Good. Further, in the present embodiment, by comparing the intake air temperature after the boost with the predetermined value T1,
その後、タイマCとディレイ時間D1を比較し(S307)、タイマCがディレイ時間D1よりも小さい場合(S307:No)には、タイマCの値をインクリメントし(S308)、処理を終了する。 Thereafter, the timer C is compared with the delay time D1 (S307), and if the timer C is smaller than the delay time D1 (S307: No), the value of the timer C is incremented (S308), and the processing is ended.
タイマCがディレイ時間D1よりも大きい場合(S307:Yes)には、電制ウェイストゲート制御を実施し(S309)、コンプレッサ4aによる過給を絞り、コンプレッサ後の過給圧を低下させることで、スロットル通過部(スロットル弁設置部)の吸入空気の圧力を低下させ、スロットル通過部の吸入空気の温度を低下させる。
If the timer C is longer than the delay time D1 (S307: Yes), the electronic waste gate control is performed (S309) to reduce the supercharging by the
また、スロットル弁2を開き側に制御する(S310)とともに、吸気バルブタイミングを調整し(S311)、シリンダでの吸気工程における吸気量を増大させることで、シリンダ前の吸入空気の圧力を低下させることで、スロットル通過部の吸入空気の圧力を低下させ、スロットル通過部の吸入空気の温度を低下させる。
Also, the
前記S309は、コンプレッサ4a下流の空気流量を減らす作用があり、すなわちシリンダに吸入される空気量を減らす作用がある。一方、S310、S311に記載の操作は、シリンダに吸入される空気量を増やす作用がある。したがって、双方の制御量は、本発明の実施形態による過給後吸気圧および吸気温度の低下の前後で、シリンダへの流入空気量が変わらなくなる様、設定し、所望のエンジントルクを得ることが望ましい。
The step S309 has the function of reducing the air flow downstream of the
ここで、ECU20は、シリンダへの流入空気量が変わらないように、ウェイストゲート弁11並びにスロットル弁2及び吸気バルブのうち少なくとも1つを制御する装置制御部として機能する。これにより、過給圧を下げてスロットル弁2の周りの吸入空気の温度を低下させ、かつ、要求されるエンジントルクを維持することができる。
Here, the
ただし、本発明の実施形態による過給後吸気圧および吸気温度の低下させる状態を長時間継続する場合や、本発明の実施形態による過給後吸気圧および吸気温度の低下を行う前の時点での過給後の吸気温度が非常に高い場合は、所望のエンジントルクを得られなくても、スロットル弁2の保護を優先させ、電制ウェイストゲート制御によるコンプレッサ4aでの過給率の低下、吸気バルブタイミングを調整し、シリンダでの吸気工程における吸気量の増大を行う。
However, when the post-supercharge intake pressure and intake temperature decrease state continues for a long time according to the embodiment of the present invention, or after the post-supercharge intake pressure and intake temperature decrease according to the embodiment of the present invention. If the intake air temperature after supercharging is very high, priority is given to protection of the
なお、ウェイストゲート弁11、スロットル弁2、又は吸気バルブは、過給機により過給された吸気の過給圧を下げる過給圧低減装置を構成する。
The
ECU20は、過給後の吸気温度(吸気量を調整するスロットル弁2の温度を代表するパラメータ)が第1の閾値T1以上である場合、過給機のタービン4bの上流と下流を繋ぐ通路に設置されたウェイストゲート弁11の開度を大きくする装置制御部として機能する。
When the intake temperature after supercharging (a parameter representing the temperature of the
これにより、エンジントルクを減らしつつ、スロットル弁2の周りの吸入空気の温度を低下させることができる。
Thus, the temperature of the intake air around the
ECU20(装置制御部)は、過給後の吸気温度が第1の閾値T1以上である場合、スロットル弁2の開度を大きくする、又は、過給後の吸気温度が第1の閾値T1以上である場合、エンジン(内燃機関)のシリンダへ流入する吸気量を増加させるように、吸気バルブを制御する。
When the intake temperature after supercharging is equal to or higher than the first threshold T1, the ECU 20 (device control unit) increases the opening degree of the
これにより、エンジントルクを増やしつつ、スロットル弁2の周りの吸入空気の温度を低下させることができる。
Thereby, the temperature of the intake air around the
ECU20(装置制御部)は、過給後の吸気温度が第1の閾値T1以上である場合、リサーキュレーションバルブ18の開度を大きくする。
The ECU 20 (device control unit) increases the opening degree of the
これにより、短時間で過給圧を低下させ、スロットル弁2の周りの吸入空気の温度を低下させることができる。
Thereby, the supercharging pressure can be reduced in a short time, and the temperature of the intake air around the
以上説明したように、本実施形態によれば、過給された吸気の温度上昇によるスロットル弁の損傷を回避することができる。 As described above, according to the present embodiment, damage to the throttle valve due to the temperature rise of the supercharged intake can be avoided.
(第2の実施形態)
図6は、本発明の第2の実施形態による内燃機関の制御装置の処理を示すフローチャートである。
Second Embodiment
FIG. 6 is a flowchart showing processing of a control device of an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
本実施形態では、図1であらわした、過給後の吸気温度センサ17が設置されないエンジン100を想定し、以下に示すようにコンプレッサ4a下流の吸気温度を推定する。
In the present embodiment, assuming the
まず、コンプレッサ4a前の吸気温度センサ1、吸気圧力センサ3、コンプレッサ4a後の圧力センサ22、EGR温度センサ44の出力値、およびEGRバルブ制御量から、コンプレッサ4a下流の吸気温度を算出する(S401)。基本的には、図3に示した関係を用いて、吸気温度センサ1で検出される温度と、コンプレッサ4a前の圧力センサ3とコンプレッサ4a後の圧力センサ22から得られるコンプレッサ前後の圧力から、コンプレッサ4a下流の温度を算出する。なお、図3に示した関係は、例えば、マップ又は関数等としてECU20のメモリ(記憶装置)に記憶される。
First, the intake air temperature downstream of the
ここで、ECU20は、過給機のコンプレッサ4aの上流の吸気温度、並びに前記コンプレッサ4aの上流及び下流の圧力に基づいて、過給後の吸気温度(スロットル弁2の温度を代表するパラメータ)を推定する第1の推定部として機能する。これにより、吸気温度センサ17が不要となり、製造コストを削減することができる。
Here, the
ただし、EGRバルブを開いている際は、コンプレッサ4a前の吸気温度がEGR温度、およびEGRガスの割合に応じて変わる為、この影響を考慮する。
However, when the EGR valve is open, this influence is taken into consideration because the intake air temperature before the
ここで、ECU20は、コンプレッサ4aの上流へ還流する空気の量を示すEGR量及びコンプレッサ4aの上流へ還流する空気の温度を示すEGR温度に基づいて、推定された過給後の吸気温度を補正する補正部として機能する。これにより、推定された過給後の吸気温度の精度が向上する。
Here, the
次に、過給後の吸気温度が、スロットル弁が故障する可能性のある温度に余裕代を持たせた温度T1が超えたかどうかを判断する(S402)。 Next, it is determined whether the intake air temperature after supercharging has exceeded a temperature T1 obtained by adding a margin to a temperature at which the throttle valve may fail (S402).
前記判断の結果、過給後の吸気温度が前記温度T1を超えていれば(S402:Yes)、電制ウェイストゲート制御を実施し(S403)、コンプレッサ4aによる過給を絞り、コンプレッサ後の過給圧を低下させることで、スロットル通過部の吸入空気の圧力を低下させ、スロットル通過部の吸入空気の温度を低下させる。
As a result of the determination, if the intake air temperature after supercharging exceeds the temperature T1 (S402: Yes), the power control with wastegate is performed (S403), the supercharging by the
前記判断の結果、過給後の吸気温度が前記温度T1を超えなければ(S402:No)、過給後の吸気温度が、所定温度T3よりも大きいかどうかを判断する(S404)。ここで、所定温度T3は、所定温度T1と同様、過給後の吸気温度が、スロットル弁が故障する可能性のある温度に余裕代を持たせた温度であるが、所定温度T1よりも前記余裕代を大きくした値とする。 As a result of the determination, if the intake air temperature after supercharging does not exceed the temperature T1 (S402: No), it is determined whether the intake air temperature after supercharging is higher than the predetermined temperature T3 (S404). Here, like the predetermined temperature T1, the predetermined temperature T3 is a temperature at which the intake air temperature after supercharging has an allowance for the temperature at which the throttle valve may fail, but the temperature is higher than the predetermined temperature T1. The allowance is increased.
過給後の吸気温度が、所定温度T3よりも大きい場合(S404:No)は、処理を終了する(RETURN)。 If the intake air temperature after supercharging is higher than the predetermined temperature T3 (S404: No), the process is ended (RETURN).
過給後の吸気温度が、所定温度T3よりも小さい場合(S404:Yes)は、過給圧を低減するための電制ウェイストゲート制御を実施しているかどうかを判断し(S405)、実施していない場合(S405:No)は、処理を終了し、実施している場合は、過給圧を低減するための電制ウェイストゲート制御を終了し、通常の電制ウェイストゲート制御へ移行する(S406)。 If the intake air temperature after supercharging is lower than the predetermined temperature T3 (S404: Yes), it is determined whether or not the power control for reducing the supercharging pressure is being performed (S405). If not (S405: No), the process is ended, and if it is performed, the electric control for wastegate control for reducing the supercharging pressure is ended, and the control shifts to the usual electric control for wastegate control ( S406).
以上説明したように、本実施形態によれば、過給された吸気の温度上昇によるスロットル弁の損傷を回避することができる。 As described above, according to the present embodiment, damage to the throttle valve due to the temperature rise of the supercharged intake can be avoided.
(第3の実施形態)
図7は、本発明の第3の実施形態による内燃機関の制御装置の処理を示すフローチャートである。
Third Embodiment
FIG. 7 is a flowchart showing processing of a control device of an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
まず、過給後の吸気温度が、所定温度T4よりも大きいかどうかを判断する(S501)。ここで所定温度T4は、前記所定温度T1と同様、過給後の吸気温度が、スロットル弁が故障する可能性のある温度に余裕代を持たせた温度であるが、所定温度T2よりも前記余裕代を大きくした値とする。 First, it is determined whether the intake air temperature after supercharging is greater than a predetermined temperature T4 (S501). Here, like the predetermined temperature T1, the predetermined temperature T4 is a temperature at which the intake air temperature after supercharging has an allowance for the temperature at which the throttle valve may fail, but the predetermined temperature T4 is higher than the predetermined temperature T2. The allowance is increased.
この結果、過給後の吸気温度が、所定温度T4よりも小さい場合(S501:No)は、処理を終了する。過給後の吸気温度が、所定温度T4よりも大きい場合、アクセル開度、ブレーキスイッチの状態から減速の要求、すなわちエンジントルク低減要求の有無を判断する(S502)。エンジントルク低減要求がないと判断した場合(S502:No)は、処理を終了する。 As a result, when the intake air temperature after supercharging is lower than the predetermined temperature T4 (S501: No), the process is ended. If the intake air temperature after supercharging is higher than the predetermined temperature T4, it is determined from the accelerator opening degree and the state of the brake switch whether there is a request for deceleration, that is, a request for engine torque reduction (S502). If it is determined that there is no engine torque reduction request (S502: No), the process ends.
エンジントルク低減要求があると判断した場合(S502:Yes)、電制ウェイストゲート制御を実施しS503、コンプレッサ4aによる過給を絞り、コンプレッサ後の過給圧を低下させる。これは、エンジントルク低減要求に応じて吸入空気量を絞るためにスロットル弁を閉じると、コンプレッサ4aからスロットル弁2の間の吸入空気の圧力が上がり、温度も上昇することを事前に防ぐ為である。
If it is determined that the engine torque reduction request is present (S502: Yes), the electronic control of the waste gate is performed to reduce the supercharging by the
ここで、ECU20は、アクセル及びブレーキの操作量のうち少なくとも1つに基づいて、前記内燃機関のトルク低減が要求されるか否かを事前に推定する第2の推定部、及び過給後の吸気温度(吸気量を調整するスロットル弁2の温度を代表するパラメータ)が、第1の閾値T1より小さい第2の閾値T4以上であるか否かを判定する第2の判定部として機能する。
Here, the
また、ECU20は、トルク低減が要求されると事前に推定され、かつ、過給後の吸気温度が第1の閾値より小さい第2の閾値以上である判定された場合、過給圧低減装置(電子制御ウェイストゲート弁11、スロットル弁2、又は吸気バルブを含む)を作動させる装置制御部として機能する。
Further, the
これにより、エンジントルク低減要求(減速要求)に伴いスロットル弁2の周りの吸気温度が上昇することを防止することができる。
Thereby, it is possible to prevent the intake temperature around the
以上説明したように、本実施形態によれば、過給された吸気の温度上昇によるスロットル弁の損傷を回避することができる。 As described above, according to the present embodiment, damage to the throttle valve due to the temperature rise of the supercharged intake can be avoided.
(第4の実施形態)
図8は、本発明の第4の実施形態による内燃機関の制御装置の処理を示すフローチャートである。
Fourth Embodiment
FIG. 8 is a flowchart showing processing of a control device of an internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention.
本実施形態では、まず、過給圧低減制御である、前記電制ウェイストゲート制御、バルタイ制御、スロットル弁開制御 等を実施しているか否かを判断する(S601)。 In the present embodiment, first, it is determined whether or not the electric control waste gate control, valve timing control, throttle valve opening control, etc., which are the supercharging pressure reduction control, are performed (S601).
過給圧低減制御を実施していない場合(S601:No)は、処理を終了する。過給圧低減制御を実施している場合(S601:Yes)には、過給後の吸気温度を所定温度T5と比較する(S602)。 If the supercharging pressure reduction control has not been performed (S601: No), the process ends. When the supercharging pressure reduction control is performed (S601: Yes), the intake air temperature after supercharging is compared with the predetermined temperature T5 (S602).
ここで、所定温度T5は、所定温度T1と同様、過給後の吸気温度が、スロットル弁2が故障する可能性のある温度に余裕代を持たせた温度であるが、所定温度T1よりも前記余裕代を大きくした値とする。
Here, like the predetermined temperature T1, the predetermined temperature T5 is a temperature at which the intake air temperature after supercharging has an allowance for the temperature at which the
過給後の吸気温度が前記所定温度T5より大きい場合(S602:No)には処理を終了する。過給後の吸気温度が前記所定温度T5より小さい場合(S602:Yes)には、所定時間スロットル弁を閉じ方向に制御し、スロットル弁2通過時の吸入空気量の流速を上げ、スロットル弁2の冷却効率を高める。
If the intake air temperature after supercharging is higher than the predetermined temperature T5 (S602: No), the process is ended. If the intake air temperature after supercharging is lower than the predetermined temperature T5 (S602: Yes), the throttle valve is controlled in the closing direction for a predetermined time to increase the flow rate of the intake air amount when passing through the
ECU20は、過給圧低減装置(電子制御ウェイストゲート弁11、スロットル弁2、又は吸気バルブを含む)を作動させた後、スロットル弁2の開度を小さくする装置制御部として機能する。これにより、スロットル弁2を迅速に冷やすことができる。
The
以上、図4、6、7、8を用いて説明したフローの一部もしくは組み合わせにより、本発明の実施形態の効果を得ることができる。 The effects of the embodiment of the present invention can be obtained by a part or a combination of the flows described above with reference to FIGS.
(変形例)
上記第1の実施形態では、図4に示すように、所定の条件(S301、S303、S305、S307)を満たすときに、ECU20は、過給圧低減処理(S309、S310、S311)を実行する。
(Modification)
In the first embodiment, as shown in FIG. 4, when the predetermined conditions (S301, S303, S305, S307) are satisfied, the
しかし、単純に、ECU20(内燃機関の制御装置)が、過給後の吸気温度(吸気量を調整するスロットル弁2の温度を代表するパラメータ)がスロットル弁2の耐熱温度の上限より小さい第1の閾値T1以上であるか否かを判定する第1の判定部、及び過給後の吸気温度が第1の閾値T1以上である場合、過給機により過給された吸気の過給圧を下げる過給圧低減装置(電子制御ウェイストゲート弁11、スロットル弁2、又は吸気バルブを含む)を作動させる装置制御部として機能するようにしてもよい。
However, simply, the ECU 20 (control device for an internal combustion engine) sets the intake temperature after supercharging (a parameter representative of the temperature of the
これにより、過給圧を低下させ、スロットル弁2の周りの吸入空気の温度を低下させることができる。その結果、スロットル弁2の損傷を回避することができる。
Thereby, the supercharging pressure can be reduced, and the temperature of the intake air around the
なお、ECU20の機能は、ECU20のマイコン121(演算装置)が内蔵メモリ又は外部メモリ(記憶装置)に記憶された所定のプログラムを実行することにより実現される。
The function of the
ECU20は、スロットル弁2を通過する吸入空気量に応じて、過給後の吸気温度が第1の閾値T1以上となってから過給圧低減装置(電子制御ウェイストゲート弁11、スロットル弁2、又は吸気バルブを含む)を作動させるまでの時間を示すディレイ時間を決定する決定部として機能してもよい。この場合、ECU20(装置制御部)は、過給後の吸気温度が第1の閾値T1以上となってからディレイ時間D1が経過した後、過給圧低減装置(電子制御ウェイストゲート弁11、スロットル弁2、又は吸気バルブを含む)を作動させる。
The
これにより、スロットル弁2を通過する吸入空気量に応じて、スロットル弁2の周りの吸入空気の温度を低下させることができる。
Thus, the temperature of the intake air around the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications. For example, the above-described embodiment is described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to one having all the described configurations. Further, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, and replace other configurations for part of the configurations of the respective embodiments.
上記実施形態において、過給後の吸気温度と所定温度T1〜T5(閾値)の大小を比較する判定処理(S302、S303、S402、S404、S501、S602)において、等号を含めるか否かは任意である。 In the above embodiment, whether or not the equal sign is included in the determination process (S302, S303, S402, S404, S501, S602) which compares the intake air temperature after supercharging with the magnitude of the predetermined temperatures T1 to T5 (threshold) It is optional.
上記実施形態において、スロットル弁の耐熱温度の上限をTupperとすると、Tupper>T2>T1である。なお、一例として、T1>T4>T5>T3の関係が成立するが、T3、T4、T5の大小関係はこの限りでない。 In the above embodiment, assuming that the upper limit of the heat resistant temperature of the throttle valve is Tupper, then Tupper> T2> T1. In addition, although the relationship of T1> T4> T5> T3 is materialized as an example, the magnitude correlation of T3, T4, and T5 is not this limitation.
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ等の記録媒体に置くことができる。 In addition, each of the configurations, functions, and the like described above may be realized by hardware by designing part or all of them, for example, by an integrated circuit. Information such as a program, a table, and a file for realizing each function can be stored in a storage medium such as a memory.
なお、本発明の実施形態は以下の態様であってもよい。 The embodiment of the present invention may have the following aspects.
〔第1の態様〕
吸気量を調整するスロットル弁2の温度を代表するパラメータは、スロットル弁2の温度又はスロットル弁2の周りの吸気温度である。
[First aspect]
The parameter representative of the temperature of the
〔第2の態様〕
スロットル弁は、過給機のコンプレッサ4aの下流、かつ、インタークーラ6の上流に配置される。
[Second aspect]
The throttle valve is disposed downstream of the
〔第3の態様〕
インタークーラ6は、コレクタと一体化される。
[Third aspect]
The
〔第4の態様〕
ウェイストゲート弁11はECU20(内燃機関の制御装置)により電子制御される。
[Fourth aspect]
The
1…吸入空気量及び吸気温度を計測するエアフローセンサ
2…電子制御スロットル弁
3…吸気圧力センサ
4a…過給機のコンプレッサ
4b…タービン
5…可変バルブ
6…インタークーラ
9…空燃比センサ
10…三元触媒
11…電子制御ウェイストゲート弁
12…アクセル開度センサ
13…インジェクタ
14…シリンダ
15…排気管
16…点火プラグ
17…過給後吸気温度センサ
18…リサーキュレーションバルブ
19…ブレーキスイッチ
20…エンジンコントロールユニット
40…EGR管
41…EGRバルブ
42…EGRクーラ
43…EGRバルブ前後の差圧を検出する差圧センサ
44…EGR温度センサ
45…エンジン冷却水温度センサ
100…エンジン(内燃機関)
200…スロットル弁保護装置
DESCRIPTION OF
200: Throttle valve protection device
Claims (12)
前記制御装置は、
前記スロットル弁の上流側で、かつ前記過給機の下流側の温度を算出し、算出した温度が前記スロットル弁の耐熱温度の上限より余裕代分小さい第1の閾値以上であるか否かを判定し、
前記算出した温度が前記第1の閾値以上である場合、前記過給機により過給された吸気の過給圧を下げる過給圧低減装置を作動させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device of an internal combustion engine for controlling an internal combustion engine, the control device comprising: a throttle valve for adjusting an intake air amount; and a turbocharger for increasing a pressure of intake air,
The controller is
The temperature on the upstream side of the throttle valve and on the downstream side of the turbocharger is calculated, and it is determined whether or not the calculated temperature is equal to or higher than a first threshold value smaller by an allowance than the upper limit of the heat resistance temperature of the throttle valve. Judge
A control device for an internal combustion engine, which operates a supercharging pressure reducing device for reducing supercharging pressure of intake air supercharged by the supercharger when the calculated temperature is equal to or higher than the first threshold value.
前記制御装置は、
前記過給機のコンプレッサの上流の吸気温度、並びに前記コンプレッサの上流及び下流の圧力に基づいて、前記スロットル弁の上流側で、かつ前記過給機の下流側の温度を算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The controller is
The compressor upstream of the intake air temperature of the turbocharger, and on the basis of the upstream and downstream pressure of the compressor, upstream of the throttle valve, and the calculating means calculates the temperature of the downstream side of the turbocharger Control system for internal combustion engines.
前記過給圧低減装置は、
前記過給機のタービンの上流と下流を繋ぐ通路に設置されたウェイストゲート弁を含み、
前記制御装置は、
前記算出した温度が前記第1の閾値以上である場合、前記ウェイストゲート弁の開度を大きくする
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The supercharging pressure reducing device is
Including a waste gate valve installed in a passage connecting the upstream and the downstream of the turbocharger turbine,
The controller is
The control device for an internal combustion engine, wherein the opening degree of the waste gate valve is increased when the calculated temperature is equal to or higher than the first threshold value.
前記過給圧低減装置は、
前記スロットル弁及び吸気バルブのうち少なくとも1つを含み、
前記制御装置は、
前記算出した温度が前記第1の閾値以上である場合、前記スロットル弁の開度を大きくする、又は、
前記算出した温度が前記第1の閾値以上である場合、前記内燃機関のシリンダへ流入する吸気量を増加させるように、前記吸気バルブを制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The supercharging pressure reducing device is
At least one of the throttle valve and the intake valve;
The controller is
When the calculated temperature is equal to or higher than the first threshold value, the opening degree of the throttle valve is increased, or
A control device for an internal combustion engine, which controls the intake valve to increase an intake amount flowing into a cylinder of the internal combustion engine when the calculated temperature is equal to or higher than the first threshold.
前記過給圧低減装置は、
前記スロットル弁及び吸気バルブを含み、
前記制御装置は、
前記算出した温度が前記第1の閾値以上である場合、前記スロットル弁の開度を大きくする、又は、
前記算出した温度が前記第1の閾値以上である場合、前記内燃機関のシリンダへ流入する吸気量を増加させるように、前記吸気バルブを制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 3,
The supercharging pressure reducing device is
Wherein comprises a throttle valve and the intake valves,
The controller is
When the calculated temperature is equal to or higher than the first threshold value, the opening degree of the throttle valve is increased, or
A control device for an internal combustion engine, which controls the intake valve to increase an intake amount flowing into a cylinder of the internal combustion engine when the calculated temperature is equal to or higher than the first threshold.
前記制御装置は、
前記算出した温度が前記第1の閾値以上となってから前記過給圧低減装置を作動させるまでの時間を示すディレイ時間を前記スロットル弁を通過する吸入空気量が大きい程、短くなるように決定し、
前記算出した温度が前記第1の閾値以上となってから前記ディレイ時間が経過した後、前記過給圧低減装置を作動させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The controller is
The larger the intake air amount temperature pre SL calculated passes through the throttle valve delay time indicating the time until activating the supercharging pressure reducing device from equal to or more than the first threshold value, to be shorter Decide
A control device for an internal combustion engine, wherein the supercharging pressure reducing device is operated after the delay time has elapsed since the calculated temperature becomes equal to or higher than the first threshold value.
前記制御装置は、
前記過給圧低減装置を作動させた後、前記スロットル弁の開度を小さくする
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The controller is
A control device for an internal combustion engine, wherein an opening degree of the throttle valve is reduced after operating the supercharging pressure reducing device.
前記制御装置は、
アクセルの操作量に基づいて、前記内燃機関のトルク低減が要求されるか否かを事前に推定し、
前記算出した温度が、前記第1の閾値より小さく、かつ、前記第1の閾値より前記余裕代が大きい第2の閾値以上であるか否かを判定し、
前記トルク低減が要求されると事前に推定され、かつ、前記算出した温度が前記第2の閾値以上である判定された場合、前記過給圧低減装置を作動させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The controller is
Based on the operation amount of the access Le, it estimates whether the torque reduction of the internal combustion engine is required in advance,
It is determined whether or not the calculated temperature is equal to or greater than a second threshold that is smaller than the first threshold and is larger than the first threshold.
The boost pressure reducing device is operated when it is estimated in advance that the torque reduction is required, and it is determined that the calculated temperature is equal to or higher than the second threshold. Control device.
前記過給圧低減装置は、
前記過給機のコンプレッサの上流と下流を繋ぐ通路に配置されたリサーキュレーションバルブを含み、
前記制御装置は、
前記算出した温度が前記第1の閾値以上である場合、前記リサーキュレーションバルブの開度を大きくする
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The supercharging pressure reducing device is
Including a recirculation valve disposed in a passage connecting the upstream and downstream of the compressor of the turbocharger,
The controller is
The control device of an internal combustion engine, wherein the opening degree of the recirculation valve is increased when the calculated temperature is equal to or higher than the first threshold value.
前記制御装置は、
前記コンプレッサの上流へ還流する空気の量を示すEGR量及び前記コンプレッサの上流へ還流する空気の温度を示すEGR温度に基づいて、前記算出した温度を補正する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 2,
The controller is
A control device for an internal combustion engine, which corrects the calculated temperature based on an EGR amount indicating an amount of air recirculated upstream of the compressor and an EGR temperature indicating a temperature of air recirculated upstream of the compressor. .
前記制御装置は、
前記ウェイストゲート弁の開度を大きくしても前記シリンダへの流入空気量が変わらないように、前記スロットル弁を開くように又は前記吸気バルブの吸気バルブタイミングを調整し前記シリンダでの吸気工程における吸気量を増大させるように制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 5,
The controller is
The way to the inflow air quantity into the opening greatly to be the cylinder of the waste gate valve is not changed, the intake stroke in the previous SL adjusts the or intake valve timing of the intake valve to open the throttle valve the cylinder A control device for an internal combustion engine, which is controlled to increase an intake amount in the control unit.
前記スロットル弁と、吸入空気の圧力を上昇させる過給機と、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置と、を含むスロットル弁保護装置において、
前記制御装置は、
前記スロットル弁の上流側で、かつ前記過給機の下流側の温度を算出し、算出した温度が前記スロットル弁の耐熱温度の上限より余裕代分小さい第1の閾値以上であるか否かを判定し、前記算出した温度が前記第1の閾値以上である場合、前記過給機により過給された吸気の過給圧を下げる過給圧低減装置を作動させる
ことを特徴とするスロットル弁保護装置。 A throttle valve to adjust the intake amount,
A throttle valve protection device, comprising: a control device for an internal combustion engine that controls an internal combustion engine including the throttle valve and a supercharger that raises the pressure of intake air.
The controller is
The temperature on the upstream side of the throttle valve and on the downstream side of the turbocharger is calculated, and it is determined whether or not the calculated temperature is equal to or higher than a first threshold value smaller by an allowance than the upper limit of the heat resistance temperature of the throttle valve. A throttle pressure protection device characterized in that if determined and the calculated temperature is equal to or higher than the first threshold value, the supercharge pressure reducing device for reducing supercharge pressure of intake air supercharged by the supercharger is operated. apparatus.
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