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JP2010038093A - Control device for internal combustion engine with supercharger - Google Patents

Control device for internal combustion engine with supercharger Download PDF

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JP2010038093A
JP2010038093A JP2008204085A JP2008204085A JP2010038093A JP 2010038093 A JP2010038093 A JP 2010038093A JP 2008204085 A JP2008204085 A JP 2008204085A JP 2008204085 A JP2008204085 A JP 2008204085A JP 2010038093 A JP2010038093 A JP 2010038093A
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JP
Japan
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exhaust
flow rate
engine
turbine
valve opening
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008204085A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Inoue
政広 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

【課題】過給機の回転速度が過度に低下することのないタービン通過ガス流量が確保できる運転領域において機関が運転される場合、タービン通過ガス流量がガス流量閾値に一致するようにウエストゲートバルブを開くことにより、排気圧力を低減して排気損失を減少させ且つ機関の加速応答性能を確保すること。
【解決手段】過給機46付き内燃機関10は、過給機46のタービン46bを迂回するバイパス通路55に介装されたウエストゲートバルブ(WGV)54とアクチュエータ54aとを有する。吸入空気流量が所定のガス流量閾値以上の第1運転領域にて機関が運転されている場合、制御装置はタービン通過ガス流量がガス流量閾値となるようにWGV54の開度を制御する。吸入空気流量がガス流量閾値よりも小さい第2運転領域にて機関が運転されている場合、制御装置はWGV54によってバイパス通路55を閉じる。
【選択図】図4
When an engine is operated in an operation region in which a turbine passing gas flow rate can be ensured without excessively reducing a rotation speed of a supercharger, a wastegate valve is set so that the turbine passing gas flow rate matches a gas flow rate threshold value. By reducing the exhaust pressure, the exhaust pressure is reduced to reduce exhaust loss and to ensure the acceleration response performance of the engine.
An internal combustion engine with a supercharger includes a wastegate valve (WGV) and an actuator a which are interposed in a bypass passage 55 that bypasses a turbine 46b of the supercharger 46. When the engine is operating in the first operating region where the intake air flow rate is equal to or higher than a predetermined gas flow rate threshold value, the control device controls the opening degree of the WGV 54 so that the turbine passing gas flow rate becomes the gas flow rate threshold value. When the engine is operated in the second operation region where the intake air flow rate is smaller than the gas flow rate threshold, the control device closes the bypass passage 55 by the WGV 54.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、ウエストゲートバルブ開度(及び/又は排気弁開弁時期)を制御することによって排気損失(押し出し損失)を低減することができる過給機付き内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine with a supercharger capable of reducing exhaust loss (extrusion loss) by controlling a waste gate valve opening (and / or exhaust valve opening timing).

内燃機関の出力向上を目的として、内燃機関に過給機(ターボチャージャー)を搭載することが知られている。過給機は、排気通路に設けられるとともに排気通路内を流れる排ガスの流れを利用して回転されるタービンと、吸気通路に設けられるとともにタービンと一体的に回転するコンプレッサと、を備える。過給機は、コンプレッサの回転により吸入空気を圧縮し吸入空気流量を増加する(過給を行う)。   It is known to mount a turbocharger on an internal combustion engine for the purpose of improving the output of the internal combustion engine. The supercharger includes a turbine that is provided in the exhaust passage and is rotated by using a flow of exhaust gas flowing in the exhaust passage, and a compressor that is provided in the intake passage and rotates integrally with the turbine. The supercharger compresses intake air by rotating the compressor and increases the intake air flow rate (performs supercharging).

過給機を有する内燃機関の排気通路には、タービンを迂回するように排ガスを流通させるバイパス通路が設けられている。このバイパス通路には、ウエストゲートバルブが配設されている。ウエストゲートバルブは、排気通路内を流れる排ガスの一部をバイパス通路へと分流させることにより排ガスのタービンへの流入量(以下、「タービン通過ガス流量」とも称呼する。)を調節する。一般に、ウエストゲートバルブは、タービンの回転速度が過度に上昇した際に開弁される。これにより、タービン通過ガス流量が減少されるので、タービン回転速度が低下する。その結果、過給圧が過大となること及び/又は排気通路内の圧力(以下、「排気圧力」とも称呼する。)が過大になることが回避されるので、内燃機関及び/又は過給機自体が損傷することが回避される。   An exhaust passage of an internal combustion engine having a supercharger is provided with a bypass passage through which exhaust gas flows so as to bypass the turbine. A waste gate valve is disposed in the bypass passage. The wastegate valve adjusts the amount of exhaust gas flowing into the turbine (hereinafter also referred to as “turbine passing gas flow rate”) by diverting a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage to the bypass passage. Generally, the wastegate valve is opened when the rotational speed of the turbine is excessively increased. Thereby, since the turbine passing gas flow rate is decreased, the turbine rotation speed is decreased. As a result, it is avoided that the supercharging pressure becomes excessive and / or the pressure in the exhaust passage (hereinafter also referred to as “exhaust pressure”) becomes excessive, so that the internal combustion engine and / or the supercharger is avoided. Damage to itself is avoided.

一方、ウエストゲートバルブは排気圧力の上昇による排気損失(押し出し損失)の増大を抑制するためにも用いられる。排気通路内に配設されているタービンは、燃焼室から排出された排ガスの通過を阻害するから、排気圧力が上昇する要因となる。排気圧力が上昇するほど、排気損失が大きくなり、内燃機関の効率が低下する。   On the other hand, the wastegate valve is also used for suppressing an increase in exhaust loss (push-out loss) due to an increase in exhaust pressure. The turbine disposed in the exhaust passage hinders the passage of exhaust gas discharged from the combustion chamber, which causes the exhaust pressure to increase. As exhaust pressure increases, exhaust loss increases and the efficiency of the internal combustion engine decreases.

そこで、従来の技術の一つは、排気損失を低減するために、過給圧及び排気圧力等に基づいて排気損失(ポンピングロス)を算出し、その排気損失が目標排気損失となるようにウエストゲートバルブの開度を制御する(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2007−192155号公報
Therefore, one of the conventional techniques calculates exhaust loss (pumping loss) based on the supercharging pressure and exhaust pressure in order to reduce exhaust loss, and the waist is set so that the exhaust loss becomes the target exhaust loss. The opening degree of the gate valve is controlled (for example, refer to Patent Document 1).
JP 2007-192155 A

しかしながら、上記従来の技術は、タービン回転速度と相関の強い単位時間あたりの吸入空気量(以下、「吸入空気流量」とも称呼する。)に関わらず、排気損失に着目してウエストゲートバルブの開度を調整しているから、吸入空気流量が比較的小さい場合にもウエストゲートバルブが開弁させられる場合が生じる。この場合、「タービンを通過する排ガスの流量であるタービン通過ガス流量」及び「排気圧力」が比較的大きく低下するから、タービンの回転速度が過度に低下する。タービンの回転速度が低下すると、その後に加速要求があったときの過給遅れ(ターボラグ)が長くなり、内燃機関の加速性能が良好でなくなるという問題が生じる。   However, the above conventional technique focuses on exhaust loss and opens the wastegate valve regardless of the amount of intake air per unit time (hereinafter also referred to as “intake air flow rate”), which has a strong correlation with the turbine rotation speed. Since the degree is adjusted, the wastegate valve may be opened even when the intake air flow rate is relatively small. In this case, the “turbine passing gas flow rate that is the flow rate of the exhaust gas passing through the turbine” and the “exhaust pressure” are relatively reduced, so that the rotational speed of the turbine is excessively reduced. When the rotational speed of the turbine is lowered, a supercharging delay (turbo lag) when an acceleration request is subsequently made becomes long, and there arises a problem that the acceleration performance of the internal combustion engine is not good.

本発明は上記課題に対処するためになされたものである。従って、本発明の目的の一つは、「過給機の回転速度が過度に低下することのないタービン通過ガス流量」が確保できる運転領域(即ち、吸入空気流量がガス流量閾値以上となる運転領域)において機関が運転される場合、実際のタービン通過ガス流量がガス流量閾値に一致するようにウエストゲートバルブを開く(開度を制御する)ことにより、排気圧力を低減して排気損失を減少させ且つ機関の加速応答性能を確保することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。換言すると、本発明は、過給機の回転速度を所定回転速度(加速応答性能が悪化しない速度)に維持できる「最低のタービン通過ガス流量閾値」よりも大きい排ガス流量が得られる運転領域において機関が運転される場合、実際のタービン通過ガス流量が同タービン通過ガス流量閾値に維持されるようにウエストゲートバルブの開度を調整する。   The present invention has been made to address the above problems. Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide an operation region in which the “turbine passing gas flow rate in which the rotation speed of the supercharger does not decrease excessively” can be secured (that is, an operation in which the intake air flow rate is equal to or higher than the gas flow rate threshold When the engine is operated in (region), the exhaust pressure is reduced by reducing the exhaust pressure by opening the waste gate valve (controlling the opening degree) so that the actual gas flow rate through the turbine matches the gas flow rate threshold. Another object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can ensure acceleration response performance of the engine. In other words, the present invention relates to an engine in an operation region in which an exhaust gas flow rate larger than a “minimum turbine passage gas flow rate threshold value” that can maintain the rotational speed of the supercharger at a predetermined rotational speed (speed at which acceleration response performance does not deteriorate) is obtained. Is operated, the opening degree of the wastegate valve is adjusted so that the actual turbine passing gas flow rate is maintained at the turbine passing gas flow rate threshold value.

より具体的に述べると、本発明による過給機付き内燃機関の制御装置は、過給機と、ウエストゲートバルブと、ウエストゲートバルブ駆動機構と、を備えた過給機付き内燃機関に適用される。   More specifically, the control device for an internal combustion engine with a supercharger according to the present invention is applied to an internal combustion engine with a supercharger that includes a supercharger, a wastegate valve, and a wastegate valve drive mechanism. The

前記過給機は、「内燃機関の燃焼室に連通した排気通路」を形成する排気管に配設されたタービンと、「燃焼室に連通した吸気通路」を形成する吸気管に配設されたコンプレッサと、を有する。コンプレッサはタービンと一体的に回転するようになっている。   The supercharger is disposed in a turbine disposed in an exhaust pipe that forms an “exhaust passage communicating with a combustion chamber of an internal combustion engine” and an intake pipe that forms an “intake passage communicating with a combustion chamber”. And a compressor. The compressor rotates integrally with the turbine.

前記ウエストゲートバルブは、前記タービンを迂回するバイパス通路に介装されている。このバイパス通路の一端は「前記排気管の前記タービンよりも上流位置」に接続(連通)されている。バイパス通路の他端は「前記排気管の前記タービンよりも下流位置」に接続(連通)されている。   The waste gate valve is interposed in a bypass passage that bypasses the turbine. One end of the bypass passage is connected (communication) to “a position upstream of the turbine of the exhaust pipe”. The other end of the bypass passage is connected (communication) to “a position downstream of the turbine in the exhaust pipe”.

前記ウエストゲートバルブ駆動機構は、指示に応じて前記ウエストゲートバルブの開度を変更するようになっている。これにより、前記ウエストゲートバルブ駆動機構は、前記バイパス通路の流路断面積を変更する。   The waste gate valve drive mechanism changes the opening of the waste gate valve in accordance with an instruction. Thereby, the said wastegate valve drive mechanism changes the flow-path cross-sectional area of the said bypass channel.

更に、この制御装置は、ウエストゲートバルブ開度制御手段を備えることを特徴としている。   Furthermore, this control device is characterized by comprising waste gate valve opening control means.

前記ウエストゲートバルブ開度制御手段は、前記機関の吸入空気流量が所定のガス流量閾値以上となる第1運転領域において同機関が運転される場合、「前記タービンを通過する排ガスの流量であるタービン通過ガス流量が同ガス流量閾値となるように前記ウエストゲートバルブの開度を制御する」ための指示を、前記ウエストゲートバルブ駆動機構に与える。   When the engine is operated in the first operation region where the intake air flow rate of the engine is equal to or higher than a predetermined gas flow rate threshold, the wastegate valve opening degree control means indicates that “the turbine is the flow rate of exhaust gas passing through the turbine. An instruction for controlling the opening degree of the waste gate valve so that the passing gas flow rate becomes the same gas flow rate threshold value is given to the waste gate valve drive mechanism.

更に、前記ウエストゲートバルブ開度制御手段は、前記機関の吸入空気流量が前記ガス流量閾値よりも小さい第2運転領域において同機関が運転される場合、「前記ウエストゲートバルブが前記バイパス通路を閉じる」ための指示(ウエストゲートバルブ開度を0にする指示)を、前記ウエストゲートバルブ駆動機構に与える。   Further, when the engine is operated in the second operation region in which the intake air flow rate of the engine is smaller than the gas flow rate threshold, the waste gate valve opening degree control means indicates that “the waste gate valve closes the bypass passage. Is given to the wastegate valve drive mechanism (instruction to set the wastegate valve opening to 0).

図1は第1運転領域と第2運転領域とを示したグラフである。図1に示したグラフの横軸は機関回転速度NEであり、縦軸は機関の負荷(正確には充填率である負荷率、図示トルクと略等しい。)である。曲線C1は、単位時間あたりの吸入空気量(吸入空気流量)が上述した「ガス流量閾値」となる運転状態を示している。第1運転領域は、この曲線C1よりも上方の領域、即ち、吸入空気流量がガス流量閾値よりも大きくなる領域である。第2運転領域は、この曲線C1よりも下方の領域、即ち、吸入空気流量がガス流量閾値よりも小さくなる領域である。   FIG. 1 is a graph showing a first operation region and a second operation region. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 1 is the engine rotational speed NE, and the vertical axis is the engine load (more precisely, the load factor which is a filling factor, which is substantially equal to the indicated torque). A curve C1 indicates an operating state in which the intake air amount (intake air flow rate) per unit time becomes the above-described “gas flow rate threshold value”. The first operation region is a region above the curve C1, that is, a region where the intake air flow rate becomes larger than the gas flow rate threshold value. The second operation region is a region below the curve C1, that is, a region where the intake air flow rate becomes smaller than the gas flow rate threshold value.

ウエストゲートバルブが閉じられていると吸入空気流量とタービン通過ガス流量とは実質的に等しくなる。従って、吸入空気流量がガス流量閾値(曲線C1)であり、且つ、ウエストゲートバルブが閉じられていると、タービン通過ガス流量はガス流量閾値と等しくなり、タービンには十分な量の排ガスが流入している。その結果、タービン回転速度は「その後の加速要求」が発生したときに迅速に過給を行うことができる回転速度に維持される。   When the wastegate valve is closed, the intake air flow rate and the turbine passing gas flow rate are substantially equal. Therefore, when the intake air flow rate is the gas flow rate threshold value (curve C1) and the wastegate valve is closed, the turbine passing gas flow rate becomes equal to the gas flow rate threshold value, and a sufficient amount of exhaust gas flows into the turbine. is doing. As a result, the turbine rotation speed is maintained at a rotation speed at which supercharging can be performed quickly when a “subsequent acceleration request” occurs.

換言すると、機関が第1運転領域にて運転されているときにウエストゲートバルブが完全に閉じられていると、タービン通過ガス流量が過大となるから、タービン回転速度は必要以上に高い回転速度になる。この結果、排気圧力が過大になる。このため、燃焼室から排ガスを排出する際の排気損失(押し出し損失)が増大する。即ち、P−V線図である図2の破線L1により示したように、排気弁開弁時期である膨張下死点BDC近傍の燃焼室内圧力が高くなるので、排気行程開始後においても燃焼室内圧力が高くなる。それ故、領域S1により示した部分だけ仕事が減少する。   In other words, if the wastegate valve is completely closed when the engine is operating in the first operating region, the turbine passage gas flow rate will be excessive, so the turbine rotation speed will be higher than necessary. Become. As a result, the exhaust pressure becomes excessive. For this reason, exhaust loss (extrusion loss) when exhaust gas is discharged from the combustion chamber increases. That is, as indicated by the broken line L1 in FIG. 2 which is a PV diagram, the pressure in the combustion chamber near the expansion bottom dead center BDC, which is the exhaust valve opening timing, becomes high. Pressure increases. Therefore, the work is reduced by the portion indicated by the region S1.

これに対し、本発明の制御装置によれば、機関が第1運転領域において運転される場合、実際のタービン通過ガス流量が前記ガス流量閾値となるようにウエストゲートバルブが開かれる。   On the other hand, according to the control device of the present invention, when the engine is operated in the first operation region, the wastegate valve is opened so that the actual gas flow rate through the turbine becomes the gas flow rate threshold value.

この結果、機関が第1運転領域において運転されている場合であっても、タービン通過ガス流量が過大とならないから、排気圧力が低下する。従って、燃焼室から排ガスを排出する際の排気損失が減少する。即ち、排気圧力が低下するので、図2の実線L2により示したように、排気弁開弁時期である膨張下死点BDC近傍の燃焼室内圧力が減少し、且つ、排気行程開始後においても燃焼室内圧力が低くなる。その結果、領域S1により示した部分の仕事の損失が回避される。更に、タービン回転速度は「加速要求に対してレスポンス良く過給を行うことが可能な回転速度」に維持される。従って、ターボラグが長くならない。以上のことから、本制御装置は、機関の加速性能を犠牲にすることなく、機関を効率良く運転することができる。   As a result, even if the engine is operated in the first operating region, the exhaust gas pressure decreases because the turbine passing gas flow rate does not become excessive. Therefore, exhaust loss when exhaust gas is discharged from the combustion chamber is reduced. That is, since the exhaust pressure decreases, as shown by the solid line L2 in FIG. 2, the pressure in the combustion chamber near the expansion bottom dead center BDC, which is the exhaust valve opening timing, decreases, and combustion occurs even after the exhaust stroke starts. The room pressure becomes low. As a result, the work loss of the portion indicated by the region S1 is avoided. Further, the turbine rotation speed is maintained at “the rotation speed at which supercharging can be performed with good response to the acceleration request”. Therefore, the turbo lag does not become long. From the above, the present control device can operate the engine efficiently without sacrificing the acceleration performance of the engine.

この場合、本制御装置は、排気弁開弁時期変更機構と、排気弁開弁時期制御手段と、を備えることが望ましい。   In this case, it is desirable that the present control device includes an exhaust valve opening timing changing mechanism and an exhaust valve opening timing control means.

前記排気弁開弁時期変更機構は、指示に応じて前記機関の排気弁の開弁時期を変更するようになっている。   The exhaust valve opening timing changing mechanism changes the opening timing of the exhaust valve of the engine according to an instruction.

前記排気弁開弁時期制御手段は、前記第1運転領域において前記機関が運転される場合、前記排気弁開弁時期を膨張下死点近傍の第1排気弁開弁時期に設定するための指示を、前記排気弁開弁時期変更機構に与えるようになっている。   The exhaust valve opening timing control means is an instruction for setting the exhaust valve opening timing to the first exhaust valve opening timing in the vicinity of the expansion bottom dead center when the engine is operated in the first operating region. Is provided to the exhaust valve opening timing changing mechanism.

更に、前記排気弁開弁時期制御手段は、前記第2運転領域において前記機関が運転される場合、前記排気弁開弁時期を前記第1排気弁開弁時期よりも進角側の第2排気弁開弁時期に設定するための指示を、前記排気弁開弁時期変更機構に与えるようになっている。   Further, the exhaust valve opening timing control means sets the exhaust valve opening timing to a second exhaust position that is advanced from the first exhaust valve opening timing when the engine is operated in the second operation region. An instruction for setting the valve opening timing is given to the exhaust valve opening timing changing mechanism.

前述したように、機関が第2運転領域において運転されている場合、過給機のターボラグを低減する観点から、ウエストゲートバルブを開けることは得策ではない。しかしながら、第2運転領域においても排気弁開弁時期における排気圧力が高い領域が存在し、この場合にも排気損失が大きくなる。そこで、このような領域においては、上記構成のように、排気弁開弁時期を第1排気弁開弁時期から第2排気弁開弁時期へと進角する(早める)。   As described above, when the engine is operated in the second operation region, it is not a good idea to open the wastegate valve from the viewpoint of reducing the turbo lag of the supercharger. However, even in the second operation region, there is a region where the exhaust pressure is high at the exhaust valve opening timing, and also in this case, exhaust loss increases. Therefore, in such a region, the exhaust valve opening timing is advanced (accelerated) from the first exhaust valve opening timing to the second exhaust valve opening timing as in the above configuration.

これによる効果について「図2と同様なP−V線図である図3」を参照して説明すると、機関が第2運転領域において運転されている場合、排気弁開弁時期は「膨張下死点近傍の第1排気弁開弁時期EVO1」から僅かに進角された「第2排気弁開弁時期EVO2」に設定される。これにより、膨張行程後半において燃焼室内圧力が早期に低下し始めるので、仕事は面積S2により示された量だけ減少する。その一方、膨張下死点以降において、燃焼室内圧力は低下するから、排気損失が低減し、仕事は面積S3により示された量だけ増大する。このとき、第2排気弁開弁時期EVO2は、面積S3の方が面積S2よりも大きくなる時期に設定される。この結果、仕事は面積S3から面積S2を減じた量(S3−S2)だけ増大する。従って、本制御装置は、機関をより効率良く運転することができる。   The effect of this will be described with reference to “FIG. 3 which is a PV diagram similar to FIG. 2”. When the engine is operated in the second operation region, the exhaust valve opening timing is “expanded and dead. It is set to “second exhaust valve opening timing EVO2” slightly advanced from “first exhaust valve opening timing EVO1” in the vicinity of the point. As a result, in the latter half of the expansion stroke, the pressure in the combustion chamber starts to drop early, so that the work is reduced by the amount indicated by the area S2. On the other hand, after the expansion bottom dead center, the pressure in the combustion chamber decreases, so that the exhaust loss is reduced and the work is increased by the amount indicated by the area S3. At this time, the second exhaust valve opening timing EVO2 is set to a timing when the area S3 is larger than the area S2. As a result, the work increases by an amount obtained by subtracting the area S2 from the area S3 (S3-S2). Therefore, the present control device can operate the engine more efficiently.

以下、本発明による「過給機付き内燃機関の制御装置(以下、単に「制御装置」とも称呼する。)」の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of a “control device for an internal combustion engine with a supercharger (hereinafter also simply referred to as“ control device ”)” according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<構成>
図4は、この制御装置をピストン往復動型の火花点火式・多気筒(4気筒)・4サイクル・内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図4は、特定の気筒の断面のみを図示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
<Configuration>
FIG. 4 shows a schematic configuration of a system in which this control device is applied to a piston reciprocating spark ignition type, multi-cylinder (4 cylinders), 4-cycle, internal combustion engine 10. FIG. 4 shows only a cross section of a specific cylinder, but the other cylinders have the same configuration.

機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20に「燃料と空気とを含む混合ガス」を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20から排出された排ガスを外部に放出するための排気系統50と、を含んでいる。   The engine 10 includes a cylinder block portion 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head portion 30 fixed on the cylinder block portion 20, and “fuel and air are supplied to the cylinder block portion 20. An intake system 40 for supplying the “containing mixed gas” and an exhaust system 50 for releasing the exhaust gas discharged from the cylinder block unit 20 to the outside are included.

シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これによりクランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22の上面は、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The upper surfaces of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.

シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を開閉駆動する吸気弁制御装置33、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を開閉駆動する排気弁制御装置36(排気弁開弁時期変更機構)、各気筒に備えられた点火プラグ37、各点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38及び各気筒の吸気ポート31内に指示信号に含まれる指示燃料供給量の燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)39を備えている。   The cylinder head unit 30 includes an intake port 31 that communicates with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake valve control device 33 that opens and closes the intake valve 32, an exhaust port 34 that communicates with the combustion chamber 25, an exhaust An exhaust valve 35 for opening and closing the port 34, an exhaust valve control device 36 (exhaust valve opening timing changing mechanism) for opening and closing the exhaust valve 35, an ignition plug 37 provided in each cylinder, and a high voltage applied to each ignition plug 37 An igniter 38 including an ignition coil that is generated, and an injector (fuel injection valve) 39 that injects fuel of the indicated fuel supply amount included in the instruction signal into the intake port 31 of each cylinder.

吸気弁制御装置33は、例えば、特開2007−303423号公報等に記載されているように、インテークカムシャフトとインテークカム(図示せず)との相対回転角度(位相角度)を油圧により調整・制御する周知の構成を備え、吸気弁32の開弁時期(吸気弁開弁時期)を変更することができるようになっている。   The intake valve control device 33 adjusts the relative rotation angle (phase angle) between the intake cam shaft and the intake cam (not shown) by hydraulic pressure, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-303423. A well-known configuration is provided for controlling the valve opening timing of the intake valve 32 (intake valve opening timing).

排気弁制御装置36は、吸気弁制御装置33と同様な構成を備えている。即ち、排気弁制御装置36は、エキゾーストカムシャフトとエキゾーストカム(図示せず)との相対回転角度(位相角度)を油圧により調整・制御する周知の構成を備え、排気弁35の開弁時期(排気弁開弁時期)を変更することができるようになっている。   The exhaust valve control device 36 has the same configuration as the intake valve control device 33. That is, the exhaust valve control device 36 has a known configuration that adjusts and controls the relative rotation angle (phase angle) between the exhaust camshaft and the exhaust cam (not shown) by hydraulic pressure, and the exhaust valve 35 is opened ( The exhaust valve opening timing) can be changed.

吸気系統40は、インテークマニホールド41、吸気管42、エアフィルタ43、スロットル弁44及びスロットル弁アクチュエータ44a、インタークーラー45、過給機46のコンプレッサ46a、コンプレッサバイパス通路47及びエアバイパスバルブ48を備えている。   The intake system 40 includes an intake manifold 41, an intake pipe 42, an air filter 43, a throttle valve 44 and a throttle valve actuator 44a, an intercooler 45, a compressor 46a of a supercharger 46, a compressor bypass passage 47, and an air bypass valve 48. .

インテークマニホールド41は、各気筒の吸気ポート31に接続されている。より詳細には、インテークマニホールド41は各吸気ポート31に接続された複数の枝部41aと、それらの枝部が集合したサージタンク部41bと、を備えている。   The intake manifold 41 is connected to the intake port 31 of each cylinder. More specifically, the intake manifold 41 includes a plurality of branch portions 41a connected to each intake port 31, and a surge tank portion 41b in which those branch portions are gathered.

吸気管42の一端はサージタンク部41bに接続されている。インテークマニホールド41及び吸気管42は吸気通路を構成している。   One end of the intake pipe 42 is connected to the surge tank 41b. The intake manifold 41 and the intake pipe 42 constitute an intake passage.

エアフィルタ43は吸気管42の他端に設けられている。
スロットル弁44は吸気管42に回動可能に設けられ、回動することにより吸気管42が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ(スロットル弁駆動手段)44aは、DCモータからなり、指示信号に応答してスロットル弁44を回転駆動するようになっている。
The air filter 43 is provided at the other end of the intake pipe 42.
The throttle valve 44 is rotatably provided in the intake pipe 42, and changes the opening cross-sectional area of the intake passage formed by the intake pipe 42 by rotating. The throttle valve actuator (throttle valve drive means) 44a is formed of a DC motor, and rotates the throttle valve 44 in response to an instruction signal.

インタークーラー45は、スロットル弁44の上流位置において吸気管42に配設されている。インタークーラー45は吸気通路を通過する吸入空気の冷却を行うようになっている。インタークーラー45には図示しない冷却水導入経路により機関冷却水が導かれ、機関冷却水によって吸入空気は冷却される。   The intercooler 45 is disposed in the intake pipe 42 at a position upstream of the throttle valve 44. The intercooler 45 cools the intake air passing through the intake passage. Engine cooling water is guided to the intercooler 45 through a cooling water introduction path (not shown), and the intake air is cooled by the engine cooling water.

過給機46のコンプレッサ46aは、インタークーラー45の上流位置において吸気管42に配設されている。   The compressor 46 a of the supercharger 46 is disposed in the intake pipe 42 at a position upstream of the intercooler 45.

コンプレッサバイパス通路47は、インタークーラー45の上流においてコンプレッサ46aをバイパスするように吸気管42に配設されている。即ち、コンプレッサバイパス通路47の一端は「吸気管42のコンプレッサ46aよりも上流位置」に接続されている。コンプレッサバイパス通路47の他端は「吸気管42のコンプレッサ46aよりも下流位置」に接続されている。
エアバイパスバルブ48は、コンプレッサバイパス通路47に配設されている。エアバイパスバルブ48は、指示信号により開閉されるようになっている。エアバイパスバルブ48は、例えば、機関10の減速運転時等のスロットル弁44閉弁時に開弁される。これによって、コンプレッサ46a下流の吸入空気はコンプレッサバイパス通路47を通りコンプレッサ46aの上流に戻ることができる。この結果、スロットル弁44閉弁時において急激に上昇したコンプレッサ46a下流の圧力を低減させることができる。その結果、コンプレッサ46aの破損を回避することができる。
The compressor bypass passage 47 is disposed in the intake pipe 42 so as to bypass the compressor 46 a upstream of the intercooler 45. That is, one end of the compressor bypass passage 47 is connected to “a position upstream of the compressor 46 a of the intake pipe 42”. The other end of the compressor bypass passage 47 is connected to “a position downstream of the compressor 46 a of the intake pipe 42”.
The air bypass valve 48 is disposed in the compressor bypass passage 47. The air bypass valve 48 is opened and closed by an instruction signal. The air bypass valve 48 is opened when the throttle valve 44 is closed, for example, when the engine 10 is decelerating. As a result, the intake air downstream of the compressor 46a can return to the upstream of the compressor 46a through the compressor bypass passage 47. As a result, it is possible to reduce the pressure downstream of the compressor 46a that has rapidly increased when the throttle valve 44 is closed. As a result, damage to the compressor 46a can be avoided.

排気系統50は、エキゾーストマニホールド51、排気管52、過給機46のタービン46b、タービンバイパス通路55、ウエストゲートバルブ(WGV)54、ウエストゲートバルブアクチュエータ54a及び触媒53を備えている。   The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51, an exhaust pipe 52, a turbine 46 b of the supercharger 46, a turbine bypass passage 55, a waste gate valve (WGV) 54, a waste gate valve actuator 54 a and a catalyst 53.

エキゾーストマニホールド51は、各排気ポートに接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合した集合部と、を備えている。
排気管52は、エキゾーストマニホールド51の集合部に接続されている。エキゾーストマニホールド51、排気管52、後述するタービンバイパス通路55及び排気ポート34は、排ガスが通過する排気経路を構成している。
The exhaust manifold 51 includes a plurality of branch portions connected to each exhaust port and a collective portion in which the branch portions are gathered.
The exhaust pipe 52 is connected to a collecting portion of the exhaust manifold 51. The exhaust manifold 51, the exhaust pipe 52, a turbine bypass passage 55, which will be described later, and the exhaust port 34 constitute an exhaust path through which the exhaust gas passes.

過給機46のタービン46bは、エキゾーストマニホールド51の下流位置において排気管52に配設されている。タービン46bは、回転軸46cを介してコンプレッサ46aと連結されている。即ち、タービン46bとコンプレッサ46aは一体的に回転するようになっている。タービン46bは、燃焼室25から排出され且つタービン46b(タービン46bのハウジング)に流入する排ガスにより回転させられる。これにより、コンプレッサ46aは過給動作を行う。   The turbine 46 b of the supercharger 46 is disposed in the exhaust pipe 52 at a position downstream of the exhaust manifold 51. The turbine 46b is connected with the compressor 46a via the rotating shaft 46c. That is, the turbine 46b and the compressor 46a rotate integrally. The turbine 46b is rotated by exhaust gas discharged from the combustion chamber 25 and flowing into the turbine 46b (housing of the turbine 46b). Thereby, the compressor 46a performs a supercharging operation.

タービンバイパス通路(バイパス通路)55は、触媒53の上流においてタービン46bをバイパス(迂回)するように排気管52に接続されている。即ち、タービンバイパス通路55は、排気管52の「タービン46bよりも上流位置」に一端が接続されるとともに、排気管52の「タービン46bよりも下流位置」に他端が接続されたバイパス管により構成されている。   The turbine bypass passage (bypass passage) 55 is connected to the exhaust pipe 52 so as to bypass (detour) the turbine 46 b upstream of the catalyst 53. That is, the turbine bypass passage 55 is connected by a bypass pipe having one end connected to the “upstream position from the turbine 46 b” of the exhaust pipe 52 and the other end connected to the “downstream position from the turbine 46 b” of the exhaust pipe 52. It is configured.

ウエストゲートバルブ54は、タービンバイパス通路55に配設(介装)されている。ウエストゲートバルブ54は、その開度が調整され得るように構成され、その開度が変更されることによりタービンバイパス通路55の流路断面積を変更し得るようになっている。換言すると、ウエストゲートバルブ54は、ウエストゲートバルブ54が開かれたとき、排気管52内を流れる排ガスの一部をバイパス通路55へと分流させることにより排ガスのタービンへの流入量(即ち、タービン通過ガス流量)を調節することができる。   The wastegate valve 54 is disposed (intervened) in the turbine bypass passage 55. The wastegate valve 54 is configured such that the opening degree thereof can be adjusted, and the flow passage cross-sectional area of the turbine bypass passage 55 can be changed by changing the opening degree thereof. In other words, the waste gate valve 54 divides a part of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 52 into the bypass passage 55 when the waste gate valve 54 is opened, so that the amount of exhaust gas flowing into the turbine (that is, the turbine) The passing gas flow rate) can be adjusted.

ウエストゲートバルブアクチュエータ54a(ウエストゲートバルブ駆動機構)は電動モータからなり、指示信号に応答してウエストゲートバルブ54を開閉駆動する(ウエストゲートバルブ54の開度を変更する)ようになっている。即ち、ウエストゲートバルブアクチュエータ54aは、指示に応じてウエストゲートバルブ54の開度を変更することによりタービンバイパス通路55の流路断面積を変更し、それによりタービン通過ガス流量を調節するようになっている。タービン通過ガス流量が減少すると、排気圧力が低減される。それにより、排気損失(押し出し損失)が低減される。   The wastegate valve actuator 54a (waistgate valve drive mechanism) is composed of an electric motor, and opens and closes the wastegate valve 54 in response to an instruction signal (changes the opening degree of the wastegate valve 54). That is, the wastegate valve actuator 54a changes the flow passage cross-sectional area of the turbine bypass passage 55 by changing the opening degree of the wastegate valve 54 in accordance with the instruction, thereby adjusting the flow rate of gas passing through the turbine. ing. When the turbine passing gas flow rate decreases, the exhaust pressure is reduced. Thereby, exhaust loss (extrusion loss) is reduced.

触媒53は周知の三元触媒である。触媒53は、タービン46bの下流位置において排気管52に配設されている。   The catalyst 53 is a known three-way catalyst. The catalyst 53 is disposed in the exhaust pipe 52 at a downstream position of the turbine 46b.

更に、この制御装置は、スロットル弁ポジションセンサ61、熱線式エアフローメータ62、機関回転速度センサ63、アクセル開度センサ64、空燃比センサ65及び電気制御装置70を備えている。   The control device further includes a throttle valve position sensor 61, a hot-wire air flow meter 62, an engine speed sensor 63, an accelerator opening sensor 64, an air-fuel ratio sensor 65, and an electric control device 70.

スロットル弁ポジションセンサ61は、スロットル弁44の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
熱線式エアフローメータ62は、吸気管42内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量(機関10の単位時間あたりの吸入空気流量)GAを表す信号を出力するようになっている。
The throttle valve position sensor 61 detects the opening of the throttle valve 44 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA.
The hot-wire air flow meter 62 detects the mass flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 42 and outputs a signal representing the mass flow rate (intake air flow rate per unit time of the engine 10) GA.

機関回転速度センサ63は、クランク軸24が5°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにクランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。機関回転速度センサ63から出力される信号は電気制御装置70により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置70は、機関回転速度センサ63及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基づいて、機関10のクランク角度(絶対クランク角度)を取得するようになっている。   The engine rotation speed sensor 63 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 5 ° and a signal having a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. A signal output from the engine rotational speed sensor 63 is converted into a signal representing the engine rotational speed NE by the electric control device 70. Further, the electric control device 70 acquires the crank angle (absolute crank angle) of the engine 10 based on signals from the engine rotational speed sensor 63 and a cam position sensor (not shown).

アクセル開度センサ64は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量を検出し、アクセルペダルの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
空燃比センサ65は、各燃焼室25から排出された排ガス(空燃比センサ65に到達するガス)の空燃比を検出し、空燃比abfを表す信号を出力するようになっている。
The accelerator opening sensor 64 detects the operation amount of the accelerator pedal AP operated by the driver, and outputs a signal indicating the operation amount Accp of the accelerator pedal.
The air-fuel ratio sensor 65 detects the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each combustion chamber 25 (gas reaching the air-fuel ratio sensor 65), and outputs a signal representing the air-fuel ratio abf.

電気制御装置70は、「CPU71、ROM72、RAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74、及び、ADコンバータを含むインターフェース75等」からなる周知のマイクロコンピュータである。   The electric control device 70 includes “a CPU 71, a ROM 72, a RAM 73, a backup RAM 74 that stores data while the power is turned on and holds the stored data even while the power is shut off, and an interface 75 including an AD converter. Etc. ".

電気制御装置70のインターフェース75は、前記センサ61〜65と接続され、CPU71にセンサ61〜65からの信号を供給するようになっている。インターフェース75は、CPU71の指示に応じて、各気筒のイグナイタ38、各気筒に対応するインジェクタ39、スロットル弁アクチュエータ44a、エアバイパスバルブ48及びウエストゲートバルブアクチュエータ54a等に指示信号(駆動信号)を送出するようになっている。   An interface 75 of the electric control device 70 is connected to the sensors 61 to 65 and supplies signals from the sensors 61 to 65 to the CPU 71. The interface 75 sends an instruction signal (drive signal) to the igniter 38 of each cylinder, the injector 39 corresponding to each cylinder, the throttle valve actuator 44a, the air bypass valve 48, the wastegate valve actuator 54a, etc. according to the instruction of the CPU 71. It is supposed to be.

<本制御装置による排気損失低減制御の概要>
次に、上記のように構成された制御装置の「排気損失低減制御」の概要について図5、図2及び図3を参照しながら説明する。
<Outline of exhaust loss reduction control by this controller>
Next, an outline of the “exhaust loss reduction control” of the control device configured as described above will be described with reference to FIGS. 5, 2, and 3.

図5は運転領域1、運転領域2及び運転領域3を示したグラフである。図5に示したグラフの横軸は機関回転速度NEであり、縦軸は機関の負荷KL(正確には充填率である負荷率、図示トルクと略等しい。)である。曲線C1は、単位時間あたりの吸入空気量(吸入空気流量)が所定の「ガス流量閾値」となる運転状態を示している。タービン46bに流入しタービン46bを通過する排ガスの流量である「タービン通過ガス流量」は、タービン46b(及びコンプレッサ46a)の回転速度に実質的に比例する。ガス流量閾値とは、そのガス流量閾値に等しい排ガスがタービン46bに流入しているとき、タービン46b(及びコンプレッサ46a)が十分に高い回転速度で回転し、その後に加速操作が行われたとき迅速に過給圧を高めることができるタービン通過ガス流量のことである。   FIG. 5 is a graph showing the operation region 1, the operation region 2, and the operation region 3. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 is the engine rotational speed NE, and the vertical axis is the engine load KL (more precisely, the load factor, which is a filling factor, approximately equal to the indicated torque). A curve C1 shows an operation state in which the intake air amount (intake air flow rate) per unit time becomes a predetermined “gas flow rate threshold value”. The “turbine passing gas flow rate”, which is the flow rate of exhaust gas flowing into the turbine 46b and passing through the turbine 46b, is substantially proportional to the rotational speed of the turbine 46b (and the compressor 46a). The gas flow rate threshold value is rapid when the exhaust gas equal to the gas flow rate threshold value flows into the turbine 46b and the turbine 46b (and the compressor 46a) rotates at a sufficiently high rotational speed and thereafter an acceleration operation is performed. This is the turbine passage gas flow rate that can increase the supercharging pressure.

図5の運転領域1は図1の第1運転領域に対応している。即ち、運転領域1は、曲線C1よりも上方の領域であって、吸入空気流量がガス流量閾値よりも大きくなる領域である。図5の運転領域2及び運転領域3を併せた領域は図1の第2運転領域に対応している。即ち、運転領域2及び運転領域3を併せた領域は、曲線C1よりも下方の領域であって、吸入空気流量がガス流量閾値よりも小さくなる領域である。更に、運転領域3は、後に詳述するように、排気圧力が大きな排気損失をもたらすことのない低吸入空気流量領域である。   The operation region 1 in FIG. 5 corresponds to the first operation region in FIG. That is, the operation region 1 is a region above the curve C1 and is a region where the intake air flow rate becomes larger than the gas flow rate threshold value. A region including the operation region 2 and the operation region 3 in FIG. 5 corresponds to the second operation region in FIG. 1. That is, the region where the operation region 2 and the operation region 3 are combined is a region below the curve C1 and the region where the intake air flow rate is smaller than the gas flow rate threshold value. Further, the operation region 3 is a low intake air flow rate region in which the exhaust pressure does not cause a large exhaust loss, as will be described in detail later.

(運転領域1)
ところで、ウエストゲートバルブ54が閉じられている(即ち、ウエストゲートバルブ54の開度が0であってタービンバイパス通路55が完全に閉じられている)と、吸入空気流量とタービン通過ガス流量とは実質的に等しくなる。従って、吸入空気流量がガス流量閾値(曲線C1)である場合、ウエストゲートバルブ54が閉じられていると、タービン通過ガス流量はガス流量閾値と等しくなり、タービン46bには十分な量の排ガスが流入している。その結果、タービン回転速度は「その後の加速要求」が発生したときに迅速に過給を行うことができる回転速度に維持される。
(Operation area 1)
By the way, when the waste gate valve 54 is closed (that is, the opening degree of the waste gate valve 54 is 0 and the turbine bypass passage 55 is completely closed), the intake air flow rate and the turbine passing gas flow rate are: Substantially equal. Therefore, when the intake air flow rate is the gas flow rate threshold (curve C1), when the wastegate valve 54 is closed, the turbine passing gas flow rate becomes equal to the gas flow rate threshold value, and a sufficient amount of exhaust gas is present in the turbine 46b. Inflow. As a result, the turbine rotation speed is maintained at a rotation speed at which supercharging can be performed quickly when a “subsequent acceleration request” occurs.

換言すると、機関10が運転領域1にて運転されているときにウエストゲートバルブ54が完全に閉じられていると、タービン通過ガス流量が過大となるから、タービン回転速度は必要以上に高い回転速度になる。この結果、排気圧力が過大になる。このため、燃焼室25から排ガスを排出する際の排気損失(押し出し損失)が増大する。即ち、P−V線図(燃焼室内圧力と燃焼室容積との関係を示す図)である図2の破線L1により示したように、排気弁開弁時期(第1排気弁開弁時期EVO1)である膨張下死点BDC近傍の燃焼室内圧力が高くなるので、排気行程開始後においても燃焼室内圧力が高くなる。それ故、領域S1により示した部分だけ仕事が減少する。   In other words, if the wastegate valve 54 is completely closed when the engine 10 is operated in the operation region 1, the turbine passage gas flow rate becomes excessive, so the turbine rotation speed is higher than necessary. become. As a result, the exhaust pressure becomes excessive. For this reason, exhaust loss (extrusion loss) when exhaust gas is discharged from the combustion chamber 25 increases. That is, as indicated by the broken line L1 in FIG. 2 which is a PV diagram (a diagram showing the relationship between the combustion chamber pressure and the combustion chamber volume), the exhaust valve opening timing (first exhaust valve opening timing EVO1). Since the pressure in the combustion chamber near the expansion bottom dead center BDC becomes higher, the pressure in the combustion chamber becomes higher even after the exhaust stroke starts. Therefore, the work is reduced by the portion indicated by the region S1.

そこで、本制御装置は、機関10が運転領域1において運転される場合、実際のタービン通過ガス流量がガス流量閾値に一致するようにウエストゲートバルブ54の開度を調整する。   Therefore, when the engine 10 is operated in the operation region 1, the present control device adjusts the opening degree of the wastegate valve 54 so that the actual turbine passing gas flow rate matches the gas flow rate threshold value.

この結果、機関10が運転領域1において運転されている場合、タービン通過ガス流量が過大とならないから、排気圧力が低下する。従って、排気損失が減少する。即ち、本制御装置によれば、図2の実線L2により示したように、排気弁開弁後の燃焼室内圧力が低くなる。その結果、領域S1により示した部分の仕事の損失が回避される。更に、タービン回転速度は「加速要求に対してレスポンス良く過給を行うことが可能な回転速度」に維持される。従って、ターボラグが長くならない。以上のことから、本制御装置は、機関の加速性能を犠牲にすることなく、機関を効率良く運転することができる。   As a result, when the engine 10 is operated in the operation region 1, the exhaust gas pressure decreases because the turbine passing gas flow rate does not become excessive. Therefore, exhaust loss is reduced. That is, according to the present control device, as indicated by the solid line L2 in FIG. 2, the pressure in the combustion chamber after the exhaust valve is opened is lowered. As a result, the work loss of the portion indicated by the region S1 is avoided. Further, the turbine rotation speed is maintained at “the rotation speed at which supercharging can be performed with good response to the acceleration request”. Therefore, the turbo lag does not become long. From the above, the present control device can operate the engine efficiently without sacrificing the acceleration performance of the engine.

(運転領域2)
機関10が運転領域2において運転されている場合、ウエストゲートバルブ54を閉じていてもタービン通過ガス流量がガス流量閾値(曲線C1を参照。)よりも小さくなる。従って、ウエストゲートバルブ54を開くと、タービン通過ガス流量が過度に低下し、タービン回転速度も過度に低下する。従って、ウエストゲートバルブ54を開くことは好ましくない。
(Operation area 2)
When the engine 10 is operated in the operation region 2, even if the wastegate valve 54 is closed, the turbine passing gas flow rate becomes smaller than the gas flow rate threshold (see the curve C1). Accordingly, when the waste gate valve 54 is opened, the turbine passing gas flow rate is excessively decreased, and the turbine rotational speed is excessively decreased. Therefore, it is not preferable to open the waste gate valve 54.

しかしながら、運転領域2においても排気弁開弁時期における排気圧力が高い領域が存在し、この場合にも排気損失が大きくなる。そこで、このような領域においては、排気弁開弁時期を第1排気弁開弁時期EVO1から第2排気弁開弁時期EVO2へと早める。即ち、排気弁開弁時期は膨張下死点BDCから圧縮上死点TDCに向けて進角させられる。   However, even in the operation region 2, there is a region where the exhaust pressure is high at the exhaust valve opening timing, and also in this case, the exhaust loss increases. Therefore, in such a region, the exhaust valve opening timing is advanced from the first exhaust valve opening timing EVO1 to the second exhaust valve opening timing EVO2. That is, the exhaust valve opening timing is advanced from the expansion bottom dead center BDC toward the compression top dead center TDC.

これによる効果について「図2と同様なP−V線図である図3」を参照して説明すると、機関10が運転領域1において運転されている場合、排気弁開弁時期は膨張下死点BDC近傍の第1排気弁開弁時期EVO1に設定される。一方、機関10が運転領域2において運転されている場合、排気弁開弁時期は第2排気弁開弁時期EVO2に設定される。これにより、膨張行程後半において燃焼室内圧力が早期に低下し始めるので、仕事は面積S2により示された量だけ減少する。その一方、膨張下死点BDC以降において、燃焼室内圧力は低下するから、排気損失が低減し、仕事は面積S3により示された量だけ実質的に増大する。   The effect of this will be described with reference to “FIG. 3 which is a PV diagram similar to FIG. 2”. When the engine 10 is operated in the operation region 1, the exhaust valve opening timing is the expansion bottom dead center. The first exhaust valve opening timing EVO1 in the vicinity of BDC is set. On the other hand, when the engine 10 is operated in the operation region 2, the exhaust valve opening timing is set to the second exhaust valve opening timing EVO2. As a result, in the latter half of the expansion stroke, the pressure in the combustion chamber starts to drop early, so that the work is reduced by the amount indicated by the area S2. On the other hand, after the expansion bottom dead center BDC, the pressure in the combustion chamber is reduced, so that the exhaust loss is reduced and the work is substantially increased by the amount indicated by the area S3.

換言すると、制御装置は、第2排気弁開弁時期EVO2を、「面積S3の方が面積S2よりも大きくなる時期」に設定する。即ち、第2排気弁開弁時期EVO2は、「膨張行程における燃焼室内圧力の低下によりもたらされる仕事の減少分S2よりも、排気行程における燃焼室内圧力の低下によりもたらされる仕事の増大分S3の方が大きくなる時期」に設定される。この結果、仕事は面積S3から面積S2を減じた量(S3−S2)だけ増大する。従って、本制御装置は、機関をより効率良く運転することができる。   In other words, the control device sets the second exhaust valve opening timing EVO2 to “a timing when the area S3 becomes larger than the area S2”. That is, the second exhaust valve opening timing EVO2 is “the work increase S3 caused by the decrease in the pressure in the combustion chamber in the exhaust stroke rather than the work decrease S2 caused by the decrease in the pressure in the combustion chamber in the expansion stroke”. Is set to “when the value increases”. As a result, the work increases by an amount obtained by subtracting the area S2 from the area S3 (S3-S2). Therefore, the present control device can operate the engine more efficiently.

(運転領域3)
運転領域3は第2運転領域に属しているので、機関10が運転領域3にて運転されている場合、排気弁開弁時期を第1排気弁開弁時期EVO1から第2排気弁開弁時期EVO2へと早めてもよい。しかしながら、機関10が運転領域3にて運転されている場合、吸入空気流量が比較的小さく、従って、タービン通過ガス流量も小さい。このため、排気弁開弁時期を第1排気弁開弁時期EVO1に設定していても、排気損失(図3の面積S3)はそれほど大きくならない。反対に、排気弁開弁時期を第2排気弁開弁時期EVO2に設定すると、膨張比が小さくなり、仕事の損失(図3の面積S2)が大きくなる虞がある。そこで、本制御装置は、機関10が運転領域3にて運転されている場合、ウエストゲートバルブ54を閉じるとともに排気弁開弁時期を第1排気弁開弁時期EVO1(膨張下死点BDC又は膨張下死点近傍)に設定する。以上が、本制御装置の排気損失低減制御の概要である。
(Operation area 3)
Since the operation region 3 belongs to the second operation region, when the engine 10 is operated in the operation region 3, the exhaust valve opening timing is changed from the first exhaust valve opening timing EVO1 to the second exhaust valve opening timing. It may be accelerated to EVO2. However, when the engine 10 is operated in the operation region 3, the intake air flow rate is relatively small, and therefore the turbine passing gas flow rate is also small. For this reason, even if the exhaust valve opening timing is set to the first exhaust valve opening timing EVO1, the exhaust loss (area S3 in FIG. 3) does not become so large. On the contrary, if the exhaust valve opening timing is set to the second exhaust valve opening timing EVO2, the expansion ratio is decreased, and the work loss (area S2 in FIG. 3) may be increased. Therefore, when the engine 10 is operated in the operation region 3, the present control device closes the waste gate valve 54 and sets the exhaust valve opening timing to the first exhaust valve opening timing EVO1 (expansion bottom dead center BDC or expansion). Set near the bottom dead center). The above is the outline of the exhaust loss reduction control of the present control device.

<本制御装置の実際の作動>
先ず、本制御装置の作動について、機関10が図5の点Aにより示された運転状態(低負荷且つ低回転速度)にある場合から説明する。電気制御装置70のCPU71は、各気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角(例えばBTDC90°)に一致する毎に、図6に示した燃料噴射制御ルーチンを繰り返し実行するようになっている。以下、クランク角が吸気上死点前の前記所定クランク角に一致した気筒を「燃料噴射気筒」とも称呼する。
<Actual operation of this controller>
First, the operation of the present control device will be described from the case where the engine 10 is in the operating state (low load and low rotational speed) indicated by the point A in FIG. The CPU 71 of the electric control device 70 repeatedly executes the fuel injection control routine shown in FIG. 6 every time the crank angle of each cylinder coincides with a predetermined crank angle before the intake top dead center (for example, BTDC 90 °). ing. Hereinafter, a cylinder whose crank angle coincides with the predetermined crank angle before the intake top dead center is also referred to as a “fuel injection cylinder”.

従って、何れかの気筒のクランク角が前記所定クランク角に一致すると、CPU71は、ステップ600からステップ605に進み、目標空燃比Abfrefを理論空燃比Stoichに設定する。   Accordingly, when the crank angle of any cylinder coincides with the predetermined crank angle, the CPU 71 proceeds from step 600 to step 605 and sets the target air-fuel ratio Abfref to the stoichiometric air-fuel ratio Stoich.

次いで、CPU71はステップ610に進み、筒内吸入空気量Mcを取得する。筒内吸入空気量Mcは、燃料噴射気筒の今回の吸気行程において燃料噴射気筒に流入する空気量である。筒内吸入空気量Mcは、熱線式エアフローメータ62から取得される質量流量GAと機関回転速度NEとに基づいて決定される。   Next, the CPU 71 proceeds to step 610 to acquire the in-cylinder intake air amount Mc. The in-cylinder intake air amount Mc is the amount of air that flows into the fuel injection cylinder during the current intake stroke of the fuel injection cylinder. The in-cylinder intake air amount Mc is determined based on the mass flow rate GA acquired from the hot-wire air flow meter 62 and the engine rotational speed NE.

次いで、CPU71はステップ615に進み、筒内吸入空気量Mcを目標空燃比Abfrefにより除することによって燃料噴射量Fiを取得する。この時点における目標空燃比Abfrefは、図6のステップ605の処理により、理論空燃比Stoichに設定されている。従って、燃料噴射量Fiは、燃料噴射気筒に供給される混合気の空燃比を理論空燃比Stoichに一致させるための燃料噴射量となる。   Next, the CPU 71 proceeds to step 615 to acquire the fuel injection amount Fi by dividing the cylinder intake air amount Mc by the target air-fuel ratio Abfref. The target air-fuel ratio Abfref at this time is set to the stoichiometric air-fuel ratio Stoich by the processing of step 605 in FIG. Accordingly, the fuel injection amount Fi is a fuel injection amount for making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the fuel injection cylinder coincide with the stoichiometric air-fuel ratio Stoch.

次いで、CPU71はステップ620に進み、燃料噴射気筒に対して設けられているインジェクタ39から燃料噴射量Fiだけ燃料の噴射が行われるように、そのインジェクタ39に開弁指示を行う。次いで、CPU71は、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 620 and issues a valve opening instruction to the injector 39 so that fuel is injected from the injector 39 provided for the fuel injection cylinder by the fuel injection amount Fi. Next, the CPU 71 proceeds to step 695 to end the present routine tentatively.

ところで、CPU71は、図7に示した「排気損失低減制御フラグ設定ルーチン(フラグ設定ルーチン)」を所定時間の経過毎に繰り返し行うようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPU71はステップ700から処理を開始し、ステップ705に進む。   By the way, the CPU 71 repeatedly performs the “exhaust loss reduction control flag setting routine (flag setting routine)” shown in FIG. 7 every elapse of a predetermined time. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU 71 starts processing from step 700 and proceeds to step 705.

CPU71は、ステップ705にて排気損失低減制御フラグXLを設定する。排気損失低減制御フラグXLの値は、現時点における機関10の「負荷率KL及び機関回転速度NE」によって定まる運転状態Pが、図5及び図7のステップ705内に示した運転領域のうちの何れの運転領域に属しているかに基づいて決定される。即ち、運転状態Pが、運転領域1内にあるときには排気損失低減制御フラグXLは「1」、運転領域2内にあるときには排気損失低減制御フラグXLは「2」、運転領域3内にあるときには排気損失低減制御フラグXLは「3」に設定される。   In step 705, the CPU 71 sets an exhaust loss reduction control flag XL. The value of the exhaust loss reduction control flag XL is determined based on the operating state P determined by the “load factor KL and engine speed NE” of the engine 10 at the present time in any of the operating regions shown in step 705 of FIGS. It is determined based on whether it belongs to the operating region. That is, when the operation state P is within the operation region 1, the exhaust loss reduction control flag XL is “1”, when the operation state P is within the operation region 2, the exhaust loss reduction control flag XL is “2”, and when the operation state P is within the operation region 3. The exhaust loss reduction control flag XL is set to “3”.

なお、負荷率KLは、ここでは下記の(1)式により求められる。この負荷率KLに代え、アクセルペダル操作量Accpが用いられても良い。(1)式において、Mcは筒内吸入空気量であり、ρは空気密度(単位は(g/l))、Lは機関10の排気量(単位は(l))、「4」は機関10の気筒数である。
KL=(Mc/(ρ・L/4))・100% …(1)
Here, the load factor KL is obtained by the following equation (1). Instead of the load factor KL, an accelerator pedal operation amount Accp may be used. In the equation (1), Mc is the in-cylinder intake air amount, ρ is the air density (unit is (g / l)), L is the exhaust amount of the engine 10 (unit is (l)), and “4” is the engine. The number of cylinders is 10.
KL = (Mc / (ρ · L / 4)) · 100% (1)

現時点において、機関10は図5の点Aにより示される運転状態にある。従って、CPU71はステップ705にて排気損失低減制御フラグXLを「3」に設定し、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。   At present, the engine 10 is in the operating state indicated by point A in FIG. Accordingly, the CPU 71 sets the exhaust loss reduction control flag XL to “3” in step 705, proceeds to step 795, and once ends this routine.

更に、CPU71は、図8に示した「排気弁開弁時期制御ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し行うようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPU71はステップ800から処理を開始してステップ805に進む。   Further, the CPU 71 repeats the “exhaust valve opening timing control routine” shown in FIG. 8 every elapse of a predetermined time. Therefore, when the predetermined timing is reached, the CPU 71 starts processing from step 800 and proceeds to step 805.

CPU71はステップ805にて、排気損失低減制御フラグXLが「2」であるか否かを判別する。現時点においては、排気損失低減制御フラグXLは図7のステップ705により「3」に設定されている。従って、CPU71はステップ805にて「No」と判定しステップ820に進む。   In step 805, the CPU 71 determines whether or not the exhaust loss reduction control flag XL is “2”. At present, the exhaust loss reduction control flag XL is set to “3” in step 705 of FIG. Accordingly, the CPU 71 makes a “No” determination at step 805 to proceed to step 820.

CPU71は、ステップ820にて目標排気弁開弁時期EVOtgtを「0」に設定する。目標排気弁開弁時期EVOtgtが「0」に設定された場合、排気弁35の開弁時期は膨張下死点BDC(又は、膨張下死点BDC近傍の時期)となるように制御される。次いで、CPU71は、ステップ815に進み、排気弁開弁時期が目標排気弁開弁時期EVOtgtとなるように排気弁制御装置36に指示を与える。従って、排気弁35の開弁時期は膨張下死点BDCとなるように制御される。次いで、CPU71は、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。このときの排気弁開弁時期は、便宜上、「第1排気弁開弁時期EVO1」とも称呼される。   In step 820, the CPU 71 sets the target exhaust valve opening timing EVOtgt to “0”. When the target exhaust valve opening timing EVOtgt is set to “0”, the opening timing of the exhaust valve 35 is controlled to be the expansion bottom dead center BDC (or the timing near the expansion bottom dead center BDC). Next, the CPU 71 proceeds to step 815 to give an instruction to the exhaust valve control device 36 so that the exhaust valve opening timing becomes the target exhaust valve opening timing EVOtgt. Therefore, the valve opening timing of the exhaust valve 35 is controlled so as to become the expansion bottom dead center BDC. Next, the CPU 71 proceeds to step 895 to end the present routine tentatively. The exhaust valve opening timing at this time is also referred to as “first exhaust valve opening timing EVO1” for convenience.

加えて、CPU71は、図9に示した「WGV開度制御ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し行うようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPU71はステップ900から処理を開始してステップ905に進む。   In addition, the CPU 71 repeats the “WGV opening degree control routine” shown in FIG. 9 every elapse of a predetermined time. Therefore, when the predetermined timing is reached, the CPU 71 starts processing from step 900 and proceeds to step 905.

CPU71は、ステップ905において排気損失低減制御フラグXLが「1」であるか否かを判定する。現時点においては、排気損失低減制御フラグXLは図7のステップ705により「3」に設定されている。従って、CPU71はステップ905にて「No」と判定してステップ910に進む。   In step 905, the CPU 71 determines whether or not the exhaust loss reduction control flag XL is “1”. At present, the exhaust loss reduction control flag XL is set to “3” in step 705 of FIG. Accordingly, the CPU 71 makes a “No” determination at step 905 to proceed to step 910.

CPU71は、ステップ910にて目標ウエストゲートバルブ開度WGVtgtを「0」に設定する。目標ウエストゲートバルブ開度WGVtgtが「0」に設定された場合、ウエストゲートバルブ54は全閉となる(タービンバイパス通路55を完全に閉じる)ように制御される。次いで、CPU71はステップ915に進み、実際のウエストゲートバルブ54の開度(WGV開度)が目標ウエストゲートバルブ開度WGVtgtとなるようにウエストゲートバルブアクチュエータ54aに指示を与える。従って、ウエストゲートバルブ54は全閉となる。次いで、CPU71は、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。   In step 910, the CPU 71 sets the target wastegate valve opening WGVtgt to “0”. When the target wastegate valve opening degree WGVtgt is set to “0”, the wastegate valve 54 is controlled to be fully closed (the turbine bypass passage 55 is completely closed). Next, the CPU 71 proceeds to step 915 and gives an instruction to the wastegate valve actuator 54a so that the actual opening (WGV opening) of the wastegate valve 54 becomes the target wastegate valve opening WGVtgt. Accordingly, the waste gate valve 54 is fully closed. Next, the CPU 71 proceeds to step 995 to end the present routine tentatively.

このように、機関10が図5の点Aにより示された運転状態(低負荷且つ低回転速度)にある場合、ウエストゲートバルブ54は閉弁(全閉)されるとともに排気弁35の開弁時期は膨張下死点BDC(第1排気弁開弁時期EVO1)に設定される。即ち、排気損失制御は行われない(図10の時刻t0を参照。)。   As described above, when the engine 10 is in the operation state (low load and low rotational speed) indicated by the point A in FIG. 5, the waste gate valve 54 is closed (fully closed) and the exhaust valve 35 is opened. The timing is set to the expansion bottom dead center BDC (first exhaust valve opening timing EVO1). That is, exhaust loss control is not performed (see time t0 in FIG. 10).

次いで、機関10の運転が継続され負荷率KL及び機関回転速度NEが上昇し、機関10の運転状態が運転領域3から運転領域2へ移行する場合(図5における状態Bを参照。)について説明する。   Next, the case where the operation of the engine 10 is continued, the load factor KL and the engine speed NE are increased, and the operation state of the engine 10 is shifted from the operation region 3 to the operation region 2 (see state B in FIG. 5). To do.

この場合においても、CPU71は図6の各ステップの処理を行う。従って、CPU71は機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比に一致するように燃料を噴射する。   Even in this case, the CPU 71 performs processing of each step of FIG. Therefore, the CPU 71 injects fuel so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine matches the stoichiometric air-fuel ratio.

更に、現時点は機関10の運転状態が図5における状態Bとなった直後(運転領域2内の状態)である。従って、CPU71が図7のステップ700から処理を開始してステップ705に進んだとき、そのステップ705にて「排気損失低減制御フラグXL」の値を「2」に設定する。   Furthermore, the present time is immediately after the operation state of the engine 10 becomes the state B in FIG. 5 (the state in the operation region 2). Accordingly, when the CPU 71 starts processing from step 700 in FIG. 7 and proceeds to step 705, the value of the “exhaust loss reduction control flag XL” is set to “2” in step 705.

加えて、CPU71は図8のステップ800に続くステップ805に進んだとき、そのステップ805にて「Yes」と判定する。そして、CPUはステップ810に進み、目標排気弁開弁時期EVOtgtを「図8のステップ810内に示された開弁時期テーブル(マップ)」に従って設定する。   In addition, when the CPU 71 proceeds to step 805 following step 800 in FIG. 8, it determines “Yes” at step 805. Then, the CPU proceeds to step 810 to set the target exhaust valve opening timing EVOtgt according to “the valve opening timing table (map) shown in step 810 of FIG. 8”.

この開弁時期テーブルは、「目標排気弁開弁時期EVOtgt」と「負荷率KL及び機関回転速度NE」との関係を規定している。負荷率KLが大きいほど所定の排気弁開弁時期における燃焼室内圧力が高くなる(燃焼室内の空気を掃気するのに要する時間も長くなる。)。従って、この開弁時期テーブルによれば、負荷率KLが大きいほど目標排気弁開弁時期EVOtgtは進角させられる。更に、機関回転速度NEが上昇するにつれて吸入空気流量が増加することから、所定の排気弁開弁時期における燃焼室内圧力が高くなる(燃焼室内の空気を掃気するのに要する時間も長くなる。)。従って、この開弁時期テーブルによれば、機関回転速度NEが大きいほど目標排気弁開弁時期EVOtgtは進角させられる。このように定められる目標排気弁開弁時期EVOtgtは、便宜上、「第2排気弁開弁時期EVO2」とも称呼される。前述したように、第2排気弁開弁時期EVO2は、この開弁時期テーブルにより、図3に示した面積S3の方が図3に示した面積S2よりも大きくなる時期」であるように決定される。   This valve opening timing table defines the relationship between “target exhaust valve opening timing EVOtgt” and “load factor KL and engine rotational speed NE”. The larger the load factor KL, the higher the pressure in the combustion chamber at a predetermined exhaust valve opening timing (the longer it takes to scavenge the air in the combustion chamber). Therefore, according to this valve opening timing table, the target exhaust valve opening timing EVOtgt is advanced as the load factor KL increases. Furthermore, since the intake air flow rate increases as the engine speed NE increases, the pressure in the combustion chamber at a predetermined exhaust valve opening timing increases (the time required to scavenge the air in the combustion chamber also increases). . Therefore, according to this valve opening timing table, the target exhaust valve opening timing EVOtgt is advanced as the engine speed NE increases. The target exhaust valve opening timing EVOtgt determined in this way is also referred to as “second exhaust valve opening timing EVO2” for convenience. As described above, the second exhaust valve opening timing EVO2 is determined by this valve opening timing table so that the area S3 shown in FIG. 3 is larger than the area S2 shown in FIG. Is done.

次いで、CPU71は、ステップ815に進み、排気弁開弁時期が目標排気弁開弁時期EVOtgtとなるように排気弁制御装置36に指示を与える。従って、排気弁35の開弁時期は第2排気弁開弁時期EVO2となるように制御される。この結果、仕事は図3に示した「面積S3から面積S2を減じた量(S3−S2)」だけ増大する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 815 to give an instruction to the exhaust valve control device 36 so that the exhaust valve opening timing becomes the target exhaust valve opening timing EVOtgt. Accordingly, the valve opening timing of the exhaust valve 35 is controlled to be the second exhaust valve opening timing EVO2. As a result, the work increases by “the amount obtained by subtracting the area S2 from the area S3 (S3−S2)” shown in FIG.

加えて、CPU71は、図9のステップ900から処理を開始してステップ905に進んだとき、現時点における排気損失低減制御フラグXLが「2」であることから、そのステップ905にて「No」と判定する。そして、CPUは前述したステップ910及びステップ915の処理を実施し、ステップ995にて本ルーチンを一旦終了する。   In addition, when the CPU 71 starts the process from step 900 of FIG. 9 and proceeds to step 905, the exhaust loss reduction control flag XL at the present time is “2”. judge. Then, the CPU performs the processing of step 910 and step 915 described above, and once ends this routine in step 995.

これによって、ウエストゲートバルブ54は全閉となる。従って、ウエストゲートバルブ開度制御による排気損失の低減は行われない。この結果、タービン通過ガス流量は吸入空気流量と等しくなるから、タービン46bの回転速度は、この運転状態において最大となる。   As a result, the waste gate valve 54 is fully closed. Accordingly, exhaust loss is not reduced by waste gate valve opening control. As a result, since the turbine passing gas flow rate becomes equal to the intake air flow rate, the rotational speed of the turbine 46b is maximized in this operating state.

このように、運転領域2においては、ウエストゲートバルブ54は全閉に維持され、且つ、排気弁35の開弁時期を膨張下死点BDCよりも進角させられる。これによって排気損失が低減させられる(図10の時刻t1〜t2を参照。)。   As described above, in the operation region 2, the waste gate valve 54 is kept fully closed, and the opening timing of the exhaust valve 35 is advanced from the expansion bottom dead center BDC. As a result, exhaust loss is reduced (see times t1 to t2 in FIG. 10).

次いで、機関10の運転が継続され負荷率KL及び/又は機関回転速度NEが上昇し、機関10の運転状態が運転領域2から運転領域1へ移行する場合(図5における状態Cを参照。)について説明する。   Next, when the operation of the engine 10 is continued and the load factor KL and / or the engine rotational speed NE is increased, the operation state of the engine 10 is shifted from the operation region 2 to the operation region 1 (see state C in FIG. 5). Will be described.

この場合においても、CPU71は図6の各ステップの処理を行う。従って、CPU71は機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比に一致するように燃料を噴射する。   Even in this case, the CPU 71 performs processing of each step of FIG. Therefore, the CPU 71 injects fuel so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine matches the stoichiometric air-fuel ratio.

更に、現時点は機関10の運転状態が図5における状態Cとなった直後(運転領域1内の状態)である。従って、CPU71が図7のステップ700から処理を開始してステップ705に進んだとき、そのステップ705にて「排気損失低減制御フラグXL」の値を「1」に設定する。   Furthermore, the present time is immediately after the operating state of the engine 10 becomes the state C in FIG. 5 (a state in the operating region 1). Therefore, when the CPU 71 starts processing from step 700 in FIG. 7 and proceeds to step 705, the value of the “exhaust loss reduction control flag XL” is set to “1” in step 705.

加えて、CPU71は図8のステップ800に続くステップ805に進んだとき、そのステップ805にて「No」と判定し、前述したステップ820及びステップ815の処理を実行する。この結果、排気弁35の開弁時期は膨張下死点BDC(第1排気弁開弁時期EVO1)に設定される。従って、排気弁開弁時期制御による排気損失低減制御は行われない。   In addition, when the CPU 71 proceeds to step 805 following step 800 in FIG. 8, the CPU 71 determines “No” in step 805 and executes the processes of step 820 and step 815 described above. As a result, the opening timing of the exhaust valve 35 is set to the expansion bottom dead center BDC (first exhaust valve opening timing EVO1). Therefore, exhaust loss reduction control by exhaust valve opening timing control is not performed.

加えて、CPU71は、図9のステップ900から処理を開始してステップ905に進んだとき、現時点における排気損失低減制御フラグXLが「1」であることから、そのステップ905にて「Yes」と判定する。   In addition, when the CPU 71 starts the process from step 900 of FIG. 9 and proceeds to step 905, the exhaust loss reduction control flag XL at the present time is “1”, so “Yes” is returned in step 905. judge.

そして、CPU71はステップ920に進み、目標ウエストゲートバルブ開度WGVtgtを「図9のステップ920内に示されたWGV開度テーブル(マップ)」に従って設定する。   Then, the CPU 71 proceeds to step 920 and sets the target wastegate valve opening WGVtgt according to the “WGV opening table (map) shown in step 920 of FIG. 9”.

このWGV開度テーブルは、「目標ウエストゲートバルブ開度WGVtgt」と「負荷率KL及び機関回転速度NE」との関係を規定している。   This WGV opening table defines the relationship between “target waste gate valve opening WGVtgt” and “load factor KL and engine speed NE”.

負荷率KLが大きいほど吸入空気流量は大きくなるから、負荷率KLが大きいほどウエストゲートバルブ54が所定の開度にあるときの排気圧力は大きくなる。従って、負荷率KLが大きいほど、排気弁開弁直後における燃焼室内圧力が高くなる。従って、このWGV開度テーブルによれば、負荷率KLが大きいほど目標ウエストゲートバルブ開度WGVtgtは増大させられ、タービン通過ガス流量は前述したガス流量閾値(曲線C1の流量)に維持される。   Since the intake air flow rate increases as the load factor KL increases, the exhaust pressure when the wastegate valve 54 is at a predetermined opening increases as the load factor KL increases. Therefore, the larger the load factor KL, the higher the pressure in the combustion chamber immediately after the exhaust valve is opened. Therefore, according to this WGV opening degree table, the target wastegate valve opening degree WGVtgt is increased as the load factor KL is increased, and the turbine passing gas flow rate is maintained at the gas flow rate threshold (the flow rate of the curve C1) described above.

更に、機関回転速度NEが上昇するにつれて吸入空気流量は大きくなるから、機関回転速度NEが大きいほどウエストゲートバルブ54が所定の開度にあるときの排気圧力は大きくなる。従って、機関回転速度NEが大きいほど、排気弁開弁直後における燃焼室内圧力が高くなる。従って、このWGV開度テーブルによれば、機関回転速度NEが大きいほど目標ウエストゲートバルブ開度WGVtgtは増大させられ、タービン通過ガス流量は前述したガス流量閾値(曲線C1の流量)に維持される。   Furthermore, since the intake air flow rate increases as the engine speed NE increases, the exhaust pressure when the wastegate valve 54 is at a predetermined opening increases as the engine speed NE increases. Therefore, the higher the engine speed NE, the higher the pressure in the combustion chamber immediately after the exhaust valve is opened. Therefore, according to the WGV opening degree table, the target wastegate valve opening degree WGVtgt is increased as the engine speed NE is increased, and the turbine gas flow rate is maintained at the gas flow rate threshold value (the flow rate of the curve C1) described above. .

その後、CPUはステップ915の処理を実施し、ステップ995にて本ルーチンを一旦終了する。これにより、ウエストゲートバルブ開度WGVが目標ウエストゲートバルブ開度WGVtgtに一致せしめられる。従って、排気通路内の排ガスの一部分はタービン46bを迂回して(タービンバイパス通路55を通過して)外部へ排出される。これによって、排気圧力が低下し排気損失が低減され、図2の領域S1により示した部分の仕事の損失が回避される。   Thereafter, the CPU performs the process of step 915 and once ends the routine at step 995. Thereby, the waste gate valve opening degree WGV is matched with the target waste gate valve opening degree WGVtgt. Accordingly, a part of the exhaust gas in the exhaust passage bypasses the turbine 46b (passes through the turbine bypass passage 55) and is discharged to the outside. As a result, the exhaust pressure is reduced, exhaust loss is reduced, and work loss in the portion indicated by the region S1 in FIG. 2 is avoided.

このように、負荷率KLおよび機関回転速度NEが増加し吸入空気流量が図5における曲線C1を超えて運転領域1の運転状態となった場合、排気弁開弁時期は第1排気弁開弁時期EVO1に設定され、且つ、「タービン通過ガス流量が前記ガス流量閾値となるように」ウエストゲートバルブ開度WGVが調整される。従って、機関10の排気損失を低減するとともに、タービン46bの回転速度を十分な速度に維持することができる(図10の時刻t2〜t3を参照。)。   As described above, when the load factor KL and the engine rotational speed NE are increased and the intake air flow rate exceeds the curve C1 in FIG. 5 and the operation state is in the operation region 1, the exhaust valve opening timing is the first exhaust valve opening time. The waste gate valve opening degree WGV is adjusted so that the time EVO1 is set and “the turbine passing gas flow rate becomes the gas flow rate threshold value”. Therefore, the exhaust loss of the engine 10 can be reduced, and the rotational speed of the turbine 46b can be maintained at a sufficient speed (see times t2 to t3 in FIG. 10).

次いで、機関10の運転が継続され負荷率KLが減少する一方で機関回転速度NEが増加し、機関10の運転状態が運転領域1から運転領域3へ移行する場合(図5における状態Dを参照。)について説明する。   Next, when the operation of the engine 10 is continued and the load factor KL is decreased, the engine speed NE is increased, and the operation state of the engine 10 is shifted from the operation region 1 to the operation region 3 (see the state D in FIG. 5). .).

この場合においても、CPU71は図6の各ステップの処理を行う。従って、CPU71は機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比に一致するように燃料を噴射する。   Even in this case, the CPU 71 performs processing of each step of FIG. Therefore, the CPU 71 injects fuel so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine matches the stoichiometric air-fuel ratio.

更に、現時点は機関10の運転状態が図5における状態Dとなった直後(運転領域3内の状態)である。従って、CPU71が図7のステップ700から処理を開始してステップ705に進んだとき、そのステップ705にて「排気損失低減制御フラグXL」の値を「3」に設定する。   Furthermore, the present time is immediately after the operating state of the engine 10 becomes the state D in FIG. 5 (the state in the operating region 3). Therefore, when the CPU 71 starts processing from step 700 of FIG. 7 and proceeds to step 705, the value of the “exhaust loss reduction control flag XL” is set to “3” in step 705.

加えて、CPU71は図8のステップ800に続くステップ805に進んだとき、そのステップ805にて「No」と判定し、前述したステップ820及びステップ815の処理を実行する。この結果、排気弁35の開弁時期は膨張下死点BDC(第1排気弁開弁時期EVO1)に設定される。従って、排気弁開弁時期制御による排気損失低減制御は行われない。   In addition, when the CPU 71 proceeds to step 805 following step 800 in FIG. 8, the CPU 71 determines “No” in step 805 and executes the processes of step 820 and step 815 described above. As a result, the opening timing of the exhaust valve 35 is set to the expansion bottom dead center BDC (first exhaust valve opening timing EVO1). Therefore, exhaust loss reduction control by exhaust valve opening timing control is not performed.

加えて、CPU71は、図9のステップ900から処理を開始してステップ905に進んだとき、現時点における排気損失低減制御フラグXLが「3」であることから、そのステップ905にて「No」と判定する。   In addition, when the CPU 71 starts the process from step 900 of FIG. 9 and proceeds to step 905, the exhaust loss reduction control flag XL at the present time is “3”. judge.

そして、CPU71はステップ910に進み、目標ウエストゲートバルブ開度WGVtgtを「0」に従って設定する。この結果、ウエストゲートバルブ54は全閉となる。従って、ウエストゲートバルブ開度制御による排気損失の低減は行われない。   Then, the CPU 71 proceeds to step 910 to set the target wastegate valve opening WGVtgt according to “0”. As a result, the waste gate valve 54 is fully closed. Accordingly, exhaust loss is not reduced by waste gate valve opening control.

このように、負荷率KLが減少し、一方で機関回転速度NEが増加し吸入空気流量が図5における曲線C1を超えて運転領域3の運転状態となった場合、ウエストゲートバルブは閉弁(全閉)されるとともに排気弁35の開弁時期は膨張下死点BDC(第1排気弁開弁時期EVO1)に設定される。即ち、運転領域3は排気圧力が大きな排気損失をもたらすことのない低吸入空気流量領域である。よって、排気損失制御は行われない。(図10の時刻t3以降を参照。)。   As described above, when the load factor KL decreases, while the engine speed NE increases and the intake air flow rate exceeds the curve C1 in FIG. And the opening timing of the exhaust valve 35 is set to the expansion bottom dead center BDC (first exhaust valve opening timing EVO1). That is, the operation region 3 is a low intake air flow rate region in which the exhaust pressure does not cause a large exhaust loss. Therefore, exhaust loss control is not performed. (See after time t3 in FIG. 10).

以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置は、過給機(46)と、ウエストゲートバルブ(54)と、ウエストゲートバルブ駆動機構(54a)と、を備えた過給機付き内燃機関に適用される。   As described above, the control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a supercharger including a supercharger (46), a wastegate valve (54), and a wastegate valve drive mechanism (54a). Applies to internal combustion engines.

前記過給機(46)は、「内燃機関の燃焼室(25)に連通した排気通路」を形成する排気管(52)に配設されたタービン(46b)と、「燃焼室に連通した吸気通路」を形成する吸気管(42)に配設されたコンプレッサ(46a)と、を有する。コンプレッサ(46a)はタービン(46b)と一体的に回転するようになっている。   The supercharger (46) includes a turbine (46b) disposed in an exhaust pipe (52) forming an “exhaust passage communicating with a combustion chamber (25) of an internal combustion engine” and an “intake air communicating with the combustion chamber”. And a compressor (46a) disposed in the intake pipe (42) forming a "passage". The compressor (46a) rotates integrally with the turbine (46b).

前記ウエストゲートバルブ(54)は、前記タービン(46b)を迂回するバイパス通路(55)に介装されている。このバイパス通路(55)の一端は「前記排気管(52)の前記タービン(46b)よりも上流位置」に接続(連通)されている。バイパス通路(55)の他端は「前記排気管(52)の前記タービン(46b)よりも下流位置」に接続(連通)されている。   The waste gate valve (54) is interposed in a bypass passage (55) that bypasses the turbine (46b). One end of the bypass passage (55) is connected (communication) to “the upstream position of the exhaust pipe (52) from the turbine (46b)”. The other end of the bypass passage (55) is connected (communication) to a “position downstream of the turbine (46b) of the exhaust pipe (52)”.

前記ウエストゲートバルブ駆動機構(54a)は、指示に応じて前記ウエストゲートバルブ(54)の開度を変更するようになっている(図9のステップ915参照。)。これにより、前記ウエストゲートバルブ駆動機構(54a)は、前記バイパス通路(55)の流路断面積を変更する。   The waste gate valve drive mechanism (54a) changes the opening degree of the waste gate valve (54) in accordance with an instruction (see step 915 in FIG. 9). Thereby, the said wastegate valve drive mechanism (54a) changes the flow-path cross-sectional area of the said bypass channel (55).

更に、この制御装置は、ウエストゲートバルブ開度制御手段(図9のステップ910、915及び920を参照。)を備えることを特徴としている。   Furthermore, this control device is characterized by comprising waste gate valve opening control means (see steps 910, 915 and 920 in FIG. 9).

前記ウエストゲートバルブ開度制御手段は、前記機関の吸入空気流量が所定のガス流量閾値以上となる第1運転領域において同機関が運転される場合(図1の第1運転領域、図5の運転領域1を参照。)、「前記タービン(46b)を通過する排ガスの流量であるタービン通過ガス流量が同ガス流量閾値となるように前記ウエストゲートバルブ(54)の開度を制御する」ための指示を、前記ウエストゲートバルブ駆動機構(54a)に与える(図9のステップ920及びステップ915を参照。)。これにより、実際のタービン通過ガス流量が前記ガス流量閾値となるようにウエストゲートバルブ(54)が開かれる。   The waste gate valve opening control means is operated when the engine is operated in a first operating region where the intake air flow rate of the engine is equal to or greater than a predetermined gas flow rate threshold (the first operating region of FIG. 1 and the operation of FIG. 5). (Refer to region 1), “for controlling the opening degree of the waste gate valve (54) so that the turbine passing gas flow rate, which is the flow rate of the exhaust gas passing through the turbine (46b), becomes the same gas flow rate threshold value”. An instruction is given to the wastegate valve driving mechanism (54a) (see step 920 and step 915 in FIG. 9). As a result, the waste gate valve (54) is opened so that the actual gas flow rate through the turbine becomes the gas flow rate threshold value.

更に、前記ウエストゲートバルブ開度制御手段は、前記機関の吸入空気流量が前記ガス流量閾値よりも小さい第2運転領域において同機関が運転される場合(図1の第2運転領域、図5の運転領域2を参照。)、「前記ウエストゲートバルブ(54)が前記バイパス通路(55)を閉じる」ための指示(ウエストゲートバルブ開度を0にする指示)を、前記ウエストゲートバルブ駆動機構(54a)に与える(図9のステップ910及びステップ915を参照。)。   Further, the waste gate valve opening control means is operated when the engine is operated in a second operation region where the intake air flow rate of the engine is smaller than the gas flow rate threshold (second operation region of FIG. 1, FIG. 5). The operation area 2 is referred to), and an instruction for “the wastegate valve (54) closes the bypass passage (55)” (an instruction to set the wastegate valve opening to 0) is sent to the wastegate valve drive mechanism ( 54a) (see step 910 and step 915 in FIG. 9).

この結果、本制御装置は、タービン回転速度を適値に維持できるので機関の加速性能を犠牲にすることなく、排気圧力を低下できるので機関を効率良く運転することができる。   As a result, the present control device can maintain the turbine rotational speed at an appropriate value, and therefore can reduce the exhaust pressure without sacrificing the acceleration performance of the engine, so that the engine can be operated efficiently.

この場合、本制御装置は、排気弁開弁時期変更機構(36)と、排気弁開弁時期制御手段(図8のステップ810、815及び820を参照。)と、を備えることが望ましい。   In this case, it is desirable that the present control device includes an exhaust valve opening timing change mechanism (36) and an exhaust valve opening timing control means (see steps 810, 815 and 820 in FIG. 8).

前記排気弁開弁時期変更機構(36)は、指示に応じて前記機関の排気弁(35)の開弁時期を変更するようになっている(図8のステップ815を参照。)。   The exhaust valve opening timing changing mechanism (36) changes the opening timing of the exhaust valve (35) of the engine in accordance with an instruction (see step 815 in FIG. 8).

前記排気弁開弁時期制御手段(図8のステップ810、815及び820を参照。)は、前記第1運転領域において前記機関が運転される場合(図1の第1運転領域、図5の運転領域1を参照。)、前記排気弁開弁時期を膨張下死点近傍の第1排気弁開弁時期に設定するための指示を、前記排気弁開弁時期変更機構(36)に与えるようになっている(図8のステップ820を参照。)。   The exhaust valve opening timing control means (see steps 810, 815 and 820 in FIG. 8) is operated when the engine is operated in the first operating region (the first operating region in FIG. 1, the operation in FIG. 5). (Refer to region 1), and an instruction for setting the exhaust valve opening timing to the first exhaust valve opening timing in the vicinity of the expansion bottom dead center is given to the exhaust valve opening timing changing mechanism (36). (See step 820 in FIG. 8).

更に、前記排気弁開弁時期制御手段は、前記第2運転領域において前記機関が運転される場合(図1の第2運転領域、図5の運転領域2を参照。)、前記排気弁開弁時期を前記第1排気弁開弁時期よりも進角側の第2排気弁開弁時期に設定するための指示を、前記排気弁開弁時期変更機構(36)に与えるようになっている(図8のステップ810を参照。)。   Further, the exhaust valve opening timing control means is configured to open the exhaust valve when the engine is operated in the second operation region (see the second operation region in FIG. 1 and the operation region 2 in FIG. 5). The exhaust valve opening timing changing mechanism (36) is instructed to set the timing to the second exhaust valve opening timing that is more advanced than the first exhaust valve opening timing ( (See step 810 in FIG. 8.)

これにより、排気弁開弁時期は、膨張行程における燃焼室内の圧力の低下によりもたらされる仕事の減少分よりも、排気行程における燃焼室内圧力の低下によりもたらされる仕事の増大分の方が大きくなる時期、に設定される。従って、本制御装置は、機関をより効率良く運転することができる。   As a result, the exhaust valve opening timing is such that the increase in work caused by the decrease in the pressure in the combustion chamber during the exhaust stroke is greater than the decrease in work caused by the decrease in the pressure in the combustion chamber during the expansion stroke. , Is set. Therefore, the present control device can operate the engine more efficiently.

本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、インジェクタ39は吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁であったが、燃焼室25内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁であってもよい。燃焼室25内に直接燃料を噴射することによって、機関10は理論空燃比よりも大きな空燃比(リーン空燃比)において運転することが可能となる。これによって、機関10はリーン空燃比による運転が可能となり燃料消費を抑制することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the injector 39 is a port injection valve that injects fuel into the intake port, but may be a cylinder injection valve that injects fuel directly into the combustion chamber 25. By directly injecting fuel into the combustion chamber 25, the engine 10 can be operated at an air-fuel ratio (lean air-fuel ratio) larger than the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, the engine 10 can be operated with a lean air-fuel ratio, and fuel consumption can be suppressed.

また、図5における運転領域3において、排気弁開弁時期は第1排気弁開弁時期EVO1に設定されているが、第2排気弁開弁時期EVO2に設定されてもよい。更に、ウエストゲートバルブアクチュエータ54aは、ダイアフラムに加わる圧力を調整することによってウエストゲートバルブ54を駆動する周知のダイアフラム式アクチュエータであってもよい。このとき、電気制御装置70は、ダイアフラムに加わる圧力を調整することにより、ウエストゲートバルブ54の開度を調整するように構成される。 Further, in the operation region 3 in FIG. 5, the exhaust valve opening timing is set to the first exhaust valve opening timing EVO1, but it may be set to the second exhaust valve opening timing EVO2. Furthermore, the waste gate valve actuator 54a may be a known diaphragm actuator that drives the waste gate valve 54 by adjusting the pressure applied to the diaphragm. At this time, the electric control device 70 is configured to adjust the opening degree of the wastegate valve 54 by adjusting the pressure applied to the diaphragm.

本発明の内燃機関の制御装置により行われる制御において用いられる運転領域を示した図である。It is the figure which showed the driving | operation area | region used in the control performed by the control apparatus of the internal combustion engine of this invention. 本発明の実施形態に係るウエストゲートバルブ開度制御による排気損失低減効果を示したP−V線図である。It is the PV diagram which showed the exhaust loss reduction effect by the wastegate valve opening degree control which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る排気弁開弁時期制御による排気損失低減効果を示したP−V線図である。It is a PV diagram which showed the exhaust loss reduction effect by the exhaust valve opening timing control concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の概略図である。1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の実施形態のCPUが参照する運転領域を示した図であるIt is the figure which showed the driving | operation area | region which CPU of embodiment of this invention refers to 本発明の実施形態のCPUが実行する燃料噴射制御ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the fuel-injection control routine which CPU of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態のCPUが実行する排気損失低減制御フラグ設定ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the exhaust loss reduction control flag setting routine which CPU of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態のCPUが実行する排気弁開弁時期制御ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the exhaust valve opening timing control routine which CPU of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態のCPUが実行するWGV開度制御ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the WGV opening degree control routine which CPU of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態における機関回転速度、負荷率、吸入空気流量、排気弁開弁時期、排気損失低減制御フラグ及びウエストゲートバルブ開度の時間的な変化を表したタイムチャートである。4 is a time chart showing temporal changes in engine speed, load factor, intake air flow rate, exhaust valve opening timing, exhaust loss reduction control flag, and wastegate valve opening in the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…機関、20…シリンダブロック部、25…燃焼室、30…シリンダヘッド部、31…吸気ポート、32…吸気弁、33…吸気弁制御装置、34…排気ポート、35…排気弁、36…排気弁制御装置、40…吸気系統、42…吸気管、44…スロットル弁、44a…スロットル弁アクチュエータ、46…過給機、46a…コンプレッサ、46b…タービン、46c…回転軸、47…コンプレッサバイパス通路、48…エアバイパスバルブ、50…排気系統、52…排気管、54…ウエストゲートバルブ、54a…ウエストゲートバルブアクチュエータ、55…タービンバイパス通路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 20 ... Cylinder block part, 25 ... Combustion chamber, 30 ... Cylinder head part, 31 ... Intake port, 32 ... Intake valve, 33 ... Intake valve control apparatus, 34 ... Exhaust port, 35 ... Exhaust valve, 36 ... Exhaust valve control device, 40 ... intake system, 42 ... intake pipe, 44 ... throttle valve, 44a ... throttle valve actuator, 46 ... supercharger, 46a ... compressor, 46b ... turbine, 46c ... rotating shaft, 47 ... compressor bypass passage 48 ... Air bypass valve, 50 ... Exhaust system, 52 ... Exhaust pipe, 54 ... Waste gate valve, 54a ... Waste gate valve actuator, 55 ... Turbine bypass passage.

Claims (2)

内燃機関の燃焼室に連通した排気通路を形成する排気管に配設されたタービンと同燃焼室に連通した吸気通路を形成する吸気管に配設され且つ同タービンと一体的に回転するコンプレッサとを有する過給機と、
前記排気管の前記タービンよりも上流位置に一端が接続されるとともに同排気管の同タービンよりも下流位置に他端が接続されることにより同タービンを迂回するバイパス通路に介装されたウエストゲートバルブと、
指示に応じて前記ウエストゲートバルブの開度を変更することにより前記バイパス通路の流路断面積を変更するウエストゲートバルブ駆動機構と、
を備えた過給機付き内燃機関の制御装置であって、
前記機関の吸入空気流量が所定のガス流量閾値以上となる第1運転領域において同機関が運転される場合には前記タービンを通過する排ガスの流量であるタービン通過ガス流量が同ガス流量閾値となるように前記ウエストゲートバルブの開度を制御するとともに、同機関の吸入空気流量が同ガス流量閾値よりも小さい第2運転領域において同機関が運転される場合には同ウエストゲートバルブが前記バイパス通路を閉じるように、前記ウエストゲートバルブ駆動機構に指示を与えるウエストゲートバルブ開度制御手段を備えた制御装置。
A turbine disposed in an exhaust pipe forming an exhaust passage communicating with a combustion chamber of an internal combustion engine, a compressor disposed in an intake pipe forming an intake passage communicating with the combustion chamber, and rotating integrally with the turbine; A supercharger having
A wastegate interposed in a bypass passage that bypasses the turbine by connecting one end of the exhaust pipe upstream of the turbine and the other end of the exhaust pipe downstream of the turbine. A valve,
A wastegate valve drive mechanism that changes the flow passage cross-sectional area of the bypass passage by changing the opening of the wastegate valve in accordance with an instruction;
A control device for an internal combustion engine with a supercharger comprising:
When the engine is operated in a first operation region where the intake air flow rate of the engine is equal to or higher than a predetermined gas flow rate threshold value, the turbine passing gas flow rate, which is the flow rate of exhaust gas passing through the turbine, becomes the same gas flow rate threshold value. When the engine is operated in the second operation region where the intake air flow rate of the engine is smaller than the gas flow rate threshold value, the waste gate valve is controlled by the bypass passage. And a wastegate valve opening control means for giving an instruction to the wastegate valve drive mechanism so as to be closed.
請求項1に記載の過給機付き内燃機関の制御装置であって、更に、
指示に応じて前記機関の排気弁の開弁時期を変更する排気弁開弁時期変更機構と、
前記第1運転領域において前記機関が運転される場合には前記排気弁開弁時期を膨張下死点近傍の第1排気弁開弁時期に設定するとともに、前記第2運転領域において前記機関が運転される場合には前記排気弁開弁時期を前記第1排気弁開弁時期よりも進角側の第2排気弁開弁時期に設定するように、前記排気弁開弁時期変更機構に指示を与える排気弁開弁時期制御手段と、
を備えた制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, further comprising:
An exhaust valve opening timing changing mechanism for changing the opening timing of the exhaust valve of the engine according to the instruction;
When the engine is operated in the first operating region, the exhaust valve opening timing is set to the first exhaust valve opening timing in the vicinity of the expansion bottom dead center, and the engine is operated in the second operating region. In this case, the exhaust valve opening timing changing mechanism is instructed to set the exhaust valve opening timing to the second exhaust valve opening timing that is more advanced than the first exhaust valve opening timing. An exhaust valve opening timing control means to provide,
A control device comprising:
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103835819A (en) * 2012-11-22 2014-06-04 三菱电机株式会社 Control device and control method for an internal combustion engine
JP2015140724A (en) * 2014-01-29 2015-08-03 本田技研工業株式会社 Pump loss calculation device for internal combustion engine
JP2016130521A (en) * 2016-04-21 2016-07-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 Internal combustion engine control device
JP2017031826A (en) * 2015-07-29 2017-02-09 マツダ株式会社 Control device for engine
CN113864040A (en) * 2021-09-24 2021-12-31 中船动力研究院有限公司 Pressure regulating system for low-load air suction of two-stroke diesel engine and ship

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103835819A (en) * 2012-11-22 2014-06-04 三菱电机株式会社 Control device and control method for an internal combustion engine
JP2014101862A (en) * 2012-11-22 2014-06-05 Mitsubishi Electric Corp Apparatus and method for controlling internal combustion engine
US9057320B2 (en) 2012-11-22 2015-06-16 Mitsubishi Electric Corporation Control device and control method for an internal combustion engine
CN103835819B (en) * 2012-11-22 2016-12-28 三菱电机株式会社 The control device of internal combustion engine and control method
JP2015140724A (en) * 2014-01-29 2015-08-03 本田技研工業株式会社 Pump loss calculation device for internal combustion engine
US9599536B2 (en) 2014-01-29 2017-03-21 Honda Motor Co., Ltd. Pumping loss calculation device for internal combustion engine
JP2017031826A (en) * 2015-07-29 2017-02-09 マツダ株式会社 Control device for engine
JP2016130521A (en) * 2016-04-21 2016-07-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 Internal combustion engine control device
CN113864040A (en) * 2021-09-24 2021-12-31 中船动力研究院有限公司 Pressure regulating system for low-load air suction of two-stroke diesel engine and ship
CN113864040B (en) * 2021-09-24 2022-12-06 中船动力研究院有限公司 Pressure regulating system for low-load air suction of two-stroke diesel engine and ship

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