JP2012002117A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
Control device of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012002117A JP2012002117A JP2010136915A JP2010136915A JP2012002117A JP 2012002117 A JP2012002117 A JP 2012002117A JP 2010136915 A JP2010136915 A JP 2010136915A JP 2010136915 A JP2010136915 A JP 2010136915A JP 2012002117 A JP2012002117 A JP 2012002117A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- opening
- valve
- internal combustion
- combustion engine
- intake air
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 97
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 71
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 106
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 37
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 27
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 20
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 19
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 17
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 16
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 10
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 8
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 2
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000881 depressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
本発明は、本発明は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮着火式の内燃機関の制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a control device for a compression ignition type internal combustion engine such as a diesel engine.
この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献1等では、ターボ過給機において可変ディフューザの開度を切り換える際に、吸気弁又は排気弁の開閉制御を行いトルクショックの発生を抑制する装置について開示されている。
As a control device for this type of internal combustion engine, for example, in
或いは、この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献2等では、ターボ過給機において可変ディフューザの開度の切り換え制御に起因した吸入空気が低下する量を推定し、この推定された吸入低下量に応じて、スロットル弁の開度を増大することにより、トルクショックの発生を抑制する装置について開示されている。
Alternatively, as a control device for this type of internal combustion engine, for example, in
しかしながら、上述した特許文献1等によれば、排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が実施される運転領域において可変ディフューザの開度の切り換えを行う場合、排気ガスの浄化度合いが低減してしまう可能性があるという技術的な問題点が生じる。
However, according to
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、トルク変動の発生を適切に低減可能であり、有害ガスの排気を適切に低減可能である内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, for example, and provides a control device for an internal combustion engine that can appropriately reduce the occurrence of torque fluctuations and appropriately reduce exhaust of harmful gases. Let it be an issue.
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機と、を備えた内燃機関に適用され、前記内燃機関の吸気量を補正する複数種類の吸入空気量補正手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記絞り量を変更するか否かを判定可能な第1判定手段と、前記絞り量を変更すると判定された場合、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段を選択し、前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させる制御手段とを備える。 In order to solve the above-described problems, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes a turbine provided in an exhaust passage and a compressor provided in an intake passage, and the compressor changes a position of a movable vane. And a supercharger provided with a movable vane mechanism capable of changing the throttle amount of the flow path of the intake air sent out from the compressor wheel, and a plurality of types for correcting the intake air amount of the internal combustion engine An intake air amount correcting unit; a first determining unit capable of determining whether or not to change the throttle amount based on an operating state of the internal combustion engine; and when the internal combustion engine is determined to change the throttle amount, On the basis of the operating state, the intake air amount correcting means is selected from any one of the plurality of types of intake air amount correcting means, and the selected one intake air amount correcting means, And a control means for correcting the serial intake air quantity.
本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気量を補正する複数種類の吸入空気量補正手段を備える。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a plurality of types of intake air amount correction means for correcting the intake air amount of the internal combustion engine.
例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な第1判定手段によって、内燃機関の運転状態に基づいて、絞り量を変更するか否かが判定される。ここに、本発明に係る内燃機関の運転状態とは、例えば加速運転、減速運転又は等速運転等における内燃機関の出力トルクや回転速度などの定量的及び定性的な内燃機関の出力状態を意味する。 For example, the first determination means that can be configured by a memory, a processor, or the like determines whether or not to change the throttle amount based on the operating state of the internal combustion engine. Here, the operation state of the internal combustion engine according to the present invention means a quantitative and qualitative output state of the internal combustion engine such as an output torque or a rotation speed of the internal combustion engine in acceleration operation, deceleration operation or constant speed operation, for example. To do.
絞り量を変更すると判定された場合、例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な制御手段の制御下で、内燃機関の運転状態に基づいて、複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段が選択され、当該選択された一の吸入空気量補正手段によって、吸気量が補正される。 If it is determined that the throttle amount is to be changed, for example, one of the plural types of intake air amount correction means based on the operating state of the internal combustion engine under the control of a control means that can be configured by a memory, a processor, or the like. An air amount correction unit is selected, and the intake air amount is corrected by the selected one intake air amount correction unit.
これにより、絞り量を変更する際に、吸気の空燃比が目標となる空燃比と比べてリーン化又はリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化又はリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)の向上を実現することができる。 As a result, when changing the throttle amount, the degree of leanness or enrichment of the air-fuel ratio of the intake air compared to the target air-fuel ratio can be effectively reduced. As a result, the degree to which harmful gases are exhausted by leaning or enriching the air-fuel ratio can be effectively reduced. Alternatively, it is possible to effectively suppress fluctuations in the output torque of the engine and to improve the driving operability (so-called drivability) of the driver.
本発明の内燃機関の制御装置の一の態様は、前記内燃機関の運転状態がEGR運転状態であるか否かを判定可能な第2判定手段を更に備え、前記制御手段は、前記絞り量を変更すると判定された場合、且つ、前記運転状態がEGR運転状態であると判定された場合、前記EGR運転状態に基づいて、前記複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段を選択し、前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させる。 One aspect of the control device for an internal combustion engine of the present invention further comprises second determination means capable of determining whether or not the operation state of the internal combustion engine is an EGR operation state, and the control means is configured to reduce the throttle amount. If it is determined to be changed, and if it is determined that the operating state is an EGR operating state, the intake air amount of any one of the plurality of types of intake air amount correcting means based on the EGR operating state A correction unit is selected, and the intake air amount is corrected by the selected one intake air amount correction unit.
この態様によれば、例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な第2判定手段によって、内燃機関の運転状態がEGR運転状態であるか否かが判定される。ここに、本発明に係るEGR運転状態とは、排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が実施される内燃機関の運転状態を意味する。絞り量を変更すると判定された場合、且つ、運転状態がEGR運転状態であると判定された場合、制御手段の制御下で、EGR運転状態に基づいて、複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段が選択され、当該選択された一の吸入空気量補正手段によって、吸気量が補正される。 According to this aspect, for example, it is determined whether or not the operating state of the internal combustion engine is the EGR operating state by the second determining unit that can be configured by a memory, a processor, or the like. Here, the EGR operating state according to the present invention means an operating state of the internal combustion engine in which exhaust gas recirculation (EGR) is performed. When it is determined that the throttle amount is to be changed, and when it is determined that the operation state is the EGR operation state, a plurality of types of intake air amount correction units are selected based on the EGR operation state under the control of the control unit. Any one intake air amount correcting means is selected, and the intake air amount is corrected by the selected one intake air amount correcting means.
これにより、絞り量を変更し、且つ、EGRを実施する際に、吸気の空燃比が目標となる空燃比と比べてリーン化又はリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。 As a result, when changing the throttle amount and performing EGR, it is possible to effectively reduce the degree to which the air-fuel ratio of the intake air becomes leaner or richer than the target air-fuel ratio.
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様は、前記制御手段は、前記絞り量の変更と同時に前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させる。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine of the present invention, the control means corrects the intake air amount by the selected one intake air amount correction means simultaneously with the change of the throttle amount.
この態様によれば、絞り量を変更する際に吸気量を迅速に補正することができる。これにより、吸気の空燃比が目標となる空燃比からかけ離れることに迅速に対応することができる。 According to this aspect, it is possible to quickly correct the intake air amount when changing the throttle amount. As a result, it is possible to quickly cope with the fact that the air-fuel ratio of the intake air is far from the target air-fuel ratio.
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様は、前記複数種類の吸入空気量補正手段として、前記タービンの回転速度を変更可能な可変ノズル、前記絞り量を変更する変更手段、前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁機構、及び、前記タービンの回転速度を変更可能な電動発電機のうち少なくとも2つを備える。 According to another aspect of the control device for an internal combustion engine of the present invention, as the plurality of types of intake air amount correction means, a variable nozzle capable of changing the rotational speed of the turbine, a change means for changing the throttle amount, At least two of a variable valve mechanism that can change the opening and closing timing of the intake valve and a motor generator that can change the rotational speed of the turbine are provided.
この態様によれば、過給圧を適切に変化させることにより、吸気量を適切且つ高精度に補正することができる。これにより、吸気の空燃比が目標となる空燃比と比べてリーン化又はリッチ化する度合いを適切且つ高精度に低減することができる。 According to this aspect, the intake air amount can be corrected appropriately and with high accuracy by appropriately changing the supercharging pressure. As a result, the degree to which the air-fuel ratio of the intake air becomes leaner or richer than the target air-fuel ratio can be reduced appropriately and with high accuracy.
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。 Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図1乃至図7を参照して説明する。
(First embodiment)
A control apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
(車両の基本構成)
先ず、図1を参照して、第1実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図1は、第1実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、本実施形態に係る内燃機関の異常判定装置を搭載した車両は、#1気筒「1a」から#4気筒までの四つの気筒が一列に並べられた、いわゆる直列四気筒のレシプロ式内燃機関(所謂、「ディーゼルエンジン」、以下、適宜、「エンジン1」と称す)に適用した一形態を示している。エンジン1は例えば自動車の走行用駆動源として使用され、エンジン1で発生した駆動力が、図示しない、クラッチや変速機やディフェレンシャルギヤやドライブシャフトを介して車輪に伝達される。
(Basic configuration of vehicle)
First, a basic configuration of a vehicle equipped with an internal combustion engine control device according to a first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the basic configuration of a vehicle equipped with the control device for an internal combustion engine according to the first embodiment. The vehicle equipped with the abnormality determination device for an internal combustion engine according to the present embodiment is a so-called in-line four-cylinder reciprocating internal combustion engine in which four cylinders from # 1 cylinder “1a” to # 4 cylinder are arranged in a line. 1 shows an embodiment applied to a so-called “diesel engine” (hereinafter referred to as “
図1に示されるように、エンジン1は、電子スロットル弁2、AFM(Air Flow Meter)2a、シリンダ#1から#4、吸気通路3、吸気マニホールド3M、排気マニフォールド4、インタクーラー5、吸気濾過用のエアフィルタ5f、ターボ過給機6、コンプレッサ6a、タービン6b、可変ディフューザ6nの整流翼の角度を測定する角度センサー6s、エンジン1の吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ7s、DPNR(Diesel Particulate-NOx active Reduction system)触媒8、排気浄化ユニット9、燃料添加弁10、EGR通路11、EGR触媒12、EGRクーラ13、EGR弁14、排気絞り弁15、マフラー16、ECU20、インジェクタ30、コモンレール31、燃料ポンプ32、エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ33、シリンダ内の圧力を測定する圧力センサー40、及び、吸気量調節用の絞り弁(所謂、ディーゼルスロットル弁)70を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示されるように、エンジン1は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、エンジン1の還流系、所謂、EGR(Exhaust Gas Recirculation)系は、そのシリンダ#1から#4には、吸気通路3及び排気通路4が接続され、吸気通路3には吸気濾過用のエアフィルタ5f、インタクーラー5、ターボ過給機6のコンプレッサ6a、吸気量を調節するための絞り弁70が、排気通路4にはターボチャージャ6のタービン6bがそれぞれ設けられている。排気通路4のタービン6bよりも下流側には排気浄化手段としての吸蔵還元型NOx触媒の一例であるDPNR触媒8を含んだ排気浄化ユニット9と、そのDPNR触媒8の上流に還元剤としての燃料を添加する燃料添加手段としての燃料添加弁10とが設けられている。排気通路4と吸気通路3とはEGR通路11で接続され、EGR通路11には、還流ガスの流れる方向を基準として、上流側から下流側へ向かって、EGR触媒12、EGRクーラ13、及びEGR弁14が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
ターボ過給機6は、可変ディフューザ6nを備えたターボ過給機であり、設けられた可変ディフューザ6nの開度を変更することによって、コンプレッサ6aの出口での吸気の圧力を変更することができる。角度センサー6sは可変ディフューザ6nの開度を測定する。特に、可変ディフューザ6nは、第1の開度と第2の開度との2段階で開度を変更する(但し、第2の開度は第1の開度より大きく、以下、第2の開度を「開弁側の開度(後述される開位置Po)」と称し、第1の開度を「閉弁側の開度(後述される閉位置Pc)」と称す)。
The
尚、可変ディフューザ6nは、第1の開度と第2の開度との2段階で開度を変更したが、本実施形態はこの限りでない。即ち、可変ディフューザ6nは、3段階以上の多段階で開度を変更してよい。或いは、可変ディフューザ6nは、無段階で開度を変更してよい。即ち、可変ディフューザ6nについては、設けられた可変ディフューザ6nの整流翼の角度を変更することによってコンプレッサ6aの出口での吸気の圧力を変更するように構成してよい。この場合、開度センサー6sは、可変ディフューザ6nの整流翼の開度として、可変ディフューザ6nの整流翼の角度を測定してよい。
In addition, although the
ターボ過給機6は、更に、可変ノズル6vを備えた可変ノズル式ターボ過給機であり、設けられた可変ノズル6vの開度を変更することによってタービン6bの入口部分の流路断面積を変更し、タービン6bの入口での排気の圧力を変更することができる。開度センサー6vsは可変ノズル6nの開度を測定する。尚、ターボ過給機6、コンプレッサ6a、タービン6bによって、本発明に係る「過給機」の一具体例が構成されている。
The
EGR弁の開度制御は、エンジン1の運転状態に応じた所定の空燃比となるように、ECU20によって制御されてよい。
The opening degree control of the EGR valve may be controlled by the
(コンプレッサの詳細構成)
図2及び図3を参照してターボ過給機6のコンプレッサ6aについて説明する。図2はコンプレッサ6aの断面図を示し、図3はコンプレッサ6aの一部を図2の矢印III方向から見た図を示している。図2に示すようにコンプレッサ6aは、コンプレッサハウジング110と、コンプレッサハウジング110内に収容されたコンプレッサホイール120とを備えている。コンプレッサハウジング110は、コンプレッサホイール120が配置されるホイール室130と、ホイール室130の外周に設けられ、ホイール室130の出口と通じているディフューザ部140と、ディフューザ部140の外周に設けられてディフューザ部140と通じている渦巻き状のスクロール室150とを備えている。コンプレッサホイール120は、軸線Ax回りに回転可能に設けられた回転軸160の一端に取り付けられている。回転軸160の他端にはタービン6bのタービンホイール(不図示)が取り付けられている。タービンホイールが排気によって駆動されると、これによりコンプレッサホイール120が駆動される。
(Detailed configuration of compressor)
The
コンプレッサ6aには、可動ベーン機構170が設けられている。可動ベーン機構170は、ディフューザ部140に配置された複数のディフューザベーン(以下、ベーンと略称することがある。)180と、これら複数のベーン180が軸部としてのピン190を軸として回転可能なように取り付けられたベースプレート200と、ベースプレート200の裏面側に配置されたベーン操作機構210とを備えている。ベーン180は、吸気の流れを方向付ける周知の翼型形状の部品である。コンプレッサホイール120から送り出された吸気は、各ベーン180間に流入する。そのため、ベーン180間の隙間が吸気の流路となる。各ベーン180はピン190の一端部に一体回転可能に取り付けられている。図3に示したようにピン190は、周方向に一定のピッチで配置されている。それらのピン190を軸としてベーン180が回転することにより、ベーン180がそれらの間の吸気の流路を開閉するように回転する。そして、これにより吸気の流路の絞り量を変更する。
A
ベーン操作機構210は、出力部材としての出力軸220aを有するアクチュエータ220と、出力軸220aから出力された動力を各ベーン180に伝達する動力伝達機構230とを備えている。動力伝達機構230は、アクチュエータ220によって軸線Ax回りに回転駆動される不図示の駆動リングを備え、その駆動リングの回転運動を各ベーン180がピン190を軸として回転する回転運動に変換する周知の機構である。そのため、詳細な説明は省略する。アクチュエータ220は、動力伝達機構230を介して各ベーン180を図3に実線で示した閉位置Pcと破線で示した開位置Poとの間で駆動する。閉位置Pcは各ベーン180間の隙間が最小になる位置であり、開位置Poは各ベーン180間の隙間が最大になる位置である。アクチュエータ220には、出力軸220aの変位に対応した信号を出力する変位センサ220bが設けられている。尚、可動ベーン機構170によって、本発明に係る「可動ベーン機構」の一具体例が構成されている。
The
エンジン1の運転状態は、エンジンコントロールユニット(以下、ECUと呼ぶ。)20にて制御される。ECU20は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータユニットであり、所定の制御プログラムに従って電子スロットル弁2、及びアクチュエータ220等を制御することにより、エンジン1を目標とする運転状態に制御する。ECU20は、例えば吸入空気量が多くなるほど各ベーン180の位置が開位置Po側に変更されるようにアクチュエータ220の動作を制御する。このようにアクチュエータ220の動作を制御することにより、ECU20が本発明のベーン制御手段として機能する。また、ECU20は、エンジン1の運転に支障が生じる故障が発生した場合、エンジン1の運転状態がエンジン1の機関出力が制限される退避運転状態に切り替わるように電子スロットル弁2を閉じ側に制御する。
The operating state of the
加えて、各種のアクチュエータの動作は、ECU20によって制御される。ECU20には、吸気系の過給圧に対応した信号を出力する過給圧センサ7s、例えばエンジン1のクランク軸の角度に対応した信号を出力するクランク角センサ33、排気浄化ユニット9を通過した排気の温度に対応した信号を出力する排気温センサ、及びAFM(Air Flow Meter)2a、などが接続され、ECU20はこれらの出力信号を参照してエンジン1の運転状態を制御する。
In addition, the operation of various actuators is controlled by the
図示は省略したがECU20には、エンジン1の運転状態を判別するための種々のセンサが接続されている。また、ECU20には、上述した変位センサ220bが接続されている。このECU20によって、本発明に係る「制御手段」、「第1判定手段」及び「第2判定手段」の一具体例が構成されている。
Although not shown, the
(車両の基本構成:続き)
再び図1に戻る。エンジン1の吸気系は、図示しない外気を取り込むためのエアダクトから、AFM(Air Flow Meter)2a、電子スロットル弁2、吸気通路3へ流れ、更に吸気ポートを経由して、シリンダ#1から#4内の燃焼室へ吸気されるように構成されている。吸気ポートには、吸気ポートを開閉する吸気弁が設けられている。他方、エンジン1の排気系は、排気ガスが、気筒#1から#4内の燃焼室から排気ポート、図示しない排気通路4、DPNR触媒8、及びマフラー16を経由して、大気中へ排出されるように構成されている。
(Basic vehicle configuration: continued)
Returning again to FIG. The intake system of the
燃料添加弁10は、DPNR8の上流に燃料を添加してDPNR8に吸収されたNOxの放出やDPNR8のS再生のために必要な還元雰囲気を生成するために設けられている。燃料添加弁10の燃料添加動作はエンジンコントロールユニット(ECU)20にて制御される。ECU20はシリンダ#1から#4に燃料を噴射するためのインジェクタ30、燃料ポンプ32からインジェクタ30へ供給される燃料圧力を蓄えるコモンレール31の圧力調整弁といった各種の装置を操作してエジン1の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ECU20はエンジン1に吸入される空気とインジェクタ30から添加される燃料との質量比として与えられる空燃比が理論空燃比よりもリーン側に制御されるようにインジェクタ30の燃料噴射動作を制御する。
The
DPNR触媒8は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンの時は窒素酸化物(NOx)を吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチのときは吸蔵していたNOxを放出して窒素(N2)に還元する性質を有している。DPNR触媒8に吸蔵可能なNOx量には上限があるため、吸蔵されているNOx量がこの上限に達しないように触媒14からNOxを放出させてN2に還元させるNOx還元を所定の間隔で行い、DPNR触媒8の排気浄化性能を高い状態に維持する。また、DPNR触媒8は、排気中に含まれる硫黄酸化物(SOx)により被毒される。そのため、DPNR触媒8をNOx触媒から硫黄(S)が放出される温度域に昇温させるとともに排気空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにして硫黄被毒を回復させてDPNR触媒8の機能を再生させるS再生を所定の間隔で行う。以降、NOx還元及びS再生をまとめて機能再生処理と呼ぶこともある。これら機能再生処理は、燃料添加弁10からDPNR触媒8の上流の排気通路4内に燃料を添加して行う。
The
尚、本発明において吸蔵還元型NOx触媒は、NOxを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でNOxが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。また、SOxの被毒についてもその態様を問わないものである。更に、NOxやSOxの放出についてもその態様を問わない。 In the present invention, the NOx storage reduction catalyst may be any catalyst that can hold NOx in the catalyst, and whether it is absorbed or adsorbed is not limited by the term of storage. Moreover, the aspect of SOx poisoning is not limited. Furthermore, the mode of NOx and SOx release is not limited.
(動作原理)
次に、図4乃至図6を参照して、第1実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作原理について説明する。ここに、図4は、第1実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図4で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。図5は、第1実施形態に係るエンジンの運転状態をエンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって示したグラフである。尚、図5中の縦軸は、エンジンの出力トルク(N・m:Newton meter)を示し、横軸は、エンジンの回転速度(rpm:revolution per minute)を示す。図6は、第1実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度の時間軸上の変化、可変DFの開度の時間軸上の変化、ディーゼルスロットル弁70の開度の時間軸上の変化、並びに、可変ノズル6vの開度の時間軸上の変化を夫々示したグラフ(図6(a)、図6(b)、図6(c)及び図6(d))である。
(Operating principle)
Next, the operation principle of the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing an operation flow in the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment. The operation shown in FIG. 4 is repeatedly executed at a predetermined cycle such as several microseconds. FIG. 5 is a graph showing the operating state of the engine according to the first embodiment by the rotational speed of the engine and the output torque of the engine. The vertical axis in FIG. 5 indicates the engine output torque (N · m: Newton meter), and the horizontal axis indicates the engine speed (rpm: revolution per minute). FIG. 6 shows a change in the turbo rotation speed on the time axis, a change in the variable DF opening on the time axis, and the opening of the
先ず、図4に示されるように、ECU20は、車両の走行状態に応じて、可変ディフューザ6n(以下、適宜、「可変DF」と称す)の開度の変更として、閉弁側(若しくは閉じ側)の開度から開弁側(若しくは開き側)の開度への切り換えが要求されたか否かを判定する(ステップS101)。このステップS101の判定の結果、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度を切り換えが要求されたと判定される場合(ステップS101:Yes)、更に、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあるか否かが判定される(ステップS102)。
First, as shown in FIG. 4, the
ここに、本実施形態に係るモード域とは、EGR(Exhaust Gas Recirculation)を実施する可能なように、エンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって定量的及び定性的に定義されるエンジンの運転状態を意味する。典型的には、図5に示されるように、モード域は、エンジンの回転速度が小レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが小レベルであるエンジンの運転状態を意味する。 Here, the mode range according to the present embodiment refers to the engine operating state that is quantitatively and qualitatively defined by the engine rotational speed and the engine output torque so that EGR (Exhaust Gas Recirculation) can be performed. Means. Typically, as shown in FIG. 5, the mode range means an operating state of the engine in which the engine rotation speed is at a low level and the engine output torque is at a low level.
このステップS102の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定される場合(ステップS102:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁70の閉弁制御が実行される(ステップS103)。
As a result of the determination in step S102, when it is determined that the engine operating state is within the mode range under the control of the ECU 20 (step S102: Yes), the opening degree of the
ここに、ディーゼルスロットル弁70の閉弁制御とは、ディーゼルスロットル弁70の開度を、車両の走行状態に応じた基準となる基準開度から所定量だけ、可変ディフューザ6nの開度の変更と同時に閉弁させるディーゼルスロットル弁70の開度制御を意味する。ディーゼルスロットル弁70の開度の所定量は、空燃比がリーン化する度合いを低減するように個別具体的に定義可能である。
Here, the valve closing control of the
この結果、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあり、可変ディフューザ6nにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によってNOx等の有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。
As a result, the operating state of the engine is within the range of the mode region, and the degree to which the air-fuel ratio becomes lean as the
特に、ディーゼルスロットル弁70は、可変ディフューザ6nと同様に吸気系に設けられ、EGR弁14の上流側にあるので、EGR弁14の開度制御に伴う吸気量の調節を高精度且つ迅速に実行することができる。
In particular, the
他方、ステップS102の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合(ステップS102:No)、更に、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあるか否かが判定される(ステップS104)。
On the other hand, as a result of the determination in step S102, when it is not determined that the engine operating state is within the mode range under the control of the ECU 20 (step S102: No), the engine operating state is further controlled under the control of the
ここに、本実施形態に係る筒内圧限界域とは、エンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクが、エンジンの気筒内での燃料の燃焼に伴う燃焼圧がエンジンを物理的に損傷する燃焼圧の上限値を超えないように、定量的及び定性的に設定されるエンジンの運転状態を意味する。典型的には、図5に示されるように、筒内圧限界域は、エンジンの回転速度が大レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが大レベルであるエンジンの運転状態を意味する。 Here, the in-cylinder pressure limit region according to the present embodiment is the engine rotation speed and the output torque of the engine when the combustion pressure associated with the combustion of fuel in the engine cylinder physically damages the engine. It means the operating state of the engine set quantitatively and qualitatively so as not to exceed the upper limit value. Typically, as shown in FIG. 5, the in-cylinder pressure limit region means an operating state of the engine in which the engine rotational speed is at a high level and the engine output torque is at a high level.
このステップS104の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあると判定される場合(ステップS104:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換え、ディーゼルスロットル弁70の閉弁制御、及び、可変ノズル6vの開弁制御が実行される(ステップS107)。ここに、可変ノズル6vの開弁制御とは、可変ノズル6vの開度を、車両の走行状態に応じた基準となる基準開度から所定量だけ、可変ディフューザ6nの開度の変更と同時に開弁させる可変ノズル6vの開度制御を意味する。可変ノズル6vの開度の所定量は、タービン6bの回転速度を低減するように個別具体的に定義可能である。
As a result of the determination in step S104, when it is determined that the engine operating state is within the in-cylinder pressure limit range under the control of the ECU 20 (step S104: Yes), the
この結果、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあり、可変ディフューザ6nにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って空燃比がリーン化する度合いをより効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。
As a result, the engine operating state is in the range of the in-cylinder pressure limit range, and the degree to which the air-fuel ratio becomes leaner as the
特に、ECU20は、図6(b)、図6(c)及び図6(d)の時刻T1に示されるように、可変ノズル6vの開度を、可変ディフューザ6nの開度の変更及びディーゼルスロットル弁70の閉弁制御と同時に変化させることができる。これにより、タービン6bの回転速度を可変ディフューザ6nの開度の変更と同時に変化させることができるので、過給圧を迅速に変化させることができる。これにより、可変ディフューザ6nの開度の変更に伴う吸気量の調節を迅速に実行することができる。
In particular, the
典型的には、本実施形態では、図6(a)及び図6(b)の時刻T1に示されるように、タービン6bの回転速度を可変ディフューザ6nの開度の変更と同時に変化させることができる。これにより、図6(a)に示されるように、本実施形態は、測定された過給圧を所望の過給圧に近付けるように可変ノズル6vの開度を制御する比較例(所謂、過給圧のフィードバック制御を行う比較例)と比べて、慣性によって回転し続けようとするタービン6bの回転速度を迅速に低下させることができる。
Typically, in the present embodiment, as shown at time T1 in FIGS. 6A and 6B, the rotational speed of the
このように、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にある場合、所謂、全負荷域にある場合、過給圧の増加によって気筒内の圧力の上昇が限界値を超える可能性があるので、可変ディフューザ6nにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って、ディーゼルスロットル弁70の閉弁制御、及び、可変ノズル6vの開弁制御を実行することは過給圧を効果的に減少し、エンジンの耐久性を向上させることができるので、実践上、大変有益である。
Thus, when the operating state of the engine is within the range of the in-cylinder pressure limit, that is, in the so-called full load range, the increase in the pressure in the cylinder may exceed the limit value due to the increase of the supercharging pressure. Therefore, it is excessive to execute the valve closing control of the
他方、ステップS104の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあると判定されない場合(ステップS104:No)、更に、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を下回るか否かが判定される(ステップS105)。この所定値は、車両を一定の加速度で加速させる際に必要なアクセル開度を意味してよい。 On the other hand, as a result of the determination in step S104, if it is not determined that the engine operating state is within the in-cylinder pressure limit range under the control of the ECU 20 (step S104: No), the accelerator indicated by the vehicle driver It is determined whether or not the opening degree Acc is below a predetermined value (step S105). This predetermined value may mean the accelerator opening required when the vehicle is accelerated at a constant acceleration.
このステップS105の判定の結果、ECU20の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を下回ると判定されない場合、言い換えると、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を超える又は等しいと判定される場合(ステップS105:No)、ECU20の制御下で、通常域において、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行される(ステップS106)。ここに、本実施形態に係る通常域とは、モード域を除き、且つ、筒内圧限界域を除くように、定量的及び定性的に設定されるエンジンの運転状態を意味する。典型的には、図5に示されるように、通常域は、エンジンの回転速度が中レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが中レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
As a result of the determination in step S105, under the control of the
この結果、通常域において、可変ディフューザ6nにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って、増大した過給圧及び増大した吸気量を、車両の加速のために利用することができる。これにより、有害ガスが排気される度合いの低減と、車両の加速との両立を実現することができる。
As a result, in the normal range, the increased boost pressure and the increased intake air amount are used for accelerating the vehicle as the
他方、このステップS105の判定の結果、ECU20の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を下回ると判定される場合(ステップS105:Yes)、上述したように、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁70の閉弁制御が実行される(ステップS103)。特に、ディーゼルスロットル弁70の閉弁制御は、ディーゼルスロットル弁70の開度を、車両の走行状態(典型的には、車両の速度)に応じた基準となる基準開度から、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリーン化する度合いを低減する量である所定量だけ閉弁させることが好ましい。
On the other hand, as a result of the determination in step S105, when it is determined that the accelerator opening degree Acc instructed by the driver of the vehicle is below a predetermined value under the control of the ECU 20 (step S105: Yes), as described above, the
この結果、エンジンの運転状態が通常域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上(所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上)との両立を実現することができる。 As a result, when the operating state of the engine is within the normal range, the degree of exhaust of harmful gas is reduced, and the response of the vehicle to the accelerator opening indicated by the driver is improved (so-called driving operability). (That is, improvement in drivability) can be realized.
(第1実施形態に係る作用と効果との検討)
次に、図7を参照して、第1実施形態に係る作用と効果について検討する。ここに、図7は、第1実施形態及び比較例に係るコンプレッサ6aにおける圧力比と空気流量との定量的又は定性的な特性を示したグラフ(図7(a)及び図7(b))である。図7(a)及び図7(b)中の縦軸は、コンプレッサ6aの入口の圧力とコンプレッサ6aの出口の圧力との比である圧力比を示す。また、図7(a)及び図7(b)中の横軸は、空気流量を示す。この空気流量は、コンプレッサ6aに流入する空気の流量を、コンプレッサ6aの入口における温度を一定値(例えばセ氏25度)にし、且つ、圧力を一定値(例えば101.3KPa(kilo pascal))にした場合における空気の流量に修正若しくは換算した値である修正空気流量を意味してよい。
(Examination of actions and effects according to the first embodiment)
Next, with reference to FIG. 7, the operation and effect according to the first embodiment will be examined. FIG. 7 is a graph showing the quantitative or qualitative characteristics of the pressure ratio and the air flow rate in the
尚、図7(a)及び図7(b)中の点Paは、コンプレッサ6aの実際の作動点を示し、点P1は、可変DFが開き側且つタービンの回転速度が速度V0である場合におけるコンプレッサ6aの作動点を示し、点P2は可変DFが開き側且つタービンの回転速度が速度V1である場合におけるコンプレッサ6aの作動点を示す。また、図7(a)及び図7(b)において、一点鎖線の曲線は、タービンの回転速度が速度V0である場合のコンプレッサ6aの作動ラインを示し、実線の曲線は、タービンの回転速度が速度V1である場合のコンプレッサ6aの作動ラインを示す。
Note that a point Pa in FIGS. 7A and 7B indicates an actual operating point of the
また、図7(a)及び図7(b)中の点線L1は可変DFのベーンが閉じ側にある場合のコンプレッサ6aのサージラインを示し、点線L2は可変DFが開き側にある場合のコンプレッサ6aのサージラインを示している。即ち、コンプレッサ6aでは、可変DFのベーンの位置を変化させることにより、サージラインは点線L1と点線L2との間で変化する。図7(a)及び図7(b)中の点Paは、コンプレッサ6aが実際に作動している作動点を示す。また、吸気が逆流する現象であるサージが発生するサージ領域は、図7(a)及び図7(b)において各サージラインよりも左側の領域である。即ち、コンプレッサ6aの作動点Paが、一定の空気流量に対して、各サージラインを超えた場合、サージが発生してしまう。一般的には、コンプレッサ6aに流入する空気の流量が多量であるがサージが発生する可能性が高いという可変DFの開き側の状態と、コンプレッサ6aにてサージが発生する可能性は低いが流入する空気の流量を少量であるという可変DFの閉じ側の状態とがECUの制御下で適宜切り換えられる。
7A and 7B, the dotted line L1 indicates the surge line of the
一般的に、コンプレッサ6aが実際に作動している作動点Paによって示される空気流量は、タービン6bの回転速度と一義的に対応している。特に、タービン6bの回転速度を一定とした場合、可変DFの開き側の状態におけるコンプレッサ6aの空気流量は、可変DFの閉じ側の状態におけるコンプレッサ6aの空気流量と比較して多量である。
In general, the air flow rate indicated by the operating point Pa at which the
仮に、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えのみが実行される場合、図7(b)の比較例に示されるように、可変DFにおいて、閉弁側の開度から開弁側の開度へ切り換えた瞬間に着目すると、この瞬間においてはタービン6bの回転速度は、切換え前の速度と同じ速度V1のままである。このため、図7(b)の点P1から点P2の移動に示されるように、可変DFにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えと同時に、コンプレッサ6aの実際の作動点Paは空気流量が増大する側に移動する、言い換えると、コンプレッサ6aの空気流量は開弁側の開度に応じて増大してしまう。そして、所定時間経過後にタービン6bの回転速度が速度V0(但し、V1>V0)と一義的に対応した空気流量となる。このように、比較例では、コンプレッサ6aの空気流量が意図せず増大してしまう可能性があり、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いが高まってしまうという技術的な問題が生じる。或いは、空燃比のリーン化によってエンジンの出力トルクが意図せず変動しまい、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)が低下してしまうという技術的な問題が生じる。
If only the switching from the opening on the valve closing side to the opening on the valve opening side is performed as a change in the opening of the
これに対して、第1実施形態によれば、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁70の閉弁制御が実行される。言い換えると、可変DFにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えと同時に、ディーゼルスロットル弁70の開度が閉弁側に変化する。或いは、第1実施形態によれば、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変ノズル6vの開弁制御が実行される。言い換えると、可変DFにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えと同時に、可変ノズル6vの開度を開弁側に変化させ、タービン6bの回転速度を低減させる。
On the other hand, according to the first embodiment, as a change in the opening degree of the
これにより、可変DFにおいて閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが行われたにも関わらず、図7(a)の点P1に示されるように、コンプレッサ6aの実際の作動点Paは空気流量が増大する側に移動しない、言い換えると、コンプレッサ6aの空気流量は、ディーゼルスロットル弁70の開度が閉弁側に変化した分だけ増加の度合いがゼロに近付けられる。
As a result, in spite of the switching from the opening degree on the valve closing side to the opening degree on the valve opening side in the variable DF, as shown at a point P1 in FIG. The operating point Pa does not move to the side where the air flow rate increases, in other words, the degree of increase of the air flow rate of the
この結果、可変DFにおいて、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換える際に、空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)の向上を実現することができる。 As a result, in the variable DF, when switching from the opening degree on the valve closing side to the opening degree on the valve opening side, it is possible to effectively reduce the degree to which the air-fuel ratio becomes lean. As a result, the degree to which harmful gas is exhausted by leaning the air-fuel ratio can be effectively reduced. Alternatively, it is possible to effectively suppress fluctuations in the output torque of the engine and to improve the driving operability (so-called drivability) of the driver.
(第2実施形態)
(基本構成)
次に、第2実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図8及び図9を参照して説明する。先ず、図8を参照して、第2実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図8は、第2実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、第2実施形態の構成要素のうち、上述した第1実施形態と概ね同様の構成要素には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
(Second Embodiment)
(Basic configuration)
Next, an internal combustion engine control apparatus according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. First, a basic configuration of a vehicle equipped with the control device for an internal combustion engine according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the basic configuration of a vehicle equipped with the control device for an internal combustion engine according to the second embodiment. Of the constituent elements of the second embodiment, constituent elements that are substantially the same as those of the first embodiment described above are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted as appropriate.
図8に示されるように、第2実施形態に係るエンジン1は、電子スロットル弁2、AFM(Air Flow Meter)2a、シリンダ#1から#4、吸気通路3、吸気マニホールド3M、排気マニフォールド4、インタクーラー5、吸気濾過用のエアフィルタ5f、ターボ過給機6、コンプレッサ6a、タービン6b、可変ディフューザ6nの整流翼の角度を測定する角度センサー6s、エンジン1の吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ7s、DPNR触媒8、排気浄化ユニット9、燃料添加弁10、EGR通路11、EGR触媒12、EGRクーラ13、EGR弁14、排気絞り弁15、マフラー16、ECU20、インジェクタ30、コモンレール31、燃料ポンプ32、エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ33、シリンダ内の圧力を測定する圧力センサー40、吸気量調節用の絞り弁(所謂、ディーゼルスロットル弁)70、及び、可変動弁機構80を備えて構成されている。
As shown in FIG. 8, the
可変動弁機構80は、吸気弁の閉弁時期を変化可能な機構である。典型的には、可変動弁機構80は、吸気弁の閉弁タイミングを遅角させる遅角制御、或いは、吸気弁の閉弁タイミングを進角させる進角制御を実行可能である。
The
(動作原理)
次に、第2実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図9を参照して説明する。ここに、図9は、第2実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図9で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。
(Operating principle)
Next, control processing in the control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing an operation flow in the control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment. The operation shown in FIG. 9 is repeatedly executed at a predetermined cycle such as several microseconds.
先ず、図9に示されるように、ECU20は、車両の走行状態に応じて、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが要求されたか否かを判定する(ステップS201)。このステップS201の判定の結果、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度を切り換えが要求されたと判定される場合(ステップS201:Yes)、更に、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内、又は、筒内圧限界域の範囲内にあるか否かが判定される(ステップS202)。このステップS202の判定の結果、エンジンの運転状態がモード域の範囲内、又は、筒内圧限界域の範囲内にあると判定される場合(ステップS202:Yes)、ECU20の制御下で、モード域又は筒内圧限界域において、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変動弁機構の閉弁タイミングを遅角させる遅角制御が実行される(ステップS203)。ここに、本実施形態に係る「可変動弁機構の閉弁タイミングを遅角させる遅角制御」とは、可変動弁機構の閉弁時期を、車両の走行状態に応じた基準となる基準時期から所定時間だけ遅くさせる可変動弁機構の制御を意味する。この所定時間は、気筒に吸気される吸気量を低減させるように個別具体的に定義可能である。尚、この所定時間は、エンジンの回転速度及びエンジンのクランク角度によって定義されてよい。
First, as shown in FIG. 9, the
この結果、モード域又は筒内圧限界域において、空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。 As a result, the degree to which the air-fuel ratio becomes lean can be effectively reduced in the mode region or the in-cylinder pressure limit region. As a result, the degree to which harmful gas is exhausted by leaning the air-fuel ratio can be effectively reduced.
特に、モード域においては、可変動弁機構の閉弁タイミングの遅角制御により、圧縮行程の終了時点での気筒内の温度、所謂、圧縮端温度を下げることができるので、有害ガスが排気される度合いをより効果的に低減することができるので、実践上、大変有益である。或いは、特に、筒内圧限界域においては、可変動弁機構の閉弁タイミングの遅角制御により、気筒内の圧力を効果的に低減することができ、エンジンの物理的な耐久性を向上させることができるので、実践上、大変有益である。 In particular, in the mode region, the temperature inside the cylinder at the end of the compression stroke, the so-called compression end temperature, can be lowered by retarding the valve closing timing of the variable valve mechanism, so harmful gases are exhausted. In practice, it is very beneficial. Or, in particular, in the in-cylinder pressure limit region, the pressure in the cylinder can be effectively reduced by retarding the valve closing timing of the variable valve mechanism, thereby improving the physical durability of the engine. This is very useful in practice.
上述のステップS202の判定の結果、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にない、且つ、筒内圧限界域の範囲内にないと判定される場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲外にあり、且つ、筒内圧限界域の範囲外にあると判定される場合、(ステップS202:No)、更に、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を下回るか否かが判定される(ステップS204)。この所定値は、車両を一定の加速度で加速させる際に必要なアクセル開度を意味してよい。 As a result of the determination in step S202 described above, if it is determined that the engine operating state is not within the mode range and is not within the in-cylinder pressure limit range, in other words, the engine operating state is within the mode range. When it is determined that the vehicle is outside the range and outside the range of the in-cylinder pressure limit range (step S202: No), whether or not the accelerator opening degree Acc instructed by the driver of the vehicle is below a predetermined value. Is determined (step S204). This predetermined value may mean the accelerator opening required when the vehicle is accelerated at a constant acceleration.
このステップS204の判定の結果、ECU20の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を下回ると判定されない場合、言い換えると、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を超える又は等しいと判定される場合(ステップS204:No)、ECU20の制御下で、通常域において、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行される(ステップS206)。
As a result of the determination in step S204, if it is not determined that the accelerator opening Acc instructed by the vehicle driver is below a predetermined value under the control of the
この結果、通常域において、可変ディフューザ6nにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って増大した過給圧及び増大した吸気量を、車両の加速のために利用することができる。これにより、有害ガスが排気される度合いの低減と、車両の加速との両立を実現することができる。
As a result, in the normal range, the boost pressure and the increased intake air amount that are increased by switching from the opening degree on the valve closing side to the opening degree on the valve opening side in the
他方、上述したステップS204の判定の結果、ECU20の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を下回ると判定される場合(ステップS204:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、アクセル開度に応じた可変動弁機構の閉弁タイミングの遅角制御が実行される(ステップS205)。特に、可変動弁機構の閉弁タイミングの遅角制御においては、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリーン化する度合いを低減する量である遅角量だけ遅くさせることが好ましい。
On the other hand, as a result of the determination in step S204 described above, when it is determined that the accelerator opening degree Acc instructed by the driver of the vehicle is below a predetermined value under the control of the ECU 20 (step S204: Yes), under the control of the
この結果、エンジンの運転状態が通常域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上(所謂、運転操作性の向上、ドライバビリティの向上)との両立を実現することができる。 As a result, when the operating state of the engine is within the normal range, the degree of exhaust of harmful gas is reduced, and the response of the vehicle to the accelerator opening indicated by the driver is improved (so-called driving operability). And improvement in drivability) can be realized.
(第3実施形態)
(基本構成)
次に、第3実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図10乃至図12を参照して説明する。先ず、図10を参照して、第3実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図10は、第3実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、第3実施形態の構成要素のうち、上述した第1実施形態と概ね同様の構成要素には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
(Third embodiment)
(Basic configuration)
Next, an internal combustion engine control apparatus according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. First, a basic configuration of a vehicle equipped with the control device for an internal combustion engine according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic diagram schematically showing the basic configuration of a vehicle equipped with the control device for an internal combustion engine according to the third embodiment. Of the constituent elements of the third embodiment, constituent elements that are substantially the same as those of the first embodiment described above are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted as appropriate.
図10に示されるように、第3実施形態に係るエンジン1は、電子スロットル弁2、AFM(Air Flow Meter)2a、シリンダ#1から#4、吸気通路3、吸気マニホールド3M、排気マニフォールド4、インタクーラー5、吸気濾過用のエアフィルタ5f、ターボ過給機6、コンプレッサ6a、タービン6b、電動発電機6m、可変ディフューザ6nの整流翼の角度を測定する角度センサー6s、エンジン1の吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ7s、DPNR触媒8、排気浄化ユニット9、燃料添加弁10、EGR通路11、EGR触媒12、EGRクーラ13、EGR弁14、排気絞り弁15、マフラー16、ECU20、インジェクタ30、コモンレール31、燃料ポンプ32、エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ33、シリンダ内の圧力を測定する圧力センサー40、及び、吸気量調節用の絞り弁(所謂、ディーゼルスロットル弁)70を備えて構成されている。
As shown in FIG. 10, the
電動発電機6mは、タービン6bの回転速度を変化可能な電動発電機である。典型的には、電動発電機6mは、電力の回生によって、タービン6bの回転速度を減速可能である。或いは、電動発電機6mは、力行によって、タービン6bの回転速度を加速可能であり、所謂、モータアシスト方式のターボ過給を実行可能である。
The
電動発電機6mにおける回転速度や回転トルク等の回転状態は、上述のECU20によって制御される。
The rotational state such as the rotational speed and rotational torque in the
(動作原理)
次に、第3実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図11及び図12を参照して説明する。ここに、図11は、第3実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図11で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第3実施形態において、上述した第2実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。図12は、第3実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度の時間軸上の変化、可変DFの開度の時間軸上の変化、並びに、回生の実施及び非実施の時間軸上の変化を夫々示したグラフ(図12(a)、図12(b)及び図12(c))である。尚、図12(c)中の回生フラグのオフは、回生の非実施を示し、回生フラグのオンは、回生の実施を示す。
(Operating principle)
Next, control processing in the control apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a flowchart showing an operation flow in the control apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment. The operation shown in FIG. 11 is repeatedly executed at a predetermined cycle such as several microseconds. In the third embodiment, processes that are substantially the same as those in the second embodiment described above are given the same step numbers, and descriptions thereof are omitted as appropriate. FIG. 12 shows changes in the time axis of the turbo rotation speed, changes in the opening degree of the variable DF on the time axis, and on the time axis in which regeneration is performed and not performed in the control apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment. 12 is a graph (FIG. 12A, FIG. 12B, and FIG. 12C) showing the change of each. Note that turning off the regeneration flag in FIG. 12C indicates that regeneration is not performed, and turning on the regeneration flag indicates that regeneration is performed.
上述したステップS202の判定の結果、エンジンの運転状態がモード域の範囲内、又は、筒内圧限界域の範囲内にあると判定される場合(ステップS202:Yes)、ECU20の制御下で、モード域又は筒内圧限界域において、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、電動発電機6mによる電力の回生が実行され、タービン6bの回転速度が減速される(ステップS301)。この電動発電機の回生によるタービン6bの回転速度の減速の度合いは、過給圧を減少させ、吸気量を減少させるように個別具体的に定義可能である。
As a result of the determination in step S202 described above, when it is determined that the engine operating state is within the mode range or in-cylinder pressure limit range (step S202: Yes), the mode is controlled under the control of the
典型的には、本実施形態では、図12(b)及び図12(c)に示されるように、可変ディフューザ6nの開度の変更としての閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えの実行と同時に、時刻T1において、電動発電機による電力の回生が実行される。これにより、図12(a)に示されるように、タービン6bの回転速度を可変ディフューザ6nの開度の変更と同時に減速させることができる。これにより、図12(a)に示されるように、本実施形態によれば、電動発電機における電力の回生によるタービン6bの回転速度の減速が実施されない比較例と比べて、慣性によって回転し続けようとするタービン6bの回転速度を迅速に低下させることができる。
Typically, in this embodiment, as shown in FIG. 12B and FIG. 12C, the opening on the valve opening side is changed from the opening on the valve closing side as a change in the opening of the
この結果、モード域又は筒内圧限界域において、空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。 As a result, the degree to which the air-fuel ratio becomes lean can be effectively reduced in the mode region or the in-cylinder pressure limit region. As a result, the degree to which harmful gas is exhausted by leaning the air-fuel ratio can be effectively reduced.
特に、筒内圧限界域においては、電動発電機における電力の回生を用いたタービン6bの回転速度の減速により、過給圧を効果的に低減することができ、気筒内の圧力を効果的に低減することができ、エンジンの耐久性を向上させることができるので、実践上、大変有益である。
In particular, in the in-cylinder pressure limit region, the supercharging pressure can be effectively reduced by reducing the rotational speed of the
他方、上述したステップS204の判定の結果、ECU20の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を下回ると判定される場合(ステップS204:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更として、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、アクセル開度に応じた電動発電機による電力の回生が実行され、タービン6bの回転速度が減速される(ステップS302)。特に、電動発電機による電力の回生における回生量は、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリーン化する度合いを低減する量であることが好ましい。
On the other hand, as a result of the determination in step S204 described above, when it is determined that the accelerator opening degree Acc instructed by the driver of the vehicle is below a predetermined value under the control of the ECU 20 (step S204: Yes), under the control of the
この結果、エンジンの運転状態が通常域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上(所謂、運転操作性の向上、ドライバビリティの向上)との両立を実現することができる。 As a result, when the operating state of the engine is within the normal range, the degree of exhaust of harmful gas is reduced, and the response of the vehicle to the accelerator opening indicated by the driver is improved (so-called driving operability). And improvement in drivability) can be realized.
(第4実施形態)
(基本構成)
次に、第4実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図13及び図14を参照して説明する。先ず、図13を参照して、第4実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図13は、第4実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、第4実施形態の構成要素のうち、上述した第1実施形態と概ね同様の構成要素には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
(Fourth embodiment)
(Basic configuration)
Next, a control device for an internal combustion engine according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. First, with reference to FIG. 13, a basic configuration of a vehicle equipped with the control device for an internal combustion engine according to the fourth embodiment will be described. FIG. 13 is a schematic diagram schematically showing the basic configuration of a vehicle equipped with the control device for an internal combustion engine according to the fourth embodiment. Of the constituent elements of the fourth embodiment, constituent elements that are substantially the same as those of the first embodiment described above are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted as appropriate.
図13に示されるように、第4実施形態に係るエンジン1は、電子スロットル弁2、AFM(Air Flow Meter)2a、シリンダ#1から#4、吸気通路3、吸気マニホールド3M、排気マニフォールド4、インタクーラー5、吸気濾過用のエアフィルタ5f、ターボ過給機6、コンプレッサ6a、タービン6b、可変ディフューザ6nの整流翼の角度を測定する角度センサー6s、エンジン1の吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ7s、DPNR触媒8、排気浄化ユニット9、燃料添加弁10、EGR通路11、EGR触媒12、EGRクーラ13、EGR弁14、排気絞り弁15、マフラー16、ECU20、インジェクタ30、コモンレール31、燃料ポンプ32、エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ33、シリンダ内の圧力を測定する圧力センサー40、無段変速装置50、及び、吸気量調節用の絞り弁(所謂、ディーゼルスロットル弁)70を備えて構成されている。
As shown in FIG. 13, the
無段変速装置50は、例えばCVT(Continuous Variable Transmission)等の無段階変速装置であって、エンジン1における回転速度や回転トルク等のエンジン1の出力状態を無段階で変化可能である。
The continuously
(動作原理)
次に、第4実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図14を参照して説明する。ここに、図14は、第4実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図14で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第4実施形態において、上述した第1実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。
(Operating principle)
Next, control processing in the control apparatus for an internal combustion engine according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a flowchart showing an operation flow in the control apparatus for an internal combustion engine according to the fourth embodiment. The operation shown in FIG. 14 is repeatedly executed at a predetermined cycle such as several microseconds. In the fourth embodiment, processes that are substantially the same as those in the first embodiment described above are given the same step numbers, and descriptions thereof are omitted as appropriate.
上述したステップS102の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定される場合(ステップS102:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更としての、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換え、燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御、並びに、無段変速装置による変速が実行される(ステップS401)。ここに、本実施形態に係る「燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御」とは、燃料の噴射時期を、車両の走行状態に応じた基準となる基準時期から所定時間だけ遅くさせる燃料の噴射制御を意味する。この所定時間は、燃料の燃焼によって発生する燃焼圧を低減させるように個別具体的に定義可能である。尚、この所定時間は、エンジンの回転速度及びエンジンのクランク角度によって定義されてよい。また、本実施形態に係る無段変速装置による変速は、燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御によるエンジンの出力トルクの変動を低減できるように個別具体的に実行される。
As a result of the determination in step S102 described above, when it is determined that the engine operating state is within the mode range under the control of the ECU 20 (step S102: Yes), the
このような燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御によって、燃料の燃焼圧を低減させることにより、モード域の運転状態において、可変ディフューザ6nにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って、空燃比がリーン化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。
By reducing the fuel combustion pressure by retarding the fuel injection timing, the opening of the
上述したステップS104の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態が筒内圧限界域の範囲内にあると判定される場合(ステップS104:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換え、及び、燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御が実行される(ステップS403)。
As a result of the determination in step S104 described above, when it is determined that the engine operating state is within the in-cylinder pressure limit region under the control of the ECU 20 (step S104: Yes), the
この結果、筒内圧限界域のエンジンの運転状態において、可変ディフューザ6nにおける閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換えに伴って、空燃比がリーン化する度合いをより効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリーン化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。特に、筒内圧限界域においては、燃料の噴射タイミングを遅角させる遅角制御により、過給圧を効果的に低減することができ、気筒内の圧力を効果的に低減することができ、エンジンの耐久性を向上させることができるので、実践上、大変有益である。
As a result, in the operating state of the engine in the in-cylinder pressure limit region, the degree to which the air-fuel ratio becomes leaner more effectively as the
他方、上述したステップS105の判定の結果、ECU20の制御下で、車両の運転者が指示したアクセル開度Accが所定値を下回ると判定される場合(ステップS105:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更としての、閉弁側の開度から開弁側の開度への切り換え、並びに、無段変速装置による変速が実行される(ステップS402)。
On the other hand, as a result of the determination in step S105 described above, when it is determined that the accelerator opening Acc instructed by the driver of the vehicle is below a predetermined value under the control of the ECU 20 (step S105: Yes), under the control of the
特に、無段変速装置の変速における、変速時期や変速段の変化等の変速に関する各種のパラメータは、アクセル開度に応じて設定されると共に、空燃比がリーン化する度合いを低減できるように設定することが好ましい。 In particular, various speed-related parameters such as shift timing and shift speed change in the continuously variable transmission are set according to the accelerator opening and set so that the degree of lean air-fuel ratio can be reduced. It is preferable to do.
この結果、通常域のエンジンの運転状態において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上(所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上)との両立を実現することができる。 As a result, when the engine is operating in the normal range, the degree to which harmful gases are exhausted is reduced, and the responsiveness of the vehicle to the accelerator opening indicated by the driver is improved (so-called driving operability, that is, drivability is improved). ) Can be realized.
(第5実施形態)
(動作原理)
次に、第5実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図15乃至図17を参照して説明する。ここに、図15は、第5実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図15で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第5実施形態の構成要素は、上述した第1実施形態と概ね同様であるので、それらの説明は適宜、省略する。図16は、第5実施形態に係るエンジンの運転状態をエンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって示したグラフである。尚、図16中の縦軸は、エンジンの出力トルク(N・m:Newton meter)を示し、横軸は、エンジンの回転速度(rpm:revolution per minute)を示す。
(Fifth embodiment)
(Operating principle)
Next, control processing in the control apparatus for an internal combustion engine according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 17. FIG. 15 is a flowchart showing an operation flow in the control apparatus for an internal combustion engine according to the fifth embodiment. The operation shown in FIG. 15 is repeatedly executed at a predetermined cycle such as several microseconds. In addition, since the components of the fifth embodiment are substantially the same as those of the first embodiment described above, description thereof will be omitted as appropriate. FIG. 16 is a graph showing the operating state of the engine according to the fifth embodiment by the engine speed and the engine output torque. The vertical axis in FIG. 16 represents the engine output torque (N · m: Newton meter), and the horizontal axis represents the engine rotation speed (rpm: revolution per minute).
先ず、図15に示されるように、ECU20は、車両の走行状態に応じて、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが要求されたか否かを判定する(ステップS501)。このステップS501の判定の結果、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度を切り換えが要求されたと判定される場合(ステップS501:Yes)、更に、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあるか否かが判定される(ステップS502)。ここに、第5実施形態に係るモード域とは、エンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって定義されるEGRを実施するエンジンの運転状態を意味する。
First, as shown in FIG. 15, the
上述したステップS502の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定される場合(ステップS502:Yes)、ECU20の制御下で、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開状態であるか否かが判定される(ステップS503)。このステップS503の判定の結果、ECU20の制御下で、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開状態であると判定される場合(ステップS503:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、EGR弁14の閉弁制御が実行される(ステップS504)。典型的には、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開である状態の下で、可変DFにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、EGR弁14の開度を閉弁側に変化させる。特に、EGR弁14の閉弁制御は、EGR弁14の開度を、車両の走行状態(典型的には、車両の速度)に応じた基準となる基準開度から、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリッチ化する度合いを低減する量である所定量だけ閉弁させることが好ましい。
As a result of the determination in step S502 described above, when it is determined that the engine operating state is within the mode range under the control of the ECU 20 (step S502: Yes), the
この結果、可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、第2のモード域において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、第2のモード域において、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)の向上を実現することができる。ここに、第5実施形態に係る第2のモード域とは、車両の加速状態において、EGRを実施し、且つ、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開状態である運転状態を意味し、典型的には、図16に示されるように、エンジンの回転速度が中レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが中レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
As a result, when the variable DF is switched from the opening degree on the valve opening side to the opening degree on the valve closing side, the degree to which the air-fuel ratio becomes rich can be effectively reduced. Thereby, in the second mode region, it is possible to effectively reduce the degree to which harmful gas is exhausted by enrichment of the air-fuel ratio. Alternatively, in the second mode region, it is possible to effectively suppress fluctuations in the output torque of the engine and to improve the driver's driving operability (so-called drivability). Here, the second mode region according to the fifth embodiment means an operating state in which EGR is performed in the acceleration state of the vehicle and the opening degree of the
上述したステップS503の判定の結果、ECU20の制御下で、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開状態であると判定されない場合、言い換えると、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開状態でないと判定される場合(ステップS503:No)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁70の開弁制御が実行される(ステップS505)。特に、ディーゼルスロットル弁70の開弁制御においては、ディーゼルスロットル弁70の開度を、車両の走行状態(典型的には、車両の速度)に応じた基準となる基準開度から、過給圧を増大する量であり且つ空燃比のリッチ化の度合いを低減する所定量だけ開弁させることが好ましい。
As a result of the determination in step S503 described above, when it is not determined that the opening degree of the
この結果、可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、エンジンの運転状態が第1のモード域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上(所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上)との両立を実現することができる。ここに、第5実施形態に係る第1のモード域とは、車両の加速状態において、EGRを実施する運転状態であり、且つ、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開状態でない運転状態を意味し、典型的には、図16に示されるように、エンジンの回転速度が小レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが小レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
As a result, when the variable DF is switched from the opening degree on the valve opening side to the opening degree on the valve closing side, when the engine operating state is within the range of the first mode region, the degree to which harmful gas is exhausted. It is possible to realize both the reduction and the improvement of the vehicle responsiveness to the accelerator opening instructed by the driver (so-called driving operability, that is, improvement of drivability). Here, the first mode region according to the fifth embodiment means an operating state in which the EGR is performed in the acceleration state of the vehicle and the opening degree of the
上述のステップS502の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にないと判定される場合(ステップS502:No)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変ノズル6vの閉弁制御が実行される(ステップS506)。言い換えると、可変DFにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、可変ノズル6vの開度を閉弁側に変化させ、タービン6bの回転速度を増加させる。ここに、可変ノズル6vの閉弁制御とは、可変ノズル6vの開度を、車両の走行状態に応じた基準となる基準開度から所定量だけ、閉弁させる可変ノズル6vの開度制御を意味する。可変ノズル6vの開度の所定量は、タービン6bの回転速度を増加させ、ひいては過給圧を増加させるように個別具体的に定義可能である。
As a result of the determination in step S502 described above, when it is not determined that the engine operating state is within the mode range under the control of the
即ち、ECU20は、可変ノズル6vの開度を、可変ディフューザ6nの開度の変更と同時に変化させる。これにより、タービン6bの回転速度を可変ディフューザ6nの開度の変更と同時に変化させることができるので、過給圧を迅速に変化させることができる。これにより、吸気量の調節を迅速に実行することができる。典型的には、第5実施形態では、タービン6bの回転速度を可変ディフューザ6nの開度の変更と同時に増加させることができる。これにより、第5実施形態は、測定された過給圧を所望の過給圧に近付けるように可変ノズル6vの開度を制御する比較例(所謂、過給圧のフィードバック制御を行う比較例)と比べて、慣性によって回転し続けようとするタービン6bの回転速度を迅速に増加させることができる。
That is, the
この結果、可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、過給圧を増加させ、吸気量を増加させ、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、モード域外の運転状態において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、モード域外の運転状態において、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)の向上を実現することができる。このモード域外の運転状態とは、車両の加速状態において、EGRを実施しない運転状態を意味し、典型的には、図16に示されるように、エンジンの回転速度が大レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが大レベルであるエンジンの運転状態を意味する。 As a result, when switching from the opening on the valve opening side to the opening on the valve closing side in the variable DF, the boost pressure is increased, the intake air amount is increased, and the degree to which the air-fuel ratio becomes rich is effectively reduced. be able to. As a result, it is possible to effectively reduce the degree to which harmful gas is exhausted by enrichment of the air-fuel ratio in the operating state outside the mode range. Alternatively, this makes it possible to effectively suppress fluctuations in the engine output torque and improve the driver's driving operability (so-called drivability) in the driving state outside the mode range. The driving state outside the mode range means a driving state in which EGR is not performed in the acceleration state of the vehicle. Typically, as shown in FIG. 16, the engine rotational speed is at a high level, and It means the engine operating state where the engine output torque is at a high level.
特に、可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える要求がモード域外において行われた際に、可変DFにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、可変ノズル6vの開度を閉弁側に変化させ、タービン6bの回転速度を増加させることは、過給圧や吸気量が減少することによる減速運転中に更なる減速感を運転者が感じてしまうことを効果的に防止することができるので、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)を向上させる点で、実践上、大変有益である。
In particular, when a request to switch from the opening on the valve opening side to the opening on the valve closing side is made outside the mode range in the variable DF, switching from the opening on the valve opening side to the opening on the valve closing side in the variable DF is performed. At the same time, changing the opening of the variable nozzle 6v toward the valve closing side and increasing the rotational speed of the
(第5実施形態に係る作用と効果との検討)
次に、図17を参照して、第5実施形態に係る作用と効果について検討する。ここに、図17は、第5実施形態及び比較例に係るコンプレッサ6aにおける圧力比と空気流量との定量的又は定性的な特性を示したグラフ(図17(a)及び図17(b))である。図17(a)及び図17(b)中の縦軸は、コンプレッサ6aの入口の圧力とコンプレッサ6aの出口の圧力との比である圧力比を示す。また、図17(a)及び図17(b)中の横軸は、空気流量を示す。この空気流量は、上述した修正空気流量を意味してよい。
(Examination of actions and effects according to the fifth embodiment)
Next, with reference to FIG. 17, the effect | action and effect which concern on 5th Embodiment are examined. FIG. 17 is a graph showing quantitative or qualitative characteristics of the pressure ratio and the air flow rate in the
尚、図17(a)及び図17(b)中の点Paは、コンプレッサ6aの実際の作動点を示し、点P3は、可変DFが閉じ側且つタービンの回転速度が速度V1である場合におけるコンプレッサ6aの作動点を示し、点P4は可変DFが閉じ側且つタービンの回転速度が速度V0である場合におけるコンプレッサ6aの作動点を示す。また、図17(a)及び図17(b)において、一点鎖線の曲線は、タービンの回転速度が速度V0である場合のコンプレッサ6aの作動ラインを示し、実線の曲線は、タービンの回転速度が速度V1である場合のコンプレッサ6aの作動ラインを示す。
Note that a point Pa in FIGS. 17A and 17B indicates an actual operating point of the
また、図17(a)及び図17(b)中の点線L1は可変DFのベーンが閉じ側にある場合のコンプレッサ6aのサージラインを示し、点線L2は可変DFが開き側にある場合のコンプレッサ6aのサージラインを示している。即ち、コンプレッサ6aでは、可変DFのベーンの位置を変化させることにより、サージラインは点線L1と点線L2との間で変化する。図17(a)及び図17(b)中の点Paは、コンプレッサ6aが実際に作動している作動点を示す。また、吸気が逆流する現象であるサージが発生するサージ領域は、図17(a)及び図17(b)において各サージラインよりも左側の領域である。尚、サージ、サージライン及びタービンの回転速度に関する一般的な物理現象は上述した第1実施形態と概ね同様であるので、説明を省略する。
17A and 17B, the dotted line L1 indicates the surge line of the
仮に、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えのみが実行される場合、図17(b)の比較例に示されるように、可変DFにおいて、開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換えた瞬間に着目すると、この瞬間においてはタービン6bの回転速度は、切換え前の速度と同じ速度V0のままである。このため、図17(b)の点P3から点P4の移動に示されるように、可変DFにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、コンプレッサ6aの実際の作動点Paは空気流量が減少する側に移動する、言い換えると、コンプレッサ6aの空気流量は閉弁側の開度に応じて減少してしまう。そして、所定時間経過後にタービン6bの回転速度が速度V1(但し、V1>V0)と一義的に対応した空気流量となる。このように、比較例では、コンプレッサ6aの空気流量が意図せず減少してしまう可能性があり、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いが高まってしまうという技術的な問題が生じる。或いは、空燃比のリッチ化によってエンジンの出力トルクが意図せず変動しまい、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)が低下してしまうという技術的な問題が生じる。
If the opening of the
これに対して、第5実施形態によれば、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、ディーゼルスロットル弁70の開弁制御が実行される。言い換えると、可変DFにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、ディーゼルスロットル弁70の開度が開弁側に変化する。或いは、第5実施形態によれば、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変ノズル6vの閉弁制御が実行される。言い換えると、可変DFにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、可変ノズル6vの開度を閉弁側に変化させ、タービン6bの回転速度を増加させる。
On the other hand, according to the fifth embodiment, as a change in the opening degree of the
或いは、第5実施形態によれば、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、EGR弁14の閉弁制御が実行される。典型的には、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開である状態の下で、可変DFにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、EGR弁14の開度を閉弁側に変化させる。特に、EGR弁14の閉弁制御は、EGR弁14の開度を、車両の走行状態(典型的には、車両の速度)に応じた基準となる基準開度から、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリッチ化する度合いを低減する量である所定量だけ閉弁させることが好ましい。
Alternatively, according to the fifth embodiment, as a change in the opening degree of the
これにより、可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが行われたにも関わらず、図17(a)の点P3に示されるように、コンプレッサ6aの実際の作動点Paは空気流量が減少する側に移動しない、言い換えると、コンプレッサ6aの空気流量は、ディーゼルスロットル弁70の開度が開弁側に変化した分だけ減少の度合いがゼロに近付けられる。
As a result, in spite of the switching from the opening degree on the valve opening side to the opening degree on the valve closing side in the variable DF, as shown by a point P3 in FIG. The operating point Pa does not move to the side where the air flow rate decreases, in other words, the degree of decrease of the air flow rate of the
この結果、可変DFにおいて、開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)の向上を実現することができる。 As a result, in the variable DF, when the opening degree on the valve opening side is switched to the opening degree on the valve closing side, the degree of enrichment of the air-fuel ratio can be effectively reduced. Thereby, the degree to which harmful gas is exhausted by enrichment of the air-fuel ratio can be effectively reduced. Alternatively, it is possible to effectively suppress fluctuations in the output torque of the engine and to improve the driving operability (so-called drivability) of the driver.
特に、運転者がアクセルを踏み込んでいるにもかかわらず減速してしまう運転状態においては、空燃比がリッチ化する傾向が顕著に現れるので、第5実施形態に係るディーゼルスロットル弁70の開弁制御、可変ノズル6vの閉弁制御、及びEGR弁の閉弁制御のうち少なくとも一つを行うことは、実践上、大変有益である。
In particular, in an operating state in which the driver decelerates while depressing the accelerator, the tendency of the air-fuel ratio to become rich appears prominently. Therefore, the valve opening control of the
(第6実施形態)
(動作原理)
次に、第6実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図18を参照して説明する。ここに、図18は、第6実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図18で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第6実施形態の構成要素は、上述した第2実施形態と概ね同様である。また、第6実施形態において、上述した第5実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。
(Sixth embodiment)
(Operating principle)
Next, control processing in the control apparatus for an internal combustion engine according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a flowchart showing an operation flow in the control apparatus for an internal combustion engine according to the sixth embodiment. The operation shown in FIG. 18 is repeatedly executed at a predetermined cycle such as several microseconds. The components of the sixth embodiment are substantially the same as those of the second embodiment described above. In the sixth embodiment, the same step numbers are assigned to processes that are substantially the same as those in the fifth embodiment described above, and description thereof is omitted as appropriate.
上述したステップS501を経て、上述のステップS502の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にないと判定される場合(ステップS502:No)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、可変動弁機構80によって吸気弁の閉弁タイミングを進角させる進角制御が実行される(ステップS601)。ここに、第6実施形態に係る「可変動弁機構80によって吸気弁の閉弁タイミングを進角させる進角制御」とは、可変動弁機構80による吸気弁の閉弁時期を、車両の走行状態に応じた基準となる基準時期から所定時間だけ早くさせる可変動弁機構の制御を意味する。この所定時間は、気筒に吸気される吸気の吸気効率を高め、過給圧を増加させ、吸気量を増加させるように個別具体的に定義可能である。尚、この所定時間は、エンジンの回転速度及びエンジンのクランク角度によって定義されてよい。
If the engine operating state is not determined to be within the range of the mode range under the control of the
この結果、可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、過給圧を増加させ、吸気量を増加させ、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、モード域外の運転状態において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、モード域外の運転状態において、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)の向上を実現することができる。 As a result, when switching from the opening on the valve opening side to the opening on the valve closing side in the variable DF, the boost pressure is increased, the intake air amount is increased, and the degree to which the air-fuel ratio becomes rich is effectively reduced. be able to. As a result, it is possible to effectively reduce the degree to which harmful gas is exhausted by enrichment of the air-fuel ratio in the operating state outside the mode range. Alternatively, this makes it possible to effectively suppress fluctuations in the engine output torque and improve the driver's driving operability (so-called drivability) in the driving state outside the mode range.
特に、上述したように、可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える要求がモード域外において行われた際に、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えを実行させることに加えて、可変動弁機構80によって吸気弁の閉弁タイミングを進角させる進角制御を実行させる。これにより、吸気効率を高め、過給圧及び吸気量を維持させることができるので、過給圧や吸気量が減少することによる減速運転中に更なる減速感を運転者が感じてしまうことを効果的に防止することができる。以上より、第6実施形態は、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)を向上させる点で、実践上、大変有益である。
In particular, as described above, when the variable DF is requested to switch from the opening degree on the valve opening side to the opening degree on the valve closing side, the opening degree on the valve opening side is changed to the opening degree on the valve closing side. In addition to executing the switching, the
(第7実施形態)
(動作原理)
次に、第7実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図19を参照して説明する。ここに、図19は、第7実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図19で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第7実施形態の構成要素は、上述した第3実施形態と概ね同様である。また、第7実施形態において、上述した第5実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。図20は、第7実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるターボ回転速度の時間軸上の変化、可変DFの開度の時間軸上の変化、並びに、モータアシスト方式のターボ過給の実施及び非実施の時間軸上の変化を夫々示したグラフ(図20(a)、図20(b)及び図20(c))である。尚、図20(c)中のモータアシストフラグのオフは、電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速の非実施を示し、モータアシストフラグのオンは、電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速の実施を示す。
(Seventh embodiment)
(Operating principle)
Next, control processing in the control device for an internal combustion engine according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a flowchart showing an operation flow in the control apparatus for an internal combustion engine according to the seventh embodiment. The operation shown in FIG. 19 is repeatedly executed at a predetermined cycle such as several microseconds. The components of the seventh embodiment are substantially the same as those of the third embodiment described above. In the seventh embodiment, processes that are substantially the same as those in the fifth embodiment described above are given the same step numbers, and descriptions thereof are omitted as appropriate. FIG. 20 shows changes in the time axis of the turbo rotation speed, changes in the time axis of the opening degree of the variable DF, and implementation of motor-assisted turbocharging in the control apparatus for an internal combustion engine according to the seventh embodiment. It is the graph (Drawing 20 (a), Drawing 20 (b), and Drawing 20 (c)) which showed change on a non-implementation time axis, respectively. Note that turning off the motor assist flag in FIG. 20C indicates that the motor generator does not accelerate the rotation speed of the
上述したステップS501及びステップS502を経て、ステップS503の判定の結果、ECU20の制御下で、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開状態であると判定される場合(ステップS503:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換え、EGR弁14の閉弁制御、及び、電動発電機6mによるタービン6bの回転速度の加速、所謂、モータアシスト方式のターボ過給が実行される(ステップS701)。この電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速における加速度は、過給圧を増加させ、吸気量を増加させるように個別具体的に定義可能である。
When the opening degree of the
典型的には、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開である状態の下で、可変DFにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えと同時に、EGR弁14の開度を閉弁側に変化させる。特に、EGR弁14の閉弁制御は、EGR弁14の開度を、車両の走行状態(典型的には、車両の速度)に応じた基準となる基準開度から、アクセル開度に応じた量であり且つ空燃比がリッチ化する度合いを低減する量である所定量だけ閉弁させることが好ましい。
Typically, under the condition that the opening degree of the
典型的には、本実施形態では、図20(b)及び図20(c)に示されるように、可変ディフューザ6nの開度の変更としての開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えの実行と同時に、時刻T1において、電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速が実行される。これにより、図20(a)に示されるように、タービン6bの回転速度を可変ディフューザ6nの開度の変更と同時に加速させることができる。これにより、図20(a)に示されるように、本実施形態によれば、電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速が実施されない比較例と比べて、慣性によって回転し続けようとするタービン6bの回転速度を迅速に増加させることができる。
Typically, in the present embodiment, as shown in FIGS. 20B and 20C, the opening on the valve closing side is changed from the opening on the valve opening side as a change in the opening of the
以上より、電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速が実施されることにより可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、タービン6bの回転速度の加速による過給圧が増加され、空燃比がリッチ化する度合いをより効果的に低減することができる。これにより、第2のモード域の運転状態において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いをより効果的に低減することができる。或いは、これにより、第2のモード域の運転状態において、エンジンの出力トルクの変動をより効果的に抑制し、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)の向上を実現することができる。
As described above, when the rotational speed of the
上述したステップS503の判定の結果、ECU20の制御下で、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開状態であると判定されない場合、言い換えると、ディーゼルスロットル弁70の開度が全開状態でないと判定される場合(ステップS503:No)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換え、ディーゼルスロットル弁70の開弁制御、及び、電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速(所謂、モータアシスト方式のターボ過給)が実行される(ステップS702)。
As a result of the determination in step S503 described above, when it is not determined that the opening degree of the
典型的には、ディーゼルスロットル弁70の開弁制御においては、ディーゼルスロットル弁70の開度を、車両の走行状態(典型的には、車両の速度)に応じた基準となる基準開度から、過給圧を増大する量であり且つ空燃比のリッチ化の度合いを低減する所定量だけ開弁させることが好ましい。
Typically, in the valve opening control of the
特に、電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速が実施されることにより、可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、タービン6bの回転速度の加速による過給圧が増加される。この結果、エンジンの運転状態が第1のモード域の範囲内にある場合において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上(所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上)との両立を実現することができる。
In particular, when the rotational speed of the
上述したステップS501を経て、上述のステップS502の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にないと判定される場合(ステップS502:No)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更として、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えが実行されることに加えて、電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速、所謂、モータアシスト方式のターボ過給が実行される(ステップS703)。
If the engine operating state is not determined to be within the range of the mode range under the control of the
特に、電動発電機によるタービン6bの回転速度の加速が実施されることにより、可変DFにおいて開弁側の開度から閉弁側の開度へ切り換える際に、過給圧を増加させ、吸気量を増加させ、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、モード域外の運転状態において、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。或いは、これにより、モード域外の運転状態において、エンジンの出力トルクの変動を効果的に抑制し、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)の向上を実現することができる。
In particular, when the rotational speed of the
(第8実施形態)
(動作原理)
次に、第8実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について、図21及び図22を参照して説明する。ここに、図21は、第8実施形態に係る内燃機関の制御装置における動作の流れを示したフローチャートである。尚、この図21で示された動作は、例えば数マイクロ秒等の所定周期で繰り返し実行される。また、第8実施形態の構成要素は、上述した第4実施形態と概ね同様であると共に、第8実施形態において、上述した第5実施形態と概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜、省略する。図22は、第8実施形態に係るエンジンの運転状態をエンジンの回転速度及びエンジンの出力トルクによって示したグラフである。尚、図22中の縦軸は、エンジンの出力トルク(N・m:Newton meter)を示し、横軸は、エンジンの回転速度(rpm:revolution per minute)を示す。
(Eighth embodiment)
(Operating principle)
Next, control processing in the control apparatus for an internal combustion engine according to the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 21 and 22. FIG. 21 is a flowchart showing an operation flow in the control apparatus for an internal combustion engine according to the eighth embodiment. The operation shown in FIG. 21 is repeatedly executed at a predetermined cycle such as several microseconds. The components of the eighth embodiment are substantially the same as those of the fourth embodiment described above. In the eighth embodiment, the same step numbers are assigned to processes that are substantially the same as those of the fifth embodiment described above. These descriptions will be omitted as appropriate. FIG. 22 is a graph showing the operating state of the engine according to the eighth embodiment by the rotational speed of the engine and the output torque of the engine. In FIG. 22, the vertical axis represents the engine output torque (N · m: Newton meter), and the horizontal axis represents the engine rotation speed (rpm: revolution per minute).
上述したステップS502の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定される場合(ステップS502:Yes)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更としての、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換え、燃料の噴射タイミングを進角させる進角制御、並びに、無段変速装置による変速が実行される(ステップS801)。ここに、本実施形態に係る「燃料の噴射タイミングを進角させる進角制御」とは、燃料の噴射時期を、車両の走行状態に応じた基準となる基準時期から所定時間だけ早くさせる燃料の噴射制御を意味する。この所定時間は、燃料の燃焼によって発生する燃焼圧を増大させるように個別具体的に定義可能である。尚、この所定時間は、エンジンの回転速度及びエンジンのクランク角度によって定義されてよい。また、本実施形態に係る無段変速装置による変速は、燃料の噴射タイミングを進角させる進角制御によるエンジンの出力トルクの変動を低減できるように個別具体的に実行される。
As a result of the determination in step S502 described above, when it is determined that the engine operating state is within the mode range under the control of the ECU 20 (step S502: Yes), the
このような燃料の噴射タイミングを進角させる進角制御によって、燃料の燃焼圧を増大させることにより、モード域の運転状態において、可変ディフューザ6nにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えに伴って、空燃比がリッチ化する度合いを効果的に低減することができる。これにより、空燃比のリッチ化によって有害ガスが排気される度合いを効果的に低減することができる。ここに、第8実施形態に係るモード域とは、車両の加速状態において、EGRを実施する運転状態を意味し、典型的には、図22に示されるように、エンジンの回転速度が小レベルであり、且つ、エンジンの出力トルクが小レベルであるエンジンの運転状態を意味する。
By increasing the combustion pressure of the fuel by the advance angle control for advancing the fuel injection timing, the opening degree on the valve closing side is changed from the opening degree on the
他方、上述のステップS502の判定の結果、ECU20の制御下で、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にあると判定されない場合、言い換えると、エンジンの運転状態がモード域の範囲内にないと判定される場合(ステップS502:No)、ECU20の制御下で、可変ディフューザ6nの開度の変更としての、開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換え、並びに、無段変速装置による変速が実行される(ステップS802)。
On the other hand, as a result of the determination in the above-described step S502, when it is not determined that the engine operating state is within the mode range under the control of the
特に、無段変速装置による変速は、モード域外のエンジンの運転状態において、エンジンの出力トルクの変動を低減できるように個別具体的に実行される。 In particular, the shift by the continuously variable transmission is executed individually and specifically so that the fluctuation of the output torque of the engine can be reduced when the engine is operating outside the mode range.
このような無段変速装置による変速により、モード域外の運転状態において、可変ディフューザ6nにおける開弁側の開度から閉弁側の開度への切り換えに伴って、エンジンの出力トルクが変動することを効果的に抑制し、運転者の運転操作性(所謂、ドライバビリティ)の向上を実現することができる。
Due to the speed change by the continuously variable transmission, the output torque of the engine fluctuates in accordance with the switching from the opening degree on the
以上の結果、通常域のエンジンの運転状態において、有害ガスが排気される度合いの低減と、運転者が指示したアクセル開度に対する車両の応答性の向上(所謂、運転操作性、即ちドライバビリティの向上)との両立を実現することができる。 As a result, when the engine is operating in the normal range, the degree to which harmful gas is exhausted is reduced, and the response of the vehicle to the accelerator opening instructed by the driver (so-called driving operability, that is, drivability) is improved. Improvement) can be realized.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and the control of the internal combustion engine accompanying such a change. The apparatus is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮着火式の内燃機関の制御装置に利用可能である。 The present invention is applicable to a control device for a compression ignition type internal combustion engine such as a diesel engine.
1 エンジン
2 電子スロットル弁
2a AFM(Air Flow Meter)
3 吸気通路
3M 吸気マニホールド
4 排気マニフォールド
5 インタクーラー
5f 吸気濾過用のエアフィルタ
6 ターボ過給機
6a コンプレッサ
6b タービン
6m 電動発電機
6n 可変ディフューザ
6s 角度センサー
7s 吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ
8 DPNR(Diesel Particulate-NOx active Reduction system)触媒
9 排気浄化ユニット
10 燃料添加弁
11 EGR通路
12 EGR触媒
13 EGRクーラ
14 EGR弁
15 排気絞り弁
16 マフラー
20 ECU
30 インジェクタ
31 コモンレール
32 燃料ポンプ
33 エンジンの回転数を測定するためのクランク角センサ
40 圧力センサー
50 無段変速装置
70 吸気量調節用の絞り弁
80 可変動弁機構
90 EGR通路
95 EGR弁
120 コンプレッサホイール
170 可動ベーン機構
180 可動ベーン
#1から#4 シリンダ
1
3
30
95
Claims (4)
を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の吸気量を補正する複数種類の吸入空気量補正手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記絞り量を変更するか否かを判定可能な第1判定手段と、
前記絞り量を変更すると判定された場合、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段を選択し、前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させる制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A movable vane having a turbine provided in the exhaust passage and a compressor provided in the intake passage, wherein the compressor can change the throttle amount of the flow path of the intake air sent from the compressor wheel by changing the position of the movable vane. A turbocharger provided with a mechanism;
Applied to an internal combustion engine with
A plurality of intake air amount correcting means for correcting the intake air amount of the internal combustion engine;
First determination means capable of determining whether or not to change the throttle amount based on the operating state of the internal combustion engine;
If it is determined that the throttle amount is to be changed, one of the plurality of types of intake air amount correcting means is selected based on the operating state of the internal combustion engine, and the selected one And a control means for correcting the intake air amount by the intake air amount correction means.
前記制御手段は、前記絞り量を変更すると判定された場合、且つ、前記運転状態がEGR運転状態であると判定された場合、前記EGR運転状態に基づいて、前記複数種類の吸入空気量補正手段のうちいずれか一の吸入空気量補正手段を選択し、前記選択された一の吸入空気量補正手段によって、前記吸気量を補正させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 A second determination means capable of determining whether or not the operating state of the internal combustion engine is an EGR operating state;
When it is determined that the throttle amount is to be changed, and when it is determined that the operating state is an EGR operating state, the plurality of types of intake air amount correcting units are based on the EGR operating state. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein any one of the intake air amount correcting means is selected, and the intake air amount is corrected by the selected one intake air amount correcting means. .
前記タービンの回転速度を変更可能な可変ノズル、前記絞り量を変更する変更手段、前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁機構、及び、前記タービンの回転速度を変更可能な電動発電機のうち少なくとも2つを備えることを特徴とする請求項1から3のうちいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 As the plurality of types of intake air amount correction means,
A variable nozzle capable of changing the rotational speed of the turbine, a changing means for changing the throttle amount, a variable valve mechanism capable of changing the opening / closing timing of the intake valve of the internal combustion engine, and the rotational speed of the turbine can be changed The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, comprising at least two of the motor generators.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010136915A JP2012002117A (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Control device of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010136915A JP2012002117A (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Control device of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012002117A true JP2012002117A (en) | 2012-01-05 |
Family
ID=45534382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010136915A Pending JP2012002117A (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Control device of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012002117A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5518234B1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-06-11 | 三菱電機株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP2017115758A (en) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | マツダ株式会社 | Engine exhaust control device |
JP2020527111A (en) * | 2017-07-14 | 2020-09-03 | リーン・マリン・スウェーデン・アーベー | Methods for controlling the propulsion of a ship |
-
2010
- 2010-06-16 JP JP2010136915A patent/JP2012002117A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5518234B1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-06-11 | 三菱電機株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP2017115758A (en) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | マツダ株式会社 | Engine exhaust control device |
JP2020527111A (en) * | 2017-07-14 | 2020-09-03 | リーン・マリン・スウェーデン・アーベー | Methods for controlling the propulsion of a ship |
US11383811B2 (en) | 2017-07-14 | 2022-07-12 | Lean Marine Sweden Ab | Method for controlling the propulsion of a ship |
JP7163358B2 (en) | 2017-07-14 | 2022-10-31 | リーン・マリン・スウェーデン・アーベー | Method for controlling ship propulsion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5672417B2 (en) | Control device and control method for internal combustion engine | |
JP5360307B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4924229B2 (en) | EGR system for internal combustion engine | |
EP3059427B1 (en) | Control device for a supercharged internal combustion engine provided with a plurality of cylinder groups and with a plurality of turbochargers | |
WO2012077183A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2007218143A (en) | Control device for internal combustion engine with supercharger | |
JP4893514B2 (en) | Control device for an internal combustion engine with a supercharger | |
JP5649343B2 (en) | Intake throttle control method for internal combustion engine | |
JP2012002117A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2008038622A (en) | Exhaust purification device and method for internal combustion engine | |
JP6641405B2 (en) | Engine control device | |
JP2012246803A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2008038624A (en) | Exhaust purification device and method for internal combustion engine | |
JP2004346917A (en) | Internal combustion engine control device | |
JP2018131924A (en) | Internal combustion engine control method and internal combustion engine control apparatus | |
JP4946782B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2011241713A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP6699272B2 (en) | Engine and control method thereof | |
JP2009250209A (en) | Exhaust gas recirculating device of internal combustion engine | |
WO2013168247A1 (en) | Control device for internal combustion engine equipped with supercharger | |
JP6236893B2 (en) | Exhaust gas recirculation device and exhaust gas recirculation method for an internal combustion engine with a turbocharger | |
JP4468287B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2009030537A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2012180822A (en) | Supercharged internal combustion engine control device | |
JP2008038625A (en) | Exhaust purification device and method for internal combustion engine |