JP2010261420A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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博文 久保田
Yasuhisa Ichikawa
泰久 市川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent occurrence of torque fluctuation or knocking due to a lag of ignition timing for suppressing the knocking in a spark ignition internal combustion engine including a turbocharger and an EGR device. <P>SOLUTION: When the ignition timing is lagged in the state where an EGR valve is opened, an EGR flow rate is prevented to increase by operating the EGR valve to a closed side. Then, an opening of the EGR valve is adjusted in accordance with a difference of exhaust pressure and charging pressure so that the EGR flow rate becomes constant. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ターボ過給機付き内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、ターボ過給機とＥＧＲ装置とを備えた火花点火式の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 turbocharger, and more particularly to a control device for a spark ignition type internal combustion engine provided with a turbocharger and an EGR device.

特開２００５−３５１１９９号公報や特開２００５−２０７２３４号公報には、可変ノズル付きターボ過給機とＥＧＲ装置とを備えた内燃機関の制御に関する発明が開示されている。これらの特許文献に記載の発明は、可変ノズルの制御とＥＧＲ弁の制御との間で生じるハンチングを防止することを課題として発明されたものである。   Japanese Patent Laid-Open Nos. 2005-351199 and 2005-207234 disclose inventions related to control of an internal combustion engine including a turbocharger with a variable nozzle and an EGR device. The inventions described in these patent documents are invented with the object of preventing hunting that occurs between control of the variable nozzle and control of the EGR valve.

特開２００５−３５１１９９号公報JP 2005-351199 A 特開２００５−２０７２３４号公報JP 2005-207234 A

上記の各特許文献に記載の発明はディーゼルエンジンを想定したものであるが、ターボ過給機とＥＧＲ装置の組み合わせは火花点火式の内燃機関にも適用される。火花点火式の内燃機関では、点火時期を操作量として用いることが可能であり、ノックの発生時には点火時期の遅角によってノックを抑えることができる。ただし、その場合には次のような問題が生じることになる。   Although the invention described in each of the above patent documents assumes a diesel engine, the combination of the turbocharger and the EGR device is also applied to a spark ignition type internal combustion engine. In a spark ignition type internal combustion engine, the ignition timing can be used as an operation amount, and when knocking occurs, knocking can be suppressed by retarding the ignition timing. However, in that case, the following problems occur.

図５は点火時期を遅角した場合に排気温度、排気圧、過給圧、ＥＧＲ弁開度及びＥＧＲ流量がそれぞれどのように変化するかを示した時間軸グラフである。図４は図５に示すＥＧＲ流量の変動の仕組みを説明するためのフローチャートである。図４のフローチャートに従って説明すると、まず、ノックの発生を受けて点火時期を遅角した場合、排気温度の上昇に伴って排気圧が上昇する。ＥＧＲ弁の開度が一定であるとすると、ＥＧＲ流量は排気圧と過給圧との差によって決まるため、排気圧の上昇によってＥＧＲ流量が増大することになる。ＥＧＲ流量の増大は燃焼の悪化を招いてトルク変動を引き起こしてしまう。   FIG. 5 is a time axis graph showing how the exhaust temperature, exhaust pressure, supercharging pressure, EGR valve opening, and EGR flow rate change when the ignition timing is retarded. FIG. 4 is a flowchart for explaining the mechanism of fluctuation of the EGR flow rate shown in FIG. Referring to the flowchart of FIG. 4, first, when the ignition timing is retarded in response to the occurrence of knocking, the exhaust pressure rises as the exhaust temperature rises. If the opening degree of the EGR valve is constant, the EGR flow rate is determined by the difference between the exhaust pressure and the supercharging pressure, and therefore the EGR flow rate increases as the exhaust pressure increases. An increase in the EGR flow rate causes deterioration of combustion and causes torque fluctuation.

さらに、排気圧が上昇すればターボ過給機の作用によってやがて過給圧が上昇する。しかし、ノックが収まれば点火時期は進角側に戻されていくため、それに伴い排気温度が低下して排気圧も低下する。図５における排気圧と過給圧のそれぞれの時間変化を比較すれば分かるように、過給圧は排気圧に遅れて変化する。このため、排気圧が下降している状況で過給圧が上昇することになり、ＥＧＲ流量の変化は増大から減少へと向かうことになる。ＥＧＲ流量の減少はノック限界を下げることになるため、上述の一連の動きによってノックの発生が繰り返されるハンチング現象が発生してしまう可能性がある。   Furthermore, if the exhaust pressure increases, the supercharging pressure will eventually increase due to the action of the turbocharger. However, if the knock is settled, the ignition timing is returned to the advance side, and accordingly, the exhaust temperature decreases and the exhaust pressure also decreases. As can be seen by comparing the time changes of the exhaust pressure and the supercharging pressure in FIG. 5, the supercharging pressure changes behind the exhaust pressure. For this reason, the supercharging pressure increases in a state where the exhaust pressure is decreasing, and the change in the EGR flow rate goes from increasing to decreasing. Since the decrease in the EGR flow rate lowers the knock limit, there is a possibility that a hunting phenomenon in which the generation of knock is repeated by the above-described series of movements may occur.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ターボ過給機とＥＧＲ装置とを備えた火花点火式の内燃機関に関し、点火時期の遅角によってトルク変動やノックが引き起こされることを未然に防止することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and relates to a spark ignition internal combustion engine including a turbocharger and an EGR device. Torque fluctuations and knocking are caused by retarding the ignition timing. The purpose is to prevent it from happening.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、ターボ過給機と、ＥＧＲ弁の開度によってＥＧＲ流量を調整可能なＥＧＲ装置とを備えた火花点火式の内燃機関の制御装置において、
ノックが検知された場合に点火時期を遅角する点火時期遅角手段と、
前記ＥＧＲ弁を開いている状態で点火時期が遅角された場合に、前記ＥＧＲ弁を閉側に操作し、続いて、ＥＧＲ流量が一定になるように排気圧と過給圧との差に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を調整するＥＧＲ弁操作手段と、
を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a first invention is a control device for a spark ignition internal combustion engine comprising a turbocharger and an EGR device capable of adjusting an EGR flow rate by an opening degree of an EGR valve.
Ignition timing retarding means for retarding the ignition timing when knock is detected,
When the ignition timing is retarded while the EGR valve is open, the EGR valve is operated to the closed side, and then the difference between the exhaust pressure and the supercharging pressure is set so that the EGR flow rate becomes constant. EGR valve operating means for adjusting the opening degree of the EGR valve in response,
It is characterized by having.

第２の発明は、第１の発明において、
前記ＥＧＲ弁操作手段は、排気圧の変化と相関関係のあるパラメータ値から排気圧の上昇が予測される場合に前記ＥＧＲ弁を閉側に操作することを特徴としている。 According to a second invention, in the first invention,
The EGR valve operating means operates the EGR valve to the closed side when an increase in the exhaust pressure is predicted from a parameter value correlated with a change in the exhaust pressure.

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記ＥＧＲ弁を開いている状態で点火時期が遅角された場合に、燃料噴射量の増量によって空燃比を一時的にリッチ化させる空燃比リッチ化手段をさらに備えることを特徴としている。 According to a third invention, in the first or second invention,
It further includes air-fuel ratio enrichment means for temporarily enriching the air-fuel ratio by increasing the fuel injection amount when the ignition timing is retarded while the EGR valve is open.

第４の発明は、第１乃至３の何れか１つの発明において、
ウエイストゲートバルブが前記ターボ過給機に備えられ、
過給圧が上昇した場合、前記ウエイストゲートバルブを開側に操作するウエイストゲートバルブ操作手段をさらに備えることを特徴としている。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
A wastegate valve is provided in the turbocharger,
A waste gate valve operating means for operating the waste gate valve to the open side when the supercharging pressure rises is further provided.

第５の発明は、第４の発明において、
前記ＥＧＲ弁操作手段は、ＥＧＲ流量が飽和領域に達する場合には前記ＥＧＲ弁の開度を制限することを特徴としている。 A fifth invention is the fourth invention,
The EGR valve operating means limits the opening of the EGR valve when the EGR flow rate reaches a saturation region.

第１の発明によれば、排気圧の上昇を検知してからではなく、点火時期の遅角と連動してＥＧＲ弁が閉側に操作されることで、排気圧の上昇に遅れることなくＥＧＲ弁を閉じることができ、排気圧の上昇に伴うＥＧＲ流量の増大を効果的に抑えることができる。続いて、ＥＧＲ流量が一定になるように排気圧と過給圧との差に応じてＥＧＲ弁の開度が調整されることで、その後の排気圧或いは過給圧の変化によるＥＧＲ流量の変動を抑えることができ、ＥＧＲ流量の増大による燃焼の悪化やＥＧＲ流量の減少によるノックの発生を防止することができる。   According to the first aspect of the invention, the EGR valve is operated to the closed side in conjunction with the retard of the ignition timing, not after detecting the increase in the exhaust pressure, so that the EGR is not delayed with respect to the increase in the exhaust pressure. The valve can be closed, and an increase in the EGR flow rate accompanying the increase in exhaust pressure can be effectively suppressed. Subsequently, the opening of the EGR valve is adjusted in accordance with the difference between the exhaust pressure and the supercharging pressure so that the EGR flow rate becomes constant, so that the fluctuation of the EGR flow rate due to the subsequent change in the exhaust pressure or the supercharging pressure. Can be suppressed, and deterioration of combustion due to an increase in the EGR flow rate and knocking due to a decrease in the EGR flow rate can be prevented.

第２の発明によれば、ＥＧＲ弁の閉側への操作は排気圧の上昇が予測される場合に限定されるので、不必要な閉操作によってＥＧＲ流量を減少させてしまうことを防止することができる。排気圧の変化と相関関係のあるパラメータ値として、例えば、点火時期の遅角量や、排気温度が挙げられる。   According to the second aspect of the invention, the operation to close the EGR valve is limited to a case where an increase in the exhaust pressure is predicted, so that it is possible to prevent the EGR flow rate from being reduced by an unnecessary closing operation. Can do. Examples of the parameter value correlated with the change in the exhaust pressure include the retard amount of the ignition timing and the exhaust temperature.

第３の発明によれば、空燃比のリッチ化によって筒内の燃焼温度を下げることができるので、排気温度の上昇による排気圧の上昇を抑えることができる。つまり、排気圧の上昇に伴うＥＧＲ流量の増大をより効果的に抑えることができる。   According to the third aspect of the invention, the combustion temperature in the cylinder can be lowered by enriching the air-fuel ratio, so that an increase in exhaust pressure due to an increase in exhaust temperature can be suppressed. That is, the increase in the EGR flow rate accompanying the increase in the exhaust pressure can be suppressed more effectively.

第４の発明によれば、過給圧が上昇した場合にはウエイストゲートバルブが開側に操作されることで、過給圧の上昇によるＥＧＲ流量の減少を効果的に抑えることができ、ＥＧＲ流量の減少によるノックの発生を防止することができる。   According to the fourth aspect of the invention, when the supercharging pressure increases, the waste gate valve is operated to the open side, so that the decrease in the EGR flow rate due to the increase of the supercharging pressure can be effectively suppressed. It is possible to prevent the occurrence of knock due to the decrease in the flow rate.

第５の発明によれば、ＥＧＲ流量が飽和領域に達する場合にはＥＧＲ弁の開度を制限することによって、その後の排気圧或いは過給圧の変化によってＥＧＲ流量が増大して燃焼が悪化してしまうことを防止することができる。   According to the fifth invention, when the EGR flow rate reaches the saturation region, the EGR flow rate is increased by the change in the exhaust gas pressure or the supercharging pressure, and the combustion deteriorates by restricting the opening degree of the EGR valve. Can be prevented.

本発明の実施の形態の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of the internal combustion engine to which the control apparatus of embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態にかかるＥＧＲ流量制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the EGR flow control concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかるＥＧＲ流量制御の効果を説明するための時間軸グラフである。It is a time-axis graph for demonstrating the effect of the EGR flow control concerning embodiment of this invention. 点火時期の遅角を発端にしたＥＧＲ流量の変動の仕組みを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the mechanism of the fluctuation | variation of the EGR flow volume which started the retard of ignition timing. 点火時期を遅角した場合に排気温度、排気圧、過給圧、ＥＧＲ弁開度及びＥＧＲ流量がそれぞれどのように変化するかを示した時間軸グラフである。6 is a time axis graph showing how the exhaust temperature, exhaust pressure, supercharging pressure, EGR valve opening degree, and EGR flow rate change when the ignition timing is retarded.

以下、本発明の実施の形態について図１乃至図３の各図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図１は、本発明の実施の形態の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図である。本実施の形態にかかる内燃機関２は、点火装置１６を備えた火花点火式の４ストローク機関である。本実施の形態の内燃機関２は、排気管６から吸気管４へ排気ガスを還流させるＥＧＲ装置１２と、排気ガスのエネルギを利用して新気を圧縮するターボ過給機８とを備えている。ＥＧＲ装置１２にはＥＧＲ流量を調整するためのＥＧＲ弁１４が備えられている。ターボ過給機８には排気ガスの一部をバイパスさせるウエイストゲートバルブ（以下、ＷＧＶ）１０が付設されている。   FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an internal combustion engine to which a control device according to an embodiment of the present invention is applied. The internal combustion engine 2 according to the present embodiment is a spark ignition type four-stroke engine provided with an ignition device 16. The internal combustion engine 2 according to the present embodiment includes an EGR device 12 that recirculates exhaust gas from the exhaust pipe 6 to the intake pipe 4 and a turbocharger 8 that compresses fresh air using the energy of the exhaust gas. Yes. The EGR device 12 is provided with an EGR valve 14 for adjusting the EGR flow rate. The turbocharger 8 is provided with a waste gate valve (hereinafter referred to as WGV) 10 that bypasses a part of the exhaust gas.

本実施の形態にかかる内燃機関２の制御系には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０が備えられる。ＥＣＵ３０は、内燃機関２のシステム全体を総合制御する制御装置である。ＥＣＵ３０の出力側には、前述の点火装置１６、ＥＧＲ弁１４、ＷＧＶ１０等のアクチュエータが接続され、ＥＣＵ３０の入力側には、過給圧センサ１８，排気圧センサ２０，排気温度センサ２２，ノックセンサ２４等のセンサが接続されている。ＥＣＵ３０は、各センサからの信号を受けて所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。なお、ＥＣＵ３０に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示すように他にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。   An ECU (Electronic Control Unit) 30 is provided in the control system of the internal combustion engine 2 according to the present embodiment. The ECU 30 is a control device that comprehensively controls the entire system of the internal combustion engine 2. An actuator such as the ignition device 16, the EGR valve 14, and the WGV 10 is connected to the output side of the ECU 30, and the supercharging pressure sensor 18, the exhaust pressure sensor 20, the exhaust temperature sensor 22, and the knock sensor are connected to the input side of the ECU 30. Sensors such as 24 are connected. The ECU 30 receives signals from the sensors and operates the actuators according to a predetermined control program. There are many other actuators and sensors connected to the ECU 30 as shown in the figure, but the description thereof is omitted in this specification.

ＥＣＵ３０により実施される各種の制御には、ノックセンサ２４によってノックが検知されたときに実施されるノック制御が含まれる。ノック制御では、ノックの発生を防止するために点火時期を遅角させることが行われる。しかし、発明の概要においても述べたように、本実施の形態にかかる内燃機関２のようなＥＧＲ装置１２とターボ過給機８とを備えるものでは、点火時期の遅角を発端とするＥＧＲ流量の変動の結果、ノックの発生が繰り返されるハンチング現象が発生する可能性がある。そこで、制御装置としてのＥＣＵ３０は、ノック制御に付随して以下に説明するＥＧＲ流量制御を実施する。   The various controls executed by the ECU 30 include knock control executed when the knock sensor 24 detects a knock. In the knock control, the ignition timing is retarded in order to prevent the occurrence of knock. However, as described in the outline of the invention, the EGR flow rate starting from the retard of the ignition timing is provided in the case of including the EGR device 12 and the turbocharger 8 such as the internal combustion engine 2 according to the present embodiment. As a result of this fluctuation, there is a possibility that a hunting phenomenon in which knocking is repeated will occur. Therefore, the ECU 30 as the control device performs EGR flow rate control described below accompanying the knock control.

図２は、本実施の形態にかかるＥＧＲ流量制御の手順を示すフローチャートである。ＥＧＲ流量制御はノック制御に付随して実施されるものであるので、最初のステップＳ２ではノックの発生の有無が判定される。ＥＣＵ３０は、ノックの発生を検知した場合、次のステップＳ４において点火時期を一時的に遅角する。ノックの発生が検知されていないのであれば、この制御ルーチンを終了する。   FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of EGR flow rate control according to the present embodiment. Since the EGR flow rate control is performed along with the knock control, it is determined whether or not a knock has occurred in the first step S2. When the ECU 30 detects the occurrence of knocking, the ECU 30 temporarily retards the ignition timing in the next step S4. If the occurrence of knocking is not detected, this control routine is terminated.

ノックの発生を検知して点火時期を遅角した場合、ＥＣＵ３０はステップＳ６においてＥＧＲ弁１４の開度を閉側に補正する。この処理は点火時期の遅角に起因するＥＧＲ流量の増大を未然に防ぐための処理である。点火時期を遅角すると燃焼室から排気管６に排出される排気ガスの排気温度が上昇し、排気管６内の排気圧が上昇する。排気圧の上昇はＥＧＲ流量を増大させる方向に作用するが、ＥＧＲ弁１４の閉側への操作はＥＧＲ流量を減少させる方向に作用するので、両作用が互いに打消し合うことによってＥＧＲ流量の増大は抑制される。   When the occurrence of knocking is detected and the ignition timing is retarded, the ECU 30 corrects the opening degree of the EGR valve 14 to the closed side in step S6. This process is a process for preventing an increase in the EGR flow rate due to the retard of the ignition timing. When the ignition timing is retarded, the exhaust temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber to the exhaust pipe 6 increases, and the exhaust pressure in the exhaust pipe 6 increases. The increase in exhaust pressure acts in the direction of increasing the EGR flow rate, but the operation toward the closing side of the EGR valve 14 acts in the direction of decreasing the EGR flow rate. Is suppressed.

図３は、図２のフローチャートに示す手順でＥＧＲ流量制御を実施した場合の排気温度、排気圧、過給圧、ＥＧＲ弁開度及びＥＧＲ流量のそれぞれの時間変化を示す時間軸グラフである。図３に示すように、ステップＳ６で実施されるＥＧＲ弁１４の閉側への操作は、排気圧の上昇を検知してから行なわれるのではなく、点火時期が遅角されたら、それに連動して自動的に実施される。ＥＧＲ弁１４の応答速度を考慮すると、実際に排気圧が上昇してからＥＧＲ弁１４を閉じ始めたのではＥＧＲ流量の増大を効果的に防ぐことができない。   FIG. 3 is a time axis graph showing respective time changes of the exhaust gas temperature, the exhaust gas pressure, the supercharging pressure, the EGR valve opening degree, and the EGR flow rate when the EGR flow rate control is performed according to the procedure shown in the flowchart of FIG. As shown in FIG. 3, the operation to close the EGR valve 14 performed in step S6 is not performed after detecting an increase in the exhaust pressure, but in conjunction with the retarded ignition timing. Automatically implemented. When the response speed of the EGR valve 14 is taken into consideration, an increase in the EGR flow rate cannot be effectively prevented by starting to close the EGR valve 14 after the exhaust pressure actually increases.

ただし、図３から分かるように、点火時期を遅角してから実際に排気圧が上昇し始めるまでには時間的な余裕がある。点火時期の遅角の影響は、まず、各気筒から排気管６に排出される排気温度に表れ、続いて、排気管６内の排気圧に表れるからである。この時間的な余裕について考慮するならば、ＥＧＲ弁１４の閉側への操作の開始時期は必ずしも点火時期の遅角と同時でなくてもよい。排気圧が上昇し始めるよりも前のタイミングであれば、図３に示すように、点火時期の遅角から少し遅らせてＥＧＲ弁１４を閉側に操作するのでもよい。   However, as can be seen from FIG. 3, there is a time allowance until the exhaust pressure actually starts to increase after the ignition timing is retarded. This is because the effect of retarding the ignition timing first appears in the exhaust temperature discharged from each cylinder to the exhaust pipe 6 and then appears in the exhaust pressure in the exhaust pipe 6. If this time margin is taken into consideration, the start timing of the operation of closing the EGR valve 14 may not necessarily be simultaneous with the retard of the ignition timing. If the timing is before the exhaust pressure starts to rise, as shown in FIG. 3, the EGR valve 14 may be operated to the close side with a slight delay from the retard of the ignition timing.

ステップ６の処理では、ＥＧＲ弁１４の閉じ量は点火時期の遅角量に応じて設定される。ＥＧＲ弁１４の閉じ量と点火時期の遅角量とは予め用意されたマップにおいて関連付けられている。点火時期の遅角量を大きくすれば、排気ガスにとともに排出されるエネルギが増大し、排気圧は上昇する。つまり、排気圧と点火時期の遅角量との間には強い相関がある。したがって、点火時期の遅角量にＥＧＲ弁１４の閉じ量を関連付けることによって、その後に生じる排気圧の上昇度合いに応じた適切な閉じ量でＥＧＲ弁１４を閉じることができる。   In the process of step 6, the closing amount of the EGR valve 14 is set according to the retard amount of the ignition timing. The closing amount of the EGR valve 14 and the retard amount of the ignition timing are associated in a map prepared in advance. If the retard amount of the ignition timing is increased, the energy discharged together with the exhaust gas increases, and the exhaust pressure increases. That is, there is a strong correlation between the exhaust pressure and the retard amount of the ignition timing. Therefore, by associating the closing amount of the EGR valve 14 with the retard amount of the ignition timing, the EGR valve 14 can be closed with an appropriate closing amount in accordance with the degree of increase in the exhaust pressure that occurs thereafter.

なお、内燃機関の運転状況によっては、点火時期を遅角したにもかかわらず実際には排気圧があまり上昇しない場合もありうる。ステップＳ６では、そのような場合でもＥＧＲ弁１４の閉側への操作が行われることになる。この場合のＥＧＲ弁１４の閉操作は、結果的にはＥＧＲ流量の減少をまねく不要な操作になってしまうが、ＥＧＲ流量が過小になることは、ＥＧＲ流量が過大なる場合に比較してリスクが小さい。つまり、ＥＧＲ流量の減少はノックの発生を招く程度であって、それは点火時期の遅角によって対応することができる。しかし、ＥＧＲ流量の増大は燃焼を悪化させ、最悪の場合には失火によるエンジンストールを招く可能性がある。ステップＳ６の処理はよりリスクの大きいＥＧＲ流量の増大を防止するために有効な処理であり、この処理を行うことで内燃機関の運転性能を全体的に高めることができる。   Depending on the operating conditions of the internal combustion engine, the exhaust pressure may not actually rise very much even though the ignition timing is retarded. In step S6, even in such a case, the operation for closing the EGR valve 14 is performed. The closing operation of the EGR valve 14 in this case results in an unnecessary operation that leads to a decrease in the EGR flow rate. However, an excessively low EGR flow rate is a risk compared to an excessive EGR flow rate. Is small. That is, the decrease in the EGR flow rate is a level that causes knocking, and this can be dealt with by retarding the ignition timing. However, an increase in the EGR flow rate worsens combustion, and in the worst case, engine stall due to misfire may occur. The process of step S6 is an effective process for preventing an increase in the EGR flow rate, which has a higher risk, and the overall operation performance of the internal combustion engine can be improved by performing this process.

次のステップＳ８では、ＥＣＵ３０は排気圧が実際に上昇したかどうか判定する。排気圧センサ２０によって排気圧の上昇が検知された場合（排気圧は筒内の燃焼状態から計算した推定値でもよい）は、ステップＳ１０においてＥＧＲ弁１４の開度を補正する。ステップＳ６で実施するＥＧＲ弁１４の開度補正は実際の排気圧には拠らない補正であるのに対し、ステップ１０で実施する開度補正は実際の排気圧に基づいた補正である。つまり、ステップＳ６で実施される処理はフィードフォワード制御であるのに対し、ステップＳ１０で行われる処理はフィードバック制御である。具体的には、ステップ１０では、排気圧センサ２０の信号から計測された排気圧と、過給圧センサ１８の信号から計測された過給圧との差に基づいて、ＥＧＲ流量が一定となるようにＥＧＲ弁１４の開度が補正される。ステップＳ１０の処理が実施されることによって、その後の排気圧或いは過給圧の変化によるＥＧＲ流量の変動を抑えることができ、ＥＧＲ流量の増大による燃焼の悪化やＥＧＲ流量の減少によるノックの発生を防止することができる。   In the next step S8, the ECU 30 determines whether the exhaust pressure has actually increased. When the exhaust pressure sensor 20 detects an increase in the exhaust pressure (the exhaust pressure may be an estimated value calculated from the in-cylinder combustion state), the opening of the EGR valve 14 is corrected in step S10. The opening correction of the EGR valve 14 performed in step S6 is a correction that does not depend on the actual exhaust pressure, whereas the opening correction performed in step 10 is a correction based on the actual exhaust pressure. That is, the process performed in step S6 is feedforward control, whereas the process performed in step S10 is feedback control. Specifically, in step 10, the EGR flow rate is constant based on the difference between the exhaust pressure measured from the signal from the exhaust pressure sensor 20 and the boost pressure measured from the signal from the boost pressure sensor 18. Thus, the opening degree of the EGR valve 14 is corrected. By performing the processing of step S10, it is possible to suppress fluctuations in the EGR flow rate due to subsequent changes in the exhaust pressure or the supercharging pressure, and it is possible to suppress the deterioration of combustion due to the increase in EGR flow rate and the occurrence of knock due to the decrease in EGR flow rate. Can be prevented.

排気圧が上昇するとターボ過給機８の作用によってやがて過給圧が上昇する。次のステップＳ１２では、ＥＣＵ３０は過給圧が実際に上昇したかどうか判定する。過給圧センサ１８によって過給圧の上昇が検知された場合、ＥＣＵ３０はステップＳ１４においてＷＧＶ１０を開き側に操作する。より詳しくは、過給圧を目標圧まで下げるように過給圧に応じてＷＧＶ１０の開度を補正する。   When the exhaust pressure rises, the turbocharger 8 eventually increases due to the action of the turbocharger 8. In the next step S12, the ECU 30 determines whether or not the supercharging pressure has actually increased. When the increase in the supercharging pressure is detected by the supercharging pressure sensor 18, the ECU 30 operates the WGV 10 to the open side in step S14. More specifically, the opening degree of the WGV 10 is corrected according to the supercharging pressure so as to lower the supercharging pressure to the target pressure.

また、過給圧センサ１８によって過給圧の上昇が検知された場合、ＥＣＵ３０はステップ１６においてＥＧＲ弁１４の開度補正も実施する。ステップ１６では、排気圧センサ２０の信号から計測された排気圧と、過給圧センサ１８の信号から計測された過給圧との差に基づいて、ＥＧＲ流量が一定となるようにＥＧＲ弁１４の開度が補正される。ステップＳ１４，Ｓ１６の処理が実施されることによって、ターボ過給機８の作用により過給圧に変化が生じた場合のＥＧＲ流量の変動、特に、過給圧の上昇に伴うＥＧＲ流量の減少を抑えることができる。   When the boost pressure is detected by the boost pressure sensor 18, the ECU 30 also performs opening correction of the EGR valve 14 in step 16. In step 16, based on the difference between the exhaust pressure measured from the signal of the exhaust pressure sensor 20 and the boost pressure measured from the signal of the boost pressure sensor 18, the EGR valve 14 is set so that the EGR flow rate becomes constant. Is corrected. By performing the processes of steps S14 and S16, fluctuations in the EGR flow rate when the turbocharger 8 changes due to the action of the turbocharger 8, in particular, a decrease in the EGR flow rate as the boost pressure increases. Can be suppressed.

続くステップＳ１８では、ＥＣＵ３０はＥＧＲ流量が飽和域に達したかどうか判定する。ＥＧＲ弁１４の開度を変化させてもＥＧＲ流量が変化しない場合、ＥＧＲ流量はサチュレートしている。しかし、現在サチュレートしていても、その後の排気圧或いは過給圧の変化によってＥＧＲ流量がさらに増大する可能性はある。ＥＧＲ流量が飽和域に達している場合、ＥＣＵ３０は次のステップＳ２０においてＥＧＲ弁１４の開度に上限を設定し、その上限開度を超えてＥＧＲ弁１４が開かないようにする。ＥＧＲ流量が過大になりすぎて燃焼が急激に悪化するのを防止するためである。   In subsequent step S18, the ECU 30 determines whether or not the EGR flow rate has reached the saturation region. If the EGR flow rate does not change even when the opening degree of the EGR valve 14 is changed, the EGR flow rate is saturating. However, even if it is currently saturating, there is a possibility that the EGR flow rate will further increase due to the subsequent change in exhaust pressure or supercharging pressure. When the EGR flow rate has reached the saturation region, the ECU 30 sets an upper limit for the opening degree of the EGR valve 14 in the next step S20, and prevents the EGR valve 14 from opening beyond the upper limit opening degree. This is to prevent the EGR flow rate from becoming excessively high and the combustion from rapidly deteriorating.

以上説明したように、本実施の形態にかかるＥＧＲ流量制御によれば、排気圧の上昇を検知してからではなく、点火時期の遅角と連動してＥＧＲ弁１４が閉側に操作されることで、排気圧の上昇に遅れることなくＥＧＲ弁１４を閉じることができる。これにより、排気圧の上昇に伴うＥＧＲ流量の増大を効果的に抑えることが可能となる。さらに、ＥＧＲ流量が一定になるように排気圧と過給圧との差に応じてＥＧＲ弁１４の開度が調整され、また、過給圧が目標圧となるように過給圧が調整されるので、その後の排気圧或いは過給圧の変化によるＥＧＲ流量の変動を抑えることもできる。したがって、本実施の形態にかかるＥＧＲ流量制御によれば、点火時期の遅角を発端としてＥＧＲ流量が変動することを確実に抑えることができ、ＥＧＲ流量の増大による燃焼の悪化やＥＧＲ流量の減少によるノックの発生を防止することができる。   As described above, according to the EGR flow rate control according to the present embodiment, the EGR valve 14 is operated to the closed side in conjunction with the retard of the ignition timing, not after the increase in the exhaust pressure is detected. Thus, the EGR valve 14 can be closed without delaying the increase in the exhaust pressure. As a result, it is possible to effectively suppress the increase in the EGR flow rate accompanying the increase in the exhaust pressure. Further, the opening degree of the EGR valve 14 is adjusted according to the difference between the exhaust pressure and the supercharging pressure so that the EGR flow rate becomes constant, and the supercharging pressure is adjusted so that the supercharging pressure becomes the target pressure. Therefore, fluctuations in the EGR flow rate due to subsequent changes in exhaust pressure or supercharging pressure can be suppressed. Therefore, according to the EGR flow rate control according to the present embodiment, it is possible to reliably suppress fluctuations in the EGR flow rate starting from the retard of the ignition timing. It is possible to prevent the occurrence of knocking.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施することもできる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications can be made.

変形例１．
点火時期が遅角された場合、排気温度の上昇を検知してからＥＧＲ弁１４を閉側に操作する。排気温度が上昇してから排気圧が上昇するので、排気温度の上昇を待ってからＥＧＲ弁１４を操作しても排気圧の上昇には間に合わせることができる。また、排気圧と排気温度との間には強い相関があるので、実際に排気温度が上昇したことを確認してからＥＧＲ弁１４を閉側に操作すれば、不必要な閉操作によってＥＧＲ流量を減少させてしまうことを防止することができる。なお、排気温度は排気温度センサ２２による実測値でもよいし、筒内の燃焼条件から計算した推定値であってもよい。 Modification 1
When the ignition timing is retarded, the EGR valve 14 is operated to the closed side after detecting a rise in the exhaust gas temperature. Since the exhaust pressure rises after the exhaust temperature rises, even if the EGR valve 14 is operated after waiting for the exhaust temperature rise, the exhaust pressure rises in time. In addition, since there is a strong correlation between the exhaust pressure and the exhaust temperature, if the EGR valve 14 is operated to the close side after confirming that the exhaust temperature has actually increased, the EGR flow rate can be reduced by unnecessary closing operation. Can be prevented from decreasing. The exhaust gas temperature may be an actual measurement value by the exhaust gas temperature sensor 22 or an estimated value calculated from the in-cylinder combustion conditions.

変形例２．
点火時期が遅角された場合、排気弁の開タイミングにおける筒内温度を燃焼条件（負荷率、回転数、点火時期、空燃比、バルブタイミング等）から計算し、筒内温度の計算値に応じてＥＧＲ弁１４の閉じ量を決定する。排気弁が開いたときの筒内温度と排気圧との間には強い相関があるので、前記筒内温度にＥＧＲ弁の閉じ量を関連付けることによって、その後に生じる排気圧の上昇度合いに応じた適切な閉じ量でＥＧＲ弁を閉じることができる。 Modification 2
When the ignition timing is retarded, the in-cylinder temperature at the opening timing of the exhaust valve is calculated from the combustion conditions (load factor, rotation speed, ignition timing, air-fuel ratio, valve timing, etc.), and according to the calculated value of the in-cylinder temperature Thus, the closing amount of the EGR valve 14 is determined. Since there is a strong correlation between the in-cylinder temperature when the exhaust valve is opened and the exhaust pressure, the amount of exhaust gas pressure that increases thereafter is correlated with the in-cylinder temperature by associating the closing amount of the EGR valve. The EGR valve can be closed with an appropriate closing amount.

変形例３．
点火時期が遅角された場合、ＥＧＲ弁１４を閉側に操作するとともに、燃料噴射量の増量によって空燃比を一時的にリッチ化させ、筒内の燃焼温度を低下させる。燃焼温度を低下させれば排気圧温度の上昇による排気圧の上昇を抑えることができる。 Modification 3
When the ignition timing is retarded, the EGR valve 14 is operated to the closed side, the air-fuel ratio is temporarily enriched by increasing the fuel injection amount, and the in-cylinder combustion temperature is lowered. If the combustion temperature is lowered, an increase in exhaust pressure due to an increase in exhaust pressure temperature can be suppressed.

２ 内燃機関
４ 吸気管
６ 排気管
８ ターボ過給機
１０ ウエイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
１２ ＥＧＲ装置
１４ ＥＧＲ弁
１６ 点火装置
１８ 過給圧センサ
２０ 排気圧センサ
２２ 排気温度センサ
２４ ノックセンサ
３０ ＥＣＵ 2 Internal combustion engine 4 Intake pipe 6 Exhaust pipe 8 Turbocharger 10 Wastegate valve (WGV)
12 EGR device 14 EGR valve 16 Ignition device 18 Supercharging pressure sensor 20 Exhaust pressure sensor 22 Exhaust temperature sensor 24 Knock sensor 30 ECU

Claims (5)

ターボ過給機と、ＥＧＲ弁の開度によってＥＧＲ流量を調整可能なＥＧＲ装置とを備えた火花点火式の内燃機関の制御装置において、
ノックが検知された場合に点火時期を遅角する点火時期遅角手段と、
前記ＥＧＲ弁を開いている状態で点火時期が遅角された場合に、前記ＥＧＲ弁を閉側に操作し、続いて、ＥＧＲ流量が一定になるように排気圧と過給圧との差に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を調整するＥＧＲ弁操作手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for a spark ignition internal combustion engine comprising a turbocharger and an EGR device capable of adjusting an EGR flow rate by an opening degree of an EGR valve,
Ignition timing retarding means for retarding the ignition timing when knock is detected,
When the ignition timing is retarded while the EGR valve is open, the EGR valve is operated to the closed side, and then the difference between the exhaust pressure and the supercharging pressure is set so that the EGR flow rate becomes constant. EGR valve operating means for adjusting the opening degree of the EGR valve in response,
A control device for an internal combustion engine, comprising: 前記ＥＧＲ弁操作手段は、排気圧の変化と相関関係のあるパラメータ値から排気圧の上昇が予測される場合に前記ＥＧＲ弁を閉側に操作することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the EGR valve operating means operates the EGR valve to a closed side when an increase in exhaust pressure is predicted from a parameter value correlated with a change in exhaust pressure. Control device. 前記ＥＧＲ弁を開いている状態で点火時期が遅角された場合に、燃料噴射量の増量によって空燃比を一時的にリッチ化させる空燃比リッチ化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。   The air-fuel ratio enrichment means for temporarily enriching the air-fuel ratio by increasing the fuel injection amount when the ignition timing is retarded with the EGR valve open. Or the control apparatus of the internal combustion engine of 2. ウエイストゲートバルブが前記ターボ過給機に備えられ、
過給圧が上昇した場合、前記ウエイストゲートバルブを開側に操作するウエイストゲートバルブ操作手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。 A wastegate valve is provided in the turbocharger,
4. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a waste gate valve operating means for operating the waste gate valve to an open side when a supercharging pressure increases. 5. 前記ＥＧＲ弁操作手段は、ＥＧＲ流量が飽和領域に達する場合には前記ＥＧＲ弁の開度を制限することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。   5. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the EGR valve operating means limits the opening of the EGR valve when the EGR flow rate reaches a saturation region.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017180194A (en) * 2016-03-29 2017-10-05 マツダ株式会社 Control device for engine

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