JP6317649B2 - Supercharging system - Google Patents

Description

本発明は、過給機により内燃機関の過給を行う過給システムに関する。   The present invention relates to a supercharging system that supercharges an internal combustion engine using a supercharger.

従来、このような過給システムに関する技術文献として、例えば下記の特許文献１が知られている。特許文献１には、高圧段過給機及び低圧段過給機の二段過給システムが開示されている。   Conventionally, for example, the following Patent Document 1 is known as a technical document related to such a supercharging system. Patent Document 1 discloses a two-stage supercharging system including a high-pressure stage supercharger and a low-pressure stage supercharger.

特開２００２−５４４８９号公報JP 2002-54489 A

このような過給システムは、排気ガスの一部を分流させるウェイストゲートバルブ［WasteGate Valve］を有している。ウェイストゲートバルブは、気筒からの排気ガスを過給機のタービンの下流側にバイパスさせることで過給機のタービンへの流入量を調節し、過給圧を調整するものである。   Such a supercharging system has a waste gate valve that diverts a part of the exhaust gas. The waste gate valve adjusts the amount of inflow into the turbine of the supercharger by bypassing the exhaust gas from the cylinder to the downstream side of the turbine of the supercharger, thereby adjusting the supercharging pressure.

しかしながら、ウェイストゲートバルブによりバイパスさせる排気ガスの流量が増加すると、タービン効率の低下、ウェイストゲートに流れる排気ガスの流れ損失等により、過給機の過給効率の低下を招き、燃費の向上を十分に図ることができない可能性がある。   However, if the flow rate of exhaust gas bypassed by the wastegate valve increases, the turbocharger's supercharging efficiency decreases due to a decrease in turbine efficiency, exhaust gas flow loss flowing through the wastegate, etc. May not be possible.

そこで、本発明は、排気ガスのバイパス流量の増加を抑制して過給効率を向上させることができる過給システムを提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the supercharging system which can suppress the increase in the bypass flow rate of exhaust gas, and can improve a supercharging efficiency.

本発明に係る過給システムは、複数の気筒を有する内燃機関と、気筒の吸入空気の過給を行う過給機と、気筒の吸気バルブのバルブタイミングを制御する吸気バルブ制御部と、気筒の排気ガスが通る排気通路において高圧段過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、気筒の排気ガスをバイパス通路に通してタービンの下流側に送るバイパスバルブと、を備え、吸気バルブ制御部は、過給機の目標圧力比と実圧力比との差分である圧力比偏差が閾値よりも小さいとの第一条件、気筒に供給する目標吸入ガス量と実吸入ガス量との差分である吸入ガス量偏差が閾値よりも小さいとの第二条件、気筒の目標吸排気差圧と実吸排気差圧との差分である吸排気差圧偏差が閾値よりも小さいとの第三条件、の少なくとも一つの条件を満たす場合に、気筒の筒内最高圧力が下がるようにバルブタイミングを変更することを特徴とする。   A supercharging system according to the present invention includes an internal combustion engine having a plurality of cylinders, a supercharger that supercharges intake air of the cylinders, an intake valve control unit that controls valve timing of the intake valves of the cylinders, A bypass passage that bypasses the turbine of the high-pressure turbocharger in the exhaust passage through which the exhaust gas passes, and a bypass valve that sends the exhaust gas of the cylinder to the downstream side of the turbine through the bypass passage, and the intake valve control unit, The first condition that the pressure ratio deviation, which is the difference between the target pressure ratio of the turbocharger and the actual pressure ratio, is smaller than the threshold, the intake gas that is the difference between the target intake gas amount supplied to the cylinder and the actual intake gas amount At least one of the second condition that the amount deviation is smaller than the threshold and the third condition that the intake and exhaust differential pressure deviation, which is the difference between the target intake and exhaust differential pressure of the cylinder and the actual intake and exhaust differential pressure, is smaller than the threshold. If one condition is met, And changes the valve timing to the cylinder maximum pressure drops.

本発明に係る過給システムでは、第一から第三の条件の少なくとも一つの条件を満たす場合に、吸気バルブ制御部が、気筒の筒内最高圧力が下がるようにバルブタイミングを変更する。これにより、バイパスバルブによる排気ガスのバイパス流量の増加が抑制されるため、過給機の過給効率が向上し、燃費向上が図れる。しかも、この過給システムでは、第一から第三の条件の少なくとも一つの条件を満たす場合にバルブタイミングを変更するため、過給による高出力化を図りながら、筒内最高圧力の増大による内燃機関の機械的強度への影響を押さえて長寿命化を実現することができる。   In the supercharging system according to the present invention, when at least one of the first to third conditions is satisfied, the intake valve control unit changes the valve timing so that the in-cylinder maximum pressure of the cylinder decreases. Thereby, since the increase in the exhaust gas bypass flow rate by the bypass valve is suppressed, the supercharging efficiency of the supercharger is improved, and the fuel efficiency can be improved. Moreover, in this supercharging system, since the valve timing is changed when at least one of the first to third conditions is satisfied, an internal combustion engine that increases the maximum in-cylinder pressure while achieving high output by supercharging. Longer service life can be realized by suppressing the influence on the mechanical strength.

吸気バルブ制御部は、第一条件、第二条件及び第三条件の全ての条件を満たす場合に、気筒の筒内最高圧力が下がるようにバルブタイミングを変更してもよい。この過給システムでは、第一から第三の条件の全ての条件を満たす場合にバルブタイミングを変更するため、上記効果を高めることができる。   The intake valve control unit may change the valve timing so that the in-cylinder maximum pressure of the cylinder decreases when all of the first condition, the second condition, and the third condition are satisfied. In this supercharging system, since the valve timing is changed when all of the first to third conditions are satisfied, the above effect can be enhanced.

また、過給機は、低圧段過給機及び高圧段過給機の二段過給システムであり、バイパス通路は、排気通路において高圧段過給機のタービンを迂回し、第一条件における過給機は、高圧段過給機であってもよい。この過給システムでは、過給機を低圧段過給機及び高圧段過給機の二段過給システムとした場合に、バイパスバルブで高圧段過給機のタービンを迂回させ、第一条件における過給機を高圧段過給機としている。これにより、高速域における過剰な排気ガスを低圧段過給機のタービンに逃がすことができるとともに、筒内最高圧力の増加を適切に抑制することができる。   The supercharger is a two-stage supercharger system including a low-pressure supercharger and a high-pressure supercharger, and the bypass passage bypasses the turbine of the high-pressure supercharger in the exhaust passage, The feeder may be a high pressure supercharger. In this supercharging system, when the supercharger is a two-stage supercharger system of a low-pressure supercharger and a high-pressure supercharger, the bypass valve bypasses the turbine of the high-pressure supercharger and the first condition is satisfied. The supercharger is a high-pressure supercharger. Thereby, excess exhaust gas in the high speed range can be released to the turbine of the low-pressure supercharger, and an increase in the in-cylinder maximum pressure can be appropriately suppressed.

本発明によれば、排気ガスのバイパス流量の増加を抑制して過給効率を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the supercharging efficiency by suppressing an increase in the exhaust gas bypass flow rate.

過給システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of a supercharging system. 過給システムの制御形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control form of a supercharging system. 過給システムの制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content of a supercharging system. 第一条件判断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a 1st condition judgment process. 第二条件判断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a 2nd condition judgment process. 第三条件判断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a 3rd condition judgment process. ウェイストゲートバルブによる排気ガスのバイパス流量と筒内最高圧力及び燃費低減率との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the bypass flow volume of the exhaust gas by a waste gate valve, the cylinder top pressure, and the fuel consumption reduction rate.

以下、実施形態に係る過給システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, a supercharging system according to an embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

図１は、過給システムの概略構成を示す模式図である。図２は、過給システムの制御形態を示すブロック図である。図１及び図２に示すように、本実施形態の過給システム１は、複数の気筒３を有するエンジン２（内燃機関）と、気筒３の吸入空気の過給を行うターボチャージャー４（過給機）と、を備えており、ターボチャージャー４によりエンジン２の過給を行う。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a supercharging system. FIG. 2 is a block diagram showing a control form of the supercharging system. As shown in FIGS. 1 and 2, a supercharging system 1 of the present embodiment includes an engine 2 (internal combustion engine) having a plurality of cylinders 3 and a turbocharger 4 (supercharging) that supercharges intake air from the cylinders 3. The turbocharger 4 supercharges the engine 2.

エンジン２は、車両の動力源として使用され、例えば、ディーゼルエンジンとすることができる。気筒３には、吸気バルブ５及び排気バルブ６が設けられている。   The engine 2 is used as a power source of the vehicle, and can be a diesel engine, for example. The cylinder 3 is provided with an intake valve 5 and an exhaust valve 6.

ターボチャージャー４は、低圧段ターボチャージャー７（低圧段過給機）及び高圧段ターボチャージャー８（高圧段過給機）の二段過給システムである。   The turbocharger 4 is a two-stage supercharging system including a low-pressure stage turbocharger 7 (low-pressure stage supercharger) and a high-pressure stage turbocharger 8 (high-pressure stage supercharger).

低圧段ターボチャージャー７は、気筒３に供給するガスが通る吸気通路９の入口側に配置された低圧段コンプレッサ７Ａと、気筒３の排気ガスが通る排気通路１０の出口側に配置された低圧段タービン７Ｂと、を有する。低圧段ターボチャージャー７では、低圧段タービン７Ｂが排気ガスの排気エネルギーにより回転されることで、低圧段コンプレッサ７Ａが駆動して吸気通路９内の空気圧縮すなわち過給が行われる。   The low-pressure stage turbocharger 7 includes a low-pressure stage compressor 7A arranged on the inlet side of the intake passage 9 through which the gas supplied to the cylinder 3 passes, and a low-pressure stage arranged on the outlet side of the exhaust passage 10 through which the exhaust gas of the cylinder 3 passes. And a turbine 7B. In the low-pressure stage turbocharger 7, the low-pressure stage turbine 7 </ b> B is rotated by the exhaust energy of the exhaust gas, so that the low-pressure stage compressor 7 </ b> A is driven and air compression in the intake passage 9 is performed.

高圧段ターボチャージャー８は、高圧段コンプレッサ８Ａと、高圧段タービン８Ｂと、を有する。高圧段コンプレッサ８Ａは、吸気通路９において低圧段コンプレッサ７Ａより下流に配置される。高圧段タービン８Ｂは、排気通路１０において低圧段タービン７Ｂより上流に配置される。高圧段ターボチャージャー８では、低圧段ターボチャージャー７と同様に、高圧段タービン８Ｂが排気ガスの排気エネルギーにより回転されることで、高圧段コンプレッサ８Ａが駆動して吸気通路９内の過給が行われる。   The high-pressure stage turbocharger 8 includes a high-pressure stage compressor 8A and a high-pressure stage turbine 8B. The high-pressure stage compressor 8A is disposed downstream of the low-pressure stage compressor 7A in the intake passage 9. The high pressure turbine 8B is disposed upstream of the low pressure turbine 7B in the exhaust passage 10. In the high-pressure stage turbocharger 8, similarly to the low-pressure stage turbocharger 7, the high-pressure stage turbine 8 </ b> B is rotated by the exhaust energy of the exhaust gas, so that the high-pressure stage compressor 8 </ b> A is driven to supercharge the intake passage 9. Is called.

高圧段ターボチャージャー８は、低圧段ターボチャージャー７と比べて容量の小さいものが用いられる。換言すると、低圧段ターボチャージャー７は、高圧段ターボチャージャー８と比べて容量の大きいものが用いられる。これは、高圧段ターボチャージャー８において排気エネルギーが一度回収され、膨張した排気ガスを低圧段ターボチャージャー７で扱うためである。   The high-pressure stage turbocharger 8 has a smaller capacity than the low-pressure stage turbocharger 7. In other words, the low-pressure stage turbocharger 7 having a larger capacity than the high-pressure stage turbocharger 8 is used. This is because exhaust energy is once recovered in the high-pressure stage turbocharger 8 and the expanded exhaust gas is handled by the low-pressure stage turbocharger 7.

吸気通路９を流れる空気は、低圧段コンプレッサ７Ａ、高圧段コンプレッサ８Ａの順に圧縮されてエンジン２の気筒３内に供給される。なお、吸気通路９には、低圧段コンプレッサ７Ａによる圧縮で温度上昇した空気を冷却するためのインタークーラ（不図示）と、高圧段コンプレッサ８Ａによる圧縮で温度上昇した空気を冷やすためのアフタークーラ（不図示）が設けられている。インタークーラについては、必ずしも設ける必要はない。   The air flowing through the intake passage 9 is compressed in the order of the low-pressure compressor 7A and the high-pressure compressor 8A and supplied into the cylinder 3 of the engine 2. The intake passage 9 has an intercooler (not shown) for cooling the air whose temperature has been increased by compression by the low pressure compressor 7A, and an aftercooler for cooling the air whose temperature has been increased by compression by the high pressure compressor 8A. (Not shown) is provided. It is not always necessary to provide an intercooler.

また、過給システム１は、ＥＧＲ通路１１と、ウェイストゲート１２（バイパス通路）と、吸排気バルブ制御部１３（吸気バルブ制御部）と、エンジン回転数取得部１４と、ウェイストゲートバルブ開度取得部１５と、燃料流量取得部１６と、過給前吸気圧力取得部１７と、吸気圧力取得部１８と、吸気温度取得部１９と、排気圧力取得部２０と、ＥＣＵ［Engine Control Unit］２１と、を備えている。なお、図１では、吸排気バルブ制御部１３、燃料流量取得部１６及びＥＣＵ２１の図示を省略している。   The supercharging system 1 includes an EGR passage 11, a waste gate 12 (bypass passage), an intake / exhaust valve control unit 13 (intake valve control unit), an engine speed acquisition unit 14, and a waste gate valve opening acquisition. Unit 15, fuel flow rate acquisition unit 16, pre-supercharging intake pressure acquisition unit 17, intake pressure acquisition unit 18, intake air temperature acquisition unit 19, exhaust pressure acquisition unit 20, ECU [Engine Control Unit] 21, It is equipped with. 1, illustration of the intake / exhaust valve control unit 13, the fuel flow rate acquisition unit 16, and the ECU 21 is omitted.

ＥＧＲ通路１１は、排気通路１０内の排気ガスの一部を吸気通路９に戻すことで再循環させるための通路である。ＥＧＲ通路１１の途中には、ＥＧＲ通路１１を通過する排気ガスの流量を制御するためのＥＧＲバルブ２２と、排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラー２３が設けられている。ＥＧＲバルブ２２は、排気通路１０の排気ガスを吸気通路９に戻すことで、気筒の排気ガスを吸気側に再循環させる。   The EGR passage 11 is a passage for recirculation by returning a part of the exhaust gas in the exhaust passage 10 to the intake passage 9. In the middle of the EGR passage 11, an EGR valve 22 for controlling the flow rate of exhaust gas passing through the EGR passage 11 and an EGR cooler 23 for cooling the exhaust gas are provided. The EGR valve 22 recirculates the exhaust gas of the cylinder to the intake side by returning the exhaust gas of the exhaust passage 10 to the intake passage 9.

ウェイストゲート１２は、排気通路１０において高圧段ターボチャージャー８の高圧段タービン８Ｂを迂回するバイパス通路である。ウェイストゲート１２は、気筒３と高圧段タービン８Ｂとの間の排気通路１０と、高圧段タービン８Ｂと低圧段タービン７Ｂとの間の排気通路１０と、を接続している。ウェイストゲート１２の途中には、ウェイストゲート１２を通過する排気ガスの流量を制御するためのウェイストゲートバルブ２４が設けられている。ウェイストゲートバルブ２４は、気筒３の排気ガスの一部をウェイストゲート１２に通して高圧段タービン８Ｂの下流側に送る。   The waste gate 12 is a bypass passage that bypasses the high-pressure turbine 8 </ b> B of the high-pressure turbocharger 8 in the exhaust passage 10. The waste gate 12 connects the exhaust passage 10 between the cylinder 3 and the high-pressure turbine 8B and the exhaust passage 10 between the high-pressure turbine 8B and the low-pressure turbine 7B. A waste gate valve 24 for controlling the flow rate of exhaust gas passing through the waste gate 12 is provided in the middle of the waste gate 12. The waste gate valve 24 passes a part of the exhaust gas of the cylinder 3 through the waste gate 12 and sends it to the downstream side of the high-pressure turbine 8B.

吸排気バルブ制御部１３は、ＥＣＵ２１の制御により、吸気バルブ５及び排気バルブ６のバルブタイミング（バルブ開閉時期）及びリフト量を制御する。なお、このような吸排気バルブ制御部１３の制御を、バルブタイミング制御処理という。吸排気バルブ制御部１３は、エンジン２の可変バルブ機構を駆動させることにより、吸気バルブ５及び排気バルブ６のバルブタイミング及びリフト量を変更する。なお、吸気バルブ５を閉じるバルブタイミングを、特に吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣという。可変バルブ機構の構成は特に限定されず、バルブタイミング及びリフト量を変更できるものであればよい。可変バルブ機構は、例えば油圧や電動モータ等によってカムシャフトの回転角位相を変更することでバルブタイミング等を変更する。   The intake / exhaust valve control unit 13 controls the valve timing (valve opening / closing timing) and the lift amount of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 under the control of the ECU 21. Such control of the intake / exhaust valve control unit 13 is referred to as valve timing control processing. The intake / exhaust valve control unit 13 drives the variable valve mechanism of the engine 2 to change the valve timing and the lift amount of the intake valve 5 and the exhaust valve 6. The valve timing for closing the intake valve 5 is particularly referred to as an intake valve closing timing IVC. The configuration of the variable valve mechanism is not particularly limited as long as the valve timing and the lift amount can be changed. The variable valve mechanism changes the valve timing or the like by changing the rotation angle phase of the camshaft by, for example, hydraulic pressure or an electric motor.

ところで、エンジン２では、吸気バルブ５を下死点よりも早く又は遅く閉じると、気筒３内の圧縮比が膨張比よりも小さくなる。このため、吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣを、吸気バルブ５が下死点となるタイミングよりも早める又は遅らせると、気筒３の筒内最高圧力が下がる。そこで、本実施形態では、吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣの初期値として、吸気バルブ５が下死点となるタイミング又は下死点を超えたタイミングが設定されており、吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣを遅らせることで、気筒３の筒内最高圧力を下げるものとして説明する。   By the way, in the engine 2, when the intake valve 5 is closed earlier or later than the bottom dead center, the compression ratio in the cylinder 3 becomes smaller than the expansion ratio. For this reason, if the intake valve closing timing IVC is advanced or delayed from the timing at which the intake valve 5 reaches the bottom dead center, the in-cylinder maximum pressure of the cylinder 3 decreases. Therefore, in the present embodiment, as the initial value of the intake valve closing timing IVC, a timing at which the intake valve 5 becomes bottom dead center or a timing beyond the bottom dead center is set, and the intake valve closing timing IVC is delayed. Thus, the description will be made assuming that the in-cylinder maximum pressure of the cylinder 3 is lowered.

エンジン回転数取得部１４は、エンジンの回転数Ｎ_Ｅを取得する。エンジン回転数取得部１４としては、例えば、エンジン２に取り付けられて、エンジンの回転数Ｎ_Ｅとしてエンジン２のクランクシャフトの回転数を検出する回転数検出センサを用いることができる。この場合、エンジン回転数取得部１４は、エンジンの回転数Ｎ_Ｅとして、クランクシャフトの回転数を取得する。 Engine speed acquiring unit 14 acquires the rotational speed N _E of the engine. The engine rotational number obtaining unit 14, for example, attached to the engine 2, it is possible to use a rotational speed sensor for detecting the rotational speed of the crankshaft of the engine 2 as a rotational speed N _E of the engine. In this case, the engine rotational number obtaining unit 14, a rotational speed N _E of the engine, obtains the rotational speed of the crankshaft.

ウェイストゲートバルブ開度取得部１５は、ウェイストゲートバルブ２４のバルブ開度Ｖ_ＢＰを取得する。ウェイストゲートバルブ開度取得部１５としては、例えば、ウェイストゲートバルブ２４に取り付けられて、バルブ開度Ｖ_ＢＰとしてウェイストゲートバルブ２４のバルブ開度を機械的に検出する開度検出センサ（ウェイストゲートバルブ開度検出部）を用いることができる。 The waste gate valve opening degree acquisition unit 15 acquires the valve opening degree V _BP of the waste gate valve 24. The waste gate valve opening acquisition section 15, for example, the way attached to waste gate valve 24, opening degree detecting sensor (waste gate valve that mechanically detects the valve opening degree of the waste gate valve 24 as a valve opening degree V _BP An opening degree detection unit) can be used.

燃料流量取得部１６は、エンジン２の気筒３に供給する燃料の燃料流量Ｇ_ｆを取得する。燃料流量取得部１６の構成は特に限定されない。燃料流量取得部１６は、例えば、燃料流量マップに基づいて燃料流量Ｇ_ｆを算出するＥＣＵ２１の一機能（燃料流量算出部）であってもよく、エンジン２に取り付けられて燃料流量Ｇ_ｆとしてインジェクションにおける燃料の噴射量を検出するセンサ（燃料流量検出部）であってもよい。 Fuel flow rate acquiring unit 16 acquires the fuel flow rate G _f of fuel supplied to the cylinders 3 of the engine 2. The configuration of the fuel flow rate acquisition unit 16 is not particularly limited. Fuel flow rate acquiring unit 16, for example, fuel flow map may be a function of the ECU21 for calculating the fuel flow rate G _f (fuel flow rate calculating unit) based on an injection attached to the engine 2 as the fuel flow rate G _f It may be a sensor (fuel flow rate detection unit) that detects the fuel injection amount.

過給前吸気圧力取得部１７は、高圧段コンプレッサ８Ａにより過給される前の吸気通路９における吸気圧力である過給前吸気圧力Ｐ_Ｏを取得する。過給前吸気圧力取得部１７としては、例えば、低圧段コンプレッサ７Ａと高圧段コンプレッサ８Ａとの間の吸気通路９に取り付けられて、過給前吸気圧力Ｐ_Ｏとして吸気通路９を流れる気体の圧力を検出する圧力センサ（過給前吸気圧力検出部）を用いることができる。 Supercharged Before intake pressure acquisition section 17 acquires the boost before the intake pressure P _O in the intake pressure in the intake passage 9 before being supercharged by high pressure compressor 8A. The supercharged before intake pressure acquisition unit 17, for example, attached to the intake passage 9 between the low-pressure stage compressor 7A and high pressure compressor 8A, the pressure of the gas flowing through the intake passage 9 as supercharged before intake pressure P _O A pressure sensor (a pre-supercharging intake pressure detector) can be used.

吸気圧力取得部１８は、エンジン２の吸気マニホールドにおける吸気圧力である吸気マニホールド吸気圧力Ｐ_Ｂを取得する。吸気圧力取得部１８としては、例えば、エンジン２の吸気マニホールドに取り付けられて、吸気マニホールド吸気圧力Ｐ_Ｂとして吸気マニホールドを流れる気体の圧力を検出する圧力センサ（吸気圧力検出部）を用いることができる。 The intake pressure acquisition unit 18 acquires an intake manifold intake pressure P _B that is an intake pressure in the intake manifold of the engine 2. As the intake pressure acquisition unit 18, for example, a pressure sensor (intake pressure detection unit) that is attached to the intake manifold of the engine 2 and detects the pressure of gas flowing through the intake manifold as the intake manifold intake pressure P _B can be used. .

吸気温度取得部１９は、エンジン２の吸気マニホールドにおける吸気温度である吸気マニホールド吸気温度Ｔ_Ｂを取得する。吸気温度取得部１９としては、例えば、エンジン２の吸気マニホールドに取り付けられて、吸気マニホールド吸気温度Ｔ_Ｂとして吸気マニホールドを流れる気体の温度を検出する温度センサ（吸気温度検出部）を用いることができる。 Intake air temperature acquiring unit 19 acquires the intake manifold air temperature T _B is the intake air temperature in the intake manifold of the engine 2. The intake air temperature acquiring unit 19, for example, attached to the intake manifold of the engine 2, the temperature of the gas flowing through the intake manifold can be used temperature sensor (intake air temperature detecting section) for detecting the intake manifold air temperature T _B .

排気圧力取得部２０は、エンジン２の排気マニホールドにおける排気圧力である排気マニホールド排気圧力Ｐ_Ｅを取得する。排気圧力取得部２０の構成は特に限定されない。例えば、排気圧力取得部２０は、エンジン２の排気マニホールドに取り付けられて、排気マニホールド排気圧力Ｐ_Ｅとして排気マニホールドを流れる気体の圧力を検出する圧力センサ（排気圧力検出部）であってもよく、エンジンの回転数Ｎ_Ｅ、燃料流量Ｇ_ｆ等に基づき、排気マニホールド排気圧力Ｐ_Ｅを算出するＥＣＵ２１の一機能（排気圧力算出部）であってもよい。 Exhaust pressure acquisition unit 20 acquires the exhaust manifold exhaust pressure P _E is the exhaust pressure in the exhaust manifold of the engine 2. The configuration of the exhaust pressure acquisition unit 20 is not particularly limited. For example, exhaust pressure acquisition unit 20 is attached to the exhaust manifold of the engine 2 may be a pressure sensor for detecting the pressure of gas flowing through the exhaust manifold as an exhaust manifold exhaust pressure P _E (the exhaust pressure detecting unit), rotational speed N _E of the _engine, based on the fuel flow rate G _f, etc., may be a function of the ECU21 calculates an exhaust manifold exhaust pressure P _E (exhaust pressure calculation unit).

ＥＣＵ２１は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などからなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ２１では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することでエンジン制御に関する処理が行われる。   The ECU 21 is an electronic control unit including a CPU [Central Processing Unit], a ROM [Read Only Memory], a RAM [Random Access Memory], and the like. In the ECU 21, a program stored in the ROM is loaded into the RAM and executed by the CPU to perform processing related to engine control.

ＥＣＵ２１は、低圧段ターボチャージャー７、高圧段ターボチャージャー８、エンジン回転数取得部１４、ウェイストゲートバルブ開度取得部１５、燃料流量取得部１６、過給前吸気圧力取得部１７、吸気圧力取得部１８、吸気温度取得部１９、及び排気圧力取得部２０で取得した情報に応じて、吸排気バルブ制御部１３、ＥＧＲバルブ２２、及びウェイストゲートバルブ２４を制御する。つまり、ＥＣＵ２１は、低圧段ターボチャージャー７及び高圧段ターボチャージャー８の回転数に応じて、ＥＧＲバルブ２２及びウェイストゲートバルブ２４のバルブ開度を調整する。このＥＧＲバルブ２２及びウェイストゲートバルブ２４のバルブ開度の調整は、周知の制御により行うことができる。   The ECU 21 includes a low-pressure stage turbocharger 7, a high-pressure stage turbocharger 8, an engine speed acquisition unit 14, a waste gate valve opening acquisition unit 15, a fuel flow rate acquisition unit 16, a pre-supercharging intake pressure acquisition unit 17, and an intake pressure acquisition unit. 18, the intake / exhaust valve control unit 13, the EGR valve 22, and the waste gate valve 24 are controlled according to the information acquired by the intake air temperature acquisition unit 19 and the exhaust pressure acquisition unit 20. That is, the ECU 21 adjusts the valve opening degrees of the EGR valve 22 and the waste gate valve 24 according to the rotation speeds of the low-pressure stage turbocharger 7 and the high-pressure stage turbocharger 8. The valve opening degree of the EGR valve 22 and the waste gate valve 24 can be adjusted by well-known control.

また、ＥＣＵ２１は、エンジン回転数取得部１４、ウェイストゲートバルブ開度取得部１５、燃料流量取得部１６、過給前吸気圧力取得部１７、吸気圧力取得部１８、吸気温度取得部１９、及び排気圧力取得部２０で取得した情報に応じて、吸排気バルブ制御部１３を制御する。具体的には、ＥＣＵ２１は、次の３つの条件のうち、少なくとも一つの条件を満たす場合に、吸排気バルブ制御部１３を制御して、気筒３の筒内最高圧力が下がるように吸気バルブ５のバルブタイミングを変更する。   The ECU 21 also includes an engine speed acquisition unit 14, a waste gate valve opening acquisition unit 15, a fuel flow rate acquisition unit 16, a pre-supercharging intake pressure acquisition unit 17, an intake pressure acquisition unit 18, an intake air temperature acquisition unit 19, and an exhaust gas. The intake / exhaust valve control unit 13 is controlled according to the information acquired by the pressure acquisition unit 20. Specifically, the ECU 21 controls the intake / exhaust valve control unit 13 so that the maximum in-cylinder pressure of the cylinder 3 is lowered when at least one of the following three conditions is satisfied. Change the valve timing.

第一条件は、高圧段ターボチャージャー８の目標圧力比Δπ_{Ｃ＿ｔａｒｇｅｔ}と実圧力比Δπ_Ｃ＿Ｒとの差分である圧力比偏差Δπ_Ｃが閾値Δπ_Ｃ＿ｔｈよりも小さい、との条件である。第二条件は、気筒３に供給する目標吸入ガス量ΔＧ_{Ａ＿ｔａｒｇｅｔ}と実吸入ガス量Ｇ_Ａ＿Ｒとの差分である吸入ガス量偏差ΔＧ_Ａが閾値ΔＧ_Ａ＿ｔｈよりも小さい、との条件である。第三条件は、気筒３の目標吸排気差圧ΔＰ_Ｏと実吸排気差圧ΔＰ_Ｒとの差分である吸排気差圧偏差ΔＰ_ｄｅｆが閾値ΔＰ_{ｄｅｆ＿ｔｈ}よりも小さい、との条件である。 The first condition is that the pressure ratio deviation Δπ _C that is the difference between the target pressure ratio Δπ _{C_target} of the high-pressure turbocharger 8 and the actual pressure ratio Δπ _{C_R} is smaller than the threshold value Δπ _{C_th} . Second condition is smaller than the intake gas amount deviation .DELTA.G _A threshold .DELTA.G _{A_th} a difference between the target intake gas amount _{.DELTA.G a_target} and the actual intake gas amount _{G A_R} supplied to the cylinders 3, is a condition of the. Third condition is less than the target intake air differential pressure [Delta] P _O and breathing difference pressure deviation [Delta] P _def threshold [Delta] P _{Def_th} is a difference between the actual intake air pressure difference [Delta] P _R of the cylinders 3, is a condition of the.

次に、図３〜図６を参照して、ＥＣＵ２１による吸排気バルブ制御部１３の制御内容について具体的に説明する。   Next, the control content of the intake / exhaust valve control unit 13 by the ECU 21 will be specifically described with reference to FIGS.

図３は、過給システムの制御内容を示すフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートは、ＥＣＵ２１により所定のサイクルで繰り返し行われる。   FIG. 3 is a flowchart showing the control content of the supercharging system. Note that the flowchart shown in FIG. 3 is repeatedly performed by the ECU 21 in a predetermined cycle.

図３に示すように、ＥＣＵ２１は、まず、エンジンの回転数Ｎ_Ｅ、ウェイストゲートバルブ２４のバルブ開度Ｖ_ＢＰ、燃料流量Ｇ_ｆ、過給前吸気圧力Ｐ_Ｏ、吸気マニホールド吸気圧力Ｐ_Ｂ、吸気マニホールド吸気温度Ｔ_Ｂ、及び排気マニホールド排気圧力Ｐ_Ｅを、それぞれエンジン回転数取得部１４、ウェイストゲートバルブ開度取得部１５、燃料流量取得部１６、過給前吸気圧力取得部１７、吸気圧力取得部１８、吸気温度取得部１９、及び排気圧力取得部２０から読み出す（Ｓ１）。 As shown in FIG. 3, first, the ECU 21 first determines the engine speed N _E , the valve opening V _BP of the waste gate valve 24, the fuel flow rate G _f , the pre-supercharging intake pressure P _O , the intake manifold intake pressure P _B , intake manifold air temperature T _B, and the exhaust manifold the exhaust pressure P _E, respectively engine speed acquiring unit 14, the waste gate valve opening acquisition section 15, the fuel flow rate acquisition section 16, supercharged before intake pressure acquisition unit 17, the intake pressure Reading is performed from the acquisition unit 18, the intake air temperature acquisition unit 19, and the exhaust pressure acquisition unit 20 (S1).

次に、ＥＣＵ２１は、回転数Ｎ_Ｅが、バルブタイミング制御を許可するエンジン２の最小回転数Ｎ_Ｏよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２）。回転数Ｎ_Ｅが最小回転数Ｎ_Ｏよりも大きくない場合は（Ｓ２：ＮＯ）、ＥＣＵ２１は処理を一旦終了する。 Then, ECU 21 the rotational speed _{N E} determines whether greater than the minimum rotational speed _{N O} of the engine 2 that allows valve timing control (S2). If the rotational speed _{N E} is not larger than the minimum rotational speed _{N O} is (S2: NO), ECU21 temporarily terminates the process.

回転数Ｎ_Ｅが最小回転数Ｎ_Ｏよりも大きい場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ２１は、次に、バルブ開度Ｖ_ＢＰが、バルブタイミング制御を許可するウェイストゲートバルブ２４の最小バルブ開度Ｖ_ＢＰＯよりも大きいか否かを判定する（Ｓ３）。バルブ開度Ｖ_ＢＰが最小バルブ開度Ｖ_ＢＰＯよりも大きくない場合は（Ｓ３：ＮＯ）、ＥＣＵ２１は処理を一旦終了する。 If the rotational speed _{N E} is larger than the minimum rotational speed _{N O (S2: YES),} ECU21 is then valve opening _{V BP} is the minimum valve opening _{V BPO} of the waste gate valve 24 to allow the valve timing control It is judged whether it is larger than (S3). If the valve opening degree V _BP is not larger than the minimum valve opening degree V _BPO (S3: NO), the ECU 21 once ends the process.

バルブ開度Ｖ_ＢＰが最小バルブ開度Ｖ_ＢＰＯよりも大きい場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ２１は、次に、第一条件を満たすか否かの判断である第一条件判断処理を行う（Ｓ４）。 When valve opening _{V BP} is greater than the minimum valve opening _{V BPO (S3: YES),} ECU21 is then performed a first condition determination processing is the first condition is satisfied is determined whether (S4) .

図４は、第一条件判断処理を示すフローチャートである。図４に示すように、第一条件判断処理では、まず、ＥＣＵ２１は、高圧段ターボチャージャー８の目標圧力比Δπ_{Ｃ＿ｔａｒｇｅｔ}及び実圧力比Δπ_Ｃ＿Ｒを求める（Ｓ４１）。目標圧力比Δπ_{Ｃ＿ｔａｒｇｅｔ}は、次の式（１）に示すように、エンジンの回転数Ｎ_Ｅ及び燃料流量Ｇ_ｆを用いた周知の計算式により求めることができる。実圧力比Δπ_Ｃ＿Ｒは、次の式（２）に示すように、吸気マニホールド吸気圧力Ｐ_Ｂを過給前吸気圧力Ｐ_Ｏで割ることにより求めることができる。 FIG. 4 is a flowchart showing the first condition determination process. As shown in FIG. 4, in the first condition determination process, first, the ECU 21 obtains a target pressure ratio Δπ _{C_target} and an actual pressure ratio Δπ _{C_R} of the high-pressure turbocharger 8 (S41). Target pressure ratio Δπ _{C_target,} as shown in the following equation (1) can be obtained by a known calculation formula using the rotational speed _{N E} and the fuel flow rate _{G f} of the engine. Actual pressure ratio Derutapai _{C_R,} as shown in the following equation (2), an intake manifold intake pressure P _B can be determined by dividing the supercharged previous intake air pressure P _O.

Δπ_{Ｃ＿ｔａｒｇｅｔ}＝ｆ（Ｎ_Ｅ，Ｇ_ｆ）…（１）
Δπ_Ｃ＿Ｒ＝Ｐ_Ｂ／Ｐ_Ｏ…（２）
次に、ＥＣＵ２１は、圧力比偏差Δπ_Ｃを求める（Ｓ４２）。圧力比偏差Δπ_Ｃは、次の式（３）に示すように、目標圧力比Δπ_{Ｃ＿ｔａｒｇｅｔ}から実圧力比Δπ_Ｃ＿Ｒを引くことにより求めることができる。 Δπ _{C_target} = f (N _E , G _f ) (1)
Δπ _{C_R} = P _B / P _O (2)
Next, ECU 21 calculates a pressure ratio deviation Δπ _C (S42). The pressure ratio deviation Δπ _C can be obtained by subtracting the actual pressure ratio Δπ _{C_R} from the target pressure ratio Δπ _{C_target} as shown in the following equation (3).

Δπ_Ｃ＝Δπ_{Ｃ＿ｔａｒｇｅｔ}−Δπ_Ｃ＿Ｒ…（３）
次に、ＥＣＵ２１は、圧力比偏差Δπ_Ｃが閾値Δπ_Ｃ＿ｔｈよりも小さいか否かを判定する（Ｓ４３）。そして、圧力比偏差Δπ_Ｃが閾値Δπ_Ｃ＿ｔｈよりも小さい場合は（Ｓ４３：ＹＥＳ），ＥＣＵ２１は、第一条件を満たすと判定する（Ｓ４４）。一方、圧力比偏差Δπ_Ｃが閾値Δπ_Ｃ＿ｔｈよりも小さくない場合は（Ｓ４３：ＮＯ）、ＥＣＵ２１は、第一条件を満たさないと判定する（Ｓ４５）。 Δπ _C = Δπ _{C_target} −Δπ _{C_R} (3)
Next, the ECU 21 determines whether or not the pressure ratio deviation Δπ _C is smaller than the threshold value Δπ _{C_th} (S43). When the pressure ratio deviation Δπ _C is smaller than the threshold value Δπ _{C_th} (S43: YES), the ECU 21 determines that the first condition is satisfied (S44). On the other hand, when the pressure ratio deviation Δπ _C is not smaller than the threshold value Δπ _{C_th} (S43: NO), the ECU 21 determines that the first condition is not satisfied (S45).

第一条件判断処理が終了すると、図３に示すように、ＥＣＵ２１は、第一条件判断処理において第一条件を満たしたか否かを判定する（Ｓ５）。そして、第一条件を満たすと判定した場合は（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ２１は、後述するステップＳ１０に進む。   When the first condition determination process ends, as shown in FIG. 3, the ECU 21 determines whether or not the first condition is satisfied in the first condition determination process (S5). And when it determines with satisfy | filling 1st conditions (S5: YES), ECU21 progresses to step S10 mentioned later.

第一条件を満たしていないと判定した場合は（Ｓ５：ＮＯ）、次に、ＥＣＵ２１は、第二条件判断処理を行なう（Ｓ６）。   If it is determined that the first condition is not satisfied (S5: NO), the ECU 21 then performs a second condition determination process (S6).

図５は、第二条件判断を示すフローチャートである。図５に示すように、第二条件判断処理では、まず、ＥＣＵ２１は、気筒３に供給する目標吸入ガス量ΔＧ_{Ａ＿ｔａｒｇｅｔ}及び実吸入ガス量Ｇ_Ａ＿Ｒを求める（Ｓ６１）。目標吸入ガス量ΔＧ_{Ａ＿ｔａｒｇｅｔ}は、次の式（４）に示すように、エンジンの回転数Ｎ_Ｅ及び燃料流量Ｇ_ｆを用いた周知の計算式により求めることができる。実吸入ガス量Ｇ_Ａ＿Ｒは、次の式（５）に示すように、吸気マニホールド吸気圧力Ｐ_Ｂと気筒３の吸入ガス容積Ｖ_Ｏとの積を、定数Ｒと過給前吸気圧力Ｐ_Ｏとの積で割ることにより求めることができる。 FIG. 5 is a flowchart showing the second condition determination. As shown in FIG. 5, in the second condition determination process, first, the ECU 21 _obtains a target intake gas amount _{ΔGA_target} and an actual intake gas amount _{GA_R} to be supplied to the cylinder 3 (S61). Target intake gas amount _{.DELTA.G a_target,} as shown in the following equation (4) can be obtained by a known calculation formula using the rotational speed _{N E} and the fuel flow rate _{G f} of the engine. Actual intake gas amount G _{A_R,} as shown in the following equation (5), the product of the suction gas volume V _O of the intake manifold intake pressure P _B and the cylinder 3, the constant R and the supercharged before intake pressure P _O It can be obtained by dividing by the product of

ΔＧ_{Ａ＿ｔａｒｇｅｔ}＝ｆ（Ｎ_Ｅ，Ｇ_ｆ）…（４）
Δπ_Ｃ＿Ｒ＝（Ｐ_Ｂ・Ｖ_Ｏ）／（Ｒ・Ｐ_Ｏ）…（５）
式（５）の吸入ガス容積Ｖ_Ｏは、次の式（６）に示すように、気筒３の容積Ｖ_ｋと気筒３の容積効率η_Ｖとの積により求めることができる。なお、気筒３の容積Ｖ_ｋは、固定値となり、気筒３の容積効率η_Ｖは、予め実験等により求めておく。容積効率η_Ｖは、次の式（７）に示すように、エンジンの回転数Ｎ_Ｅ及びバルブタイミング制御処理における前回の吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣ_ｎを用いた周知の計算式により求めることができる。 _{ΔGA_target} = f (N _E , G _f ) (4)
Δπ _C — R = (P _B · V _O ) / (R · P _O ) (5)
The intake gas volume V _{O in} the equation (5) can be obtained by the product of the volume V _k of the cylinder 3 and the volume efficiency η _V of the cylinder 3 as shown in the following equation (6). Note that the volume V _{k of the} cylinder 3 is a fixed value, and the volume efficiency η _V of the cylinder 3 is obtained in advance through experiments or the like. The volumetric efficiency η _V can be obtained by a well-known calculation formula using the engine speed _NE and the previous intake valve closing timing IVC _n in the valve timing control process, as shown in the following formula (7). .

Ｖ_Ｏ＝Ｖ_ｋ・η_Ｖ…（６）
η_ｖ＝ｆ（Ｎ_Ｅ，ＩＶＣ_ｎ）…（７）
次に、ＥＣＵ２１は、吸入ガス量偏差ΔＧ_Ａを求める（Ｓ６２）。吸入ガス量偏差ΔＧ_Ａは、次の式（８）に示すように、目標吸入ガス量ΔＧ_{Ａ＿ｔａｒｇｅｔ}から実吸入ガス量Ｇ_Ａ＿Ｒを引くことにより求めることができる。 V _O = V _k · η _V (6)
η _v = f (N _E , IVC _n ) (7)
Then, ECU 21 obtains the intake gas amount deviation ΔG _A (S62). Intake gas quantity deviation .DELTA.G _A, as shown in the following equation (8) can be determined by subtracting the actual intake gas amount _{G A_R} from target intake gas amount _{.DELTA.G a_target.}

ΔＧ_Ａ＝ΔＧ_{Ａ＿ｔａｒｇｅｔ}−Ｇ_Ａ＿Ｒ…（８）
次に、ＥＣＵ２１は、吸入ガス量偏差ΔＧ_Ａが閾値ΔＧ_Ａ＿ｔｈよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６３）。そして、吸入ガス量偏差ΔＧ_Ａが閾値ΔＧ_Ａ＿ｔｈよりも小さい場合は（Ｓ６３：ＹＥＳ），ＥＣＵ２１は、第二条件を満たすと判定する（Ｓ６４）。一方、吸入ガス量偏差ΔＧ_Ａが閾値ΔＧ_Ａ＿ｔｈよりも小さくない場合は（Ｓ６３：ＮＯ）、ＥＣＵ２１は、第二条件を満たさないと判定する（Ｓ６５）。 _{ΔG A = ΔG A_target -G A_R ...} (8)
Then, ECU 21 determines whether or not the intake gas amount deviation .DELTA.G _A is smaller than the threshold value ΔG _{A_th} (S63). When the intake gas amount deviation .DELTA.G _A is smaller than the threshold value .DELTA.G _{A_th} is (S63: YES), ECU21 determines that the second condition is satisfied (S64). On the other hand, when the intake gas amount deviation .DELTA.G _A is not smaller than the threshold value _{ΔG A_th (S63: NO),} ECU21 determines that does not satisfy the second condition (S65).

第二条件判断処理が終了すると、図３に示すように、ＥＣＵ２１は、第二条件判断処理において第二条件を満たしたか否かを判定する（Ｓ７）。そして、第二条件を満たすと判定した場合は（Ｓ７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ２１は、後述するステップＳ１０に進む。   When the second condition determination process ends, as shown in FIG. 3, the ECU 21 determines whether or not the second condition is satisfied in the second condition determination process (S7). And when it determines with satisfy | filling 2nd conditions (S7: YES), ECU21 progresses to step S10 mentioned later.

第二条件を満たしていないと判定した場合は（Ｓ７：ＮＯ）、次に、ＥＣＵ２１は、第三条件判断処理を行なう（Ｓ８）。   If it is determined that the second condition is not satisfied (S7: NO), then the ECU 21 performs a third condition determination process (S8).

図６は、第三条件判断を示すフローチャートである。図６に示すように、第三条件判断処理では、まず、ＥＣＵ２１は、気筒３の実吸排気差圧ΔＰ_Ｒ及び目標吸排気差圧ΔＰ_Ｏを求める（Ｓ８１）。実吸排気差圧ΔＰ_Ｒは、次の式（９）に示すように、排気マニホールド排気圧力Ｐ_Ｅから吸気マニホールド吸気圧力Ｐ_Ｂを引くことにより求めることができる。目標吸排気差圧ΔＰ_Ｏは、次の式（１０）に示すように、エンジンの回転数Ｎ_Ｅ及び燃料流量Ｇ_ｆを用いた周知の計算式により求めることができる。 FIG. 6 is a flowchart showing the third condition determination. As shown in FIG. 6, in the third condition determination processing, first, ECU 21 obtains the actual intake air pressure difference [Delta] P _R and the target intake air differential pressure [Delta] P _O of the cylinder 3 (S81). Actual intake air pressure difference [Delta] P _R, as shown in the following equation (9) can be determined by subtracting the intake manifold intake pressure P _B from the exhaust manifold the exhaust pressure P _E. Target intake air differential pressure [Delta] P _O, as shown in the following equation (10) can be obtained by a known calculation formula using the rotational speed N _E and the fuel flow rate G _f of the engine.

ΔＰ_Ｒ＝Ｐ_Ｅ−Ｐ_Ｂ…（９）
ΔＰ_Ｏ＝ｆ（Ｎ_Ｅ，Ｇ_ｆ）…（１０）
次に、ＥＣＵ２１は、吸排気差圧偏差ΔＰ_ｄｅｆを求める（Ｓ８２）。吸排気差圧偏差ΔＰ_ｄｅｆは、次の式（１１）に示すように、実吸排気差圧ΔＰ_Ｒから目標吸排気差圧ΔＰ_Ｏを引くことにより求めることができる。 ΔP _R = P _E −P _B (9)
ΔP _O = f (N _E , G _f ) (10)
Next, the ECU 21 obtains the intake / exhaust differential pressure deviation ΔP _def (S82). Intake and exhaust difference pressure deviation [Delta] P _def, as shown in the following equation (11), can be obtained by the actual intake air pressure difference [Delta] P _R subtracting the target intake air differential pressure [Delta] P _O.

ΔＰ_ｄｅｆ＝ΔＰ_Ｒ−ΔＰ_Ｏ…（１１）
次に、ＥＣＵ２１は、吸排気差圧偏差ΔＰ_ｄｅｆが閾値ΔＰ_{ｄｅｆ＿ｔｈ}よりも小さいか否かを判定する（Ｓ８３）。そして、吸排気差圧偏差ΔＰ_ｄｅｆが閾値ΔＰ_{ｄｅｆ＿ｔｈ}よりも小さい場合は（Ｓ８３：ＹＥＳ），ＥＣＵ２１は、第三条件を満たすと判定する（Ｓ８４）。一方、吸排気差圧偏差ΔＰ_ｄｅｆが閾値ΔＰ_{ｄｅｆ＿ｔｈ}よりも小さくない場合は（Ｓ８３：ＮＯ）、ＥＣＵ２１は、第三条件を満たさないと判定する（Ｓ８５）。 ΔP _def = ΔP _R −ΔP _O (11)
Next, the ECU 21 determines whether or not the intake / exhaust differential pressure deviation ΔP _def is smaller than a threshold value ΔP _{def_th} (S83). If the intake / exhaust differential pressure deviation ΔP _def is smaller than the threshold value ΔP _{def_th} (S83: YES), the ECU 21 determines that the third condition is satisfied (S84). On the other hand, when the intake / exhaust differential pressure deviation ΔP _def is not smaller than the threshold value ΔP _{def_th} (S83: NO), the ECU 21 determines that the third condition is not satisfied (S85).

第三条件判断処理が終了すると、図３に示すように、ＥＣＵ２１は、第三条件判断処理において第三条件を満たしたか否かを判定する（Ｓ９）。そして、第三条件を満たしていないと判定した場合は（Ｓ９：ＮＯ）、ＥＣＵ２１は、一旦処理を終了する。   When the third condition determination process ends, as shown in FIG. 3, the ECU 21 determines whether or not the third condition is satisfied in the third condition determination process (S9). And when it determines with not satisfy | filling 3rd conditions (S9: NO), ECU21 once complete | finishes a process.

上述した第一条件を満たすと判定した場合（５：ＹＥＳ）、上述した第二条件を満たすと判定した場合（７：ＹＥＳ）、又は第三条件を満たすと判定した場合は（Ｓ９：ＹＥＳ）、次に、ＥＣＵ２１は、吸排気バルブ制御部１３を制御して、気筒３の筒内最高圧力が下がるようにバルブタイミング（吸気バルブ５の閉弁時期）を変更する（Ｓ１０）。つまり、気筒３の筒内最高圧力が下がるように吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣを遅らす。具体的には、次の式（１２）に示すように、今回の吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣ_ｎに吸気バルブ閉弁時期増分ｄＩＶＣを加えた時期を、次回の吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣ_ｎ＋１とする。吸気バルブ閉弁時期増分ｄＩＶＣは、予め設定された固定値である。そして、ＥＣＵ２１は、一旦処理を終了する。 When it is determined that the first condition described above is satisfied (5: YES), when it is determined that the second condition described above is satisfied (7: YES), or when it is determined that the third condition is satisfied (S9: YES) Next, the ECU 21 controls the intake / exhaust valve control unit 13 to change the valve timing (closing timing of the intake valve 5) so that the in-cylinder maximum pressure of the cylinder 3 decreases (S10). That is, the intake valve closing timing IVC is delayed so that the in-cylinder maximum pressure of the cylinder 3 decreases. Specifically, as shown in the following equation (12), a time obtained by adding the intake valve closing timing increment dIVC to the current intake valve closing timing IVC _n is set as the next intake valve closing timing IVC _{n + 1} . . The intake valve closing timing increment dIVC is a fixed value set in advance. And ECU21 once complete | finishes a process.

このようにして吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣを遅らすと、気筒３内の圧縮比が膨張比よりも小さくなるため、気筒３の筒内最高圧力が下がる。その結果、ウェイストゲートバルブ２４による排気ガスのバイパス流量の増加が抑制されるとともに、ＥＧＲバルブ２２による排気ガスの再循環量の増加が抑制される。   When the intake valve closing timing IVC is delayed in this way, the compression ratio in the cylinder 3 becomes smaller than the expansion ratio, so that the in-cylinder maximum pressure in the cylinder 3 decreases. As a result, an increase in the exhaust gas bypass flow rate by the waste gate valve 24 is suppressed, and an increase in the exhaust gas recirculation amount by the EGR valve 22 is suppressed.

図７は、ウェイストゲートバルブによる排気ガスのバイパス流量と筒内最高圧力及び燃費低減率との関係を示した図である。図７に示すように、吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣを遅らすと、ウェイストゲートバルブ２４による排気ガスのバイパス流量が減る。すると、吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣを遅らせない場合に比べて、気筒３の筒内最高圧力が低下するとともに、燃費低減率が向上する。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the exhaust gas bypass flow rate by the waste gate valve, the in-cylinder maximum pressure, and the fuel consumption reduction rate. As shown in FIG. 7, when the intake valve closing timing IVC is delayed, the exhaust gas bypass flow rate by the waste gate valve 24 is reduced. Then, compared with the case where the intake valve closing timing IVC is not delayed, the in-cylinder maximum pressure of the cylinder 3 is lowered and the fuel consumption reduction rate is improved.

このように、本実施形態に係る過給システム１では、第一条件、第二条件、第三条件のうち少なくとも一つの条件を満たす場合に、吸排気バルブ制御部１３が、気筒３の筒内最高圧力が下がるようにバルブタイミングを変更する。これにより、ウェイストゲートバルブ２４による排気ガスのバイパス流量の増加が抑制されるため、高圧段ターボチャージャー８の過給効率が向上し、燃費向上が図れる。また、ＥＧＲバルブ２２による排気ガスの再循環量の増加が抑制されるため、ＥＧＲが有効に機能し、燃費向上が図れる。しかも、この過給システム１では、第一条件、第二条件、第三条件のうち少なくとも一つの条件を満たす場合にバルブタイミングを変更するため、過給による高出力化を図りながら、筒内最高圧力の増大によるエンジン２の機械的強度への影響を押さえて長寿命化を実現することができる。   As described above, in the supercharging system 1 according to the present embodiment, the intake / exhaust valve control unit 13 is arranged in the cylinder 3 when at least one of the first condition, the second condition, and the third condition is satisfied. Change the valve timing so that the maximum pressure drops. As a result, an increase in the exhaust gas bypass flow rate by the waste gate valve 24 is suppressed, so that the supercharging efficiency of the high-pressure turbocharger 8 is improved and fuel efficiency can be improved. In addition, since an increase in the amount of exhaust gas recirculated by the EGR valve 22 is suppressed, the EGR functions effectively and fuel consumption can be improved. Moreover, in the supercharging system 1, the valve timing is changed when at least one of the first condition, the second condition, and the third condition is satisfied. Longer life can be realized by suppressing the influence of the increase in pressure on the mechanical strength of the engine 2.

また、この過給システム１では、ターボチャージャー４を低圧段ターボチャージャー７及び高圧段ターボチャージャー８の二段過給システムとした場合に、ウェイストゲートバルブ２４で高圧段ターボチャージャー８の高圧段タービン８Ｂを迂回させ、第一条件におけるターボチャージャー４を高圧段ターボチャージャー８としている。これにより、高速域における過剰な排気ガスを低圧段ターボチャージャー７の低圧段タービン７Ｂに逃がすことができるとともに、筒内最高圧力の増加を適切に抑制することができる。   Further, in this supercharging system 1, when the turbocharger 4 is a two-stage supercharging system of a low-pressure stage turbocharger 7 and a high-pressure stage turbocharger 8, a high-pressure stage turbine 8B of the high-pressure stage turbocharger 8 is provided by a waste gate valve 24. And the turbocharger 4 in the first condition is a high-pressure stage turbocharger 8. Thereby, excessive exhaust gas in the high speed region can be released to the low pressure turbine 7B of the low pressure turbocharger 7, and an increase in the in-cylinder maximum pressure can be appropriately suppressed.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified without departing from the scope described in the claims or applied to other embodiments. May be.

例えば、上記実施形態では、第一条件、第二条件、第三条件のうち何れか一つの条件を満たす場合に、吸排気バルブ制御部１３が、気筒３の筒内最高圧力が下がるようにバルブタイミングを変更するものとして説明した。しかしながら、第一条件、第二条件、第三条件の全ての条件を満たす場合に、吸排気バルブ制御部１３が、気筒３の筒内最高圧力が下がるようにバルブタイミングを変更するものとしてもよい。これにより、上記実施形態の作用効果を更に高めることができる。   For example, in the above embodiment, when any one of the first condition, the second condition, and the third condition is satisfied, the intake / exhaust valve control unit 13 controls the valve so that the in-cylinder maximum pressure of the cylinder 3 decreases. It was described as changing the timing. However, when all of the first condition, the second condition, and the third condition are satisfied, the intake / exhaust valve control unit 13 may change the valve timing so that the in-cylinder maximum pressure of the cylinder 3 decreases. . Thereby, the effect of the said embodiment can further be improved.

また、上記実施形態では、バルブタイミング制御処理は、ＥＣＵ２１が吸排気バルブ制御部１３を制御することにより行われるものとして説明したが、ＥＣＵ２１を介さずに吸排気バルブ制御部１３が行ってもよい。この場合、図３〜図６に示した処理は、吸排気バルブ制御部１３が行う。   In the above embodiment, the valve timing control process is described as being performed by the ECU 21 controlling the intake / exhaust valve control unit 13. However, the intake / exhaust valve control unit 13 may perform the valve timing control process without using the ECU 21. . In this case, the processing shown in FIGS. 3 to 6 is performed by the intake / exhaust valve control unit 13.

また、上記実施形態では、Ｓ１においてＥＣＵ２１が読み込む各情報の検出手段を具体的に示したが、これらの検出手段は一例であって、他の検出手段により実現してもよい。   In the above embodiment, the detection means for each information read by the ECU 21 in S1 is specifically shown. However, these detection means are merely examples, and may be realized by other detection means.

また、上記実施形態では、二段過給システムであるものとして説明したが、過給機が一段のみであってもよく、過給機が三段以上であってもよい。なお、過給機が三段以上である場合は、バイパス通路及びバイパスバルブにより排気ガスを何れかの過給機のタービンを迂回させるものとする。この場合、最も高圧段の過給機のタービンを迂回させることが好ましい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated as what is a two-stage supercharging system, a supercharger may be only one stage and a supercharger may be three or more stages. When the supercharger has three or more stages, the exhaust gas is bypassed by any of the turbocharger turbines by the bypass passage and the bypass valve. In this case, it is preferable to bypass the turbocharger turbine of the highest pressure stage.

また、上記実施形態では、エンジン回転数取得部１４、ウェイストゲートバルブ開度取得部１５、燃料流量取得部１６、過給前吸気圧力取得部１７、吸気圧力取得部１８、吸気温度取得部１９及び排気圧力取得部２０の具体的な構成を説明したが、これらは如何なる構成であってもよく、例えば、燃料流量取得部１６及び排気圧力取得部２０のように、各情報を算出するＥＣＵ２１の一機能であってもよい。   In the above embodiment, the engine speed acquisition unit 14, the waste gate valve opening acquisition unit 15, the fuel flow rate acquisition unit 16, the pre-supercharging intake pressure acquisition unit 17, the intake pressure acquisition unit 18, the intake air temperature acquisition unit 19, and Although the specific configuration of the exhaust pressure acquisition unit 20 has been described, any configuration may be used. For example, the ECU 21 that calculates each piece of information such as the fuel flow rate acquisition unit 16 and the exhaust pressure acquisition unit 20 may be used. It may be a function.

１…過給システム、２…エンジン、３…気筒、４…ターボチャージャー、５…吸気バルブ、６…排気バルブ、７…低圧段ターボチャージャー、７Ａ…低圧段コンプレッサ、７Ｂ…低圧段タービン、８…高圧段ターボチャージャー、８Ａ…高圧段コンプレッサ、８Ｂ…高圧段タービン、９…吸気通路、１０…排気通路、１１…ＥＧＲ通路、１２…ウェイストゲート（バイパス通路）、１３…吸排気バルブ制御部（吸気バルブ制御部）、１４…エンジン回転数取得部、１５…ウェイストゲートバルブ開度取得部、１６…燃料流量取得部、１７…過給前吸気圧力取得部、１８…吸気圧力取得部、１９…吸気温度取得部、２０…排気圧力取得部、２１…ＥＣＵ（吸気バルブ制御部）、２２…ＥＧＲバルブ、２３…ＥＧＲクーラー、２４…ウェイストゲートバルブ（バイパスバルブ）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Supercharging system, 2 ... Engine, 3 ... Cylinder, 4 ... Turbocharger, 5 ... Intake valve, 6 ... Exhaust valve, 7 ... Low pressure stage turbocharger, 7A ... Low pressure stage compressor, 7B ... Low pressure stage turbine, 8 ... High pressure stage turbocharger, 8A ... High pressure stage compressor, 8B ... High pressure stage turbine, 9 ... Intake passage, 10 ... Exhaust passage, 11 ... EGR passage, 12 ... Waste gate (bypass passage), 13 ... Intake / exhaust valve controller (intake air) Valve control unit), 14 ... engine speed acquisition unit, 15 ... waste gate valve opening acquisition unit, 16 ... fuel flow rate acquisition unit, 17 ... pre-supercharging intake pressure acquisition unit, 18 ... intake pressure acquisition unit, 19 ... intake air Temperature acquisition unit, 20 ... exhaust pressure acquisition unit, 21 ... ECU (intake valve control unit), 22 ... EGR valve, 23 ... EGR cooler, 24 ... Wastege Tobarubu (bypass valve).

Claims (3)

複数の気筒を有する内燃機関と、
前記気筒の吸入空気の過給を行う過給機と、
前記気筒の吸気バルブのバルブタイミングを制御する吸気バルブ制御部と、
前記気筒の排気ガスが通る排気通路において前記過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、
前記気筒の排気ガスを前記バイパス通路に通して前記タービンの下流側に送るバイパスバルブと、を備え、
前記吸気バルブ制御部は、前記過給機の目標圧力比と実圧力比との差分である圧力比偏差が閾値よりも小さいとの第一条件、前記気筒に供給する目標吸入ガス量と実吸入ガス量との差分である吸入ガス量偏差が閾値よりも小さいとの第二条件、前記気筒の目標吸排気差圧と実吸排気差圧との差分である吸排気差圧偏差が閾値よりも小さいとの第三条件、の少なくとも一つの条件を満たす場合に、前記気筒の筒内最高圧力が下がるように前記バルブタイミングを変更することを特徴とする、
内燃機関の過給システム。 An internal combustion engine having a plurality of cylinders;
A supercharger for supercharging the intake air of the cylinder;
An intake valve controller for controlling the valve timing of the intake valve of the cylinder;
A bypass passage that bypasses the turbocharger turbine in an exhaust passage through which the exhaust gas of the cylinder passes;
A bypass valve that sends exhaust gas of the cylinder to the downstream side of the turbine through the bypass passage,
The intake valve control unit has a first condition that a pressure ratio deviation, which is a difference between a target pressure ratio of the supercharger and an actual pressure ratio, is smaller than a threshold, a target intake gas amount supplied to the cylinder, and an actual intake The second condition that the intake gas amount deviation, which is the difference from the gas amount, is smaller than the threshold, and the intake / exhaust differential pressure deviation, which is the difference between the target intake / exhaust differential pressure of the cylinder and the actual intake / exhaust differential pressure, is less than the threshold. The valve timing is changed so that the in-cylinder maximum pressure of the cylinder is lowered when at least one of the third condition of small is satisfied.
Internal combustion engine supercharging system. 前記吸気バルブ制御部は、前記第一条件、前記第二条件及び前記第三条件の全ての条件を満たす場合に、前記気筒の筒内最高圧力が下がるように前記バルブタイミングを変更することを特徴とする、
請求項１に記載の過給システム。 The intake valve control unit changes the valve timing so that the in-cylinder maximum pressure of the cylinder decreases when all of the first condition, the second condition, and the third condition are satisfied. And
The supercharging system according to claim 1. 前記過給機は、低圧段過給機及び高圧段過給機の二段過給システムであり、
前記バイパス通路は、前記排気通路において前記高圧段過給機のタービンを迂回し、
前記第一条件における前記過給機は、前記高圧段過給機である、
請求項１又は２に記載の過給システム。 The supercharger is a two-stage supercharging system of a low pressure supercharger and a high pressure supercharger,
The bypass passage bypasses the turbine of the high-pressure supercharger in the exhaust passage;
The supercharger in the first condition is the high-pressure stage supercharger.
The supercharging system according to claim 1 or 2.

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