JPH0441957A - Air-fuel ratio control device for supercharge lean-burn gasoline internal combustion engine - Google Patents
Air-fuel ratio control device for supercharge lean-burn gasoline internal combustion engineInfo
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- JPH0441957A JPH0441957A JP2143291A JP14329190A JPH0441957A JP H0441957 A JPH0441957 A JP H0441957A JP 2143291 A JP2143291 A JP 2143291A JP 14329190 A JP14329190 A JP 14329190A JP H0441957 A JPH0441957 A JP H0441957A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は過給時に希薄燃焼を行うガソリン内燃機関の
空燃比制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an air-fuel ratio control device for a gasoline internal combustion engine that performs lean combustion during supercharging.
特願平1−156685号は過給機を備えたガソリンを
燃料とする内燃機関において、過給機が本来の能力を発
揮するエンジン高回転・高負荷側で空燃比を希薄側で運
転する内燃機関(以下高密度過給希薄燃焼内燃機関)を
提案している。強力な過給を行うことにより混合気の密
度が上がり、空燃比としては希薄側でも混合気の単位体
積当たりの燃料量は多くなる。これにより、高負荷であ
るにも係わらす安定な希薄燃焼を狙ったものである。Patent Application No. 1-156685 is an internal combustion engine that uses gasoline as fuel and is equipped with a supercharger. engine (hereinafter referred to as a high-density supercharged lean-burn internal combustion engine). Strong supercharging increases the density of the air-fuel mixture, and even on the lean side of the air-fuel ratio, the amount of fuel per unit volume of the air-fuel mixture increases. This aims to achieve stable lean combustion even under high loads.
従来のシステムでは過給効果が得られないとき(即ちブ
ーストがθ以下(負圧)のとき)空燃比を理論空燃比に
制御し、過給効果が得られた後は空燃比を希薄空燃比に
切り換えている。空燃比は理論空燃比(:14.5)か
ら希薄空燃比(例えば19、0)にステップ的に切り替
えるのが理想的である。これは中間的な空燃比ではNo
x成分の排出量が多くなるからである。ところが、ステ
ップ的に空燃比の切替えを行うと、切替えライン付近で
微妙にスロットル弁を操作した場合には、スロットル弁
を開けているのに燃料噴射量が減少するという不自然な
ことが起こるおそれがある。そこで、理論空燃比域と希
薄空燃比域との間には中間の空燃比(例えば16.0)
域を持たせている。In conventional systems, when a supercharging effect cannot be obtained (that is, when the boost is below θ (negative pressure)), the air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, and after a supercharging effect is obtained, the air-fuel ratio is adjusted to a lean air-fuel ratio. is switching to. Ideally, the air-fuel ratio is switched from the stoichiometric air-fuel ratio (:14.5) to a lean air-fuel ratio (for example, 19.0) in steps. This is No. at intermediate air-fuel ratios.
This is because the amount of x component discharged increases. However, when switching the air-fuel ratio in steps, if the throttle valve is slightly operated near the switching line, there is a risk that an unnatural phenomenon may occur where the fuel injection amount decreases even though the throttle valve is open. There is. Therefore, an intermediate air-fuel ratio (for example, 16.0) is used between the stoichiometric air-fuel ratio range and the lean air-fuel ratio range.
It has an area.
従来技術では理論空燃比と希薄空燃比との間の中間領域
では機関の負荷と回転数とに応じて空燃比の値を決めて
いる。中間域の大きさは通常の加速において回転数の変
化に対する適当な空燃比の変化が得られるように設定さ
れている。ところがこの設定では急加速において空燃比
の移行が遅れる。急加速では空燃比を早く変えることが
できるのに、実際は緩慢にしか空燃比が変化しないため
中間空燃比で運転される期間が長くなり、窒素酸化物成
分の排出量が多くなる欠点がある。In the prior art, the value of the air-fuel ratio is determined in the intermediate region between the stoichiometric air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio according to the engine load and rotation speed. The size of the intermediate region is set so that an appropriate change in air-fuel ratio can be obtained in response to a change in rotational speed during normal acceleration. However, with this setting, the transition of the air-fuel ratio is delayed during sudden acceleration. Although the air-fuel ratio can be changed rapidly during rapid acceleration, the air-fuel ratio actually changes only slowly, resulting in a longer period of operation at an intermediate air-fuel ratio, which has the disadvantage of increasing the amount of nitrogen oxide component emissions.
この発明によれば、第1図において、過給機を備えたガ
ソリンを燃料とする内燃機関において、過給機Aにより
実質的に過給が行われる状態を検出する過給状態検出手
段Bと、非過給状態と判別したときに非希薄空燃比を設
定する手段Cと、過給状態において非希薄空燃比より幾
分希薄側の中間空燃比を経由して目標希薄空燃比に設定
する手段りと、機関の加速状態を検出する手段Eと、加
速状態において目標希薄空燃比への移行を早めるように
空燃比変化速度を調整する手段Gとを備える。According to this invention, in FIG. 1, in an internal combustion engine that uses gasoline as fuel and is equipped with a supercharger, supercharging state detection means B for detecting a state in which supercharging is substantially performed by supercharger A; , a means C for setting a non-lean air-fuel ratio when a non-supercharged state is determined, and a means for setting a target lean air-fuel ratio via an intermediate air-fuel ratio that is somewhat leaner than the non-lean air-fuel ratio in a supercharged state. It also includes means E for detecting the acceleration state of the engine, and means G for adjusting the air-fuel ratio change speed so as to hasten the transition to the target lean air-fuel ratio in the acceleration state.
過給状態検出手段Bは過給機Aにより過給が実質的に行
われる状態を検出する。The supercharging state detection means B detects a state in which supercharging is substantially performed by the supercharger A.
非希薄空燃比設定手段Cは非過給状態と判別したときに
非希薄空燃比を設定する。The non-lean air-fuel ratio setting means C sets a non-lean air-fuel ratio when it is determined that the non-supercharging state is present.
希薄空燃比設定手段りは過給状態において非希薄空燃比
より幾分希薄側の中間空燃比を経由して本来の目標希薄
空燃比に設定する。The lean air-fuel ratio setting means sets the original target lean air-fuel ratio via an intermediate air-fuel ratio that is somewhat leaner than the non-lean air-fuel ratio in the supercharging state.
加速検出手段Eは加速状態を検出し、空燃比変化速度調
整手段Gは加速状態において目標希薄空燃比への移行を
早めるように空燃比変化速度を調整する。The acceleration detection means E detects the acceleration state, and the air-fuel ratio change rate adjusting means G adjusts the air-fuel ratio change speed so as to hasten the transition to the target lean air-fuel ratio in the acceleration state.
第2図はこの発明の実施例を示しており、10はエンジ
ン本体であり、吸気管12と排気管14とが接続される
。吸気管12は燃料インジェクタ15と、スロットル弁
16を有する。大型ターボチャージャ17と小型ターボ
チャージャ18とが直列に配置される。大型ターボチャ
ージャ17はコンプレッサ2Qと、タービン22と、回
転軸24とから構成される。小型ターボチャージャ18
はコンプレッサ26と、タービン28と、回転軸25と
から構成される。吸気管12において吸入空気の流れ方
向に、大型ターボチャージャ17のコンプレッサ20、
小型ターボチャージャ18のコンプレッサ26の順で配
置され、その下流にインタクーラ29が配置され、イン
タクーラ29の下流にスロットル弁16が配置される。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, in which 10 is an engine body, to which an intake pipe 12 and an exhaust pipe 14 are connected. The intake pipe 12 has a fuel injector 15 and a throttle valve 16. A large turbocharger 17 and a small turbocharger 18 are arranged in series. The large turbocharger 17 includes a compressor 2Q, a turbine 22, and a rotating shaft 24. small turbocharger 18
is composed of a compressor 26, a turbine 28, and a rotating shaft 25. In the intake pipe 12, in the flow direction of intake air, a compressor 20 of a large turbocharger 17,
The compressor 26 of the small turbocharger 18 is arranged in this order, the intercooler 29 is arranged downstream of the compressor 26, and the throttle valve 16 is arranged downstream of the intercooler 29.
排気管14において排気ガスの流れ方向に、小型ターボ
チャージャ18のタービン28、大型ターボチャージャ
17のタービン22の順で配置される。In the exhaust pipe 14, the turbine 28 of the small turbocharger 18 and the turbine 22 of the large turbocharger 17 are arranged in this order in the flow direction of exhaust gas.
大型ターボチャージャ17のタービンを迂回して第1の
排気バイパス通路30が排気管に接続され、第1の排気
バイパス通路30にスイングドア型弁であるウェイスト
ゲート弁32が配置される。A first exhaust bypass passage 30 is connected to the exhaust pipe, bypassing the turbine of the large turbocharger 17, and a wastegate valve 32, which is a swing door type valve, is arranged in the first exhaust bypass passage 30.
ウェイストゲート弁32はダイヤフラムアクチュエータ
34に連結され、そのダイヤフラム34aはウニイスト
ゲ−1・弁32に連結される。ウェイストゲート弁32
はスプリング34bによって通常は閉鎖するべく付勢さ
れるが、ダイヤフラム342に加わる正圧によってスプ
リング34bに抗してウェイストゲート弁32の開弁が
行われる。The waste gate valve 32 is connected to a diaphragm actuator 34, and its diaphragm 34a is connected to the uniform gate valve 32. Waste gate valve 32
Normally biased to close by spring 34b, the positive pressure applied to diaphragm 342 causes wastegate valve 32 to open against spring 34b.
小型ターボチャージャー18のタービン28を迂回して
第2の排気バイパス通路36が設けられ、この第2のバ
イパス通路36に蝶型弁としての排気切替弁38が設け
られる。排気切替弁38はそのアクチュエータ40に連
結され、アクチュエータ40は2段ダイヤフラム機構と
して構成される。A second exhaust bypass passage 36 is provided to bypass the turbine 28 of the small turbocharger 18, and an exhaust switching valve 38 as a butterfly valve is provided in the second bypass passage 36. The exhaust switching valve 38 is connected to its actuator 40, and the actuator 40 is configured as a two-stage diaphragm mechanism.
このアクチュエータ40は、後述のように、大型ターボ
チャージャ17が全過給能力を発揮するまでは排気切替
弁38を閉鎖し、大型ターボチャージャ17がその全過
給能力を発揮するに至ると排気切替弁38を急速に開放
せしめる特性を持っている。アクチュエータ40はダイ
ヤフラム40a。As will be described later, this actuator 40 closes the exhaust switching valve 38 until the large turbocharger 17 exerts its full supercharging capacity, and switches the exhaust switching valve 38 when the large turbocharger 17 reaches its full supercharging capacity. It has the property of causing the valve 38 to open rapidly. The actuator 40 is a diaphragm 40a.
40b と、スプリング40c、 40dを供え、一方
のダイヤフラム40aはロッド4.Oeを介して排気切
替弁38に連結され、もう一つのダイヤフラム40bは
ロッド40fに連結される。ロッド40fは図の左方(
排気切替弁38を開ける方向)にはロッド40eと連動
して移動するが、図の右方へはロッド40eと独立して
動くことができる。ダイヤフラム40aに過給圧を作用
させるか、ダイヤフラム40bに過給圧を作用させるか
、で排気切替弁38のステップ的な開放特性が得られる
。即ち、ダイヤフラム40bに過給圧を作用させた場合
、スプリング40cの力と、スプリング40dと合力に
抗して排気切替弁38を開弁させるため、開弁は緩慢に
行われる。ダイヤフラム40aに過給圧が作用した場合
はスプリング40cの力のみに抗して排気切替弁38の
開弁が行われため、その開弁作動は迅速となる。40b, and springs 40c and 40d, one diaphragm 40a is connected to the rod 4. The other diaphragm 40b is connected to a rod 40f. The rod 40f is on the left side of the figure (
It moves in conjunction with the rod 40e (in the direction in which the exhaust gas switching valve 38 is opened), but it can move independently of the rod 40e to the right in the figure. The step-like opening characteristic of the exhaust gas switching valve 38 can be obtained by applying supercharging pressure to the diaphragm 40a or by applying supercharging pressure to the diaphragm 40b. That is, when supercharging pressure is applied to the diaphragm 40b, the exhaust switching valve 38 is opened against the force of the spring 40c and the combined force of the spring 40d, so that the valve is opened slowly. When supercharging pressure acts on the diaphragm 40a, the exhaust switching valve 38 is opened against only the force of the spring 40c, so that the valve opening operation is quick.
小型ターボチャージャ18のコンプレッサ26を迂回す
る吸気バイパス通路44が設けられ、この吸気バイパス
通路44に吸気バイパス弁46が配置される。吸気バイ
パス弁46はダイヤフラムアクチュエータ48に連結さ
れ、そのダイヤフラム48aに加わる圧力により吸気バ
イパス弁46の作動が制御される。この吸気バイパス弁
46は大型ターボチャージャ17の立ち上がりが完了し
ない小型ターボチャージャ18の作動域では吸気バイパ
ス通路44を閉鎖するも、その完了の後は過給圧がダイ
ヤフラム48aに下側から作用し、吸気バイパス弁46
の開弁が行われる。An intake bypass passage 44 that bypasses the compressor 26 of the small turbocharger 18 is provided, and an intake bypass valve 46 is disposed in the intake bypass passage 44. The intake bypass valve 46 is connected to a diaphragm actuator 48, and the operation of the intake bypass valve 46 is controlled by the pressure applied to the diaphragm 48a. This intake bypass valve 46 closes the intake bypass passage 44 in the operating range of the small turbocharger 18 before the startup of the large turbocharger 17 is completed, but after the startup is completed, supercharging pressure acts on the diaphragm 48a from below, Intake bypass valve 46
The valve is opened.
この実施例では内燃機関は排気ガス再循環(EGR)装
置を供え、このEGR装置は排気ガス再循環通路(EG
R通路)50と、EGR通路50上の排気ガス再循環制
御弁(EGR弁)52とからなり、EGR弁52はダイ
ヤフラム52aを供え、ダイヤフラム52λに加わる圧
力に応じてその開弁、閉弁が制御される。In this embodiment, the internal combustion engine is provided with an exhaust gas recirculation (EGR) device, the EGR device comprising an exhaust gas recirculation passage (EGR).
R passage) 50, and an exhaust gas recirculation control valve (EGR valve) 52 on the EGR passage 50.The EGR valve 52 is provided with a diaphragm 52a, and opens and closes depending on the pressure applied to the diaphragm 52λ. controlled.
ウェイストゲート弁32のアクチュエータ34への圧力
制御のため3方電磁弁(VSVI) 54が設けられ、
この電磁弁54はダイヤフラム34aに大気圧を導入す
る位置と、小型ターボチャージャ18のコンプレッサ2
6下流で、インタクーラ29の上流の位置56の過給圧
を導入する位置とで切り替わる。大気圧導入時に、スプ
リング34bによってウェイストゲート弁32は閉鎖駆
動され、過給圧導入時にスプリング34bに抗してウェ
イストゲート弁32の開弁が行われる。A three-way solenoid valve (VSVI) 54 is provided for pressure control to the actuator 34 of the wastegate valve 32;
This solenoid valve 54 is located at a position where atmospheric pressure is introduced into the diaphragm 34a and at the compressor 2 of the small turbocharger 18.
6 downstream of the intercooler 29 and a position 56 upstream of the intercooler 29 where the supercharging pressure is introduced. When atmospheric pressure is introduced, the wastegate valve 32 is driven to close by the spring 34b, and when the supercharging pressure is introduced, the wastegate valve 32 is opened against the spring 34b.
3方電磁弁(VSV2) 58は排気切替弁38のアク
チュエータ40のダイヤフラム40aへの圧力制御のた
め設けられ、この電磁弁58はダイヤフラム40aに大
気圧を導入する位置と、小型ターボチャージャ18のコ
ンプレッサ出口60の過給圧を導入する位置とで切り替
わる。また、ダイヤフラム40bには小型ターボチャー
ジャ18のコンプレッサ出口60の圧力が常時導入され
ている。A three-way solenoid valve (VSV2) 58 is provided to control the pressure on the diaphragm 40a of the actuator 40 of the exhaust switching valve 38, and this solenoid valve 58 is located at a position where atmospheric pressure is introduced into the diaphragm 40a, and at the compressor of the small turbocharger 18. It changes depending on the position of the outlet 60 where the supercharging pressure is introduced. Moreover, the pressure of the compressor outlet 60 of the small turbocharger 18 is constantly introduced into the diaphragm 40b.
吸気バイパス弁46のアクチュエータ48への圧力制御
のため二つの3方電磁弁64.66が設けられる。3方
電磁弁(VSV3) 64は吸気バイパス弁46のアク
チュエータ48のダイヤフラム48aの上側へ圧力制御
のため設けられ、この電磁弁64はダイヤフラム48a
の上側に大気圧を導入する位置と、小型ターボチャージ
ャ18のコンプレッサ出口60の過給圧を導入する位置
とで切り替わる。また、3方電磁弁(VSV4) 66
は吸気バイパス弁4eのアクチュエータ48のダイヤフ
ラム48aの下側への圧力制御のため設けられ、この電
磁弁66はダイヤフラム48aの下側にスロットル弁1
6の下流の負圧ボート68の負圧を導入する位置と、大
型ターボチャージャのコンプレッサ出口圧力P、を導入
する位置とで切り替わる。尚、負圧が足りない場合負圧
ボート68の負圧を導入する代わりにエンジンにより駆
動される負圧ポンプからの負圧を導入するようにしても
よい。Two three-way solenoid valves 64,66 are provided for pressure control to the actuator 48 of the intake bypass valve 46. A three-way solenoid valve (VSV3) 64 is provided above the diaphragm 48a of the actuator 48 of the intake bypass valve 46 for pressure control;
The position is switched between a position where atmospheric pressure is introduced to the upper side of the compressor and a position where supercharging pressure from the compressor outlet 60 of the small turbocharger 18 is introduced. In addition, 3-way solenoid valve (VSV4) 66
is provided to control the pressure below the diaphragm 48a of the actuator 48 of the intake bypass valve 4e, and this solenoid valve 66 is provided below the diaphragm 48a of the throttle valve 1.
The position is switched between the position where the negative pressure of the negative pressure boat 68 downstream of 6 is introduced and the position where the compressor outlet pressure P of the large turbocharger is introduced. If the negative pressure is insufficient, instead of introducing the negative pressure from the negative pressure boat 68, negative pressure from a negative pressure pump driven by the engine may be introduced.
3方電磁弁(VSV5) 70 ハEGR弁52の作動
制御のため設けられ、この電磁弁70はダイヤフラム5
2aに大気圧を導入する位置と、負圧ボート68からの
負圧を導入する位置ととで切り替わる。Three-way solenoid valve (VSV5) 70 is provided to control the operation of the EGR valve 52, and this solenoid valve 70 is connected to the diaphragm 5.
The position is switched between the position where atmospheric pressure is introduced into 2a and the position where negative pressure from the negative pressure boat 68 is introduced.
制御回路72はこの発明における過給制御のため設けら
れ、各電磁弁54 (VSVI )、 58 (VSV
2)、 64 (VSV3)、66(VSV4) 、燃
料インジェクタ15の駆動を行う。また、EGR用電磁
弁70(VSV5)、イグナイタ74、ディストリビュ
ータ76を介して点火栓の制御も行うが、これらの制御
はこの発明と直接に関係しないので詳細説明は省略する
。そして、制御回路72にはこの発明に従った制御を実
行するため各種のセンサに接続される。まず、大型ター
ボチャージャ17のコンプレッサ20の出口圧力P1を
検出するため第1の圧力センサ78が設けられ、また小
型ターボチャージャ18のコンプレッサ26の出口圧力
P、を検出するため第2の圧力センサ80が設けられる
。大型ターボチャージャ17のタービン22の下流に空
燃比センサ82が設けられる。その外、図示しないが吸
気空気量Qを計測するエアフローメータが具備され、ま
たタイミング制御のためクランク角度で30°、720
°毎のパルス信号が入力される。A control circuit 72 is provided for supercharging control in this invention, and each solenoid valve 54 (VSVI), 58 (VSV
2), 64 (VSV3), 66 (VSV4), drive the fuel injector 15. Further, the ignition plug is also controlled via the EGR solenoid valve 70 (VSV5), the igniter 74, and the distributor 76, but since these controls are not directly related to the present invention, detailed explanation will be omitted. The control circuit 72 is connected to various sensors in order to execute control according to the present invention. First, a first pressure sensor 78 is provided to detect the outlet pressure P1 of the compressor 20 of the large turbocharger 17, and a second pressure sensor 80 is provided to detect the outlet pressure P of the compressor 26 of the small turbocharger 18. is provided. An air-fuel ratio sensor 82 is provided downstream of the turbine 22 of the large turbocharger 17. In addition, an air flow meter (not shown) is provided to measure the intake air amount Q, and the crank angle is 30° and 720° for timing control.
A pulse signal for each degree is input.
以下制御回路72の作動を第3図−第5図のフローチャ
ートによって説明する。第3図は過給圧の制御のための
ルーチンを示す。ステップ100では小型ターボチャー
ジャ18のコンプレッサ出口圧力Pt >大型ターボチ
ャージャ17のコンプレッサ出口圧力P1が成立するか
否か判別される。The operation of the control circuit 72 will be explained below with reference to the flowcharts shown in FIGS. 3-5. FIG. 3 shows a routine for controlling boost pressure. In step 100, it is determined whether compressor outlet pressure Pt of small turbocharger 18>compressor outlet pressure P1 of large turbocharger 17 holds.
第6図はスロットル弁16の全開(全負荷運転)時の小
型ターボチャージャ18のコンプレッサ出口圧力P2の
変化、及び大型ターボチャージャ17のコンプレッサ出
口圧力P、の変化を示す。小型ターボチャージャ出口圧
力P2の立ち上がりが大型ターボチャージャ出口圧力P
、の立ち上がりより早くなっている。したがって、エン
ジンの回転がまだ上がっていない状態ではp、>P、が
成立し、ステップ102テ電磁弁54(VSVI)がO
FF サれ、ダイヤフラム34aに大気圧が導入され、
スプリング34bによってウニイス]・ゲート弁32は
閉鎖される。ステップ104で排気切替弁38を制御す
る電磁弁58 (VSV2)がOFFされる。そのため
、アクチュエータ40のダイヤフラム40aに大気圧が
作用する。一方、ダイヤフラム40bには小型ターボチ
ャージャ18のコンプレッサ出口圧力が常に導入されて
いるため、スプリング40c、 40dの合力に応じた
スプリング力に対抗する小型ターボチャージャ18のコ
ンプレッサ出口圧力によって排気切替弁38の作動が制
御される。即ち、過給圧P2が所定値P SETに到達
する回転数(第6図のNE、)まではスプリングの付勢
力が優勢なので排気切替弁38は全閉を維持し、P、=
所定値pseTに到達した時点(点A)で排気切替弁3
8はスプリング40c、 40dの合力である閉鎖付勢
力に抗して徐々に開弁を開始することになる。FIG. 6 shows changes in the compressor outlet pressure P2 of the small turbocharger 18 and changes in the compressor outlet pressure P of the large turbocharger 17 when the throttle valve 16 is fully open (full load operation). The rise of the small turbocharger outlet pressure P2 is the large turbocharger outlet pressure P.
, which is faster than the rise of . Therefore, in a state where the engine speed has not yet increased, p,>P holds true, and the solenoid valve 54 (VSVI) is turned off in step 102.
FF sags, atmospheric pressure is introduced into the diaphragm 34a,
The spring 34b closes the Uniis gate valve 32. In step 104, the solenoid valve 58 (VSV2) that controls the exhaust switching valve 38 is turned off. Therefore, atmospheric pressure acts on the diaphragm 40a of the actuator 40. On the other hand, since the compressor outlet pressure of the small turbocharger 18 is always introduced into the diaphragm 40b, the exhaust switching valve 38 is controlled by the compressor outlet pressure of the small turbocharger 18, which opposes the spring force corresponding to the resultant force of the springs 40c and 40d. Actuation is controlled. That is, until the rotation speed at which the supercharging pressure P2 reaches the predetermined value PSET (NE in FIG. 6), the biasing force of the spring is dominant, so the exhaust switching valve 38 remains fully closed, and P,=
When the predetermined value pseT is reached (point A), the exhaust switching valve 3
The valve 8 gradually starts to open against the closing biasing force which is the resultant force of the springs 40c and 40d.
低回転時の吸気バイパス弁46の作動についていうと、
ステップ106で電磁弁64(VSV3)はONとなり
ターボチャージャ18のコンプレッサ出口圧P2がダイ
ヤフラム48aの上側に作用するため吸気バイパス弁4
6は閉鎖される。また、ステップ108では電磁弁66
(VSV4)がOFFされるためスロットル弁16の下
流の吸気管負圧がダイヤフラム48aの下側に作用する
ため、ダイヤフラム48aは下側に引っ張られ、吸気バ
イパス弁46の閉鎖力を上げ、その確実な閉弁を確保し
ている。Regarding the operation of the intake bypass valve 46 at low rotation speeds,
In step 106, the solenoid valve 64 (VSV3) is turned on and the compressor outlet pressure P2 of the turbocharger 18 acts on the upper side of the diaphragm 48a, so the intake bypass valve 4
6 is closed. Further, in step 108, the solenoid valve 66
(VSV4) is turned off, the intake pipe negative pressure downstream of the throttle valve 16 acts on the lower side of the diaphragm 48a, so the diaphragm 48a is pulled downward, increasing the closing force of the intake bypass valve 46 and ensuring its Ensures proper valve closure.
加速状態において、エンジンの回転数NEがNE。In the acceleration state, the engine rotation speed NE is NE.
まで上昇し、大型ターボチャージャ17のコンプレッサ
出口圧力P+の立ち上がりが小型ターボチャージャ18
のコンプレッサ出口圧力P2に追いつき、P 2 =
P + となるとステップ100よりステップ110に
進み電磁弁54(VSVI)がONされ、ダイヤフラム
34aに位置56からの過給圧が導入され、スプリング
34dに抗してウェイストゲート弁32は開放方向に付
勢される。ステップ112で排気切替弁38の作動用電
磁弁58(VSV2)がONされる。そのため、ダイヤ
フラム40aに過給圧が作用するため、過給圧に対抗す
る排気切替弁38を閉じる力にスプリング40dは関与
しなくなり、スプリング40cの弱い付勢力のみが閉じ
る力に関与する。そのため、アクチュエータ40は排気
切替弁38を一気に開弁に至らしめる。When the compressor outlet pressure P+ of the large turbocharger 17 rises to
catches up with the compressor outlet pressure P2, and P 2 =
When P + is reached, the process proceeds from step 100 to step 110, the solenoid valve 54 (VSVI) is turned on, supercharging pressure from position 56 is introduced into the diaphragm 34a, and the wastegate valve 32 is moved in the opening direction against the spring 34d. Forced. In step 112, the operating solenoid valve 58 (VSV2) of the exhaust switching valve 38 is turned on. Therefore, since the supercharging pressure acts on the diaphragm 40a, the spring 40d does not participate in the force to close the exhaust switching valve 38 that opposes the supercharging pressure, and only the weak biasing force of the spring 40c participates in the closing force. Therefore, the actuator 40 opens the exhaust switching valve 38 all at once.
排気切替弁38が全開となる領域での吸気バイパスの作
動を説明すると、ステップ114では電磁弁64(VS
V3)がOFFされるため大気圧がダイヤフラム48a
の上側に作用し、ステップ116で電磁弁66(VSV
4 )がONされ、過給圧がダイヤフラム48bの下側
に作用するため、ダイヤフラム48aは上方に押圧され
、吸気バイパス弁46は一気に開弁される。To explain the operation of the intake bypass in the region where the exhaust switching valve 38 is fully open, in step 114, the solenoid valve 64 (VS
V3) is turned off, atmospheric pressure is applied to the diaphragm 48a.
In step 116, the solenoid valve 66 (VSV
4) is turned on and supercharging pressure acts on the lower side of the diaphragm 48b, so the diaphragm 48a is pressed upward and the intake bypass valve 46 is opened all at once.
第7図は負荷と回転数とに対して第6図に示すスロット
ル弁全開時の過給圧の特性を破線Xで示す。スロットル
弁全開時に排気切替弁38が開弁を開始するNEIの回
転数の点Aより延びるラインyはスロットル弁の非全開
時の排気切替弁の開弁開始ライン(P2=P 、E工>
P、となる等圧ライン)を示しており、スロットル弁開
度が小さい程開弁開始点は高回転側に移行する。スロッ
トル弁全開時に排気切替弁38が全開を開始するNE2
の回転数の点Bより延びるライン2はスロットル弁の非
全開時の排気切替弁の全開ライン(P2・P5.!工=
P、)となる等圧ライン)を示しており、スロットル弁
開度が小さい程全開点は高回転側に移行する。In FIG. 7, the characteristics of the supercharging pressure when the throttle valve is fully open shown in FIG. 6 are shown by a broken line X with respect to load and rotation speed. The line y extending from point A of the NEI rotation speed at which the exhaust switching valve 38 starts opening when the throttle valve is fully opened is the line where the exhaust switching valve starts opening when the throttle valve is not fully opened (P2=P,E>
P), and the smaller the throttle valve opening, the more the valve opening start point shifts to the higher rotation side. NE2 where the exhaust switching valve 38 starts to fully open when the throttle valve is fully opened
Line 2 extending from point B at the rotation speed is the fully open line of the exhaust switching valve when the throttle valve is not fully open (P2・P5.!work=
P, ), and the smaller the throttle valve opening, the more the full opening point shifts to the higher rotation side.
第4図は空燃比制御ルーチンを示す。このルーチンは各
気筒の燃料噴射の演算タイミング(4気筒の内燃機関で
は180°CA毎に発生する)において実行される。こ
のタイミングは30°CA信号、720°CA信号より
知ることができる。ステップ122では基本燃料噴射量
TPが
TP =K X (Q/NE)
によって算出される。ここにKは定数であり、基本燃料
噴射量TPはその回転数、負荷において理論空燃比を得
るための燃料噴射量に相当する。FIG. 4 shows the air-fuel ratio control routine. This routine is executed at the calculation timing of fuel injection for each cylinder (occurs every 180° CA in a four-cylinder internal combustion engine). This timing can be known from the 30° CA signal and 720° CA signal. In step 122, the basic fuel injection amount TP is calculated by TP = K X (Q/NE). Here, K is a constant, and the basic fuel injection amount TP corresponds to the fuel injection amount to obtain the stoichiometric air-fuel ratio at the rotation speed and load.
ステップ124ではフィードバック制御状態か否か判別
される。第7図においてラインaは理論空燃比で制御す
る上限ラインを負荷(吸入空気量−エンジン回転数比Q
/NE )と回転軸回転数NEとの組合せにおいて示し
たものである。ラインaは過給機により実質的に過給が
開始される吸入空気量−エンジン回転数比及び回転数を
示す。このラインaより下側の領域■で空燃比は理論空
燃比に制御され、上側の領域■及び■は希薄空燃比に制
御される。ステップ124ではその時の吸入空気量−エ
ンジン回転数比と、回転数とがラインaより下側にある
か否かが判別される。ラインaより下側にある、即ちフ
ィードバック状態と判別したときはステップ126に進
み燃料噴射量TAUがTAU=Tp X FAF
によって算出される。FAFは空燃比フィードバック補
正係数であり、空燃比は理論空燃比にフィードバック制
御される。In step 124, it is determined whether or not the feedback control state is present. In Fig. 7, line a is the upper limit line controlled by the stoichiometric air-fuel ratio.
/NE) and the rotating shaft rotation speed NE. Line a shows the intake air amount-engine rotation speed ratio and rotation speed at which supercharging is substantially started by the supercharger. The air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio in the region (2) below this line a, and the air-fuel ratio is controlled to the lean air-fuel ratio in the upper regions (2) and (3). In step 124, it is determined whether or not the intake air amount--engine rotational speed ratio and the rotational speed at that time are below line a. If it is determined that it is below line a, that is, that it is in a feedback state, the process proceeds to step 126, where the fuel injection amount TAU is calculated by TAU=Tp x FAF. FAF is an air-fuel ratio feedback correction coefficient, and the air-fuel ratio is feedback-controlled to the stoichiometric air-fuel ratio.
フィードバック制御状態でない、即ち、吸入空気量−エ
ンジン回転数比と回転数とよりラインaの上側にあると
判別したときはステップ128に進み、設定空燃比が理
論空燃比と目標希薄空燃比との間の中間領域にあるか否
か判別する。ここに、中間希薄空燃比とは理論空燃比と
目標希薄空燃比との中間の希薄空燃比をいい、具体的な
値でいうと16〜18の範囲である。第6図においてラ
インbを目標希薄空燃比に制御を開始するラインであり
、中間希薄空燃比領域■はaとbとの間の斜線にて示す
。ラインbより上側の領域■にあるとき、即ち空燃比を
設定希薄空燃比に制御するときはステップ128よりス
テップ132に進み、リーン補正係数KLEANがマツ
プより算出される。KLEANはTPによって得られる
理論空燃比に対して燃料噴射量を減量補正し、目標希薄
空燃比を得るための係数であり、KLEANは1.0よ
り小さい値を持ち、吸入空気量−エンジン回転数比及び
エンジン回転数に応じて例えば19.0〜20.0の空
燃比が得られるうよなKLEANの値に設定されている
。吸入空気量−エンジン回転数比Q/NEと回転数NE
とのマツプとして構成され、そのときのQ/NE及びN
Eとより補間によりKLEANが算出される。ステップ
134では燃料噴射量TALIが、
TAU4p X KLEAN
によって算出される。If it is determined that the feedback control state is not in effect, that is, the intake air amount-engine speed ratio and engine speed are above line a, the process proceeds to step 128, and the set air-fuel ratio is determined to be between the stoichiometric air-fuel ratio and the target lean air-fuel ratio. It is determined whether or not it is in the intermediate region between. Here, the intermediate lean air-fuel ratio refers to a lean air-fuel ratio intermediate between the stoichiometric air-fuel ratio and the target lean air-fuel ratio, and specifically ranges from 16 to 18. In FIG. 6, line b is the line at which control is started to achieve the target lean air-fuel ratio, and the intermediate lean air-fuel ratio region (2) is indicated by diagonal lines between a and b. When the air-fuel ratio is in the region (3) above line b, that is, when the air-fuel ratio is to be controlled to the set lean air-fuel ratio, the process proceeds from step 128 to step 132, where the lean correction coefficient KLEAN is calculated from the map. KLEAN is a coefficient for reducing the fuel injection amount with respect to the stoichiometric air-fuel ratio obtained by TP and obtaining the target lean air-fuel ratio. The value of KLEAN is set such that an air-fuel ratio of, for example, 19.0 to 20.0 can be obtained depending on the ratio and engine speed. Intake air amount - engine speed ratio Q/NE and engine speed NE
It is constructed as a map of Q/NE and N at that time.
KLEAN is calculated by interpolation from E. In step 134, the fuel injection amount TALI is calculated by TAU4p x KLEAN.
ステップ128で中間空燃比制御域と判別したときはス
テップ140に進み、Q/NE−Q/NEo≧Cか否か
判別される。Q/NEoは前回(クランク角度で180
’ CA前)このルーチンを実行したときのQ/NEの
値である。Q/NEは機関の負荷因子であり、ステップ
140の判断によりエンジンが加速中にあるか否かを知
ることができる。加速でない場合は前記ステップ132
以下に分岐する。When it is determined in step 128 that the air-fuel ratio is in the intermediate air-fuel ratio control region, the process proceeds to step 140, where it is determined whether Q/NE-Q/NEo≧C. Q/NEo was last time (180 in crank angle)
' Before CA) This is the value of Q/NE when this routine is executed. Q/NE is a load factor of the engine, and the determination in step 140 allows it to be known whether the engine is accelerating or not. If not accelerated, step 132
Branches below.
Q/NE−Q/NEO≧C1即ち加速中と判断したとき
はステップ142に進み、Q/NE+ A X cをQ
/NEに入れ、ステップ144でKLEANを補間演算
する。即ち、加速時はリーン補正係数に1、EANを算
出するQ/NHの値が本来の値大きくなるように補正さ
れる。そのため、加速時は設定希薄空燃比への希薄制御
が早めに行われる。A、Cの値は適当に決められる。ス
テツブ146は燃料噴射量の算出を示しており、ステッ
プ134と同様である。ステップ150ではTAU>T
AU oが成立するか否か判別される。TAU、は前回
このルーチンを実行したときステップ146で得られた
燃料噴射量TAUの値であり、燃料噴射量が増加してい
るか否かの判断である。増加している場合はそのままス
テップ154に進が、増加していない場合はステップ1
52に進み、TAU、がTAUに入れられる。ステップ
154はQ/NEがQ/NEOに入れられ、ステップ1
56でTAUがTAUoに入れられる。これは次回(即
ち180°CA後)の燃料噴射処理においてステップで
使用するためである。When it is determined that Q/NE-Q/NEO≧C1, that is, acceleration is in progress, the process proceeds to step 142, and Q/NE+A
/NE, and in step 144, KLEAN is interpolated. That is, during acceleration, the lean correction coefficient is 1, and the value of Q/NH for calculating EAN is corrected to be larger than its original value. Therefore, lean control to the set lean air-fuel ratio is performed early during acceleration. The values of A and C can be determined appropriately. Step 146 indicates calculation of the fuel injection amount, and is similar to step 134. In step 150, TAU>T
It is determined whether AU o holds true. TAU is the value of the fuel injection amount TAU obtained in step 146 when this routine was executed last time, and is used to determine whether or not the fuel injection amount is increasing. If it is increasing, proceed directly to step 154, but if it is not increasing, proceed to step 1.
Proceeding to step 52, the TAU is placed in the TAU. Step 154 is when Q/NE is put into Q/NEO and step 1
At 56, the TAU is placed in TAUo. This is to be used as a step in the next fuel injection process (ie, after 180° CA).
ステップ158ではステップ126.134.146.
152で算出された量TAUの燃料噴射を行うべくイン
ジェクタ15への燃料噴射信号が形成される。In step 158, steps 126.134.146.
A fuel injection signal is generated to the injector 15 for injecting the amount of fuel TAU calculated at 152 .
第5図は空燃比のフィードバック制御ルーチンを概略的
に示している。ステップ160ではフィードバック制御
か否か判別され、非フイードバツク時はステップ161
に進み、FAF=1.0とされる。空燃比フィードバッ
クを行うときはステップ160よリステップ162に進
み空燃比センサ82の信号が入力され、ステップ164
では空燃比センサの信号より空燃比が理論空燃比よりリ
ーン側か否か判別され、リーン側と判別されたときはス
テップ166に進み、フィードバック補正係数FAFが
増加され、リッチ側と判別されたときはステップ168
に進みフィードバック補正係数が減少される。FIG. 5 schematically shows the air-fuel ratio feedback control routine. In step 160, it is determined whether or not feedback control is being performed, and in the case of non-feedback control, step 161 is performed.
Then, FAF=1.0. When performing air-fuel ratio feedback, the process proceeds from step 160 to re-step 162, where the signal from the air-fuel ratio sensor 82 is input, and step 164
Then, it is determined whether the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the signal from the air-fuel ratio sensor, and if it is determined to be lean, the process proceeds to step 166, where the feedback correction coefficient FAF is increased, and if it is determined to be rich. is step 168
Then, the feedback correction coefficient is decreased.
第8図は機関回転数を固定した場合における吸入空気量
−エンジン回転数比に対する空燃比、燃料噴射量の変化
を模式的に示す。■が理論空燃比制御域、■が中間空燃
比域、■が希薄空燃比域である。中間空燃比域■では理
論空燃比から希薄空燃比に徐々に空燃比が増大される。FIG. 8 schematically shows changes in the air-fuel ratio and fuel injection amount with respect to the intake air amount--engine speed ratio when the engine speed is fixed. ■ is the stoichiometric air-fuel ratio control region, ■ is the intermediate air-fuel ratio region, and ■ is the lean air-fuel ratio region. In the intermediate air-fuel ratio region (■), the air-fuel ratio is gradually increased from the stoichiometric air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio.
破線で示す加速時mは空燃比は通常時lより急に変化さ
れる。During the acceleration time m shown by the broken line, the air-fuel ratio changes more rapidly than during the normal time l.
そのため、希薄空燃比域への移行を定常時より早めるこ
とができる。Therefore, the transition to the lean air-fuel ratio region can be made earlier than in the steady state.
この発明では高密度過給希薄燃焼内燃機関において、理
論空燃比から希薄空燃比に制御する中間域において加速
程度に応じて希薄空燃比への変化速度を変えることによ
り運転性を悪化されることなく迅速に希薄空燃比に制御
することができる。In this invention, in a high-density supercharged lean-burn internal combustion engine, in the intermediate range where the stoichiometric air-fuel ratio is controlled to the lean air-fuel ratio, the speed at which the air-fuel ratio changes to the lean air-fuel ratio is changed according to the degree of acceleration, so that the drivability is not deteriorated. The air-fuel ratio can be quickly controlled to a lean air-fuel ratio.
第1図はこの発明の機能構成を示す図。
第2図はこの発明の実施例の構成を示す図。
第、3図から第5図はこの第2図の制御回路の作動を説
明するフローチャート。
第6図はこの発明の過給装置による回転数に対する過給
圧特性図。
第7図は作動タイミングを模式的に示す図。
第8図はこの発明の詳細な説明するタイミング図。
IO・・・エンジン本体、12・・・吸気管、14・・
・排気管、17・・・大型ターボチャージャ、■8・・
・小型ターボチャージャ、
30・・・第1排気バイパス通路、
32・・−ウェイストゲート弁、
36・・・第2排気バイパス通路、FIG. 1 is a diagram showing the functional configuration of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the invention. 3 to 5 are flowcharts illustrating the operation of the control circuit shown in FIG. 2. FIG. 6 is a characteristic diagram of supercharging pressure versus rotational speed by the supercharging device of the present invention. FIG. 7 is a diagram schematically showing the operation timing. FIG. 8 is a timing diagram illustrating the invention in detail. IO...Engine body, 12...Intake pipe, 14...
・Exhaust pipe, 17...Large turbocharger, ■8...
・Small turbocharger, 30...first exhaust bypass passage, 32...-wastegate valve, 36...second exhaust bypass passage,
Claims (1)
、過給機により実質的に過給が行われる状態を検出する
過給状態検出手段と、非過給状態と判別したときに非希
薄空燃比を設定する手段と、過給状態において非希薄空
燃比より幾分希薄側の中間空燃比を介して目標希薄空燃
比に設定する手段と、機関の加速状態を検出する手段と
、加速状態において前記目標希薄空燃比への移行を早め
るように空燃比変化速度を調整する手段とを備える過給
希薄燃焼ガソリン内燃機関の空燃比制御装置。In an internal combustion engine that uses gasoline as fuel and is equipped with a supercharger, a supercharging state detection means detects a state in which supercharging is substantially performed by the supercharger, and a supercharging state detection means detects a state in which supercharging is substantially performed by the supercharger, and a supercharging state detection means detects a state in which supercharging is performed by the supercharger, means for setting a fuel ratio; means for setting a target lean air-fuel ratio via an intermediate air-fuel ratio that is somewhat leaner than the non-lean air-fuel ratio in a supercharging state; means for detecting an acceleration state of the engine; an air-fuel ratio control device for a supercharged lean-burn gasoline internal combustion engine, comprising means for adjusting an air-fuel ratio change speed so as to hasten the transition to the target lean air-fuel ratio.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143291A JPH0441957A (en) | 1990-06-02 | 1990-06-02 | Air-fuel ratio control device for supercharge lean-burn gasoline internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143291A JPH0441957A (en) | 1990-06-02 | 1990-06-02 | Air-fuel ratio control device for supercharge lean-burn gasoline internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0441957A true JPH0441957A (en) | 1992-02-12 |
Family
ID=15335316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2143291A Pending JPH0441957A (en) | 1990-06-02 | 1990-06-02 | Air-fuel ratio control device for supercharge lean-burn gasoline internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0441957A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008018577A1 (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of manufacturing multi-stage supercharging exhaust turbosupercharger |
| JP2017166385A (en) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | マツダ株式会社 | Control device for gaseous fuel engine |
-
1990
- 1990-06-02 JP JP2143291A patent/JPH0441957A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008018577A1 (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of manufacturing multi-stage supercharging exhaust turbosupercharger |
| JP2017166385A (en) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | マツダ株式会社 | Control device for gaseous fuel engine |
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