专利名称：内燃机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及适合控制具备废气旁通阀的带涡轮增压器的内燃机的内燃机的控制装置。
背景技术：
以往，例如在专利文献I中公开了进行用于防止排气过热的空燃比控制的内燃机的控制装置。具体地说，在该以往的控制装置中，基于与内燃机的运转状态相应的燃料供给量或者进气压力推定排气温度。进而，当内燃机的负载增大并超过规定值时，在推定排气温度达到规定温度后进行燃料的增量修正。另外，作为与本发明相关的技术，包括上述文献在内，申请人还知晓以下记载的文献专利文献1:日本特开平7 - 180591号公报专利文献2:日本特开2010 - 133259号公报专利文献3:日本特开2003 - 65111号公报然而，在具有对绕过涡轮的排气旁通通路进行开闭的废气旁通阀的带涡轮增压器的内燃机中，根据废气旁通阀处于打开状态还是处于关闭状态，废气的通过路径不同。结果，根据废气旁通阀的开闭状态，废气到达存在于涡轮的下游侧的催化剂等排气系统部件所需要的时间变化。并且，当通过涡轮时，废气的热能被涡轮夺走。因此，在通过涡轮的废气与通过排气旁通通路的废气之间，到达存在于涡轮的下游侧的上述排气系统部件时的热量会产生差值。当针对上述的带涡轮增压器的内燃机应用上述的现有技术的情况下，并未考虑废气旁通阀的开度变化(还包括择一地切换关闭状态与打开状态的情况)给上述排气系统部件的温度造成的影响。因此，当使用在上述现有技术中计算的推定排气温度的方法中，会发生无法正确地掌握上述排气系统部件的实际的温度状态的情况。结果，产生无法在适当的时刻进行燃料增量的情况。因此，在进行燃料增量的时刻发生延迟的情况下，认为上述排气系统部件会变成过热状态。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于，在具有废气旁通阀的带涡轮增压器的内燃机中，提供一种无论废气旁通阀的开度如何均能够良好地抑制存在于涡轮的下游侧的排气系统部件过热的内燃机的控制装置。第一发明的内燃机的控制装置的特征在于，上述内燃机的控制装置具备:涡轮增压器，该涡轮增压器在排气通路具备借助排气能而工作的涡轮；排气旁通通路，该排气旁通通路在比上述涡轮靠上游侧的部位从上述排气通路分支，且在比上述涡轮靠下游侧的部位与上述排气通路汇合；废气旁通阀，该废气旁通阀负责对上述排气旁通通路进行开闭；WGV开度取得机构，该WGV开度取得机构取得上述废气旁通阀的开度；排气系统部件，该排气系统部件存在于比上述下游侧的部位更靠下游侧的位置；过热判断机构，该过热判断机构根据表示上述内燃机的运转状态的参数或基于该参数的推定值来判断上述排气系统部件是否处于过热状态；过热抑制控制执行机构，在上述排气系统过热判断机构的判定成立的情况下，该过热抑制控制执行机构执行抑制上述排气系统部件的过热的过热抑制控制；以及过热抑制控制变更机构，该过热抑制控制变更机构根据上述废气旁通阀的开度来变更与上述过热抑制控制的实施相关的控制量或者基准值。并且，第二发明的特征在于，在第一发明中，上述过热抑制控制变更机构是根据上述废气旁通阀的开度来变更上述过热抑制控制的执行正时的过热抑制控制正时变更机构。并且，第三发明的特征在于，在第一发明或第二发明中，上述过热抑制控制是增加向上述内燃机供给的燃料的喷射量的燃料增量控制。并且，第四发明的特征在于，在第二发明或第三发明中，上述过热抑制控制正时变更机构包括开始正时变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与上述废气旁通阀的开度小的情况相比，上述开始正时变更机构使上述过热抑制控制的开始正时提前。并且，第五发明的特征在于，在第二 第四发明中，上述过热抑制控制是增加向上述内燃机供给的燃料的喷射量的燃料增量控制，上述过热抑制控制正时变更机构包括结束正时变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与上述废气旁通阀的开度小的情况相比，上述结束正时变更机构使上述燃料增量控制的结束正时提前。并且，第六发明的特征在于，在第二 第五发明中，上述过热判断机构包括排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度，上述过热判断机构是在上述排气系统部件的上述推定温度比过热判定值高的情况下，判断为上述排气系统部件处于过热状态的机构，上述过热抑制控制正时变更机构包括推定温度变更机构，该推定温度变更机构使由上述排气系统温度推定机构计算的上述排气系统部件的上述推定温度根据上述废气旁通阀的开度的不同而不同。并且，第七发明的特征在于，在第四发明中，上述过热判断机构包括排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度，上述过热判断机构是在上述排气系统部件的上述推定温度比过热判定值高的情况下，判断为上述排气系统部件处于过热状态的机构，上述开始正时变更机构是判定值变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与该废气旁通阀的开度小的情况相比，上述判定值变更机构降低上述过热判定值。并且，第八发明的特征在于，在第四发明中，上述过热判断机构包括排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度，上述过热判断机构是在上述排气系统部件的上述推定温度比过热判定值高的情况下，判断为上述排气系统部件处于过热状态的机构，上述开始正时变更机构包括温度时间常数变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与该废气旁通阀的开度小的情况相比，上述温度时间常数变更机构减小用于在上述排气系统温度推定机构中计算上述排气系统部件的上述推定温度的温度时间常数。并且，第九发明的特征在于，在第五发明中，上述内燃机的控制装置还具备排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度，上述过热抑制控制执行机构包括结束正时设定机构，在上述燃料增量控制的执行过程中，当上述排气系统部件的上述推定温度变得比结束正时判定值低的情况下，上述结束正时设定机构使上述燃料增量控制结束，上述结束正时变更机构是判定值变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与该废气旁通阀的开度小的情况相比，上述判定值变更机构增高上述结束正时判定值。并且，第十发明的特征在于，在第五发明中，上述内燃机的控制装置还具备排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度，上述过热抑制控制执行机构包括结束正时设定机构，在上述燃料增量控制的执行过程中，当上述排气系统部件的上述推定温度变得比结束正时判定值低的情况下，上述结束正时设定机构使上述燃料增量控制结束，上述结束正时变更机构包括温度时间常数变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与该废气旁通阀的开度小的情况相比，上述温度时间常数变更机构减小用于在上述排气系统温度推定机构中计算上述排气系统部件的上述推定温度的温度时间常数。根据第一发明，根据废气旁通阀的开度，与过热抑制控制的实施相关的控制量或者基准值变更，因此，能够进行考虑了废气旁通阀的开度变化的过热抑制控制。因此，根据本发明，无论废气旁通阀的开度如何均能够良好地抑制存在于涡轮的下游侧的排气系统部件过热。根据第二发明，根据废气旁通阀的开度，过热抑制控制的执行正时变更，因此，能够进行考虑了废气旁通阀的开度变化的过热抑制控制。因此，根据本发明，无论废气旁通阀的开度如何均能够良好地抑制存在于涡轮的下游侧的排气系统部件过热。根据第三发明，当作为上述过热抑制控制进行燃料增量控制的情况下，无论废气旁通阀的开度如何均能够良好地抑制存在于涡轮的下游侧的排气系统部件过热。根据第四发明，与废气旁通阀的开度小的情况下相比，在排气系统部件的暂时性的温度变化相对较急的条件亦即废气旁通阀的开度大的情况下，能够不使开始过热抑制控制的正时延迟。因此，无论废气旁通阀的开度如何均能够良好地抑制排气系统部件的过热。并且，如果是作为过热抑制控制使用上述燃料增量控制的情况，则能够凭借本发明根据废气旁通阀的开度适当地设定燃料增量控制的开始正时，由此，能够防止在进行排气系统部件的过热抑制时因无益的燃料增量的实施而导致燃料利用率或废气排放恶化。根据第五发明，在废气旁通阀的开度大的情况下，与废气旁通阀的开度小的情况相比，燃料增量控制的结束正时延迟。在废气旁通阀的开度小的情况下，向上述排气系统部件流动的废气中的到达该排气系统部件迟且温度高的涡轮通过气体的比例升高。因此，在该情况下，在燃料增量控制的执行过程中，排气系统部件的温度下降需要时间。根据本发明，鉴于这样的温度降低特性，能够使废气旁通阀的开度相对较小的情况下的燃料增量控制的结束正时不至过早。因此，无论废气旁通阀的开度如何均能够良好地抑制排气系统部件的过热。并且，换言之，根据本发明，鉴于上述温度降低特性，能够使废气旁通阀的开度相对较大的情况下的燃料增量控制的结束正时不至过晚。因此，无论废气旁通阀的开度如何均能够防止在进行排气系统部件的过热抑制时因无益的燃料增量的实施而导致燃料利用率或废气排放恶化。根据第六发明，根据废气旁通阀的开度而使由上述排气系统温度推定机构计算的排气系统部件的上述推定温度不同，由此，能够考虑废气旁通阀的开度变化来变更过热抑制控制的执行正时。根据第七或第八发明的方法，在废气旁通阀的开度大的情况下，与废气旁通阀的开度小的情况相比，使过热抑制控制的开始正时提前。根据第九或第十发明的方法，在废气旁通阀的开度大的情况下，与废气旁通阀的开度小的情况下相比，使过热抑制控制的结束正时提前。
图1是用于对本发明的实施方式I的内燃机的系统结构进行说明的示意图。图2是用于对与WGV的开闭状态相应的涡轮的下游侧的温度环境的变化进行说明的图。图3是将内燃机的运转区域朝高负载侧的区域转变时的排气系统部件(在此为催化剂)的温度变化分为WGV的打开状态与关闭状态示出的图。图4是在本发明的实施方式I中执行的程序的流程图。图5是示出图2中的A点(催化剂的入口)处的废气温度与WGV通过气体比例之间的关系的图。图6是表示本发明的实施方式I的变形例的过热判定值的设定的图。图7是用于对在本发明的实施方式2中排气系统部件的暂时性的温度变化的推定所使用的温度时间常数A、B的设定进行说明的图。图8是在本发明的实施方式2中执行的程序的流程图。图9是在本发明的实施方式3中执行的程序的流程图。图10是在本发明的实施方式4中执行的程序的流程图。
具体实施例方式实施方式I[系统结构的说明]图1是用于对本发明的实施方式I的内燃机10的系统结构进行说明的示意图。本实施方式的系统具备火花点火式的内燃机(汽油机)10。在内燃机10的各气缸连通有进气通路12以及排气通路14。在进气通路12的入口附近安装有空气滤清器16。在空气滤清器16的下游附近设置有空气流量计18，空气流量计18输出与被吸入进气通路12的空气的流量相应的信号。在空气流量计18的下游设置有涡轮增压器20的压缩机20a。压缩机20a经由连结轴与配置于排气通路14的涡轮20b —体地连结。在压缩机20a的下游设置有对被压缩后的空气进行冷却的内部冷却器22。在内部冷却器22的下游设置有电子控制式的节气门24。并且，在内燃机10的各气缸设置有用于向进气口喷射燃料的燃料喷射阀26。此外，在内燃机10的各气缸设置有用于对混合气进行点火的火花塞28。并且，在排气通路14连接有排气旁通通路30，该排气旁通通路30构成为在比涡轮20b靠上游侧的部位从排气通路14分支、且在比涡轮20b靠下游侧的部位与排气通路14汇合。在排气旁通通路30的中途设置有负责对排气旁通通路30进行开闭的废气旁通阀(WGV)32。WGV32构成为可被调压式或电动式的致动器(图示省略)调整至任意的开度。另外，当使用调压式的致动器的情况下，例如能够通过如下的方法取得WGV32的开度。S卩，基于对作用于致动器的压力(隔膜压力)进行调整的电磁阀(图示省略)的驱动占空比推定隔膜压力，在此基础上，基于所推定出的隔膜压力计算WGV开度。另外，在为简单地将WGV开度在打开状态与关闭状态之间进行切换的系统的情况下，对于WGV开度的取得，只要能够辨别WGV32的打开状态与关闭状态即可。并且，在相比涡轮20b下游侧的与排气旁通通路30连接的连接部位更靠下游侧的排气通路14配置有用于净化废气的催化剂34。并且，在曲轴36的附近设置有用于检测发动机转速的曲轴转角传感器38。此外，图1所示的系统具备EQJ (Electronic Control Unit,电子控制单元)40。在E⑶40的输入部，除了连接有上述的空气流量计18以及曲轴转角传感器38之外，还连接有用于检测搭载于车辆的加速器踏板的踩踏量(加速器开度)的加速器开度传感器42等用于检测内燃机10的运转状态的各种传感器。并且，在ECU40的输出部连接有上述的节气门
24、燃料喷射阀26、火花塞28以及WGV32等用于控制内燃机10的运转状态的各种致动器。[实施方式I的控制](基于燃料增量控制的排气系统部件的过热抑制控制)在以上述方式构成的本实施方式的系统中，当内燃机10的运转区域转变至高负载侧的区域时，为了抑制催化剂34等排气系统部件的过热，进行增加燃料喷射量的燃料增量控制。具体地说，计算催化剂34或构成涡轮20b下游侧的排气通路14的排气管等各排气系统部件的推定温度。更详细地说，以基于内燃机10的负载(进气量或者进气压力)与发动机转速之间的关系(例如映射)计算的恒定稳定温度作为基准，计算伴随根据各排气系统部件而不同的时间延迟变化的值来作为各排气系统部件的推定温度。进而，当排气系统部件的该推定温度比针对该各排气系统部件设定的规定的过热判定值高时(多个排气系统部件中的某一个的推定温度最先高于上述过热判定值时)，判断为排气系统部件处于过热状态，进行燃料增量控制。图2是用于对与WGV32的开闭状态相应的涡轮20b下游侧的温度环境的变化进行说明的图。如图2所示，在WGV32处于打开状态的情况下，与处于关闭状态的情况不同，废气不仅向涡轮20b侧流动，还经由WGV32向排气旁通通路30侧流动。即，根据WGV32处于打开状态还是关闭状态，废气的通过路径(路径面积)不同。结果，根据WGV32的开闭状态，废气到达配置于涡轮20b下游侧的催化剂34所需要的时间变化。具体地说，与通过涡轮20b的废气(涡轮通过气体)相比，通过WGV32以及排气旁通通路30的废气(WGV通过气体)到达催化剂34所需的时间短。并且，当伴随着内燃机10的运转区域朝高负载侧的区域转变而从气缸内排出的废气的温度变高时，暂时性地(在涡轮通过气体的温度与涡轮20b的温度之间存在差值的状态下)涡轮通过气体的热能被涡轮20b夺取。因此，涡轮通过气体与WGV通过气体到达催化剂34时的热量存在暂时性的差值。具体地说，与涡轮通过气体相比，WGV通过气体的废气的温度暂时性地变高，并且废气的热量暂时性地变高。图3是将内燃机10的运转区域朝高负载侧的区域转变时的排气系统部件(在此为催化剂34)的温度变化分为WGV32的打开状态与关闭示出的图。另外，图3中所示的“恒定值”是内燃机10的运转区域朝高负载侧的区域转变结束后的催化剂34的恒定稳定温度。当伴随内燃机10的运转区域朝高负载侧的区域转变而从气缸内排出的废气的温度变高的情况下，如图3所示，催化剂34的温度伴随着延迟而上升。并且，根据WGV32的开闭状态，涡轮20b下游侧的温度环境如上所述暂时性地变化。结果，如图3所示，当WGV32被设定成打开状态的情况下，与WGV32为关闭状态的情况相比，催化剂34的温度上升速度变快。此外，当废气通过涡轮20b时，废气的热量减少与涡轮20b处的做功量相应的量。因此，严格来说，根据该热量的量，催化剂34的恒定稳定温度也根据WGV32的开闭状态而不同。(实施方式I中的特征性的控制)如上述图3所示，伴随内燃机10的运转区域朝高负载侧转变的催化剂34的温度变化根据WGV32的开闭状态而呈现不同的特性。因而，当在高负载时利用燃料增量控制进行催化剂34的过热抑制的情况下，如果未考虑与WGV32的开闭状态相应的催化剂34的上述温度变化特性，则会发生无法在适当的时刻进行燃料增量的情况。结果，如果进行燃料增量的时刻延迟，则认为催化剂34会成为过热状态。因此，在本实施方式中，根据WGV32的开闭状态来变更用于进行催化剂34的过热抑制的燃料增量控制的执行正时。具体地说，当WGV32处于打开状态的情况下，与WGV32处于关闭状态的情况相比，使上述燃料增量控制的开始正时提前。因此，在本实施方式中，当WGV32处于打开状态的情况下，与WGV32处于关闭状态的情况相比，降低用于判断催化剂34是否处于过热状态的催化剂34的推定温度的过热判定值。图4是示出为了实现上述的功能而在本实施方式I中ECU40所执行的控制程序的流程图。另外，本程序在内燃机10的负载朝高于规定值的负载区域转变时起动，且按照规定时间反复执行。并且，在本程序中，作为存在于涡轮20b的下游侧的排气系统部件，以催化剂34作为对象进行说明。在图4所示的程序中，首先，判定WGV32是处于打开状态还是处于关闭状态(步骤100)。当判定结果是判定为WGV32处于关闭状态的情况下，作为在这种情况下使用的过热判定值设定过热判定值B (步骤102)。其次，判定催化剂34的推定温度是否高于过热判定值B (步骤104)。结果，当上述步骤104的判定成立的情况下，开始用于进行催化剂34过热抑制的燃料增量控制(步骤106)。另一方面，当在上述步骤100中判定为WGV32处于打开状态的情况下，作为在这种情况下使用的过热判定值，设定低于上述过热判定值B的过热判定值A (步骤108)。其次，判定催化剂34的推定温度是否高于过热判定值A (步骤110)。结果，当该步骤110中的判定成立的情况下，开始上述燃料增量控制(步骤106)。根据以上说明了的图4所示的程序，由于在WGV32处于打开状态的情况下使用的过热判定值A设定成比在WGV32处于打开状态的情况下使用的过热判定值B低的值，因此，当WGV32处于打开状态的情况下，在催化剂34的推定温度比WGV32处于关闭状态的情况下低的状况下开始上述燃料增量控制。S卩，根据上述程序的处理，与WGV32处于关闭状态的情况相比，使WGV32处于打开状态的情况下的上述燃料增量控制的开始正时提前。由此，如上述图3所示，在催化剂34(排气系统部件)的暂时性的温度变化相对较急的条件亦即WGV32开阀时，能够使开始燃料增量控制的正时不至延迟。因此，无论WGV32的开闭状态如何均能够良好地抑制排气系统部件的过热。并且，换言之，根据上述程序的处理，与WGV32处于打开状态的情况相比，使WGV32处于关闭状态的情况下的燃料增量控制的开始正时延迟。由此，如上述图3所示，在催化剂34 (排气系统部件)的暂时性的温度变化相对平缓的条件亦即WGV32闭阀时，能够使执行燃料增量控制的正时不至过早。因此，无论WGV32的开闭状态如何，均能够防止在进行排气系统部件的过热抑制时因无益的燃料增量的实施而导致燃料利用率或废气排放恶化。然而，在上述的实施方式I中，根据WGV开度(根据WGV32处于打开状态还是关闭状态)来变更用于进行过热抑制的燃料增量控制的开始正时。然而，本发明的过热抑制控制正时变更机构根据WGV开度变更过热抑制控制的实施正时的具体的实施方式并不限定于上述方式。即，例如，当WGV32的开度大的情况下，与WGV32的开度小的情况(在实施方式I中，相当于关闭(开度为零)状态)相比，可以使过热抑制控制的开始正时提前。并且，例如，也可以是如下的方式。图5是示出图2中的A点(催化剂34的入口)处的废气温度与WGV通过气体比例之间的关系的图。在内燃机10的运转区域刚刚转变成高负载侧的区域之后，如参照图2叙述过的那样，在WGV32打开的情况下，与WGV32不打开的情况相比，由于温度高的WGV通过气体的存在，图2中的A点(催化剂34的入口)处的废气温度变高。更具体地说，如图5所示，WGV通过气体比例越高(即WGV32的开度越大)，该A点处的废气温度越暂时性地变高。图6是表示本发明的实施方式I的变形例的过热判定值的设定的图。因此，如图6所示，也可以设定呈:WGV开度越高，则过热判定值越低。根据这种设定，WGV开度越高，用于进行过热抑制的燃料增量控制越在更早的时刻开始。由此，无论WGV开度的变化如何均能够良好地抑制排气系统部件的过热。另外，在上述的实施方式I中，催化剂34相当于上述第一发明中的“排气系统部件”，催化剂34 (排气系统部件)的推定温度相当于上述第一发明中的“基于表示内燃机的运转状态的参数的推定值”，燃料增量控制的开始正时相当于上述第一发明中的“与过热抑制控制的实施相关的控制量”。并且，ECU40通过根据基于省略图示的上述电磁阀的驱动占空比的隔膜压力计算WGV开度而实现上述第一发明中的“WGV开度取得机构”，通过执行上述步骤104或者110的处理实现上述第一发明中的“过热判断机构”，通过在上述步骤104或者110的处理成立的情况下执行上述步骤106的处理而实现上述第一发明中的“过热抑制控制执行机构”，通过根据上述步骤100的判定结果选择并执行上述步骤102或者108的处理而实现上述第一发明中的“过热抑制控制变更机构”。并且，在上述的实施方式I中，E⑶40通过根据上述步骤100的判定结果选择并执行上述步骤102或者108的处理，分别实现上述第二发明中的“过热抑制控制正时变更机构”，上述第四发明中的“开始正时变更机构”以及上述第七发明中的“判定值变更机构”。并且，在上述的实施方式I中，E⑶40通过基于内燃机10的负载与发动机转速之间的关系(例如映射)计算排气系统部件的推定温度，实现上述第七发明中的“排气系统温度推定机构”。实施方式2.
其次，参照图7以及图8对本发明的实施方式2进行说明。本实施方式的系统是通过使用图1所示的硬件结构使ECU40代替图4所示程序而执行后述的图8所示的程序实现的。图7是用于对在本发明的实施方式2中在排气系统部件的暂时性的温度变化的推定中使用的温度时间常数A、B的设定进行说明的图。在本实施方式中，与上述的实施方式I相同，与WGV32处于关闭状态的情况相比，使WGV32处于打开状态的情况下的用于进行排气系统部件的过热抑制的燃料增量控制的开始正时提前。本实施方式的系统在实现上述功能的具体的方法上与实施方式I不同。即，在本实施方式中，在催化剂34等排气系统部件的暂时性的温度变化的推定中所使用的温度时间常数根据WGV32的开闭状态而变更。具体地说，在本实施方式中，如图7所示，将在WGV32处于打开状态的情况下使用的温度时间常数A设定为小于在WGV32处于关闭状态的情况下使用的温度时间常数B。图8是示出为了实现上述的功能而在本实施方式2中ECU40所执行的控制程序的流程图。另外，在图8中，对与实施方式I中的图4所示的步骤相同的步骤标注相同的标号并省略或简化说明。在图8所示 的程序中，当在步骤100中判定WGV32处于关闭状态的情况下，作为在这种情况下使用的温度时间常数设定温度时间常数B (步骤200)。另一方面，当在上述步骤100中判定WGV32处于打开状态的情况下，作为在这种情况下使用的温度时间常数设定小于上述温度时常数B的温度时间常数A (步骤202)。其次，计算在当前的发动机转速与负载(例如进气量)中恒定稳定的情况下的催化剂34的推定温度(恒定稳定温度)X (步骤204)。更具体地说，该恒定稳定温度X是按照由发动机转速与负载之间的关系确定该恒定稳定温度X的映射(省略图示)计算的值。另外，在作为对象的排气系统部件为多个的情况下，针对每个排气系统部件计算该恒定稳定温度X。其次，计算催化剂34的推定温度的本次值Y (步骤206)。更具体地说，将在上述步骤204中计算出的恒定稳定温度X与前次值Y之间的差值乘以温度时间常数系数Z而得的值与催化剂34的推定温度的前次值Y相加，由此计算该本次值Y。在此，该温度时间常数系数Z与上述温度时间常数A、B的设定对应地设定成，与WGV32处于关闭状态时的值相t匕，WGV32处于打开状态时的温度时间常数系数Z的值大。其次，利用在上述步骤206中计算出的催化剂34的推定温度的本次值Y更新前次值Y (步骤208)。其次，判定在上述步骤206中计算出的催化剂34的推定温度的本次值Y是否高于规定的过热判定值(步骤210)。另外，本步骤210中的过热判定值与上述图4所示的程序中的值不同，与WGV32的开闭状态无关，是固定的值。当上述步骤210中的判定成立的情况下，开始用于进行催化剂34的过热抑制的燃料增量控制(步骤106)。根据以上说明的图8所示的程序，在认识到恒定稳定温度X与前次值Y之间的差的暂时性的状况下，与WGV32处于关闭状态的情况相比，在WGV32处于打开状态的情况下，所计算出的本次值Y是相对于前次值Y的变化更大的值。由此，能够计算与根据WGV32的开闭状态而不同的催化剂34的推定温度Y的暂时性的变化特性(参照图3) —致的值来作为催化剂34的推定温度Y。进而，通过基于以上述方式得到的催化剂34的推定温度Y与规定的过热判定值之间的比较结果进行用于进行过热抑制的燃料增量控制，与WGV32处于关闭状态的情况相t匕，在WGV32处于打开状态的情况下，使用于进行催化剂34的过热抑制的燃料增量控制的开始正时提前。由此，能够起到与上述的实施方式I相同的效果。然而，在上述的实施方式2中，根据WGV32为打开状态还是关闭状态来变更在排气系统部件的暂时性的温度变化的推定中使用的温度时间常数。然而，本发明并不限定于此，例如可以形成为，与WGV32的开度小的情况(在实施方式2中相当于关闭(开度为零)状态)相比，在WGV32的开 度大的情况下，将温度时间常数设定得较小。并且，例如，也可以形成为WGV开度越大则将温度时间常数设定得越小。并且，在上述的实施方式2中，按照由发动机转速与负载之间的关系确定该恒定稳定温度X的映射(省略图示)计算恒定稳定温度X。如前文所述，当废气通过涡轮20b时，废气的热量减少与在涡轮20b处的做工量相应的量。因此，严格来说恒定稳定温度X是根据WGV32的开闭状态而不同的值。因此，为了更加准确地推定恒定稳定温度X，可以根据WGV32处于打开状态还是关闭状态而分别备有用于计算恒定稳定温度X的上述映射。甚至还可以根据WGV开度备有任意数目的上述的映射。并且，对于上述图8所示的程序的处理，能够根据WGV32的开闭状态使催化剂34(排气系统部件)的推定温度不同。进一步补充，对于上述程序的处理，如果以WGV32处于关闭状态的情况下的排气系统部件的推定温度作为基准，则能够修正WGV32处于打开状态的情况下的排气系统部件的推定温度。因此，例如，能够通过以WGV32处于关闭状态的情况下的排气系统部件的推定温度作为基准值进行修正而取得WGV32处于打开状态的情况下的排气系统部件的推定温度。另外，在上述的实施方式2中，温度时间常数A、B相当于上述第一发明中的“与过热抑制控制的实施相关的基准值”。并且，在上述的实施方式2中，E⑶40通过执行上述步骤204以及206的处理而实现上述第八发明中的“排气系统温度推定机构”，通过根据上述步骤100的判定结果选择并执行上述步骤200或者202的处理而实现上述第八发明中的“温度时间常数变更机构”。实施方式3.
其次，参照图9对本发明的实施方式3进行说明。本实施方式的系统能够使用图1所示的硬件结构，并使ECU40代替图4所示的程序而执行后述的图9所示的程序实现。上述的实施方式I以及2的系统形成为根据WGV32的开闭状态变更用于进行过热抑制的燃料增量控制的开始正时。与此相对，本实施方式的系统具有如下特征:根据WGV32的开度(在此为打开状态还是关闭状态)变更上述燃料增量控制的结束正时。
如前文中参照图2所描述的那样，WGV通过气体比涡轮通过气体更早到达涡轮20b下游侧的催化剂34等排气系统部件。因而，当WGV32处于打开状态的情况下，与WGV32处于关闭状态的情况相比，在上述燃料增量控制的执行过程中，因进行该燃料增量控制而温度下降了的低温的废气更早到达上述排气系统部件。并且，上述燃料增量控制的执行过程中的涡轮通过气体比WGV通过气体更晚到达上述排气系统部件，除此之外，涡轮通过气体会因热质量大的涡轮20b等而受热。基于这些的因素，当涡轮通过气体朝上述排气系统部件流动的情况下，与WGV通过气体朝排气系统部件流动的情况相比，该排气系统部件的温度降低需要时间。因此，在本实施方式中，当WGV32处于打开状态的情况下，与WGV32处于关闭状态的情况相比，使上述燃料增量控制的结束正时提前。为此，在本实施方式中，在WGV32处于打开状态的情况下，与WGV32处于关闭状态的情况相比，提高用于判断上述燃料增量控制的结束正时的排气系统部件的推定温度的判定值(以下称作“结束正时判定值”)。图9是为了实现上述的功能而在本实施方式3中ECU40所执行的控制程序的流程图。另外，在图9中，对与实施方式I的图4所示的步骤相同的步骤标注相同的标号并省略或简化说明。并且，本程序在用于进行催化剂34的过热抑制的燃料增量控制的执行过程中起动。在图9所示的程序中，当在步骤100中判定为WGV32处于关闭状态的情况下，作为在这种情况下使用的结束正时判定值，设定结束正时判定值B (步骤300)。其次，判定催化剂34的推定温度是否低于结束正时判定值B (步骤302)。结果，当本步骤302中的判定成立的情况下，结束用于进行催化剂34的过热抑制的燃料增量控制(步骤304)。另一方面，当在上述步骤100中判定为WGV32处于打开状态的情况下，作为在这种情况下使用的结束正时判定值，设定高于上述结束正时判定值B的结束正时判定值A(步骤306)。其次，判定催化剂34的推定温度是否低于结束正时判定值A (步骤308)。结果，当该步骤308中的判定成立的情况下，结束上述燃料增量控制(步骤304)。根据以上说明的图9所示的程序，由于在WGV32处于打开状态的情况下使用的结束正时判定值A被设定成高于在WGV32处于关闭状态的情况下使用的结束正时判定值B的值，因此，与WGV32处于关闭状态的情况相比，在WGV32处于打开状态的情况下，在催化剂34的推定温度较高的状况下结束上述燃料增量控制。S卩，根据上述程序的处理，与WGV32处于关闭状态的情况相比，使WGV32处于打开状态的情况下的上述燃料增量控制的结束正时提前。当WGV32处于打开状态的情况下，存在到达涡轮20b的下游侧的催化剂34较早且温度较低的WGV通过气体，因此能够在上述燃料增量控制的执行过程中使催化剂34的温度更早地降低。根据上述程序的处理，鉴于因WGV32的开闭状态而不同的燃料增量控制的执行过程中的催化剂34的温度降低特性，能够使WGV32处于打开状态的情况下的燃料增量控制的结束正时不至于过晚。因此，无论WGV32的开闭状态如何均能够防止在进行排气系统部件的过热抑制时因过量的燃料增量的实施而导致燃料利用率或废气排放恶化。并且，换言之，根据上述程序的处理，与WGV32处于打开状态的情况相比，使WGV32处于关闭状态的情况下的燃料增量控制的结束正时延迟。在WGV32处于关闭状态的情况下，只有到达催化剂34较晚且温度高的涡轮通过气体朝催化剂34流动，因此，如前文所描述的那样，在上述燃料增量控制的执行过程中，使催化剂34的温度下降需要时间。根据上述程序的处理，鉴于这样的温度降低特性，能够使WGV32处于关闭状态的情况下的燃料增量控制的结束正时不至于过早。因此，无论WGV32的开闭状态如何均能够良好地抑制排气系统部件的过热。然而，在上述的实施方式3中，根据WGV开度(根据WGV32处于打开状态还是处于关闭状态)变更用于进行过热抑制的燃料增量控制的结束正时。然而，本发明中的过热抑制控制正时变更机构的用于根据WGV开度变更过热抑制控制的实施正时的具体的实施方式并不限定于上述方式。即，例如，也可以形成为:当WGV32的开度大的情况下，与WGV32的开度小的情况(在实施方式3中相当于关闭(开度为零)状态)相比，使过热抑制控制的结束正时提前。并且，例如，也可以是如下的方式。即，在过热抑制控制(例如燃料增量控制)的执行过程中，如前文所描述的那样，与WGV32不打开的情况相比，在WGV32打开的情况下，存在温度低的WGV通过气体，因此能够使涡轮20b的下游侧的排气系统部件的温度更早地降低。WGV通过气体比例越高(即WGV32的开度越大)，上述倾向越显著。因此，也可以设定为WGV开度越大则上述结束正时判定值越高。根据这样的设定，WGV开度越大，用于进行过热抑制的燃料增量控制越是在更早的时刻结束。由此，无论WGV开度的变化如何均能够防止在进行排气系统部件的过热抑制时因无益的燃料增量导致燃料利用率或废气排放恶化，并且能够良好地抑制排气系统部件的过热。另外，在上述的实施方式3中，燃料增量控制的结束正时相当于上述第一发明中的“与过热抑制控制的实施相关的控制量”。并且，在上述的实施方式3中，E⑶40通过根据上述步骤100的判断结果选择并执行上述步骤300或者306的处理实现上述第五发明中的“结束正时变更机构”以及上述第九发明中的“判定值变更机构”。并且，在上述的实施方式3中，E⑶40通过使用与上述的实施方式I相同的方法计算排气系统部件的推定温度实现上述第六以及上述第九发明中的“排气系统温度推定机构”，通过执行上述步骤100 206的一系列处理实现上述第六发明中的“推定温度变更机构”。并且，在上述的实施方式3中，E⑶40通过执行上述步骤302或者306的处理实现上述第九发明中的“结束正时设定机构”。实施方式4.
其次，参照图10对本发明的实施方式4进行说明。
本实施方式的系统能够通过使用图1所示的硬件结构，并使ECU40代替图4所示的程序而执行后述的图10所示的程序来实现。在本实施方式中，与上述的实施方式3相同，在WGV32处于打开状态的情况下，与WGV32处于关闭状态的情况相比，使用于进行排气系统部件过热抑制的燃料增量控制的开始正时提前。本实施方式的系统在实现上述功能的具体的方法上与实施方式3不同。SP，在本实施方式中，使用于推定催化剂34等排气系统部件的暂时性的温度变化的温度时间常数根据WGV32的开闭状态而变更。具体地说，在本实施方式中，将在WGV32处于打开状态的情况下使用的温度时间常数C设定为小于在WGV32处于关闭状态的情况下使用的温度时间常数D。图10是示出为了实现上述的功能而在本实施方式4中ECU40所执行的控制程序的流程图。另外，在图10中，对与实施方式3中的图9所示的步骤相同的步骤标注相同的标号并省略或简化说明。在图10所示的程序中，当在步骤100判定为WGV32处于关闭状态的情况下，作为在这种情况下使用的温度时间常数，设定温度时间常数D (步骤400)。另一方面，当在上述步骤100判定为WGV32处于打开状态的情况下，作为在这种情况下使用的温度时间常数，设定小于上述温度时常数D的温度时间常数C (步骤202)。其次，利用与上述步骤204相同的处理，计算在当前的发动机转速与负载(例如进气量)下恒定稳定时的催化剂34的推定温度(恒定稳定温度)X (步骤404)。其次，利用与上述步骤206相同的处理，计算催化剂34的推定温度的本次值Y(步骤406)。其中，在本步骤406中，与上述温度时间常数C、D的设定对应，温度时间常数系数V设定成:与WGV32处于关闭状态时的值相比，WGV32处于打开状态时的值大。其次，利用在上述步骤406中计算出的催化剂34的推定温度的本次值Y更新前次值Y (步骤408)。其次，判定在上述步骤406中计算出的催化剂34的推定温度的本次值Y是否低于规定的结束正时判定值(步骤410)。另外，本步骤410中的结束正时判定值与上述图9所示的程序的值不同，与WGV32的开闭状态无关，是固定的值。当上述步骤410中的判定成立的情况下，开始用于进行排气系统部件的过热抑制的燃料增量控制(步骤304)。根据以上说明的图10所示的程序，在认识到恒定稳定温度X与前次值Y之间的差的暂时性的状况下，与WGV32处于关闭状态的情况相比，在WGV32处于打开状态的情况下，所计算出的本次值Y是相对于前次值Y的变化更大的值。由此，能够计算与根据WGV32的开闭状态而不同的催化剂34的推定温度Y的暂时性的变化特性(实施例3中已经描述的温度降低特性)一致的值来作为催化剂34的推定温度Y。进而，通过基于以上述方式得到的催化剂34的推定温度Y与规定的结束正时判定值之间的比较结果使用于进行过热抑制的燃料增量控制结束，与WGV32处于关闭状态的情况相比，在WGV32处于打开状态的情况下，使用于进行催化剂34的过热抑制的燃料增量控制的结束正时提前。由此，能够起到与上述的实施方式3相同的效果。然而，在上述的实施方式4中，根据WGV32为打开状态还是关闭状态来变更在排气系统部件的暂时性的温度变化的推定中使用的温度时间常数。然而，本发明并不限定于此。即，例如可以形成为，与WGV32的开度小的情况(在实施方式4中相当于关闭(开度为零)状态)相比，在WGV32的开度大的情况下，将温度时间常数设定得较小。并且，例如也可以形成为WGV开度越大则将温度时间常数设定得越小。另外，在上述的实施方式4中，温度时间常数C、D分别相当于上述第一发明中的“与过热抑制控制的实施相关的基准值”。并且，在上述的实施方式2中，E⑶40通过执行上述步骤404以及406的处理实现上述第十发明中的“排气系统温度推定机构”，通过根据上述步骤100的判定结果选择并执行上述步骤400或者402的处理实现上述十发明中的“温度时间常数变更机构”。然而，在上述的实施方式I 4中，作为排气系统部件(催化剂34)的过热抑制控制，以增加燃料喷射量的燃料增量控制为例进行了说明。然而，本发明中的过热抑制控制并不限定于燃料增量控制。即，在作为存在于涡轮的下游侧的排气系统部件而例如以构成涡轮的下游侧的排气通路的排气管作为对象的情况下，过热抑制控制执行机构例如也可以是利用用于冷却内燃机的冷却水对上述排气管进行冷却的机构。并且，在上述的实施方式I 4中，根据排气系统部件的推定温度与过热判定值的比较结果判断排气系统部件是否处于过热状态。然而，本发明中的过热判断机构并不限定于一定要计算排气系统部件的推定温度后再基于将该推定温度与过热判定值进行比较的结果来进行判断。即，排气系统部件是否处于过热状态(或者过热危险状态)例如也可以根据将表示内燃机的运转状态的参数(例如负载(进气量等)、加速器开度等)本身直接与规定的过热判定值进行比较的结果来进行判断。标号说明10:内燃机；12:进气通路；14:排气通路；18:空气流量计；20:涡轮增压器；20a:压缩机；20b:涡轮；24:节气门；26:燃料喷射阀；28:火花塞；30:排气旁通通路；32:废气旁通阀(WGV) ;34:催化剂；38:曲轴转角传感器；40:ECU (Electronic Control Unit,电子控制单元)；42:加速器开度传感器。
权利要求
1.一种内燃机的控制装置，其特征在于， 上述内燃机的控制装置具备: 涡轮增压器，该涡轮增压器在排气通路具备借助排气能而工作的涡轮； 排气旁通通路，该排气旁通通路在比上述涡轮靠上游侧的部位从上述排气通路分支，且在比上述涡轮靠下游侧的部位与上述排气通路汇合； 废气旁通阀，该废气旁通阀负责对上述排气旁通通路进行开闭； WGV开度取得机构，该WGV开度取得机构取得上述废气旁通阀的开度； 排气系统部件，该排气系统部件存在于比上述下游侧的部位更靠下游侧的位置；过热判断机构，该过热判断机构根据表示上述内燃机的运转状态的参数或基于该参数的推定值来判断上述排气系统部件是否处于过热状态； 过热抑制控制执行机构，在上述排气系统过热判断机构的判定成立的情况下，该过热抑制控制执行机构执行抑制上述排气系统部件的过热的过热抑制控制；以及 过热抑制控制变更机构，该过热抑制控制变更机构根据上述废气旁通阀的开度来变更与上述过热抑制控制的实施相关的控制量或者基准值。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 上述过热抑制控制变更机构是根据上述废气旁通阀的开度来变更上述过热抑制控制的执行正时的过热抑制控制正时变更机构。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 上述过热抑制控制是增加向上述内燃机供给的燃料的喷射量的燃料增量控制。
4.根据权利要求2或3所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 上述过热抑制控制正时变更机构包括开始正时变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与上述废气旁通阀的开度小的情况相比，上述开始正时变更机构使上述过热抑制控制的开始正时提前。
5.根据权利要求2 4中任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 上述过热抑制控制是增加向上述内燃机供给的燃料的喷射量的燃料增量控制， 上述过热抑制控制正时变更机构包括结束正时变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与上述废气旁通阀的开度小的情况相比，上述结束正时变更机构使上述燃料增量控制的结束正时提前。
6.根据权利要求2 5中任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 上述过热判断机构包括排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度， 上述过热判断机构是在上述排气系统部件的上述推定温度比过热判定值高的情况下，判断为上述排气系统部件处于过热状态的机构， 上述过热抑制控制正时变更机构包括推定温度变更机构，该推定温度变更机构使由上述排气系统温度推定机构计算的上述排气系统部件的上述推定温度根据上述废气旁通阀的开度的不同而不同。
7.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 上述过热判断机构包括排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度，上述过热判断机构是在上述排气系统部件的上述推定温度比过热判定值高的情况下，判断为上述排气系统部件处于过热状态的机构， 上述开始正时变更机构是判定值变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与该废气旁通阀的开度小的情况相比，上述判定值变更机构降低上述过热判定值。
8.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 上述过热判断机构包括排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度， 上述过热判断机构是在上述排气系统部件的上述推定温度比过热判定值高的情况下，判断为上述排气系统部件处于过热状态的机构， 上述开始正时变更机构包括温度时间常数变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与该废气旁通阀的开度小的情况相比，上述温度时间常数变更机构减小用于在上述排气系统温度推定机构中计算上述排气系统部件的上述推定温度的温度时间常数。
9.根据权利要求5所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 上述内燃机的控制装置还具备排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度， 上述过热抑制控制执行机构包括结束正时设定机构，在上述燃料增量控制的执行过程中，当上述排气系统部件的上述推定温度变得比结束正时判定值低的情况下，上述结束正时设定机构使上述燃料增量控制结束， 上述结束正时变更机构是判定值变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与该废气旁通阀的开度小的情况相比，上述判定值变更机构增高上述结束正时判定值。
10.根据权利要求5所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 上述内燃机的控制装置还具备排气系统温度推定机构，该排气系统温度推定机构计算上述排气系统部件的推定温度， 上述过热抑制控制执行机构包括结束正时设定机构，在上述燃料增量控制的执行过程中，当上述排气系统部件的上述推定温度变得比结束正时判定值低的情况下，上述结束正时设定机构使上述燃料增量控制结束， 上述结束正时变更机构包括温度时间常数变更机构，在上述废气旁通阀的开度大的情况下，与该废气旁通阀的开度小的情况相比，上述温度时间常数变更机构减小用于在上述排气系统温度推定机构中计算上述排气系统部件的上述推定温度的温度时间常数。
全文摘要
本发明提供内燃机的控制装置。针对具有废气旁通阀的带涡轮增压器的内燃机，提供无论废气旁通阀的开度如何均能够良好地抑制存在于涡轮的下游侧的排气系统部件过热的内燃机的控制装置。具有在排气通路(14)备有借助排气能工作的涡轮(20b)的涡轮增压器(20)。具有负责对绕过涡轮(20b)的排气旁通通路(20)进行开闭的WGV(32)。当WGV(32)处于打开状态的情况下，与WGV(32)处于关闭状态的情况相比，使用于进行催化剂(34)等排气系统部件的过热抑制的燃料增量控制的开始正时提前。
文档编号F02D23/00GK103140659SQ201080069388
公开日2013年6月5日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者大塚孝之 申请人:丰田自动车株式会社