JP2007023816A - Controller of internal combustion engine - Google Patents

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Hirohiko Ota
裕彦 太田
Bungo Kawaguchi
文悟 川口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To positively suppress overshoot of a boost pressure of a turbocharger in a controller of an internal combustion engine. <P>SOLUTION: A rotation number sensor is assembled into a motor for assisting rotation of the turbocharger. By the rotation number sensor, the actual turbo rotation number is detected. By determining whether the detected actual turbo rotation number exceeds a target turbo rotation number or not, the overspeed of the turbocharger is detected (step 106). When the overspeed of the turbocharger is detected, the motor is driven in reverse (step 108). When the motor is driven in reverse, the turbo rotation number is reduced by a control torque generated by the motor. As a result, overshoot of the boost pressure is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ターボ過給機を備えた内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine suitable as a device for controlling an internal combustion engine equipped with a turbocharger.

特開2004−92471号公報には、可変ノズル型ターボ過給機と、排気ガスの一部を吸気通路に再循環させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置とを備えた内燃機関システムが開示されている。可変ノズル型ターボ過給機は、可変ノズルを開閉することにより、過給圧を調整することができる。EGR装置は、排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、このEGR通路に設置されたEGR弁とを備えている。この場合、EGR通路の排気側端部は、ターボ過給機のタービンの上流に接続され、EGR通路の吸気側端部は、ターボ過給機のコンプレッサの下流に接続される。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-92471 discloses an internal combustion engine system that includes a variable nozzle turbocharger and an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device that recirculates a part of exhaust gas to an intake passage. . The variable nozzle turbocharger can adjust the supercharging pressure by opening and closing the variable nozzle. The EGR device includes an EGR passage that connects an exhaust passage and an intake passage, and an EGR valve that is installed in the EGR passage. In this case, the exhaust side end of the EGR passage is connected to the upstream side of the turbine of the turbocharger, and the intake side end of the EGR passage is connected to the downstream side of the compressor of the turbocharger.

上記公報に開示されたシステムでは、過給圧がフィードバック制御される。すなわち、目標過給圧と、吸気圧センサで検出される実過給圧との偏差に基づいて、可変ノズルが開閉される。また、EGR弁の開度が調整されることにより、EGR率が制御される。   In the system disclosed in the above publication, the supercharging pressure is feedback controlled. That is, the variable nozzle is opened and closed based on the deviation between the target boost pressure and the actual boost pressure detected by the intake pressure sensor. Further, the EGR rate is controlled by adjusting the opening degree of the EGR valve.

特開2004−92471号公報JP 2004-92471 A 特開2003−239755号公報JP 2003-239755 A 特開2004−308487号公報JP 2004-308487 A

上述したようなシステムでは、一般に、低回転軽中負荷域ではEGRが実行され、高回転高負荷域ではEGRが禁止される。このため、車両加速時などには、EGR実行状態からEGR禁止状態へ移行するべく、EGR弁が急激に閉じられることがある。EGR弁が急激に閉じられると、排気マニホールド内の圧力が急上昇し、ターボ過給機のタービン入口の圧力も急上昇する。その結果、ターボ過給機の回転数が急上昇し易くなる。ターボ過給機の回転数が急上昇すると、過給圧がオーバーシュート(上がり過ぎ)し易い。過給圧がオーバーシュートした場合には、上述した過給圧フィードバック制御により、可変ノズルが開かれて、過給圧が抑制される。   In the system as described above, EGR is generally executed in the low-rotation light and medium load range, and EGR is prohibited in the high-rotation high load region. For this reason, when the vehicle is accelerated, the EGR valve may be suddenly closed to shift from the EGR execution state to the EGR prohibited state. When the EGR valve is suddenly closed, the pressure in the exhaust manifold increases rapidly, and the pressure at the turbine inlet of the turbocharger also increases rapidly. As a result, the rotational speed of the turbocharger is likely to increase rapidly. When the rotational speed of the turbocharger rises rapidly, the supercharging pressure tends to overshoot (too high). When the supercharging pressure overshoots, the variable nozzle is opened and the supercharging pressure is suppressed by the supercharging pressure feedback control described above.

しかしながら、ターボ過給機の回転数が急上昇してから、吸気圧センサで検出される実過給圧が上昇するまでには、タイムラグがある。このため、オーバーシュートした過給圧を抑制するフィードバック制御は、遅れ易い。この制御遅れの存在により、過給圧のオーバーシュート幅が大きくなり易いという問題がある。   However, there is a time lag from when the rotational speed of the turbocharger suddenly increases until the actual supercharging pressure detected by the intake pressure sensor increases. For this reason, the feedback control for suppressing the overshooting supercharging pressure is easily delayed. Due to the presence of this control delay, there is a problem that the overshoot width of the supercharging pressure tends to increase.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ターボ過給機の過給圧のオーバーシュートを確実に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can reliably suppress overshooting of the supercharging pressure of a turbocharger. To do.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
ターボ過給機と、
前記ターボ過給機の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ターボ回転数検出手段により検出された実ターボ回転数に基づいて、前記ターボ過給機の過回転を検知する過回転検知手段と、
前記過回転検知手段により前記ターボ過給機の過回転が検知された場合に、前記ターボ過給機の回転数を抑える過回転抑止手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A turbocharger,
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the turbocharger;
Overspeed detection means for detecting overspeed of the turbocharger based on the actual turbo speed detected by the turbo speed detection means;
When the overspeed detection means detects an overspeed of the turbocharger, an overspeed suppression means for suppressing the number of revolutions of the turbocharger;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記過回転抑止手段は、
前記ターボ過給機に伴って回転する電動機と、
前記ターボ過給機の過回転が検知された場合に、前記電動機が制動トルクを発生する状態になるように前記電動機を制御する電動機制御手段とを含むことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The over-rotation suppression means is
An electric motor that rotates with the turbocharger;
And an electric motor control means for controlling the electric motor so that the electric motor generates a braking torque when an overspeed of the turbocharger is detected.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記過回転抑止手段は、
前記ターボ過給機のタービンに吹き付けられる排気ガスの流速を可変とすべく開閉動作する可変ノズルと、
前記ターボ過給機の過回転が検知された場合に、前記可変ノズルの開度を増大させる開度増大手段とを含むことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The over-rotation suppression means is
A variable nozzle that opens and closes to make the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine of the turbocharger variable; and
Opening degree increasing means for increasing the opening degree of the variable nozzle when over-rotation of the turbocharger is detected.

第1の発明によれば、回転数検出手段によって検出される実ターボ回転数に基づいて、ターボ過給機の過回転を検知する。これにより、過給圧センサの出力に頼って判断する場合と比べて、過給圧のオーバーシュートをより早い時点で検知することができる。そして、この発明によれば、ターボ過給機の過回転が検知された場合には、ターボ回転数が抑制され、過給圧が低減される。よって、この発明によれば、過給圧がオーバーシュートし易い状況下でも、過給圧が大幅にオーバーシュートすることを確実に回避することができる。その結果、過大な過給圧によるターボ過給機や吸気系の破損を確実に防止することができる。また、この発明によれば、過給圧がオーバーシュートし易い状況下でも、過給圧を精度良く制御することができる。   According to the first invention, over-rotation of the turbocharger is detected based on the actual turbo rotation speed detected by the rotation speed detection means. Thereby, the overshoot of the supercharging pressure can be detected at an earlier time point compared with the case where the determination is made depending on the output of the supercharging pressure sensor. According to the present invention, when an overspeed of the turbocharger is detected, the turbo speed is suppressed and the boost pressure is reduced. Therefore, according to the present invention, it is possible to reliably avoid a significant overshoot of the supercharging pressure even in a situation where the supercharging pressure tends to overshoot. As a result, damage to the turbocharger and the intake system due to excessive supercharging pressure can be reliably prevented. Further, according to the present invention, the supercharging pressure can be accurately controlled even under a situation where the supercharging pressure is likely to overshoot.

第2の発明においては、ターボ過給機の回転を助勢する電動機が設けられている。第2の発明によれば、ターボ過給機の過回転が検知された場合に、この電動機をブレーキとして機能させることができる。これにより、ターボ過給機の過回転をより迅速に解消することができる。このため、過給圧のオーバーシュート幅を更に小さくすることができる。   In the second invention, an electric motor for assisting the rotation of the turbocharger is provided. According to the second aspect of the present invention, when an overspeed of the turbocharger is detected, the electric motor can function as a brake. Thereby, the overspeed of the turbocharger can be eliminated more quickly. For this reason, the overshoot width of the supercharging pressure can be further reduced.

第3の発明によれば、ターボ過給機の回転を助勢するための電動機を備えないハードウェア構成の場合でも、上記効果を達成することができる。   According to the third aspect of the present invention, the above effect can be achieved even in the case of a hardware configuration that does not include an electric motor for assisting the rotation of the turbocharger.

実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、複数の気筒(図1では4つの気筒)を有するディーゼル機関2と、ディーゼル機関2に燃料を供給する燃料供給系と、ディーゼル機関2に空気を供給する吸気系と、ディーゼル機関2から排気ガスを排出する排気系と、ディーゼル機関2の運転を制御する制御系とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a diesel engine 2 having a plurality of cylinders (four cylinders in FIG. 1), a fuel supply system that supplies fuel to the diesel engine 2, an intake system that supplies air to the diesel engine 2, An exhaust system that exhausts exhaust gas from the diesel engine 2 and a control system that controls the operation of the diesel engine 2 are provided.

ディーゼル機関2の燃料供給系には、燃料を燃焼室内に直接噴射するための筒内インジェクタ32が備えられる。筒内インジェクタ32は気筒毎に設けられ、それぞれコモンレール34に接続されている。つまり、ディーゼル機関2は、コモンレール式のディーゼル機関である。図示しない燃料タンクに貯留された燃料は、サプライポンプ36によって汲み上げられ、所定の燃圧まで圧縮されてコモンレール34へ供給される。サプライポンプ36は、図では省略するが、低圧ポンプと高圧ポンプとからなっている。   The fuel supply system of the diesel engine 2 is provided with an in-cylinder injector 32 for directly injecting fuel into the combustion chamber. The in-cylinder injector 32 is provided for each cylinder and is connected to the common rail 34. That is, the diesel engine 2 is a common rail type diesel engine. Fuel stored in a fuel tank (not shown) is pumped up by a supply pump 36, compressed to a predetermined fuel pressure, and supplied to the common rail 34. Although not shown in the drawing, the supply pump 36 includes a low-pressure pump and a high-pressure pump.

ディーゼル機関2の排気系には、排気マニホールド6と、排気マニホールド6に接続される排気管10が備えられる。ディーゼル機関2の各気筒から排出される排気ガスは排気マニホールド6に集められ、排気マニホールド6を介して排気管10へ排出される。排気管10の途中には、触媒容器30が設けられている。触媒容器30内には、NOx触媒、DPF(Diesel Particulate Filter)、或いはDPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)等の触媒が配置される。   The exhaust system of the diesel engine 2 includes an exhaust manifold 6 and an exhaust pipe 10 connected to the exhaust manifold 6. Exhaust gas discharged from each cylinder of the diesel engine 2 is collected in the exhaust manifold 6 and discharged to the exhaust pipe 10 via the exhaust manifold 6. A catalyst container 30 is provided in the middle of the exhaust pipe 10. A catalyst such as a NOx catalyst, DPF (Diesel Particulate Filter), or DPNR (Diesel Particulate-NOx-Reduction system) is disposed in the catalyst container 30.

ディーゼル機関2の吸気系には、吸気マニホールド4と、吸気マニホールド4に接続される吸気管8が備えられる。空気は大気中から吸気管8に取り込まれ、吸気マニホールド4を介して各気筒の燃焼室に分配される。吸気管8の入口には、エアクリーナ12が取り付けられている。エアクリーナ12の下流近傍には、吸気管8に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ76が設けられている。また、吸気マニホールド4の上流には、吸気絞り弁22が設けられている。   The intake system of the diesel engine 2 includes an intake manifold 4 and an intake pipe 8 connected to the intake manifold 4. Air is taken into the intake pipe 8 from the atmosphere and distributed to the combustion chambers of the respective cylinders via the intake manifold 4. An air cleaner 12 is attached to the inlet of the intake pipe 8. An air flow meter 76 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake pipe 8 is provided in the vicinity of the downstream side of the air cleaner 12. An intake throttle valve 22 is provided upstream of the intake manifold 4.

エアフローメータ76から吸気絞り弁22に至る吸気管8の途中には、可変ノズル型のターボ過給機14のコンプレッサ14aが設けられている。ターボ過給機14は、コンプレッサ14aと、タービン14bと、可変ノズル14cとを有している。タービン14bは、前述の排気系において、排気マニホールド6から触媒容器30に至る排気管10の途中に設けられている。コンプレッサ14aとタービン14bとは連結軸によって一体に連結され、コンプレッサ14aはタービン14bに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。   In the middle of the intake pipe 8 from the air flow meter 76 to the intake throttle valve 22, a compressor 14a of the variable nozzle turbocharger 14 is provided. The turbocharger 14 includes a compressor 14a, a turbine 14b, and a variable nozzle 14c. The turbine 14b is provided in the middle of the exhaust pipe 10 from the exhaust manifold 6 to the catalyst container 30 in the above-described exhaust system. The compressor 14a and the turbine 14b are integrally connected by a connecting shaft, and the compressor 14a is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas input to the turbine 14b.

可変ノズル14cは、開閉動作可能になっている。可変ノズル14cの開度を小さくすると、タービン14bの入口面積が小さくなり、タービン14bに吹き付けられる排気ガスの流速を速くすることができる。その結果、コンプレッサ14aおよびタービン14bの回転数(以下、「ターボ回転数」と称する)が上昇するので、過給圧を上昇させることができる。   The variable nozzle 14c can be opened and closed. When the opening of the variable nozzle 14c is reduced, the inlet area of the turbine 14b is reduced, and the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine 14b can be increased. As a result, the rotational speeds of the compressor 14a and the turbine 14b (hereinafter referred to as “turbo rotational speed”) are increased, so that the supercharging pressure can be increased.

逆に、可変ノズル14cの開度を大きくすると、タービン14bの入口面積が大きくなり、タービン14bに吹き付けられる排気ガスの流速が遅くなる。その結果、ターボ回転数が降下するので、過給圧を低下させることができる。   Conversely, when the opening of the variable nozzle 14c is increased, the inlet area of the turbine 14b is increased and the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine 14b is decreased. As a result, the turbo rotation speed decreases, so that the supercharging pressure can be reduced.

コンプレッサ14aとタービン14bとの間には、電動機15が配置されている。コンプレッサ14aとタービン14bとの連結軸は電動機15のロータにもなっている。すなわち、コンプレッサ14aおよびタービン14bと、電動機15のロータとは、一体となって回転する。よって、電動機15を作動させることで、コンプレッサ14aを強制駆動することができる。   An electric motor 15 is disposed between the compressor 14a and the turbine 14b. A connecting shaft between the compressor 14 a and the turbine 14 b is also a rotor of the electric motor 15. That is, the compressor 14a and the turbine 14b and the rotor of the electric motor 15 rotate integrally. Therefore, the compressor 14a can be forcibly driven by operating the electric motor 15.

電動機15には、電動機15のロータの回転数(回転速度)を検出する回転数センサ16が組み込まれている。回転数センサ16は、電動機15のロータが所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。回転数センサ16の出力によれば、電動機15のロータの回転数を検出することができる。電動機15のロータの回転数は、ターボ回転数に等しい。従って、回転数センサ16の出力によれば、実ターボ回転数TREV[rpm]を検出することができる。   The electric motor 15 incorporates a rotational speed sensor 16 that detects the rotational speed (rotational speed) of the rotor of the electric motor 15. The rotation speed sensor 16 is a sensor that reverses the Hi output and the Lo output each time the rotor of the electric motor 15 rotates by a predetermined rotation angle. According to the output of the rotation speed sensor 16, the rotation speed of the rotor of the electric motor 15 can be detected. The rotational speed of the rotor of the electric motor 15 is equal to the turbo rotational speed. Therefore, according to the output of the rotational speed sensor 16, the actual turbo rotational speed TREV [rpm] can be detected.

コンプレッサ14aの下流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ17が設けられている。インタークーラ17の下流には、コンプレッサ14aを通過した空気の圧力、すなわち、過給圧に応じた信号を出力する過給圧センサ(吸気圧センサ)74が配置されている。   An intercooler 17 for cooling the compressed air is provided downstream of the compressor 14a. A supercharging pressure sensor (intake pressure sensor) 74 that outputs a signal corresponding to the pressure of the air that has passed through the compressor 14a, that is, the supercharging pressure, is disposed downstream of the intercooler 17.

コンプレッサ14aからインタークーラ17に至る吸気管8の途中には、バイパス管50の一端が接続されている。この接続部には、空気の流路を切替える切替弁18が配置されている。バイパス管50の他端は、吸気管8におけるコンプレッサ14aの上流側に接続されている。切替弁18を操作してバイパス管50の入口を開くことで、コンプレッサ14aにより圧縮された空気の一部は再びコンプレッサ14aの入口側に戻される。ターボ過給機14のサージが生じ易い運転状態のとき、コンプレッサ14aを出た空気の一部を、バイパス管50を通してコンプレッサ14aの入口側に戻すことにより、サージを防止することができる。   One end of a bypass pipe 50 is connected midway in the intake pipe 8 from the compressor 14 a to the intercooler 17. A switching valve 18 for switching the air flow path is disposed at the connection portion. The other end of the bypass pipe 50 is connected to the upstream side of the compressor 14 a in the intake pipe 8. By operating the switching valve 18 to open the inlet of the bypass pipe 50, a part of the air compressed by the compressor 14a is returned again to the inlet side of the compressor 14a. When the turbocharger 14 is in an operating state in which a surge is likely to occur, the surge can be prevented by returning a part of the air exiting the compressor 14 a to the inlet side of the compressor 14 a through the bypass pipe 50.

また、吸気絞り弁22から吸気マニホールド4に至る吸気管8の途中には、EGR管24の一端が接続されている。EGR管24の他端は、排気マニホールド6に接続されている。本システムでは、排気ガスの一部を、EGR管24を通して吸気管8に導入することができる。EGR管24を通って吸気管8に導入される排気ガスのことを、以下、「EGRガス」と称する。EGR管24の途中には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ26が設けられている。EGR管24におけるEGRクーラ26の下流には、EGRガスの量(EGR量)を制御するためのEGR弁28が設けられている。空気に比較して比熱が高く酸素量の少ないEGRガスを吸気管8に導入することで、筒内の燃焼温度を低下させ、NOxの生成量を低減することができる。   One end of the EGR pipe 24 is connected to the intake pipe 8 from the intake throttle valve 22 to the intake manifold 4. The other end of the EGR pipe 24 is connected to the exhaust manifold 6. In this system, a part of the exhaust gas can be introduced into the intake pipe 8 through the EGR pipe 24. The exhaust gas introduced into the intake pipe 8 through the EGR pipe 24 is hereinafter referred to as “EGR gas”. An EGR cooler 26 for cooling the EGR gas is provided in the middle of the EGR pipe 24. An EGR valve 28 for controlling the amount of EGR gas (EGR amount) is provided downstream of the EGR cooler 26 in the EGR pipe 24. By introducing EGR gas, which has a higher specific heat than that of air and a small amount of oxygen, into the intake pipe 8, the combustion temperature in the cylinder can be lowered and the amount of NOx produced can be reduced.

ディーゼル機関2の制御系には、ECU(Electronic Control Unit)70と、モータコントローラ60とが備えられる。モータコントローラ60は、ECU70からの指令に基づいて、電動機15への通電状態を制御する。電動機15への電力は、バッテリ62から供給される。ECU70は、本システム全体を総合制御する制御装置である。ECU70の出力側には、モータコントローラ60の他、可変ノズル14c,筒内インジェクタ32,吸気絞り弁22,EGR弁28,切替弁18等の種々のアクチュエータが接続され、ECU70の入力側には、回転数センサ16,エアフローメータ76,過給圧センサ74の他、アクセル開度センサ72やクランク角センサ78等の種々のセンサ類が接続されている。アクセル開度センサ72は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)に応じた信号を出力するセンサであり、クランク角センサ78は、クランクシャフトの回転角度に応じた信号を出力するセンサである。クランク角センサ78の出力によれば、機関回転数NE[rpm]などを検出することができる。ECU70には、これらの機器やセンサ以外にも複数の機器やセンサが接続されているが、ここではその説明は省略する。ECU70は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがって各機器を駆動するようになっている。   The control system of the diesel engine 2 includes an ECU (Electronic Control Unit) 70 and a motor controller 60. The motor controller 60 controls the energization state of the electric motor 15 based on a command from the ECU 70. Electric power to the electric motor 15 is supplied from the battery 62. The ECU 70 is a control device that comprehensively controls the entire system. In addition to the motor controller 60, various actuators such as the variable nozzle 14c, the in-cylinder injector 32, the intake throttle valve 22, the EGR valve 28, the switching valve 18 and the like are connected to the output side of the ECU 70. In addition to the rotational speed sensor 16, the air flow meter 76, and the supercharging pressure sensor 74, various sensors such as an accelerator opening sensor 72 and a crank angle sensor 78 are connected. The accelerator opening sensor 72 is a sensor that outputs a signal corresponding to a depression amount (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown), and the crank angle sensor 78 is a sensor that outputs a signal corresponding to the rotation angle of the crankshaft. is there. According to the output of the crank angle sensor 78, the engine speed NE [rpm] or the like can be detected. In addition to these devices and sensors, a plurality of devices and sensors are connected to the ECU 70, but the description thereof is omitted here. The ECU 70 drives each device according to a predetermined control program based on the output of each sensor.

以下、本実施形態のシステムの動作の概要について説明する。
[過給圧フィードバック制御]
本実施形態のシステムにおいては、次のようにして、過給圧のフィードバック制御が行われる。ECU70は、機関回転数NE、アクセル開度ACCP[%]などの所定のパラメータと、目標過給圧PIMTRG[kPa]との関係を定めたマップを記憶している。このマップを参照して、現在の運転状態に応じた目標過給圧PIMTRGが算出される。この目標過給圧PIMTRGと、過給圧センサ74により検出される実過給圧PIM[kPa]との偏差がゼロに近づくように、可変ノズル14cの開度が制御される。
The outline of the operation of the system of this embodiment will be described below.
[Supercharging pressure feedback control]
In the system of the present embodiment, supercharging pressure feedback control is performed as follows. The ECU 70 stores a map that defines the relationship between predetermined parameters such as the engine speed NE and the accelerator opening ACCP [%] and the target boost pressure PIMTRG [kPa]. With reference to this map, the target boost pressure PIMTRG corresponding to the current operating state is calculated. The opening degree of the variable nozzle 14c is controlled so that the deviation between the target boost pressure PIMTRG and the actual boost pressure PIM [kPa] detected by the boost pressure sensor 74 approaches zero.

また、本実施形態では、必要に応じて、電動機15を作動させてターボ過給機14の回転を助勢する。これにより、排気エネルギが小さい低回転域などにおいても、十分な過給圧を実現することができる。   In the present embodiment, the electric motor 15 is operated to assist the rotation of the turbocharger 14 as necessary. Thereby, sufficient supercharging pressure can be realized even in a low rotation range where the exhaust energy is small.

[EGR制御]
図2は、本実施形態における、EGR ON領域とEGR OFF領域との関係を示すマップである。本実施形態では、このマップに示されるように、機関回転数NEおよび機関トルクが所定の範囲内にある軽中負荷運転領域は、EGRが実行されるEGR ON領域とされる。これに対し、高負荷運転領域は、EGRが禁止されるEGR OFF領域とされる。
[EGR control]
FIG. 2 is a map showing the relationship between the EGR ON area and the EGR OFF area in the present embodiment. In the present embodiment, as shown in this map, the light and medium load operation region in which the engine speed NE and the engine torque are within a predetermined range is an EGR ON region in which EGR is executed. On the other hand, the high load operation region is an EGR OFF region where EGR is prohibited.

EGR ON領域においては、筒内に吸入される吸気に占めるEGRガスの比率、すなわちEGR率のフィードバック制御が次のようにして行われる。ECU70は、機関回転数NE、機関負荷、吸入空気量GAなどの所定のパラメータと、目標EGR率EGRTRG[%]との関係を定めたマップを記憶している。このマップを参照して、現在の運転状態に応じた目標EGR率EGRTRGが算出される。また、排気管10に設けられた空燃比センサ(図示せず)によって検出される排気空燃比と、エアフローメータ76によって検出される吸入空気量GAとに基づいて、実EGR率EGR[%]が算出される。そして、上記目標EGR率EGRTRGと、実EGR率EGRとの偏差がゼロに近づくように、EGR弁28の開度が調整される。   In the EGR ON region, feedback control of the ratio of EGR gas to the intake air sucked into the cylinder, that is, the EGR rate is performed as follows. The ECU 70 stores a map that defines a relationship between predetermined parameters such as the engine speed NE, the engine load, the intake air amount GA, and the target EGR rate EGRTRG [%]. With reference to this map, a target EGR rate EGRTRG corresponding to the current operating state is calculated. The actual EGR rate EGR [%] is based on the exhaust air / fuel ratio detected by an air / fuel ratio sensor (not shown) provided in the exhaust pipe 10 and the intake air amount GA detected by the air flow meter 76. Calculated. Then, the opening degree of the EGR valve 28 is adjusted so that the deviation between the target EGR rate EGRTRG and the actual EGR rate EGR approaches zero.

[実施の形態1の動作の特徴]
本実施形態のようなシステムでは、車両加速時や登坂時のような過渡状態のときには、EGR ON領域からEGR OFF領域へと移行する場合がある(図2中の斜めの矢印参照)。EGR ON領域からEGR OFF領域へ移行すると、EGR弁28が急激に閉じられるので、排気マニホールド6内の圧力が急上昇し易く、タービン14bの入口の圧力も急上昇し易い。タービン14b入口の圧力が急上昇した場合には、ターボ回転数が急上昇して過回転になり易く、ひいては過給圧がオーバーシュートし易い。
[Features of Operation of Embodiment 1]
In a system such as this embodiment, in a transient state such as when the vehicle is accelerating or climbing, there is a case where the EGR ON region shifts to the EGR OFF region (see the oblique arrows in FIG. 2). When shifting from the EGR ON region to the EGR OFF region, the EGR valve 28 is suddenly closed, so that the pressure in the exhaust manifold 6 is likely to increase rapidly, and the pressure at the inlet of the turbine 14b is also likely to increase rapidly. When the pressure at the inlet of the turbine 14b suddenly rises, the turbo rotational speed suddenly rises and tends to overspeed, and the supercharging pressure easily overshoots.

過給圧センサ74によって過給圧のオーバーシュートが検出された場合には、上述した過給圧フィードバック制御により、可変ノズル14cが開かれて、過給圧が抑制される。   When an overshoot of the supercharging pressure is detected by the supercharging pressure sensor 74, the variable nozzle 14c is opened by the supercharging pressure feedback control described above, and the supercharging pressure is suppressed.

しかしながら、一般に、コンプレッサ14aの出口と、過給圧センサ74との間には、インタークーラ17などが設置されている。すなわち、過給圧センサ74は、コンプレッサ14aの出口から離れた位置にある。このため、ターボ過給機14の過回転が発生してから、過給圧のオーバーシュートが過給圧センサ74で検出されるまでには、タイムラグがある。その結果、可変ノズル14cの開き制御は、遅れがちになる。可変ノズル14cの開き制御が遅れた場合には、過給圧が目標を大きく超えてしまい易い。   However, in general, an intercooler 17 or the like is installed between the outlet of the compressor 14 a and the supercharging pressure sensor 74. That is, the supercharging pressure sensor 74 is located away from the outlet of the compressor 14a. For this reason, there is a time lag from when the turbocharger 14 is overrotated until the supercharging pressure overshooting is detected by the supercharging pressure sensor 74. As a result, the opening control of the variable nozzle 14c tends to be delayed. When the opening control of the variable nozzle 14c is delayed, the supercharging pressure tends to greatly exceed the target.

このような問題を解決するため、本実施形態では、回転数センサ16で検出される実ターボ回転数TREVに基づいて、ターボ過給機14の過回転を検知することとした。これにより、過給圧フィードバック制御のみの場合と比べて、過給圧のオーバーシュートを、より早い時点で検知することができる。そして、ターボ過給機14の過回転が検知された場合には、電動機15を逆駆動して、ターボ過給機14の回転にブレーキをかけることとした。   In order to solve such a problem, in the present embodiment, the overspeed of the turbocharger 14 is detected based on the actual turbo speed TREV detected by the speed sensor 16. Thereby, it is possible to detect the overshoot of the supercharging pressure at an earlier time point than in the case of only the supercharging pressure feedback control. Then, when over-rotation of the turbocharger 14 is detected, the motor 15 is reversely driven to brake the rotation of the turbocharger 14.

電動機15の逆駆動とは、電動機15が逆回転方向のトルク(制動トルク)を発揮するように、電動機15に駆動電圧を印加することである。電動機15を逆駆動ことにより、ターボ過給機14の回転に対して、強力な制動力が作用する。その結果、ターボ回転数を迅速に降下させることができ、ひいては過給圧を迅速に適正値まで低下させることができる。   The reverse drive of the electric motor 15 is to apply a drive voltage to the electric motor 15 so that the electric motor 15 exhibits a torque in the reverse rotation direction (braking torque). By reversely driving the electric motor 15, a strong braking force acts on the rotation of the turbocharger 14. As a result, the turbo rotation speed can be quickly reduced, and the supercharging pressure can be quickly reduced to an appropriate value.

[実施の形態1における具体的処理]
図3は、上述したターボ過給機14の過回転抑制機能を実現するために本実施形態においてECU70が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に周期的に実行されるものとする。また、ECU70は、他のルーチンにおいて、上述した過給圧フィードバック制御およびEGR制御を行っている。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the ECU 70 in the present embodiment in order to realize the over-rotation suppression function of the turbocharger 14 described above. Note that this routine is periodically executed at predetermined time intervals. Further, the ECU 70 performs the above-described supercharging pressure feedback control and EGR control in other routines.

図3に示すルーチンによれば、まず、ディーゼル機関2の運転状態および制御状態を表す各種のパラメータが取得される(ステップ100)。これらのパラメータは、既述した各種センサの出力に基づいて、あるいは、他のルーチン中の処理における算出結果に基づいて、取得することができる。   According to the routine shown in FIG. 3, first, various parameters representing the operation state and control state of the diesel engine 2 are acquired (step 100). These parameters can be acquired based on the outputs of the various sensors described above or based on calculation results in processing in other routines.

上記ステップ100においては、具体的には、機関回転数NE、アクセル開度ACCP、燃料噴射量QFINC[mm3/st]、ベースEGR開度指令値PEGBSE[%]、EGR開度フィードバック項PEGFB[%]、EGR開度指令値PEGFIN[%](PEGFIN=PEGBSE+PEGFB)、EGR率目標値EGRTRG、実EGR率EGR、ベースVN開度指令値PVNBSE[%]、VN開度フィードバック項PVNFB[%]、VN開度指令値PVNFIN[%](PVNFIN=PVNBSE+PVNFB)、実過給圧PIM、目標過給圧PIMTRG、実ターボ回転数TREV、および目標ターボ回転数TREVTRG[rpm]が取得される。ここで、「VN」とは、可変ノズル14cのことである。 Specifically, in step 100, the engine speed NE, the accelerator opening ACCP, the fuel injection amount QFINC [mm 3 / st], the base EGR opening command value PEGBSE [%], the EGR opening feedback term PEGFB [ %], EGR opening command value PEGFIN [%] (PEGFIN = PEGBSE + PEGFB), EGR rate target value EGRTRG, actual EGR rate EGR, base VN opening command value PVNBSE [%], VN opening feedback term PVNFB [%], VN opening command value PVNFIN [%] (PVNFIN = PVNBSE + PVNFB), actual supercharging pressure PIM, target supercharging pressure PIMTRG, actual turbo speed TREV, and target turbo speed TREVTRG [rpm] are acquired. Here, “VN” refers to the variable nozzle 14c.

上記ステップ100において、目標ターボ回転数TREVTRGは、次のようにして取得される。ECU70は、機関回転数NE、アクセル開度ACCPなどの所定のパラメータと、目標ターボ回転数TREVTRGとの関係を定めたマップを記憶している。このマップを参照して、現在の運転状態に応じた目標ターボ回転数TREVTRGが算出される。   In step 100 above, the target turbo speed TREVTRG is acquired as follows. The ECU 70 stores a map that defines the relationship between predetermined parameters such as the engine speed NE, the accelerator opening ACCP, and the target turbo speed TREVTRG. With reference to this map, the target turbo speed TREVTRG corresponding to the current operating state is calculated.

次に、ディーゼル機関2の運転状態が過渡状態にあるか否か、および、EGR ON領域からEGR OFF領域へ移行したか否か、が判定される(ステップ102)。過渡状態とは、加速時や登坂時のように、大出力が要求され、機関回転数NEあるいは機関負荷が増大側に変化している状態のことである。   Next, it is determined whether or not the operating state of the diesel engine 2 is in a transient state and whether or not the EGR ON region has shifted to the EGR OFF region (step 102). The transient state is a state in which a high output is required and the engine speed NE or the engine load is changed to the increasing side as in acceleration or climbing.

上記ステップ102においては、実過給圧PIMが目標過給圧PIMTRGに未だ達しておらず、かつ、アクセルペダルの踏み込みが維持または増大されている場合に、過渡状態であると判断される。具体的には、下記の二つの不等式の成立が認められた場合に、過渡状態であると判定される。
PIM<PIMTRG ・・・(1)
ACCP(N)+α>ACCP(N-1) ・・・(2)
ただし、上記(2)式中、αは、アクセル開度ヒステリシスの大きさを表す所定値である。また、Nは、図3に示すルーチンの実行サイクル数を示す。
In step 102, when the actual boost pressure PIM has not yet reached the target boost pressure PIMTRG and the depression of the accelerator pedal is maintained or increased, it is determined that the engine is in a transient state. Specifically, when the following two inequalities are established, it is determined that the state is in a transient state.
PIM <PIMTRG (1)
ACCP (N) + α> ACCP (N-1) (2)
However, in the above equation (2), α is a predetermined value representing the magnitude of the accelerator opening hysteresis. N indicates the number of execution cycles of the routine shown in FIG.

また、上記ステップ102においては、EGR率目標値EGRTRGが0%になった場合、すなわち、下記式の成立が認められた場合に、EGR ON領域からEGR OFF領域へ移行したと判断される。
EGRTRG=0 ・・・(3)
In step 102, when the EGR rate target value EGRTRG becomes 0%, that is, when the following expression is established, it is determined that the EGR ON area has shifted to the EGR OFF area.
EGRTRG = 0 (3)

上記ステップ102において、上記(1)〜(3)式の少なくとも一つが不成立である場合には、過給圧がオーバーシュートし易い状態ではないと判断できる。この場合には、今回の処理サイクルが終了される。そして、通常の過給圧フィードバック制御が継続される。   If at least one of the above formulas (1) to (3) is not established in step 102, it can be determined that the supercharging pressure is not likely to overshoot. In this case, the current processing cycle is terminated. Then, normal supercharging pressure feedback control is continued.

一方、上記(1)〜(3)式がすべて成立している場合には、過給圧がオーバーシュートし易い状態であると判断できる。この場合には、まず、可変ノズル14cの開度が、上記ステップ102の過渡状態判定の直前の値に固定される(ステップ104)。すなわち、可変ノズル14cの開度が、ステップ100で取得されたVN開度指令値PVNFINの値に固定される。   On the other hand, when the above equations (1) to (3) are all established, it can be determined that the supercharging pressure is likely to overshoot. In this case, first, the opening degree of the variable nozzle 14c is fixed to a value immediately before the transient state determination in step 102 (step 104). That is, the opening degree of the variable nozzle 14c is fixed to the value of the VN opening degree command value PVNFIN acquired in step 100.

EGRの実行中に可変ノズル14cが閉じられたと仮定すると、排気マニホールド6内の圧力が上昇して、EGR量が増大する結果、スモークが発生し易くなる。これに対し、上記ステップ104の処理によれば、可変ノズル14cの開きが禁止されるので、スモークの発生を確実に防止することができる。   Assuming that the variable nozzle 14c is closed during the execution of EGR, the pressure in the exhaust manifold 6 increases and the amount of EGR increases, so that smoke is likely to occur. On the other hand, according to the process of step 104, since the opening of the variable nozzle 14c is prohibited, it is possible to reliably prevent the occurrence of smoke.

上記の処理が行われている間には、EGR率目標値EGRTRGが0になっているので、EGR制御により、EGR弁28が閉じられる。すなわち、上記ステップ104の処理と相前後して、EGR弁28が全閉とされる。   While the above processing is being performed, the EGR rate target value EGRTRG is 0, so the EGR valve 28 is closed by EGR control. That is, the EGR valve 28 is fully closed in tandem with the process of step 104 described above.

図3に示すルーチンでは、次に、ターボ過給機14の過回転の有無が判定される(ステップ106)。具体的には、回転数センサ16により検出された実ターボ回転数TREVが目標ターボ回転数TREVTRGを超えているか否か、すなわちTREV>TREVTRGの成否が判断される。   In the routine shown in FIG. 3, it is next determined whether or not the turbocharger 14 is over-rotated (step 106). Specifically, it is determined whether or not the actual turbo speed TREV detected by the speed sensor 16 exceeds the target turbo speed TREVTRG, that is, whether TREV> TREVTRG is successful.

上記ステップ106において、TREV>TREVTRGの不成立が認められた場合には、ターボ過給機14の過回転は発生していないと判定される。この場合には、過給圧がオーバーシュートするおそれは今のところないと判断できる。今回の処理サイクルが終了される。そして、通常の過給圧フィードバック制御が継続される。   If it is determined in step 106 that TREV> TREVTRG is not established, it is determined that the turbocharger 14 has not over-rotated. In this case, it can be determined that there is no possibility that the supercharging pressure will overshoot. This processing cycle ends. Then, normal supercharging pressure feedback control is continued.

一方、TREV>TREVTRGの成立が認められた場合には、ターボ過給機14の過回転が発生していると判定される。この場合には、ターボ回転数がこのまま上昇し続けると過給圧がオーバーシュートする、と判断できる。そこで、ターボ回転数を抑制するべく、電動機15の逆駆動が開始される(ステップ108)。これにより、電動機15が制動トルクを発揮し、ターボ過給機14の回転にブレーキがかけられる。その結果、ターボ回転数が低下し、ひいては過給圧が低下していく。   On the other hand, when the establishment of TREV> TREVTRG is recognized, it is determined that the turbocharger 14 has over-rotated. In this case, it can be determined that the supercharging pressure will overshoot if the turbo rotational speed continues to increase. Therefore, reverse driving of the electric motor 15 is started to suppress the turbo rotational speed (step 108). As a result, the electric motor 15 exerts a braking torque, and a brake is applied to the rotation of the turbocharger 14. As a result, the turbo rotation speed decreases, and as a result, the supercharging pressure decreases.

図3に示すルーチンでは、次に、ターボ過給機14の過回転が解消されたか否か、および、アクセルペダルが戻されたか否かが判定される(ステップ110)。具体的には、下記の二つの式の成否が判定される。
TREV=TREVTRG ・・・(4)
ACCP(N)+β>ACCP(N-1) ・・・(5)
ただし、上記(5)式中、βは、アクセル開度ヒステリシスの大きさを表す所定値である。
In the routine shown in FIG. 3, it is next determined whether or not the overspeed of the turbocharger 14 has been eliminated, and whether or not the accelerator pedal has been returned (step 110). Specifically, the success or failure of the following two expressions is determined.
TREV = TREVTRG (4)
ACCP (N) + β> ACCP (N-1) (5)
However, in the above equation (5), β is a predetermined value representing the magnitude of the accelerator opening hysteresis.

上記ステップ110において上記(4)式および(5)式の少なくとも一方の成立が認められるまでは、ターボ回転数の抑制、つまり電動機15の逆駆動が継続される。換言すれば、上記ステップ110において上記(4)式の成立が認められた場合、つまりターボ過給機14の過回転が解消された場合には、過給圧がオーバーシュートするおそれがなくなったと判断できるので、電動機15の逆駆動が停止される(ステップ112)。また、上記ステップ110において上記(5)式の成立が認められた場合、つまりアクセルペダルが戻された場合も、過給圧がオーバーシュートするおそれがなくなったと判断できるので、電動機15の逆駆動が停止される(ステップ112)。   Until at least one of the above expressions (4) and (5) is recognized in step 110, the suppression of the turbo rotation speed, that is, the reverse drive of the electric motor 15 is continued. In other words, when the establishment of the above expression (4) is recognized in step 110, that is, when the overspeed of the turbocharger 14 is eliminated, it is determined that there is no longer a possibility that the supercharging pressure will overshoot. As a result, the reverse drive of the motor 15 is stopped (step 112). In addition, when the establishment of the above expression (5) is recognized in step 110, that is, when the accelerator pedal is returned, it can be determined that there is no risk of overshooting of the supercharging pressure. Stopped (step 112).

以上説明したルーチンによれば、過給圧のオーバーシュートを早い時点で検知して、ターボ回転数を低下させることができる。このため、過給圧が大幅にオーバーシュートすることを確実に回避することができる。よって、過大な過給圧が原因となってターボ過給機14や吸気系が破損するのを確実に防止することができる。更に、過給圧がオーバーシュートし易い状況下でも、過給圧を精度良く制御することができる。   According to the routine described above, it is possible to detect the overshoot of the supercharging pressure at an early time point and reduce the turbo rotation speed. For this reason, it can be avoided reliably that the supercharging pressure overshoots significantly. Therefore, it is possible to reliably prevent the turbocharger 14 and the intake system from being damaged due to excessive supercharging pressure. Furthermore, the supercharging pressure can be accurately controlled even under a situation where the supercharging pressure easily overshoots.

また、以上説明したルーチンによれば、EGR弁28が閉じた後すぐにターボ過給機14の回転にブレーキをかけるのではなく、ステップ106においてターボ過給機14の過回転が認められた後に、ターボ過給機14の回転にブレーキをかけることとしている。このため、アクセルペダルの踏み込みが緩やかで、過給圧のオーバーシュートが発生しないような状況下では、ターボ過給機14の回転にブレーキをかけるのを回避することができる。   Further, according to the routine described above, the rotation of the turbocharger 14 is not braked immediately after the EGR valve 28 is closed, but after the turbocharger 14 is recognized to be overrotated in step 106. A brake is applied to the rotation of the turbocharger 14. For this reason, it is possible to avoid braking the rotation of the turbocharger 14 under a situation where the depression of the accelerator pedal is slow and the supercharging pressure does not overshoot.

ところで、上述した実施の形態1では、ターボ過給機14の過回転を抑制する方法として、電動機15を逆駆動することとしているが、本発明では、このような方法に限定されるものではない。例えば、電動機15によって回生制動する方法、すなわち、電動機15を発電機として機能させ、発電された電力でバッテリ62を充電する方法によって、ターボ過給機14の過回転を抑制することとしてもよい。   By the way, in Embodiment 1 mentioned above, it is supposed that the electric motor 15 is reversely driven as a method of suppressing the excessive rotation of the turbocharger 14, but the present invention is not limited to such a method. . For example, overrotation of the turbocharger 14 may be suppressed by a method of regenerative braking by the electric motor 15, that is, a method of causing the electric motor 15 to function as a generator and charging the battery 62 with the generated electric power.

また、上述した実施の形態1では、上記ステップ102の条件が満たされた状況下でのみ、すなわち、過渡状態であって、かつEGR ON領域からEGR OFF領域へ切り替わった状況下でのみ、ターボ過給機14の過回転抑制制御を行うこととしているが、本発明では、より広い状況下でターボ過給機14の過回転抑制制御を行ってもよい。   Further, in the first embodiment described above, the turbo overload is performed only under the condition where the condition of the above step 102 is satisfied, that is, only in the transient state and when the EGR ON region is switched to the EGR OFF region. Although the overspeed suppression control of the turbocharger 14 is performed, in the present invention, the overspeed suppression control of the turbocharger 14 may be performed under a wider situation.

また、上述した実施の形態1では、ディーゼル機関2の制御装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、ガソリン機関等の火花点火機関の制御装置にも適用することができる。   Moreover, although Embodiment 1 mentioned above demonstrated the case where this invention was applied to the control apparatus of the diesel engine 2, this invention is applicable also to control apparatuses of spark ignition engines, such as a gasoline engine.

また、上述した実施の形態1においては、回転数センサ16が前記第1の発明における「回転数検出手段」に相当している。また、ECU70が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第1の発明における「過回転検知手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより前記第1の発明における「過回転抑止手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the rotational speed sensor 16 corresponds to the “rotational speed detection means” in the first aspect of the present invention. Further, when the ECU 70 executes the process of step 106, the “over-rotation detecting means” in the first invention executes the process of step 108, and the “over-rotation suppressing means in the first invention does. Are realized.

また、上述した実施の形態1においては、ECU70およびモータコントローラ60が上記ステップ108の処理によって電動機15を逆駆動状態とすることにより、前記第2の発明における「電動機制御手段」が実現されている。   In the first embodiment described above, the “motor control means” according to the second aspect of the present invention is realized by causing the ECU 70 and the motor controller 60 to reversely drive the motor 15 by the processing of step 108. .

実施の形態2.
次に、図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU70に、図3に示すルーチンに代えて後述する図4に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the description of similar matters will be omitted or simplified. To do. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 70 to execute a routine shown in FIG. 4 to be described later instead of the routine shown in FIG. 3 using the hardware configuration shown in FIG.

[実施の形態2の特徴]
既述したように、実施の形態1では、電動機15を逆駆動する方法によって、ターボ過給機14の過回転を抑制している。この方法に代えて、本実施形態では、可変ノズル14cの開度を増大させる方法を採用することとした。可変ノズル14cの開度を大きくすれば、タービン14bに吹き付けられる排気ガスの流速が遅くなるので、ターボ回転数を低下させることができる。
[Features of Embodiment 2]
As described above, in the first embodiment, excessive rotation of the turbocharger 14 is suppressed by a method of reversely driving the electric motor 15. Instead of this method, in the present embodiment, a method of increasing the opening degree of the variable nozzle 14c is adopted. If the opening degree of the variable nozzle 14c is increased, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine 14b becomes slow, so that the turbo rotation speed can be reduced.

[実施の形態2における具体的処理]
図4は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU70が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に周期的に実行されるものとする。また、図4において、図3に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the ECU 70 in the present embodiment in order to realize the above function. Note that this routine is periodically executed at predetermined time intervals. In FIG. 4, the same steps as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図4に示すルーチンによれば、ステップ106の、ターボ過給機14の過回転の判定までは、上記実施の形態1と同様の制御を行う。そして、ステップ106において、実ターボ回転数TREVが目標ターボ回転数TREVTRGを超えていることが認められた場合には、可変ノズル14cの開度を増大する処理が行われる(ステップ120)。すなわち、可変ノズル14cを、ステップ104で固定された開度より大きい開度まで開く処理が行われる。この処理により、タービン14bに吹き付けられる排気ガスの流速が遅くなるので、ターボ回転数が低下し、ひいては過給圧が低下していく。   According to the routine shown in FIG. 4, the same control as that in the first embodiment is performed until the determination of the excessive rotation of the turbocharger 14 in step 106. If it is determined in step 106 that the actual turbo speed TREV exceeds the target turbo speed TREVTRG, a process for increasing the opening of the variable nozzle 14c is performed (step 120). That is, a process for opening the variable nozzle 14c to an opening larger than the opening fixed in Step 104 is performed. As a result of this process, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine 14b is slowed down, so that the turbo rotation speed is lowered and the supercharging pressure is lowered.

図4に示すルーチンでは、次に、ターボ過給機14の過回転が解消されたか否か、および、アクセルペダルが戻されたか否かが判定される(ステップ110)。ターボ過給機14の過回転が解消されておらず、かつ、アクセルペダルが戻されていない間は、可変ノズル14cの開き状態が維持される。そして、ターボ過給機14の過回転が解消された場合、あるいは、アクセルペダルが戻された場合には、可変ノズル14cの開度が上記ステップ120の処理を行う前の開度に戻される(ステップ122)。   In the routine shown in FIG. 4, it is next determined whether or not the overspeed of the turbocharger 14 has been eliminated, and whether or not the accelerator pedal has been returned (step 110). While the turbocharger 14 has not been over-resolved and the accelerator pedal is not returned, the open state of the variable nozzle 14c is maintained. Then, when the overspeed of the turbocharger 14 is eliminated, or when the accelerator pedal is returned, the opening degree of the variable nozzle 14c is returned to the opening degree before performing the processing of step 120 ( Step 122).

以上説明したルーチンによれば、過給圧のオーバーシュートを早い時点で検知して、ターボ回転数を低下させることができる。このため、実施の形態1と同様の効果が得られる。   According to the routine described above, it is possible to detect the overshoot of the supercharging pressure at an early time point and reduce the turbo rotation speed. For this reason, the effect similar to Embodiment 1 is acquired.

ところで、上述した実施の形態2は、図1に示すハードウェア構成を前提として説明したが、本実施形態は、電動機15を備えないハードウェア構成、つまり、通常の可変ノズル型ターボ過給機を用いるハードウェア構成に対しても適用することができる。その場合には、可変ノズル型ターボ過給機に、ターボ回転数を検出する回転数センサを設ければよい。   By the way, the above-described second embodiment has been described on the assumption that the hardware configuration shown in FIG. 1 is used. However, this embodiment has a hardware configuration that does not include the electric motor 15, that is, a normal variable nozzle turbocharger. The present invention can also be applied to the hardware configuration used. In that case, a variable speed turbocharger may be provided with a rotational speed sensor for detecting the turbo rotational speed.

なお、上述した実施の形態2においては、ECU70が、上記ステップ120の処理を実行することにより前記第1の発明における「過回転抑止手段」および前記第3の発明における「開度増大手段」が実現されている。   In the second embodiment described above, the ECU 70 executes the process of step 120, whereby the “over-rotation suppressing means” in the first invention and the “opening degree increasing means” in the third invention are provided. It has been realized.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明における過回転抑止手段がターボ回転数を抑制する方法は、電動機15に制動トルクを発揮させる方法や、可変ノズル14cを開く方法に限定されるものではない。例えば、切替弁18を操作してバイパス管50の入口を開き、コンプレッサ14aにより圧縮された空気の一部を、バイパス管50を通してコンプレッサ14aの入口側に戻す方法によっても、ターボ回転数を低下させることができる。過回転抑止手段は、この方法でターボ回転数を抑制してもよい。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the method of suppressing the turbo rotation speed by the overspeed suppressing means in the present invention is limited to a method of causing the electric motor 15 to exert a braking torque and a method of opening the variable nozzle 14c. It is not something. For example, by operating the switching valve 18 to open the inlet of the bypass pipe 50 and returning a part of the air compressed by the compressor 14a to the inlet side of the compressor 14a through the bypass pipe 50, the turbo rotational speed is reduced. be able to. The overspeed suppression means may suppress the turbo rotation speed by this method.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、EGR ON領域とEGR OFF領域との関係を示すマップである。3 is a map showing a relationship between an EGR ON area and an EGR OFF area in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 ディーゼル機関
4 吸気マニホールド
6 排気マニホールド
8 吸気管
10 排気管
12 エアクリーナ
14 ターボ過給機
14a コンプレッサ
14b タービン
14c 可変ノズル
15 電動機
16 回転数センサ
17 インタークーラ
18 切替弁
22 吸気絞り弁
24 EGR管
26 EGRクーラ
28 EGR弁
30 触媒容器
32 筒内インジェクタ
34 コモンレール
36 サプライポンプ
50 バイパス管
60 モータコントローラ
62 バッテリ
70 ECU
72 アクセル開度センサ
74 過給圧センサ
76 エアフローメータ
78 クランク角センサ
2 Diesel Engine 4 Intake Manifold 6 Exhaust Manifold 8 Intake Pipe 10 Exhaust Pipe 12 Air Cleaner 14 Turbo Supercharger 14a Compressor 14b Turbine 14c Variable Nozzle 15 Motor 16 Rotation Sensor 17 Intercooler 18 Switching Valve 22 Intake Throttle Valve 24 EGR Pipe 26 EGR Cooler 28 EGR valve 30 Catalyst container 32 In-cylinder injector 34 Common rail 36 Supply pump 50 Bypass pipe 60 Motor controller 62 Battery 70 ECU
72 Accelerator opening sensor 74 Supercharging pressure sensor 76 Air flow meter 78 Crank angle sensor

Claims (3)

ターボ過給機と、
前記ターボ過給機の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ターボ回転数検出手段により検出された実ターボ回転数に基づいて、前記ターボ過給機の過回転を検知する過回転検知手段と、
前記過回転検知手段により前記ターボ過給機の過回転が検知された場合に、前記ターボ過給機の回転数を抑える過回転抑止手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A turbocharger,
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the turbocharger;
Overspeed detection means for detecting overspeed of the turbocharger based on the actual turbo speed detected by the turbo speed detection means;
When the overspeed detection means detects an overspeed of the turbocharger, an overspeed suppression means for suppressing the number of revolutions of the turbocharger;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記過回転抑止手段は、
前記ターボ過給機に伴って回転する電動機と、
前記ターボ過給機の過回転が検知された場合に、前記電動機が制動トルクを発生する状態になるように前記電動機を制御する電動機制御手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The over-rotation suppression means is
An electric motor that rotates with the turbocharger;
2. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising: an electric motor control unit configured to control the electric motor so that the electric motor generates a braking torque when an overspeed of the turbocharger is detected. Engine control device.
前記過回転抑止手段は、
前記ターボ過給機のタービンに吹き付けられる排気ガスの流速を可変とすべく開閉動作する可変ノズルと、
前記ターボ過給機の過回転が検知された場合に、前記可変ノズルの開度を増大させる開度増大手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The over-rotation suppression means is
A variable nozzle that opens and closes to make the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine of the turbocharger variable; and
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an opening degree increasing means for increasing the opening degree of the variable nozzle when an overspeed of the turbocharger is detected.
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