DE102015120741B4 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Steuervorrichtung für eine Maschine mit interner Verbrennung, die einen Kompressor (14) umfasst, der in einem Ansaugdurchlass (10) vorgesehen ist, eine Drossel (24), die stromab des Kompressors (14) in dem Ansaugdurchlass (10) vorgesehen ist, und ein EGR-Ventil (32), das in einem EGR-Durchlass (30) vorgesehen ist, der eine stromabwärtige Seite der Drossel (24) in dem Ansaugdurchlass (10) mit einem Abgasdurchlass (12) verbindet, mit:einer Schwallvorhersageeinrichtung, um das Auftreten eines Schwalls im Kompressor (14) vorherzusagen;einer Soll-Luftmengeneinstelleinrichtung, um eine Soll-Luftmenge passend zu einem Betriebszustand der Maschine mit interner Verbrennung zu bestimmen, und um die Soll-Luftmenge auf eine Luftmenge zu korrigieren, die dazu fähig ist, den Schwall zu vermeiden, wenn das Auftreten des Schwalls durch die Schwallvorhersageeinrichtung vorhergesagt ist;einer EGR-Ventilsteuereinrichtung, um einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils (32) so zu steuern, dass eine Luftmenge, die in einen Zylinder eingebracht wird, zur Soll-Luftmenge wird, die durch die Soll-Luftmengeneinstelleinrichtung festgelegt ist; undeiner Drosselsteuereinrichtung, um einen Druckunterschied zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der Drossel (24) durch Steuern eines Schließgrads der Drossel (24) so zu steuern, dass ein Druckunterschied, der gleich groß wie oder größer als ein vorab festgelegter Wert ist, zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils (32) zumindest dann auftritt, wenn das Auftreten des Schwalls durch die Schwallvorhersageeinrichtung vorhergesagt wird,wobei der Schließgrad der Drossel (24) durch eine Regelung geregelt wird, bei der über die Berechnung der Abweichung zwischen einem Soll-Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel (24) und einem Ist-Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der Drossel (24) eine Korrekturgröße des Schließgrads der Drossel (24) berechnet wird, wodurch ein neuer Schließgrad der Drossel (24) durch Hinzufügen der berechneten Korrekturgröße zu dem vorliegenden Schließgrad der Drossel (24) berechnet wird.An internal combustion engine control device comprising a compressor (14) provided in an intake passage (10), a throttle (24) provided downstream of the compressor (14) in the intake passage (10), and one EGR valve (32) provided in an EGR passage (30) connecting a downstream side of the throttle (24) in the intake passage (10) to an exhaust passage (12), comprising: a surge predictor to detect the occurrence predicting a surge in the compressor (14); a target air quantity setting means for determining a target air quantity suitable for an operating state of the internal combustion engine and for correcting the target air quantity for an air quantity capable of the surge to be avoided when the occurrence of the surge is predicted by the surge prediction device; an EGR valve control device in order to control an opening degree of the EGR valve (32) so that an air quantity, which is introduced into a cylinder becomes the target air amount set by the target air amount setting means; and throttle control means for controlling a pressure difference between an upstream and a downstream side of the throttle (24) by controlling a degree of closing of the throttle (24) so that a pressure difference equal to or larger than a predetermined value between an upstream side and a downstream side of the EGR valve (32) occurs at least when the occurrence of the surge is predicted by the surge prediction device, the degree of closure of the throttle (24) being regulated by a control system in which the deviation is calculated Between a target pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle (24) and an actual pressure difference between the upstream side and a downstream side of the throttle (24), a correction quantity of the degree of closure of the throttle (24) is calculated, whereby a new degree of closing of the throttle (24 ) is calculated by adding the calculated correction quantity to the existing degree of closure of the throttle (24).

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Maschine mit interner Verbrennung bzw. Brennkraftmaschine, die in einem Automobil eingebaut ist, genauer eine Maschine mit interner Verbrennung, die einen Kompressor umfasst, der in einem Ansaugdurchlass vorgesehen ist, eine Drossel, die stromab des Kompressors in dem Ansaugdurchlass vorgesehen ist, und ein EGR-Ventil bzw. Abgasrückführungsventil, das in einem EGR-Durchlass vorgesehen ist, der eine stromabwärtige Seite der Drossel im Ansaugdurchlass mit einem Abgasdurchlass verbindet.The present invention relates to a control device for an internal combustion engine installed in an automobile, more specifically, an internal combustion engine that includes a compressor provided in an intake passage, a throttle that is downstream of the Compressor is provided in the intake passage, and an EGR valve that is provided in an EGR passage that connects a downstream side of the throttle in the intake passage with an exhaust passage.

Erläuterung des Standes der TechnikExplanation of the state of the art

In einer Brennkraftmaschine, die mit einem Kompressor in einem Ansaugdurchlass versehen ist, ist es nötig, das Auftreten eines Schwalls bzw. Druckstoßes im Kompressor zu beschränken. Dies ist so, weil ein Rückblasgeräusch (ein Schwallgeräusch) wie ein Seufzen vom Ansaugsystem der Brennkraftmaschine erzeugt wird, wenn der Schwall auftritt, und dies verringert die Vermarktungsfähigkeit eines Fahrzeugs. Der Schwall tritt auf, weil ein Verhältnis von Drücken auf einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des Kompressors mit Bezug auf eine Flussrate von Luft, die durch den Kompressor geht, zu groß wird. Daher tritt der Schwall leicht auf, wenn eine Drossel schnell geschlossen wird (beispielsweise wenn das Fahrzeug verzögert wird, wenn ein Hochschalten eines Automatikgetriebes ausgeführt wird).In an internal combustion engine provided with a compressor in an intake passage, it is necessary to limit the occurrence of a surge or pressure surge in the compressor. This is because a blowback sound (slosh sound) like a sigh is generated by the intake system of the engine when the gush occurs, and this reduces the marketability of a vehicle. The surge occurs because a ratio of pressures on an upstream side and a downstream side of the compressor with respect to a flow rate of air passing through the compressor becomes too large. Therefore, the surge easily occurs when a throttle is quickly closed (for example, when the vehicle is decelerated when an automatic transmission upshift is performed).

Eine Technik der Beschränkung des Auftretens des Schwalls ist in JP 2013 - 249 739 A beispielhaft beschrieben. Die darin offenbarte Technik ist eine Steuertechnik, die für eine Dieselmaschine verwendet werden kann, die einen Turbolader mit einer variablen Düse umfasst. Nach der Technik wird beurteilt, ob der Kompressor in einen Schwallzustand kommt, wenn das Fahrzeug verzögert. Dann wird eine Schwallvermeidungssteuerung durchgeführt, wenn beurteilt wird, dass der Kompressor in den Schwallzustand kommt. In der Schwallvermeidungssteuerung werden ein Soll-Öffnungsgrad der variablen Düse auf der Grundlage eines Betriebszustands und eines Drosselöffnungsgrads und ein vorab festgelegter Soll-Öffnungsgrad zum Vermeiden des Schwalls verglichen. Wenn der Soll-Öffnungsgrad auf der Grundlage des Betriebszustands und des Drosselöffnungsgrads gleich groß wie oder größer als der Soll-Öffnungsgrad zum Vermeiden des Schwalls ist, wird die variable Düse passend zum Soll-Öffnungsgrad auf der Grundlage des Betriebszustands und des Drosselöffnungsgrads gesteuert. Wenn der Soll-Öffnungsgrad auf der Grundlage des Betriebszustands und des Drosselöffnungsgrads kleiner als der Soll-Öffnungsgrad zum Vermeiden des Schwalls ist, wird die variable Düse passend zum Soll-Öffnungsgrad zum Vermeiden des Schwalls gesteuert.One technique for limiting the occurrence of the surge is in JP 2013 - 249 739 A described as an example. The technique disclosed therein is a control technique that can be used for a diesel engine that includes a variable nozzle turbocharger. According to the technique, it is judged whether the compressor comes into a surge state when the vehicle decelerates. Then surge prevention control is performed when it is judged that the compressor is in the surge state. In the surge prevention control, a target opening degree of the variable nozzle based on an operating state and a throttle opening degree and a predetermined target opening degree to avoid the surge are compared. When the target opening degree based on the operating state and the throttle opening degree is equal to or larger than the target opening degree to prevent the surge, the variable nozzle is controlled in accordance with the target opening degree based on the operating state and the throttle opening degree. If the target opening degree is smaller than the target opening degree to avoid the surge based on the operating condition and the throttle opening degree, the variable nozzle is controlled in accordance with the target opening degree to avoid the surge.

Der in der JP 2013 - 249 739 A offenbarte Stand vermeidet den Schwall durch Verringern des Verstärkungsdrucks durch Öffnen der variablen Düse. Wenn jedoch der Verstärkungsdruck verringert wird, wird auch eine in einen Zylinder eingebrachte Gasmenge ebenfalls verringert. Wenn der Dieselmotor, in dem die Steuertechnik angewendet wird, mit einer EGR-Vorrichtung versehen ist, besteht das Gas im Zylinder aus Luft (Frischluft) und EGR-Gas. Daher bedeutet die Verringerung einer Gasmenge im Zylinder eine Verringerung entweder von einer oder beiden aus einer Luftmenge und einer EGR-Gasmenge in dem Zylinder. Wenn die EGR-Gasmenge in dem Zylinder verringert wird und wenn eine EGR-Rate mit Bezug auf eine geeignete Menge unzureichend wird, steigt eine NOx-Menge im Abgas. Andererseits wird Rauch erzeugt, eine Menge von HC und CO im Abgas steigt und eine Fehlzündung wird verursacht, wenn die Luftmenge im Zylinder gegenüber einer geeigneten Menge unzureichend wird. Das bedeutet, dass durch Verringern des Verstärkungsdrucks schädliche Effekte wie eine Verschlechterung der Abgasemissionsleistung verursacht werden.The Indian JP 2013 - 249 739 A disclosed stand avoids the surge by reducing the boost pressure by opening the variable nozzle. However, if the boost pressure is reduced, an amount of gas introduced into a cylinder is also reduced. If the diesel engine in which the control technology is used is provided with an EGR device, the gas in the cylinder consists of air (fresh air) and EGR gas. Therefore, reducing an amount of gas in the cylinder means reducing either or both of an amount of air and an EGR amount of gas in the cylinder. When the EGR gas amount in the cylinder is decreased and when an EGR rate becomes insufficient with respect to an appropriate amount, an amount of NOx in the exhaust gas increases. On the other hand, smoke is generated, an amount of HC and CO in the exhaust gas increases, and misfire is caused when the amount of air in the cylinder becomes insufficient compared to an appropriate amount. That is, reducing the boost pressure causes deleterious effects such as deterioration in exhaust emission performance.

Aus dem vorstehend erläuterten Grund wird es als ein Verfahren zum Vermeiden des Schwalls in Betracht gezogen, die Flussrate der durch den Kompressor gehenden Luft auf eine Flussrate zu erhöhen, die dazu fähig ist, den Schwall zu vermeiden, statt den Verstärkungsdruck zu verringern. Um die durch den Kompressor gehende Luftmenge zu erhöhen, kann die Drossel geöffnet werden. In dem Dieselmotor wird die Drossel normalerweise in einer Schließrichtung betrieben, wenn das Fahrzeug verzögert wird. Wenn die Drossel jedoch weiter offen bleibt, kann der Schwall vermieden werden.For the reason explained above, as a method of avoiding the surge, it is considered to increase the flow rate of the air passing through the compressor to a flow rate capable of avoiding the surge instead of reducing the boost pressure. The throttle can be opened to increase the air flow through the compressor. In the diesel engine, the throttle is normally operated in a closing direction when the vehicle is decelerated. However, if the throttle remains open, the surge can be avoided.

Wenn jedoch die Drossel einfach offen bleibt, ist es wahrscheinlich, dass eine in den Zylinder eingebrachte Luftmenge zu groß ist. Wenn die Verbrennung nach dem Verzögern des Fahrzeugs wieder gestartet wird, wird die NOx-Abgasmenge groß, wenn die Luftmenge in dem Zylinder zu groß ist. Daher muss die Luftmenge in dem Zylinder auf die geeignete Menge gesteuert werden. In dem Fall des Dieselmotors, der mit der EGR-Vorrichtung versehen ist, sinkt die Flussrate der durch den Kompressor gehenden Luft, wenn eine Flussrate des in den Ansaugdurchlass eingeführten EGR-Gases steigt, während die Flussrate der durch den Kompressor gehenden Luft steigt, wenn die Flussrate des in den Ansaugdurchlass eingeführten EGR-Gases sinkt. Das bedeutet, dass die Flussrate der durch den Kompressor gehenden Luft indirekt gesteuert wird, indem die Flussrate des EGR-Gases durch das EGR-Ventil gesteuert wird, und die Luftmenge in dem Zylinder indirekt gesteuert wird.However, if the throttle just remains open, it is likely that an amount of air introduced into the cylinder is too large. When the combustion is started again after decelerating the vehicle, the amount of NOx exhaust gas becomes large when the amount of air in the cylinder is too large. Therefore, the amount of air in the cylinder must be controlled to the appropriate amount. In the case of the diesel engine provided with the EGR device, the flow rate of the air passing through the compressor decreases as a flow rate of the EGR gas introduced into the intake passage increases, while the flow rate of the air passing through the compressor increases when the flow rate of the EGR gas introduced into the intake passage decreases. The means that the flow rate of the air passing through the compressor is indirectly controlled by controlling the flow rate of the EGR gas through the EGR valve and indirectly controlling the amount of air in the cylinder.

Die Steuerung der Luftmenge durch das EGR-Ventil arbeitet jedoch manchmal abhängig von einem Schließzustand der Drossel nicht effektiv. Ein Fluss des EGR-Gases, das durch das EGR-Ventil geht, wird durch einen Druckunterschied zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils erzeugt, das heißt, einen Unterschied zwischen dem Druck in dem Abgasdurchlass und dem Druck in dem Ansaugdurchlass. Wenn die Drossel geöffnet ist und der Druck in dem Ansaugdurchlass hoch ist, ist der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils insbesondere dann klein, wenn die Kraftstoffeinspritzung wie zur Zeit der Verzögerung gestoppt ist und der Druck im Ansaugdurchlass verringert ist, und man erhält keine große Flussrate. Daher ist das EGR-Ventil auf einen vollständig offenen Zustand festgelegt, wenn der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils sehr klein ist. In diesem Zustand kann die Luftmenge nicht durch einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils gesteuert werden und man kann keine geeignete Luftmenge erhalten, bei der es möglich ist, die Emissionsleistung aufrechtzuerhalten.However, control of the amount of air by the EGR valve sometimes does not work effectively depending on the throttle closed state. Flow of the EGR gas passing through the EGR valve is generated by a pressure difference between an upstream and a downstream side of the EGR valve, that is, a difference between the pressure in the exhaust passage and the pressure in the intake passage , When the throttle is opened and the pressure in the intake passage is high, the pressure difference between the upstream and the downstream side of the EGR valve is small especially when the fuel injection is stopped as at the time of the deceleration and the pressure in the intake passage is reduced , and you don't get a large flow rate. Therefore, the EGR valve is set to a fully open state when the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the EGR valve is very small. In this state, the amount of air cannot be controlled by an opening degree of the EGR valve, and a suitable amount of air at which it is possible to maintain the emission performance cannot be obtained.

In der US 2014 / 0 041 384 A1 werden Verfahren und Systeme zur Steuerung des Luftstroms in einem zweistufigen Turbolader offenbart. In Motoren mit stark variablen AGR-Raten können als Reaktion auf Änderungen der AGR Luftströmungsschwankungen auftreten, die unter bestimmten Bedingungen zu einem Schwall oder Drosseln führen. Um sicherzustellen, dass Luftstrom- und Druckschwankungen keinen Turboladerschwall oder ein Drosseln verursachen, kann der Luftstrom durch eine Hochdruckstufe des Turboladers über ein Turbinenumgehungsventil gesteuert werden. Zusätzlich können die AGR-Raten des Motors gesteuert werden, um den gewünschten Ansaugsauerstoff bereitzustellen, und unter ausgewählten Bedingungen können die AGR-Raten gesteuert werden, um einen Schwall in einer Niederdruckstufe des Turboladers zu vermeiden.In the US 2014/0 041 384 A1 methods and systems for controlling air flow in a two-stage turbocharger are disclosed. In engines with highly variable EGR rates, air flow fluctuations may occur in response to changes in EGR, which may cause gushing or throttling under certain conditions. To ensure that air flow and pressure fluctuations do not cause turbocharger surge or throttling, the air flow can be controlled by a high pressure stage of the turbocharger via a turbine bypass valve. In addition, the engine's EGR rates can be controlled to provide the desired intake oxygen, and under selected conditions, the EGR rates can be controlled to avoid surge in a low pressure stage of the turbocharger.

Des Weiteren beschreibt die JP 2001 - 280 202 A ein Abgasrückführungssystem, welches mit einer präzisen Steuerbarkeit für AGR ausgestattet ist, indem die AGR-Durchflussmenge genau aus dem Differenzdruck zwischen vor und nach einem AGR-Ventil und dem Öffnungsgrad des AGR-Ventils angenommen wird. Auf diese Weise kann die AGR-Menge auch in einem Niedriglastbereich, in dem der AGR-Bedarf hoch ist, präzise erfasst werden.Furthermore describes the JP 2001 - 280 202 A an exhaust gas recirculation system, which is equipped with a precise controllability for EGR, in that the EGR flow rate is taken exactly from the differential pressure between before and after an EGR valve and the degree of opening of the EGR valve. In this way, the EGR amount can be precisely measured even in a low load range in which the EGR requirement is high.

Weiterer Stand der Technik ist noch aus JP 2002 - 221 050 A , JP 2006 - 183 558 A und JP 2003 - 097 298 A bekannt.Further state of the art is still out JP 2002 - 221 050 A . JP 2006 - 183 558 A and JP 2003-097 298 A known.

Kurze Erläuterung der ErfindungBrief explanation of the invention

Die vorliegende Erfindung wurde im Licht des vorstehend erläuteten Problems gemacht, und es ist ihre Aufgabe, eine Steuervorrichtung für eine Maschine mit interner Verbrennung zu schaffen, die dazu fähig ist, das Auftreten eines Schwalls zu vermeiden, während eine Luftmengensteuerbarkeit sichergestellt ist. The present invention has been made in light of the problem explained above, and its object is to provide a control device for an internal combustion engine capable of preventing the occurrence of a surge while ensuring air volume controllability.

Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a control device with the features of claim 1.

Die Steuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung steuert die Brennkraftmaschine, die einen Kompressor umfasst, der in einem Ansaugdurchlass vorgesehen ist, eine Drossel, die stromab des Kompressors in dem Ansaugdurchlass vorgesehen ist, und ein EGR-Ventil, das in einem EGR-Durchlass vorgesehen ist, der eine stromabwärtige Seite der Drossel in dem Ansaugdurchlass mit einem Abgasdurchlass verbindet. Die zu steuernde Brennkraftmaschine kann eine Maschine mit interner Verbrennung sein, in der die Steuerung der Drossel durchgeführt wird, wobei eine vollständig offene Position eine grundlegende Position bzw. Ausgangsposition der Drossel ist, beispielsweise ein Dieselmotor.The control device according to the present invention controls the internal combustion engine comprising a compressor provided in an intake passage, a throttle provided downstream of the compressor in the intake passage, and an EGR valve provided in an EGR passage. that connects a downstream side of the throttle in the intake passage with an exhaust passage. The internal combustion engine to be controlled can be an internal combustion engine in which the control of the throttle is carried out, a fully open position being a basic position or starting position of the throttle, for example a diesel engine.

Die Steuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Schwallvorhersageeinrichtung zum Vorhersagen des Auftretens eines Schwalls im Kompressor. Vorhersagen des Auftretens des Schwalls bedeutet nicht das Erfassen oder Abschätzen einer Tatsache, dass der Schwall auftritt, sondern bedeutet das Fühlen des Auftretens des Schwalls in der nahen Zukunft hauptsächlich auf der Grundlage von Informationen bezüglich derzeitiger und zukünftiger Betriebszustände oder Betriebsbedingungen der Maschine mit interner Verbrennung in einer Situation, in der der Schwall noch nicht aufgetreten ist. Ein spezifisches Verfahren zum Vorhersagen des Auftretens des Schwalls ist nicht beschränkt. Eines der bevorzugten Verfahren ist das Berechnen einer Schwallgrenzluftmenge auf der Grundlage eines Verhältnisses von Drücken stromauf und stromab des Kompressors bzw. auf einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des Kompressors und Beurteilen, dass der Schwall auftritt, wenn eine Soll-Luftmenge (ein Sollwert einer Luftmenge, die in den Zylinder eingebracht wird) kleiner als die Schwallgrenzluftmenge ist.The control device according to the present invention comprises a surge prediction device for predicting the occurrence of a surge in the compressor. Predicting the occurrence of the gush does not mean detecting or estimating a fact that the gush occurs, but means sensing the occurrence of the gush in the near future based mainly on information regarding current and future operating conditions or operating conditions of the internal combustion engine in a situation where the gush has not yet occurred. A specific method for predicting the occurrence of the surge is not limited. One of the preferred methods is to calculate a surge amount of air based on a ratio of pressures upstream and downstream of the compressor or on an upstream and a downstream side of the compressor, and judge that the surge occurs when a target air amount (a setpoint one Air volume that is introduced into the cylinder) is smaller than the surge air volume.

Die Steuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Soll-Luftmengeneinstelleinrichtung zum Einstellen der Soll-Luftmenge. Die Einrichtung zum Einstellen der Soll-Luftmenge ist dazu aufgebaut, die Soll-Luftmenge passend zu einem Betriebszustand der Maschine mit interner Verbrennung zu bestimmen, und die Soll-Luftmenge auf eine Luftmenge zu korrigieren, die dazu fähig ist, den Schwall zu vermeiden, wenn das Auftreten des Schwalls durch die Schwallvorhersageeinrichtung vorhergesagt wird. Die Luftmenge, die dazu fähig ist, den Schwall zu vermeiden, wird durch eine Beziehung zu einem Verhältnis des Drucks stromauf und stromab des Kompressors bestimmt. Die Soll-Luftmenge kann auf die Schwallgrenzluftmenge korrigiert werden, die auf der Grundlage des Verhältnisses des Drucks auf der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Kompressors berechnet werden kann. Es ist natürlich möglich, die Soll-Luftmenge auf eine Luftmenge mit einem Grenzbereich gegenüber der Schwallgrenzluftmenge zu korrigieren, aber wenn die Emissionsleistung und dergleichen in Betracht gezogen werden, liegt eine korrigierte Soll-Luftmenge vorzugsweise so nahe wie möglich bei der Soll-Luftmenge, die auf der Grundlage des Betriebszustands bestimmt wird.The control device according to the present invention includes a target air amount setting device for setting the target air amount. The device for setting the target air volume is for this constructed to determine the target air quantity according to an operating condition of the internal combustion engine, and to correct the target air quantity to an air quantity capable of avoiding the surge when the surge prediction of the occurrence of the surge. The amount of air that is able to avoid the surge is determined by a relationship to a ratio of the pressure upstream and downstream of the compressor. The target air quantity can be corrected to the surge air quantity, which can be calculated based on the ratio of the pressure on the upstream side and the downstream side of the compressor. It is of course possible to correct the target air quantity to an air quantity with a limit range from the surge limit air quantity, but when considering the emission performance and the like, a corrected target air quantity is preferably as close as possible to the target air quantity is determined based on the operating condition.

Die Steuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine EGR-Ventilsteuereinrichtung zum Steuern des EGR-Ventils. Die EGR-Ventilsteuereinrichtung ist dazu aufgebaut, einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils so zu steuern, dass die in den Zylinder eingebrachte Luftmenge zur durch die Soll-Luftmengeneinstelleinrichtung bzw. Soll-Luftmengenfestlegungseinrichtung eingestellten Soll-Luftmenge wird. Die Steuerung des Öffnungsgrads des EGR-Ventils kann eine Regelung sein. In der Regelung wird der Öffnungsgrad des EGR-Ventils auf der Grundlage des Unterschieds zwischen einem vorab festgelegten Sollwert einer auf der Grundlage der Soll-Luftmenge berechneten Steuergröße und einem tatsächlichen Wert der Steuergröße korrigiert.The control device according to the present invention comprises an EGR valve control device for controlling the EGR valve. The EGR valve control device is designed to control an opening degree of the EGR valve so that the air quantity introduced into the cylinder becomes the target air quantity set by the target air quantity setting device or target air quantity setting device. Controlling the degree of opening of the EGR valve can be a regulation. In the control, the opening degree of the EGR valve is corrected based on the difference between a predetermined target value of a control quantity calculated on the basis of the target air quantity and an actual value of the control variable.

Die Steuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Drosselsteuereinrichtung zum Steuern der Drossel. Die Drosselsteuereinrichtung ist dazu aufgebaut, einen Druckunterschied zwischen einer stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Drossel durch die Steuerung eines Schließgrads der Drossel so zu steuern, dass der Druckunterschied, der gleich groß wie oder größer als ein vorab festgelegter Wert ist, zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils zumindest dann auftritt, wenn die Schwallvorhersageeinrichtung das Auftreten des Schwalls vorhersagt. Die Steuerung des Schließgrads der Drossel kann eine Steuerung ohne Feedback oder eine Regelung sein. Die Drosselsteuereinrichtung kann dazu aufgebaut sein, den Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel durch Steuern des Schließgrads der Drossel so zu steuern, dass der Druckunterschied, der gleich groß wie oder größer als ein vorab festgelegter Wert ist, zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils auftritt, während eine Luftmenge durch die Steuerung des EGR-Ventils durch die EGR-Ventilsteuereinrichtung gesteuert wird. Die Drosseisteuereinrichtung kann dazu aufgebaut sein, Druck auf der stromabwärtigen Seite der Drossel durch Steuern des Schließgrads der Drossel so zu verringern, dass eine Menge von EGR-Gas, die nötig ist, um die Soll-Luftmenge zu erzielen, dem Ansaugdurchlass zugeführt wird, ohne dass das EGR-Ventil vollständig geöffnet ist.The control device according to the present invention includes a throttle control device for controlling the throttle. The throttle control device is configured to control a pressure difference between an upstream and a downstream side of the throttle by controlling a degree of closing of the throttle so that the pressure difference, which is equal to or larger than a predetermined value, between an upstream side and on a downstream side of the EGR valve occurs at least when the surge predictor predicts the occurrence of the surge. The control of the degree of closure of the throttle can be a control without feedback or a regulation. The throttle control device may be configured to control the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle by controlling the degree of closing of the throttle so that the pressure difference, which is equal to or larger than a predetermined value, between the upstream side and the downstream side of the EGR valve occurs while an amount of air is controlled by the control of the EGR valve by the EGR valve controller. The throttle control device may be configured to reduce pressure on the downstream side of the throttle by controlling the degree of closing of the throttle so that an amount of EGR gas necessary to achieve the target air amount is supplied to the intake passage without that the EGR valve is fully open.

Nach der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die Soll-Luftmenge auf die Menge an Luft korrigiert, die dazu fähig ist, den Schwall zu vermeiden, und der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel wird durch die Steuerung des Schließgrads der Drossel so gesteuert, dass der Druckunterschied, der gleich groß wie oder größer als der vorab festgelegte Wert ist, zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils auftritt, wenn vorhergesagt wird, dass ein Schwall in dem Kompressor auftritt. Anschließend wird der Öffnungsgrad des EGR-Ventils so gesteuert, dass die in den Zylinder eingebrachte Luftmenge zur korrigierten Soll-Luftmenge wird. Weil der Druckunterschied, der gleich groß wie oder größer als der vorab festgelegte Wert ist, zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils sichergestellt ist, ist eine Steuerung einer Flussrate des EGR-Gases durch den Öffnungsgrad des EGR-Ventils effektiv, und eine Steuerung der Luftmenge im Zylinder wird indirekt durch die Steuerung der Flussrate des EGR-Gases durchgeführt. Nach der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann das Auftreten des Schwalls vermieden werden, während die Steuerbarkeit der Luftmenge passend zum vorstehend erläuterten Vorgang sichergestellt ist.According to the control device of the present invention, the target air amount is corrected to the amount of air capable of avoiding the surge, and the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle is so controlled by controlling the degree of closing of the throttle controlled that the pressure difference, equal to or greater than the predetermined value, occurs between the upstream and the downstream side of the EGR valve when a surge is predicted to occur in the compressor. The degree of opening of the EGR valve is then controlled so that the amount of air introduced into the cylinder becomes the corrected target amount of air. Because the pressure difference, which is equal to or larger than the predetermined value, is ensured between the upstream and the downstream side of the EGR valve, control of a flow rate of the EGR gas by the opening degree of the EGR valve is effective, and control of the amount of air in the cylinder is carried out indirectly by controlling the flow rate of the EGR gas. According to the control device of the present invention, the occurrence of the surge can be avoided while ensuring the controllability of the air amount in accordance with the above-mentioned operation.

Figurenlistelist of figures

  • 1 ist ein Schaubild, das einen Aufbau eines Maschinensystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 1 Fig. 12 is a diagram showing a construction of a machine system according to an embodiment of the present invention;
  • 2 ist ein Schaubild, das einen Steueraufbau einer Steuervorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 2 Fig. 12 is a diagram showing a control structure of a control device according to the embodiment of the present invention;
  • 3 ist ein Schaubild, das eine Schwallvorhersage und eine Soll-Luftmengenkorrektur erläutert; 3 Fig. 12 is a diagram explaining a surge prediction and a target air quantity correction;
  • 4 ist ein Ablaufplan, der das Programm der Schwallvorhersage und der Soll-Luftmengenfestlegung zeigt; 4 Fig. 14 is a flowchart showing the program of the surge prediction and the target air quantity setting;
  • 5 ist ein Ablaufplan, der das Programm der EGR-Ventilsteuerung zeigt; 5 Fig. 11 is a flowchart showing the EGR valve timing program;
  • 6 ist ein Ablaufplan, der das Programm der Drosselsteuerung zeigt; 6 Fig. 14 is a flowchart showing the throttle control program;
  • 7 ist ein Zeitschaubild, das einen Betrieb zeigt, der in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisiert ist; 7 Fig. 12 is a time chart showing an operation realized in the embodiment of the present invention;
  • 8 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Beispiel des Programms der EGR-Ventilsteuerung zeigt; 8th Fig. 11 is a flowchart showing another example of the EGR valve control program;
  • 9 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Beispiel des Programms der Drosselsteuerung zeigt; 9 Fig. 11 is a flowchart showing another example of the throttle control program;
  • 10 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Beispiel des Programms der Drosselsteuerung zeigt; und 10 Fig. 11 is a flowchart showing another example of the throttle control program; and
  • 11 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Beispiel des Programms der Drosselsteuerung zeigt. 11 Fig. 10 is a flowchart showing another example of the throttle control program.

Genaue Erläuterung der bevorzugten AusführungsformenDetailed explanation of the preferred embodiments

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Man bemerke, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die erwähnten Zahlen beschränkt ist, wenn dies nicht explizit anders beschrieben ist, oder wenn die Erfindung explizit durch die Zahlen prinzipiell spezifiziert ist, selbst wenn Zahlen, Mengen, Größen, Bereiche und dergleichen der jeweiligen Elemente in der nachstehend folgenden Ausführungsform erwähnt werden. Zudem sind Aufbauten, Schritte und dergleichen, die in der Ausführungsform wie nachfolgend gezeigt beschrieben sind, nicht stets unerlässlich für die vorliegende Erfindung, solange dies nicht explizit anders angegeben wurde, oder wenn die Erfindung nicht explizit durch diese prinzipiell spezifiziert wird.An embodiment of the present invention will be described below with reference to the figures. Note that the present invention is not limited to the numbers mentioned unless explicitly described otherwise, or when the invention is explicitly specified by the numbers in principle, even if numbers, amounts, sizes, ranges, and the like of the respective elements in FIG in the following embodiment. In addition, structures, steps and the like, which are described in the embodiment as shown below, are not always essential for the present invention, unless this has been explicitly stated otherwise, or unless the invention is explicitly specified in principle by them.

[Aufbau des Maschinensystems][Structure of the machine system]

1 ist ein Schaubild, das einen Aufbau eines Maschinensystems nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Maschine mit interner Verbrennung der vorliegenden Ausführungsform ist ein Dieselmotor (der nachstehend einfach als eine Maschine beschrieben wird), der mit einem Turbolader ausgestattet ist. In der Maschine 2 sind vier Zylinder in Serie vorgesehen, und eine Einspritzung 8 ist für jeden der Zylinder vorgesehen. Die Maschine 2 umfasst einen Ansaugkrümmer 4 und einen Abgaskrümmer 6. Ein Ansaugdurchlass 10, in den Luft (Frischluft) fließt, die durch einen Luftfilter 20 eingebracht wird, ist mit dem Ansaugkrümmer 4 verbunden. Ein Kompressor 14 des Turboladers ist am Ansaugdurchlass 4 vorgesehen. Eine Drossel 24 ist stromab des Kompressors in dem Ansaugdurchlass 10 vorgesehen. Ein Zwischenkühler 22 ist zwischen dem Kompressor 14 und der Drossel 24 im Ansaugdurchlass 10 enthalten. Ein Abgasdurchlass 12 zum Abgeben von Abgas in die Atmosphäre ist mit dem Abgaskrümmer 6 verbunden. Eine Turbine 16 des Turboladers ist in dem Abgasdurchlass 12 montiert. Eine variable Düse 18 ist an der Turbine 16 vorgesehen. Eine Katalysatorvorrichtung 26 zum Reinigen des Abgases ist stromab der Turbine 16 im Abgasdurchlass 12 vorgesehen. 1 Fig. 12 is a diagram showing a construction of a machine system according to the embodiment of the present invention. An internal combustion engine of the present embodiment is a diesel engine (which will be simply described as an engine hereinafter) equipped with a turbocharger. In the machine 2 four cylinders are provided in series, and one injection 8th is provided for each of the cylinders. The machine 2 includes an intake manifold 4 and an exhaust manifold 6 , An intake passage 10 , in the air (fresh air) flowing through an air filter 20 is introduced with the intake manifold 4 connected. A compressor 14 of the turbocharger is at the intake passage 4 intended. A thrush 24 is downstream of the compressor in the intake passage 10 intended. An intercooler 22 is between the compressor 14 and the throttle 24 in the intake passage 10 contain. An exhaust passage 12 to release exhaust gas into the atmosphere is with the exhaust manifold 6 connected. A turbine 16 of the turbocharger is in the exhaust passage 12 assembled. A variable nozzle 18 is on the turbine 16 intended. A catalyst device 26 for cleaning the exhaust gas is downstream of the turbine 16 in the exhaust passage 12 intended.

Die Maschine 2 umfasst eine EGR-Vorrichtung zum Rezirkulieren des Abgases vom Abgassystem in ein Ansaugsystem. Die EGR-Vorrichtung verbindet eine stromabwärtige Seite der Drossel 24 im Ansaugdurchlass 10 und den Abgaskrümmer 6 durch einen EGR-Durchlass 30. Ein EGR-Ventil 32 ist im EGR-Durchlass 30 vorgesehen. Ein EGR-Kühler 34 ist auf einer Abgasseite des EGR-Ventils 32 im EGR-Durchlass 30 enthalten. Im EGR-Durchlass 30 ist ein Umgehungsdurchlass 36 vorgesehen, der den EGR-Kühler 34 umgeht. Ein Umgehungsventil 38, das eine Richtung umschaltet, in der das Abgas fließt, ist an einem Punkt vorgesehen, an dem der EGR-Durchlass 30 und der Umgehungsdurchlass 36 zusammentreffen.The machine 2 comprises an EGR device for recirculating the exhaust gas from the exhaust system into an intake system. The EGR device connects a downstream side of the throttle 24 in the intake passage 10 and the exhaust manifold 6 through an EGR passage 30 , An EGR valve 32 is in the EGR passage 30 intended. An EGR cooler 34 is on an exhaust side of the EGR valve 32 in the EGR passage 30 contain. In the EGR passage 30 is a bypass passage 36 provided the EGR cooler 34 bypasses. A bypass valve 38 that switches a direction in which the exhaust gas flows is provided at a point where the EGR passage 30 and the bypass passage 36 meet.

In der Maschine 2 sind Sensoren zum Erhalten von Informationen bezüglich eines Betriebszustands der Maschine2 an jeweiligen Punkten angebracht. Ein Luftflussmesser 58 zum Messen einer Flussrate von Luft, die in dem Ansaugdurchlass 10 aufgenommen wird, ist stromab des Luftfilters 20 im Ansaugdurchlass 10 angebracht. Drucksensoren 62 und 64 sind jeweils stromab und stromauf des Kompressors 14 vorgesehen. Ein Drucksensor 56 und ein Temperatursensor 60 sind zwischen dem Zwischenkühler 22 und der Drossel 24 angebracht. Ein Drucksensor 54 ist stromab der Drossel 24 angebracht. Zudem sind auch ein Kurbelwellenwinkelsensor 52, der die Drehung einer Kurbelwelle erfasst, ein Gaspedalstellungssensor bzw. Gaspedalöffnungsgradsensor 66, der ein Signal passend zu einem Öffnungsgrad eines Gaspedals bzw. einer Stellung eines Gaspedals abgibt, und dergleichen vorgesehen.In the machine 2 sensors for obtaining information regarding an operating state of the machine 2 are attached at respective points. An air flow meter 58 for measuring a flow rate of air in the intake passage 10 is recorded, is downstream of the air filter 20 in the intake passage 10 appropriate. pressure sensors 62 and 64 are respectively downstream and upstream of the compressor 14 intended. A pressure sensor 56 and a temperature sensor 60 are between the intercooler 22 and the throttle 24 appropriate. A pressure sensor 54 is downstream of the throttle 24 appropriate. There is also a crankshaft angle sensor 52 that detects the rotation of a crankshaft, an accelerator position sensor or accelerator opening degree sensor 66 , which outputs a signal suitable for an opening degree of an accelerator pedal or a position of an accelerator pedal, and the like.

Die verschiedenen Sensoren und Stellglieder wie vorstehend beschrieben sind elektrisch mit der Steuervorrichtung 100 verbunden. Die Steuervorrichtung 100 ist eine ECU (Electronic Control Unit, elektronische Steuereinheit). Die Steuervorrichtung 100 führt eine Steuerung des Gesamtsystems der Maschine 2 durch und besteht hauptsächlich aus einem Computer, der eine CPU, ein ROM und ein RAM aufweist. In dem ROM sind verschiedene Arten von Steuerprogrammen gespeichert, die später beschrieben werden. Das Programm bzw. die Programme werden durch die Steuervorrichtung 100 ausgeführt, und die Stellglieder werden auf der Grundlage von Signalen von den Sensoren betätigt, wodurch ein Betrieb der Maschine 2 gesteuert wird.The various sensors and actuators as described above are electrical with the control device 100 connected. The control device 100 is an ECU (Electronic Control Unit). The control device 100 controls the entire system of the machine 2 through and consists mainly of a computer that has a CPU, ROM and RAM. Various types of control programs, which will be described later, are stored in the ROM. The program or programs are carried out by the control device 100 executed, and the actuators are actuated based on signals from the sensors, causing operation of the machine 2 is controlled.

[Steueraufbau der Steuervorrichtung] [Control Structure of Control Device]

2 ist ein Blockschaubild, das einen Steueraufbau der Steuervorrichtung 100 zeigt. Der in 2 gezeigte Steueraufbau umfasst eine Soll-Luftmengeneinstelleinheit 102 als Soll-Luftmengeneinstelleinrichtung, eine EGR-Ventilsteuereinheit 104 als EGR-Ventilsteuereinrichtung, eine Drosselsteuereinheit 106 als Drosselsteuereinrichtung und eine Schwallvorhersageeinheit 108 als Schwallvorhersageeinrichtung. Diese Einheiten, die in der Steuervorrichtung 100 enthalten sind, entsprechend dem in dem ROM der Steuervorrichtung 100 gespeicherten Steuerprogramm, oder entsprechen einem Teil des Steuerprogramms. Das Steuerprogramm wird aus dem ROM ausgelesen und wird in der CPU ausgeführt, wodurch Funktionen dieser Einheiten durch die Steuervorrichtung 100 realisiert werden. 2 Fig. 10 is a block diagram showing a control structure of the control device 100 shows. The in 2 The control structure shown includes a target air quantity setting unit 102 as a target air quantity setting device, an EGR valve control unit 104 as EGR valve control device, a throttle control unit 106 as a throttle control device and a surge prediction unit 108 as a surge prediction device. These units that are in the control device 100 are included, corresponding to that in the ROM of the control device 100 stored control program, or correspond to a part of the control program. The control program is read out from the ROM and is executed in the CPU, whereby functions of these units by the control device 100 will be realized.

Eine Funktion der Soll-Luftmengeneinstelleinheit 102 wird beschrieben. Die Soll-Luftmengeneinstelleinheit 102 legt eine Soll-Luftmenge fest, die ein Sollwert einer in einen Zylinder eingebrachten Luftmenge ist. Die Soll-Luftmenge ist eine Luftmenge, die eine Kraftstoffeffizienzleistung und Emissionsleistung erfüllen kann, die für die Maschine 2 verlangt werden kann, und ist an Information angepasst, die einen Betriebszustand der Maschine 2 zeigt, noch genauer die Maschinendrehzahl und eine Kraftstoffeinspritzmenge. In einem in dem ROM der Steuervorrichtung 100 gespeicherten Soll-Luftmengenkennfeld ist die Soll-Luftmenge mit der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge verknüpft. Die Soll-Luftmengeneinstelleinheit 102 durchsucht das Soll-Luftmengenkennfeld passend zur Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge und legt eine durch eine Suche erhaltene Luftmenge als die Soll-Luftmenge fest. Man bemerke, dass die Kraftstoffeinspritzmenge, die für das nächste Mal für die Einspritzung 8 festgelegt wird, bei der Suche verwendet wird.A function of the target air quantity setting unit 102 is described. The target air quantity setting unit 102 specifies a target air quantity that is a target value of an air quantity introduced into a cylinder. The target air quantity is an air quantity that can meet fuel efficiency performance and emission performance required for the engine 2 can be requested, and is adapted to information indicating an operating state of the machine 2 shows, more specifically, the engine speed and a fuel injection amount. In one in the ROM of the control device 100 stored target air quantity map, the target air quantity is linked to the engine speed and the fuel injection quantity. The target air quantity setting unit 102 searches the target air quantity map to match the engine speed and the fuel injection quantity, and sets an air quantity obtained by a search as the target air quantity. Note that the amount of fuel injected for the next time for injection 8th is used in the search.

Die Soll-Luftmengeneinstelleinheit 102 weist eine Funktion des Hinzufügens der Korrektur zur aus dem Soll-Luftmengenkennfeld erhaltenen Soll-Luftmenge auf. Die Korrektur wird durchgeführt, nachdem eine Anforderung von der Schwallvorhersageeinheit 108 empfangen wurde, die als Nächstes beschrieben wird. Während ein Schwallvorhersage-Flag in der Schwallvorhersageeinheit 108 auf Ein gesetzt wird, korrigiert die Soll-Luftmengeneinstelleinheit 102 die Soll-Luftmenge auf eine Schwallgrenzluftmenge, die von der Schwallvorhersageeinheit 108 abgegeben wird.The target air quantity setting unit 102 has a function of adding the correction to the target air quantity obtained from the target air quantity map. The correction is made after a request from the gush prediction unit 108 received, which will be described next. During a surge prediction flag in the surge prediction unit 108 is set to On, the target air quantity setting unit corrects 102 the target air volume to a surge limit air volume, which is provided by the surge prediction unit 108 is delivered.

Als Nächstes wird eine Funktion der Schwallvorhersageeinheit 108 beschrieben. Die Schwallvorhersageeinheit 108 sagt das Auftreten eines Schwalls im Kompressor 14 voraus. Eine Bedingung, unter der der Schwall auftritt, kann durch eine Beziehung eines Verhältnisses zwischen einem Druck stromab des Kompressors 14 und einem Druck stromauf des Kompressors 14 (das nachstehend als ein Kompressordruckverhältnis beschrieben wird) und einer Flussrate von Luft ausgedrückt werden, die durch den Kompressor 14 geht. Das Verhältnis zwischen dem Druck stromab des Kompressors 14 und dem Druck stromauf des Kompressors 14 (das Kompressordruckverhältnis) ist das Verhältnis des Drucks stromab des Kompressors 14 zum Druck stromauf des Kompressors 14. Ein Wert des Verhältnisses des Drucks wird in einem Turboladerbereich größer als 1, in dem ein Aufladen durch den Kompressor 14 durchgeführt wird. Die Flussrate der Luft, die durch den Kompressor 14 geht, entspricht einer Luftmenge (einer Luftmenge pro Zyklus), die in den Zylinder eingebracht wird. Zudem ist die Soll-Luftmenge auch ein zukünftiger Wert der Luftmenge im Zylinder (einer Luftmenge, die in naher Zukunft realisiert wird). Folglich kann auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Kompressordruckverhältnis und der Soll-Luftmenge beurteilt werden, ob der Schwall in der sehr nahen Zukunft auftritt oder nicht.Next, a function of the surge prediction unit 108 described. The surge prediction unit 108 says the appearance of a surge in the compressor 14 ahead. A condition under which the surge occurs can be determined by a relationship of a ratio between a pressure downstream of the compressor 14 and a pressure upstream of the compressor 14 (which will be described below as a compressor pressure ratio) and a flow rate of air flowing through the compressor 14 goes. The ratio between the pressure downstream of the compressor 14 and the pressure upstream of the compressor 14 (the compressor pressure ratio) is the ratio of the pressure downstream of the compressor 14 to the pressure upstream of the compressor 14 , A value of the ratio of the pressure becomes greater than 1 in a turbocharger area in which charging by the compressor 14 is carried out. The flow rate of air through the compressor 14 corresponds to an amount of air (an amount of air per cycle) that is introduced into the cylinder. In addition, the target air volume is also a future value of the air volume in the cylinder (an air volume that will be realized in the near future). As a result, whether or not the surge will occur in the very near future can be judged based on the relationship between the compressor pressure ratio and the target air amount.

Hier zeigt 3 einen Bereich (einen Schwallauftrittsbereich), in dem der Schwall auf einer Ebene auftritt, die das Kompressordruckverhältnis und die Luftmenge als Achsen aufspannen. Eine Luftmenge an einer Grenze des Bereichs des Auftretens des Schwall, d.h. eine Luftmenge, die das Kriterium ist, ob der Schwall auftritt, ist eine Schwallgrenzluftmenge. Wie in 3 gezeigt, hat die Schwallgrenzluftmenge eine Einszu-eins-Beziehung bzw. lineare Beziehung zum Kompressordruckverhältnis und ist größer, wenn das Kompressordruckverhältnis höher ist. Die Beziehung zwischen Schwallgrenzluftmenge und Kompressordruckverhältnis wird vorab durch ein Experiment untersucht und in dem ROM der Steuervorrichtung 100 abgebildet und gespeichert.Here shows 3 an area (a surge occurrence area) in which the surge occurs on a plane that spans the compressor pressure ratio and the amount of air as axes. An amount of air at a limit of the range of occurrence of the surge, that is, an amount of air that is the criterion of whether the surge occurs, is a surge limit amount of air. As in 3 shown, the surge air quantity has a one-to-one relationship or linear relationship to the compressor pressure ratio and is greater when the compressor pressure ratio is higher. The relationship between surge air quantity and compressor pressure ratio is examined in advance by an experiment and in the ROM of the control device 100 mapped and saved.

In 3 wird noch ein Beispiel einer Trajektorie der Soll-Luftmenge gezeichnet, auf der ein Fahrzeug abrupt beschleunigt und verzögert wird. Weil die Soll-Luftmenge passend zum Betriebszustand der Maschine 2 (der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge) eingestellt wird, steigt die Soll-Luftmenge zur Zeit der Beschleunigung und sinkt zur Zeit der Verzögerung. In dem Beispiel wird zur Zeit der Verzögerung die Soll-Luftmenge auf die Schwallgrenzluftmenge verringert. Die Trajektorie, die in 3 als die gepunktete Linie gezeigt ist, ist eine Trajektorie der Soll-Luftmenge in einem Fall, in dem die Soll-Luftmenge vom Betriebszustand der Maschine 2 bestimmt wird, selbst nachdem die Soll-Luftmenge auf die Schwallgrenzluftmenge verringert wird. Wenn die Soll-Luftmenge als Trajektorie festgelegt wird, ist eine Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Schwalls äußerst hoch. Die Schwallvorhersageeinheit 108 sagt vorher, dass der Schwall in dem Kompressor 14 auftritt, wenn die Soll-Luftmenge kleiner als die Schwallgrenzluftmenge wird.In 3 An example of a trajectory of the target air volume is drawn, on which a vehicle is accelerated and decelerated abruptly. Because the target air volume matches the operating status of the machine 2 (the engine speed and the fuel injection amount) is set, the target air amount increases at the time of acceleration and decreases at the time of deceleration. In the example, the target air quantity is reduced to the surge air quantity at the time of the delay. The trajectory that in 3 as the dotted line is shown, is a trajectory of the target air amount in a case where the target air amount is from the operating state of the engine 2 is determined even after the target air quantity is reduced to the surge air quantity. If the target air quantity is set as a trajectory, the probability of the surge occurring is extremely high. The surge prediction unit 108 predicts that the surge in the compressor 14 occurs when the target air volume becomes smaller than the surge air volume.

Zurück zu 2 wird erneut die Erläuterung des in 2 gezeigten Steueraufbaus fortgesetzt. Die Schwallvorhersageeinheit 108 weist eine Funktion des Zeigens des Schwallvorhersage-Flags auf. Das Schwallvorhersage-Flag bzw. der Schwallvorhersagemerker ist normalerweise auf Aus gesetzt. Wenn die Schwallvorhersageeinheit 108 vorhersagt, dass der Schwall im Kompressor 14 auftritt, schaltet die Schwallvorhersageeinheit 108 das Schwallvorhersage-Flag von Aus auf Ein. Das Schwallvorhersage-Flag wird auf Ein gehalten, bis die Soll-Luftmenge wieder gleich groß wie oder größer als die Schwallgrenzluftmenge wird. Während das Schwallvorhersage-Flag auf Ein gesetzt ist, gibt die Schwallvorhersageeinheit 108 die Schwallgrenzluftmenge an die Soll-Luftmengeneinstelleinheit 102 ab. Zudem wird das Schwallvorhersage-Flag auch der später beschriebenen Drosselsteuereinheit 106 gezeigt bzw. an sie abgegeben. Back to 2 the explanation of the in 2 shown tax structure continued. The surge prediction unit 108 has a function of showing the surge prediction flag. The surge prediction flag or surge prediction flag is normally set to off. If the gush prediction unit 108 predicts the surge in the compressor 14 occurs, the surge prediction unit switches 108 the surge prediction flag from off to on. The surge prediction flag is held on until the target air quantity again becomes equal to or greater than the surge limit air quantity. With the surge prediction flag set to On, the surge prediction unit outputs 108 the surge air volume to the target air volume setting unit 102 from. In addition, the surge prediction flag also becomes the throttle control unit described later 106 shown or given to them.

Als Nächstes wird eine Funktion der EGR-Ventilsteuereinheit 104 beschrieben. Die EGR-Ventilsteuereinheit 104 nimmt die Soll-Luftmenge aus der Soll-Luftmengeneinstelleinheit 102 auf. Anschließend steuert die EGR-Ventilsteuereinheit 104 einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils 32 so, dass die Menge an Luft, die in den Zylinder eingebracht wird, zur Soll-Luftmenge wird. Die Öffnungsgradsteuerung, die von der EGR-Ventilsteuereinheit 104 durchgeführt wird, ist eine Feedback-Steuerung bzw. eine Regelung. Es gibt jedoch keine direkte Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 32 und der Luftmenge. Daher wird eine Steuergröße, die sich direkt auf den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 32 bezieht, genauer gesagt ein Sollwert einer EGR-Rate, auf der Grundlage der Soll-Luftmenge berechnet. Die EGR-Ventilsteuereinheit 104 bestimmt einen Basisöffnungsgrad des EGR-Ventils 32 auf der Grundlage der Information, die den Betriebszustand der Maschine 2 anzeigt, und berechnet eine Korrekturgröße für den Basisöffnungsgrad auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Soll-EGR-Rate und einer tatsächlichen EGR-Rate. Die Korrekturmenge kann beispielsweise als eine Summe eines Proportionalterms und eines Integralterms mit Bezug auf eine Abweichung ausgedrückt sein. Die EGR-Ventilsteuereinheit 104 gibt einen berechneten EGR-Ventilöffnungsgrad an das EGR-Ventil 32 als einen Befehlswert aus.Next, a function of the EGR valve control unit 104 described. The EGR valve control unit 104 takes the target air volume from the target air volume setting unit 102 on. The EGR valve control unit then controls 104 an opening degree of the EGR valve 32 so that the amount of air introduced into the cylinder becomes the target amount of air. The opening degree control by the EGR valve control unit 104 is carried out is a feedback control or regulation. However, there is no direct relationship between the degree of opening of the EGR valve 32 and the amount of air. Therefore, a control variable is directly related to the opening degree of the EGR valve 32 relates, more specifically, a target value of an EGR rate, calculated based on the target air quantity. The EGR valve control unit 104 determines a basic degree of opening of the EGR valve 32 based on the information indicating the operating status of the machine 2 displays, and calculates a correction amount for the basic opening degree based on a deviation between a target EGR rate and an actual EGR rate. The correction amount can be expressed, for example, as a sum of a proportional term and an integral term with respect to a deviation. The EGR valve control unit 104 gives a calculated EGR valve opening degree to the EGR valve 32 as a command value.

Als Nächstes wird eine Funktion der Drosselsteuereinheit 106 beschrieben. Die Drosselsteuereinheit 106 steuert die Drossel 24 passend zu einem Schließgrad mit Bezug auf eine vollständig geöffnete Position, wobei die vollständig geöffnete Position eine Basisposition der Drossel 24 ist. Wenn das von der Schwallvorhersageeinheit 108 gezeigte Schwallvorhersage-Flag auf Ein gesetzt ist, nimmt die Drosselsteuereinheit 106 basierend auf einem in dem ROM gespeicherten Soll-Druckunterschiedskennfeld einen Sollwert des Druckunterschieds (einen Soll-Druckunterschied) auf, der zwischen einer stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 erzeugt wird. Der Soll-Druckunterschied wird eingestellt, indem er zu der Information, die den Betriebszustand der Maschine 2 (beispielsweise die Maschinendrehzahl und die Kraftstoffeinspritzmenge) zeigt, so in Bezug gesetzt wird, dass der Druckunterschied, der gleich groß wie oder größer als ein vorab festgelegter Wert ist, zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils 32 auftritt.Next, a function of the throttle control unit 106 described. The throttle control unit 106 controls the throttle 24 matching a degree of closure with respect to a fully open position, the fully open position being a base position of the throttle 24 is. If that's from the gush prediction unit 108 The surge prediction flag shown is set to On, the throttle control unit takes 106 based on a target pressure difference map stored in the ROM, a target value of the pressure difference (a target pressure difference) that exists between an upstream and a downstream side of the throttle 24 is produced. The target pressure differential is set by adding to the information that indicates the operating status of the machine 2 (for example, the engine speed and the fuel injection amount) shows that the pressure difference, which is equal to or larger than a predetermined value, between the upstream side and the downstream side of the EGR valve 32 occurs.

Wenn das Fahrzeug verzögert oder wenn ein Hochschalten des Automatikgetriebes ausgeführt wird, tritt der Schwall leicht auf, und der Abgasdruck sinkt, weil die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird oder die Menge an eingespritztem Kraftstoff sinkt. Demgemäß neigt der Druckunterschied, der zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils 32 auftritt, dazu, gering auszufallen. Wenn der Druckunterschied klein ist, der zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils 32 auftritt, kann die zum Erreichen der Soll-Luftmenge nötige Flussrate nicht erzielt werden, selbst wenn das EGR-Ventil 32 vollständig geöffnet ist. Daher wird das EGR-Ventil 32 vollständig geöffnet und der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 32 festgelegt. Wenn das EGR-Ventil 32 vollständig geöffnet ist und der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 32 festgelegt ist, kann die Luftmenge nicht gesteuert werden und es kann keine geeignete Luftmenge erhalten werden, um die Emissionsleistung aufrecht zu erhalten. Folglich muss ein Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils 32 erzeugt werden, der gleich groß wie oder größer als der minimale Druckunterschied ist, der dazu nötig ist, die Luftmenge zu steuern. Der Druckunterschied, der wie vorstehend beschrieben gleich groß wie oder größer als der vorab festgelegte Wert ist, ist ein Druckunterschied, der gleich groß wie oder größer als der minimale für die Luftmengensteuerung durch das EGR-Ventil 32 nötige Druckunterschied ist. Der vorstehend beschriebene Soll-Druckunterschied wird so festgelegt, dass er dazu fähig ist, den Druckunterschied zu realisieren. Die Drosselsteuereinheit 106 berechnet einen Drosselschließgrad auf der Grundlage des Soll-Druckunterschieds, der aufgenommen wird, und gibt den Drosselschließgrad, der für die Drossel 24 berechnet wird, als einen Befehlswert aus.When the vehicle decelerates or when the automatic transmission is shifted up, the surge occurs easily and the exhaust pressure drops because the fuel injection is stopped or the amount of fuel injected decreases. Accordingly, the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the EGR valve tends 32 occurs, to be small. When the pressure difference is small, that between the upstream side and the downstream side of the EGR valve 32 occurs, the flow rate necessary to reach the target air volume cannot be achieved even if the EGR valve 32 is fully open. Hence the EGR valve 32 fully opened and the degree of opening of the EGR valve 32 established. If the EGR valve 32 is fully open and the degree of opening of the EGR valve 32 is set, the amount of air cannot be controlled and an appropriate amount of air cannot be obtained to maintain the emission performance. As a result, there must be a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the EGR valve 32 generated that is equal to or greater than the minimum pressure difference required to control the amount of air. The pressure difference, which is the same as or larger than the predetermined value as described above, is a pressure difference which is the same as or larger than the minimum for the air flow control by the EGR valve 32 necessary pressure difference is. The target pressure difference described above is set so that it is capable of realizing the pressure difference. The throttle control unit 106 calculates a throttle closing degree based on the target pressure difference that is recorded and gives the throttle closing degree that for the throttle 24 is calculated as a command value.

Man bemerke, dass die Luftmengensteuerung eine Luftmengensteuerung mittels der Drossel 24 und eine Luftmengensteuerung mittels des EGR-Ventils 32 umfasst. Die Luftmengensteuerung mittels des EGR-Ventils 32 bezieht sich auf die vorliegende Erfindung. Während die Luftmengensteuerung mittels des EGR-Ventils 32 durchgeführt wird, steuert die Drosselsteuereinheit 106 den Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 durch Steuern des Schließgrads der Drossel 24 so, dass der für die Luftmengensteuerung nötige Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils 32 erzeugt wird. Auch Steuern in einer Situation, in der das Schwallvorhersage-Flag gesetzt ist, ist davon umfasst. Ein Soll-Druckunterschiedskennfeld, das verwendet wird, wenn das Schwallvorhersage-Flag auf Ein gesetzt ist, kann jedoch getrennt vom normalerweise genutzten Soll-Druckunterschiedskennfeld vorbereitet sein.Note that the air quantity control is an air quantity control by means of the throttle 24 and air flow control using the EGR valve 32 includes. Air flow control using the EGR valve 32 relates to the present invention. While controlling the air volume using the EGR valve 32 is carried out, controls the throttle control unit 106 the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle 24 by controlling the degree of closure of the throttle 24 so that the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the EGR valve required for the air flow control 32 is produced. It also includes control in a situation where the surge prediction flag is set. However, a target pressure difference map used when the surge prediction flag is set to On may be prepared separately from the target pressure difference map normally used.

Als Nächstes wird ein Programm zum Realisieren der Funktionen jeweiliger vorstehend beschriebener Einheiten 102, 104, 106 und 108 in der Steuervorrichtung 100 unter Verwendung eines Ablaufplans beschrieben.Next, a program for realizing the functions of respective units described above 102 . 104 . 106 and 108 in the control device 100 using a flowchart.

[Programm der Schwallvorhersage und Festlegen der Soll-Luftmenge][Program of the surge prediction and determination of the target air volume]

4 ist ein Ablaufplan, der ein Programm zum Realisieren der Funktionen der Soll-Luftmengenfestlegeeinheit 102 und der vorstehend beschriebenen Schwallvorhersageeinheit 108 in der Steuervorrichtung 100 zeigt. Die Steuervorrichtung 100 führt das in 4 gezeigte Programm in einem konstanten Steuerzyklus durch. Nachstehend werden Abläufe in dem Programm aufeinanderfolgend Schritt für Schritt beschrieben. 4 is a flowchart showing a program for realizing the functions of the target air quantity setting unit 102 and the surge prediction unit described above 108 in the control device 100 shows. The control device 100 leads that in 4 shown program in a constant control cycle. Processes in the program are sequentially described step by step below.

Im Schritt S101 wird Druck in einem Einlass des Kompressors 14 (Druck auf der stromaufwärtigen Seite des Kompressors) aufgenommen, der auf der Grundlage eines Signals vom Drucksensor 62 gemessen wird. Zudem wird Druck in einem Auslass des Kompressors 14 (der Druck stromab des Kompressors) aufgenommen, der auf der Grundlage eines Signals vom Drucksensor 64 gemessen wird. Man bemerke, dass die Steuervorrichtung 100 stets Signale von den jeweiligen Sensoren empfängt, die die Drucksensoren 62 und 64 umfassen, und verschiedene Zustandsgrößen (die auch den Druck stromauf des Kompressors und der Druck stromab des Kompressors wie vorstehend beschrieben umfassen) auf der Grundlage der Signale der jeweiligen Sensoren misst, die den Betriebszustand der Maschine 2 anzeigen.In step S101 becomes pressure in an inlet of the compressor 14 (Pressure on the upstream side of the compressor) recorded based on a signal from the pressure sensor 62 is measured. There is also pressure in an outlet of the compressor 14 (the pressure downstream of the compressor) recorded based on a signal from the pressure sensor 64 is measured. Note that the control device 100 always receives signals from the respective sensors that the pressure sensors 62 and 64 and measures various state variables (which also include the pressure upstream of the compressor and the pressure downstream of the compressor as described above) on the basis of the signals from the respective sensors, which determine the operating state of the machine 2 Show.

Im Schritt S102 wird das Kompressordruckverhältnis auf der Grundlage des Verhältnisses des Drucks auf der stromabwärtigen Seite des Kompressors zum Druck auf der stromaufwärtigen Seite berechnet.In step S102 the compressor pressure ratio is calculated based on the ratio of the pressure on the downstream side of the compressor to the pressure on the upstream side.

Im Schritt S103 wird ein Schwallgrenzluftmengenkennfeld aufgenommen, das in dem ROM gespeichert ist. Das Schwallgrenzluftmengenkennfeld ist ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Schwallgrenzluftmenge und dem Kompressordruckverhältnis spezifiziert.In step S103 a surge limit air quantity map is recorded, which is stored in the ROM. The surge air quantity map is a map that specifies the relationship between the surge air quantity and the compressor pressure ratio.

Im Schritt S104 wird das Schwallgrenzluftmengenkennfeld, das im Schritt S103 aufgenommen wird, auf der Grundlage des Kompressordruckverhältnisses durchsucht, das im Schritt S102 berechnet wird. Durch diese Suche wird die Schwallgrenzluftmenge passend zum derzeitigen Kompressordruckverhältnis berechnet.In step S104 becomes the surge limit air quantity map that in step S103 is recorded based on the compressor pressure ratio searched in step S102 is calculated. This search calculates the surge air volume to match the current compressor pressure ratio.

Im Schritt S105 wird die Soll-Luftmenge aufgenommen. Die Soll-Luftmenge wird durch Durchsuchen des Soll-Luftmengenkennfelds für die Maschinendrehzahl und die Kraftstoffeinspritzmenge in einem anderen Programm bestimmt, das parallel zu diesem Programm ausgeführt wird.In step S105 the target air volume is recorded. The target air quantity is determined by searching the target air quantity map for the engine speed and the fuel injection quantity in another program that is executed in parallel with this program.

Im Schritt S106 werden die Soll-Luftmenge, die im Schritt S105 aufgenommen wird, und die Schwallgrenzluftmenge, die im Schritt S104 berechnet wird, verglichen. Wenn die Soll-Luftmenge gleich groß wie oder größer als die Schwallgrenzluftmenge ist, kann geurteilt werden, dass ein Betriebsbereich des Kompressors 14 zumindest in einem nächsten Steuerzyklus nicht in einen Bereich des Auftretens des Schwalls kommt. Wenn die Soll-Luftmenge kleiner als die Schwallgrenzluftmenge ist, kann beurteilt werden, dass der Betriebsbereich des Kompressors 14 im nächsten Steuerzyklus in den Schwallauftrittsbereich kommt. Folglich wird der folgende Vorgang abhängig vom Vergleichsergebnis durchgeführt.In step S106 become the target air volume in step S105 is recorded, and the surge air volume that in step S104 is compared. If the target air quantity is equal to or larger than the surge limit air quantity, it can be judged that an operating range of the compressor 14 at least in a next control cycle does not come into a range of occurrence of the surge. If the target air volume is less than the surge air volume, it can be judged that the operating range of the compressor 14 comes into the surge area in the next control cycle. As a result, the following operation is performed depending on the comparison result.

Wenn die Soll-Luftmenge gleich groß wie oder größer als die Schwallgrenzluftmenge ist, wird ein Vorgang im Schritt S107 ausgeführt. Im Schritt S107 wird das Schwallvorhersage-Flag auf Aus gestellt. In diesem Fall wird keine Korrektur der Soll-Luftmenge durchgeführt. Die auf der Grundlage der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge bestimmte Soll-Luftmenge wird direkt als eine endgültige Soll-Luftmenge eingestellt.If the target air quantity is equal to or greater than the surge air quantity, an operation in step S107 executed. In step S107 the surge prediction flag is set to off. In this case, the target air volume is not corrected. The target air quantity determined based on the engine speed and the fuel injection quantity is directly set as a final target air quantity.

Wenn die Soll-Luftmenge kleiner als die Schwallgrenzluftmenge ist, werden Vorgänge in dem Schritt S108 und Schritt S109 ausgeführt. Im Schritt S108 wird das Schwallvorhersage-Flag auf Ein gesetzt. Das Schwallvorhersage-Flag wird auf Ein gehalten, bis das Ergebnis der Beurteilung im Schritt S106 bestätigt wird und der Vorgang im Schritt S107 ausgeführt wird.If the target air amount is smaller than the surge limit air amount, operations in the step S108 and step S109 executed. In step S108 the surge prediction flag is set to on. The surge prediction flag is held on until the result of the step judgment S106 is confirmed and the process in step S107 is performed.

Anschließend wird im Schritt S109 die Soll-Luftmenge korrigiert. Anstelle der auf der Grundlage der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge bestimmten Soll-Luftmenge wird die Schwallgrenzluftmenge als eine neue Soll-Luftmenge eingestellt, die im Schritt S104 berechnet wird.Then in step S109 corrected the target air volume. Instead of the target air quantity determined on the basis of the engine speed and the fuel injection quantity, the surge limit air quantity is set as a new target air quantity, which in step S104 is calculated.

[Programm der EGR-Ventilsteuerung] [EGR valve timing program]

5 ist ein Ablaufplan, der ein Programm zum Realisieren der Funktion der EGR-Ventilsteuereinheit 104 zeigt, die vorstehend in der Steuervorrichtung 100 beschrieben wird. Die Steuervorrichtung 100 führt das in 5 gezeigte Programm in einem konstanten Steuerzyklus aus. Nachstehend werden Abläufe in dem Programm aufeinanderfolgend Schritt für Schritt beschrieben. 5 is a flowchart showing a program for realizing the function of the EGR valve control unit 104 shows the above in the control device 100 is described. The control device 100 leads that in 5 shown program in a constant control cycle. Processes in the program are sequentially described step by step below.

Im Schritt S201 wird die Soll-Luftmenge aufgenommen, die schließlich passend zum in 4 gezeigten Programm festgelegt ist. Wenn das Schwallvorhersage-Flag auf Aus gesetzt ist, ist die Soll-Luftmenge, die hier aufgenommen wird, die Soll-Luftmenge, die auf der Grundlage der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt wird. Wenn das Schwallvorhersage-Flag auf Ein gesetzt ist, ist die Soll-Luftmenge, die aufgenommen wird, die Schwallgrenzluftmenge.In step S201 the target air volume is recorded, which finally matches the in 4 shown program is set. When the surge prediction flag is set to off, the target air quantity that is taken in here is the target air quantity that is determined based on the engine speed and the fuel injection quantity. When the surge prediction flag is set to On, the target amount of air that is taken in is the surge amount of air.

Im Schritt S202 wird eine Gesamtgasmenge im Zylinder aufgenommen. Die Gesamtgasmenge in dem Zylinder ist eine Summe der Luftmenge und einer EGR-Gasmenge. Ein Berechnungsverfahren der Gesamtgasmenge in dem Zylinder ist nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Gesamtgasmenge in dem Zylinder auf der Grundlage des Drucks in dem Zylinder abgeschätzt werden, der durch einen (nicht gezeigten) Drucksensor im Zylinder gemessen wird. Zudem kann die Gesamtgasmenge im Zylinder auf der Grundlage eines Signals eines Flussratensensors gemessen werden, wenn der Flussratensensor an einem Einlassanschluss angebracht ist.In step S202 a total amount of gas is taken up in the cylinder. The total amount of gas in the cylinder is a sum of the amount of air and an EGR amount of gas. A calculation method of the total amount of gas in the cylinder is not limited. For example, the total amount of gas in the cylinder can be estimated based on the pressure in the cylinder measured by a pressure sensor (not shown) in the cylinder. In addition, the total amount of gas in the cylinder can be measured based on a signal from a flow rate sensor when the flow rate sensor is attached to an inlet port.

Im Schritt S203 wird die Soll-EGR-Rate berechnet. Hier wird ein Verhältnis einer Gasmenge, die durch Abziehen der Soll-Luftmenge von der Gesamtluftmenge im Zylinder erhalten wird, zur Gesamtgasmenge im Zylinder berechnet. Ein durch diese Berechnung erhaltener Wert wird als die Soll-EGR-Rate berechnet.In step S203 the target EGR rate is calculated. Here, a ratio of a gas amount obtained by subtracting the target air amount from the total air amount in the cylinder to the total gas amount in the cylinder is calculated. A value obtained by this calculation is calculated as the target EGR rate.

Im Schritt S204 wird die tatsächliche EGR-Rate aufgenommen. Ein Berechnungsverfahren der tatsächlichen EGR-Rate ist nicht beschränkt. Beispielsweise kann die tatsächliche EGR-Rate auf der Grundlage der Flussrate des EGR-Gases abgeschätzt werden, die auf der Grundlage des Öffnungsgrads des EGR-Ventils 32 und des Druckunterschieds zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils 32 und einer Flussrate von Ansaugluft berechnet wird, die durch den Luftflussmesser 58 gemessen wird.In step S204 the actual EGR rate is recorded. A calculation method of the actual EGR rate is not restricted. For example, the actual EGR rate can be estimated based on the flow rate of the EGR gas, based on the opening degree of the EGR valve 32 and the pressure difference between the upstream and downstream sides of the EGR valve 32 and a flow rate of intake air calculated by the air flow meter 58 is measured.

Im Schritt S205 wird eine Abweichung zwischen der im Schritt S203 berechneten Soll-EGR-Rate und der im Schritt S204 aufgenommenen tatsächlichen EGR-Rate berechnet.In step S205 there will be a discrepancy between that in step S203 calculated target EGR rate and that in step S204 actual EGR rate calculated.

Im Schritt S206 werden jeweils eine P-Verstärkung bzw. Proportionalverstärkung und eine I-Verstärkung bzw. Integralverstärkung für die Feedback-Regelung jeweils aus einem im ROM gespeicherten Verstärkungskennfeld aufgenommen.In step S206 A P gain or proportional gain and an I gain or integral gain for the feedback control are each recorded from a gain map stored in the ROM.

Im Schritt S207 wird der Basisöffnungsgrad des EGR-Ventils 32 während des Durchführens der Luftmengensteuerung durch das EGR-Ventil 32 von einem Basisöffnungsgradkennfeld aufgenommen, das in dem ROM gespeichert ist. Der Basisöffnungsgrad ist ein Anpassungswert des Öffnungsgrads des EGR-Ventils 32, der nötig ist, um die Soll-Luftmenge zu erzielen, wenn das EGR-Ventil 32 die Luftmengensteuerung durchführt. In dem Basisöffnungsgradkennfeld wird der Basisöffnungsgrad mit dem Betriebszustand der Maschine 2 oder der Soll-Luftmenge verknüpft.In step S207 becomes the basic opening degree of the EGR valve 32 while performing the air flow control through the EGR valve 32 from a basic opening degree map stored in the ROM. The basic opening degree is an adjustment value of the opening degree of the EGR valve 32 which is necessary to achieve the target air volume when the EGR valve 32 performs the air volume control. In the basic opening degree map, the basic opening degree is shown with the operating state of the machine 2 or the target air volume.

Im Schritt S208 werden der Proportionalterm (P-Term) und der Integralterm (I-Term) für die PI-Regelung auf Grund der Abweichung der im Schritt S205 berechneten EGR-Rate, und der im Schritt S206 aufgenommenen P-Verstärkung und I-Verstärkung berechnet. Anschließend werden der P-Term und der I-Term zum im Schritt S207 aufgenommenen Basisöffnungsgrad als Korrekturgrößen addiert, wodurch der EGR-Ventilöffnungsgrad berechnet wird. Der berechnete EGR-Ventilöffnungsgrad wird als der Befehlswert an das EGR-Ventil abgegeben.In step S208 are the proportional term (P term) and the integral term (I term) for the PI control due to the deviation of the in step S205 calculated EGR rate, and that in step S206 recorded P-gain and I-gain are calculated. Then the P term and the I term become in step S207 added basic opening degree added as correction quantities, whereby the EGR valve opening degree is calculated. The calculated EGR valve opening degree is given to the EGR valve as the command value.

[Programm der Drosselsteuerung][Throttle control program]

6 ist ein Ablaufplan, der das Programm zum Realisieren der Funktion der vorstehend beschriebenen Drosselsteuereinheit 106 in der Steuervorrichtung 100 zeigt. Die Steuervorrichtung 100 führt das in 6 gezeigte Programm in einem konstanten Steuerzyklus aus. Nachstehend werden Prozesse in dem Programm aufeinanderfolgend Schritt für Schritt beschrieben. 6 is a flowchart showing the program for realizing the function of the throttle control unit described above 106 in the control device 100 shows. The control device 100 leads that in 6 shown program in a constant control cycle. Processes in the program are sequentially described step by step below.

Im Schritt S301 wird die Flussrate der Ansaugluft aufgenommen, die auf der Grundlage eines Signals des Luftflussmessers 58 gemessen wird. Zudem wird die Temperatur der stromaufwärtigen Seite der Drossel 24 (die Temperatur stromauf der Drossel) aufgenommen, die auf der Grundlage eines Signals des Temperatursensors 60 gemessen wird. Zudem wird der Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Drossel (Druck stromauf der Drossel) 24 aufgenommen, der auf der Grundlage eines Signals des Drucksensors 56 gemessen wird.In step S301 the intake air flow rate is recorded based on a signal from the air flow meter 58 is measured. In addition, the temperature of the upstream side of the throttle 24 (the temperature upstream of the throttle) recorded based on a signal from the temperature sensor 60 is measured. In addition, the pressure on the upstream side of the throttle (pressure upstream of the throttle) 24 recorded based on a signal from the pressure sensor 56 is measured.

Im Schritt S302 wird der Soll-Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 aus einem Soll-Druckunterschiedskennfeld aufgenommen. Der Soll-Druckunterschied ist der minimale Druckunterschied, der für die Luftmengensteuerung durch das EGR-Ventil 32 nötig ist, und wird genauer in einem Bereich von 3 bis 5 kPa festgelegt.In step S302 becomes the target pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle 24 recorded from a target pressure difference map. The target pressure difference is the minimum pressure difference required for the air volume control by the EGR valve 32 is necessary, and is more precisely determined in a range from 3 to 5 kPa.

Im Schritt S303 wird ein Sollwert des Drucks auf der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 (der Solldruck auf der stromabwärtigen Seite der Drossel) durch Abziehen des im Schritt S302 aufgenommenen Soll-Druckunterschieds vom Druck stromauf der Drossel berechnet, der im Schritt S301 aufgenommen wird.In step S303 becomes a target value of the pressure on the downstream side of the throttle 24 (the target pressure on the downstream side of the throttle) by subtracting the in step S302 Recorded target pressure difference from the pressure upstream of the throttle calculated in the step S301 is recorded.

Im Schritt S304 wird ein effektiver Öffnungsbereich bzw. eine effektive Öffnungsfläche der Drossel 24 unter Verwendung einer Gleichung (1), die eine Modellgleichung der Drossel 24 ist, für die Drossel wie folgt berechnet. In der nachstehenden Gleichung (1) gibt Ga die Flussrate der Luft [kg/sec] wieder, µA gibt die effektive Öffnungsfläche [m2] wieder, Pus gibt den Druck [Pa] stromauf der Drossel wieder, Pds gibt den Druck [Pa] stromab der Drossel wieder, Tus gibt die Temperatur [K] stromauf der Drossel wieder, R gibt eine Gaskonstante (J/K*kg) wieder und κ gibt das spezifische Wärmeverhältnis wieder. Jeweilige im Schritt S301 aufgenommene Messwerte werden für „Ga“, „Pus“ und „Tus“ eingelesen, und der Soll-Druck auf der stromabwärtigen Seite der Drossel, der im Schritt S303 berechnet wird, wird als „Pds“ eingegeben.
[Mathematische Gleichung 1] μ A = P u s 2 R T u s ϕ ( P d s P u s ) G a

Figure DE102015120741B4_0001
ϕ ( P d s P u s ) = { κ κ 1 ( ( P d s P u s ) 2 κ ( P d s P u s ) κ + 1 κ ) f a l l s P d s P u s ( 2 κ + 1 ) 1 κ 1 ( 2 κ + 1 ) 1 κ 1 κ κ + 1 f a l l s P d s P u s < ( 2 κ + 1 ) 1 κ 1
Figure DE102015120741B4_0002
In step S304 becomes an effective opening area or opening area of the throttle 24 using equation (1), which is a model equation of the throttle 24 is calculated for the throttle as follows. In equation (1) below, Ga represents the air flow rate [kg / sec], µA represents the effective opening area [m 2 ], Pus represents the pressure [Pa] upstream of the throttle, Pds represents the pressure [Pa] downstream of the throttle again, Tus shows the temperature [K] upstream of the throttle, R shows a gas constant (J / K * kg) and κ shows the specific heat ratio. Respectively in the crotch S301 Measured values are read in for “Ga”, “Pus” and “Tus”, and the target pressure on the downstream side of the throttle, which in step S303 is calculated, is entered as "Pds".
[Mathematical equation 1] μ A = P u s * 2 R * T u s * φ ( P d s P u s ) G a
Figure DE102015120741B4_0001
φ ( P d s P u s ) = { κ κ - 1 * ( ( P d s P u s ) 2 κ - ( P d s P u s ) κ + 1 κ ) f a l l s P d s P u s ( 2 κ + 1 ) 1 κ - 1 ( 2 κ + 1 ) 1 κ - 1 * κ κ + 1 f a l l s P d s P u s < ( 2 κ + 1 ) 1 κ - 1
Figure DE102015120741B4_0002

Im Schritt S305 wird der Schließgrad der Drossel 24 auf der Grundlage der effektiven Öffnungsfläche der Drossel 24 berechnet, die im Schritt S304 unter Verwendung des charakteristischen Kennfelds für den Drosselschließgrad berechnet wird, der im ROM gespeichert ist. Es gibt eine Korrelation zwischen dem Drosselschließgrad und der effektiven Öffnungsfläche, die durch eine lineare Gleichung angenähert werden kann. Die Beziehung wird in dem charakteristischen Kennfeld für den Drosselschließgrad eingestellt. Der berechnete Drosselschließgrad wird als der Befehlswert an die Drossel 24 abgegeben.In step S305 the degree of closure of the throttle 24 based on the effective opening area of the throttle 24 calculated that in step S304 is calculated using the characteristic map for the throttle closing degree stored in the ROM. There is a correlation between the degree of throttle closure and the effective opening area, which can be approximated by a linear equation. The relationship is set in the characteristic map for the degree of throttle closing. The calculated throttle closing degree is called the command value to the throttle 24 issued.

[Durch die Steuervorrichtung realisierter Betrieb][Operation Realized by the Control Device]

7 ist ein Zeitschaubild, das den durch die Steuervorrichtung 100 realisierten Betrieb zeigt. Das in 7 gezeigte Zeitschaubild zeigt jeweilige Änderungen eines Gaspedalbetätigungs- bzw. -Öffnungsgrads über der Zeit, der Kraftstoffeinspritzmenge, der Soll-Luftmenge, einer tatsächlichen Luftmenge, des EGR-Ventilöffnungsgrads, des Drosselschließgrads und des Druckunterschieds zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 in einem Fall der Durchführung einer abrupten Beschleunigung und einer abrupten Verzögerung aus einem Zustand eines Leerlaufvorgangs, in dem das Gaspedal nicht niedergedrückt wird. Nachstehend werden eine Funktion und eine Wirkung der Maschinensteuerung nach der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf das Zeitschaubild beschrieben. 7 Fig. 3 is a time chart showing the control device 100 realized operation shows. This in 7 The time chart shown shows respective changes in an accelerator opening degree over time, the fuel injection quantity, the target air quantity, an actual air quantity, the EGR valve opening degree, the throttle closing degree and the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle 24 in a case of performing abrupt acceleration and deceleration from an idling state in which the accelerator pedal is not depressed. A function and an effect of the machine control according to the present embodiment will be described below with reference to the time chart.

In dem Zeitschaubild wird der Gaspedalöffnungsgrad von einem vollständig geschlossenen Zustand zur Zeit t1 in einen vollständig offenen Zustand umgeschaltet. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird abrupt durch Änderung des Gaspedalöffnungsgrads zur Zeit t1 erhöht. Anschließend steigt die (nicht gezeigte) Maschinendrehzahl durch eine abrupte Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge und die Soll-Luftmenge, die anhand der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt wird, steigt ebenfalls kontinuierlich ab dem Zeitpunkt t1. Die Erhöhung der Geschwindigkeit der Soll-Luftmenge zu dieser Zeit ist die maximal realisierbare Änderungsgeschwindigkeit, und um die tatsächliche Luftmenge dazu zu veranlassen, diesem zu folgen, wird die Drossel 24 vollständig geöffnet, während das EGR-Ventil 32 vollständig geschlossen ist. Die Drossel 24 wird vollständig geöffnet, wodurch der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 auf einen Minimalwert reduziert wird.In the time chart, the accelerator opening degree is switched from a fully closed state at time t1 to a fully open state. The fuel injection amount is increased abruptly by changing the accelerator opening degree at time t1. Subsequently, the engine speed (not shown) increases due to an abrupt increase in the fuel injection quantity and the target air quantity, which is determined on the basis of the engine speed and the fuel injection quantity, also increases continuously from the time t1. The increase in the speed of the target air quantity at this time is the maximum realizable change speed, and in order to make the actual air quantity follow, the throttle 24 fully open while the EGR valve 32 is completely closed. The throttle 24 opens fully, creating the pressure difference between the upstream and downstream sides of the throttle 24 is reduced to a minimum value.

In dem Zeitschaubild wird der Gaspedalbetätigungsgrad vom vollständig offenen Zustand zur Zeit t2 erneut in den vollständig geschlossenen Zustand umgeschaltet. Die Kraftstoffeinspritzung wird durch die Änderung des Gaspedalbetätigungsgrads zur Zeit t2 gestoppt. Die (nicht gezeigte) Maschinendrehzahl wird durch ein Stoppen der Kraftstoffeinspritzung verringert, und die Soll-Luftmenge, die auf der Grundlage der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt wird, wird zum Zeitpunkt t2 abrupt verringert. Im Zeitschaubild wird die Soll-Luftmenge, die auf der Grundlage der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt wird, nach der Zeit t2 in einer gepunkteten Linie gezeichnet. Nach der Steuervorrichtung 100 wird die Korrektur der Soll-Luftmenge wie durch eine durchgezogene Linie gezeichnet durchgeführt, um das Auftreten des Schwalls zu vermeiden. Die Soll-Luftmenge nach der Korrektur ist die Schwallgrenzluftmenge, die eine minimale Luftmenge ist, wobei die minimale Luftmenge dazu fähig ist, den Schwall zu vermeiden.In the time diagram, the accelerator pedal actuation degree is switched over again from the completely open state at time t2 to the completely closed state. The fuel injection is stopped by changing the accelerator operation at time t2. The engine speed (not shown) is decreased by stopping fuel injection, and the target air amount determined based on the engine speed and the fuel injection amount is abruptly decreased at time t2. In the time chart, the target air amount, which is determined based on the engine speed and the fuel injection amount, is drawn in a dotted line after the time t2. After the control device 100 the correction of the target air quantity is carried out as drawn by a solid line in order to avoid the occurrence of the surge. The target amount of air after the correction is the surge threshold amount of air, which is a minimum amount of air, the minimum amount of air being able to avoid the surge.

Im Zeitschaubild ist der Drosselschließgrad in einem Fall, in dem die Drossel vollständig offen gehalten wird, um mit dem Schwall zurechtzukommen, nach der Zeit t2 in einer gepunkteten Linie gezeichnet, und der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel, der dadurch realisiert wird, ist in einer gepunkteten Linie gezeichnet. Wenn die Drossel vollständig geöffnet gehalten wird, wird der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 auf dem Minimalwert gehalten. Nach der Zeit t2 wird die Luftmengensteuerung mittels des EGR-Ventils 32 durchgeführt, wenn jedoch der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 den Minimalwert aufweist, weist der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils 32 auch einen Minimalwert auf. Daher ist das EGR-Ventil 32 wie in einer gepunkteten Linie gezeigt vollständig geöffnet, und der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 32 ist festgelegt. In diesem Fall kann die Soll-Luftmenge nicht realisiert werden, und wie in einer gepunkteten Linie gezeigt wird die tatsächliche Luftmenge größer als die Soll-Luftmenge. Bei der Steuervorrichtung 100 wie mit einer durchgezogenen Linie gezeigt wird jedoch der Schließgrad der Drossel 24 gesteuert, und der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 wird so gesteuert, dass es möglich ist, den minimalen für die Luftmengensteuerung nötigen Druckunterschied sicherzustellen. Daher ist der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 32 nicht auf einem Zustand mit vollständig geöffnetem EGR-Ventil 32 festgelegt, und die Luftmengensteuerung durch den Öffnungsgrads des EGR-Ventils 32 wird wie mit einer durchgezogenen Linie gezeigt effektiv. Folglich kann die tatsächliche Luftmenge nach der Steuervorrichtung 100 wie mit einer durchgezogenen Linie gezeichnet der Soll-Luftmenge folgen. In the time chart, the throttle closing degree in a case where the throttle is kept fully open to cope with the gush is plotted in a dotted line after the time t2, and the pressure difference between the upstream and the downstream side of the throttle is thereby is drawn in a dotted line. When the throttle is kept fully open, the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle 24 kept at the minimum value. After the time t2, the air volume control by means of the EGR valve 32 performed, however, when the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle 24 has the minimum value, the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the EGR valve 32 also a minimum value. Hence the EGR valve 32 fully opened as shown in a dotted line, and the degree of opening of the EGR valve 32 is defined. In this case, the target air amount cannot be realized, and as shown in a dotted line, the actual air amount becomes larger than the target air amount. At the control device 100 however, as shown with a solid line, the degree of closure of the throttle is 24 controlled, and the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle 24 is controlled in such a way that it is possible to ensure the minimum pressure difference required for air volume control. Hence the opening degree of the EGR valve 32 not in a state with the EGR valve fully open 32 and the air volume control through the degree of opening of the EGR valve 32 becomes effective as shown with a solid line. As a result, the actual amount of air after the control device 100 follow the target air volume as drawn with a solid line.

In dem Zeitschaubild wird die Kraftstoffeinspritzung am Zeitpunkt t3 erneut gestartet. Wenn die tatsächliche Luftmenge gegenüber der Soll-Luftmenge am Zeitpunkt t3 wie durch die gepunktete Linie gezeichnet zu groß ist, ist die tatsächliche EGR-Rate sehr viel kleiner als eine geeignete EGR-Rate, und eine erzeugte NOx-Menge steigt. Nach der Steuervorrichtung 100 kann jedoch eine Abweichung zwischen der tatsächlichen Luftmenge und der Soll-Luftmenge wie durch die durchgezogene Linie gezeichnet beschränkt werden. Zudem ist die Soll-Luftmenge zur Zeit t3 die Schwallgrenzluftmenge und ist größer als eine Luftmenge, die auf der Grundlage des Betriebszustands der Maschine 2 bestimmt wird, aber der Unterschied wird minimal gehalten, und daher wird die Erhöhung der erzeugten NOx-Menge beschränkt.In the time diagram, the fuel injection is started again at time t3. If the actual amount of air is too large compared to the target amount of air at time t3 as shown by the dotted line, the actual EGR rate is much smaller than an appropriate EGR rate, and a generated amount of NOx increases. After the control device 100 However, a deviation between the actual air amount and the target air amount can be restricted as shown by the solid line. In addition, the target air quantity at time t3 is the surge air quantity and is larger than an air quantity based on the operating state of the machine 2 is determined, but the difference is kept to a minimum, and therefore the increase in the amount of NOx generated is restricted.

Wie vorstehend beschrieben kann nach der Steuervorrichtung 100 das Auftreten des Schwalls vermieden werden, während die Steuerbarkeit der Luftmenge sichergestellt ist.As described above, after the control device 100 the occurrence of the surge can be avoided while the controllability of the air volume is ensured.

[Anderes Beispiel eines Programms der EGR-Ventilsteuerung][Another example of EGR valve timing program]

8 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Beispiel eines Programms zum Realisieren der vorstehend beschriebenen Funktion der EGR-Ventilsteuereinheit 104 in der Steuervorrichtung 100 zeigt. In 8 haben Prozesse mit denselben Inhalten wie im Programm der in 5 gezeigten EGR-Ventilsteuerung dieselben Schrittnummern. In dem in 8 gezeigten Programm wird der Vorgang im Schritt S203 in dem in 5 gezeigten Programm durch Vorgänge in den Schritten S211 und S212 ersetzt. 8th FIG. 10 is a flowchart showing another example of a program for realizing the above-described function of the EGR valve control unit 104 in the control device 100 shows. In 8th have processes with the same content as in the program of in 5 EGR valve timing shown the same step numbers. In the in 8th The program shown is the process in step S203 in the in 5 shown program through operations in the steps S211 and S212 replaced.

Im Schritt S211 wird eine Basis-Soll-EGR-Rate von einem im ROM gespeicherten Basis-Soll-EGR-Ratenkennfeld aufgenommen. In diesem Kennfeld ist die Basis-Soll-EGR-Rate mit dem Betriebszustand der Maschine 2 oder der Soll-Luftmenge verknüpft.In step S211 a basic target EGR rate is recorded from a basic target EGR rate map stored in the ROM. In this map is the basic target EGR rate with the operating state of the machine 2 or the target air volume.

Im Schritt S212 wird die Soll-EGR-Rate berechnet. Hier wird ein Verhältnis einer Gasmenge, die man durch Multiplizieren der Basis-Soll-EGR-Rate mit der Gesamtgasmenge im Zylinder erhält, zu einer Gasmenge berechnet, die eine Summe der Gasmenge ist, die man durch Multiplizieren der Basis-Soll-EGR-Rate mit der Gesamtgasmenge in dem Zylinder und der Soll-Luftmenge erhält. Ein durch diese Berechnung erhaltener Wert wird als die Soll-EGR-Rate festgelegt.In step S212 the target EGR rate is calculated. Here, a ratio of an amount of gas obtained by multiplying the basic target EGR rate by the total amount of gas in the cylinder is calculated to an amount of gas which is a sum of the amount of gas obtained by multiplying the basic target EGR rate with the total amount of gas in the cylinder and the target amount of air. A value obtained by this calculation is set as the target EGR rate.

[Anderes Beispiel 1 des Programms der Drosselsteuerung][Another example 1 of the throttle control program]

9 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Beispiel 1 des Programms zum Realisieren der Funktion der vorstehend beschriebenen Drosselsteuereinheit 106 in der Steuervorrichtung100 zeigt. In 9 werden Vorgängen, die dieselben Inhalte wie im in 6 gezeigten Programm zur Drosselsteuerung aufweisen, dieselben Schrittnummern zugewiesen. In dem in 9 gezeigten Programm werden die Vorgänge in den Schritten S304 und S305 in dem in 6 gezeigten Programm durch die Vorgänge in den Schritten S311 und S312 ersetzt. 9 10 is a flowchart showing another example 1 of the program for realizing the function of the throttle control unit described above 106 in the control device 100. In 9 operations that have the same content as in 6 have shown program for throttle control, assigned the same step numbers. In the in 9 shown program, the operations in the steps S304 and S305 in the in 6 shown program through the operations in the steps S311 and S312 replaced.

Im Schritt S311 wird ein Drosselschließgradkennfeld aufgenommen, das in dem ROM gespeichert ist. Das Drosselschließgradkennfeld ist ein Kennfeld, in dem der Drosselschließgrad mit der Flussrate der Ansaugluft, dem Druck stromauf der Drossel, dem Druck stromab der Drossel und der Temperatur stromauf der Drossel in Beziehung steht. Das Kennfeld wird auf der Grundlage von Daten gebildet, die man durch Anpassung erhält.In step S311 a throttle closing degree map is recorded, which is stored in the ROM. The throttle closing degree map is a map in which the throttle closing degree is related to the flow rate of the intake air, the pressure upstream of the throttle, the pressure downstream of the throttle and the temperature upstream of the throttle. The map is formed on the basis of data obtained by adaptation.

Im Schritt S312 wird das im Schritt S311 aufgenommene Kennfeld für den Drosselschließgrad auf der Grundlage entsprechender Messwerte, die im Schritt S201 aufgenommen werden, und des im Schritt S303 berechneten Solldrucks stromab der Drossel durchsucht, und der zu einer Suchbedingung passende Drosselschließgrad wird berechnet. Der berechnete Drosselschließgrad wird als der Befehlswert an die Drossel 24 ausgegeben. In step S312 it will in step S311 Recorded map for the degree of throttle closing on the basis of corresponding measured values in the step S201 be included, and the step S303 The target pressure calculated downstream of the throttle is searched, and the throttle closing degree that matches a search condition is calculated. The calculated throttle closing degree is called the command value to the throttle 24 output.

[Anderes Beispiel 2 eines Programms der Drosselsteuerung][Another example 2 of a throttle control program]

10 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Beispiel 2 des Programms zum Realisieren der Funktion der Drosselsteuereinheit 106 wie vorstehend beschrieben in der Steuervorrichtung100 zeigt. Während der Drosselschließgrad in dem jeweiligen Programm wie in 6 und 9 gezeigt durch eine Feed-Forward-Steuerung berechnet wird, wird der Drosselschließgrad in dem in 10 gezeigten Programm durch die Feedback-Regelung berechnet. Nachstehend werden Vorgänge in dem Programm aufeinanderfolgend Schritt für Schritt beschrieben. 10 Fig. 3 is a flowchart showing another example 2 of the program for realizing the function of the throttle control unit 106 as described above in the control device 100. During the throttle closing degree in the respective program as in 6 and 9 is calculated by a feed-forward control, the degree of throttle closing is in the 10 shown program calculated by the feedback scheme. Operations in the program are sequentially described step by step below.

Im Schritt S321 wird der Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Drossel 24 (der Druck stromauf der Drossel) aufgenommen, der auf der Grundlage des Signals des Drucksensors 56 gemessen wird. Zudem wird der Druck auf der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 (der Druck stromab der Drossel) aufgenommen, der auf der Grundlage eines Signals des Drucksensors 54 gemessen wird.In step S321 the pressure on the upstream side of the throttle 24 (the pressure upstream of the throttle) is recorded based on the signal from the pressure sensor 56 is measured. In addition, the pressure on the downstream side of the throttle 24 (the pressure downstream of the throttle) is recorded based on a signal from the pressure sensor 54 is measured.

Im Schritt S322 wird der Soll-Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 aus dem Soll-Druckunterschiedskennfeld aufgenommen.In step S322 becomes the target pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle 24 taken from the target pressure difference map.

Im Schritt S323 wird der tatsächliche Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel 24 durch Abziehen des Drucks stromab der Drossel vom Druck stromauf der Drossel, der im Schritt S321 aufgenommen wurde, berechnet.In step S323 becomes the actual pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle 24 by subtracting the pressure downstream of the throttle from the pressure upstream of the throttle in step S321 was recorded, calculated.

Im Schritt S324 wird eine Abweichung zwischen dem Soll-Druckunterschied, den man im Schritt S322 erhält, und dem tatsächlichen Druckunterschied, der im Schritt S323 berechnet wird, berechnet. Anschließend wird eine Korrekturgröße des Drosselschließgrads durch die Feedback-Regelung (beispielsweise die PI-Regelung) berechnet, um die Abweichung auf null zu bringen.In step S324 there will be a deviation between the target pressure difference that you see in step S322 and the actual pressure difference that occurs in step S323 is calculated, calculated. A correction quantity of the throttle closing degree is then calculated by the feedback control (for example the PI control) in order to bring the deviation to zero.

Im Schritt S325 wird ein neuer Drosselschließgrad durch Hinzufügen der im Schritt S324 berechneten Korrekturgröße zum vorliegenden Drosselschließgrad berechnet. Der berechnete Drosselschließgrad wird als der Befehlswert an die Drossel 24 abgegeben.In step S325 becomes a new throttle closing degree by adding the in step S324 calculated correction variable for the existing degree of throttle closing. The calculated throttle closing degree is called the command value to the throttle 24 issued.

[Anderes Beispiel 3 des Programms der Drosselsteuerung][Another example 3 of the throttle control program]

11 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Beispiel 3 des Programms zum Realisieren der Funktion der Drosselsteuereinheit 106 wie vorstehend beschrieben in der Steuervorrichtung 100 zeigt. In der 11 erhalten Vorgänge, die denselben Inhalt wie das Programm der Drosselsteuerung wie in 10 gezeigt umfassen, dieselben Schrittnummern zugewiesen. In dem in 11 gezeigten Programm werden die Vorgänge in den Schritten S323 und S324 in dem in 10 gezeigten Programm durch die Prozesse in den Schritten S331 und S332 ersetzt. 11 Fig. 3 is a flowchart showing another example 3 of the program for realizing the function of the throttle control unit 106 as described above in the control device 100 shows. In the 11 receive operations that have the same content as the throttle control program as in 10 shown, assigned the same step numbers. In the in 11 shown program, the operations in the steps S323 and S324 in the in 10 shown program through the processes in the steps S331 and S332 replaced.

Im Schritt S331 wird der Solldruck stromab der Drossel durch Abziehen des im Schritt S322 aufgenommenen Solldruckunterschieds vom Druck stromauf der Drossel berechnet, der im Schritt S321 aufgenommen wird.In step S331 the target pressure is downstream of the throttle by subtracting the step S322 Recorded target pressure difference from the pressure upstream of the throttle calculated in the step S321 is recorded.

Im Schritt S332 wird eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen Druck stromab der Drossel, der im Schritt S321 aufgenommen wird, und dem Solldruck stromab der Drossel berechnet, der im Schritt S331 aufgenommen wird. Anschließend wird die Korrekturgröße des Drosselschließgrads, um die Abweichung null zu machen, durch die Feedback-Regelung (beispielsweise die Pl-Regelung) berechnet.In step S332 there will be a discrepancy between the actual pressure downstream of the throttle in step S321 is recorded, and the target pressure downstream of the throttle calculated in the step S331 is recorded. Then the correction quantity of the throttle closing degree, in order to make the deviation zero, is calculated by the feedback control (for example the PI control).

[Andere Modifizierungen][Other modifications]

Der Kompressor, der in dem Ansaugdurchlass der Maschine vorgesehen ist, kann durch die Kurbelwelle angetrieben sein oder kann durch einen elektrischen Motor angetrieben sein.The compressor provided in the intake passage of the engine may be driven by the crankshaft or may be driven by an electric motor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Maschine bzw. BrennkraftmaschineMachine or internal combustion engine
44
Ansaugkrümmerintake manifold
66
Abgaskrümmerexhaust manifold
88th
Einspritzunginjection
1010
Ansaugdurchlassintake passage
1212
AbgasdurchlassExhaust passage
1414
Kompressorcompressor
1616
Turbineturbine
2424
Drosselthrottle
3030
EGR-DurchlassEGR passage
3232
EGR-VentilEGR valve
5252
KurbelwellenwinkelsensorCrank angle sensor
54, 56, 62, 6454, 56, 62, 64
Drucksensorpressure sensor
6060
Temperatursensortemperature sensor
6666
Gaspedalöffnungssensor bzw. GaspedalbetätigungssensorAccelerator opening sensor or accelerator actuation sensor
100100
Steuervorrichtungcontrol device

Claims (5)

Steuervorrichtung für eine Maschine mit interner Verbrennung, die einen Kompressor (14) umfasst, der in einem Ansaugdurchlass (10) vorgesehen ist, eine Drossel (24), die stromab des Kompressors (14) in dem Ansaugdurchlass (10) vorgesehen ist, und ein EGR-Ventil (32), das in einem EGR-Durchlass (30) vorgesehen ist, der eine stromabwärtige Seite der Drossel (24) in dem Ansaugdurchlass (10) mit einem Abgasdurchlass (12) verbindet, mit: einer Schwallvorhersageeinrichtung, um das Auftreten eines Schwalls im Kompressor (14) vorherzusagen; einer Soll-Luftmengeneinstelleinrichtung, um eine Soll-Luftmenge passend zu einem Betriebszustand der Maschine mit interner Verbrennung zu bestimmen, und um die Soll-Luftmenge auf eine Luftmenge zu korrigieren, die dazu fähig ist, den Schwall zu vermeiden, wenn das Auftreten des Schwalls durch die Schwallvorhersageeinrichtung vorhergesagt ist; einer EGR-Ventilsteuereinrichtung, um einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils (32) so zu steuern, dass eine Luftmenge, die in einen Zylinder eingebracht wird, zur Soll-Luftmenge wird, die durch die Soll-Luftmengeneinstelleinrichtung festgelegt ist; und einer Drosselsteuereinrichtung, um einen Druckunterschied zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der Drossel (24) durch Steuern eines Schließgrads der Drossel (24) so zu steuern, dass ein Druckunterschied, der gleich groß wie oder größer als ein vorab festgelegter Wert ist, zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils (32) zumindest dann auftritt, wenn das Auftreten des Schwalls durch die Schwallvorhersageeinrichtung vorhergesagt wird, wobei der Schließgrad der Drossel (24) durch eine Regelung geregelt wird, bei der über die Berechnung der Abweichung zwischen einem Soll-Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel (24) und einem Ist-Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der Drossel (24) eine Korrekturgröße des Schließgrads der Drossel (24) berechnet wird, wodurch ein neuer Schließgrad der Drossel (24) durch Hinzufügen der berechneten Korrekturgröße zu dem vorliegenden Schließgrad der Drossel (24) berechnet wird.An internal combustion engine control device comprising a compressor (14) provided in an intake passage (10), a throttle (24) provided downstream of the compressor (14) in the intake passage (10), and one EGR valve (32) provided in an EGR passage (30) connecting a downstream side of the throttle (24) in the intake passage (10) to an exhaust passage (12), with: a surge predictor to predict the occurrence of a surge in the compressor (14); target air quantity setting means for determining a target air quantity suitable for an operating state of the internal combustion engine and for correcting the target air quantity for an air quantity capable of avoiding the surge when the occurrence of the surge by the surge predictor is predicted; EGR valve control means for controlling an opening degree of the EGR valve (32) so that an amount of air introduced into a cylinder becomes the target air amount determined by the target air amount setting means; and throttle control means for controlling a pressure difference between an upstream and a downstream side of the throttle (24) by controlling a degree of closing of the throttle (24) so that a pressure difference equal to or larger than a predetermined value between an upstream side and a downstream side of the EGR valve (32) occurs at least when the occurrence of the surge is predicted by the surge predictor, wherein the degree of closure of the throttle (24) is regulated by a control in which, by calculating the deviation between a target pressure difference between the upstream and downstream sides of the throttle (24) and an actual pressure difference between the upstream side and one downstream of the throttle (24), a correction amount of the closing degree of the throttle (24) is calculated, whereby a new closing degree of the throttle (24) is calculated by adding the calculated correction amount to the present closing degree of the throttle (24). Steuervorrichtung für die Maschine mit interner Verbrennung nach Anspruch 1, wobei die Drosselsteuereinrichtung den Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Drossel (24) durch die Steuerung des Schließgrads der Drossel (24) so steuert, dass der Druckunterschied, der gleich groß wie oder größer als ein vorab festgelegter Wert ist, zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils (32) auftritt, während eine Luftmenge durch die Steuerung des EGR-Ventils (32) durch die EGR-Ventilsteuereinrichtung gesteuert wird.Control device for the machine with internal combustion after Claim 1 wherein the throttle controller controls the pressure difference between the upstream and downstream sides of the throttle (24) by controlling the degree of closing of the throttle (24) so that the pressure difference, which is equal to or greater than a predetermined value, between the upstream and downstream sides of the EGR valve (32) occurs while an amount of air is controlled by the control of the EGR valve (32) by the EGR valve controller. Steuervorrichtung für die Maschine mit interner Verbrennung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Drosselsteuereinrichtung den Druck der stromabwärtigen Seite der Drossel (24) durch Steuern des Schließgrads der Drossel (24) so verringert, dass eine Menge von EGR-Gas, die nötig ist, um die Soll-Luftmenge zu erreichen, an den Ansaugdurchlass (10) zugeführt wird, ohne das EGR-Ventil (32) vollständig zu öffnen.Control device for the machine with internal combustion after Claim 1 or 2 wherein the throttle control means reduces the pressure of the downstream side of the throttle (24) by controlling the degree of closing of the throttle (24) so that an amount of EGR gas necessary to reach the target air amount is supplied to the intake passage ( 10) is supplied without fully opening the EGR valve (32). Steuervorrichtung für die Maschine mit interner Verbrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schwallvorhersageeinrichtung eine Schwallgrenzluftmenge auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen dem Druck auf einer stromabwärtigen Seite des Kompressors (14) und dem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite des Kompressors (14) berechnet, und beurteilt, dass der Schwall auftritt, wenn die Soll-Luftmenge kleiner als die Schwallgrenzluftmenge ist.Control device for the internal combustion engine according to one of the Claims 1 to 3 wherein the surge predictor calculates a surge threshold air amount based on a ratio between the pressure on a downstream side of the compressor (14) and the pressure on an upstream side of the compressor (14), and judges that the surge occurs when the target air amount is less than the surge air volume. Steuervorrichtung für die Maschine mit interner Verbrennung nach Anspruch 4, wobei die Soll-Luftmengeneinstelleinrichtung die Soll-Luftmenge auf die Schwallgrenzluftmenge korrigiert, wenn das Auftreten des Schwalls durch die Schwallvorhersageeinrichtung vorhergesagt wird.Control device for the machine with internal combustion after Claim 4 wherein the target air amount setting means corrects the target air amount to the surge limit air amount when the occurrence of the surge is predicted by the surge prediction means.
DE102015120741.9A 2014-12-05 2015-11-30 Control device for internal combustion engine Active DE102015120741B4 (en)

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