JP2000220462A - タ―ボ過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

タ―ボ過給機付エンジンの制御装置

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JP2000220462A JP11238919A JP23891999A JP2000220462A JP 2000220462 A JP2000220462 A JP 2000220462A JP 11238919 A JP11238919 A JP 11238919A JP 23891999 A JP23891999 A JP 23891999A JP 2000220462 A JP2000220462 A JP 2000220462A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターボ過給機付エンジンにおいて高回転領域
等で減速が行われたときに、可変翼及び排気還流弁の制
御により効果的に過給効率を高め、再加速時に過給圧の
上昇を速めて加速性能を向上させることができるように
する。 【解決手段】 タービンへの排気流通面積を変化させる
可変翼を備えるとともに、EGR通路及びEGR弁を備
えたターボ過給機付エンジンにおいて、運転状態検出手
段50により検出された運転状態に応じて可変翼及びE
GR弁を制御する制御手段40とを備える。この制御手
段40は、エンジンの高回転領域における高負荷域で上
記可変翼を開き、減速燃料カット領域では上記可変翼を
閉じ、かつ上記EGR弁を少なくとも部分的に開くよう
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れるターボ過給機付エンジンの制御装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば特開平10−47070号
公報、登録実用新案第2573107号公報等に示され
るように、ターボ過給機のタービンに対して開度変更可
能なノズルを形成する可変翼を設け、運転状態に応じて
上記可変翼の開度を調節することでタービンへの排気流
通面積を変化させることにより、タービン効率を制御し
得るようにしたターボ過給機付エンジンが知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような可変翼を
備えたターボ過給機付エンジンにおいて、運転状態に応
じた可変翼の制御としては、通常、エンジンの低回転側
では可変翼の開度を小さくすることで過給効率を高め、
排気量の多い高回転側では可変翼の開度を大きくするよ
うにしている。このように制御した場合、高回転側の運
転領域において可変翼の開度が大きくされている状態で
アクセル開度が小さくされて減速状態となったとき(減
速燃料カット領域に入って燃料供給が停止されたと
き)、ターボ過給機のタービンに与えられる排気エネル
ギーが急激に減少することにより過給圧が大きく低下し
てしまう。そして、この状態から再加速が行われると、
過給圧の上昇が遅くなり、加速性能が悪くなる。
【0004】なお、上記登録実用新案第2573107
号公報に示された装置では、クラッチを備えたマニュア
ルトランスミッション車に搭載されるターボ過給機付デ
ィーゼルエンジンおいて、アクセルセンサと、クラッチ
センサと、可変翼を制御するコントローラとを備え、ア
クセル開度が零、あるいはクラッチがオフとなるギヤチ
ェンジ時等に、上記可変翼を絞るように制御することに
よって過給圧の低下を抑制し、これにより、ギヤチェン
ジ後のアクセル踏み込み時に過給圧の上昇を速め、スモ
ークの低減及び加速レスポンスの向上を図るようにして
おり、このような技術に基づき、高回転領域でも減速状
態となったとき可変翼を絞るようにすることが考えられ
る。
【0005】しかし、高回転領域では低負荷の減速状態
でも比較的排気量が多いため、単に可変翼を絞るだけで
は、必要以上に排気の流通が制限されて排圧が過度に上
昇し、却って過給効率の向上がさまたげられる。
【0006】ところで、排気通路と吸気通路とを排気還
流通路により連通し、この排気還流通路に排気還流量を
調節する排気還流弁を介設した排気還流装置は一般に知
られているが、上記の可変翼を有するターボ過給機をエ
ンジンにおいて、減速時の可変翼の制御と排気還流弁の
制御との関係については、従来、充分に考慮さていなか
った。
【0007】本発明は、このような事情に鑑み、高回転
領域等において減速が行われたときに、可変翼及び排気
還流弁の制御により効果的に過給効率を高め、再加速時
に過給圧の上昇を速めて加速性能を向上させることがで
きるターボ過給機付エンジンの制御装置を提供するもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
排気通路にターボ過給機のタービンへの排気流通面積を
変化させる可変翼を備えるとともに、排気通路と吸気通
路とを排気還流通路により連通し、この排気還流通路に
排気還流量を調節する排気還流弁を介設したターボ過給
機付エンジンにおいて、エンジンの運転状態を検出する
運転状態検出手段と、この運転状態検出手段により検出
された運転状態に応じて上記可変翼及び排気還流弁を制
御する制御手段とを備え、この制御手段は、エンジンの
高回転領域における高負荷域で上記可変翼を開き、エン
ジンの高回転領域における減速領域では上記可変翼を閉
じ、かつ上記排気還流弁を少なくとも部分的に開くよう
に制御することを特徴とする。
【0009】この装置によると、高回転領域での減速時
に、ターボ過給機の駆動量の急激な減少が抑制されて、
再加速時の過給性能向上に有利となる。すなわち、高回
転領域における高負荷側では可変翼が開かれ、この状態
からの減速時には、排気エネルギーが減少するので可変
翼が開かれたままでは過給機駆動量が減少して急激に過
給圧が低下するが、このような場合に可変翼が閉じられ
ることにより、過給効率が高められて、急激な過給圧の
低下が抑制される。この場合、減速時でも高回転領域で
は比較的排気流量が多いが、排気還流弁が少なくとも部
分的に開かれることにより排気ガスの一部が排気還流通
路に逃がされるので、排圧が過度に高くなることはな
く、効果的に過給効率が高められる。そして、このよう
に減速時に過給効率が高められて過給圧の低下が抑制さ
れることにより、減速直後に加速が行われる再加速時に
は速やかに過給圧が高められる。
【0010】この発明の装置において、上記制御手段に
より可変翼を閉じ、かつ排気還流弁を少なくとも部分的
に開くようにする制御は、高回転領域における減速燃料
カット領域で行うこと(請求項2)が効果的である。
【0011】すなわち、高回転領域においてとくに減速
燃料カット領域にまで減速されたときには燃料供給の停
止により排気エネルギーが大きく減少するので、このよ
うな場合に可変翼を閉じて過給効率を高めることにより
急激な過給圧の低下を抑制することが、より強く要求さ
れる。また、減速燃料カット領域において燃料供給が停
止されているときにエンジンから排気通路へ流れるガス
は新気であるので、この新気が排気還流通路を通って吸
気通路に還流されると、排気還流通路や吸気通路の排気
還流通路接続部分等を冷却する作用が得られる。このた
め、再加速時に吸気の温度が低くされて吸気の密度が高
められ、新気の充填効率を高めるのに有利となる。
【0012】上記制御手段は、エンジンの運転状態が高
回転領域における減速燃料カット領域にあり、かつ、エ
ンジン温度が所定値より高いときには排気還流弁を全開
とすること(請求項3)が好ましい。すなわち、高回転
領域にあってエンジン温度が高いときは高温の排気ガス
が還流されることにより排気還流通路や吸気通路の排気
還流通路接続部分の温度が高くなっているが、このよう
な状況において減速燃料カット領域に移行したときは、
排気還流弁が全開とされることにより、上記のような排
気還流通路等を冷却する作用が高められ、再加速時に吸
気温度を低くして充填効率を高める作用が充分に得られ
る。
【0013】上記排気還流通路にこの通路を通る還流ガ
スを冷却する還流ガス冷却手段が設けられている場合
(請求項4)には、減速燃料カット中に排気還流弁が開
かれることにより上記還流ガス冷却手段が冷却され、還
流ガス冷却手段の冷却機能の回復等に有利となる。
【0014】また、吸気通路におけるターボ過給機のコ
ンプレッサの下流に吸気絞り弁を設け、この吸気絞り弁
より下流に排気還流通路を接続しているターボ過給機付
エンジンにあっては、上記制御手段が、可変翼及び排気
還流弁の制御に加え、高回転領域における減速燃料カッ
ト領域で吸気絞り弁を開くように制御すること(請求項
5)により、減速燃料カット中の過給状態や再加速性等
が良好となる。すなわち、上記吸気絞り弁は、燃料カッ
ト領域以外で排気還流が行われるときに必要に応じて絞
られることにより、排気還流を促進する作用を有する
が、減速燃料カット領域で上記可変翼が閉じられて過給
効率が高められるように制御されるときは、吸気絞り弁
が過給作用を妨げたりターボ過給機のコンプレッサと吸
気絞り弁との間の圧力上昇によるサージングを招いたり
することを避けるため、吸気絞り弁が開かれる。
【0015】また、請求項6に係る発明は、ターボ過給
機のタービンへの排気流通面積を変化させる可変翼を備
えるとともに、排気通路と吸気通路とを排気還流通路に
より連通し、この排気還流通路に排気還流量を調節する
排気還流弁を介設したターボ過給機付エンジンにおい
て、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、この運転状態検出手段により検出された運転状態に
応じて上記可変翼及び排気還流弁を制御する制御手段と
を備え、この制御手段は、エンジンの運転状態が減速燃
料カット領域に移行したとき、上記可変翼を閉方向に作
動し、かつ、この可変翼の開度及び排気還流弁の開度を
ターボ過給機の過給効率が高くなるように制御すること
を特徴とする。
【0016】この装置によると、減速燃料カット領域に
移行することによって排気エネルギーが急激に減少する
状態となったときに、過給効率が高くなるように可変翼
の開度及び排気還流弁の開度が制御されることにより、
過給圧の低下が緩やかになり、減速燃料カット領域から
の再加速時には速やかに過給圧が高められる。
【0017】この発明の装置において、上記制御手段に
よる制御としては、例えば、減速燃料カット領域以外の
運転領域において中,高回転領域で可変翼を中間開度乃
至全開とし、かつ少なくとも低,中負荷領域で排気還流
弁を開弁するとともに、減速燃料カット領域では可変翼
及び排気還流弁をそれぞれ小開度とするように制御する
(請求項7)。このようにすると、中,高回転領域にお
ける低,中負荷領域等では上記可変翼が中間開度以上に
開かれるとともに排気還流弁が開かれ、このような運転
状態から減速燃料カット領域に移行すると可変翼及び排
気還流弁の各開度がそれぞれ小さくなる方向に制御され
ることで過給効率が高められる。
【0018】上記制御手段による減速燃料カット領域で
の制御としては、上記可変翼を全閉とし、かつ、排気還
流弁の開度をターボ過給機の過給効率が大きくなるよう
に制御してもよい(請求項8)。この場合、減速燃料カ
ット領域においてエンジンの低回転側ほど排気還流弁の
開度を小さくするように制御すればよい(請求項9)。
つまり、エンジン低回転側ほどエンジンから排気通路に
流れるガスの流量が少なくなるので、それに応じて排気
還流通路に逃がすガスの量を少なくすることで過給効率
が高められる。
【0019】なお、排気ガスの還流を行うべき運転状態
では空燃比が目標空燃比となるように排気還流弁を制御
すること(請求項10)が好ましく、このようにすれ
ば、NOx及びスモークの低減等に適した空燃比となる
ように排気還流量及び新気量が調整される。そして、減
速燃料カット領域に移行したときには過給効率向上等に
有利なように制御状態が変更される。
【0020】また、再加速開始時は排気還流弁を閉じる
ようにすれば(請求項11)、新気量が増加されてスモ
ーク低減及び加速性能向上に有利となる。
【0021】また、請求項12に係る発明は、排気通路
にターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させ
る可変翼を備え、吸気通路に吸気絞り弁を備えるととも
に、可変翼上流の排気通路と吸気絞り弁下流の吸気通路
とを排気還流通路により連通し、この排気還流通路に排
気還流量を調節する排気還流弁を介設したターボ過給機
付エンジンにおいて、エンジンの運転状態を検出する運
転状態検出手段と、この運転状態検出手段により検出さ
れた運転状態に応じて上記可変翼及び吸気絞り弁を制御
する制御手段とを備え、この制御手段は、エンジンの減
速燃料カット領域で、上記可変翼を閉じるとともに上記
吸気絞り弁を開くように制御することを特徴とするもの
である。
【0022】この構成によると、減速燃料カット領域に
移行することによって排気エネルギーが急激に減少する
状態となったときに、上記可変翼が閉じられることによ
り過給効率が高められ、急激な過給圧の低下が抑制され
る。このとき、吸気絞り弁は開かれるため、吸気絞り弁
が過給作用を妨げたりターボ過給機のコンプレッサと吸
気絞り弁との間の圧力上昇によるサージングを招いたり
することが避けられる。こうして減速燃料カット時に過
給圧の低下を抑制する作用が有効に得られることによ
り、再加速時には速やかに過給圧が高められる。
【0023】この装置において、エンジンの運転状態が
緩減速状態のときには吸気絞り弁を全開より所定量だけ
開度が小さい部分絞りとするように制御してもよい(請
求項13)。つまり、緩減速状態では急減速状態と比べ
ると過給圧の低下が緩やかであって、吸気絞り弁を多少
絞っても再加速性の悪化やサージングの発生等の不都合
を招くことがない。そして、吸気絞りを多少絞ることで
排気還流通路から吸気通路へのガスの導入等に有利とな
る。
【0024】なお、上記のような本発明の装置におい
て、上記制御手段は、少なくとも部分負荷領域での定常
運転時に、吸気圧力検出手段により検出された実過給圧
が要求負荷に対応して設定された目標過給圧となるよう
に可変翼を制御し(請求項14)、あるいは、可変翼開
度検出手段により検出される開度が目標開度となるよう
に可変翼を制御すること(請求項15)が好ましい。こ
のようにすると、定常運転時等には過給圧が適度に調整
されるように可変翼がフィードバック制御される。そし
て、減速燃料カット領域に移行したときには可変翼のフ
ィードバック制御が停止されて、過給効率を高めるよう
に可変翼の制御状態が変更される。
【0025】また、請求項16に係る発明は、排気通路
にターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させ
る可変翼を備えるとともに、可変翼上流の排気通路と吸
気通路とを排気還流通路により連通し、この排気還流通
路に排気還流量を調節する排気還流弁を介設したターボ
過給機付エンジンにおいて、エンジンの運転状態を検出
する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段により
検出された運転状態に応じて上記可変翼及び排気還流弁
を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、可変翼
が少なくとも部分的に開いている有負荷運転領域からの
エンジン減速時に上記可変翼を閉方向に作動し、かつ、
排気還流弁を当該エンジン減速時の運転状態に応じて特
定運転時に閉弁させるように制御することを特徴とす
る。
【0026】この装置によると、有負荷運転領域からの
エンジン減速時に、上記可変翼の閉方向の作動と運転状
態に応じた排気還流弁の制御とにより過給効率が高めら
れて、過給圧の低下が抑制され、再加速時の過給圧上昇
が速められることとなる。
【0027】この発明の装置において、上記制御手段
は、エンジン回転数が所定回転数以下の低回転乃至中回
転領域でのエンジン減速時に、上記可変翼を閉方向に作
動するとともに排気還流弁を閉弁させるようになってい
ること(請求項17)が好ましい。
【0028】このようにすれば、低回転乃至中回転領域
での所定エンジン減速時に、可変翼が閉じられることと
排気還流弁が閉弁されることとにより過給圧の低下を抑
制する作用が高められる。また、低回転乃至中回転領域
では高回転領域と比べて排気ガス量が少ないので、排気
還流弁を閉弁しても排圧が極端に高くなりすぎることは
ない。
【0029】また、上記制御手段は、燃料供給状態のエ
ンジン減速時に、上記可変翼を閉方向に作動するととも
に排気還流弁を閉弁させるようし(請求項18)、とく
に燃料カット状態のエンジン減速時には排気還流弁を開
弁させ、燃料供給状態のエンジン減速時には排気還流弁
を閉弁させるようにすること(請求項23)が好まし
い。
【0030】このようにすれば、燃料カット状態の減速
時には、排気還流通路を通って吸気通路に還流される新
気により排気還流通路や吸気通路の排気還流通路接続部
分等が冷却されて、再加速時に吸気の密度が高められ、
新気の充填効率を高めるのに有利となる。一方、排気還
流弁を開いてもこのような作用が得られない燃料供給状
態のエンジン減速時には、排気還流弁が閉弁されて、排
気還流通路に排気ガスが逃がされることが防止され、可
変翼が閉じられることと相俟って過給圧の低下を抑制す
る作用が高められる。
【0031】また、吸気圧力状態を検出する吸気圧力検
出手段を備えるとともに、上記制御手段は、減速前の有
負荷運転時には上記吸気圧力検出手段により検出される
実過給圧が要求負荷に対応して設定される目標過給圧と
なるように可変翼をフィードバック制御し、この状態か
らのエンジン減速時には可変翼のフィードバック制御を
停止し、このフィードバック制御停止状態からの再加速
時には加速開始後の目標過給圧の上昇に応じて可変翼の
フィードバック制御を開始するようにすればよく(請求
項19)、例えば実過給圧が目標過給圧より低くなった
ときに可変翼のフィードバック制御を開始する(請求項
20)。
【0032】このようにすれば、減速後に再加速が行わ
れる場合に、目標過給圧が実過給圧より低い間は目標過
給圧に対応して実過給圧が低下することのないようにフ
ィードバック制御が停止され、目標過給圧が実過給圧よ
り高くなればその目標過給圧に実過給圧が追従するよう
にフィードバック制御が再開される。
【0033】また、上記制御手段は、減速前の有負荷運
転時には空燃比が目標空燃比となるように排気還流弁を
フィードバック制御し、この状態からのエンジン減速時
には排気還流弁のフィードバック制御を停止し、このフ
ィードバック制御停止状態からの再加速時には燃料噴射
量の増加に応じて排気還流弁のフィードバック制御を開
始すること(請求項21)が好ましい。
【0034】このようにすれば、燃料噴射量の少ないエ
ンジン減速時には排気還流弁のフィードバック制御を停
止して過給圧の低下の抑制に有利な状態を維持するが、
燃料噴射量が増加すると排気エネルギーが増加して排気
ガスが多少排気還流通路に逃がされても過給圧の低下を
招くことがないことから、エミッションの悪化防止等の
ため排気還流弁のフィードバック制御が再開される。
【0035】また、上記制御手段は、減速判定時点から
所定時間内に加速操作が行われたときに減速時の制御か
ら再加速時の制御に変更するようになっていればよい
(請求項22)。このようにすれば、減速時に過給圧の
低下を抑制する作用が再加速時の過給圧上昇に有効に寄
与する。
【0036】また、吸気圧力状態を検出する吸気圧力検
出手段を備え、上記制御手段は、有負荷運転領域で、上
記吸気圧力検出手段により検出される実過給圧が要求負
荷に対応して設定される目標過給圧となるように可変翼
をフィードバック制御するとともに、有負荷運転領域か
らのエンジン減速時にも可変翼をフィードバック制御
し、かつ、このエンジン減速時の可変翼のフィードバッ
ク制御を、要求負荷の変化に対して目標過給圧の変化に
一次遅れを持たせつつ行うようにすること(請求項2
4)が好ましい。
【0037】このようにすれば、エンジン減速時に、目
標過給圧は急激に低下してもその一次遅れの演算値の低
下は緩やかであることから、フィードバック制御により
実過給圧が上記一次遅れの演算値に追従すべく可変翼が
閉方向に作動され、過給圧の低下が抑制されることとな
る。
【0038】上記のような目標過給圧の変化に一次遅れ
を持たせての可変翼のフィードバック制御は、燃料カッ
ト状態の減速時に行うようになっていること(請求項2
5)が好ましい。このようにすれば、エミッションに直
接関係しない燃料カット時に目標過給圧をなましつつフ
ィードバック制御を続行することにより、エンジンの安
定性を高めておくことができる。
【0039】また、ターボ過給機のコンプレッサより下
流の吸気通路に配置された吸気絞り弁と、この絞り弁よ
り下流の吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出手段とを
備え、上記制御手段は、有負荷運転領域で、上記吸気圧
力検出手段により検出される実過給圧が要求負荷に対応
して設定される目標過給圧となるように可変翼をフィー
ドバック制御するとともに、有負荷運転領域からのエン
ジン減速時にも可変翼のフィードバック制御を行い、か
つ、この減速運転時に上記吸気絞り弁を閉方向に作動す
るようになっていること(請求項26)が好ましい。
【0040】このようにすれば、エンジン減速時に、吸
気絞り弁下流の吸気圧力は急激に低下し、この圧力と目
標過給圧との偏差に応じて吸気絞り弁のフィードバック
制御が行われることにより、可変翼が閉方向に作動さ
れ、過給圧の低下が抑制されることとなる。
【0041】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る制御装置を
備えたターボ過給機付エンジンの実施形態を示してい
る。図示のエンジンはディーゼルエンジンであり、その
エンジン本体1には吸気通路2及び排気通路3が接続さ
れている。また、このエンジンにはターボ過給機5が装
備され、このターボ過給機5は、吸気通路2に設けられ
たコンプレッサ6と、コンプレッサ6を排気エネルギー
により駆動するために排気通路3に設けられたタービン
7とを備えるとともに、後述のような可変翼8を具備し
ている。さらにこのエンジンには、排気通路3と吸気通
路2とを連通するEGR通路11と、このEGR通路1
1に介設されたEGR弁(排気還流弁)12とを有する
EGR装置(排気還流装置)が設けられている。
【0042】エンジン各部の構造を具体的に説明する
と、エンジン本体1の各シリンダ14には燃焼室内に燃
料を噴射する多噴口の燃料噴射弁15が配設されてい
る。これらの燃料噴射弁15の燃料入口側は分配通路1
6を介してコモンレール(共通管)17に接続され、こ
のコモンレール17が燃料噴射ポンプ18に接続されて
おり、燃料噴射ポンプ18から送給された燃料がコモン
レール17で蓄圧された上で各燃料噴射弁15に送られ
るようになっている。各燃料噴射弁15は、制御信号に
応じて燃料噴射時間及び噴射時期の制御が可能な構造と
なっている。各燃料噴射弁15の燃料出口側はリターン
通路19に接続されている。上記吸気通路2には、その
上流側から順にエアフローセンサ(吸入空気量検出手
段)21と、ターボ過給機5のコンプレッサ6と、イン
タークーラ22と、吸気絞り弁23と、サージタンク2
4とが配設されるとともに、サージタンク24に吸気圧
力センサ(吸気圧力検出手段)25が設けられている。
【0043】上記吸気絞り弁23は、特定運転領域でE
GR導入促進等のため吸気通路2を絞るものであり、負
圧応動式のアクチュエータ23aにより駆動されるよう
になっている。このアクチュエータ23aは電磁弁26
Aを介してバキュームポンプ27に接続されており、上
記電磁弁26Aがデューティ制御されることでアクチュ
エータ23aに対する負圧と大気圧との導入割合が調整
され、これにより吸気絞り弁23の開度が制御されるよ
うになっている。
【0044】また、上記排気通路3には、ターボ過給機
5のタービン7と、触媒コンバータ28とが配設されて
いる。
【0045】上記ターボ過給機5は、図2に示すように
タービン7の周囲にノズルを形成する多数の可変翼8を
備えたVGT(バリアブルジオメトリーターボ)からな
っている。すなわち、このターボ過給機5(以下、VG
T5と呼ぶ)は、可変翼8の角度調節により、図2
(a)に示す全閉(流通面積最小)から図2(b)に示
す全開(流通面積最大)までにわたり可変翼8の開度つ
まりノズル開口面積(タービンへの排気流通面積)が可
変となり、これによってタービン効率が制御されるよう
に構成されている。
【0046】図1中に示すように上記可変翼8は負圧応
動式のアクチュエータ8aにより駆動され、このアクチ
ュエータ8aは電磁弁26Bを介してバキュームポンプ
27に接続されている。そして、上記電磁弁26Bがデ
ューティ制御されることでアクチュエータ8aに対する
負圧と大気圧との導入割合が調整され、これによりVG
T5の可変翼開度が制御されるようになっている。
【0047】また、上記EGR通路11は、その一端部
が排気通路3におけるタービン7の上流側、例えば排気
マニフォールドの集合部に接続されるとともに、他端部
が上記吸気通路2における吸気絞り弁23の下流側、例
えばサージタンク24もしくはその上流に接続されてい
る。このEGR通路11にはEGRクーラー(還流ガス
冷却手段)29とEGR弁12が介設されている。上記
EGRクーラー29は、EGR通路11を通る還流排気
ガスを冷却するもので、例えばエンジン冷却水が導かれ
る水冷式となっている。
【0048】上記EGR弁12は、デューティ制御可能
な電磁弁26Cを介してバキュームポンプ27に接続さ
れ、上記電磁弁26Cがデューティ制御されることでE
GR弁12の負圧室に対する負圧と大気圧との導入割合
が調整され、これによりEGR弁12の開度が制御され
るようになっている。
【0049】上記燃料噴射弁15及び上記各電磁弁26
A,26B,26Cにはコントロールユニット(EC
U)30から制御信号が出力される。このECU30に
は、上記エアフローセンサ21及び吸気圧力センサ25
からの信号が入力され、さらに、アクセル開度を検出す
るアクセル開度センサ31、エンジンのクランク角を検
出するクランク角センサ32、上記コモンレール17内
の燃料圧力を検出するコモンレール圧力センサ33、エ
ンジンの冷却水温度を検出する水温センサ34等からの
信号も入力されるようになっている。
【0050】そして、上記ECU30から燃料噴射弁1
5に出力される制御信号により燃料噴射弁15からの燃
料噴射量及び噴射時期が制御され、また電磁弁26A,
26B,26Cに出力される制御信号(デューティ信
号)により吸気絞り弁23、VGT5の可変翼8及びE
GR弁12がそれぞれ制御されるようになっている。
【0051】上記ECU30は、図3に示すように、燃
料噴射弁15の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手
段35及びコモンレール17内の燃料圧力を制御するコ
モンレール圧制御手段36を有するとともに、運転状態
検出手段50と、この運転状態検出手段50により検出
される運転状態に応じてVGT5の可変翼8、EGR弁
12及び吸気絞り弁23を制御する制御手段40を有し
ている。
【0052】上記燃料噴射量制御手段35は、アクセル
開度センサ31によって検出されたアクセル開度Acc
elと、エンジン回転数検出手段51によってクランク
角信号の周期の計測等により検出されたエンジン回転数
Neとに基づき、予め設定されたマップ37からエンジ
ンの目標トルクTrqsolを読み出すとともに、この
目標トルクTrqsolと、エンジン回転数Neと、上
記エアフローセンサ21によって検出された実新気量F
Airとに基づき、予め設定された三次元マップ38か
ら目標燃料噴射量Fsolを読み出し、この目標燃料噴
射量Fsolと、コモンレール圧力センサ21によって
検出されたコモンレール17内の燃料圧力CRPとに基
づいて燃料噴射弁15の励磁時間を調節することによ
り、燃料噴射量を制御するように構成されている。
【0053】コモンレール圧力制御手段36は、上記目
標トルクTrqsolとエンジン回転数Neとに基づ
き、予め設定されたマップ39から目標コモンレール圧
力CRPsolを読み出し、この目標コモンレール圧力
CRPsolと検出された燃料圧力CRPとに基づいて
燃料系に設けられた図外の燃料圧力調整手段を制御する
ようになっている。
【0054】また、上記制御手段40は、EGR制御手
段41、VGT制御手段42及び吸気絞り弁制御手段4
3を含んでいる。
【0055】EGR制御手段41は、少なくとも部分負
荷領域での定常運転時に、空燃比が目標空燃比A/Fs
olとなるようにEGR弁12をフィードバック制御す
る。すなわち、フィードバック制御時には、上記目標ト
ルクTrqsolとエンジン回転数Neとに基づいて予
め設定されたマップ44から目標空燃比A/Fsolが
読み出され、この目標空燃比A/Fsolと上記目標燃
料噴射量Fsolとに基づき、目標新気量演算部45に
よりエンジン本体1の燃焼室に吸入される新気の目標新
気量FAsolが演算され、この目標新気量FAsol
の演算値とエアフローセンサ21で検出された実新気量
FAirとがEGR制御手段41に入力される。
【0056】そして、EGR制御手段41により、目標
新気量FAsolと実新気量FAirとの偏差に応じた
制御信号(デューティ信号)がEGR弁駆動用の電磁弁
26Cに出力されることにより、上記偏差をなくすよう
にEGR弁12の開度がフィードバック制御される。こ
のような制御を以下にエアフローフィードバック制御と
呼ぶ。
【0057】VGT制御手段42は、少なくとも部分負
荷領域での定常運転時に、過給圧が目標過給圧となるよ
うに、VGT5の可変翼8をフィードバック制御する。
すなわち、上記目標トルクTrqsolとエンジン回転
数Neとに基づいて予め設定されたマップ46から目標
過給圧Bstsolが読み出され、この目標過給圧Bs
tsolと吸気圧力センサ24で検出された実過給圧B
stとがVGT制御手段42に入力される。そして、V
GT制御手段42により、上記実過給圧Bstと目標過
給圧Bstsolとの偏差に応じた制御信号(デューテ
ィ信号)がVGT駆動用の電磁弁26Bに出力されるこ
とにより、上記偏差をなくすように可変翼8の開度がフ
ィードバック制御される。このような制御を以下に過給
圧フィードバック制御と呼ぶ。
【0058】当実施形態では上記EGR制御手段41及
びVGT制御手段42が、運転状態検出手段50によっ
て検出される運転状態に応じ、図4中に示す部分負荷領
域Bでエアフローフィードバック制御及び過給圧フィー
ドバック制御を行う一方、アイドル運転領域A、高負荷
運転領域C及び所定の減速運転領域(減速燃料カット領
域)Dで運転状態に応じたオープン制御を行う。
【0059】すなわち、上記運転状態検出手段50によ
りエンジン負荷に相当する値(目標トルクTrqsol
またはアクセル開度Accelあるいは目標燃料噴射量
Fsol)とエンジン回転数Neとに基づいて運転状態
を検出する。この運転状態の検出に基づく制御のため
に、予め図4のように運転領域がアイドル運転領域A、
部分負荷領域B、高負荷領域C及び減速燃料カット領域
Dに区分されている。
【0060】上記アイドル運転領域Aでは、VGT5の
可変翼8が全閉とされるとともに、EGR弁12が全開
とされる。また、高負荷領域Cでは、EGRによるエン
ジン出力の低下を避けるためEGR弁12が閉じられる
とともに、VGT5の制御として高負荷低回転領域では
過給効率を高めるため可変翼全閉とされ、排気流量の多
い高負荷高回転領域C3ではサージング防止のため可変
翼全開とされ、高負荷中回転領域では回転数上昇に応じ
て可変翼開度が大きくされる。
【0061】減速燃料カット領域Dは、ノーロードライ
ン(図4中の一点鎖線)よりも低負荷側の減速運転領域
のうち、とくにアクセル全閉及びその近傍の低負荷域
で、かつ、所定回転数以上の領域であり、この領域Dで
は、燃料供給が停止されるとともに、VGT5の可変翼
8が閉じられ、かつEGR弁12が少なくとも部分的に
開かれる。当実施形態では、後述の図5に示すフローチ
ャートのように、減速燃料カット領域内ではエンジン回
転数と水温センサ34で検出されるエンジン温度とに応
じてEGR弁12の開度が変えられる。
【0062】なお、上記吸気絞り弁制御手段43は、運
転状態に応じて吸気絞り弁23を制御し、例えばEGR
が行われる運転領域では吸気絞り弁23を絞り、減速燃
料カット領域では吸気絞り弁23を開くように制御す
る。
【0063】上記制御手段40による制御の一例を図5
のフローチャートによって説明する。
【0064】このフローチャートの処理がスタートする
と、まずステップS1でエンジン回転数Ne、アクセル
開度Accel、燃料噴射量、エンジン温度(エンジン
冷却水温度)、過給圧(吸気圧力)Bst及びエアフロ
ーセンサ21の出力等が読み込まれ、続いてステップS
2で減速運転状態か否かが判定され、減速運転状態であ
ればさらにステップS3で減速燃料カット領域Dにある
か否かが判定される。
【0065】減速燃料カット領域Dにある場合、ステッ
プS4でこの減速燃料カット領域D内の高回転領域にあ
るか否かが判定され、その判定がYESの場合はステッ
プS5でエンジン温度が所定値以上のエンジン高温状態
か否かが判定される。
【0066】減速燃料カット領域内の高回転領域にあっ
て、エンジン高温状態にある場合には、VGT5の可変
翼8が全閉とされるとともに、EGR12が全開とさ
れ、かつ、吸気絞り弁23が全開とされる(ステップS
6,S7,S8)。減速燃料カット領域内で低・中回転
領域にある場合や、エンジン温度が所定値より低いとき
は、VGT5の可変翼8が全閉とされるとともに、EG
R弁12が部分開度とされ、かつ、吸気絞り弁23が全
開とされる(ステップS9,S10,S11)。
【0067】なお、減速燃料カット領域以外では、ステ
ップS12でVGT5、EGR弁12及び吸気絞り弁2
3が運転状態等に応じて制御され、例えば前述のように
部分負荷域Bではエアフローフィードバック制御及び過
給圧フィードバック制御が行われるとともに吸気絞り弁
23が必要に応じて絞られ、アイドル運転領域ではEG
R弁12が開、VGT5の可変翼8が閉とされるととも
に、吸気絞り弁23が必要に応じて絞られ、高負荷領域
ではEGR弁12が閉、吸気絞り弁23が開とされると
ともにVGT5の可変翼8が低回転側で閉じられ、高回
転側で開かれるように制御される。
【0068】以上のような当実施形態の装置によると、
高回転高負荷領域では、出力向上に有利なようにEGR
弁12が閉じられてEGRが停止されるとともに吸気絞
り弁23が開かれ、かつ、VGT5の可変翼8が開かれ
ることにより、過度の排圧上昇が避けられて、サージン
グが防止される。そして、排気エネルギーが大きい高回
転高負荷領域では可変翼8が開かれた状態において高い
過給性能が得られる。また、部分負荷領域では、エアフ
ローフィードバック制御により、EGR量及び新気量が
適度に調整されてNOx及びスモークを低減し得る空燃
比となるようにEGR弁12の開度が制御されるととも
に、過給圧フィードバック制御により、適度の過給圧が
得られるようにVGT5の可変翼開度が制御される。
【0069】このような高回転高負荷領域Cや部分負荷
領域Bから減速操作が行われると負荷の低下に伴って排
気エネルギーが減少し、とくに減速燃料カット領域Dま
で移行すると燃料供給が停止されることにより排気エネ
ルギーが急激に減少するが、この場合に、VGT5の可
変翼8が閉じられることにより、過給圧の低下が抑制さ
れる。つまり、一般にVGT5の制御としては高回転領
域で可変翼8が開かれるが、当実施形態の装置では高回
転領域であっても燃料カット領域Dでは可変翼8が閉じ
られることにより、過給効率が高められて、排気エネル
ギーの減少に対して過給作用の低下が抑制され、過給圧
の低下が緩やかになる。
【0070】また、燃料カット領域にあるときにEGR
弁12は少なくとも部分的に開かれることにより、VG
T5の可変翼8が閉じている状態で排圧が上昇しすぎな
いように調整される。すなわち、燃料カット領域であっ
ても高回転側ではエンジンから排気通路に排出されるガ
ス(空気)の流量が比較的多いので、VGT5の可変翼
8が閉じられることによって排圧が上昇し易くなるが、
EGR弁12が開かれることにより、排気通路を流れる
ガスの一部がEGR通路11に逃がされ、排圧の過度の
上昇が避けられる。さらに、燃料カット時にエンジン本
体1から排気通路3へ流れるガスは新気であるので、こ
の新気がEGR通路11を通って吸気通路2に還流され
ることにより、EGR通路11やこの通路中に介設され
たEGRクーラー29、及び吸気系のサージタンク24
等を冷却する作用も得られる。
【0071】減速燃料カット時にこのようにVGT5の
可変翼8及びEGR弁12が制御されることにより、減
速燃料カット領域Dから加速操作(アクセル踏み込み)
が行われる再加速時には、スモークの発生が抑制されつ
つ加速応答性が高められる。すなわち、減速燃料カット
中にVGTの可変翼が閉じられて過給圧の低下が抑制さ
れているので、再加速時に速やかに過給圧が高められる
とともに、減速燃料カット中にEGR弁が開かれてEG
R系や吸気系が冷却されているので、再加速時に吸気の
温度が低くされて吸気の密度が高められる。これらの作
用により、再加速時の新気の充填効率が高められ、それ
に伴いスモークの発生が抑制されつつ燃料噴射量が増加
され、加速性能が高められる。
【0072】とくに図5に示す例では、減速燃料カット
領域でVGT5の可変翼8が全閉とされる一方、EGR
弁12がエンジン回転数及びエンジン温度に応じて制御
されることにより、排圧や冷却作用等が適切に調整され
る。すなわち、燃料カット領域内の高回転領域でのエン
ジン高温時には、排圧が上昇し易くなるとともに、再加
速時に吸気温度が高くなることによる密度低下(充填効
率の低下)を招き易くなることから、EGR弁12が全
開とされることにより、排圧上昇を抑制する作用と、E
GR系及び吸気系を冷却する作用とが高められる。ま
た、減速燃料カット領域内の低・中回転領域にあるとき
や高回転領域であってもエンジン温度が低いときは、E
GR弁12が部分開度とされることにより、排気通路3
からEGR通路11へ逃がされるガスが燃料カット領域
内の高回転領域でのエンジン高温時と比べて少なくさ
れ、過給圧低下を抑制する作用が高められる。
【0073】また、吸気絞り弁23は、減速燃料カット
領域で全開とされることにより、吸気絞り弁23が過給
作用を妨げたり、ターボ過給機5のコンプレッサ6と吸
気絞り弁23との間の吸気圧力が過度に上昇してサージ
ングを招いたりすることが避けられる。
【0074】なお、再加速時の制御としては、加速後の
運転状態に応じてVGT5の可変翼8、EGR弁12及
び吸気絞り弁23を制御してもよいが、新気量を多くし
てスモーク低減及び加速性能向上を図るため、EGR弁
12は全閉、吸気絞り弁23は全開とすることが好まし
い。
【0075】図6は上記制御手段40による制御の別の
例をフローチャートで示している。このフローチャート
において、ステップS21での各種信号の入力、ステッ
プS22での減速か否かの判定、減速である場合のステ
ップS23での減速燃料カット領域にあるか否かの判定
は、図5のステップS1〜S3と同様である。
【0076】減速燃料カット領域Dにある場合、ステッ
プS24で過給効率が最大か否かが判定される。上記過
給効率は、例えば吸気圧力及び吸入空気量に応じ、予め
設定されたマップから求められる。
【0077】上記過給効率が最大となっていなければ、
VGT5の可変翼8及びEGR弁12がそれぞれ絞り側
に制御される。つまり、例えば部分負荷領域でフィード
バック制御によってVGT5の可変翼8及びEGR弁1
2がある程度開かれている状態から減速が行われた場
合、VGT5の可変翼8及びEGR弁12がそれぞれ絞
り側に制御されることで過給効率が高められる。なお、
EGR弁12が閉じられている高負荷領域から減速燃料
カット領域に急激に運転状態が変わった場合等には、V
GT5の可変翼開度及びEGR弁12の開度を所定の初
期値としてから、次第に絞っていくようにしてもよい。
【0078】ステップS24で過給効率が最大となった
ことが判定されれば、VGTの可変翼開度及びEGR弁
の開度が維持される。
【0079】減速燃料カット領域以外では、ステップS
29でVGT5の可変翼8及びEGR弁12等が運転状
態に応じて制御され、例えば運転状態が図4中の部分負
荷領域B、高負荷領域C、アイドル運転領域Aのうちで
いずれの領域にあるかが調べられ、それに応じた制御が
行われる。
【0080】なお、吸気絞り弁23の制御については、
図6に示していないが、図5の例と同様に減速燃料カッ
ト時に全開とされ、それ以外の領域でEGRが行われる
場合に必要に応じて絞られる。
【0081】このような当実施形態の制御によると、減
速燃料カット領域になったとき、過給効率が最大となる
ようにVGT5の可変翼8の開度及びEGR弁12の開
度が制御されるので、減速燃料カットによって排気エネ
ルギーが急激に減少しても、できる限り過給圧の低下が
小さく抑えられる。従って、減速燃料カット領域からの
再加速時に、速やかに過給圧が上昇し、新気量の増加に
よりスモークの発生が抑制されつつ燃料噴射量が増加さ
れて加速性能が高められる。
【0082】なお、図5、図6の各例では、VGT5の
可変翼8を閉じるとともにEGR弁12を少なくとも部
分的に開く制御、あるいは過給効率が最大となるまでV
GT5の可変翼8及びEGR弁12を絞る制御を、減速
燃料カット領域Dで行なうようにしているが、減速燃料
カット領域以外でも減速運転時にこのような制御を行う
ようにしてもよい。つまり、VGT5の可変翼8が少な
くとも部分的に開かれている有負荷運転領域からのエン
ジン減速時には、燃料供給状態での減速(減速燃料カッ
ト領域以外の領域での減速または燃料カットが行われな
いエンジンでの減速)であっても、負荷の低下(燃料噴
射量の減少)により排気エネルギーが急激に減少する傾
向があるが、このようなエンジン減速時に過給効率を高
めるように可変翼8及びEGR弁12が制御されること
により過給圧の低下が抑制され、減速直後の再加速時の
過給圧上昇が速められることなる。
【0083】また、エンジン回転数が所定値以下のエン
ジン低回転乃至中回転数領域でのエンジン減速時には、
高回転領域と比べると排気量が少ないので、VGTの可
変翼8を閉作動するとともにEGR弁12を閉弁状態に
制御するようにしてもよい。
【0084】このように制御する場合の具体例を図7の
フローチャートによって説明する。
【0085】このフローチャートの処理がスタートする
と、まずステップS31でエンジン回転数Ne、アクセ
ル開度Accel、燃料噴射量等の信号が読み込まれ、
続いてステップS32でエンジン回転数Neが設定回転
数より低いエンジン低回転乃至中回転領域か否かが判定
される。エンジン回転数Neが設定回転数より低い場合
は、さらにステップS33で、例えばアクセル開度Ac
celもしくは目標トルクの減少度合等が調べられるこ
とでエンジン減速状態か否かが判定される。
【0086】エンジン回転数Neが設定回転数より低い
領域においてエンジン減速状態と判定された場合には、
それまでEGR弁12のエアフローフィードバック制御
が行われていてもそのフィードバック制御が停止され
て、EGR弁12が閉弁され(ステップS34)、且
つ、それまで過給圧フィードバック制御が行われていて
もそのフィードバック制御が停止されて、VGT5の可
変翼8が閉作動される(ステップS35)。
【0087】続いてステップS36で減速判定から所定
時間以内か否かが判定され、その判定がYESであれ
ば、ステップS37で燃料噴射量が設定値以上か否かが
判定される。このステップS37で判定がNOのとき、
つまり減速判定から所定時間以内で燃料噴射量が設定値
より少ない減速持続状態にあるときは、ステップS35
に戻り、ステップS35〜S37の処理が繰り返される
ことにより、EGR弁12が閉且つVGT5の可変翼8
が閉の状態に維持される。
【0088】ステップS37の判定がYESとなれば、
ステップS38でEGR弁12のフィードバック制御が
再開されるとともに、ステップS39で実過給圧Bst
が目標過給圧Bstsolより大きいか否かが判定され
る。このステップS39で判定がYESのとき、つまり
減速判定から所定時間以内で、燃料噴射量が設定値以上
となったが実過給圧Bstが目標過給圧Bstsolよ
り大きい状態が持続しているときは、ステップS35に
戻り、ステップS35〜S39の処理が繰り返されるこ
とにより、EGR弁12のフィードバックは再開されつ
つVGT5の可変翼8は閉の状態に維持される。
【0089】減速判定から所定時間以内に再加速が行わ
れた場合等には、目標過給圧が実過給圧よりも高くなっ
てステップS39の判定がNOとなり、ステップS40
でVGT5の過給圧フィードバック制御が再開される。
【0090】また、減速判定から所定時間が経過してス
テップS36の判定がNOとなると、EGR弁12のフ
ィードバック制御及びVGT5の過給圧フィードバック
制御がともに再開される(ステップS41,S42)。
【0091】なお、上記ステップS32でエンジン回転
数が設定回転数以上であることを判定した場合や、ステ
ップS33で減速時以外であることを判定した場合は、
ステップS43に移って、VGT5及びEGR弁12等
が運転状態に応じて制御され、例えば部分負荷領域B
(図4参照)であればEGR弁12のエアフローフィー
ドバック制御及びVGT5の過給圧フィードバック制御
が行われる。
【0092】このような当実施形態の制御によると、低
回転乃至中回転領域の部分負荷領域においてVGT5及
びEGR弁12がそれぞれフィードバック制御されてい
る状態からエンジン減速状態となったとき、VGT5の
可変翼8が閉作動されるとともにEGR弁12が閉弁さ
れることにより、減速時の過給圧の低下を抑制する作用
が、より一層高められる。従って、例えばギヤチェンジ
時のように低回転乃至中回転領域でいったん減速状態
(アクセルが戻された状態)となってから所定時間内に
再加速(アクセル踏み込み)が行われたときの加速レス
ポンスが、大幅に向上される。
【0093】このような効果を、図8を参照しつつ具体
的に説明する。図8は、t1の時点で減速を行ってから所
定時間後のt2の時点で再加速を行った場合の過給圧及び
吸入空気量の変化を示している。同図に一点鎖線で示す
過給圧Bst1及び吸入空気量FA1の変化は、第1参考例と
して減速時にもVGT5及びEGR弁12をそれぞれフ
ィードバック制御した場合のものであり、この第1参考
例によると過給圧Bst1及び吸入空気量FA1が減速時に大
きく低下するため、再加速時に過給圧及び吸入空気量の
上昇が遅くなる。また、同図に破線で示す過給圧Bst2及
び吸入空気量FA2の変化は、第2参考例として減速時に
VGT5の可変翼8のみを閉じた場合のものであり、こ
の第2参考例によると、第1参考例と比べれば、ある程
度は減速時の過給圧低下が抑制されて、再加速時の過給
圧及び吸入空気量の上昇が速められる。
【0094】同図に実線で示す過給圧Bst3及び吸入空気
量FA3の変化は、減速時にVGT5の可変翼8とEGR
弁12をともに閉じるようにした当実施形態の制御によ
る場合のものであり、この制御によると、減速時に可変
翼8が閉じられることで過給効率が高められるととも
に、EGR弁12が閉じられて、排気ガスがEGR通路
11に逃がされることなく可変翼8を介してタービン7
に供給されることにより、上記第2参考例と比べても減
速時の過給圧及び吸入空気量の低下を抑制する作用が高
められる。従って、再加速時の過給圧の上昇が速めら
れ、加速初期(t2〜t3の期間)の吸入空気量の上昇が大
幅に促進されることとなる。
【0095】そして、低回転乃至中回転領域では高回転
領域と比べて排気ガス量が少なく、かつ、燃料供給状態
でも減速時は噴射量が少なくなって排気エネルギーが減
少するため、VGT5の可変翼8とEGR弁12をとも
に閉じても排圧が極端に上昇し過ぎるようなことはな
く、有効に過給効率が高められる。
【0096】また、減速判定から所定時間が経過するま
での間において、実過給圧が目標過給圧より高ければV
GT5の可変翼8が閉じた状態に保たれて過給圧の低下
が抑制され、再加速時には目標過給圧が上昇して実過給
圧より高くなったときにVGT5のフィードバック制御
が再開されるので、実過給圧が加速時の目標過給圧に速
やかに追従するように制御される。
【0097】制御手段40による制御のさらに別の例
を、図9のフローチャートによって説明する。このフロ
ーチャートにおいて、ステップS51での各種信号の入
力、ステップS52での設定回転数より低いか否かの判
定、設定回転数より低い場合のステップS53でのエン
ジン減速状態か否かの判定は、図7のステップS31〜
S33と同様である。
【0098】エンジン回転数Neが設定回転数より低い
領域においてエンジン減速状態と判定された場合には、
それまでEGR弁12のエアフローフィードバック制御
が行われていてもそのフィードバック制御が停止され
て、EGR弁12が閉弁され(ステップS54)、且
つ、VGT5の制御がステップS55〜S57のように
行われる。すなわち、目標過給圧の一次遅れが演算され
(ステップS55)、その目標過給圧の一次遅れ演算値
と実過給圧との偏差をなくすようにフィードバック制御
すべく、上記偏差に応じてVGT制御デューティが演算
され(ステップS56)、この制御デューティがVGT
駆動用の電磁弁26Bに出力される(ステップS5
7)。
【0099】続いてステップS58で燃料噴射量が設定
値以上か否かが判定され、このステップS58での判定
がNOのとき、つまり燃料噴射量が設定値より少ない減
速持続状態にあるときは、ステップS54に戻り、ステ
ップS54〜S58の処理が繰り返される。
【0100】ステップS58の判定がYESとなれば、
一次遅れ演算が停止されて(ステップS59)、VGT
5の制御が通常のフィードバック制御に戻されるととも
に、EGR弁12のフィードバック制御が再開される
(ステップS60)。
【0101】なお、上記ステップS52でエンジン回転
数が設定回転数以上であることを判定した場合や、ステ
ップS53で減速時以外であることを判定した場合は、
運転状態に応じて、VGT5及びEGR弁12の制御が
行われ、例えば部分負荷領域B(図4参照)であればV
GT5及びEGR弁12のフィードバック制御が行われ
るが、この場合に、VGT5の過給圧フィードバック制
御においては、読み込まれた目標過給圧が一次遅れ演算
されることなくそのまま用いられる(ステップS61,
S62)。
【0102】このような当実施形態の制御によると、低
回転乃至中回転領域の部分負荷領域においてVGT5及
びEGR弁12がそれぞれフィードバック制御されてい
る状態からエンジン減速状態となったとき、EGR弁1
2が閉弁されるとともに、目標過給圧の一次遅れ演算値
と実過給圧との偏差に応じてVGTのフィードバック制
御が行われることにより、目標過給圧と実過給圧との偏
差に応じたフィードバック制御による場合と比べてVG
T5の可変翼7の開度が小さくなるように制御される。
【0103】すなわち、減速時には燃料噴射量が減量さ
れて排気エネルギーが低下することにより実過給圧が低
下する一方、目標トルクの減少に伴って目標過給圧は急
激に低下し、この目標過給圧の低下は実過給圧の低下よ
りも大きいため目標過給圧と実過給圧との偏差に応じた
フィードバック制御を行うとVGT5の可変翼7の開度
が大きくなってしまうが、目標過給圧の一次遅れ演算値
は変化が緩慢になるのでこれと実過給圧の偏差に応じた
フィードバック制御を行えばVGT5の可変翼7の開度
が小さくなる。従って、当実施形態のような制御によっ
ても、減速時にVGT5の可変翼7が閉方向に作動さ
れ、かつ、EGR弁12が閉弁されることにより、充分
に減速時の過給圧の低下が抑制されて、再加速時の過給
圧及び吸入空気量の増加が促進されることとなる。
【0104】なお、上記のように目標過給圧の一次遅れ
演算を行いつつ過給圧フィードバック制御を行うように
する減速時のVGT制御は、とくに燃料カット状態とさ
れる減速時に行うことがより効果的である。すなわち、
燃料カット時は燃焼ガスが排出されずエミッションに直
接関係することがないので、目標過給圧をなまして過給
圧フィードバック制御を行ってもエミッションが問題と
なることはない。そして、このように目標過給圧がなま
されることで過給圧の低下が抑制されることにより、燃
料供給状態への復帰時のエンジン安定性や再加速性が高
められることとなる。
【0105】制御手段40による制御のさらに別の例
を、図10のフローチャートによって説明する。このフ
ローチャートにおいて、ステップS71での各種信号の
入力、ステップS72での設定回転数より低いか否かの
判定、設定回転数より低い場合のステップS73でのエ
ンジン減速状態か否かの判定は、図7のステップS31
〜S33と同様である。
【0106】エンジン回転数Neが設定回転数より低い
領域においてエンジン減速状態と判定された場合には、
それまでEGR弁12のエアフローフィードバック制御
が行われていてもそのフィードバック制御が停止され
て、EGR弁12閉弁され(ステップS74)、且つ、
吸気絞り弁23が閉じられる(ステップS75)。ま
た、VGT5の過給圧フィードバック制御は持続される
(ステップS76)。
【0107】続いてステップS77で燃料噴射量が設定
値以上か否かが判定され、このステップS77で判定が
NOのとき、つまり燃料噴射量が設定値より少ない減速
持続状態にあるときは、ステップS74に戻り、ステッ
プS74〜S76の処理が繰り返される。
【0108】ステップS77の判定がYESとなれば、
吸気絞り弁23が開かれ(ステップS48)、かつ、E
GR弁12のフィードバック制御が再開される(ステッ
プS79)。
【0109】なお、上記ステップS72でエンジン回転
数が設定回転数以上であることを判定した場合や、ステ
ップS73で減速時以外であることを判定した場合は、
運転状態に応じて、VGT5及びEGR弁12の制御が
行われ、例えば部分負荷領域B(図4参照)であればV
GT5及びEGR弁12のフィードバック制御が行われ
る。
【0110】このような当実施形態の制御によると、低
回転乃至中回転領域の部分負荷領域においてVGT5及
びEGR弁12がそれぞれフィードバック制御されてい
る状態からエンジン減速状態となったとき、エアフロー
フィードバック制御が停止されてEGR弁12が閉弁さ
れるとともに、吸気絞り弁23が閉じられ、この状態で
VGT5の過給圧フィードバック制御が行われることに
より、吸気絞り弁23が開かれた状態でVGT5の過給
圧フィードバック制御が行われる場合と比べてVGT5
の可変翼7の開度が小さくなるように制御される。
【0111】すなわち、前述のように減速時には目標過
給圧が低下するともに実過給圧も低下し、この場合、吸
気絞り弁23が開いている状態で過給圧フィードバック
制御が行われると、目標過給圧が実過給圧より低くなる
ためVGT5の可変翼7の開度が大きくなってしまう
が、吸気絞り弁23及び排気還流弁12が閉じられた状
態では吸気絞り弁下流の圧力が急激に低下するので、こ
の状態で吸気絞り弁下流の圧力を実過給圧としてこれと
目標過給圧とに基づき過給圧フィードバック制御が行わ
れると、VGT5の可変翼7の開度が小さくされること
となる。
【0112】従って、当実施形態のような制御によって
も、減速時にVGT5の可変翼7が閉方向に作動され、
かつ、EGR弁12が閉弁されることにより、充分に減
速時の過給圧の低下が抑制され、再加速時の過給圧及び
吸入空気量の増加が促進されることとなる。
【0113】本発明の装置における制御手段等の構成は
以上の各実施形態に限定されず、種々変更可能であり、
以下に変更例を説明する。
【0114】VGT制御手段42による部分負荷領域
Bでの制御として、図3等に示す実施形態では目標過給
圧と実過給圧との偏差に応じてVGT5の可変翼開度を
制御する過給圧フィードバック制御を行っているが、こ
れに替えて図11に示すようなVGT開度フィードバッ
ク制御を行うようにしてもよい。
【0115】すなわち、この例では、VGT5の可変翼
8の開度に応じた信号を出力するVGT開度センサ(可
変翼開度検出手段)を備え、ステップS91でVGT開
度センサの信号を含む各種信号が入力され、ステップS
92でVGT開度センサの信号から実際のVGT開度
(可変翼の開度)が検出され、ステップS93で運転状
態に応じた目標VGT開度が算出される。そして、ステ
ップS94で実際のVGT開度と目標VGT開度との偏
差が算出され、ステップS95で上記偏差に応じてPI
D値(比例、積分、微分制御値)が算出され、ステップ
S96でPID制御によるフィードバック制御が実行さ
れる。
【0116】この例による場合、部分負荷領域Bでは運
転状態に応じて目標VGT開度が設定されて、実際のV
GT開度が目標VGT開度となるようにフィードバック
制御される。そして、このような制御状態から燃料カッ
ト領域に移行したときは、VGT5の可変翼8が全閉も
しくは小開度に閉じられることにより、過給効率が高め
られる。
【0117】図5に示す例では、減速燃料カット領域
内の低・中回転領域にあるときに、EGR弁12を部分
開度としているが、特に排気通路のガス流量が少ない燃
料カット領域内の低回転領域ではEGR弁12を全閉と
してもよい。
【0118】図5に示す例ではVGT5の可変翼8を
減速燃料カット領域で全閉としているが、燃料カット領
域内で排気通路のガス流量が多い高回転側では適度に排
圧を調整すべく可変翼8を所定小開度にまで閉じるよう
にしてもよい。
【0119】図5に示す例では吸気絞り弁23を減速
燃料カット領域で全開としているが、減速が緩やかに行
われる緩減速時には、吸気絞り弁を多少絞るようにして
も再加速性の悪化やサージングの発生等の不都合を招く
ことがない。そして、吸気絞りを多少絞るように制御す
れば、EGR通路11から吸気通路2へのガスの導入等
に有利となる。
【0120】図6に示す例では、減速燃料カット領域
で、過給効率を高めるようにVGT5の可変翼8及びE
GR弁12の双方を制御しているが、VGT5の可変翼
8を一定開度、例えば全閉に保ちつつ、EGR弁12を
過給効率が高くなるように制御することも可能である。
この場合、減速燃料カット領域においてエンジンの低回
転側ほど、EGR弁12の開度を小さくすることにより
過給効率が高められる。
【0121】図7,図9,図10の各例では、エンジ
ン回転数が所定回転数以下での減速時に、VGT5の可
変翼8を閉方向に作動するとともにEGR弁12を閉弁
するように制御しているが、このような制御を燃料供給
状態での減速時にのみ行い、燃料カット状態とされる減
速時には、VGT5の可変翼8を閉方向に作動する一方
でEGR弁12を部分開もしくは全開にするように制御
してもよい。
【0122】このようにすると、燃料カット状態とされ
る減速時には、VGT5の可変翼8が閉じられることで
過給圧の低下が抑制されるとともに、EGR弁12が開
かれることにより前述のように燃焼ガスを含まない新気
が排気通路からEGR通路を通って吸気系に還流され
て、それによる冷却作用で再加速時の新気の密度が高め
られ、これらの相乗作用で加速性能が高められる。ま
た、燃料供給状態での減速時には、EGR弁12を開い
ても燃料カット時のように冷却作用によって再加速時の
吸気の密度を高めるといった効果は得られないので、E
GR弁12を閉じ、排気ガスがEGR通路に逃がされる
ことなくVGT5に集中的に送られるようにすることに
より、過給圧の低下を抑制する作用が高められることと
なる。
【0123】図7,図9,図10の各例に示すような
エンジン低回転乃至中回転の領域での減速時の制御に加
え、高速域での減速時に、VGT5の可変翼8を閉方向
に作動するとともにEGR弁12を開弁するように制御
してもよい。
【0124】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、タービ
ンへの排気流通面積を変化させる可変翼を備えるととも
に排気還流通路及び排気還流弁を備えたターボ過給機付
エンジンにおいて、運転状態が減速燃料カット領域等の
減速領域に移行したとき、上記可変翼及び排気還流弁の
制御により過給効率を高めるようにしているため、減速
時に急激な過給圧の低下を抑制して、再加速時の過給圧
上昇を速め、加速性能を向上することができる。
【0125】とくにエンジンの高回転領域における減速
領域では、可変翼を閉じ、かつ排気還流弁を少なくとも
部分的に開くようにすれば、排気通路中の余剰のガスが
排気還流通路に逃がされるので、可変翼が絞られても排
圧が過度に上昇するといった不都合を招くことがなく、
再加速性向上のための制御を効果的に行うことができ
る。
【0126】また、吸気通路の排気還流通路接続個所の
上流に吸気絞り弁を備える場合、減速時に、上記のよう
な可変翼等の制御とともに、吸気絞り弁を開くように制
御することにより、過給効率を高めて再加速性を向上す
る効果が有効に得られる。
【0127】また、エンジンの低回転乃至中回転領域で
の減速運転時に、可変翼を閉作動し、かつ、排気還流弁
を閉弁するように制御すれば、排気ガスが排気還流通路
に逃がされることなく可変翼を介してターボ過給機のタ
ービンへ送られる状態で、可変翼が閉じられて過給効率
が高められることにより、効果的に減速時の過給圧の低
下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制御装置を備えたターボ過給機付
エンジンの実施形態を示す概略図である。
【図2】過給機の一例としてのVGTにおける可変翼配
設部分の構造の模式図である。
【図3】エンジンのコントロールユニットの具体的構成
を示すブロック図である。
【図4】運転状態に応じた制御のための運転領域の区分
を示す説明図である。
【図5】減速時におけるVGT等の制御の一例を示すフ
ローチャートである。
【図6】減速時におけるVGT等の制御の別の例を示す
フローチャートである。
【図7】減速時におけるVGT等の制御のさらに別の例
を示すフローチャートである。
【図8】減速後に再加速が行われた場合の、過給圧及び
吸入空気量の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図9】減速時におけるVGT等の制御のさらに別の例
を示すフローチャートである。
【図10】減速時におけるVGT等の制御のまた別の例
を示すフローチャートである。
【図11】VGT開度フィードバック制御の例を示すフ
ローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン本体 2 吸気通路 3 排気通路 5 ターボ過給機 8 可変翼 11 EGR通路 12 EGR弁 23 吸気絞り弁 25 吸気圧力センサ 30 コントロールユニット 40 制御手段 34 水温センサ 41 EGR弁制御手段 42 VGT制御手段 43 吸気絞り弁制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/02 301 F02D 41/02 301E 301D 41/04 310 41/04 310D 41/10 330 41/10 330J 43/00 301 43/00 301R 301N F02M 25/07 570 F02M 25/07 570P

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気通路にターボ過給機のタービンへの
    排気流通面積を変化させる可変翼を備えるとともに、排
    気通路と吸気通路とを排気還流通路により連通し、この
    排気還流通路に排気還流量を調節する排気還流弁を介設
    したターボ過給機付エンジンにおいて、エンジンの運転
    状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出
    手段により検出された運転状態に応じて上記可変翼及び
    排気還流弁を制御する制御手段とを備え、この制御手段
    は、エンジンの高回転領域における高負荷域で上記可変
    翼を開き、エンジンの高回転領域における減速領域では
    上記可変翼を閉じ、かつ上記排気還流弁を少なくとも部
    分的に開くように制御することを特徴とするターボ過給
    機付エンジンの制御装置。
  2. 【請求項2】 上記制御手段は、可変翼を閉じ、かつ排
    気還流弁を少なくとも部分的に開く制御を、高回転領域
    における減速燃料カット領域で行うようになっているこ
    とを特徴とする請求項1記載のターボ過給機付エンジン
    の制御装置。
  3. 【請求項3】 上記制御手段は、エンジンの運転状態が
    高回転領域における減速燃料カット領域にあり、かつ、
    エンジン温度が所定値より高いときには排気還流弁を全
    開とすることを特徴とする請求項2記載のターボ過給機
    付エンジンの制御装置。
  4. 【請求項4】 排気還流通路にはこの通路を通る還流ガ
    スを冷却する還流ガス冷却手段が設けられていることを
    特徴とする請求項2または3記載のターボ過給機付エン
    ジンの制御装置。
  5. 【請求項5】 吸気通路におけるターボ過給機のコンプ
    レッサの下流に吸気絞り弁を設け、この吸気絞り弁より
    下流に排気還流通路を接続するとともに、上記制御手段
    は、可変翼及び排気還流弁の制御に加え、高回転領域に
    おける減速燃料カット領域で吸気絞り弁を開くように制
    御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記
    載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
  6. 【請求項6】 排気通路にターボ過給機のタービンへの
    排気流通面積を変化させる可変翼を備えるとともに、排
    気通路と吸気通路とを排気還流通路により連通し、この
    排気還流通路に排気還流量を調節する排気還流弁を介設
    したターボ過給機付エンジンにおいて、エンジンの運転
    状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出
    手段により検出された運転状態に応じて上記可変翼及び
    排気還流弁を制御する制御手段とを備え、この制御手段
    は、エンジンの運転状態が減速燃料カット領域に移行し
    たとき、上記可変翼を閉方向に作動し、かつ、この可変
    翼の開度及び排気還流弁の開度をターボ過給機の過給効
    率が高くなるように制御することを特徴とするターボ過
    給機付エンジンの制御装置。
  7. 【請求項7】 上記制御手段は、減速燃料カット領域以
    外の運転領域において中,高回転領域で可変翼を中間開
    度乃至全開とし、かつ少なくとも低,中負荷領域で排気
    還流弁を開弁するとともに、減速燃料カット領域では可
    変翼及び排気還流弁をそれぞれ小開度とするように制御
    することを特徴とする請求項6記載のターボ過給機付エ
    ンジンの制御装置。
  8. 【請求項8】 上記制御手段は、エンジンの減速燃料カ
    ット領域で上記可変翼を全閉とし、かつ、排気還流弁の
    開度をターボ過給機の過給効率が大きくなるように制御
    することを特徴とする請求項6記載のターボ過給機付エ
    ンジンの制御装置。
  9. 【請求項9】 上記制御手段は、減速燃料カット領域に
    おいてエンジンの低回転側ほど排気還流弁の開度を小さ
    くするように制御することを特徴とする請求項8記載の
    ターボ過給機付エンジンの制御装置。
  10. 【請求項10】 上記制御手段は、排気ガスの還流を行
    うべき運転領域で、空燃比が目標空燃比となるように排
    気還流弁を制御することを特徴とする請求項1乃至9の
    いずれかに記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
  11. 【請求項11】 再加速開始時は排気還流弁を閉じるこ
    とを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載のタ
    ーボ過給機付エンジンの制御装置。
  12. 【請求項12】 排気通路にターボ過給機のタービンへ
    の排気流通面積を変化させる可変翼を備え、吸気通路に
    吸気絞り弁を備えるとともに、可変翼上流の排気通路と
    吸気絞り弁下流の吸気通路とを排気還流通路により連通
    し、この排気還流通路に排気還流量を調節する排気還流
    弁を介設したターボ過給機付エンジンにおいて、エンジ
    ンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転
    状態検出手段により検出された運転状態に応じて上記可
    変翼及び吸気絞り弁を制御する制御手段とを備え、この
    制御手段は、エンジンの減速燃料カット領域で、上記可
    変翼を閉じるとともに上記吸気絞り弁を開くように制御
    することを特徴とするターボ過給機付エンジンの制御装
    置。
  13. 【請求項13】 上記制御装置は、エンジンの運転状態
    が緩減速状態のときには吸気絞り弁を全開より所定量だ
    け開度が小さい部分絞りとするように制御することを特
    徴とする請求項12記載のターボ過給機付エンジンの制
    御装置。
  14. 【請求項14】 吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出
    手段を備え、上記制御手段は、少なくとも部分負荷領域
    での定常運転時に、上記吸気圧力検出手段により検出さ
    れた実過給圧が要求負荷に対応して設定された目標過給
    圧となるように可変翼を制御することを特徴とする請求
    項1乃至13のいずれかに記載のターボ過給機付エンジ
    ンの制御装置。
  15. 【請求項15】 可変翼の開度状態を検出する可変翼開
    度検出手段を備えるとともに、上記制御手段は、少なく
    とも部分負荷領域での定常運転時に、可変翼開度検出手
    段により検出される開度が目標開度となるように可変翼
    を制御することを特徴とする請求項1乃至13のいずれ
    かに記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
  16. 【請求項16】 排気通路にターボ過給機のタービンへ
    の排気流通面積を変化させる可変翼を備えるとともに、
    可変翼上流の排気通路と吸気通路とを排気還流通路によ
    り連通し、この排気還流通路に排気還流量を調節する排
    気還流弁を介設したターボ過給機付エンジンにおいて、
    エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、こ
    の運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて
    上記可変翼及び排気還流弁を制御する制御手段とを備
    え、この制御手段は、可変翼が少なくとも部分的に開い
    ている有負荷運転領域からのエンジン減速時に上記可変
    翼を閉方向に作動し、かつ、排気還流弁を当該エンジン
    減速時の運転状態に応じて特定運転時に閉弁させるよう
    に制御することを特徴とするターボ過給機付エンジンの
    制御装置。
  17. 【請求項17】 上記制御手段は、エンジン回転数が所
    定回転数以下の低,中回転領域でのエンジン減速時に、
    上記可変翼を閉方向に作動するとともに排気還流弁を閉
    弁させることを特徴とする請求項16記載のターボ過給
    機付エンジンの制御装置。
  18. 【請求項18】 上記制御手段は、燃料供給状態のエン
    ジン減速時に、上記可変翼を閉動作させるとともに排気
    還流弁を閉弁させることを特徴とする請求項16または
    17記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
  19. 【請求項19】 吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出
    手段を備えるとともに、上記制御手段は、減速前の有負
    荷運転時には上記吸気圧力検出手段により検出される実
    過給圧が要求負荷に対応して設定される目標過給圧とな
    るように可変翼をフィードバック制御し、この状態から
    のエンジン減速時には可変翼のフィードバック制御を停
    止し、このフィードバック制御停止状態からの再加速時
    には加速開始後の目標過給圧の上昇に応じて可変翼のフ
    ィードバック制御を開始することを特徴とする請求項1
    6乃至18のいずれかに記載のターボ過給機付エンジン
    の制御装置。
  20. 【請求項20】 フィードバック制御停止状態からの再
    加速時に実過給圧が目標過給圧より低くなったときに可
    変翼のフィードバック制御を開始することを特徴とする
    請求項19記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
  21. 【請求項21】 上記制御手段は、減速前の有負荷運転
    時には空燃比が目標空燃比となるように排気還流弁をフ
    ィードバック制御し、この状態からのエンジン減速時に
    は排気還流弁のフィードバック制御を停止し、このフィ
    ードバック制御停止状態からの再加速時には燃料噴射量
    の増加に応じて排気還流弁のフィードバック制御を開始
    することを特徴とする請求項16乃至20のいずれかに
    記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
  22. 【請求項22】 上記制御手段は、減速判定時点から所
    定時間内に加速操作が行われたときに減速時の制御から
    再加速時の制御に変更することを特徴とする請求項19
    乃至21のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンの
    制御装置。
  23. 【請求項23】 上記制御手段は、燃料カット状態のエ
    ンジン減速時には排気還流弁を開弁させ、燃料供給状態
    のエンジン減速時には排気還流弁を閉弁させることを特
    徴とする請求項16記載のターボ過給機付エンジンの制
    御装置。
  24. 【請求項24】 吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出
    手段を備え、上記制御手段は、有負荷運転領域で、上記
    吸気圧力検出手段により検出される実過給圧が要求負荷
    に対応して設定される目標過給圧となるように可変翼を
    フィードバック制御するとともに、有負荷運転領域から
    のエンジン減速時にも可変翼をフィードバック制御し、
    かつ、このエンジン減速時の可変翼のフィードバック制
    御を、要求負荷の変化に対して目標過給圧の変化に一次
    遅れを持たせつつ行うようにしたことを特徴とする請求
    項16記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
  25. 【請求項25】 上記制御手段は、要求負荷の変化に対
    して目標過給圧の変化に一次遅れを持たせての可変翼の
    フィードバック制御を、燃料カット状態の減速時に行う
    ことを特徴とする請求項24記載のターボ過給機付エン
    ジンの制御装置。
  26. 【請求項26】 ターボ過給機のコンプレッサより下流
    の吸気通路に配置された吸気絞り弁と、この絞り弁より
    下流の吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出手段とを備
    え、上記制御手段は、有負荷運転領域で、上記吸気圧力
    検出手段により検出される実過給圧が要求負荷に対応し
    て設定される目標過給圧となるように可変翼をフィード
    バック制御するとともに、有負荷運転領域からのエンジ
    ン減速時にも可変翼のフィードバック制御を行い、か
    つ、この減速運転時に上記吸気絞り弁を閉方向に作動す
    ることを特徴とする請求項16記載のターボ過給機付エ
    ンジンの制御装置。
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