JP2009209887A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多段ターボチャージャと高圧EGR装置及び低圧EGR装置とを有するシステムに対して制御を行う内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls a system having a multistage turbocharger, a high-pressure EGR device, and a low-pressure EGR device.
従来から、互いに容量が異なる高圧ターボチャージャと低圧ターボチャージャとを直列に配置したシステム(多段過給システム)が知られている。例えば、特許文献1には、多段過給システムにおいて、高圧ターボチャージャと低圧ターボチャージャとの性能差によってフィードバック領域を切り替える技術が提案されている。この技術では、EGR率を考慮したフィードバック制御を行うことで、広い運転領域に亘った吸入効率の向上を図っている。 Conventionally, a system (multistage supercharging system) in which a high-pressure turbocharger and a low-pressure turbocharger having different capacities are arranged in series is known. For example, Patent Document 1 proposes a technique for switching a feedback region according to a performance difference between a high-pressure turbocharger and a low-pressure turbocharger in a multistage turbocharging system. In this technique, by performing feedback control in consideration of the EGR rate, the suction efficiency is improved over a wide operation range.
また、ディーゼルエンジンなどの内燃機関において、排気通路から排気ガスの一部を吸気通路へ戻すEGR装置(排気再循環装置)が知られている。例えば、ターボチャージャのタービンより上流側の排気通路からコンプレッサより下流側の吸気通路へ排気ガスを還流させるEGR装置(以下、「高圧EGR装置」と呼ぶ。)、及びターボチャージのタービンより下流側の排気通路からコンプレッサより上流側の吸気通路へ排気ガスを還流させるEGR装置(以下、「低圧EGR装置」と呼ぶ。)を用いた技術が提案されている。 In an internal combustion engine such as a diesel engine, an EGR device (exhaust gas recirculation device) that returns a part of exhaust gas from an exhaust passage to an intake passage is known. For example, an EGR device that recirculates exhaust gas from an exhaust passage upstream of the turbine of the turbocharger to an intake passage downstream of the compressor (hereinafter referred to as a “high pressure EGR device”), and a downstream of the turbocharged turbine. A technique using an EGR device that recirculates exhaust gas from an exhaust passage to an intake passage upstream of a compressor (hereinafter referred to as “low pressure EGR device”) has been proposed.
ところで、上記のような多段ターボチャージャと高圧EGR装置及び低圧EGR装置とを有するシステムにおいて、高圧EGR装置を用いた排気ガスの還流から低圧EGR装置を用いた排気ガスの還流へ切り替えた場合、以下のような不具合が発生することが考えられる。当該切り替えを高圧ターボチャージャの使用域において行った場合、タービンへの流入ガス量が急に増加することが考えられる。これにより、ターボチャージャがチョークし、過給圧が大きく変化して、ドライバビリティやEGR制御性が悪化することが考えられる。なお、上記した特許文献1には、このような不具合に対処する方法などについて記載されていない。 By the way, when switching from exhaust gas recirculation using the high pressure EGR device to exhaust gas recirculation using the low pressure EGR device in a system having the multistage turbocharger, the high pressure EGR device, and the low pressure EGR device as described above, It is conceivable that the following problems occur. When the switching is performed in the high-pressure turbocharger usage area, the amount of gas flowing into the turbine may increase suddenly. As a result, the turbocharger may choke, the supercharging pressure changes greatly, and drivability and EGR controllability may deteriorate. Note that Patent Document 1 described above does not describe a method for dealing with such a problem.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、過給圧の極端な変化などを適切に抑制して、高圧EGR装置を用いた排気ガスの還流から低圧EGR装置を用いた排気ガスの還流へ切り替えることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and appropriately suppresses an extreme change in the supercharging pressure, etc., thereby reducing the low pressure EGR device from the exhaust gas recirculation using the high pressure EGR device. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can be switched to the recirculation of exhaust gas used.
本発明の1つの観点では、吸気通路にコンプレッサが配置され、排気通路にタービンが配置された高圧ターボチャージャと、前記高圧ターボチャージャのコンプレッサの上流側の吸気通路にコンプレッサが配置され、前記高圧ターボチャージャのタービンの下流側の排気通路にコンプレッサが配置された低圧ターボチャージャと、前記高圧ターボチャージャのタービンより上流側の排気通路から前記高圧ターボチャージャのコンプレッサより下流側の吸気通路へ排気ガスを還流させる高圧EGR装置と、前記低圧ターボチャージのタービンより下流側の排気通路から前記低圧ターボチャージャのコンプレッサより上流側の吸気通路へ排気ガスを還流させる低圧EGR装置と、を有する内燃機関の制御装置は、前記高圧EGR装置を用いたEGRガスの還流から前記低圧EGR装置を用いたEGRガスの還流への切り替え時に、過給圧の変化速度が所定値以下となるようにフィードバック制御することで、吸気系に還流された全EGRガス量に対して前記低圧EGR装置によって還流されたEGRガス量が占める比率を増加させる速度の制御を行う制御手段を備える。 In one aspect of the present invention, a high pressure turbocharger in which a compressor is disposed in an intake passage and a turbine is disposed in an exhaust passage, and a compressor is disposed in an intake passage on the upstream side of the compressor of the high pressure turbocharger, and the high pressure turbo A low-pressure turbocharger in which a compressor is arranged in an exhaust passage downstream of the turbine of the charger, and an exhaust gas is circulated from an exhaust passage upstream of the turbine of the high-pressure turbocharger to an intake passage downstream of the compressor of the high-pressure turbocharger. A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a high-pressure EGR device to be recirculated; and a low-pressure EGR device to recirculate exhaust gas from an exhaust passage downstream of the low-pressure turbocharged turbine to an intake passage upstream of a compressor of the low-pressure turbocharger. EG using the high pressure EGR device When switching from gas recirculation to EGR gas recirculation using the low pressure EGR device, feedback control is performed so that the change rate of the supercharging pressure becomes a predetermined value or less, whereby the total amount of EGR gas recirculated to the intake system The control means which controls the speed | rate which increases the ratio which the amount of EGR gas recirculated by the said low pressure EGR apparatus accounts is increased.
上記の内燃機関の制御装置は、高圧ターボチャージャ及び低圧ターボチャージャと、高圧EGR装置及び低圧EGR装置とを有するシステムに対して制御を行うために好適に利用される。具体的には、制御手段は、高圧EGR装置を用いたEGRガスの還流から低圧EGR装置を用いたEGRガスの還流への切り替え時に、過給圧の変化速度が所定値以下となるようにフィードバック制御することで、吸気系に還流された全EGRガス量に対して低圧EGR装置によって還流されたEGRガス量が占める比率を増加させる速度の制御を行う。これにより、当該切り替え時に発生し得る過給圧の極端な変化などを適切に抑制することが可能となる。よって、ドライバビリティやEGR制御性の悪化を抑制する可能となる。 The control device for the internal combustion engine is preferably used to control a system having a high pressure turbocharger and a low pressure turbocharger, and a high pressure EGR device and a low pressure EGR device. Specifically, the control means performs feedback so that the change rate of the supercharging pressure becomes a predetermined value or less when switching from the recirculation of the EGR gas using the high pressure EGR device to the recirculation of the EGR gas using the low pressure EGR device. By controlling, the speed at which the ratio of the EGR gas amount recirculated by the low pressure EGR device to the total EGR gas amount recirculated to the intake system is increased is controlled. Thereby, it is possible to appropriately suppress an extreme change in the supercharging pressure that may occur at the time of switching. Therefore, it becomes possible to suppress deterioration of drivability and EGR controllability.
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記切り替え時において前記フィードバック制御を行う際に、前記高圧EGR装置によって還流させるEGRガス流量を調整するバルブに対して用いるフィードバックゲインを、前記高圧EGR装置のみを用いたEGRガスの還流を行う際に前記バルブに対して用いるフィードバックゲインよりも大きくする。これにより、当該切り替え時に、高圧EGR装置におけるバルブの応答速度を上げることができる。よって、過給圧に基づいてバルブを適切に制御することができ、過給圧の極端な変化などを効果的に抑制して切り替えを行うことが可能となる。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the control means uses a feedback gain used for a valve that adjusts an EGR gas flow rate recirculated by the high-pressure EGR device when performing the feedback control at the time of switching. The feedback gain used for the valve when the EGR gas is recirculated using only the high-pressure EGR device. Thereby, the response speed of the valve in the high pressure EGR device can be increased during the switching. Therefore, the valve can be appropriately controlled based on the supercharging pressure, and switching can be performed while effectively suppressing an extreme change in the supercharging pressure.
上記の内燃機関の制御装置において好適には、前記制御手段は、前記高圧ターボチャージャの使用域において、前記比率を増加させる速度の制御を行う。 Preferably, in the control device for an internal combustion engine, the control means controls a speed at which the ratio is increased in a use range of the high-pressure turbocharger.
また、好適な実施例では、前記制御手段は、前記高圧EGR装置によって還流させるEGRガスの流量を調整するバルブ、及び前記低圧EGR装置によって還流させるEGRガスの流量を調整するバルブのうちの少なくともいずれかを制御することで、前記比率を増加させる速度の制御を行う。 In a preferred embodiment, the control means includes at least one of a valve for adjusting a flow rate of EGR gas recirculated by the high pressure EGR device and a valve for adjusting a flow rate of EGR gas recirculated by the low pressure EGR device. By controlling this, the speed at which the ratio is increased is controlled.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[全体構成]
図1は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両100の構成を示す概略図である。図1では、実線矢印がガスの流れの一例を示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
車両100は、主に、スロットルバルブ1a、1bと、吸気通路2と、高圧ターボチャージャ3と、低圧ターボチャージャ4と、インタークーラ5と、吸気マニホールド6と、内燃機関7と、排気マニホールド8と、排気通路9と、バイパス通路12と、バイパス弁13と、排気浄化触媒14と、過給圧センサ19と、高圧EGR装置20と、低圧EGR装置21と、ECU(Engine Control Unit)50と、を備える。
The
吸気通路2には、上流側から順に、吸気量を調整するスロットルバルブ1a、吸気を過給する低圧ターボチャージャ4のコンプレッサ4a、吸気を過給する高圧ターボチャージャ3のコンプレッサ3a、吸気を冷却するインタークーラ5、吸気量を調整するスロットルバルブ1aが設けられており、吸気通路2は吸気マニホールド6に接続されている。吸気マニホールド6には、過給圧を検出可能に構成された過給圧センサ19が設けられている。過給圧センサ19は、検出した過給圧に対応する検出信号S19をECU50に供給する。なお、過給圧センサ19を設ける位置は、図1に示した位置に限定はされない。
In the
車両100は、高圧ターボチャージャ3及び低圧ターボチャージャ4を用いることで、多段過給方式(2段過給方式)にて過給を行っている。高圧ターボチャージャ3は、低中速域で過給能力の大きい小容量の低速型の過給機として構成されており、低圧ターボチャージャ4は、中高速域で過給能力の大きい大容量の高速型の過給機として構成されている。具体的には、高圧ターボチャージャ3は、吸気通路2にコンプレッサ3aが配置され、排気通路9にタービン3bが配置されている。また、低圧ターボチャージャ4は、高圧ターボチャージャ3のコンプレッサ3aの上流側の吸気通路2にコンプレッサ4aが配置され、高圧ターボチャージャ3のタービン3bの下流側の排気通路9にコンプレッサ4bが配置されている。このように高圧ターボチャージャ3及び低圧ターボチャージャ4を配置することで、高圧ターボチャージャ3にて過給された吸気を低圧ターボチャージャ4によって更に過給することができる。なお、基本的には、低中速域では、主に高圧ターボチャージャ3により過給が行われ、中高速域では、主に低圧ターボチャージャ4により過給が行われる。
The
内燃機関7は、吸気マニホールド6を介して吸気通路2より供給される吸気と燃料との混合気を燃焼することによって、動力を発生する。内燃機関7は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。内燃機関7は、燃焼により発生した排気ガスを、排気マニホールド8を介して排気通路9へ排出する。
The internal combustion engine 7 generates power by burning a mixture of intake air and fuel supplied from the
排気通路9には、上流側から順に、高圧ターボチャージャ3のタービン3b、低圧ターボチャージャ4のタービン4b、排気ガスを浄化可能に構成された排気浄化触媒14が設けられている。排気浄化触媒14は、例えばDPF(Diesel Particulate Filter)などによって構成される。なお、排気浄化触媒14の下流側の排気通路9上に、更に触媒を設けても良い。
In the exhaust passage 9, a
また、排気通路9には、高圧ターボチャージャ3のタービン3bをバイパスさせて排気ガスを流すことが可能に構成されたバイパス通路12が設けられている。具体的には、バイパス通路12は、高圧ターボチャージャ3のタービン3bの上流側と、タービン3bの下流側とを連結している。また、バイパス通路12には、バイパス通路12を流れる排気ガスの流量を調整可能なバイパス弁13が設けられている。
The exhaust passage 9 is provided with a
更に、車両100は、高圧ターボチャージャ3のタービン3bより上流側の排気通路9から高圧ターボチャージャ3のコンプレッサ3aより下流側の吸気通路2へ排気ガスを還流させる高圧EGR装置20と、低圧ターボチャージ4のタービン4bより下流側の排気通路9から低圧ターボチャージャ4のコンプレッサ4aより上流側の吸気通路2へ排気ガスを還流させる低圧EGR装置21とが設けられている。高圧EGR装置20は、排気通路9のタービン3bの上流位置と吸気通路2のコンプレッサ3aの下流位置とを接続する高圧EGR通路10と、高圧EGR通路10を通過するEGRガスの流量を調整可能な高圧EGRバルブ11と、を有する。なお、高圧EGR通路10上に、EGRガスを冷却するEGRクーラを設けても良い。一方、低圧EGR装置21は、排気通路9のタービン4b及び排気浄化触媒14の下流位置と吸気通路2のコンプレッサ4aの上流位置とを接続する低圧EGR通路15と、低圧EGR通路15を通過するEGRガスを冷却するEGRクーラ16と、低圧EGR通路15を通過するEGRガスの流量を調整可能な低圧EGRバルブ17と、を有する。
Further, the
高圧EGRバルブ11及び低圧EGRバルブ17は、それぞれECU50から供給される制御信号S11、S17によって、開度などが制御される。具体的には、ECU50は、高圧EGRバルブ11及び低圧EGRバルブ17を制御することによって、吸気系に排気ガスを還流させる制御(EGR制御)を行う。詳しくは、ECU50は、高圧EGR装置20のみを用いてEGRガスを還流させるモード(以下、「高圧EGRモード」と呼ぶ。)や、低圧EGR装置21のみを用いてEGRガスを還流させるモード(以下、「低圧EGRモード」と呼ぶ。)や、高圧EGR装置20及び低圧EGR装置21の両方を用いてEGRガスを還流させるモードなどの切り替えを行う。例えば、軽負荷時には高圧EGRモードに設定され、高負荷時には低圧EGRモードに設定される。
The opening degree of the high
ECU50は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などを備えて構成される。ECU50は、車両100内に設けられた各種センサから検出信号などを取得し、車両100内の構成要素に対して種々の制御を行う。具体的には、ECU50は、本発明における制御手段として機能する。なお、ECU50が行う制御の詳細は後述する。
The
[第1実施形態]
次に、本発明の第1実施形態においてECU50が行う制御について説明する。第1実施形態では、ECU50は、過給圧の極端な変化などを適切に抑制しつつ、高圧EGRモードから低圧EGRモードへ切り替わるように制御を行う。具体的には、ECU50は、当該切り替え時に、過給圧の変化速度(変化幅)が所定値以下となるようにフィードバック制御することで、吸気系に還流された全EGRガス量に対して低圧EGR装置21によって還流されたEGRガス量が占める比率(以下、「低圧EGR比率」と呼ぶ。)を増加させる速度の制御を行う。詳しくは、ECU50は、高圧EGRバルブ11及び/又は低圧EGRバルブ17の開度を調整することによって、このような制御を実行する。
[First Embodiment]
Next, control performed by the
このような制御を行う理由は以下の通りである。高圧EGRモードでは、EGRガスが高圧EGR通路10へ流れるため、タービン3b、4bへの流入ガス量(以下、単に「タービン流入ガス量」と呼ぶ。)は新気量分のみとなる。これに対して、低圧EGRモードでは、EGRガスがタービン3b、4bへも流れるため、タービン流入ガス量は新気量とEGRガス量とを加えたガス量となる。そのため、特に高圧ターボチャージャ3の使用域において高圧EGRモードから低圧EGRモードへ切り替えた場合、高圧ターボチャージャ3がチョークする(つまり過給圧が大きく変化する)ことが考えられる。これは、当該切り替え時にタービン流入ガス量が大幅に増加したこと、及び高圧ターボチャージャ3が大排気流量に対して余裕が無いことに起因すると考えられる。このように過給圧が大きく変化した場合には、ドライバビリティが悪化することが考えられる。
The reason for performing such control is as follows. In the high pressure EGR mode, since EGR gas flows into the high
更に、高圧ターボチャージャ3はタービン容量が比較的小さいため、つまりタービン通過面積が比較的小さいため、上記のように高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時に排気流量が増加した場合には、排圧が上昇する傾向にあると言える。高圧EGR装置20によって還流されるEGRガス量は吸気圧と排圧との差圧及び高圧EGRバルブ11の開度で決まるため、このように排圧が上昇した場合には、高圧EGR装置20によるEGRガス量が増加することが考えられる。そのため、EGR制御性が悪化することが考えられる。
Further, since the high-pressure turbocharger 3 has a relatively small turbine capacity, that is, a turbine passage area is relatively small, if the exhaust gas flow rate increases when switching from the high-pressure EGR mode to the low-pressure EGR mode as described above, It can be said that the pressure tends to increase. Since the amount of EGR gas recirculated by the high-
したがって、第1実施形態では、ECU50は、このような不具合の発生を適切に防止するために、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時において、過給圧の変化速度が所定値以下となるようにフィードバック制御しながら低圧EGR比率を増加させる速度(以下、「低圧EGR比率増加速度」と呼ぶ。)を制御する。これにより、過給圧の極端な変化などを適切に抑制して、高圧EGRモードから低圧EGRモードへ切り替えることが可能となる。
Therefore, in the first embodiment, the
図2は、第1実施形態に係る制御を行った場合の結果の一例を示す。図2には、比較のために、比較例に係る制御を行った場合の結果も示している。具体的には、図2(a)は、横軸に時間を示し、縦軸に低圧EGR比率及び負荷を示しており、図2(b)は、横軸に時間を示し、縦軸に過給圧及び負荷を示している。また、図2(a)及び図2(b)において、実線A11、A12は第1実施形態に係る制御を行った場合の結果を示し、破線A21、A22は比較例に係る制御を行った場合の結果を示している。前述したように、第1実施形態に係る制御は、過給圧の変化速度が所定値以下となるようにフィードバックしながら低圧EGR比率増加速度を制御することで、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替えを行うものである。これに対して、比較例に係る制御は、過給圧の変化速度などを考慮せずに、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替えを行うものである。なお、時刻t11で、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替えが開始されたものとする。例えば、内燃機関7の負荷が軽負荷から高負荷へ変化したことに起因して、当該切り替えが開始される。 FIG. 2 shows an example of a result when the control according to the first embodiment is performed. For comparison, FIG. 2 also shows a result when control according to a comparative example is performed. Specifically, FIG. 2A shows time on the horizontal axis, the low-pressure EGR ratio and load on the vertical axis, and FIG. 2B shows time on the horizontal axis and excess time on the vertical axis. Supply pressure and load are shown. In FIGS. 2A and 2B, solid lines A11 and A12 indicate results when the control according to the first embodiment is performed, and broken lines A21 and A22 indicate when the control according to the comparative example is performed. Shows the results. As described above, in the control according to the first embodiment, the high pressure EGR mode is changed from the high pressure EGR mode to the low pressure EGR mode by controlling the increase rate of the low pressure EGR ratio while performing feedback so that the change rate of the supercharging pressure becomes a predetermined value or less. Is switched. On the other hand, the control according to the comparative example switches from the high pressure EGR mode to the low pressure EGR mode without considering the change rate of the supercharging pressure. It is assumed that switching from the high pressure EGR mode to the low pressure EGR mode is started at time t11. For example, the switching is started due to the load of the internal combustion engine 7 changing from a light load to a high load.
図2(b)に示すように、第1実施形態に係る制御を行った場合の過給圧の時間変化Δpim1は、比較例に係る制御を行った場合の過給圧の時間変化Δpim2よりも小さいことがわかる。つまり、第1実施形態に係る制御を行った場合には、比較例に係る制御を行った場合と比較して過給圧の変化速度が緩やかであると言える。詳しくは、第1実施形態における時間変化Δpim1は、過給圧の変化速度が所定値以下となるように過給圧をフィードバックした結果によるものであり、比較例における時間変化Δpim2は、当該フィードバックを行わなかった結果によるものである。 As shown in FIG. 2B, the time change Δpim1 of the supercharging pressure when the control according to the first embodiment is performed is larger than the time change Δpim2 of the supercharging pressure when the control according to the comparative example is performed. I understand that it is small. That is, it can be said that when the control according to the first embodiment is performed, the change rate of the supercharging pressure is moderate as compared with the case where the control according to the comparative example is performed. Specifically, the time change Δpim1 in the first embodiment is a result of feeding back the supercharging pressure so that the change speed of the supercharging pressure becomes a predetermined value or less, and the time change Δpim2 in the comparative example is the feedback. This is due to the result that was not performed.
このような第1実施形態に係る制御を行った場合には、図2(b)中の破線領域B1、B2に示すように、比較例に係る制御と比較して過給圧の変化が小さいことがわかる。また、図2(a)に示すように、第1実施形態に係る制御を行った場合には、比較例に係る制御と比較して低圧EGR比率が緩やかに変化していることがわかる。 When such control according to the first embodiment is performed, the change in the supercharging pressure is small as compared with the control according to the comparative example, as indicated by the broken line regions B1 and B2 in FIG. I understand that. Further, as shown in FIG. 2A, it can be seen that when the control according to the first embodiment is performed, the low-pressure EGR ratio is gradually changed as compared with the control according to the comparative example.
図3は、第1実施形態に係る処理を示すフローチャートである。この処理は、ECU50によって実行される。また、当該処理は、内燃機関7の負荷が軽負荷から高負荷へ変化した際(例えば加速指示が出された場合)などに実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing processing according to the first embodiment. This process is executed by the
まず、ステップS101では、ECU50は、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替えを開始する。具体的には、ECU50は、低圧EGR比率が増加するように、高圧EGRバルブ11及び低圧EGRバルブ17の開度を制御する。例えば、ECU50は、予め設定された速度(初期速度)にて低圧EGR比率が増加するように、高圧EGRバルブ11及び低圧EGRバルブ17の開度を調整する。基本的には、ECU50は、高圧EGRバルブ11が最終的に閉となるように開度を調整すると共に、低圧EGRバルブ17が最終的に開となるように開度を調整することで、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替えを行う。以上の処理が終了すると、処理はステップS102に進む。なお、ECU50は、低圧EGR比率を監視しながら、低圧EGR比率を増加させる制御を行うことができる。この場合、ECU50は、センサなどから低圧EGR比率を直接取得したり、空燃比や吸気温や吸気圧から低圧EGR比率を算出したりする。
First, in step S101, the
ステップS102では、ECU50は、過給圧の変化速度が所定値を超えているか否かを判定する。具体的には、ECU50は、過給圧センサ19より取得された過給圧(検出信号S19に対応)に基づいて当該判定を行う。このような判定は、過給圧の変化速度が所定値以下となるように過給圧をフィードバックするために行っている。なお、判定に用いる所定値は、例えば、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時において、ドライバビリティやEGR制御性の悪化がほとんど生じないような過給圧の変化速度に設定される。
In step S102, the
過給圧の変化速度が所定値を超えている場合(ステップS102;Yes)、処理はステップS103に進む。ステップS103では、ECU50は、現在の低圧EGR比率増加速度を減少させる。具体的には、ECU50は、高圧EGRバルブ11及び低圧EGRバルブ17の開度を調整することによって、過給圧の変化速度が所定値以下となるように低圧EGR比率増加速度を減少させる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。これに対して、過給圧の変化速度が所定値以下である場合(ステップS102;No)、処理は当該フローを抜ける。この場合には、現在の低圧EGR比率増加速度を維持する。
When the change rate of the supercharging pressure exceeds a predetermined value (step S102; Yes), the process proceeds to step S103. In step S103, the
以上の第1実施形態によれば、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時に発生し得る過給圧の極端な変化などを、適切に抑制することが可能となる。よって、当該切り替え時において、ドライバビリティやEGR制御性の悪化を効果的に抑制する可能となる。 According to the first embodiment described above, it is possible to appropriately suppress an extreme change in the supercharging pressure that may occur when switching from the high pressure EGR mode to the low pressure EGR mode. Therefore, it is possible to effectively suppress deterioration of drivability and EGR controllability at the time of switching.
なお、上記では、高圧ターボチャージャ3の使用域か否かに関わらずに、過給圧の変化速度が所定値以下となるようにフィードバックしながら低圧EGR比率増加速度を制御する例を示したが(図3参照)、高圧ターボチャージャ3の使用域である場合にのみ、当該制御を行うようにしても良い。 In the above description, an example in which the low pressure EGR ratio increasing speed is controlled while feeding back the supercharging pressure changing speed to be equal to or lower than a predetermined value regardless of whether the high pressure turbocharger 3 is in use or not is shown. This control may be performed only when the high-pressure turbocharger 3 is in the use range (see FIG. 3).
また、上記では、過給圧を過給圧センサ19によって検出する例を示したが、この代わりに、過給圧を推定しても良い。つまり、車両100の運転状態などに基づいて過給圧を推定しても良い。
Moreover, although the example which detected the supercharging pressure by the supercharging
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態においてECU50が行う制御について説明する。第2実施形態でも、前述した第1実施形態と同様に、ECU50は、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時に、過給圧の変化速度が所定値以下となるようにフィードバック制御しながら低圧EGR比率増加速度を制御する。しかしながら、第2実施形態では、ECU50は、当該切り替え時におけるフィードバック制御時に高圧EGRバルブ11に対して用いるフィードバックゲインを、高圧EGRモードの設定時において高圧EGRバルブ11に対して用いるフィードバックゲインよりも大きくする。具体的には、ECU50は、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時において高圧EGRバルブ11の応答性が向上するように、高圧EGRバルブ11に対して用いるフィードバックゲインを大きな値に設定する。
[Second Embodiment]
Next, control performed by the
このような制御を行う理由は以下の通りである。高圧ターボチャージャ3はタービン容量が比較的小さいため、つまりタービン通過面積が比較的小さいため、前述したように高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時において排気流量が増加した場合には、排圧が上昇する傾向にあると言える。高圧EGR装置20によって還流されるEGRガス量は吸気圧と排圧との差圧及び高圧EGRバルブ11の開度で決まるため、このように排圧が上昇した場合には、高圧EGRバルブ11の開度に対するEGRガス量の感度が高くなるものと考えられる。したがって、この場合には、高圧EGRバルブ11の制御性が悪化すると言える。
The reason for performing such control is as follows. Since the high-pressure turbocharger 3 has a relatively small turbine capacity, that is, has a relatively small turbine passage area, as described above, when the exhaust gas flow rate increases when switching from the high-pressure EGR mode to the low-pressure EGR mode, the exhaust pressure Can be said to be on the rise. Since the amount of EGR gas recirculated by the high
ここで、図4を参照して、タービン流量(タービン流入ガス量)と排圧との関係について、具体的に説明する。図4は、タービン流量(横軸)と排圧(縦軸)との関係の一例を示した図である。図4では、実線C1は高圧ターボチャージャ3のグラフを示し、破線C2は低圧ターボチャージャ4のグラフを示している。なお、これらのグラフは、高圧EGRバルブ11を同一の開度に維持した状態で得られた結果の一例を示している。
Here, the relationship between the turbine flow rate (turbine inflow gas amount) and the exhaust pressure will be specifically described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the turbine flow rate (horizontal axis) and the exhaust pressure (vertical axis). In FIG. 4, the solid line C <b> 1 shows a graph of the high pressure turbocharger 3, and the broken line C <b> 2 shows a graph of the low pressure turbocharger 4. In addition, these graphs have shown an example of the result obtained in the state which maintained the high
図4の矢印Dで示すように、高圧EGRモードから低圧EGRモードへ切り替えた場合、高圧ターボチャージャ3における排圧が大きく上昇することがわかる。そのため、高圧EGRバルブ11が同一の開度に設定されている場合には、高圧EGR装置20によって還流されるEGRガス量が増加することが考えられる。よって、この場合には、EGR制御性が悪化すると言える。
As shown by the arrow D in FIG. 4, it can be seen that when the high pressure EGR mode is switched to the low pressure EGR mode, the exhaust pressure in the high pressure turbocharger 3 greatly increases. Therefore, when the high
以上より、第2実施形態では、このような制御性の悪化を抑制するために、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時に、高圧EGRバルブ11に対して用いるフィードバックゲインを排圧に応じて補正する。具体的には、ECU50は、当該切り替え時において高圧EGRバルブ11に対して用いるフィードバックゲインを、高圧EGRモードの設定時に用いるフィードバックゲインよりも大きな値に補正する。これにより、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時に、高圧EGRバルブ11の応答速度を上げることができる。
As described above, in the second embodiment, in order to suppress such deterioration in controllability, the feedback gain used for the high
図5は、第2実施形態に係る処理を示すフローチャートである。この処理は、ECU50によって実行される。また、当該処理は、内燃機関7の負荷が軽負荷から高負荷へ変化した際(例えば加速指示が出された場合)などに実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing processing according to the second embodiment. This process is executed by the
まず、ステップS201では、ECU50は、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替えを開始する。具体的には、ECU50は、低圧EGR比率が増加するように、高圧EGRバルブ11及び低圧EGRバルブ17の開度を制御する。例えば、ECU50は、予め設定された速度(初期速度)にて低圧EGR比率が増加するように、高圧EGRバルブ11及び低圧EGRバルブ17の開度を調整する。基本的には、ECU50は、高圧EGRバルブ11が最終的に閉となるように開度を調整すると共に、低圧EGRバルブ17が最終的に開となるように開度を調整することで、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替えを行う。以上の処理が終了すると、処理はステップS202に進む。なお、ECU50は、低圧EGR比率を監視しながら、低圧EGR比率を増加させる制御を行うことができる。この場合、ECU50は、センサなどから低圧EGR比率を直接取得したり、空燃比や吸気温や吸気圧から低圧EGR比率を算出したりする。
First, in step S201, the
ステップS202では、ECU50は、高圧ターボチャージャ3の使用域であるか否かを判定する。例えば、ECU50は、内燃機関7の負荷に基づいて当該判定を行う。高圧ターボチャージャ3の使用域である場合(ステップS202;Yes)、処理はステップS203に進む。これに対して、高圧ターボチャージャ3の使用域でない場合(ステップS202;No)、処理は当該フローを抜ける。この場合には、高圧EGRバルブ11に対して用いるフィードバックゲインを補正しない。
In step S202, the
ステップS203では、ECU50は、高圧EGRバルブ11に対して用いるフィードバックゲインを補正する。具体的には、ECU50は、切り替え時において高圧EGRバルブ11に対して用いるフィードバックゲインを、高圧EGRモードの設定時に用いるフィードバックゲインよりも大きくする。詳しくは、高圧EGRバルブ11の応答速度が上昇するように、排圧に応じてフィードバックゲインを大きな値に補正する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。この後、ECU50は、前述したように、過給圧の変化速度が所定値以下となるようにフィードバックしながら低圧EGR比率増加速度を制御する。具体的には、ECU50は、図3に示したステップS102、S103の処理と同様の処理を行う。
In step S203, the
以上の第2実施形態によれば、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時に、高圧EGRバルブ11の応答速度を上げることができる。よって、過給圧に基づいて高圧EGRバルブ11を適切に制御することができ、過給圧の極端な変化などを効果的に抑制して当該切り替えを行うことが可能となる。
According to the second embodiment described above, the response speed of the high
なお、上記では、高圧ターボチャージャ3の使用域である場合にのみ、高圧EGRバルブ11のフィードバックゲインを補正する例を示したが(図5参照)、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時には、高圧ターボチャージャ3の使用域か否かに関わらず、高圧EGRバルブ11のフィードバックゲインを補正するようにしても良い。
In the above, an example in which the feedback gain of the high
[変形例]
本発明は、高圧ターボチャージャ3及び低圧ターボチャージャ4の2つのターボチャージャを有するシステム(つまり多段過給システム)への適用に限定はされない。本発明は、レスポンスが良好な小容量の低速型のターボチャージャを1つのみ有するシステムに対しても、同様に適用することができる。このようなシステムにおいても、高圧EGRモードから低圧EGRモードへの切り替え時において過給圧の急変が生じる場合があるため、前述したような本発明に係る制御を行うことでこのような不具合を解消することができるからである。
[Modification]
The present invention is not limited to application to a system having two turbochargers, that is, a high-pressure turbocharger 3 and a low-pressure turbocharger 4 (that is, a multistage turbocharging system). The present invention can be similarly applied to a system having only one small-capacity low-speed turbocharger with good response. Even in such a system, since the supercharging pressure may change suddenly when switching from the high pressure EGR mode to the low pressure EGR mode, such a problem is solved by performing the control according to the present invention as described above. Because it can be done.
2 吸気通路
3 高圧ターボチャージャ
4 低圧ターボチャージャ
7 内燃機関
9 排気通路
11 高圧EGRバルブ
17 低圧EGRバルブ
19 過給圧センサ
20 高圧EGR装置
21 低圧EGR装置
50 ECU
100 車両
2 Intake passage 3 High pressure turbocharger 4 Low pressure turbocharger 7 Internal combustion engine 9
100 vehicles
Claims (4)
前記高圧EGR装置を用いたEGRガスの還流から前記低圧EGR装置を用いたEGRガスの還流への切り替え時に、過給圧の変化速度が所定値以下となるようにフィードバック制御することで、吸気系に還流された全EGRガス量に対して前記低圧EGR装置によって還流されたEGRガス量が占める比率を増加させる速度の制御を行う制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A high-pressure turbocharger in which a compressor is disposed in the intake passage and a turbine is disposed in the exhaust passage, and a compressor is disposed in the intake passage on the upstream side of the compressor of the high-pressure turbocharger, and the exhaust on the downstream side of the turbine in the high-pressure turbocharger A low-pressure turbocharger in which a compressor is disposed in a passage; a high-pressure EGR device that recirculates exhaust gas from an exhaust passage upstream of the turbine of the high-pressure turbocharger to an intake passage downstream of the compressor of the high-pressure turbocharger; A low-pressure EGR device that recirculates exhaust gas from an exhaust passage downstream of a turbocharged turbine to an intake passage upstream of a compressor of the low-pressure turbocharger,
By performing feedback control so that the change rate of the supercharging pressure becomes a predetermined value or less when switching from the recirculation of the EGR gas using the high pressure EGR device to the recirculation of the EGR gas using the low pressure EGR device, A control device for an internal combustion engine, comprising control means for controlling the speed at which the ratio of the EGR gas recirculated by the low-pressure EGR device to the total amount of EGR gas recirculated is increased.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008056369A JP2009209887A (en) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | Control device of internal combustion engine |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010090036A1 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | 本田技研工業株式会社 | Internal combustion engine exhaust purifying device and exhaust purifying method |
JP2011069333A (en) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Isuzu Motors Ltd | Internal combustion engine having multistage supercharging system, and method for controlling the same |
JP2012062879A (en) * | 2010-08-20 | 2012-03-29 | Mazda Motor Corp | Control device and control method of diesel engine with supercharger |
WO2018167892A1 (en) * | 2017-03-15 | 2018-09-20 | 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 | Supercharger |
-
2008
- 2008-03-06 JP JP2008056369A patent/JP2009209887A/en active Pending
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