JP2009281144A - Control device for internal combustion engine with turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機付き内燃機関(例えばディーゼルエンジン)の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine with a supercharger (for example, a diesel engine).
車両などに搭載されるディーゼルエンジンには、例えばターボチャージャ(過給機)やEGR装置(排気ガス再循環装置)が設けられている。 For example, a turbocharger (supercharger) and an EGR device (exhaust gas recirculation device) are provided in a diesel engine mounted on a vehicle or the like.
エンジンに搭載されるターボチャージャは、一般に、エンジンの排気通路を流れる排気ガスによって回転するタービン(タービンホイール)と、吸気通路内の空気を強制的に燃焼室へと送り込むコンプレッサ(コンプレッサインペラ)と、これらタービンとコンプレッサとを連結するタービンシャフトとを備えている。このような構造のターボチャージャにおいて、タービンに排気ガスが吹き付けられて当該タービンが回転すると、その回転がタービンシャフトを介してコンプレッサに伝達される。こうしてコンプレッサが回転することによって吸気通路内の空気が強制的に燃焼室に送り込まれる。 A turbocharger mounted on an engine generally includes a turbine (turbine wheel) that is rotated by exhaust gas flowing through an exhaust passage of the engine, a compressor (compressor impeller) that forcibly sends air in the intake passage to a combustion chamber, A turbine shaft connecting the turbine and the compressor is provided. In the turbocharger having such a structure, when exhaust gas is blown onto the turbine and the turbine rotates, the rotation is transmitted to the compressor via the turbine shaft. As the compressor rotates in this way, the air in the intake passage is forcibly sent into the combustion chamber.
EGR装置は、エンジンの排気通路に排出される排気ガスの一部を、EGR通路(排気ガス還流通路)を介して吸気通路に還流ガスとして再循環させ、混合気に混入させて燃焼温度を下げることによってNOxの発生を抑制している。このようなEGR装置においては、EGRガス通路にEGRバルブを設け、そのEGRバルブにより吸気通路に還流する排気ガス還流量(EGRガス量)を制御するようにしている。 The EGR device recirculates a part of the exhaust gas discharged to the exhaust passage of the engine as a recirculation gas to the intake passage via the EGR passage (exhaust gas recirculation passage), and mixes it with the air-fuel mixture to lower the combustion temperature. This suppresses the generation of NOx. In such an EGR device, an EGR valve is provided in the EGR gas passage, and an exhaust gas recirculation amount (EGR gas amount) recirculated to the intake passage is controlled by the EGR valve.
また、ターボチャージャが搭載されたディーゼルエンジンにおいては、ターボチャージャ下流側の吸気通路にスロットルバルブが配置されたものが知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。
In addition, in a diesel engine equipped with a turbocharger, there is known one in which a throttle valve is arranged in an intake passage on the downstream side of the turbocharger (see, for example,
このようにスロットルバルブを備えたディーゼルエンジンでは、主に軽負荷域において(1)大量にEGRを入れる(EGRバルブ下流の圧力を下げる)、(2)排気温度を上げる(触媒活性のために吸入空気量を減らして排気温度を上げる)などの目的でスロットルバルブを閉めている。一方、高負荷域では、スロットルバルブを開き、ターボチャージャで吸気圧を上げることで空気量を増やして出力を上げている。 Thus, in a diesel engine equipped with a throttle valve, mainly in a light load range (1) a large amount of EGR is put in (reducing the pressure downstream of the EGR valve), (2) the exhaust temperature is raised (intake for catalyst activity) The throttle valve is closed for the purpose of reducing the air volume and raising the exhaust temperature. On the other hand, in the high load range, the throttle valve is opened and the intake pressure is increased with a turbocharger to increase the air volume and increase the output.
なお、特許文献1には、エンジンの排気エネルギで駆動される過給機と、過給機のコンプレッサの下流側の吸気通路に配置した吸気絞り弁とを備えたエンジンにおいて、コンプレッサの回転速度が低下するまで吸気絞り弁が閉じないように「なまし時間」を設けてコンプレッサ前後の圧力比の増大を防止することで、サージングの発生を防止する技術が記載されている。
ところで、上記したディーゼルエンジンにおいて、高負荷・高過給でコンプレッサが高速回転している状態からアクセルを戻して軽負荷へ移行したときに、スロットルバルブを急に閉めた場合、コンプレッサは慣性で回転しているため、コンプレッサ下流側の圧力が上昇する。こうした状況になると、例えば図7に示すように、コンプレッサ前後の圧力比(P2/P1)とコンプレッサを通過する空気流量との関係から決まるサージ領域に入ってしまい、コンプレッサから異音が発生する場合がある。 By the way, in the diesel engine described above, when the throttle valve is suddenly closed when the accelerator is returned to a light load from a state where the compressor is rotating at high speed with high load and high supercharging, the compressor rotates with inertia. As a result, the pressure on the downstream side of the compressor increases. In such a situation, for example, as shown in FIG. 7, the compressor enters a surge region determined by the relationship between the pressure ratio before and after the compressor (P2 / P1) and the air flow rate passing through the compressor, and abnormal noise is generated from the compressor. There is.
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、排気通路に配置されたタービン及び吸気通路に配置されたコンプレッサを有する過給機(ターボチャージャ)と、この過給機の下流側の吸気通路に配置されたスロットルバルブとを備えた過給機付き内燃機関の制御装置において、例えば高負荷・高過給状態からアクセルを戻して軽負荷へ移行したときに、コンプレッサのサージ領域に入ることを回避することができ、異音の発生を防止することが可能なスロットル制御の実現を目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage, and a downstream side of the supercharger. In a control device for an internal combustion engine with a supercharger provided with a throttle valve arranged in an intake passage, for example, when the accelerator is returned from a high load / high supercharge state to shift to a light load, the compressor enters a surge region. Therefore, an object of the present invention is to realize throttle control capable of avoiding this and preventing the generation of abnormal noise.
上記目的を達成するため、本発明は、内燃機関(エンジン)の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有する過給機と、前記過給機の下流側の吸気通路に配置されたスロットルバルブとを備えた過給機付き内燃機関の制御装置を前提とし、このような内燃機関の制御装置において、前記コンプレッサのサージ領域に入らないように、前記スロットルバルブのスロットル開度を制御するスロットル制御手段を備えていることを特徴としている。 To achieve the above object, the present invention provides a turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine (engine) and a compressor disposed in an intake passage of the internal combustion engine, and a downstream side of the supercharger. And a control device for an internal combustion engine with a supercharger provided with a throttle valve disposed in the intake passage of the engine. In such a control device for an internal combustion engine, the throttle valve is prevented from entering the surge region of the compressor. It is characterized by comprising throttle control means for controlling the throttle opening.
本発明において、スロットル制御手段の具体的な構成として、内燃機関の吸入空気量(例えばエアフロメータ等によって検出される吸入空気量)に基づいてサージ限界スロットル開度を算出してスロットルバルブのスロットル開度を制御するという構成を挙げることができる。より具体的には、例えば図3に示すように、吸入空気量(空気流量)に基づいてサージ限界圧力比(P2/P1)とコンプレッサ上流側の圧力P1とを算出し、それらサージ限界圧力比(P2/P1)及び圧力P1からサージ限界圧力P2を算出する。そして、そのサージ限界圧力P2(スロットバルブ上流側の圧力)とスロットルバルブ下流側の圧力(インマニ圧力)Pinとの圧力差([P2−Pin]:スロットルバルブ前後圧力差)、及び、吸入空気量を用いてマップを参照してサージ限界スロットル開度(最小スロットル開度)を算出して、スロットルバルブのスロットル開度を制御するという構成を挙げることができる。 In the present invention, as a specific configuration of the throttle control means, the surge limit throttle opening is calculated based on the intake air amount of the internal combustion engine (for example, the intake air amount detected by an air flow meter or the like) and the throttle valve is opened. A configuration in which the degree is controlled can be mentioned. More specifically, for example, as shown in FIG. 3, the surge limit pressure ratio (P2 / P1) and the compressor upstream pressure P1 are calculated based on the intake air amount (air flow rate), and the surge limit pressure ratio is calculated. The surge limit pressure P2 is calculated from (P2 / P1) and the pressure P1. And the pressure difference ([P2-Pin]: throttle valve front-rear pressure difference) between the surge limit pressure P2 (pressure upstream of the slot valve) and the pressure downstream of the throttle valve (intake manifold pressure) Pin, and the intake air amount A configuration in which a surge limit throttle opening (minimum throttle opening) is calculated with reference to a map using the control to control the throttle opening of the throttle valve can be mentioned.
また、このようなスロットル制御を実施する際の具体的な構成として、前記サージ限界スロットル開度に基づいて目標スロットル開度の閉じ側にガード(制限)を設けてスロットルバルブのスロットル開度を制御するという構成を挙げることができる。 Further, as a specific configuration when performing such throttle control, a guard (limit) is provided on the closing side of the target throttle opening based on the surge limit throttle opening to control the throttle opening of the throttle valve. The configuration of performing
次に、本発明の作用について述べる。 Next, the operation of the present invention will be described.
本発明においては、例えば、高負荷・高過給でコンプレッサが高速回転している状態からアクセルを戻して軽負荷へ移行する際に、コンプレッサ前後の圧力比とコンプレッサを通過する空気流量との関係から決まるサージ領域(図7参照)に入らないように、スロットル開度を制御する。具体的には、吸入空気量などに応じて算出したサージ限界スロットル開度に基づいて目標スロットル開度の閉じ側にガード(制限)を設けて、サージ領域に入らないようにスロットルバルブのスロットル開度を制御する。このような制御により、コンプレッサのサージ領域に入ることを回避することができ、異音発生を防止することができる。 In the present invention, for example, the relationship between the pressure ratio before and after the compressor and the air flow rate passing through the compressor when the accelerator is returned to the light load from the state where the compressor is rotating at high speed with high load and high supercharging. The throttle opening is controlled so that it does not enter the surge region determined by (see FIG. 7). Specifically, a guard (limit) is provided on the closing side of the target throttle opening based on the surge limit throttle opening calculated according to the intake air amount, etc., so that the throttle valve throttle opening is prevented from entering the surge region. Control the degree. By such control, it is possible to avoid entering the surge region of the compressor and to prevent the generation of abnormal noise.
なお、特許文献1に記載の技術などの従来技術では、例えば「なまし時間」等の遅延時間(実験的な適合値)を設けて、過給機のコンプレッサの回転速度が低下するまで吸気絞り弁が閉じないようにしているので、遅延時間を正確に適合できないと、サージングを確実に防止することができない場合がある。これに対し、本発明では、吸入空気量(コンプレッサを通過する空気流量)等に基づいてサージ限界スロットル開度(最小スロットル開度)を算出し、これに基づいてスロットルバルブの閉じ側にガードを設けてサージ領域に入ることを回避しているので、コンプレッサからの異音発生をより確実に防止することができる。
In the prior art such as the technique described in
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明を適用するディーゼルエンジンについて説明する。 First, a diesel engine to which the present invention is applied will be described.
−エンジン−
本発明を適用するディーゼルエンジンの概略構成を図1を参照して説明する。なお、図1にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。
-Engine-
A schematic configuration of a diesel engine to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows only the configuration of one cylinder of the engine.
図1に示すディーゼルエンジン1(以下、エンジン1という)は、例えば筒内直噴4気筒ディーゼルエンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック1a内には上下方向に往復動するピストン1cが設けられている。ピストン1cはコネクティングロッド16を介してクランクシャフト15に連結されており、ピストン1cの往復運動がコネクティングロッド16によってクランクシャフト15の回転へと変換される。
A diesel engine 1 (hereinafter referred to as engine 1) shown in FIG. 1 is, for example, an in-cylinder direct injection four-cylinder diesel engine, and a
クランクシャフト15にはシグナルロータ17が取り付けられている。シグナルロータ17の外周面には複数の突起(歯)17a・・17aが等角度ごとに設けられている。シグナルロータ17の側方近傍にはエンジン回転数センサ(クランクポジションセンサ)25が配置されている。エンジン回転数センサ25は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト15が回転する際にシグナルロータ17の突起17aに対応するパルス状の信号(出力パルス)を発生する。
A
エンジン1のシリンダブロック1aにはエンジン冷却水温を検出する水温センサ21が配置されている。また、シリンダブロック1aの上端にはシリンダヘッド1bが設けられており、このシリンダヘッド1bとピストン1cとの間に燃焼室1dが形成されている。
The
エンジン1のシリンダブロック1aの下側には、潤滑オイルを貯留するオイルパン18が設けられている。このオイルパン18に貯留された潤滑オイルは、エンジン1の運転時に、異物を除去するオイルストレーナを介してオイルポンプによって汲み上げられ、さらにオイルフィルタで浄化された後に、ピストン1c、クランクシャフト15、コネクティングロッド16などに供給され、各部の潤滑・冷却等に使用される。そして、このようにして供給された潤滑オイルは、エンジン1の各部の潤滑・冷却等のために使用された後、オイルパン18に戻され、再びオイルポンプによって汲み上げられるまでオイルパン18内に貯留される。
An
エンジン1のシリンダヘッド1bには、エンジン1の燃焼室1d内に燃料を直接噴射するためのインジェクタ(燃料噴射弁)2が設けられている。インジェクタ2にはコモンレール(蓄圧室)3が接続されており、インジェクタ2の電磁弁が開いている間、コモンレール3内の燃料がインジェクタ2から燃焼室1d内に噴射される。コモンレール3には、このコモンレール3内の高圧燃料の圧力(レール圧)を検出するためのレール圧センサ24が配置されている。コモンレール3には燃料ポンプであるサプライポンプ4が接続されている。
The
サプライポンプ4は、エンジン1のクランクシャフト15の回転力よって駆動され、このサプライポンプ4の駆動により、燃料タンク10から燃料をコモンレール3に供給し、インジェクタ2を所定のタイミングで開弁することにより、エンジン1の各気筒の燃焼室1d内に燃料が噴射される。この噴射された燃料は燃焼室1d内で燃焼され排気ガスとなって排気される。なお、インジェクタ2の開弁タイミング(噴射期間)は、後述するECU(Electronic Control Unit)100によって制御される。
The supply pump 4 is driven by the rotational force of the
一方、エンジン1の燃焼室1dには吸気通路11と排気通路12が接続されている。吸気通路11と燃焼室1dとの間に吸気バルブ13が設けられており、この吸気バルブ13を開閉駆動することにより、吸気通路11と燃焼室1dとが連通または遮断される。また、排気通路12と燃焼室1dとの間に排気バルブ14が設けられており、この排気バルブ14を開閉駆動することにより、排気通路12と燃焼室1dとが連通または遮断される。これら吸気バルブ13及び排気バルブ14の開閉駆動は、クランクシャフト15の回転が伝達される吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの各回転によって行われる。
On the other hand, an
吸気通路11には、エアクリーナ8、吸入空気量(空気流量)を検出するエアフロメータ22、吸気温センサ23(エアフロメータ22に内蔵)及びスロットルバルブ7などが配置されている。スロットルバルブ7は、後述するターボチャージャ5のコンプレッサ52の下流側の吸気通路11に配置されている。また、スロットルバルブ7の下流の吸気通路11には、インテークマニホールド11a内の圧力(インマニ圧力)を検出するインマニ圧センサ28が配置されている。
In the
排気通路12には触媒装置9などが配置されている。触媒装置9は、NOx吸蔵還元型触媒91とDPNR触媒92とを備えている。
A catalyst device 9 and the like are disposed in the
NOx吸蔵還元型触媒91は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはNOxを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分(例えば燃料の未燃成分(HC))が多量に存在している状態においてはNOxをNO2もしくはNOに還元して放出する。NO2やNOとして放出されたNOxは、排気中のHCやCOと速やかに反応することによってさらに還元されてN2となる。また、HCやCOは、NO2やNOを還元することで、自身は酸化されてH2OやCO2となる。
The NOx occlusion
DPNR触媒92は、例えば多孔質セラミック構造体にNOx吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のPM(粒子状物質)は多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のNOxはNOx吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると吸蔵したNOxは還元・放出される。さらに、DPNR触媒92には、捕集したPMを酸化・燃焼する触媒(例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒)が担持されている。
The
エンジン1には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ(過給機)5が搭載されている。ターボチャージャ5は、排気通路12に配置されたタービン51と、吸気通路11に配置されたコンプレッサ52によって構成されており、排気通路12に配置のタービン51が排気のエネルギによって回転し、これに伴って吸気通路11に配置のコンプレッサ52が回転する。そして、コンプレッサ52の回転により吸入空気が過給され、エンジン1の各気筒の燃焼室1dに過給空気が強制的に送り込まれる。
The
ターボチャージャ5は可変ノズル式ターボチャージャであって、タービン51側に可変ノズルベーン機構53が設けられており、この可変ノズルベーン機構53の開度を調整することにより、エンジン1の過給圧を調整することができる。可変ノズルベーン機構53の開度は、ECU100によって制御されるDCモータ等のアクチュエータ54によって調整される。ターボチャージャ5のコンプレッサ52の下流側の吸気通路11には、コンプレッサ52にて圧縮されて高温となった吸入空気を冷却するためのインタークーラ55が設けられている。
The
さらに、エンジン1にはEGR装置6が搭載されている。EGR装置6は、吸入空気に排気ガスの一部を導入することで、気筒内の燃焼温度を低下させてNOxの発生量を低減させる装置であって、吸気通路11と排気通路12とを連通するEGR通路61、このEGR通路61に設けられたEGRバルブ62、及び、EGRクーラ(図示せず)などによって構成されており、EGRバルブ62の開度を調整することにより、排気通路12から吸気通路11に導入されるEGR量(排気還流量)を調整することができる。
Further, an EGR device 6 is mounted on the
以上のエンジン1、ターボチャージャ5のアクチュエータ54、スロットルバルブ7、及び、EGRバルブ62などの各部はECU100によって制御される。
Each part such as the
−ECU−
ECU100は、図2に示すように、CPU101、ROM102、RAM103及びバックアップRAM104などを備えている。
-ECU-
As shown in FIG. 2, the
ROM102は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU101は、ROM102に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、RAM103は、CPU101での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM104は、例えばエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
The
以上のCPU101、ROM102、RAM103及びバックアップRAM104は、バス107を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース105及び出力インターフェース106と接続されている。
The
入力インターフェース105には、水温センサ21、エアフロメータ22、吸気温センサ23、レール圧センサ24、エンジン回転数センサ25、スロットルバルブ7の開度を検出するスロットル開度センサ26、アクセルペダル踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ27、及び、スロットルバルブ7の下流側のインマニ圧力を検出するインマニ圧センサ28などが接続されている。
The
出力インターフェース106には、インジェクタ2、スロットルバルブ7、ターボチャージャ5の可変ノズルベーン機構53の開度を調整するアクチュエータ54、及び、EGRバルブ62などが接続されている。
The
そして、ECU100は、上記した各種センサの出力に基づいて、燃料噴射制御(インジェクタ2の開閉制御)、及び、下記のスロットル制御などを含むエンジン1の各種制御を実行する。
Then, the
−スロットル制御−
まず、この例のエンジン1において、スロットルバルブ7のスロットル開度はECU100によって制御される。具体的には、アクセル開度センサ27にて検出されるアクセル開度(噴射量)、及び、エンジン回転数センサ25にて検出されるエンジン回転数などに基づいて、エンジン1の運転状態に応じた吸入空気量(目標吸気量)が得られるように、スロットルバルブ7のスロットル開度を制御している。より詳細には、スロットル開度センサ26を用いてスロットルバルブ7の実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度(目標スロットル開度)に一致するようにスロットルバルブ7のスロットルモータ(図示せず)をフィードバック制御している。
-Throttle control-
First, in the
さらに、この例で実行するスロットル制御について具体的に説明すると、例えば、主に軽負荷域においては、(1)EGRバルブ62の下流側の圧力を下げるために大量にEGRを入れる、(2)触媒装置9の触媒活性のために吸入空気量を減らして排気温度を上げる、などの目的でスロットルバルブ7を閉じるという制御を実行する。一方、高負荷域では、スロットルバルブ7を開き、ターボチャージャ5で吸気圧を上げることで空気量を増やして出力を上げるという制御を実行する。
Further, the throttle control executed in this example will be specifically described. For example, mainly in the light load range, (1) a large amount of EGR is added to lower the pressure on the downstream side of the
ところで、図1に示すエンジン1、つまり、ターボチャージャ5(コンプレッサ52)の下流側の吸気通路11にスロットルバルブ7が配置されたエンジン1においては、上述したように、高負荷・高過給でコンプレッサ52が高速回転している状態から、アクセルを戻して軽負荷へ移行したときに、スロットルバルブ7を急に閉めると、サージ領域(図7参照)に入ってしまい、コンプレッサ52から異音が発生する場合がある。
By the way, in the
このような点を解消するため、この例では、吸入空気量に基づいてサージ領域(異音が発生する領域)に入るサージ限界スロットル開度を算出し、これに基づいてスロットルバルブ7の閉じ側に制限を設けてスロットルバルブ7を制御することで、サージ領域に入ることを回避して異音発生を防止する点に特徴がある。
In order to eliminate such a point, in this example, the surge limit throttle opening that enters the surge region (region where abnormal noise is generated) is calculated based on the intake air amount, and the closed side of the
その具体的な処理について図3のブロック図を参照して説明する。この図3に示す各処理はECU100において実行される。
The specific processing will be described with reference to the block diagram of FIG. Each process shown in FIG. 3 is executed in
(S1)アクセル開度センサ27の出力信号からアクセル開度を読み込むとともに、エンジン回転数センサ25の出力信号からエンジン回転数を読み込み、それらアクセル開度(噴射量)及びエンジン回転数などから目標スロットル開度を算出する。この処理S1で算出する目標スロットル開度を、以下、「運転条件に基づく目標スロットル開度」ともいう。
(S1) The accelerator opening is read from the output signal of the
(S2)エアフロメータ22の出力信号から吸入空気量(空気流量)を読み込み、その吸入空気量を用いて図4に示すマップを参照してサージ限界圧力比(P2/P1)を算出する。なお、この処理S2に用いるサージ限界圧力比(P2/P1)算出用のマップは、ターボチャージャ5のコンプレッサ52を通過する空気流量と、コンプレッサ52の前後圧力比(図1に示すコンプレッサ52の上流側の圧力P1と下流側の圧力P2との比)をパラメータとして、ターボチャージャ5の特性(コンプレッサ特性)などに基づいてサージ限界ライン(図7参照)を求めたものをマップ化したものであって、ECU100のROM102内に記憶されている。
(S2) The intake air amount (air flow rate) is read from the output signal of the
(S3)エアフロメータ22の出力信号から読み込んだ吸入空気量(空気流量)を用い、図5のマップを参照してコンプレッサ52の上流側の圧力P1を推定する。
(S3) Using the intake air amount (air flow rate) read from the output signal of the
図5に示すマップは、エアクリーナ8の圧損を考慮したマップであって、ECU100のROM102内に記憶されている。図5のマップでは、空気流量(吸入空気量)が大ききほど、コンプレッサ52の上流側の圧力P1が小さな値となるように(大気圧に対して低い値となるように)設定されている。
The map shown in FIG. 5 is a map that takes into account the pressure loss of the
(S4)上記した処理S2で算出したサージ限界圧力比(P2/P1)、及び、上記した処理S3で算出した圧力P1の推定値を用い、そのサージ限界圧力比(P2/P1)に圧力P1の推定値を掛け合せてサージ限界圧力P2を求める。 (S4) Using the surge limit pressure ratio (P2 / P1) calculated in the process S2 and the estimated value of the pressure P1 calculated in the process S3, the pressure P1 is used as the surge limit pressure ratio (P2 / P1). Is multiplied by the estimated value to determine the surge limit pressure P2.
(S5)インマニ圧センサ28の出力信号からインマニ圧力を読み込み、上記した処理S4で求めたサージ限界圧力P2からインマニ圧力Pinを差し引いた圧力差(スロットルバルブ7の前後圧力差:[Ps−Pin])を算出し、その圧力差(Ps−Pin)とエアフロメータ22の出力信号から読み込んだ吸入空気量(空気流量)とを用いて図6に示すマップを参照してサージ限界スロットル開度を算出する。
(S5) The pressure difference obtained by reading the intake manifold pressure from the output signal of the intake
図6に示すマップは、スロットルバルブ7を通過する空気流量と、スロットルバルブ7の前後圧力差とをパラメータとし、スロットルバルブ7の上流側(前側)の圧力P2が下流側(後側)の圧力Pin(インマニ圧力)よりも大きい場合(P2>Pin)、その前後の圧力差つまりスロットルバルブ7の前後圧力差(P2−Pin)に相当する分だけ、スロットルバルブ7を閉じることが可能になる点を考慮して、サージ限界スロットル開度を予め実験・計算等によって経験的に求めた値をマップ化したものであって、ECU100のROM102内に記憶されている。この図6のマップにおいて、サージ限界スロットル開度は空気流量に応じて、空気流量が大きいほどサージ限界スロットル開度が開き側(開度大)となるように設定されている。
The map shown in FIG. 6 uses the flow rate of air passing through the
(S6)上記した処理S1で算出した運転条件に基づく目標スロットル開度と、上記した処理S5で算出したサージ限界スロットル開度のうち、開度が大きい方のスロットル開度を選択し、その選択したスロットル開度を目標スロットル開度としてスロットルバルブ7を制御する。具体的には、例えばエンジン1の運転領域が軽負荷域である場合など、アクセル開度及びエンジン回転数などから算出される運転条件に基づく目標スロットル開度が小さくて、吸入空気量及びスロットルバルブ7の前後圧力差(P2−Pin)から算出されるサージ限界スロットル開度が上記運転条件に基づく目標スロットル開度よりも大きい場合には、そのサージ限界スロットル開度によって目標スロットル開度の閉じ側が制限(ガード)され、実スロットル開度がサージ限界スロットル開度よりも小さくならないようにスロットルバルブ7が制御される。
(S6) Of the target throttle opening based on the operating condition calculated in the above-described process S1 and the surge limit throttle opening calculated in the above-described process S5, the larger throttle opening is selected and selected The
そして、この例のスロットル制御においては、例えば、高負荷・高過給でターボチャージャ5のコンプレッサ52が高速回転している状態から、アクセルを戻して軽負荷へ移行する際に、コンプレッサ52の前後圧力比とコンプレッサ52を通過する空気流量との関係から決まるサージ領域(図7参照)に入らないように、目標スロットル開度の閉じ側にガードを設けてスロットルバルブ7のスロットル開度を制御しているので、コンプレッサ52のサージ領域に入ることを回避することができ、異音発生を防止することができる。
In the throttle control of this example, for example, when the
しかも、吸入空気量及びインマニ圧力を検出(実測)し、これらの実測値に基づいてサージ限界スロットル開度を算出してスロットル開度の閉じ側を規制しているので、現在の運転状態を反映した適切なスロットル制御を実行することができ、これによってサージ領域での異音発生をより確実に防止することができる。 In addition, the intake air amount and intake manifold pressure are detected (actually measured), and the surge limit throttle opening is calculated based on these measured values to regulate the closing side of the throttle opening, reflecting the current operating state. Thus, appropriate throttle control can be executed, and this can more reliably prevent the generation of abnormal noise in the surge region.
−他の実施形態−
以上の例では、筒内直噴4気筒ディーゼルエンジンのスロットル制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒内直噴6気筒ディーゼルエンジンなど他の任意の気筒数のディーゼルエンジンのスロットル制御にも適用できる。また、筒内直噴ディーゼルエンジンに限られることなく、他のタイプのディーゼルエンジンのスロットル制御にも本発明を適用することは可能である。
-Other embodiments-
In the above example, the example in which the present invention is applied to the throttle control of the in-cylinder direct injection four-cylinder diesel engine has been described. However, the present invention is not limited thereto, It can also be applied to throttle control of a diesel engine with an arbitrary number of cylinders. Further, the present invention is not limited to an in-cylinder direct injection diesel engine, but can be applied to throttle control of other types of diesel engines.
さらに、ディーゼルエンジンに限られることなく、ポート噴射型ガソリンエンジンや筒内直噴型ガソリンエンジンのスロットル制御にも本発明を適用することは可能である。 Further, the present invention is not limited to a diesel engine, and the present invention can be applied to throttle control of a port injection gasoline engine or an in-cylinder direct injection gasoline engine.
以上の例では、可変ノズルターボチャージャが搭載されたエンジンのスロットル制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、可変ノズル機構を備えていないターボチャージャが搭載されたエンジンのスロットル制御にも適用できる。 In the above example, the present invention is applied to throttle control of an engine equipped with a variable nozzle turbocharger. However, the present invention is not limited to this, and a turbocharger not equipped with a variable nozzle mechanism is installed. It can also be applied to throttle control of the engine.
1 エンジン(ディーゼルエンジン)
11 吸気通路
11a インテークマニホールド
12 排気通路
5 ターボチャージャ
51 タービン
52 コンプレッサ
6 EGR装置
62 EGRバルブ
7 スロットルバルブ
22 エアフロメータ
25 エンジン回転数センサ
26 スロットル開度センサ
27 アクセル開度センサ
28 インマニ圧センサ
100 ECU
1 engine (diesel engine)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記コンプレッサのサージ領域に入らないように前記スロットルバルブのスロットル開度を制御するスロットル制御手段を備えていることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。 A turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and a compressor disposed in an intake passage of the internal combustion engine, and a throttle valve disposed in an intake passage downstream of the supercharger. In a control device for an internal combustion engine with a feeder,
A control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger, comprising throttle control means for controlling a throttle opening of the throttle valve so as not to enter a surge region of the compressor.
前記スロットル制御手段は、前記内燃機関の吸入空気量に基づいてサージ限界スロットル開度を算出して前記スロットルバルブのスロットル開度を制御することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1,
The control device for an internal combustion engine with a supercharger, wherein the throttle control means calculates a surge limit throttle opening based on an intake air amount of the internal combustion engine and controls a throttle opening of the throttle valve.
前記スロットル制御手段は、前記サージ限界スロットル開度に基づいて目標スロットル開度の閉じ側にガードを設けて前記スロットルバルブのスロットル開度を制御することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 2,
The control of the internal combustion engine with a supercharger, wherein the throttle control means controls the throttle opening of the throttle valve by providing a guard on the closing side of the target throttle opening based on the surge limit throttle opening apparatus.
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