JP2010185415A - Engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はエンジンの制御装置、特に可変容量過給機とEGR装置とを備えるエンジンの加速時の制御に関する。 The present invention relates to an engine control device, and more particularly to control during acceleration of an engine provided with a variable capacity supercharger and an EGR device.
可変ノズルを有するターボ過給機とEGR装置とを備えるディーゼルエンジンにおいて、加速時の対策として、エンジン回転速度Neと目標燃料噴射量Qsolの積Pseを計算し、この値と、前回の積の値であるPsen-1との差dPse(=Pse−Psen-1)を計算し、この差dPseから所定のテーブルを検索することにより開口割合の補正係数kRvntを演算し、この補正係数kRvntを目標開口割合基本値に乗算した値を可変ノズルの目標開口割合Rvntとして演算するものがある(特許文献1参照)。 In a diesel engine equipped with a turbocharger having a variable nozzle and an EGR device, as a countermeasure at the time of acceleration, a product Pse of the engine rotational speed Ne and the target fuel injection amount Qsol is calculated, and this value and the previous product value the difference dPse (= Pse-Pse n- 1) between the Pse n-1 is calculated, and calculates a correction coefficient kRvnt opening percentage by searching a predetermined table from the difference DPSE, the correction coefficient kRvnt There is one that calculates a value obtained by multiplying a target opening ratio basic value as a target opening ratio Rvnt of a variable nozzle (see Patent Document 1).
ところで、加速時には目標過給圧(あるいは吸入空気量)が得られるようにターボ過給機の可変ノズルを制御しても、実際の過給圧(実際の吸入空気量)はすぐには立ち上がらず、目標過給圧(目標吸入空気量)から大きく遅れて立ち上がり、いわゆる過給圧のオーバーシュートが生じる。これは、アクセルペダルの動きに応じて目標過給圧がステップ的に変化しても、これがタービン仕事の増加→コンプレッサ仕事の増加→実過給圧の上昇→実吸入空気量の増加となって現れるまでに大きな応答遅れが存在するためである。このため、こうした加速初期の過給圧の応答遅れや加速後期での過給圧のオーバーシュートを回避したいという要求がある。 By the way, even if the turbocharger variable nozzle is controlled so that the target supercharging pressure (or intake air amount) is obtained during acceleration, the actual supercharging pressure (actual intake air amount) does not rise immediately. The engine rises with a large delay from the target supercharging pressure (target intake air amount), and so-called supercharging pressure overshoot occurs. This is because even if the target boost pressure changes stepwise according to the movement of the accelerator pedal, this is an increase in turbine work → increase in compressor work → increase in actual boost pressure → increase in actual intake air amount This is because there is a large response delay before it appears. For this reason, there is a demand for avoiding such a delay in the response of the supercharging pressure in the early stage of acceleration and an overshoot of the supercharging pressure in the late stage of acceleration.
しかしながら、加速時に過給圧のオーバーシュートが生じないような過給圧制御は未だ開示されていない。過給圧のオーバーシュートが生じることを前提として、その防止を行う技術は提案されているものの、過給圧のオーバーシュートそのものが生じないように過給圧を制御できれば、そもそもこうした技術は必要ない。上記特許文献1の技術も、開口割合の開側補正は加速初期に限られており、その対策も加速初期の過給圧の立ち上がり遅れのみで、加速後期での過給圧のオーバーシュートには未対応である。
However, a supercharging pressure control that does not cause an overshoot of the supercharging pressure during acceleration has not yet been disclosed. Although technology to prevent overcharging pressure overshoot has been proposed, such technology is not necessary in the first place if supercharging pressure can be controlled so that overshooting of the supercharging pressure itself does not occur. . In the technique of
そこで本発明は、加速時に過給圧のオーバーシュートが生じないような過給圧制御を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a supercharging pressure control that does not cause an overshoot of the supercharging pressure during acceleration.
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、可変容量過給機(21)とEGR装置(14)とを備え、EGR装置の制御目標値を運転条件に応じて演算し、このEGR装置の制御目標値となるようにEGR装置(14)を制御し、目標背圧または目標過給圧を運転条件に応じて演算し、実際の背圧または実際の過給圧を検出し、これら目標背圧及び実際の背圧に基づいてまたは目標過給圧及び実際の過給圧に基づいて、可変容量過給機(21)の定常時の制御目標値を減少補正する値としての前記可変容量過給機(21)の加速時の制御目標値を演算し、この可変容量過給機(21)の加速時の制御目標値と、EGR装置(14)の制御目標値またはEGR装置(14)の制御実際値とに基づいて可変容量過給機(21)の作動目標値を設定し、この可変容量過給機(21)の作動目標値となるように可変容量過給機(21)を制御するように構成する。 The present invention includes a variable capacity supercharger (21) and an EGR device (14), calculates a control target value of the EGR device according to operating conditions, and sets the EGR device so as to be the control target value of the EGR device. (14) is controlled, the target back pressure or the target supercharging pressure is calculated according to the operating conditions, the actual back pressure or the actual supercharging pressure is detected, and based on these target back pressure and actual back pressure Alternatively, based on the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure, the variable capacity supercharger (21) is accelerated when the variable capacity supercharger (21) is accelerated as a value for reducing and correcting the steady-state control target value of the variable capacity supercharger (21). A control target value is calculated, and a variable capacity is determined based on the control target value at the time of acceleration of the variable capacity supercharger (21) and the control target value of the EGR device (14) or the control actual value of the EGR device (14). The operation target value of the supercharger (21) is set, and this variable capacity supercharger (21) Configured to control the variable capacity turbocharger (21) so that the operation target value.
本発明によれば、可変容量過給機とEGR装置とを備え、EGR装置の制御目標値を運転条件に応じて演算し、このEGR装置の制御目標値となるようにEGR装置を制御し、目標背圧または目標過給圧を運転条件に応じて演算し、実際の背圧または実際の過給圧を検出し、これら目標背圧及び実際の背圧に基づいてまたは目標過給圧及び実際の過給圧に基づいて、可変容量過給機の定常時の制御目標値を減少補正する値としての可変容量過給機の加速時の制御目標値を演算し、この可変容量過給機の加速時の制御目標値と、EGR装置の制御目標値またはEGR装置の制御実際値とに基づいて可変容量過給機の作動目標値を設定し、この可変容量過給機の作動目標値となるように可変容量過給機を制御するので、可変容量過給機の加速時の制御目標値が加速時に最適な目標吸入空気量を与えることとなり、加速時に過給圧のオーバーシュートがそもそも生じないような過給圧制御を実現できた。 According to the present invention, a variable capacity supercharger and an EGR device are provided, a control target value of the EGR device is calculated according to operating conditions, and the EGR device is controlled to be the control target value of the EGR device, Calculate the target back pressure or the target boost pressure according to the operating conditions, detect the actual back pressure or the actual boost pressure, and based on the target back pressure and the actual back pressure or the target boost pressure and the actual boost pressure Based on the supercharging pressure of the variable capacity supercharger, the control target value at the time of acceleration of the variable capacity supercharger is calculated as a value for reducing and correcting the control target value at the steady state of the variable capacity supercharger. Based on the control target value at the time of acceleration and the control target value of the EGR device or the control actual value of the EGR device, the operation target value of the variable capacity supercharger is set, and becomes the operation target value of the variable capacity supercharger. So that the variable capacity turbocharger is controlled so that Becomes the control target value gives an optimum target intake air amount during acceleration overshoot of the supercharging pressure can be realized supercharging pressure control that does not cause the first place during acceleration.
図1は本発明の一実施形態のディーゼルエンジンの制御装置の概略構成図、図2はエンジン制御系のブロック図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a diesel engine control apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an engine control system.
図1、図2においてエンジン1にはコモンレール式燃料噴射装置2を備える。コモンレール式燃料噴射装置2では、サプライポンプ3により加圧された燃料が燃料供給通路4を介してコモンレール5に一旦蓄えられた後、コモンレール5の高圧燃料が気筒数分の燃料噴射弁6によって分配供給される。燃料噴射弁6には図示しない三方弁(電磁弁)を有しており、三方弁のOFF時には、針弁が着座状態にあるが、三方弁がON状態になると、針弁がシートから離れ燃料が噴射するようになっている。つまり、三方弁のON時間により燃料噴射量が調整され、コモンレール5内の圧力が同じで有れば、ON時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。
1 and 2, the
アクセル開度センサ32(アクセルペダルの踏み込み量に比例した出力Clを発生)、クランク角センサ33(エンジン回転速度とクランク角度を検出)、カム角センサ34(気筒判別を行う)、水温センサ35からの信号が入力されるエンジンコントローラ31では、エンジン回転速度Neとアクセル開度Clに応じて目標燃料噴射量Qsol[mg/st]を演算し、演算した目標燃料噴射量Qsolに対応して上記三方弁のON時間を制御する。
From an accelerator opening sensor 32 (generates an output Cl proportional to the accelerator pedal depression amount), a crank angle sensor 33 (detects the engine speed and crank angle), a cam angle sensor 34 (performs cylinder discrimination), and a
エンジン1には、排気通路12の排気の一部を吸気通路11に還流するEGR通路13と、EGR通路13を流れる排気(EGRガス)の流量を調整するEGR弁14とからなるEGR装置(排気還流装置)を備える。EGR弁14はステップモータの回転によってリフト量が変化し、EGR弁14の開度が調整され、EGR弁14の開度に応じてEGRガス流量が増減する。15はEGRクーラである。
The
EGR通路13の開口部下流の排気通路12に可変容量ターボ過給機21(可変容量過給機)を備える。これは、吸気コンプレッサ21aと同軸配置される排気タービン21bのスクロール入口に、ステップモータ21cにより駆動される可変ノズル21dを設けたもので、可変ノズル21dは低回転域から所定の過給圧が得られるように、低回転域では排気タービン21bに導入される排気の流速を高めるノズル開度(傾動状態)に、高回転側では排気を抵抗無く排気タービン21bに導入させるノズル開度(全開状態)に制御することができる。22はインタークーラである。
A variable capacity turbocharger 21 (variable capacity supercharger) is provided in the
本実施形態では、可変ノズル21dのノズル開度をステップモータ21cにより駆動する方式で説明するが、ダイアフラムアクチュエータ及びこのダイアフラムアクチュエータへの制御負圧を調整する電磁ソレノイドで可変ノズル21dを駆動する方式や直流モータで可変ノズル21dを駆動する方法を用いてもよい。
In this embodiment, the method of driving the nozzle opening of the
可変容量ターボ過給機21を用いた過給圧制御と、EGR弁14を用いたEGR制御とを共に行う場合、過給圧制御という観点からみると、EGR制御も、過給圧制御の役割を物理的に果たしている。つまり、EGRガス量を変化させることにより過給圧も変化する。逆に、過給圧を変化させると、排気圧力が変化するため、EGRガス量も変化することになり、過給圧とEGRガス量とは独立に制御できない。また、ややもするとお互いに制御上の外乱となっている。このように、過給圧とEGRガス量とはお互いに影響を与え、EGRガス量を変えると、ノズル開度を変える必要があるなど適切な適合が困難な上に、特に過渡時は双方の制御精度が低下するので、エンジンコントローラ31では、運転条件に応じて目標吸入空気量tQacを演算し、この目標吸入空気量tQacと目標EGRガス量や目標EGR率Megrに遅れ処理を施した値である実EGRガス量Qecや実EGR率Megrdからターボ過給機21の作動目標値である可変ノズル21dの目標開口割合Rvntを設定するようにしている。
When performing supercharging pressure control using the
ここで、可変ノズル21dの開口割合とは、可変ノズル21dの全開時のノズル開口面積に対する現在のノズル開口面積の比のことである。従って、可変ノズル21dの全開時に開口割合は100%、全閉時に開口割合は0%となる。
Here, the opening ratio of the
さて、図3Aは加速時、例えばアイドル状態からの全開加速時に現状制御での目標吸入空気量tQac、吸入空気量Qac(実際の吸入空気量)、可変ノズル21dの目標開口割合Rvnt、可変ノズル21dの実際の開口割合がどのように変化するのかをモデルで示している。加速のためアクセルペダルが踏み込まれると、これを受けて目標吸入空気量tQacが、図3A上段破線で示したようにステップ的に多くなる。この目標吸入空気量tQacの変化を受けて現状制御での目標開口割合Rvntは図3A下段破線で示したようにステップ的に大きくなる(可変ノズル21dが全閉状態から全開状態へとステップ的に開かれる)。しかしながら、図3A上段太実線で示したように現状制御での吸入空気量Qacの応答は遅く、現状制御での目標吸入空気量tQacの変化より大きく遅れてやっと立ち上がり、その後に吸入空気量Qacが目標吸入空気量tQacを超えてしまう現象が生じている。吸入空気量と過給圧はほぼ等価な値であるので、これを過給圧でみると、図3B上段太実線で示したように実過給圧rPbが目標過給圧tPbを超えてしまう、いわゆる過給圧のオーバーシュートが生じる。これは、現状制御においては、定常の目標吸入空気量tQacに応じて可変ノズル21dの目標開口割合Rvntを設定しているが、加速運転中は目標吸入空気量tQacに対して実際の吸入空気量Qacは遅れを伴うため過給がかかっていないにも拘わらず可変ノズル21dの目標開口割合Rvntを開口側に設定してしまう。すると、過給圧がなかなか上昇しないために加速の後半になってフィードバック制御が強く働いてしまい、オーバーシュートを招くことになる。目標吸入空気量tQacに対する実際の吸入空気量Qacの遅れは、タービン仕事の増加→コンプレッサ仕事の増加→実過給圧の上昇→吸入空気量Qacの増加となって現れるまでである。なお、上記の図3Bは図3Aに対応させて現状制御での目標過給圧tPb、実過給圧rPb、可変ノズル21dの目標開口割合Rvnt、可変ノズル21dの実際の開口割合がどのように変化するのかをモデルで示している。
FIG. 3A shows the target intake air amount tQac, the intake air amount Qac (actual intake air amount) in the current control, the target opening ratio Rvnt of the
こうした加速時の対策として、エンジン回転速度Neと目標燃料噴射量Qsolの積Pseを計算し、この値と、前回の積の値であるPsen-1との差dPse(=Pse−Psen-1)を計算し、この差dPseから所定のテーブルを検索することにより開口割合の補正係数kRvntを演算し、この補正係数kRvntを目標開口割合基本値に乗算した値を目標開口割合Rvntとして演算する従来装置がある。これは、加速時には排気圧の上昇に遅れて過給圧が立つ(過給圧の立ち上がりが遅れる分、充填効率が低下する)ことに対処するものである。つまり、負荷の変化が大きい加速時には過給圧の立ち上がりより排気圧の上昇スピードのほうが速く、排気圧と過給圧との差の圧力分だけ充填効率の低下を起こしやすくなるため、差dPseが大きくなるほど補正係数kRvntを大きくして、開口割合が小さくなる側に補正することにより、加速時の過給圧の立ち上がり遅れに伴う充填効率の低下を回避するものである。 As a countermeasure at the time of this acceleration, the engine rotational speed Ne and calculates the product Pse of the target fuel injection amount Qsol, the values and the difference DPSE (= Pse-Pse the Pse n-1 is the value of the previous product n- 1 ) is calculated, and a predetermined table is searched from the difference dPse to calculate an aperture ratio correction coefficient kRvnt, and a value obtained by multiplying the correction coefficient kRvnt by the target aperture ratio basic value is calculated as a target aperture ratio Rvnt. There are conventional devices. This is to cope with the fact that the boost pressure rises after the increase of the exhaust pressure during acceleration (the charging efficiency is lowered by the delay of the rise of the boost pressure). In other words, at the time of acceleration with a large load change, the exhaust pressure rises faster than the boost pressure rises, and the charging efficiency is likely to decrease by the difference between the exhaust pressure and the supercharging pressure. By increasing the correction coefficient kRvnt and increasing the opening ratio as it increases, a decrease in charging efficiency due to a delay in rising of the supercharging pressure during acceleration is avoided.
しかしながら、差dPseは加速初期の一瞬かつ微小時間の鋭い動きとなり、ターボ過給機21の加速応答性から考えてもターボ過給機21の動きが補正値に追従できず、ターボ過給機21の制御性を悪くすると考えられる。また、開口割合の開側補正は加速初期に限られており、その対策も過給圧の立ち上がり遅れのみで、過給圧のオーバーシュートには未対応である。
However, the difference dPse becomes a sharp movement at a moment in the initial acceleration and in a minute time, and even if considering the acceleration response of the
そこで本発明は、図3A上段一点鎖線で示したように、現状制御での目標吸入空気量tQacと、現状制御での吸入空気量Qacのちょうど中間の特性、つまり加速初期にゆっくり立ち上がり、加速後期に急激に立ち上がる特性となる目標吸入空気量を、現状制御での目標吸入空気量tQacとは別に新たに導入する。この新たに導入する目標吸入空気量を、現状制御での目標吸入空気量tQacと区別するため「過給機制御目標吸入空気量」で定義する。この新たに導入した過給機制御目標吸入空気量ctQacを用いて可変ノズル21dの目標開口割合Rvnt(可変容量過給機の作動目標値)を設定すると、本発明での目標開口割合Rvntは、図3A下段一点鎖線で示したように、加速初期にあまり変化することなく相対的に小さいまま、つまり可変ノズル21dが閉じ側にとどまり、加速後期に急激に相対的に大きくなる、つまり可変ノズル21dが急激に開く特性となる。さらに述べると、現状制御での目標吸入空気量tQacはマップ値であるため、定常状態では最適な目標吸入空気量を与えるものの、加速状態になると、もはや最適な目標吸入空気量を与えられないと考えられるのである。そこで、定常時の目標吸入空気量を減少補正する値としての加速時の目標吸入空気量、つまり過給機制御目標吸入空気量ctQacを新たに導入したのである。
Therefore, the present invention, as shown by the one-dot chain line in the upper part of FIG. 3A, rises slowly in the early stage of acceleration, and has a characteristic intermediate between the target intake air amount tQac in the current control and the intake air amount Qac in the current control. The target intake air amount, which has a characteristic of suddenly rising, is newly introduced separately from the target intake air amount tQac in the current control. The newly introduced target intake air amount is defined as “supercharger control target intake air amount” in order to distinguish it from the target intake air amount tQac in the current control. When the target opening ratio Rvnt (operation target value of the variable capacity supercharger) of the
そして、このように可変容量過給機の加速時の制御目標値としての過給機制御目標吸入空気量ctQacを設定したとき、本発明の吸入空気量Qac(実際の吸入空気量)は、図3A上段細実線で示したように、現状制御での吸入空気量Qacと相違して、加速時の目標吸入空気量である過給機制御目標吸入空気量ctQacに対してあまり応答遅れなく応答することが可能となり過給圧のオーバーシュートが避けられていることがわかる。言い換えると、加速時に大きな応答遅れを有するターボ過給機21であっても、過給圧のオーバーシュートがそもそも生じることがないように可変ノズル21dに対して制御目標値を初めて与えることが可能となったのである。
When the supercharger control target intake air amount ctQac as the control target value at the time of acceleration of the variable capacity supercharger is set as described above, the intake air amount Qac (actual intake air amount) of the present invention is As indicated by the thin solid line in the upper part of 3A, unlike the intake air amount Qac in the current control, it responds to the supercharger control target intake air amount ctQac that is the target intake air amount at the time of acceleration without much response delay. It can be seen that overshooting of the supercharging pressure is avoided. In other words, even if the
図4はエンジンコントローラ31により行われるこの過給圧制御のブロック図である。図4においては、各機能を表すブロック42〜54が、REF信号(クランク角の基準位置信号で、4気筒エンジンでは180度毎、6気筒エンジンでは120度毎の信号)の入力毎に各ブロックの有する機能を一斉に実行することとなる。
FIG. 4 is a block diagram of this supercharging pressure control performed by the
本実施形態では、過給圧制御とEGR制御とを協調制御しているので、EGR制御を先に簡単に説明しておく。エンジン回転速度Neと目標燃料噴射量Qsolとに応じて基本目標EGR率Megrb[無名数]を演算し、この基本目標EGR率Megrbに対して水温補正を行って目標EGR率Megr[無名数]を求めている。基本目標EGR率Megrbはエンジン使用頻度の高い側、つまり低回転速度側や低負荷側ほど大きくなり、スモークが発生しやすくなる高出力側で小さくなるようにしている。このような基本目標EGR率Megrbと、コレクタ部11a位置における1シリンダ当たりの吸入空気量Qacn[mg/st](後述する)とを用いて、
Mqec=Qacn×Megrb …(1)
の式により要求EGRガス量Mqec[mg/st]を演算する。この要求EGRガス量Mqecは、運転状態に応じて定められる1シリンダ当たりのEGRガスの要求量を表す。そして、この要求EGRガス量Mqecに対して、KIN×KVOLを加重平均係数とする、
Rqec=Mqec×KIN×KVOL+Rqecn-1×(1−KIN×KVOL)
…(2)
ただし、KIN:体積効率相当値、
KVOL:VE/NC/VM、
VE:排気量、
NC:気筒数、
VM:吸気系容積、
Rqecn-1:前回の中間処理値、
の式(一次遅れの式)により、中間処理値(加重平均値)Rqec[mg/st]を演算し、このRqecと要求EGRガス量Mqecとを用いて、
Tqec=Mqec×GKQEC+Rqecn-1×(1−GKQEC)
…(3)
ただし、GKQEC:進み補正ゲイン、
の式により進み補正を行って、1シリンダ当たりの目標EGRガス量Tqec[mg/st]を演算する。上記の(2)式及び(3)式は、要求値に対して吸気系の遅れ(すなわちEGR弁14→コレクタ部11a→吸気マニホールド→吸気弁8の容量の遅れ)があるので、この遅れ分の進み処理を行うものである。
In the present embodiment, the supercharging pressure control and the EGR control are cooperatively controlled, so the EGR control will be briefly described first. A basic target EGR rate Megarb [anonymous number] is calculated according to the engine speed Ne and the target fuel injection amount Qsol, and a water temperature correction is performed on the basic target EGR rate Megrb to obtain a target EGR rate Megr [anonymous number]. Looking for. The basic target EGR rate Megrb increases on the side where the engine is frequently used, that is, on the low rotation speed side and the low load side, and decreases on the high output side where smoke is likely to occur. Using such a basic target EGR rate Megrb and the intake air amount Qacn [mg / st] (described later) per cylinder at the
Mqec = Qacn × Megrb (1)
The required EGR gas amount Mqec [mg / st] is calculated by the following equation. This required EGR gas amount Mqec represents the required amount of EGR gas per cylinder determined according to the operating state. Then, for this required EGR gas amount Mqec, KIN × KVOL is set as a weighted average coefficient.
Rqec = Mqec × KIN × KVOL + Rqec n−1 × (1−KIN × KVOL)
... (2)
Where KIN: volumetric efficiency equivalent value,
KVOL: VE / NC / VM,
VE: displacement,
NC: number of cylinders
VM: intake system volume,
Rqec n-1 : last intermediate processing value,
The intermediate processing value (weighted average value) Rqec [mg / st] is calculated by the following equation (first-order lag equation), and using this Rqec and the required EGR gas amount Mqec,
Tqec = Mqec × GKQEC + Rqec n−1 × (1-GKQEC)
... (3)
However, GKQEC: Lead correction gain,
The target EGR gas amount Tqec [mg / st] per cylinder is calculated by performing advance correction using the following equation. In the above equations (2) and (3), there is a delay in the intake system with respect to the required value (that is, a delay in the capacity of the
そして、1シリンダ当たりの目標EGRガス量Tqecに対して、
Tqek=Tqec×(Ne/KCON#) …(4)
ただし、KCON#:定数、
の式により単位変換(1シリンダ当たり→単位時間当たり)を行って、目標EGRガス量Tqek[g/sec]を算出し、この目標EGRガス量TqekとEGRガス流速Cqeとから、
Aev=Tqek/Cqe …(5)
の式によりEGR弁開口面積Aevを計算する。このEGR弁開口面積AevをEGR弁14のリフト量に変換し、このEGR弁リフト量となるようにステップモータへの制御信号を作って出力する。
And for the target EGR gas amount Tqec per cylinder,
Tqek = Tqec × (Ne / KCON #) (4)
Where KCON # is a constant,
The unit conversion (per cylinder → per unit time) is performed by the following formula to calculate the target EGR gas amount Tqek [g / sec], and from the target EGR gas amount Tqek and the EGR gas flow velocity Cqe,
Aev = Tqek / Cqe (5)
The EGR valve opening area Aev is calculated by the following formula. The EGR valve opening area Aev is converted into a lift amount of the
これで、EGR制御の概説を終了する。 This completes the overview of EGR control.
図4に戻り、本発明では、過給機制御目標吸入空気量ctQacを演算するために過給機制御目標吸入空気量演算部41を新たに設けている。この過給機制御目標吸入空気量演算部41は、減算器42、減算器43、演算部44、最小値選択部45、加算器46からなっている。
Returning to FIG. 4, in the present invention, a supercharger control target intake air amount calculation unit 41 is newly provided to calculate the supercharger control target intake air amount ctQac. The supercharger control target intake air amount calculation unit 41 includes a
まず、減算器42では、目標吸入空気量Qac[mg/st]から吸入空気量Qac[mg/st]を減算して吸入空気量偏差dQac[mg/st]を算出する。
First, the
ここで、実際にシリンダに吸入される空気量の検出値である吸入空気量Qacは、次のようにして求める。すなわち、エンジン回転速度Neとエアフローメータ36により得られる吸入空気量Qas0[g/sec]とから、
Qac0=Qas0/Ne×KCONT# …(6)
ただし、KCONT#:定数、
の式により1シリンダ当たりの吸入空気量Qac0[mg/st]を演算する。エアフローメータ36は吸気コンプレッサ21a上流に設けており、エアフローメータ36位置よりコレクタ部11aまでの輸送遅れ分のディレイ処理を行うため、L(Lは定数)回前のQac0の値をコレクタ部11a位置における1シリンダ当たりの吸入空気量Qacn[mg/st]として求める。そして、この吸入空気量Qacnに対して、
Qac=Qacn-1×(1−KIN×KVOL)+Qacn×KIN×KVOL
…(7)
ただし、KIN:体積効率相当値、
KVOL:VE/NC/VM、
VE:排気量、
NC:気筒数、
VM:吸気系容積、
Qacn-1:前回のQac、
の式(一次遅れの式)により吸気弁8位置における1シリンダ当たりの吸入空気量Qac[mg/st]を演算する。これは、コレクタ部11aから吸気弁8までのダイナミクスを補償するためのものである。このように本実施形態での吸入空気量Qacは、実際にシリンダ(燃焼室9)に流入する空気量を算出(検出)している。
Here, the intake air amount Qac, which is a detected value of the air amount actually taken into the cylinder, is obtained as follows. That is, from the engine rotation speed Ne and the intake air amount Qas0 [g / sec] obtained by the
Qac0 = Qas0 / Ne × KCONT # (6)
Where KCONT # is a constant,
The intake air amount Qac0 [mg / st] per cylinder is calculated by the following equation. The
Qac = Qac n-1 × (1-KIN × KVOL) + Qacn × KIN × KVOL
... (7)
Where KIN: volumetric efficiency equivalent value,
KVOL: VE / NC / VM,
VE: displacement,
NC: number of cylinders
VM: intake system volume,
Qac n-1 : Previous Qac,
The intake air amount Qac [mg / st] per cylinder at the
次に、上記の目標吸入空気量tQac、つまりシリンダ流入空気量の目標値としての目標吸入空気量tQacは、例えばエンジン回転速度Ne[rpm]と目標燃料噴射量Qsol[mg/st]とから、図5を内容とするマップを検索することにより求めればよい。なお、特開2001−123873号公報に記載されているように、EGR領域になると、エンジン回転速度Neと実EGR率Megrdとから所定のマップを検索することにより目標吸入空気量基本値tQacbを算出し、エンジン回転速度Neと目標燃料噴射量Qsolとから所定のマップを検索することにより目標吸入空気量補正係数ktQacを算出し、この補正係数ktQacを目標吸入空気量基本値tQacbに乗算した値を目標吸入空気量Qacとしてもかまわない。ここでの目標吸入空気量tQacはマップ値(適合値)であることから、基本的に定常時の目標吸入空気量を表している。従って、定常状態では最適な目標吸入空気量を与えても、加速状態になると、もはや最適な目標吸入空気量を与えられなくなる。 Next, the target intake air amount tQac, that is, the target intake air amount tQac as a target value of the cylinder inflow air amount, is calculated from, for example, the engine speed Ne [rpm] and the target fuel injection amount Qsol [mg / st]. What is necessary is just to obtain | require by searching the map which contains FIG. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-123873, in the EGR region, the target intake air amount basic value tQacb is calculated by searching a predetermined map from the engine speed Ne and the actual EGR rate Megard. The target intake air amount correction coefficient ktQac is calculated by searching a predetermined map from the engine speed Ne and the target fuel injection amount Qsol, and a value obtained by multiplying the correction intake coefficient ktQac by the target intake air amount basic value tQacb is calculated. The target intake air amount Qac may be used. Since the target intake air amount tQac here is a map value (adapted value), it basically represents the target intake air amount in a steady state. Therefore, even if the optimum target intake air amount is given in the steady state, the optimum target intake air amount can no longer be given in the acceleration state.
減算器43では、目標過給圧tPb[kPa]から実過給圧rPb[kPa]を減算して過給圧偏差dPb[kPa](=tPb−rPb)を計算する。ここで、目標過給圧tPbは、例えばエンジン回転速度Neと目標燃料噴射量Qsolとから、図6を内容とするマップを検索することにより求めればよい。実過給圧rPbはインタークーラ22下流の吸気通路11に設けている過給圧センサ37により検出する。
The
目標吸入空気量偏差演算部44ではこの過給圧偏差dPbと実排気流量rQexh[g/sec]とから図7を内容とするマップを検索することにより目標吸入空気量偏差tdQac[mg/st]を算出し、最小部選択部45で、目標吸入空気量偏差tdQacと吸入空気量偏差dQacとのうち小さい方を選択して出力させる。加算器46では選択部45より出力された値を吸入空気量Qacに加算した値を過給機制御目標吸入空気量ctQac[mg/st]として算出する。
The target intake air amount
ここで、可変値としての目標吸入空気量偏差tdQacは加速時に算出される吸入空気量偏差dQacよりも全体として小さな値としている。このため、加速時には吸入空気量偏差dQacに代えて目標吸入空気量偏差tdQacが最小値選択部45から出力される。
Here, the target intake air amount deviation tdQac as a variable value is a smaller value as a whole than the intake air amount deviation dQac calculated during acceleration. Therefore, the target intake air amount deviation tdQac is output from the minimum
ただし、目標吸入空気量偏差tdQacを可変値として構成しているため、その値の傾向は次のようになる。すなわち、図7に示したように実排気流量rQexhが一定の条件で過給圧偏差dPbが相対的に大きくなる側に向かうほど目標吸入空気量偏差tdQacが相対的に小さくなるように、また過給圧偏差dPbが一定の条件で実排気流量rQexhが相対的に大きくなる側に向かうほど目標吸入空気量偏差tdQacが相対的に大きくなるようにしている。このため、加速初期から加速後期までの全体で考えると、目標吸入空気量偏差tdQacは次のように変化する。すなわち、過給圧偏差dPbが相対的に大きくかつ実排気流量rQexhが相対的に小さい加速初期には相対的に小さな値となり、過給圧偏差dPbが相対的に小さくなりかつ実排気流量rQexhが相対的に大きくなる加速後期には相対的に大きな値となる。また、加速初期及び加速後期の間では加速初期の値から加速初期の値へと滑らかに変化する値となる。言い換えると、上記図3A上段一点鎖線に示した過給機制御目標吸入空気量ctQacの変化波形が得られるように、つまり加速初期にゆっくり立ち上がり、加速後期に急激に立ち上がる特性となる過給機制御目標吸入空気量ctQacが得られるように図7に示した目標吸入空気量偏差tdQacのマップ値を適合により設定する。 However, since the target intake air amount deviation tdQac is configured as a variable value, the tendency of the value is as follows. That is, as shown in FIG. 7, the target intake air amount deviation tdQac becomes relatively small as the boost pressure deviation dPb becomes relatively large under the condition that the actual exhaust flow rate rQexh is constant. The target intake air amount deviation tdQac is relatively increased as the actual exhaust flow rate rQexh is relatively increased under a constant supply pressure deviation dPb. For this reason, the target intake air amount deviation tdQac changes as follows when considering the entire period from the initial acceleration to the late acceleration. In other words, the boost pressure deviation dPb is relatively large and the actual exhaust flow rate rQexh is relatively small at the beginning of acceleration, and the boost pressure deviation dPb is relatively small and the actual exhaust flow rate rQexh is relatively small. It becomes a relatively large value in the latter half of acceleration when it becomes relatively large. In addition, the value changes smoothly from the initial value of acceleration to the initial value of acceleration between the initial stage of acceleration and the late stage of acceleration. In other words, the turbocharger control has such a characteristic that the change waveform of the turbocharger control target intake air amount ctQac shown in the upper one-dot chain line in FIG. 3A is obtained, that is, a characteristic that rises slowly in the early stage of acceleration and rises rapidly in the late stage of acceleration. The map value of the target intake air amount deviation tdQac shown in FIG. 7 is set by adaptation so that the target intake air amount ctQac is obtained.
さらに述べると、加速初期にゆっくり立ち上がり、加速後期に急激に立ち上がる特性となる過給機制御目標吸入空気量ctQacを得たいわけであるから、過給圧偏差dPbが相対的に大きくかつ実排気流量rQexhが相対的に小さい加速初期にはほぼゼロに近い正の値を目標吸入空気量偏差tdQacとして、また過給圧偏差dPbが相対的に小さくかつ実排気流量rQexhが相対的に大きい加速後期には現状制御での吸入空気量偏差dQacを超えない範囲で現状制御での吸入空気量偏差dQacに近い値を設定し、加速初期と加速後期のあいだはほぼゼロに近い値と現状制御での吸入空気量偏差dQacに近い値とを滑らかにつなぐ値を設定することとなる。最終的には適合により設定する。 More specifically, since it is desired to obtain a turbocharger control target intake air amount ctQac having a characteristic of slowly rising in the early stage of acceleration and rapidly rising in the late stage of acceleration, the supercharging pressure deviation dPb is relatively large and the actual exhaust gas flow rate. At the beginning of acceleration when rQexh is relatively small, a positive value close to zero is set as the target intake air amount deviation tdQac, and at the later stage of acceleration where the supercharging pressure deviation dPb is relatively small and the actual exhaust flow rate rQexh is relatively large. Sets a value close to the intake air amount deviation dQac in the current control within a range not exceeding the intake air amount deviation dQac in the current control. A value that smoothly connects a value close to the air amount deviation dQac is set. Eventually set by conformance.
図4において過給機制御目標吸入空気量演算部41以外の残りの部分は、現状の制御と同じである。すなわち、乗算器47では目標燃料噴射量QsolにゲインQFGAN#を乗算し、加算器48、乗算器49、割算器50で、
tQas0=(ctQac+Qsol×QFGAN#)×Ne/KCON#
…(8)
ただし、KCON#:定数、
の式により計算排気流量tQas0[g/sec]を算出する。
In FIG. 4, the remaining part other than the supercharger control target intake air amount calculation unit 41 is the same as the current control. That is, the
tQas0 = (ctQac + Qsol × QFGAN #) × Ne / KCON #
... (8)
Where KCON # is a constant,
The calculated exhaust flow rate tQas0 [g / sec] is calculated by the following formula.
(8)式において、過給機制御目標吸入空気量ctQacにQsol×QFGAN#を加算しているのは、計算排気流量に対して負荷補正を行えるようにし、かつその感度をゲインQFGAN#で調整するようにしたものである。また、Ne/KCON#は単位時間当たりの吸入空気量に変換するための値である。 In equation (8), Qsol × QFGAN # is added to the turbocharger control target intake air amount ctQac so that load correction can be made to the calculated exhaust flow rate and its sensitivity is adjusted by gain QFGAN #. It is what you do. Ne / KCON # is a value for converting the intake air amount per unit time.
目標開口割合設定部51では、このようにして求めた計算排気流量tQas0と、計算EGRガス量tQes0[g/sec]とから図8を内容とするマップを検索することにより、可変ノズル21dの目標開口割合Rvnt[%]を算出する。図8に示したように、目標開口割合Rvntは、計算EGRガス量tQes0が一定の条件のとき、低負荷側で少しだけ大きくなり、これより負荷(つまり計算排気流量tQas0)が大きくなると、一旦小さくなった後に負荷に応じて大きくなる値である。また、計算排気流量tQas0が一定の条件のとき、目標開口割合Rvntは計算EGRガス量tQes0が多くなるほど小さくなる。
The target opening
上記の計算EGRガス量tQes0は、シリンダ吸入EGRガス量Qec[mg/st]を用いて、
tQes0=(Qec+Qsol×QFGAN#)×Ne/KCON#
…(9)
ただし、KCON#:定数、
の式により算出する。
The calculated EGR gas amount tQes0 is calculated using the cylinder intake EGR gas amount Qec [mg / st]
tQes0 = (Qec + Qsol × QFGAN #) × Ne / KCON #
... (9)
Where KCON # is a constant,
It is calculated by the following formula.
上記(9)式右辺第1項のシリンダ吸入EGRガス量Qecの計算方法は、吸入空気量Qacと同様である。すなわち、コレクタ部11a位置における1シリンダ当たりの吸入空気量Qacn(Qacの算出に用いている)と、目標EGR率Megr[無名数]から、コレクタ部11a位置における1シリンダ当たりのEGRガス量Qec0[mg/st]を、
Qec0=Qacn×Megr …(10)
の式により算出し、このコレクタ部11a位置における1シリンダ当たりのEGR量Qec0を用いて、
Qec=Qec0×Kkin×Ne×KE#
+Qecn-1×(1−Kkin×Ne×KE#) …(11)
ただし、Kkin:kin×KVOL、
KVOL:VE/NC/VM、
VE:排気量、
NC:気筒数、
VM:吸気系容積、
KE#:定数、
Qecn-1:前回のQec、
の式(一次遅れの式)により、上記の(7)式と同様に遅れ処理と単位変換(1シリンダ当たり→単位時間当たり)を同時に行ってシリンダ吸入EGRガス量Qec[mg/st]を算出する。上記の実EGR率Megrdも、(11)式と同様の式、つまり、目標EGR率Megrを用いて、
Megrd=Megr×Kkin×Ne×KE2#
+Megrdn-1×(1−Kkin×Ne×KE2#)
…(12)
ただし、Kkin:kin×KVOL、
KVOL:VE/NC/VM、
VE:排気量、
NC:気筒数、
VM:吸気系容積、
KE2#:定数、
Megrdn-1:前回のMegrd、
の式(一次遅れの式)により求めている。
The calculation method of the cylinder intake EGR gas amount Qec in the first term on the right side of the equation (9) is the same as the intake air amount Qac. That is, from the intake air amount Qacn per cylinder at the
Qec0 = Qacn × Megr (10)
And using the EGR amount Qec0 per cylinder at the
Qec = Qec0 × Kkin × Ne × KE #
+ Qec n-1 × (1-Kkin × Ne × KE #) (11)
However, Kkin: kin × KVOL,
KVOL: VE / NC / VM,
VE: displacement,
NC: number of cylinders
VM: intake system volume,
KE #: constant,
Qec n-1 : Previous Qec,
The cylinder intake EGR gas amount Qec [mg / st] is calculated by performing the delay process and the unit conversion (per cylinder → per unit time) at the same time as the above equation (7), using the above equation (primary delay equation). To do. The actual EGR rate Megrd is also the same as the equation (11), that is, using the target EGR rate Megr.
Megrd = Megr × Kkin × Ne × KE2 #
+ Megrd n-1 × (1-Kkin × Ne × KE2 #)
(12)
However, Kkin: kin × KVOL,
KVOL: VE / NC / VM,
VE: displacement,
NC: number of cylinders
VM: intake system volume,
KE2 #: constant,
Megrd n-1 : last Megrd,
It is calculated by the formula (first-order lag formula).
本実施形態では、計算排気流量tQas0と計算EGRガス量tQes0とから目標開口割合Rvntを算出しているが、計算排気流量tQas0に代えて(8)式右辺第1項の過給機制御目標吸入空気量ctQacを、計算EGRガス量tQes0に代えて(9)式右辺第1項のシリンダ吸入EGRガス量Qecを用いることができる(図8参照)。 In this embodiment, the target opening ratio Rvnt is calculated from the calculated exhaust flow rate tQas0 and the calculated EGR gas amount tQes0. Instead of the calculated exhaust flow rate tQas0, the supercharger control target intake of the first term on the right side of the equation (8) is calculated. In place of the calculated EGR gas amount tQes0, the cylinder intake EGR gas amount Qec in the first term on the right side of the equation (9) can be used as the air amount ctQac (see FIG. 8).
また、加算器52、乗算器53、割算器54では、吸入空気量Qac[mg/st]を用いて、
rQexh=(Qac+Qsol×QFGAN#)×Ne/KCON#
…(13)
ただし、KCON#:定数、
の式により、実排気流量rQexh[g/sec]を算出する。(13)式は上記の(8)式、(9)式と同様の式である。このようにして求めた実排気流量rQexhが目標吸入空気量偏差演算部44で用いられる。
Further, the
rQexh = (Qac + Qsol × QFGAN #) × Ne / KCON #
... (13)
Where KCON # is a constant,
The actual exhaust flow rate rQexh [g / sec] is calculated by the following equation. Expression (13) is the same expression as Expressions (8) and (9) above. The actual exhaust flow rate rQexh obtained in this way is used by the target intake air amount
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。 Here, the effect of this embodiment is demonstrated.
本実施形態(請求項1に記載の発明の実施形態)によれば、可変ノズル21dを有するターボ過給機21とEGR弁14(EGR装置)とを備え、目標EGRガス量Tqec(EGR装置の制御目標値)を運転条件に応じて演算し、この目標EGRガス量TqecとなるようにEGR弁14を制御し、目標過給圧tPbを運転条件に応じて演算し、実際の過給圧rPbを検出し、これら目標過給圧tPb及び実際の過給圧rPbに基づいて、目標吸入空気量tQac(可変容量過給機の定常時の制御目標値)を減少補正する値としての過給機制御目標吸入空気量ctQac(可変容量過給機の加速時の制御目標値)を演算し、この過給機制御目標吸入空気量ctQacとシリンダ吸入EGRガス量Qec(EGR装置の制御実際値)とに基づいて可変ノズル21dの目標開口割合Rvnt(可変容量過給機の作動目標値)を設定し、この目標開口割合Rvntとなるようにターボ過給機21の可変ノズル21dを制御するので、過給機制御目標吸入空気量ctQacが加速時に最適な目標吸入空気量を与えることとなり、加速時に過給圧のオーバーシュートがそもそも生じないような過給圧制御を実現できた。
According to the present embodiment (the embodiment of the invention described in claim 1), the
加速初期には過給圧偏差dPbが相対的に大きく、加速後期には過給圧偏差dPbが相対的に小さくなることに対応し、本実施形態(請求項2に記載の発明の実施形態)によれば、過給機制御目標吸入空気量ctQac(可変容量過給機の加速時の制御目標値)を、目標過給圧tPb及び実際の過給圧rPbの過給圧偏差dPbに基づいて演算するので、こうした過給圧偏差dPbの変化によく対応した過給機制御目標吸入空気量ctQacを与えることができる。 This embodiment corresponds to the fact that the supercharging pressure deviation dPb is relatively large in the early stage of acceleration and the supercharging pressure deviation dPb is relatively small in the late stage of acceleration. (Embodiment of the Invention of Claim 2) According to the above, the supercharger control target intake air amount ctQac (control target value during acceleration of the variable capacity supercharger) is determined based on the target supercharging pressure tPb and the supercharging pressure deviation dPb of the actual supercharging pressure rPb. Since the calculation is performed, it is possible to provide the supercharger control target intake air amount ctQac that well corresponds to such a change in the supercharging pressure deviation dPb.
実排気流量rQexhが相対的に小さい加速初期と、実排気流量rQexhが相対的に大きくなる加速後期とでは、ターボ仕事が異なることに対応し、本実施形態(請求項3に記載の発明の実施形態)によれば、過給機制御目標吸入空気量ctQac(可変容量過給機の加速時の制御目標値)を、実排気流量rQexhに基づいても演算するので、加速初期から加速後期までの加速全体での実排気流量rQexhの変化によく対応した過給機制御目標吸入空気量ctQacを与えることができる。 The present embodiment (implementation of the invention according to claim 3) corresponds to the fact that the turbo work is different between the initial stage of acceleration where the actual exhaust flow rate rQexh is relatively small and the late stage of acceleration where the actual exhaust flow rate rQexh is relatively large. According to the embodiment, the supercharger control target intake air amount ctQac (control target value at the time of acceleration of the variable capacity supercharger) is also calculated based on the actual exhaust flow rate rQexh. The supercharger control target intake air amount ctQac that corresponds well to the change in the actual exhaust flow rate rQexh in the entire acceleration can be provided.
本実施形態(請求項4に記載の発明の実施形態)によれば、ターボ過給機21の定常時の制御目標値として定常時の目標吸入空気量tQacを演算する定常時目標吸入空気量演算手段を備え、可変容量過給機の加速時の制御目標値は目標吸入空気量tQac(定常時の目標吸入空気量を表している)よりも小さな値の過給機制御目標吸入空気量ctQacであるので、加速初期にゆっくり立ち上がり、加速後期に急激に立ち上がる特性となる過給機制御目標吸入空気量ctQacを与えることができる。
According to the present embodiment (the embodiment of the invention described in claim 4), the steady-state target intake air amount calculation for calculating the steady-state target intake air amount tQac as the steady-state control target value of the
図9、図12のフローチャートは第2、第3の実施形態の目標開口割合Rvntを演算するためのものである。各フローはREF信号の入力毎に実行する。図12において図9と同一のステップには同一番号を付している。 The flowcharts of FIGS. 9 and 12 are for calculating the target opening ratio Rvnt of the second and third embodiments. Each flow is executed every time the REF signal is input. In FIG. 12, the same steps as those in FIG.
第1実施形態では、過給圧偏差dPbと実排気流量rQexhとに基づいて目標吸入空気量偏差tdQacを演算し、この演算した目標吸入空気量偏差tdQacを吸入空気量Qacに加算することによって過給機制御目標吸入空気量ctQacを演算したが、第2実施形態は、過給圧偏差dPbと実排気流量rQexhとに基づいて、過給機制御目標吸入空気量ctQacを直接演算させるものである。第3実施形態は第2実施形態のバリエーションである。 In the first embodiment, the target intake air amount deviation tdQac is calculated based on the boost pressure deviation dPb and the actual exhaust flow rate rQexh, and the calculated target intake air amount difference tdQac is added to the intake air amount Qac. Although the turbocharger control target intake air amount ctQac is calculated, the second embodiment directly calculates the supercharger control target intake air amount ctQac based on the supercharging pressure deviation dPb and the actual exhaust flow rate rQexh. . The third embodiment is a variation of the second embodiment.
まず、第2実施形態から説明すると、図9においてステップ1では目標過給圧tPb、実過給圧rPb、実排気流量rQexh、目標EGR率Megrを読み込む。これらの値は、全て第1実施形態で求められている。
First, from the second embodiment, in
ステップ2では目標過給圧tPbから実過給圧rPbを差し引いて過給圧偏差dPbを算出し、この過給圧偏差dPbと実排気流量rQexhとから図10を内容とするマップを検索することにより、過給機制御目標吸入空気量ctQacを算出する。図10に示したように、過給機制御目標吸入空気量ctQacは実排気流量rQexhが一定の条件で過給圧偏差dPbが相対的に大きいほど相対的に小さくなり、また過給圧偏差dPbが一定の条件で実排気流量rQexhが相対的に大きくなるほど相対的に大きくなる値である。
In
この場合、過給機制御目標吸入空気量ctQacの最小値は吸入空気量Qacと一致させるかまたは吸入空気量Qacを下回らない範囲で吸入空気量Qacに近い値にする。過給機制御目標吸入空気量ctQacの最大値は目標吸入空気量tQacと一致させるかまたは目標吸入空気量tQacを超えない範囲で目標吸入空気量tQacに近い値にする。実排気流量rQexhが相対的に小さくかつ過給圧偏差dPbが相対的に大きい加速初期に過給機制御目標吸入空気量ctQacを相対的に小さくしている理由は、図3A上段一定鎖線で示したように加速初期に過給機制御目標吸入空気量ctQacをゆっくり立ち上がらせるためである。一方、実排気流量rQexhが相対的に大きくかつ過給圧偏差dPbが相対的に小さくなる加速後期に過給機制御目標吸入空気量ctQacを相対的に大きくしている理由は、図3A上段一定鎖線で示したように加速後期に過給機制御目標吸入空気量ctQacを急激に立ち上がらせるためである。 In this case, the minimum value of the supercharger control target intake air amount ctQac is made to coincide with the intake air amount Qac or set to a value close to the intake air amount Qac within a range not lower than the intake air amount Qac. The maximum value of the supercharger control target intake air amount ctQac is made to coincide with the target intake air amount tQac or close to the target intake air amount tQac within a range not exceeding the target intake air amount tQac. The reason why the turbocharger control target intake air amount ctQac is relatively small in the initial stage of acceleration when the actual exhaust flow rate rQexh is relatively small and the supercharging pressure deviation dPb is relatively large is shown by the upper constant chain line in FIG. 3A. This is because the turbocharger control target intake air amount ctQac is slowly raised at the early stage of acceleration. On the other hand, the reason why the turbocharger control target intake air amount ctQac is relatively increased in the latter half of the acceleration in which the actual exhaust flow rate rQexh is relatively large and the supercharging pressure deviation dPb is relatively small is the upper part of FIG. 3A. This is because the turbocharger control target intake air amount ctQac is suddenly raised in the latter half of acceleration as indicated by the chain line.
ステップ4では、このようにして求めた過給機制御目標吸入空気量ctQacと目標EGR率Megrとから図11を内容とするマップを検索することにより目標開口割合Rvntを設定する。
In
このように、第2実施形態(請求項5に記載の発明の実施形態)によれば、過給圧偏差dPbが相対的に大きくかつ実排気流量rQexhが相対的に小さい加速初期に、過給機制御目標吸入空気量ctQacを吸入空気量Qacとするかまたは吸入空気量Qacを下回らない範囲で吸入空気量Qacに近い値にするので、加速初期にゆっくり立ち上がる過給機制御目標吸入空気量ctQacを与えることができる。 As described above, according to the second embodiment (the embodiment of the invention described in claim 5), supercharging is performed at the initial stage of acceleration in which the supercharging pressure deviation dPb is relatively large and the actual exhaust flow rate rQexh is relatively small. Since the machine control target intake air amount ctQac is set to the intake air amount Qac or close to the intake air amount Qac within a range not lower than the intake air amount Qac, the turbocharger control target intake air amount ctQac that rises slowly in the early stage of acceleration Can be given.
また、第2実施形態(請求項6に記載の発明の実施形態)によれば、過給圧偏差dPbが相対的に小さくかつ実排気流量rQexhが相対的に大きい加速後期に、過給機制御目標吸入空気量ctQacを目標吸入空気量tQacとするかまたは目標吸入空気量tQacを超えない範囲で目標吸入空気量tQacに近い値にするので、加速後期に急激に立ち上がる過給機制御目標吸入空気量ctQacを与えることができる。 Further, according to the second embodiment (the embodiment of the invention described in claim 6), the supercharger control is performed in the later stage of acceleration in which the supercharging pressure deviation dPb is relatively small and the actual exhaust flow rate rQexh is relatively large. Since the target intake air amount ctQac is set to the target intake air amount tQac or close to the target intake air amount tQac within a range not exceeding the target intake air amount tQac, the turbocharger control target intake air that suddenly rises in the latter half of the acceleration The quantity ctQac can be given.
次に、第3実施形態に移る。第3実施形態では、第2実施形態と相違する部分を主に説明する。図12において、ステップ11では目標過給圧tPb、実過給圧rPb、実排気流量rQexh、目標EGR率Megrのほか、吸入空気量Qac、目標吸入空気量tQacを読み込む。これら吸入空気量Qac、目標吸入空気量tQacの値も第1実施形態で求められている。
Next, it moves to 3rd Embodiment. In the third embodiment, parts different from the second embodiment will be mainly described. In FIG. 12, in
ステップ12では過給圧偏差dPbと実排気流量rQexhとから図13を内容とするマップを検索することにより、ゲインktQacを算出し、ステップ13でこのゲインktQacを用いて、
ctQac=(Qac−tQac)×ktQac+tQac …(14)
の式により過給機制御目標吸入空気量ctQacを算出する。
In
ctQac = (Qac−tQac) × ktQac + tQac (14)
The supercharger control target intake air amount ctQac is calculated by the following formula.
図13に示したように、ゲインktQacは0から1までの可変値で、実排気流量rQexhが一定の条件で過給圧偏差dPbが相対的に大きいほど1に近づき、また過給圧偏差dPbが一定の条件で実排気流量rQexhが相対的に大きくなるほどゼロに近づく。実排気流量rQexhが相対的に小さくかつ過給圧偏差dPbが相対的に大きい加速初期にはゲインktQacが1となる。このとき、(14)式より過給機制御目標吸入空気量ctQacは吸入空気量Qacと一致する。このように、加速初期にゲインktQacを1とするのは、図3A上段一定鎖線で示したように加速初期に過給機制御目標吸入空気量ctQacをゆっくり立ち上がらせるためである。一方、実排気流量rQexhが相対的に大きくかつ過給圧偏差dPbが相対的に小さい加速後期にゲインktQacがゼロとなる。このとき、(14)式より過給機制御目標吸入空気量ctQacは目標吸入空気量tQacと一致する。このように、加速後期にゲインktQacをゼロとするのは、図3A上段一定鎖線で示したように加速後期に過給機制御目標吸入空気量ctQacを急激に立ち上がらせるためである。 As shown in FIG. 13, the gain ktQac is a variable value from 0 to 1, and approaches 1 as the boost pressure deviation dPb is relatively large under the condition that the actual exhaust flow rate rQexh is constant, and the boost pressure deviation dPb. Becomes closer to zero as the actual exhaust flow rate rQexh becomes relatively large under a constant condition. The gain ktQac is 1 at the beginning of acceleration when the actual exhaust flow rate rQexh is relatively small and the boost pressure deviation dPb is relatively large. At this time, the supercharger control target intake air amount ctQac is equal to the intake air amount Qac from the equation (14). As described above, the reason why the gain ktQac is set to 1 in the early stage of acceleration is to allow the turbocharger control target intake air amount ctQac to rise slowly in the early stage of acceleration as shown by the upper fixed chain line in FIG. 3A. On the other hand, the gain ktQac becomes zero at the late stage of acceleration when the actual exhaust flow rate rQexh is relatively large and the boost pressure deviation dPb is relatively small. At this time, the supercharger control target intake air amount ctQac is equal to the target intake air amount tQac from the equation (14). Thus, the reason why the gain ktQac is set to zero in the latter half of the acceleration is to make the supercharger control target intake air amount ctQac suddenly rise in the latter half of the acceleration as shown by the upper fixed chain line in FIG. 3A.
ステップ4では、このようにして求めた過給機制御目標吸入空気量ctQacと目標EGR率Megrとから図11を内容とするマップを検索することにより目標開口割合Rvntを設定する。
In
このように、第3実施形態(請求項8に記載の発明の実施形態)によれば、過給機制御目標吸入空気量ctQacを、吸入空気量Qacと目標吸入空気量tQacとの差分(=Qac−tQac)にゼロから1までの値であるゲインktQacを乗算した値に目標吸入空気量tQacを加算して算出するので、第2実施形態と同じに、加速初期にゆっくり立ち上がり、加速後期に急激に立ち上がる特性となる過給機制御目標吸入空気量ctQacを与えることができる。 Thus, according to the third embodiment (the embodiment of the invention described in claim 8), the supercharger control target intake air amount ctQac is set to the difference between the intake air amount Qac and the target intake air amount tQac (= Qac−tQac) is calculated by adding the target intake air amount tQac to the value obtained by multiplying the gain ktQac, which is a value from zero to 1, so that, as in the second embodiment, it rises slowly in the early stage of acceleration and in the late stage of acceleration. The supercharger control target intake air amount ctQac having a characteristic of rapidly rising can be provided.
加速初期には過給圧偏差dPbが相対的に大きくかつ実排気流量が相対的に小さく、加速後期には過給圧偏差dPbが相対的に小さくかつ実排気流量が相対的に大きくなることに対応し、第3実施形態(請求項9に記載の発明の実施形態)によれば、ゲインktQacが過給圧偏差dPb及び実排気流量rQexhに応じた値であるので、こうした過給圧偏差dPb及び実排気流量rQexhの変化によく対応した過給機制御目標吸入空気量ctQacを与えることができる。 The boost pressure deviation dPb is relatively large and the actual exhaust flow rate is relatively small in the early stage of acceleration, and the boost pressure deviation dPb is relatively small and the actual exhaust flow rate is relatively large in the late stage of acceleration. Correspondingly, according to the third embodiment (the embodiment of the invention described in claim 9), since the gain ktQac is a value corresponding to the supercharging pressure deviation dPb and the actual exhaust flow rate rQexh, the supercharging pressure deviation dPb In addition, the supercharger control target intake air amount ctQac can be provided that corresponds well to the change in the actual exhaust flow rate rQexh.
実施形態では、「過給圧」を用いた場合(目標過給圧tPbを運転条件に応じて演算すると共に、実際の過給圧をセンサにより検出する)場合で説明したが、背圧を用いる(目標背圧を運転条件に応じて演算すると共に、実際の背圧をセンサにより検出する)ことが望ましい。ここで、「背圧」とは排気タービン21b上流の排気圧力のことである。これは排気タービン21bに直接作用する背圧のほうが、吸気コンプレッサ21a下流の圧力である「過給圧」よりもタービン仕事に直接関係する値であるからである。目標背圧の特性は、図6に示した目標過給圧tPbの特性と同様の特性となると考えられる。
In the embodiment, the case where the “supercharging pressure” is used (the target supercharging pressure tPb is calculated according to the operation condition and the actual supercharging pressure is detected by the sensor) has been described, but the back pressure is used. It is desirable to calculate the target back pressure according to the operating conditions and detect the actual back pressure with a sensor. Here, “back pressure” refers to the exhaust pressure upstream of the
実施形態では、可変容量過給機が、可変ノズルを有するターボ過給機21である場合で説明したが、可変容量過給機が排気タービンをバイパスする通路にウェイストゲートバルブを設けているターボ過給機である場合にも適用がある。可変ノズルを有するターボ過給機では可変ノズルの開度を制御するが、ウェイストゲートバルブを設けているターボ過給機ではウェイストゲートバルブの開度を制御してやればよい。
In the embodiment, the variable capacity supercharger is the
実施形態では、可変ノズルを有するターボ過給機とEGR装置とを備えるディーゼルエンジンの場合で説明したが、可変ノズルを有するターボ過給機とEGR装置とを備えるガソリンエンジンの場合にも本発明の適用がある。 In the embodiment, the description has been given of the case of the diesel engine including the turbocharger having the variable nozzle and the EGR device. However, the present invention can be applied to the case of the gasoline engine including the turbocharger having the variable nozzle and the EGR device. There is application.
実施形態では、可変容量過給機の作動目標値が可変ノズルの目標開口割合Rvntである場合で説明したが、可変容量過給機の作動目標値が可変ノズルの開口面積相当値である場合であってもかまわない。 In the embodiment, the operation target value of the variable capacity supercharger is described as the target opening ratio Rvnt of the variable nozzle. However, the operation target value of the variable capacity supercharger is a value equivalent to the opening area of the variable nozzle. It does not matter.
実施形態では、EGR装置の制御目標値が目標EGRガス量Tqecである場合で説明したが、EGR装置の制御目標値が目標EGR率Megrである場合であってもかまわない。 In the embodiment, the case where the control target value of the EGR device is the target EGR gas amount Tqec has been described. However, the control target value of the EGR device may be the target EGR rate Megr.
実施形態では、EGR装置の制御実際値がシリンダ吸入EGRガス量Qecである場合で説明したが、EGR装置の制御実際値が実EGR率Megrdである場合であってもかまわない。 In the embodiment, the case where the actual control value of the EGR device is the cylinder intake EGR gas amount Qec has been described. However, the actual control value of the EGR device may be the actual EGR rate Megrd.
1 エンジン本体
6 燃料噴射弁
14 EGR弁(EGR装置)
21 ターボ過給機(可変容量過給機)
31 エンジンコントローラ
37 過給圧センサ
1
21 Turbocharger (variable capacity turbocharger)
31
Claims (13)
前記EGR装置の制御目標値を運転条件に応じて演算するEGR装置制御目標値演算手段と、
このEGR装置の制御目標値となるように前記EGR装置を制御するEGR装置制御手段と、
目標背圧または目標過給圧を運転条件に応じて演算する目標値演算手段と、
実際の背圧または実際の過給圧を検出する実際値検出手段と、
これら目標背圧及び実際の背圧に基づいてまたは目標過給圧及び実際の過給圧に基づいて、前記可変容量過給機の定常時の制御目標値を減少補正する値としての前記可変容量過給機の加速時の制御目標値を演算する加速時制御目標値演算手段と、
この可変容量過給機の加速時の制御目標値と、前記EGR装置の制御目標値または前記EGR装置の制御実際値とに基づいて前記可変容量過給機の作動目標値を設定する作動目標値設定手段と、
この可変容量過給機の作動目標値となるように前記可変容量過給機を制御する過給機制御手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの制御装置。 It has a variable capacity supercharger and an EGR device,
EGR device control target value calculating means for calculating a control target value of the EGR device according to operating conditions;
EGR device control means for controlling the EGR device so as to be a control target value of the EGR device;
Target value calculating means for calculating the target back pressure or the target supercharging pressure according to the operating conditions;
Actual value detecting means for detecting actual back pressure or actual supercharging pressure;
Based on these target back pressure and actual back pressure, or on the basis of the target supercharging pressure and actual supercharging pressure, the variable capacity as a value for reducing and correcting the control target value in the steady state of the variable capacity supercharger. Acceleration control target value calculation means for calculating a control target value at the time of acceleration of the turbocharger;
The operation target value for setting the operation target value of the variable capacity supercharger based on the control target value at the time of acceleration of the variable capacity supercharger and the control target value of the EGR apparatus or the actual control value of the EGR apparatus Setting means;
An engine control device comprising: a supercharger control means for controlling the variable capacity supercharger so as to be an operation target value of the variable capacity supercharger.
前記可変容量過給機の加速時の制御目標値はこの定常時の目標吸入空気量よりも小さな値の過給機制御目標吸入空気量であることを特徴とする請求項3に記載のエンジンの制御装置。 A steady-state target intake air amount calculating means for calculating a steady-state target intake air amount as a steady-state control target value of the variable capacity supercharger;
The engine control target value at the time of acceleration of the variable capacity supercharger is a supercharger control target intake air amount having a value smaller than the steady target intake air amount. Control device.
前記過給圧偏差が相対的に大きくかつ前記実排気流量が相対的に小さい加速初期に、前記過給機制御目標吸入空気量を前記実吸入空気量とするかまたは前記実吸入空気量を下回らない範囲で実吸入空気量に近い値にすることを特徴とする請求項4に記載のエンジンの制御装置。 Provided with an actual intake air amount detection means for detecting the actual intake air amount;
In the initial stage of acceleration when the supercharging pressure deviation is relatively large and the actual exhaust flow rate is relatively small, the supercharger control target intake air amount is set as the actual intake air amount or less than the actual intake air amount. 5. The engine control device according to claim 4, wherein the value is close to the actual intake air amount in a range that does not exist.
前記過給圧偏差が相対的に大きくかつ前記実排気流量が相対的に小さい加速初期に、前記過給機制御目標吸入空気量を前記実吸入空気量とするかまたは前記実吸入空気量を下回らない範囲で実吸入空気量に近い値にすると共に、
前記過給圧偏差が相対的に小さくかつ前記実排気流量が相対的に大きい加速後期に、前記過給機制御目標吸入空気量を前記定常時の目標吸入空気量とするかまたは前記定常時の目標吸入空気量を超えない範囲で定常時の目標吸入空気量に近い値にし、かつ
加速初期と加速後期の過給機制御目標吸入空気量は、加速初期での値と加速後期での値との間を滑らかにつないだ値とすることを特徴とする請求項4に記載のエンジンの制御装置。 Provided with an actual intake air amount detection means for detecting the actual intake air amount;
In the initial stage of acceleration when the supercharging pressure deviation is relatively large and the actual exhaust flow rate is relatively small, the supercharger control target intake air amount is set as the actual intake air amount or less than the actual intake air amount. Set the value close to the actual intake air amount within the
In the later stage of acceleration in which the supercharging pressure deviation is relatively small and the actual exhaust flow rate is relatively large, the supercharger control target intake air amount is set as the steady-state target intake air amount or The target intake air amount is set to a value close to the target intake air amount in the steady state within the range not exceeding the target intake air amount, and the turbocharger control target intake air amount in the initial acceleration and late acceleration is the value in the early acceleration and the late acceleration. The engine control device according to claim 4, wherein the values are smoothly connected to each other.
前記過給機制御目標吸入空気量を、この実吸入空気量と前記定常時の目標吸入空気量との差分にゼロから1までの値であるゲインを乗算した値に前記定常時の目標吸入空気量を加算して算出することを特徴とする請求項4に記載のエンジンの制御装置。 Provided with an actual intake air amount detection means for detecting the actual intake air amount;
The steady-state target intake air is obtained by multiplying the supercharger control target intake air amount by a value obtained by multiplying the difference between the actual intake air amount and the steady-state target intake air amount by a gain that is a value from zero to 1. The engine control apparatus according to claim 4, wherein the calculation is performed by adding the amounts.
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