JP2018184901A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は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.
機関吸気通路内に配置されたコンプレッサと、機関排気通路内に配置された可変ノズル付きタービンとを備えた排気過給器と、コンプレッサ下流の機関吸気通路とタービン上流の機関排気通路とを互いに連結するEGR通路と、EGR内に配置されたEGR制御弁と、を備え、EGRガスがEGR通路内を機関吸気通路から機関排気通路に向けて逆流するときには、可変ノズルの開度を小さくする、内燃機関の制御装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。可変ノズルの開度が小さくされると、タービン上流の機関排気通路内の圧力、すなわち機関背圧が上昇され、したがってEGRガスが順流に戻される。特許文献1では更に、EGRガスが順流になるまで可変ノズルの開度が小さくされる。
An exhaust supercharger having a compressor disposed in the engine intake passage, a turbine with a variable nozzle disposed in the engine exhaust passage, and an engine intake passage downstream of the compressor and an engine exhaust passage upstream of the turbine are connected to each other. And an EGR control valve disposed in the EGR, and the EGR gas reduces the opening of the variable nozzle when the EGR gas flows backward in the EGR passage from the engine intake passage toward the engine exhaust passage. An engine control device is known (see, for example, Patent Document 1). When the opening of the variable nozzle is reduced, the pressure in the engine exhaust passage upstream of the turbine, that is, the engine back pressure is increased, and thus the EGR gas is returned to the forward flow. In
しかしながら、可変ノズルの開度が変更されると、タービンを駆動する排気ガスの流速が変更され、それによりコンプレッサ下流の機関吸気通路内の圧力、すなわち過給圧が変更されるおそれがある。このため、過給圧が目標値から逸脱するおそれがある。 However, if the opening degree of the variable nozzle is changed, the flow rate of the exhaust gas that drives the turbine is changed, which may change the pressure in the engine intake passage downstream of the compressor, that is, the supercharging pressure. For this reason, there exists a possibility that a supercharging pressure may deviate from a target value.
本発明によれば、機関吸気通路内に配置されたコンプレッサと、機関排気通路内に配置された可変ノズル付きタービンとを備えた排気過給器と、前記タービンを迂回して前記タービン上流の機関排気通路と前記タービン下流の機関排気通路とを互いに連結する排気制御通路と、前記排気制御通路内に配置された排気制御弁と、前記コンプレッサ下流の機関吸気通路と前記タービン上流の機関排気通路とを互いに連結するEGR通路と、前記EGR通路内に配置されたEGR制御弁と、過給圧が目標値になるように前記排気制御弁の開度を全閉に維持しつつ前記可変ノズルの開度を制御するか、又は、前記過給圧が前記目標値になるように前記可変ノズルの開度を全開に維持しつつ前記排気制御弁の開度を制御する、ように構成されている電子制御ユニットと、を備えた、内燃機関の制御装置であって、前記電子制御ユニットは更に、前記EGR通路が逆流状態にあるか否かを判別し、前記EGR通路が逆流状態にあると判別されたときには、過給圧が前記目標値になるように、かつ、前記EGR通路が順流状態になるように、前記可変ノズルの開度及び前記排気制御弁の開度をそれぞれ中間開度において制御する、ように構成されている、内燃機関の制御装置が提供される。 According to the present invention, an exhaust turbocharger including a compressor disposed in an engine intake passage, a turbine with a variable nozzle disposed in an engine exhaust passage, and an engine upstream of the turbine bypassing the turbine An exhaust control passage connecting the exhaust passage and the engine exhaust passage downstream of the turbine; an exhaust control valve disposed in the exhaust control passage; an engine intake passage downstream of the compressor; and an engine exhaust passage upstream of the turbine Are connected to each other, an EGR control valve disposed in the EGR passage, and the opening of the variable nozzle is opened while maintaining the opening of the exhaust control valve so that the supercharging pressure becomes a target value. An electronic device configured to control the degree of opening or the degree of opening of the exhaust control valve while maintaining the degree of opening of the variable nozzle fully open so that the supercharging pressure becomes the target value. The electronic control unit further determines whether or not the EGR passage is in a backflow state, and determines that the EGR passage is in a backflow state. The opening of the variable nozzle and the opening of the exhaust control valve are controlled at intermediate openings so that the supercharging pressure becomes the target value and the EGR passage is in a forward flow state. A control device for an internal combustion engine configured as described above is provided.
過給圧が目標値から逸脱するのを抑制しつつ、EGRガスの逆流を抑制することができる。 The backflow of EGR gas can be suppressed while suppressing the supercharging pressure from deviating from the target value.
図1を参照すると、内燃機関1は機関本体2を備え、機関本体2は複数、例えば4つの気筒3を備える。気筒3には電子制御式の燃料噴射弁4がそれぞれ設けられる。図1に示される例では内燃機関1は圧縮着火内燃機関から構成される。この場合、燃料噴射弁4から燃料として例えば軽油が噴射される。別の実施例(図示しない)では内燃機関1は火花点火内燃機関から構成される。この場合、燃料として例えばガソリンが用いられる。また、本発明による実施例では、内燃機関1は2つの排気駆動式過給器5,6を備える。第1の過給器5は第1のコンプレッサ5c及び第1のタービン5tを備える。第2の過給器6は第2のコンプレッサ6c及び第2のタービン6tを備える。
Referring to FIG. 1, the
気筒3は吸気マニホルド10及び第1の吸気管11を介して第1のコンプレッサ5cの出口に連結される。第1のコンプレッサ5cの入口は第2の吸気管12を介して第2のコンプレッサ6cの出口に連結される。第2のコンプレッサ6cの入口は第3の吸気管13を介してエアクリーナ14に連結される。第1の吸気管11内には、電子制御式のスロットル弁15及びインタークーラ16が配置される。スロットル弁15は第1の吸気管11内を流れる吸気ガスの量を制御するように構成されている。インタークーラ16は第1の吸気管11内を流れる吸気ガスを冷却するように構成されている。スロットル弁15上流の第1の吸気管11と第2の吸気管12とは、第1のコンプレッサ5cを迂回する吸気制御管17によって互いに連結される。吸気制御管17内には、電子制御式の吸気制御弁18が配置される。吸気制御弁18は吸気制御管17内を流れる吸気ガスの量を制御するように構成されている。本発明による実施例では、吸気制御弁18は通常は全閉にされる。
The
また、気筒3は排気マニホルド20及び第1の排気管21を介して第1のタービン5tの入口に連結される。第1のタービンを5tの出口は第2の排気管22を介して第2のタービン6tの入口に連結される。第2のタービン6tの出口は第3の排気管23を介して触媒24に連結される。第1の排気管21と第2の排気管22とは、第1のタービン5tを迂回する排気制御管25によって互いに連結される。排気制御管25内には、電子制御式の排気制御弁(ECV)26が配置される。排気制御弁26は排気制御管25内を流れる排気ガスの量を制御するように構成されている。また、本発明による実施例では、第2の排気管22と第3の排気管23とは、第2のタービン6tを迂回する排気バイパス管27によって互いに連結される。排気バイパス管27内には、電子制御式の排気バイパス弁(EBV)28が配置される。排気バイパス弁28は排気バイパス管27内を流れる排気ガスの量を制御するように構成されている。本発明による実施例では、排気バイパス弁28は通常は全閉にされる。
The
別の実施例(図示しない)では第2の過給器6が省略される。この例では、排気バイパス管27及び排気バイパス弁28も省略される。
In another embodiment (not shown), the second supercharger 6 is omitted. In this example, the
スロットル弁15下流の第1の吸気管と第1のタービン5t上流の第1の排気管21とは、EGR(排気ガス再循環)管30によって互いに連結される。EGR管30内には、電子制御式のEGR制御弁31及びEGRクーラ32が配置される。EGR制御弁31はEGR管30内を流れるEGRガスの量を制御するように構成されている。EGRクーラ32はEGR管30内を流れるEGRガスを冷却するように構成されている。
The first intake pipe downstream of the
図1に示されるように、本発明による実施例では、エアクリーナ14にエアフロメータ40が組み込まれる。エアフロメータ40は新気の量を検出するように構成されている。また、スロットル弁15上流の第1の吸気管11には圧力センサ41が取り付けられる。圧力センサ41はスロットル弁15と第1のコンプレッサ5cとの間の圧力を検出するように構成されている。吸気マニホルド10には圧力センサ42が取り付けられる。圧力センサ42は吸気マニホルド10内の圧力を検出するように構成されている。排気マニホルド20には圧力センサ43が取り付けられる。圧力センサ43は排気マニホルド20内の圧力を検出するように構成されている。第1の排気管21には圧力センサ44が取り付けられる。圧力センサ44は第1の排気管21内の圧力を検出するように構成されている。
As shown in FIG. 1, in the embodiment according to the present invention, an
更に、第3の排気管23には空燃比センサ45が取り付けられる。空燃比センサ45は空燃比を検出するように構成されている。更に、第1の吸気管11とEGRクーラ32との間のEGR管30には温度センサ46が取り付けられる。温度センサ46は第1の吸気管11とEGRクーラ32との間のEGR管30内のEGRガスの温度を検出するように構成されている。第1の排気管21とEGRクーラ32との間のEGR管30には温度センサ47が取り付けられる。温度センサ47は第1の排気管21とEGRクーラ32との間のEGR管30内のEGRガスの温度を検出するように構成されている。
Further, an air-
第1のタービン5tは可変ノズル(VN)5nを備えたタービンから構成される。可変ノズル5nは図2に示されるように、第1のタービン5tのタービンインペラ70に向かう排気ガス流路71内に配置された複数のベーン72を備える。これらベーン72はそれぞれ対応する回動軸73回りに回動可能であり、共通のアクチュエータ74によって同一の角度位置に制御される。ベーン72の角度位置が変更されると、互いに隣接するベーン72同士の間に形成されるノズル75の流路面積が変更され、それにより過給圧が変更される。例えば、図2において実線で示される位置から破線で示される位置にベーン72が回動されると、ノズル75の流路面積が小さくされる。その結果、ノズル75を流れる排気ガスの流速が高められ、したがって過給圧が高められる。
The
電子制御ユニット50はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス51によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)52、RAM(ランダムアクセスメモリ)53、CPU(マイクロプロセッサ)54、入力ポート55及び出力ポート56を具備する。エアフロメータ40、圧力センサ41,42,43,44、空燃比センサ45、及び温度センサ46,47の出力電圧はそれぞれ対応するA/D変換器57を介して入力ポート55に入力される。更に、アクセルペダル59にはアクセルペダル59の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ60が接続され、負荷センサ60の出力電圧は対応するAD変換器57を介して入力ポート55に入力される。更に、クランク角CAを検出するためのクランク角センサ61が入力ポート55に接続される。CPU54ではクランク角センサ61からの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート56はそれぞれ対応する駆動回路58を介して、燃料噴射弁4、スロットル弁15、吸気制御弁18、排気制御弁26、排気バイパス弁28、EGR制御弁31、及び可変ノズル5nのアクチュエータ74(図2)にそれぞれ接続される。
The
次に、本発明による実施例のEGR制御を説明する。図3は本発明による実施例のEGR制御を実行するためのルーチンを示している。図3に示されるルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。図3を参照すると、ステップ100では、EGR制御弁31が開弁しているか否かが判別される。EGR制御弁31が開弁しているときには次いでステップ101に進み、EGR管30内を流れるEGRガス量QEGRがゼロよりも多いか否かが判別される。本発明による実施例では、温度センサ46により検出されるEGRガスの温度が、温度センサ47により検出される排気ガスの温度よりも低いときにQEGR>0であると判別され、それ以外はQEGR≦0であると判別される。別の実施例(図示しない)では、計算モデルを用いてEGRガス量QEGRが推定される。一例では、スロットル弁15下流の吸気管の圧力及び温度等に基づき算出された筒内ガス量から、エアフロメータ40により検出された新気量を減算することにより、EGRガス量QEGRが算出される。QEGR>0であると判別されたときには次いでステップ102に進み、EGR管30が順流状態にあると判定される。続くステップ103ではEGR制御弁31の通常制御が行われる。すなわち、例えば、機関に供給されるEGRガス量が機関運転状態(例えば、機関負荷及び機関回転数)に応じて定まる目標量になるように、EGR制御弁31の開度が制御される。
Next, the EGR control of the embodiment according to the present invention will be described. FIG. 3 shows a routine for executing the EGR control of the embodiment according to the present invention. The routine shown in FIG. 3 is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 3, in
これに対し、ステップ101においてQEGR≦0のときには次いでステップ104に進み、EGR管30が逆流状態にあると判定される。続くステップ105ではEGR制御弁31が全閉にされる。
On the other hand, when QEGR ≦ 0 at
一方、ステップ100においてEGR制御弁31が全閉のときにはステップ106に進み、EGR制御弁31前後の差圧dPがあらかじめ定められた適合値dPXよりも大きいか否かが判別される。この差圧dPは、例えば、排気マニホルド20内の圧力、第1の排気管21内の圧力、及び、EGR制御弁31よりも第1の排気管21側のEGR管30内の圧力のうちの一つから、吸気マニホルド10内の圧力、スロットル弁15下流の第1の吸気管11内の圧力、及び、EGR制御弁31よりも第1の吸気管11側のEGR管30内の圧力のうちの一つを引き算することによって算出される。適合値dPXは、EGRガスが第1の排気管21から第1の吸気管11に向けて良好に流れるのに必要な差圧であって、一例では2kPaである。別の例では5kPaである。dP>dPXであると判別されたときには、次いでステップ104に進んでEGR管30が逆流状態にあると判定され、続くステップ105においてEGR制御弁31が全閉にされる。これに対し、dP≦dPXであると判別されたときには次いでステップ102に進んでEGR管30が順流状態にあると判定され、続くステップ103においてEGR制御弁31の通常制御が行われる。
On the other hand, when the
その結果、EGR管30が順流状態にあると判別されたときに良好なEGRガス供給作用が確保され、EGR管30が逆流状態にあると判別されたときに、EGRガスがEGR管30内を第1の吸気管11から第1の排気管21に向かう流れ、すなわちEGRガスの逆流が阻止される。なお、別の実施例(図示しない)では、EGR制御弁31が開弁しているか否かに関わらず、EGR制御弁31前後の差圧dPに応じて、EGR管30が順流状態にあるか逆流状態にあるかが判別される。
As a result, when it is determined that the
次に、本発明による実施例の過給制御を説明する。図4は本発明による実施例の過給制御の制御構造を示している。図4を参照すると、ブロックB1で示されるように過給モードが決定される。過給モードについては後述する。次いで、可変ノズル(VN)5nの開度のフィードフォワード(F/F)項及び排気制御弁(ECV)26の開度のフィードフォワード(F/F)項がそれぞれ算出される。 Next, the supercharging control of the embodiment according to the present invention will be described. FIG. 4 shows a control structure of supercharging control according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the supercharging mode is determined as indicated by block B1. The supercharging mode will be described later. Next, a feed forward (F / F) term of the opening degree of the variable nozzle (VN) 5n and a feed forward (F / F) term of the opening degree of the exhaust control valve (ECV) 26 are respectively calculated.
図5(A)には可変ノズル5n(VN)の開度のフィードフォワード項の一例が、図5(B)には排気制御弁(ECV)26の開度のフィードフォワード項の一例が、それぞれ示される。図5(A)及び図5(B)に示される例では、機関負荷を表す燃料噴射量Q及び機関回転数Neにより定まる機関運転状態領域があらかじめ定められた区画線L1によって、第1の領域R1及び第2の領域R2に区画されている。第1の領域R1は低負荷・低回転側に位置する。第2の領域R2は高負荷・高回転側に位置する。
FIG. 5A shows an example of the feedforward term of the opening of the
可変ノズル(VN)5nの開度のフィードフォワード項は図5(A)に示されるように、機関運転状態が第1の領域R1内に属するときには、低負荷・低回転側から高負荷・高回転側に向かうにつれて大きくなり、機関運転状態が第2の領域R2内に属するときには全開とされる。一方、排気制御弁(ECV)26の開度のフィードフォワード項は図5(B)に示されるように、機関運転状態が第1の領域R1内に属するときには全閉とされ、機関運転状態が第2の領域R2内に属するときには低負荷・低回転側から高負荷・高回転側に向かうにつれて大きくなる。本発明による実施例では、可変ノズル5n(VN)の開度のフィードフォワード項及び排気制御弁(ECV)26の開度のフィードフォワード項は、機関本体2から排出されるNOxの量が目標NOx量となり、かつ、単位出力トルクあたりのNOx量(kg/kwh)が最小となる開度であり、機関運転状態の関数として図5(A)及び図5(B)に示されるマップの形であらかじめROM52内に記憶されている。別の実施例(図示しない)では、可変ノズル5n(VN)の開度のフィードフォワード項及び排気制御弁(ECV)26の開度のフィードフォワード項は計算モデルを用いて算出される。
As shown in FIG. 5 (A), the feed forward term of the opening degree of the variable nozzle (VN) 5n is high load / high from the low load / low rotation side when the engine operating state belongs to the first region R1. It becomes larger toward the rotation side, and is fully opened when the engine operation state belongs to the second region R2. On the other hand, as shown in FIG. 5B, the feedforward term of the opening degree of the exhaust control valve (ECV) 26 is fully closed when the engine operating state belongs to the first region R1, and the engine operating state is When belonging to the second region R2, it becomes larger from the low load / low rotation side toward the high load / high rotation side. In the embodiment according to the present invention, the feedforward term of the opening of the
再び図4を参照すると、決定された過給モードにおいて、可変ノズル(VN)5nによる過給圧のフィードバック制御が行われるときには、可変ノズル(VN)5nの開度のフィードバック(F/B)項が算出される。あるいは、決定された過給モードにおいて、排気制御弁(ECV)26による過給圧のフィードバック制御が行われるときには、排気制御弁(ECV)26の開度のフィードバック(F/B)項が算出される。本発明による実施例では、過給圧は、圧力センサ41により検出されるスロットル弁15と第1のコンプレッサ5cとの間の圧力により表される。可変ノズル(VN)5nの開度のフィードバック(F/B)項、及び、排気制御弁(ECV)26の開度のフィードバック(F/B)項はそれぞれ、過給圧を目標値にするためのものであり、本発明による実施例では圧力センサ41により検出される圧力に基づいて算出される。別の実施例(図示しない)では、過給圧は、圧力センサ42により検出される吸気マニホルド10内の圧力により表される。更に別の実施例(図示しない)では、過給圧は、圧力センサ44により検出される第1の排気21内の圧力により表される。なお、過給圧の目標値は、例えば機関運転状態の関数としてあらかじめROM52内に記憶されている。
Referring to FIG. 4 again, when the supercharging pressure feedback control by the variable nozzle (VN) 5n is performed in the determined supercharging mode, the feedback (F / B) term of the opening degree of the variable nozzle (VN) 5n. Is calculated. Alternatively, when the supercharging pressure feedback control by the exhaust control valve (ECV) 26 is performed in the determined supercharging mode, the feedback (F / B) term of the opening degree of the exhaust control valve (ECV) 26 is calculated. The In the embodiment according to the present invention, the supercharging pressure is represented by the pressure between the
一方、背圧、膨張比、過給器回転数などに対する制約から定まる、可変ノズル(VN)5nの制約補償開度及び排気制御弁(ECV)26の制約補償開度がそれぞれ算出される。次いで、可変ノズル(VN)5nの開度のフィードフォワード(F/F)項、又は、可変ノズル(VN)5nの開度のフィードフォワード(F/F)項と可変ノズル(VN)5nの開度のフィードバック(F/B)項の合計と、可変ノズル(VN)5nの制約補償開度とのうち小さいほうが、可変ノズル(VN)5nの開度の指令値として出力されるとともに、排気制御弁(ECV)26の開度のフィードフォワード(F/F)項、又は、排気制御弁(ECV)26の開度のフィードフォワード(F/F)項と排気制御弁(ECV)26の開度のフィードバック(F/B)項の合計と、排気制御弁(ECV)26の制約補償開度とのうち小さいほうが、排気制御弁(ECV)26の開度の指令値として出力される。 On the other hand, the restriction compensation opening degree of the variable nozzle (VN) 5n and the restriction compensation opening degree of the exhaust control valve (ECV) 26, which are determined from restrictions on the back pressure, the expansion ratio, the supercharger rotation speed, and the like, are calculated. Next, the feed forward (F / F) term of the opening degree of the variable nozzle (VN) 5n, or the feed forward (F / F) term of the opening degree of the variable nozzle (VN) 5n and the opening of the variable nozzle (VN) 5n. The smaller one of the total feedback (F / B) term and the restriction compensation opening of the variable nozzle (VN) 5n is output as a command value for the opening of the variable nozzle (VN) 5n, and the exhaust control is performed. The feed forward (F / F) term of the opening degree of the valve (ECV) 26 or the feed forward (F / F) term of the opening degree of the exhaust control valve (ECV) 26 and the opening degree of the exhaust control valve (ECV) 26 The smaller of the feedback (F / B) terms and the restriction compensation opening of the exhaust control valve (ECV) 26 is output as a command value for the opening of the exhaust control valve (ECV) 26.
次に、本発明による実施例の過給モードの決定作用を説明する。図6から図9は本発明による実施例の過給モード決定作用を実行するためのルーチンを示している。図6から図9に示されるルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。図6から図9を参照すると、ステップ200では、過給圧のフィードバック制御(F/B)が許可されているか否かが判別される。本発明による実施例では、次の2つの条件が満たされているときに過給圧のフィードバック制御が許可されていると判別され、それ以外は過給圧のフィードバック制御が許可されていないと判別される。すなわち、第1の条件は、圧力センサ41により検出されるスロットル弁15と第1のコンプレッサ5cとの間の圧力、すなわち過給圧があらかじめ定められた設定値以上であることである。フィードバック制御を正確に行うには、可変ノズル5nや排気制御弁26などの開度が変更されたときに過給圧に有意な変化が表れることが必要だからである。別の実施例(図示しない)では、第1の条件は、燃料噴射量Qが表すあらかじめ定められた設定量以上でありかつ機関回転数Neがあらかじめ定められた設定値以上であることである。一方、第2の条件は、可変ノズル5n、排気制御弁26、圧力センサ41といったフィードバック制御に必要な要素が正常に機能していることである。
Next, the operation for determining the supercharging mode of the embodiment according to the present invention will be described. FIGS. 6 to 9 show a routine for executing the supercharging mode determining operation of the embodiment according to the present invention. The routines shown in FIGS. 6 to 9 are executed by interruption every predetermined set time. Referring to FIGS. 6 to 9, in
ステップ200において過給圧のフィードバック制御が許可されていると判別されたときには次いでステップ201に進み、EGR管30が順流状態にあるか否かが判別される。本発明による実施例では、EGR管30が順流状態にあるか否かは、上述した図3に示されるルーチンにおいて判別される。EGR管30が順流状態にあると判別されたときには次いでステップ202に進み、前回のルーチンにおいて可変ノズル(VN)5nによるフィードバック制御(F/B)又はフィードフォワード制御(F/F)が行われたか否かが判別される。前回のルーチンにおいて可変ノズル5nによるフィードバック制御又はフィードフォワード制御が行われたと判別されたときには、次いでステップ203に進み、前回のルーチンにおける可変ノズル(VN)5nの指令値が全開であるか否かが判別される。前回のルーチンにおける可変ノズル5nの指令値が全開であると判別されたときには、次いでステップ204に進み、過給モードが排気制御弁(ECV)26によるフィードバック制御(F/B)モードに移行される。これに対し、前回のルーチンにおける可変ノズル5nの指令値が全開でないと判別されたときには、次いでステップ205に進み、過給モードが可変ノズル(VN)5nによるフィードバック制御(F/B)モードに維持される。
When it is determined at
これに対し、ステップ202において、前回のルーチンにおいて可変ノズル(VN)5nによるフィードバック制御(F/B)及びフィードフォワード制御(F/F)が行われていないと判別されたときには、次いでステップ206に進み、前回のルーチンにおける排気制御弁(ECV)26の指令値が全閉であるか否かが判別される。前回のルーチンにおける排気制御弁26の指令値が全閉であると判別されたときには、次いでステップ207に進み、過給モードが可変ノズル(VN)5nによるフィードバック制御(F/B)モードに移行される。これに対し、前回のルーチンにおける排気制御弁26の指令値が全閉でないと判別されたときには、次いでステップ208に進み、過給モードが排気制御弁(ECV)26によるフィードバック制御(F/B)モードに維持される。
On the other hand, when it is determined in
すなわち、過給圧のフィードバック制御が許可されていると判別され、かつ、EGR管30が順流状態にあると判別され、かつ、機関運転状態が第1の領域R1(図5)に属するときには、過給モードが可変ノズル(VN)5nによるフィードバック制御(F/B)モードに決定される。この可変ノズル(VN)5nによるフィードバック制御(F/B)モードでは、過給圧が目標値になるように、排気制御弁26が全閉に維持されつつ可変ノズル5nの開度がフィードバック制御される。この場合、可変ノズル5nの開度の指令値はフィードフォワード項及びフィードバック項を用いて算出され、排気制御弁26の開度の指令値はフィードバック項を用いることなくフィードフォワード項を用いて算出される。
That is, when it is determined that the feedback control of the supercharging pressure is permitted, it is determined that the
また、過給圧のフィードバック制御が許可されていると判別され、かつ、EGR管30が順流状態にあると判別され、かつ、機関運転状態が第2の領域R2(図5)に属するときには、過給モードが排気制御弁(ECV)26によるフィードバック制御(F/B)モードに決定される。この排気制御弁(ECV)26によるフィードバック制御(F/B)モードでは、過給圧が目標値になるように、可変ノズル5nが全開に維持されつつ排気制御弁26の開度がフィードバック制御される。この場合、排気制御弁26の開度の指令値はフィードフォワード項及びフィードバック項を用いて算出され、可変ノズル5nの開度の指令値はフィードバック項を用いることなくフィードフォワード項を用いて算出される。
Further, when it is determined that the feedback control of the supercharging pressure is permitted, it is determined that the
一方、ステップ201においてEGR管30が順流状態にないと判別されたときには、次いでステップ209に進み、過給モードが第1の逆流回避モードに決定される。すなわち、過給圧のフィードバック制御が許可されていると判別され、かつ、EGR管30が逆流状態にあると判別されたときには、過給モードが第1の逆流回避モードに決定される。第1の逆流回避モードでは、過給圧が目標値になるように、かつ、EGR管30が順流状態になるように、可変ノズル5nの開度及び排気制御弁26の開度がそれぞれ中間開度(全閉よりも大きく全開よりも小さい開度)において制御される。本発明による実施例では、可変ノズル5nの開度があらかじめ定められた中間開度にされつつ、排気制御弁26の開度が中間開度においてフィードバック制御される。この場合、可変ノズル5nの開度の指令値は、フィードバック項を用いることなく、図5(A)に示されるものとは異なるフィードフォワード項を用いて算出される。一方、排気制御弁26の開度の指令値は、図5(B)に示されるものとは異なるフィードフォワード項及びフィードバック項を用いて算出される。この場合の可変ノズル5nの開度のフィードフォワード項及び排気制御弁26の開度のフィードフォワード項は、定常運転時において、過給圧が目標値になるように、かつ、EGR管30が順流状態になるようにするためのものであり、機関運転状態の関数としてあらかじめROM52内に記憶されている。
On the other hand, when it is determined in
本発明による別の実施例(図示しない)では、第1の逆流回避モードにおいて、排気制御弁26の開度が中間開度にされつつ可変ノズル5nの開度が中間開度においてフィードバック制御される。ただし、このようにすると、過給制御が発散するおそれがある。すなわち、可変ノズル5nの開度が例えば小さくされたときに、新規が可変ノズル5nを通過しにくくなって過給圧が低下するおそれがある。この現象は、可変ノズル5nと過給圧との通常の関係と異なるものであり、その結果フィードバック制御が発散するおそれがある。本発明による実施例では、可変ノズル5nの開度が固定されつつ排気制御弁26の開度がフィードバック制御されるので、安定した過給制御が得られる。
In another embodiment (not shown) according to the present invention, in the first backflow avoidance mode, the opening degree of the
第1の逆流回避モードでは、例えば、可変ノズル5nの開度が小さくされ、それにより機関背圧又は第1の排気管21内の圧力が高められる。その結果、EGR管30が逆流状態にあるのが阻止される。ところが、可変ノズル5nの開度が小さくされると、第1のタービン5tに流入する排気ガスの流速が高められ、過給圧が目標値よりも高くなるおそれがある。そこで、過給圧が目標値になるように排気制御弁26の開度が大きくされる。あるいは、例えば、排気制御弁26の開度が小さくされ、それにより第1の排気管21内の圧力が高められ、EGR管30が逆流状態にあるのが阻止される。この場合、第1のタービン5tに流入する排気ガスの量が増えるので、過給圧が目標値よりも高くなるおそれがある。そこで、過給圧が目標値になるように可変ノズル5nの開度が大きくされる。したがって、第1の逆流回避モードにより、過給圧が目標値から逸脱するのを抑制しつつ、EGRガスの逆流を抑制することができる。その結果、良好なドライバビリティを確保することができる。
In the first backflow avoidance mode, for example, the opening degree of the
一方、ステップ200において過給圧のフィードバック制御(F/B)が許可されないと判別されたときには、次いでステップ210に進み、EGR管30が順流状態にあるか否かが判別される。EGR管30が順流状態にあると判別されたときには次いでステップ211に進み、過給モードがフィードフォワード制御(F/F)モードに決定される。フィードフォワード制御(F/F)モードでは、可変ノズル5nの開度の指令値がフィードバック項を用いることなくフィードフォワード項を用いて算出されるとともに、排気制御弁26の開度の指令値がフィードバック項を用いることなくフィードフォワード項を用いて算出される。
On the other hand, when it is determined at
これに対し、ステップ210においてEGR管30が順流状態にないと判別されたときには、次いでステップ212に進み、過給モードが第2の逆流回避モードに決定される。すなわち、過給圧のフィードバック制御が許可されないと判別され、かつ、EGR管30が逆流状態にあると判別されたときには、過給モードが第2の逆流回避モードに決定される。第2の逆流回避モードでは、可変ノズル5nの開度の指令値は、フィードバック項を用いることなく、第1の逆流回避モードにおけるのと同一のフィードフォワード項を用いて算出される。一方、排気制御弁26の開度の指令値は、フィードバック項を用いることなく、第1の逆流回避モードにおけるのと同一のフィードフォワード項を用いて算出される。
On the other hand, when it is determined in
したがって、概念的に表現すると、電子制御ユニット50は、過給圧が目標値になるように排気制御弁26の開度を全閉に維持しつつ可変ノズル5nの開度を制御するか、又は、過給圧が目標値になるように可変ノズル5nの開度を全開に維持しつつ排気制御弁26の開度を制御する、ように構成されており、更に、EGR通路が逆流状態にあるか否かを判別し、EGR通路が逆流状態にあると判別されたときには、過給圧が目標値になるように、かつ、EGR通路が順流状態になるように、可変ノズル5nの開度及び排気制御弁26の開度をそれぞれ中間開度において制御する、ように構成されている。
Therefore, conceptually expressed, the
これまで述べてきた実施例では、過給圧が可変ノズル5n及び排気制御弁26により制御される。本発明による別の実施例では、過給圧が可変ノズル5n、排気制御弁26、及び排気バイパス弁28により制御される。
In the embodiments described so far, the supercharging pressure is controlled by the
図10(A)には可変ノズル5n(VN)の開度のフィードフォワード項の一例が、図10(B)には排気制御弁(ECV)26の開度のフィードフォワード項の一例が、図10(C)には排気バイパス弁(EBV)28の開度のフィードフォワード項の一例が、それぞれ示される。図10(A)、図10(B)、及び図10(C)に示される例では、機関負荷を表す燃料噴射量Q及び機関回転数Neにより定まる機関運転状態領域があらかじめ定められた区画線L1,L2によって、第1の領域R1、第2の領域R2、及び第3の領域R3に区画されている。第1の区画線L1は低負荷・低回転側に位置し、第2の区画線L2は高負荷・高回転側に位置する。第1の領域R1は第1の区画線L1により区画され、低負荷・低回転側に位置する。第3の領域R3は第2の区画線L2により区画され、高負荷・高回転側に位置する。第2の領域R2は第1の区画線L1及び第2の区画線L2により区画され、第1の領域R1と第3の領域R3との間に位置する。
FIG. 10A shows an example of the feed forward term of the opening of the
可変ノズル(VN)5nの開度のフィードフォワード項は図10(A)に示されるように、機関運転状態が第1の領域R1内に属するときには、低負荷・低回転側から高負荷・高回転側に向かうにつれて大きくなり、機関運転状態が第2の領域R2内及び第3の領域R3内に属するときには全開とされる。一方、排気制御弁(ECV)26の開度のフィードフォワード項は図10(B)に示されるように、機関運転状態が第1の領域R1内に属するときには全閉とされ、機関運転状態が第2の領域R2内に属するときには低負荷・低回転側から高負荷・高回転側に向かうにつれて大きくなり、機関運転状態が第3の領域R3内に属するときには全開とされる。排気バイパス弁(EBV)28の開度のフィードフォワード項は図10(C)に示されるように、機関運転状態が第1の領域R1内及び第2の領域R2内に属するときには全閉とされ、機関運転状態が第3の領域R3内に属するときには低負荷・低回転側から高負荷・高回転側に向かうにつれて大きくなる。このようにすると、より広い機関運転状態領域にわたり、過給圧を正確に制御することができる。本発明による別の実施例のその他の構成および作用は上述した本発明による実施例と同様であるので説明を省略する。 As shown in FIG. 10 (A), the feed forward term of the opening of the variable nozzle (VN) 5n is high load / high from the low load / low rotation side when the engine operating state belongs to the first region R1. When the engine operating state belongs to the second region R2 and the third region R3, the engine is fully opened. On the other hand, as shown in FIG. 10B, the feedforward term of the opening degree of the exhaust control valve (ECV) 26 is fully closed when the engine operating state belongs to the first region R1, and the engine operating state is When it belongs to the second region R2, it increases from the low load / low rotation side to the high load / high rotation side, and when the engine operating state belongs to the third region R3, it is fully opened. As shown in FIG. 10C, the feedforward term of the opening degree of the exhaust bypass valve (EBV) 28 is fully closed when the engine operating state belongs to the first region R1 and the second region R2. When the engine operating state belongs to the third region R3, the engine operating state increases from the low load / low rotation side toward the high load / high rotation side. In this way, the supercharging pressure can be accurately controlled over a wider engine operating state region. Other configurations and operations of another embodiment according to the present invention are the same as those of the above-described embodiment according to the present invention, and thus description thereof is omitted.
1 内燃機関
2 機関本体
5 第1の過給器
5c 第1のコンプレッサ
5n 可変ノズル
5t 第1のタービン
10 吸気マニホルド
11,12,13 吸気管
20 排気マニホルド
21,22,23 排気管
25 排気制御管
26 排気制御弁
44 圧力センサ
30 EGR管
31 EGR制御弁
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記タービンを迂回して前記タービン上流の機関排気通路と前記タービン下流の機関排気通路とを互いに連結する排気制御通路と、
前記排気制御通路内に配置された排気制御弁と、
前記コンプレッサ下流の機関吸気通路と前記タービン上流の機関排気通路とを互いに連結するEGR通路と、
前記EGR通路内に配置されたEGR制御弁と、
過給圧が目標値になるように前記排気制御弁の開度を全閉に維持しつつ前記可変ノズルの開度を制御するか、又は、前記過給圧が前記目標値になるように前記可変ノズルの開度を全開に維持しつつ前記排気制御弁の開度を制御する、ように構成されている電子制御ユニットと、
を備えた、内燃機関の制御装置であって、
前記電子制御ユニットは更に、
前記EGR通路が逆流状態にあるか否かを判別し、
前記EGR通路が逆流状態にあると判別されたときには、過給圧が前記目標値になるように、かつ、前記EGR通路が順流状態になるように、前記可変ノズルの開度及び前記排気制御弁の開度をそれぞれ中間開度において制御する、
ように構成されている、内燃機関の制御装置。 An exhaust supercharger comprising a compressor disposed in the engine intake passage and a turbine with a variable nozzle disposed in the engine exhaust passage;
An exhaust control passage that bypasses the turbine and connects the engine exhaust passage upstream of the turbine and the engine exhaust passage downstream of the turbine;
An exhaust control valve disposed in the exhaust control passage;
An EGR passage connecting the engine intake passage downstream of the compressor and the engine exhaust passage upstream of the turbine;
An EGR control valve disposed in the EGR passage;
The opening of the exhaust control valve is controlled to be fully closed so that the supercharging pressure becomes a target value, or the opening of the variable nozzle is controlled, or the supercharging pressure is set to the target value. An electronic control unit configured to control the opening of the exhaust control valve while maintaining the opening of the variable nozzle fully open;
A control device for an internal combustion engine comprising:
The electronic control unit further includes
Determining whether the EGR passage is in a reverse flow state;
When it is determined that the EGR passage is in the reverse flow state, the opening of the variable nozzle and the exhaust control valve are set so that the supercharging pressure becomes the target value and the EGR passage is in the forward flow state. Control the opening of each at an intermediate opening,
An internal combustion engine control apparatus configured as described above.
Priority Applications (1)
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JP2017087393A JP2018184901A (en) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Control device of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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