JP2018184901A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

Control device of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2018184901A
JP2018184901A JP2017087393A JP2017087393A JP2018184901A JP 2018184901 A JP2018184901 A JP 2018184901A JP 2017087393 A JP2017087393 A JP 2017087393A JP 2017087393 A JP2017087393 A JP 2017087393A JP 2018184901 A JP2018184901 A JP 2018184901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
opening
egr
control valve
variable nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017087393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
賢治 井川
Kenji Igawa
賢治 井川
真介 青柳
Shinsuke Aoyagi
真介 青柳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2017087393A priority Critical patent/JP2018184901A/en
Publication of JP2018184901A publication Critical patent/JP2018184901A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a backflow of an EGR gas while suppressing the deviation of boost pressure from a target value.SOLUTION: A control device of an internal combustion engine comprises: an exhaust supercharger 5 having a compressor 5c and a turbine 5t having a variable nozzle 5n; an exhaust control pipe 25; an exhaust control valve 26; an EGR pipe 30, an EGR control valve 31; and an electronic control unit 50. The electronic control unit controls an opening of the variable nozzle while maintaining an opening of the exhaust control valve at full-closing so that boost pressure reaches a target value, or controls the opening of the exhaust control valve while maintaining the opening of the variable nozzle at full-opening so that the boost pressure reaches the target value, determines whether or not the EGR pipe is in a backflow state, and when it is determined that the EGR pipe is in the backflow state, controls the opening of the variable nozzle and the opening of the exhaust control valve so that the boost pressure reaches the target value, and the EGR pipe is brought into a forward flow state at middle openings, respectively.SELECTED DRAWING: Figure 1

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 Patent Document 1, the opening of the variable nozzle is further reduced until the EGR gas becomes a forward flow.

特開2016−003614号公報JP, 2006-003614, A

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.

内燃機関の全体図である。1 is an overall view of an internal combustion engine. 第1のタービンの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the 1st turbine. 本発明による実施例のEGR制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the EGR control routine of the Example by this invention. 本発明による実施例の過給制御の制御構造を示す図である。It is a figure which shows the control structure of the supercharging control of the Example by this invention. (A)可変ノズルの開度のフィードフォワード項の一例及び(B)排気制御弁の開度のフィードフォワード項の一例を示す線図である。(A) It is a diagram which shows an example of the feedforward term of the opening degree of a variable nozzle, and (B) an example of the feedforward term of the opening degree of an exhaust control valve. 本発明による実施例の過給モード決定ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the supercharging mode determination routine of the Example by this invention. 本発明による実施例の過給モード決定ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the supercharging mode determination routine of the Example by this invention. 本発明による実施例の過給モード決定ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the supercharging mode determination routine of the Example by this invention. 本発明による実施例の過給モード決定ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the supercharging mode determination routine of the Example by this invention. (A)可変ノズルの開度のフィードフォワード項の一例、(B)排気制御弁の開度のフィードフォワード項の一例、及び、(C)排気バイパス弁の開度のフィードフォワード項の一例を示す線図である。(A) An example of the feedforward term of the opening of the variable nozzle, (B) An example of the feedforward term of the opening of the exhaust control valve, and (C) An example of the feedforward term of the opening of the exhaust bypass valve. FIG.

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 internal combustion engine 1 includes an engine body 2, and the engine body 2 includes a plurality of, for example, four cylinders 3. Each cylinder 3 is provided with an electronically controlled fuel injection valve 4. In the example shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 is composed of a compression ignition internal combustion engine. In this case, for example, light oil is injected from the fuel injection valve 4 as fuel. In another embodiment (not shown), the internal combustion engine 1 comprises a spark ignition internal combustion engine. In this case, for example, gasoline is used as the fuel. In the embodiment according to the present invention, the internal combustion engine 1 includes two exhaust-drive superchargers 5 and 6. The first supercharger 5 includes a first compressor 5c and a first turbine 5t. The second supercharger 6 includes a second compressor 6c and a second turbine 6t.

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 cylinder 3 is connected to the outlet of the first compressor 5 c via the intake manifold 10 and the first intake pipe 11. The inlet of the first compressor 5c is connected to the outlet of the second compressor 6c through the second intake pipe 12. The inlet of the second compressor 6 c is connected to the air cleaner 14 via the third intake pipe 13. An electronically controlled throttle valve 15 and an intercooler 16 are disposed in the first intake pipe 11. The throttle valve 15 is configured to control the amount of intake gas flowing through the first intake pipe 11. The intercooler 16 is configured to cool the intake gas flowing in the first intake pipe 11. The first intake pipe 11 and the second intake pipe 12 upstream of the throttle valve 15 are connected to each other by an intake control pipe 17 that bypasses the first compressor 5c. An electronically controlled intake control valve 18 is disposed in the intake control pipe 17. The intake control valve 18 is configured to control the amount of intake gas flowing through the intake control pipe 17. In the embodiment according to the present invention, the intake control valve 18 is normally fully closed.

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 cylinder 3 is connected to the inlet of the first turbine 5t through the exhaust manifold 20 and the first exhaust pipe 21. The outlet of the first turbine 5t is connected to the inlet of the second turbine 6t via the second exhaust pipe 22. The outlet of the second turbine 6t is connected to the catalyst 24 via the third exhaust pipe 23. The first exhaust pipe 21 and the second exhaust pipe 22 are connected to each other by an exhaust control pipe 25 that bypasses the first turbine 5t. An electronically controlled exhaust control valve (ECV) 26 is disposed in the exhaust control pipe 25. The exhaust control valve 26 is configured to control the amount of exhaust gas flowing through the exhaust control pipe 25. In the embodiment according to the present invention, the second exhaust pipe 22 and the third exhaust pipe 23 are connected to each other by an exhaust bypass pipe 27 that bypasses the second turbine 6t. An electronically controlled exhaust bypass valve (EBV) 28 is disposed in the exhaust bypass pipe 27. The exhaust bypass valve 28 is configured to control the amount of exhaust gas flowing through the exhaust bypass pipe 27. In an embodiment according to the present invention, the exhaust bypass valve 28 is normally fully closed.

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 exhaust bypass pipe 27 and the exhaust bypass valve 28 are also omitted.

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 throttle valve 15 and the first exhaust pipe 21 upstream of the first turbine 5t are connected to each other by an EGR (exhaust gas recirculation) pipe 30. An electronically controlled EGR control valve 31 and an EGR cooler 32 are disposed in the EGR pipe 30. The EGR control valve 31 is configured to control the amount of EGR gas flowing through the EGR pipe 30. The EGR cooler 32 is configured to cool the EGR gas flowing in the EGR pipe 30.

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 air flow meter 40 is incorporated in the air cleaner 14. The air flow meter 40 is configured to detect the amount of fresh air. A pressure sensor 41 is attached to the first intake pipe 11 upstream of the throttle valve 15. The pressure sensor 41 is configured to detect the pressure between the throttle valve 15 and the first compressor 5c. A pressure sensor 42 is attached to the intake manifold 10. The pressure sensor 42 is configured to detect the pressure in the intake manifold 10. A pressure sensor 43 is attached to the exhaust manifold 20. The pressure sensor 43 is configured to detect the pressure in the exhaust manifold 20. A pressure sensor 44 is attached to the first exhaust pipe 21. The pressure sensor 44 is configured to detect the pressure in the first exhaust pipe 21.

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-fuel ratio sensor 45 is attached to the third exhaust pipe 23. The air-fuel ratio sensor 45 is configured to detect the air-fuel ratio. Further, a temperature sensor 46 is attached to the EGR pipe 30 between the first intake pipe 11 and the EGR cooler 32. The temperature sensor 46 is configured to detect the temperature of the EGR gas in the EGR pipe 30 between the first intake pipe 11 and the EGR cooler 32. A temperature sensor 47 is attached to the EGR pipe 30 between the first exhaust pipe 21 and the EGR cooler 32. The temperature sensor 47 is configured to detect the temperature of the EGR gas in the EGR pipe 30 between the first exhaust pipe 21 and the EGR cooler 32.

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 first turbine 5t is composed of a turbine provided with a variable nozzle (VN) 5n. As shown in FIG. 2, the variable nozzle 5 n includes a plurality of vanes 72 disposed in an exhaust gas passage 71 that faces the turbine impeller 70 of the first turbine 5 t. Each of the vanes 72 can be rotated around a corresponding rotation shaft 73 and controlled to the same angular position by a common actuator 74. When the angular position of the vane 72 is changed, the flow passage area of the nozzle 75 formed between the adjacent vanes 72 is changed, thereby changing the supercharging pressure. For example, when the vane 72 is rotated from the position indicated by the solid line in FIG. 2 to the position indicated by the broken line, the flow path area of the nozzle 75 is reduced. As a result, the flow rate of the exhaust gas flowing through the nozzle 75 is increased, and therefore the supercharging pressure is increased.

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 electronic control unit 50 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 51. A ROM (read only memory) 52, a RAM (random access memory) 53, a CPU (microprocessor) 54, an input port 55, and an output port 56. It comprises. The output voltages of the air flow meter 40, the pressure sensors 41, 42, 43, 44, the air-fuel ratio sensor 45, and the temperature sensors 46, 47 are input to the input port 55 via the corresponding A / D converters 57, respectively. Further, a load sensor 60 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 59 is connected to the accelerator pedal 59, and the output voltage of the load sensor 60 is input to the input port 55 via the corresponding AD converter 57. The Further, a crank angle sensor 61 for detecting the crank angle CA is connected to the input port 55. The CPU 54 calculates the engine speed based on the output pulse from the crank angle sensor 61. On the other hand, the output ports 56 are respectively connected to the fuel injection valve 4, the throttle valve 15, the intake control valve 18, the exhaust control valve 26, the exhaust bypass valve 28, the EGR control valve 31, and the variable nozzle 5n through corresponding drive circuits 58. Each is connected to an actuator 74 (FIG. 2).

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 step 100, it is determined whether or not the EGR control valve 31 is open. When the EGR control valve 31 is open, the routine proceeds to step 101, where it is judged if the EGR gas amount QEGR flowing through the EGR pipe 30 is greater than zero. In the embodiment according to the present invention, it is determined that QEGR> 0 when the temperature of the EGR gas detected by the temperature sensor 46 is lower than the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor 47, otherwise QEGR ≦ It is determined that it is zero. In another embodiment (not shown), the EGR gas amount QEGR is estimated using a calculation model. In one example, the EGR gas amount QEGR is calculated by subtracting the fresh air amount detected by the air flow meter 40 from the in-cylinder gas amount calculated based on the pressure and temperature of the intake pipe downstream of the throttle valve 15. . When it is determined that QEGR> 0, the routine proceeds to step 102 where it is determined that the EGR pipe 30 is in a forward flow state. In the subsequent step 103, normal control of the EGR control valve 31 is performed. That is, for example, the opening degree of the EGR control valve 31 is controlled so that the amount of EGR gas supplied to the engine becomes a target amount determined according to the engine operating state (for example, engine load and engine speed).

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 step 101, the routine proceeds to step 104 where it is determined that the EGR pipe 30 is in the backflow state. In the subsequent step 105, the EGR control valve 31 is fully closed.

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 EGR control valve 31 is fully closed in step 100, the routine proceeds to step 106, where it is determined whether or not the differential pressure dP before and after the EGR control valve 31 is larger than a predetermined adaptation value dPX. This differential pressure dP is, for example, of the pressure in the exhaust manifold 20, the pressure in the first exhaust pipe 21, and the pressure in the EGR pipe 30 on the first exhaust pipe 21 side of the EGR control valve 31. From one of the pressure in the intake manifold 10, the pressure in the first intake pipe 11 downstream of the throttle valve 15, and the pressure in the EGR pipe 30 on the first intake pipe 11 side from the EGR control valve 31. Is calculated by subtracting one of The conforming value dPX is a differential pressure necessary for the EGR gas to flow well from the first exhaust pipe 21 toward the first intake pipe 11, and is 2 kPa in one example. Another example is 5 kPa. When it is determined that dP> dPX, the routine proceeds to step 104 where it is determined that the EGR pipe 30 is in the backflow state, and at the subsequent step 105, the EGR control valve 31 is fully closed. On the other hand, when it is determined that dP ≦ dPX, the routine proceeds to step 102 where it is determined that the EGR pipe 30 is in the forward flow state, and the normal control of the EGR control valve 31 is performed at the subsequent step 103.

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 EGR pipe 30 is in the forward flow state, a good EGR gas supply operation is ensured, and when it is determined that the EGR pipe 30 is in the reverse flow state, the EGR gas passes through the EGR pipe 30. The flow from the first intake pipe 11 toward the first exhaust pipe 21, that is, the backflow of EGR gas is prevented. In another embodiment (not shown), whether the EGR pipe 30 is in a forward flow state according to the differential pressure dP before and after the EGR control valve 31 regardless of whether the EGR control valve 31 is open or not. It is determined whether or not a reverse flow state exists.

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 variable nozzle 5n (VN), and FIG. 5B shows an example of the feedforward term of the opening of the exhaust control valve (ECV) 26. Indicated. In the example shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), the engine operating state region determined by the fuel injection amount Q and the engine speed Ne representing the engine load is set to the first region by a predetermined division line L1. It is partitioned into R1 and second region R2. The first region R1 is located on the low load / low rotation side. The second region R2 is located on the high load / high rotation side.

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 variable nozzle 5n (VN) and the feedforward term of the opening of the exhaust control valve (ECV) 26 are such that the amount of NOx discharged from the engine body 2 is the target NOx. And the amount of NOx per unit output torque (kg / kwh) is the minimum opening, as a function of the engine operating state, in the form of maps shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B). It is stored in the ROM 52 in advance. In another embodiment (not shown), the feed forward term of the opening of the variable nozzle 5n (VN) and the feed forward term of the opening of the exhaust control valve (ECV) 26 are calculated using a calculation model.

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 throttle valve 15 and the first compressor 5 c detected by the pressure sensor 41. The feedback (F / B) term of the opening degree of the variable nozzle (VN) 5n and the feedback (F / B) term of the opening degree of the exhaust control valve (ECV) 26 are respectively used for setting the supercharging pressure to a target value. In the embodiment according to the present invention, it is calculated based on the pressure detected by the pressure sensor 41. In another embodiment (not shown), the boost pressure is represented by the pressure in the intake manifold 10 detected by the pressure sensor 42. In yet another embodiment (not shown), the supercharging pressure is represented by the pressure in the first exhaust 21 detected by the pressure sensor 44. Note that the target value of the supercharging pressure is stored in advance in the ROM 52 as a function of the engine operating state, for example.

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 step 200, it is determined whether or not feedback control (F / B) of the supercharging pressure is permitted. In the embodiment according to the present invention, it is determined that the supercharging pressure feedback control is permitted when the following two conditions are satisfied, and otherwise, it is determined that the supercharging pressure feedback control is not permitted. Is done. That is, the first condition is that the pressure between the throttle valve 15 and the first compressor 5c detected by the pressure sensor 41, that is, the supercharging pressure is equal to or higher than a predetermined set value. This is because in order to accurately perform the feedback control, it is necessary that a significant change appears in the supercharging pressure when the opening of the variable nozzle 5n, the exhaust control valve 26, or the like is changed. In another embodiment (not shown), the first condition is that the fuel injection amount Q is equal to or greater than a predetermined set amount and the engine speed Ne is equal to or greater than a predetermined set value. On the other hand, the second condition is that elements necessary for feedback control such as the variable nozzle 5n, the exhaust control valve 26, and the pressure sensor 41 are functioning normally.

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 step 200 that feedback control of the supercharging pressure is permitted, the routine proceeds to step 201 where it is determined whether or not the EGR pipe 30 is in a forward flow state. In the embodiment according to the present invention, whether or not the EGR pipe 30 is in the forward flow state is determined in the routine shown in FIG. When it is determined that the EGR pipe 30 is in the forward flow state, the routine proceeds to step 202, where feedback control (F / B) or feedforward control (F / F) by the variable nozzle (VN) 5n was performed in the previous routine. It is determined whether or not. If it is determined in the previous routine that the feedback control or feedforward control by the variable nozzle 5n has been performed, then the routine proceeds to step 203, where whether or not the command value of the variable nozzle (VN) 5n in the previous routine is fully open. Determined. When it is determined that the command value of the variable nozzle 5n in the previous routine is fully open, the routine then proceeds to step 204 where the supercharging mode is shifted to the feedback control (F / B) mode by the exhaust control valve (ECV) 26. . On the other hand, when it is determined that the command value of the variable nozzle 5n in the previous routine is not fully open, the routine proceeds to step 205 where the supercharging mode is maintained in the feedback control (F / B) mode with the variable nozzle (VN) 5n. Is done.

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 step 202 that the feedback control (F / B) and the feedforward control (F / F) by the variable nozzle (VN) 5n are not performed in the previous routine, the process then proceeds to step 206. Then, it is determined whether or not the command value of the exhaust control valve (ECV) 26 in the previous routine is fully closed. If it is determined that the command value of the exhaust control valve 26 in the previous routine is fully closed, then the routine proceeds to step 207, where the supercharging mode is shifted to the feedback control (F / B) mode with the variable nozzle (VN) 5n. The On the other hand, when it is determined that the command value of the exhaust control valve 26 in the previous routine is not fully closed, the routine proceeds to step 208 where the supercharging mode is feedback control (F / B) by the exhaust control valve (ECV) 26. Maintained in mode.

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 EGR pipe 30 is in the forward flow state, and the engine operating state belongs to the first region R1 (FIG. 5), The supercharging mode is determined as the feedback control (F / B) mode using the variable nozzle (VN) 5n. In the feedback control (F / B) mode using the variable nozzle (VN) 5n, the opening degree of the variable nozzle 5n is feedback controlled while the exhaust control valve 26 is kept fully closed so that the supercharging pressure becomes the target value. The In this case, the command value for the opening of the variable nozzle 5n is calculated using the feedforward term and the feedback term, and the command value for the opening of the exhaust control valve 26 is calculated using the feedforward term without using the feedback term. 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 EGR pipe 30 is in the forward flow state, and the engine operation state belongs to the second region R2 (FIG. 5), The supercharging mode is determined as the feedback control (F / B) mode by the exhaust control valve (ECV) 26. In the feedback control (F / B) mode by the exhaust control valve (ECV) 26, the opening degree of the exhaust control valve 26 is feedback controlled while the variable nozzle 5n is kept fully open so that the supercharging pressure becomes a target value. The In this case, the command value for the opening of the exhaust control valve 26 is calculated using the feedforward term and the feedback term, and the command value for the opening of the variable nozzle 5n is calculated using the feedforward term without using the feedback term. 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 step 201 that the EGR pipe 30 is not in the forward flow state, the process proceeds to step 209, where the supercharging mode is determined as the first backflow avoidance mode. That is, when it is determined that the feedback control of the supercharging pressure is permitted and it is determined that the EGR pipe 30 is in the backflow state, the supercharging mode is determined to be the first backflow avoidance mode. In the first backflow avoidance mode, the opening degree of the variable nozzle 5n and the opening degree of the exhaust control valve 26 are respectively opened so that the supercharging pressure becomes the target value and the EGR pipe 30 is in the forward flow state. Degree (opening larger than fully closed and smaller than fully opened). In the embodiment according to the present invention, the opening degree of the variable nozzle 5n is set to a predetermined intermediate opening degree, and the opening degree of the exhaust control valve 26 is feedback-controlled at the intermediate opening degree. In this case, the command value for the opening of the variable nozzle 5n is calculated using a feedforward term different from that shown in FIG. 5A without using a feedback term. On the other hand, the command value for the opening degree of the exhaust control valve 26 is calculated using a feedforward term and a feedback term different from those shown in FIG. In this case, the feedforward term of the opening of the variable nozzle 5n and the feedforward term of the opening of the exhaust control valve 26 are set so that the supercharging pressure becomes a target value and the EGR pipe 30 flows forward during steady operation. It is for making it in a state, and is stored in the ROM 52 in advance as a function of the engine operating state.

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 variable nozzle 5n is feedback controlled at the intermediate opening degree while the opening degree of the exhaust control valve 26 is set to the intermediate opening degree. . However, if it does in this way, there exists a possibility that supercharging control may diverge. That is, when the opening degree of the variable nozzle 5n is reduced, for example, the new nozzle is less likely to pass through the variable nozzle 5n, and the supercharging pressure may decrease. This phenomenon is different from the normal relationship between the variable nozzle 5n and the supercharging pressure, and as a result, the feedback control may diverge. In the embodiment according to the present invention, the opening degree of the exhaust control valve 26 is feedback-controlled while the opening degree of the variable nozzle 5n is fixed, so that stable supercharging control can be obtained.

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 variable nozzle 5n is reduced, thereby increasing the engine back pressure or the pressure in the first exhaust pipe 21. As a result, the EGR pipe 30 is prevented from being in a reverse flow state. However, when the opening degree of the variable nozzle 5n is reduced, the flow rate of the exhaust gas flowing into the first turbine 5t is increased, and the supercharging pressure may be higher than the target value. Therefore, the opening degree of the exhaust control valve 26 is increased so that the supercharging pressure becomes the target value. Alternatively, for example, the opening degree of the exhaust control valve 26 is reduced, thereby increasing the pressure in the first exhaust pipe 21 and preventing the EGR pipe 30 from being in a reverse flow state. In this case, since the amount of exhaust gas flowing into the first turbine 5t increases, the supercharging pressure may be higher than the target value. Therefore, the opening of the variable nozzle 5n is increased so that the supercharging pressure becomes the target value. Therefore, the first backflow avoidance mode can suppress the backflow of EGR gas while suppressing the supercharging pressure from deviating from the target value. As a result, good drivability can be ensured.

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 step 200 that the feedback control (F / B) of the supercharging pressure is not permitted, the routine proceeds to step 210 where it is determined whether or not the EGR pipe 30 is in a forward flow state. When it is determined that the EGR pipe 30 is in the forward flow state, the routine proceeds to step 211 where the supercharging mode is determined as the feed forward control (F / F) mode. In the feedforward control (F / F) mode, the command value for the opening of the variable nozzle 5n is calculated using the feedforward term without using the feedback term, and the command value for the opening of the exhaust control valve 26 is fed back. It is calculated using the feedforward term without using the term.

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 step 210 that the EGR pipe 30 is not in the forward flow state, the process proceeds to step 212 and the supercharging mode is determined as the second backflow avoidance mode. That is, when it is determined that the feedback control of the supercharging pressure is not permitted and it is determined that the EGR pipe 30 is in the backflow state, the supercharging mode is determined to be the second backflow avoidance mode. In the second backflow avoidance mode, the command value for the opening of the variable nozzle 5n is calculated using the same feedforward term as in the first backflow avoidance mode without using the feedback term. On the other hand, the command value for the opening degree of the exhaust control valve 26 is calculated using the same feedforward term as in the first backflow avoidance mode without using the feedback term.

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 electronic control unit 50 controls the opening degree of the variable nozzle 5n while keeping the opening degree of the exhaust control valve 26 fully closed so that the supercharging pressure becomes a target value, or The opening degree of the exhaust control valve 26 is controlled while the opening degree of the variable nozzle 5n is kept fully open so that the supercharging pressure becomes a target value, and the EGR passage is in a backflow state. And when it is determined that the EGR passage is in the reverse flow state, the opening degree of the variable nozzle 5n and the EGR passage so that the supercharging pressure becomes the target value and the EGR passage is in the forward flow state. The exhaust control valve 26 is configured to control the opening degree of each at an intermediate opening degree.

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 variable nozzle 5 n and the exhaust control valve 26. In another embodiment according to the present invention, the supercharging pressure is controlled by the variable nozzle 5n, the exhaust control valve 26, and the exhaust bypass valve 28.

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 variable nozzle 5n (VN), and FIG. 10B shows an example of the feed forward term of the opening of the exhaust control valve (ECV) 26. 10 (C) shows an example of a feedforward term of the opening degree of the exhaust bypass valve (EBV) 28, respectively. In the example shown in FIGS. 10 (A), 10 (B), and 10 (C), an engine operating state region determined by the fuel injection amount Q representing the engine load and the engine speed Ne is determined in advance. L1 and L2 define the first region R1, the second region R2, and the third region R3. The first dividing line L1 is located on the low load / low rotation side, and the second dividing line L2 is located on the high load / high rotation side. The first region R1 is demarcated by the first demarcation line L1, and is located on the low load / low rotation side. The third region R3 is partitioned by the second partition line L2, and is located on the high load / high rotation side. The second region R2 is partitioned by the first partition line L1 and the second partition line L2, and is located between the first region R1 and the third region R3.

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 SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Engine main body 5 1st supercharger 5c 1st compressor 5n Variable nozzle 5t 1st turbine 10 Intake manifold 11, 12, 13 Intake pipe 20 Exhaust manifold 21, 22, 23 Exhaust pipe 25 Exhaust control pipe 26 Exhaust control valve 44 Pressure sensor 30 EGR pipe 31 EGR control valve

Claims (1)

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。
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.
JP2017087393A 2017-04-26 2017-04-26 Control device of internal combustion engine Pending JP2018184901A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017087393A JP2018184901A (en) 2017-04-26 2017-04-26 Control device of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017087393A JP2018184901A (en) 2017-04-26 2017-04-26 Control device of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018184901A true JP2018184901A (en) 2018-11-22

Family

ID=64355527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017087393A Pending JP2018184901A (en) 2017-04-26 2017-04-26 Control device of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018184901A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7089738B1 (en) System for controlling turbocharger compressor surge
JP4583038B2 (en) Supercharging pressure estimation device for an internal combustion engine with a supercharger
US7100375B2 (en) System for limiting rotational speed of a turbocharger
JP5506567B2 (en) Internal combustion engine
US7140360B2 (en) System for controlling exhaust emissions produced by an internal combustion engine
US20170030260A1 (en) Control device of an engine
KR101563831B1 (en) Control apparatus for internal combustion engine
US9897022B2 (en) Control apparatus for internal combustion engine
JP5649343B2 (en) Intake throttle control method for internal combustion engine
JP6323140B2 (en) EGR control device
EP3511551B1 (en) Control method and control device for internal combustion engine
JP2005320937A (en) Supercharging pressure controller of internal combustion engine
JP2006299892A (en) Internal combustion engine with supercharger
JP2020002787A (en) Supercharging system
US20130138324A1 (en) Control device for internal combustion engine
JP2018184901A (en) Control device of internal combustion engine
JP6907977B2 (en) Turbocharger controller
JP3780614B2 (en) Internal combustion engine having a turbocharger and an exhaust gas recirculation device
JP2007162502A (en) Control device for internal combustion engine
JP2005299570A (en) Premixed combustion control system for compression ignition internal combustion engine
JP2019152122A (en) Internal combustion engine system
JP7070368B2 (en) Supercharging system
JP2018031340A (en) Fuel property determination device and combustion control device for engine
JP7056596B2 (en) Supercharging system
WO2020158405A1 (en) Turbocharging system