JP3726669B2 - Supercharger control device - Google Patents

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は過給機の制御装置、特に過給圧可変機構を備えるほか、EGR装置(排気の一部を吸気通路へ再循環させる装置)を備えるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
実過給圧が目標過給圧と一致するように過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータに与える指令値をフィードバック制御するものがある(特開平8−338256号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、運転領域の変化に対して目標過給圧が大きくなる側に変化したので、この大きくなる目標過給圧が得られるように過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータを動かすとき、過給圧の実際値が過給限界を超えて大きくなる現象(この現象を以下「オーバーブースト」という)が生じるとすれば(図108最下段の一点鎖線参照)、騒音や排気の性能が悪化する。
【0004】
また、特願平11−233124号の先願装置(以下単に「先願装置」という。)のように過給圧制御中にEGR装置を作動させるようにしている場合に、EGR装置の作動域で上記のオーバーブーストが発生すると、オーバーブーストに伴う過給機側の制御不安定により吸気圧と排気圧が変動するので、この影響を受けてEGR量が変動し、これによってNOxの排出量が悪化することにもなる。
【0005】
過給圧制御におけるこうしたオーバーブーストを回避するために、実過給圧の変化量が所定値以上となったときまたは実吸入空気量(実過給圧相当)の変化量が所定値以上となったときオーバーブーストが生じると判断し、過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータを過給圧が低下する側に動かすことが考えられる。
【0006】
しかしながら、この方法だと過給圧制御中にEGR装置を作動させるようにしている場合に、オーバーブーストが生じたとの誤判定が生じることがある。
【0007】
これについて実吸入空気量の変化量に基づく場合で具体的に説明すると、図113の上段は可変ノズル(過給圧可変機構)を閉じる側(過給圧が立ち上がる側)にアクチュエータを動かしたとき、実吸入空気量Qacが500mg/st.cylから過給限界の650mg/st.cylを超えて700mg/st.cylへと変化したときのものである。この場合に、t2のタイミングからの実吸入空気量の変化量ΔQacが100mg/st.cylあったとすれば、このときオーバーブーストが生じると判定できる。
【0008】
一方、図113の下段は可変ノズルは動かないのにEGR装置の作動によりEGR弁開度が小さくなったために排気圧が上昇し、これに伴い過給仕事が大きくなり、実吸入空気量Qacが200mg/st.cylから500mg/st.cylへと上昇したときのものである。この場合にt4のタイミングからの実吸入空気量の変化量ΔQacが、上段の場合と同じに100mg/st.cylあったとしても、オーバーブーストは生じない。しかしながら、実吸入空気量の変化量ΔQacだけに基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する方法では図113の上段の場合と下段の場合を分離できないため、下段の場合にもオーバーブーストが生じると誤判定してしまうのである。
【0009】
そこで本発明は、過給圧相当としての吸入空気量を採用するタイプの場合に実吸入空気量だけでなく実EGR量をも含めた値に基づいて、また過給圧そのものを採用するタイプの場合にEGR装置の作動域での実過給圧に基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定することにより、過給圧制御中にEGR装置が作動することに伴うオーバーブーストの誤判定を防止することを目的とする。
【0010】
次に、図110は吸入空気量を採用するタイプの場合に、また図111は過給圧そのものを採用するタイプの場合に、1つのエンジンで可変ノズルの開口割合(開口面積相当値である。後述する。)、エンジン回転速度、エンジン負荷を様々に変えて定常で実験した結果を1つにまとめたものである。同じエンジンでありながら可変ノズルの開口割合が同じでも運転条件(エンジン負荷、エンジン回転速度)の相違によりあるいは運転条件が同じでも開口割合の相違により、図110においては実吸入空気量Qacと実EGR量Qecの合計値や実排気量Qexhが、また図111においては実過給圧や実排気量Qexhがかなりバラツクことがわかる。このバラツキは吸入空気量を採用するタイプの場合における吸入空気量を検出する手段や過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータなどの製作バラツキに、また過給圧そのものを採用するタイプの場合における過給圧を検出する手段や過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータなどの製作バラツキによるものである。吸入空気量を採用するタイプの場合におけるこうしたQac+QecやQexhのバラツキ、また過給圧そのものを採用するタイプの場合におけるこうした実過給圧やQexhのバラツキにより、図示の過給限界を超えてプロットされた条件のときオーバーブーストが生じてしまう。
【0011】
そこで本発明は、吸入空気量を採用するタイプの場合に実吸入空気量、実EGR量に加えて実排気量にも基づいて、また過給圧そのものを採用するタイプの場合に実過給圧に加えて実排気量にも基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定することにより、吸入空気量を採用するタイプの場合における実吸入空気量と実EGR量の合計値や実排気量のバラツキに伴う、また、過給圧そのものを採用するタイプの場合における実過給圧や実排気量のバラツキに伴うオーバーブーストを防止することをも目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、図114に示すように、過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータ62を備えるターボ過給機61と、目標吸入空気量または目標過給圧を運転条件に応じて設定する手段63と、この目標吸入空気量または目標過給圧が得られるように前記アクチュエータ62を制御する手段64と、EGR装置65とを備え、実吸入空気量を検出する手段66と、前記EGR装置65の実EGR量を演算する手段67と、これら実吸入空気量と実EGR量に基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段68と、この判定結果に基づいてオーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する手段69とを設けた。
【0013】
第2の発明は、図115に示すように、過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータ62を備えるターボ過給機61と、目標吸入空気量または目標過給圧を運転条件に応じて設定する手段63と、この目標吸入空気量または目標過給圧が得られるように前記アクチュエータ62を制御する手段64と、EGR装置65とを備え、実吸入空気量を検出する手段66と、前記EGR装置65の実EGR量を演算する手段67と、実排気量を演算する手段71と、これら実吸入空気量、実EGR量および実排気量に基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段72と、この判定結果に基づいてオーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する手段69とを設けた。
【0014】
第3の発明では、第2の発明においてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段72が、実EGR量と実吸入空気量の和をシリンダ吸入ガス量Qcylとして演算する手段と、実排気量Qexhに応じて判定値TQcylを設定する手段と、シリンダ吸入ガス量Qcylが判定値TQcyl以上のときオーバーブーストが生じると、またシリンダ吸入ガス量Qcylが判定値TQcyl未満のときオーバーブーストが生じないと判定する手段とからなる。
【0016】
の発明は、図116に示すように、過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータ62を備えるターボ過給機61と、目標吸入空気量または目標過給圧を運転条件に応じて設定する手段63と、この目標吸入空気量または目標過給圧が得られるように前記アクチュエータ62を制御する手段64と、EGR装置65とを備え、実排気量を演算する手段71と、前記EGR装置65の作動域での実過給圧を検出する手段81と、これら実過給圧と実排気量に基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段91と、この判定結果に基づいてオーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する手段69とを設けた。
【0017】
の発明では、第の発明においてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段91が、実排気量Qexhに応じて判定値TPaを設定する手段と、実過給圧が判定値TPa以上のときオーバーブーストが生じると、また実過給圧が判定値TPa未満のときオーバーブーストが生じないと判定する手段とからなる。
【0018】
の発明では、第1から第までのいずれか一つの発明において前記アクチュエータ62を制御する手段64が、目標吸入空気量または目標過給圧とEGR装置65の制御目標値(たとえば目標EGR率や目標EGR量)とに基づいて過給機61の作動目標値(排気タービンの幾何学形状を可変に調整可能なタイプではたとえば過給機61の開口面積または開口面積相当値の目標値、ウェストゲートバルブを備えるタイプではたとえばそのバルブ開度の目標値)を設定する手段と、この過給機61の作動目標値となるように前記アクチュエータ62を制御する手段とからなる場合に、過給圧を抑制する手段69が、過給機61の作動目標値を設定する手段の設定値を、オーバーブーストが生じる条件のときオーバーブーストが生じない条件のときより過給圧を弱める側の値に切換える手段である。
【0019】
の発明では、第1から第までのいずれか一つの発明においてオーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する期間(たとえば時間)TTMROB0を、エンジン負荷(たとえば目標燃料噴射量Qsol)の所定時間当たりの変化量DQSOLまたはエンジン回転速度NEの所定時間当たりの変化量DNEに応じて設定する。
【0020】
の発明では、第1から第3までのいずれか一つの発明においてオーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する期間(たとえば時間)TTMROB0を、実吸入空気量Qacの所定時間当たりの変化量DQACに応じて設定する。
【0021】
の発明では、第3の発明においてオーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する期間(たとえば時間)TTMROB0を、シリンダ吸入ガス量Qcylの前記判定値TQcylからのずれ量または排気量に応じて設定する。
【0022】
10の発明では、第1から第までのいずれか一つの発明において過給圧を抑制したあと過給圧が立ち上がる側に前記アクチュエータを戻すに際して前記アクチュエータの動きを遅らせる。
【0023】
11の発明では、第10の発明において前記アクチュエータの動きを遅らせる期間を大気圧または排気量に応じて設定する。
【0024】
12の発明では、第3の発明において前記判定値TQcylを排気量に対してほぼ山型になる特性で設定する。
【0025】
【発明の効果】
過給圧制御におけるオーバーブーストを回避するために、吸入空気量を採用するタイプの場合に実吸入空気量の変化量が所定値以上となったとき、また過給圧そのものを採用するタイプの場合に実過給圧の変化量が所定値以上となったときオーバーブーストが生じると判断し、過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータを過給圧が低下する側に動かす方法だと、過給圧制御中にEGR装置を作動させるようにしている場合に、オーバーブーストが生じるとの誤判定が生じることがあるのであるが、吸入空気量を採用するタイプの場合に第1、第の発明によれば実吸入空気量だけでなく実EGR量をも含めた値に基づいて、また過給圧そのものを採用するタイプの場合に第6の発明によればEGR装置の作動域での実過給圧に基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定するので、過給圧制御中にEGR装置が作動することに伴うオーバーブーストの誤判定を防止できる。
【0026】
吸入空気量を採用するタイプの場合に、第2、第3、第の発明によれば実吸入空気量、実EGR量に加えて実排気量にも基づいてオーバーブーストが生じたかどうかを判定するので、第1の発明の効果に加えて、吸入空気量を採用するタイプの場合における吸入空気量を検出する手段や過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータなどの製作バラツキに起因して生じるオーバーブーストを防止できる。
【0027】
また、過給圧そのものを採用するタイプの場合に第、第、第の発明によればEGR装置の作動域の実過給圧に加えて実排気量にも基づいてオーバーブーストが生じたかどうかを判定するので、過給圧そのものを採用するタイプの場合における過給圧を検出する手段や過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータなどの製作バラツキに起因して生じるオーバーブーストを防止できる。
【0028】
エンジン負荷、エンジン回転速度、実吸入空気量の変化が大きいほど、あるいはシリンダ吸入ガス量の判定値からのずれ量や排気量が大きいほどオーバーブーストが生じやすい。したがって、過給圧を抑制する期間をこれら三者(エンジン負荷、エンジン回転速度、実吸入空気量)の変化量が小さい場合やシリンダ吸入ガス量の判定値からのずれ量や排気量が小さい場合にマッチングしたのではこれら三者の変化量が大きい場合やシリンダ吸入ガス量の判定値からのずれ量や排気量が大きい場合に過給圧を抑制する期間が短すぎてオーバーブーストが生じたり、この逆に過給圧を抑制する期間をこれら三者の変化量が大きい場合やシリンダ吸入ガス量の判定値からのずれ量や排気量が大きい場合にマッチングしたのではこれら三者の変化量が小さい場合やシリンダ吸入ガス量の判定値からのずれ量や排気量が小さい場合に過給圧を抑制するための期間が長すぎて無用な過給圧の抑制を行うことになるが、第、第、第の発明によれば、エンジン負荷、エンジン回転速度、実吸入空気量のいずれか一つの変化量あるいはシリンダ吸入ガス量の判定値からのずれ量や排気量が大きいほど過給圧を抑制する時間が長くなるようにすることで、こうした事態を回避できる。
【0029】
過給圧を抑制したあと過給圧の抑制前の状態に戻そうと過給圧が立ち上がる側にアクチュエータを素早く動かしたのではそれが原因となってオーバーブーストを起こす恐れがあるのであるが、第10の発明によればそうした事態を避けることができる。
【0030】
排気量は排気圧と大気圧の差圧に応じて大きくなるため高地のような大気圧が低い条件で排気量が大きくなり、これに応じてターボ過給機の行う仕事が大きくなる(オーバーブーストが生じやすくなる)。したがって、低地のような大気圧が低くない条件に対してアクチュエータの動きを遅らせる期間をマッチングしたのでは、大気圧が低くなる条件でアクチュエータの動きを遅らせる期間が短すぎてオーバーブーストが生じたり、この逆に高地のような大気圧が低い条件に対してアクチュエータの動きを遅らせる期間をマッチングしたのでは、低地でアクチュエータの動きを遅らせる期間が無用に長すぎることになるのであるが、アクチュエータの動きを遅らせる期間を大気圧に応じて設定する第11の発明によれば、こうした事態を避けることができる。
【0031】
排気量が所定値を超えたところからオーバーブーストが生じやすくなるので、排気量が所定値を超えない条件でアクチュエータの動きを遅らせる期間をマッチングしたのでは排気量が所定値を超える条件でアクチュエータの動きを遅らせる期間が短すぎてオーバーブーストが生じ、この逆に排気量が所定値を超える条件でアクチュエータの動きを遅らせる期間をマッチングしたのでは排気量が所定値を超えない条件でアクチュエータの動きを遅らせる期間が無用に長くなるが、アクチュエータの動きを遅らせる期間を排気量に応じて設定する第11の発明によれば、こうした事態を避けることができる。
【0032】
12の発明によれば、排気量が小さい値から増加するにつれて効率(新気量)が増加し、さらに排気量が増加すると効率が低下するターボ過給機の特性に合わせた設定を行うことができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
図1に、熱発生のパターンが単段燃焼となる、いわゆる低温予混合燃焼を行わせるための構成を示す。なお、この構成そのものは特開平8−86251号公報などにより公知である。
【0034】
さて、NOxの生成は燃焼温度に大きく依存し、その低減には燃焼温度の低温化が有効である。低温予混合燃焼では、EGRによる酸素濃度の低減で、低温燃焼を実現するため、排気通路2と吸気通路3のコレクタ部3aとを結ぶEGR通路4に、圧力制御弁5からの制御圧力に応動するダイヤフラム式のEGR弁6を備えている。
【0035】
圧力制御弁5は、コントロールユニット41からのデューティ制御信号により駆動されるもので、これによって運転条件に応じた所定のEGR率を得るようにしている。たとえば、低回転低負荷域でEGR率を最大の100パーセントとし、回転速度、負荷が高くなるに従い、EGR率を減少させる。高負荷側では排気温度が上昇するため、多量のEGRガスを還流すると、吸気温度の上昇によってNOx低減の効果が減少したり、噴射燃料の着火遅れ期間が短くなって予混合燃焼が実現できなくなる等のため、EGR率を段階的に減少させている。
【0036】
EGR通路4の途中には、EGRガスの冷却装置7を備える。これは、EGR通路4の周りに形成されエンジン冷却水の一部が循環されるウォータジャケット8と、冷却水の導入口7aに設けられ冷却水の循環量を調整可能な流量制御弁9とからなり、コントロールユニット41からの指令により、制御弁9を介して循環量を増やすほどEGRガスの冷却度が増す。
【0037】
燃焼促進のため吸気ポート近傍の吸気通路に所定の切欠を有するスワールコントロールバルブ(図示しない)を備える。コントロールユニット41により、このスワールコントロールバルブが低回転低負荷域で閉じられると、燃焼室に吸入される吸気の流速が高まり燃焼室にスワールが生成される。
【0038】
燃焼室は大径トロイダル燃焼室(図示しない)である。これは、ピストンキャビティを、入口を絞らずピストンの冠面から底部まで円筒状に形成したもので、その底部中央には、圧縮行程後期にピストンキャビティの外部から旋回しながら流れ込むスワールに抵抗を与えないように、さらに空気と燃料の混合を良好にするため、円錐部が形成されている。この入口を絞らない円筒状のピストンキャビティにより、前述のスワールバルブ等によって生成されたスワールは、燃焼過程でピストンが下降していくのに伴い、ピストンキャビティ内からキャビティ外に拡散され、キャビティ外でもスワールが持続される。
【0039】
エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置10を備える。コモンレール式の燃料噴射装置10の構成も公知(第13回内燃機関シンポジウム講演論文集第73頁〜第77頁参照)であり、図2により概説する。
【0040】
この燃料噴射装置10は、主に燃料タンク11、燃料供給通路12、サプライポンプ14、コモンレール(蓄圧室)16、気筒毎に設けられるノズル17からなり、サプライポンプ14により加圧された燃料は燃料供給通路15を介して蓄圧室16にいったん蓄えられたあと、蓄圧室16の高圧燃料が気筒数分のノズル17に分配される。
【0041】
ノズル17は、針弁18、ノズル室19、ノズル室19への燃料供給通路20、リテーナ21、油圧ピストン22、針弁18を閉弁方向(図で下方)に付勢するリターンスプリング23、油圧ピストン22への燃料供給通路24、この通路24に介装される三方弁(電磁弁)25などからなり、ノズル内の通路20と24が連通して油圧ピストン22上部とノズル室19にともに高圧燃料が導かれる三方弁25のOFF時(ポートAとBが連通、ポートBとCが遮断)には、油圧ピストン22の受圧面積が針弁18の受圧面積より大きいことから、針弁18が着座状態にあるが、三方弁25がON状態(ポートAとBが遮断、ポートBとCが連通)になると、油圧ピストン22上部の燃料が戻し通路28を介して燃料タンク11に戻され、油圧ピストン22に作用する燃料圧力が低下する。これによって針弁18が上昇してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。三方弁25をふたたびOFF状態に戻せば、油圧ピストン22に蓄圧室16の高圧燃料が導びかれて燃料噴射が終了する。つまり、三方弁25のOFFからONへの切換時期により燃料の噴射開始時期が、またON時間により燃料噴射量が調整され、蓄圧室16の圧力が同じであれば、ON時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。26は逆止弁、27はオリフィスである。
【0042】
この燃料噴射装置10にはさらに、蓄圧室圧力を調整するため、サプライポンプ14から吐出された燃料を戻す通路13に圧力調整弁31を備える。この調整弁31は通路13の流路を開閉するもので、蓄圧室16への燃料吐出量を調整することにより蓄圧室圧力を調整する。蓄圧室16の燃料圧力(噴射圧)によって燃料噴射率が変化し、蓄圧室16の燃料圧力が高くなるほど燃料噴射率が高くなる。
【0043】
アクセル開度センサ33、エンジン回転速度とクランク角度を検出するセンサ34、気筒判別のためのセンサ35、水温センサ36からの信号が入力されるコントロールユニット41では、エンジン回転速度とアクセル開度に応じて目標燃料噴射量と蓄圧室16の目標圧力を演算し、圧力センサ32により検出される蓄圧室圧力がこの目標圧力と一致するように圧力調整弁31を介して蓄圧室16の燃料圧力をフィードバック制御する。
【0044】
また、演算した目標燃料噴射量に対応して三方弁25のON時間を制御するほか、三方弁25のONへの切換時期を制御することで、運転条件に応じた所定の噴射開始時期を得るようにしている。たとえば、高EGR率の低回転低負荷側で噴射燃料の着火遅れ期間が長くなるように燃料の噴射時期(噴射開始時期)をピストン上死点(TDC)にまで遅延している。この遅延により、着火時期の燃焼室内の温度を低温状態にし、予混合燃焼比率を増大させることにより、高EGR率域でのスモークの発生を抑える。これに対して、回転速度、負荷が高くなるにしたがい、噴射時期を進めている。これは、着火遅れの時間が一定であっても、着火遅れクランク角度(着火遅れの時間をクランク角度に換算した値)がエンジン回転速度の増加に比例して大きくなり、低EGR率時に所定の着火時期を得るために、噴射時期を進めるのである。
【0045】
図1に戻り、EGR通路4の開口部下流の排気通路2に可変容量ターボ過給機を備える。これは、排気タービン52のスクロール入口に、アクチュエータ54により駆動される可変ノズル53を設けたもので、コントロールユニット41により、可変ノズル53は低回転域から所定の過給圧が得られるように、低回転側では排気タービン52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なく排気タービン52に導入させノズル開度(全開状態)に制御する。
【0046】
上記のアクチュエータ54は、制御圧力に応動して可変ノズル53を駆動するダイヤフラムアクチュエータ55と、このダイヤフラムアクチュエータ55への制御圧力を調整する圧力制御弁56とからなり、可変ノズル53の開口割合が、後述するようにして得られる目標開口割合Rvntとなるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁56に出力される。
【0047】
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量も変化することになり、過給圧とEGR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。なお、一方を変化させた場合に、制御精度を確保するには、他方を適合し直すことであるが、他方を適合し直した後には、もう一方を再適合しなければならなくなるので、この方法では、過渡時の制御精度を確保することが困難である。
【0048】
このように、過給圧とEGR量とはお互いに影響を与え、EGR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、コントロールユニット41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量や目標EGR率Megrに遅れ処理を施した値である実EGR量Qecや実EGR率Megrdからターボ過給機の作動目標値である可変ノズル53の目標開口割合Rvntを設定するようにしている。
【0049】
また、実吸入空気量が目標値と一致するようにフィードバック制御を行う。その際、運転条件(回転速度、負荷)に応じて設定される目標吸入空気量tQacに対して吸気系の遅れ分に対応して遅れ処理を施した値をフィードバック制御における目標値とする。
【0050】
また、エアフローメータ39やアクチュエータ54などの製作バラツキや車両の使用環境(たとえば大気圧)によっては、過給限界を超えてしまう場合があるので、これに対応するために実吸入空気量と実EGR量の合計値と実排気量に基づいて過給限界であるかどうかを判断し、過給限界を超えた場合は、オーバーブーストを抑制するため、所定の期間、過給圧を弱める側にアクチュエータ54を動かす。
【0051】
また、オーバーブースト抑制を終了して通常運転時に復帰させるからといって、過給圧を強める側にアクチュエータ54を急に動かすと、再びオーバーブーストが発生しやすくなるため、オーバーブースト抑制を終了して通常運転時に復帰させる際にはアクチュエータ54をゆっくりと戻す。
【0052】
この場合に、加速の程度によってオーバーブーストを抑制するための時間の最適値が変化するため、これを過渡の程度に応じて設定する。また、使用環境と排気量によってオーバーブーストの抑制を解除して通常運転時に移行させまでの時間の最適値が変化するため、これを大気圧や排気量に応じて設定する。
【0053】
コントロールユニット41で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。なお、後述する図3〜図40、図54(ステップ1〜3のみ)、図59(ステップ1、2のみ)、図62、図87〜図102は先願装置ですでに提案しているところと同様である。
【0054】
まず、図3は目標燃料噴射量Qsolを演算するためのもので、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度毎の各信号)の入力毎に実行する。
【0055】
ステップ1、2でエンジン回転速度Neとアクセル開度Clを読み込み、ステップ3では、これらNeとClに基づいて、図4を内容とするマップを検索すること等により、基本燃料噴射量Mqdrvを演算し、ステップ4ではこの基本燃料噴射量Mqdrvに対してエンジン冷却水温等による増量補正を行い、補正後の値を目標燃料噴射量Qsolとして設定する。
【0056】
図5はEGR弁6の開口面積Aevを演算するためのもので、REF信号の入力毎に実行する。
【0057】
なお、図5はメインルーチンで、制御の大きな流れは図示のステップに従うものであり、各ステップの処理に対してサブルーチンが用意されている。したがって、以下ではサブルーチンを中心に説明していく。
【0058】
図7(図5のステップ1のサブルーチン)は1シリンダ当たりの目標EGR量Tqecを演算するためのもので、REF信号の入力毎に実行する。
【0059】
ステップ1、2では1シリンダ当たりの吸入空気量Qacnと目標EGR率Megrを演算する。
【0060】
ここで、Qacnの演算については図8のフローにより、またMegrの演算については図11のフローにより説明する。
【0061】
まず、図8において、ステップ1ではエンジン回転速度Neを読み込み、このエンジン回転速度Neとエアフローメータより得られる吸入空気量Qas0とから
【0062】
【数1】
Qac0=(Qas0/Ne)×KCON#、
ただし、KCON#:定数、
の式により1シリンダ当たりの吸入空気量Qac0を演算する。
【0063】
上記のエアフローメータ39(図1参照)は、コンプレッサ上流の吸気通路3に設けており、エアフローメータ39からコレクタ部3aまでの輸送遅れ分のディレイ処理を行うため、ステップ3ではL(ただしLは整数の定数)回前のQac0の値をコレクタ入口部3a位置における1シリンダ当たりの吸入空気量Qacnとして求めている。そして、ステップ4ではこのQacnに対して
【0064】
【数2】
Qac=Qacn-1×(1−KIN×KVOL)+Qacn×KIN×KVOL、
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)により吸気弁位置における1シリンダ当たりの吸入空気量(この吸入空気量を、以下「シリンダ吸入空気量」で略称する。)Qacを演算する。これはコレクタ入口部3aから吸気弁までのダイナミクスを補償するためのものである。
【0065】
上記数1式右辺の吸入空気量Qas0の検出については図9のフローにより説明する。図9のフローは4ms毎に実行する。
【0066】
ステップ1ではエアフローメータ39の出力電圧Usを読み込み、このUsからステップ2で図10を内容とする電圧−流量変換テーブルを検索すること等により吸入空気量Qas0 dを演算する。さらに、ステップ3でこのQas0 dに対して加重平均処理を行い、その加重平均処理値を吸入空気量Qas0として設定する。
【0067】
次に、図11において、ステップ1ではエンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、エンジン冷却水温Twを読み込む。ステップ2ではエンジン回転速度Neと目標燃料噴射量Qsolから図12を内容とするマップを検索すること等により基本目標EGR率Megrbを演算する。この場合、基本目標EGR率は、エンジンの使用頻度の高い領域、つまり低回点、低負荷(低噴射量)になるほど大きくなり、スモークが発生しやすい高出力時には小さくする。
【0068】
次にステップ3で冷却水温Twから図13を内容とするテーブルを検索すること等により、基本目標EGR率の水温補正係数Kegr twを演算する。そして、ステップ4において、基本目標EGR率とこの水温補正係数とから、
【0069】
【数3】
Megr=Megrb×Kegr tw
の式により目標EGR率Megrを算出する。
【0070】
ステップ5ではエンジンの状態が完爆状態であるか否かを判定する。ただし、この完爆の判定は、図14のフローで後述する。
【0071】
ステップ6では完爆状態かどうかみて、完爆状態のときは、今回の処理をそのまま終了し、完爆状態でないと判定されたときは、目標EGR率Megrを0として今回の処理を終了する。
【0072】
これにより、エンジンの完爆後にEGR制御が行われ、完爆前は安定した始動性を確保するためにもEGRは行われない。
【0073】
図14はエンジンの完爆を判定するためのものである。ステップ1でエンジン回転速度Neを読み込み、このエンジン回転速度Neと完爆回転速度に相当する完爆判定スライスレベルNRPMKとをステップ2において比較する。Neのほうが大きいときは完爆と判断し、ステップ3に進む。ここでは、カウンタTmrkbと所定時間TMRKBPとを比較し、カウンタTmrkbが所定時間よりも大きいときは、ステップ4に進み、完爆したものとして処理を終了する。
【0074】
これに対して、ステップ2でNeのほうが小さいときは、ステップ6に進み、カウンタTmrkbをクリアし、ステップ7で完爆状態にはないものとして処理を終了する。また、ステップ2でNeよりも大きいときでも、ステップ3でカウンタTmrkbが所定時間よりも小さいときは、ステップ5でカウンタをインクリメントし、完爆でないと判断する。
【0075】
これらにより、エンジン回転速度が所定値(たとえば400rpm)以上であって、かつこの状態が所定時間にわたり継続されたときに完爆したものと判定するのである。
【0076】
このようにして図8によりシリンダ吸入空気量Qacn、図11により目標EGR率Megrの演算を終了したら、図7のステップ3に戻り、両者から
【0077】
【数4】
Mqec=Qacn×Megr
の式により要求EGR量Mqecを演算する。
【0078】
ステップ4ではこのMqecに対して、KIN×KVOLを加重平均係数とする
【0079】
【数5】
Rqec=Mqec×KIN×KVOL+Rqecn-1×(1−KIN×KVOL)、
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、
の式により、中間処理値(加重平均値)Rqecを演算し、このRqecと要求EGR量Mqecを用いてステップ5で
【0080】
【数6】
Tqec=Mqec×GKQEC+Rqecn-1×(1−GKQEC)、
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量Tqecを演算する。要求値に対して吸気系の遅れ(すなわちEGR弁6→コレクタ部3a→吸気マニホールド→吸気弁の容量分の遅れ)があるので、ステップ4、5はこの遅れ分の進み処理を行うものである。
【0081】
次に、図15、図16は目標吸入空気量tQacを演算するためのもので、一定時間毎(たとえば10ms毎)に実行する。
【0082】
図15を第1実施形態、図16を第2実施形態とすると、2つの実施形態では可変ノズル53の目標開口割合Rvntを演算するのに用いるパラメータに違いがある(第1実施形態では実EGR量Qecに基づいて、また第2実施形態では実EGR率Megrdに基づいて可変ノズル53の目標開口割合Rvntを演算する)。
【0083】
なお、図15、図16もメインルーチンで、各ステップの処理に対してサブルーチンが用意されているため、サブルーチンを中心に説明していく。
【0084】
図17(図15、図16のステップ1のサブルーチン)は実EGR率を演算するためのもので、10ms毎に実行する。ステップ1で目標EGR率Megr(図11で得ている)を読み込み、ステップ2でコレクタ容量分の時定数相当値Kkinを演算する。このKkinの演算については図18のフローにより説明する。
【0085】
図18(図17のステップ2のサブルーチン)において、ステップ1でエンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、後述する実EGR率の前回値であるMegrdn-1[%]を読み込み、このうちNeとQsolからステップ2において図19を内容とするマップを検索すること等により体積効率相当基本値Kinbを演算し、ステップ3では
【0086】
【数7】
Kin=Kinb×1/(1+Megrdn-1/100)
の式により体積効率相当値Kinを演算する。これはEGRによって体積効率が減少するので、その分の補正を行うようにしたものである。
【0087】
このようにして求めたKinに対し、ステップ4において吸気系容積とシリンダ容積の比相当の定数であるKVOL(図8のステップ4参照)を乗じた値をコレクタ容量分の時定数相当値Kkinとして演算する。
【0088】
このようにしてKkinの演算を終了したら図17のステップ3に戻り、このKkinと目標EGR率Megrを用い、
【0089】
【数8】
Megrd=Megr×Kkin×Ne×KE2#+Megrdn-1×(1−Kkin×Ne×KE2#)、
ただし、Kkin:Kin×KVOL#、
KE2#:定数、
Megrdn-1:前回のMegrd、
の式で遅れ処理と単位変換(1シリンダ当たり→単位時間当たり)を同時に行って吸気弁位置におけるEGR率Megrdを演算する。数8式の右辺のNe×KE2#が単位変換のための値である。目標EGR率Megrに対してこのMegrdは一次遅れで応答するため、このMegrdを、以下「実EGR率」という。
【0090】
図20(図15、図16のステップ2のサブルーチン)は目標吸入空気量tQacを演算するためのものである。ステップ1でエンジン回転速度Ne、実EGR率Megrd、目標燃料噴射量Qsolを読み込み、ステップ2でMegrdと所定値MEGRLV#を比較する。
【0091】
ここで、所定値MEGRLV#はEGRの作動の有無を判定するための値(たとえば0.5)で、Megrd>MEGRLV#であるときはEGRの作動域であると判断してステップ3、4、5に進み、これに対してMegrd≦MEGRLV#であるときはEGRの非作動域であると判断してステップ6に進む。MEGRLV#が0でないのは、微量のEGRが行われる場合にも、EGRが行われない場合と同一に扱いたいという要求があるので、これに応じるものである。
【0092】
EGRの作動域であるときは、ステップ3でエンジン回転速度Neと実EGR率Megrdよりたとえば図21を内容とするマップを検索すること等により目標吸入空気量基本値tQacbを演算する。エンジン回転が一定の条件であれば、図21のように実EGR率が大きいときほど目標吸入空気量を増やすのである。
【0093】
ステップ4ではNeとQsolよりたとえば図22を内容とするマップを検索すること等により目標吸入空気量の補正係数ktQacを演算し、この補正係数を上記の目標吸入空気量基本値に掛けた値を目標吸入空気量tQacとして算出する。補正係数ktQacは運転条件(Ne、Qsol)により目標吸入空気量を変えたいという要求に応えるためのものである。
【0094】
一方、EGRの非作動域であるときは、ステップ6に進み、NeとQsolよりたとえば図23を内容とするマップを検索すること等により目標吸入空気量tQacを演算する。
【0095】
図24(図15のステップ3のサブルーチン)は実EGR量を演算するためのものである。ステップ1でコレクタ入口部3a位置における1シリンダ当たりの吸入空気量Qacn(図8のステップ3で得ている)、目標EGR率Megr、コレクタ容量分の時定数相当値Kkinを読み込む。このうちQacnとMegrからステップ2で
【0096】
【数9】
Qec0=Qacn×Megr
の式によりコレクタ入口部3a位置における1シリンダ当たりのEGR量Qec0を演算し、このQec0とKkinを用いステップ3において、
【0097】
【数10】
Qec=Qec0×Kkin×Ne×KE#+Qecn-1×(1−Kkin×Ne×KE#)、
ただし、Kkin:Kin×KVOL、
KE#:定数、
Qecn-1:前回のQec、
の式により、上記の数8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量Qecを演算する。数10式の右辺のNe×KE#が単位変換のための値である。このQecは目標EGR量Tqek(図40で後述する)に対して一次遅れで応答するため、以下このQecを「実EGR量」という。また、目標吸入空気量tQacに対して一次遅れで応答する上記のQacを、以下「実吸入空気量」という。
【0098】
図25(図5のステップ2のサブルーチン)はEGR量の演算とEGRガス(EGR弁を流れるガス)の流速(このEGRガスの流速を以下、単に「EGR流速」という)の演算に用いる2つのフィードバック補正係数Kqac00、Kqac0とEGR流速学習補正係数Kqacを演算するためのもので、REF信号の入力毎に実行する。
【0099】
まず、ステップ1で目標吸入空気量tQac、実吸入空気量Qac、エンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsolを読み込む。
【0100】
ステップ2では、目標吸入空気量tQacから
【0101】
【数11】
tQacd=tQac×KIN×KVOL×KQA#+tQacdn-1×(1−KIN×KVOL×KQA#)、
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、
KQA#:定数、
tQacdn-1:前回のQacd、
の式(一次遅れの式)により目標吸入空気量遅れ処理値tQacdを演算する。これは、吸気系容積分の存在に伴う空気の供給遅れのために、後述する2つのフィードバック補正係数Kqac00、Kqac0や学習値Rqacが大きくならないように遅れ処理を施したものである。
【0102】
ステップ3ではフィードバック関連の各種フラグを読み込む。これらの設定については図26、図27、図28のフローより説明する。
【0103】
図26、図27、図28は図25と独立に一定時間毎(たとえば10ms毎)に実行する。
【0104】
図26はフィードバック許可フラグfefbを設定するためのものである。ステップ1でエンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、実EGR率Megrd、水温Twを読み込む。
【0105】
フィードバック許可条件の判定は、ステップ2〜5、8の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべてが満たされたときにフィードバックを許可し、一つでも反するときはフィードバックを禁止する。すなわち、
ステップ2:Megrdが所定値MEGRFB#を超えている(つまりEGRの作動域)、
ステップ3:Twが所定値TWFBL#(たとえば30℃程度)を超えている、
ステップ4:Qsolが所定値QSOLFBL#を超えている(燃料カットしていない)、
ステップ5:Neが所定値NEFBL#を超えている(エンストになる回転速度域でない)、
ステップ8:フィードバック開始カウンタCtrfbが所定値TMRFB#(たとえば1秒未満の値)を超えている
とき、ステップ9でフィードバックを許可するためフィードバック許可フラグfefb=1とし、そうでなければステップ10に移行し、フィードバックを禁止するためフィードバック許可フラグfefb=0とする。
【0106】
なお、フィードバック開始カウンタはステップ2〜5の成立時にカウントアップし(ステップ6)、ステップ2〜5の不成立時にフィードバック開始カウンタをリセットする(ステップ7)。
【0107】
図27は学習値反映許可フラグfelrn2を設定するためのものである。ステップ1でエンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、実EGR率Megrd、水温Twを読み込む。
【0108】
学習値反映許可条件の判定も、ステップ2〜5、8の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべてが満たされたときに学習値の反映を許可し、一つでも反するときは学習値の反映を禁止する。すなわち、
ステップ2:Megrdが所定値MEGRLN2#を超えている(つまりEGRの作動域)、
ステップ3:Twが所定値TWLNL2#(たとえば20℃程度)を超えている、
ステップ4:Qsolが所定値QSOLLNL2#を超えている(燃料カットしていない)、
ステップ5:Neが所定値NELNL2#を超えている(エンストになる回転速度域でない)、
ステップ8:学習値反映カウンタCtrln2が所定値TMRLN2#(たとえば0.5秒程度)を超えている
とき、ステップ9で学習値の反映を許可するため学習値反映許可フラグfeln2=1とし、そうでなければステップ10に移行し、学習値の反映を禁止するため学習値反映許可フラグfeln2=0とする。
【0109】
なお、学習値反映カウンタはステップ2〜5の成立時にカウントアップし(ステップ6)、ステップ2〜5の不成立時にリセットする(ステップ7)。
【0110】
図28は学習許可フラグfelrnを設定するためのものである。ステップ1でエンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、実EGR率Megrd、水温Twを読み込む。
【0111】
学習許可条件の判定は、ステップ2〜7、10の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべてが満たされたときに学習を許可し、一つでも反するときは学習を禁止する。すなわち、
ステップ2:Megrdが所定値MEGRLN#を超えている(つまりEGRの作動域)、
ステップ3:Twが所定値TWLNL#(たとえば70〜80℃程度)を超えている、
ステップ4:Qsolが所定値QSOLLNL#を超えている(燃料カットしていない)、
ステップ5:Neが所定値NELNL#を超えている(エンストになる回転速度域でない)、
ステップ6:フィードバック許可フラグfefb=1である、
ステップ7:学習値反映許可フラグfelrn2=1である、
ステップ10:学習ディレイカウンタCtrlnが所定値TMRLN#(たとえば4秒程度)を超えている
とき、ステップ11で学習を許可するため学習許可フラグfeln=1とし、そうでなければステップ12に移行し、学習を禁止するため学習許可フラグfeln=0とする。
【0112】
なお、学習ディレイカウンタはステップ2〜7の成立時にカウントアップし(ステップ8)、ステップ2〜7の不成立時にリセットする(ステップ9)。
【0113】
図25に戻り、このようにして設定される3つのフラグのうち、ステップ4でフィードバック許可フラグfefbをみる。fefb=1のときはステップ5、6でEGR量のフィードバック補正係数Kqac00とEGR流速のフィードバック補正係数Kqac0を演算する。一方、fefb=0のとき(フィードバックを禁止するとき)はステップ4よりステップ7、8に進み、Kqac00=1、Kqac0=1とする。
【0114】
ここで、EGR量フィードバック補正係数Kqac00の演算については図29のフローにより、またEGR流速フィードバック補正係数Kqac0の演算については図32のフローにより説明する。
【0115】
まず図29(図25のステップ5のサブルーチン)において、ステップ1で目標吸入空気量遅れ処理値tQacd、実吸入空気量Qac、エンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、水温Twを読み込む。
【0116】
ステップ2ではNeとQsolからたとえば図30を内容とするマップを検索すること等によりEGR流量の補正ゲインGkfbを、またステップ3では補正ゲインの水温補正係数KgfbtwをTwからたとえば図31を内容とするテーブルを検索すること等によりそれぞれ演算し、これらを用いステップ4において
【0117】
【数12】
Kqac00=(tQacd/Qac−1)×Gkfb×Kgfbtw+1
の式によりEGR量フィードバック補正係数Kqac00を演算する。
【0118】
この式の右辺第1項の(tQacd/Qac−1)は目標吸入空気量遅れ処理値からの誤差割合であり、これに1を加えることで、Kqac00は1を中心とする値になる。数12式は、目標吸入空気量遅れ処理値からの誤差割合に比例させてEGR量フィードバック補正係数Kqac00を演算するものである。
【0119】
次に、図32(図25のステップ6のサブルーチン)において、ステップ1で目標吸入空気量遅れ処理値tQacd、実吸入空気量Qac、エンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、水温Twを読み込む。
【0120】
ステップ2ではNeとQsolからたとえば図33を内容とするマップを検索すること等によりEGR流速の補正ゲインGkfbiを、またステップ3では補正ゲインの水温補正係数KgfbitwをTwからたとえば図34を内容とするテーブルを検索すること等によりそれぞれ演算し、これらを用いステップ4において
【0121】
【数13】
Rqac0=(tQacd/Qac−1)×Gkfbi×kGfbitw+Rqac0n-1
ただし、Rqac0n-1:前回のRqac0、
の式により誤差割合Rqac0を更新し、この誤差割合Rqac0に対してステップ5において1を加えた値をEGR流速Cqe(図38で後述する)のフィードバック補正係数Kqac0として算出する。
【0122】
これは、目標吸入空気量遅れ処理値からの誤差割合(tQacd/Qac−1)の積算値(積分値)に比例させてEGR流速フィードバック補正係数Kqac0を演算する(積分制御)ものである。
【0123】
図30、図33のように、補正ゲインを運転条件(Ne、Qsol)に応じた値としたのは次の理由による。同じゲインでも運転条件によりハンチングを生じたり生じなかったりするので、ハンチングを生じる領域では補正ゲインを小さくするためである。図31、図34のように低水温のとき(暖機完了前)に値を小さくしているのは、エンジン回転の不安定な低水温域でのエンジンの安定化を図るためである。
【0124】
このようにしてEGR量フィードバック補正係数Kqac00とEGR流速フィードバック補正係数Kqac0の演算を終了したら、図25に戻り、ステップ9で学習値反映許可フラグfelrn2をみる。学習反映許可フラグfelrn2=1のとき(学習値の反映を許可するとき)は、ステップ10に進み、NeとQsolよりたとえば図35の学習マップを検索することにより誤差割合学習値Rqacを読み出し、これに1を足した値をEGR流速学習補正係数Kqacとして演算する。一方、学習反映許可フラグfelrn2=0のとき(学習値の反映を禁止するとき)は、ステップ9よりステップ12に進み、EGR流速学習補正係数Kqac=1とする。
【0125】
続いてステップ13では、学習許可フラグfelrnをみる。学習許可フラグfelrn=1であれば(学習を許可するとき)、ステップ14に進み、EGR流速フィードバック補正係数Kqac0から1を減算して誤差割合Rqacnとする。一方、学習許可フラグfelrn=0であるとき(学習を禁止するとき)は、ステップ13よりステップ15に進み、誤差割合Rqacn=0とする。
【0126】
このようにして求めた誤差割合Rqacnに基づいてステップ16では誤差割合学習値Rqacの更新を行う。この学習値の更新については図36のフローにより説明する。
【0127】
図36(図25のステップ16のサブルーチン)において、ステップ1で誤差割合Rqacn、エンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsolを読み込む。NeとQsolからステップ2で学習速度Tclrnをたとえば図37を内容とするマップを検索すること等により演算する。ステップ3ではNe、Qsolより上記図35の学習マップから誤差割合学習値Rqacを読み出す。ステップ4で
【0128】
【数14】
Rqacn=Rqacn×Tclrn+Rqacn-1×(1−Tclrn)、
ただし、Rqacn:更新後の誤差割合学習値、
Rqacn-1:更新前の誤差割合学習値(=学習値読み出し値)

の式により加重平均処理を行い、更新後の学習値をステップ5で図35の学習マップにストアする(更新前の値に対して更新後の値を上書きする)。
【0129】
図38(図5のステップ3のサブルーチン)は、EGR流速Cqeを演算するためのものである。
【0130】
ステップ1、2で実EGR量Qec、実EGR率Megrd、実吸入空気量Qac、EGR流速フィードバック補正係数Kqac0、EGR流速学習補正係数Kqacを読み込み、ステップ3において
【0131】
【数15】
Qec h=Qec×Kqac×Kqac0
の式により、Kqac0とKqacで実EGR量Qecを補正した値を補正実EGR量Qec hとして算出し、この補正実EGR量Qec hと実EGR率Megrdよりステップ8において、たとえば図39を内容とするマップを検索することにより、EGR流速Cqeを演算する。なお、説明しなかったステップ4〜7は後述する。
【0132】
図39のEGR流速の特性は、非線型性が強く運転条件に応じてEGRのフィードバックの感度が相違することを示しているため、運転条件に対するフィードバック量の差が小さくなるように、EGR流速フィードバック補正係数Kqac0は、流速マップの検索に用いる実EGR量Qecへのフィードバックとしている。
【0133】
ただし、図39において特性の傾きが急になる右端に近い部分は、マップの適合誤差が生じ勝ちな領域であるため、適合誤差があると、その適合誤差の影響を受けてEGR弁開口面積Aevが変化してしまう。つまり、EGR弁開口面積Aevを演算する式であるAev=Tqek/Cqe(図40で後述する)においてCqeには適合誤差が生じるのであるから、これに対処するには、目標EGR量Tqekに対しても流速誤差分の補正を行う必要がある。そのため新たに導入したのが上記のEGR量フィードバック補正係数Kqac00で、このKqac00により、後述する図40のステップ2で目標EGR量Tqekを補正している。
【0134】
この場合、Kqac00を演算する式である上記数12式は、目標吸入空気量遅れ処理値からの誤差割合に比例させてKqac00を演算するので、この比例制御により図39のEGR流速マップの適合誤差に対して即座に補正できることになる。たとえば、簡単のため数12式において、補正ゲインGkfb=1かつ暖機完了後で考えると、Kqac00=(tQacd/Qac−1)+1となる。この場合に、目標値としてのtQacdより実吸入空気量Qacが小さいと、Kqac00が1より大きな値となり、これによって目標EGR量Tqekが即座に減量される。目標EGR量Tqekが即座に減量されると、相対的に新気量(吸入空気量)が増え、これによって実吸入空気量Qacが目標値としてのtQacdへと収束する。
【0135】
説明しなかった図38のステップ4〜7はEGRの作動開始時の初期値を設定する部分である。具体的には、ステップ4では補正実EGR量Qec hと0を比較する。Qec h=0(つまりEGRの非作動時)であるときは、ステップ5に進み、
【0136】
【数16】
Qec h=Qac×MEGRL#、
ただし、MEGRL#:定数、
の式により、補正実EGR量Qec hを設定する。同様にして、ステップ6では実EGR率Megrdと0を比較し、Megrd=0のときはステップ7で
【0137】
【数17】
Megrd=MEGRL#
の式により実EGR率Megrdを設定する。
【0138】
EGR弁6の全閉時にEGR弁6を通過するEGR流速は当然のことながらゼロであるが、数16式、数17式はEGRの作動開始時のことを考えて、流速の演算に用いるパラメータの初期値を設定する。MEGRL#の値は前述したようにたとえば0.5である。さらに述べると、運転条件によってEGRの作動開始時のEGR弁前後の差圧(したがってEGR流速も)が異なるため、これに対処するものである。この場合、EGRの作動開始時のEGR弁前後の差圧は実吸入空気量Qacに関係する。そこで、数16式によりQacに比例してQec hの初期値を与えることで、EGRの作動開始時のEGR流速の演算精度が向上する。
【0139】
図40(図5のステップ4のサブルーチン)はEGR弁開口面積Aevを演算するためのものである。ステップ1では1シリンダ当たり目標EGR量Tqec、EGR量フィードバック補正係数Kqac00、EGR流速Cqeを読み込む。ステップ2では1シリンダ当たり目標EGR量TqecをEGR量フィードバック補正係数Kqac00で補正した値(Tqec/Kqac00)に対して
【0140】
【数18】
Tqek=Tqec×(Ne/KCON#)/Kqac00、
ただし、Kqac00:EGR量フィードバック補正係数、
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量Tqekを求め、この目標EGR量TqekとEGR流速Cqeとからステップ3おいて
【0141】
【数19】
Aev=Tqek/Cqe
の式でEGR弁開口面積Aevを演算する。
【0142】
このようにして得られたEGR弁開口面積Aevは、図示しないフローにおいて図6を内容とするテーブルを検索する等によりEGR弁6のリフト量に変換され、このEGR弁リフト量になるように、圧力制御弁5へのデューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁5に出力される。
【0143】
次に、図41はアクチュエータ54に与える制御指令デューティ値Dtyvntを演算するためのもので、一定時間毎(たとえば10ms毎)に実行する。図41もメインルーチンであるため、各ステップの処理に対して用意しているサブルーチンを中心に説明する。
【0144】
図42(図41のステップ1のサブルーチン)はオーバーブースト判定フラグFOVBSTを設定するためのものである。
【0145】
まず、ステップ1でエンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、実吸入空気量Qacおよびこれらのk(整数の定数)サイクル前の値であるNen-k、Qsoln-k、Qacn-k並びに実EGR率Megrdを読み込む。
【0146】
ステップ2では実吸入空気量Qacと実EGR率Megrdを用いて
【0147】
【数20】
Qcyl=Qac×(1+Megrd/100)
の式によりシリンダ内に吸入されるガス量Qcyl[mg/st.cyl]を演算する。数20式の右辺第2項(Qac×Megrd/100)は実EGR量であり、実吸入空気量Qac(新気量)にこの実EGR量を加えたものをシリンダ内に吸入されるガス量としている。
【0148】
なお、実EGR量としては図24の実EGR量Qecを用いてもかまわない(したがって、このときにはQcyl=Qac+Qecとなる)。
【0149】
ステップ3では
【0150】
【数21】
Qexh=(Qac+Qsol×GKQFVNT#)×Ne/KCON#、
ただし、GKQFVNT#:換算係数、
KCON#:定数、
の式で実排気量Qexh[mg/st.cyl]を演算する。これは、Qsolの燃料が燃焼して排気になる分と実吸入空気量Qacの合計が排気量であるとみなすものである(温度の上昇を無視する)。ここで、Qsolの単位は[mm3/st.cyl]であるため、これに換算係数GKQFVNT#[mg/mm3]を乗算することによって、Qexhの単位をQac[mg/st.cyl]と同じ単位に変換している。また、Ne/KCON#を乗算するのは[mg/st.cyl]から[g/s]への変換を行うためのものである。
【0151】
ステップ4では、Ne、Qsol、Qacとkサイクル前の値との差分をそれぞれエンジン回転速度変化量DNE、燃料噴射量変化量DQSOL、実吸入空気量変化量DQACとして算出し、これらエンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsolに基づき、ステップ5〜7でオーバーブーストが発生するかどうかを判定する。すなわち、
ステップ5:Ne≧所定値KNEOB#かつDNE≧所定値KDNEOB#である、
ステップ6:Qsol≧所定値KQFOB#かつDQSOL≧所定値KDQFOB#である、
ステップ7:DQAC≧所定値KDQACOB#である
のいずれが成立するときオーバーブーストが発生すると判定し、ステップ11、12に進んでオーバブースト判定フラグFOVBT=1とするとともに、オーバーブーストタイマTMROBをリセットする(TMROB=0)。
【0152】
図54、図59により後述するように、このフラグFOVBSTは目標割合基本値Rvnt0の演算に用いられ、吸入空気量、EGR量が同じ条件でフラグFOVBT=1のときにはフラグFOVBT=0のときより大きな値の目標割合基本値Rvnt0が演算される。目標割合基本値Rvnt0はこの値が小さくなるほど可変ノズル53が閉じられ過給圧が高くなるので、フラグFOVBT=1のときにはフラグFOVBT=0のときより可変ノズル53がより開き側にされ(過給圧が立ち上がりにくくなる)これによってオーバーブーストが抑制されることになる。すなわち、フラグFOVBT=1のときがオーバーブースト抑制時、これに対してフラグFOVBT=0のときが通常運転時である。
【0153】
オーバーブーストタイマTMROBはフラグFOVBTが1に切換えられてからの経過時間を計測するためのものである。なお、図示しないが、このタイマTMROBのリセットはフラグFOVBTを0より1とするタイミングだけとし、2回目以降はスルーする(ステップ12の処理を飛ばす)。タイマTMROBはたとえばCPUの内部タイマで構成すればよく、このタイマのリセットによりタイマ値が時間とともに増加していく。
【0154】
アクセルペダルを急激に踏み込んだ場合の変化をモデル的に図43に示すと、オーバーブーストの発生を判定するタイミングが目標燃料噴射量Qsol、エンジン回転速度Ne、実吸入空気量Qacの順に早く、その都度、フラグFOVBT=1となっている。これは、実吸入空気量Qacのみに基づいてオーバーブーストの発生を判定しようとすると判定のタイミングが遅いため、アクセルペダルの踏み込みが急激な場合にはオーバーブーストへの対処が遅れオーバーブーストが発生してしまう可能性があるので、目標燃料噴射量Qsolやエンジン回転速度Neをオーバーブースト判定のためのパラメータとして追加し、オーバーブースト判定のタイミングを少しでも早めるようにしたものである。
【0155】
なお、図43には三者(Qsol、Ne、Qac)の信号の時間的ずれがよくわかるように、過渡初期にスモークリミットの制限を受けてQsolが小さな値となっている場合で示している。したがって、このようにスモークリミットの燃料制限を伴う場合に実吸入空気量Qacのみに基づいてオーバーブーストの発生を判定しようとすると判定のタイミングが大きく遅れることになるが、本実施形態によれば、スモークリミットの燃料制限を伴う場合においても、オーバーブースト抑制の対処に時間的余裕が生まれ、確実にオーバーブーストを防ぐことができる。
【0156】
ステップ5〜7に示した上記3つの条件のいずれも成立しない場合は図42のステップ5、6、7よりステップ8、9に進む。
【0157】
ステップ8、9はシリンダ吸入ガス量Qcylと実排気量Qexhに基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する部分である。これを説明すると、図110は1つのエンジンで可変ノズル53の開口割合(後述する)、エンジン回転速度Ne、エンジン負荷としての目標燃料噴射量Qsolを様々に変えて定常で実験した結果を1つにまとめたものであり、同じエンジンでありながら可変ノズル53の開口割合が同じでも運転条件(Ne、Qsol)の相違によりあるいは運転条件が同じでも開口割合の相違によりシリンダ吸入ガス量Qcyl(=Qac+Qec)や実排気量Qexhがかなりバラツクことがわかる。このバラツキはエアフローメータ39やアクチュエータ54などの製作バラツキによるものである。こうしたQcylやQexhのバラツキにより、過給限界を超えてプロットされた条件のときオーバーブーストが生じてしまう。したがって、QcylやQexhのバラツキに伴うオーバーブーストを防止するため、実排気量Qexhに応じて変化する過給限界を判定値として予めテーブルにして設定しておき、運転中に演算したQcylと、そのときの実排気量Qexhから該テーブルを検索して得た判定値との比較結果より、Qcylが判定値以上のときオーバーブーストが生じると、この逆にQcylが判定値未満のときオーバーブーストが生じないと判定させる。
【0158】
なお、2つの実施形態は過給圧相当として吸入空気量を採用するタイプであるため、シリンダ吸入ガス量Qcylを縦軸に採ったが、過給圧そのものを採用するタイプのときには縦軸が実過給圧になる。これを図111に示すと、この場合にも図110と同様に、過給圧センサやアクチュエータなどの製作バラツキに起因して、同じエンジンでありながら可変ノズルの開口割合や運転条件(Ne、Qsol)の相違により実過給圧や実排気量Qexhがかなりバラツキ、こうした実過給圧やQexhのバラツキにより、過給限界を超えてプロットされた条件のときオーバーブーストが生じる。したがって、実過給圧やQexhのバラツキに伴うオーバーブーストを防止するには、実排気量Qexhに応じて変化する過給限界を判定値として予めテーブルにして設定しておき、運転中に検出した実過給圧と、そのときの実排気量Qexhから該テーブルを検索して得た判定値との比較結果により、実過給圧が判定値以上のときオーバーブーストが生じると、この逆に実過給圧が判定値未満のときオーバーブーストが生じないと判定させればよい。
【0159】
具体的には図42のステップ8で実排気量Qexhからたとえば図44を内容とするマップを検索することによりオーバーブースト判定吸入ガス量TQcyl(判定値)を演算し、上記のシリンダ吸入ガス量QcylとこのTQcylを図42のステップ9で比較する。QcylがTQcyl以上であるときもオーバーブーストが発生すると判定し、ステップ11、12の処理を実行する。
【0160】
一方、QcylがTQcyl未満のときにはオーバーブーストが発生しないので、ステップ9よりステップ10に進みオーバーブースト判定フラグFOVBST=0とする。
【0161】
図44に示したようにオーバーブースト判定吸入ガス量TQcylは、実排気量Qexhに対してほぼ山型になる特性である。これは図45に示すターボ過給機の効率特性を考慮したものである。すなわち、図45においてターボ過給機では実排気量Qexhが小さい値から増加するにつれて効率η(新気量)が増加し、さらに実排気量Qexhが増加すると効率ηが低下するので、これに合わせてTQcylを設定したものである。なお、縦軸は圧力比(マニホールド圧Pm/大気圧Pa)である。
【0162】
また、同じ実排気量Qexhでも大気圧Paが低くなるほどTQcylを小さくすることが好ましい(図44参照)。
【0163】
図46は(図41のステップ2のサブルーチン)はオーバーブースト解除移行フラグFCLROBを設定するためのものである。このフラグFCLROBを導入した理由は次の通りである。オーバーブーストの抑制は所定の時間(後述するオーバーブースト抑制時間TTMROB)だけ行われる。しかしながら、その時間が経過したからといって直ちに可変ノズル53を閉め側(過給圧が立ち上がる側)に戻すとそれが原因となってオーバーブーストを起こす恐れがある。そこで、このオーバーブースト解除移行フラグFCLROBを導入し、図47に示したように、オーバーブースト判定フラグFOVBSTを1より0とするタイミング(つまりオーバーブースト抑制を終了するタイミング)でこのオーバーブースト解除移行フラグFCLROBを0より1に切換え、オーバーブースト解除移行フラグFCLROB=1となっている期間で可変ノズル53をオーバーブースト抑制開始前の位置へとゆっくり戻すようにするものである。
【0164】
フローを具体的に説明すると、図46のステップ1ではオーバーブーストタイマTMROBとオーバーブースト判定フラグFOVBSTをみる。オーバーブーストタイマTMROBがオーバーブースト抑制時間TTMROB以下のときまたはオーバーブースト判定フラグFOVBST=1のときはオーバーブースト抑制中であるので、ステップ4に進んでオーバーブースト判定フラグFOVBST=1の状態を継続する。
【0165】
一方、それ以外のとき(たとえばオーバーブーストタイマTMROBがオーバーブースト抑制時間TTMROBを超えたときやオーバーブーストを抑制している途中でオーバーブーストが発生する条件でなくなったとき)にはステップ1よりステップ2、3に進み、オーバーブーストの抑制を終了して通常運転時に戻すためオーバーブースト判定フラグFOVBST=0とするとともに、オーバーブーストクリアタイマTMRCLROBをリセットする(TMRCLROB=0)。
【0166】
オーバーブーストクリアタイマTMRCLROBはオーバーブースト判定フラグFOVBST=0となってからの経過時間を計測するためのものである。なお、図示しないが、このタイマTMRCLROBのリセットもオーバーブースト判定フラグFOVBSTが1より0に切換わったタイミングだけとし、2回目以降はスルーする(ステップ3を飛ばす)。このタイマTMRCLROBもたとえばCPUの内部タイマで構成すればよく、このタイマのリセットによりタイマ値が時間とともに増加していく。
【0167】
ステップ5では同タイマTMRCLROBとオーバーブースト解除移行時間TTMRCLROBを比較する。タイマTMRCLROBをリセットした直後はTMRCLROB<TTMRCLROBであるためステップ7に進み、オーバーブースト解除移行フラグFCLROB=1とする。
【0168】
次回(つまり10ms後)よりステップ1、2、5と進み、タイマTMRCLROBとオーバーブースト解除移行時間TTMRCLROBを比較する。TMRCLROBがTTMRCLROB以下である間はステップ7の処理を繰り返し、やがてタイマTMRCLROBがTTMRCLROBを超えるとステップ5よりステップ6に進んで、オーバーブースト解除移行フラグFCLROB=0とする。これによって通常運転時に移行する。
【0169】
図46に用いた上記のオーバーブースト抑制時間TTMROBとオーバーブースト解除移行時間TTMRCLROBはそれぞれ図48、図51で示したように常時(たとえば10ms毎)演算している。
【0170】
まず図48から説明すると、ステップ1ではエンジン回転速度変化量DNEと燃料噴射量変化量DQSOLとからたとえば図49を内容とするマップを検索することによりオーバーブースト制御時間基本値TTMROB0を、またステップ2で実吸入空気量変化量DQACと、シリンダ吸入ガス量Qcylのオーバーブースト判定吸入ガス量TQcylからのずれとからたとえば図50を内容とするマップを検索することによりオーバーブースト制御時間の補正係数KTMROBを演算し、これらの積をステップ3においてオーバーブースト抑制時間TTMROBとして演算する。なお、DQSOL、DNE、DQAC、Qcyl、TQcylの演算方法は図42と同様であるので図48のフローに示していない。
【0171】
図49に示したようにDNEやDQSOLが大きいほどオーバーブースト制御時間基本値TTMROB0を大きくしているのは次の理由による。エンジン回転速度Neやエンジン負荷としての目標燃料噴射量Qsolの変化が大きいほどオーバーブーストが生じやすい。そこで、NeやQsolの変化が大きいほど(つまりDNEやDQSOLが大きいほど)オーバーブースト抑制時間が長くなるようにしたものである。図50のようにDQACやQcyl−TQcylが大きいほど補正係数KTMROBの値を大きくしているのも、実吸入空気量Qacの変化(つまりDQAC)や判定値からのずれ(つまりQcyl−TQcyl)が大きいほどオーバーブーストが発生しやすいので、これに合わせてオーバーブースト抑制時間が長くなるようにしたものである。
【0172】
次に、図51に移ると、ステップ1では大気圧センサ38(図1参照)により検出される大気圧Paからたとえば図52を内容とするテーブルを検索することによりオーバーブースト解除移行時間基本値TTMRCLROB0を、またステップ2で実排気量Qexh(図42ステップ3で得ている)からたとえば図53を内容とするテーブルを検索することによりオーバーブースト解除移行時間の補正係数KTMRCLROBを演算し、これらの積をステップ3でオーバーブースト解除移行時間TTMRCLROBとして演算する。
【0173】
図52のように大気圧Paが低くなる条件(たとえば高地)でオーバーブースト解除移行時間基本値TTMRCLROB0を大きくしたのは次の理由による。排気量は排気圧と大気圧の差圧に応じて大きくなるため大気圧が低い条件で排気量が大きくなり、これに応じてターボ過給機の行う仕事が大きくなる(オーバーブーストが生じやすくなる)。そこで、大気圧Paが低い条件ではオーバーブースト解除移行時間基本値TTMRCLROB0が大きくなるようにしたものである。図53のように実排気量Qexhが所定値以上の領域でオーバーブースト解除移行時間の補正係数KTMRCLROBを大きくしたのは、実排気量Qexhが所定値を超えたところからオーバーブーストが生じやすくなるので、これに応じて実排気量Qexhが所定値を超えた領域でオーバーブースト解除移行時間が大きくなるようにしたものである。
【0174】
図54、図59(図41のステップ3のサブルーチン)は可変ノズル53の目標開口割合Rvntを演算するためのものである(図54が第1実施形態、図59が第2実施形態)。
【0175】
ここで、可変ノズル53の開口割合とは、可変ノズル53の全開時のノズル面積に対する現在のノズル面積の比のことである。したがって、可変ノズル53の全開時に開口割合は100%、全閉時に開口割合は0%となる。開口割合を採用する理由は汎用性を持たせる(ターボ過給機の容量と関係ない値とする)ためである。もちろん、可変ノズルの開口面積を採用してもかまわわない。
【0176】
なお、実施形態のターボ過給機は、全開時に過給圧が最も小さく、全閉時に過給圧が最も高くなるタイプのものであるため、開口割合が小さいほど過給圧が高くなる。
【0177】
まず、第1実施形態の図54のほうから説明すると、ステップ1で目標吸入空気量tQac、実EGR量Qec、エンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、目標EGR率Megrを読み込む。
【0178】
ステップ2、3では
【0179】
【数22】
tQas0=(tQac+Qsol×QFGAN#)×Ne/KCON#、
Qes0=(Qec+Qsol×QFGAN#)×Ne/KCON#、
ただし、QFGAN#:ゲイン、
KCON#:定数、
の2つの式により、目標開口割合基本値を設定するための吸入空気量相当値tQas0(以下、この吸入空気量相当値を「設定吸入空気量相当値」という)と、同じく目標開口割合基本値を設定するためのEGR量相当値Qes0(以下、このEGR量相当値を「設定EGR量相当値」という)を演算する。数22式において、tQac、QecにQsol×QFGAN#を加算しているのは、設定吸入空気量相当値、設定EGR量相当値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、EGR量に変換するための値である。
【0180】
ステップ4〜10は目標EGR率Megrとオーバーブースト判定フラグFOVBSTに基づいて、
〈1〉Megr≧所定値KEMRAV#かつFOVBST=1のとき(EGRの作動域かつオーバーブースト抑制時)、
〈2〉Megr≧所定値KEMRAV#かつFOVBST=0のとき(EGRの作動域かつ通常運転時)、
〈3〉Megr<所定値KEMRAV#かつFOVBST=1のとき(EGRの非作動域かつオーバーブースト抑制時)、
〈4〉Megr<所定値KEMRAV#かつFOVBST=0のとき(EGRの非作動域かつ通常運転時)
の4つの場合分けを行い、4つの各場合に最適な開口割合を目標開口割合基本値Rvnt0(過給機の作動目標値)として設定する部分である。すなわち、〈1〉のときにはステップ7で設定吸入空気量相当値tQas0と設定EGR量相当値tQes0からたとえば図55を内容とするマップを検索することにより、また〈2〉のときにはステップ8で同じくtQas0とtQes0からたとえば図56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基本値Rvnt0を設定する。同様にして〈3〉のときにはステップ10でtQas0と目標燃料噴射量Qsolからたとえば図57を内容とするマップを検索することにより、また〈4〉のときにはステップ9で同じくtQas0とQsolからたとえば図58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基本値Rvnt0を設定する。
【0181】
一方、第2実施形態の図59のほうでは、設定EGR量相当値Qes0に代えて目標EGR率Megrを用いる点だけが第1実施形態と相違する(したがって図54のステップ3はない)。すなわち、〈1〉のときにステップ7でtQas0とMegrからたとえば図60を内容とするマップを検索することにより、また〈2〉のときステップ8でtQas0とMegrからたとえば図61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基本値Rvnt0を設定する。
【0182】
他は第1実施形態と同様であるため、フローの説明は省略する。
【0183】
ここで、図60、図61の特性は、縦軸が図55、図56と相違するものの、基本的に図55、図56と変わるものでないため、図55、図56のほうで目標開口割合基本値Rvnt0の特性を説明する。
【0184】
図55、図56に示すように、設定吸入空気量相当値tQas0の大きな右側の領域において設定EGR量相当値Qes0が増えるほど目標開口割合基本値を小さくしている。これは、EGR量が多くなるとそのぶん新気が減り、これによって空燃比がリッチ側に傾くとスモークが発生するので、EGR量が多くなるほど目標開口割合基本値を小さくして過給圧を高める必要があるからである。
【0185】
また、図55、図56で代表させた目標開口割合基本値の傾向は、燃費重視と排気重視に共通のもので、両者の違いは具体的な数値にある。たとえば、同図において最小の数値は、ターボ過給機が効率よく働く値であるため、燃費重視の設定例、排気重視の設定例とも同じであるのに対して、数値が大きい領域では燃費重視の設定例と排気重視の設定例とで異なり、tQas0とQes0が同じ条件のとき燃費重視の設定例ほうが大きくなる。なお、目標開口割合基本値を加速重視の設定例とすることもできる。
【0186】
ここで、燃費重視、排気重視、加速性重視の3つの特性のいずれを採用するかについては、図62によりまとめて説明すると(ただし上記〈1〉と〈2〉の場合である)、同図はエンジン回転速度とエンジントルクが一定の条件のもとで、EGR率を大と小で相違させた場合に、燃費、排気(NOxとPM)、吸入空気量がどのように変化するかを示したものである。同図より、エンジン回転速度とエンジントルクが同一でも、燃費が最良となる可変ノズルの開口面積、排気が最良となる可変ノズルの開口面積、吸入空気量が最大となる(つまり加速性が最良となる)可変ノズルの開口面積はそれぞれ異なることがわかる。したがって、たとえば燃費重視の特性を作成するには、エンジン回転速度とエンジントルクを相違させて、燃費が最良となる開口面積(開口割合)のデータを多数求め、これらデータを改めて、tQas0とQes0(Megr)をパラメータとするマップに割り付ければよいわけである。
【0187】
次に、オーバーブースト抑制時の目標開口割合基本値(第1実施形態では図55と図57、第2実施形態では図60と図57参照)を通常運転時の目標開口割合基本値(第1実施形態では図56と図58、第2実施形態では図61と図58参照)より大きくしている。これは、オーバーブースト抑制のためには過給圧を弱める側つまり可変ノズル53を開く側(Rvnt0を大きくする側)にすればよいからである。
【0188】
なお、目標開口割合基本値の設定は上記のものに限られるものでない。第1実施形態では図55、図56のように設定吸入空気量相当値tQas0と設定EGR量相当値Qes0とから目標開口割合基本値を設定しているが、これに代えて、目標吸入空気量tQacと実EGR量Qecから設定してもかまわない。さらに、これに代えて目標吸入空気量tQacと目標EGR量(Qec0)から設定してもかまわない。同様にして、第2実施形態では図60、図61のように設定吸入空気量相当値tQas0と目標EGR率Megrから目標開口割合基本値を設定しているが、これに代えて、目標吸入空気量tQacと実EGR率Megrdから設定してもかまわない。さらに、これに代えて目標吸入空気量tQacと目標EGR率Megrから設定してもかまわない。
【0189】
このように、目標吸入空気量tQacと実EGR量Qecとに基づいて、また目標吸入空気量tQacと実EGR率Megrdとに基づいて過給機の作動目標値である目標開口割合基本値Rvnt0を設定すると、EGR装置の制御目標値である目標EGR量(Qec0)や目標EGR率Megrが変化しても、燃費、排気、加速性を最適にする目標吸入空気量が得られることになり、過渡を含めたターボ過給機とEGR装置の制御性が向上し、これによってお互いの性能を十分に発揮させることができる。また、適合の簡易化、ロジックの簡易化も可能である。
【0190】
特に過渡時には、目標EGR量や目標EGR率Megrがステップ的に変化しても、実EGR量Qecや実EGR率Megrdが目標EGR量や目標EGR率Megrに追いつくまでに遅れがあり、目標EGR量や目標EGR率Megrからのずれ分だけ目標開口割合基本値Rvnt0に誤差が生じ、燃費、排気、加速性を最適にする目標吸入空気量が得られなくなる可能性があるが、目標開口割合基本値Rvnt0を設定するに際して、目標EGR量に遅れ処理を施した値である実EGR量Qecを、また目標EGR率Megrに遅れ処理を施した値である実EGR量Megrdを用いれば、過渡時においても、燃費、排気、加速性を最適にする目標吸入空気量が得られるようにターボ過給機を制御できる。
【0191】
図54においてステップ11ではオーバーブースト解除移行フラグFCLROBをみる。FCLROB=1のとき(オーバーブースト解除移行時)にはステップ13に進み、
【0192】
【数23】
Rvnt=(1/TMRCLROB#)×Rvnt0+(1−(1/TMRCLROB#))×Rvntn-1
ただし、TMRCLROB#:時定数、
Rvntn-1:前回のRvnt、
の式により、目標開口割合基本値Rvnt0に対して遅れ処理を行って目標開口割合Rvntを演算する。このオーバーブースト解除移行時の処理は、オーバーブースト抑制時に可変ノズル53を開き側(過給圧の立ち上がらない側)にしていた後に、急に可変ノズル53を閉め側(過給圧の立ち上がる側)に戻すとそれが原因となってオーバーブーストを起こす恐れがあるため、可変ノズル53をゆっくりと閉じ側に戻すようにするものである。
【0193】
そして、フラグFCLROB=0になる(オーバーブースト解除移行が終了する)と、ステップ11よりステップ12に進み、目標開口割合基本値Rvnt0をそのまま目標開口割合Rvntとする。
【0194】
図63(図41のステップ4のサブルーチン)は上記のようにして求めた目標開口割合Rvntに対して、吸気系のダイナミクスを補償するため、進み処理を行うものである。
【0195】
アクチュエータ54への制御指令値に対する新気量の応答遅れは、吸排気のガス流れの応答遅れ、ターボラグ、アクチュエータ54そのものの応答遅れからなるため、本実施形態ではターボラグを吸排気のガス流れの応答遅れに含めて、アクチュエータ54そのものの応答遅れと分離し、ターボラグを含めた吸排気のガス流れの応答遅れ(この遅れを以下「過給機・吸排気の応答遅れ」という。)とアクチュエータ54そのものの各応答遅れに対して独立に進み処理を行う。
【0196】
このうち図63では過給機・吸排気の応答遅れだけを考慮して進み処理を行う(アクチュエータ54の応答遅れだけを考慮した進み処理は図85参照)。この場合に、過給機・吸排気の応答遅れの時定数は排気量に大きく依存するので、進み補正ゲインGkvntと進み補正の時定数相当値Tcvntとを排気量をパラメータとして設定する。さらに、可変ノズル53を開く側に動かす場合と閉じる側に動かす場合とで応答の時定数が違うため、各場合に応じたものとする。以下詳述する。
【0197】
図63においてステップ1で目標開口割合Rvnt、目標吸入空気量遅れ処理値tQacd、目標燃料噴射量Qsol、エンジン回転速度Neを読み込み、ステップ2では、
【0198】
【数24】
Tqexh=(tQacd+Qsol×QFGAN#)×Ne/KCON#、
ただし、QFGAN#:ゲイン、
KCON#:定数、
の式で実排気量相当値Tqexh[mg/st.cyl]を演算する。このTqexhは、数22式のうちの設定吸入空気量相当値tQas0を求める上段の式において目標吸入空気量tQacに代えて目標吸入空気量遅れ処理値tQacdを用いて得られる値である。これは、実際の排気量が応答するときの時定数とほぼ同じ時定数で変化する信号を作ったものである。たとえば、目標燃料噴射量Qsolをステップ的に増加させたときの変化を図64に示すと、実際の排気量の変化(最下段の破線参照)に対して、実排気量相当値Tqexh(最下段の実線参照)が応答よく追従している。
【0199】
図63のステップ3では目標開口割合Rvntと前回の予想開口割合であるCavntn-1を比較する。ここで、予想開口割合Cavntとは、すぐ後で述べるように、目標開口割合Rvntの加重平均値である(図63のステップ11参照)。
【0200】
Rvnt>Cavntn-1であれば(可変ノズル53を開く側に動かしているとき)、ステップ4、5に進み、実排気量相当値Tqexhdからたとえば図65を内容とするテーブルを検索して得た値TGKVNTOを進み補正ゲインGkvnt、同じく実排気量相当値Tqexhdからたとえば図67を内容とするテーブルを検索して得た値TTCVNTOを進み補正の時定数相当値Tcvntとして設定し、これに対して、Rvnt<Cavntn-1であるとき(可変ノズル53を閉じる側に動かしているとき)は、ステップ7、8に進み、実排気量相当値Tqexhdからたとえば図66を内容とするテーブルを検索して得た値TGKVNTCを進み補正ゲインGkvnt、同じく実排気量相当値Tqexhdからたとえば図68を内容とするテーブルを検索して得た値TTCVNTCを進み補正の時定数相当値Tcvntとして設定する。また、RvntとCavntn-1が同一であればステップ9、10に進み、進み処理の安定性を確保するため前回の進み補正ゲイン、進み補正の時定数相当値を維持する。
【0201】
進み補正ゲインGkvntを定める上記のテーブル値TGKVNTO、TGKVNTCは図65、図66に示したように実排気量相当値Tqexhdが小さくなるほど大きくなる値である。これは、排気量が小さいほど過給機・吸排気の応答遅れが大きくなるので、小排気量域ほど進み補正ゲインGkvntを大きくしたものである。また、実排気量相当値Tqexhdが同じでも可変ノズル53を閉じる側に動かす場合(図66)のほうを開く側に動かす場合(図65)よりテーブル値を大きくしているのは、閉じる側に動かすほうが過給圧が立ちづらいので補正ゲインを大きくする必要があるからある。
【0202】
進み補正の時定数相当値Tcvntを定める上記のテーブル値TTCVNTO、TTCVNTCは図67、図68に示したように実排気量相当値Tqexhdが小さくなるほど小さくなる値である。これは、排気量が小さいほど過給機・吸排気の応答遅れの時定数が大きくなるので、時定数を小排気量域ほど大きく(したがって時定数と逆数の関係にある時定数相当値Tcvntを小排気量域ほど小さく)したものである。また、実排気量相当値Tqexhdが同じでも可変ノズル53を閉じる側に動かす場合(図68)のほうを開く側に動かす場合(図67)よりテーブル値を小さくしているのは、閉じる側に動かすほうが時定数が大きいのでこれに合わせたものである。
【0203】
図63のステップ11ではこのようにして求めた進み補正の時定数相当値Tcvntと目標開口割合Rvntを用いて、
【0204】
【数25】
Cavnt=Rvnt×Tcvnt+Cavntn-1×(1−Tcvnt)、
ただし、Cavntn-1:前回のCavnt、
の式により予想開口割合Cavntを演算し、この値と目標開口割合Rvntからステップ12において、
【0205】
【数26】
Avnt f=Gkvnt×Rvnt−(Gkvnt−1)×Cavntn-1
ただし、Cavntn-1:前回のCavnt、
の式により進み補正を行い、目標開口割合のフィードフォワード量Avnt fを演算する。ステップ11、12の進み処理そのものは、図7のステップ4、5に示した進み処理と基本的に同様である。
【0206】
さらに図63のステップ13では
【0207】
【数27】
Rvnte=Rvnt×TCVNT#+(1−TCVNT#)×Rvnten-1
ただし、TCVNT#:アクチュエータ54の応答遅れの時定数、
Rvnten-1:前回のRvnte、
の式により、目標開口割合Rvntに対して遅れ処理を行って実開口割合Rvnteを演算する。アクチュエータ54そのものの応答遅れの時定数TCVNT#はアクチュエータ54を可変ノズル53の開き側に動かす場合も閉じ側に動かす場合も変わらないため一定値である。
【0208】
この実開口割合Rvnteは、後述するフィードバックゲインの設定に際してのPIゲイン開口割合補正係数Gkvavntの演算(図72のステップ7、図76)、開口割合学習値の反映領域で用いられる開口割合反映係数Gkvntlavの演算(図80のステップ9、図83)に用いられる。
【0209】
図69(図41のステップ5のサブルーチン)は開口割合補正値(開口割合のフィードバック量Avnt fbと開口割合学習値Ravlr)を演算するためのもので、一定時間毎(10ms毎)に実行する。図69は図41に対してはサブルーチンであるが、図69の各ステップの処理に対してさらに下位のサブルーチンを用意しているため、この下位のサブルーチンを中心に説明する。
【0210】
図70(図69のステップ1のサブルーチン)は開口割合のフィードバックの許可判定を行うためのものである。
【0211】
まず、ステップ1では開口割合のフィードバック領域にあるかどうかをみる。図71に示したようにフィードバック領域(図ではF/B領域で略記)とは低負荷かつ低流量の領域を除いた残りの領域である。低負荷かつ低流量の領域を除いたのは、この領域では可変ノズル53の開口割合を変化させても新気量を殆ど変化させることができない(つまり開口割合の変化に対する新気量の感度が小さい)からである。これによって開口割合の変化に対する排気量の感度が小さい領域での吸入空気量制御(過給圧制御)の安定性を高めることができる。
【0212】
なお、フィードバック領域と非フィードバック領域の境界にヒステリシス領域を設けている。
【0213】
運転条件(Ne、負荷)がフィードバック領域にある場合は、図70のステップ2でフィードバック領域フラグFVNFBNEQF=1とし、そうでないときはステップ3で同フラグFVNFBNEQF=0とする。
【0214】
ステップ4〜6では目標EGR率Megr、指令開口割合クランプフラグFCLPVNDTY(図85で後述する)の前回値であるFCLPVNDTYn-1、エアフローメータ故障フラグFDGMAFに基づき、開口割合のフィードバック許可条件であるかどうかを判定する。すなわち、
ステップ4:Megr>所定値KVNFBMEGR#である(EGRの作動域)、
ステップ5:FCLPVNDTYn-1=1である(指令開口割合Avntのクランプ時)、
ステップ6:FDGMAF=1である(エアフローメータの故障時)
のいずれが成立するときステップ8に進み、開口割合のフィードバックを禁止するためフィードバック許可フラグFVNFB=0とし、それ以外の場合にステップ7に進んで同フラグFVNFB=1とする。
【0215】
EGRの作動域で開口割合のフィードバックを禁止するのは次の理由からである。EGRの作動域ではEGR弁開度をフィードバック制御するので、この領域で可変ノズル53の開口割合をもフィードバック制御すると、2つのフィードバック制御の干渉によるハンチングが生じるので、これを避けるためである。
【0216】
指令開口割合Avntがクランプされている場合にフィードバックを禁止するのは次の理由による。指令開口割合Avntがクランプされるのは、後述するように指令開口割合Avntの変化が収束した場合である(図85のステップ2、9参照)。したがって、指令開口割合Avntがクランプされている場合には開口割合をそれ以上フィードバック制御する必要がないからである。また、エアフローメータの故障時にフィードバックを禁止するのはフェールセーフのためである。
【0217】
図72(図69のステップ2のサブルーチン)は開口割合のフィードバック制御に用いるフィードバックゲインを設定するためのものである。
【0218】
ステップ1では目標吸入空気量遅れ処理値tQacd、実吸入空気量Qac、実排気量相当値Tqexhd、実開口割合Rvnteを読み込む。
【0219】
ステップ2ではフィードバック許可フラグFVNFBをみる。フラグFVNFB=1である(開口割合のフィードバック制御を行う)ときは、ステップ4において
【0220】
【数28】
Eqac0=Qac−tQacd
の式により、実吸入空気量Qacの目標値(tQacd)からの制御誤差Eqac0を演算する。
【0221】
ここで、通常のフィードバック制御では、運転条件により設定される目標吸入空気量tQacがそのままフィードバック制御における目標となるが、本実施形態では無駄時間および応答の時定数がともに大きな制御対象であるため、数28式のように目標吸入空気量遅れ処理値tQacdをフィードバック制御における目標値として制御誤差Eqac0を求めている(後述する図77のステップ4も同じ)。
【0222】
一方、フラグFVNFB=0である(開口割合のフィードバック制御を行わない)ときにはステップ3に進み、制御誤差Eqac0=0とする。
【0223】
ステップ5では制御誤差Eqac0からたとえば図73、図74を内容とするテーブルを検索することにより比例ゲイン基本値Gkvntp0、積分ゲイン基本値Gkvnti0を演算する。図73、図74において不感帯が設けてあるのは目標値の近傍での制御安定性を得るためである。
【0224】
図72のステップ6、7では実排気量相当値Tqexhdからたとえば図75を内容とするテーブルを検索することによりPIゲインの排気量補正係数Gkvqexhを、また実開口割合Rvnteからたとえば図76を内容とするテーブルを検索することによりPIゲインの開口割合補正係数Gkvavntを演算し、ステップ8において
【0225】
【数29】
Gkvntp=Gkvntp0×Gkvqexh×Gkvavnt、
Gkvnti=Gkvnti0×Gkvqexh×Gkvavnt、
の式により比例ゲインGkvntp、積分ゲインGkvntiを演算する。
図75に示したように、PIゲインの排気量補正係数Gkvqexhは実排気量相当値Tqexhdが大きくなるほど小さくなる値である。これは、可変ノズル53の開口割合の変化幅は同じでも大排気量側のほうが小排気量側より目標へと近づけやすいので(図103参照)、補正係数としては大排気量側のほうが小排気量側より小さくてよいからである。
【0226】
図76のように、PIゲインの開口割合補正係数Gkvavntは実開口割合Rvnteが小さくなるほど小さくなる値である。可変ノズル53が閉じている側(実開口割合Rvnteが小さい側)のほうが可変ノズル53が開いている側(実開口割合Rvnteが大きい側)より過給圧が立っているため、可変ノズル53が閉じている側のほうが可変ノズル53の開口割合を少し変化させただけでも新気量が敏感に変化するので(図104参照)、これに合わせて可変ノズル53が閉じているほど補正係数を小さくする必要があるからである。
【0227】
図75、図76に対するより正確な図を図105、図106に示す。
【0228】
図77(図69のステップ3のサブルーチン)は開口割合のフィードバック量Avnt fbを演算するためのものである。
【0229】
ステップ1〜4では図72のステップ1〜4と同様にしてフィードバック許可フラグFVNFBの値に応じて制御誤差Eqacを演算したあと、ステップ5で、
【0230】
【数30】
Ravfbp=Gkvntp×Eqac
の式により比例補正値Ravfbpを、またステップ6で
【0231】
【数31】
Ravfbi=Ravfbin-1+Gkvnti×Eqac−dTravlr、
ただし、Ravfbin-1:前回のRavfbi、
dTravlr:開口割合学習値の変化分、
の式により積分補正値Ravfbiを演算し、ステップ7においてこれらの和を開口割合のフィードバック量Avnt fbとして算出する。
【0232】
ここで、数31式の右辺第2項までが通常の学習動作の場合で、本実施形態では新たに右辺第3項を追加し、今回の積分補正値であるRavfbin-1+Gkvnti×Eqacより開口割合学習値Travlrの前回から今回までの変化分であるdTravlrを差し引くようにしている(積分補正値と開口割合学習値の演算周期は10msで同じ)。開口割合学習値Ravlrは後述するように積分補正値Ravfbiに基づいて更新するものであり(図80のステップ2〜6参照)、こうして積分補正値Ravfbiの全部または一部を開口割合学習値Ravlrに置き換える一方で、開口割合学習値Ravlrに置き換えた分だけ次のサイクルで積分補正値から減算するようにしているのは、トータルの開口割合補正値(=Avnt fb+Travlr)を開口割合学習中、一定とするためである。
【0233】
図78(図69のステップ4のサブルーチン)は開口割合学習に用いる学習許可フラグFVNLRを設定するためのものである。ステップ1で目標EGR率Megr、大気圧Pa、水温Tw、制御誤差Eqac0(図72により得ている)、目標吸入空気量遅れ処理値tQacdを読み込む。
【0234】
学習許可条件の判定は、ステップ2〜9の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目の全てが満たされたときに開口割合学習を許可し、一つでも反するときには開口割合学習を禁止する。すなわち、
ステップ2:学習領域にある、
ステップ3:フィードバック許可フラグFVNFB=1である、
ステップ4:Megrが所定値KVNLRMEGR#以下である(つまりEGRの非作動域)、
ステップ5:Paが所定値KVNLRPA#以上である(高地でない)、
ステップ6:Twが所定値KVNLRTW#以上である(暖機完了している)、
ステップ7:tQacdに対するEqac0の比の絶対値が所定値KVNLREQA#以下である(外乱が入っていない)、
ステップ8:オーバーブースト判定フラグFOVRBST=0かつオーバーブースト解除移行フラグFCLROB=0である、
ステップ9:エアフローメータ故障判定フラグFDGMAF=0である
のすべてが成立するとき、ステップ10で開口割合学習を許可するため学習許可フラグFVNLR=1とし、そうでなければステップ11に移行し、開口割合学習を禁止するため学習許可フラグFVNLR=0とする。
【0235】
なお、ステップ7で制御誤差Eqac0と目標(tQacd)の比率を採っているのは、目標が変化しても目標に対する制御誤差の比率を一定にしたいためである。簡単には、制御誤差の絶対値と所定値を比較させるようにしてもよい。
【0236】
ここで、学習領域としては図79に示したようにエンジン負荷としての目標燃料噴射量Qsolとエンジン回転速度Neに対して所定の領域が予め与えられている。ただし、図79はあくまでモデル的に示したに過ぎず、実際には図71のように開口割合のフィードバック領域中の一部に設けている。学習領域の望ましい条件としては、開口割合学習の感度がよい(開口割合に対する新気量の変化が大きい)ことが挙げられる。
【0237】
図80(図69のステップ5のサブルーチン)は開口割合学習値Ravlrを演算するためのものである。
【0238】
ステップ1ではメモリEEPROM(不揮発性RAM)に格納されている開口割合学習値Ravlrを読み出し、前回の開口割合学習値であるRavlrzとしてストアした後、ステップ2で学習許可フラグFVNLRをみる。学習許可フラグFVNLR=1のときにはステップ3〜6に進んで通常の学習方法と同じに開口割合学習値を演算(更新)する。すなわち、ステップ3、4で開口割合のフィードバック量としての積分補正値Ravfbiを開口割合学習初期値Ravlr0に入れ、運転条件(Ne、Qsol)からたとえば図81を内容とするマップを検索することにより学習速度Kvntlrnを演算し、これら開口割合学習初期値Ravlr0、学習速度Kvntlrnを用い、ステップ5において
【0239】
【数32】
Ravlr=Ravlr0×Kvntlrn+(1−Kvntlrn)×Ravlrn-1
ただし、Ravlr:更新後の開口割合学習値、
Ravlrn-1:更新前の開口割合学習値(=学習値読み出し値)、
の式により加重平均処理を行い、更新後の開口割合学習値をステップ6で上記メモリEEPROMにストアする(更新前の値に対して更新後の値を上書きする)。これによって、たとえば学習速度Kvntlrnが最大の1であれば積分補正値Ravfbiの全部が、また学習速度Kvntlrnが1より小さいときには積分補正値Ravfbiの一部が開口割合学習値Ravlrに置き換えられる。
【0240】
図81に示したように学習速度KvntlrnはQsol、Neが大きくなるほど大きくなる値(ただし、Kvntlrn≦1)としている。これは、Qsol、Neが大きくなるほど感度が高い(開口割合に対する新気量の変化が大きい)ことに対応して、Qsol、Neが大きくなるほど開口割合学習を早く終わらせるためである。
【0241】
一方、学習許可フラグFVNLR=0のときは学習領域外であるため、開口割合学習値を演算(更新)することはできない。
【0242】
しかしながら、この場合に本実施形態では図80のステップ7〜10を新たに追加し、学習領域で得た開口割合学習値Ravlrを学習領域外に反映させるための開口割合学習値を演算する。ただし、学習領域外で演算する開口割合学習値も、学習値の記号としては学習領域で更新する開口割合学習値と同じRavlrを用いる。開口割合学習値を反映させるための開口割合学習値を演算する領域は、開口割合のフィードバック領域のうち学習領域を除いた領域である。
【0243】
具体的には図80のステップ7で前回の開口割合学習値であるRavlrn-1(ステップ7の処理を実行する直前にメモリEEPROMに格納されている開口割合学習値)を開口割合学習初期値Ravlr0に入れる。ステップ8、9では、運転条件(Qsol、Ne)からたとえば図82を内容とするマップを検索することにより開口割合学習値の運転領域反映係数Gkvntlnqを、また実開口割合Rvnte(過給圧の作動実際値)からたとえば図83を内容とするテーブルを検索することにより開口割合学習値の開口割合反映係数Gkvntlavを演算し、図80のステップ10において
【0244】
【数33】
Ravlr=Ravlr0×Gkvntlnq×Gkvntlav
の式により反映領域における開口割合学習値Ravlrを演算する。
【0245】
数33式により得た開口割合学習値はあくまで学習領域の外に開口割合学習値を反映させるためだけに用いるので、学習領域で更新される開口割合学習値と相違して、メモリEEPROMにストアすることはしない(ステップ6に対応するステップがない)。
【0246】
図82に示したように運転領域反映係数Gkvntlnqは学習領域より外れるほど1より小さくなる値である(学習領域で最大の1)。これは、学習領域の近くでは学習領域とほぼ同等の学習値でよいとみなせるのに対して、学習領域から大きく外れた領域でも学習領域と同じ開口割合学習値を与えたのでは真の開口割合学習値からのずれが大きすぎ、オーバーブーストが生じる可能性があるので、これを避けるため学習領域より外れるほど反映係数を小さくしたものである。
【0247】
図83のように開口割合反映係数Gkvntlavは実開口割合Rvnteが小さい領域で小さくなる値である。これは、開口割合に対する新気量の特性が反比例特性にほぼ類似の特性であり、開口割合が小さい領域(過給圧の立ち上がりが急激な領域)においても開口割合が大きい領域(過給圧の立ち上がりが悪い領域)と同じ開口割合学習値を与えたのでは開口割合学習値が大きすぎ、オーバーブーストが生じる可能性があるので、開口割合が小さい領域では開口割合が大きい領域よりも小さな反映係数を与えるようにしたものである。
【0248】
図80のステップ11では、このようにして求めた開口割合学習値Ravlrと前回の開口割合学習値であるRavlrzとから
【0249】
【数34】
dTravlr=Ravlr−Ravlrz
の式により開口割合学習値の変化分(演算周期10ms当たりの変化分)dTravlrを演算する。この変化分dTravlrが開口割合のフィードバック量Avnt fbの演算に用いられる(図77のステップ6参照)。したがって、本実施形態では、学習領域に限らず反映領域においてもトータルの開口割合補正値が一定に保たれる。
【0250】
これで図69の説明をすべて終了する。
【0251】
次に、図84(図41のステップ6のサブルーチン)は最終指令開口割合Trvntを演算するためのものである。
【0252】
ステップ1で目標開口割合のフィードフォワード量Avnt f、開口割合のフィードバック量Avnt fb、開口割合学習値Ravlrを読み込み、これらをステップ2において加算した値を指令開口割合Avntとして算出する。
【0253】
ステップ3では、アクチュエータ54のダイナミクスを補償するため、進み処理を行う。これは、アクチュエータ54が圧力アクチュエータである場合には、ステップモータである場合と異なり無視できないほどの応答遅れがあるためである。このアクチュエータ54の進み処理については図85により説明する。
【0254】
図85(図84のステップ3のサブルーチン)においてステップ1で指令開口割合Avnt(図84のステップ2で得ている)を読み込み、この値と前回の指令開口割合であるAvntn-1との差の絶対値を所定値EPSDTY#と比較する。AvntとAvntn-1との差の絶対値が所定値EPSDTY#以上のとき(指令開口割合が変化途中にある)にはステップ3で指令開口割合のクランプフラグFCLPVNDTY=0とし、AvntとAvntn-1との差の絶対値が所定値EPSDTY#未満になると、ステップ2よりステップ9に進み、指令開口割合のクランプフラグFCLPVNDTY=1とする。
【0255】
クランプフラグFCLPVNDTYは本実施形態で新たに導入したもので、開口割合のフィードバック制御を禁止するために用いられる(図70参照)。すなわち、クランプフラグFCLPVNDTY=1になると、次回からフィードバック制御が禁止される。これは、クランプフラグFCLPVNDTY=1(つまり指令開口割合Avntの変化が所定値未満になった)より指令開口割合Avntの変化が収束したと判断され、この場合には開口割合をそれ以上フィードバック制御する必要がないからである。
【0256】
ステップ3クランプフラグFCLPVNDTY=0とした後はステップ4以降に進む。
【0257】
ステップ4では指令開口割合Avntと前回の指令開口割合であるAvntn-1を比較する。Avnt>Avntn-1であれば(アクチュエータ54を可変ノズル53の開き側に動かしているとき)、ステップ5、6に進み、所定値GKVACTP#をアクチュエータ進み補正ゲインGkact、所定値TCVACTP#をアクチュエータ進み補正の時定数相当値Tcactとして設定し、これに対して、Avnt<Avntn-1であるとき(アクチュエータ54を可変ノズル53の閉じ側に動かしているとき)は、ステップ7、8に進み、所定値GKVACTN#をアクチュエータ進み補正ゲインGkact、所定値TCVACTN#をアクチュエータ進み補正の時定数相当値Tcactとして設定する。
【0258】
アクチュエータ54を可変ノズル53の開き側に動かしているときと閉じ側に動かしているときとでアクチュエータ進み補正ゲインGkact、アクチュエータ進み補正の時定数相当値Tcactを相違させ、GKVACTP#<GKVACTN#、TCVACTP#<TCVACTN#としている。これは、アクチュエータ54を可変ノズル53の閉じ側に動かすときは、排気圧に抗する必要があるので、そのぶんゲインGkactを大きくし、かつ時定数を小さくする(時定数と逆数の関係にある時定数相当値Tcactは大きくする)必要があるからである。
【0259】
一方、ステップ9でクランプフラグFCLPVNDTY=1とした後には、圧力アクチュエータ進み処理の安定性を確保するためステップ10、11に進み、前回のアクチュエータ進み補正ゲイン、アクチュエータ進み補正の時定数相当値を維持する。
【0260】
ステップ12ではこのようにして求めたアクチュエータ進み補正の時定数相当値Tcactと指令開口割合Avntを用いて、
【0261】
【数35】
Cvact=Avnt×Tcact+Cvactn-1×(1−Tcact)、
ただし、Cvactn-1:前回のCvact、
の式により予想開口割合Cvactを演算し、この値と指令開口割合Avntからステップ13において、
【0262】
【数36】
Trvnt=Gkact×Avnt−(Gkact−1)×Cvactn-1
ただし、Cvactn-1:前回のCvact、
の式により進み補正を行い、最終指令開口割合Trvntを演算する。ステップ12、13の進み処理そのものも、図7のステップ4、5に示した進み処理と基本的に同様である。
【0263】
このように、図85のフローではアクチュエータ54の応答遅れだけを考慮した進み処理を行う(過給機・吸排気の応答遅れだけを考慮した進み処理は図63で前述した)。
【0264】
このようにして、アクチュエータ54そのものの応答遅れを考慮した進み処理を行った後の値である最終指令開口割合Trvntを演算したら図84に戻りステップ4でこの最終指令開口割合Trvntからたとえば図86を内容とするテーブル(線型化テーブル)を検索することにより指令開口割合線型化処理値Ratdtyを設定する。
【0265】
この線型化処理は、図86のように開口割合(あるいは開口面積)に対して、アクチュエータへの指令信号が非線型な特性を有する場合に必要となるものである。
【0266】
図87(図41のステップ7のサブルーチン)は圧力制御弁56に与えるONデューティ値(以下、単に「デューティ値」という)である制御指令デューティ値Dtyvntを設定するためのものである。まず、ステップ1でエンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、指令開口割合線型化処理値Ratdty、アクチュエータ54の時定数相当値Tcact、水温Twを読み込む。
【0267】
ステップ2ではデューティ選択信号フラグの設定を行う。このフラグ設定については図88のフローにより説明する。図88において、ステップ1で指令開口割合Avntとアクチュエータ54の時定数相当値Tcactを読み込み、これらからステップ2において、
【0268】
【数37】
Adlyvnt=Avnt×Tcact+Adlyvntn-1×(1−Tcact)、
ただし、Adlyvntn-1:前回のAdlyvnt、
の式により遅れ処理を行って予想開口割合Adlyvntを演算し、この値と前回の予想開口割合のM(ただしMは整数の定数)回前の値であるAdlyvntn-Mとをステップ3において比較する。
【0269】
Adlyvnt≧Adlyvntn-Mであるとき(増加傾向または定常状態にあるとき)は、増加傾向または定常状態にあることを示すためステップ4で作動方向指令フラグfvnt=1とし、それ以外ではステップ5で作動方向指令フラグfvnt=0とする。ステップ6ではさらに増加傾向である場合と定常状態とを分離するため、AdlyvntとAdlyvntn-Mを比較し、Adlyvnt=Adlyvntn-Mであるときは、ステップ7でデューティ保持フラグfvnt2=1とし、それ以外ではステップ8でデューティ保持フラグfvnt2=0とする。
【0270】
このようにして2つのフラグfvnt、fvnt2の設定を終了したら、図87のステップ3に戻り、デューティ値の温度補正量Dty tを演算する。この演算については図89のフローより説明する。
【0271】
図89において、ステップ1でエンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、水温Twを読み込み、このうちNeとQsolからステップ2においてたとえば図90を内容とするマップを検索すること等により基本排気温度Texhbを演算する。ここで、Texhbは暖機完了後の排気温度である。これに対して暖機途中であれば暖機完了後の排気温度とは異なってくるため、ステップ3で水温Twよりたとえば図91を内容とするテーブルを検索すこと等により排気温度の水温補正係数Ktexh twを演算し、この値をステップ4において上記の基本排気温度に乗算した値を排気温度Texhiとして演算する。
【0272】
ステップ5ではこの排気温度Texhiから
【0273】
【数38】
Texhdly=Texhi×KEXH#+Texhdlyn-1×(1−KEXH#)、
ただし、KEXH#:定数、
Texhdlyn-1:前回のTexhdly、
の式により遅れ処理を行った値を実排気温度Texhdlyとして演算する。これは、熱慣性分の遅れ処理を行うものである。
【0274】
ステップ6では基本排気温度Texhbとこの実排気温度Texhdlyとの差dTexhを演算し、この差dTexhからステップ7においてたとえば図92を内容とするテーブルを検索すること等によりデューティ値の温度補正量Dty tを演算する。ステップ6、7は、後述するヒステリシス対応に用いるマップ(Duty p、Duty n、Duty p、Duty nのマップ)を暖機完了後に対して設定することを念頭に置き、その状態からの差分(つまりdTexh)に応じた補正量を持たせるものである。なお、温度補正量Dty tによる補正は、雰囲気温度による温度特性を有するアクチュエータを使用する場合に必要となる処理である(図93参照)。
【0275】
このようにして温度補正量Dty tの演算が終了したら、図87のステップ4に戻る。
【0276】
図87のステップ4〜9はヒステリシス処理を行うものである。この処理を図98を用いて先に説明しておくと、これは、指令開口割合線型化処理値Ratdtyが増加傾向にあるときに上側の特性(Duty pを可変ノズル全開時の指令信号、Duty pを可変ノズル全閉時の指令信号とする直線特性)を用いるのに対して、指令開口割合線型化処理値Ratdtyが減少傾向にあるときには、もう一つの下側の特性(Duty nを可変ノズル全開時の指令信号、Duty を可変ノズル全閉時の指令信号とする直線特性)を用いるものである。なお、Ratdtyが1に近い領域で2つの特性がひっくり返っている領域があるが、この領域が実際に使われることはない。
【0277】
図87に戻り、ステップ4でフラグfvnt1をみる。fvnt=1のとき(すなわち開口割合が増加傾向にあるかまたは定常状態にあるとき)は、ステップ5、6に進み、たとえば図94を内容とするマップ(Duty pマップ)と図95を内容とするマップ(Duty pマップ)を検索することにより可変ノズル全閉時のデューティ値Duty hと可変ノズル全開時のデューティ値Duty lをそれぞれ設定する。一方、fvnt=0のとき(すなわち開口割合が減少傾向にあるとき)は、ステップ7、8に進み、たとえば図96を内容とするマップ(Duty nマップ)と図97を内容とするマップ(Duty nマップ)を検索することにより可変ノズル全閉時のデューティ値Duty hと可変ノズル全開時のデューティ値Duty lをそれぞれ設定する。
【0278】
このようにして設定した可変ノズル全閉時のデューティ値Duty h、可変ノズル全開時のデューティ値Duty lと上記の指令開口割合線型化処理値Ratdtyを用いステップ9において、
【0279】
【数39】
Dty h=(Duty h−Duty l)×Ratdty+Duty l+Dty
の式により線型補間計算を行って指令デューティ値基本値Dty hを演算する。つまり、線型補間計算に用いる直線の特性を、指令開口割合線型化処理値が増加傾向にあるかまたは定常状態にあるときと指令開口割合線型化処理値が減少傾向にあるときとで変更する(ヒステリシス処理を行う)ことで、指令開口割合線型化処理値が同じであっても、指令開口割合線型化処理値が増加傾向(または定常状態)にあるときのほうが、減少傾向にあるときより指令デューティ値基本値Dty hが大きくなる。
【0280】
ステップ10ではもう一つのフラグfvnt2をみる。fvnt2=1(すなわち指令開口割合線型化処理値の変化がない)ときは、ステップ11に進み、前回の制御指令デューティ値(後述する)であるDtyvntn-1を通常指令デューティ値Dtyvに入れ(デューティ値をホールドし)、fvnt2=0(すなわち開口割合が減少傾向にある)ときは、ステップ12に進み、最新の演算値であるDty hをDtyvとする。
【0281】
ステップ13では動作確認制御処理を行う。この処理については図99のフローより説明する。図99において、ステップ1で通常指令デューティ値Dtyv、エンジン回転速度Ne、目標燃料噴射量Qsol、水温Twを読み込む。
【0282】
動作確認制御に入るための条件判定は、ステップ2、3、4、5の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべてが満たされたときにさらに制御実行までの時間の計測に入る。すなわち、
ステップ2:Qsolが所定値QSOLDIZ#未満(つまり燃料カット時)
である、
ステップ3:Neが所定値NEDIZ#未満(つまり中回転速度域)である、
ステップ4:Twが所定値TWDIZ#未満(つまり暖機完了前)である、
ステップ5:動作確認制御済みフラグfdiz=0である(まだ動作確認制御を行っていない)、
とき、ステップ6で動作確認制御カウンタCtrdizをインクリメントする。
【0283】
ステップ7ではこの動作確認制御カウンタと所定値CTRDIZH#、CTRDIZL#を比較する。ここで、所定値CTRDIZL#、CTRDIZH#は動作確認制御カウンタの下限リミット、上限リミットをそれぞれ定めるもので、CTRDIZL#はたとえば2秒程度、CTRDIZH#はたとえば7秒程度の値である。したがって、動作確認制御カウンタが下限リミットであるCTRDIZL#と一致したタイミングより、動作確認制御カウンタが上限リミットであるCTRDIZH#未満であるあいだ、ステップ9に進み、動作確認制御指令デューティ値を設定する。つまり、CTRDIZH#−CTRDIZL#が動作確認制御実行時間となる。
【0284】
動作確認制御指令デューティ値の設定については図100のフローにより説明する。図100においてステップ1で動作確認制御カウンタCtrdiz、エンジン回転速度Neを読み込み、ステップ2においてCtrdiz−CTRDIZL#(≧0)よりたとえば図101を内容とするテーブルを検索することにより制御パターンDuty puを設定する。これは、短い周期で可変ノズル53を全閉位置と全開位置とに動かすものである。
【0285】
ステップ3では、エンジン回転速度Neからたとえば図102を内容とするテーブルを検索することによりデューティ値Duty neを設定し、このDuty neにステップ4において上記の制御パターンDuty puを乗じた値を制御指令デューティ値Dtyvntとして演算する。図102のように、制御パターンDuty puに乗じるデューティ値Duty neをエンジン回転速度Neに応じた値としている。これは、エンジン回転速度により可変ノズル53の開閉動作を確認するデューティの指令値が異なることを想定したものである。たとえば、可変ノズル53は排気圧に抗して閉じる必要があるが、その排気圧は高回転になるほど高くなるので、これに対応してデューティの指令値を大きくしている。また、さらに高回転側では当制御による悪影響を受けないようにその値を下げるようにしている。
【0286】
図99に戻り、動作確認制御カウンタが下限リミットとしてのCTRDIZL#未満のときは、ステップ8よりステップ15に進み、通常指令デューティ値Dtyvを制御指令デューティ値Dtyvntとする。
【0287】
また、動作確認制御カウンタが上限リミットとしてのCTRDIZH#以上になると、ステップ7よりステップ10に進み、前回の動作確認制御カウンタであるCtrdizn-1と上限リミットとしてのCTRDIZH#を比較する。Ctrdizn-1<CTRDIZH#であれば、動作確認制御カウンタが上限リミットとしてのCTRDIZH#以上になった直後と判断し、動作確認制御を終了するため、ステップ11で制御指令デューティ値Dtyvnt=0とする。これは、動作確認制御終了時に一度、可変ノズル53を全開にして、通常制御時の制御精度を確保するためである。ステップ12では、動作確認制御済みフラグfdiz=1として、今回の処理を終了する。このフラグfdiz=1により、次回以降ステップ6以降に進むことができないので、エンジンを始動した後に動作確認制御が2度行われることはない。
【0288】
動作確認制御カウンタが上限リミットとしてのCTRDIZH#以上になった直後でないときは、ステップ10よりステップ14に進み、次回に備えるため動作確認制御カウンタCtrdiz=0とした後、ステップ15の処理を実行する。
【0289】
一方、Qsolが所定値QSOLDIZ#以上(燃料カット時でない)であるとき、Neが所定値NEDIZ#以上(高回転域)であるとき、Twが所定値TWDIZ#以上(暖機完了後)であるときは動作確認制御を禁止するため、ステップ2、3、4よりステップ13に進み、フラグfdiz=0としたあと、ステップ14、15の処理を実行する。
【0290】
このように、特に低温時など、アクチュエータ54の動作が不安定な場合に動作確認制御を行わせることで、可変ノズル53の動きが滑らかとなり、アクチュエータ54の動作をより確実にすることができる。
【0291】
以上で、図41の説明をすべて終了する。
【0292】
ここで、2つの実施形態の作用を説明する。
【0293】
可変ノズル53の目標開口割合Rvntに対して過給機・吸排気の応答遅れを考慮した進み処理を行っている先願装置の場合にも、運転条件に応じて設定される目標吸入空気量tQacに対してフィードバック制御により遅れなく実吸入空気量Qacを追従させることは物理的に不可能であり、運転領域の変化に対して可変ノズル53を閉じる側(過給圧が立ち上がる側)にアクチュエータ54を動かしたとき、オーバーブーストが生じる(図108参照)。
【0294】
これに対して本実施形態によれば、運転条件に応じて設定される目標吸入空気量tQacに対して吸気系の遅れ分に対応して遅れ処理を施した値である目標吸入空気量遅れ処理値tQacdをフィードバック制御における目標値としたため、この新たなフィードバック制御における目標値としてのtQacdと実吸入空気量Qacのあいだの面積部分が、先願装置に対して従来のフィードバック制御を行った場合(図108の最下段参照)より小さくなり(図109の最下段参照)、これに伴いtQacdとQacの差に基づいて演算される積分補正値Ravfbiが大きくたまることが無くなるので、フィードバックゲイン(積分ゲイン基本値Gkvnti0)を大きくすることができる。この結果、本実施形態ではオーバーシュートが生じることもなく、かつ応答よく目標値(tQacd)へと収束している(図109最下段の一点鎖線参照)。すなわち、本実施形態の場合、無駄時間および応答の時定数がともに大きな制御対象に対してもフィードバック制御における目標値がアクチュエータ54の動作可能な範囲で設定されるので、無駄時間が数百msのオーダー、応答の時定数が数秒のオーダーといった無駄時間および応答の時定数がともに大きな制御対象であっても過給圧制御の過渡時の安定性と応答性の両立を図ることができる。
【0295】
エンジン回転速度と負荷を変化させた場合の排気量[kg/s]と可変ノズル53の開口割合との関係を示す図103(実験結果)によれば(なお、同一の回転速度に対して複数の線があるのは負荷の違いによる)、低回転速度時には開口割合に対する排気量の変化は小さいが、回転速度や負荷が大きくなるにしたがって排気量の変化が大きくなっている。また 図104に示したように、可変ノズル53の閉じ側と開き側を比較すると、排気量が同じ条件のとき開き側は開口割合に対して実吸入空気量Qacの変化は緩慢であるが、閉じ側では高い感度を有する。したがって、実排気量相当値Tqexhdに応じてPIゲイン排気量補正係数Gkvqexhを、また実開口割合Rvnteに応じてPIゲイン開口割合補正係数Gkvavntを設定し、積分補正ゲイン基本値Gkvnti0を、これらPIゲイン排気量補正係数GkvqexhとPIゲイン開口割合補正係数Gkvavntで補正する(フィードバックゲインを排気量や開口割合に応じて補正する)ことにより、排気量や開口割合が相違しても、全運転域で適切なフィードバックゲインを与えることができる。
【0296】
また、低負荷かつ低流量の領域ではこれを非フィードバック領域としてフィードバック制御を禁止するようにしたので、開口割合の変化(アクチュエータ54に与える指令値の変化)に対する新気量の感度が小さい領域での吸入空気量制御(過給圧制御)の安定性を高めることができる。
【0297】
また、過給圧制御に加えてEGR制御を行う本実施形態の場合、EGRの作動域で過給機側の制御不安定性により吸気圧と排気圧が変動したのでは、EGR量が変動し、これによってNOxの排出量が増加することにもなるが、本実施形態によれば、上記のように運転条件に応じて設定される目標吸入空気量tQacに対して吸気系の遅れ分に対応して遅れ処理を施した値である目標吸入空気量遅れ処理値tQacdをフィードバック制御における目標値としたフィードバック制御を行うことにより、過給機側の制御不安定性を回避しているので、当該フィードバック制御を行う領域で同時にEGR制御を行っても、NOx排出量が悪化することがない。
【0298】
また、エアフローメータ39(吸入空気量を検出する手段)やアクチュエータ54(過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータ)の製作バラツキによりシリンダ吸入ガス量Qcyl、実排気量Qexhがバラツキ、図110で前述したように過給限界を超えてオーバーブーストが生じる可能性があるのであるが、本実施形態によれば、実吸入空気量Qacと実EGR量Qecの合計であるQcylと、実排気量Qexhに応じて変化するオーバーブースト判定吸入ガス量TQcylとの比較結果により、QcylがTQcyl以上のときオーバーブーストが生じるものと、またQcylがTQcyl未満のときオーバーブーストが生じないと判定するので、エアフローメータ39やアクチュエータ54等の製作バラツキに起因して生じるオーバーブーストの発生を確実に防止することができる。
【0299】
上記の図109は過給圧を高くする側に変化させたとき、QcylがTQcyl以上となることがない場合のものであるので、QcylがTQcyl以上になる場合を図112を参照しながら説明する。なお、この場合の作用、効果は第1、第2の実施形態とも同様なので、主に第1実施形態の場合で説明する。
【0300】
運転条件の変化に応じて過給圧を高くする側に変化させたとき、QcylがTQcyl未満であるあいだ(つまりt1〜t2のあいだ)は、通常運転時の目標開口割合基本値のマップ(図56)を検索することにより目標開口割合基本値Rvnt0が演算されるのに対して(図54のステップ5、8)、QcylがTQcyl以上となったt2のタイミングより、通常運転時の目標開口割合基本値のマップ(図56)からオーバーブースト抑制時の目標開口割合基本値のマップ(図55)へと切換えられ(図54のステップ5、7)、設定吸気量相当値tQas0と設定EGR量相当値Qes0がマップ切換前後でほぼ変わらなくてもマップ切換後には切換前より大きな値の目標開口割合基本値Rvnt0になる。すなわち、目標開口割合基本値に基づいて演算される指令デューティ値Dtyvntがマップ切換のタイミングであるt2でステップ的に小さくなり(開口割合が大きくなると指令デューティ値は逆に小さくなるため)、これによって過給圧が弱められるのでオーバーブーストの発生が阻止される(図112第4段目の太実線参照)。
【0301】
この場合、エンジン負荷としての目標燃料噴射量Qsol、エンジン回転速度Ne、実吸入空気量Qacの各変化が大きいほど、あるいはシリンダ吸入ガス量Qcylの判定値TQcylからのずれ量が大きいほどオーバーブーストが生じやすい。したがって、オーバーブースト抑制時のマップを選択する期間であるオーバーブースト抑制時間TTMROB(t2〜t3のあいだ)をこれら三者Qsol、Ne、Qacの各変化量が小さい場合やシリンダ吸入ガス量Qcylの判定値TQcylからのずれ量が小さい場合にマッチングしたのではこれら三者の変化量が大きい場合やQcylのTQcylからのずれ量が大きい場合にオーバーブースト抑制時間が短すぎてオーバーブーストが生じたり、この逆にオーバーブースト抑制時間をこれら三者の変化量が大きい場合やQcylのTQcylからのずれ量が大きい場合にマッチングしたのではこれら三者の変化量が小さい場合やQcylのTQcylからのずれ量が小さい場合にオーバーブースト抑制時間が長すぎて無用な過給圧の抑制を行うことになるが、本実施形態によれば、Qsol、Ne、Qacの所定時間当たりの各変化量DQSOL、DNE、DQACやQcyl−TQcylが大きいほどオーバーブースト抑制時間(過給圧を抑制する期間)が長くなるようにしているので(図48、図49、図50)、こうした事態を回避できる。
【0302】
また、図112においてオーバーブーストの抑制を終了するt3のタイミングで通常運転時に戻そうと目標開口割合基本値のマップをオーバーブースト抑制時のものから通常運転時のものへと切換えたのでは、今度は指令デューティ値Dtyvntがステップ的に大きくなる。このことは過給圧が立ち上がる側にアクチュエータ54を素早く動かすことを意味するので、このアクチュエータ54の動作が原因となってオーバーブーストが生じる恐れがある。この場合に、本実施形態によれば、t3のタイミングより目標開口割合が一次遅れで小さくなる(図54のステップ11、13)。これによって指令デューティ値Dtyvntがゆっくりと大きくなる(アクチュエータ54の動きが遅らせられる)ので(図112第4段目の太実線参照)、オーバーブーストの抑制終了タイミングで通常運転時に戻す際に、過給圧が立ち上がる側にアクチュエータ54を素早く動かすことに伴うオーバーブーストを避けることができる。
【0303】
また、排気量は排気圧と大気圧の差圧に応じて大きくなるため高地のような大気圧が低い条件で排気量が大きくなり、これに応じてターボ過給機の行う仕事が大きくなる(オーバーブーストが生じやすくなる)。したがって、低地のような大気圧が低くない条件に対してオーバーブースト解除移行時間TTMRCLROB(t3〜t4のあいだ)をマッチングしたのでは、大気圧が低くなる条件でオーバーブースト解除移行時間が短すぎてオーバーブーストが生じたり、この逆に高地のような大気圧が低い条件に対してオーバーブースト解除移行時間をマッチングしたのでは、低地でオーバーブースト解除移行時間が無用に長すぎることになるのであるが、オーバーブースト解除移行時間(過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータの動きを遅らせる期間)を大気圧Paに応じて設定する本実施形態によれば(図51、図52)、こうした事態を避けることができる。
【0304】
また、排気量が所定値を超えたところからオーバーブーストが生じやすくなるので、排気量が所定値を超えない条件でオーバーブースト解除移行時間をマッチングしたのでは排気量が所定値を超える条件でオーバーブースト解除移行時間が短すぎてオーバーブーストが生じ、この逆に排気量が所定値を超える条件でオーバーブースト解除移行時間をマッチングしたのでは排気量が所定値を超えない条件でオーバーブースト解除移行時間が無用に長くなるが、オーバーブースト解除移行時間を実排気量Qexhに応じて設定する本実施形態によれば(図51、図53)、こうした事態を避けることができる。
【0305】
実施形態では実EGR量Qec、実排気量Qexhを演算する場合で説明したが、これら実EGR量Qec、実排気量Qexhを実際に検出してもよい。
【0306】
実施形態では、オーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段が、実EGR量Qecと実吸入空気量Qacの和をシリンダ吸入ガス量Qcylとして演算する手段と、実排気量Qexhに応じてオーバーブースト判定吸入ガス量TQcyl(判定値)を設定する手段と、QcylがTQcyl以上のときオーバーブーストが生じると、またQcylがTQcyl未満のときオーバーブーストが生じないと判定する手段とからなる場合で説明したが、過給圧そのものを採用するタイプの場合には、オーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段を、実排気量Qexhに応じて判定値TPaを設定する手段と、実過給圧が判定値TPa以上のときオーバーブーストが生じると、また実過給圧が判定値TPa未満のときオーバーブーストが生じないと判定する手段とから構成すればよい。
【0307】
実施形態ではオーバーブースト抑制時間TTMROBをDQSOL、DNE、DQAC、Qcyl−TQcylに応じて設定する場合で説明したが(図49、図50参照)、さらに実排気量Qexhに応じて設定するようにしてもかまわない(このとき実排気量Qexhが大きくなるほどオーバーブースト抑制時間を長くする)。
【0308】
実施形態では過給機の作動目標値が目標開口割合Rvntである場合で説明したが、これに限られるものでなく、目標開口面積でもかまわない。
【0309】
実施形態では目標吸入空気量tQacを演算する場合で説明したが、目標吸入空気量tQacに代えて目標過給圧を用いてもかまわない。
【0310】
実施形態では、可変ノズルの開口割合に応じて過給圧が変化するターボ過給機で説明したが、これに限られるものでなく、以下のものにも適用がある。すなわち、排気タービンではガスが通過する面積を変えてやれば過給圧が変化するので、ノズルのほかスクロールやディフューザの開口割合を変えても過給圧が変化する。これらは結局、排気タービンの幾何学形状(ジオメトリー)を変え得るものであるので、可変ジオメトリックターボ過給機(Variable Geometric Turbocharger)で総称される。本発明はこうした可変ジオメトリックターボ過給機に適用がある。また、ウェストゲートバルブを備える一定容量のターボ過給機にも適用がある。可変ジオメトリックターボ過給機ではたとえば過給機の開口面積または開口面積相当値の目標値が、またウェストゲートバルブを備える一定容量のターボ過給機たとえばそのバルブ開度の目標値が過給機の作動目標値となる。
【0311】
実施形態では、熱発生のパターンが単段燃焼となる、いわゆる低温予混合燃焼を行わせる場合で説明したが、予混合燃焼の後に拡散燃焼が付加される、通常のディーゼル燃焼の場合でも、本発明を適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の制御システム図。
【図2】コモンレール式燃料噴射装置の概略構成図。
【図3】目標燃料噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【図4】基本燃料噴射量のマップ特性図。
【図5】EGR弁開口面積の演算を説明するためのフローチャート。
【図6】EGR弁開口面積に対するEGR弁駆動信号の特性図。
【図7】1シリンダ当たりの目標EGR量の演算を説明するためのフローチャート。
【図8】シリンダ吸入空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図9】吸入空気量の検出を説明するためのフローチャート。
【図10】エアフローメータ出力電圧に対する吸入空気量の特性図。
【図11】目標EGR率の演算を説明するためのフローチャート。
【図12】基本目標EGR率のマップ特性図。
【図13】水温補正係数のテーブル特性図。
【図14】完爆判定を説明するためのフローチャート。
【図15】第1実施形態の目標吸入空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図16】第2実施形態の目標吸入空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図17】実EGR率の演算を説明するためのフローチャート。
【図18】コレクタ容量分の時定数相当値の演算を説明するためのフローチャート。
【図19】体積効率相当基本値のマップ特性図。
【図20】目標吸入空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図21】EGR作動時の目標吸入空気量基本値のマップ特性図。
【図22】目標吸入空気量補正係数のマップ特性図。
【図23】EGR非作動時の目標吸入空気量のマップ特性図。
【図24】実EGR量の演算を説明するためのフローチャート。
【図25】EGR制御の2つのフィードバック補正係数と学習補正係数の演算を説明するためのフローチャート。
【図26】フィードバック許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図27】学習値反映許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図28】学習許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図29】EGR量フィードバック補正係数の演算を説明するためのフローチャート。
【図30】EGR流量の補正ゲインのマップ特性図。
【図31】水温補正係数のテーブル特性図。
【図32】EGR流速フィードバック補正係数の演算を説明するためのフローチャート。
【図33】EGR流速の補正ゲインのマップ特性図。
【図34】水温補正係数のテーブル特性図。
【図35】誤差割合学習値の学習マップの表図。
【図36】学習値の更新を説明するためのフローチャート。
【図37】学習速度のマップ特性図。
【図38】EGR流速の演算を説明するためのフローチャート。
【図39】EGR流速のマップ特性図。
【図40】EGR弁開口面積の演算を説明するためのフローチャート。
【図41】圧力制御弁に与える制御指令デューティ値の演算を説明するためのフローチャート。
【図42】オーバーブースト判定フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図43】アクセルペダルを急激に踏み込んだ場合のオーバーブースト判定フラグの変化を示すモデル図。
【図44】オーバーブースト判定吸入ガス量のマップ特性図。
【図45】ターボ過給機の効率特性図。
【図46】オーバーブースト解除移行フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図47】オーバーブースト判定フラグおよびオーバーブースト解除移行フラグの波形図。
【図48】オーバーブースト抑制時間の演算を説明するためのフローチャート。
【図49】オーバーブースト制御時間基本値のマップ特性図。
【図50】オーバーブースト制御時間補正係数のマップ特性図。
【図51】オーバーブースト解除移行時間の演算を説明するためのフローチャート。
【図52】オーバーブースト解除移行時間基本値のテーブル特性図。
【図53】オーバーブースト解除移行時間補正係数のテーブル特性図。
【図54】第1実施形態の目標開口割合の演算を説明するためのフローチャート。
【図55】EGRの作動域かつオーバーブースト抑制時の目標開口割合のマップ特性図。
【図56】EGRの作動域かつ通常運転時の目標開口割合のマップ特性図。
【図57】EGRの非作動域かつオーバーブースト抑制時の目標開口割合のマップ特性図。
【図58】EGRの非作動域かつ通常運転時の目標開口割合のマップ特性図。
【図59】第2実施形態の目標開口割合の演算を説明するためのフローチャート。
【図60】EGRの作動域かつオーバーブースト抑制時の目標開口割合のマップ特性図。
【図61】EGRの作動域かつ通常運転時の目標開口割合のマップ特性図。
【図62】EGR率、開口面積に対する燃費、排気、吸入空気量の特性図。
【図63】目標開口割合のフィードフォワード量の演算を説明するためのフローチャート。
【図64】燃料噴射量をステップ的に増加させたときの実排気流量相当値の変化を示す波形図。
【図65】可変ノズルを開く側に動かす場合の進み補正ゲインのテーブル特性図。
【図66】可変ノズルを閉じる側に動かす場合の進み補正ゲインのテーブル特性図。
【図67】可変ノズルを開く側に動かす場合の進み補正の時定数相当値のテーブル特性図。
【図68】可変ノズルを閉じる側に動かす場合の進み補正の時定数相当値のテーブル特性図。
【図69】開口割合補正値の演算を説明するためのフローチャート。
【図70】フィードバック許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図71】フィードバック領域図。
【図72】フィードバックゲインの設定を説明するためのフローチャート。
【図73】基本比例ゲイン基本値のテーブル特性図。
【図74】基本積分ゲイン基本値のテーブル特性図。
【図75】PIゲインの排気量補正係数のテーブル特性図。
【図76】PIゲインの開口割合補正係数のテーブル特性図。
【図77】開口割合のフィードバック量の演算を説明するためのフローチャート。
【図78】学習許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図79】学習領域図。
【図80】開口割合学習値の演算を説明するためのフローチャート。
【図81】学習速度のマップ特性図。
【図82】運転領域反映係数のマップ特性図。
【図83】開口割合反映係数のテーブル特性図。
【図84】最終指令開口割合の演算を説明するためのフローチャート。
【図85】アクチュエータそのものの進み処理を説明するためのフローチャート。
【図86】線型化のテーブル特性図。
【図87】信号変換を説明するためのフローチャート。
【図88】デューティ選択信号フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図89】デューティ値の温度補正量の演算を説明するためのフローチャート。
【図90】基本排気温度のマップ特性図。
【図91】水温補正係数のテーブル特性図。
【図92】温度補正量のテーブル特性図。
【図93】アクチュエータの温度特性図。
【図94】可変ノズル全閉時のデューティ値のマップ特性図。
【図95】可変ノズル全開時のデューティ値のマップ特性図。
【図96】可変ノズル全閉時のデューティ値のマップ特性図。
【図97】可変ノズル全開時のデューティ値のマップ特性図。
【図98】指令開口割合線型化処理値をデューティ値に変換するときのヒステリシス図。
【図99】動作確認制御を説明するためのフローチャート。
【図100】動作確認制御指令デューティ値の設定を説明するためのフローチャート。
【図101】制御パターンのテーブル特性図。
【図102】動作確認制御時のデューティ値のテーブル特性図。
【図103】エンジン回転速度と負荷を変化させた場合の排気量と可変ノズルの開口割合との関係を示す特性図。
【図104】開口割合、排気量を変化させたときの実吸入空気量の特性図。
【図105】図75に対するより正確な特性図。
【図106】図76に対するより正確な特性図。
【図107】本発明の作用を従来装置と比較しつつ説明するための波形図。
【図108】先願装置を前提として通常のフィードバック制御を行ったときの作用を説明するための波形図。
【図109】シリンダ吸入ガス量がオーバーブースト判定吸入ガス量未満である場合の第1、第2実施形態の作用を説明するための波形図。
【図110】吸入空気量を採用するタイプの場合の実吸入空気量と実EGR量の合計値および実排気量のバラツキを表す特性図。
【図111】過給圧そのものを採用するタイプの場合の実過給圧および実排気量のバラツキを表す特性図。
【図112】シリンダ吸入ガス量がオーバーブースト判定吸入ガス量以上となる場合の第1、第2実施形態の作用を説明するための波形図。
【図113】可変ノズルの開口割合だけが変化する場合の、EGR弁開度だけが変化する場合のそれぞれの実吸入空気量の変化を表す波形図。
【図114】第1の発明のクレーム対応図。
【図115】第2の発明のクレーム対応図。
【図116】第4の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
41 コントロールユニット
52 排気タービン
53 可変ノズル
54 アクチュエータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a supercharger, and more particularly, to a device equipped with an EGR device (device for recirculating a part of exhaust gas to an intake passage) in addition to a variable supercharging pressure mechanism.
[0002]
[Prior art]
There is one that feedback-controls a command value given to an actuator for driving a supercharging pressure variable mechanism so that an actual supercharging pressure coincides with a target supercharging pressure (see JP-A-8-338256).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the target boost pressure has been increased with respect to the change in the operation region, when the actuator for driving the variable boost pressure mechanism is moved so as to obtain this increased target boost pressure, If a phenomenon occurs in which the actual value of the supply pressure increases beyond the supercharging limit (this phenomenon is hereinafter referred to as “overboost”) (see the one-dot chain line in the bottom of FIG. 108), noise and exhaust performance deteriorate. .
[0004]
Further, when the EGR device is operated during the supercharging pressure control as in the prior application device of Japanese Patent Application No. 11-233124 (hereinafter simply referred to as “prior application device”), the operating range of the EGR device is as follows. When the above overboost occurs, the intake pressure and the exhaust pressure fluctuate due to the instability of control on the turbocharger side that accompanies the overboost. As a result, the EGR amount fluctuates due to this influence, and the NOx emission amount thereby increases. It will also get worse.
[0005]
In order to avoid such overboost in the supercharging pressure control, when the change amount of the actual supercharging pressure becomes a predetermined value or more, or the change amount of the actual intake air amount (equivalent to the actual supercharging pressure) becomes a predetermined value or more. It is conceivable that an overboost will occur and the actuator for driving the variable supercharging pressure mechanism is moved to the side where the supercharging pressure decreases.
[0006]
However, in this method, when the EGR device is operated during the supercharging pressure control, an erroneous determination that an overboost has occurred may occur.
[0007]
This will be specifically described based on the amount of change in the actual intake air amount. When the actuator is moved to the side where the variable nozzle (supercharging pressure variable mechanism) is closed (the side where the supercharging pressure rises) in FIG. The actual intake air amount Qac is 500 mg / st. cyl to the supercharging limit of 650 mg / st. cyl over 700 mg / st. When changing to cyl. In this case, the change amount ΔQac of the actual intake air amount from the timing t2 is 100 mg / st. If there is cyl, it can be determined that overboost occurs at this time.
[0008]
On the other hand, in the lower part of FIG. 113, although the variable nozzle does not move, the EGR valve opening decreases due to the operation of the EGR device, so that the exhaust pressure rises. As a result, the supercharging work increases, and the actual intake air amount Qac becomes 200 mg / st. cyl to 500 mg / st. When rising to cyl. In this case, the change amount ΔQac of the actual intake air amount from the timing t4 is 100 mg / st. Even if there is cyl, overboost does not occur. However, in the method for determining whether or not overboost occurs based only on the change amount ΔQac of the actual intake air amount, the upper case and the lower case in FIG. 113 cannot be separated. It will be misjudged.
[0009]
Therefore, the present invention is a type that adopts not only the actual intake air amount but also the actual EGR amount in the case of adopting the intake air amount corresponding to the supercharging pressure, and also adopts the supercharging pressure itself. In this case, by determining whether or not overboost occurs based on the actual boost pressure in the operating range of the EGR device, erroneous determination of overboost accompanying the operation of the EGR device during the boost pressure control is prevented. For the purpose.
[0010]
Next, FIG. 110 shows a variable nozzle opening ratio (a value corresponding to an opening area) in one engine when the type adopts the intake air amount, and FIG. 111 shows the type adopting the supercharging pressure itself. As will be described later), the results of steady-state experiments with various changes in engine speed and engine load are summarized into one. 110, the actual intake air amount Qac and the actual EGR are the same due to the difference in operating conditions (engine load, engine speed) or the difference in the opening ratio even if the operating conditions are the same. It can be seen that the total value of the amount Qec and the actual exhaust amount Qexh vary considerably, and in FIG. 111, the actual boost pressure and the actual exhaust amount Qexh vary considerably. This variation is due to manufacturing variations such as the means for detecting the intake air amount and the actuator for driving the variable supercharging pressure in the case of a type that uses the intake air amount, and in the case of a type that uses the supercharging pressure itself. This is due to manufacturing variations of the means for detecting the supercharging pressure and the actuator for driving the supercharging pressure variable mechanism. Plots exceeding the indicated supercharging limit due to such variations in Qac + Qec and Qexh in the case of the type adopting the intake air amount, and variations in the actual supercharging pressure and Qexh in the type employing the supercharging pressure itself. Over-boost will occur under certain conditions.
[0011]
Therefore, the present invention is based on the actual exhaust air amount in addition to the actual intake air amount and the actual EGR amount in the case of the type employing the intake air amount, and in the case of the type employing the supercharging pressure itself. In addition to this, by determining whether or not overboost occurs based on the actual displacement, it is possible to reduce the total value of the actual intake air amount and the actual EGR amount and the variation of the actual exhaust amount in the case of the type adopting the intake air amount. In addition, an object of the present invention is to prevent overboost associated with variations in the actual boost pressure and the actual displacement in the case of a type that uses the boost pressure itself.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In the first invention, as shown in FIG. 114, a turbocharger 61 having an actuator 62 for driving a supercharging pressure variable mechanism, and a target intake air amount or a target supercharging pressure are set according to operating conditions. Means 63, means 64 for controlling the actuator 62 so as to obtain the target intake air amount or the target supercharging pressure, an EGR device 65, means 66 for detecting the actual intake air amount, and the EGR The actual EGR amount of the device 65CalculationMeans 67 for determining whether overboost occurs based on the actual intake air amount and the actual EGR amount, and means for suppressing the boost pressure so that overboost does not occur based on the determination result 69.
[0013]
  In the second invention, as shown in FIG. 115, a turbocharger 61 having an actuator 62 for driving a supercharging pressure variable mechanism, and a target intake air amount or a target supercharging pressure are set according to operating conditions. Means 63, means 64 for controlling the actuator 62 so as to obtain the target intake air amount or the target supercharging pressure, an EGR device 65, means 66 for detecting the actual intake air amount, and the EGR The actual EGR amount of the device 65CalculationMeans 67 for calculating the actual exhaust amount, means 72 for determining whether overboost occurs based on the actual intake air amount, the actual EGR amount, and the actual exhaust amount, and based on the determination result Means 69 for suppressing the boost pressure is provided so as not to cause overboost.
[0014]
In the third invention, the means 72 for determining whether or not overboost occurs in the second invention, the means for calculating the sum of the actual EGR amount and the actual intake air amount as the cylinder intake gas amount Qcyl, and the actual exhaust amount Qexh And a means for setting the determination value TQcyl according to the above, and when the cylinder intake gas amount Qcyl is equal to or larger than the determination value TQcyl, it is determined that overboost does not occur when the cylinder intake gas amount Qcyl is less than the determination value TQcyl. It consists of means to do.
[0016]
  First4The invention116As shown in FIG. 4, a turbocharger 61 having an actuator 62 for driving a supercharging pressure variable mechanism, means 63 for setting a target intake air amount or a target supercharging pressure according to operating conditions, and this target intake A means 64 for controlling the actuator 62 so as to obtain an air amount or a target supercharging pressure, an EGR device 65, a means 71 for calculating an actual exhaust amount, and an actual excess in the operating range of the EGR device 65. A means 81 for detecting the supply pressure, a means 91 for determining whether or not overboost occurs based on the actual boost pressure and the actual exhaust amount, and a boost pressure so that no overboost occurs based on the determination result Means 69 for suppressing the above are provided.
[0017]
  First5In the invention of the4In the present invention, the means 91 for determining whether or not overboost occurs is a means for setting the determination value TPa according to the actual displacement Qexh, and when overboost occurs when the actual boost pressure is equal to or greater than the determination value TPa, And means for determining that overboost does not occur when the actual boost pressure is less than the determination value TPa.
[0018]
  First6In the invention of the first to first5In any one of the above-described inventions, the means 64 for controlling the actuator 62 is excessive based on the target intake air amount or the target boost pressure and the control target value of the EGR device 65 (for example, the target EGR rate or the target EGR amount). The target operating value of the charger 61 (for example, a type that can variably adjust the geometric shape of the exhaust turbine, for example, a target value of the opening area of the supercharger 61 or an equivalent value of the opening area, The means 69 for controlling the supercharging pressure when the means for setting the target value) and the means for controlling the actuator 62 so as to become the operation target value of the supercharger 61 are the supercharger. The setting value of the means for setting the operation target value of 61 is set on the side where the boost pressure is weakened compared to the condition where overboost does not occur when the overboost occurs. It is a means to switch to.
[0019]
  First7In the invention of the first to first6In any one of the above-described inventions, the period (for example, time) TTMROB0 in which the boost pressure is suppressed so as not to cause overboost is set as the change amount DQSOL per predetermined time of the engine load (for example, target fuel injection amount Qsol) or engine rotation The speed NE is set according to the change amount DNE per predetermined time.
[0020]
  First8In the invention of any one of the first to third inventions, the period (for example, time) TTMROB0 in which the boost pressure is suppressed so as not to cause overboost is set to the change amount of the actual intake air amount Qac per predetermined time. Set according to DQAC.
[0021]
  First9In the invention of the third aspect, the period (for example, time) TTMROB0 in which the boost pressure is suppressed so as not to cause overboost in the third invention is set in accordance with the deviation amount of the cylinder intake gas amount Qcyl from the determination value TQcyl or the exhaust amount. Set.
[0022]
  First10In the invention of the first to first9In any one of the inventions described above, when the supercharging pressure is suppressed and then the actuator is returned to the side where the supercharging pressure rises, the movement of the actuator is delayed.
[0023]
  First11In the invention of the10In this invention, the period for delaying the movement of the actuator is set according to the atmospheric pressure or the displacement.
[0024]
  First12According to the invention, in the third invention, the determination value TQcyl is set with a characteristic that is substantially mountain-shaped with respect to the displacement.
[0025]
【The invention's effect】
  In order to avoid overboost in the boost pressure control, when the intake air volume changes, the actual intake air volume changes more than the specified value, or when the boost pressure itself is used. When the amount of change in the actual boost pressure exceeds the specified value, it is determined that overboost occurs, and the actuator for driving the boost pressure variable mechanism is moved to the side where the boost pressure decreases. When the EGR device is operated during the supply pressure control, an erroneous determination that overboost occurs may occur. However, in the case of a type that employs an intake air amount,6According to the invention, in the case of a type that adopts not only the actual intake air amount but also the actual EGR amount and also adopts the supercharging pressure itself.6thAccording to the invention, since it is determined whether or not overboost occurs based on the actual boost pressure in the operating range of the EGR device, an erroneous determination of overboost accompanying the operation of the EGR device during the boost pressure control is made. Can be prevented.
[0026]
  In the case of a type that uses the intake air amount, the second, third, and second6According to the invention, since it is determined whether or not overboost has occurred based on the actual exhaust air amount and the actual exhaust gas amount in addition to the actual intake air amount, the intake air amount is employed in addition to the effects of the first invention. In the case of the type, it is possible to prevent overboost caused by manufacturing variations such as a means for detecting the intake air amount and an actuator for driving the supercharging pressure variable mechanism.
[0027]
  In the case of a type that uses the supercharging pressure itself,4The second5The second6According to the present invention, it is determined whether or not overboost has occurred based on the actual displacement in addition to the actual boost pressure in the operating range of the EGR device.OverIn the case of a type that employs the supply pressure itself, it is possible to prevent overboost caused by manufacturing variations such as a means for detecting the supercharging pressure and an actuator for driving the variable supercharging pressure mechanism.
[0028]
  Over-boost is more likely to occur as the engine load, engine speed, and actual intake air amount change more, or as the amount of deviation from the cylinder intake gas amount judgment value or the exhaust amount increases. Therefore, when the amount of change in these three factors (engine load, engine speed, actual intake air amount) is small, or when the deviation from the judgment value of the cylinder intake gas amount or the exhaust amount is small If the amount of change between these three is large or the amount of deviation from the judgment value of the cylinder intake gas amount or the exhaust amount is large, the period for suppressing the boost pressure is too short, and over boost occurs, On the contrary, if the amount of change between these three factors is large, or if the amount of deviation from the judgment value of the cylinder intake gas amount or the exhaust amount is large, the period for suppressing the supercharging pressure is matched, If it is small or the deviation from the judgment value of the cylinder intake gas amount or the exhaust amount is small, the period for suppressing the supercharging pressure is too long, and unnecessary supercharging pressure is suppressed.7The second8The second9According to the invention, the time for suppressing the boost pressure is increased as the amount of change in any one of the engine load, the engine speed, the actual intake air amount, the deviation from the determination value of the cylinder intake gas amount, or the exhaust amount is larger. By making it longer, you can avoid this situation.
[0029]
  If the actuator is quickly moved to the side where the boost pressure rises in order to return to the state before suppressing the boost pressure after suppressing the boost pressure, it may cause overboost due to that. First10According to this invention, such a situation can be avoided.
[0030]
  Since the displacement increases with the differential pressure between the exhaust pressure and the atmospheric pressure, the displacement increases under conditions of low atmospheric pressure such as high altitudes, and the work performed by the turbocharger increases accordingly (overboost) Is more likely to occur). Therefore, if you match the period of delaying the actuator's movement to a condition where the atmospheric pressure is not low such as lowland, the period of delaying the actuator's movement under the condition of lower atmospheric pressure is too short, causing overboost, On the other hand, if the period of delaying the actuator movement is matched against conditions with low atmospheric pressure such as the high altitude, the period of delaying the actuator movement in the low altitude is unnecessarily long. Set the period for delaying according to the atmospheric pressure.11According to the invention, such a situation can be avoided.
[0031]
  Over-boost is likely to occur when the displacement exceeds a predetermined value, so if you match the period in which the actuator movement is delayed under the condition that the displacement does not exceed the predetermined value, the actuator Over-boost occurs when the period of delaying the movement is too short, and conversely, if the period of delaying the movement of the actuator is matched under the condition that the displacement exceeds the predetermined value, the movement of the actuator is controlled under the condition that the displacement does not exceed the predetermined value. The delay period becomes unnecessarily long, but the period for delaying the actuator movement is set according to the displacement.11According to the invention, such a situation can be avoided.
[0032]
  First12According to this invention, the efficiency (fresh air amount) increases as the displacement increases from a small value, and the efficiency can be set according to the characteristics of the turbocharger where the efficiency decreases as the displacement increases. .
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration for performing so-called low-temperature premixed combustion in which the heat generation pattern is single-stage combustion. This configuration itself is known from JP-A-8-86251.
[0034]
Now, the generation of NOx greatly depends on the combustion temperature, and lowering the combustion temperature is effective for reducing it. In low-temperature premixed combustion, in order to realize low-temperature combustion by reducing the oxygen concentration by EGR, the EGR passage 4 connecting the exhaust passage 2 and the collector portion 3a of the intake passage 3 is responsive to the control pressure from the pressure control valve 5. A diaphragm type EGR valve 6 is provided.
[0035]
The pressure control valve 5 is driven by a duty control signal from the control unit 41, and thereby obtains a predetermined EGR rate corresponding to operating conditions. For example, the EGR rate is set to a maximum of 100 percent in a low rotation and low load region, and the EGR rate is decreased as the rotation speed and load increase. Since the exhaust gas temperature rises on the high load side, if a large amount of EGR gas is recirculated, the effect of NOx reduction is reduced due to the rise of the intake air temperature, or the ignition delay period of the injected fuel is shortened and premix combustion cannot be realized. For this reason, the EGR rate is gradually reduced.
[0036]
An EGR gas cooling device 7 is provided in the middle of the EGR passage 4. This is because of a water jacket 8 formed around the EGR passage 4 in which a part of the engine cooling water is circulated, and a flow rate control valve 9 provided at the cooling water inlet 7a and capable of adjusting the circulation amount of the cooling water. Thus, the degree of cooling of the EGR gas increases as the amount of circulation increases through the control valve 9 according to a command from the control unit 41.
[0037]
A swirl control valve (not shown) having a predetermined notch is provided in the intake passage near the intake port to promote combustion. When the swirl control valve is closed by the control unit 41 in the low rotation and low load range, the flow rate of the intake air sucked into the combustion chamber is increased and swirl is generated in the combustion chamber.
[0038]
The combustion chamber is a large-diameter toroidal combustion chamber (not shown). This is because the piston cavity is formed in a cylindrical shape from the crown to the bottom of the piston without restricting the inlet, and at the center of the bottom, resistance is given to the swirl that swirls from the outside of the piston cavity in the latter half of the compression stroke. In order to further improve the mixing of air and fuel, a conical portion is formed. Due to the cylindrical piston cavity that does not restrict the inlet, the swirl generated by the swirl valve or the like is diffused from the inside of the piston cavity to the outside of the cavity as the piston descends during the combustion process. The swirl is sustained.
[0039]
The engine includes a common rail fuel injection device 10. The configuration of the common rail type fuel injection device 10 is also known (see the 13th internal combustion engine symposium symposium, pages 73-77) and is outlined with reference to FIG.
[0040]
The fuel injection device 10 mainly includes a fuel tank 11, a fuel supply passage 12, a supply pump 14, a common rail (accumulation chamber) 16, and a nozzle 17 provided for each cylinder. The fuel pressurized by the supply pump 14 is fuel. After being stored once in the pressure accumulation chamber 16 via the supply passage 15, the high pressure fuel in the pressure accumulation chamber 16 is distributed to the nozzles 17 corresponding to the number of cylinders.
[0041]
The nozzle 17 includes a needle valve 18, a nozzle chamber 19, a fuel supply passage 20 to the nozzle chamber 19, a retainer 21, a hydraulic piston 22, a return spring 23 that urges the needle valve 18 in the valve closing direction (downward in the figure), hydraulic pressure It comprises a fuel supply passage 24 to the piston 22 and a three-way valve (solenoid valve) 25 interposed in the passage 24. The passages 20 and 24 in the nozzle communicate with each other so that both the upper part of the hydraulic piston 22 and the nozzle chamber 19 have a high pressure. Since the pressure receiving area of the hydraulic piston 22 is larger than the pressure receiving area of the needle valve 18 when the three-way valve 25 to which the fuel is guided is OFF (ports A and B are connected and ports B and C are shut off), the needle valve 18 is While in the seating state, when the three-way valve 25 is in the ON state (ports A and B are shut off and ports B and C are in communication), the fuel above the hydraulic piston 22 is returned to the fuel tank 11 via the return passage 28, oil The fuel pressure acting on the piston 22 is lowered. As a result, the needle valve 18 rises and fuel is injected from the nozzle hole at the tip of the nozzle. When the three-way valve 25 is returned to the OFF state again, the high pressure fuel in the pressure accumulating chamber 16 is guided to the hydraulic piston 22 and the fuel injection is completed. That is, if the three-way valve 25 is switched from OFF to ON, the fuel injection start time is adjusted by the ON time, and the fuel injection amount is adjusted by the ON time. The amount increases. 26 is a check valve and 27 is an orifice.
[0042]
The fuel injection device 10 further includes a pressure adjusting valve 31 in the passage 13 for returning the fuel discharged from the supply pump 14 in order to adjust the pressure in the pressure accumulation chamber. The adjustment valve 31 opens and closes the flow path of the passage 13 and adjusts the pressure in the pressure accumulation chamber by adjusting the amount of fuel discharged to the pressure accumulation chamber 16. The fuel injection rate varies depending on the fuel pressure (injection pressure) in the pressure accumulating chamber 16, and the fuel injection rate increases as the fuel pressure in the pressure accumulating chamber 16 increases.
[0043]
An accelerator opening sensor 33, a sensor 34 for detecting the engine speed and crank angle, a sensor 35 for cylinder discrimination, and a control unit 41 to which signals from the water temperature sensor 36 are input correspond to the engine speed and the accelerator opening. The target fuel injection amount and the target pressure of the pressure accumulating chamber 16 are calculated, and the fuel pressure in the pressure accumulating chamber 16 is fed back via the pressure regulating valve 31 so that the pressure accumulating chamber pressure detected by the pressure sensor 32 matches the target pressure. Control.
[0044]
In addition to controlling the ON time of the three-way valve 25 corresponding to the calculated target fuel injection amount, by controlling the switching time of the three-way valve 25 to ON, a predetermined injection start time corresponding to the operating condition is obtained. I am doing so. For example, the fuel injection timing (injection start timing) is delayed to the piston top dead center (TDC) so that the ignition delay period of the injected fuel becomes longer on the low rotation and low load side with a high EGR rate. By this delay, the temperature in the combustion chamber at the ignition timing is lowered, and the premixed combustion ratio is increased, thereby suppressing the occurrence of smoke in the high EGR rate region. On the other hand, the injection timing is advanced as the rotational speed and load increase. This is because, even if the ignition delay time is constant, the ignition delay crank angle (the value obtained by converting the ignition delay time into a crank angle) increases in proportion to the increase in the engine speed, and a predetermined value is obtained at a low EGR rate. The injection timing is advanced in order to obtain the ignition timing.
[0045]
Returning to FIG. 1, a variable capacity turbocharger is provided in the exhaust passage 2 downstream of the opening of the EGR passage 4. This is a variable nozzle 53 driven by an actuator 54 at the scroll inlet of the exhaust turbine 52. The control unit 41 allows the variable nozzle 53 to obtain a predetermined supercharging pressure from a low rotation range. On the low rotation side, the nozzle opening degree (tilting state) for increasing the flow rate of the exhaust gas introduced into the exhaust turbine 52 is controlled, and on the high rotation side, exhaust gas is introduced into the exhaust turbine 52 without resistance and controlled to the nozzle opening degree (fully open state).
[0046]
The actuator 54 includes a diaphragm actuator 55 that drives the variable nozzle 53 in response to the control pressure, and a pressure control valve 56 that adjusts the control pressure to the diaphragm actuator 55. The opening ratio of the variable nozzle 53 is as follows. A duty control signal is generated so as to obtain a target opening ratio Rvnt obtained as described later, and this duty control signal is output to the pressure control valve 56.
[0047]
From the viewpoint of supercharging pressure control, EGR control also physically plays the role of supercharging pressure control. That is, the supercharging pressure also changes by changing the EGR amount. On the contrary, if the supercharging pressure is changed, the exhaust pressure changes, so the EGR amount also changes, and the supercharging pressure and the EGR amount cannot be controlled independently. In addition, there is a disturbance in control of each other. In order to ensure control accuracy when one is changed, it is necessary to re-adjust the other. However, after re-adapting the other, the other must be re-adapted. In the method, it is difficult to ensure the control accuracy at the time of transition.
[0048]
As described above, the supercharging pressure and the EGR amount affect each other. If the EGR amount is changed, it is difficult to properly adjust the nozzle opening degree. Therefore, in the control unit 41, the target intake air amount tQac is calculated according to the operating conditions, and the actual EGR which is a value obtained by delaying the target intake air amount tQac, the target EGR amount, and the target EGR rate Megr. A target opening ratio Rvnt of the variable nozzle 53, which is an operation target value of the turbocharger, is set from the amount Qec and the actual EGR rate Megrd.
[0049]
Further, feedback control is performed so that the actual intake air amount matches the target value. At this time, a value obtained by performing a delay process corresponding to the delay of the intake system with respect to the target intake air amount tQac set according to the operating conditions (rotation speed, load) is set as a target value in the feedback control.
[0050]
Also, depending on the manufacturing variation of the air flow meter 39 and the actuator 54 and the usage environment (for example, atmospheric pressure) of the vehicle, the supercharging limit may be exceeded. To cope with this, the actual intake air amount and the actual EGR Judgment is made on the basis of the total amount of exhaust gas and the actual displacement, and if it exceeds the supercharging limit, the actuator is set to reduce the supercharging pressure for a predetermined period to suppress overboost. Move 54.
[0051]
Also, because overboost suppression is terminated and returned to normal operation, if the actuator 54 is suddenly moved to the side where the boost pressure is increased, overboost tends to occur again, so overboost suppression is terminated. Thus, when returning during normal operation, the actuator 54 is slowly returned.
[0052]
In this case, since the optimum value of time for suppressing overboost changes depending on the degree of acceleration, this is set according to the degree of transient. Moreover, since the optimum value of the time required to cancel the overboost and shift to the normal operation changes depending on the use environment and the exhaust amount, it is set according to the atmospheric pressure and the exhaust amount.
[0053]
The contents of this control executed by the control unit 41 will be described according to the following flowchart. 3 to 40, 54 (steps 1 to 3 only), FIG. 59 (steps 1 and 2 only), FIG. 62, and FIGS. 87 to 102 to be described later have already been proposed in the prior application device. It is the same.
[0054]
First, FIG. 3 is for calculating the target fuel injection amount Qsol, and inputs a REF signal (crank angle reference position signal, every 180 degrees for a 4-cylinder engine and every 120 degrees for a 6-cylinder engine). Run every time.
[0055]
In steps 1 and 2, the engine rotational speed Ne and the accelerator opening degree Cl are read. In step 3, the basic fuel injection amount Mqdrv is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 4 based on these Ne and Cl. In step 4, the basic fuel injection amount Mqdrv is corrected to be increased by the engine coolant temperature or the like, and the corrected value is set as the target fuel injection amount Qsol.
[0056]
FIG. 5 is for calculating the opening area Aev of the EGR valve 6 and is executed for each input of the REF signal.
[0057]
FIG. 5 is a main routine, and a large flow of control follows the steps shown in the figure, and subroutines are prepared for the processing of each step. Therefore, the following description will focus on subroutines.
[0058]
FIG. 7 (subroutine of step 1 in FIG. 5) is for calculating the target EGR amount Tqec per cylinder, and is executed every time the REF signal is input.
[0059]
In steps 1 and 2, the intake air amount Qacn per cylinder and the target EGR rate Megr are calculated.
[0060]
Here, the calculation of Qacn will be described with reference to the flow of FIG. 8, and the calculation of Megr will be described with reference to the flow of FIG.
[0061]
First, in FIG. 8, in step 1, the engine rotational speed Ne is read, and from this engine rotational speed Ne and the intake air amount Qas0 obtained from the air flow meter.
[0062]
[Expression 1]
Qac0 = (Qas0 / Ne) × KCON #,
Where KCON # is a constant,
The intake air amount Qac0 per cylinder is calculated by the following equation.
[0063]
The air flow meter 39 (see FIG. 1) is provided in the intake passage 3 upstream of the compressor, and performs delay processing for the transport delay from the air flow meter 39 to the collector portion 3a. The value of Qac0 before the integer constant) is obtained as the intake air amount Qacn per cylinder at the collector inlet 3a position. And in Step 4, for this Qacn
[0064]
[Expression 2]
Qac = Qacn-1× (1-KIN × KVOL) + Qacn × KIN × KVOL,
Where KIN: volumetric efficiency equivalent value,
KVOL: VE / NC / VM,
VE: displacement,
NC: number of cylinders
VM: intake system volume,
Qacn-1: Last Qac,
Qac is calculated by the following equation (first-order lag equation) at the intake valve position per cylinder (this intake air amount is hereinafter abbreviated as “cylinder intake air amount”). This is to compensate for the dynamics from the collector inlet 3a to the intake valve.
[0065]
The detection of the intake air amount Qas0 on the right side of Equation 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. The flow in FIG. 9 is executed every 4 ms.
[0066]
In step 1, the output voltage Us of the air flow meter 39 is read, and in step 2, a voltage-flow rate conversion table having the contents shown in FIG. d is calculated. In step 3, this Qas0 The weighted average processing is performed on d, and the weighted average processing value is set as the intake air amount Qas0.
[0067]
Next, in FIG. 11, in step 1, the engine speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, and the engine coolant temperature Tw are read. In step 2, the basic target EGR rate Megarb is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 12 from the engine speed Ne and the target fuel injection amount Qsol. In this case, the basic target EGR rate becomes larger as the engine is used more frequently, that is, at a low turning point and a low load (low injection amount), and is reduced at a high output at which smoke is likely to occur.
[0068]
Next, in step 3, the water temperature correction coefficient Kegr for the basic target EGR rate is retrieved by searching a table having the contents shown in FIG. 13 from the cooling water temperature Tw. tw is calculated. In step 4, from the basic target EGR rate and the water temperature correction coefficient,
[0069]
[Equation 3]
Megr = Megrb × Kegr tw
The target EGR rate Megr is calculated by the following formula.
[0070]
In step 5, it is determined whether or not the engine is in a complete explosion state. However, the determination of complete explosion will be described later with reference to the flowchart of FIG.
[0071]
In step 6, it is determined whether or not a complete explosion has occurred. If it is a complete explosion, the current process is terminated as it is. If it is determined that the explosion is not complete, the target EGR rate Megr is set to 0 and the current process is terminated.
[0072]
Thereby, EGR control is performed after the complete explosion of the engine, and EGR is not performed before the complete explosion in order to ensure stable startability.
[0073]
FIG. 14 is used to determine the complete explosion of the engine. In step 1, the engine rotation speed Ne is read, and the engine rotation speed Ne is compared with the complete explosion determination slice level NRPMK corresponding to the complete explosion rotation speed in step 2. When Ne is larger, it is determined that the explosion is complete, and the process proceeds to Step 3. Here, the counter Tmrkb is compared with the predetermined time TMRKBP, and when the counter Tmrkb is larger than the predetermined time, the process proceeds to step 4 and the process is terminated as it is completely exploded.
[0074]
On the other hand, when Ne is smaller in step 2, the process proceeds to step 6, the counter Tmrkb is cleared, and the process is terminated in step 7 assuming that the complete explosion state is not reached. Further, even if it is larger than Ne in Step 2, if the counter Tmrkb is smaller than the predetermined time in Step 3, the counter is incremented in Step 5 and it is determined that the explosion is not complete.
[0075]
Thus, it is determined that the explosion has been completed when the engine speed is equal to or higher than a predetermined value (for example, 400 rpm) and this state is continued for a predetermined time.
[0076]
When the calculation of the cylinder intake air amount Qacn in FIG. 8 and the target EGR rate Megr in FIG. 11 are completed in this way, the process returns to step 3 in FIG.
[0077]
[Expression 4]
Mqec = Qacn × Megr
The required EGR amount Mqec is calculated by the following equation.
[0078]
In step 4, KIN × KVOL is used as a weighted average coefficient for this Mqec.
[0079]
[Equation 5]
Rqec = Mqec × KIN × KVOL + Rqecn-1× (1-KIN × KVOL),
Where KIN: volumetric efficiency equivalent value,
KVOL: VE / NC / VM,
VE: displacement,
NC: number of cylinders
VM: intake system volume,
Rqecn-1: Last intermediate processing value,
The intermediate processing value (weighted average value) Rqec is calculated by the following equation, and in step 5 using this Rqec and the required EGR amount Mqec
[0080]
[Formula 6]
Tqec = Mqec × GKQEC + Rqecn-1× (1-GKQEC),
However, GKQEC: Lead correction gain,
The target EGR amount Tqec per cylinder is calculated by performing advance correction according to the following equation. Since there is a delay in the intake system with respect to the required value (that is, a delay corresponding to the capacity of the EGR valve 6 → the collector portion 3a → the intake manifold → the intake valve), Steps 4 and 5 perform advance processing for this delay. .
[0081]
Next, FIG. 15 and FIG. 16 are for calculating the target intake air amount tQac and are executed at regular intervals (for example, every 10 ms).
[0082]
When FIG. 15 is the first embodiment and FIG. 16 is the second embodiment, there are differences in parameters used to calculate the target opening ratio Rvnt of the variable nozzle 53 in the two embodiments (actual EGR in the first embodiment). Based on the amount Qec, and in the second embodiment, the target opening ratio Rvnt of the variable nozzle 53 is calculated based on the actual EGR rate Megrd).
[0083]
15 and 16 are also main routines, and subroutines are prepared for the processing of each step.
[0084]
FIG. 17 (subroutine of step 1 in FIGS. 15 and 16) is for calculating the actual EGR rate, and is executed every 10 ms. In step 1, the target EGR rate Megr (obtained in FIG. 11) is read, and in step 2, a time constant equivalent value Kkin corresponding to the collector capacity is calculated. The calculation of Kkin will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0085]
In FIG. 18 (subroutine of step 2 of FIG. 17), in step 1, the engine rotation speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, and the previous value of the actual EGR rate described later, Megrdn-1[%] Is read, and a volume efficiency equivalent basic value Kinb is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 19 in step 2 from Ne and Qsol.
[0086]
[Expression 7]
Kin = Kinb × 1 / (1 + Megrdn-1/ 100)
The volume efficiency equivalent value Kin is calculated by the following formula. This is because the volumetric efficiency is reduced by EGR, so that correction is made accordingly.
[0087]
The value obtained by multiplying Kin thus obtained by KVOL (see Step 4 in FIG. 8) corresponding to the ratio of the intake system volume to the cylinder volume in Step 4 is set as a time constant equivalent value Kkin for the collector capacity. Calculate.
[0088]
When the calculation of Kkin is completed in this way, the process returns to Step 3 in FIG. 17, and using this Kkin and the target EGR rate Megr,
[0089]
[Equation 8]
Megrd = Megr × Kkin × Ne × KE2 # + Megrdn-1X (1-Kkin x Ne x KE2 #),
However, Kkin: Kin × KVOL #,
KE2 #: constant,
Megrdn-1: Previous Megrd,
The EGR rate Megrd at the intake valve position is calculated by simultaneously performing delay processing and unit conversion (per cylinder → per unit time) using the following equation. Ne × KE2 # on the right side of Equation 8 is a value for unit conversion. Since this Megrd responds to the target EGR rate Megr with a first-order lag, this Megrd is hereinafter referred to as “actual EGR rate”.
[0090]
FIG. 20 (subroutine of step 2 in FIGS. 15 and 16) is for calculating the target intake air amount tQac. In step 1, the engine speed Ne, the actual EGR rate Megrd, and the target fuel injection amount Qsol are read, and in step 2, Megrd is compared with a predetermined value MEGLV #.
[0091]
Here, the predetermined value MEGLV # is a value (for example, 0.5) for determining whether or not the EGR is operated. When Megrd> MEGRLV #, it is determined that the EGR is in the operation range, and steps 3, 4 and On the other hand, if Megrd ≦ MEGRLV #, on the other hand, it is determined that the EGR is in the non-operating range, and the process proceeds to step 6. MEGLV # is not 0 in response to a request for handling the same amount of EGR when it is not performed as when EGR is not performed.
[0092]
When it is within the EGR operating range, in step 3, the target intake air amount basic value tQacb is calculated by searching, for example, a map having the contents shown in FIG. 21 from the engine speed Ne and the actual EGR rate Megard. If the engine speed is constant, the target intake air amount is increased as the actual EGR rate is larger as shown in FIG.
[0093]
In step 4, a correction coefficient ktQac of the target intake air amount is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 22 from Ne and Qsol, and a value obtained by multiplying the correction target coefficient by the target intake air amount basic value is calculated. Calculated as the target intake air amount tQac. The correction coefficient ktQac is for responding to a request for changing the target intake air amount according to the operating conditions (Ne, Qsol).
[0094]
On the other hand, when it is in the non-operating region of EGR, the process proceeds to step 6 and the target intake air amount tQac is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 23 from Ne and Qsol.
[0095]
FIG. 24 (subroutine of step 3 in FIG. 15) is for calculating the actual EGR amount. In step 1, the intake air amount Qacn per cylinder at the collector inlet 3a position (obtained in step 3 of FIG. 8), the target EGR rate Megr, and the time constant equivalent value Kkin for the collector capacity are read. Of these, from Qacn and Megr
[0096]
[Equation 9]
Qec0 = Qacn × Megr
The EGR amount Qec0 per cylinder at the collector inlet 3a position is calculated by the following equation, and in step 3, using this Qec0 and Kkin,
[0097]
[Expression 10]
Qec = Qec0 × Kkin × Ne × KE # + Qecn-1X (1-Kkin x Ne x KE #),
However, Kkin: Kin × KVOL,
KE #: constant,
Qecn-1: Last Qec,
In the same manner as in the above equation 8, delay processing and unit conversion (per cylinder → per unit time) are performed simultaneously to calculate the cylinder intake EGR amount Qec. Ne × KE # on the right side of Equation 10 is a value for unit conversion. Since this Qec responds to the target EGR amount Tqek (described later in FIG. 40) with a first-order lag, this Qec is hereinafter referred to as “actual EGR amount”. The above Qac that responds to the target intake air amount tQac with a first-order delay is hereinafter referred to as “actual intake air amount”.
[0098]
FIG. 25 (subroutine of step 2 in FIG. 5) includes two calculations used for calculating the EGR amount and calculating the flow rate of EGR gas (the gas flowing through the EGR valve) (this EGR gas flow rate is hereinafter simply referred to as “EGR flow rate”). This is for calculating the feedback correction coefficients Kqac00 and Kqac0 and the EGR flow rate learning correction coefficient Kqac, and is executed every time the REF signal is input.
[0099]
First, in step 1, the target intake air amount tQac, the actual intake air amount Qac, the engine speed Ne, and the target fuel injection amount Qsol are read.
[0100]
In step 2, from the target intake air amount tQac
[0101]
## EQU11 ##
tQacd = tQac × KIN × KVOL × KQA # + tQacdn-1× (1-KIN × KVOL × KQA #),
Where KIN: volumetric efficiency equivalent value,
KVOL: VE / NC / VM,
VE: displacement,
NC: number of cylinders
VM: intake system volume,
KQA #: constant,
tQacdn-1: Last Qacd,
The target intake air amount delay processing value tQacd is calculated by the following equation (primary delay equation). In this case, delay processing is performed so that two feedback correction coefficients Kqac00, Kqac0 and a learning value Rqac, which will be described later, do not increase due to a delay in air supply due to the presence of the intake system volume.
[0102]
In step 3, various feedback-related flags are read. These settings will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 26, 27, and 28.
[0103]
26, 27, and 28 are executed at regular intervals (for example, every 10 ms) independently of FIG.
[0104]
FIG. 26 is for setting the feedback permission flag fefb. In step 1, the engine rotational speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, the actual EGR rate Megrd, and the water temperature Tw are read.
[0105]
The feedback permission condition is determined by checking the contents of Steps 2 to 5 and 8 one by one. When all the items are satisfied, the feedback is permitted. . That is,
Step 2: Megrd exceeds a predetermined value MEGRFB # (that is, EGR operating range),
Step 3: Tw exceeds a predetermined value TWFBL # (for example, about 30 ° C.),
Step 4: Qsol exceeds a predetermined value QSOLFBL # (no fuel cut),
Step 5: Ne exceeds a predetermined value NEFBL # (not in the rotational speed range that becomes the engine stall),
Step 8: The feedback start counter Ctrfb exceeds a predetermined value TMRFB # (for example, a value less than 1 second)
At step 9, the feedback permission flag fefb = 1 is set to permit feedback in step 9, otherwise, the process proceeds to step 10, and the feedback permission flag fefb = 0 is set to prohibit feedback.
[0106]
The feedback start counter is incremented when Steps 2 to 5 are established (Step 6), and is reset when Steps 2 to 5 are not established (Step 7).
[0107]
FIG. 27 is for setting the learned value reflection permission flag FERN2. In step 1, the engine rotational speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, the actual EGR rate Megrd, and the water temperature Tw are read.
[0108]
The learning value reflection permission condition is also determined by checking the contents of Steps 2 to 5 and 8 one by one, and when all the items are satisfied, the learning value is permitted to be reflected, and even if one is contrary Prohibits the reflection of learning values. That is,
Step 2: Megrd exceeds a predetermined value MEGRLN2 # (that is, EGR operating range),
Step 3: Tw exceeds a predetermined value TWLNL2 # (for example, about 20 ° C.),
Step 4: Qsol exceeds a predetermined value QSOLNL2 # (no fuel cut),
Step 5: Ne exceeds a predetermined value NELNL2 # (not in the rotational speed range that becomes the engine stall),
Step 8: The learning value reflection counter Ctrlln2 exceeds a predetermined value TMRLN2 # (for example, about 0.5 seconds)
In step 9, the learning value reflection permission flag fel2 = 1 is set in order to permit the reflection of the learning value. Otherwise, the process proceeds to step 10, and the learning value reflection permission flag fel2 = 0 in order to prohibit the reflection of the learning value. To do.
[0109]
The learning value reflection counter is incremented when Steps 2 to 5 are established (Step 6) and reset when Steps 2 to 5 are not established (Step 7).
[0110]
FIG. 28 is for setting the learning permission flag FERN. In step 1, the engine rotational speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, the actual EGR rate Megrd, and the water temperature Tw are read.
[0111]
The learning permission condition is determined by checking the contents of steps 2 to 7 and 10 one by one, and learning is permitted when all of the items are satisfied, and learning is prohibited when one of the items is contrary. . That is,
Step 2: Megrd exceeds a predetermined value MEGRLN # (that is, EGR operating range),
Step 3: Tw exceeds a predetermined value TWLNL # (for example, about 70 to 80 ° C.),
Step 4: Qsol exceeds a predetermined value QSOLLLNL # (no fuel cut),
Step 5: Ne exceeds a predetermined value NELNL # (not in the rotational speed range where the engine is stalled),
Step 6: The feedback permission flag fefb = 1.
Step 7: The learning value reflection permission flag FERN2 = 1.
Step 10: The learning delay counter Ctrlln exceeds a predetermined value TMRLN # (for example, about 4 seconds)
At this time, the learning permission flag feln = 1 is set in order to permit the learning in step 11; otherwise, the process proceeds to step 12 and the learning permission flag fel = 0 is set to prohibit the learning.
[0112]
The learning delay counter is incremented when Steps 2 to 7 are established (Step 8) and reset when Steps 2 to 7 are not established (Step 9).
[0113]
Returning to FIG. 25, among the three flags set in this way, the feedback permission flag fefb is seen in step 4. When fefb = 1, the feedback correction coefficient Kqac00 for the EGR amount and the feedback correction coefficient Kqac0 for the EGR flow velocity are calculated in steps 5 and 6. On the other hand, when fefb = 0 (when feedback is prohibited), the process proceeds from step 4 to steps 7 and 8, where Kqac00 = 1 and Kqac0 = 1.
[0114]
Here, the calculation of the EGR amount feedback correction coefficient Kqac00 will be described with reference to the flow of FIG. 29, and the calculation of the EGR flow velocity feedback correction coefficient Kqac0 will be described with reference to the flow of FIG.
[0115]
First, in FIG. 29 (subroutine of step 5 in FIG. 25), in step 1, the target intake air amount delay processing value tQacd, the actual intake air amount Qac, the engine rotational speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, and the water temperature Tw are read.
[0116]
In step 2, for example, a map containing the content of FIG. 30 is searched from Ne and Qsol, for example, and the correction gain Gkfb of the EGR flow rate is obtained. In step 3, the water temperature correction coefficient Kgfbtw of the correction gain is obtained from Tw, for example, Each of them is calculated by searching the table, etc.
[0117]
[Expression 12]
Kqac00 = (tQacd / Qac-1) × Gkfb × Kgfbtw + 1
The EGR amount feedback correction coefficient Kqac00 is calculated by the following equation.
[0118]
The first term (tQacd / Qac-1) on the right side of this equation is the error rate from the target intake air amount delay processing value, and by adding 1 to this, Kqac00 becomes a value centered on 1. Equation 12 calculates the EGR amount feedback correction coefficient Kqac00 in proportion to the error rate from the target intake air amount delay processing value.
[0119]
Next, in FIG. 32 (subroutine of step 6 in FIG. 25), in step 1, the target intake air amount delay processing value tQacd, the actual intake air amount Qac, the engine speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, and the water temperature Tw are read.
[0120]
In step 2, for example, a map containing the contents of FIG. 33 is searched from Ne and Qsol, and the correction gain Gkfbi of the EGR flow velocity is retrieved. In step 3, the water temperature correction coefficient Kgfbitw of the correction gain is derived from Tw. Each of them is calculated by searching the table, etc.
[0121]
[Formula 13]
Rqac0 = (tQacd / Qac-1) × Gkfbi × kGfbitw + Rqac0n-1,
However, Rqac0n-1: Previous Rqac0,
The error rate Rqac0 is updated by the following formula, and a value obtained by adding 1 in step 5 to the error rate Rqac0 is calculated as a feedback correction coefficient Kqac0 of the EGR flow velocity Cqe (described later in FIG. 38).
[0122]
This calculates the EGR flow velocity feedback correction coefficient Kqac0 in proportion to the integrated value (integrated value) of the error rate (tQacd / Qac-1) from the target intake air amount delay processing value (integral control).
[0123]
As shown in FIGS. 30 and 33, the reason why the correction gain is set to a value according to the operation condition (Ne, Qsol) is as follows. This is because hunting occurs or does not occur depending on operating conditions even with the same gain, so that the correction gain is reduced in a region where hunting occurs. The reason why the value is reduced when the water temperature is low (before completion of warm-up) as shown in FIGS. 31 and 34 is to stabilize the engine in a low water temperature region where the engine rotation is unstable.
[0124]
When the calculation of the EGR amount feedback correction coefficient Kqac00 and the EGR flow velocity feedback correction coefficient Kqac0 is completed in this way, the process returns to FIG. When the learning reflection permission flag FERN2 = 1 (when the learning value is permitted to be reflected), the process proceeds to step 10, and the error rate learning value Rqac is read by searching the learning map of FIG. 35, for example, from Ne and Qsol. A value obtained by adding 1 to is calculated as an EGR flow rate learning correction coefficient Kqac. On the other hand, when the learning reflection permission flag felrn2 = 0 (when the reflection of the learning value is prohibited), the process proceeds from step 9 to step 12, and the EGR flow rate learning correction coefficient Kqac = 1 is set.
[0125]
Subsequently, at step 13, the learning permission flag FERN is observed. If the learning permission flag ferln = 1 (when learning is permitted), the process proceeds to step 14 where 1 is subtracted from the EGR flow velocity feedback correction coefficient Kqac0 to obtain an error ratio Rqacn. On the other hand, when the learning permission flag FERN = 0 (when learning is prohibited), the process proceeds from step 13 to step 15 to set the error ratio Rqacn = 0.
[0126]
Based on the error rate Rqacn thus determined, in step 16, the error rate learned value Rqac is updated. The update of the learning value will be described with reference to the flow of FIG.
[0127]
In FIG. 36 (subroutine of step 16 in FIG. 25), in step 1, the error rate Rqacn, the engine speed Ne, and the target fuel injection amount Qsol are read. In step 2, the learning speed Tclrn is calculated from Ne and Qsol by, for example, searching a map having the contents shown in FIG. In step 3, the error ratio learning value Rqac is read from the learning map of FIG. 35 from Ne and Qsol. In step 4
[0128]
[Expression 14]
Rqacn= Rqacn × Tclrn + Rqacn-1× (1-Tclrn),
However, Rqacn: Updated error rate learning value,
Rqacn-1: Error ratio learning value before update (= Learning value read value)
,
The weighted average process is performed according to the following formula, and the updated learning value is stored in the learning map of FIG. 35 in step 5 (the updated value is overwritten on the previous value).
[0129]
FIG. 38 (subroutine of step 3 in FIG. 5) is for calculating the EGR flow velocity Cqe.
[0130]
In steps 1 and 2, the actual EGR amount Qec, the actual EGR rate Megrd, the actual intake air amount Qac, the EGR flow velocity feedback correction coefficient Kqac0, and the EGR flow velocity learning correction coefficient Kqac are read.
[0131]
[Expression 15]
Qec h = Qec × Kqac × Kqac0
The value obtained by correcting the actual EGR amount Qec with Kqac0 and Kqac is calculated as the corrected actual EGR amount Qec. Calculated as h, and this corrected actual EGR amount Qec In step 8, the EGR flow rate Cqe is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 39, for example, from step h and the actual EGR rate Megard. Steps 4 to 7 that have not been described will be described later.
[0132]
The characteristics of the EGR flow velocity in FIG. 39 indicate that the non-linearity is strong and the sensitivity of EGR feedback differs depending on the operating conditions, so that the EGR flow velocity feedback is small so that the difference in the feedback amount with respect to the operating conditions is small. The correction coefficient Kqac0 is used as feedback to the actual EGR amount Qec used for searching the flow velocity map.
[0133]
However, in FIG. 39, the portion near the right end where the slope of the characteristic is steep is an area where a matching error of the map tends to occur. Therefore, if there is a matching error, the EGR valve opening area Aev is affected by the matching error. Will change. That is, in Aev = Tqek / Cqe (which will be described later with reference to FIG. 40), which is an expression for calculating the EGR valve opening area Aev, an adaptation error occurs in Cqe. To cope with this, the target EGR amount Tqek However, it is necessary to correct the flow rate error. For this reason, the EGR amount feedback correction coefficient Kqac00 is newly introduced, and the target EGR amount Tqek is corrected in step 2 of FIG. 40 described later by this Kqac00.
[0134]
In this case, the above equation (12), which is an equation for calculating Kqac00, calculates Kqac00 in proportion to the error rate from the target intake air amount delay processing value. Therefore, the proportional error of the EGR flow velocity map of FIG. Can be corrected immediately. For example, in the formula (12) for simplicity, the correction gain Gkfb = 1 and Kqac00 = (tQacd / Qac−1) +1 is considered after the warm-up is completed. In this case, if the actual intake air amount Qac is smaller than tQacd as the target value, Kqac00 becomes a value larger than 1, and thereby the target EGR amount Tqek is immediately decreased. When the target EGR amount Tqek is immediately reduced, the amount of fresh air (intake air amount) relatively increases, and thereby the actual intake air amount Qac converges to tQacd as a target value.
[0135]
Steps 4 to 7 in FIG. 38 which are not described are parts for setting initial values at the start of EGR operation. Specifically, in step 4, the corrected actual EGR amount Qec Compare h with 0. Qec When h = 0 (that is, when the EGR is not operated), the process proceeds to Step 5;
[0136]
[Expression 16]
Qec h = Qac × MEGRL #,
Where MEGRL #: constant,
The corrected actual EGR amount Qec Set h. Similarly, in step 6, the actual EGR rate Megrd is compared with 0, and when Megrd = 0,
[0137]
[Expression 17]
Megrd = MEGRL #
The actual EGR rate Megard is set by the following formula.
[0138]
The EGR flow velocity that passes through the EGR valve 6 when the EGR valve 6 is fully closed is naturally zero, but the equations 16 and 17 are parameters used for calculating the flow velocity in consideration of the start of the EGR operation. Set the initial value of. The value of MEGRL # is, for example, 0.5 as described above. More specifically, the differential pressure before and after the EGR valve at the start of the EGR operation (and hence the EGR flow rate) varies depending on the operating conditions, and this is addressed. In this case, the differential pressure before and after the EGR valve at the start of EGR operation is related to the actual intake air amount Qac. Therefore, Qec is proportional to Qac according to equation (16). By giving the initial value of h, the calculation accuracy of the EGR flow velocity at the start of the EGR operation is improved.
[0139]
FIG. 40 (subroutine of step 4 in FIG. 5) is for calculating the EGR valve opening area Aev. In step 1, the target EGR amount Tqec, the EGR amount feedback correction coefficient Kqac00, and the EGR flow velocity Cqe are read per cylinder. In step 2, the target EGR amount Tqec per cylinder is corrected by an EGR amount feedback correction coefficient Kqac00 (Tqec / Kqac00).
[0140]
[Expression 18]
Tqek = Tqec × (Ne / KCON #) / Kqac00,
However, Kqac00: EGR amount feedback correction coefficient,
KCON #: constant,
Unit conversion (per cylinder → per unit time) is performed by the following formula to obtain the target EGR amount Tqek, and in step 3 from the target EGR amount Tqek and the EGR flow velocity Cqe
[0141]
[Equation 19]
Aev = Tqek / Cqe
The EGR valve opening area Aev is calculated by the following formula.
[0142]
The EGR valve opening area Aev obtained in this way is converted into a lift amount of the EGR valve 6 by searching a table having the contents shown in FIG. 6 in a flow (not shown) so that the EGR valve lift amount becomes this EGR valve lift amount. A duty control signal is generated for the pressure control valve 5, and this duty control signal is output to the pressure control valve 5.
[0143]
Next, FIG. 41 is for calculating the control command duty value Dtyvnt to be given to the actuator 54 and is executed at regular intervals (for example, every 10 ms). Since FIG. 41 is also a main routine, the explanation will focus on subroutines prepared for the processing of each step.
[0144]
FIG. 42 (subroutine of step 1 in FIG. 41) is for setting the overboost determination flag FOVBST.
[0145]
First, in step 1, the engine rotational speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, the actual intake air amount Qac, and Ne (values before the k (integer constant) cycle) are obtained.nk, Qsolnk, QacnkIn addition, the actual EGR rate Megard is read.
[0146]
In Step 2, using the actual intake air amount Qac and the actual EGR rate Megard
[0147]
[Expression 20]
Qcyl = Qac × (1 + Megrd / 100)
The amount of gas Qcyl [mg / st. cyl]. The second term (Qac × Megrd / 100) on the right side of Equation 20 is the actual EGR amount, and the amount of gas sucked into the cylinder by adding the actual EGR amount to the actual intake air amount Qac (fresh air amount). It is said.
[0148]
Note that the actual EGR amount Qec in FIG. 24 may be used as the actual EGR amount (thus, at this time, Qcyl = Qac + Qec).
[0149]
In step 3
[0150]
[Expression 21]
Qexh = (Qac + Qsol × GKQFVNT #) × Ne / KCON #,
Where GKQFVNT #: conversion factor,
KCON #: constant,
The actual displacement Qexh [mg / st. cyl]. This means that the sum of the amount of Qsol fuel combusted and exhausted and the actual intake air amount Qac is the exhaust amount (ignoring the rise in temperature). Here, the unit of Qsol is [mm.Three/ St. cyl], the conversion factor GKQFVNT # [mg / mmThree] To convert the unit of Qexh to Qac [mg / st. cyl]. The multiplication by Ne / KCON # is [mg / st. cyl] to [g / s].
[0151]
In step 4, the difference between Ne, Qsol, Qac and the value before k cycles is calculated as an engine speed change amount DNE, a fuel injection amount change amount DQSOL, and an actual intake air amount change amount DQAC, and these engine speed Ne. Based on the target fuel injection amount Qsol, it is determined in steps 5 to 7 whether or not overboost occurs. That is,
Step 5: Ne ≧ predetermined value KNEOB # and DNE ≧ predetermined value KDNEOB #.
Step 6: Qsol ≧ predetermined value KQFOB # and DQSOL ≧ predetermined value KDQFOB #
Step 7: DQAC ≧ predetermined value KDQACOB #
When either of the above conditions is satisfied, it is determined that overboost occurs, and the process proceeds to steps 11 and 12 to set the overboost determination flag FOVBT = 1 and reset the overboost timer TMROB (TMROB = 0).
[0152]
As will be described later with reference to FIGS. 54 and 59, this flag FOVBST is used for calculation of the target ratio basic value Rvnt0. When the flag FOVBT = 1 under the same conditions, the flag FOVBT = 0 is larger than when the flag FOVBT = 0. A target ratio basic value Rvnt0 of the value is calculated. As the target ratio basic value Rvnt0 becomes smaller, the variable nozzle 53 is closed and the supercharging pressure becomes higher. Therefore, when the flag FOVBT = 1, the variable nozzle 53 is made more open than when the flag FOVBT = 0 (supercharging). This makes it difficult for the pressure to rise). That is, when the flag FOVBT = 1, the overboost is suppressed, while when the flag FOVBT = 0 is the normal operation.
[0153]
The overboost timer TMROB is for measuring an elapsed time after the flag FOVBT is switched to 1. Although not shown, the timer TMROB is reset only when the flag FOVBT is changed from 0 to 1, and the second and subsequent passes are skipped (the process of step 12 is skipped). The timer TMROB may be constituted by, for example, an internal timer of the CPU, and the timer value increases with time by resetting the timer.
[0154]
When the change when the accelerator pedal is suddenly depressed is shown in FIG. 43 as a model, the timing for determining the occurrence of overboost is the target fuel injection amount Qsol, engine rotational speed Ne, and actual intake air amount Qac in this order. Each time, the flag FOVBT = 1. This is because the determination timing is slow when trying to determine the occurrence of overboost based only on the actual intake air amount Qac, so if the accelerator pedal is depressed suddenly, the response to overboost will be delayed and overboost will occur. Therefore, the target fuel injection amount Qsol and the engine rotation speed Ne are added as parameters for overboost determination, and the overboost determination timing is advanced as much as possible.
[0155]
FIG. 43 shows a case where Qsol is a small value due to the smoke limit restriction at the beginning of the transition so that the time lag of the signals of the three parties (Qsol, Ne, Qac) can be clearly understood. . Therefore, when there is a fuel limit of the smoke limit in this way and an attempt is made to determine the occurrence of overboost based only on the actual intake air amount Qac, the determination timing is greatly delayed. Even when the fuel limit of the smoke limit is involved, a time margin is created for coping with overboost suppression, and overboost can be reliably prevented.
[0156]
If none of the above three conditions shown in Steps 5 to 7 is satisfied, the process proceeds from Steps 5, 6, and 7 to Steps 8 and 9 in FIG.
[0157]
Steps 8 and 9 are portions for determining whether or not overboost occurs based on the cylinder intake gas amount Qcyl and the actual exhaust amount Qexh. Explaining this, FIG. 110 shows one experimental result obtained by changing the opening ratio of the variable nozzle 53 (described later), the engine rotational speed Ne, and the target fuel injection amount Qsol as the engine load in one engine. The cylinder intake gas amount Qcyl (= Qac + Qec) due to a difference in operating conditions (Ne, Qsol) or a difference in opening ratio even if the operating conditions are the same even if the opening ratio of the variable nozzle 53 is the same even though the engine is the same. ) And the actual displacement Qexh is considerably different. This variation is due to manufacturing variations of the air flow meter 39, the actuator 54, and the like. Due to such variations in Qcyl and Qexh, over-boost occurs under conditions plotted exceeding the supercharging limit. Therefore, in order to prevent overboost due to variations in Qcyl and Qexh, a supercharging limit that changes according to the actual displacement Qexh is set in advance as a determination value in a table, Qcyl calculated during operation, and its From the comparison result with the determination value obtained by searching the table from the actual displacement Qexh at the time, when over boost occurs when Qcyl is greater than or equal to the determination value, conversely, over boost occurs when Qcyl is less than the determination value It is judged that there is no.
[0158]
Since the two embodiments are of a type that employs the intake air amount as equivalent to the supercharging pressure, the cylinder intake gas amount Qcyl is taken on the vertical axis. It becomes supercharging pressure. This is shown in FIG. 111. In this case as well, similar to FIG. 110, the variable nozzle opening ratio and operating conditions (Ne, Qsol) are the same engine due to manufacturing variations of the supercharging pressure sensor and the actuator. ), The actual supercharging pressure and the actual displacement Qexh vary considerably, and due to the variation in the actual supercharging pressure and Qexh, overboost occurs when the conditions are plotted beyond the supercharging limit. Therefore, in order to prevent overboost due to variations in actual supercharging pressure and Qexh, a supercharging limit that changes in accordance with the actual displacement Qexh is set in a table in advance as a judgment value and detected during operation. If overboost occurs when the actual boost pressure is greater than or equal to the determination value based on the comparison result between the actual boost pressure and the determination value obtained by searching the table from the actual displacement Qexh at that time, conversely, What is necessary is just to determine that an overboost does not arise when a supercharging pressure is less than a determination value.
[0159]
Specifically, an overboost determination intake gas amount TQcyl (determination value) is calculated by searching a map containing, for example, FIG. 44 from the actual exhaust amount Qexh in step 8 of FIG. 42, and the above cylinder intake gas amount Qcyl is calculated. And this TQcyl are compared in step 9 of FIG. When Qcyl is equal to or higher than TQcyl, it is determined that overboost occurs, and the processing of steps 11 and 12 is executed.
[0160]
On the other hand, when Qcyl is less than TQcyl, overboost does not occur, so the routine proceeds from step 9 to step 10, where the overboost determination flag FOVBST = 0.
[0161]
As shown in FIG. 44, the overboost determination intake gas amount TQcyl is a characteristic that is substantially mountain-shaped with respect to the actual exhaust amount Qexh. This takes into account the efficiency characteristics of the turbocharger shown in FIG. That is, in FIG. 45, in the turbocharger, the efficiency η (fresh air amount) increases as the actual displacement Qexh increases from a small value, and the efficiency η decreases as the actual displacement Qexh further increases. TQcyl is set. The vertical axis represents the pressure ratio (manifold pressure Pm / atmospheric pressure Pa).
[0162]
Moreover, it is preferable to make TQcyl smaller as the atmospheric pressure Pa becomes lower even with the same actual displacement Qexh (see FIG. 44).
[0163]
FIG. 46 (subroutine of step 2 in FIG. 41) is for setting the overboost release transition flag FCLROB. The reason for introducing this flag FCLROB is as follows. Suppression of overboost is performed for a predetermined time (overboost suppression time TTMROB described later). However, if the variable nozzle 53 is immediately returned to the closed side (the side where the boost pressure rises) just after the time has elapsed, there is a risk that overboost will occur. Therefore, this overboost release transition flag FCLROB is introduced, and as shown in FIG. 47, this overboost release transition flag is set at a timing when the overboost determination flag FOVBST is changed from 1 to 0 (that is, timing at which overboost suppression is finished). FCLROB is switched from 0 to 1, and the variable nozzle 53 is slowly returned to the position before the overboost suppression start during the period in which the overboost release transition flag FCLROB = 1.
[0164]
The flow will be specifically described. In step 1 of FIG. 46, the overboost timer TMROB and the overboost determination flag FOVBST are observed. When the overboost timer TMROB is equal to or shorter than the overboost suppression time TTMROB or when the overboost determination flag FOVBST = 1, the overboost is being suppressed, and the process proceeds to step 4 to continue the state of the overboost determination flag FOVBST = 1.
[0165]
On the other hand, in other cases (for example, when the overboost timer TMROB exceeds the overboost suppression time TTMROB or when the condition that overboost occurs while the overboost is being suppressed is not satisfied), step 1 to step 2 In step 3, the overboost determination flag FOVBST is set to 0 and the overboost clear timer TMRCLROB is reset (TMRCLROB = 0) in order to end overboost suppression and return to normal operation.
[0166]
The overboost clear timer TMRCLROB is for measuring the elapsed time after the overboost determination flag FOVBST = 0. Although not shown, the timer TMRCLROB is reset only at the timing when the overboost determination flag FOVBST is switched from 1 to 0, and the second and subsequent times are passed (step 3 is skipped). This timer TMRCLROB may also be constituted by, for example, an internal timer of the CPU, and the timer value increases with time by resetting this timer.
[0167]
In step 5, the timer TMRCLROB is compared with the overboost release transition time TTMRCLROB. Immediately after resetting the timer TMRCLROB, TMRCLROB <TTMRCLROB, so the routine proceeds to step 7 where the overboost release transition flag FCLROB = 1.
[0168]
From the next time (that is, after 10 ms), the process proceeds to Steps 1, 2, and 5, and the timer TMRCLROB is compared with the overboost release transition time TTMRCLROB. While TMRCLROB is equal to or less than TTMRCLROB, the process of step 7 is repeated. When the timer TMRCLROB exceeds TTMRCLROB, the process proceeds from step 5 to step 6 to set the overboost release transition flag FCLROB = 0. This shifts to normal operation.
[0169]
The overboost suppression time TTMROB and the overboost release transition time TTMRCLROB used in FIG. 46 are always calculated (for example, every 10 ms) as shown in FIGS.
[0170]
First, referring to FIG. 48, in step 1, over-boost control time basic value TTMROB0 is obtained by searching a map containing, for example, FIG. 49 from engine speed change amount DNE and fuel injection amount change amount DQSOL. By searching a map having the content of FIG. 50 from the actual intake air amount change amount DQAC and the deviation of the cylinder intake gas amount Qcyl from the overboost determination intake gas amount TQcyl, the overboost control time correction coefficient KTMROB is obtained. In step 3, the product is calculated as an overboost suppression time TTMROB. Note that the calculation method of DQSOL, DNE, DQAC, Qcyl, and TQcyl is the same as that in FIG. 42 and is not shown in the flow of FIG.
[0171]
As shown in FIG. 49, the overboost control time basic value TTMROB0 is increased as DNE or DQSOL increases for the following reason. Overboost is more likely to occur as the change in the engine speed Ne or the target fuel injection amount Qsol as the engine load increases. Therefore, the overboost suppression time becomes longer as the change in Ne or Qsol is larger (that is, as DNE or DQSOL is larger). As shown in FIG. 50, the larger the DQAC and Qcyl-TQcyl are, the larger the value of the correction coefficient KTMROB is because the change in the actual intake air amount Qac (that is, DQAC) and the deviation from the determination value (that is, Qcyl-TQcyl). Since the overboost is more likely to occur as the value is larger, the overboost suppression time is increased accordingly.
[0172]
Next, moving to FIG. 51, in step 1, the overboost release transition time basic value TTMRCLROB0 is obtained by searching a table containing, for example, FIG. 52 from the atmospheric pressure Pa detected by the atmospheric pressure sensor 38 (see FIG. 1). In step 2, the correction coefficient KTMRCLOB for the overboost release transition time is calculated from the actual displacement Qexh (obtained in step 3 of FIG. 42), for example, by searching a table having the contents shown in FIG. Is calculated as overboost release transition time TTMRCLROB in step 3.
[0173]
The reason why the overboost release transition time basic value TTMRCLROB0 is increased under the condition (for example, high altitude) where the atmospheric pressure Pa becomes low as shown in FIG. 52 is as follows. The displacement increases according to the pressure difference between the exhaust pressure and the atmospheric pressure, so the displacement increases under conditions where the atmospheric pressure is low, and the work performed by the turbocharger increases accordingly (overboost tends to occur) ). Therefore, the overboost release transition time basic value TTMRCLROB0 is increased under conditions where the atmospheric pressure Pa is low. The reason why the overboost release transition time correction coefficient KTMRCLROB is increased in the region where the actual exhaust amount Qexh is equal to or greater than a predetermined value as shown in FIG. 53 is that overboost tends to occur when the actual exhaust amount Qexh exceeds the predetermined value. Accordingly, the overboost release transition time is increased in a region where the actual displacement Qexh exceeds a predetermined value.
[0174]
54 and 59 (subroutine of step 3 in FIG. 41) are for calculating the target opening ratio Rvnt of the variable nozzle 53 (FIG. 54 is the first embodiment and FIG. 59 is the second embodiment).
[0175]
Here, the opening ratio of the variable nozzle 53 is the ratio of the current nozzle area to the nozzle area when the variable nozzle 53 is fully opened. Therefore, the opening ratio is 100% when the variable nozzle 53 is fully opened, and the opening ratio is 0% when the variable nozzle 53 is fully closed. The reason for adopting the opening ratio is to provide versatility (a value not related to the turbocharger capacity). Of course, the opening area of the variable nozzle may be adopted.
[0176]
In addition, since the turbocharger of the embodiment is a type in which the supercharging pressure is the smallest when fully opened and the supercharging pressure is highest when fully closed, the supercharging pressure becomes higher as the opening ratio is smaller.
[0177]
First, referring to FIG. 54 of the first embodiment, in step 1, the target intake air amount tQac, the actual EGR amount Qec, the engine speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, and the target EGR rate Megr are read.
[0178]
In steps 2 and 3,
[0179]
[Expression 22]
tQas0 = (tQac + Qsol × QFGAN #) × Ne / KCON #,
Qes0 = (Qec + Qsol × QFGAN #) × Ne / KCON #,
Where QFGAN #: gain,
KCON #: constant,
The intake air amount equivalent value tQas0 (hereinafter, this intake air amount equivalent value is referred to as “set intake air amount equivalent value”) for setting the target opening ratio basic value, and the target opening ratio basic value EGR amount equivalent value Qes0 (hereinafter, this EGR amount equivalent value is referred to as "set EGR amount equivalent value") is calculated. In Equation 22, Qsol × QFGAN # is added to tQac and Qec so that load correction can be performed for the set intake air amount equivalent value and the set EGR amount equivalent value, and the sensitivity is gain QFGAN #. The adjustment is done with Further, Ne / KCON # is a value for converting into an intake air amount and an EGR amount per unit time.
[0180]
Steps 4 to 10 are based on the target EGR rate Megr and the overboost determination flag FOVBST.
<1> Megr ≧ predetermined value KEMRAV # and FOVBST = 1 (EGR operating range and overboost suppression)
<2> Megr ≧ predetermined value KEMRAV # and FOVBST = 0 (EGR operating range and normal operation)
<3> Megr <predetermined value KEMRAV # and FOVBST = 1 (when EGR is not operating and overboost is suppressed)
<4> When Megr <predetermined value KEMRAV # and FOVBST = 0 (EGR non-operating range and normal operation)
In this case, the optimum opening ratio in each of the four cases is set as the target opening ratio basic value Rvnt0 (supercharger operation target value). That is, in the case of <1>, in step 7, the map corresponding to FIG. 55 is searched from the set intake air amount equivalent value tQas0 and the set EGR amount equivalent value tQes0, and in the case of <2>, tQas0 is also set in step 8. For example, a target opening ratio basic value Rvnt0 is set by searching a map having the contents shown in FIG. 56 from tQes0. Similarly, in the case of <3>, a map containing, for example, FIG. 57 is retrieved from tQas0 and the target fuel injection amount Qsol in step 10, and in the case of <4>, for example, FIG. 58 from tQas0 and Qsol in FIG. The target opening ratio basic value Rvnt0 is set by searching a map having the contents of.
[0181]
On the other hand, FIG. 59 of the second embodiment differs from the first embodiment only in that the target EGR rate Megr is used instead of the set EGR amount equivalent value Qes0 (therefore, there is no step 3 in FIG. 54). That is, a map containing, for example, FIG. 60 from tQas0 and Megr at step 7 when <1>, and a map containing, for example, FIG. 61 from tQas0 and Megr at step 8 when <2>. To set the target opening ratio basic value Rvnt0.
[0182]
Since others are the same as those of the first embodiment, description of the flow is omitted.
[0183]
Here, the characteristics shown in FIGS. 60 and 61 are different from those shown in FIGS. 55 and 56, although the vertical axis is different from those shown in FIGS. The characteristics of the basic value Rvnt0 will be described.
[0184]
As shown in FIGS. 55 and 56, the target opening ratio basic value is decreased as the set EGR amount equivalent value Qes0 increases in the region on the right side of the large set intake air amount equivalent value tQas0. This is because when the EGR amount increases, the fresh air decreases, and as a result, smoke is generated when the air-fuel ratio leans to the rich side. Therefore, as the EGR amount increases, the target opening ratio basic value decreases and the boost pressure increases. It is necessary.
[0185]
Also, the tendency of the target opening ratio basic value represented in FIGS. 55 and 56 is common to fuel efficiency and exhaustion, and the difference between the two is a specific numerical value. For example, the minimum value in the figure is the value at which the turbocharger works efficiently, so it is the same for both the fuel efficiency-oriented setting example and the exhaustion-oriented setting example. Unlike the setting example of FIG. 1 and the setting example of emphasizing exhaust, when tQas0 and Qes0 are the same, the setting example of emphasizing fuel consumption becomes larger. Note that the target opening ratio basic value can also be set as an example of setting emphasis on acceleration.
[0186]
Here, which of the three characteristics of emphasis on fuel consumption, emphasis on exhaust, and emphasis on acceleration will be described collectively with reference to FIG. 62 (however, in the case of <1> and <2> above). Indicates how the fuel consumption, exhaust (NOx and PM), and intake air amount change when the EGR rate is varied between large and small, under the conditions of constant engine speed and engine torque. It is a thing. From the figure, even if the engine speed and the engine torque are the same, the opening area of the variable nozzle that provides the best fuel consumption, the opening area of the variable nozzle that provides the best exhaust, and the intake air volume are maximized (that is, the acceleration is best). It can be seen that the opening areas of the variable nozzles are different. Therefore, for example, in order to create a characteristic with emphasis on fuel consumption, the engine rotational speed and the engine torque are made different to obtain a large number of data on the opening area (opening ratio) at which the fuel consumption is the best, and these data are revised to tQas0 and Qes0 ( It is only necessary to assign to a map using Megr) as a parameter.
[0187]
Next, the target opening ratio basic value at the time of overboost suppression (see FIGS. 55 and 57 in the first embodiment, and FIGS. 60 and 57 in the second embodiment) is used as the target opening ratio basic value (first value in the normal operation). 56 and 58 in the embodiment, and in FIGS. 61 and 58 in the second embodiment. This is because, in order to suppress overboost, the boost pressure should be reduced, that is, the variable nozzle 53 should be opened (Rvnt0 is increased).
[0188]
The setting of the target opening ratio basic value is not limited to the above. In the first embodiment, as shown in FIGS. 55 and 56, the target opening ratio basic value is set from the set intake air amount equivalent value tQas0 and the set EGR amount equivalent value Qes0, but instead, the target intake air amount is set. It may be set from tQac and actual EGR amount Qec. Further, instead of this, the target intake air amount tQac and the target EGR amount (Qec0) may be set. Similarly, in the second embodiment, as shown in FIGS. 60 and 61, the target opening ratio basic value is set from the set intake air amount equivalent value tQas0 and the target EGR rate Megr, but instead of this, the target intake air It may be set from the amount tQac and the actual EGR rate Megard. Further, instead of this, the target intake air amount tQac and the target EGR rate Megr may be set.
[0189]
Thus, based on the target intake air amount tQac and the actual EGR amount Qec, and on the basis of the target intake air amount tQac and the actual EGR rate Megrd, the target opening ratio basic value Rvnt0 that is the operation target value of the supercharger is set. If set, even if the target EGR amount (Qec0), which is the control target value of the EGR device, or the target EGR rate Megr changes, the target intake air amount that optimizes fuel consumption, exhaust, and acceleration can be obtained. As a result, the controllability of the turbocharger and the EGR device including the engine can be improved, and thereby the mutual performance can be sufficiently exhibited. In addition, adaptation can be simplified and logic can be simplified.
[0190]
In particular, during a transition, even if the target EGR amount or the target EGR rate Megr changes stepwise, there is a delay until the actual EGR amount Qec or the actual EGR rate Megrd catches up with the target EGR amount or the target EGR rate Megr, and the target EGR amount. There is a possibility that the target opening ratio basic value Rvnt0 has an error corresponding to the deviation from the target EGR rate Megr, and the target intake air amount that optimizes fuel consumption, exhaust, and acceleration may not be obtained. In setting Rvnt0, if the actual EGR amount Qec, which is a value obtained by subjecting the target EGR amount to delay processing, and the actual EGR amount Megrd, which is a value obtained by subjecting the target EGR rate Megr to delay processing, are used even in a transient state. The turbocharger can be controlled to obtain a target intake air amount that optimizes fuel consumption, exhaust, and acceleration.
[0191]
In FIG. 54, in step 11, the overboost release transition flag FCLROB is observed. When FCLROB = 1 (at the time of overboost release transition), proceed to step 13,
[0192]
[Expression 23]
Rvnt = (1 / TMRCLROB #) × Rvnt0 + (1- (1 / TMRCRLOB #)) × Rvntn-1,
TMRCLROB #: Time constant
Rvntn-1: Last Rvnt,
The target opening ratio Rvnt is calculated by performing a delay process on the target opening ratio basic value Rvnt0. The process at the time of overboost release transition is to close the variable nozzle 53 (the side where the boost pressure rises) suddenly after the variable nozzle 53 is opened (the side where the boost pressure does not rise) when overboost is suppressed. If it is returned to, over-boost may occur due to this, so the variable nozzle 53 is slowly returned to the closed side.
[0193]
When the flag FCLROB becomes 0 (overboost release transition ends), the process proceeds from step 11 to step 12, and the target opening ratio basic value Rvnt0 is set as the target opening ratio Rvnt as it is.
[0194]
FIG. 63 (subroutine of step 4 in FIG. 41) performs advance processing to compensate for the dynamics of the intake system with respect to the target opening ratio Rvnt obtained as described above.
[0195]
The response delay of the new air amount with respect to the control command value to the actuator 54 includes a response delay of the intake / exhaust gas flow, a turbo lag, and a response delay of the actuator 54 itself. Including the delay, the response of the actuator 54 itself is separated from the response delay of the intake / exhaust gas flow including the turbo lag (this delay is hereinafter referred to as “supercharger / intake / exhaust response delay”) and the actuator 54 itself. The process proceeds independently for each response delay.
[0196]
Of these, in FIG. 63, the advance processing is performed considering only the response delay of the turbocharger / intake and exhaust (see FIG. 85 for the advance processing considering only the response delay of the actuator 54). In this case, since the time constant of the response delay of the turbocharger / intake and exhaust greatly depends on the exhaust amount, the advance correction gain Gkvnt and the advance correction time constant equivalent value Tcvnt are set using the exhaust amount as a parameter. Furthermore, the response time constant differs between when the variable nozzle 53 is moved to the opening side and when the variable nozzle 53 is moved to the closing side. This will be described in detail below.
[0197]
In FIG. 63, the target opening ratio Rvnt, the target intake air amount delay processing value tQacd, the target fuel injection amount Qsol, and the engine speed Ne are read in Step 1, and in Step 2,
[0198]
[Expression 24]
Tqexh = (tQacd + Qsol × QFGAN #) × Ne / KCON #,
Where QFGAN #: gain,
KCON #: constant,
The actual displacement equivalent value Tqexh [mg / st. cyl]. This Tqexh is a value obtained by using the target intake air amount delay processing value tQacd instead of the target intake air amount tQac in the upper equation for obtaining the set intake air amount equivalent value tQas0 in the equation (22). This is a signal that changes with a time constant that is substantially the same as the time constant when the actual displacement responds. For example, FIG. 64 shows the change when the target fuel injection amount Qsol is increased stepwise, and the actual exhaust amount equivalent value Tqexh (the lowermost step) with respect to the actual change in the exhaust amount (see the lowermost broken line). (See the solid line in Fig. 2).
[0199]
In step 3 of FIG. 63, the target opening ratio Rvnt and the previous predicted opening ratio Cavntn-1Compare Here, the expected opening ratio Cavnt is a weighted average value of the target opening ratio Rvnt, as will be described later (see step 11 in FIG. 63).
[0200]
Rvnt> Cavntn-1If it is (when the variable nozzle 53 is moved to the opening side), the process proceeds to steps 4 and 5 to advance and correct the value TGKVNTO obtained by searching a table containing, for example, FIG. 65 from the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd. For example, a value TTCVNTO obtained by searching a table having the contents shown in FIG. 67, for example, from the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd is set as the time constant equivalent value Tcvnt for the advance correction, and Rvnt <Cavntn-1(When the variable nozzle 53 is moved to the closing side), the process proceeds to Steps 7 and 8, and the value TGKVNTC obtained by searching a table having the content of FIG. 66, for example, from the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd is advanced. For example, a value TTCVNTC obtained by searching a table having the contents shown in FIG. 68, for example, from the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd as the correction gain Gkvnt is set as the time constant equivalent value Tcvnt for the advance correction. Rvnt and Cavntn-1Are the same, the process proceeds to Steps 9 and 10, and the previous advance correction gain and the advance correction time constant equivalent value are maintained in order to ensure the stability of the advance process.
[0201]
The table values TGKVNTO and TGKVNTC for determining the advance correction gain Gkvnt are values that increase as the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd decreases, as shown in FIGS. This is because the response delay of the supercharger / intake / exhaust increases as the displacement decreases, and the advance correction gain Gkvnt increases as the displacement decreases. Further, even when the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd is the same, when the variable nozzle 53 is moved to the closing side (FIG. 66), the table value is larger on the closing side than when the variable nozzle 53 is moved to the opening side (FIG. 65). This is because the boosting pressure is less likely to move, so it is necessary to increase the correction gain.
[0202]
The table values TTCVNTO and TTCVNTC for determining the time constant equivalent value Tcvnt for the advance correction are values that become smaller as the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd becomes smaller as shown in FIGS. This is because the time constant of the response delay of the turbocharger / intake / exhaust increases as the displacement decreases, so the time constant increases as the displacement decreases (therefore, the time constant equivalent value Tcvnt, which is in a relationship inverse to the time constant) The smaller the smaller the displacement, the smaller. Further, even when the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd is the same, when the variable nozzle 53 is moved to the closing side (FIG. 68), the table value is smaller on the closing side than when the variable nozzle 53 is moved to the opening side (FIG. 67). Since the time constant is larger when moving it, it matches this.
[0203]
In step 11 of FIG. 63, using the time constant equivalent value Tcvnt and the target opening ratio Rvnt of the advance correction thus obtained,
[0204]
[Expression 25]
Cavnt = Rvnt × Tcvnt + Cavntn-1× (1-Tcvnt),
However, Cavntn-1: Last Cavnt,
The expected opening ratio Cavnt is calculated by the following formula, and from this value and the target opening ratio Rvnt, in step 12,
[0205]
[Equation 26]
Avnt f = Gkvnt × Rvnt− (Gkvnt−1) × Cavntn-1,
However, Cavntn-1: Last Cavnt,
The feed forward amount Avnt of the target aperture ratio f is calculated. The advance process itself in steps 11 and 12 is basically the same as the advance process shown in steps 4 and 5 of FIG.
[0206]
Furthermore, in step 13 of FIG.
[0207]
[Expression 27]
Rvnt = Rvnt × TCVNT # + (1−TCVNT #) × Rvntn-1,
Where TCVNT #: time constant of response delay of actuator 54,
Rvnten-1: Last Rvnt,
The actual opening ratio Rvnt is calculated by performing a delay process on the target opening ratio Rvnt. The time constant TCVNT # of the response delay of the actuator 54 itself is a constant value because it does not change when the actuator 54 is moved to the opening side or the closing side of the variable nozzle 53.
[0208]
This actual opening ratio Rvnt is calculated as a PI gain opening ratio correction coefficient Gkvavnt (step 7 in FIG. 72, FIG. 76) when setting a feedback gain, which will be described later, and an opening ratio reflecting coefficient Gkvntlav used in the reflecting area of the opening ratio learning value. Is used for the calculation (step 9 in FIG. 80, FIG. 83).
[0209]
FIG. 69 (subroutine of step 5 in FIG. 41) shows an opening ratio correction value (opening ratio feedback amount Avnt). fb and the aperture ratio learning value Ravlr), which are executed at regular intervals (every 10 ms). FIG. 69 is a subroutine for FIG. 41, but a lower-level subroutine is prepared for the processing of each step of FIG. 69, and thus this lower-level subroutine will be mainly described.
[0210]
FIG. 70 (subroutine of step 1 in FIG. 69) is for performing permission determination of feedback of the aperture ratio.
[0211]
First, in step 1, it is determined whether or not the aperture ratio is in the feedback region. As shown in FIG. 71, the feedback area (abbreviated as F / B area in the figure) is the remaining area excluding the low load and low flow area. The reason for excluding the low load and low flow area is that the fresh air amount can hardly be changed in this region even if the opening ratio of the variable nozzle 53 is changed (that is, the sensitivity of the fresh air amount to the change in the opening ratio is small). It is small). Accordingly, it is possible to improve the stability of intake air amount control (supercharging pressure control) in a region where the sensitivity of the exhaust amount with respect to the change in the opening ratio is small.
[0212]
A hysteresis region is provided at the boundary between the feedback region and the non-feedback region.
[0213]
If the operating condition (Ne, load) is in the feedback region, the feedback region flag FVNFBNEQF = 1 is set in step 2 of FIG. 70, and if not, the flag FVNFBNEQF = 0 is set in step 3.
[0214]
In steps 4 to 6, FCLPVNDTY, which is the previous value of the target EGR rate Megr and the command opening ratio clamp flag FCLPVNDTY (described later in FIG. 85).n-1Based on the air flow meter failure flag FDGMAF, it is determined whether or not the feedback permission condition for the opening ratio is satisfied. That is,
Step 4: Megr> predetermined value KVNFBMEGR # (EGR operating range),
Step 5: FCLPVNDTYn-1= 1 (when the command opening ratio Avnt is clamped),
Step 6: FDGMAF = 1 (at the time of air flow meter failure)
When either of the above conditions is established, the routine proceeds to step 8 where the feedback permission flag FVNFB = 0 is set to prohibit the feedback of the opening ratio, and otherwise, the routine proceeds to step 7 where the flag FVNFB = 1 is set.
[0215]
The reason why the feedback of the aperture ratio is prohibited in the EGR operating range is as follows. Since the EGR valve opening is feedback controlled in the EGR operating range, if the opening ratio of the variable nozzle 53 is also feedback controlled in this region, hunting occurs due to interference between the two feedback controls.
[0216]
The reason why the feedback is prohibited when the command opening ratio Avnt is clamped is as follows. The command opening ratio Avnt is clamped when the change in the command opening ratio Avnt has converged as described later (see steps 2 and 9 in FIG. 85). Therefore, when the command opening ratio Avnt is clamped, it is not necessary to further feedback control the opening ratio. Moreover, it is for fail-safe that the feedback is prohibited when the air flow meter fails.
[0217]
FIG. 72 (subroutine of step 2 in FIG. 69) is for setting a feedback gain used for feedback control of the aperture ratio.
[0218]
In step 1, the target intake air amount delay processing value tQacd, the actual intake air amount Qac, the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd, and the actual opening ratio Rvnt are read.
[0219]
In step 2, the feedback permission flag FVNFB is checked. When the flag FVNFB = 1 (performs feedback control of the opening ratio), in step 4
[0220]
[Expression 28]
Eqac0 = Qac-tQacd
The control error Eqac0 from the target value (tQacd) of the actual intake air amount Qac is calculated by the following equation.
[0221]
Here, in normal feedback control, the target intake air amount tQac that is set according to the operating conditions becomes the target in feedback control as it is, but in this embodiment, both the dead time and the time constant of response are large control targets. As shown in Equation 28, the control error Eqac0 is obtained using the target intake air amount delay processing value tQacd as the target value in the feedback control (the same applies to step 4 in FIG. 77 described later).
[0222]
On the other hand, when the flag FVNFB = 0 (opening ratio feedback control is not performed), the process proceeds to step 3 to set the control error Eqac0 = 0.
[0223]
In step 5, the proportional gain basic value Gkvntp0 and the integral gain basic value Gkvnti0 are calculated from the control error Eqac0 by searching a table containing, for example, FIG. 73 and FIG. The dead zone is provided in FIGS. 73 and 74 in order to obtain control stability near the target value.
[0224]
In steps 6 and 7 of FIG. 72, the exhaust amount correction coefficient Gkvqexh of the PI gain is retrieved by searching a table having the content of FIG. 75, for example, from the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd, and FIG. 76, for example, is derived from the actual opening ratio Rvnt. To calculate the PI gain opening ratio correction coefficient Gkvavnt
[0225]
[Expression 29]
Gkvntp = Gkvntp0 × Gkvqexh × Gkvavnt,
Gkvnti = Gkvnti0 × Gkvqexh × Gkvavnt,
The proportional gain Gkvntp and the integral gain Gkvnti are calculated by the following equation.
As shown in FIG. 75, the PI gain displacement correction coefficient Gkvqexh is a value that decreases as the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd increases. This is because even if the variation ratio of the opening ratio of the variable nozzle 53 is the same, the large displacement side is closer to the target than the small displacement amount side (see FIG. 103). It is because it may be smaller than the quantity side.
[0226]
As shown in FIG. 76, the PI gain opening ratio correction coefficient Gkvavnt is a value that decreases as the actual opening ratio Rvnt decreases. Since the boost pressure is higher on the side where the variable nozzle 53 is closed (side where the actual opening ratio Rvnt is smaller) than on the side where the variable nozzle 53 is opened (side where the actual opening ratio Rvnt is larger), the variable nozzle 53 is Since the amount of fresh air changes sensitively even if the opening ratio of the variable nozzle 53 is slightly changed on the closed side (see FIG. 104), the correction coefficient decreases as the variable nozzle 53 closes accordingly. Because it is necessary to do.
[0227]
More accurate views for FIGS. 75 and 76 are shown in FIGS.
[0228]
FIG. 77 (subroutine of step 3 in FIG. 69) shows the feedback amount Avnt of the opening ratio. This is for calculating fb.
[0229]
In Steps 1 to 4, after calculating the control error Eqac in accordance with the value of the feedback permission flag FVNFB in the same manner as Steps 1 to 4 in FIG.
[0230]
[30]
Ravfbp = Gkvntp × Eqac
The proportional correction value Ravfbp is obtained from the equation
[0231]
[31]
Ravfbi = Ravfbin-1+ Gkvnti × Eqac-dTravlr,
However, Ravfbin-1: Last Ravfbi,
dTravlr: change in aperture ratio learning value,
The integral correction value Ravfbi is calculated by the following equation, and the sum of these values is calculated in step 7 as a feedback amount Avnt of the aperture ratio. Calculate as fb.
[0232]
Here, up to the second term on the right side of Equation 31 is a normal learning operation. In the present embodiment, the third term on the right side is newly added, and Ravfbi, which is the current integral correction value.n-1DTravlr, which is a change from the previous time to the current time of the aperture ratio learned value Travlr, is subtracted from + Gkvnti × Eqac (the calculation cycle of the integral correction value and the aperture ratio learned value is the same at 10 ms). The aperture ratio learned value Ravlr is updated based on the integral correction value Ravfbi, as will be described later (see steps 2 to 6 in FIG. 80). Thus, all or part of the integral correction value Ravfbi is changed to the aperture ratio learned value Ravlr. On the other hand, the total aperture ratio correction value (= Avnt) is subtracted from the integral correction value in the next cycle by the amount replaced with the aperture ratio learning value Ravlr. This is to keep fb + Travlr) constant during aperture ratio learning.
[0233]
FIG. 78 (subroutine of step 4 in FIG. 69) is for setting the learning permission flag FVNLR used for opening ratio learning. In step 1, the target EGR rate Megr, the atmospheric pressure Pa, the water temperature Tw, the control error Eqac0 (obtained from FIG. 72), and the target intake air amount delay processing value tQacd are read.
[0234]
The learning permission condition is determined by checking the contents of Steps 2 to 9 one by one. When all the items are satisfied, the opening ratio learning is permitted. When one of the items is contrary, the opening ratio learning is prohibited. To do. That is,
Step 2: In the learning area
Step 3: Feedback permission flag FVNFB = 1.
Step 4: Megr is less than or equal to a predetermined value KVNLRMEGR # (that is, the non-operating range of EGR),
Step 5: Pa is equal to or greater than a predetermined value KVNLRPA # (not highland),
Step 6: Tw is equal to or greater than a predetermined value KVNLRTW # (warming-up is completed)
Step 7: The absolute value of the ratio of Eqac0 to tQacd is equal to or smaller than a predetermined value KVNLREQA # (no disturbance is entered).
Step 8: The over boost determination flag FOVRBST = 0 and the over boost release transition flag FCLROB = 0.
Step 9: Air flow meter failure determination flag FDGMAF = 0
When all of the above are established, the learning permission flag FVNLR = 1 is set to permit the opening ratio learning in step 10; otherwise, the process proceeds to step 11 and the learning permission flag FVNLR = 0 is set to prohibit the opening ratio learning. .
[0235]
The reason why the ratio between the control error Eqac0 and the target (tQacd) is taken in step 7 is that the ratio of the control error to the target is to be constant even if the target changes. For simplicity, the absolute value of the control error may be compared with a predetermined value.
[0236]
Here, as the learning area, as shown in FIG. 79, a predetermined area is given in advance for the target fuel injection amount Qsol as the engine load and the engine speed Ne. However, FIG. 79 is only shown as a model, and is actually provided in a part of the feedback area of the aperture ratio as shown in FIG. A desirable condition for the learning region is that the sensitivity of the aperture ratio learning is good (the change in the amount of fresh air with respect to the aperture ratio is large).
[0237]
FIG. 80 (subroutine of step 5 in FIG. 69) is for calculating the aperture ratio learned value Ravlr.
[0238]
In step 1, the aperture ratio learned value Ravlr stored in the memory EEPROM (non-volatile RAM) is read and stored as Ravlrz which is the previous aperture ratio learned value, and then in step 2, the learning permission flag FVNLR is viewed. When the learning permission flag FVNLR = 1, the process proceeds to Steps 3 to 6, and the aperture ratio learning value is calculated (updated) in the same manner as the normal learning method. That is, in steps 3 and 4, the integral correction value Ravfbi as the feedback value of the opening ratio is entered into the opening ratio learning initial value Ravlr0, and learning is performed by searching a map containing, for example, FIG. 81 from the operating conditions (Ne, Qsol). The speed Kvntlrn is calculated, and the opening ratio learning initial value Ravlr0 and the learning speed Kvntlrn are used in step 5
[0239]
[Expression 32]
Ravlr = Ravlr0 × Kvntlrn + (1−Kvntlrn) × Ravlrn-1,
Where Ravlr: the updated aperture ratio learning value,
Ravlrn-1: Opening ratio learning value before update (= learning value read value),
And the updated aperture ratio learning value is stored in the memory EEPROM in step 6 (the updated value is overwritten on the previous value). Accordingly, for example, if the learning speed Kvntlrn is 1 at the maximum, the entire integral correction value Ravfbi is replaced with the aperture ratio learned value Ravlr, and if the learning speed Kvntlrn is less than 1, a part of the integral correction value Ravfbi is replaced.
[0240]
As shown in FIG. 81, the learning speed Kvntlrn is a value that increases as Qsol and Ne increase (however, Kvntlrn ≦ 1). This is because the larger the Qsol and Ne, the higher the sensitivity (the larger the change in the amount of fresh air with respect to the opening ratio), and the faster the opening ratio learning ends as the Qsol and Ne increase.
[0241]
On the other hand, when the learning permission flag FVNLR = 0, the learning value is outside the learning region, and the aperture ratio learning value cannot be calculated (updated).
[0242]
However, in this case, in this embodiment, Steps 7 to 10 in FIG. 80 are newly added to calculate an aperture ratio learning value for reflecting the aperture ratio learned value Ravlr obtained in the learning area outside the learning area. However, the aperture ratio learned value calculated outside the learning area also uses the same Ravlr as the aperture ratio learned value updated in the learning area as a symbol of the learning value. The area where the aperture ratio learned value for reflecting the aperture ratio learned value is calculated is an area where the learning area is excluded from the feedback ratio feedback area.
[0243]
Specifically, in step 7 of FIG. 80, Ravlr which is the previous aperture ratio learning value.n-1(Aperture ratio learning value stored in the memory EEPROM immediately before executing the processing of Step 7) is entered in the aperture ratio learning initial value Ravl0. In steps 8 and 9, for example, by searching a map having the contents shown in FIG. 82 from the operating conditions (Qsol, Ne), the operating area reflection coefficient Gkvntlnq of the opening ratio learning value and the actual opening ratio Rvnt (operation of the supercharging pressure) For example, the aperture ratio reflection coefficient Gkvntlav of the aperture ratio learning value is calculated by searching a table having the contents shown in FIG.
[0244]
[Expression 33]
Ravlr = Ravlr0 × Gkvntlnq × Gkvntlav
The aperture ratio learning value Ravlr in the reflection area is calculated by the following formula.
[0245]
Since the aperture ratio learned value obtained by Equation 33 is used only to reflect the aperture ratio learned value outside the learning area, it is stored in the memory EEPROM, unlike the aperture ratio learned value updated in the learning area. Do not do anything (no step corresponding to step 6).
[0246]
As shown in FIG. 82, the driving region reflection coefficient Gkvntlnq is a value that becomes smaller than 1 as it goes away from the learning region (maximum 1 in the learning region). This is because the learning value near the learning area can be considered to be almost the same as the learning area, but if the learning ratio is the same as the learning area even if it is far from the learning area, the true opening ratio Since the deviation from the learning value is too large and overboost may occur, the reflection coefficient is made smaller so that the deviation from the learning region is avoided.
[0247]
As shown in FIG. 83, the aperture ratio reflection coefficient Gkvntlav is a value that decreases in a region where the actual aperture ratio Rvnt is small. This is a characteristic in which the amount of fresh air with respect to the opening ratio is almost similar to the inversely proportional characteristic, and even in a region where the opening ratio is small (region where the boost pressure rises suddenly), the region where the opening ratio is large (supercharging pressure If the same aperture ratio learning value is given to the area where the rise is bad), the aperture ratio learning value is too large, and overboost may occur. Is to give.
[0248]
In step 11 of FIG. 80, from the aperture ratio learned value Ravlr thus obtained and the previous aperture ratio learned value Ravlrz.
[0249]
[Expression 34]
dTravlr = Ravlr-Ravlrz
The amount of change in the aperture ratio learned value (the amount of change per 10 ms of calculation cycle) dTravlr is calculated by the following formula. This change dTravlr is the feedback amount Avnt of the opening ratio. Used for the calculation of fb (see step 6 in FIG. 77). Therefore, in this embodiment, the total aperture ratio correction value is kept constant not only in the learning area but also in the reflection area.
[0250]
This completes the description of FIG.
[0251]
Next, FIG. 84 (subroutine of step 6 in FIG. 41) is for calculating the final command opening ratio Trvnt.
[0252]
Feed forward amount Avnt of target opening ratio in step 1 f, the feedback ratio Avnt of the aperture ratio The value obtained by reading fb and the aperture ratio learned value Ravlr and adding them in step 2 is calculated as the command aperture ratio Avnt.
[0253]
In step 3, advance processing is performed in order to compensate for the dynamics of the actuator 54. This is because when the actuator 54 is a pressure actuator, there is a response delay that cannot be ignored unlike the case of a step motor. The advance process of the actuator 54 will be described with reference to FIG.
[0254]
In FIG. 85 (subroutine of step 3 in FIG. 84), the command opening ratio Avnt (obtained in step 2 of FIG. 84) is read in step 1, and this value and the previous command opening ratio Avnt are read.n-1Is compared with a predetermined value EPSDTY #. Avnt and Avntn-1When the absolute value of the difference between the two is greater than or equal to the predetermined value EPSDTY # (the command opening ratio is changing), the command opening ratio clamp flag FCLPVNDTY is set to 0 in step 3, and Avnt and Avntn-1When the absolute value of the difference between the two becomes less than the predetermined value EPSDTY #, the process proceeds from step 2 to step 9 where the command opening ratio clamp flag FCLPVNDTY = 1.
[0255]
The clamp flag FCLPVNDTY is newly introduced in this embodiment, and is used to prohibit feedback control of the opening ratio (see FIG. 70). That is, when the clamp flag FCLPVNDTY = 1, feedback control is prohibited from the next time. It is determined that the change in the command opening ratio Avnt has converged from the clamp flag FCLPVNDTY = 1 (that is, the change in the command opening ratio Avnt has become less than a predetermined value). In this case, the opening ratio is further feedback controlled. It is not necessary.
[0256]
Step 3 After setting the clamp flag FCLPVNDTY = 0, the process proceeds to Step 4 and subsequent steps.
[0257]
In step 4, the command opening ratio Avnt and the previous command opening ratio Avntn-1Compare Avnt> Avntn-1If (the actuator 54 is moved to the opening side of the variable nozzle 53), the process proceeds to Steps 5 and 6, and the predetermined value GKVACTP # is equivalent to the actuator advance correction gain Gkact, and the predetermined value TCVACTP # is equivalent to the time constant for actuator advance correction. Set as the value Tcact, whereas Avnt <Avntn-1(When the actuator 54 is moved to the closing side of the variable nozzle 53), the process proceeds to Steps 7 and 8, and the predetermined value GKVACTN # is set to the actuator advance correction gain Gkact, and the predetermined value TCVACTN # is set to the actuator advance correction time constant. Set as equivalent value Tcact.
[0258]
The actuator advance correction gain Gkact and the time constant equivalent value Tcact of the actuator advance correction are made different between when the actuator 54 is moved to the open side of the variable nozzle 53 and when it is moved to the close side. # <TCVACTN #. This is because when the actuator 54 is moved to the closing side of the variable nozzle 53, it is necessary to resist the exhaust pressure, so that the gain Gkact is increased and the time constant is decreased (there is a reciprocal relationship with the time constant). This is because the time constant equivalent value Tcact needs to be increased).
[0259]
On the other hand, after setting the clamp flag FCLPVNDTY = 1 in step 9, the process proceeds to steps 10 and 11 to ensure the stability of the pressure actuator advance process, and the previous actuator advance correction gain and the time constant equivalent value of the actuator advance correction are maintained. To do.
[0260]
In step 12, the actuator advance correction time constant equivalent value Tcact and the command opening ratio Avnt thus obtained are used.
[0261]
[Expression 35]
Cvact = Avnt × Tcact + Cvactn-1× (1-Tcact),
However, Cvactn-1: Last Cvact,
The expected opening ratio Cvact is calculated by the following formula, and from this value and the command opening ratio Avnt, in step 13,
[0262]
[Expression 36]
Trvnt = Gkact × Avnt− (Gkact−1) × Cvactn-1,
However, Cvactn-1: Last Cvact,
The advance correction is performed by the following formula, and the final command opening ratio Trvnt is calculated. The advance processing itself in steps 12 and 13 is basically the same as the advance processing shown in steps 4 and 5 in FIG.
[0263]
In this way, in the flow of FIG. 85, advance processing is performed in consideration of only the response delay of the actuator 54 (advance processing in consideration of only the response delay of the turbocharger / intake / exhaust has been described in FIG. 63).
[0264]
In this way, when the final command opening ratio Trvnt, which is a value after performing the advance processing in consideration of the response delay of the actuator 54 itself, is calculated, returning to FIG. 84, in step 4, for example, FIG. 86 is obtained from this final command opening ratio Trvnt. The command opening ratio linearization processing value Ratdty is set by searching a table (linearization table) as contents.
[0265]
This linearization processing is necessary when the command signal to the actuator has non-linear characteristics with respect to the opening ratio (or opening area) as shown in FIG.
[0266]
87 (subroutine of step 7 in FIG. 41) is for setting a control command duty value Dtyvnt which is an ON duty value (hereinafter simply referred to as “duty value”) applied to the pressure control valve 56. First, at step 1, the engine speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, the command opening ratio linearization processing value Ratdty, the time constant equivalent value Tcact of the actuator 54, and the water temperature Tw are read.
[0267]
In step 2, the duty selection signal flag is set. This flag setting will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 88, the command opening ratio Avnt and the time constant equivalent value Tcact of the actuator 54 are read in Step 1, and from these, in Step 2,
[0268]
[Expression 37]
Adlyvnt = Avnt × Tcact + Adlyvntn-1× (1-Tcact),
However, Adlyvntn-1: Previous Adlyvnt,
The expected opening ratio Adlyvnt is calculated by performing a delay process according to the following formula, and this value and Adlyvnt that is the previous value of M (where M is an integer constant) times of the previous predicted opening rationMAre compared in step 3.
[0269]
Adlyvnt ≧ AdlyvntnMWhen it is (when it is in an increasing tendency or in a steady state), in order to indicate that it is in an increasing tendency or in a steady state, the operation direction command flag fvnt = 1 is set in step 4, otherwise the operation direction command flag fvnt = in step 5. 0. In Step 6, Adlyvnt and Adlyvnt are used to separate the case of increasing tendency from the steady state.nMAnd Adlyvnt = AdlyvntnMIn step S7, the duty holding flag fvnt2 = 1 is set in step 7; otherwise, the duty holding flag fvnt2 = 0 is set in step 8.
[0270]
When the setting of the two flags fvnt and fvnt2 is completed in this way, the process returns to step 3 in FIG. 87, and the temperature correction amount Dty of the duty value is returned. t is calculated. This calculation will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0271]
In FIG. 89, the engine rotational speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, and the water temperature Tw are read in Step 1, and the basic exhaust temperature Texhb is retrieved from Ne and Qsol by searching, for example, a map containing FIG. Is calculated. Here, Texhb is the exhaust temperature after completion of warm-up. On the other hand, if it is in the middle of warming up, it differs from the exhaust temperature after completion of warming up. Therefore, in step 3, for example, by searching a table having the contents shown in FIG. Ktexh tw is calculated, and the value obtained by multiplying this value by the basic exhaust temperature in step 4 is calculated as the exhaust temperature Texhi.
[0272]
In step 5, from this exhaust temperature Texhi
[0273]
[Formula 38]
Texhdly = Texhi × KEXH # + Texhdlyn-1× (1-KEXH #),
Where KEXH #: constant,
Texhdlyn-1: The previous Texhdly,
A value obtained by performing the delay process according to the equation is calculated as the actual exhaust temperature Texhdly. This is to perform a delay process for the thermal inertia.
[0274]
In step 6, the difference dTexh between the basic exhaust temperature Texhb and the actual exhaust temperature Texhdly is calculated, and in step 7, for example, a table having the contents shown in FIG. t is calculated. Steps 6 and 7 are maps (Duty used for hysteresis) described later. h p, Duty h n, Duty l p, Duty l In consideration of setting the map of n) after completion of warm-up, a correction amount corresponding to the difference from that state (that is, dTexh) is given. The temperature correction amount Dty The correction by t is a process required when an actuator having temperature characteristics depending on the ambient temperature is used (see FIG. 93).
[0275]
In this way, the temperature correction amount Dty When the calculation of t is completed, the process returns to step 4 in FIG.
[0276]
Steps 4 to 9 in FIG. 87 perform hysteresis processing. This process will be described in advance with reference to FIG. 98. This is because the upper characteristic (Duty) when the command opening ratio linearization process value Ratdty tends to increase. l p is the command signal when the variable nozzle is fully open, Duty h When the command opening ratio linearization processing value Ratdty tends to decrease while p is used as a command signal when p is a variable nozzle fully closed, another lower characteristic (Duty) is used. l n is the command signal when the variable nozzle is fully open, Duty hnIs used as a command signal when the variable nozzle is fully closed. Note that there is a region where the two characteristics are reversed in a region where the Ratdty is close to 1, but this region is not actually used.
[0277]
Returning to FIG. 87, in step 4, the flag fvnt1 is seen. When fvnt = 1 (that is, when the opening ratio tends to increase or is in a steady state), the process proceeds to steps 5 and 6, for example, a map (Duty) having the contents shown in FIG. h p map) and a map (Duty) containing the contents of FIG. l Duty value Duty when variable nozzle is fully closed by searching (p map) h and duty value Duty when variable nozzle is fully open Set l respectively. On the other hand, when fvnt = 0 (that is, when the opening ratio tends to decrease), the process proceeds to steps 7 and 8, for example, a map (Duty) having the contents shown in FIG. h n map) and a map (Duty) with the contents of FIG. l n map) by searching the variable nozzle fully closed duty value Duty h and duty value Duty when variable nozzle is fully open Set l respectively.
[0278]
Duty value Duty when variable nozzle is fully closed thus set h, Duty value Duty when variable nozzle is fully open In step 9, using l and the command opening ratio linearization processing value Ratdty,
[0279]
[39]
Dty h = (Duty h-Duty l) × Ratdty + Duty l + Dty t
The command duty value basic value Dty is calculated by performing linear interpolation calculation using the equation Calculate h. That is, the characteristics of the straight line used for the linear interpolation calculation are changed between when the command opening ratio linearization processing value is increasing or in a steady state and when the command opening ratio linearization processing value is decreasing ( By performing hysteresis processing), even when the command opening ratio linearization processing value is the same, the command opening ratio linearization processing value is in a tendency of increasing (or steady state) than the command opening ratio linearization processing value is decreasing. Duty value basic value Dty h increases.
[0280]
In step 10, another flag fvnt2 is seen. When fvnt2 = 1 (that is, when there is no change in the command opening ratio linearization processing value), the process proceeds to step 11 where Dtyvnt is the previous control command duty value (described later).n-1Is entered into the normal command duty value Dtyv (duty value is held), and when fvnt2 = 0 (that is, the opening ratio tends to decrease), the process proceeds to step 12, and the latest calculated value Dty Let h be Dtyv.
[0281]
In step 13, an operation confirmation control process is performed. This process will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 99, in step 1, the normal command duty value Dtyv, the engine speed Ne, the target fuel injection amount Qsol, and the water temperature Tw are read.
[0282]
The condition determination for entering the operation confirmation control is performed by checking the contents of steps 2, 3, 4, and 5 one by one. When all the items are satisfied, the time until the control execution is further measured. enter. That is,
Step 2: Qsol is less than a predetermined value QSOLDIZ # (that is, when fuel is cut)
Is,
Step 3: Ne is less than a predetermined value NEDIZ # (that is, a middle rotation speed range).
Step 4: Tw is less than a predetermined value TWDIZ # (that is, before completion of warm-up).
Step 5: Operation confirmation controlled flag fdiz = 0 (operation confirmation control has not been performed yet)
In step 6, the operation confirmation control counter Ctrdiz is incremented.
[0283]
In step 7, the operation check control counter is compared with predetermined values CTRDIZH # and CTRDIZL #. Here, the predetermined values CTRDIZL # and CTRDIZH # respectively define a lower limit and an upper limit of the operation check control counter. CTRDIZL # is a value of about 2 seconds, for example, and CTRDIZH # is a value of about 7 seconds, for example. Therefore, from the timing when the operation confirmation control counter coincides with CTRDIZL # which is the lower limit, the process proceeds to step 9 while the operation confirmation control counter is less than CTRDIZH # which is the upper limit, and the operation confirmation control command duty value is set. That is, CTRDIZH # -CTRDIZL # is the operation confirmation control execution time.
[0284]
The setting of the operation confirmation control command duty value will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 100, the operation check control counter Ctrdiz and the engine rotational speed Ne are read in step 1, and the control pattern Duty is retrieved in step 2 by searching a table containing, for example, FIG. 101 from Ctrdiz-CTRDIZL # (≧ 0). Set pu. This moves the variable nozzle 53 between the fully closed position and the fully open position in a short cycle.
[0285]
In step 3, the duty value Duty is obtained by searching a table having, for example, FIG. 102 from the engine speed Ne. p set ne and this Duty p In step 4, the above control pattern Duty A value obtained by multiplying pu is calculated as a control command duty value Dtyvnt. Control pattern Duty as shown in FIG. Duty value Duty multiplied by pu p ne is a value corresponding to the engine speed Ne. This assumes that the duty command value for checking the opening / closing operation of the variable nozzle 53 differs depending on the engine speed. For example, the variable nozzle 53 needs to be closed against the exhaust pressure, but the exhaust pressure becomes higher as the rotation speed becomes higher. Therefore, the duty command value is increased accordingly. Further, the value is lowered on the higher rotation side so as not to be adversely affected by this control.
[0286]
Returning to FIG. 99, when the operation confirmation control counter is less than CTRDIZL # as the lower limit, the process proceeds from step 8 to step 15 to set the normal command duty value Dtyv as the control command duty value Dtyvnt.
[0287]
Further, when the operation confirmation control counter becomes equal to or higher than CTRDIZH # as the upper limit, the process proceeds from step 7 to step 10, and the previous operation confirmation control counter Ctrdizn-1And CTRDIZH # as the upper limit are compared. Ctrdizn-1If <CTRDIZH #, it is determined that the operation confirmation control counter has reached CTRDIZH # or more as the upper limit, and the operation confirmation control is terminated. Therefore, in step 11, the control command duty value Dtyvnt = 0. This is because the variable nozzle 53 is fully opened once at the end of the operation confirmation control to ensure control accuracy during normal control. In step 12, the operation confirmation control completed flag fdiz = 1 is set, and the current process is terminated. Since the flag fdiz = 1 does not allow the process to proceed to step 6 and subsequent times after the next time, the operation confirmation control is not performed twice after the engine is started.
[0288]
When the operation confirmation control counter is not immediately after the upper limit CTRDIZH # or more, the process proceeds from step 10 to step 14, and the operation confirmation control counter Ctrdiz = 0 is set in preparation for the next time, and then the process of step 15 is executed. .
[0289]
On the other hand, when Qsol is equal to or greater than the predetermined value QSOLDIZ # (not during fuel cut), when Ne is equal to or greater than the predetermined value NEDIZ # (high rotation range), Tw is equal to or greater than the predetermined value TWDIZ # (after completion of warm-up). In order to prohibit the operation confirmation control, the process proceeds from Steps 2, 3, and 4 to Step 13, and after the flag fdiz = 0, the processes of Steps 14 and 15 are executed.
[0290]
In this way, by causing the operation confirmation control to be performed when the operation of the actuator 54 is unstable, particularly at low temperatures, the movement of the variable nozzle 53 becomes smooth, and the operation of the actuator 54 can be made more reliable.
[0291]
This is the end of the description of FIG.
[0292]
Here, the operation of the two embodiments will be described.
[0293]
The target intake air amount tQac that is set according to the operating conditions also in the case of the prior application device that performs the advance processing considering the response delay of the turbocharger / intake / exhaust with respect to the target opening ratio Rvnt of the variable nozzle 53 In contrast, it is physically impossible to follow the actual intake air amount Qac without delay by feedback control, and the actuator 54 is arranged on the side where the variable nozzle 53 is closed (the side where the boost pressure rises) with respect to the change in the operation region. When the is moved, overboost occurs (see FIG. 108).
[0294]
On the other hand, according to the present embodiment, the target intake air amount delay process is a value obtained by performing a delay process corresponding to the delay of the intake system with respect to the target intake air amount tQac set according to the operating conditions. Since the value tQacd is set as the target value in the feedback control, the area portion between tQacd as the target value in the new feedback control and the actual intake air amount Qac performs the conventional feedback control on the prior application device ( 108 (see the lowermost stage in FIG. 108) (see the lowermost stage in FIG. 109), and accordingly, the integral correction value Ravfbi calculated based on the difference between tQacd and Qac does not accumulate, so the feedback gain (integral gain) The basic value Gkvnti0) can be increased. As a result, in this embodiment, overshoot does not occur, and the target value (tQacd) converges with good response (see the one-dot chain line in the lowermost stage in FIG. 109). That is, in the case of the present embodiment, the target value in the feedback control is set within a range in which the actuator 54 can operate even for a control object having both a large dead time and a response time constant. Even when the dead time such as the order and the response time constant are on the order of several seconds and the response time constant is a large control target, both the stability and response of the boost pressure control during the transition can be achieved.
[0295]
According to FIG. 103 (experimental result) showing the relationship between the engine displacement speed and the displacement [kg / s] when the load is changed and the opening ratio of the variable nozzle 53 (a plurality of values for the same rotation speed). The change in the exhaust amount with respect to the opening ratio is small at a low rotational speed, but the change in the exhaust amount increases as the rotational speed and the load increase. Further, as shown in FIG. 104, when the closing side and the opening side of the variable nozzle 53 are compared, when the exhaust amount is the same, the opening side has a slow change in the actual intake air amount Qac relative to the opening ratio. It has high sensitivity on the closed side. Accordingly, the PI gain exhaust amount correction coefficient Gkvqexh is set according to the actual exhaust amount equivalent value Tqexhd, and the PI gain opening ratio correction factor Gkvavnt is set according to the actual opening ratio Rvnt, and the integral correction gain basic value Gkvnti0 is set as the PI gain. By correcting with the displacement correction coefficient Gkvqexh and the PI gain opening ratio correction coefficient Gkvavnt (correcting the feedback gain according to the displacement and opening ratio) Feedback gain can be provided.
[0296]
Further, since the feedback control is prohibited in the low load and low flow rate region as a non-feedback region, the sensitivity of the new air amount to the change in the opening ratio (change in the command value given to the actuator 54) is small. The stability of intake air amount control (supercharging pressure control) can be improved.
[0297]
Further, in the present embodiment in which EGR control is performed in addition to supercharging pressure control, if the intake pressure and the exhaust pressure fluctuate due to control instability on the supercharger side in the EGR operating range, the EGR amount fluctuates. This also increases the NOx emission amount, but according to the present embodiment, it corresponds to the delay of the intake system with respect to the target intake air amount tQac set according to the operating condition as described above. Since the control instability on the supercharger side is avoided by performing feedback control using the target intake air amount delay processing value tQacd, which is the value subjected to the delay processing, as the target value in the feedback control, the feedback control Even if the EGR control is simultaneously performed in the region where the NOx is performed, the NOx emission amount does not deteriorate.
[0298]
In addition, the cylinder intake gas amount Qcyl and the actual exhaust amount Qexh vary due to manufacturing variations of the air flow meter 39 (means for detecting the intake air amount) and the actuator 54 (actuator for driving the variable supercharging pressure mechanism). As described above, there is a possibility that overboost may occur beyond the supercharging limit. According to this embodiment, Qcyl which is the sum of the actual intake air amount Qac and the actual EGR amount Qec and the actual exhaust amount Qexh According to the comparison result with the overboost determination intake gas amount TQcyl that changes depending on the airflow meter, it is determined that overboost occurs when Qcyl is greater than or equal to TQcyl, and that overboost does not occur when Qcyl is less than TQcyl. Due to manufacturing variations of 39 and actuator 54, etc. Generation of overboost can be reliably prevented.
[0299]
FIG. 109 is a case where Qcyl does not exceed TQcyl when the boost pressure is increased, so the case where Qcyl becomes TQcyl or more will be described with reference to FIG. . In addition, since the operation | movement and effect in this case are the same as that of 1st, 2nd embodiment, it demonstrates mainly in the case of 1st Embodiment.
[0300]
When the boost pressure is changed to a higher side according to the change in the operating conditions, a map of the basic value of the target opening ratio during normal operation while Qcyl is less than TQcyl (that is, between t1 and t2) (Fig. 56), the target opening ratio basic value Rvnt0 is calculated (steps 5 and 8 in FIG. 54), whereas the target opening ratio during normal operation is determined from the timing t2 when Qcyl becomes equal to or higher than TQcyl. Switching from the basic value map (FIG. 56) to the target opening ratio basic value map (FIG. 55) at the time of overboost suppression (steps 5 and 7 in FIG. 54), the set intake air equivalent value tQas0 and the set EGR amount equivalent Even if the value Qes0 does not substantially change before and after the map switching, the target opening ratio basic value Rvnt0 is larger after the map switching than before the switching. That is, the command duty value Dtyvnt calculated based on the target opening ratio basic value decreases stepwise at t2 which is the map switching timing (because the command duty value becomes smaller as the opening ratio increases), thereby Since the boost pressure is weakened, the occurrence of overboost is prevented (see the thick solid line in the fourth row in FIG. 112).
[0301]
In this case, the overboost is increased as the changes in the target fuel injection amount Qsol, the engine rotational speed Ne, and the actual intake air amount Qac as the engine load are larger or the deviation amount of the cylinder intake gas amount Qcyl from the determination value TQcyl is larger. Prone to occur. Therefore, the overboost suppression time TTMROB (between t2 and t3), which is a period for selecting a map for suppressing overboost, is determined when the change amounts of these three components Qsol, Ne, and Qac are small or when the cylinder intake gas amount Qcyl is determined. When matching is performed when the amount of deviation from the value TQcyl is small, the overboost suppression time is too short and overboost occurs when the amount of change between these three factors is large or when the amount of deviation of Qcyl from TQcyl is large. On the other hand, if the overboost suppression time is matched when the amount of change of these three parties is large or when the amount of deviation of Qcyl from TQcyl is large, the amount of deviation of these three parties is small or the amount of deviation of Qcyl from TQcyl is If it is small, the over boost suppression time is too long and However, according to the present embodiment, the overboost suppression time (suppresses the boost pressure as the change amounts DQSOL, DNE, DQAC and Qcyl-TQcyl per predetermined time of Qsol, Ne, and Qac increase. This period can be avoided because the period during which the data is to be transmitted is long (FIGS. 48, 49, and 50).
[0302]
In addition, in FIG. 112, if the map of the target opening ratio basic value is switched from that at the time of overboost suppression to that at the time of normal operation so as to return to normal operation at the timing of t3 when the suppression of overboost ends, this time The command duty value Dtyvnt increases stepwise. This means that the actuator 54 is quickly moved to the side where the boost pressure rises, and therefore an over boost may occur due to the operation of the actuator 54. In this case, according to the present embodiment, the target opening ratio becomes smaller with a first order delay than the timing t3 (steps 11 and 13 in FIG. 54). As a result, the command duty value Dtyvnt is slowly increased (the movement of the actuator 54 is delayed) (see the thick solid line in the fourth stage in FIG. 112). It is possible to avoid overboost associated with quickly moving the actuator 54 to the side where the pressure rises.
[0303]
In addition, since the displacement increases according to the differential pressure between the exhaust pressure and the atmospheric pressure, the displacement increases under conditions of low atmospheric pressure such as high altitudes, and the work performed by the turbocharger increases accordingly ( Overboost is likely to occur). Therefore, if the over-boost release transition time TTMRCLROB (between t3 and t4) is matched to the condition where the atmospheric pressure is not low such as a lowland, the over-boost release transition time is too short under the condition where the atmospheric pressure is low. If overboost occurs, or conversely, the overboost release transition time is matched against conditions where the atmospheric pressure is low, such as the highland, the overboost release transition time is unnecessarily too long in the lowland. According to the present embodiment in which the overboost release transition time (the period during which the movement of the actuator for driving the boost pressure variable mechanism is delayed) is set according to the atmospheric pressure Pa (FIGS. 51 and 52), Can be avoided.
[0304]
In addition, overboost is likely to occur when the exhaust amount exceeds the predetermined value. Therefore, if the overboost release transition time is matched under the condition that the exhaust amount does not exceed the predetermined value, the overboost occurs when the exhaust amount exceeds the predetermined value. Overboost occurs when the boost release transition time is too short. On the other hand, if the overboost release transition time is matched under the condition where the exhaust amount exceeds the predetermined value, the overboost release transition time when the exhaust amount does not exceed the predetermined value However, according to the present embodiment in which the overboost release transition time is set according to the actual displacement Qexh (FIGS. 51 and 53), such a situation can be avoided.
[0305]
In the embodiment, the case has been described where the actual EGR amount Qec and the actual exhaust amount Qexh are calculated. However, the actual EGR amount Qec and the actual exhaust amount Qexh may be actually detected.
[0306]
In the embodiment, the means for determining whether or not overboost occurs is a means for calculating the sum of the actual EGR amount Qec and the actual intake air amount Qac as the cylinder intake gas amount Qcyl, and overboost determination according to the actual exhaust amount Qexh Although explained in the case of means comprising means for setting the intake gas amount TQcyl (determination value) and means for judging that overboost occurs when Qcyl is greater than or equal to TQcyl, and that overboost does not occur when Qcyl is less than TQcyl. In the case of a type that employs the supercharging pressure itself, means for determining whether overboost occurs, means for setting the determination value TPa according to the actual displacement Qexh, and the actual supercharging pressure is the determination value TPa When overboost occurs at the above time, overboost occurs when the actual boost pressure is less than the judgment value TPa. It may be composed of a means for determining that no Flip.
[0307]
In the embodiment, the over-boost suppression time TTMROB has been described as being set according to DQSOL, DNE, DQAC, and Qcyl-TQcyl (see FIGS. 49 and 50), but is further set according to the actual displacement Qexh. It does not matter (at this time, the over boost suppression time is lengthened as the actual displacement Qexh increases).
[0308]
Although the embodiment has been described in the case where the operation target value of the supercharger is the target opening ratio Rvnt, the present invention is not limited to this, and the target opening area may be used.
[0309]
In the embodiment, the case where the target intake air amount tQac is calculated has been described, but the target supercharging pressure may be used instead of the target intake air amount tQac.
[0310]
In the embodiment, the turbocharger in which the supercharging pressure changes according to the opening ratio of the variable nozzle has been described. However, the present invention is not limited to this, and the following is also applicable. That is, in the exhaust turbine, if the area through which the gas passes is changed, the supercharging pressure changes. Therefore, the supercharging pressure changes even if the opening ratio of the scroll and the diffuser is changed in addition to the nozzle. Since these can eventually change the geometry of the exhaust turbine, they are collectively referred to as a variable geometric turbocharger. The present invention has application to such a variable geometric turbocharger. It is also applicable to a fixed capacity turbocharger equipped with a wastegate valve. In a variable geometric turbocharger, for example, the target value of the opening area of the turbocharger or a value equivalent to the opening area is set, and the turbocharger of a certain capacity having a wastegate valve, for example, the target value of the valve opening is set It becomes the operation target value.
[0311]
In the embodiment, the case where so-called low-temperature premixed combustion is performed in which the heat generation pattern is single-stage combustion has been described. However, even in the case of normal diesel combustion in which diffusion combustion is added after premixed combustion, It goes without saying that the invention can be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control system diagram of one embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a common rail fuel injection device.
FIG. 3 is a flowchart for explaining calculation of a target fuel injection amount.
FIG. 4 is a map characteristic diagram of a basic fuel injection amount.
FIG. 5 is a flowchart for explaining calculation of an EGR valve opening area.
FIG. 6 is a characteristic diagram of an EGR valve drive signal with respect to an EGR valve opening area.
FIG. 7 is a flowchart for explaining calculation of a target EGR amount per cylinder.
FIG. 8 is a flowchart for explaining calculation of a cylinder intake air amount.
FIG. 9 is a flowchart for explaining detection of an intake air amount;
FIG. 10 is a characteristic diagram of an intake air amount with respect to an air flow meter output voltage.
FIG. 11 is a flowchart for explaining calculation of a target EGR rate.
FIG. 12 is a map characteristic diagram of a basic target EGR rate.
FIG. 13 is a table characteristic diagram of a water temperature correction coefficient.
FIG. 14 is a flowchart for explaining complete explosion determination.
FIG. 15 is a flowchart for explaining calculation of a target intake air amount according to the first embodiment.
FIG. 16 is a flowchart for explaining calculation of a target intake air amount according to the second embodiment.
FIG. 17 is a flowchart for explaining calculation of an actual EGR rate.
FIG. 18 is a flowchart for explaining calculation of a time constant equivalent value for the collector capacity;
FIG. 19 is a map characteristic diagram of a basic value corresponding to volumetric efficiency.
FIG. 20 is a flowchart for explaining calculation of a target intake air amount.
FIG. 21 is a map characteristic diagram of a target intake air amount basic value during EGR operation.
FIG. 22 is a map characteristic diagram of a target intake air amount correction coefficient.
FIG. 23 is a map characteristic diagram of a target intake air amount when EGR is not operating;
FIG. 24 is a flowchart for explaining calculation of an actual EGR amount.
FIG. 25 is a flowchart for explaining calculation of two feedback correction coefficients and a learning correction coefficient in EGR control.
FIG. 26 is a flowchart for explaining setting of a feedback permission flag.
FIG. 27 is a flowchart for explaining setting of a learned value reflection permission flag;
FIG. 28 is a flowchart for explaining setting of a learning permission flag.
FIG. 29 is a flowchart for explaining calculation of an EGR amount feedback correction coefficient;
FIG. 30 is a map characteristic diagram of a correction gain of an EGR flow rate.
FIG. 31 is a table characteristic diagram of a water temperature correction coefficient.
FIG. 32 is a flowchart for explaining calculation of an EGR flow velocity feedback correction coefficient.
FIG. 33 is a map characteristic diagram of a correction gain of an EGR flow velocity.
FIG. 34 is a table characteristic diagram of a water temperature correction coefficient.
FIG. 35 is a table of a learning map of error ratio learning values.
FIG. 36 is a flowchart for explaining learning value update;
FIG. 37 is a map characteristic diagram of learning speed.
FIG. 38 is a flowchart for explaining calculation of an EGR flow velocity.
FIG. 39 is a map characteristic diagram of EGR flow velocity.
FIG. 40 is a flowchart for explaining calculation of an EGR valve opening area.
FIG. 41 is a flowchart for explaining calculation of a control command duty value to be given to the pressure control valve.
FIG. 42 is a flowchart for explaining the setting of an overboost determination flag.
FIG. 43 is a model diagram showing a change in an overboost determination flag when the accelerator pedal is depressed suddenly.
44 is a map characteristic diagram of an overboost determination intake gas amount. FIG.
FIG. 45 is an efficiency characteristic diagram of a turbocharger.
FIG. 46 is a flowchart for explaining the setting of an overboost release transition flag.
FIG. 47 is a waveform diagram of an overboost determination flag and an overboost release transition flag.
FIG. 48 is a flowchart for explaining calculation of an overboost suppression time.
FIG. 49 is a map characteristic diagram of a basic value of overboost control time.
FIG. 50 is a map characteristic diagram of an overboost control time correction coefficient.
FIG. 51 is a flowchart for explaining calculation of an overboost release transition time;
FIG. 52 is a table characteristic diagram of a basic value of overboost release transition time.
FIG. 53 is a table characteristic diagram of an overboost release transition time correction coefficient.
FIG. 54 is a flowchart for explaining calculation of a target opening ratio according to the first embodiment;
FIG. 55 is a map characteristic diagram of the target opening ratio when the EGR is operating and overboost is suppressed.
FIG. 56 is a map characteristic diagram of the target opening ratio in the EGR operating range and normal operation.
FIG. 57 is a map characteristic diagram of the target opening ratio when the EGR is in a non-operating range and overboost is suppressed.
FIG. 58 is a map characteristic diagram of a target opening ratio in a non-operating range of EGR and normal operation.
FIG. 59 is a flowchart for explaining calculation of a target opening ratio according to the second embodiment;
FIG. 60 is a map characteristic diagram of a target opening ratio when an EGR is operated and overboost is suppressed.
FIG. 61 is a map characteristic diagram of the target opening ratio in the EGR operating range and normal operation.
FIG. 62 is a characteristic diagram of EGR rate, fuel consumption with respect to opening area, exhaust, and intake air amount.
FIG. 63 is a flowchart for explaining calculation of a feedforward amount of a target opening ratio.
FIG. 64 is a waveform diagram showing changes in the actual exhaust flow rate equivalent value when the fuel injection amount is increased stepwise.
FIG. 65 is a table characteristic diagram of the advance correction gain when the variable nozzle is moved to the open side.
FIG. 66 is a table characteristic view of the advance correction gain when the variable nozzle is moved to the closing side.
FIG. 67 is a table characteristic diagram of time constant equivalent values for advance correction when the variable nozzle is moved to the open side.
FIG. 68 is a table characteristic diagram of a time constant equivalent value for advance correction when the variable nozzle is moved to the closing side.
FIG. 69 is a flowchart for explaining calculation of an opening ratio correction value;
FIG. 70 is a flowchart for explaining setting of a feedback permission flag.
FIG. 71 is a feedback area diagram.
FIG. 72 is a flowchart for explaining feedback gain setting;
FIG. 73 is a table characteristic diagram of a basic proportional gain basic value.
FIG. 74 is a table characteristic diagram of a basic integral gain basic value.
FIG. 75 is a table characteristic diagram of PI gain exhaust amount correction coefficients;
FIG. 76 is a table characteristic view of an aperture ratio correction coefficient for PI gain.
FIG. 77 is a flowchart for explaining calculation of an opening ratio feedback amount;
FIG. 78 is a flowchart for explaining the setting of a learning permission flag.
FIG. 79 is a learning area diagram.
FIG. 80 is a flowchart for explaining calculation of an aperture ratio learned value.
FIG. 81 is a map characteristic diagram of a learning speed.
FIG. 82 is a map characteristic diagram of an operation region reflection coefficient.
FIG. 83 is a table characteristic diagram of an opening ratio reflection coefficient.
FIG. 84 is a flowchart for explaining calculation of a final command opening ratio.
FIG. 85 is a flowchart for explaining advance processing of the actuator itself.
FIG. 86 is a table characteristic diagram of linearization.
FIG. 87 is a flowchart for explaining signal conversion;
FIG. 88 is a flowchart for explaining setting of a duty selection signal flag;
FIG. 89 is a flowchart for explaining a calculation of a temperature correction amount of a duty value.
FIG. 90 is a map characteristic diagram of a basic exhaust temperature.
FIG. 91 is a table characteristic diagram of a water temperature correction coefficient.
FIG. 92 is a table characteristic diagram of temperature correction amounts.
FIG. 93 is a temperature characteristic diagram of the actuator.
FIG. 94 is a map characteristic diagram of duty values when the variable nozzle is fully closed.
FIG. 95 is a map characteristic diagram of duty values when the variable nozzle is fully open.
FIG. 96 is a map characteristic diagram of duty values when the variable nozzle is fully closed.
FIG. 97 is a map characteristic diagram of duty values when the variable nozzle is fully open.
FIG. 98 is a hysteresis diagram when converting a command opening ratio linearization processing value into a duty value;
FIG. 99 is a flowchart for explaining operation confirmation control;
FIG. 100 is a flowchart for explaining setting of an operation check control command duty value.
FIG. 101 is a table characteristic diagram of a control pattern.
FIG. 102 is a table characteristic diagram of duty values during operation confirmation control.
FIG. 103 is a characteristic diagram showing the relationship between the displacement and the opening ratio of the variable nozzle when the engine speed and load are changed.
FIG. 104 is a characteristic diagram of the actual intake air amount when the opening ratio and the exhaust amount are changed.
105 is a more accurate characteristic diagram for FIG. 75. FIG.
FIG. 106 is a more accurate characteristic diagram with respect to FIG.
FIG. 107 is a waveform diagram for explaining the operation of the present invention while comparing it with a conventional device.
FIG. 108 is a waveform diagram for explaining the operation when normal feedback control is performed on the premise of the prior application apparatus.
FIG. 109 is a waveform diagram for explaining the operation of the first and second embodiments when the cylinder intake gas amount is less than the overboost determination intake gas amount.
FIG. 110 is a characteristic diagram illustrating a variation in the total value of the actual intake air amount and the actual EGR amount and the actual exhaust amount in the case of a type that employs an intake air amount.
FIG. 111 is a characteristic diagram showing variations in actual supercharging pressure and actual exhaust amount in the case of a type that employs supercharging pressure itself.
FIG. 112 is a waveform diagram for explaining the operation of the first and second embodiments when the cylinder intake gas amount is equal to or greater than the overboost determination intake gas amount.
FIG. 113 is a waveform diagram showing changes in the actual intake air amount when only the EGR valve opening degree changes when only the opening ratio of the variable nozzle changes.
FIG. 114 is a view corresponding to claims of the first invention.
115 is a view corresponding to claims of the second invention. FIG.
116 is a view corresponding to claims of the fourth invention. FIG.
[Explanation of symbols]
41 Control unit
52 Exhaust turbine
53 Variable nozzle
54 Actuator

Claims (12)

過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータを備えるターボ過給機と、
目標吸入空気量または目標過給圧を運転条件に応じて設定する手段と、
この目標吸入空気量または目標過給圧が得られるように前記アクチュエータを制御する手段と、
EGR装置と
を備え、
実吸入空気量を検出する手段と、
前記EGR装置の実EGR量を演算する手段と、
これら実吸入空気量と実EGR量に基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段と、
この判定結果に基づいてオーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する手段と
を設けたことを特徴とする過給機の制御装置。
A turbocharger including an actuator for driving a variable supercharging pressure mechanism;
Means for setting a target intake air amount or a target boost pressure according to operating conditions;
Means for controlling the actuator so as to obtain the target intake air amount or the target boost pressure;
EGR device and
Means for detecting the actual intake air amount;
Means for calculating an actual EGR amount of the EGR device;
Means for determining whether overboost occurs based on the actual intake air amount and the actual EGR amount;
A supercharger control device comprising: means for suppressing supercharging pressure so that overboost does not occur based on the determination result.
過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータを備えるターボ過給機と、
目標吸入空気量または目標過給圧を運転条件に応じて設定する手段と、
この目標吸入空気量または目標過給圧が得られるように前記アクチュエータを制御する手段と、
EGR装置と
を備え、
実吸入空気量を検出する手段と、
前記EGR装置の実EGR量を演算する手段と、
実排気量を演算する手段と、
これら実吸入空気量、実EGR量および実排気量に基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段と、
この判定結果に基づいてオーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する手段と
を設けたことを特徴とする過給機の制御装置。
A turbocharger including an actuator for driving a variable supercharging pressure mechanism;
Means for setting a target intake air amount or a target boost pressure according to operating conditions;
Means for controlling the actuator so as to obtain the target intake air amount or the target boost pressure;
EGR device and
Means for detecting the actual intake air amount;
Means for calculating an actual EGR amount of the EGR device;
Means for calculating the actual displacement;
Means for determining whether overboost occurs based on the actual intake air amount, the actual EGR amount, and the actual exhaust amount;
A supercharger control device comprising: means for suppressing supercharging pressure so that overboost does not occur based on the determination result.
オーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段は、実EGR量と実吸入空気量の和をシリンダ吸入ガス量として演算する手段と、実排気量に応じて判定値を設定する手段と、シリンダ吸入ガス量が判定値以上のときオーバーブーストが生じると、またシリンダ吸入ガス量が判定値未満のときオーバーブーストが生じないと判定する手段とからなることを設けたことを特徴とする請求項2に記載の過給機の制御装置。  The means for determining whether or not overboost occurs is a means for calculating the sum of the actual EGR amount and the actual intake air amount as a cylinder intake gas amount, a means for setting a determination value according to the actual exhaust amount, and a cylinder intake gas 3. The apparatus according to claim 2, further comprising means for determining that overboost occurs when the amount is greater than or equal to a determination value and that no overboost occurs when the cylinder intake gas amount is less than the determination value. Supercharger control device. 過給圧可変機構を駆動するためのアクチュエータを備えるターボ過給機と、
目標吸入空気量または目標過給圧を運転条件に応じて設定する手段と、
この目標吸入空気量または目標過給圧が得られるように前記アクチュエータを制御する手段と、
EGR装置と
を備え、
実排気量を演算する手段と、
前記EGR装置の作動域での実過給圧を検出する手段と、
これら実過給圧と実排気量に基づいてオーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段と、
この判定結果に基づいてオーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する手段と
を設けたことを特徴とする過給機の制御装置。
A turbocharger including an actuator for driving a variable supercharging pressure mechanism;
Means for setting a target intake air amount or a target boost pressure according to operating conditions;
Means for controlling the actuator so as to obtain the target intake air amount or the target boost pressure;
EGR device and
Means for calculating the actual displacement;
Means for detecting an actual supercharging pressure in an operating range of the EGR device;
Means for determining whether overboost occurs based on the actual boost pressure and the actual displacement;
A supercharger control device comprising: means for suppressing supercharging pressure so that overboost does not occur based on the determination result.
オーバーブーストが生じるかどうかを判定する手段は、実排気量に応じて判定値を設定する手段と、実過給圧が判定値以上のときオーバーブーストが生じると、また実過給圧が判定値未満のときオーバーブーストが生じないと判定する手段とからなることを特徴とする請求項に記載の過給機の制御装置。The means for determining whether or not overboost occurs is a means for setting a determination value according to the actual displacement, and if overboost occurs when the actual boost pressure is equal to or greater than the determination value, the actual boost pressure is also determined by the determination value. 5. The supercharger control device according to claim 4 , further comprising means for determining that an overboost does not occur when the ratio is less than the value. 前記アクチュエータを制御する手段が、目標吸入空気量または目標過給圧とEGR装置の制御目標値とに基づいて過給機の作動目標値を設定する手段と、この過給機の作動目標値となるように前記アクチュエータを制御する手段とからなる場合に、過給圧を抑制する手段は、過給機の作動目標値を設定する手段の設定値を、オーバーブーストが生じる条件のときオーバーブーストが生じない条件のときより過給圧を弱める側の値に切換える手段であることを特徴とする請求項1からまでのいずれか一つに記載の過給機の制御装置。The means for controlling the actuator includes means for setting an operation target value of the supercharger based on a target intake air amount or target supercharging pressure and a control target value of the EGR device, and an operation target value of the supercharger. In this case, the means for suppressing the supercharging pressure is set such that the overboost is set when the overboost occurs under the condition that the overboost occurs. The supercharger control device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the supercharger control device is a means for switching to a value on the side where the supercharging pressure is weakened compared to a non-occurring condition. オーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する期間を、エンジン負荷の所定時間当たりの変化量またはエンジン回転速度の所定時間当たりの変化量に応じて設定することを特徴とする請求項1からまでのいずれか一つに記載の過給機の制御装置。The period during which the boost pressure is suppressed so as not to cause overboost is set in accordance with a change amount per predetermined time of the engine load or a change amount per predetermined time of the engine speed. The supercharger control device according to any one of 6 to 6 . オーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する期間を、実吸入空気量の所定時間当たりの変化量に応じて設定することを特徴とする請求項1から3までのいずれか一つに記載の過給機の制御装置。  The period for suppressing the boost pressure so as not to cause overboost is set according to the amount of change per predetermined time of the actual intake air amount. Supercharger control device. オーバーブーストが生じないように過給圧を抑制する期間を、シリンダ吸入ガス量の前記判定値からのずれ量または排気量に応じて設定することを特徴とする請求項3に記載の過給機の制御装置。  The turbocharger according to claim 3, wherein a period during which the boost pressure is suppressed so as not to cause overboost is set according to a deviation amount of the cylinder intake gas amount from the determination value or an exhaust amount. Control device. 過給圧を抑制したあと過給圧が立ち上がる側に前記アクチュエータを戻すに際して前記アクチュエータの動きを遅らせることを特徴とする請求項1からまでのいずれか一つに記載の過給機の制御装置。The supercharger control device according to any one of claims 1 to 9 , wherein when the actuator is returned to a side where the boost pressure rises after suppressing the boost pressure, the movement of the actuator is delayed. . 前記アクチュエータの動きを遅らせる期間を大気圧または排気量に応じて設定することを特徴とする請求項10に記載の過給機の制御装置。The supercharger control device according to claim 10 , wherein a period for delaying the movement of the actuator is set according to an atmospheric pressure or an exhaust amount. 前記判定値を排気量に対してほぼ山型になる特性で設定することを特徴とする請求項3に記載の過給機の制御装置。  The supercharger control device according to claim 3, wherein the determination value is set with a characteristic that is substantially mountain-shaped with respect to the displacement.
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