JP4250824B2 - Control device for turbocharged engine - Google Patents

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  • 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】
本発明は、自動車等に搭載されるターボ過給機付エンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平５−８６８８０号公報に示されるように、ターボ過給機のタービンに対して排気流通面積を変化させる可変ノズル（可変翼）を設けるとともに、この可変ノズルの開度を調節して過給圧を制御するコントローラを備え、このコントローラにより、予め設定したマップからエンジンの運転状態に応じて求めた目標過給圧と過給圧センサにより検出した実過給圧とを比較して、実過給圧が目標過給圧になるように可変ノズルの開度を調節するフィードバック制御を行うようにしたターボ過給機付エンジンの制御装置が知られている。
【０００３】
この装置によると、予め運転状態に応じて適正な目標過給圧を設定しておくことにより、エンジンの出力性能向上及びＮＯｘ低減に有利なように過給圧を制御することができる。
【０００４】
また、この種のエンジンにおいて、排気通路のタービン上流から排気還流弁を介して吸気通路へ排気ガスを還流させる排気還流装置を設け、運転状態に応じて排気還流弁を制御することは従来から行われており、例えばディーゼルエンジンにおいては、要求負荷等に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御する一方、ＮＯｘを低減しつつスモークの発生を抑制すべく空気過剰率（空燃比）の目標値を定め、実際の空気過剰率が目標値となるように上記ＥＧＲ弁をフィードバック制御するようにしたもの等が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のこの種の装置では、上記のような可変ノズルの制御及び排気還流弁の制御が行われている運転状態からのエンジンの減速時、とくに燃料供給状態のエンジン減速時に、一時的に空燃比のリーン化及びエミッションの悪化（ＮＯｘの増加）を招き易いという問題がある。
【０００６】
すなわち、実過給圧と目標過給圧との比較に基づく可変ノズルのフィードバック制御が行われるとともに適当な排気還流量が得られるように排気還流弁が制御されている状態でアクセル開度が小さくされて減速状態となると、エンジン負荷の低下に応じて目標過給圧が低下し、それに応じて実過給圧を引き下げるべく可変ノズルの開度が大きくされることにより、タービン上流の排気圧力が低下する。このように排気圧力が低下すると、排気還流弁が減速前と同じ開度であっても、排気還流通路両端の圧力差が小さくなることで排気還流量が減少し、それに伴ってエンジンに吸入される新気量が増加する。
【０００７】
そして、減速時にも運転状態に応じた燃料の供給が行われている場合に、上記のような排気還流量の減少及び新気量の増加により、空燃比がリーン化するとともにＮＯｘが増加する傾向が生じる。なお、空燃比を目標空燃比とするように排気還流弁のフィードバック制御が行われていても、その制御には応答遅れがあるため、減速過渡時の一時的な排気還流量の減少及び新気量の増加とそれによる空燃比のリーン化やＮＯｘの増加を充分に抑制することが困難である。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、エンジン減速時に一時的に排気還流量が減少する傾向を是正して、空燃比のリーン化やＮＯｘの増大を防止することができるターボ過給機付エンジンの制御装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、排気通路にターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させる排気流通面積可変手段を備えるとともに、排気通路のタービン上流から排気還流弁を介して吸気通路へ排気ガスを還流させる排気還流装置と、エンジン負荷に対応して燃料供給量が制御される燃料供給手段とを備えたターボ過給機付エンジンにおいて、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて上記排気流通面積可変手段及び排気還流弁を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、実過給圧と、要求負荷に対応して設定される目標過給圧とに基づいて両者の偏差をなくすように上記排気流通面積可変手段をフィードバック制御する手段と、過給及び排気ガスの還流が行われている運転領域において上記排気流通面積可変手段のフィードバック制御が行われている状態からエンジンが減速される所定エンジン減速時に、上記排気還流弁を少なくとも部分的に開くように制御するとともに、一時的に上記フィードバック制御を停止して、上記排気流通面積可変手段をタービンへの排気流通面積が減速直前の状態よりも減少するように制御した後に上記フィードバック制御による制御状態に戻す減速時制御手段とを含んでいることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、上記所定減速時に、一時的にタービンへの排気流通面積が減少するように排気流通面積可変手段が制御されることでタービン上流の排気圧力が高められ、これにより排気還流が促進される。従って、減速時に一時的に排気還流量が減少し空燃比がリーン化するという傾向が是正される。
【００１１】
この発明において、上記減速時制御手段による制御は、上記燃料供給手段から燃料が供給される状態のエンジン減速時に行われるようにすること（請求項２）が有効である。すなわち、このような燃料供給状態での減速時に、従来のような制御では一時的に排気還流量の減少に伴い空燃比がリーン化し、ＮＯｘが増加するという傾向が生じるのに対し、本発明の装置によりこの傾向が是正されることとなる。
また、上記排気流通面積可変手段は、例えば、タービンの周囲にノズルを形成してそのノズル開口面積を可変とする可変翼を備えるものであり、このような構成の排気流通面積可変手段を採用する場合に、上記減速時制御手段は、所定エンジン減速時に、排気還流弁を少なくとも部分的に開くとともに、可変翼の開度を一時的に小さくするように制御するようになっていればよい（請求項３）。このように可変翼の開度が小さくされることでタービン上流の排気圧力が高められることとなる。
【００１５】
また、請求項４にかかる発明は、ターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させる排気流通面積可変手段と、排気通路のタービン上流から排気還流弁を介して吸気通路へ排気ガスを還流させる排気還流装置と、エンジン負荷に対応して燃料供給量が制御される燃料供給手段とを備えたターボ過給機付エンジンにおいて、吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出手段と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて上記排気流通面積可変手段及び排気還流弁を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記吸気圧力検出手段により検出される実過給圧と要求負荷に対応して設定される目標過給圧とに基づいて両者の偏差をなくすように排気流通面積可変手段をフィードバック制御する手段と、過給及び排気ガスの還流が行われる運転領域において上記排気流通面積可変手段のフィードバック制御が行われている状態からエンジンが減速される所定エンジン減速時に、排気還流弁を少なくとも部分的に開くように制御するとともに、運転状態の変化に応じた上記目標過給圧の変化をなますように演算処理しつつ、この演算処理した値と実過給圧とに基づいて両者の偏差をなくすように排気流通面積可変手段をフィードバック制御することにより、上記排気流通面積を減速直前の状態よりも減少させる制御減速時制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、所定減速時に、目標過給圧の変化をなますように演算処理した値と実過給圧とに基づいて両者の偏差をなくすように排気流通面積可変手段がフィードバック制御されることにより、減速時に急変する目標過給圧と実過給圧との偏差に応じてフィードバック制御する場合のように排気流通面積の増大とそれに伴う排気圧力の低下を招くような制御が行われることがなく、一時的な排気還流量減少の傾向が抑制されることとなる。
【００１７】
請求項４の発明においても、上記減速時制御手段による制御は、上記燃料供給手段から燃料が供給される状態のエンジン減速時に行われるようにすること（請求項５）により、このような燃料供給状態での減速時のＥＧＲ量の減少及び空燃比のリーン化によるエンジン減速時のＮＯｘ増大が、有効に防止される。
【００１８】
また、上記の各請求項に記載の発明において、制御手段は、減速時制御手段による制御が行われた後の再加速時に排気還流弁を閉弁するように制御すること（請求項６）が好ましい。このようにすると、再加速時に、排気エネルギーが排気還流通路に逃がされることなくタービンに与えられて過給作用が高められるとともに、排気還流の停止に伴なって新気量が増加し、これらの作用で新気の充填効率が高められて加速性が向上する。
【００１９】
また、上記制御手段は、排気ガスの還流を行うべき運転領域で、空燃比が目標空燃比となるように排気還流弁を制御すること（請求項７）が好ましい。
【００２０】
このようにすると、排気還流領域では、ＮＯｘ及びスモークをともに低減できる適正空燃比を保つように排気還流量を制御することができ、定常時等にこのような制御を行いつつ、減速時に一時的にＮＯｘが増加する傾向を是正することができる。
【００２１】
また、吸気通路における排気還流通路接続部より上流に吸気絞り弁を備えるとともに、上記制御手段は所定減速時に上記吸気絞り弁を閉じるように制御すること（請求項８）が好ましい。このようにすると、所定減速時に、吸気絞り弁が絞られてその下流の圧力が低くされることで排気還流が促進されるとともに新気の導入が制限され、空燃比のリーン化を抑制する作用が高められる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る制御装置を備えたターボ過給機付エンジンの実施形態を示している。図示のエンジンはディーゼルエンジンであり、そのエンジン本体１には吸気通路２及び排気通路３が接続されている。また、このエンジンにはターボ過給機５が装備され、このターボ過給機５は、吸気通路２に設けられたコンプレッサ６と、コンプレッサ６を排気エネルギーにより駆動するために排気通路３に設けられたタービン７とを備えるとともに、後述のような可変翼８を具備している。さらにこのエンジンには、排気通路３と吸気通路２とを連通するＥＧＲ通路１１と、このＥＧＲ通路１１に介設されたＥＧＲ弁（排気還流弁）１２とを有するＥＧＲ装置（排気還流装置）が設けられている。
【００２３】
エンジン各部の構造を具体的に説明すると、エンジン本体１の各シリンダ１４には燃焼室内に燃料を噴射する多噴口の燃料噴射弁（燃料供給手段）１５が配設されている。これらの燃料噴射弁１５の燃料入口側は分配通路１６を介してコモンレール（共通管）１７に接続され、このコモンレール１７が燃料噴射ポンプ１８に接続されており、燃料噴射ポンプ１８から送給された燃料がコモンレール１７で蓄圧された上で各燃料噴射弁１５に送られるようになっている。各燃料噴射弁１５は、制御信号に応じて燃料噴射時間及び噴射時期の制御が可能な構造となっている。各燃料噴射弁１５の燃料出口側はリターン通路１９に接続されている。
【００２４】
上記吸気通路２には、その上流側から順にエアフローセンサ（吸入空気量検出手段）２１と、ターボ過給機５のコンプレッサ６と、インタークーラ２２と、吸気絞り弁２３と、サージタンク２４とが配設されるとともに、サージタンク２４に吸気圧力センサ（吸気圧力検出手段）２５が設けられている。
【００２５】
上記吸気絞り弁２３は、特定運転領域でＥＧＲ導入促進等のため吸気通路２を絞るものであり、負圧応動式のアクチュエータ２３ａにより駆動されるようになっている。このアクチュエータ２３ａは電磁弁２６Ａを介してバキュームポンプ２７に接続されており、上記電磁弁２６Ａがデューティ制御されることでアクチュエータ２３ａに対する負圧と大気圧との導入割合が調整され、これにより吸気絞り弁２３の開度が制御されるようになっている。
【００２６】
また、上記排気通路３には、ターボ過給機５のタービン７と、触媒コンバータ２８とが配設されている。
【００２７】
上記ターボ過給機５は、図２に示すようにタービン７の周囲にノズルを形成する多数の可変翼８を備えたＶＧＴ（バリアブルジオメトリーターボ）からなっている。すなわち、このターボ過給機５（以下、ＶＧＴ５と呼ぶ）は、可変翼８の角度調節により、図２（ａ）に示す全閉（流通面積最小）から図２（ｂ）に示す全開（流通面積最大）までにわたり可変翼８の開度つまりノズル開口面積（タービンへの排気流通面積）が可変となり、これによってタービン効率が制御されるように構成されている。
【００２８】
図１中に示すように上記可変翼８は負圧応動式のアクチュエータ８ａにより駆動され、このアクチュエータ８ａは電磁弁２６Ｂを介してバキュームポンプ２７に接続されている。そして、上記電磁弁２６Ｂがデューティ制御されることでアクチュエータ８ａに対する負圧と大気圧との導入割合が調整され、これによりＶＧＴ５の可変翼開度が制御されるようになっている。
【００２９】
また、上記ＥＧＲ通路１１は、その一端部が排気通路３におけるタービン７の上流側、例えば排気マニフォールドの集合部に接続されるとともに、他端部が上記吸気通路２における吸気絞り弁２３の下流側、例えばサージタンク２４もしくはその上流に接続されている。このＥＧＲ通路１１にはＥＧＲクーラー（還流ガス冷却手段）２９とＥＧＲ弁１２が介設されている。上記ＥＧＲクーラー２９は、ＥＧＲ通路１１を通る還流排気ガスを冷却するもので、例えばエンジン冷却水が導かれる水冷式となっている。
【００３０】
上記ＥＧＲ弁１２は、デューティ制御可能な電磁弁２６Ｃを介してバキュームポンプ２７に接続され、上記電磁弁２６Ｃがデューティ制御されることでＥＧＲ弁１２の負圧室に対する負圧と大気圧との導入割合が調整され、これによりＥＧＲ弁１２の開度が制御されるようになっている。
【００３１】
上記燃料噴射弁１５及び上記各電磁弁２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃにはコントロールユニット（ＥＣＵ）３０から制御信号が出力される。このＥＣＵ３０には、上記エアフローセンサ２１及び吸気圧力センサ２５からの信号が入力され、さらに、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３１、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ３２、上記コモンレール１７内の燃料圧力を検出するコモンレール圧力センサ３３等からの信号も入力されるようになっている。
【００３２】
そして、上記ＥＣＵ３０から燃料噴射弁１５に出力される制御信号により燃料噴射弁１５からの燃料噴射量（燃料供給量）及び噴射時期が制御され、また電磁弁２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに出力される制御信号（デューティ信号）により吸気絞り弁２３、ＶＧＴ５の可変翼８及びＥＧＲ弁１２がそれぞれ制御されるようになっている。
【００３３】
上記ＥＣＵ３０は、図３に示すように、目標トルク設定手段３５と、この目標トルク設定手段３５により設定される目標トルク等に基づいて燃料噴射弁１５の燃料噴射量の設定、制御を行う噴射量設定手段３６及び噴射量制御手段３７とを有し、さらに、運転状態検出手段４８と、この運転状態検出手段４８により検出される運転状態に応じてＶＧＴ５の可変翼８及びＥＧＲ弁１２を制御する制御手段４０を有している。
【００３４】
上記目標トルク設定手段３５は、アクセル開度センサ３１によって検出されたアクセル開度Ａｃｃｅｌと、エンジン回転数検出手段３８によってクランク角信号の周期の計測等により検出されたエンジン回転数Ｎｅとに基づき、予め設定されたマップからエンジンの目標トルクＴｒｑｓｏｌを読み出すようになっている。
【００３５】
上記噴射量設定手段３６は、目標トルクＴｒｑｓｏｌとエンジン回転数Ｎｅ等に基づき、予め設定されたマップから目標燃料噴射量Ｆｓｏｌを読み出すようになっており、噴射量制御手段３７は、目標燃料噴射量Ｆｓｏｌと燃料圧力等に基づき、燃料噴射弁１５の励磁時間を調節することにより、燃料噴射量を制御するように構成されている。
【００３６】
また、上記制御手段４０は、ＥＧＲ制御手段４１及びＶＧＴ制御手段４２を含むとともに、減速時制御手段として減速時ＶＧＴ開度演算手段４３を含んでいる。
【００３７】
ＥＧＲ弁制御手段４１は、少なくとも部分負荷領域での定常運転時に、空燃比が空燃比設定手段４５で設定される目標空燃比Ａ／Ｆｓｏｌとなるように、ＥＧＲ弁１２をフィードバック制御する。すなわち、フィードバック制御時には、目標空燃比設定手段４５により上記目標トルクＴｒｑｓｏｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて予め設定されたマップから目標空燃比Ａ／Ｆｓｏｌが読み出され、この目標空燃比Ａ／Ｆｓｏｌと上記目標燃料噴射量Ｆｓｏｌとに基づき、目標新気量演算手段４６によりエンジン本体１の燃焼室に吸入される新気の目標新気量ＦＡｓｏｌが演算され、この目標新気量ＦＡｓｏｌの演算値とエアフローセンサ２１で検出された実新気量ＦＡｉｒとがＥＧＲ制御手段４１に入力される。
【００３８】
そして、ＥＧＲ制御手段４１により、目標新気量ＦＡｓｏｌと実新気量ＦＡｉｒとの偏差に応じた制御信号（デューティ信号）がＥＧＲ弁駆動用の電磁弁２６Ｃに出力されることにより、上記偏差をなくすようにＥＧＲ弁１２の開度がフィードバック制御される。このような制御を以下にエアフローフィードバック制御と呼ぶ。
【００３９】
ＶＧＴ制御手段４２は、少なくとも部分負荷領域での定常運転時に、過給圧が目標過給圧設定手段４７で設定される目標過給圧となるように、ＶＧＴ５の可変翼８をフィードバック制御する。すなわち、目標過給圧設定手段４７により上記目標トルクＴｒｑｓｏｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて予め設定されたマップから目標過給圧Ｂｓｔｓｏｌが読み出され、この目標過給圧Ｂｓｔｓｏｌと吸気圧力センサ２４で検出された実過給圧ＢｓｔとがＶＧＴ制御手段４２に入力される。そして、ＶＧＴ制御手段４２により、上記実過給圧Ｂｓｔと目標過給圧Ｂｓｔｓｏｌとの偏差に応じた制御信号（デューティ信号）がＶＧＴ駆動用の電磁弁２６Ｂに出力されることにより、上記偏差をなくすように可変翼８の開度がフィードバック制御される。このような制御を以下に過給圧フィードバック制御と呼ぶ。
【００４０】
上記エアフローフィードバック制御及び過給圧フィードバック制御は、少なくとも部分負荷領域での定常運転時に行われ、例えば、アイドル運転領域及び高負荷運転領域を除く運転領域で、減速時以外に行われる。なお、アイドル運転領域及び高負荷運転領域では運転状態に応じたオープン制御が行われ、例えばアイドル運転領域では、ＶＧＴ５の可変翼８が全閉とされるとともにＥＧＲ弁１２が全開とされ、また、高負荷領域では、ＥＧＲによるエンジン出力の低下を避けるためＥＧＲ弁１２が閉じられるとともに、ＶＧＴ５の制御として高負荷低回転領域では過給効率を高めるため可変翼８が全閉とされ、排気流量の多い高負荷高回転領域ではサージング防止のため可変翼８が全開とされ、高負荷中回転領域では回転数上昇に応じて可変翼８の開度が大きくされる。
【００４１】
また、減速時には、過給圧フィードバック制御が停止されて、減速時ＶＧＴ開度演算手段４３により、予め設定された減速時用のＶＧＴ開度マップから減速時の運転状態に応じた開度が演算され、その開度に対応したデューティ信号がＶＧＴ制御手段４２を介してＶＧＴ駆動用の電磁弁２６Ｂに出力される。なお、ＥＧＲ弁１２は減速時に少なくとも部分的に開いた状態とされ、例えばオープン制御で一定開度に保持されるか、定常時と同様にエアフローフィードバック制御で開度が調整される。
【００４２】
上記制御手段４０による制御の一例を図４のフローチャートによって説明する。
【００４３】
このフローチャートの処理がスタートすると、まずステップＳ１でエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃｃｅｌ、燃料噴射量等の信号が読み込まれ、続いてステップＳ２でエンジン回転数Ｎｅが設定回転数より低いエンジン低回転乃至中回転領域か否かが判定される。エンジン回転数Ｎｅが設定回転数より低い場合は、さらにステップＳ３でエンジン減速状態か否かが判定される。この場合、例えば減速判定フラッグがセットされているか否かが調べられ、この減速判定フラッグは、アクセル開度Ａｃｃｅｌもしくは目標トルクの減少率が所定値以上となったときにセットされ、その後、加速状態となった場合、後記ステップＳ９で実過給圧が目標過給圧以下となったことが判定された場合、あるいは所定時間が経過した場合等にクリアされる。
【００４４】
ステップＳ２，Ｓ３でエンジン回転数Ｎｅが設定回転数より低い領域においてエンジン減速状態と判定された場合には、ステップＳ4〜Ｓ８の減速時の制御が行われる。
【００４５】
すなわち、減速時のＥＧＲ弁１２の制御としてはＥＧＲ弁１２が部分開とされ（ステップＳ４）、例えば、予め設定されたマップから運転状態に応じて読み出された開度、または減速直前のエアフローフィードバック制御により与えられた開度に保持される。あるいは減速状態でもエアフローフィードバック制御が続けられることによりＥＧＲ弁１２の開度が調節されるようにしてもよい。
【００４６】
また、減速時のＶＧＴ５の制御としては、ＶＧＴ５の過給圧フィードバック制御が停止され（ステップＳ５）、予め設定されたＶＧＴ開度マップから、運転状態に応じて減速時のＶＧＴ開度が演算される（ステップＳ６，Ｓ７）。この場合、減速時のＶＧＴ開度は減速前の開度と比べて小さくなるように設定されている。そして、演算された減速時ＶＧＴ開度に対応する制御デューティがＶＧＴ用電磁弁２６Ｂに出力される。
【００４７】
次にステップＳ９で、吸気圧力センサ２５で検出される実過給圧が目標過給圧設定手段４７で設定される目標過給圧よりも大きいか否かが判定され、実過給圧が目標過給圧よりも大きいときは、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３〜Ｓ９の処理が繰り返されることにより減速時の制御が持続される。
【００４８】
実過給圧が目標過給圧以下となったことが判定されると、ステップＳ１０でＶＧＴの過給圧フィードバック制御が再開され、定常時の制御に戻される。
【００４９】
なお、上記ステップＳ２でエンジン回転数が設定回転数以上であることを判定した場合や、ステップＳ３で減速時以外であることを判定した場合は、ステップＳ１１〜Ｓ１５で運転状態に応じた定常時のＥＧＲ弁１２及びＶＧＴ５の制御が行われる。フィードバック制御領域であれば、ＥＧＲ弁１２の制御（ステップＳ１１）としてエアフローフィードバック制御が行われるとともに、ＶＧＴ５の制御として、目標過給圧の演算（ステップＳ１２）及び実過給圧の読み込み（ステップＳ１３）が行われ、これら目標過給圧と実過給圧の偏差に応じてＶＧＴ制御デューティが演算され（ステップＳ１４）、その制御デューティが出力される（ステップＳ１５）。
【００５０】
以上のような当実施形態の装置によると、過給及び排気還流が行われている状態からの減速時に、アクセル開度、過給圧、ＶＧＴ開度（ＶＧＴ５の可変翼８の開度）、吸入空気量（新気量）及びＥＧＲ弁開度は図５に実線で示すように変化する。また、減速時に当実施形態のような制御を行わずに定常時と同様の過給圧フィードバック制御を行うようにした場合はＶＧＴ開度及び吸入空気量が二点鎖線で示すように変化する。
【００５１】
すなわち、ＶＧＴ５の過給圧フィードバック制御が行われるとともにＥＧＲ弁１２が制御されて排気還流が行われている状態からアクセル開度が小さくされて減速状態となったとき、要求負荷の低下（アクセル開度の減少）に応じて急激に目標過給圧が低下して、減速開始直後は実過給圧より目標過給圧の方が低くなる。このため、上記減速時に過給圧フィードバック制御が続行されたとすると、図５中の二点鎖線のように、実過給圧を引き下げるべくＶＧＴ開度が大きくなる方向に制御され、それに伴いタービン上流の排気圧力が低下してＥＧＲ通路に作用する排気側と吸気側の圧力差が小さくなることによりＥＧＲ量が減少するので、過給圧は低下するものの吸入空気量（新気量）は一時的に増加する。従って、減速時にも運転状態に応じた燃料の供給が行われている場合に、新気量の増加により空燃比がリーン化して、ＮＯｘ浄化性能が悪くなり、これとＥＧＲ量の減少とにより、減速開始直後に一時的にＮＯｘ排出量の増加を招く。
【００５２】
この場合、エアフローフィードバック制御が行われれば、新気量の増加に応じてＥＧＲ弁１２の開度が大きくなるように制御されるが、この制御には応答遅れがあるため、上記のような減速開始直後の一時的なＥＧＲ量の減少、新気量の増加とそれによるＮＯｘの増大を解消し得ない。
【００５３】
これに対し、当実施形態の装置では、減速時に過給圧フィードバック制御が停止されて、一時的にＶＧＴ開度が減速直前より小さい開度に保持されることにより、タービン上流の排気圧力が高められ、充分なＥＧＲ量が確保されて、吸入空気量（新気量）が速やかに減少する。従って、減速開始直後にもＥＧＲ量の増加や空燃比のリーン化を招くことがなく、ＮＯｘ排出量を低く抑えることができることとなる。
【００５４】
さらに、このようにＶＧＴ開度が小さくされると、過給効率が高められて過給圧の低下が抑制されることにより、減速直後に再加速が行われた場合の加速レスポンスの向上にも有利となる。
【００５５】
そして、減速開始後に、実過給圧が低下して目標過給圧よりも低くなれば、ＶＧＴ５の過給圧フィードバック制御が再開される。つまり、実過給圧及び吸入空気量が充分に低下して安定する状態になれば、過給圧フィードバック制御により実過給圧が目標過給圧に追従して変化するようにＶＧＴ開度が制御され、それとともにエアフローフィードバック制御でＥＧＲ弁１２の開度が制御されることにより、ＮＯｘ及びスモークが低減されるようにＥＧＲ量及び吸入空気量が適正に調節されることとなる。
【００５６】
図６は制御手段４０による制御の別の例をフローチャートで示している。このフローチャートにおいて、ステップＳ２１での各種信号の入力、ステップＳ２２での設定回転数より低いか否かの判定、設定回転数より低い場合のステップＳ２３でのエンジン減速状態か否かの判定は、図４のステップＳ１〜Ｓ３と同様である。
【００５７】
エンジン回転数Ｎｅが設定回転数より低い領域においてエンジン減速状態と判定された場合には、ステップＳ２4〜Ｓ２８の減速時の制御が行われる。
【００５８】
すなわち、減速時のＥＧＲ弁１２の制御としてはＥＧＲ弁１２がオープン制御またはエアフローフィードバック制御により部分開とされる（ステップＳ２４）。また、減速時のＶＧＴ５の制御としては、目標過給圧の１次遅れが演算されることにより、目標過給圧の変化をなますように演算処理される（ステップＳ２５）とともに、吸気圧力センサから実過給圧が読み込まれ（ステップＳ２６）、上記目標過給圧の１次遅れ演算値と実過給圧との偏差をなくすようにフィードバック制御すべく、この偏差に応じてＶＧＴ制御デューティが演算され（ステップＳ２７）、この制御デューティがＶＧＴ駆動用の電磁弁２６Ｂに出力される（ステップＳ２８）。
【００５９】
次にステップＳ２９で、減速開始から所定時間が経過したか否かが判定され、その判定がＮＯのときはステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３〜Ｓ２９の処理が繰り返されることにより減速時の制御が持続される。
【００６０】
ステップＳ２９の判定がＹＥＳとなると、ステップＳ３０で目標過給圧の１次遅れ演算が停止されて、通常の制御状態に戻される。
【００６１】
なお、上記ステップＳ２２でエンジン回転数が設定回転数以上であることを判定した場合や、ステップＳ２３で減速時以外であることを判定した場合は、ステップＳ３１〜Ｓ３４で運転状態に応じたＶＧＴ５の制御が行われる。すなわち、フィードバック制御領域であれば、ＶＧＴ５の制御として、目標過給圧の演算（ステップＳ３１）及び実過給圧の読み込み（ステップＳ３２）が行われ、これらの偏差に応じてＶＧＴ制御デューティが演算され（ステップＳ３３）、その制御デューティが出力される（ステップＳ３４）。
【００６２】
さらにこの場合に、ステップＳ３５でエンジンが加速状態となったか否かが判定され、加速状態となればＥＧＲ弁１２が閉じられる（ステップＳ３６）。加速状態でなければ、定常運転時のＥＧＲ弁１２の制御が行われ（ステップＳ３７）、例えばエアフローフィードバック制御によりＥＧＲ弁１２の開度が調節される。
【００６３】
以上のような当実施形態の装置によると、過給及び排気還流が行われている状態からの減速時に、アクセル開度、過給圧、ＶＧＴ開度（ＶＧＴ５の可変翼８の開度）及びＥＧＲ弁開度は図７に示すように変化する。
【００６４】
すなわち、アクセル開度が小さくされて減速状態となったとき、要求負荷の低下（アクセル開度の減少）に応じた目標過給圧Ｂｓｔｓｏｌの変化をなました値である１次遅れ演算値Ｂｓｔｓｏｌ´が求められる。そして、減速時に燃料噴射量の減少により排気エネルギーが低下することで実過給圧Ｂｓｔも低下するが、この実過給圧Ｂｓｔの低下と比べて目標過給圧Ｂｓｔｓｏｌの低下が急激であるのに対し、上記１次遅れ演算値Ｂｓｔｓｏｌ´の低下は緩慢である。
【００６５】
この１次遅れ演算値Ｂｓｔｓｏｌ´と実過給圧Ｂｓｔとの偏差に応じて過給圧フィードバック制御が行われることにより、ＶＧＴ開度は減速前の開度と比べて小さくなる。
【００６６】
従って、この制御によっても、減速時の一時的なＥＧＲ量の減少及び吸入空気量の増大が避けられ、減速時の運転状態に応じた燃料供給が行われている状態での減速時に、ＥＧＲ量の減少及び空燃比のリーン化によるＮＯｘの増大を生じることが防止されることとなる。
【００６７】
また、減速開始後に所定時間が経過したときや再加速が行われた場合等には上記１次遅れ演算が停止されて通常は過給圧フィードバック制御等の制御手段に戻されるが、特に加速時にはＥＧＲ弁１２が閉じられることで加速性が高められる。つまり、ＥＧＲ弁１２が閉じられると、排気エネルギーがＥＧＲ通路１１に逃がされることなくタービン７に与えられて過給作用が高められるとともに、ＥＧＲの停止に伴なって新気量が増加することにより、新気の充填効率が高められることとなる。
【００６８】
本発明の装置における制御手段等の構成は以上の実施形態に限定されず、種々変更可能である。
【００６９】
例えば、図４に示す制御例及び図６に示す制御例ではエンジン回転数が設定回転数より低い領域での減速時に所定の減速時制御（ステップＳ４〜Ｓ８の制御またはステップＳ２４〜Ｓ２８の制御）を行うようにしているが、高回転領域での減速時にも同様の減速時制御を行うようにしてもよい。
【００７０】
また、図４示す制御例及び図６に示す制御例では、吸気絞り弁２３の制御については示していないが、これらの制御に加えて、所定減速時に吸気絞り弁２３を閉じるように制御してもよい。このようにすると、所定減速時に、吸気絞り弁２３より下流のＥＧＲ通路接続部分の圧力が低下することがでＥＧＲの導入が促進され、かつ、新気の流入が制限されることにより、減速時の一時的なＥＧＲ量の減少及び空燃比のリーン化を是正する作用が、さらに高められる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のターボ過給機付エンジンの制御装置は、過給及び排気ガスの還流が行われている運転領域にある状態からエンジンが減速される所定エンジン減速時に、排気還流弁を少なくとも部分的に開くように制御するとともに、排気流通面積可変手段を一時的にタービンへの排気流通面積が減少するように制御しているため、上記所定減速時に一時的にタービン上流の排気圧力を高めて排気還流を促進し、排気還流量減少及び新気量増加の傾向を是正することができる。
【００７２】
従って、とくに燃料供給状態の減速時に、排気還流量減少及び空燃比のリーン化によるＮＯｘの増大を防止することができ、減速時のエミッションを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置を備えたターボ過給機付エンジンの実施形態を示す概略図である。
【図２】過給機の一例としてのＶＧＴにおける可変翼配設部分の構造の模式図である。
【図３】エンジンのコントロールユニットの具体的構成を示すブロック図である。
【図４】減速時におけるＶＧＴ等の制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】図４に示す制御による場合の減速時のアクセル開度、過給圧、ＶＧＴ開度、吸入空気量及びＥＧＲ開度の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図６】減速時におけるＶＧＴ等の制御の別の例を示すフローチャートである。
【図７】図６に示す制御による場合の減速時のアクセル開度、過給圧、ＶＧＴ開度及びＥＧＲ開度の時間的変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
５ ターボ過給機
８ 可変翼
１１ ＥＧＲ通路
１２ ＥＧＲ弁
１５ 燃料噴射弁
２３ 吸気絞り弁
２５ 吸気圧力センサ
３０ コントロールユニット
４０ 制御手段
４１ ＥＧＲ制御手段
４２ ＶＧＴ制御手段
４３ 減速時ＶＧＴ開度演算手段
４８ 運転状態検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a turbocharged engine mounted on an automobile or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-86880, a variable nozzle (variable blade) for changing an exhaust flow area is provided for a turbine of a turbocharger, and an opening degree of the variable nozzle is adjusted. A controller for controlling the supercharging pressure, which compares the target supercharging pressure determined according to the engine operating state from a preset map with the actual supercharging pressure detected by the supercharging pressure sensor. A control device for a turbocharged engine is known in which feedback control is performed to adjust the opening of a variable nozzle so that the actual supercharging pressure becomes a target supercharging pressure.
[0003]
According to this device, by setting an appropriate target supercharging pressure in accordance with the operating state in advance, the supercharging pressure can be controlled so as to be advantageous for improving the engine output performance and reducing NOx.
[0004]
Further, in this type of engine, an exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas from the turbine upstream of the exhaust gas passage to the intake air passage via the exhaust gas recirculation valve is provided, and the exhaust gas recirculation valve has been conventionally controlled according to the operating state. For example, in a diesel engine, the target of excess air ratio (air-fuel ratio) is controlled so as to suppress the generation of smoke while reducing the NOx while controlling the fuel injection amount from the fuel injection valve in accordance with the required load. There is known a system in which a value is determined and the EGR valve is feedback-controlled so that an actual excess air ratio becomes a target value.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in this type of conventional apparatus, when the engine is decelerated from the operating state in which the variable nozzle control and the exhaust gas recirculation valve control as described above are performed, particularly during engine deceleration in the fuel supply state, There is a problem that the air-fuel ratio tends to become leaner and the emission deteriorates (increase in NOx).
[0006]
In other words, the feedback control of the variable nozzle is performed based on the comparison between the actual boost pressure and the target boost pressure, and the accelerator opening is small while the exhaust gas recirculation valve is controlled so as to obtain an appropriate exhaust gas recirculation amount. When the engine is decelerated, the target supercharging pressure decreases as the engine load decreases, and the opening of the variable nozzle is increased to reduce the actual supercharging pressure accordingly. descend. When the exhaust pressure is reduced in this way, even if the exhaust recirculation valve has the same opening degree as before deceleration, the pressure difference between the exhaust recirculation passages decreases and the exhaust gas recirculation amount decreases. Increased fresh air volume.
[0007]
When fuel is supplied according to the operating state even during deceleration, the air-fuel ratio tends to become leaner and NOx increases due to the decrease in the exhaust gas recirculation amount and the increase in the fresh air amount as described above. Occurs. Even if feedback control of the exhaust gas recirculation valve is performed so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio, there is a response delay in the control. It is difficult to sufficiently suppress the increase in the amount and the resulting lean air-fuel ratio and the increase in NOx.
[0008]
In view of such circumstances, the present invention corrects a tendency for the exhaust gas recirculation amount to temporarily decrease during engine deceleration, and prevents the air-fuel ratio from becoming lean or increasing NOx. A control apparatus is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1 is provided with exhaust flow area variable means for changing the exhaust flow area to the turbine of the turbocharger in the exhaust passage, and exhausted from the turbine upstream of the exhaust passage to the intake passage via the exhaust recirculation valve. In an engine with a turbocharger comprising an exhaust gas recirculation device that recirculates gas and a fuel supply unit that controls a fuel supply amount corresponding to an engine load, an operating state detecting unit that detects an operating state of the engine; The exhaust gas flow area variable means and the control means for controlling the exhaust gas recirculation valve according to the operating state detected by the operating state detecting means, the control means,Means for feedback-controlling the exhaust flow area variable means so as to eliminate the deviation between both based on the actual supercharging pressure and the target supercharging pressure set corresponding to the required load;For operation areas where supercharging and exhaust gas recirculation are performedIn the above, feedback control of the exhaust flow area variable means is performedAt the time of a predetermined engine deceleration at which the engine is decelerated from the state, the exhaust recirculation valve is controlled to open at least partially,Stop the above feedback control temporarily,The exhaust flow area variable means has an exhaust flow area to the turbine.Than the state just before decelerationAfter controlling to decreaseBy the above feedback controlControl means during deceleration to return to the control stateWhenIt is characterized by including.
[0010]
According to this configuration, the exhaust pressure upstream of the turbine is increased by controlling the exhaust flow area variable means so that the exhaust flow area to the turbine temporarily decreases during the predetermined deceleration, thereby promoting exhaust gas recirculation. Is done. Therefore, the tendency that the exhaust gas recirculation amount temporarily decreases during deceleration and the air-fuel ratio becomes lean is corrected.
[0011]
In this invention, it is effective that the control by the deceleration control means is performed at the time of engine deceleration in a state where fuel is supplied from the fuel supply means. That is, at the time of deceleration in such a fuel supply state, in the conventional control, there is a tendency that the air-fuel ratio becomes lean and NOx increases as the exhaust gas recirculation amount decreases temporarily. The device will correct this trend.
The exhaust flow area variable means includes, for example, variable vanes that form nozzles around the turbine and make the nozzle opening area variable, and employ the exhaust flow area variable means having such a configuration. In this case, the deceleration time control means may be configured to control the opening degree of the variable blades to be temporarily reduced while at least partially opening the exhaust gas recirculation valve during predetermined engine deceleration. Item 3). Thus, the exhaust pressure upstream of the turbine is increased by reducing the opening of the variable blade.
[0015]
  Also,Claim 4The invention relates to an exhaust gas flow area variable means for changing an exhaust gas flow area to a turbine of a turbocharger, an exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas from a turbine upstream of the exhaust gas passage to an intake air passage through an exhaust gas recirculation valve, and In the turbocharged engine having a fuel supply means for controlling the fuel supply amount corresponding to the engine load, an intake pressure detecting means for detecting the intake pressure state, and an operating state for detecting the operating state of the engine Detecting means, and control means for controlling the exhaust flow area variable means and the exhaust gas recirculation valve in accordance with the operating state detected by the operating state detecting means, the control means being detected by the intake pressure detecting means. Feedback control of the exhaust flow area variable means based on the actual supercharging pressure and the target supercharging pressure set corresponding to the required load so as to eliminate the deviation between the two The exhaust recirculation valve at least partially during a predetermined engine deceleration in which the engine is decelerated from the state in which the feedback control of the exhaust flow area variable means is performed in an operating region where supercharging and exhaust gas recirculation are performed. While controlling so that the target boost pressure changes according to changes in operating conditions, the deviation between the two is eliminated based on this calculated value and the actual boost pressure. Feedback control of exhaust flow area variable meansAs a result, the exhaust flow area is reduced from the state immediately before deceleration.Control deceleration control means.
[0016]
According to this configuration, the exhaust flow area variable means is feedback-controlled so as to eliminate the deviation between the two based on the value calculated and the actual supercharging pressure so as to change the target supercharging pressure at a predetermined deceleration. As a result, control is performed that causes an increase in the exhaust flow area and a corresponding decrease in the exhaust pressure, as in the case of feedback control according to the deviation between the target boost pressure and the actual boost pressure that change suddenly during deceleration. Therefore, the tendency of temporarily reducing the exhaust gas recirculation amount is suppressed.
[0017]
  Claim 4Also in this invention, the control by the deceleration control means is performed at the time of engine deceleration in a state where fuel is supplied from the fuel supply means (Claim 5) Effectively prevents a decrease in EGR amount during deceleration in such a fuel supply state and an increase in NOx during engine deceleration due to lean air-fuel ratio.
[0018]
  In the invention described in each of the above claims, the control means controls to close the exhaust gas recirculation valve at the time of reacceleration after the control by the deceleration time control means (Claim 6) Is preferred. In this way, at the time of re-acceleration, the exhaust energy is given to the turbine without being released to the exhaust gas recirculation passage, so that the supercharging action is enhanced and the amount of fresh air increases with the stop of the exhaust gas recirculation. As a result, the efficiency of filling fresh air is increased and the acceleration is improved.
[0019]
  Further, the control means controls the exhaust gas recirculation valve so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio in the operation region where the exhaust gas should be recirculated (Claim 7) Is preferred.
[0020]
In this way, in the exhaust gas recirculation region, it is possible to control the exhaust gas recirculation amount so as to maintain an appropriate air-fuel ratio that can reduce both NOx and smoke. The tendency for NOx to increase can be corrected.
[0021]
  In addition, an intake throttle valve is provided upstream of the exhaust gas recirculation passage connecting portion in the intake passage, and the control means controls to close the intake throttle valve at a predetermined deceleration (Claim 8) Is preferred. In this way, at the time of predetermined deceleration, the intake throttle valve is throttled and the pressure downstream thereof is lowered, thereby promoting exhaust gas recirculation and restricting the introduction of fresh air, thereby suppressing the lean air-fuel ratio. Enhanced.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of an engine with a turbocharger provided with a control device according to the present invention. The illustrated engine is a diesel engine, and an intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the engine body 1. The engine is also equipped with a turbocharger 5. The turbocharger 5 is provided in the exhaust passage 3 to drive the compressor 6 provided in the intake passage 2 and the compressor 6 with exhaust energy. And a variable blade 8 as will be described later. Further, the engine has an EGR device (exhaust gas recirculation device) having an EGR passage 11 communicating the exhaust gas passage 3 and the intake air passage 2 and an EGR valve (exhaust gas recirculation valve) 12 interposed in the EGR passage 11. Is provided.
[0023]
The structure of each part of the engine will be specifically described. Each cylinder 14 of the engine body 1 is provided with a multi-injection fuel injection valve (fuel supply means) 15 for injecting fuel into the combustion chamber. The fuel inlet side of these fuel injection valves 15 is connected to a common rail (common pipe) 17 through a distribution passage 16, and this common rail 17 is connected to a fuel injection pump 18 and fed from the fuel injection pump 18. The fuel is accumulated in the common rail 17 and then sent to each fuel injection valve 15. Each fuel injection valve 15 has a structure capable of controlling the fuel injection time and the injection timing in accordance with a control signal. The fuel outlet side of each fuel injection valve 15 is connected to a return passage 19.
[0024]
The intake passage 2 includes an air flow sensor (intake air amount detection means) 21, a compressor 6 of the turbocharger 5, an intercooler 22, an intake throttle valve 23, and a surge tank 24 in order from the upstream side. In addition, the surge tank 24 is provided with an intake pressure sensor (intake pressure detection means) 25.
[0025]
The intake throttle valve 23 throttles the intake passage 2 in order to promote the introduction of EGR in a specific operation region, and is driven by a negative pressure responsive actuator 23a. The actuator 23a is connected to a vacuum pump 27 via a solenoid valve 26A, and the introduction ratio of the negative pressure and the atmospheric pressure to the actuator 23a is adjusted by duty control of the solenoid valve 26A. The opening degree of the valve 23 is controlled.
[0026]
The exhaust passage 3 is provided with a turbine 7 of the turbocharger 5 and a catalytic converter 28.
[0027]
The turbocharger 5 is composed of a VGT (variable geometry turbo) having a large number of variable blades 8 forming nozzles around a turbine 7 as shown in FIG. That is, the turbocharger 5 (hereinafter referred to as VGT 5) is adjusted from the fully closed state (minimum distribution area) shown in FIG. 2A to the fully open state (circulation) shown in FIG. The opening of the variable blade 8, that is, the nozzle opening area (exhaust flow area to the turbine) is variable over the maximum area), and the turbine efficiency is thereby controlled.
[0028]
As shown in FIG. 1, the variable blade 8 is driven by a negative pressure responsive actuator 8a, which is connected to a vacuum pump 27 via an electromagnetic valve 26B. Then, the duty ratio of the electromagnetic valve 26B adjusts the introduction ratio of the negative pressure and the atmospheric pressure to the actuator 8a, thereby controlling the variable blade opening of the VGT 5.
[0029]
One end of the EGR passage 11 is connected to the upstream side of the turbine 7 in the exhaust passage 3, for example, a collecting portion of the exhaust manifold, and the other end is downstream of the intake throttle valve 23 in the intake passage 2. For example, it is connected to the surge tank 24 or upstream thereof. The EGR passage 11 is provided with an EGR cooler (reflux gas cooling means) 29 and an EGR valve 12. The EGR cooler 29 cools the recirculated exhaust gas passing through the EGR passage 11 and is, for example, a water-cooled type in which engine cooling water is guided.
[0030]
The EGR valve 12 is connected to a vacuum pump 27 via an electromagnetic valve 26C capable of duty control, and the electromagnetic valve 26C is duty controlled to introduce negative pressure and atmospheric pressure into the negative pressure chamber of the EGR valve 12. The ratio is adjusted, whereby the opening degree of the EGR valve 12 is controlled.
[0031]
A control signal is output from a control unit (ECU) 30 to the fuel injection valve 15 and the electromagnetic valves 26A, 26B, and 26C. The ECU 30 receives signals from the airflow sensor 21 and the intake pressure sensor 25, and further includes an accelerator opening sensor 31 that detects the accelerator opening, a crank angle sensor 32 that detects the crank angle of the engine, and the common rail 17. A signal from a common rail pressure sensor 33 or the like for detecting the fuel pressure inside is also input.
[0032]
The control signal output from the ECU 30 to the fuel injection valve 15 controls the fuel injection amount (fuel supply amount) and injection timing from the fuel injection valve 15 and the control output to the electromagnetic valves 26A, 26B, and 26C. The intake throttle valve 23, the variable vane 8 of the VGT 5 and the EGR valve 12 are each controlled by a signal (duty signal).
[0033]
As shown in FIG. 3, the ECU 30 sets and controls the target torque setting means 35 and the fuel injection quantity of the fuel injection valve 15 based on the target torque set by the target torque setting means 35. It has a setting means 36 and an injection amount control means 37, and further controls the operating state detecting means 48 and the variable vane 8 and the EGR valve 12 of the VGT 5 according to the operating state detected by the operating state detecting means 48. Control means 40 is provided.
[0034]
The target torque setting means 35 is based on the accelerator opening degree Accel detected by the accelerator opening degree sensor 31 and the engine speed Ne detected by the engine speed detecting means 38 by measuring the cycle of the crank angle signal, etc. The engine target torque Trqsol is read out from a preset map.
[0035]
The injection amount setting means 36 reads the target fuel injection amount Fsol from a preset map based on the target torque Trqsol, the engine speed Ne, etc., and the injection amount control means 37 reads the target fuel injection amount. The fuel injection amount is controlled by adjusting the excitation time of the fuel injection valve 15 based on Fsol, fuel pressure, and the like.
[0036]
The control means 40 includes an EGR control means 41 and a VGT control means 42, and also includes a deceleration time VGT opening degree calculation means 43 as a deceleration time control means.
[0037]
The EGR valve control means 41 feedback-controls the EGR valve 12 so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio A / Fsol set by the air-fuel ratio setting means 45 at least during steady operation in the partial load region. That is, at the time of feedback control, the target air-fuel ratio A / Fsol is read from the map set in advance by the target air-fuel ratio setting means 45 based on the target torque Trqsol and the engine speed Ne, and this target air-fuel ratio A / Fsol is read. And the target fuel injection amount Fsol, the target fresh air amount calculation means 46 calculates the target fresh air amount FAsol of fresh air to be sucked into the combustion chamber of the engine body 1, and the calculated value of the target fresh air amount FAsol. And the actual fresh air amount FAir detected by the air flow sensor 21 are input to the EGR control means 41.
[0038]
Then, the EGR control means 41 outputs a control signal (duty signal) corresponding to the deviation between the target fresh air amount FAsol and the actual fresh air amount FAir to the electromagnetic valve 26C for driving the EGR valve. The opening degree of the EGR valve 12 is feedback controlled so as to be eliminated. Such control is hereinafter referred to as air flow feedback control.
[0039]
The VGT control means 42 performs feedback control of the variable vanes 8 of the VGT 5 so that the supercharging pressure becomes the target supercharging pressure set by the target supercharging pressure setting means 47 during the steady operation at least in the partial load region. In other words, the target boost pressure Bstsol is read from the map set in advance by the target boost pressure setting means 47 based on the target torque Trqsol and the engine speed Ne, and the target boost pressure Bstsol and the intake pressure sensor 24 are read. The actual supercharging pressure Bst detected in step S3 is input to the VGT control means 42. Then, the VGT control means 42 outputs a control signal (duty signal) corresponding to the deviation between the actual supercharging pressure Bst and the target supercharging pressure Bstsol to the VGT driving solenoid valve 26B. The opening degree of the variable blade 8 is feedback controlled so as to be eliminated. Such control is hereinafter referred to as supercharging pressure feedback control.
[0040]
The airflow feedback control and the supercharging pressure feedback control are performed at the time of steady operation at least in the partial load region, for example, in the operation region excluding the idle operation region and the high load operation region, and other than during deceleration. In the idle operation region and the high load operation region, open control is performed according to the operation state. For example, in the idle operation region, the variable blade 8 of the VGT 5 is fully closed and the EGR valve 12 is fully opened. In the high load region, the EGR valve 12 is closed in order to avoid a decrease in engine output due to EGR, and in the high load low rotation region, the variable blade 8 is fully closed in order to increase the supercharging efficiency in the high load low rotation region. In many high-load high-rotation regions, the variable blade 8 is fully opened to prevent surging, and in the high-load medium rotation region, the opening degree of the variable blade 8 is increased as the rotational speed increases.
[0041]
Further, at the time of deceleration, the supercharging pressure feedback control is stopped, and the opening degree according to the operating state at the time of deceleration is calculated by the VGT opening degree calculating means 43 at the time of deceleration from a preset VGT opening degree map for deceleration. Then, a duty signal corresponding to the opening degree is output to the electromagnetic valve 26B for driving VGT via the VGT control means 42. Note that the EGR valve 12 is at least partially opened during deceleration, and is maintained at a constant opening, for example, by open control, or the opening is adjusted by air flow feedback control, as in a steady state.
[0042]
An example of control by the control means 40 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0043]
When the processing of this flowchart is started, first, at step S1, signals such as the engine speed Ne, the accelerator opening degree Accel, and the fuel injection amount are read, and then at step S2, the engine speed Ne is lower than the set speed. It is determined whether or not the medium rotation region. If the engine speed Ne is lower than the set speed, it is further determined in step S3 whether or not the engine is in a deceleration state. In this case, for example, it is checked whether or not the deceleration determination flag is set, and this deceleration determination flag is set when the accelerator opening degree Accel or the target torque reduction rate exceeds a predetermined value, and then the acceleration state If it is determined that the actual supercharging pressure has become equal to or lower than the target supercharging pressure in step S9 described later, or if a predetermined time has elapsed, it is cleared.
[0044]
If it is determined in steps S2 and S3 that the engine speed is in a region where the engine speed Ne is lower than the set speed, control during deceleration in steps S4 to S8 is performed.
[0045]
That is, as a control of the EGR valve 12 at the time of deceleration, the EGR valve 12 is partially opened (step S4). The opening degree given by the feedback control is maintained. Alternatively, the opening degree of the EGR valve 12 may be adjusted by continuing the air flow feedback control even in the deceleration state.
[0046]
Further, as control of the VGT 5 at the time of deceleration, the supercharging pressure feedback control of the VGT 5 is stopped (Step S5), and the VGT opening at the time of deceleration is calculated from the preset VGT opening degree map according to the operating state. (Steps S6 and S7). In this case, the VGT opening at the time of deceleration is set to be smaller than the opening before the deceleration. Then, the control duty corresponding to the calculated deceleration VGT opening is output to the VGT solenoid valve 26B.
[0047]
Next, in step S9, it is determined whether or not the actual boost pressure detected by the intake pressure sensor 25 is larger than the target boost pressure set by the target boost pressure setting means 47, and the actual boost pressure is set to the target. When it is larger than the supercharging pressure, the process returns to step S3, and the control during deceleration is continued by repeating the processes of steps S3 to S9.
[0048]
If it is determined that the actual boost pressure is equal to or lower than the target boost pressure, the VGT boost pressure feedback control is resumed in step S10, and the control is returned to the steady state control.
[0049]
If it is determined in step S2 that the engine speed is equal to or higher than the set speed, or if it is determined in step S3 that the engine is not decelerating, the normal time corresponding to the operating state in steps S11 to S15. The EGR valve 12 and the VGT 5 are controlled. In the feedback control region, air flow feedback control is performed as control of the EGR valve 12 (step S11), and calculation of the target boost pressure (step S12) and reading of the actual boost pressure are performed as control of the VGT 5 (step S13). The VGT control duty is calculated according to the deviation between the target boost pressure and the actual boost pressure (step S14), and the control duty is output (step S15).
[0050]
According to the apparatus of the present embodiment as described above, at the time of deceleration from the state where supercharging and exhaust gas recirculation are performed, the accelerator opening, the supercharging pressure, the VGT opening (the opening of the variable vane 8 of VGT5), The intake air amount (fresh air amount) and the EGR valve opening change as shown by a solid line in FIG. Further, when the boost pressure feedback control similar to that in the steady state is performed without performing the control as in the present embodiment at the time of deceleration, the VGT opening degree and the intake air amount change as indicated by a two-dot chain line.
[0051]
That is, when the accelerator opening is reduced from the state in which the supercharging pressure feedback control of the VGT 5 is performed and the EGR valve 12 is controlled to perform exhaust gas recirculation to reduce the required load (accelerator opening). The target supercharging pressure is suddenly reduced in accordance with the decrease in the degree, and the target supercharging pressure becomes lower than the actual supercharging pressure immediately after the start of deceleration. For this reason, if the supercharging pressure feedback control is continued at the time of deceleration, the VGT opening is controlled to increase in order to reduce the actual supercharging pressure as indicated by a two-dot chain line in FIG. Since the exhaust gas pressure decreases and the pressure difference between the exhaust side and the intake side acting on the EGR passage decreases, the EGR amount decreases, so the intake air amount (fresh air amount) is temporarily reduced although the supercharging pressure decreases. To increase. Therefore, when fuel is supplied according to the operating state even during deceleration, the air-fuel ratio becomes lean due to the increase in the amount of fresh air, the NOx purification performance deteriorates, and this and the decrease in the EGR amount Immediately after the start of deceleration, the NOx emission amount is temporarily increased.
[0052]
In this case, if air flow feedback control is performed, control is performed so that the opening of the EGR valve 12 increases as the amount of fresh air increases. The temporary decrease in the EGR amount immediately after the start, the increase in the fresh air amount, and the resulting increase in NOx cannot be resolved.
[0053]
On the other hand, in the apparatus of the present embodiment, the supercharging pressure feedback control is stopped at the time of deceleration, and the VGT opening is temporarily held at an opening smaller than that immediately before the deceleration, thereby increasing the exhaust pressure upstream of the turbine. Thus, a sufficient EGR amount is secured, and the intake air amount (fresh air amount) is quickly reduced. Therefore, the NOx emission amount can be kept low without causing an increase in the EGR amount or leaning of the air-fuel ratio immediately after the start of deceleration.
[0054]
Furthermore, when the VGT opening is reduced in this way, the supercharging efficiency is increased and the decrease in the supercharging pressure is suppressed, thereby improving the acceleration response when reacceleration is performed immediately after deceleration. It will be advantageous.
[0055]
Then, if the actual boost pressure decreases and becomes lower than the target boost pressure after the start of deceleration, the boost pressure feedback control of the VGT 5 is resumed. That is, when the actual boost pressure and the intake air amount are sufficiently lowered and become stable, the VGT opening degree is set so that the actual boost pressure changes following the target boost pressure by the boost pressure feedback control. In addition, the opening degree of the EGR valve 12 is controlled by air flow feedback control, and accordingly, the EGR amount and the intake air amount are appropriately adjusted so that NOx and smoke are reduced.
[0056]
FIG. 6 is a flowchart showing another example of control by the control means 40. In this flowchart, the input of various signals in step S21, the determination of whether or not the engine speed is lower than the set rotational speed in step S22, and the determination of whether or not the engine is decelerated in step S23 when the engine speed is lower than the set rotational speed are This is the same as steps S1 to S3 in FIG.
[0057]
When it is determined that the engine is in the engine deceleration state in a region where the engine speed Ne is lower than the set speed, control during deceleration in steps S24 to S28 is performed.
[0058]
That is, as control of the EGR valve 12 at the time of deceleration, the EGR valve 12 is partially opened by open control or air flow feedback control (step S24). Further, as control of the VGT 5 at the time of deceleration, calculation processing is performed so as to change the target supercharging pressure by calculating the primary delay of the target supercharging pressure (step S25) and the intake pressure sensor. The actual supercharging pressure is read from (step S26), and the feedback control is performed so as to eliminate the deviation between the first-order lag calculation value of the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure, and the VGT control duty is set according to this deviation. Calculation is performed (step S27), and this control duty is output to the solenoid valve 26B for VGT driving (step S28).
[0059]
Next, in step S29, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed from the start of deceleration. If the determination is NO, the process returns to step S23, and the processes in steps S23 to S29 are repeated, thereby continuing the control during deceleration. Is done.
[0060]
If the determination in step S29 is YES, the first-order lag calculation of the target boost pressure is stopped in step S30, and the normal control state is restored.
[0061]
If it is determined in step S22 that the engine speed is equal to or higher than the set speed, or if it is determined in step S23 that the engine is not decelerated, the VGT 5 corresponding to the operating state is determined in steps S31 to S34. Control is performed. That is, in the feedback control region, calculation of the target supercharging pressure (step S31) and reading of the actual supercharging pressure (step S32) are performed as control of the VGT 5, and the VGT control duty is calculated according to these deviations. (Step S33), and the control duty is output (Step S34).
[0062]
Further, in this case, it is determined in step S35 whether or not the engine has been accelerated. If the engine is in the accelerated state, the EGR valve 12 is closed (step S36). If not in the acceleration state, the EGR valve 12 is controlled during steady operation (step S37), and the opening degree of the EGR valve 12 is adjusted by, for example, airflow feedback control.
[0063]
According to the apparatus of the present embodiment as described above, at the time of deceleration from the state where supercharging and exhaust gas recirculation are performed, the accelerator opening, the supercharging pressure, the VGT opening (the opening of the variable vane 8 of VGT5), and The EGR valve opening changes as shown in FIG.
[0064]
That is, when the accelerator opening is reduced and the vehicle is decelerated, the first-order lag calculation value Bstsol, which is a value obtained by changing the target boost pressure Bstsol according to a decrease in the required load (decreasing the accelerator opening). 'Is required. The actual supercharging pressure Bst also decreases as the exhaust energy decreases due to a decrease in the fuel injection amount during deceleration, but the target supercharging pressure Bstsol decreases more rapidly than the actual supercharging pressure Bst decreases. On the other hand, the first-order lag calculation value Bstsol ′ decreases slowly.
[0065]
  By performing the supercharging pressure feedback control according to the deviation between the first-order lag calculation value Bstsol ′ and the actual supercharging pressure Bst, the VGT opening degreeCompared to the opening before decelerationBecome smaller.
[0066]
Therefore, even with this control, a temporary decrease in the EGR amount during deceleration and an increase in the intake air amount can be avoided, and the EGR amount during deceleration while fuel is supplied in accordance with the operating state during deceleration. It is possible to prevent the increase in NOx due to the decrease in the air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio.
[0067]
Further, when a predetermined time has elapsed after the start of deceleration or when re-acceleration is performed, the first-order lag calculation is stopped and normally returned to a control means such as supercharging pressure feedback control. Acceleration is enhanced by closing the EGR valve 12. In other words, when the EGR valve 12 is closed, the exhaust energy is given to the turbine 7 without being released to the EGR passage 11 and the supercharging action is enhanced, and the amount of fresh air increases as the EGR stops. As a result, the efficiency of fresh air filling is increased.
[0068]
The configuration of the control means and the like in the apparatus of the present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously changed.
[0069]
For example, in the control example shown in FIG. 4 and the control example shown in FIG. 6, predetermined deceleration control (control in steps S4 to S8 or control in steps S24 to S28) during deceleration in a region where the engine speed is lower than the set speed. However, the same deceleration control may be performed during deceleration in the high rotation region.
[0070]
Further, in the control example shown in FIG. 4 and the control example shown in FIG. 6, the control of the intake throttle valve 23 is not shown, but in addition to these controls, the intake throttle valve 23 is controlled to be closed at a predetermined deceleration. Also good. In this way, at the time of predetermined deceleration, the pressure in the EGR passage connecting portion downstream from the intake throttle valve 23 is reduced, so that the introduction of EGR is promoted and the inflow of fresh air is restricted. The effect of correcting the temporary decrease in the EGR amount and the lean air-fuel ratio is further enhanced.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, the turbocharger-equipped engine control device according to the present invention performs exhaust gas recirculation when the engine is decelerated from a state where the engine is decelerated from an operating region where supercharging and exhaust gas recirculation are performed. Since the valve is controlled to open at least partially and the exhaust flow area variable means is controlled to temporarily reduce the exhaust flow area to the turbine, the exhaust upstream of the turbine is temporarily temporarily reduced during the predetermined deceleration. The pressure can be increased to promote exhaust gas recirculation, and the tendency of exhaust gas recirculation decrease and fresh air increase can be corrected.
[0072]
Therefore, particularly when the fuel supply state is decelerated, it is possible to prevent an increase in NOx due to a decrease in the exhaust gas recirculation amount and a lean air-fuel ratio, thereby improving emissions during deceleration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an engine with a turbocharger equipped with a control device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a structure of a variable blade arrangement portion in a VGT as an example of a supercharger.
FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of an engine control unit.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of control of VGT and the like during deceleration.
5 is a time chart showing temporal changes in the accelerator opening, the supercharging pressure, the VGT opening, the intake air amount, and the EGR opening during deceleration when the control shown in FIG. 4 is performed.
FIG. 6 is a flowchart showing another example of control of VGT or the like during deceleration.
7 is a time chart showing temporal changes in accelerator opening, supercharging pressure, VGT opening, and EGR opening during deceleration when the control shown in FIG. 6 is performed.
[Explanation of symbols]
1 Engine body
5 Turbocharger
8 Variable wings
11 EGR passage
12 EGR valve
15 Fuel injection valve
23 Inlet throttle valve
25 Intake pressure sensor
30 Control unit
40 Control means
41 EGR control means
42 VGT control means
43 VGT opening calculation means during deceleration
48 Operating state detection means

Claims (8)

排気通路にターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させる排気流通面積可変手段を備えるとともに、排気通路のタービン上流から排気還流弁を介して吸気通路へ排気ガスを還流させる排気還流装置と、エンジン負荷に対応して燃料供給量が制御される燃料供給手段とを備えたターボ過給機付エンジンにおいて、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて上記排気流通面積可変手段及び排気還流弁を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、実過給圧と、要求負荷に対応して設定される目標過給圧とに基づいて両者の偏差をなくすように上記排気流通面積可変手段をフィードバック制御する手段と、過給及び排気ガスの還流が行われている運転領域において上記排気流通面積可変手段のフィードバック制御が行われている状態からエンジンが減速される所定エンジン減速時に、上記排気還流弁を少なくとも部分的に開くように制御するとともに、一時的に上記フィードバック制御を停止して、上記排気流通面積可変手段をタービンへの排気流通面積が減速直前の状態よりも減少するように制御した後に上記フィードバック制御による制御状態に戻す減速時制御手段とを含んでいることを特徴とするターボ過給機付エンジンの制御装置。An exhaust gas recirculation device having an exhaust gas flow area variable means for changing an exhaust gas flow area to the turbine of the turbocharger in the exhaust gas passage, and for recirculating exhaust gas from the turbine upstream of the exhaust gas passage to the intake air passage through the exhaust gas recirculation valve; In a turbocharged engine having a fuel supply means whose fuel supply amount is controlled corresponding to the engine load, an operating state detecting means for detecting the operating state of the engine, and this operating state detecting means Control means for controlling the exhaust flow area variable means and the exhaust gas recirculation valve in accordance with the operating state, and the control means includes an actual supercharging pressure and a target supercharging pressure set corresponding to the required load. Oite the unit and the operating region where refluxing of supercharging and exhaust gas is performed for feedback control of the exhaust flow area varying means so as to eliminate the deviation between the basis of the above From a state where the feedback control of the air flow area varying means is performed when a predetermined engine deceleration the engine is decelerated, and controls so as to at least partially open the exhaust gas recirculation valve, stop temporarily the feedback control And a deceleration time control means for controlling the exhaust flow area variable means to reduce the exhaust flow area to the turbine to be less than the state immediately before deceleration, and then returning to the control state by the feedback control. Control device for turbocharged engine. 上記減速時制御手段による制御は、上記燃料供給手段から燃料が供給される状態のエンジン減速時に行われることを特徴とする請求項１記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。  2. The control device for an engine with a turbocharger according to claim 1, wherein the control by the deceleration time control means is performed at the time of engine deceleration in a state where fuel is supplied from the fuel supply means. 排気流通面積可変手段は、タービンの周囲にノズルを形成してそのノズル開口面積を可変とする可変翼を備え、上記減速時制御手段は、所定エンジン減速時に、排気還流弁を少なくとも部分的に開くとともに、可変翼の開度を一時的に小さくするように制御することを特徴とする請求項１又は２記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。  The exhaust flow area variable means includes variable blades that form nozzles around the turbine to make the nozzle opening area variable, and the deceleration control means at least partially opens the exhaust recirculation valve when the predetermined engine is decelerated. In addition, the control device for the turbocharged engine according to claim 1, wherein the opening degree of the variable blade is controlled to be temporarily reduced. ターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させる排気流通面積可変手段と、排気通路のタービン上流から排気還流弁を介して吸気通路へ排気ガスを還流させる排気還流装置と、エンジン負荷に対応して燃料供給量が制御される燃料供給手段とを備えたターボ過給機付エンジンにおいて、吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出手段と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて上記排気流通面積可変手段及び排気還流弁を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、上記吸気圧力検出手段により検出される実過給圧と要求負荷に対応して設定される目標過給圧とに基づいて両者の偏差をなくすように排気流通面積可変手段をフィードバック制御する手段と、過給及び排気ガスの還流が行われる運転領域において上記排気流通面積可変手段のフィードバック制御が行われている状態からエンジンが減速される所定エンジン減速時に、排気還流弁を少なくとも部分的に開くように制御するとともに、運転状態の変化に応じた上記目標過給圧の変化をなますように演算処理しつつ、この演算処理した値と実過給圧とに基づいて両者の偏差をなくすように排気流通面積可変手段をフィードバック制御することにより、上記排気流通面積を減速直前の状態よりも減少させる制御減速時制御手段とを含むことを特徴とするターボ過給機付エンジンの制御装置。Corresponding to engine load, exhaust flow area variable means that changes the exhaust flow area to the turbocharger turbine, exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas from the turbine upstream of the exhaust passage to the intake passage through the exhaust recirculation valve, and engine load In the turbocharged engine having a fuel supply means for controlling the fuel supply amount, an intake pressure detecting means for detecting an intake pressure state, an operating state detecting means for detecting an operating state of the engine, Control means for controlling the exhaust flow area varying means and the exhaust gas recirculation valve in accordance with the operating state detected by the operating state detecting means, and the control means includes an actual boost pressure detected by the intake pressure detecting means. And means for feedback-controlling the exhaust flow area variable means so as to eliminate the deviation between the two based on the target supercharging pressure set corresponding to the required load, supercharging and Control is performed so that the exhaust gas recirculation valve is at least partially opened during a predetermined engine deceleration in which the engine is decelerated from the state where the feedback control of the exhaust gas flow area varying means is performed in the operating region where the gas gas is recirculated. The exhaust flow area is variable so that the deviation between the two is eliminated based on the calculated value and the actual boost pressure while calculating the target boost pressure in response to changes in the operating state. A control device for a turbocharged engine, comprising: a control unit for controlling deceleration that reduces the exhaust flow area from a state immediately before deceleration by feedback controlling the unit. 上記減速時制御手段による制御は、上記燃料供給手段から燃料が供給される状態のエンジン減速時に行われることを特徴とする請求項４記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。The control device for an engine with a turbocharger according to claim 4, wherein the control by the deceleration time control means is performed at the time of engine deceleration in a state where fuel is supplied from the fuel supply means. 上記制御手段は、減速時制御手段による制御が行われた後の再加速時に排気還流弁を閉弁するように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。6. The turbocharger according to claim 1, wherein the control means performs control so that the exhaust gas recirculation valve is closed at the time of reacceleration after the control by the deceleration time control means. Control device for aircraft engine. 上記制御手段は、排気ガスの還流を行うべき運転領域で、空燃比が目標空燃比となるように排気還流弁を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。The turbo control according to any one of claims 1 to 6, wherein the control means controls the exhaust gas recirculation valve so that the air-fuel ratio becomes a target air-fuel ratio in an operation region in which exhaust gas is to be recirculated. Control device for engine with a feeder. 吸気通路における排気還流通路接続部より上流に吸気絞り弁を備えるとともに、上記制御手段は所定減速時に上記吸気絞り弁を閉じるように制御することを特An intake throttle valve is provided upstream of the exhaust gas recirculation passage connecting portion in the intake passage, and the control means controls to close the intake throttle valve at a predetermined deceleration. 徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。The control device for an engine with a turbocharger according to any one of claims 1 to 7.
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