JP4395975B2

JP4395975B2 - Engine supercharging pressure control device

Info

Publication number: JP4395975B2
Application number: JP2000092079A
Authority: JP
Inventors: 英二中井; 知宏砂田; 直基岡田; 恒博佐藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: JP2001280149A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの過給圧制御装置、特に、タービンに作用する排気ガス流速を可動ベーンによって変更可能な排気ターボ過給機を備えたエンジンの過給圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気ターボ過給機を備えたエンジン、特にディーゼルエンジンにおいて、特に低負荷領域で空気過剰率を高めて、排気エミッションやスモークを改善するため、排気ターボ過給機を、タービンに作用する排気ガス流速を変更可能な可動ベーンを備え、該可動ベーンを駆動する負圧アクチュエータを負圧源に連通する負圧通路に配置した制御弁をエンジンの運転状態に応じて制御することにより、可動ベーンの角度を制御するよう構成したものが従来から知られている。このようにタービンに作用する排気ガス流速を可動ベーンによって変更可能とした排気ターボ過給機を、例えばＶＧＴ（バリアブル・ジオメトリ・ターボ）と称している。特開平１０−４７０７０号公報には、このＶＧＴに関し、始動開始から一定期間、ＶＧＴ負圧アクチュエータへの負圧導入を許容し、ＶＧＴのタービンノズル面積を最小面積より大きくなるよう制御するものが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＶＧＴは、特にディーゼルエンジンに使用されるもので、ＶＧＴの可動ベーンを駆動する負圧アクチュエータをエンジンによって駆動されるバキュームポンプに連通し、バキュームポンプを負圧源として駆動するのが普通である。ところが、エンジンによって駆動されるバキュームポンプは、ブレーキ用の真空倍力装置の負圧源としても利用するものであって、例えばエンジン始動直後でバキュームポンプに十分な負圧が発生していない状態で、ＶＧＴ用の負圧アクチュエータと真空倍力装置とが同時に作動すると、真空倍力装置を作動させるための負圧が不足して、ブレーキ性能を確保できなくなることが考えられる。ＶＧＴは、排圧に打ち勝って可動ベーンを所定の角度に維持することが必要で、大型の負圧アクチュエータを使用するため、同一のバキュームポンプを負圧源とする真空倍力装置への影響が大きい。
【０００４】
そこで、ＶＧＴを備えたエンジンにおいて、ＶＧＴと真空源を同じくする真空倍力装置のための負圧不足を防止し、ブレーキ性能を確保することが課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決するようエンジンの過給圧制御装置を構成するものである。すなわち、この発明によるエンジンの過給圧制御装置は、排気ガスのエネルギーによってタービンが回転しブロワを駆動してエンジンを過給する排気ターボ過給機を備え、該排気タービン過給機は、上記タービンに作用する排気ガス流速を変更可能な可動ベーンを備え、該可動ベーンを駆動する負圧アクチュエータと、該負圧アクチュエータと負圧源とを連通する負圧通路に配置された制御弁を介しエンジンの運転状態に応じて上記可動ベーンを制御する可動ベーン制御手段を備え、上記負圧源にブレーキ用の真空倍力装置が接続されるエンジンの過給圧制御装置において、上記負圧源に上記真空倍力装置の機能を確保できる負圧が発生するまでは、運転状態に拘わらず上記負圧アクチュエータに対する上記負圧源からの負圧の導入を制限する負圧導入制限手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
この場合、ＶＧＴ用の負圧アクチュエータと真空倍力装置が同時に作動しても真空倍力装置の機能を確保できる負圧が、真空源に発生して初めて、ＶＧＴの可動ベーン駆動用の負圧アクチュエータに対する上記負圧源からの負圧の導入が許容されることになり、例えばエンジン始動直後のようにバキュームポンプに十分な負圧が発生していない状態では、ＶＧＴ用の負圧アクチュエータへの負圧の導入が制限されるので、真空倍力装置のための負圧不足を防止し、ブレーキ性能を確保することができる。
【０００７】
上記負圧導入制限手段は、例えば、エンジン始動後所定期間経過するまでは上記負圧アクチュエータに対する負圧の導入を制限するものであってよく、また、エンジン回転数が所定回転数に達するまでは上記負圧アクチュエータに対する負圧の導入を制限するものであってよい。
【０００８】
また、上記負圧アクチュエータは、該負圧アクチュエータに負圧が導入された時に上記可動ベーンの角度が上記タービンに作用する排気ガス流速を高めて過給効果を増大させる角度となり、該負圧アクチュエータに対する負圧の導入が制限されることによって過給効果を低減させる角度となるよう、上記可動ベーンとの関係を設定するのがよく、そうすることにより、ＶＧＴ用の負圧アクチュエータに対する負圧の導入を制限している状態で例えばエンジンが加速して高負荷域に入った場合に、過給が過剰となるのを防止することができ、エンジンの信頼性を確保できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は実施の形態の一例の全体系統図、図２は排気ターボ過給機の可動ベーン機構を示す要部拡大断面図、図３は制御系統図、図４は制御領域図、図５はＥＧＲフィードバック補正値演算のテーブル特性図、図６は始動後のＶＧＴ負圧導入禁止の制御を示すタイムチャート、図７はＶＧＴフィードバック補正の積分項演算のテーブル特性図、図８はＶＧＴフィードバック補正の比例項と微分項とを足した値を対象とする不感帯設定の説明図、図９はＶＧＴフィードバック補正の比例項および微分項演算のための不感帯設定のマップ特性図、図１０はＶＧＴフィードバック制御のメインルーチンを示すフローチャート、図１１は実施の形態におけるＶＧＴフィードバック制御の補正項演算のサブルーチンを示すフローチャートである。
【００１１】
この実施の形態のエンジンは、自動車用の多気筒直噴式ディーゼルエンジンで、図１において、１はエンジン本体である。また、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃料噴射弁、６はグロープラグ、７は吸気弁、８は排気弁である。吸気弁７および排気弁８は、各気筒にそれぞれ２個づつ設けられている（図１では一方の吸気弁７と排気弁８のみが示されている）。
【００１２】
エンジン本体１の一側には吸気通路１０が延設されている。そして、吸気通路１０は、途中にサージタンク１１を有し、サージタンク１１よりも上流側が各気筒に共通の共通吸気通路１２とされて、その上流側から下流側へ順次、エアクリーナ１３、空気量検出手段としてのエアフローメータ１４、排気ターボ過給機１５のブロア１５ａ、インタークーラ１６、過給圧検出手段としての吸気圧センサ１７、吸気絞り弁１８が配設されている。
【００１３】
吸気絞り弁１８は、全閉時でも共通吸気通路１２を完全には閉じないで、所定の小さな有効開口面積でもって共通吸気通路１２を開通させておくように設定されている。
【００１４】
サージタンク１１と各気筒とは、個々の独立吸気通路１９によりそれぞれ独立して接続されている。そして、気筒毎のそれら独立吸気通路１９は、それぞれが隔壁１９ｃによって並列な２本の分岐独立吸気通路１９ａ、１９ｂに区画されている。上記各気筒の２個の吸気弁７は、これら気筒毎の２本の分岐独立吸気通路１９ａ、１９ｂをそれぞれ開閉する。
【００１５】
各気筒の独立吸気通路１９は、一方の分岐独立吸気通路１９ａが、燃焼室内で吸気のスワールを生成すべく、略シリンダ接線方向に指向するように燃焼室内に開口され、他方の分岐独立吸気通路１９ｂには、スワール弁２０が配設されている。スワール弁２０が閉じられたとき、上記他方の分岐独立吸気通路１９ｂが完全に閉じられ、吸気は上記一方の分岐独立吸気通路１９ａにのみ流れて、勢いよく燃焼室へと供給され、それにより、吸気流動が大となり、スワールが強化される。
【００１６】
エンジン本体１には、また、上記吸気通路１０とは反対側に排気通路２１が延設され、該排気通路２１には、その上流側から下流側へ向け順次、排気ターボ過給機１５のタービン１５ｂ，排気ガス浄化用の触媒装置（プレキャタ）２２が配設されている。エンジンの排気ガスは、上記触媒装置２２を経由した後、排気ガス浄化用のもう一つの触媒装置（メインキャタ）およびサイレンサ（共に図示せず）を経て、大気へ排出される。
【００１７】
排気ターボ過給機１５は、ブロア１５ａとタービン１５ｂの各ホイールが、軸１５ｃを介して一体回転するように連結されている。この排気ターボ過給機１５は、可変ベーン機構を備えた所謂ＶＧＴで、後述するように、過給能力（過給効率）を連続的に変更可能である。
【００１８】
吸気通路１０と排気通路２１の間には、所定運転状態において排気通路２１から排気ガスの一部を共通吸気通路１２へと還流するＥＧＲ通路２３が設けられ、該ＥＧＲ通路の途中には、ＥＧＲ量（排気ガス還流量）を調整可能とするようＥＧＲバルブ２４が配設されている。ＥＧＲ通路２３は、排気通路２１に対しては、タービン１５ｂの上流側に開口するＥＧＲガス取入口２３ａにて接続し、共通吸気通路１２に対しては、吸気絞り弁１８とサージタンク１１との間に開口するＥＧＲガス導入口２３ｂにて接続する。また、ＥＧＲ通路２３の外周には、ＥＧＲバルブ２４よりも排気通路２１側で、所定長さに亙ってＥＧＲガス冷却用の冷却フィン２５が形成されている。
【００１９】
上記吸気絞り弁１８、スワール弁２０、排気ターボ過給機１５の可変ベーン機構は、いずれも負圧応動式で駆動するもので、そのため、吸気絞り弁１８に負圧アクチュエータ３１が連結され、スワール弁２０に別の負荷アクチュエータ３２が連結され、また、排気ターボ過給機１５の可変ベーン機構には、さらに別の負圧アクチュエータ３３が連結されている。また、ＥＧＲバルブ２４も、負圧応動式で、それ自体が負圧アクチュエータ２４ａを備えている。
【００２０】
そして、負圧源として、エンジンにより駆動されるバキュームポンプ３４が設けられ、このバキュームポンプ３４に、上記各負圧アクチュエータ３１〜３３およびＥＧＲバルブ２４の負圧アクチュエータ２４ａが連通されている。
【００２１】
すなわち、バキュームポンプ３４によって常時負圧とされた負圧供給用通路３５に対して、負圧通路３６を介して吸気絞り弁１８駆動用の負圧アクチュエータ３１が接続され、その負圧通路３６の途中には、電磁式の切換弁３７が配設されている。この切換弁３７は、負圧アクチュエータ３１に対して負圧を供給し吸気絞り弁１８を閉とするよう、負圧通路３５を負圧供給用通路３５に接続する状態と、負圧アクチュエータ３１を大気へ開放して吸気絞り弁１８を開とするよう負圧通路３５と負圧供給用通路３５との接続を遮断する状態とに、オン、オフ式に切換える。
【００２２】
また、上記負圧供給用通路３５に対して、負圧通路３８を介してスワール弁２０駆動用の負圧アクチュエータ３２が接続され、その負圧通路３８の途中に電磁式の切換弁３９が接続されている。この切換弁３９は、負圧アクチュエータ３２に対して負圧を供給しスワール弁２０を閉とするよう、負圧通路３８を負圧供給用通路３５に接続する状態と、負圧アクチュエータ３２を大気へ開放してスワール弁２０を開とするよう負圧通路３８と負圧供給用通路３５との接続を遮断する状態とに、オン、オフ式に切換える。
【００２３】
また、上記排気ターボ過給機１５の可変ベーン機構を駆動する負圧アクチュエータ３３は、デューティ制御される電磁式の調整弁４０によって連続可変式に作動負圧が調整される。調整弁４０は、三方弁であって、負圧通路４１を介して負圧アクチュエータ３３に接続されるとともに、他の負圧通路４２を介して負圧供給用通路３５に接続され、さらに大気圧通路４３を介して、エアクリーナ１３から延びる大気圧供給用通路４４に接続されている。また、負圧供給用通路３５に接続する負圧通路４２には、負圧貯溜室４５が配設されている。
【００２４】
そして、調整弁４０によって、負圧アクチュエータ３３側の負圧通路４１の、負圧供給用通路３５側の負圧通路４２と、大気圧供給用通路４４側の大気圧通路４３とに対する連通度合を連続可変式に変更することにより、排気ターボ過給機１５の可変ベーン機構が制御され、過給能力が連続可変式に変更される。
【００２５】
また、上記調整弁４０をバイパスして、負圧アクチュエータ３３側の負圧通路４１を大気供給用通路４４に接続するバイパス通路４６が設けられ、このバイパス通路４６には、電磁式の開閉弁４７が接続されている。
【００２６】
上記負圧アクチュエータ３３は、供給される負圧が大きいほど過給能力が高くなるように可変ベーン機構を駆動するよう設定されたもので、上記開閉弁４７を開くことにより、負圧アクチュエータ３３に作用する負圧が下がり、排気ターボ過給機１５の過給能力が応答よく一気に低下する。
【００２７】
ＥＧＲバルブ２４は、デューティ式の二つの調整弁５０、５１によって開度調整されるもので、一方の調整弁５０は三方弁とされて、負圧通路５２を介してＥＧＲバルブ２４の負圧アクチュエータ２４ａに接続されるとともに、他の負圧通路５３を介して負圧供給用通路３５に接続され、また、大気圧通路５４を介して大気供給用通路４４に接続されている。また、もう一つの調整弁５１は、負圧供給用通路３５側の上記負荷通路５３に接続されている。
【００２８】
そして、上記一方の調整弁５０によって、負圧アクチュエータ２４ａ側の負圧通路５２の、負圧供給用通路３５側の負圧通路５３と大気圧通路５４とに対する連通度合が連続可変式に変更され、もう一つの調整弁５１によって、上記一方の調整弁５０へ供給される負圧の大きさが連続可変式に調整される。
【００２９】
ＥＧＲバルブ２４の負圧アクチュエータ２４ａは、供給される負圧が大きいほどＥＧＲバルブ２４の開度が大きくし、ＥＧＲ量を増大させるもので、上記一方の調整弁５０によって負圧アクチュエータ２４ａ側の通路５２を大気供給用通路５４のみに接続することにより、ＥＧＲバルブ２４が応答よく一気に閉弁される。
【００３０】
また、図１において、５５はブレーキ用の真空倍力装置である。真空倍力装置５５は、やはり上記バキュームポンプ３４を負圧源とするよう接続されている。
【００３１】
図２は、排気ターボ過給機１５の可変ベーン機構の要部を示すものである。図２において、６１はスクロール部であり、タービン１５ｂのホイール周囲に、周方向等間隔に多数の可動ベーン６２が配設されている。各可動ベーン６２は、それぞれの回転軸６３を中心に揺動可能で、揺動しベーン角度が変わることによって、排気ガスのタービン１５ｂに対する流入方向を変える。そして、可動ベーン６２が、例えば図２の波線で示す角度位置にあるときには、図２の実線で示す角度位置にあるときに比べて、タービン１５ｂに作用する排気ガス流速が増大し、、過給効率が増大する。その可動ベーン６２の角度位置が、前述した負圧アクチュエータ３３によって変更されるのである。
【００３２】
図３は、制御系統例を示すものであり、図中Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラである。このコントローラＵには、前述したエアフローメータ１４からの実際の空気量を示す信号、吸気圧センサ１７からの吸気圧を示す信号が入力される他、アクセル開度センサＳ１からのアクセル開度を示す信号、およびエンジン回転数センサＳ２からのエンジン回転数を示す信号が入力される。また、コントローラＵからは、前述した各電磁式の弁３７、３９、４０、４７、５０、５１に対して所定の制御信号が出力される。
【００３３】
次に、コントローラＵによる制御の概要について説明する。
【００３４】
この実施の形態の制御では、図４に示すように、エンジン回転数とエンジン負荷（燃料噴射量）とをパラメータとして、エンジンの運転領域をＸ１〜Ｘ４の４つの領域に分けている。領域Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４は、その順に、低回転、低負荷側から高回転、高負荷側となるように設定されたものである。吸気絞り弁１８およびスワール弁２０の開閉制御、ＥＧＲ制御、過給圧制御は、それぞれ、領域Ｘ１〜Ｘ４に対し次のように設定されている。
【００３５】
吸気絞り弁１８およびスワール弁２０の制御では、領域Ｘ１では、吸気絞り弁１８およびスワール弁２０はそれぞれ閉とされ、領域Ｘ２〜Ｘ４では、それぞれ開とされる。
【００３６】
ＥＧＲ制御では、領域Ｘ１とＸ２では、エアフローメータ１４で検出される実際の空気量が目標空気量となるように、ＥＧＲバルブ２４の開度がフィードバック制御される。また、領域Ｘ３とＸ４では、ＥＧＲが停止される。
【００３７】
過給圧制御では、全領域Ｘ１〜Ｘ４で過給が行われるが、領域Ｘ４では、吸気圧センサ１７で検出される実際の過給圧が目標過給圧となるように、排気ターボ過給機１５の可動ベーンの角度位置がフィードバック制御される。また、領域Ｘ１〜Ｘ３では、実際の過給圧が目標過給圧となるように、オープンループ制御される。
【００３８】
ＥＧＲ制御は、所謂エアフロー・フィードバックＥＧＲで、上述のように、エアフローメータ１４で検出される実際の空気量が目標空気量となるように、ＥＧＲバルブ２４の開度をフィードバック制御する。エミッション改善の要求に沿ってＮＯｘを最大限低減するには、ＥＧＲ量を増やす必要があるが、ＥＧＲ量が増えると、その分新気の入る量が減ることになって、失火等の問題が発生するため、新気吸入量すなわちエアフローメータ１４で検出される空気量に目標値を設定して、その目標空気量となるように、ＥＧＲバルブ２４の開度をフィードバック制御するのである。
【００３９】
そして、そのＥＧＲフィードバック制御においては、実際の空気量と目標空気量との偏差が所定値よりも小さい状態では、フィードバック補正値の更新を行わないよう、図５に示すように不感帯が設定され、不感帯ではフィードバック補正値として前回値がそのままホールドされる。そして、この不感帯は、吸気脈動の大きさに関連したパラメータに基づいて変更され、吸気脈動が大きいほど不感帯が拡大される。例えば、吸気絞り弁１８が開弁されたとき（スワール弁２０が開弁されたとき）は、閉弁されているときに比して吸気脈動が大きいとして、不感帯が拡大されるのである。
【００４０】
ＥＧＲフィードバック制御は、不感帯を設定した上記図５のマップによってフィードバック補正値を演算する。図５は、横軸に実際の空気量から目標空気量を差し引いた偏差ＤＡＦＳをとり、縦軸にフィードバック補正値（ＥＧＲバルブ２４の開度補正値）に相当するデューティ制御値（Ｄｕｔｙ）を設定するものであって、上記偏差ＤＡＦＳがプラスの値で大きいときは、実際の空気量が多すぎるということで、このときはフィードバック補正値（デューティ制御値）を大きくする（フィードバック補正値が大きくなると、ＥＧＲバルブ２４の開度が大きくなる）。また、逆に、上記偏差ＤＡＦＳがマイナスの値で大きいときは、実際の空気量が少なすぎるということで、このときはフィードバック補正値を小さくする（フィードバック補正値が小さくなると、ＥＧＲバルブ２４の開度が小さくなる）。偏差ＤＡＦＳが、図５に示す不感帯範囲となるような小さな値のときは、フィードバック補正値は前回値にホールドする。
【００４１】
領域Ｘ１は、ＥＧＲガス量の増大が要求される領域であり、このため吸気絞り弁１８が閉じられ（吸気通路１２の有効開口面積が最小となる）、ＥＧＲ量増大に伴う燃焼性確保のためにスワール弁２０が閉じられて吸気流動が強化される。目標空気量は、例えば燃料噴射量とエンジン回転数とに応じてあらかじめ設定されたマップに照合して決定されるが、吸気絞り弁１８が閉じられたとき、目標空気量が減量される（小さい値に変更される）。その際の目標空気量の減量分は、吸気絞り弁１８が閉じられたことによる実際の空気量の減量分相当である。吸気通路１２を流れることのできる最大空気量は、吸気絞り弁１８の開度が小さいほど小さくなる。そこで、吸気絞り弁１８が全開のときに確保可能な最大空気量と、吸気絞り弁１８が全閉のときに確保可能な最大空気量との差分が、上記目標空気量の減量分とされるのである。
【００４２】
過給圧制御では、上述のように、図４に示す領域Ｘ４で、吸気圧センサ１７で検出される実際の過給圧が目標過給圧となるように、実過給圧と目標過給圧との偏差に基づいて排気ターボ過給機１５の可動ベーン６２の角度位置をフィードバック制御し、領域Ｘ１〜Ｘ３では、実際の過給圧が目標過給圧となるように、オープンループ制御するが、例えばエンジン始動直後でバキュームポンプに十分な負圧が発生していない状態で、ＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３と真空倍力装置５５とが同時に作動すると、真空倍力装置５５を作動させるための負圧が不足して、ブレーキ性能を確保できなくなるため、そうした始動直後等で、負圧源であるバキュームポンプに十分な負圧が発生していない状態では、運転状態に拘わらずＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対するバキュームポンプ３４からの負圧の導入を禁止する。例えば、図６に示すように、エンジ回転数（Ｎｅ）が始動回転数に達したときに、禁止タイマーをセットし、一定期間（図６の例では８秒間）フラグを立てて負圧導入を禁止する。また、タイマーの代わりに、エンジン回転数が所定回転数に達するまではＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対する負圧導入を禁止するものであってよい。さらに、真空倍力装置５５に負圧センサを付けて、真空倍力装置５５に所定の負圧が得られたかどうかを直接検知し、所定の負圧が得られるまではＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対する負圧導入を禁止するようにしてもよい。また、いずれの場合も、ＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対する負圧導入を完全に禁止するのではなく、所定の制限を加えるものであってもよい。なお、この例では、実過給圧と目標過給圧との偏差に基づくフィードバック制御は領域Ｘ４のみで行うようにしているが、全領域（Ｘ１〜Ｘ４）で行ってもよい。
【００４３】
ＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３は、該負圧アクチュエータ３３に負圧が導入された時に可動ベーン６２の角度がタービン１５ｂに作用する排気ガス流速を高めて過給効果を増大させる角度となり、該負圧アクチュエータ３３に対する負圧の導入が禁止ないし制限された時には過給効果を低減させる角度となるよう、可動ベーン６２との関係が設定されている。そのため、ＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対する負圧の導入を禁止ないし制限している状態で例えばエンジンが加速して高負荷域に入っても、過過給が発生することはない。
【００４４】
ＶＧＴフィードバック制御では、上述のように実過給圧と目標過給圧との偏差に基づいて排気ターボ過給機１５の可動ベーン６２の角度位置をフィードバック制御するが、その際、フィードバック補正項として積分項（Ｉ値）、比例項（Ｐ値）および微分項（Ｄ値）を演算し、それら積分項、比例項および微分項を足して最終のフィードバック補正項を設定する。そして、積分項は、上記偏差に基づいて例えば図７に示すような特性のテーブルから演算し、比例項および微分項もまた、それぞれのテーブルから演算する。また、その際、積分項演算のテーブルには、実過給圧と目標過給圧との偏差が所定値以下であるときは補正値を前回値に固定するよう、不感帯を設定し、また、比例項および微分項についても、同様に不感帯を設定する。そして、その不感帯は、積分項については常時一定幅に設定するが、比例項および微分項については、エンジンの運転状態に応じて不感帯の幅を変えるものとする。つまり、積分項は、ＶＧＴのバラツキ等の補正を狙った補正項であって、運転状態の変化を追いかけるものではないので、運転状態に拘わらず不感帯は一定の幅に固定し、それに対し、比例項と微分項は、運転状態が変わる過渡状態においてハンチングを抑制し、収束性を高めるのに効いてくる補正項であり、そうした運転状態の変化を追いかける補正項であることから、比例項および微分項については、運転状態に応じて不感帯の幅を変え、最適な不感帯を設定するのである。そして、その比例項と微分項の演算における不感帯は、図８に示すように、比例項と微分項を足した値を対象として、その比例項と微分項を足した値について設定する不感帯の幅を、図９に示すように、低回転、低負荷側では小さく、高回転、高負荷側では大きくするのである。図９は、横軸をエンジン回転数（Ｎｅ）とし、縦軸を燃料噴射量（ＱＣＯＮＴ）として、矢印の方向に不感帯が大きくなるマップ特性を示したものである。
【００４５】
上記ＶＧＴフィードバック制御は、例えば図１０に示すフローチャートによって実行するもので、スタートすると、まず、ステップＳ１で、ＶＧＴフィードバック制御のための各種信号（アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温等）を読み込む。
【００４６】
そして、ステップＳ２で、調整弁４０をデューティ制御するための基本デューティ比を、エンジン回転数と燃料噴射量から演算する。
【００４７】
次いで、ステップＳ３で、高地で気圧が下がった場合等の密度補正としての大気圧補正項を演算する。
【００４８】
また、ステップＳ４で、アクセル開度の変化から加速状態が検出された時の補正項である加速補正項を演算する。
【００４９】
さらに、ステップＳ５で、後述のサブルーチンによりフィードバック補正項を演算する。
【００５０】
そして、ステップＳ６で、最終のデューティ比を演算する。
【００５１】
つぎに、ステップＳ７で、始動後所定期間が経過したかどうかを判定し、所定期間経過していれば、上記演算した最終デューティの制御信号を過給圧制御弁である上記調整弁４０に出力する。この場合、負圧アクチュエータ３３側の負圧通路４１の、負圧供給用通路３５側の負圧通路４２と、大気圧供給用通路４４側の大気圧通路４３とに対する連通度合がデューティ比に応じて調整され、負圧アクチュエータ３３に作用する負圧が調整されて、可動ベーン６２の角度が制御される。
【００５２】
ステップＳ７で始動後所定期間が経過していないときは、ステップＳ８で、最終デューティを強制的にゼロに戻す。この場合、調整弁４０は、負圧アクチュエータ３３側の負圧通路４１を大気圧通路４３側に完全開放する。この状態では、負圧アクチュエータ３３に負圧は導入されず、可動ベーン６２は図２に実線で示す角度に固定される。
【００５３】
なお、上記ステップＳ７〜９は、図６における禁止タイマーを用いた場合の処理であって、この部分は、前述のようにエンジン回転数が所定回転数に達するまではＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対する負圧導入を禁止するものであってよく、また、真空倍力装置５５の負圧を負圧センサによって直接検知し、所定の負圧が得られるまではＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対する負圧導入を禁止するものであってよい。
【００５４】
上記ステップＳ５におけるフィードバック補正項の演算は、図１１のフローチャートによって実行する。このフローチャートは、スタートして、まずステップＴ１で、エンジン回転数、エンジン負荷（アクセル開度、燃料噴射量）等の各種信号を読み込む。
【００５５】
そして、ステップＴ２で、エンジン回転数とエンジン負荷とから目標過給圧を演算する。
【００５６】
つぎに、ステップＴ３で大気圧補正項を演算し、次いで、ステップＴ４で、大気圧補正後の目標過給圧と実過給圧との偏差を演算し、その演算した偏差に基づいて、ステップＴ５でフィードバック補正の積分項を演算し、ステップＴ６で比例項を演算し、また、ステップＴ７で微分項を演算する。
【００５７】
そして、ステップＴ８で、運転状態に応じて比例項＋微分項の不感帯を設定し、ステップＴ９で、不感帯を設定したテーブルから比例項＋微分項の値を演算する。
【００５８】
そして、ステップＴ１０で、積分項と比例項と微分項を足した最終のフィードバック補正項を演算し、ステップＴ１１で最終フィードバック補正項が上限ガードを越えたかどうかを判定して、上限ガードを越えたら、ステップＴ１２でその上限ガードの値に固定する。
【００５９】
また、ステップＴ１１の判定で上限ガード以下のときは、ステップＴ１３で下限ガードを下回ったかどうかを判定して、下限ガードを下回ったら、ステップＴ１４で下限ガードの値に固定する。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、この発明の過給圧制御装置によれば、ＶＧＴを備えたエンジンにおいて、エンジン始動直後のように真空源に十分な負圧が発生していない時に、ＶＧＴと真空源を同じくする真空倍力装置のための負圧不足を防止し、ブレーキ性能を確保するようにできる。
【００６１】
また、ＶＧＴの負圧アクチュエータと可動ベーンとの関係を、負圧が導入された時に可動ベーンが過給効果を増大させる角度となり、負圧の導入が制限された時には過給効果を低減させる角度となるよう設定することによって、ＶＧＴ用の負圧アクチュエータに対する負圧の導入を制限している状態で例えばエンジンが加速して高負荷域に入った場合に、過給が過剰となるのを防止でき、エンジンの信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の全体系統図
【図２】実施の形態における排気ターボ過給機の可動ベーン機構を示す要部拡大断面図
【図３】実施の形態における制御系統図
【図４】実施の形態における制御領域図
【図５】実施の形態におけるＥＧＲフィードバック補正値演算のテーブル特性図
【図６】実施の形態における始動後のＶＧＴ負圧導入禁止の制御を示すタイムチャート
【図７】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック補正の積分項演算のテーブル特性図
【図８】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック補正の比例項と微分項とを足した値を対象とする不感帯設定の説明図
【図９】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック補正の比例項および微分項演算のための不感帯設定のマップ特性図
【図１０】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック制御のメインルーチンを示すフローチャート
【図１１】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック制御の補正項演算のサブルーチンを示すフローチャート
【符号の説明】
１エンジン本体
５燃料噴射弁
１５排気ターボ過給機
１５ｂタービン
３３負圧アクチュエータ
３４バキュームポンプ（負圧源）
４０調整弁
６２可動ベーン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine supercharging pressure control apparatus, and more particularly to an engine supercharging pressure control apparatus including an exhaust turbocharger capable of changing an exhaust gas flow velocity acting on a turbine by a movable vane.
[0002]
[Prior art]
In an engine equipped with an exhaust turbocharger, especially a diesel engine, the exhaust gas turbocharger acts on the turbine in order to improve exhaust emissions and smoke by increasing the excess air ratio especially in the low load region. The angle of the movable vane is controlled by controlling a control valve arranged in a negative pressure passage communicating with the negative pressure source in accordance with the operating state of the engine. A device configured to control the above has been conventionally known. An exhaust turbocharger in which the exhaust gas flow velocity acting on the turbine can be changed by a movable vane is called, for example, VGT (variable geometry turbo). Japanese Patent Laid-Open No. 10-47070 discloses a VGT that allows a negative pressure to be introduced into the VGT negative pressure actuator for a certain period from the start of the start and controls the VGT turbine nozzle area to be larger than the minimum area. Has been.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The VGT is used particularly in a diesel engine, and a negative pressure actuator that drives a movable vane of the VGT is usually connected to a vacuum pump driven by the engine, and the vacuum pump is usually driven as a negative pressure source. However, the vacuum pump driven by the engine is also used as a negative pressure source for the vacuum booster for braking. For example, the vacuum pump does not generate sufficient negative pressure immediately after the engine is started. When the negative pressure actuator for VGT and the vacuum booster are operated at the same time, it is considered that the negative pressure for operating the vacuum booster is insufficient and the brake performance cannot be secured. The VGT needs to overcome the exhaust pressure and maintain the movable vane at a predetermined angle, and uses a large negative pressure actuator. Therefore, the VGT has an influence on a vacuum booster using the same vacuum pump as a negative pressure source. large.
[0004]
Therefore, in an engine equipped with a VGT, it is a problem to prevent a shortage of negative pressure for a vacuum booster having the same vacuum source as that of the VGT and to ensure braking performance.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention constitutes a supercharging pressure control device for an engine so as to solve the above-mentioned problems. That is, an engine supercharging pressure control apparatus according to the present invention includes an exhaust turbocharger that rotates a turbine by the energy of exhaust gas and drives a blower to supercharge the engine. A movable vane that can change the flow rate of exhaust gas acting on the turbine is provided, and a negative pressure actuator that drives the movable vane, and a control valve that is disposed in a negative pressure passage that communicates the negative pressure actuator and a negative pressure source. In a supercharging pressure control device for an engine, comprising a movable vane control means for controlling the movable vane according to the operating state of the engine, and a vacuum booster for braking connected to the negative pressure source, the negative pressure source Until the negative pressure that can ensure the function of the vacuum booster is generated, the introduction of the negative pressure from the negative pressure source to the negative pressure actuator is limited regardless of the operation state. Characterized in that a negative pressure introduction limiting means.
[0006]
In this case, the negative pressure for driving the movable vane of the VGT is not generated until the negative pressure capable of ensuring the function of the vacuum booster is generated in the vacuum source even if the negative pressure actuator for the VGT and the vacuum booster are operated simultaneously. The introduction of negative pressure from the negative pressure source to the actuator is allowed. For example, in a state where a sufficient negative pressure is not generated in the vacuum pump immediately after the engine is started, the negative pressure actuator for VGT is applied. Since the introduction of the negative pressure is limited, it is possible to prevent a negative pressure shortage for the vacuum booster and to secure the brake performance.
[0007]
The negative pressure introduction limiting means may limit, for example, the introduction of negative pressure to the negative pressure actuator until a predetermined period elapses after the engine is started, and until the engine speed reaches a predetermined speed. The introduction of negative pressure to the negative pressure actuator may be limited.
[0008]
Further, in the negative pressure actuator, when a negative pressure is introduced into the negative pressure actuator, the angle of the movable vane becomes an angle that increases an exhaust gas flow velocity acting on the turbine to increase a supercharging effect, and the negative pressure actuator It is preferable to set the relationship with the movable vane so that the supercharging effect is reduced by limiting the introduction of the negative pressure with respect to the negative pressure, and by doing so, the negative pressure for the negative pressure actuator for the VGT is set. For example, when the engine is accelerated and enters a high load range in a state where the introduction is limited, it is possible to prevent the supercharging from being excessive, and to ensure the reliability of the engine.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
1 is an overall system diagram of an example of an embodiment, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a movable vane mechanism of an exhaust turbocharger, FIG. 3 is a control system diagram, FIG. 4 is a control region diagram, and FIG. Table characteristic diagram of EGR feedback correction value calculation, FIG. 6 is a time chart showing control of prohibiting introduction of VGT negative pressure after starting, FIG. 7 is a table characteristic diagram of integral term calculation of VGT feedback correction, and FIG. 8 is a table characteristic of VGT feedback correction. FIG. 9 is a map characteristic diagram of the dead band setting for the proportional term and differential term calculation of VGT feedback correction, and FIG. 10 is a diagram of VGT feedback control. FIG. 11 is a flowchart showing a correction term calculation subroutine of VGT feedback control in the embodiment.
[0011]
The engine of this embodiment is a multi-cylinder direct injection diesel engine for automobiles. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine body. Also, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a fuel injection valve, 6 is a glow plug, 7 is an intake valve, and 8 is an exhaust valve. Two intake valves 7 and two exhaust valves 8 are provided for each cylinder (only one intake valve 7 and one exhaust valve 8 are shown in FIG. 1).
[0012]
An intake passage 10 extends on one side of the engine body 1. The intake passage 10 has a surge tank 11 in the middle, and the upstream side of the surge tank 11 is a common intake passage 12 common to the cylinders, and from the upstream side to the downstream side, an air cleaner 13 and an air amount are sequentially provided. An air flow meter 14 as detection means, a blower 15a of an exhaust turbocharger 15, an intercooler 16, an intake pressure sensor 17 as supercharging pressure detection means, and an intake throttle valve 18 are disposed.
[0013]
The intake throttle valve 18 is set so as to keep the common intake passage 12 open with a predetermined small effective opening area without completely closing the common intake passage 12 even when fully closed.
[0014]
The surge tank 11 and each cylinder are independently connected by individual independent intake passages 19. The independent intake passages 19 for each cylinder are divided into two branched independent intake passages 19a and 19b, which are parallel to each other by a partition wall 19c. The two intake valves 7 of the cylinders open and close the two branch independent intake passages 19a and 19b for the cylinders, respectively.
[0015]
The independent intake passage 19 of each cylinder is opened in the combustion chamber so that one branch independent intake passage 19a is directed substantially in the cylinder tangent direction so as to generate an intake swirl in the combustion chamber, and the other branch independent intake passage 19 A swirl valve 20 is disposed at 19b. When the swirl valve 20 is closed, the other branch independent intake passage 19b is completely closed, and the intake air flows only to the one branch independent intake passage 19a and is vigorously supplied to the combustion chamber, thereby Intake flow becomes large and swirl is strengthened.
[0016]
The engine body 1 also has an exhaust passage 21 extending on the side opposite to the intake passage 10. The exhaust passage 21 is provided with a turbine of the exhaust turbo supercharger 15 sequentially from the upstream side to the downstream side. 15b, a catalyst device (precater) 22 for exhaust gas purification is disposed. The exhaust gas of the engine passes through the catalyst device 22 and is then discharged to the atmosphere through another catalyst device (main catalyst) and a silencer (both not shown) for exhaust gas purification.
[0017]
The exhaust turbocharger 15 is connected so that the wheels of the blower 15a and the turbine 15b rotate integrally through a shaft 15c. The exhaust turbocharger 15 is a so-called VGT having a variable vane mechanism and can continuously change the supercharging capability (supercharging efficiency) as will be described later.
[0018]
Between the intake passage 10 and the exhaust passage 21, there is provided an EGR passage 23 that recirculates a part of the exhaust gas from the exhaust passage 21 to the common intake passage 12 in a predetermined operation state, and in the middle of the EGR passage, an EGR passage is provided. An EGR valve 24 is arranged so that the amount (exhaust gas recirculation amount) can be adjusted. The EGR passage 23 is connected to the exhaust passage 21 at an EGR gas intake port 23a that opens to the upstream side of the turbine 15b. The EGR passage 23 is connected to the common intake passage 12 between the intake throttle valve 18 and the surge tank 11. The connection is made at the EGR gas inlet 23b that opens between them. Further, on the outer periphery of the EGR passage 23, cooling fins 25 for cooling the EGR gas are formed over a predetermined length on the exhaust passage 21 side of the EGR valve 24.
[0019]
The intake throttle valve 18, the swirl valve 20, and the variable vane mechanism of the exhaust turbocharger 15 are all driven by a negative pressure responsive system. Therefore, a negative pressure actuator 31 is connected to the intake throttle valve 18, and the swirl is operated. Another load actuator 32 is connected to the valve 20, and another negative pressure actuator 33 is connected to the variable vane mechanism of the exhaust turbocharger 15. Further, the EGR valve 24 is also a negative pressure responsive type, and itself includes a negative pressure actuator 24a.
[0020]
A vacuum pump 34 driven by an engine is provided as a negative pressure source, and the negative pressure actuators 31 to 33 and the negative pressure actuator 24 a of the EGR valve 24 are communicated with the vacuum pump 34.
[0021]
In other words, the negative pressure actuator 31 for driving the intake throttle valve 18 is connected to the negative pressure supply passage 35, which is always negative pressure by the vacuum pump 34, via the negative pressure passage 36. In the middle, an electromagnetic switching valve 37 is provided. The switching valve 37 connects the negative pressure passage 35 to the negative pressure supply passage 35 so that negative pressure is supplied to the negative pressure actuator 31 and the intake throttle valve 18 is closed. The on / off type is switched to a state where the connection between the negative pressure passage 35 and the negative pressure supply passage 35 is cut off so as to open the intake throttle valve 18 to the atmosphere.
[0022]
A negative pressure actuator 32 for driving the swirl valve 20 is connected to the negative pressure supply passage 35 via a negative pressure passage 38, and an electromagnetic switching valve 39 is connected to the negative pressure passage 38. Has been. The switching valve 39 connects the negative pressure passage 38 to the negative pressure supply passage 35 so that negative pressure is supplied to the negative pressure actuator 32 and the swirl valve 20 is closed. In order to open the swirl valve 20 and open the swirl valve 20, the connection between the negative pressure passage 38 and the negative pressure supply passage 35 is switched to the on / off type.
[0023]
Further, the negative pressure actuator 33 that drives the variable vane mechanism of the exhaust turbocharger 15 has its operating negative pressure adjusted in a continuously variable manner by a duty-controlled electromagnetic adjustment valve 40. The regulating valve 40 is a three-way valve, and is connected to the negative pressure actuator 33 via the negative pressure passage 41 and is connected to the negative pressure supply passage 35 via the other negative pressure passage 42, and further to atmospheric pressure. The passage 43 is connected to an atmospheric pressure supply passage 44 extending from the air cleaner 13. A negative pressure storage chamber 45 is disposed in the negative pressure passage 42 connected to the negative pressure supply passage 35.
[0024]
The adjustment valve 40 controls the degree of communication between the negative pressure passage 41 on the negative pressure actuator 33 side and the negative pressure passage 42 on the negative pressure supply passage 35 side and the atmospheric pressure passage 43 on the atmospheric pressure supply passage 44 side. By changing to the continuously variable type, the variable vane mechanism of the exhaust turbocharger 15 is controlled, and the supercharging capability is changed to the continuously variable type.
[0025]
A bypass passage 46 is provided to bypass the regulating valve 40 and connect the negative pressure passage 41 on the negative pressure actuator 33 side to the air supply passage 44. The bypass passage 46 has an electromagnetic on-off valve 47. Is connected.
[0026]
The negative pressure actuator 33 is set to drive the variable vane mechanism so that the supercharging capability increases as the negative pressure supplied increases. By opening the on-off valve 47, the negative pressure actuator 33 The acting negative pressure is lowered, and the supercharging capability of the exhaust turbocharger 15 is rapidly reduced with good response.
[0027]
The opening of the EGR valve 24 is adjusted by two duty-type adjusting valves 50, 51. One of the adjusting valves 50 is a three-way valve, and is a negative pressure actuator of the EGR valve 24 through a negative pressure passage 52. 24 a, is connected to a negative pressure supply passage 35 via another negative pressure passage 53, and is connected to an air supply passage 44 via an atmospheric pressure passage 54. The other regulating valve 51 is connected to the load passage 53 on the negative pressure supply passage 35 side.
[0028]
The degree of communication between the negative pressure passage 52 on the negative pressure actuator 24a side and the negative pressure passage 53 on the negative pressure supply passage 35 side and the atmospheric pressure passage 54 is changed to a continuously variable type by the one adjusting valve 50. The other adjusting valve 51 adjusts the magnitude of the negative pressure supplied to the one adjusting valve 50 in a continuously variable manner.
[0029]
The negative pressure actuator 24a of the EGR valve 24 increases the opening degree of the EGR valve 24 and increases the EGR amount as the supplied negative pressure increases, and the passage on the negative pressure actuator 24a side by the one adjusting valve 50. By connecting 52 to only the air supply passage 54, the EGR valve 24 is closed quickly with good response.
[0030]
In FIG. 1, reference numeral 55 denotes a brake vacuum booster. The vacuum booster 55 is also connected so that the vacuum pump 34 is a negative pressure source.
[0031]
FIG. 2 shows a main part of the variable vane mechanism of the exhaust turbocharger 15. In FIG. 2, reference numeral 61 denotes a scroll portion, and a large number of movable vanes 62 are arranged around the wheel of the turbine 15 b at equal intervals in the circumferential direction. Each movable vane 62 can swing around its respective rotation shaft 63, and changes the inflow direction of the exhaust gas to the turbine 15b by swinging and changing the vane angle. For example, when the movable vane 62 is at the angular position indicated by the wavy line in FIG. 2, the exhaust gas flow velocity acting on the turbine 15b increases compared to when the movable vane 62 is at the angular position indicated by the solid line in FIG. Efficiency increases. The angular position of the movable vane 62 is changed by the negative pressure actuator 33 described above.
[0032]
FIG. 3 shows an example of a control system, and U in the figure is a controller configured using a microcomputer. The controller U is supplied with a signal indicating the actual air amount from the air flow meter 14 and a signal indicating the intake pressure from the intake pressure sensor 17 as well as the accelerator opening from the accelerator opening sensor S1. A signal and a signal indicating the engine speed from the engine speed sensor S2 are input. A predetermined control signal is output from the controller U to each of the electromagnetic valves 37, 39, 40, 47, 50, 51 described above.
[0033]
Next, an outline of control by the controller U will be described.
[0034]
In the control of this embodiment, as shown in FIG. 4, the engine operating range is divided into four regions X1 to X4 using the engine speed and the engine load (fuel injection amount) as parameters. The regions X1, X2, X3, and X4 are set so as to be changed from the low rotation and low load side to the high rotation and high load side in that order. The opening / closing control, EGR control, and supercharging pressure control of the intake throttle valve 18 and the swirl valve 20 are set as follows for the regions X1 to X4, respectively.
[0035]
In the control of the intake throttle valve 18 and the swirl valve 20, the intake throttle valve 18 and the swirl valve 20 are closed in the region X1, and are opened in the regions X2 to X4, respectively.
[0036]
In the EGR control, in the regions X1 and X2, the opening degree of the EGR valve 24 is feedback-controlled so that the actual air amount detected by the air flow meter 14 becomes the target air amount. Further, EGR is stopped in the regions X3 and X4.
[0037]
In the supercharging pressure control, supercharging is performed in all the regions X1 to X4. In the region X4, the exhaust turbocharging is performed so that the actual supercharging pressure detected by the intake pressure sensor 17 becomes the target supercharging pressure. The angular position of the movable vane of the machine 15 is feedback controlled. In the regions X1 to X3, open loop control is performed so that the actual supercharging pressure becomes the target supercharging pressure.
[0038]
The EGR control is so-called airflow feedback EGR, and as described above, the opening degree of the EGR valve 24 is feedback-controlled so that the actual air amount detected by the airflow meter 14 becomes the target air amount. In order to reduce NOx as much as possible in accordance with the demand for emission improvement, it is necessary to increase the amount of EGR. However, if the amount of EGR increases, the amount of fresh air that enters will decrease accordingly, causing problems such as misfire. Therefore, a target value is set for the fresh air intake amount, that is, the air amount detected by the air flow meter 14, and the opening degree of the EGR valve 24 is feedback-controlled so as to be the target air amount.
[0039]
In the EGR feedback control, when the deviation between the actual air amount and the target air amount is smaller than a predetermined value, a dead zone is set as shown in FIG. 5 so as not to update the feedback correction value. In the dead zone, the previous value is held as it is as a feedback correction value. The dead zone is changed based on a parameter related to the magnitude of the intake pulsation, and the dead zone is expanded as the intake pulsation increases. For example, when the intake throttle valve 18 is opened (when the swirl valve 20 is opened), the dead zone is expanded because the intake pulsation is larger than when the intake throttle valve 18 is closed.
[0040]
In the EGR feedback control, the feedback correction value is calculated using the map shown in FIG. 5 in which the dead zone is set. In FIG. 5, the horizontal axis represents the deviation DAFS obtained by subtracting the target air amount from the actual air amount, and the vertical axis represents the duty control value (Duty) corresponding to the feedback correction value (the opening correction value of the EGR valve 24). If the deviation DAFS is large with a positive value, it means that the actual air amount is too large. In this case, the feedback correction value (duty control value) is increased (when the feedback correction value increases). , The opening degree of the EGR valve 24 is increased). Conversely, when the deviation DAFS is large with a negative value, the actual air amount is too small. At this time, the feedback correction value is decreased (when the feedback correction value is decreased, the EGR valve 24 is opened). The degree becomes smaller). When the deviation DAFS is a small value within the dead band range shown in FIG. 5, the feedback correction value is held at the previous value.
[0041]
The region X1 is a region in which an increase in the EGR gas amount is required. For this reason, the intake throttle valve 18 is closed (the effective opening area of the intake passage 12 is minimized), and in order to ensure combustibility accompanying the increase in the EGR amount. Then, the swirl valve 20 is closed and the intake air flow is strengthened. The target air amount is determined by checking a map set in advance according to, for example, the fuel injection amount and the engine speed, but when the intake throttle valve 18 is closed, the target air amount is reduced (small). To the value). The amount of decrease in the target air amount at that time is equivalent to the amount of decrease in the actual air amount due to the intake throttle valve 18 being closed. The maximum amount of air that can flow through the intake passage 12 decreases as the opening of the intake throttle valve 18 decreases. Therefore, the difference between the maximum air amount that can be secured when the intake throttle valve 18 is fully opened and the maximum air amount that can be secured when the intake throttle valve 18 is fully closed is used as the reduction amount of the target air amount. It is.
[0042]
In the supercharging pressure control, as described above, the actual supercharging pressure and the target supercharging are set so that the actual supercharging pressure detected by the intake pressure sensor 17 becomes the target supercharging pressure in the region X4 shown in FIG. The angle position of the movable vane 62 of the exhaust turbocharger 15 is feedback controlled based on the deviation from the pressure, and in the regions X1 to X3, open loop control is performed so that the actual boost pressure becomes the target boost pressure. However, for example, if the negative pressure actuator 33 for VGT and the vacuum booster 55 are simultaneously activated in a state where a sufficient negative pressure is not generated in the vacuum pump immediately after the engine is started, the vacuum booster 55 is activated. Therefore, when the vacuum pump, which is the negative pressure source, does not generate enough negative pressure immediately after starting, the VGT can be used regardless of the operating condition. Negative pressure Prohibit the introduction of negative pressure from the vacuum pump 34 for Chueta 33. For example, as shown in FIG. 6, when the engine speed (Ne) reaches the starting speed, a prohibit timer is set, and a negative pressure is introduced by setting a flag for a certain period (8 seconds in the example of FIG. 6). Ban. Further, instead of the timer, introduction of negative pressure to the VGT negative pressure actuator 33 may be prohibited until the engine speed reaches a predetermined speed. Further, a negative pressure sensor is attached to the vacuum booster 55 to directly detect whether or not a predetermined negative pressure is obtained in the vacuum booster 55, and until a predetermined negative pressure is obtained, a negative pressure actuator for VGT The introduction of negative pressure to 33 may be prohibited. In either case, the introduction of negative pressure to the VGT negative pressure actuator 33 is not completely prohibited, but a predetermined restriction may be added. In this example, the feedback control based on the deviation between the actual boost pressure and the target boost pressure is performed only in the region X4, but may be performed in the entire region (X1 to X4).
[0043]
In the negative pressure actuator 33 for VGT, when a negative pressure is introduced into the negative pressure actuator 33, the angle of the movable vane 62 increases the exhaust gas flow velocity acting on the turbine 15b and increases the supercharging effect. When the introduction of the negative pressure to the pressure actuator 33 is prohibited or restricted, the relationship with the movable vane 62 is set so as to have an angle that reduces the supercharging effect. Therefore, even when the introduction of negative pressure to the VGT negative pressure actuator 33 is prohibited or restricted, for example, even if the engine accelerates and enters a high load range, supercharging does not occur.
[0044]
In the VGT feedback control, as described above, the angular position of the movable vane 62 of the exhaust turbocharger 15 is feedback-controlled based on the deviation between the actual supercharging pressure and the target supercharging pressure. The integral term (I value), the proportional term (P value) and the derivative term (D value) are calculated, and the final feedback correction term is set by adding the integral term, proportional term and derivative term. Then, the integral term is calculated from the characteristic table as shown in FIG. 7, for example, based on the deviation, and the proportional term and the differential term are also calculated from the respective tables. At that time, in the integral term calculation table, when the deviation between the actual boost pressure and the target boost pressure is equal to or less than a predetermined value, a dead zone is set so that the correction value is fixed to the previous value. A dead zone is similarly set for the proportional and differential terms. The dead band is always set to a constant width for the integral term, but the width of the dead band is changed according to the operating state of the engine for the proportional term and the differential term. In other words, the integral term is a correction term aimed at correcting variations in VGT, etc., and does not follow the change in the driving state. Therefore, the dead zone is fixed to a certain width regardless of the driving state, and proportional to it. The term and the differential term are correction terms that are effective in suppressing hunting and improving convergence in a transient state where the driving state changes. As for the term, the width of the dead zone is changed according to the driving state, and the optimum dead zone is set. As shown in FIG. 8, the dead zone in the calculation of the proportional term and the differential term is a width of the dead zone set for the value obtained by adding the proportional term and the differential term. As shown in FIG. 9, this is small on the low rotation and low load side and large on the high rotation and high load side. FIG. 9 shows map characteristics in which the dead zone increases in the direction of the arrow, with the horizontal axis representing the engine speed (Ne) and the vertical axis representing the fuel injection amount (QCONT).
[0045]
The VGT feedback control is executed, for example, according to the flowchart shown in FIG. 10. When started, first, in step S1, various signals (accelerator opening degree, engine speed, cooling water temperature, etc.) for VGT feedback control are read. .
[0046]
In step S2, a basic duty ratio for duty-controlling the regulating valve 40 is calculated from the engine speed and the fuel injection amount.
[0047]
Next, in step S3, an atmospheric pressure correction term is calculated as density correction when the atmospheric pressure drops at high altitude.
[0048]
In step S4, an acceleration correction term that is a correction term when an acceleration state is detected from a change in the accelerator opening is calculated.
[0049]
In step S5, a feedback correction term is calculated by a subroutine described later.
[0050]
In step S6, the final duty ratio is calculated.
[0051]
Next, in step S7, it is determined whether or not a predetermined period has elapsed after starting. If the predetermined period has elapsed, the calculated final duty control signal is output to the regulating valve 40 which is a supercharging pressure control valve. To do. In this case, the degree of communication between the negative pressure passage 41 on the negative pressure actuator 33 side and the negative pressure passage 42 on the negative pressure supply passage 35 side and the atmospheric pressure passage 43 on the atmospheric pressure supply passage 44 side depends on the duty ratio. The negative pressure acting on the negative pressure actuator 33 is adjusted, and the angle of the movable vane 62 is controlled.
[0052]
If the predetermined period has not elapsed since the start in step S7, the final duty is forcibly returned to zero in step S8. In this case, the regulating valve 40 completely opens the negative pressure passage 41 on the negative pressure actuator 33 side to the atmospheric pressure passage 43 side. In this state, no negative pressure is introduced into the negative pressure actuator 33, and the movable vane 62 is fixed at an angle indicated by a solid line in FIG.
[0053]
Steps S7 to S9 are processing when the prohibit timer in FIG. 6 is used, and this part is the negative pressure actuator 33 for VGT until the engine speed reaches a predetermined speed as described above. The negative pressure of the vacuum booster 55 may be directly detected by a negative pressure sensor and negative with respect to the VGT negative pressure actuator 33 until a predetermined negative pressure is obtained. The introduction of pressure may be prohibited.
[0054]
The calculation of the feedback correction term in step S5 is executed according to the flowchart of FIG. This flowchart starts, and first, at step T1, various signals such as engine speed, engine load (accelerator opening degree, fuel injection amount) and the like are read.
[0055]
In step T2, the target boost pressure is calculated from the engine speed and the engine load.
[0056]
Next, an atmospheric pressure correction term is calculated in step T3, and then in step T4, a deviation between the target supercharging pressure after the atmospheric pressure correction and the actual supercharging pressure is calculated, and based on the calculated deviation, step An integral term for feedback correction is calculated at T5, a proportional term is calculated at Step T6, and a differential term is calculated at Step T7.
[0057]
Then, in step T8, a dead zone of the proportional term + derivative term is set according to the operating state, and in step T9, the value of the proportional term + differential term is calculated from the table in which the dead zone is set.
[0058]
In step T10, a final feedback correction term obtained by adding the integral term, the proportional term, and the derivative term is calculated. In step T11, it is determined whether the final feedback correction term exceeds the upper limit guard. In step T12, the upper guard value is fixed.
[0059]
Further, when it is determined at step T11 that it is equal to or lower than the upper limit guard, it is determined at step T13 whether or not the lower limit guard has been reached. If the lower limit guard is exceeded, the lower limit guard value is fixed at step T14.
[0060]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the supercharging pressure control apparatus of the present invention, when a sufficient negative pressure is not generated in the vacuum source in the engine equipped with the VGT immediately after the engine is started, It is possible to prevent a negative pressure shortage for a vacuum booster having the same vacuum source, and to ensure braking performance.
[0061]
Further, the relationship between the negative pressure actuator of the VGT and the movable vane is an angle at which the movable vane increases the supercharging effect when the negative pressure is introduced, and the angle at which the supercharging effect is reduced when the introduction of the negative pressure is limited. By setting so that, for example, when the introduction of negative pressure to the negative pressure actuator for VGT is limited, the engine accelerates and enters a high load range, supercharging is prevented from becoming excessive. This can ensure engine reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram of an embodiment.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a movable vane mechanism of an exhaust turbocharger according to an embodiment.
FIG. 3 is a control system diagram in the embodiment.
FIG. 4 is a control area diagram according to the embodiment.
FIG. 5 is a table characteristic chart of EGR feedback correction value calculation in the embodiment.
FIG. 6 is a time chart showing control for prohibiting introduction of VGT negative pressure after start in the embodiment;
FIG. 7 is a table characteristic diagram of integral term calculation for VGT feedback correction in the embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram of dead band setting for a value obtained by adding a proportional term and a derivative term of VGT feedback correction in the embodiment.
FIG. 9 is a map characteristic diagram of dead band setting for proportional term and derivative term calculation of VGT feedback correction in the embodiment;
FIG. 10 is a flowchart showing a main routine of VGT feedback control in the embodiment.
FIG. 11 is a flowchart showing a correction term calculation subroutine of VGT feedback control in the embodiment;
[Explanation of symbols]
1 Engine body
5 Fuel injection valve
15 Exhaust turbocharger
15b turbine
33 Negative pressure actuator
34 Vacuum pump (negative pressure source)
40 Regulating valve
62 Movable vane

Claims

An exhaust turbocharger is provided that supercharges the engine by rotating the turbine by the energy of the exhaust gas and driving the blower. The exhaust turbine supercharger has a movable vane that can change the flow rate of the exhaust gas acting on the turbine. A movable actuator that controls the movable vane according to the operating state of the engine via a negative pressure actuator that drives the movable vane and a control valve that is disposed in a negative pressure passage that communicates the negative pressure actuator and the negative pressure source. In a supercharging pressure control device for an engine, comprising a vane control means, wherein a vacuum booster for braking is connected to the negative pressure source,
Negative pressure introduction restriction that restricts the introduction of negative pressure from the negative pressure source to the negative pressure actuator until a negative pressure is generated in the negative pressure source, which can ensure the function of the vacuum booster, regardless of the operating state. A supercharging pressure control device for an engine characterized by comprising means.

The supercharging pressure control device for an engine according to claim 1, wherein the negative pressure introduction restriction means restricts introduction of negative pressure to the negative pressure actuator until a predetermined period has elapsed after the engine is started.

The supercharging pressure control device for an engine according to claim 1, wherein the negative pressure introduction limiting means limits the introduction of negative pressure to the negative pressure actuator until the engine speed reaches a predetermined speed.

In the negative pressure actuator, when a negative pressure is introduced into the negative pressure actuator, the angle of the movable vane becomes an angle that increases the flow rate of exhaust gas acting on the turbine and increases the supercharging effect. 4. The supercharging pressure control device for an engine according to claim 1, wherein the relationship with the movable vane is set so that the supercharging effect is reduced by limiting the introduction of pressure.