JP5365264B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、可変容量型のターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine including a variable capacity turbocharger.
特許文献1には、容量可変型ターボ過給機における排気タービンのノズル開度を、DPFの詰まり具合の応じて制御する技術が開示されている。
また特許文献2には、ディーゼル機関の目標過給圧に対して実過給圧をフィードバック制御する技術が開示されている。
しかしながら、前記特許文献1においては、DPFのつまり具合に応じて、容量可変型ターボ過給機のノズル開度を補正しているため、どのような運転条件でもDPFが詰まっていれば、容量可変型ターボ過給機のノズル開度が開き側に補正されてしまい、加速性が鈍くなってしまう虞がある。
However, in
また、前記特許文献2のように、目標過給圧に対して実過給圧をフィードバック制御する場合、DPFのPM堆積量が多いと、過給圧の乖離が大きくなり、フィードバック量が増加してしまうため、場合によっては排圧が排気系部品の許容値を上回ってしまう虞がある。
Further, as in
そこで、本発明の内燃機関の制御装置は、容量可変型ターボ過給機の排気タービンのノズル開度を、目標排圧と実排圧とに基づいて排気タービンのノズル開度をフィードバック制御すると共に、排気系の状態に応じて、排気タービンのノズル開度を決定する際に用いる目標過給圧と実過給圧に基づく値と、目標排圧と実排圧に基づく値の寄与する割合を変更することを特徴としている。 Therefore, the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention feedback-controls the nozzle opening of the exhaust turbine of the variable capacity turbocharger based on the target exhaust pressure and the actual exhaust pressure. Depending on the state of the exhaust system, the ratio of the value based on the target boost pressure and the actual boost pressure used when determining the nozzle opening of the exhaust turbine and the value based on the target exhaust pressure and the actual exhaust pressure It is characterized by changing.
本発明によれば、排圧が過度に高くならないよう排気タービンのノズル開度をフィードバック制御することが可能となるので、排気系部品の保護と加速要求の両立を図ることができる。 According to the present invention, since it is possible to feedback control the opening degree of the exhaust turbine so that the exhaust pressure does not become excessively high, it is possible to achieve both protection of exhaust system parts and acceleration demand.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、この発明が適用されるディーゼルエンジン1の全体的構成を示している。このディーゼルエンジン1は、比較的多量の排気還流(EGR)を行うもので、排気通路2と吸気通路3のコレクタ部3aとの間には、EGR通路4が設けられている。このEGR通路4には、EGR制御弁6とEGRクーラ7が介装されている。EGR制御弁6の開度は、コントロールユニット5によって制御され、運転条件に応じた所定のEGR率を得るようになっている。例えば、低速低負荷域ではEGR率が最大となり、回転速度、負荷が高くなるに従い、EGR率が減少していく。
FIG. 1 shows an overall configuration of a
ディーゼルエンジン1は、コモンレール式の燃料噴射装置10を備えている。このコモンレール式の燃料噴射装置10においては、サプライポンプ11により加圧された燃料が高圧燃料供給通路12を介して蓄圧室(コモンレール)13にいったん蓄えられたあと、この蓄圧室13から各気筒の燃料噴射ノズル14に分配され、各燃料噴射ノズル14の開閉に応じてそれぞれ噴射される。蓄圧室13内の燃料圧力は、図示せぬプレッシャレギュレータによって可変的に調整されるようになっており、蓄圧室13には、燃料圧力を検出するために燃料圧力センサ15が設けられている。尚、燃焼室には、公知のグロープラグ18が配置されている。
The
また、このディーゼルエンジン1は、排気タービン22とコンプレッサ23とを同軸上に備えたターボ過給機21を有している。排気タービン22は、排気通路2のEGR通路4分岐点より下流側に位置し、かつこの排気タービン22のスクロール入口に、容量調整手段としての可変ノズル24を備えた容量可変型の構成となっている。すなわち、可変ノズル24の開度を小さくした状態では、低速域のような排気流量の少ない条件に適した小容量の特性となり、可変ノズル24の開度を大きくした状態では、高速域のような排気流量の多い条件に適した大容量の特性となる。可変ノズル24は、制御圧力(制御負圧)に応動するダイヤフラム式のアクチュエータ25によって駆動されている。尚、排気タービン22の上流側に、排気通路2内の圧力である実排圧rPexhを検知する排圧センサ17が配置されている。
The
また、排気タービン22下流側の排気通路2には、排気中のCOやHC等を酸化する酸化触媒27と、NOxの処理を行うNOxトラップ触媒28と、が順に配置されている。NOxトラップ触媒28は、流入する排気の排気空燃比がリーンであるときにNOxを吸着し、流入する排気の酸素濃度を低下させると、吸着していたNOxを放出して触媒作用により浄化処理するものである。NOxトラップ触媒28の下流側には、さらに、排気微粒子(particulate matter:PM)を捕集除去する触媒付きの微粒子捕集フィルタ(Diesel particulate filter:DPF)29が設けられている。このDPF29としては、例えば、コーディエライト等の柱状のフィルタ材料にハニカム状の多数の微細な通路を形成するととともに、その端部を交互に閉塞してなるウォールフローハニカム構造(いわゆる目封じ型)のフィルタが用いられている。
In addition, in the
DPF29は、排気微粒子の堆積に伴いDPF29の圧力損失が変化するので、DPF29の入口側と出口側との間の圧力差を検出する差圧センサ32が設けられている。圧力差を直接に検出する差圧センサ32に代えて、入口側および出口側にそれぞれ圧力センサを設けて圧力差を求めることも勿論可能である。
In the
また、吸気通路3に介装されたコンプレッサ23の上流側には、吸入空気量つまり新気量を検出するエアフロメータ35が配設され、さらにその上流に、エアクリーナ36が位置している。エアクリーナ36の入口側には、外気圧つまり大気圧を検出する大気圧センサ37と、外気温を検出する外気温センサ38が配置されている。コンプレッサ23とコレクタ部3aとの間には、過給された高温の空気を冷却するインタークーラ39が設けられている。
An
さらに、吸気通路3のコレクタ部3a入口側に、新気量を制限する吸気絞弁41が介装されている。この吸気絞り弁41は、コントロールユニット5の制御信号により開閉駆動される。また、この吸気絞り弁41とインタークーラ39との間には、吸気通路3内の圧力である実過給圧rPbstを検出する過給圧センサ44が設けられている。
Further, an
燃料噴射装置10の噴射量や噴射時期、EGR制御弁6の開度、可変ノズル24の開度、などを制御するコントロールユニット5には、上述のセンサ類のほかに、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ46、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ47、冷却水温度を検出する水温センサ48、などのセンサ類の検出信号が入力されている。
The control unit 5 that controls the injection amount and injection timing of the
そして、コントロールユニット5においては、目標過給圧tPbstと実過給圧rPbstとの過給圧偏差ΔPbst及び目標排圧tPexhと実排圧rPexhとの排圧偏差ΔPexhを算出すると共に、これら過給圧偏差ΔPbst及び排圧偏差ΔPexhに基づいて、ターボ過給機21の排気タービン22のノズル開度をフィードバック制御する。
The control unit 5 calculates the supercharging pressure deviation ΔPbst between the target supercharging pressure tPbst and the actual supercharging pressure rPbst and the exhaust pressure deviation ΔPexh between the target exhaust pressure tPexh and the actual exhaust pressure rPexh. Based on the pressure deviation ΔPbst and the exhaust pressure deviation ΔPexh, the nozzle opening degree of the
図2は、過給圧偏差ΔPbstを算出する際の制御の流れを示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing the flow of control when calculating the supercharging pressure deviation ΔPbst.
ステップ(以下、単にSと記す)11では、エンジン回転数Neと燃料噴射量Qfを読み込む。 In step (hereinafter simply referred to as S) 11, the engine speed Ne and the fuel injection amount Qf are read.
S12では、エンジン回転数Neと燃料噴射量Qfを用いて目標過給圧tPbstを算出し、S13では、実過給圧rPbstを読み込む。 In S12, the target boost pressure tPbst is calculated using the engine speed Ne and the fuel injection amount Qf. In S13, the actual boost pressure rPbst is read.
S14では、目標過給圧tPbstと実過給圧rPbstとの差分である過給圧偏差ΔPbstを算出する。 In S14, a supercharging pressure deviation ΔPbst that is a difference between the target supercharging pressure tPbst and the actual supercharging pressure rPbst is calculated.
図3は、排圧偏差ΔPexhを算出する際の制御の流れを示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing the flow of control when calculating the exhaust pressure deviation ΔPexh.
S21では、実排圧rPexhを読み込む。 In S21, the actual exhaust pressure rPexh is read.
S22では、実排圧rPexhと排気系の上限排圧UpPexhとを比較し、実排圧rPexhが上限排圧UpPexhよりも大きい場合にはS23へ進み、実排圧rPexhが上限排圧UpPexh以下の場合にはS24へ進む。上限排圧UpPexhは、排気系の部品保護の観点から予め設定されている固定値である。 In S22, the actual exhaust pressure rPexh is compared with the upper exhaust pressure UpPexh of the exhaust system. If so, the process proceeds to S24. The upper limit exhaust pressure UpPexh is a fixed value set in advance from the viewpoint of protecting the exhaust system components.
S23では、目標排圧tPexhを上限排圧UpPexhとしてS25へ進む。 In S23, the target exhaust pressure tPexh is set to the upper limit exhaust pressure UpPexh, and the process proceeds to S25.
S24では、目標排圧tPexhを、過給圧偏差ΔPbstを用いて算出する。本実施形態においては、図4に示すようなマップを用いて目標排圧tPexhを算出している。過給圧偏差ΔPbstが大きくなるほど運転者の加速要求が高いと考えられるので、過給圧偏差ΔPbstが大きくなるほど目標排圧tPexhも大きくなるよう設定されている。但し、図4からも明らかなように、過給圧偏差ΔPbstが「0」の場合は実排圧rPexhが目標排圧tPexhとなり、過給圧偏差ΔPbstがある程度大きくなると目標排圧tPexhは上限排圧UpPexhに張り付くようになっている。 In S24, the target exhaust pressure tPexh is calculated using the supercharging pressure deviation ΔPbst. In the present embodiment, the target exhaust pressure tPexh is calculated using a map as shown in FIG. Since it is considered that the driver's acceleration request is higher as the supercharging pressure deviation ΔPbst becomes larger, the target exhaust pressure tPexh is set to become larger as the supercharging pressure deviation ΔPbst becomes larger. However, as apparent from FIG. 4, when the supercharging pressure deviation ΔPbst is “0”, the actual exhaust pressure rPexh becomes the target exhaust pressure tPexh, and when the supercharging pressure deviation ΔPbst increases to some extent, the target exhaust pressure tPexh becomes the upper limit exhaust pressure. It sticks to the pressure UpPexh.
そして、S25では、目標排圧tPexhと実排圧rPexhとの差分である排圧偏差ΔPexhを算出する。 In S25, the exhaust pressure deviation ΔPexh, which is the difference between the target exhaust pressure tPexh and the actual exhaust pressure rPexh, is calculated.
図5は、ターボ過給機21の排気タービン22のノズル開度の制御の流れを示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of control of the nozzle opening degree of the
S31では、実排圧rPexhを読み込む。 In S31, the actual exhaust pressure rPexh is read.
S32では、上限排圧UpPexhと実排圧rPexhとの差分であるΔMaxPexhを算出する。 In S32, ΔMaxPexh which is a difference between the upper limit exhaust pressure UpPexh and the actual exhaust pressure rPexh is calculated.
S33では、ΔMaxPexhを用いて、寄与率Kpを算出する。本実施形態においては、図6に示すようなマップを用いて寄与率Kpを算出している。この寄与率Kpは、排気タービンのノズル開度のフィードバック制御における過給圧偏差ΔPbstと排圧偏差ΔPexhの寄与する割合を決定するものであって、ΔMaxPexhが大きくなるほど、寄与率Kpが大きくなるように設定されている。寄与率Kpは、0≦Kp≦1の範囲の値である。換言すれば、寄与率Kpは、実排圧rPexhを上限排圧UpPexhまでどの程度上げることができるかの指標である。 In S33, the contribution rate Kp is calculated using ΔMaxPexh. In the present embodiment, the contribution rate Kp is calculated using a map as shown in FIG. This contribution rate Kp determines the contribution ratio of the supercharging pressure deviation ΔPbst and the exhaust pressure deviation ΔPexh in the feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine. The larger the ΔMaxPexh, the greater the contribution rate Kp. Is set to The contribution rate Kp is a value in the range of 0 ≦ Kp ≦ 1. In other words, the contribution rate Kp is an index of how much the actual exhaust pressure rPexh can be increased to the upper limit exhaust pressure UpPexh.
S35では、圧力偏差ΔPを算出する。圧力偏差ΔPは、寄与率Kpによって過給圧偏差ΔPbstと排圧偏差ΔPexhの重み付けを行った上で両者を合算した値であって、寄与率Kpに過給圧偏差ΔPbstを乗じた値と、1から寄与率Kpを減じたもに排圧偏差ΔPexhを乗じた値との和である。 In S35, a pressure deviation ΔP is calculated. The pressure deviation ΔP is a value obtained by weighting the supercharging pressure deviation ΔPbst and the exhaust pressure deviation ΔPexh by the contribution rate Kp, and adding them together. The value obtained by multiplying the contribution rate Kp by the supercharging pressure deviation ΔPbst, 1 is the sum of the value obtained by subtracting the contribution rate Kp from 1 and multiplying by the exhaust pressure deviation ΔPexh.
S36では、圧力偏差ΔPに基づいて、排気タービンのノズル開度のフィードバック制御におけるフィードバック量を算出する。詳述すると、圧力偏差ΔPを用いて、いわゆるPID制御における比例制御分の制御量、微分制御分の制御量及び積分制御分の制御量をそれぞれ算出し、これら3つの制御量からなるフィードバック量を算出する。 In S36, the feedback amount in the feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine is calculated based on the pressure deviation ΔP. More specifically, by using the pressure deviation ΔP, the control amount for proportional control, the control amount for differential control, and the control amount for integral control in so-called PID control are calculated, and the feedback amount consisting of these three control amounts is calculated. calculate.
尚、定常状態では、図6からも明らかなように、寄与率Kp=1となり、圧力偏差ΔPの算出式中の排圧偏差ΔPexhを含む項の値が「0」となるので、過給圧偏差ΔPbstに基づいて排気タービンのノズル開度のフィードバック制御が実施される。通常タービンマップは運転領域毎の最適過給圧を適合により求めてコントロールユニット5に格納されているため、過給圧偏差ΔPbstに基づいて排気タービンのノズル開度のフィードバック制御する方が、排圧偏差ΔPexh基づいて排気タービンのノズル開度のフィードバック制御するよりも、燃費及び排気性能上有利である。 In the steady state, as apparent from FIG. 6, the contribution rate Kp = 1, and the value of the term including the exhaust pressure deviation ΔPexh in the calculation formula of the pressure deviation ΔP is “0”. Based on the deviation ΔPbst, feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine is performed. In the normal turbine map, the optimum supercharging pressure for each operation region is obtained by adaptation and stored in the control unit 5, so that it is more effective to perform feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine based on the supercharging pressure deviation ΔPbst. This is more advantageous in terms of fuel consumption and exhaust performance than performing feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine based on the deviation ΔPexh.
図7は、過渡時における各種パラメータの変化の様子を示したタイミングチャートである。 FIG. 7 is a timing chart showing how various parameters change during a transition.
運転者によりアクセルペダルが踏み込まれ、アクセル開度(ACCP)が大きくなると、過給圧偏差ΔPbstが大きくなる。 When the accelerator pedal is depressed by the driver and the accelerator opening (ACCP) increases, the boost pressure deviation ΔPbst increases.
ここで、図7中の特性線Aは、過給圧偏差ΔPbstのみに基づいて排気タービンのノズル開度のフィードバック制御を実施した場合の過給圧の変化を表し、図7中の特性線Bは、過給圧偏差ΔPbstのみに基づいて排気タービンのノズル開度のフィードバック制御を実施した場合の排圧の変化を表している。 Here, a characteristic line A in FIG. 7 represents a change in supercharging pressure when feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine is performed based only on the supercharging pressure deviation ΔPbst, and a characteristic line B in FIG. Represents a change in exhaust pressure when feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine is performed based only on the supercharging pressure deviation ΔPbst.
過渡時において過給圧偏差ΔPbstのみに基づいて排気タービンのノズル開度のフィードバック制御を実施すると、過給圧は、特性線Aに示すように、目標過給圧tPbstに追従するが、排圧は、DPF29に詰まりがある場合や、ターボ過給機21等の部品のばらつき、環境(高地走行)、等の要因によって、特性線Bに示すように、上限排圧UpPexhを超えてしまう場合がある。
When feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine is performed based only on the supercharging pressure deviation ΔPbst at the time of transition, the supercharging pressure follows the target supercharging pressure tPbst as shown by the characteristic line A, but the exhaust pressure May exceed the upper limit exhaust pressure UpPexh, as indicated by the characteristic line B, due to factors such as clogging in the
それに対して、上述した実施形態では、過渡時において過給圧偏差ΔPbst及び排圧偏差ΔPexhに基づいて排気タービン22のノズル開度をフィードバック制御すると共に、排気系の状態に応じて、過給圧偏差ΔPbstと排圧偏差ΔPexhの寄与する割合を変更しているので、実排圧rPexhが上限排圧UpPexhを超えてしまわないように制御されている。これは、実排圧rPexhが上限排圧UpPexhに近づき、ΔMaxPexhが小さくなるに従って、寄与率Kpが小さくなるため、ノズル開度のフィードバック制御における排圧偏差ΔPexhの寄与する割合が大きくなるからである。
In contrast, in the above-described embodiment, the nozzle opening degree of the
図7においては、実過給圧rPbstが目標過給圧tPbstに達する前に、実排圧rPexhが上限排圧UpPexhに達している。これは、ターボ過給機21における可変ノズル24は排気側に位置しているため、実排圧rPexhの上昇に比べて、実過給圧rPbstの上昇は遅れるためである。そのため、本実施形態では、実過給圧rPbstが目標過給圧tPbstから乖離しているが、これによって、排圧の過度の上昇が防止され、排気系部品を保護することができるのである。
In FIG. 7, before the actual supercharging pressure rPbst reaches the target supercharging pressure tPbst, the actual exhaust pressure rPexh reaches the upper limit exhaust pressure UpPexh. This is because the increase in the actual supercharging pressure rPbst is delayed compared to the increase in the actual exhaust pressure rPexh because the
つまり、上述した実施形態においては、排圧が過度に高くならないよう排気タービン22のノズル開度がフィードバック制御されるので、排圧が許容範囲を超過してしまうことを防止することができ、部品補償と加速要求の両立を精度よく実施することができる。つまり、許容される排圧の範囲内で、最大限の加速要求を実現することができる。
That is, in the above-described embodiment, the nozzle opening degree of the
また、ΔMaxPexhを用いて寄与率Kpを算出する際に、DPF29の閉塞割合を考慮するようにしてもよい。すなわち、前述の図6に破線で示すように、DPF29の閉塞割合が大きくなるほど、寄与率Kpが小さくなるように設定するようにしてもよい。換言すれば、DPF29の閉塞割合が大きくなるほど、排圧偏差ΔPexhの寄与する割合が大きくなるように、寄与率Kpを決定するようにしてもよい。
Further, when calculating the contribution rate Kp using ΔMaxPexh, the blockage rate of the
そこで、本発明の第2実施形態においては、差圧センサ32によりDPF29の入口側と出口側との間の圧力差を検出し、検出された圧力差に応じてDPF29の閉塞割合を算出している。DPF29の閉塞割合は、例えば、DPF29の閉塞割合と、DPF29の入口側と出口側との間の圧力差と、を対応させた閉塞割合算出マップを用いて算出される。閉塞割合算出マップは、DPF29の入口側と出口側との間の圧力差が大きくなるほど、DPF29の閉塞割合が大きくなるように設定されている。
Therefore, in the second embodiment of the present invention, the pressure difference between the inlet side and the outlet side of the
図8は、DPF29の閉塞割合に応じて寄与率Kpを算出するようにした、本発明の第2実施形態におけるターボ過給機21の排気タービン22のノズル開度の制御の流れを示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of control of the nozzle opening degree of the
S41では、差圧センサ32の検出値であるDPF29の入口側と出口側との間の圧力差を読み込む。
In S41, the pressure difference between the inlet side and the outlet side of the
S42では、S41で読み込んだDPF29の入口側と出口側との間の圧力差からDPF29の閉塞割合を算出する。DPF29の入口側と出口側との間の圧力差が大きくなるほど、算出されるDPF29の閉塞割合は大きなものとなる。
In S42, the blockage ratio of the
そして、S45では、ΔMaxPexhを用いて、寄与率Kpを算出する。この第2実施形態においては、寄与率Kpを算出する際に用いるKp算出マップを複数枚もっており、上述した図6に破線で示すように、DPF29の閉塞割合が大きくなるほど、寄与率Kpが小さくなるように設定されたKp算出マップを用いている。尚、寄与率Kpを算出する際に用いるマップを複数枚用意する変わりに、基準となるKp算出マップで算出された寄与率Kpを、DPF29の閉塞割合に応じて補正するようにしてもよい。
In S45, the contribution rate Kp is calculated using ΔMaxPexh. In the second embodiment, there are a plurality of Kp calculation maps used when calculating the contribution rate Kp. As shown by the broken line in FIG. 6 described above, the contribution rate Kp decreases as the blockage ratio of the
尚、図8におけるS43及びS44は、上述した図5におけるS31及びS32と同じ処理を行っており、図8におけるS46〜S48は、上述した図5におけるS34〜S36と同じ処理を行っている。 S43 and S44 in FIG. 8 perform the same processing as S31 and S32 in FIG. 5 described above, and S46 to S48 in FIG. 8 perform the same processing as S34 to S36 in FIG.
このように、寄与率Kpを算出する際に、DPF29の圧力損失を考慮すれば、部品補償と加速要求の両立をより一層精度よく実施することができる。
In this way, when calculating the contribution rate Kp, if the pressure loss of the
また、本発明の第3実施形態のように、DPF29の閉塞割合に応じてフィードバックゲインを算出するようにしてもよい。
Further, as in the third embodiment of the present invention, the feedback gain may be calculated according to the blockage rate of the
この第3実施形態においては、差圧センサ32によりDPF29の入口側と出口側との間の圧力差に応じてDPF29の閉塞割合を算出する。そして、DPF29の閉塞割合に応じて算出されたフィードバックゲイン補正値を用いてフィードバックゲインを補正している。すなわち、上述した比例ゲイン、微分ゲイン及び積分ゲインに対して、それぞれフィードバックゲイン補正値を算出する。換言すれば、フィードバックゲインである比例ゲイン、微分ゲイン及び積分ゲインを、対応するフィードバックゲイン補正値によってそれぞれ補正する。
In the third embodiment, the blocking ratio of the
各フィードバックゲイン補正値は、例えば、フィードバックゲイン補正値と、DPF29の閉塞割合と、を対応させたフィードバックゲイン補正値算出マップを用いて算出される。各フィードバックゲイン補正値算出マップは、DPF29の閉塞割合が大きくなるほど、フィードバックゲイン補正値が小さくなるよう設定されている。
Each feedback gain correction value is calculated using, for example, a feedback gain correction value calculation map that associates the feedback gain correction value with the blockage rate of the
図9は、DPF29の閉塞割合に応じてフィードバックゲインを算出するようにした、本発明の第3実施形態におけるターボ過給機21の排気タービン22のノズル開度の制御の流れを示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of control of the nozzle opening degree of the
図9におけるS51〜S55は、図5におけるS31〜S35と同じ処理を行っている。 S51 to S55 in FIG. 9 perform the same processing as S31 to S35 in FIG.
S56では、差圧センサ32の検出値であるDPF29の入口側と出口側との間の圧力差を読み込む。
In S56, the pressure difference between the inlet side and the outlet side of the
S57では、S41で読み込んだDPF29の入口側と出口側との間の圧力差からDPF29の閉塞割合を算出する。DPF29の入口側と出口側との間の圧力差が大きくなるほど、算出されるDPF29の閉塞割合は大きなものとなる。
In S57, the blockage ratio of the
そして、S58では、DPF29の閉塞割合から各フィードバックゲイン補正値を算出する。各フィードバックゲイン補正値は、上述したように、DPF29の閉塞割合が大きくなるほど、算出されるフィードバックゲイン補正値は小さなものとなる。これは、DPF29の閉塞割合が大きい場合には、排気系部品の保護の観点から、フィードバック制御される排気タービン22のノズル開度が、目標値に対してハンチングするのを防止するためであり、フィードバック制御の応答速度を落とすため各フィードバックゲインを小さくしているのである。
In S58, each feedback gain correction value is calculated from the blockage ratio of the
そして、S59にて、圧力偏差ΔPを用いて、PID制御における比例制御分の制御量、微分制御分の制御量及び積分制御分の制御量をそれぞれ算出し、これら3つの制御量から排気タービン22のノズル開度のフィードバック制御におけるフィードバック量を算出する。従って、S59にて算出されるフィードバック量は、DPF29の閉塞割合が大きい場合には、小さくなる。
In S59, the control amount for proportional control, the control amount for differential control, and the control amount for integral control are calculated using the pressure deviation ΔP, and the
このように、DPF29の閉塞割合に応じて各フィードバックゲイン補正値を算出するようにしても、部品補償と加速要求の両立をより一層精度よく実施することができる。
As described above, even when each feedback gain correction value is calculated in accordance with the blockage ratio of the
尚、DPF29の閉塞割合は、DPF29のPM堆積量を用いて算出することも可能であり、DPF29の入口側と出口側との間の圧力差と排気流量とを用いて算出することも可能である。
The blockage ratio of the
DPF29のPM堆積量は、例えば、特開2005−48743号公報等によって既に周知となった方法で算出することができる。
The amount of PM deposited on the
また、DPF29の閉塞割合をDPF29の入口側と出口側との間の圧力差と排気流量とを用いて算出すれば、DPF29の閉塞割合をDPF29の入口側と出口側との間の圧力差のみを用いてDPF29の閉塞割合を算出した場合に比べて、精度よくDPF29の閉塞割合を算出できる。排気流量は、シリンダ内に流入する新気量、エンジン回転数Ne及び燃料噴射量Qfから算出可能である。
Further, if the blockage rate of the
上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。 The technical ideas of the present invention that can be grasped from the above-described embodiments will be listed together with their effects.
(1) 排気タービンのノズル開度を可変制御可能な容量可変型のターボ過給機と、前記ターボ過給器のコンプレッサ下流側における吸気通路内の圧力である実過給圧を検知する過給圧検知手段と、運転条件に応じて目標過給圧を算出する目標過給圧算出手段と、前記目標過給圧と前記実過給圧に基づいて前記排気タービンのノズル開度をフィードバックするフィードバック制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、運転条件に応じて目標排圧を算出する目標排圧算出手段と、前記ターボ過給機のタービン上流側における排気通路内の圧力である実排圧を検知する排圧検知手段とを備え、前記フィードバック制御手段は、更に前記目標排圧と前記実排圧とに基づいて前記排気タービンのノズル開度をフィードバック制御すると共に、排気系の状態に応じて、前記排気タービンのノズル開度を決定する際に用いる前記目標過給圧と前記実過給圧に基づく値と、前記目標排圧と前記実排圧に基づく値の寄与する割合を変更する。これによって、排圧が過度に高くならないよう排気タービンのノズル開度をフィードバック制御することが可能となるので、排気系部品の保護と加速要求の両立を図ることができる。 (1) A variable capacity turbocharger that can variably control the nozzle opening of the exhaust turbine, and a supercharge that detects an actual supercharging pressure that is a pressure in the intake passage on the downstream side of the compressor of the turbocharger. feeding back the pressure detecting means, and a target supercharging pressure calculation means for calculating a target boost pressure in accordance with the operating conditions, the nozzle opening degree of the exhaust turbine have groups Dzu the said target supercharging pressure actual boost pressure In a control apparatus for an internal combustion engine provided with a feedback control means, target exhaust pressure calculation means for calculating a target exhaust pressure according to operating conditions, and actual exhaust pressure that is a pressure in an exhaust passage on the turbine upstream side of the turbocharger. Exhaust pressure detecting means for detecting pressure, and the feedback control means further feedback-controls the nozzle opening of the exhaust turbine based on the target exhaust pressure and the actual exhaust pressure. Contribution of a value based on the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure, and a value based on the target exhaust pressure and the actual exhaust pressure, used when determining the nozzle opening of the exhaust turbine according to the state of the system Change the percentage to perform. This makes it possible to feedback-control the nozzle opening of the exhaust turbine so that the exhaust pressure does not become excessively high, so that both protection of the exhaust system parts and acceleration requirements can be achieved.
(2) 前記(1)に記載の内燃機関の制御装置において、前記フィードバック制御手段は、前記目標過給圧と前記実過給圧の偏差と、前記目標排圧と前記実排圧との偏差に基づいて前記排気タービンのノズル開度をフィードバック制御する手段であって、予め設定された上限排圧に対する前記実排圧の偏差に応じて、前記排気系の状態を判定し、上限排圧に対する前記実排圧の偏差が大きくなるほど、前記排気タービンのノズル開度のフィードバック制御に対する過給圧偏差の寄与する割合が大きくなる。これによって、排圧が過度に高くならないよう前記排気タービンのノズル開度がフィードバック制御されるので、排圧が許容範囲を超過してしまうことを防止することができ、部品補償と加速要求の両立を精度よく実施することができる。つまり、許容される排圧の範囲内で、最大限の加速要求を実現することができる。 (2) In the control device for an internal combustion engine according to (1), the feedback control means includes a deviation between the target boost pressure and the actual boost pressure, and a deviation between the target exhaust pressure and the actual exhaust pressure. Is a means for feedback-controlling the nozzle opening of the exhaust turbine based on the above, and determining the state of the exhaust system according to a deviation of the actual exhaust pressure with respect to a preset upper exhaust pressure, the larger the deviation of the actual exhaust pressure, contributing rate of the supercharging pressure deviation against the feedback control of the nozzle opening degree of the exhaust turbine is increased. As a result, the exhaust opening nozzle opening is feedback controlled so that the exhaust pressure does not become excessively high, so that the exhaust pressure can be prevented from exceeding an allowable range, and both component compensation and acceleration requirements can be achieved. Can be carried out with high accuracy. That is, the maximum acceleration request can be realized within the allowable exhaust pressure range.
(3) 前記(2)に記載の内燃機関の制御装置において、前記フィードバック制御に対する前記過給圧偏差と排圧偏差の寄与する割合は、具体的には、排気系の閉塞割合に応じて算出される。
(3) In the control device for an internal combustion engine according to (2), the ratio of the boost pressure deviation and the exhaust pressure deviation contributing to the feedback control is specifically calculated according to the blockage ratio of the exhaust system. Is done.
(4) 前記(3)に記載の内燃機関の制御装置において、前記フィードバック制御に対する前記過給圧偏差と前記排圧偏差の寄与する割合は、具体的には、前記上限排圧と前記実排圧との差である上限排圧差分と、前記閉塞割合とに応じて算出し、前記上限排圧差分が小さくなるほど、また前記閉塞割合が大きくなるほど、前記排圧偏差の寄与する割合が大きくなる。 (4) In the control device for an internal combustion engine according to (3), specifically, the ratio of the boost pressure deviation and the exhaust pressure deviation to the feedback control is determined by the upper limit exhaust pressure and the actual exhaust pressure. Calculated according to the upper limit exhaust pressure difference that is the difference from the pressure and the blockage rate, and the smaller the upper limit exhaust pressure difference and the greater the blockage rate, the greater the rate of contribution of the exhaust pressure deviation. .
(5) 前記(1)〜(4)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記フィードバック制御におけるフィードバックゲインを排気系の閉塞割合に応じて算出し、前記閉塞割合が大きくなるほど、前記フィードバックゲインを小さくする。 (5) In the control device for an internal combustion engine according to any one of (1) to (4), a feedback gain in the feedback control is calculated according to a blockage ratio of an exhaust system, and the higher the blockage ratio, Reduce the feedback gain.
(6) 前記(3)〜(5)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記閉塞割合とは、具体的には、前記排気通路に設けられたDPFの閉塞割合である。 (6) In the control device for an internal combustion engine according to any one of (3) to (5), specifically, the blockage rate is a blockage rate of a DPF provided in the exhaust passage.
(7) 前記(6)に記載の内燃機関の制御装置において、前記DPFの閉塞割合は、具体的には、前記DPF前後の差圧から算出する。 (7) In the control device for an internal combustion engine according to (6), the blockage ratio of the DPF is specifically calculated from a differential pressure before and after the DPF.
(8) 前記(1)〜(7)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記目標排圧は、具体的には、目標過給圧と実過給圧の差分に応じて算出する。 (8) In the control device for an internal combustion engine according to any one of (1) to (7), specifically, the target exhaust pressure is calculated according to a difference between the target boost pressure and the actual boost pressure. To do.
(9) 前記(1)〜(8)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記目標排圧は、具体的には、前記上限排圧と前記実排圧との間に設定され、前記実排圧が前記上限排圧を超えた場合には、前記目標排圧として前記上限排圧が設定される。 (9) In the control device for an internal combustion engine according to any one of (1) to (8), specifically, the target exhaust pressure is set between the upper limit exhaust pressure and the actual exhaust pressure. When the actual exhaust pressure exceeds the upper limit exhaust pressure, the upper limit exhaust pressure is set as the target exhaust pressure.
(10) 前記(1)〜(8)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記目標排圧は、具体的には、前記目標過給圧と前記実過給圧との差分が小さくなるほど、前記実排圧に近くなるように設定され、前記過給圧偏差がなくなると前記目標排圧として前記実排圧が設定される。 (10) In the control device for an internal combustion engine according to any one of (1) to (8), specifically, the target exhaust pressure is a difference between the target boost pressure and the actual boost pressure. The smaller the value is, the closer to the actual exhaust pressure is set, and when the supercharging pressure deviation disappears, the actual exhaust pressure is set as the target exhaust pressure.
1…ディーゼルエンジン
21…ターボ過給機
22…排気タービン
23…コンプレッサ
24…可変ノズル
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記ターボ過給器のコンプレッサ下流側における吸気通路内の圧力である実過給圧を検知する過給圧検知手段と、
運転条件に応じて目標過給圧を算出する目標過給圧算出手段と、
前記ターボ過給機のタービン上流側における排気通路内の圧力である実排圧を検知する排圧検知手段と、
運転条件に応じて目標排圧を算出する目標排圧算出手段と、
前記排気タービンのノズル開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、
前記フィードバック制御手段は、前記目標過給圧と前記実過給圧との偏差である過給圧偏差と、前記目標排圧と前記実排圧との偏差である排圧偏差と、に基づき前記排気タービンのノズル開度をフィードバック制御すると共に、
排気系の状態に応じて、前記過給圧偏差と前記排圧偏差の当該フィードバック制御に寄与する割合を変更することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A variable capacity turbocharger capable of variably controlling the nozzle opening of the exhaust turbine;
A supercharging pressure detecting means for detecting an actual supercharging pressure which is a pressure in the intake passage on the downstream side of the compressor of the turbocharger;
A target boost pressure calculating means for calculating a target boost pressure according to operating conditions;
An exhaust pressure detecting means for detecting an actual exhaust pressure that is a pressure in an exhaust passage on the turbine upstream side of the turbocharger;
A target exhaust pressure calculating means for calculating a target exhaust pressure according to operating conditions;
The controller of an internal combustion engine and a feedback control means for feedback control of the nozzle opening degree of the previous SL exhaust turbine,
The feedback control means is based on the supercharging pressure deviation that is a deviation between the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure, and the exhaust pressure deviation that is a deviation between the target exhaust pressure and the actual exhaust pressure. In addition to feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine,
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein a ratio of the supercharging pressure deviation and the exhaust pressure deviation that contributes to the feedback control is changed according to an exhaust system state.
前記ターボ過給器のコンプレッサ下流側における吸気通路内の圧力である実過給圧を検知する過給圧検知手段と、 A supercharging pressure detecting means for detecting an actual supercharging pressure which is a pressure in the intake passage on the downstream side of the compressor of the turbocharger;
運転条件に応じて目標過給圧を算出する目標過給圧算出手段と、 A target boost pressure calculating means for calculating a target boost pressure according to operating conditions;
前記ターボ過給機のタービン上流側における排気通路内の圧力である実排圧を検知する排圧検知手段と、 An exhaust pressure detecting means for detecting an actual exhaust pressure that is a pressure in an exhaust passage on the turbine upstream side of the turbocharger;
運転条件に応じて目標排圧を算出する目標排圧算出手段と、 A target exhaust pressure calculating means for calculating a target exhaust pressure according to operating conditions;
前記排気タービンのノズル開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、 In a control device for an internal combustion engine comprising feedback control means for feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine,
前記フィードバック制御手段は、前記目標過給圧と前記実過給圧との偏差である過給圧偏差と、前記目標排圧と前記実排圧との偏差である排圧偏差と、に基づき前記排気タービンのノズル開度をフィードバック制御すると共に、排気系の状態に応じて、前記過給圧偏差と前記排圧偏差の当該フィードバック制御に寄与する割合を変更するものであって、 The feedback control means is based on the supercharging pressure deviation that is a deviation between the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure, and the exhaust pressure deviation that is a deviation between the target exhaust pressure and the actual exhaust pressure. In addition to feedback control of the nozzle opening of the exhaust turbine, the ratio of the supercharging pressure deviation and the exhaust pressure deviation contributing to the feedback control is changed according to the state of the exhaust system,
前記フィードバック制御に対する前記過給圧偏差と前記排圧偏差の寄与する割合は、排気系の閉塞割合に応じて算出され、 The contribution ratio of the boost pressure deviation and the exhaust pressure deviation to the feedback control is calculated according to the exhaust system blockage ratio,
予め設定された上限排圧に対する前記実排圧の偏差に応じて、前記排気系の状態を判定し、前記上限排圧に対する前記実排圧の偏差が大きくなるほど、前記排気タービンのノズル開度のフィードバック制御に対する前記過給圧偏差の寄与する割合が大きくなることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A state of the exhaust system is determined according to a deviation of the actual exhaust pressure with respect to a preset upper limit exhaust pressure, and as the deviation of the actual exhaust pressure with respect to the upper limit exhaust pressure increases, the nozzle opening degree of the exhaust turbine increases. A control apparatus for an internal combustion engine, wherein a ratio of the boost pressure deviation to feedback control contributes to increase.
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