JP2001140652A - 内燃機関の過給制御装置 - Google Patents

内燃機関の過給制御装置

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JP2001140652A
JP2001140652A JP32791599A JP32791599A JP2001140652A JP 2001140652 A JP2001140652 A JP 2001140652A JP 32791599 A JP32791599 A JP 32791599A JP 32791599 A JP32791599 A JP 32791599A JP 2001140652 A JP2001140652 A JP 2001140652A
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JP32791599A
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Junichiro Yoshida
順一郎 吉田
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Nissan Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の運転条件でEGR弁13によりEGR
を行う場合に、エアフローメータ17により検出される
吸入空気量QAVNT を目標吸入空気量に一致させるように
可変容量ターボ過給機4のベーン開度をフィードバック
制御する領域をできるだけ拡大する。 【解決手段】 EGRを行う運転領域に略対応させて機
関回転速度Ne及び燃料噴射量Tpによりフィードバッ
ク禁止領域を設定する一方、大気圧センサ15により検
出される大気圧Paの低下に伴って、また、水温センサ
16により検出される冷却水温度Twの低下に伴って、
フィードバック禁止領域を縮小方向に補正する。そし
て、補正後のフィードバック禁止領域にて、過給機4の
フィードバック制御を禁止し、運転条件に応じたオープ
ン制御に切換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の運転条件で
排気の一部を吸気系に還流するEGR(排気還流)装置
を備える一方、過給状態を可変に制御可能な可変容量タ
ーボ過給機を備える内燃機関の過給制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関から排出されるNOx(窒素酸
化物) を低減する目的で、排気の一部を吸気中に還流し
て燃焼温度を低下させるEGR装置がよく知られてお
り、このEGRはNOxの低減に有効であるが、EGR
量を運転状態に応じて適量に制御しないと、燃焼が悪化
して出力が低下するなど運転性が悪化する。
【0003】このため、近年では高精度なEGR制御が
要求されており、例えばディーゼル機関の場合、機関回
転速度及び負荷に基づいて設定されるEGR領域(低中
回転低中負荷領域)にて、機関回転速度及び負荷に基づ
いて設定される目標EGR率を、冷却水温度や大気圧に
より補正し、この目標EGR率となるようにEGR弁を
高精度に制御している。すなわち、機関回転速度や負荷
が同一であっても、冷却水温度や大気圧が異なると、燃
焼状態が異なるため、これらを考慮してEGR率を補正
しており、具体的には、冷却水温度が低いほど、また大
気圧が低いほど、燃焼状態が悪化するため、EGR率を
減少(又はEGRを停止)する補正を行っている。
【0004】一方、排気の流動エネルギにより排気ター
ビン及び該タービンに連結した吸気コンプレッサを駆動
し、吸気を加圧して過給する内燃機関のターボ過給機に
おいて、タービン入口面積を可変に制御できる可変容量
ターボ過給機が知られ、このものでは、機関の運転条件
に応じてタービン入口面積の絞り量(ベーン開度)を制
御することにより適切な過給状態に制御できる。
【0005】ところで、可変容量ターボ過給機の制御に
関して、ガソリン機関のようにEGR率が比較的小さく
制御される場合には、過給状態がEGRによってそれほ
ど影響されることはない。
【0006】しかるに、ディーゼル機関のようにEGR
率が大きく制御される(EGR量と吸入空気量とが等量
近くまでEGR率が高められる) 機関では、EGR率の
変化は、排気流量を変化させるため、過給機のタービン
への入力エネルギーを変え延いては過給状態に大きな影
響を与える。このため、例えばEGR率が大きく排気流
量が減少する場合には、過給機の絞り量を大きくして
(ベーン開度を小さくして)過給圧を高める方向に制御
する必要がある。
【0007】一般に、機関回転速度や負荷によって決ま
る運転領域毎に目標EGR率を設定するので、該運転領
域毎の目標EGR率の変化については、運転領域毎に目
標EGR率に応じた過給機の目標ベーン開度を設定する
ことで対応できる。
【0008】しかしながら、例えばディーゼル機関で
は、暖機中の低水温時には、EGR率を大きく減少補正
する。この場合、暖機完了後の高水温状態に応じた大き
な目標EGR率に合わせて過給機のベーン開度を小さく
設定すると、実際のEGR率減少による排気流量の増大
により、過給圧が過剰に増大し、機関に悪影響を与えて
しまうおそれがあった。
【0009】そこで、特開平5−280365号公報に
示されるように、タービン回転数のオーバースピードを
防止するために、ブースト圧又はタービン回転数が設定
値以上のときに、ベーン開度を最大にして、過給圧を減
少させるようにしたものがある。
【0010】しかしながら、システムバラツキ等により
過給圧が過剰に低下する場合は、対策できず、加速性能
が悪化してしまうことがある。そこで、特開平11−1
25147号公報に示されるように、運転状態に応じた
目標過給状態と実際の過給状態とを比較し、目標過給状
態となるように可変容量ターボ過給機をフィードバック
制御するようにしたものがある。
【0011】但し、EGR領域で過給機のフィードバッ
ク制御を行うと、EGR制御と過給機制御とが相互に干
渉しあうために安定した制御を行えなくなるので、前記
特開平11−125147号公報に記載の装置では、E
GR領域にてフィードバック制御を禁止し、ベーン開度
を所定開度に固定している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平11−125147号公報に示されるように、機関
回転速度及び負荷により設定されるEGR領域にて、一
律に可変容量ターボ過給機のフィードバック制御を禁止
して、ベーン開度を所定開度に固定すると、高地で大気
圧が低下したときや、冷却水温度が低いときに、EGR
率が減少しているにもかかわらず、可変容量ターボ過給
機のフィードバック制御が禁止されてしまい、しかも、
このときにベーン開度が所定開度に固定されるため、加
速要求があっても、十分な過給状態が得られず、システ
ムバラツキとの関係で、加速性能が大幅に低下すること
があるという問題点があった。
【0013】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、可変容量ターボ過給機の制御によるEGR制御精度
の悪化を抑制する一方、ターボ過給機のフィードバック
制御領域をできるだけ拡大することにより、加速性能を
向上することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、所定の運転条件で排気の一部を吸気系に還
流するEGR装置を備える一方、過給状態を可変に制御
可能な可変容量ターボ過給機を備え、運転条件に応じた
目標過給状態と実際の過給状態とを比較して目標過給状
態となるように可変容量ターボ過給機をフィードバック
制御する内燃機関において、図1に示すように、EGR
を行う運転領域に略対応させて機関回転速度及び負荷に
よりフィードバック禁止領域を設定するフィードバック
禁止領域基本設定手段と、機関回転速度及び負荷以外の
EGR率を低下させるパラメータに応じて、前記フィー
ドバック禁止領域を縮小方向に補正するフィードバック
禁止領域補正手段と、前記補正後のフィードバック禁止
領域にて、前記フィードバック制御を禁止するフィード
バック禁止手段と、を設けて、内燃機関の過給制御装置
を構成する。
【0015】請求項2に係る発明では、前記フィードバ
ック禁止手段は、前記フィードバック制御を禁止したと
きに、運転条件に応じて可変容量ターボ過給機をオープ
ン制御することを特徴とする。
【0016】請求項3に係る発明では、前記パラメータ
が少なくとも大気圧であり、大気圧の低下に伴ってフィ
ードバック禁止領域を縮小することを特徴とする。請求
項4に係る発明では、前記パラメータが少なくとも冷却
水温度であり、冷却水温度の低下に伴ってフィードバッ
ク禁止領域を縮小することを特徴とする。
【0017】請求項5に係る発明では、目標過給状態を
EGR率により補正して設定することを特徴とする。請
求項6に係る発明では、目標過給状態を目標吸入空気量
として設定し、実際の過給状態をエアフローメータによ
り吸入空気量として検出することを特徴とする。
【0018】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、EGRを
行う運転領域に略対応させて機関回転速度及び負荷によ
り設定されたフィードバック禁止領域を、機関回転速度
及び負荷以外のEGR率を低下させるパラメータに応じ
て、縮小方向に補正し、補正後のフィードバック禁止領
域にて、可変容量ターボ過給機のフィードバック制御を
禁止することで、可変容量ターボ過給機の制御によるE
GR制御精度の悪化を抑制する一方、ターボ過給機のフ
ィードバック制御領域をできるだけ拡大することによ
り、加速性能を向上することができる。
【0019】請求項2に係る発明によれば、可変容量タ
ーボ過給機のフィードバック制御を禁止したときに、運
転条件に応じて可変容量ターボ過給機をオープン制御す
ることで、フィードバック制御を禁止したときにも最低
限の制御性を確保することができる。
【0020】請求項3に係る発明によれば、大気圧の低
下に伴ってフィードバック禁止領域を縮小することで、
高地での大気圧の低下によるEGR率の減少時に加速性
能を向上させることができる。
【0021】請求項4に係る発明によれば、冷却水温度
の低下に伴ってフィードバック禁止領域を縮小すること
で、冷機状態でのEGR率の減少時に加速性能を向上さ
せることができる。
【0022】請求項5に係る発明によれば、目標過給状
態をEGR率により補正して設定することで、EGR率
の変化に対応させた過給状態の制御が可能となる。請求
項6に係る発明によれば、目標過給状態を目標吸入空気
量として設定し、実際の過給状態をエアフローメータに
より吸入空気量として検出することで、過給圧センサを
設けることなく、エアフローメータのみで実施可能とな
る。
【0023】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図2は本発明の一実施形態を示す
ディーゼル機関のシステム図である。
【0024】機関1の排気通路2に排気タービン4Aを
介在させ、吸気通路3に吸気コンプレッサ部4Bを介在
させた可変容量ターボ過給機4が搭載されている。該可
変容量ターボ過給機4は、排気タービン4Aのタービン
入口面積を可変に絞る可動ベーン(可動ノズル)を備え
ており、該可動ベーンの絞り量(ベーン開度)をアクチ
ュエータ5によって制御することにより、過給圧を増減
制御できるようになっている。
【0025】すなわち、前記アクチュエータ5は、ダイ
アフラム式の負圧アクチュエータによって構成され、真
空ポンプ6によって発生し、一方向弁7を介してリザー
バタンク8内に蓄圧された負圧が、吸気通路3に装着さ
れたエアクリーナ9からの大気圧によって希釈されて供
給される。この際に、大気圧の導入割合をデューティ制
御弁10でデューティ制御することにより、前記アクチ
ュエータ5に供給される負圧を制御する。そして、前記
デューティ制御弁10の制御デューティ値を増加する
と、大気圧の導入割合が減少してアクチュエータ5への
供給負圧が増大し、過給機4の可動ベーンの絞り量が増
大(ベーン開度が減少) して排気流速が増大し過給圧が
増大するようになっている。また、前記制御デューティ
値を減少すると、前記とは逆に大気圧の導入割合が増大
してアクチュエータ5への供給負圧が減少し、可動ベー
ンの絞り量が減少(ベーン開度が増大)して排気流速が
減少し過給圧が減少するようになっている。前記吸気コ
ンプレッサ4Bで過給された吸気は、インタークーラ1
1を介して冷却されて機関1に吸入される。
【0026】また、前記排気通路2と吸気通路3とが、
EGR通路12を介して接続されており、該EGR通路
12の途中にEGR弁13が設けられている。該EGR
弁13は、ステップモータ等で構成される図示しないア
クチュエータにより全閉位置から全開位置まで連続的に
開度が制御される。
【0027】前記過給機4制御用のデューティ制御弁1
0及びEGR弁13を制御するコントロールユニット1
4は、マイクロコンピュータによって構成され、本発明
に係る各種演算手段の機能を有している。
【0028】コントロールユニット14には、機関制御
のための基本的な運転状態パラメータとして、機関回転
速度Ne及び負荷代表値としての燃料噴射量Tpが入力
されるが、これらはデューティ制御弁10の制御デュー
ティ値つまり過給機4の絞り制御量や目標EGR率の決
定及びその補正などにも用いられる。また、各種補正の
ため、大気圧センサ15からの大気圧Pa、水温センサ
16からの冷却水温度Twがそれぞれ入力され、更に
は、吸入空気量(過給状態) のフィードバック制御のた
めにエアフローメータ17からの吸入空気量QAVNT
が入力される。
【0029】次にコントロールユニット14による可変
ターボ過給機4の制御について図3〜図7のフローチャ
ートにより説明する。図3は目標過給状態として目標吸
入空気量(最終目標吸入空気量QCSSP2)を演算す
る目標吸入空気量演算ルーチンのフローチャートであ
る。尚、本ルーチンは図8中の目標吸入空気量演算手段
に相当する。
【0030】ステップ1(図にはS1と記す。以下同
様)では、機関回転速度Neと負荷代表値としての燃料
噴射量Tpとに基づいて、マップからの検索等により、
目標吸入空気量QCSSP1を演算する。ここで、該目
標吸入空気量QCSSP1は、同一の運転状態で後述す
るように設定される目標EGR率でEGRを行うことを
考慮して設定される。
【0031】ステップ2では、前記大気圧センサ15に
よって検出された大気圧Paと燃料噴射量Tpとに基づ
いて、マップからの検索等により、目標吸入空気量に対
する大気圧補正係数ADF1を演算する。該大気圧補正
係数ADF1は、高地等では大気圧の低下により空気密
度が減少するため、同一の目標吸入空気量では高負荷域
での過給圧が増大し過ぎるので、その補正のために設定
される。
【0032】ステップ3では、機関回転速度Neと燃料
噴射量Tpとに基づいて、マップからの検索等により、
目標EGR率MEGRMを演算する。ステップ4では、
前記水温センサ16によって検出された冷却水温度Tw
に基づいて、前記目標EGR率MEGRMに対する第1
補正係数KEGR1を演算する。該第1補正係数KEG
R1は、機関の低温条件ほど、NOxが発生しにくく、
またEGRにより発生量が増大するカーボンによりシリ
ンダ壁が摩耗しやすくなることを考慮して、EGR率を
減少させる特性を持たせて設定される。また、前記大気
圧センサ15によって検出された大気圧Paに基づい
て、前記目標EGR率MEGRMに対する第2補正係数
KEGR2を演算する。該第2補正量KEGR2は、大
気圧Paが低下するほど、EGR率を減少させる特性を
持たせて設定される。そして、第1補正係数KEGR1
と第2補正係数KEGR2とから、EGR率補正係数K
EGR=KEGR1×KEGR2を演算する。
【0033】ステップ5では、前記EGR率補正係数K
EGRによるEGR率の変化に伴う吸入空気量の変化に
対する補正を行うため、先ず、シリンダへの総吸入ガス
量(吸入空気量+EGRガス量) を一定とした条件で、
吸入空気量の変化率としての基本補正量Aを、前記目標
EGR率MEGRMとEGR率補正係数KEGRとに基
づいて次式により算出する。但し、EGR率の設定の相
違に応じて、2通りに算出される。
【0034】 EGR率がEGRガス量/吸入空気量
として設定される場合は、 A=(1+MEGRM) /(KEGR×MEGRM+
1) EGR率がEGRガス量/(EGRガス量+吸入空気
量) として設定される場合は、 A=(1−KEGR×MEGRM) /(1−MEGR
M) 実際には、EGR率が変化すると、シリンダへの総吸入
ガス量自体が変化するが少なくとも燃焼悪化等の無い範
囲でEGRを用いている運転範囲では、EGR率の変化
割合に対して一定の傾向を持つ。
【0035】このため、ステップ6では、前記EGR率
補正係数KEGRに基づいて、EGR率の変化に伴う体
積効率変化に応じた吸入空気量の補正係数(体積効率補
正係数) CQACCを、マップからの検索等により演算
する。
【0036】ステップ7では、前記基本補正量Aと体積
効率補正係数CQACCとに基づいて、吸入空気量補正
量Zを次式により演算する。 Z=A×CQACC ステップ8では、目標吸入空気量に対するEGR補正係
数VNEGR1を、前記Zの関数f(Z) として演算す
る。
【0037】ステップ9では、前記目標吸入空気量QC
SSP1を、ステップ2で演算した目標吸入空気量大気
圧補正係数ADF1と、ステップ8で演算した目標吸入
空気量EGR補正係数VNEGR1とに基づいて、次式
のように補正し、補正後目標吸入空気量QCSSP1A
を算出する。
【0038】QCSSP1A=QCSSP1×ADF1
×VNEGR1 ステップ10では、前記大気圧センサ15によって検出
された大気圧Paと機関回転速度Neとに基づいて、マ
ップからの検索等により、目標吸入空気量制限値QCS
MAXを演算する。該目標吸入空気量制限値QCSMA
Xは、高地等で大気圧の低下によりタービンの入口圧力
と出口圧力の差圧の減少によって過給機4の回転が過剰
に増大することを制限するため設定される。
【0039】ステップ11では、ステップ9で演算した
補正後目標吸入空気量QCSSP1Aをステップ10で
演算した目標吸入空気量制限値QCSMAXで制限した
最終目標吸入空気量QCSSP2を、補正後目標吸入空
気量QCSSP1Aと目標吸入空気量制限値QCSMA
Xとの小さい方を選択することにより求める。
【0040】図4、図5は可変容量ターボ過給機4のベ
ーン開度をオープン制御(フィードフォワード制御)す
るためのデューティ制御弁10に対するオープンデュー
ティ値(補正後オープンデューティ値DUTB2)を演
算するオープンデューティ値演算ルーチンのフローチャ
ートである。尚、本ルーチンは図8中のオープンデュー
ティ値演算手段に相当する。また、フロー上では「デュ
ーティ」を「DUTY」と記してある。
【0041】ステップ21で機関回転速度Neの増大変
化量ΔNe(=Nenew −Neold) が設定値DN1以
上か否かを判定し、ステップ22で吸入空気量QAVN
Tの増大変化量ΔQAVNT(=QAVNTnew −QA
VNTold )が設定値DQ1以上か否かを判定し、いず
れかが不成立(NO) の場合は、ステップ23を経てス
テップ24へ進み、機関回転速度Neと燃料噴射量Tp
とに基づいて、マップからの検索等により、可変容量タ
ーボ過給機4の運転条件に応じた基本ベーン開度に対応
するオープンデューティ値DUTB1をf1(Ne,T
p) として演算する。
【0042】また、ステップ21及びステップ22の判
定がいずれも成立(YES) した場合、つまり機関回転
速度Ne、吸入空気量QAVNT共に大きく増大中で、
過給機4の回転が過度に増大して過給圧が過度に増大し
やすい条件のときは、ステップ25へ進んで、機関回転
速度Neと燃料噴射量Tpとに基づいて、マップからの
検索等により、オープンデューティ値DUTB1をf2
(Ne,Tp) として演算する。
【0043】ここで、f2(Ne,Tp) は、同一の
(Ne,Tp) 条件でのf1(Ne,Tp) の値より小
さい値に設定され、これにより、過給機4のベーン開度
を大きくして回転上昇を抑制し、過給圧の上昇を抑制す
る。
【0044】この状態から、ステップ21又はステップ
22の判定のいずれかが不成立に転じると、ステップ2
3で前回のオープンデューティ値DUTB1(n-1) がf
2(Ne,Tp) として演算されたか否かの判定により
ステップ26へ進み、不成立に転じてからの経過時間T
dが所定のディレイ時間T1に達するまでは、ステップ
25へ進んで、オープンデューティ値DUTB1がf2
(Ne,Tp) として演算され続ける。
【0045】前記経過時間Tdがディレイ時間T1に達
すると、ステップ27へ進み、T1に達してからの経過
時間TLが所定のランプ時間T2に達するまでは、ステ
ップ28へ進んで、オープンデューティ値DUTB1が
次式により演算される。
【0046】DUTB1=f2(N,Tp) +Ld×T
L ここで、Ldは経過時間TLに乗じられるランプ係数で
あり、これにより、オープンデューティ値DUTB1は
経過時間TLの増大と共に所定の傾きで徐々に変化して
同一の(Ne,Tp) 条件でのf1(Ne,Tp) に近
づけられる。
【0047】前記経過時間TLがランプ時間T2に達し
た後は、ステップ24へ進み、オープンデューティ値D
UTB1がf1(Ne,Tp) として演算される。すな
わち、基本ベーン開度に対応するオープンデューティ値
DUTB1を、定常的な運転条件ではf1(Ne,T
p) で設定し、過給圧が上昇しやすい過渡的な条件にな
ったときにf2(Ne,Tp) に切換えて減少補正して
設定し、該過渡的な条件から外れた後も所定のディレイ
時間Tdはf2(Ne,Tp) による設定を継続し、そ
の後徐々に所定量Ldずつ増加して設定しながら(Ld
は正の値) 、f1(Ne,Tp) での設定に戻すように
するものであり、過渡条件での回転上昇防止操作は応答
性良く速やかに行うが、戻し操作は徐々に行うことによ
りハンチングを防止する。
【0048】このようにして基本ベーン開度に対応する
オープンデューティ値DUTB1を演算した後は、ステ
ップ30以降へ進む。ステップ30では、大気圧Paに
基づいて、検索等により、オープンデューティ値に対す
る大気圧補正係数ADF2を演算する。これは、前記目
標吸入空気量大気圧補正係数ADF1と同様の理由で高
地等で空気密度低下により過給圧が増大するのを抑制す
るため、オープンデューティ値DUTB1を補正するた
めのものである。
【0049】ステップ31〜36では、目標EGR率の
変化に対する補正のためのオープンデューティ値に対す
るEGR補正係数VNEGR2を演算する。これも、前
記オープンデューティ値大気圧補正係数ADF2と同
様、オープンデューティ値DUTB1を補正するための
ものである。
【0050】ここで、ステップ31〜35では、前記目
標吸入空気量演算ルーチン(図3)におけるステップ3
〜7と同様に、目標EGR率MEGRM、EGR率補正
係数KEGR、基本補正量A、体積効率補正係数CQA
CC、吸入空気量補正量Zを順次演算する。そして、ス
テップ36では、オープンデューティ値に対するEGR
補正係数VNEGR2を、前記Zの関数f(Z) として
演算する。
【0051】ステップ37では、前記オープンデューテ
ィ値DUTB1を、ステップ30で演算したオープンデ
ューティ値大気圧補正係数ADF2と、ステップ36で
演算したオープンデューティ値EGR補正係数VNEG
R2とに基づいて、次式のように補正し、補正後オープ
ンデューティ値DUTB2を算出する。
【0052】 DUTB2=DUTB1×ADF2×VNEGR2 これにより、可変容量ターボ過給機4のベーン開度をオ
ープン制御(フィードフォワード制御)するためのデュ
ーティ制御弁10に対するオープンデューティ値とし
て、補正後オープンデューティ値DUTB2が演算され
る。
【0053】図6、図7は可変容量ターボ過給機4のベ
ーン開度を制御するためのデューティ制御弁10に対す
る最終出力デューティ値(LADUTY)を演算する最
終出力デューティ値演算ルーチンのフローチャートであ
る。
【0054】ステップ41では、P(比例) 分、I(積
分) 分を用いた過給機4のフィードバック制御における
PI制御デューティ補正量DUTSを、前記最終目標吸
入空気量QCSSP2と、エアフローメータ17により
検出された実際の吸入空気量QAVNTとの偏差(=Q
CSSP2−QAVNT) に基づいて演算する。
【0055】ステップ42では、吸入空気量の増大変化
量ΔQAVNTに基づいてD(微分)分によるD制御デ
ューティ補正量DUTDTを演算する。これは、吸入空
気量の増大変化が大きいと過給圧が目標値より過度に上
昇してしまうので、過給機4のベーン開度を増大補正す
べく、デューティ値を減少補正するための補正量として
設定される。
【0056】ステップ43では、機関回転速度Neの増
大変化量ΔNeが設定値DN2以上か否かを判定し、ま
た、ステップ44では、吸入空気量の増大変化量ΔQA
VNTが設定値DQ2以上か否かを判定し、両判定共に
成立(YES) した場合は、過給機4が過度に回転上昇
しやすい急加速運転状態であるため、ステップ45へ進
んで、次式のごとく、前記オープンデューティ値演算ル
ーチン(図4、図5)で求めた補正後オープンデューテ
ィ値DUTB2から前記D制御デューティ補正量DUT
DTを減算することで、最終出力デューティ値LADU
TYを演算して出力する。
【0057】LADUTY=DUTB2−DUTDT すなわち、D制御デューティ補正量DUTDTで過給機
4の開度を増大補正することより、過給機4の過度の回
転上昇を早めに抑制できる。
【0058】この状態から、吸入空気量の増大変化量Δ
QAVNTが設定値DQ2未満になった場合は、ステッ
プ44からステップ46へ進み、吸入空気量QAVNT
が最終目標吸入空気量QCSSP2に対して所定レベル
QCSSPA未満の偏差となるまで接近したかを判定
し、接近した場合は、ステップ47へ進んで、吸入空気
量の増大変化量ΔQAVNTが設定値DQ3(<DQ
2) 以上であるか否かを判定し、設定値DQ3以上であ
ると判定された場合は、ステップ45へ進んで、D制御
デューティ補正量DUTDTで過給機4のベーン開度を
増大補正して、オーバーシュートを抑制しつつ速やかに
目標吸入空気量QCSSP2に近づけるようにする。
【0059】ステップ43で機関回転速度Neの増大変
化量ΔNeが設定値DN2未満になったと判定された場
合、又は、ステップ46、ステップ47のいずれかが不
成立の場合は、ステップ48へ進む。
【0060】ステップ48では、過給制御の吸入空気量
検出に基づくフィードバック(F/B)制御を禁止する
領域を判定するため、該禁止領域境界における燃料噴射
量(フィードバック禁止領域判定噴射量)Tm1を、機
関回転速度Neの関数f(Ne) として演算する。この
部分がフィードバック禁止領域基本設定手段に相当す
る。
【0061】ステップ49では、判定噴射量Tm1に対
する第1補正係数FB1を、機関回転速度Ne及び大気
圧Paの関数f(Ne,Pa)として設定する。ここ
で、大気圧Paが低下するに伴って、フィードバック禁
止領域を縮小するように、第1補正係数FB1を小さく
設定する。尚、機関回転速度Neの関数とするのは、大
気圧Paに対する第1補正係数FB1の設定を、機関回
転速度Ne毎に行って、設定の自由度を向上するためで
ある。
【0062】ステップ50では、判定噴射量Tm1に対
する第2補正係数FB2を、機関回転速度Ne及び冷却
水温度Twの関数f(Ne,Tw)として設定する。こ
こで、冷却水温度Twが低いときほど、フィードバック
制御領域を縮小するように、第2補正係数FB2を小さ
く設定する。尚、機関回転速度Neの関数とするのは、
冷却水温度Twに対する第2補正係数FB2の設定を、
機関回転速度Ne毎に行って、設定の自由度を向上する
ためである。
【0063】ステップ51では、次式のごとく、フィー
ドバック禁止領域判定噴射量Tm1を、第1及び第2補
正係数FB1,FB2により補正して、補正後フィード
バック禁止領域判定噴射量Tm2を求める。
【0064】Tm2=Tm1×FB1×FB2 従って、大気圧Paが低下するほど、また、冷却水温度
Twが低いときほど、フィードバック禁止領域を縮小す
るように、補正後フィードバック禁止領域判定噴射量T
m2が小さく設定される。この部分がフィードバック禁
止領域補正手段に相当する。
【0065】そして、ステップ52で、燃料噴射量Tp
が前記補正後フィードバック禁止領域判定噴射量Tm2
以下であるフィードバック禁止領域か否かを判定する。
フィードバック禁止領域(Tp≦Tm2)と判定された
場合は、ステップ53へ進み、前記オープンデューティ
値演算ルーチンで求めた補正後オープンデューティ値D
UTB2を、そのまま最終出力デューティ値LADUT
Y=DUTB2として出力する。この部分がフィードバ
ック禁止手段に相当する。
【0066】また、フィードバック禁止領域でない(T
p>Tm2)と判定された場合は、ステップ54へ進
み、次式のごとく、前記オープンデューティ値演算ルー
チンで求めた補正後オープンデューティ値DUTB2
に、ステップ41で求めたフィードバック補正量として
のPI制御デューティ補正量DUTSを加算すること
で、最終出力デューティ値LADUTYを演算して出力
する。
【0067】LADUTY=DUTB2+DUTS この部分がフィードバック制御手段に相当する。以上の
ように、EGR領域に略対応させて機関回転速度及び負
荷(燃料噴射量)によりフィードバック禁止領域を設定
し、EGR領域にて、EGRの制御と過給機の制御とが
相互に干渉しあわないように、過給機をフィードフォワ
ード量であるオープンデューティ値のみでオープン制御
しつつ、フィードフォワード量に対して目標EGR率の
補正に応じた補正を行うことにより、適切な過給状態に
維持することができる。
【0068】また、EGR領域に略対応させて機関回転
速度及び負荷により設定されたフィードバック禁止領域
を、機関回転速度及び負荷以外のEGR率を低下させる
パラメータ、すなわち、大気圧及び冷却水温度に応じ
て、縮小方向に補正することで、高地で大気圧低下によ
るEGR率の減少時や冷機状態でのEGR率の減少時な
どにフィードバック制御を行うようにして、フィードバ
ック制御領域をできるだけ拡大することにより、加速性
能を向上することができる。
【0069】尚、図8及び図9には、前記フローチャー
トを制御ブロック図で示してある。図8について簡単に
説明すれば、目標吸入空気量演算手段(図3のフロー)
で演算された最終目標吸入空気量QCSSP2と、エア
フローメータにより検出された実際の吸入空気量QAV
NTとの比較により、PI分として、PI制御デューテ
ィ補正量DUTSが演算される。
【0070】また、エアフローメータにより検出された
実際の吸入空気量QAVNTの増大変化量ΔQAVNT
に基づいて、D分として、D制御デューティ補正量DU
TDTが演算される。
【0071】これらPI制御デューティ補正量DUT
S、D制御デューティ補正量DUTDTは、連動する第
1及び第2スイッチSW1,SW2により択一的に選択
される(通常は、DUTSが選択されて、DUTDT=
0となり、オーバーシュート防止条件では、DUTS=
0となって、DUTDTが選択される)。また、第1ス
イッチSW1の出力側に更に第3スイッチSW3が設け
られており、フィードバック禁止領域(Tp≦Tm2の
とき)にて、DUTS=0とされる。
【0072】そして、オープンデューティ値演算手段
(図4、図5のフロー)にて演算された補正後オープン
デューティ値DUTB2に対し、PI制御デューティ補
正量DUTSが加算され、D制御デューティ補正量DU
TDTが減算されて、最終出力デューティ値LADUT
Yが演算・出力される。
【0073】図9はフィードバック禁止領域を設定・補
正する部分の制御ブロック図であり、機関回転速度Ne
に基づいてフィードバック禁止領域判定噴射量Tm1が
設定され、これに、主に大気圧Paに基づく第1補正係
数FB1が乗算され、更に主に冷却水温度Twに基づく
第2補正係数FB2が乗算されて、補正後判定噴射量T
m2が演算される。
【0074】最後に本発明の効果を図10により説明す
る。図10は大気圧低下時の過給機のシステムバラツキ
による加速性能の悪化を示したものである。
【0075】バラツキ中央に対し、バラツキ下限は、も
ともとブーストの上昇が遅いのに加え、フィードバック
禁止領域から脱出してフィードバックが開始されるのも
遅い。このため、吸入空気量の上昇が遅く、スモーク制
限により燃料噴射量の上昇も遅くなる。
【0076】これに対し、フィードバック禁止領域を、
Tm1からTm2に縮小した場合、フィードバック禁止
領域から脱出してフィードバックが開始されるのが早く
なるため、加速性能が改善される。
【0077】EGR制御での精度確保のため、EGR領
域をフィードバック禁止領域として設定するが、EGR
率は大気低下により低下するので、フィードバック禁止
領域を大気圧低下により縮小することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の一実施形態を示すディーゼル機関の
システム図
【図3】 目標吸入空気量演算ルーチンのフローチャー
【図4】 オープンデューティ値演算ルーチンの前段の
フローチャート
【図5】 オープンデューティ値演算ルーチンの後段の
フローチャート
【図6】 最終出力デューティ値演算ルーチンの前段の
フローチャート
【図7】 最終出力デューティ値演算ルーチンの後段の
フローチャート
【図8】 同上実施形態の過給機制御のブロック図
【図9】 同上実施形態のフィードバック禁止判定噴射
量演算のブロック図
【図10】 本発明の効果を示す図
【符号の説明】
1 ディーゼル機関 2 排気通路 3 吸気通路 4 可変容量ターボ過給機 5 アクチュエータ 6 真空ポンプ 10 デューティ制御弁 12 EGR通路 13 EGR弁 14 コントロールユニット 15 大気圧センサ 16 水温センサ 17 エアフローメータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G005 DA02 EA04 EA15 EA16 FA04 FA06 FA07 GA04 GC05 GD02 GD09 GD25 GE02 GE06 GE08 GE09 GE10 HA12 HA13 JA12 JA39 JA42 JA45 JB05 JB20 3G062 AA01 AA05 BA04 BA06 CA02 CA04 DA02 EA11 FA06 GA01 GA06 GA08 GA13 GA15

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の運転条件で排気の一部を吸気系に還
    流するEGR装置を備える一方、過給状態を可変に制御
    可能な可変容量ターボ過給機を備え、運転条件に応じた
    目標過給状態と実際の過給状態とを比較して目標過給状
    態となるように可変容量ターボ過給機をフィードバック
    制御する内燃機関において、 EGRを行う運転領域に略対応させて機関回転速度及び
    負荷によりフィードバック禁止領域を設定するフィード
    バック禁止領域基本設定手段と、 機関回転速度及び負荷以外のEGR率を低下させるパラ
    メータに応じて、前記フィードバック禁止領域を縮小方
    向に補正するフィードバック禁止領域補正手段と、 前記補正後のフィードバック禁止領域にて、前記フィー
    ドバック制御を禁止するフィードバック禁止手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の過給制御装置。
  2. 【請求項2】前記フィードバック禁止手段は、前記フィ
    ードバック制御を禁止したときに、運転条件に応じて可
    変容量ターボ過給機をオープン制御することを特徴とす
    る請求項1記載の内燃機関の過給圧制御装置。
  3. 【請求項3】前記パラメータが少なくとも大気圧であ
    り、大気圧の低下に伴ってフィードバック禁止領域を縮
    小することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内
    燃機関の過給制御装置。
  4. 【請求項4】前記パラメータが少なくとも冷却水温度で
    あり、冷却水温度の低下に伴ってフィードバック禁止領
    域を縮小することを特徴とする請求項1〜請求項3のい
    ずれか1つに記載の内燃機関の過給制御装置。
  5. 【請求項5】目標過給状態をEGR率により補正して設
    定することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか
    1つに記載の内燃機関の過給制御装置。
  6. 【請求項6】目標過給状態を目標吸入空気量として設定
    し、実際の過給状態をエアフローメータにより吸入空気
    量として検出することを特徴とする請求項1〜請求項5
    のいずれか1つに記載の内燃機関の過給制御装置。
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