JP2010270632A

JP2010270632A - Control device for internal combustion engine system

Info

Publication number: JP2010270632A
Application number: JP2009121521A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Tsukamoto; 佳久塚本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress shortage of an actual EGR (Exhaust Gas Recirculation) ratio with respect to a target EGR ratio caused by influence of supercharging pressure control. <P>SOLUTION: A supercharging pressure control means (70) controls the supercharging pressure by adjusting openings of an exhaust control valve (35) and a variable nozzle (41) provided on an exhaust inlet of a first supercharger (4). An EGR control means (70) controls an exhaust recirculation state with respect to intake air by adjusting openings of an EGR valve (62) and the exhaust control valve (35). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装された第一過給機及び第二過給機を備えた内燃機関システムを制御する、内燃機関システム制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine system control device that controls an internal combustion engine system including a first supercharger and a second supercharger that are interposed in an intake passage and an exhaust passage of the internal combustion engine.

この種の装置として、例えば、特開平４−１７７４３号公報、特開２００５−１４６９０６号公報、特開２００５−３１５１６３号公報、特開２００５−３３０８１１号公報、等に開示されたものが知られている。 As this type of apparatus, for example, those disclosed in JP-A-4-17743, JP-A-2005-146906, JP-A-2005-315163, JP-A-2005-330811, etc. are known. Yes.

かかる装置は、運転状態に応じて各過給機への排気の供給状態を調整することで、過給モードを切り換えるようになっている。具体的には、例えば、特開２００５−１４６９０６号公報等に開示された装置は、高圧ターボチャージャのタービンをバイパスするバイパス路と、このバイパス路の途中に設けられている開閉弁と、を備えている。 Such an apparatus switches the supercharging mode by adjusting the supply state of exhaust gas to each supercharger in accordance with the operating state. Specifically, for example, an apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-146906 and the like includes a bypass passage that bypasses the turbine of the high-pressure turbocharger, and an on-off valve provided in the middle of the bypass passage. ing.

かかる装置においては、エンジンの回転数が所定回転数以上の領域では、前記開閉弁の閉弁状態が解除される。このような開閉制御により、前記エンジンから前記高圧ターボチャージャの前記タービンを経て低圧ターボチャージャのタービンへと至る排気の流れと、前記エンジンから前記バイパス路を介して直接的に前記低圧ターボチャージャの前記タービンへと至る排気の流れと、が実現される。 In such a device, the valve closing state of the on-off valve is released in a region where the engine speed is equal to or higher than a predetermined speed. By such opening and closing control, the exhaust flow from the engine through the turbine of the high-pressure turbocharger to the turbine of the low-pressure turbocharger, and the low-pressure turbocharger directly from the engine via the bypass path The flow of exhaust to the turbine is realized.

この種の装置における吸排気系統には、ＥＧＲシステム（ＥＧＲは排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation）の略）が設けられることがあり得る。かかるＥＧＲシステムを備えたこの種の装置においては、前記開閉弁の開閉状態による過給圧制御の影響で、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に対して不足する場合が生じ得る。本発明は、かかる課題に対処するためになされたものである。 An intake and exhaust system in this type of apparatus may be provided with an EGR system (EGR is an abbreviation for Exhaust Gas Recirculation). In this type of apparatus equipped with such an EGR system, the actual EGR rate may be insufficient with respect to the target EGR rate due to the effect of supercharging pressure control due to the open / close state of the on-off valve. The present invention has been made to cope with such a problem.

本発明の適用対象である内燃機関システムは、内燃機関と、第一過給機と、第二過給機と、排気制御弁と、ＥＧＲ弁と、を備えている。 An internal combustion engine system to which the present invention is applied includes an internal combustion engine, a first supercharger, a second supercharger, an exhaust control valve, and an EGR valve.

前記第一過給機及び前記第二過給機は、前記内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装されている。前記第一過給機の排気入口には、可変ノズルが設けられている。すなわち、前記第一過給機は、可変容量型過給機として構成されている。 The first supercharger and the second supercharger are interposed in an intake passage and an exhaust passage of the internal combustion engine. A variable nozzle is provided at the exhaust inlet of the first supercharger. That is, the first supercharger is configured as a variable capacity supercharger.

なお、前記第一過給機及び前記第二過給機は、直列に配置され得る。すなわち、前記第一過給機は、前記第二過給機よりも、排気通流方向における上流側且つ吸気通流方向における下流側に設けられ得る。具体的には、前記第一過給機における第一タービンが前記第二過給機における第二タービンよりも排気通流方向における上流側に設けられ得る。 The first supercharger and the second supercharger may be arranged in series. That is, the first supercharger may be provided on the upstream side in the exhaust flow direction and the downstream side in the intake flow direction with respect to the second supercharger. Specifically, the first turbine in the first supercharger may be provided upstream of the second turbine in the second supercharger in the exhaust flow direction.

前記排気制御弁は、前記排気通路に介装されている。この排気制御弁は、前記第一過給機をバイパスする排気の流量を調整することで、前記第一過給機及び前記第二過給機に対する排気の供給状態を制御するようになっている。具体的には、例えば、この排気制御弁は、バイパス通路に介装されている。このバイパス通路は、前記排気通路の一部であって、前記第一過給機（前記第一タービン）をバイパスするように設けられている。 The exhaust control valve is interposed in the exhaust passage. The exhaust control valve controls the supply state of exhaust gas to the first supercharger and the second supercharger by adjusting the flow rate of exhaust gas that bypasses the first supercharger. . Specifically, for example, the exhaust control valve is interposed in the bypass passage. The bypass passage is a part of the exhaust passage and is provided so as to bypass the first supercharger (the first turbine).

前記ＥＧＲ弁は、前記吸気通路と前記排気通路とを接続する外部ＥＧＲ通路に介装されている。このＥＧＲ弁は、その開度に応じて、吸気に対する排気再循環状態（すなわちＥＧＲ率：ＥＧＲ率は、気筒内に吸気されるガス全体に対する、再循環排気（ＥＧＲガス）の割合である。）を調整するようになっている。 The EGR valve is interposed in an external EGR passage that connects the intake passage and the exhaust passage. This EGR valve has an exhaust gas recirculation state with respect to intake air (that is, the EGR rate: the EGR rate is the ratio of the recirculated exhaust gas (EGR gas) to the total gas sucked into the cylinder) according to the opening degree. To be adjusted.

本発明の内燃機関システム制御装置は、かかる内燃機関システムを制御するものであって、過給圧制御手段と、ＥＧＲ制御手段と、を備えている。 The internal combustion engine system control apparatus according to the present invention controls such an internal combustion engine system, and includes a supercharging pressure control means and an EGR control means.

前記過給圧制御手段は、前記排気制御弁及び前記可変ノズルの開度を調整することで、過給圧を制御するようになっている。前記ＥＧＲ制御手段は、前記ＥＧＲ弁及び前記排気制御弁の開度を調整することで、ＥＧＲ率を制御するようになっている。 The supercharging pressure control means controls the supercharging pressure by adjusting the opening degree of the exhaust control valve and the variable nozzle. The EGR control means controls the EGR rate by adjusting the opening degree of the EGR valve and the exhaust control valve.

上述のような構成を備えた本発明の内燃機関システム制御装置においては、前記排気制御弁の動作によって、前記第一過給機及び前記第二過給機に対する排気の供給状態が制御される。また、前記可変ノズルの動作によって、前記第一過給機に供給される（前記第一タービンに吹き付けられる）排気の流速が調整される。これらにより、過給圧が制御される。 In the internal combustion engine system control apparatus of the present invention having the above-described configuration, the supply state of exhaust gas to the first supercharger and the second supercharger is controlled by the operation of the exhaust control valve. Further, the flow rate of the exhaust gas supplied to the first supercharger (sprayed to the first turbine) is adjusted by the operation of the variable nozzle. Thus, the supercharging pressure is controlled.

かかる過給圧制御の状態に応じて、排気圧が変動し得る。この排気圧の変動は、実ＥＧＲ率（実際のＥＧＲ率：実際に気筒内に吸入されたガス中のＥＧＲガスの割合）に影響を与える。 The exhaust pressure can vary depending on the state of the supercharging pressure control. This fluctuation in the exhaust pressure affects the actual EGR rate (actual EGR rate: the ratio of EGR gas in the gas actually sucked into the cylinder).

すなわち、過給圧が同じ条件では、前記排気制御弁の開度が小さいほど、排気圧が低下する。その結果、燃費が向上する反面、ＥＧＲ実施中はＥＧＲガスが吸気に入りにくくなる。逆に、過給圧が同じ条件では、前記排気制御弁の開度が大きいほど、排気圧が上昇する。その結果、排気圧と吸気圧との差が大きくなることで、ＥＧＲガスが吸気に入りやすくなる。 That is, under the same supercharging pressure condition, the exhaust pressure decreases as the opening degree of the exhaust control valve decreases. As a result, while fuel efficiency is improved, EGR gas is less likely to be absorbed during EGR. Conversely, under the same supercharging pressure condition, the exhaust pressure increases as the opening of the exhaust control valve increases. As a result, the difference between the exhaust pressure and the intake pressure is increased, so that EGR gas is easily absorbed.

そこで、本発明の内燃機関システム制御装置は、前記ＥＧＲ弁及び前記排気制御弁の開度を調整（具体的には前記排気制御弁の開度の調整を行わないと実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に対して不足する場合に前記排気制御弁の開度を開弁側に調整）することでＥＧＲ率を制御しつつ、前記排気制御弁及び前記可変ノズルの開度を調整することで過給圧を制御する。これにより、過給圧とＥＧＲ率とが、ともに良好に制御され得る。 Therefore, the internal combustion engine system control apparatus of the present invention adjusts the opening degree of the EGR valve and the exhaust control valve (specifically, the actual EGR rate is the target EGR rate unless the opening degree of the exhaust control valve is adjusted). The exhaust pressure is adjusted by adjusting the opening of the exhaust control valve and the variable nozzle while controlling the EGR rate by adjusting the opening of the exhaust control valve to the valve opening side. To control. Thereby, both the supercharging pressure and the EGR rate can be controlled well.

例えば、前記過給圧制御手段及び前記ＥＧＲ制御手段は、以下のように動作し得る。 For example, the supercharging pressure control means and the EGR control means can operate as follows.

少なくとも、前記排気制御弁の開度の調整を行わないと実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に対して不足する第一運転領域にて、ＥＧＲ率の制御が、前記ＥＧＲ弁及び前記排気制御弁の開度を調整することによって行われる。一方、前記排気制御弁の開度の調整を行わなくても前記実ＥＧＲ率が前記目標ＥＧＲ率と一致する第二運転領域においては、前記排気制御弁の開度を調整することなく、ＥＧＲ率の制御が行われ得る。 At least in the first operating region where the actual EGR rate is insufficient with respect to the target EGR rate unless the opening degree of the exhaust control valve is adjusted, the EGR rate is controlled by opening the EGR valve and the exhaust control valve. Done by adjusting the degree. On the other hand, without adjusting the opening degree of the exhaust control valve, in the second operation region where the actual EGR rate matches the target EGR rate, the EGR rate is not adjusted without adjusting the opening degree of the exhaust control valve. Can be controlled.

前記ＥＧＲ制御手段は、前記第一運転領域においては、前記排気制御弁の開度を開弁側に調整（補正）する。これにより、排気圧が上昇し、実ＥＧＲ率がより良好に目標ＥＧＲ率に対して追従し得るようになる。このとき、前記過給圧制御手段は、前記ＥＧＲ制御手段による前記排気制御弁の開度の開弁側への調整（過給圧制御のために一旦設定された開度からの開弁側への補正）に伴って、前記可変ノズルの開度を閉弁側に調整する。これにより、実過給圧が目標過給圧と一致するように、過給圧が良好に制御される。 The EGR control means adjusts (corrects) the opening degree of the exhaust control valve to the valve opening side in the first operation region. As a result, the exhaust pressure increases, and the actual EGR rate can better follow the target EGR rate. At this time, the supercharging pressure control means adjusts the opening degree of the exhaust control valve to the valve opening side by the EGR control means (from the opening degree once set for supercharging pressure control to the valve opening side. The correction nozzle is adjusted to the valve closing side. Thereby, the supercharging pressure is favorably controlled so that the actual supercharging pressure coincides with the target supercharging pressure.

前記第二運転領域においては、前記過給圧制御手段は、低機関回転数領域にて、前記排気制御弁を全閉（閉弁側上限）としつつ、前記可変ノズルの開度の調整により過給圧を制御し得る。一方、（機関回転数の上昇に伴って）前記可変ノズルが全開（開放側上限）に達した場合、前記過給圧制御手段は、前記可変ノズルを全開に維持しつつ、前記排気制御弁の開度の調整により過給圧を制御し得る。 In the second operation region, the supercharging pressure control means performs excessive adjustment by adjusting the opening of the variable nozzle while the exhaust control valve is fully closed (the upper limit on the valve closing side) in the low engine speed region. The supply pressure can be controlled. On the other hand, when the variable nozzle reaches full open (upper limit on the open side) (with an increase in engine speed), the supercharging pressure control means keeps the variable nozzle fully open while the exhaust control valve The supercharging pressure can be controlled by adjusting the opening.

なお、前記排気制御弁の開度は、実過給圧及び前記実ＥＧＲ率がそれぞれ目標過給圧及び前記目標ＥＧＲ率と一致する範囲における最小の開度に設定されることが好ましい。これにより、過給圧及びＥＧＲ率の良好な制御が、可及的に低燃費で達成され得る。 The opening of the exhaust control valve is preferably set to the minimum opening in a range where the actual boost pressure and the actual EGR rate coincide with the target boost pressure and the target EGR rate, respectively. Thereby, good control of the supercharging pressure and the EGR rate can be achieved with as low fuel consumption as possible.

本発明の一実施形態が適用された内燃機関システムの全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine system to which an embodiment of the present invention is applied. 図１に示されている制御装置（ＥＣＵ）によって実行される過給圧制御に用いられるマップである。It is a map used for the supercharging pressure control performed by the control apparatus (ECU) shown by FIG. 図１に示されている制御装置（ＥＣＵ）によって実行される過給圧制御に用いられるマップである。It is a map used for the supercharging pressure control performed by the control apparatus (ECU) shown by FIG. 図１に示されている制御装置（ＥＣＵ）によって実行される、過給圧制御処理の一具体例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a specific example of the supercharging pressure control process performed by the control apparatus (ECU) shown by FIG. 図１に示されている制御装置（ＥＣＵ）によって実行される、ＥＧＲ実施時過給圧制御処理の一具体例を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a specific example of supercharging pressure control processing during EGR executed by a control device (ECU) shown in FIG. 1.

以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention (embodiments that the applicant considers best at the time of filing of the present application) will be described with reference to the drawings. In addition, the description about the following embodiment is specific to the extent possible, merely an example of the embodiment of the present invention in order to satisfy the description requirement (description requirement / practicability requirement) of the specification required by law. It is only what is described in.

よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。 Therefore, as will be described later, it is quite natural that the present invention is not limited to the specific configurations of the embodiments described below. Various modifications that can be made to the present embodiment are listed together at the end, as they would interfere with the understanding of the consistent description of the embodiment if inserted during the description of the embodiment. .

＜構成＞
図１は、本発明の一実施形態が適用された内燃機関システムＥＳの全体構成を示す概略図である。なお、図１において、インタークーラ等の補機類で、本発明の主要部と関係がないものは、適宜図示が省略されているものとする。 <Configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine system ES to which an embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, auxiliary equipment such as an intercooler that is not related to the main part of the present invention is appropriately omitted.

図１を参照すると、内燃機関システムＥＳは、内燃機関１と、吸気通路２と、排気通路３と、高圧ターボチャージャ４（高圧タービン４ａ及び高圧コンプレッサ４ｂを含む）と、低圧ターボチャージャ５（低圧タービン５ａ及び低圧コンプレッサ５ｂを含む）と、ＥＧＲシステム６と、制御装置７と、を備えている。 Referring to FIG. 1, an internal combustion engine system ES includes an internal combustion engine 1, an intake passage 2, an exhaust passage 3, a high pressure turbocharger 4 (including a high pressure turbine 4a and a high pressure compressor 4b), and a low pressure turbocharger 5 (low pressure). A turbine 5a and a low-pressure compressor 5b), an EGR system 6, and a control device 7.

吸気通路２及び排気通路３は、内燃機関１に接続されている。高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５は、吸気通路２及び排気通路３に介装されている。本実施形態においては、高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５は、直列に配列されている。すなわち、高圧タービン４ａは、低圧タービン５ａよりも排気通流方向における上流側に配置されている。また、高圧コンプレッサ４ｂは、低圧コンプレッサ５ｂよりも吸気通流方向における下流側に配置されている。 The intake passage 2 and the exhaust passage 3 are connected to the internal combustion engine 1. The high-pressure turbocharger 4 and the low-pressure turbocharger 5 are interposed in the intake passage 2 and the exhaust passage 3. In the present embodiment, the high pressure turbocharger 4 and the low pressure turbocharger 5 are arranged in series. That is, the high-pressure turbine 4a is disposed upstream of the low-pressure turbine 5a in the exhaust flow direction. The high-pressure compressor 4b is disposed downstream of the low-pressure compressor 5b in the intake air flow direction.

本発明の内燃機関システム制御装置の一実施形態である制御装置７は、内燃機関１、吸気通路２、排気通路３、高圧ターボチャージャ４、低圧ターボチャージャ５、及びＥＧＲシステム６の各部の動作を制御するようになっている。以下、本実施形態に係る内燃機関システムＥＳの各部の構成について、より詳細に説明する。 A control device 7 which is an embodiment of the internal combustion engine system control device of the present invention performs operations of respective parts of the internal combustion engine 1, the intake passage 2, the exhaust passage 3, the high-pressure turbocharger 4, the low-pressure turbocharger 5, and the EGR system 6. It comes to control. Hereinafter, the configuration of each part of the internal combustion engine system ES according to the present embodiment will be described in more detail.

本実施形態においては、内燃機関１には、複数（４つ）の気筒１１が、直列に配列形成されている。また、この内燃機関１には、各気筒１１内に燃料を供給するためのインジェクタ１２が、各気筒１１に対応してそれぞれ設けられている。 In the present embodiment, the internal combustion engine 1 has a plurality (four) of cylinders 11 arranged in series. The internal combustion engine 1 is provided with injectors 12 for supplying fuel into the respective cylinders 11 corresponding to the respective cylinders 11.

吸気通路２及び排気通路３は、二段過給モードと単段過給モードとの間で過給モードを切り換え可能に構成されている。ここで、二段過給モードは、排気が高圧タービン４ａを経て低圧タービン５ａに供給されることで低圧コンプレッサ５ｂ及び高圧コンプレッサ４ｂにより過給される過給モードである。これに対し、単段過給モードは、排気が高圧タービン４ａをバイパスして低圧タービン５ａに供給されることで主として低圧コンプレッサ５ｂにより過給される過給モードである。 The intake passage 2 and the exhaust passage 3 are configured so that the supercharging mode can be switched between the two-stage supercharging mode and the single-stage supercharging mode. Here, the two-stage supercharging mode is a supercharging mode in which the exhaust gas is supplied to the low pressure turbine 5a through the high pressure turbine 4a and is supercharged by the low pressure compressor 5b and the high pressure compressor 4b. On the other hand, the single-stage supercharging mode is a supercharging mode in which exhaust gas is mainly supercharged by the low-pressure compressor 5b by bypassing the high-pressure turbine 4a and being supplied to the low-pressure turbine 5a.

具体的には、本実施形態の吸気通路２は、吸気マニホールド２１と、主吸気通路２２と、吸気バイパス通路２３と、吸気切換弁２４と、を備えている。主吸気通路２２は、吸気マニホールド２１と、高圧コンプレッサ４ｂと、低圧コンプレッサ５ｂと、を直列的に接続するように設けられている。 Specifically, the intake passage 2 of the present embodiment includes an intake manifold 21, a main intake passage 22, an intake bypass passage 23, and an intake switching valve 24. The main intake passage 22 is provided so as to connect the intake manifold 21, the high-pressure compressor 4b, and the low-pressure compressor 5b in series.

吸気バイパス通路２３は、主吸気通路２２における高圧コンプレッサ４ｂと低圧コンプレッサ５ｂとの間の位置と、高圧コンプレッサ４ｂよりも下流側の位置と、を接続することで、低圧コンプレッサ５ｂを経た吸気が高圧コンプレッサ４ｂをバイパスして吸気マニホールド２１に向かうように設けられている。この吸気バイパス通路２３には、吸気切換弁２４が介装されている。この吸気切換弁２４は、その開度に応じて、吸気バイパス通路２３における流路断面積を調整するようになっている。 The intake bypass passage 23 connects a position between the high-pressure compressor 4b and the low-pressure compressor 5b in the main intake passage 22 and a position downstream of the high-pressure compressor 4b, so that the intake air that has passed through the low-pressure compressor 5b is high-pressure. The compressor 4 b is bypassed and is provided to the intake manifold 21. An intake switching valve 24 is interposed in the intake bypass passage 23. The intake air switching valve 24 adjusts the cross-sectional area of the intake air bypass passage 23 in accordance with the opening degree.

本実施形態の排気通路３は、排気マニホールド３１と、主排気通路３２と、高圧側排気バイパス通路３３と、低圧側排気バイパス通路３４と、排気制御弁３５と、低圧タービンバイパス弁３６と、を備えている。主排気通路３２は、排気マニホールド３１と、高圧タービン４ａと、低圧タービン５ａと、を直列的に接続するように設けられている。 The exhaust passage 3 of the present embodiment includes an exhaust manifold 31, a main exhaust passage 32, a high pressure side exhaust bypass passage 33, a low pressure side exhaust bypass passage 34, an exhaust control valve 35, and a low pressure turbine bypass valve 36. I have. The main exhaust passage 32 is provided so as to connect the exhaust manifold 31, the high pressure turbine 4a, and the low pressure turbine 5a in series.

高圧側排気バイパス通路３３は、高圧タービン４ａをバイパスして排気マニホールド３１と低圧タービン５ａとを接続するように設けられている。具体的には、高圧側排気バイパス通路３３は、主排気通路３２における高圧タービン４ａと低圧タービン５ａとの間の位置と、排気マニホールド３１と、を接続するように設けられている。すなわち、高圧側排気バイパス通路３３は、高圧ターボチャージャ４をバイパスして低圧ターボチャージャ５に排気を供給し得るようになっている。 The high pressure side exhaust bypass passage 33 is provided so as to bypass the high pressure turbine 4a and connect the exhaust manifold 31 and the low pressure turbine 5a. Specifically, the high-pressure side exhaust bypass passage 33 is provided so as to connect the position between the high-pressure turbine 4 a and the low-pressure turbine 5 a in the main exhaust passage 32 and the exhaust manifold 31. That is, the high-pressure side exhaust bypass passage 33 can supply exhaust gas to the low-pressure turbocharger 5 by bypassing the high-pressure turbocharger 4.

低圧側排気バイパス通路３４は、低圧タービン５ａをバイパスするように設けられている。具体的には、低圧側排気バイパス通路３４は、主排気通路３２における、高圧タービン４ａと低圧タービン５ａとの間の位置と、低圧タービン５ａよりも下流側の位置と、を接続するように設けられている。 The low pressure side exhaust bypass passage 34 is provided so as to bypass the low pressure turbine 5a. Specifically, the low pressure side exhaust bypass passage 34 is provided so as to connect a position between the high pressure turbine 4a and the low pressure turbine 5a in the main exhaust passage 32 and a position downstream of the low pressure turbine 5a. It has been.

高圧側排気バイパス通路３３には、排気制御弁３５が介装されている。排気制御弁３５は、その開度に応じて、高圧側排気バイパス通路３３における流路断面積を調整するようになっている。すなわち、この排気制御弁３５は、その開度に応じて高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５に対する排気の供給状態を調整することで、過給モードを切り換える（過給状態を調整する）ようになっている。 An exhaust control valve 35 is interposed in the high pressure side exhaust bypass passage 33. The exhaust control valve 35 adjusts the flow path cross-sectional area in the high-pressure side exhaust bypass passage 33 according to the opening degree. That is, the exhaust control valve 35 switches the supercharging mode (adjusts the supercharging state) by adjusting the supply state of exhaust gas to the high pressure turbocharger 4 and the low pressure turbocharger 5 according to the opening degree. It has become.

低圧側排気バイパス通路３４には、低圧タービンバイパス弁３６が介装されている。この低圧タービンバイパス弁３６は、その開度に応じて低圧側排気バイパス通路３４における流路断面積を調整することで、高圧ターボチャージャ４及び低圧ターボチャージャ５に対する排気の供給状態を制御するようになっている。すなわち、この低圧タービンバイパス弁３６は、その開度に応じて、低圧ターボチャージャ５をバイパスする排気の流量を調整するようになっている。 A low pressure turbine bypass valve 36 is interposed in the low pressure side exhaust bypass passage 34. The low-pressure turbine bypass valve 36 controls the supply state of exhaust gas to the high-pressure turbocharger 4 and the low-pressure turbocharger 5 by adjusting the cross-sectional area of the low-pressure side exhaust bypass passage 34 according to the opening degree. It has become. That is, the low-pressure turbine bypass valve 36 adjusts the flow rate of the exhaust gas that bypasses the low-pressure turbocharger 5 according to the opening degree.

主排気通路３２には、また、排気浄化触媒３７が介装されている。排気浄化触媒３７は、低圧側排気バイパス通路３４の排気通流方向における下流側の端部と主排気通路３２とが合流する部分、及び、低圧タービン５ａよりも、排気通流方向における下流側に設けられている。 An exhaust purification catalyst 37 is also interposed in the main exhaust passage 32. The exhaust purification catalyst 37 has a downstream end portion of the low pressure side exhaust bypass passage 34 in the exhaust flow direction and a portion where the main exhaust passage 32 merges, and a downstream side of the low pressure turbine 5a in the exhaust flow direction. Is provided.

本実施形態においては、高圧ターボチャージャ４は、いわゆる可変容量ターボチャージャとして構成されている。すなわち、高圧ターボチャージャ４は、排気によって回転駆動される高圧タービン４ａと、この高圧タービン４ａの回転によって回転駆動されることで給気を加圧する高圧コンプレッサ４ｂと、に加えて、可変ベーンノズル４１を備えている。可変ベーンノズル４１は、高圧ターボチャージャ４における高圧タービン４ａの排気入口に設けられていて、その開度に応じて、高圧タービン４ａにおけるＡ／Ｒ比を変更可能に構成されている。 In the present embodiment, the high-pressure turbocharger 4 is configured as a so-called variable capacity turbocharger. That is, the high-pressure turbocharger 4 includes a variable vane nozzle 41 in addition to a high-pressure turbine 4a that is rotationally driven by exhaust and a high-pressure compressor 4b that pressurizes supply air by being rotationally driven by the rotation of the high-pressure turbine 4a. I have. The variable vane nozzle 41 is provided at the exhaust inlet of the high-pressure turbine 4a in the high-pressure turbocharger 4, and is configured so that the A / R ratio in the high-pressure turbine 4a can be changed according to the opening degree.

低圧ターボチャージャ５は、高圧タービン４ａよりも排気通流方向における下流側にて通流する排気によって回転駆動される低圧タービン５ａと、かかる低圧タービン５ａの回転によって回転駆動されることで高圧コンプレッサ４ｂよりも給気通流方向における上流側にて給気を加圧する低圧コンプレッサ５ｂと、を備えている。 The low-pressure turbocharger 5 is rotationally driven by exhaust gas flowing downstream in the exhaust flow direction from the high-pressure turbine 4a, and is rotated by the rotation of the low-pressure turbine 5a, whereby the high-pressure compressor 4b. And a low-pressure compressor 5b that pressurizes the supply air upstream in the supply air flow direction.

ＥＧＲシステム６は、外部ＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ弁６２と、を備えている。外部ＥＧＲ通路６１は、吸気マニホールド２１と排気マニホールド３１とを接続するように設けられている。ＥＧＲ弁６２は、外部ＥＧＲ通路６１に介装されている。このＥＧＲ弁６２は、その開度に応じて、吸気に対する排気再循環状態（すなわちＥＧＲ率）を調整するようになっている。 The EGR system 6 includes an external EGR passage 61 and an EGR valve 62. The external EGR passage 61 is provided so as to connect the intake manifold 21 and the exhaust manifold 31. The EGR valve 62 is interposed in the external EGR passage 61. The EGR valve 62 adjusts the exhaust gas recirculation state (that is, the EGR rate) with respect to the intake air in accordance with the opening degree.

＜＜制御装置＞＞
制御装置７は、本発明の過給圧制御手段及びＥＧＲ制御手段を構成する、電子コントロールユニット７０（以下、「ＥＣＵ７０」と略称する。）を備えている。 << Control device >>
The control device 7 includes an electronic control unit 70 (hereinafter abbreviated as “ECU 70”) that constitutes the supercharging pressure control means and the EGR control means of the present invention.

ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７０ａと、ＲＯＭ７０ｂと、ＲＡＭ７０ｃと、バックアップＲＡＭ７０ｄと、インターフェース７０ｅと、双方向バス７０ｆと、を備えている。ＣＰＵ７０ａ、ＲＯＭ７０ｂ、ＲＡＭ７０ｃ、バックアップＲＡＭ７０ｄ、及びインターフェース７０ｅは、双方向バス７０ｆによって互いに接続されている。 The ECU 70 includes a CPU 70a, a ROM 70b, a RAM 70c, a backup RAM 70d, an interface 70e, and a bidirectional bus 70f. The CPU 70a, ROM 70b, RAM 70c, backup RAM 70d, and interface 70e are connected to each other by a bidirectional bus 70f.

ＣＰＵ７０ａは、内燃機関システムＥＳにおける各部の動作を制御するためのルーチン（プログラム）を実行するように構成されている。ＲＯＭ７０ｂには、ＣＰＵ７０ａが実行するルーチン、及びこのルーチン実行の際に参照されるマップ等（マップの他、テーブルや関係式等を含む。以下同様。）やパラメータその他のデータが、予め格納されている。 The CPU 70a is configured to execute a routine (program) for controlling the operation of each part in the internal combustion engine system ES. The ROM 70b stores in advance a routine executed by the CPU 70a, a map referred to when the routine is executed (including maps, tables, relational expressions, and the like; the same applies hereinafter), parameters, and other data. Yes.

ＲＡＭ７０ｃは、ＣＰＵ７０ａがルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ７０ｄは、電源が投入された状態でＣＰＵ７０ａがルーチンを実行する際にデータを適宜格納するとともに、この格納されたデータを電源遮断後も保持するように構成されている。 The RAM 70c is configured to temporarily store data as necessary when the CPU 70a executes a routine. The backup RAM 70d is configured to appropriately store data when the CPU 70a executes a routine while the power is turned on, and to retain the stored data even after the power is shut off.

インターフェース７０ｅは、後述の各種センサと電気的に接続されていて、これらのセンサからの検出信号をＣＰＵ７０ａに伝達するように構成されている。また、インターフェース７０ｅは、インジェクタ１２、吸気切換弁２４、排気制御弁３５、低圧タービンバイパス弁３６、可変ベーンノズル４１、ＥＧＲ弁６２、等の動作部と電気的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための動作信号をＣＰＵ７０ａからこれらの動作部に伝達し得るように構成されている。 The interface 70e is electrically connected to various sensors described below, and is configured to transmit detection signals from these sensors to the CPU 70a. The interface 70e is electrically connected to operating parts such as the injector 12, the intake air switching valve 24, the exhaust control valve 35, the low pressure turbine bypass valve 36, the variable vane nozzle 41, the EGR valve 62, and the like. The CPU 70a can transmit an operation signal for operating the control unit to these operation units.

すなわち、ＥＣＵ７０は、各種のセンサの出力信号に基づいて内燃機関１の運転状態を取得し、この運転状態に基づいて上述の動作部の動作状態を制御することで、燃料噴射量、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、過給圧、過給モード、等を制御するように構成されている。 That is, the ECU 70 acquires the operating state of the internal combustion engine 1 based on the output signals of various sensors, and controls the operating state of the above-described operating unit based on this operating state, thereby allowing the fuel injection amount and the fuel injection timing. , EGR rate, supercharging pressure, supercharging mode, and the like are controlled.

アクセル開度センサ７１は、運転者によって操作されるアクセルペダル７１ａの操作量を表す信号（アクセルペダル操作量Accp）を出力するようになっている。クランクポジションセンサ７２は、内燃機関１の内部に設けられた図示しないクランクシャフトの回転角度に応じた波形の信号を出力することでＣＰＵ７０ａによって機関回転数Ｎｅが取得されるように、内燃機関１に装着されている。 The accelerator opening sensor 71 outputs a signal (accelerator pedal operation amount Accp) indicating the amount of operation of the accelerator pedal 71a operated by the driver. The crank position sensor 72 outputs a signal having a waveform corresponding to the rotation angle of a crankshaft (not shown) provided inside the internal combustion engine 1 so that the engine speed Ne is acquired by the CPU 70a. It is installed.

吸入空気の単位時間あたりの質量流量（吸入空気流量Ｇａ）に応じた出力電圧を発生するエアフローメータ７３は、吸気通路２における低圧タービン５ａよりも上流側に設けられている。吸気圧力すなわち過給圧を検出する過給圧センサ７４は、吸気マニホールド２１に装着されている。 An air flow meter 73 that generates an output voltage corresponding to the mass flow rate of intake air per unit time (intake air flow rate Ga) is provided upstream of the low-pressure turbine 5 a in the intake passage 2. A supercharging pressure sensor 74 that detects the intake pressure, that is, the supercharging pressure, is attached to the intake manifold 21.

外部ＥＧＲ通路６１には、ＥＧＲ温度センサ７５及びＥＧＲ圧力センサ７６が介装されている。ＥＧＲ温度センサ７５は、外部ＥＧＲ通路６１を通流するＥＧＲガスの温度に応じた出力を生じるように構成されている。ＥＧＲ圧力センサ７６は、外部ＥＧＲ通路６１内のＥＧＲガスの圧力に応じた出力を生じるように構成されている。 An EGR temperature sensor 75 and an EGR pressure sensor 76 are interposed in the external EGR passage 61. The EGR temperature sensor 75 is configured to generate an output corresponding to the temperature of the EGR gas flowing through the external EGR passage 61. The EGR pressure sensor 76 is configured to generate an output corresponding to the pressure of the EGR gas in the external EGR passage 61.

主排気通路３２には、空燃比センサ７７が介装されている。空燃比センサ７７は、排気浄化触媒３７よりも、排気通流方向における下流側に設けられている。この空燃比センサ７７は、通流する排気の空燃比（酸素濃度）に応じた出力を生じるように構成されている。 An air-fuel ratio sensor 77 is interposed in the main exhaust passage 32. The air-fuel ratio sensor 77 is provided downstream of the exhaust purification catalyst 37 in the exhaust flow direction. The air-fuel ratio sensor 77 is configured to generate an output corresponding to the air-fuel ratio (oxygen concentration) of the exhaust gas flowing therethrough.

＜動作＞
次に、上述の構成を備えた本実施形態の制御装置７の動作の具体例について説明する。図２は、図１に示されている制御装置７（ＥＣＵ７０すなわちＣＰＵ７０ａ）によって実行される過給圧制御に用いられるマップである。かかるマップは、実験や計算機シミュレーションによって予め作成され、ＲＯＭ７０ｂに格納されている。なお、図中、Ｑは燃料噴射量を示すものとする。また、「ＶＮ」は可変ベーンノズル４１を、「ＥＣＶ」は排気制御弁３５を、それぞれ示すものとする（他の図においても同様である）。 <Operation>
Next, a specific example of the operation of the control device 7 of the present embodiment having the above-described configuration will be described. FIG. 2 is a map used for supercharging pressure control executed by the control device 7 (ECU 70 or CPU 70a) shown in FIG. Such a map is created in advance by experiment or computer simulation and stored in the ROM 70b. In the figure, Q indicates the fuel injection amount. “VN” indicates the variable vane nozzle 41, and “ECV” indicates the exhaust control valve 35 (the same applies to other drawings).

基本的には、ＥＣＵ７０は、ＥＧＲ弁６２の開度を調整することで、ＥＧＲ率を制御する。具体的には、ＥＣＵ７０は、各種センサの出力とＲＯＭ７０ｂに格納された各種マップ等とに基づいて目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率とを取得し、取得された目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との偏差に基づいてＥＧＲ弁６２の開度を制御する（通常のＥＧＲ制御の詳細については、周知あるいは公知であって、例えば、特開平１１−３０１５５号公報等参照。）。 Basically, the ECU 70 controls the EGR rate by adjusting the opening degree of the EGR valve 62. Specifically, the ECU 70 acquires the target EGR rate and the actual EGR rate based on the outputs of the various sensors and various maps stored in the ROM 70b, and the deviation between the acquired target EGR rate and the actual EGR rate. The degree of opening of the EGR valve 62 is controlled based on the above (details of normal EGR control are known or publicly known, see, for example, JP-A-11-30155).

また、図２に示されているように、ＥＣＵ７０は、機関負荷（燃料噴射量Ｑ）及び機関回転数Ｎｅに応じて排気制御弁３５及び可変ベーンノズル４１の開度を調整することで、過給圧を制御する。 Further, as shown in FIG. 2, the ECU 70 adjusts the opening degree of the exhaust control valve 35 and the variable vane nozzle 41 according to the engine load (fuel injection amount Q) and the engine speed Ne, thereby supercharging. Control the pressure.

具体的には、低機関回転数領域（図中一点鎖線よりも左側の領域）においては、ＥＣＵ７０は、排気制御弁３５を全閉としつつ、可変ベーンノズル４１の開度の調整により過給圧を制御する。一方、機関回転数の上昇に伴って可変ベーンノズル４１が全開に達した場合（運転状態が図中一点鎖線よりも右側の領域に入った場合）、ＥＣＵ７０は、可変ベーンノズル４１を全開に維持しつつ、排気制御弁３５の開度の調整により過給圧を制御する。 Specifically, in the low engine speed region (the region on the left side of the chain line in the figure), the ECU 70 increases the boost pressure by adjusting the opening of the variable vane nozzle 41 while fully closing the exhaust control valve 35. Control. On the other hand, when the variable vane nozzle 41 reaches full open as the engine speed increases (when the operating state enters the region on the right side of the dashed line in the figure), the ECU 70 keeps the variable vane nozzle 41 fully open. The supercharging pressure is controlled by adjusting the opening degree of the exhaust control valve 35.

このように、本実施形態においては、機関回転数の上昇に伴う過給状態の推移に関し、まず排気制御弁３５が全閉に固定されつつ可変ベーンノズル４１の開度が調整され、可変ベーンノズル４１が全開に達した後に排気制御弁３５の開度が調整される。 Thus, in this embodiment, regarding the transition of the supercharging state accompanying the increase in the engine speed, first, the opening degree of the variable vane nozzle 41 is adjusted while the exhaust control valve 35 is fixed fully closed, and the variable vane nozzle 41 is After reaching full open, the opening degree of the exhaust control valve 35 is adjusted.

ここで、図中斜線ハッチングの部分は、ＥＧＲが実施される運転領域を示している。このＥＧＲ実施領域において、通常の過給圧制御によって設定された排気制御弁３５の開度のままでは実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に対して不足する事態が生じ得る（図中黒塗りの領域参照）。かかる事態は、特に、排気制御弁３５が全閉あるいは開度が小さく、且つ目標ＥＧＲ率が高い場合に顕著に生じ得る。 Here, the hatched portion in the figure indicates an operation region where EGR is performed. In this EGR execution region, there is a possibility that the actual EGR rate is insufficient with respect to the target EGR rate if the opening degree of the exhaust control valve 35 set by the normal supercharging pressure control is maintained (see the black region in the figure). ). Such a situation may occur particularly when the exhaust control valve 35 is fully closed or the opening degree is small and the target EGR rate is high.

過給圧が同じ条件では、排気制御弁３５の開度が大きいほど、排気圧が上昇する。その結果、排気圧と吸気圧との差が大きくなり、ＥＧＲガスが吸気に入りやすくなる。そこで、本実施形態においては、上述のような、通常の過給圧制御によって設定された排気制御弁３５の開度のままでは実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に対して不足する運転領域（図中黒塗りの領域：本発明の第一運転領域に対応する）においては、ＥＣＵ７０は、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率と一致するようにするために、排気制御弁３５の開度を開弁側に調整（補正）する。 Under the same supercharging pressure, the exhaust pressure increases as the opening of the exhaust control valve 35 increases. As a result, the difference between the exhaust pressure and the intake pressure is increased, and the EGR gas is easily absorbed. Therefore, in the present embodiment, the operating region where the actual EGR rate is insufficient with respect to the target EGR rate with the opening degree of the exhaust control valve 35 set by the normal supercharging pressure control as described above (in the drawing) In the black region (corresponding to the first operation region of the present invention), the ECU 70 increases the opening of the exhaust control valve 35 to the valve opening side so that the actual EGR rate matches the target EGR rate. Adjust (correct).

具体的には、低機関回転数領域においては、本来、排気制御弁３５は全閉とされる。これに対し、低機関回転数領域内の第一運転領域（図中左側の黒塗りの領域参照）においては、排気制御弁３５の開度が、全閉から若干開弁側に調整（補正）される。また、低機関回転数領域外の第一運転領域（図中右側の黒塗りの領域参照）においては、排気制御弁３５の開度が、通常の過給圧制御によって定められた値から若干開弁側に調整（補正）される。 Specifically, the exhaust control valve 35 is originally fully closed in the low engine speed region. On the other hand, in the first operating region within the low engine speed region (see the blacked region on the left side in the figure), the opening degree of the exhaust control valve 35 is adjusted (corrected) from fully closed to slightly opened. Is done. Further, in the first operating region outside the low engine speed region (see the blacked region on the right side in the figure), the opening degree of the exhaust control valve 35 is slightly opened from the value determined by the normal supercharging pressure control. It is adjusted (corrected) to the valve side.

これにより、実ＥＧＲ率がより良好に目標ＥＧＲ率に対して追従し得るようになる。特に、目標ＥＧＲ率が高い場合であっても、過給状態による影響を受けることなく、目標ＥＧＲ率が良好に達成され得るようになる。 As a result, the actual EGR rate can better follow the target EGR rate. In particular, even when the target EGR rate is high, the target EGR rate can be satisfactorily achieved without being affected by the supercharging state.

このとき、ＥＣＵ７０は、上述のような排気制御弁３５の開度の開弁側への調整に伴って、可変ベーンノズル４１の開度を閉弁側に調整（補正）する。これにより、実過給圧が目標過給圧と一致するように、過給圧が良好に制御される。 At this time, the ECU 70 adjusts (corrects) the opening degree of the variable vane nozzle 41 to the valve closing side with the adjustment of the opening degree of the exhaust control valve 35 to the valve opening side as described above. Thereby, the supercharging pressure is favorably controlled so that the actual supercharging pressure coincides with the target supercharging pressure.

以上のように、ＥＣＵ７０は、上述の第一運転領域において、ＥＧＲ弁６２に加えて排気制御弁３５の開度を調整することで実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率と一致するようにＥＧＲ率を制御するとともに、かかる排気制御弁３５の開度の調整に対応して可変ベーンノズル４１の開度を調整することで実過給圧が目標過給圧と一致するように過給圧を制御する。したがって、本実施形態の構成によれば、過給圧とＥＧＲ率とが、ともに良好に制御され得る。 As described above, the ECU 70 controls the EGR rate so that the actual EGR rate matches the target EGR rate by adjusting the opening degree of the exhaust control valve 35 in addition to the EGR valve 62 in the above-described first operation region. At the same time, by adjusting the opening of the variable vane nozzle 41 in response to the adjustment of the opening of the exhaust control valve 35, the supercharging pressure is controlled so that the actual supercharging pressure coincides with the target supercharging pressure. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, both the supercharging pressure and the EGR rate can be controlled well.

ここで、排気制御弁３５の開度は、以下に詳述するように、実過給圧及び実ＥＧＲ率がそれぞれ目標過給圧及び目標ＥＧＲ率と一致する範囲における最小の開度に設定されることが好ましい。 Here, as described in detail below, the opening degree of the exhaust control valve 35 is set to a minimum opening degree in a range where the actual boost pressure and the actual EGR rate coincide with the target boost pressure and the target EGR rate, respectively. It is preferable.

図３は、図１に示されている制御装置７（ＥＣＵ７０すなわちＣＰＵ７０ａ）によって実行される過給圧制御に用いられるマップである。かかるマップは、実験や計算機シミュレーションによって予め作成され、ＲＯＭ７０ｂに格納されている。 FIG. 3 is a map used for supercharging pressure control executed by the control device 7 (ECU 70, that is, CPU 70a) shown in FIG. Such a map is created in advance by experiment or computer simulation and stored in the ROM 70b.

図中、二点鎖線で示されている曲線は、排気制御弁３５の開度が一定の条件下で、実過給圧が目標過給圧と一致するような、可変ベーンノズル４１の開度と目標ＥＧＲ率との関係を示している。最も左側の二点鎖線の曲線は、排気制御弁３５が全閉の場合に相当し、最も右側の二点鎖線の曲線は、排気制御弁３５が全開（開度が上限値）の場合に相当する。よって、図中ドットで塗りつぶされている領域は、目標過給圧及び目標ＥＧＲ率がともに達成された場合（実過給圧及び前記実ＥＧＲ率がそれぞれ目標過給圧及び前記目標ＥＧＲ率と一致する場合）にとり得る排気制御弁３５及び可変ベーンノズル４１の開度範囲を示すものとなる。 In the figure, the curve indicated by the two-dot chain line shows the opening degree of the variable vane nozzle 41 such that the actual supercharging pressure matches the target supercharging pressure under the condition that the opening degree of the exhaust control valve 35 is constant. The relationship with the target EGR rate is shown. The leftmost two-dot chain line curve corresponds to the case where the exhaust control valve 35 is fully closed, and the rightmost two-dot chain line curve corresponds to the case where the exhaust control valve 35 is fully open (the opening degree is the upper limit value). To do. Therefore, the area filled with dots in the figure shows that when both the target boost pressure and the target EGR rate are achieved (the actual boost pressure and the actual EGR rate match the target boost pressure and the target EGR rate, respectively) In this case, the opening range of the exhaust control valve 35 and the variable vane nozzle 41 that can be taken.

本実施形態においては、最小の排気制御弁３５の開度で目標過給圧及び目標ＥＧＲ率をともに達成できる、排気制御弁３５及び可変ベーンノズル４１の開度の組み合わせ（図中太い点線参照）が用いられる。これにより、過給圧及びＥＧＲ率の良好な制御が、可及的に低燃費で達成され得る。 In the present embodiment, a combination of the opening degrees of the exhaust control valve 35 and the variable vane nozzle 41 that can achieve both the target boost pressure and the target EGR rate with the minimum opening degree of the exhaust control valve 35 (see the thick dotted line in the figure). Used. Thereby, good control of the supercharging pressure and the EGR rate can be achieved with as low fuel consumption as possible.

なお、上述の第一運転領域とは異なる運転領域（本発明の第二運転領域に対応する）においては、ＥＣＵ７０は、通常のＥＧＲ制御及び過給圧制御を行う（通常の過給圧制御の詳細については、公知であって、例えば、特開２００５−１４６９０６号公報、特開２００５−３１５１６３号公報、等参照。）。 Note that, in an operation region different from the above-described first operation region (corresponding to the second operation region of the present invention), the ECU 70 performs normal EGR control and supercharging pressure control (normal supercharging pressure control). For details, it is well-known, For example, refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-146906, Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-315163, etc.).

＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。 <List of examples of modification>
Note that, as described above, the above-described embodiments are merely examples of typical embodiments of the present invention that the applicant has considered to be the best at the time of filing of the present application. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment. Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the above-described embodiment within the scope not changing the essential part of the present invention.

以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。 Hereinafter, some typical modifications will be exemplified.

もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、互いに複合的に適用され得る。 Needless to say, the modifications are not limited to those listed below. In addition, all or some of the plurality of modified examples can be combined with each other as appropriate within a technically consistent range.

本発明（特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの）は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、（先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。 The present invention (especially those expressed functionally and functionally in the constituent elements constituting the means for solving the problems of the present invention) is based on the above-described embodiment and the description of the following modifications. Should not be interpreted as limited. Such a limited interpretation is unacceptable and improper for imitators, while improperly harming the applicant's interests (rushing to file under a prior application principle).

例えば、本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他任意のタイプの内燃機関に適用可能である。気筒数、気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）、燃料供給方式も、特に限定はない。 For example, the present invention is applicable to gasoline engines, diesel engines, methanol engines, bioethanol engines, and any other type of internal combustion engine. The number of cylinders, cylinder arrangement system (series, V type, horizontally opposed), and fuel supply system are not particularly limited.

また、本発明は、上述の実施形態にて開示された具体的な制御態様に限定されるものではない。 Further, the present invention is not limited to the specific control mode disclosed in the above embodiment.

例えば、図２及び図３に示されているマップを用いる代わりに、図４及び図５に示されたフローチャートが実行されても良い。なお、フローチャートを示す図面においては、「ステップ」は“Ｓ”と略称されているものとする。 For example, instead of using the maps shown in FIGS. 2 and 3, the flowcharts shown in FIGS. 4 and 5 may be executed. In the drawing showing the flowchart, “step” is abbreviated as “S”.

図４は、図１に示されている制御装置７（ＥＣＵ７０すなわちＣＰＵ７０ａ）によって実行される、過給圧制御処理の一具体例を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a specific example of the supercharging pressure control process executed by the control device 7 (ECU 70, that is, the CPU 70a) shown in FIG.

ＣＰＵ７０ａは、図４に示されている過給圧制御ルーチン４００を、所定タイミングで実行する。ルーチン４００の処理が開始されると、まず、ステップ４１０にて、ＥＧＲが実施中であるか（すなわちＥＧＲ弁６２が開弁しているか）否かが判定される。 The CPU 70a executes a supercharging pressure control routine 400 shown in FIG. 4 at a predetermined timing. When the processing of the routine 400 is started, first, at step 410, it is determined whether or not EGR is being performed (that is, whether or not the EGR valve 62 is open).

ＥＧＲが実施中でない場合（すなわちＥＧＲ弁６２が全閉である場合：ステップ４１０＝Ｎｏ）、処理がステップ４２０に進行し、通常の過給圧フィードバック制御が行われ、本ルーチンが一旦終了する。一方、ＥＧＲが実施中である場合（ステップ４１０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ４３０に進行し、図５に示されているＥＧＲ実施時過給圧制御が実行される。 When EGR is not being performed (that is, when the EGR valve 62 is fully closed: step 410 = No), the process proceeds to step 420, normal boost pressure feedback control is performed, and this routine is temporarily terminated. On the other hand, when the EGR is being performed (step 410 = Yes), the process proceeds to step 430, and the EGR execution supercharging pressure control shown in FIG. 5 is executed.

図５に示されているＥＧＲ実施時過給圧制御においては、まず、ステップ５１０にて、実過給圧Ｐimが目標過給圧Ｐim_tgtよりも高いか否かが判定される。なお、本例においては、実過給圧Ｐimは、過給圧センサ７４の出力に基づいて取得されたものである。 In the EGR execution supercharging pressure control shown in FIG. 5, first, at step 510, it is determined whether or not the actual supercharging pressure Pim is higher than the target supercharging pressure Pim_tgt. In this example, the actual boost pressure Pim is acquired based on the output of the boost pressure sensor 74.

実過給圧Ｐimが目標過給圧Ｐim_tgtよりも高い場合（ステップ５１０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ５２０に進行し、可変ベーンノズル４１が全開であるか否かが判定される。可変ベーンノズル４１が全開でない場合（ステップ５２０＝Ｎｏ）、処理がステップ５３０に進行して可変ベーンノズル４１が一段階開かれた後、本ルーチンが一旦終了する。可変ベーンノズル４１が全開に達した場合（ステップ５２０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ５４０に進行して排気制御弁３５が一段階開かれた後、本ルーチンが一旦終了する。 When the actual boost pressure Pim is higher than the target boost pressure Pim_tgt (step 510 = Yes), the process proceeds to step 520, and it is determined whether or not the variable vane nozzle 41 is fully open. When the variable vane nozzle 41 is not fully opened (step 520 = No), the process proceeds to step 530 and the variable vane nozzle 41 is opened by one stage, and then this routine is temporarily ended. When the variable vane nozzle 41 reaches full open (step 520 = Yes), the process proceeds to step 540 and the exhaust control valve 35 is opened by one stage, and then this routine is temporarily ended.

実過給圧Ｐimが目標過給圧Ｐim_tgt以下である場合（ステップ５１０＝Ｎｏ）、処理がステップ５５０に進行し、実過給圧Ｐimが目標過給圧Ｐim_tgtよりも低いか否かが判定される。実過給圧Ｐimが目標過給圧Ｐim_tgtよりも低い場合（ステップ５５０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ５６０に進行して可変ベーンノズル４１が一段階閉じられた後、本ルーチンが一旦終了する。 When the actual boost pressure Pim is equal to or lower than the target boost pressure Pim_tgt (step 510 = No), the process proceeds to step 550, and it is determined whether or not the actual boost pressure Pim is lower than the target boost pressure Pim_tgt. The When the actual supercharging pressure Pim is lower than the target supercharging pressure Pim_tgt (step 550 = Yes), the process proceeds to step 560 and the variable vane nozzle 41 is closed by one step, and then this routine is temporarily ended.

実過給圧Ｐimが目標過給圧Ｐim_tgtと等しい場合（ステップ５１０＝Ｎｏ、ステップ５５０＝Ｎｏ）、処理がステップ５７０に進行し、実ＥＧＲ率EGRrが目標ＥＧＲ率EGRr_tgtよりも低いか否かが判定される。なお、目標ＥＧＲ率EGRr_tgtは、アクセル開度センサ７１の出力（アクセルペダル操作量Accp）及びクランクポジションセンサ７２の出力（機関回転数Ｎｅ）をパラメータとして、マップに基づいて決定される。また、実ＥＧＲ率EGRrは、クランクポジションセンサ７２、エアフローメータ７３、及び空燃比センサ７７の出力に基づいて取得される。 When the actual boost pressure Pim is equal to the target boost pressure Pim_tgt (step 510 = No, step 550 = No), the process proceeds to step 570, and whether or not the actual EGR rate EGRr is lower than the target EGR rate EGRr_tgt. Determined. The target EGR rate EGRr_tgt is determined based on the map using the output of the accelerator opening sensor 71 (accelerator pedal operation amount Accp) and the output of the crank position sensor 72 (engine speed Ne) as parameters. The actual EGR rate EGRr is acquired based on the outputs of the crank position sensor 72, the air flow meter 73, and the air-fuel ratio sensor 77.

実ＥＧＲ率EGRrが目標ＥＧＲ率EGRr_tgtよりも低い場合（ステップ５７０＝Ｙｅｓ）、現在の運転領域が上述の第一運転領域であって、実ＥＧＲ率EGRrが目標ＥＧＲ率EGRr_tgtに対して不足する事態が生じていることとなる。よって、この場合、処理がステップ５８０に進行する。 When the actual EGR rate EGRr is lower than the target EGR rate EGRr_tgt (step 570 = Yes), the current operation region is the first operation region described above, and the actual EGR rate EGRr is insufficient with respect to the target EGR rate EGRr_tgt. Will occur. Therefore, in this case, the process proceeds to step 580.

ステップ５８０においては、ＥＧＲガスが吸気に入りやすくなるように、排気制御弁３５が一段階開かれるとともに、これに伴う実過給圧Ｐimの目標過給圧Ｐim_tgtからのずれを補償するために、可変ベーンノズル４１の開度が閉側に補正される。その後、本ルーチンが一旦終了する。 In step 580, the exhaust control valve 35 is opened by one stage so that the EGR gas can be absorbed easily, and variable in order to compensate for the deviation of the actual boost pressure Pim from the target boost pressure Pim_tgt. The opening degree of the vane nozzle 41 is corrected to the closed side. Thereafter, this routine is temporarily terminated.

一方、実ＥＧＲ率EGRrが目標ＥＧＲ率EGRr_tgtに達している場合（ステップ５７０＝Ｎｏ）、処理がステップ５９０に進行し、可変ベーンノズル４１及び排気制御弁３５の開度の組み合わせが決定され、これがベース開度として設定された後、本ルーチンが一旦終了する。 On the other hand, when the actual EGR rate EGRr has reached the target EGR rate EGRr_tgt (step 570 = No), the process proceeds to step 590, and the combination of the opening degrees of the variable vane nozzle 41 and the exhaust control valve 35 is determined. After being set as the opening, this routine is temporarily terminated.

なお、上述のフローチャートの処理は、適宜変更され得る。例えば、実ＥＧＲ率EGRrは、ＥＧＲ温度センサ７５及びＥＧＲ圧力センサ７６の出力に基づいて取得され得る。 In addition, the process of the above-mentioned flowchart can be changed suitably. For example, the actual EGR rate EGRr can be acquired based on the outputs of the EGR temperature sensor 75 and the EGR pressure sensor 76.

その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。 Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the scope of the present invention as long as they do not change the essential part of the present invention. In addition, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, the elements expressed in terms of operation and function are the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications, It includes any structure that can realize this action / function.

さらに、本明細書にて引用した先行出願や公報の開示内容（明細書及び図面を含む）は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。 Furthermore, the disclosure content (including the specification and drawings) of the prior applications and publications cited in this specification may be incorporated as a part of this specification.

ＥＳ…内燃機関システム
１…内燃機関２…吸気通路３…排気通路
３３…高圧側排気バイパス通路（バイパス通路）３５…排気制御弁
４…高圧ターボチャージャ（第一過給機）４ａ…高圧タービン（第一タービン）
４１…可変ベーンノズル（可変ノズル）
５…低圧ターボチャージャ（第二過給機）５ａ…低圧タービン（第二タービン）
６…ＥＧＲシステム６１…外部ＥＧＲ通路６２…ＥＧＲ弁
７…制御システム７０…ＥＣＵ（過給圧制御手段・ＥＧＲ制御手段） ES ... Internal combustion engine system 1 ... Internal combustion engine 2 ... Intake passage 3 ... Exhaust passage 33 ... High pressure side exhaust bypass passage (bypass passage) 35 ... Exhaust control valve 4 ... High pressure turbocharger (first supercharger) 4a ... High pressure turbine ( First turbine)
41 ... Variable vane nozzle (variable nozzle)
5 ... Low pressure turbocharger (second turbocharger) 5a ... Low pressure turbine (second turbine)
6 ... EGR system 61 ... External EGR passage 62 ... EGR valve 7 ... Control system 70 ... ECU (supercharging pressure control means / EGR control means)

特開平４−１７７４３号公報JP-A-4-17743 特開２００５−１４６９０６号公報JP-A-2005-146906 特開２００５−３１５１６３号公報JP 2005-315163 A 特開２００５−３３０８１１号公報JP-A-2005-330811

Claims

内燃機関と、
この内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装された第一過給機及び第二過給機と、
前記第一過給機をバイパスする排気の流量を調整することで、前記第一過給機及び前記第二過給機に対する排気の供給状態を制御するように、前記排気通路に介装された、排気制御弁と、
前記吸気通路と前記排気通路とを接続する外部ＥＧＲ通路に介装された、ＥＧＲ弁と、
を備えた内燃機関システムを制御する、内燃機関システム制御装置であって、
前記排気制御弁及び前記第一過給機の排気入口に設けられた可変ノズルの開度を調整することで、過給圧を制御する、過給圧制御手段と、
前記ＥＧＲ弁及び前記排気制御弁の開度を調整することで、吸気に対する排気再循環状態を制御する、ＥＧＲ制御手段と、
を備えたことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 An internal combustion engine;
A first supercharger and a second supercharger interposed in the intake passage and the exhaust passage of the internal combustion engine;
The exhaust passage is interposed so as to control the supply state of the exhaust gas to the first supercharger and the second supercharger by adjusting the flow rate of the exhaust gas bypassing the first supercharger. An exhaust control valve,
An EGR valve interposed in an external EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage;
An internal combustion engine system control device for controlling an internal combustion engine system comprising:
A supercharging pressure control means for controlling a supercharging pressure by adjusting an opening of a variable nozzle provided at an exhaust inlet of the exhaust control valve and the first supercharger;
EGR control means for controlling an exhaust gas recirculation state with respect to intake air by adjusting the opening degree of the EGR valve and the exhaust control valve;
An internal combustion engine system control device comprising:

請求項１に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記ＥＧＲ制御手段は、
前記排気制御弁の開度の調整を行わないと実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に対して不足する第一運転領域においては、前記ＥＧＲ弁及び前記排気制御弁の開度を調整することで、吸気に対する排気再循環状態を制御する一方、
前記排気制御弁の開度の調整を行わなくても前記実ＥＧＲ率が前記目標ＥＧＲ率と一致する第二運転領域においては、前記排気制御弁の開度を調整することなく、吸気に対する排気再循環状態を制御する
ことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 The internal combustion engine system control device according to claim 1,
The EGR control means includes
In the first operation region where the actual EGR rate is insufficient with respect to the target EGR rate unless the opening of the exhaust control valve is adjusted, the intake of the intake air is adjusted by adjusting the opening of the EGR valve and the exhaust control valve. While controlling the exhaust gas recirculation condition for
Even if the opening degree of the exhaust control valve is not adjusted, in the second operation region where the actual EGR rate matches the target EGR rate, the exhaust gas recirculation with respect to the intake air is not adjusted without adjusting the opening degree of the exhaust control valve. An internal combustion engine system control device characterized by controlling a circulating state.

請求項２に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記第一運転領域においては、前記排気制御弁の開度を開弁側に調整し、
前記過給圧制御手段は、前記第二運転領域においては、低機関回転数領域にて前記排気制御弁を全閉としつつ前記可変ノズルの開度の調整により過給圧を制御する一方、前記可変ノズルが全開に達した場合は前記排気制御弁の開度の調整により過給圧を制御し、前記第一運転領域においては、前記ＥＧＲ制御手段による前記排気制御弁の開度の開弁側への調整に伴って前記可変ノズルの開度を閉弁側に調整する
ことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 An internal combustion engine system control device according to claim 2,
The EGR control means adjusts the opening of the exhaust control valve to the valve opening side in the first operation region,
In the second operating region, the supercharging pressure control means controls the supercharging pressure by adjusting the opening of the variable nozzle while fully closing the exhaust control valve in the low engine speed region, When the variable nozzle reaches full open, the boost pressure is controlled by adjusting the opening of the exhaust control valve. In the first operating region, the opening side of the exhaust control valve by the EGR control means The internal combustion engine system control device is characterized in that the opening degree of the variable nozzle is adjusted to the valve closing side in accordance with the adjustment to the position.

請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記排気制御弁の開度は、実過給圧及び前記実ＥＧＲ率がそれぞれ目標過給圧及び前記目標ＥＧＲ率と一致する範囲における最小の開度に設定されることを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 An internal combustion engine system control device according to any one of claims 1 to 3,
The opening of the exhaust control valve is set to a minimum opening in a range where the actual boost pressure and the actual EGR rate coincide with the target boost pressure and the target EGR rate, respectively. System controller.

請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載の、内燃機関システム制御装置であって、
前記第一過給機は、前記第二過給機における第二タービンよりも排気通流方向における上流側に配置された第一タービンを備え、
前記排気通路は、前記第一タービンをバイパスするように設けられたバイパス通路を備え、
前記排気制御弁は、前記バイパス通路に介装されたことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 An internal combustion engine system control device according to any one of claims 1 to 4,
The first supercharger includes a first turbine disposed on the upstream side in the exhaust flow direction from the second turbine in the second supercharger,
The exhaust passage includes a bypass passage provided to bypass the first turbine;
The internal combustion engine system control apparatus, wherein the exhaust control valve is interposed in the bypass passage.