JP2016148309A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直列に配置された2つのターボチャージャを有する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 having two turbochargers arranged in series.
従来、内燃機関の制御装置として、特許文献1に記載されたものが知られている。この内燃機関は、ディーゼルエンジンタイプのものであり、直列に配置された低圧段ターボチャージャ及び高圧段ターボチャージャと、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(以下「DPF」という)などを備えている。この内燃機関の吸気通路には、コンプレッサ・バイパス弁が設けられており、このコンプレッサ・バイパス弁によって、高圧段ターボチャージャのコンプレッサをバイパスするバイパス通路が開閉される。
Conventionally, what was described in
さらに、内燃機関の排気通路には、レギュレート弁及びウェイストゲート弁が設けられている。このレギュレート弁は、高圧段ターボチャージャのタービンをバイパスするバイパス通路の開度を変更するものであり、それにより、高圧段ターボチャージャによる過給度合いが変更される。また、ウェイストゲート弁は、低圧段ターボチャージャのタービンをバイパスするバイパス通路の開度を変更するものであり、それにより、低圧段ターボチャージャによる過給度合いが変更される。 Furthermore, a regulator valve and a waste gate valve are provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. This regulating valve changes the opening degree of the bypass passage that bypasses the turbine of the high-pressure stage turbocharger, whereby the degree of supercharging by the high-pressure stage turbocharger is changed. The waste gate valve changes the degree of opening of the bypass passage that bypasses the turbine of the low-pressure stage turbocharger, whereby the degree of supercharging by the low-pressure stage turbocharger is changed.
この制御装置では、内燃機関の運転中、ポスト噴射を実行することにより、DPFの再生制御が実行され、このDPFの再生制御では、内燃機関の減速時以外のときには、通常時再生制御が実行される。この通常時再生制御の場合、エンジン回転数及びエンジントルクの組み合わせで決まる運転域が、同文献の図3に示すマップのA領域及びB領域のいずれにあるかに応じて、レギュレート弁及びウェイストゲート弁の開度が制御される。 In this control apparatus, during the operation of the internal combustion engine, post-injection is executed to perform DPF regeneration control. In this DPF regeneration control, normal time regeneration control is performed at times other than during deceleration of the internal combustion engine. The In the normal regeneration control, the regulating valve and the waste are determined according to whether the operation range determined by the combination of the engine speed and the engine torque is in the A region or the B region of the map shown in FIG. The opening degree of the gate valve is controlled.
すなわち、運転域がA領域にあるときには、高圧段ターボチャージャによる過給動作を主に実行するために、レギュレート弁が閉じ側に制御されるとともに、ウェイストゲート弁が全開状態に制御される。一方、運転域がB領域にあるときには、低圧段ターボチャージャのみによる過給動作を実行するために、レギュレート弁が開き側に制御されるとともに、ウェイストゲート弁が全閉状態に制御される。 That is, when the operating region is in the A region, the regulator valve is controlled to the closed side and the waste gate valve is controlled to the fully open state in order to mainly perform the supercharging operation by the high-pressure stage turbocharger. On the other hand, when the operation region is in the region B, in order to perform the supercharging operation only by the low-pressure stage turbocharger, the regulator valve is controlled to the open side, and the waste gate valve is controlled to the fully closed state.
一般に、ポスト噴射によるDPFの再生制御を実行する場合、DPFの再生効率の観点から、可能な限り高温の排ガスをDPFに供給することが望ましい。これに対して、上記特許文献1の制御装置によれば、運転域がA領域にあるときすなわち低負荷の運転域にあるときには、レギュレート弁が閉じ側に制御される関係上、排ガスの熱エネルギが高圧段ターボチャージャのタービンに奪われてしまい、その分、DPFに供給される排ガス温度が低下することで、DPFの再生効率の低下を招いてしまう。その結果、DPFの再生制御の実行時間が長くなることで、燃費の悪化を招いてしまうとともに、未燃燃料がエンジンオイルに混入する、いわゆるオイルダイリューションが発生してしまう。この問題は、DPFの再生制御に限らず、NOx吸着触媒などの排ガス浄化装置において、高温の排ガスを供給することで、排ガス浄化性能を回復させるときにも発生するおそれがある。
Generally, when performing DPF regeneration control by post injection, it is desirable to supply exhaust gas as hot as possible to the DPF from the viewpoint of DPF regeneration efficiency. On the other hand, according to the control device of
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、排ガス浄化装置の排ガス浄化性能を回復させる場合において、内燃機関が比較的、低負荷の運転域にあるときでも、排ガス浄化性能を効率よく回復させることができ、良好な燃費を確保することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In the case where the exhaust gas purification performance of the exhaust gas purification apparatus is restored, the exhaust gas purification performance is efficiently improved even when the internal combustion engine is in a relatively low load operating region. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can be well recovered and can ensure good fuel consumption.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、低圧コンプレッサ(LPコンプレッサ8a)及び低圧タービン(LPタービン8b)を有する低圧段ターボチャージャ8と、低圧コンプレッサよりも下流側の吸気通路6に設けられた高圧コンプレッサ(HPコンプレッサ9a)及び低圧タービンよりも上流側の排気通路13に設けられた高圧タービン(HPタービン9b)を有する高圧段ターボチャージャ9と、吸気通路6の高圧コンプレッサをバイパスする高圧コンプレッサ・バイパス通路(コンプレッサ・バイパス通路6a)を開閉する高圧コンプレッサ・バイパス弁(コンプレッサ・バイパス弁10)と、排気通路13の高圧タービンをバイパスする高圧タービン・バイパス通路(HPタービン・バイパス通路13b)を開閉する高圧タービン・バイパス弁(HPタービン・バイパス弁15)と、低圧タービンよりも下流側の排気通路13に設けられ、排ガスを浄化する排ガス浄化装置(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ31)と、を備えた内燃機関3の制御装置1であって、排ガス浄化装置の排ガス浄化能力を回復させるために、排ガス浄化装置に供給される排ガスの温度を上昇させる排ガス昇温制御を実行する排ガス昇温制御手段(ECU2、ステップ11)と、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関3の運転域が所定の第1運転域A1にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁(コンプレッサ・バイパス弁10)を閉弁状態に制御するとともに、高圧タービン・バイパス弁(HPタービン・バイパス弁15)を開弁状態に制御する第1過給制御を実行する第1過給制御手段(ECU2、ステップ20〜22)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この内燃機関の制御装置によれば、排ガス浄化装置の排ガス浄化能力を回復させるために、排ガス浄化装置に供給される排ガスの温度を上昇させる排ガス昇温制御が実行される。さらに、この排ガス昇温制御の実行中、内燃機関の運転域が所定の第1運転域にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第1過給制御が実行されるので、排ガス昇温制御によって昇温された排ガスは、高圧タービン側にほとんど流れることなく、高圧タービン・バイパス通路側に主に流れた後、最終的に、排ガス浄化装置に流れ込むことになる。したがって、この所定の第1運転域を比較的、低負荷の運転域に設定することによって、内燃機関の運転域がそのような低負荷の運転域にあるときでも、特許文献1の場合と異なり、排ガスの熱エネルギが高圧段ターボチャージャの高圧タービンに奪われるのを抑制でき、昇温状態の排ガスを、その温度低下度合いを抑制しながら、排ガス浄化装置に供給することができる。その結果、排ガス浄化装置における排ガス浄化性能を効率よく回復させることができ、排ガス昇温制御の実行時間を短縮できることで、良好な燃費を確保することができるとともに、排ガス昇温制御としてポスト噴射を実行する場合には、ポスト噴射に起因するオイルダイリューションの発生を抑制することができる。
According to the control device for the internal combustion engine, the exhaust gas temperature raising control for increasing the temperature of the exhaust gas supplied to the exhaust gas purification device is executed in order to recover the exhaust gas purification capability of the exhaust gas purification device. Further, during the exhaust gas temperature raising control, when the operating range of the internal combustion engine is in the predetermined first operating range, the high pressure compressor / bypass valve is controlled to be closed and the high pressure turbine / bypass valve is opened. Since the first supercharging control to control the state is executed, the exhaust gas heated by the exhaust gas temperature raising control hardly flows to the high pressure turbine side and flows mainly to the high pressure turbine bypass passage side, and then finally Therefore, it will flow into the exhaust gas purification device. Therefore, by setting the predetermined first operating range to a relatively low load operating range, even when the operating range of the internal combustion engine is in such a low load operating range, unlike the case of
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1において、高圧段ターボチャージャ9は、高圧タービン(HPタービン9b)の近傍に設けられた可変ベーン9dを有する可変容量式ターボチャージャであり、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関3の運転域が所定の第1運転域A1よりも高負荷側の所定の第2運転域A2にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁(コンプレッサ・バイパス弁10)及び高圧タービン・バイパス弁(HPタービン・バイパス弁15)を閉弁状態に制御するとともに、可変ベーン9dを内燃機関3の運転状態に応じた開度に制御する第2過給制御を実行する第2過給制御手段(ECU2、ステップ20,23,24)をさらに備えることを特徴とする。
The invention according to
この内燃機関の制御装置によれば、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関の運転域が所定の第1運転域よりも高負荷側の所定の第2運転域にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁及び高圧タービン・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、可変ベーンを内燃機関の運転状態に応じた開度に制御する第2過給制御が実行される。このように、第2過給制御を実行した場合、高圧タービン・バイパス弁が閉弁状態に制御された状態で、可変ベーンが内燃機関の運転状態に応じた開度に制御されるので、高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第1過給制御の場合よりも、高圧段ターボチャージャによる過給効果が大きくなり、内燃機関の出力が上昇することになる。その際、内燃機関の運転域が所定の第1運転域にあるときでも、所定の第2運転域にあるときでも、高圧コンプレッサ・バイパス弁が閉弁状態に制御されるので、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、内燃機関の運転域が所定の第1運転域から所定の第2運転域に移行したときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁と高圧段ターボチャージャの応答遅れの影響を受けることなく、エンジン出力を迅速に上昇させることができる。それにより、良好なスロットル・レスポンスを確保することができ、商品性を向上させることができる。 According to the control device for an internal combustion engine, when the exhaust gas temperature raising control is being performed, when the operating range of the internal combustion engine is in the predetermined second operating range on the higher load side than the predetermined first operating range, While controlling the bypass valve and the high-pressure turbine / bypass valve to be closed, second supercharging control for controlling the variable vane to an opening degree corresponding to the operating state of the internal combustion engine is executed. As described above, when the second supercharging control is executed, the variable vane is controlled to the opening degree according to the operating state of the internal combustion engine in a state where the high pressure turbine bypass valve is controlled to be in the closed state. Compared with the first supercharging control in which the turbine bypass valve is controlled to be opened, the supercharging effect by the high-pressure stage turbocharger is increased, and the output of the internal combustion engine is increased. At this time, the high pressure compressor / bypass valve is controlled to be closed regardless of whether the operating range of the internal combustion engine is in the predetermined first operating range or the predetermined second operating range. Response of the high-pressure compressor / bypass valve and the high-pressure stage turbocharger when the operating load increases due to operation or the like and the operating range of the internal combustion engine shifts from the predetermined first operating range to the predetermined second operating range. The engine output can be quickly increased without being affected by the delay. As a result, a good throttle response can be ensured, and the merchantability can be improved.
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1において、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関の運転域が所定の第1運転域A1よりも高負荷側の所定の第2運転域A2にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁(コンプレッサ・バイパス弁10)を閉弁状態に制御するとともに、高圧タービン・バイパス弁(HPタービン・バイパス弁15)を内燃機関3の運転状態に応じた開度に制御する第2過給制御を実行する第2過給制御手段(ECU2)をさらに備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関の運転域が所定の第1運転域よりも高負荷側の所定の第2運転域にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、高圧タービン・バイパス弁を内燃機関の運転状態に応じた開度に制御する第2過給制御が実行される。このように、第2過給制御を実行した場合、高圧タービン・バイパス弁が内燃機関の運転状態に応じた開度に制御されるので、高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第1過給制御の場合よりも、高圧段ターボチャージャによる過給効果が大きくなり、内燃機関の出力が上昇することになる。その際、内燃機関の運転域が所定の第1運転域にあるときでも、所定の第2運転域にあるときでも、高圧コンプレッサ・バイパス弁が閉弁状態に制御されるので、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、内燃機関の運転域が所定の第1運転域から所定の第2運転域に移行したときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁と高圧段ターボチャージャの応答遅れの影響を受けることなく、エンジン出力を迅速に上昇させることができる。それにより、良好なスロットル・レスポンスを確保することができ、商品性を向上させることができる。 According to the control device for an internal combustion engine, when the exhaust gas temperature raising control is being performed, when the operating range of the internal combustion engine is in the predetermined second operating range on the higher load side than the predetermined first operating range, A second supercharging control is executed to control the bypass valve to a closed state and to control the high-pressure turbine bypass valve to an opening degree corresponding to the operating state of the internal combustion engine. As described above, when the second supercharging control is executed, the opening of the high-pressure turbine bypass valve is controlled according to the operating state of the internal combustion engine, so the first high-pressure turbine bypass valve is controlled to be in the open state. Compared with the supercharging control, the supercharging effect by the high-pressure turbocharger is increased, and the output of the internal combustion engine is increased. At this time, the high pressure compressor / bypass valve is controlled to be closed regardless of whether the operating range of the internal combustion engine is in the predetermined first operating range or the predetermined second operating range. Response of the high-pressure compressor / bypass valve and the high-pressure stage turbocharger when the operating load increases due to operation or the like and the operating range of the internal combustion engine shifts from the predetermined first operating range to the predetermined second operating range. The engine output can be quickly increased without being affected by the delay. As a result, a good throttle response can be ensured, and the merchantability can be improved.
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、内燃機関3は、排気通路13の低圧タービン(LPタービン8b)をバイパスする低圧タービン・バイパス通路(LPタービン・バイパス通路13a)を開閉する低圧タービン・バイパス弁(LPウェイスト・ゲート弁14)をさらに備え、第1過給制御手段は、第1過給制御を実行するときに、低圧タービン・バイパス弁を開弁状態にさらに制御する(ステップ22)ことを特徴とする。
The invention according to
この内燃機関の制御装置によれば、第1過給制御を実行するときに、低圧タービン・バイパス弁が開弁状態にさらに制御されるので、第1過給制御の実行中、排ガス昇温制御によって昇温された排ガスは、低圧段ターボチャージャの低圧タービン及び低圧タービン・バイパス通路の双方を通過した後、最終的に、排ガス浄化装置に流れ込むことになる。したがって、この所定の第1運転域を比較的、低負荷の運転域に設定することによって、内燃機関の運転域がそのような低負荷の運転域にあるときでも、排ガスの熱エネルギが低圧段ターボチャージャの低圧タービンに奪われるのを抑制でき、昇温状態の排ガスを、その温度低下度合いを抑制しながら、排ガス浄化装置に供給することができる。その結果、第1過給制御を実行するときに、排ガス浄化装置における排ガス浄化性能を効率よく回復させることができ、排ガス昇温制御の実行時間を短縮できることで、燃費性能を向上させることができるとともに、排ガス昇温制御としてポスト噴射を実行する場合には、ポスト噴射に起因するオイルダイリューションの発生をさらに抑制することができる。 According to this control device for an internal combustion engine, when the first supercharging control is executed, the low-pressure turbine bypass valve is further controlled to be in the open state, so that the exhaust gas temperature raising control is performed during the execution of the first supercharging control. The exhaust gas whose temperature has been raised by the air passes through both the low-pressure turbine and the low-pressure turbine bypass passage of the low-pressure stage turbocharger, and finally flows into the exhaust gas purification device. Therefore, by setting the predetermined first operating region to a relatively low load operating region, even when the operating region of the internal combustion engine is in such a low load operating region, the thermal energy of the exhaust gas is reduced to the low pressure stage. It is possible to prevent the turbocharger from being deprived of the low-pressure turbine, and to supply the exhaust gas in a heated state to the exhaust gas purification device while suppressing the degree of temperature decrease. As a result, when the first supercharging control is executed, the exhaust gas purification performance in the exhaust gas purification device can be efficiently recovered, and the execution time of the exhaust gas temperature raising control can be shortened, thereby improving the fuel efficiency performance. At the same time, when post injection is executed as the exhaust gas temperature raising control, the occurrence of oil dilution due to post injection can be further suppressed.
請求項5に係る発明は、請求項2又は3にに記載の内燃機関3の制御装置1において、内燃機関3は、排気通路13の低圧タービン(LPタービン8b)をバイパスする低圧タービン・バイパス通路(LPタービン・バイパス通路13a)を開閉する低圧タービン・バイパス弁(LPウェイスト・ゲート弁14)をさらに備え、第2過給制御手段は、第2過給制御を実行するときに、低圧タービン・バイパス弁を閉弁状態にさらに制御する(ステップ24)ことを特徴とする。
The invention according to
この内燃機関の制御装置によれば、第2過給制御を実行するときに、低圧タービン・バイパス弁が閉弁状態にさらに制御されるので、第2過給制御の実行中、低圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第1過給制御の場合よりも、低圧段ターボチャージャによる過給効果がより大きくなり、内燃機関の出力が上昇することになる。それにより、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、内燃機関の運転域が所定の第1運転域から所定の第2運転域に移行したときの、エンジン出力の上昇速度をさらに高めることができる。それにより、スロットル・レスポンスをさらに向上させることができ、商品性をさらに向上させることができる。 According to this control device for an internal combustion engine, when the second supercharging control is executed, the low pressure turbine bypass valve is further controlled to the closed state. Compared with the first supercharging control in which the valve is controlled to be opened, the supercharging effect by the low-pressure stage turbocharger is increased, and the output of the internal combustion engine is increased. Thereby, due to the driver's accelerator operation or the like, the driving load increases, and the engine output increase speed when the operating range of the internal combustion engine shifts from the predetermined first operating range to the predetermined second operating range. Can be further enhanced. Thereby, the throttle response can be further improved, and the merchantability can be further improved.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図1及び図2に示す制御装置1は、内燃機関3の運転状態などを制御するものであり、図2に示すECU2などを備えている。このECU2によって、後述するように、過給制御処理などの各種の制御処理が実行される。
Hereinafter, an internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The
内燃機関(以下「エンジン」という)3は、ディーゼルエンジンタイプのものであり、図示しない車両に動力源として搭載されている。このエンジン3は、4つの気筒と、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁4(図2に1つのみ図示)などを備えている。これらの燃料噴射弁4は、ECU2に電気的に接続されており、後述するように、ECU2からの制御入力信号によってその開閉タイミングが制御され、燃料噴射弁4による燃料噴射量及び燃料噴射時期が制御される。すなわち、燃料噴射制御処理が実行される。
An internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 is of a diesel engine type and is mounted on a vehicle (not shown) as a power source. The
このエンジン3の吸気通路6には、上流側から順に、LP用吸気絞り弁機構7、低圧段ターボチャージャ8、高圧段ターボチャージャ9、インタークーラ11及びHP用吸気絞り弁機構12などが設けられている。
The
LP用吸気絞り弁機構7は、LP用吸気絞り弁7a及びこれを駆動するLP−ISアクチュエータ7bなどを備えている。LP用吸気絞り弁7aは、吸気通路6の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりLP用吸気絞り弁7aを通過する空気の流量を変化させる。LP−ISアクチュエータ7bは、モータに減速ギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせたものであり、ECU2に電気的に接続されている。ECU2は、LP−ISアクチュエータ7bを介してLP用吸気絞り弁7aの開度を制御する。
The LP intake
一方、低圧段ターボチャージャ8は、吸気通路6のLP用吸気絞り弁7aよりも下流側に設けられたLPコンプレッサ8a(低圧コンプレッサ)と、排気通路13の途中に設けられ、LPコンプレッサ8aと一体に回転するLPタービン8b(低圧タービン)などを備えている。
On the other hand, the low-pressure stage turbocharger 8 is provided in the middle of the
この低圧段ターボチャージャ8では、排気通路13内の排ガスによってLPタービン8bが回転駆動されると、これと一体のLPコンプレッサ8aも同時に回転することにより、吸気通路6内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。
In this low-pressure stage turbocharger 8, when the
また、排気通路13には、LPタービン8bをバイパスするLPタービン・バイパス通路13a(低圧タービン・バイパス通路)が設けられており、このLPタービン・バイパス通路13aには、低圧タービン・バイパス弁としてのLPウェイスト・ゲート弁(以下「LP−WGV」という)14が設けられている。このLP−WGV14は、電磁弁と、ダイヤフラムタイプのアクチュエータと、アクチュエータによって駆動される弁体(いずれも図示せず)とを組み合わせたものであり、ECU2に電気的に接続されている。
The
このLP−WGV14の場合、ECU2からの制御入力信号によって弁体の開度が制御され、それにより、LPタービン8b側に流れる排ガス量と、LPタービン8bを迂回してLPタービン・バイパス通路13a側に流れる排ガス量との割合が変更される。すなわち、低圧段ターボチャージャ8による過給動作が制御される。
In the case of this LP-WGV14, the opening degree of the valve body is controlled by a control input signal from the
一方、高圧段ターボチャージャ9は、可変容量式のものであり、吸気通路6のLPコンプレッサ8aよりも下流側に設けられたHPコンプレッサ9a(高圧コンプレッサ)と、排気通路13の途中に設けられ、HPコンプレッサ9aと一体に回転するHPタービン9b(高圧タービン)と、可変ベーン機構9cなどを備えている。
On the other hand, the high-pressure stage turbocharger 9 is of a variable capacity type, and is provided in the middle of the
この高圧段ターボチャージャ9では、排気通路13内の排ガスによってHPタービン9bが回転駆動されると、これと一体のHPコンプレッサ9aも同時に回転することにより、吸気通路6内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。
In this high-pressure stage turbocharger 9, when the
また、可変ベーン機構9cは、複数の可変ベーン9d(2つのみ図示)と、これらの可変ベーン9dを駆動するダイヤフラムタイプのアクチュエータ(図示せず)と、アクチュエータへの負圧の供給を制御するための電磁弁タイプのベーン制御弁9e(図2参照)とを組み合わせたものである。
The
可変ベーン9dは、高圧段ターボチャージャ9が発生する過給圧を変化させるためのものであり、ハウジングのHPタービン9bを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられているとともに、アクチュエータに機械的に連結されている。
The
この可変ベーン機構9cの場合、ベーン制御弁9eは、ECU2に電気的に接続されており、ECU2からの制御入力信号がベーン制御弁9eに入力されたときに、アクチュエータへの負圧の供給量を変化させ、アクチュエータを駆動することによって、可変ベーン9dの開度を変化させる。その結果、HPタービン9bに吹き付けられる排ガス量が変化し、HPタービン9bの回転速度すなわちHPコンプレッサ9aの回転速度が変化する。その結果、高圧段ターボチャージャ9による過給動作が制御される。
In the case of this
一方、吸気通路6には、HPコンプレッサ9aをバイパスするコンプレッサ・バイパス通路6a(高圧コンプレッサ・バイパス通路)が接続されており、このコンプレッサ・バイパス通路6aの途中には、高圧コンプレッサ・バイパス弁としてのコンプレッサ・バイパス弁(以下「CBV」という)10が設けられている。このCBV10は、電磁弁と、ダイヤフラムタイプのアクチュエータと、アクチュエータによって駆動される弁体(いずれも図示せず)とを組み合わせたものであり、ECU2に電気的に接続されているとともに、ECU2からの制御入力信号によってON/OFF状態に制御される。
On the other hand, a compressor /
CBV10がON状態に制御されているときには、その弁体が開弁状態になることで、コンプレッサ・バイパス通路6aを開放する。それにより、吸気通路6内の空気は、HPコンプレッサ9a側にほとんど流れることなく、コンプレッサ・バイパス通路6a側に主に流れる状態となる。一方、CBV10がOFF状態に制御されているときには、弁体が全閉状態になることで、コンプレッサ・バイパス通路6aを閉鎖する。それにより、吸気通路6内の空気は、HPコンプレッサ9a側のみに流れる状態となり、高圧段ターボチャージャ9による過給動作が可能な状態となる。
When the
さらに、排気通路13には、HPタービン9bをバイパスするHPタービン・バイパス通路13b(高圧タービン・バイパス通路)が設けられており、このHPタービン・バイパス通路13bの途中には、高圧タービン・バイパス弁としてのHPタービン・バイパス弁(以下「HP−TBV」という)15が設けられている。HP−TBV15は、電磁弁と、ダイヤフラムタイプのアクチュエータと、アクチュエータによって駆動される弁体(いずれも図示せず)とを組み合わせたものであり、ECU2に電気的に接続されているとともに、弁体の開度がECU2からの制御入力信号によって可変制御される。
Further, the
HP−TBV15が閉側に制御されているときには、その弁体が閉状態に保持され、排ガスがHPタービン9b側に流れる状態となる。その結果、高圧段ターボチャージャ9による過給動作が実行可能な状態となる。一方、HP−TBV15が開側に制御されているときには、その弁体が開状態に保持され、排ガスがHPタービン9bを迂回してHPタービン・バイパス通路13b側に流れる状態となる。その結果、高圧段ターボチャージャ9による過給動作が停止可能な状態となる。
When the HP-
さらに、インタークーラ11は、水冷式のものであり、その内部を空気が通過する際、2つのターボチャージャ8,9における過給動作によって温度が上昇した空気を冷却する。
Further, the
また、HP用吸気絞り弁機構12は、前述したLP用吸気絞り弁機構7と同様のものであり、HP用吸気絞り弁12a及びこれを駆動するHP−ISアクチュエータ12bなどを備えている。このHP用吸気絞り弁機構12では、ECU2からの制御入力信号によって、HP−ISアクチュエータ12bが駆動されることにより、HP用吸気絞り弁12aの開度が制御される。
The HP intake
さらに、排気通路13のLPタービン8bの下流側には、NOx浄化触媒30、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(以下「DPF」という)31及び差圧センサ22が設けられている。このNOx浄化触媒30は、排ガスが酸化雰囲気にあるときには、排気通路13内を流れるNOxを捕捉し、排ガスが還元雰囲気にあるときには、捕捉したNOxを還元するものである。
Further, a
また、排ガス浄化装置としてのDPF31は、排ガス中の粒子状物質を捕集するものであり、後述するDPF再生制御が実行されたときに、捕集した粒子状物質が燃焼することで、その捕集能力が回復するように構成されている。
The
一方、差圧センサ22は、排気通路13におけるDPF31の上流側と下流側との間の差圧DPexを検出するためのものであり、2つの検出素子22a,22bを備えている。上流側の検出素子22aは、NOx浄化触媒30とDPF31との間の部位に設けられ、下流側の検出素子22bは、DPF31よりも下流側の部位に設けられている。ECU2は、この差圧センサ22の検出信号に基づき、差圧DPexを算出する。
On the other hand, the
また、エンジン3には、低圧EGR装置17及び高圧EGR装置18が設けられている。この低圧EGR装置17は、排気通路13内の排ガスの一部を吸気通路6側に還流させるものであり、吸気通路6及び排気通路13の間に接続された低圧EGR通路17aと、低圧EGR通路17aを開閉する低圧EGR制御弁17bなどで構成されている。低圧EGR通路17aの一端は、排気通路13のDPF31よりも下流側の部位に開口し、他端は、吸気通路6のLP用吸気絞り弁7aとLPコンプレッサ8aとの間の部位に開口している。
Further, the
低圧EGR制御弁17bは、その開度が最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ECU2に電気的に接続されている。ECU2は、低圧EGR制御弁17bの開度を変化させることにより、低圧EGR通路17aを介して還流される排ガス量を制御する。
The low pressure
一方、高圧EGR装置18も、低圧EGR装置17と同様に、排気通路13内の排ガスの一部を吸気通路6側に還流させるものであり、吸気通路6及び排気通路13の間に接続された高圧EGR通路18aと、この高圧EGR通路18aを開閉する高圧EGR制御弁18bなどで構成されている。高圧EGR通路18aの一端は、排気通路13の排気マニホールドの合流部の下流側に開口し、他端は、吸気通路6のHP用吸気絞り弁12aと吸気マニホールドとの間の部位に開口している。
On the other hand, the high-
高圧EGR制御弁18bは、その開度が最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ECU2に電気的に接続されている。ECU2は、高圧EGR制御弁18bの開度を変化させることにより、高圧EGR通路18aを介して還流される排ガス量を制御する。
The high pressure
一方、図2に示すように、ECU2には、クランク角センサ20及びアクセル開度センサ21が電気的に接続されている。クランク角センサ20は、マグネットロータ及びMREピックアップで構成されており、図示しないクランクシャフトの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号及びTDC信号をECU2に出力する。
On the other hand, as shown in FIG. 2, a
このCRK信号は、所定クランク角(例えば2゜)毎に1パルスが出力され、ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の機関回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒のピストン(図示せず)が吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに1パルスが出力される。
The CRK signal is output at one pulse every predetermined crank angle (for example, 2 °), and the
さらに、アクセル開度センサ21は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセル開度」という)APを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。
Further, the accelerator opening sensor 21 detects a depression amount (hereinafter referred to as “accelerator opening”) AP of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle, and outputs a detection signal indicating it to the
また、ECU2は、CPU、RAM、ROM及びI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ20〜22の検出信号などに応じて、エンジン3の運転状態を判別するとともに、この運転状態に応じて、以下に述べるように、DPF再生判定処理及び燃料噴射制御処理などの各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ECU2が、排ガス昇温制御手段、第1過給制御手段及び第2過給制御手段に相当する。
The
次に、図3を参照しながら、DPF再生判定処理について説明する。このDPF再生判定処理は、DPF再生制御処理の実行条件が成立したか否かを判定するものであり、ECU2によって所定の制御周期(例えば10msec)で実行される。なお、以下の説明において算出及び設定される各種の値は、ECU2のRAM内に記憶されるものとする。
Next, the DPF regeneration determination process will be described with reference to FIG. This DPF regeneration determination process determines whether or not the execution condition of the DPF regeneration control process is satisfied, and is executed by the
同図に示すように、まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)で、再生実行条件フラグF_RGN_ONが「1」であるか否かを判別する。 As shown in the figure, first, in step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the regeneration execution condition flag F_RGN_ON is “1”.
この判別結果がNOで、前回の制御タイミングでDPF再生制御処理の実行条件が不成立であったときには、ステップ2に進み、スート堆積量mSotを算出する。このスート堆積量mSotは、DPF31における粒子状物質の堆積量であり、具体的には、差圧DPexに応じて、図示しないマップを検索することによって算出される。
If the determination result is NO and the execution condition of the DPF regeneration control process is not satisfied at the previous control timing, the process proceeds to step 2 to calculate the soot accumulation amount mSot. The soot accumulation amount mSot is the accumulation amount of particulate matter in the
次いで、ステップ3に進み、スート堆積量mSotが所定の判定値m1以上であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、DPF再生制御処理の実行条件が成立したと判定して、それを表すために、ステップ4に進み、再生実行条件フラグF_RGN_ONを「1」に設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 3 where it is determined whether or not the soot deposition amount mSot is equal to or greater than a predetermined determination value m1. When the determination result is YES, it is determined that the execution condition of the DPF regeneration control process is satisfied, and in order to represent it, the process proceeds to step 4 and the regeneration execution condition flag F_RGN_ON is set to “1”, and then the present process Exit.
一方、ステップ3の判別結果がNOで、mSot<m1のときには、DPF再生制御処理の実行条件が不成立であると判定して、それを表すために、ステップ7に進み、再生実行条件フラグF_RGN_ONを「0」に設定した後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result of
一方、前述したステップ1の判別結果がYESで、前回の制御タイミングでDPF再生制御処理の実行条件が成立していたときには、ステップ5に進み、スート堆積量mSotを算出する。
On the other hand, if the determination result in
このステップ5では、エンジン3の運転状態(エンジン回転数NE、アクセル開度APなど)やRAM内に記憶されているスート堆積量mSotの前回値(前回の制御タイミングで算出された値)に応じて、前回の制御タイミングと今回の制御タイミングとの間で燃焼したと推定される粒子状物質の量を所定の演算手法で算出し、これをスート堆積量mSotの前回値から減算することによって、スート堆積量mSotが算出される。
In this
ステップ5に続くステップ6で、スート堆積量mSotが所定の判定値m2以下であるか否かを判別する。この所定の判定値m2は、m1>m2が成立するように設定されている。この判別結果がNOで、mSot>m2のときには、DPF再生制御処理を継続すべきであると判定して、それを表すために、前述したステップ4に進み、再生実行条件フラグF_RGN_ONを「1」に設定した後、本処理を終了する。
In
一方、ステップ6の判別結果がYESのときには、DPF31における粒子状物質の捕集能力が十分に回復しており、DPF再生制御処理を停止すべきであると判定して、それを表すために、前述したステップ7に進み、再生実行条件フラグF_RGN_ONを「0」に設定した後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result in
次に、図4を参照しながら、燃料噴射制御処理について説明する。この燃料噴射制御処理は、以下に述べるように、燃料噴射弁4による燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定するものであり、ECU2によってTDC信号の発生タイミングに同期して実行される。
Next, the fuel injection control process will be described with reference to FIG. As will be described below, this fuel injection control process determines the fuel injection amount and fuel injection timing by the
同図に示すように、まず、ステップ10で、前述した再生実行条件フラグF_RGN_ONが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、DPF再生制御処理の実行条件が成立しているときには、ステップ11に進み、DPF再生制御処理を実行する。
As shown in the figure, first, in
このDPF再生制御処理では、エンジン回転数NE及びアクセル開度APに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクTRQを算出し、この要求トルクTRQ及びエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、総噴射量Qが算出される。この場合、総噴射量Qは、エンジン3の負荷が高いほど、すなわち要求トルクTRQが大きいほど、より大きい値に設定される。そして、エンジン3の運転状態に応じて、総噴射量Qのうちの、プレ噴射量、主噴射量、アフタ噴射量及びポスト噴射量などの各種の噴射量の割合と、それらの噴射量の噴射タイミングが決定される。
In this DPF regeneration control process, a required torque TRQ is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP, and is shown according to the required torque TRQ and the engine speed NE. The total injection amount Q is calculated by searching a map that does not. In this case, the total injection amount Q is set to a larger value as the load of the
この場合、ポスト噴射量は、DPF31の粒子状物質の捕集能力を回復させるために、排ガスを最適な温度まで上昇させることができるような値に決定され、その噴射タイミングは、膨張行程の適切なタイミングに設定される。そして、燃料噴射弁4を駆動することにより、以上のように決定された各種の噴射量が、決定された噴射タイミングで気筒内に噴射され、その結果、通常運転時よりも高温の排ガスがDPF31に供給される。
In this case, the post-injection amount is determined to be a value that can raise the exhaust gas to an optimum temperature in order to recover the particulate matter capturing ability of the
ステップ11で、DPF再生制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
In
一方、前述したステップ10の判別結果がNOで、DPF再生制御処理の実行条件が不成立であるときには、ステップ12に進み、通常制御処理を実行する。
On the other hand, if the determination result in
この通常制御処理では、エンジン回転数NE及びアクセル開度APに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクTRQを算出し、この要求トルクTRQ及びエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、総噴射量Qが算出される。そして、エンジン3の運転状態に応じて、総噴射量Qのうちの、プレ噴射量、主噴射量及びアフタ噴射量などの各種の噴射量の割合と、それらの噴射量の噴射タイミングが決定される。そして、燃料噴射弁4を駆動することにより、以上のように決定された各種の噴射量が、決定された噴射タイミングで気筒内に噴射される。
In this normal control process, a required torque TRQ is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP, and not shown according to the required torque TRQ and the engine speed NE. By searching the map, the total injection amount Q is calculated. Then, according to the operating state of the
ステップ12で、通常制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
In
次に、図5を参照しながら、過給制御処理について説明する。この過給制御処理は、低圧段ターボチャージャ8及び高圧段ターボチャージャ9による過給動作を制御するものであり、ECU2によって所定の制御周期(例えば10msec)で実行される。
Next, the supercharging control process will be described with reference to FIG. This supercharging control process controls the supercharging operation by the low-pressure stage turbocharger 8 and the high-pressure stage turbocharger 9, and is executed by the
同図に示すように、まず、ステップ20で、前述した再生実行条件フラグF_RGN_ONが「1」であるか否かを判別する。
As shown in the figure, first, in
この判別結果がYESのとき、すなわちDPF再生制御処理の実行中であるときには、ステップ21に進み、総噴射量Q及びエンジン回転数NEに応じて、図6に示すマップを検索することにより、エンジン3の運転域が所定の第1運転域A1にあるか否かを判別する。この場合、エンジン3の運転域は、総噴射量Qとエンジン回転数NEの組み合わせで決まる領域であり、図6に示すように、所定の第1運転域A1は、低中回転かつ低中負荷の領域に設定されている。
When the determination result is YES, that is, when the DPF regeneration control process is being executed, the process proceeds to step 21, and the engine is searched by searching the map shown in FIG. 6 according to the total injection amount Q and the engine speed NE. It is determined whether or not the third operating range is in a predetermined first operating range A1. In this case, the operating region of the
ステップ21の判別結果がYESで、エンジン3の運転域が所定の第1運転域A1にあるときには、ステップ22に進み、第1過給制御処理を実行する。この第1過給制御処理では、CBV10が全閉状態に、HP−TBV15及び可変ベーン9dが全開状態にそれぞれ制御されるとともに、LP−WGV14は、エンジン3の運転状態に応じた開度に制御される。
If the decision result in the step 21 is YES and the operating range of the
その結果、第1過給制御処理の実行中、吸入空気は、図7中に矢印Y1で示すように流れる。すなわち、吸入空気は、LPコンプレッサ8aを通過した後、CBV10が全閉状態に制御されていることで、コンプレッサ・バイパス通路6a側に流れることなく、HPコンプレッサ9a側に流れ込む。そして、HPコンプレッサ9aを通過した後、気筒内に流入する。
As a result, during the execution of the first supercharging control process, the intake air flows as indicated by an arrow Y1 in FIG. That is, the intake air passes through the
一方、気筒内から排出された排ガスは、図7中に矢印Y2で示すように流れる。すなわち、排ガスは、可変ベーン9d及びHP−TBV15がいずれも全開状態に制御されていることで、HPタービン9b側に流れ込むことなく、HPタービン・バイパス通路13b側に流れ込む。それにより、高圧段ターボチャージャ9は、過給動作が停止した状態となる。その後、排ガスは、LP−WGV14の開度に応じて、LPタービン8b側及びLPタービン・バイパス通路13a側に分流した後、合流してDPF31に向かって流下する。それにより、低圧段ターボチャージャ8は、LP−WGV14の開度に応じた過給度合いで過給動作を実行する。なお、図7では、理解の容易化のために、2つのEGR装置17,18による排ガスの還流は省略されており、この点は後述する図8,9においても同様である。
On the other hand, the exhaust gas discharged from the cylinder flows as shown by an arrow Y2 in FIG. That is, the exhaust gas flows into the HP
図5に戻り、ステップ22で、第1過給制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
Returning to FIG. 5, in
一方、前述したステップ21の判別結果がNOのときには、ステップ23に進み、総噴射量Q及びエンジン回転数NEに応じて、前述した図6に示すマップを検索することにより、エンジン3の運転域が所定の第2運転域A2にあるか否かを判別する。同図に示すように、この所定の第2運転域A2は、所定の第1運転域A1よりも高負荷の領域に設定されている。
On the other hand, when the determination result of step 21 described above is NO, the process proceeds to step 23, where the map shown in FIG. 6 is searched according to the total injection amount Q and the engine speed NE, so that the operating range of the
ステップ23の判別結果がYESで、エンジン3の運転域が所定の第2運転域A2にあるときには、ステップ24に進み、第2過給制御処理を実行する。この第2過給制御処理では、CBV10、LP−WGV14及びHP−TBV15がいずれも全閉状態に制御されるとともに、可変ベーン9dがエンジン3の運転状態(例えば、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQ)に応じた開度に制御される。
When the determination result of step 23 is YES and the operating range of the
その結果、第2過給制御処理の実行中、吸入空気は、第1過給制御処理の実行中と同様に、図8中に矢印Y1で示すように流れる。すなわち、吸入空気は、LPコンプレッサ8aを通過した後、CBV10が全閉状態に制御されていることで、コンプレッサ・バイパス通路6a側に流れることなく、HPコンプレッサ9a側に流れ込む。そして、HPコンプレッサ9aを通過した後、気筒内に流入する。
As a result, during the execution of the second supercharging control process, the intake air flows as indicated by the arrow Y1 in FIG. 8 as during the execution of the first supercharging control process. That is, the intake air passes through the
一方、気筒内から排出された排ガスは、図8中に矢印Y3で示すように流れる。すなわち、排ガスは、HP−TBV15が全閉状態に制御されていることで、HPタービン・バイパス通路13b側に流れ込むことなく、HPタービン9b側にすべて流れ込む。それにより、高圧段ターボチャージャ9は、可変ベーン9dの開度に応じた過給度合いで、過給動作を実行する。その後、排ガスは、LP−WGV14が全閉状態に制御されていることで、LPタービン8b側にすべて流れ込んだ後、DPF31に向かって流下する。それにより、低圧段ターボチャージャ8は、過給度合いが最も大きくなるように、過給動作を実行する。なお、この第2過給制御処理において、目標過給圧と実際の過給圧との偏差が大きい場合には、HP−TBV15の開度をその偏差に応じて制御してもよい。
On the other hand, the exhaust gas discharged from the cylinder flows as shown by an arrow Y3 in FIG. That is, the exhaust gas flows into the
図5に戻り、ステップ24で、第2過給制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。 Returning to FIG. 5, in step 24, the second supercharging control process is executed as described above, and then the present process is terminated.
一方、前述したステップ23の判別結果がNOのときには、エンジン3の運転域が所定の第3運転域A3(図6参照)にあると判定して、ステップ25に進み、第3過給制御処理を実行する。図6に示すように、この所定の第3運転域A3は、所定の第1運転域A1及び所定の第2運転域よりも高回転の領域に設定されている。この第3過給制御処理では、CBV10、可変ベーン9d及びHP−TBV15がいずれも全開状態に制御されるとともに、LP−WGV14は、エンジン3の運転状態に応じた開度に制御される。
On the other hand, when the determination result in step 23 is NO, it is determined that the operating range of the
その結果、第3過給制御処理の実行中、吸入空気は、図9中に矢印Y4で示すように流れる。すなわち、吸入空気は、LPコンプレッサ8aを通過した後、CBV10が全開状態に制御されていることで、HPコンプレッサ9a側にほとんど流れることなく、コンプレッサ・バイパス通路6a側に主に流れ込んだ後、気筒内に流入する。
As a result, during the execution of the third supercharging control process, the intake air flows as shown by an arrow Y4 in FIG. That is, after the intake air passes through the
一方、気筒内から排出された排ガスは、図9中に矢印Y5で示すように流れる。すなわち、排ガスは、可変ベーン9d及びHP−TBV15がいずれも全開状態に制御されていることで、HPタービン9b側に流れ込むことなく、HPタービン・バイパス通路13b側に流れ込む。それにより、高圧段ターボチャージャ9は過給動作を停止した状態となる。その後、排ガスは、LP−WGV14の開度に応じて、LPタービン8b側の排気通路13及びLPタービン・バイパス通路13a側に分流した後、合流してDPF31に向かって流下する。それにより、低圧段ターボチャージャ8は、LP−WGV14の開度に応じた過給度合いで過給動作を実行する。
On the other hand, the exhaust gas discharged from the cylinder flows as shown by an arrow Y5 in FIG. That is, the exhaust gas flows into the HP
図5に戻り、ステップ25で、第3過給制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。 Returning to FIG. 5, in step 25, the third supercharging control process is executed as described above, and then the present process is terminated.
一方、前述したステップ20の判別結果がNOで、DPF再生制御処理が実行されていないときには、ステップ26に進み、通常制御処理を実行する。この通常制御処理では、図10に示すマップを検索することにより、エンジン3の運転域が所定の第4運転域A4及び所定の第5運転域A5のいずれにあるかを判別し、エンジン3の運転域が所定の第4運転域A4にあるときには、CBV10、LP−WGV14及びHP−TBV15がいずれも全閉状態に制御されるとともに、可変ベーン9dの開度がエンジン3の運転状態に応じた開度に制御される。なお、エンジン3の運転域が所定の第4運転域A4にある場合において、目標過給圧と実際の過給圧との偏差が大きい場合には、HP−TBV15の開度をその偏差に応じて制御してもよい。
On the other hand, when the determination result of
一方、エンジン3の運転域が所定の第5運転域A5にあるときには、CBV10、可変ベーン9d及びHP−TBV15がいずれも全開状態に制御されるとともに、LP−WGV14がエンジン3の運転状態に応じた開度に制御される。
On the other hand, when the operating range of the
ステップ26で、通常制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
In
以上のように、本実施形態の制御装置1によれば、DPF31におけるスート堆積量mSotが増大し、DPF31の粒子状物質の捕集能力が低下したときに、その捕集能力を回復させるために、ステップ11で、DPF再生制御処理が実行される。それにより、高温の排ガスがDPF31に供給されることで、DPF31に捕集されている粒子状物質が燃焼し、DPF31の捕集能力が回復する。
As described above, according to the
このDPF再生制御処理の実行中、エンジン3の運転域が所定の第1運転域A1にあるときには、ステップ22で、第1過給制御処理が実行される。この第1過給制御処理では、前述したように、可変ベーン9d及びHP−TBV15がいずれも全開状態に制御されているので、排ガスは、HPタービン9b側に流れ込むことなく、HPタービン・バイパス通路13b側に流れる。それにより、特許文献1の場合と異なり、排ガスの熱エネルギがHPタービン9bに奪われるのを抑制できる。
During the execution of the DPF regeneration control process, when the operating range of the
これに加えて、第1過給制御処理の実行中、LP−WGV14は、エンジン3の運転状態に応じた開度に制御されるので、排ガスは、HPタービン・バイパス通路13bを通過した後、LPタービン8b側の排気通路13及びLPタービン・バイパス通路13a側に分流してから合流し、DPF31に供給されるので、LP−WGV14を全閉状態に制御した場合と比べて、排ガスの熱エネルギがLPタービン8bに奪われるのを抑制することができる。以上のように、DPF再生制御処理の実行中、第1過給制御処理を実行したときに、高温の排ガスを、その温度低下度合いを抑制しながら、DPF31に供給することができる。それにより、DPF31における粒子状物質を効率よく燃焼させることができ、DPF再生制御処理の実行時間を短縮できることで、良好な燃費を確保することができる。
In addition to this, during the execution of the first supercharging control process, the LP-
また、DPF再生制御処理の実行中、エンジン3の運転域が所定の第1運転域A1よりも高負荷の所定の第2運転域A2にあるときには、ステップ24で、第2過給制御処理が実行される。この第2過給制御処理では、CBV10、LP−WGV14及びHP−TBV15がいずれも全閉状態に制御されるとともに、可変ベーン9dがエンジン3の運転状態に応じた開度に制御される。
Further, during the execution of the DPF regeneration control process, when the operating range of the
このように、第2過給制御処理を実行した場合、HP−TBV15が全閉状態に制御されるとともに、可変ベーン9dがエンジン3の運転状態に応じた開度に制御されるので、可変ベーン9dが全閉状態に、HP−TBV15が全開状態にそれぞれ制御される第1過給制御処理の場合よりも、高圧段ターボチャージャ9による過給効果が大きくなり、エンジン3の出力を上昇させることができる。この場合、エンジン3の運転域が所定の第1運転域A1にあるときでも、所定の第2運転域A2にあるときでも、CBV10が全閉状態に制御されるので、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、エンジン3の運転域が所定の第1運転域A1から所定の第2運転域A2に移行したときでも、CBV10と高圧段ターボチャージャ9の応答遅れの影響を受けることなく、エンジン出力を迅速に上昇させることができる。それにより、良好なスロットル・レスポンスを確保することができ、商品性を向上させることができる。
As described above, when the second supercharging control process is executed, the HP-
これに加えて、第2過給制御処理では、LP−WGV14が全閉状態に制御されるので、LP−WGV14がエンジン3の運転状態に応じた開度に制御される第1過給制御処理の場合よりも、低圧段ターボチャージャ8による過給効果がより大きくなり、エンジン3の出力が上昇することになる。それにより、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、エンジン3の運転域が所定の第1運転域A1から所定の第2運転域A2に移行したときの、エンジン出力の上昇速度をさらに高めることができる。その結果、スロットル・レスポンスをさらに向上させることができ、商品性をさらに向上させることができる。
In addition to this, in the second supercharging control process, the LP-
なお、実施形態は、排ガス昇温制御として、DPF再生制御を実行した例であるが、本発明の排ガス昇温制御はこれに限らず、排ガス浄化装置に供給される排ガスの温度を上昇させるものであればよい。例えば、排ガス浄化装置としてのNOx浄化触媒を用い、そのNOx浄化能力を回復させるために、高温の排ガスをNOx浄化触媒に供給するように、排ガス昇温制御を実行してもよい。 The embodiment is an example in which the DPF regeneration control is executed as the exhaust gas temperature increase control, but the exhaust gas temperature increase control of the present invention is not limited to this, and increases the temperature of the exhaust gas supplied to the exhaust gas purification device. If it is. For example, the NOx purification catalyst as the exhaust gas purification device may be used, and the exhaust gas temperature raising control may be executed so as to supply high-temperature exhaust gas to the NOx purification catalyst in order to recover the NOx purification capacity.
また、実施形態は、本発明の制御装置を、ディーゼルエンジンタイプの内燃機関に適用した例であるが、本発明の制御装置は、これに限らず、高圧段ターボチャージャ、低圧段ターボチャージャ及び排ガス浄化装置を備えた、ガソリン、LPG及び水素を燃料とする内燃機関にも適用可能である。 The embodiment is an example in which the control device of the present invention is applied to a diesel engine type internal combustion engine. However, the control device of the present invention is not limited to this, and the high pressure stage turbocharger, the low pressure stage turbocharger, and the exhaust gas. The present invention is also applicable to an internal combustion engine equipped with a purification device and fueled with gasoline, LPG and hydrogen.
さらに、実施形態は、運転域として、総噴射量Q及びエンジン回転数NEの組み合わせに対応する領域を用いた例であるが、本発明の運転域はこれに限らず、内燃機関の運転域に相当するものであればよい。例えば、運転域として、要求トルクTRQ又はアクセル開度APなどの負荷を表す値と、エンジン回転数NEとの組み合わせに対応する領域を用いてもよい。 Further, the embodiment is an example in which a region corresponding to the combination of the total injection amount Q and the engine speed NE is used as the operation region, but the operation region of the present invention is not limited to this, and the operation region of the internal combustion engine is Any equivalent is acceptable. For example, an area corresponding to a combination of a value representing a load such as the required torque TRQ or the accelerator pedal opening AP and the engine speed NE may be used as the operating area.
また、実施形態は、第1過給制御処理において、高圧タービン・バイパス弁としてのHP−TBV15を全開状態に制御した例であるが、高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御すればよい。例えば、高圧タービン・バイパス弁としてのHP−TBV15を全開に近い開度に制御してもよい。 Moreover, although embodiment is the example which controlled HP-TBV15 as a high pressure turbine bypass valve in a 1st supercharging control process in the fully open state, what is necessary is just to control a high pressure turbine bypass valve in a valve open state. For example, you may control HP-TBV15 as a high pressure turbine bypass valve to the opening degree near full open.
さらに、実施形態は、高圧段ターボチャージャ9として、可変ベーン9dを備えた可変容量式のものを用いた例であるが、これに代えて、高圧段ターボチャージャとして、可変ベーンのない固定容量式のものを用いてもよい。その場合には、前述した第2過給制御処理を実行する際、HP−TBV15をエンジン3の運転状態に応じた開度に制御すればよい。
Further, the embodiment is an example in which a variable capacity type equipped with a
1 制御装置
2 ECU(排ガス昇温制御手段、第1過給制御手段、第2過給制御手段)
3 内燃機関
6 吸気通路
6a コンプレッサ・バイパス通路(高圧コンプレッサ・バイパス通路)
8 低圧段ターボチャージャ
8a LPコンプレッサ(低圧コンプレッサ)
8b LPタービン(低圧タービン)
9 高圧段ターボチャージャ
9a HPコンプレッサ(高圧コンプレッサ)
9b HPタービン(高圧タービン)
9d 可変ベーン
10 コンプレッサ・バイパス弁(高圧コンプレッサ・バイパス弁)
13 排気通路
13a LPタービン・バイパス通路(低圧タービン・バイパス通路)
13b HPタービン・バイパス通路(高圧タービン・バイパス通路)
14 LPウェイスト・ゲート弁(低圧タービン・バイパス弁)
15 HPタービン・バイパス弁(高圧タービン・バイパス弁)
31 ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(排ガス浄化装置)
A1 所定の第1運転域
A2 所定の第2運転域
1
3
8
8b LP turbine (low pressure turbine)
9 High-
9b HP turbine (high pressure turbine)
13
13b HP turbine bypass passage (high pressure turbine bypass passage)
14 LP Waste Gate Valve (Low Pressure Turbine Bypass Valve)
15 HP turbine bypass valve (high pressure turbine bypass valve)
31 Diesel particulate filter (exhaust gas purification device)
A1 Predetermined first operating area A2 Predetermined second operating area
Claims (5)
前記排ガス浄化装置の排ガス浄化能力を回復させるために、前記排ガス浄化装置に供給される排ガスの温度を上昇させる排ガス昇温制御を実行する排ガス昇温制御手段と、
当該排ガス昇温制御の実行中、前記内燃機関の運転域が所定の第1運転域にあるときに、前記高圧コンプレッサ・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、前記高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第1過給制御を実行する第1過給制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A low-pressure stage turbocharger having a low-pressure compressor and a low-pressure turbine, a high-pressure stage having a high-pressure compressor provided in an intake passage downstream of the low-pressure compressor, and a high-pressure turbine provided in an exhaust passage upstream of the low-pressure turbine A turbocharger, a high-pressure compressor bypass valve that opens and closes the high-pressure compressor in the intake passage, and a high-pressure turbine that opens and closes the high-pressure turbine that bypasses the high-pressure turbine in the exhaust passage. A control device for an internal combustion engine, comprising: a bypass valve; and an exhaust gas purification device that is provided in the exhaust passage downstream of the low-pressure turbine and purifies exhaust gas,
In order to recover the exhaust gas purification capability of the exhaust gas purification device, exhaust gas temperature increase control means for performing exhaust gas temperature increase control for increasing the temperature of the exhaust gas supplied to the exhaust gas purification device;
During execution of the exhaust gas temperature raising control, when the operating range of the internal combustion engine is in the predetermined first operating range, the high pressure compressor bypass valve is controlled to be closed and the high pressure turbine bypass valve is opened. First supercharging control means for executing first supercharging control for controlling the valve state;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記排ガス昇温制御の実行中、前記内燃機関の運転域が前記所定の第1運転域よりも高負荷側の所定の第2運転域にあるときに、前記高圧コンプレッサ・バイパス弁及び前記高圧タービン・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、前記可変ベーンを前記内燃機関の運転状態に応じた開度に制御する第2過給制御を実行する第2過給制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The high-pressure stage turbocharger is a variable capacity turbocharger having a variable vane provided in the vicinity of the high-pressure turbine,
During execution of the exhaust gas temperature raising control, when the operating range of the internal combustion engine is in a predetermined second operating range on a higher load side than the predetermined first operating range, the high-pressure compressor / bypass valve and the high-pressure turbine A second supercharging control means for controlling the bypass valve to a closed state and executing a second supercharging control for controlling the variable vane to an opening degree corresponding to the operating state of the internal combustion engine is further provided. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
前記第1過給制御手段は、前記第1過給制御を実行するときに、前記低圧タービン・バイパス弁を開弁状態にさらに制御することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine further includes a low pressure turbine bypass valve that opens and closes a low pressure turbine bypass passage that bypasses the low pressure turbine of the exhaust passage,
The said 1st supercharging control means further controls the said low pressure turbine bypass valve to a valve opening state, when performing the said 1st supercharging control, The Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Control device for internal combustion engine.
前記第2過給制御手段は、前記第2過給制御を実行するときに、前記低圧タービン・バイパス弁を閉弁状態にさらに制御することを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine further includes a low pressure turbine bypass valve that opens and closes a low pressure turbine bypass passage that bypasses the low pressure turbine of the exhaust passage,
4. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the second supercharging control unit further controls the low-pressure turbine bypass valve to a closed state when executing the second supercharging control. 5. Control device.
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