JP5906725B2 - Control device for turbocharged engine - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、ターボ過給機付エンジンの制御装置に関する。   The technology disclosed here relates to a control device for a turbocharged engine.

特許文献１には、排気通路の上流側に配置された小型タービンを有する小型ターボ過給機と、小型タービンよりも下流側に配置された大型タービンを有する大型ターボ過給機とを備えたディーゼルエンジンにおいて、エンジンの低速低負荷領域では、小型タービンをバイパスするバイパス路に設けたレギュレートバルブを閉じることによって、低排気エネルギでも小型ターボ過給機を作動させて過給圧を得る一方、エンジンの高速高負荷領域では、レギュレートバルブを開けることによって、小型ターボ過給機を非作動にし、排気抵抗を低減することが記載されている。   Patent Document 1 discloses a diesel turbocharger having a small turbocharger having a small turbine disposed upstream of an exhaust passage and a large turbocharger having a large turbine disposed downstream of the small turbine. In the engine, in the low-speed and low-load region of the engine, by closing the regulating valve provided in the bypass passage that bypasses the small turbine, the small turbocharger is operated even at low exhaust energy to obtain the supercharging pressure. In the high-speed and high-load region, it is described that the small turbocharger is deactivated and the exhaust resistance is reduced by opening a regulating valve.

特許文献１にはまた、小型ターボ過給機を作動させる運転領域から大型ターボ過給機を作動させる運転領域に移行をするような加速過渡時に、排気流量が所定の第１流量になればレギュレートバルブの開弁を開始しかつ、所定の第２流量になればレギュレートバルブが全開となるように、排気流量に応じてレギュレートバルブを開弁することによって、過渡時におけるターボラグの影響を排して小型ターボ過給機から大型ターボ過給機への切り替えをスムースにすることが記載されている。   Patent Document 1 also discloses that if the exhaust flow rate becomes a predetermined first flow rate during an acceleration transition in which the operation region for operating the small turbocharger is shifted to the operation region for operating the large turbocharger. By starting the rate valve and opening the regulator valve according to the exhaust flow rate so that the regulator valve is fully opened when the predetermined second flow rate is reached, the influence of the turbo lag during the transition is reduced. It is described that the switching from the small turbocharger to the large turbocharger is made smooth.

特開２００７−２０５２６５号公報JP 2007-205265 A

ところで、小型ターボ過給機のタービンは、タービンへの流入量が増大するにつれて膨張比が増大するが、所定の流入量以上になると、流入量は増大せずに膨張比だけが大きくなる特性を有している。また、タービンの膨張が増大するにつれてタービン効率が次第に低下し、所定の膨張比（換言すれば所定の流入量）以上では、タービン効率が比較的低い値でほぼ一定になる。そのため、小型ターボ過給機を作動させる運転領域から大型ターボ過給機を作動させる運転領域に移行をするような加速過渡時には、排気流量が増加するにつれて小型タービンへの流入量が増大するから、レギュレートバルブの開度を排気流量に応じた開度に調整することが、タービン効率を高める上で有利になる。   By the way, the turbine of a small turbocharger has an expansion ratio that increases as the amount of inflow into the turbine increases.However, when the amount of inflow exceeds a predetermined amount, the amount of inflow does not increase and only the expansion ratio increases. Have. Further, as the expansion of the turbine increases, the turbine efficiency gradually decreases. Above a predetermined expansion ratio (in other words, a predetermined inflow amount), the turbine efficiency becomes substantially constant at a relatively low value. Therefore, at the time of acceleration transient that shifts from the operation region that operates the small turbocharger to the operation region that operates the large turbocharger, the inflow amount to the small turbine increases as the exhaust flow rate increases. Adjusting the opening degree of the regulating valve to an opening degree corresponding to the exhaust gas flow rate is advantageous in increasing the turbine efficiency.

ところが、小型ターボ過給機が作動するような領域は、低回転側の領域、又は、低回転の低負荷側の領域である一方、こうした低回転側の領域、又は、低回転の低負荷側の領域では、例えば排気エミッション性能の向上や、ディーゼルエンジンにおいては気筒内の温度上昇を目的として、既燃ガスの一部を吸気に戻すＥＧＲが実行される場合がある。ここで言うＥＧＲには、ＥＧＲ通路を介して既燃ガスの一部を吸気に戻す外部ＥＧＲ手段、並びに、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の動作を制御することによって既燃ガスの一部を気筒内に残留させる内部ＥＧＲ手段が含まれるが、いずれのＥＧＲ手段でも、それが作動するときには、気筒内から排出された既燃ガスの一部が吸気に戻されるため、小型タービンに供給される排気流量は、その分低下する。このため、ＥＧＲ手段の作動及び非作動が切り替わることに伴い、レギュレートバルブの開度に拘わらず、小型タービンに流入する流入量が大きく変化することになる。   However, the region where the small turbocharger operates is the region on the low rotation side or the region on the low load side of the low rotation, while the region on the low rotation side or the region on the low load side of the low rotation. In this region, for example, EGR for returning part of the burned gas to the intake air may be performed for the purpose of improving exhaust emission performance or increasing the temperature in the cylinder in a diesel engine. In the EGR referred to here, a part of the burned gas is controlled by controlling the operation of at least one of the intake valve and the exhaust valve, and the external EGR means for returning the burned gas to the intake air via the EGR passage. Although internal EGR means for remaining in the cylinder is included, when any of the EGR means is operated, a part of the burned gas discharged from the cylinder is returned to the intake air, so that it is supplied to the small turbine. The exhaust flow rate decreases accordingly. For this reason, as the operation and non-operation of the EGR means are switched, the inflow amount flowing into the small turbine greatly changes regardless of the opening degree of the regulating valve.

そのため、前述したような小型ターボ過給機が作動する領域と大型ターボ過給機が作動する領域との間で領域が移行するようなときに、それまで作動していたＥＧＲ手段が非作動となったり、逆に、非作動であったＥＧＲ手段が作動したりすることで、小型タービンに流入する流入量が大きく変化し、その結果、小型タービンの効率が低下してしまう可能性がある。そのため、そうしたＥＧＲ手段の作動及び非作動に対応しつつ、小型タービンの効率が低下しないような方策が求められる。   Therefore, when the region shifts between the region in which the small turbocharger operates as described above and the region in which the large turbocharger operates, the EGR means that has been operating until then is inactive. If, on the contrary, the EGR means that has been inactive is activated, the amount of inflow flowing into the small turbine is greatly changed, and as a result, the efficiency of the small turbine may be reduced. Therefore, there is a need for a measure that does not reduce the efficiency of the small turbine while accommodating the operation and non-operation of the EGR means.

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＧＲ手段の作動及び非作動に対応してレギュレートバルブの開度制御を行うことで、小型ターボ過給機のタービン効率の低下を回避することにある。   The technology disclosed herein has been made in view of the above points, and the object of the technology is to control the opening degree of the regulating valve corresponding to the operation and non-operation of the EGR means, thereby reducing the size of the turbocharger. The purpose is to avoid a decrease in the turbine efficiency of the turbocharger.

ここに開示するターボ過給機付エンジンの制御装置は、エンジンと、前記エンジンの排気通路に配置された小型タービン、及び、前記エンジンの吸気通路に配置された小型コンプレッサを有する小型ターボ過給機と、前記排気通路において前記小型タービンよりも下流側に配置された大型タービン、及び、前記吸気通路に配置された大型コンプレッサを有する大型ターボ過給機と、前記小型タービンをバイパスして前記大型タービンに排気ガスを導くためのバイパス路に配置されかつ、その開度を調整することによって前記小型タービンに流入する流入量を調整するよう構成されたレギュレートバルブと、前記小型タービンよりも上流側において、前記エンジンの排気ガスの一部を吸気に戻すよう構成されたＥＧＲ手段と、前記レギュレートバルブ及びＥＧＲ手段の制御を通じて前記エンジンを運転するよう構成された制御器と、を備える。 A turbocharger-equipped engine control device disclosed herein includes an engine, a small turbine disposed in an exhaust passage of the engine, and a small turbocharger disposed in an intake passage of the engine A large turbine disposed downstream of the small turbine in the exhaust passage, a large turbocharger having a large compressor disposed in the intake passage, and the large turbine bypassing the small turbine A regulating valve that is arranged in a bypass passage for guiding exhaust gas to the exhaust gas and that is configured to adjust the amount of inflow flowing into the small turbine by adjusting the opening thereof, and on the upstream side of the small turbine The EGR means configured to return a part of the exhaust gas of the engine to the intake air, and the regulation And a controller configured to operate the engine through the control of the lube and EGR means.

そして、前記制御器は、前記小型ターボ過給機が作動する領域と前記大型ターボ過給機が作動する領域との間で領域が移行するときに、前記エンジンの気筒から排出される既燃ガス流量から、前記ＥＧＲ手段の作動によって前記エンジンに戻される既燃ガス流量を差し引いた排気流量に基づき、当該小型タービンの効率が所定値を維持するように前記レギュレートバルブの開度を設定する。 The controller is configured to burn the burned gas discharged from the cylinder of the engine when the region shifts between a region where the small turbocharger operates and a region where the large turbocharger operates. Based on the exhaust gas flow rate obtained by subtracting the burnt gas flow rate returned to the engine by the operation of the EGR means from the flow rate, the opening degree of the regulating valve is set so that the efficiency of the small turbine maintains a predetermined value.

ここで、「エンジンの気筒から排出される既燃ガス流量から、前記ＥＧＲ手段の作動によって前記エンジンに戻される既燃ガス流量を差し引いた排気流量」は、ＥＧＲ手段が作動しているときには、気筒から排出される既燃ガス流量から、ＥＧＲ手段の作動によって吸気に戻される既燃ガスの流量を差し引いた流量となり、ＥＧＲ手段が作動していないときには、エンジンに戻される既燃ガス流量はゼロであるから、気筒から排出される既燃ガスの流量となる。こうして、小型タービンに供給される排気流量は、ＥＧＲ手段の作動、非作動に応じて大きく変化することになる。なお、「小型タービンに流入する流入量」は、小型タービンに実際に流入する排気流量に相当し、「小型タービンに供給される排気流量」とレギュレートバルブの開度とによって決定されることになる。 Here, “ the exhaust gas flow rate obtained by subtracting the burnt gas flow rate returned to the engine by the operation of the EGR means from the burnt gas flow rate discharged from the cylinder of the engine ” means that when the EGR means is operating, The flow rate of burned gas discharged from the engine is subtracted from the flow rate of burned gas returned to the intake air by the operation of the EGR means. When the EGR means is not operating, the flow rate of burned gas returned to the engine is zero. because there, the flow amount of the burnt gas discharged from the cylinders. Thus, the exhaust gas flow rate supplied to the small turbine greatly varies depending on whether the EGR means is activated or deactivated. The “inflow amount flowing into the small turbine” corresponds to the exhaust flow rate actually flowing into the small turbine, and is determined by the “exhaust flow rate supplied to the small turbine” and the opening degree of the regulating valve. Become.

前述したように、小型ターボ過給機のタービンは、所定の流入量以上となる作動状態では、タービン効率が低いため、制御器は、小型タービンに供給される排気流量に基づき、当該小型タービンの効率が所定値を維持するようにレギュレートバルブの開度を設定する。これにより、例えば車両の加速過渡時であって小型ターボ過給機の作動領域から大型ターボ過給機の作動領域へと移行するようなときには、排気流量の増大に伴いレギュレートバルブの開度を次第に大きくして、小型タービンに実際に流入する流入量を、前記所定の流入量以上とならないように維持する。こうして、小型タービンの効率が所定値を維持するようになって、タービン効率の低下が抑制される。   As described above, the turbine of the small turbocharger has low turbine efficiency in an operating state where the flow rate is equal to or greater than the predetermined inflow amount. Therefore, the controller is configured to control the small turbine based on the exhaust flow rate supplied to the small turbine. The opening degree of the regulating valve is set so that the efficiency maintains a predetermined value. As a result, for example, when the vehicle transitions from acceleration to small turbocharger operation region and shifts from the large turbocharger operation region to the large turbocharger operation region, the opening of the regulator valve is increased as the exhaust flow rate increases. Increasingly, the inflow amount actually flowing into the small turbine is maintained so as not to exceed the predetermined inflow amount. Thus, the efficiency of the small turbine is maintained at a predetermined value, and a decrease in turbine efficiency is suppressed.

小型タービンに供給される排気流量は、前述の通り、ＥＧＲ手段の作動及び非作動を含むものであるため、その排気流量に基づいてレギュレートバルブの開度を設定すれば、ＥＧＲ手段の作動、非作動を考慮してレギュレートバルブの開度を設定していることになる。つまり、それまで作動をしていたＥＧＲ手段が停止することに伴い、小型タービンに供給される排気流量が増大するようなときには、レギュレートバルブの開度を大きくして、小型タービンへの流入量が増えないようにする。逆に、それまで停止していたＥＧＲ手段が作動することに伴い、小型タービンに供給される排気流量が減少するようなときには、レギュレートバルブの開度を小さくして、小型タービンへの流入量が増えるようにする。こうして、ＥＧＲ手段の作動及び非作動に対応して、小型タービンの効率が低下しないようにレギュレートバルブの開度が適正化することで、燃費の向上に有利になる。   As described above, the exhaust flow rate supplied to the small turbine includes the operation and non-operation of the EGR means. Therefore, if the opening degree of the regulating valve is set based on the exhaust flow rate, the operation and non-operation of the EGR means are performed. Therefore, the opening degree of the regulating valve is set. That is, when the exhaust gas flow supplied to the small turbine increases with the stop of the EGR means that has been operating until then, the amount of inflow into the small turbine is increased by increasing the opening of the regulator valve. To prevent the increase. Conversely, when the exhaust gas flow supplied to the small turbine decreases with the operation of the EGR means that has been stopped until then, the amount of inflow into the small turbine is reduced by reducing the opening of the regulator valve. To increase. Thus, by adjusting the opening of the regulating valve so that the efficiency of the small turbine does not decrease in response to the operation and non-operation of the EGR means, it is advantageous for improving the fuel consumption.

これは、小型ターボ過給機の作動領域と大型ターボ過給機の作動領域との間を移行するような過渡時、特にエンジンの負荷及び／又は回転数が増大するに伴い、排気流量が次第に増大して、小型ターボ過給機の作動領域から大型ターボ過給機の作動領域へと移行するような加速過渡時に、レギュレートバルブの開度を適正化して、小型ターボ過給機の効率低下を回避する上で特に有効であり、これによって、燃費の向上が図られる。   This is because the exhaust flow rate gradually increases as the engine load and / or rotation speed increases, especially during transitions between the operating range of the small turbocharger and the operating range of the large turbocharger. Increases the efficiency of the small turbocharger by optimizing the opening of the regulator valve during acceleration transients that shift from the operating area of the small turbocharger to the operating area of the large turbocharger This is particularly effective in avoiding the problem, and this improves fuel efficiency.

前記ＥＧＲ手段は、前記排気通路における前記小型タービンの上流側と前記吸気通路における前記小型コンプレッサの下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路、及び、当該外部ＥＧＲ通路の流量を調整するＥＧＲ弁を有する外部ＥＧＲ手段と、前記エンジンに設けられた吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の動作を制御することによって既燃ガスの一部を前記エンジンの気筒内に残留させるよう構成された内部ＥＧＲ手段と、を含む、としてもよい。   The EGR means includes an external EGR passage that communicates the upstream side of the small turbine in the exhaust passage and the downstream side of the small compressor in the intake passage, and an external having an EGR valve that adjusts the flow rate of the external EGR passage. EGR means and internal EGR means configured to cause a part of burnt gas to remain in the cylinder of the engine by controlling the operation of at least one of an intake valve and an exhaust valve provided in the engine. It may be included.

外部ＥＧＲ手段が作動した場合も、内部ＥＧＲ手段が作動した場合も、既燃ガスの一部が吸気に戻り、その分、小型タービンの流入量が低下する。つまり、前記の構成では、外部ＥＧＲ手段の作動及び非作動、並びに、内部ＥＧＲ手段の作動及び非作動をそれぞれ考慮して、小型ターボ過給機を高効率で動作させることが可能になる。   Whether the external EGR means is activated or the internal EGR means is activated, a part of the burned gas returns to the intake air, and the inflow amount of the small turbine is reduced accordingly. That is, in the above configuration, the small turbocharger can be operated with high efficiency in consideration of the operation and non-operation of the external EGR means and the operation and non-operation of the internal EGR means.

以上説明したように、前記のターボ過給機付エンジンの制御装置によると、小型タービンに供給される排気流量に基づき、小型タービンの効率が所定値を維持するようにレギュレートバルブの開度を調整することで、ＥＧＲ手段の作動及び非作動に対応したレギュレートバルブの開度の適正化が可能になり、タービン効率が低下してしまうことが回避されて燃費の向上に有利になる。   As described above, according to the control device for an engine with a turbocharger, based on the exhaust flow rate supplied to the small turbine, the opening degree of the regulator valve is adjusted so that the efficiency of the small turbine is maintained at a predetermined value. By adjusting, it becomes possible to optimize the opening degree of the regulating valve corresponding to the operation and non-operation of the EGR means, avoiding a decrease in turbine efficiency, which is advantageous for improving fuel efficiency.

ディーゼルエンジンの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a diesel engine. ディーゼルエンジンの制御に係るブロック図である。It is a block diagram concerning control of a diesel engine. ２ステージターボ過給機の作動マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation | movement map of a 2 stage turbocharger. 小型タービンの特性の一例であり、（ａ）膨張比とタービン効率との関係、（ｂ）膨張比と流入量との関係である。It is an example of the characteristic of a small turbine, (a) Relation between expansion ratio and turbine efficiency, (b) Relation between expansion ratio and inflow. レギュレートバルブの開度設定に係る制御ブロック図である。It is a control block diagram which concerns on the opening degree setting of a regulating valve.

以下、実施形態に係るディーゼルエンジンを図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１，２は、実施形態に係るエンジン（エンジン本体）１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンである。   Hereinafter, the diesel engine which concerns on embodiment is demonstrated based on drawing. The following description of the preferred embodiment is merely exemplary in nature. 1 and 2 show a schematic configuration of an engine (engine body) 1 according to the embodiment. The engine 1 is a diesel engine that is mounted on a vehicle and is supplied with fuel mainly composed of light oil.

エンジン１は、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。このエンジン１の各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１４の頂面にはリエントラント形燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。このピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。   The engine 1 includes a cylinder block 11 provided with a plurality of cylinders 11a (only one is shown), a cylinder head 12 provided on the cylinder block 11, and a lower side of the cylinder block 11, and is lubricated. And an oil pan 13 in which oil is stored. In each cylinder 11a of the engine 1, a piston 14 is fitted and removably fitted. A top surface of the piston 14 is formed with a cavity defining a reentrant combustion chamber 14a. The piston 14 is connected to the crankshaft 15 via a connecting rod 14b.

前記シリンダヘッド１２には、各気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の燃焼室１４ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。   In the cylinder head 12, an intake port 16 and an exhaust port 17 are formed for each cylinder 11a, and an intake valve 21 and an exhaust valve that open and close the opening of the intake port 16 and the exhaust port 17 on the combustion chamber 14a side. 22 are arranged respectively.

これら吸排気弁２１，２２をそれぞれ駆動する動弁系において、排気弁側には、当該排気弁２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える油圧作動式の可変機構（図２参照。以下、ＶＶＭ（Variable Valve Motion）と称する）が設けられている。このＶＶＭ７１は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を１つ有する第１カムとカム山を２つ有する第２カムとの、カムプロファイルの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁２２に伝達するロストモーション機構を含んで構成されており、第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。   In the valve systems that drive these intake and exhaust valves 21 and 22, respectively, a hydraulically operated variable mechanism that switches the operation mode of the exhaust valve 22 between a normal mode and a special mode on the exhaust valve side (see FIG. 2 below). VVM (Variable Valve Motion). Although detailed illustration of the configuration of the VVM 71 is omitted, two types of cams having different cam profiles, a first cam having one cam peak and a second cam having two cam peaks, and the first cam A lost motion mechanism that selectively transmits the operating state of one of the first and second cams to the exhaust valve 22 is configured to transmit the operating state of the first cam to the exhaust valve 22. In some cases, the exhaust valve 22 operates in a normal mode that is opened only once during the exhaust stroke, whereas when the operating state of the second cam is transmitted to the exhaust valve 22, the exhaust valve 22 is in the exhaust stroke. It operates in a special mode in which the valve is opened twice, and so-called exhaust is opened twice.

ＶＶＭ７１の通常モードと特殊モードとの切り替えは、エンジン駆動の油圧ポンプ（図示省略）から供給される油圧によって行われ、特殊モードは、内部ＥＧＲに係る制御の際に利用される。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁２２を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。また、内部ＥＧＲの実行としては、排気の二度開きに限定されるものではなく、例えば吸気弁２１を２回開く、吸気の二度開きによって内部ＥＧＲ制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気弁２１及び排気弁２２の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲ制御を行ってもよい。尚、ＶＶＭ７１による内部ＥＧＲ制御は、主に燃料の着火性が低いエンジン１の冷間時に行われる。   Switching between the normal mode and the special mode of the VVM 71 is performed by hydraulic pressure supplied from an engine-driven hydraulic pump (not shown), and the special mode is used in the control related to the internal EGR. In order to enable switching between the normal mode and the special mode, an electromagnetically driven valve system that drives the exhaust valve 22 by an electromagnetic actuator may be employed. The execution of the internal EGR is not limited to the double opening of the exhaust. For example, the internal EGR control may be performed by opening the intake valve 21 twice, or by opening the intake twice. An internal EGR control may be performed in which the burned gas remains by providing a negative overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are closed in the intake stroke. The internal EGR control by the VVM 71 is performed mainly when the engine 1 with low fuel ignitability is cold.

前記シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に各気筒１１ａ内の吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ１９とが設けられている。前記インジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室１４ａの天井面から該燃焼室１４ａに臨むように配設されていて、基本的には圧縮行程上死点付近で、燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。   The cylinder head 12 is provided with an injector 18 for injecting fuel, and a glow plug 19 for warming the intake air in each cylinder 11a to improve the ignitability of the fuel when the engine 1 is cold. The injector 18 is arranged so that its fuel injection port faces the combustion chamber 14a from the ceiling surface of the combustion chamber 14a. Basically, fuel is directly supplied to the combustion chamber 14a near the top dead center of the compression stroke. The injection is supplied.

前記エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、前記エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（つまり、排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２とが配設されている。   An intake passage 30 is connected to one side of the engine 1 so as to communicate with the intake port 16 of each cylinder 11a. On the other hand, an exhaust passage 40 for discharging burned gas (that is, exhaust gas) from the combustion chamber 14a of each cylinder 11a is connected to the other side of the engine 1. In the intake passage 30 and the exhaust passage 40, as will be described in detail later, a large turbocharger 61 and a small turbocharger 62 for supercharging intake air are disposed.

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒１１ａ毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１１ａの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。   An air cleaner 31 that filters intake air is disposed at the upstream end of the intake passage 30. On the other hand, a surge tank 33 is disposed near the downstream end of the intake passage 30. The intake passage 30 downstream of the surge tank 33 is an independent passage branched for each cylinder 11a, and the downstream end of each independent passage is connected to the intake port 16 of each cylinder 11a.

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、大型及び小型ターボ過給機６１、６２のコンプレッサ６１ａ，６２ａと、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａの燃焼室１４ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。このスロットル弁３６は、基本的には全開状態とされるが、エンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。   Between the air cleaner 31 and the surge tank 33 in the intake passage 30, compressors 61a and 62a of large and small turbochargers 61 and 62, and an intercooler 35 that cools the air compressed by the compressors 61a and 62a, A throttle valve 36 is provided for adjusting the amount of intake air into the combustion chamber 14a of each cylinder 11a. The throttle valve 36 is basically fully opened, but is fully closed when the engine 1 is stopped so that no shock is generated.

前記排気通路４０の上流側の部分は、各気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。   The upstream portion of the exhaust passage 40 is constituted by an exhaust manifold having an independent passage branched for each cylinder 11a and connected to the outer end of the exhaust port 17 and a collecting portion where the independent passages gather. Yes.

この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂ、大型ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。   On the downstream side of the exhaust manifold in the exhaust passage 40, the turbine 62b of the small turbocharger 62, the turbine 61b of the large turbocharger 61, and exhaust for purifying harmful components in the exhaust gas in order from the upstream side. A purification device 41 and a silencer 42 are provided.

この排気浄化装置４１は、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａ及びフィルタ４１ｂは１つのケース内に収容されている。前記酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏが生成する反応を促すものである。また、前記フィルタ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、フィルタ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。このエンジン１は、後述するように、低圧縮比化によってＲａｗＮＯｘの生成を大幅に低減乃至無くしており、ＮＯｘ処理用の触媒を省略している。 The exhaust purification device 41 includes an oxidation catalyst 41a and a diesel particulate filter (hereinafter referred to as a filter) 41b, which are arranged in this order from the upstream side. The oxidation catalyst 41a and the filter 41b are accommodated in one case. The oxidation catalyst 41a has an oxidation catalyst carrying platinum or platinum added with palladium or the like, and promotes a reaction in which CO and HC in the exhaust gas are oxidized to produce CO ₂ and H ₂ O. Is. The filter 41b collects particulates such as soot contained in the exhaust gas of the engine 1. The filter 41b may be coated with an oxidation catalyst. As will be described later, the engine 1 greatly reduces or eliminates the production of RawNOx by reducing the compression ratio, and omits a catalyst for NOx treatment.

前記吸気通路３０における前記サージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型コンプレッサ６２ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０における前記排気マニホールドと小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂとの間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりも上流側部分）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５１によって接続されている。この排気ガス還流通路５１には、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａ及び排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２とが配設されている。   A portion of the intake passage 30 between the surge tank 33 and the throttle valve 36 (that is, a portion on the downstream side of the small compressor 62a of the small turbocharger 62), the exhaust manifold and the small turbocharger in the exhaust passage 40. The portion between the turbocharger 62 and the small turbine 62 b (that is, the upstream portion of the small turbocharger 62 from the small turbine 62 b) is an exhaust gas recirculation for recirculating a part of the exhaust gas to the intake passage 30. They are connected by a passage 51. The exhaust gas recirculation passage 51 is provided with an exhaust gas recirculation valve 51a for adjusting the recirculation amount of the exhaust gas to the intake passage 30 and an EGR cooler 52 for cooling the exhaust gas with engine cooling water. Yes.

大型ターボ過給機６１は、吸気通路３０に配設された大型コンプレッサ６１ａと、排気通路４０に配設された大型タービン６１ｂとを有している。大型コンプレッサ６１ａは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３５との間に配設されている。一方、大型タービン６１ｂは、排気通路４０における排気マニホールドと酸化触媒４１ａとの間に配設されている。   The large turbocharger 61 has a large compressor 61 a disposed in the intake passage 30 and a large turbine 61 b disposed in the exhaust passage 40. The large compressor 61 a is disposed between the air cleaner 31 and the intercooler 35 in the intake passage 30. On the other hand, the large turbine 61b is disposed between the exhaust manifold and the oxidation catalyst 41a in the exhaust passage 40.

小型ターボ過給機６２は、吸気通路３０に配設された小型コンプレッサ６２ａと、排気通路４０に配設された小型タービン６２ｂとを有している。小型コンプレッサ６２ａは、吸気通路３０における大型コンプレッサ６１ａの下流側に配設されている。一方、小型タービン６２ｂは、排気通路４０における大型タービン６１ｂの上流側に配設されている。   The small turbocharger 62 has a small compressor 62 a disposed in the intake passage 30 and a small turbine 62 b disposed in the exhaust passage 40. The small compressor 62 a is disposed on the downstream side of the large compressor 61 a in the intake passage 30. On the other hand, the small turbine 62 b is disposed on the upstream side of the large turbine 61 b in the exhaust passage 40.

すなわち、吸気通路３０においては、上流側から順に大型コンプレッサ６１ａと小型コンプレッサ６２ａとが直列に配設され、排気通路４０においては、上流側から順に小型タービン６２ｂと大型タービン６１ｂとが直列に配設されている。これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂが排気ガス流により回転し、これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂの回転により、該大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂとそれぞれ連結された前記大型及び小型コンプレッサ６１ａ，６２ａがそれぞれ作動する。   That is, in the intake passage 30, a large compressor 61a and a small compressor 62a are arranged in series from the upstream side, and in the exhaust passage 40, a small turbine 62b and a large turbine 61b are arranged in series from the upstream side. Has been. The large and small turbines 61b and 62b are rotated by the exhaust gas flow, and the large and small turbines 61a and 62a connected to the large and small turbines 61b and 62b are rotated by the rotation of the large and small turbines 61b and 62b, respectively. Each operates.

小型ターボ過給機６２は、相対的に小型のものであり、大型ターボ過給機６１は、相対的に大型のものである。すなわち、大型ターボ過給機６１の大型タービン６１ｂの方が小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりもイナーシャが大きい。   The small turbocharger 62 is relatively small, and the large turbocharger 61 is relatively large. That is, the large turbine 61 b of the large turbocharger 61 has a larger inertia than the small turbine 62 b of the small turbocharger 62.

吸気通路３０には、小型コンプレッサ６２ａをバイパスする小型吸気バイパス通路６３が接続されている。この小型吸気バイパス通路６３には、該小型吸気バイパス通路６３へ流れる空気量を調整するための小型吸気バイパス弁６３ａが配設されている。この小型吸気バイパス弁６３ａは、無通電時には全閉状態（つまり、ノーマルクローズ）となるように構成されている。   A small intake bypass passage 63 that bypasses the small compressor 62 a is connected to the intake passage 30. The small intake bypass passage 63 is provided with a small intake bypass valve 63 a for adjusting the amount of air flowing to the small intake bypass passage 63. The small intake bypass valve 63a is configured to be in a fully closed state (that is, normally closed) when no power is supplied.

一方、排気通路４０には、小型タービン６２ｂをバイパスする小型排気バイパス通路６４と、大型タービン６１ｂをバイパスする大型排気バイパス通路６５とが接続されている。小型排気バイパス通路６４には、該小型排気バイパス通路６４へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ６４ａが配設され、大型排気バイパス通路６５には、該大型排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。   On the other hand, the exhaust passage 40 is connected to a small exhaust bypass passage 64 that bypasses the small turbine 62b and a large exhaust bypass passage 65 that bypasses the large turbine 61b. The small exhaust bypass passage 64 is provided with a regulating valve 64a for adjusting the exhaust amount flowing to the small exhaust bypass passage 64, and the large exhaust bypass passage 65 has an exhaust amount flowing to the large exhaust bypass passage 65. A wastegate valve 65a for adjusting the pressure is provided.

これら大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２は、それらが配設された吸気通路３０及び排気通路４０の部分も含めて、一体的にユニット化されて、過給機ユニット６０を構成している。この過給機ユニット６０がエンジン１に取り付けられている。   The large turbocharger 61 and the small turbocharger 62 are integrated into a single unit including the intake passage 30 and the exhaust passage 40 in which the large turbocharger 61 and the small turbocharger 62 are arranged, thereby forming a supercharger unit 60. doing. The supercharger unit 60 is attached to the engine 1.

このように構成されたディーゼルエンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このＰＣＭ１０が制御器を構成する。ＰＣＭ１０には、図２に示すように、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１、サージタンク３３に取り付けられて、燃焼室１４ａに供給される空気の圧力を検出する過給圧センサＳＷ２、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ３、クランクシャフト１５の回転角を検出するクランク角センサＳＷ４、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ５、排気中の酸素濃度を検出するＯ_２センサＳＷ６、及び、小型タービン６２ｂよりも上流側における排気圧力を検出する排気圧力センサＳＷ７の検出信号が入力され、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ１８、グロープラグ１９，動弁系のＶＶＭ７１、各種の弁３６、５１ａのアクチュエータへ制御信号を出力する。 The diesel engine 1 configured as described above is controlled by a powertrain control module (hereinafter referred to as PCM) 10. The PCM 10 includes a microprocessor having a CPU, a memory, a counter timer group, an interface, and a path connecting these units. This PCM 10 constitutes a controller. As shown in FIG. 2, the PCM 10 includes a water temperature sensor SW1 that detects the temperature of the engine cooling water, a supercharging pressure sensor SW2 that is attached to the surge tank 33 and detects the pressure of the air supplied to the combustion chamber 14a, An intake air temperature sensor SW3 that detects the temperature of the intake air, a crank angle sensor SW4 that detects the rotation angle of the crankshaft 15, and an accelerator opening sensor that detects an accelerator opening corresponding to an operation amount of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle. Detection signals of SW5, an O ₂ sensor SW6 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas, and an exhaust pressure sensor SW7 for detecting the exhaust pressure upstream of the small turbine 62b are input, and various detection signals are generated based on these detection signals. The state of the engine 1 and the vehicle is determined by performing calculations, and the injector 18 and the glow plug 19 are correspondingly determined. , Control signals are output to the VVM 71 of the valve operating system and the actuators of the various valves 36 and 51a.

また、ＰＣＭ１０は、エンジンの運転状態において大型及び小型ターボ過給機６１、６２の動作を制御している。具体的には、ＰＣＭ１０は、小型吸気バイパス弁６３ａ、レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａの各開度を、エンジン１の運転状態に応じて設定された目標過給圧となるように制御する。詳しくは、図３に作動マップの一例を示すように、ＰＣＭ１０は、実線で示す切替ラインよりも低回転側（図における左側）の第１領域（Ａ）では、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開以外の開度とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態とすることによって、小型ターボ過給機６２のみ、又は、大型及び小型ターボ過給機６１、６２の両方を作動させる。一方、切替ラインよりも高回転側の第２領域（Ｂ）では、小型ターボ過給機６２が排気抵抗になるため、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開状態とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態に近い開度にすることによって、小型ターボ過給機６２をバイパスさせて大型ターボ過給機６１のみを作動させる。尚、
同図における一点鎖線は、レギュレートバルブ６４ａの開弁が開始されるラインを示している。また、実線で示す切替ラインは、レギュレートバルブ６４ａを全開にするラインである。従って、一点鎖線と実線との間では、レギュレートバルブ６４ａは中間開度に設定される。また、ウエストゲートバルブ６５ａは、エンジン高回転高負荷時の過過給を防止するために少し開き気味に設定している。 The PCM 10 controls the operation of the large and small turbochargers 61 and 62 when the engine is operating. Specifically, the PCM 10 controls the openings of the small intake bypass valve 63a, the regulate valve 64a, and the wastegate valve 65a so as to become the target boost pressure set according to the operating state of the engine 1. . Specifically, as shown in an example of the operation map in FIG. 3, the PCM 10 has a small intake bypass valve 63 a and a regulator in the first region (A) on the lower rotation side (left side in the drawing) than the switching line indicated by the solid line. Only the small turbocharger 62 or both the large and small turbochargers 61 and 62 are operated by setting the valve 64a to an opening other than fully open and the wastegate valve 65a to be fully closed. On the other hand, in the second region (B) on the higher rotation side than the switching line, the small turbocharger 62 becomes exhaust resistance, so the small intake bypass valve 63a and the regulating valve 64a are fully opened, and the wastegate valve 65a. By making the opening close to the fully closed state, the small turbocharger 62 is bypassed and only the large turbocharger 61 is operated. still,
The alternate long and short dash line in the figure indicates a line where the valve opening of the regulating valve 64a is started. A switching line indicated by a solid line is a line that fully opens the regulating valve 64a. Therefore, between the one-dot chain line and the solid line, the regulating valve 64a is set to an intermediate opening. Further, the waste gate valve 65a is set slightly open to prevent supercharging at the time of high engine speed and high load.

そうして、このエンジン１は、その幾何学的圧縮比を１２以上１６未満（例えば１４）とした、比較的低圧縮比となるように構成されており、これによって排気エミッション性能の向上及び熱効率の向上を図るようにしている。   Thus, the engine 1 is configured to have a relatively low compression ratio with a geometric compression ratio of 12 or more and less than 16 (for example, 14), thereby improving exhaust emission performance and thermal efficiency. It is trying to improve.

（エンジンの燃焼制御の概要）
前記ＰＣＭ１０によるエンジン１の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて目標トルク（言い換えると目標となる負荷）を決定し、これに対応する燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ１８の作動制御によって実現するものである。目標トルクは、アクセル開度が大きくなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど、大きくなるように設定され、目標トルクとエンジン回転数とに基づいて燃料の噴射量が設定される。噴射量は、目標トルクが高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど大きくなるように設定される。また、スロットル弁３６、及び排気ガス還流弁５１ａの開度の制御（つまり、外部ＥＧＲ制御）や、ＶＶＭ７１の制御（つまり、内部ＥＧＲ制御）によって、気筒１１ａ内への排気の還流割合を制御する。 (Outline of engine combustion control)
The basic control of the engine 1 by the PCM 10 mainly determines a target torque (in other words, a target load) based on the accelerator opening, and the fuel injection amount and injection timing corresponding to the target torque are determined by the injector 18. This is realized by operation control. The target torque is set to increase as the accelerator opening increases and the engine speed increases, and the fuel injection amount is set based on the target torque and the engine speed. The injection amount is set to increase as the target torque increases and as the engine speed increases. Further, the recirculation ratio of the exhaust gas into the cylinder 11a is controlled by controlling the opening degree of the throttle valve 36 and the exhaust gas recirculation valve 51a (that is, external EGR control) or by controlling the VVM 71 (that is, internal EGR control). .

（レギュレートバルブの制御）
図４は、小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂの特性の一例を示している。同図（ａ）は、膨張比とタービン効率との関係であり、同図（ｂ）は、膨張比と小型タービン６２ｂへの流入量との関係であり、各図においては、タービンの等回転数ラインが示されている。先ず、膨張比が相対的に低い範囲（同図（ｂ）における破線よりも左側の範囲）では、流入量の増加に伴い膨張比も増大する。一方、同図（ｂ）における破線よりも右側の、所定膨張比以上の範囲では、流入量はほとんど増えない一方で、膨張比だけが増大するようになる。また、同図（ａ）に示すように、膨張比が低い範囲では、膨張比が増えるにつれてタービン効率が次第に低下し、所定膨張比以上の範囲、言い換えると、流入量がほとんど増えない範囲では、タービン効率も、比較的低い値で一定となる。 (Regulator valve control)
FIG. 4 shows an example of the characteristics of the small turbine 62 b of the small turbocharger 62. FIG. 4A shows the relationship between the expansion ratio and the turbine efficiency, and FIG. 4B shows the relationship between the expansion ratio and the amount of inflow into the small turbine 62b. Several lines are shown. First, in the range where the expansion ratio is relatively low (the range on the left side of the broken line in FIG. 5B), the expansion ratio increases as the inflow amount increases. On the other hand, in the range on the right side of the broken line in FIG. 5B, which is not less than the predetermined expansion ratio, the inflow amount hardly increases, but only the expansion ratio increases. Further, as shown in FIG. 5A, in the range where the expansion ratio is low, the turbine efficiency gradually decreases as the expansion ratio increases, and in a range where the expansion ratio is higher than the predetermined expansion ratio, in other words, in the range where the inflow amount hardly increases, The turbine efficiency is also constant at a relatively low value.

このようなタービン特性を考慮すれば、タービン効率が低くなることを回避しようとすれば、図４に白抜きの矢印で示すように、膨張比が所定値以下となるように（同図（ａ）参照）、言い換えると、小型タービン６２ｂへ流入する流入量が所定値以下となるように（同図（ｂ）参照）、レギュレートバルブ６４ａの開度を調整することが望ましい。   In consideration of such turbine characteristics, if it is attempted to avoid a decrease in turbine efficiency, the expansion ratio becomes equal to or less than a predetermined value as shown by the white arrow in FIG. )), In other words, it is desirable to adjust the opening of the regulating valve 64a so that the amount of inflow flowing into the small turbine 62b is less than or equal to a predetermined value (see FIG. 5B).

小型タービン６２ｂに供給される排気流量は、エンジン１の運転状態、内部ＥＧＲの実行及び停止、並びに、外部ＥＧＲの実行及び停止に応じて変化する。そこで、前記のエンジンシステムでは、ＰＣＭ１０は、小型タービン６２ｂに供給される排気流量に基づいて、レギュレートバルブ６４ａの開度を設定する。具体的には、図５に示す制御ブロックに基づいて設定される。先ずブロック１０１では、内部ＥＧＲ流量を演算する。この演算は、ＶＶＭ７１の作動及び非作動の情報、過給圧センサＳＷ２が検出した過給圧（吸気圧力）と、排気圧力センサＳＷ７が検出した排気圧との差圧、及び、エンジン回転数に基づいて算出する。尚、内部ＥＧＲが非作動のときには、この流量はゼロになる。   The exhaust gas flow rate supplied to the small turbine 62b changes according to the operating state of the engine 1, execution and stop of the internal EGR, and execution and stop of the external EGR. Therefore, in the engine system, the PCM 10 sets the opening degree of the regulating valve 64a based on the exhaust flow rate supplied to the small turbine 62b. Specifically, it is set based on the control block shown in FIG. First, in block 101, the internal EGR flow rate is calculated. This calculation is based on information on the operation and non-operation of the VVM 71, the differential pressure between the supercharging pressure (intake pressure) detected by the supercharging pressure sensor SW2 and the exhaust pressure detected by the exhaust pressure sensor SW7, and the engine speed. Calculate based on When the internal EGR is not activated, this flow rate becomes zero.

また、ブロック１０２では、外部ＥＧＲ流量を演算する。この演算は、排気ガス還流弁５１ａの開度、及び、吸気圧と排気圧との差圧に基づいて算出する。尚、外部ＥＧＲが非作動のときには、この流量はゼロになる。   In block 102, the external EGR flow rate is calculated. This calculation is calculated based on the opening degree of the exhaust gas recirculation valve 51a and the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure. When the external EGR is not activated, this flow rate becomes zero.

ブロック１０３では、排気マニホールドから排出される排気流量を演算する。これは、言い換えると、気筒から排出される排気流量であり、充填量と燃料噴射量とに基づいて算出される。   In block 103, the exhaust flow rate discharged from the exhaust manifold is calculated. In other words, this is the exhaust flow rate discharged from the cylinder, and is calculated based on the filling amount and the fuel injection amount.

そうして、この排気マニホールドから排出される排気流量から、内部ＥＧＲ流量及び外部ＥＧＲ流量を差し引いて、小型タービン６２ｂに供給される排気流量を算出する（ブロック１０４）。これにより、内部ＥＧＲの作動及び非作動、並びに、外部ＥＧＲの作動及び非作動を考慮して、小型タービン６２ｂに供給される排気流量が算出される。   Then, the exhaust flow rate supplied to the small turbine 62b is calculated by subtracting the internal EGR flow rate and the external EGR flow rate from the exhaust flow rate discharged from the exhaust manifold (block 104). Thus, the exhaust flow rate supplied to the small turbine 62b is calculated in consideration of the operation and non-operation of the internal EGR and the operation and non-operation of the external EGR.

そうして、小型タービン６２ｂに供給される排気流量が算出されれば、ブロック１０５において、レギュレートバルブ６４ａの基本開口面積（開度）Ａ_Ｏを演算する。具体的には、図４（ｂ）に示すように、小型タービン６２ｂに供給される排気流量が増大するようなときには、小型タービン６２ｂに実際に流入する流入量が所定の流入量以上にならないように、レギュレートバルブ６４ａの基本開口面積Ａ_Ｏを大きくする。 If the exhaust flow rate supplied to the small turbine 62b is calculated, the basic opening area (opening) _AO of the regulating valve 64a is calculated in block 105. Specifically, as shown in FIG. 4B, when the exhaust gas flow rate supplied to the small turbine 62b increases, the inflow amount that actually flows into the small turbine 62b does not exceed a predetermined inflow amount. In addition, the basic opening area _AO of the regulating valve 64a is increased.

こうしてレギュレートバルブ６４ａの開度は、基本的には、小型タービン６２ｂに供給される排気流量に基づいて設定されるものの、レギュレートバルブ６４ａの基本開度は、目標となる過給圧に応じて補正が加えられる。具体的には、ブロック１０６においてエンジンの運転状態から、目標となる過給圧が算出されると共に、ブロック１０７において過給圧センサＳＷ２により実過給圧が検出される。そうして、ブロック１０８において、目標過給圧と実過給圧との偏差ΔＰが演算され、その偏差に基づいて、レギュレートバルブ６４ａの開口面積のフィードバック補正量ΔＡ_Ｏが演算される（ブロック１０９）。 Thus, although the opening degree of the regulating valve 64a is basically set based on the exhaust flow rate supplied to the small turbine 62b, the basic opening degree of the regulating valve 64a depends on the target boost pressure. Correction is added. Specifically, the target boost pressure is calculated from the engine operating state in block 106, and the actual boost pressure is detected by the boost pressure sensor SW2 in block 107. Then, in block 108, the deviation ΔP between the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure is calculated, based on the deviation, a feedback correction amount .DELTA.A _O of the opening area of the regulator valve 64a is calculated (block 109).

そして、ブロック１１０において、ブロック１０５で算出した基本開口面積Ａ_Ｏと、ブロック９で演算した補正量ΔＡ_Ｏとに基づき、レギュレートバルブ６４ａの目標開口面積が決定される（Ａ_Ｏ＋ΔＡ_Ｏ）。 Then, at block 110, the basic opening area _{A O} calculated in block 105, based on the correction amount .DELTA.A _O calculated in block 9, the target opening area of the regulator valve 64a is determined _{(A O} + _{ΔA O).}

こうして、小型タービン６２ｂに供給される排気流量に基づいて、レギュレートバルブ６４ａの開度を設定することにより、排気流量の増減や、内部ＥＧＲの作動及び停止、並びに、外部ＥＧＲの作動及び停止に対応して、レギュレートバルブ６４ａの開度を最適化することが可能になる。このことは、例えば内部ＥＧＲの作動及び停止や、外部ＥＧＲの作動及び停止に応じて、レギュレートバルブの開度設定マップを変更するような、煩雑な制御を省略することを可能にするから、制御が簡略化するという利点がある。   Thus, by setting the opening degree of the regulating valve 64a based on the exhaust flow rate supplied to the small turbine 62b, the exhaust flow rate can be increased or decreased, the internal EGR can be activated and stopped, and the external EGR can be activated and stopped. Correspondingly, the opening degree of the regulating valve 64a can be optimized. This makes it possible to omit complicated control such as changing the opening setting map of the regulating valve according to the operation and stop of the internal EGR and the operation and stop of the external EGR, for example. There is an advantage that the control is simplified.

特に、小型ターボ過給機の作動領域（Ａ）から大型ターボ過給機の作動領域（Ｂ）へと移行をする加速過渡時においては、図３に示す、一点鎖線と実線との間の中間開度の領域において、ＥＧＲ手段の作動及び非作動に対応しかつ、タービン効率の低下を抑制しながら、レギュレートバルブ６４ａの開度を適正化することが可能になり、燃費の向上に有利になる。   In particular, at the time of acceleration transient in which the operation region (A) of the small turbocharger is shifted to the operation region (B) of the large turbocharger, an intermediate point between the one-dot chain line and the solid line shown in FIG. In the range of opening, it is possible to optimize the opening of the regulating valve 64a while responding to the operation and non-operation of the EGR means and suppressing a decrease in turbine efficiency, which is advantageous in improving fuel consumption. Become.

１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１０ ＰＣＭ（制御器）
１１ａ 気筒
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
３０ 吸気通路
４０ 排気通路
５１ ＥＧＲ通路（外部ＥＧＲ通路）
５１ａ 排気ガス還流弁（ＥＧＲ弁）
６１ 大型ターボ過給機
６１ａ 大型コンプレッサ
６１ｂ 大型タービン
６２ 小型ターボ過給機
６２ａ 小型コンプレッサ
６２ｂ 小型タービン
６４ 小型排気バイパス通路（バイパス路）
６４ａ レギュレートバルブ
７１ ＶＶＭ（内部ＥＧＲ手段） 1 Diesel engine (engine)
10 PCM (controller)
11a Cylinder 21 Intake valve 22 Exhaust valve 30 Intake passage 40 Exhaust passage 51 EGR passage (external EGR passage)
51a Exhaust gas recirculation valve (EGR valve)
61 Large turbocharger 61a Large compressor 61b Large turbine 62 Small turbocharger 62a Small compressor 62b Small turbine 64 Small exhaust bypass passage (bypass passage)
64a Regulating valve 71 VVM (internal EGR means)

Claims (2)

エンジンと、
前記エンジンの排気通路に配置された小型タービン、及び、前記エンジンの吸気通路に配置された小型コンプレッサを有する小型ターボ過給機と、
前記排気通路において前記小型タービンよりも下流側に配置された大型タービン、及び、前記吸気通路に配置された大型コンプレッサを有する大型ターボ過給機と、
前記小型タービンをバイパスして前記大型タービンに排気ガスを導くためのバイパス路に配置されかつ、その開度を調整することによって前記小型タービンに流入する流入量を調整するよう構成されたレギュレートバルブと、
前記小型タービンよりも上流側において、前記エンジンの排気ガスの一部を吸気に戻すよう構成されたＥＧＲ手段と、
前記レギュレートバルブ及びＥＧＲ手段の制御を通じて前記エンジンを運転するよう構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記小型ターボ過給機が作動する領域と前記大型ターボ過給機が作動する領域との間で領域が移行するときに、前記エンジンの気筒から排出される既燃ガス流量から、前記ＥＧＲ手段の作動によって前記エンジンに戻される既燃ガス流量を差し引いた排気流量に基づき、当該小型タービンの効率が所定値を維持するように前記レギュレートバルブの開度を設定するターボ過給機付エンジンの制御装置。 Engine,
A small turbine disposed in the exhaust passage of the engine, and a small turbocharger having a small compressor disposed in the intake passage of the engine;
A large turbocharger having a large turbine disposed downstream of the small turbine in the exhaust passage, and a large compressor disposed in the intake passage;
A regulating valve that is disposed in a bypass path for bypassing the small turbine and directing exhaust gas to the large turbine, and is configured to adjust an inflow amount flowing into the small turbine by adjusting an opening degree thereof. When,
EGR means configured to return a part of the exhaust gas of the engine to the intake air upstream of the small turbine;
A controller configured to operate the engine through control of the regulator valve and EGR means;
The controller is configured to calculate a burnt gas flow rate discharged from a cylinder of the engine when a region shifts between a region where the small turbocharger operates and a region where the large turbocharger operates. Turbocharger that sets the opening degree of the regulator valve so that the efficiency of the small turbine is maintained at a predetermined value based on the exhaust gas flow rate obtained by subtracting the burnt gas flow rate returned to the engine by the operation of the EGR means. Control device for aircraft engine. 請求項１に記載のターボ過給機付エンジンの制御装置において、
前記ＥＧＲ手段は、
前記排気通路における前記小型タービンの上流側と前記吸気通路における前記小型コンプレッサの下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路、及び、当該外部ＥＧＲ通路の流量を調整するＥＧＲ弁を有する外部ＥＧＲ手段と、
前記エンジンに設けられた吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の動作を制御することによって既燃ガスの一部を前記エンジンの気筒内に残留させるよう構成された内部ＥＧＲ手段と、を含むターボ過給機付エンジンの制御装置。 The control device for an engine with a turbocharger according to claim 1,
The EGR means includes
An external EGR passage communicating the upstream side of the small turbine in the exhaust passage and the downstream side of the small compressor in the intake passage, and an external EGR means having an EGR valve for adjusting the flow rate of the external EGR passage;
An internal EGR means configured to cause a part of burned gas to remain in a cylinder of the engine by controlling an operation of at least one of an intake valve and an exhaust valve provided in the engine; Control device for aircraft engine.

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