WO2013179935A1 - 内燃機関とその制御方法 - Google Patents

内燃機関とその制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013179935A1
WO2013179935A1 PCT/JP2013/063937 JP2013063937W WO2013179935A1 WO 2013179935 A1 WO2013179935 A1 WO 2013179935A1 JP 2013063937 W JP2013063937 W JP 2013063937W WO 2013179935 A1 WO2013179935 A1 WO 2013179935A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
surge avoidance
opening
surge
target opening
compressor
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/063937
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
崇史 高尾
博文 橋本
宗介 飯村
秀一 平野
Original Assignee
いすゞ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by いすゞ自動車株式会社 filed Critical いすゞ自動車株式会社
Priority to EP13797518.1A priority Critical patent/EP2857661B1/en
Priority to CN201380026838.1A priority patent/CN104364500B/zh
Priority to US14/401,155 priority patent/US20150135706A1/en
Publication of WO2013179935A1 publication Critical patent/WO2013179935A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B2037/125—Control for avoiding pump stall or surge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine that includes a turbine disposed in an exhaust passage, and a turbocharger that is disposed in an intake passage and has a compressor driven by the turbine, and avoids a surge state of the compressor, and a control method thereof.
  • the turbocharger has a so-called variable turbocharger (variable) that increases the supercharging efficiency and generates the optimum supercharging pressure by controlling the nozzle vanes mounted on the turbine side of the turbocharger according to the engine speed. It also has a valve mechanism that adjusts the amount of inflow into the turbine by diverting a part of the exhaust gas, so-called waste gate valve, and controls the rotation speed of the turbocharger itself. In addition, there is a waste gate type turbocharger that obtains a stable supercharging pressure (boost pressure) and protects the engine and the turbocharger itself from damage.
  • boost pressure stable supercharging pressure
  • the engine (internal combustion engine) is provided in an EGR passage for recirculating exhaust gas in addition to the above-described variable turbocharger nozzle vane or wastegate type turbocharger wastegate valve (hereinafter collectively referred to as TRB).
  • EGR valves and variable devices such as intake throttles (hereinafter referred to as IN / TH) provided in the intake passage are provided.
  • IN / TH intake throttles
  • the opening degree of these variable devices is determined by the fuel injection amount (load) and the engine speed. Control is performed using an opening map based on the above.
  • the compressor operating area includes a normal driving area located on the right side of the presurge line, an area where surge noise is generated between the presurge line and the surge line, and a surge area located on the left side of the surge line.
  • Patent Document 1 controls the opening of the EGR valve closer to the opening and the turbine nozzle opening to the opening with respect to the opening determined during normal operation during deceleration of the vehicle.
  • an excessive increase in the EGR rate and an increase in supercharging pressure are caused, which affects other performances such as fuel efficiency and exhaust gas.
  • the device described in Patent Document 2 controls the diffuser vane using an opening map different from that during normal operation.
  • the control method using a plurality of opening maps is similar to the device described in Patent Document 1. Although excessive changes can be suppressed, on the other hand, it is necessary to refer to a plurality of opening maps, and the control due to an increase in man-hours is complicated.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to avoid occurrence of surges in the turbocharger when the vehicle is decelerated and to reduce the blowback sound without affecting the other performance such as fuel consumption and exhaust gas.
  • An internal combustion engine capable of preventing the occurrence and a control method thereof.
  • An internal combustion engine of the present invention for solving the above object includes a turbine disposed in an exhaust passage, a turbocharger disposed in an intake passage and driven by the turbine, and exhaust gas supplied to the turbine.
  • An internal combustion engine comprising a turbine adjustment opening / closing device that adjusts a flow rate, and a control device that controls an opening degree of the turbine adjustment opening / closing device based on an operating state of the internal combustion engine and a first opening degree map, the control device includes: When the vehicle is decelerating, it is determined whether or not the compressor is in a surging state, and when it is determined that the compressor is in a surging state, the operation state and A first target opening based on the first opening map is acquired, and the first target opening is determined in advance.
  • the turbine adjusting switch is controlled to the first target opening for surge avoidance, and the first target opening is the first target opening for surge avoidance.
  • the first target opening is provided with surge avoidance means for controlling the turbine adjusting switch.
  • the opening degree of the turbine adjustment opening / closing device is equal to or greater than the opening degree of the turbine adjustment opening / closing device for surge avoidance that can avoid the surging state of the compressor. Therefore, it is possible to prevent the operation area of the compressor from entering the surge area in advance. As a result, the blowback sound from the intake duct can be reduced and the turbocharger can be prevented from being damaged.
  • the opening map for changing the opening map during normal operation or avoiding the surging state is not used, man-hours were reduced without affecting other performance such as fuel consumption and exhaust gas. It is possible to prevent the compressor from surging when the vehicle is decelerated with easy control. In addition, especially when the engine speed and fuel injection amount are large, the opening degree is not controlled more than necessary, so it is possible to suppress excessive increase of supercharging pressure and deterioration of responsiveness of the turbocharger during re-acceleration. it can.
  • the turbine adjustment opening and closing device here is a waste gate valve of a bypass passage that bypasses a turbine nozzle vane (also referred to as a diffuser vane) or a turbocharger.
  • the turbocharger at the time of reacceleration Responsiveness can be ensured.
  • the opening degree of the EGR valve that adjusts the flow rate of exhaust gas recirculated from the exhaust gas upstream side of the turbine based on the operating state of the internal combustion engine and the second opening degree map is set in the control device.
  • the operation state and the second opening degree are included as surge avoidance control for preventing the compressor from entering a surging state when the surge avoiding unit determines that the compressor is in a surging state.
  • the EGR valve is set to the second target opening for surge avoidance.
  • a means for controlling the EGR valve to the second target opening is provided.
  • the EGR valve in addition to controlling the node opening and closing device, the EGR gas flow rate can be reduced and the reduction of the new intake air amount can be suppressed, so the compressor can be prevented from surging in advance. can do.
  • the control device determines deceleration of the vehicle at a predetermined determination time, and whether the compressor is in a surging state based on the turbocharger supercharging pressure and the engine speed.
  • Surge avoidance control means of the surge avoidance means is maintained until a predetermined surge avoidance time elapses from the time point when the surge avoidance determination means determines that the compressor is in a surging state.
  • a surge avoidance timer and when the surge avoidance timer determines that the compressor is in a surging state while the surge avoidance time has elapsed, the surge avoidance determination means finally includes the surge avoidance timer.
  • the means for maintaining the surge avoidance means is provided until the time elapses, it is possible to determine whether or not the compressor is in a surging state even during the progress of the surge avoidance means, and always respect the latest surge determination timing. Therefore, it is possible to reliably avoid the compressor from being in a surging state.
  • the surge avoidance means can be performed in a relatively short time, and fuel efficiency and It is possible to prevent the occurrence of surge and blow-back noise of the turbocharger during deceleration without affecting other performance such as exhaust gas.
  • the determination time for this surge avoidance determination means is shorter than the surge avoidance control time because the surge avoidance determination means needs to be executed at least once within the progress time of the surge avoidance means. For example, when performing the surge avoidance means, if the surge avoidance determination means is performed and it is determined that the surging state is reached, the surge avoidance means is performed again during the surge avoidance time from that point.
  • An internal combustion engine control method for solving the above-described problem includes a turbine disposed in an exhaust passage, a turbocharger disposed in an intake passage and having a compressor driven by the turbine, and supplied to the turbine.
  • a control method for an internal combustion engine that includes a turbine adjustment opening / closing device that adjusts an exhaust gas flow rate, and that controls an opening degree of the turbine adjustment opening / closing device based on an operating state of the internal combustion engine and a first opening degree map, It is determined whether the compressor is in a surging state, and when it is determined that the compressor is in a surging state, a first target opening based on the operating state and the first opening map is acquired, and the first target When the opening is smaller than the first target opening for surge avoidance, the turbine adjustment opening is set to the first target opening for surge avoidance. And a surge avoidance step of controlling the turbine control switching device at the first target opening when the first target opening is equal to or greater than the first target opening for surge avoidance. It is a method.
  • the opening degree is controlled so as to adjust the exhaust gas flow rate recirculating from the exhaust gas upstream side of the turbine based on the operating state of the internal combustion engine and the second opening degree map.
  • An EGR valve and when the surge avoidance step determines that the compressor is in a surging state, obtains a second target opening based on the operating state and the second opening map, and the second target opening Is larger than a predetermined second target opening for surge avoidance, the EGR valve is controlled to the second target opening for surge avoidance, and the second target opening is the second target opening for surge avoidance.
  • vehicle deceleration is determined at predetermined determination times, and whether or not the compressor enters a surging state based on the turbocharger supercharging pressure and the engine speed.
  • a surge avoidance timer maintains the surge avoidance step until a predetermined surge avoidance time has elapsed from the time when the compressor is determined to be in a surging state in the surge avoidance determination step.
  • the surge avoidance determining step determines that the compressor is in a surging state during the surge avoidance time
  • the surge avoidance time is determined from the time when the compressor is finally determined to be in a surging state in the surge avoidance determining step. Until the elapse of time, the surge avoidance timer It is preferred to maintain.
  • the present invention it is possible to prevent a turbocharger surge and a blow-back sound from occurring when the vehicle is decelerated without affecting other performance such as fuel consumption and exhaust gas. Moreover, the responsiveness of the turbocharger at the time of reacceleration can be ensured. In addition, man-hours can be reduced, and simpler control can be provided.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating control over time of the internal combustion engine shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a surge avoidance determination step of the control method of the internal combustion engine shown in FIG.
  • FIG. 41 is a flowchart showing a surge avoidance process of the control method of the internal combustion engine shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing control over time of the internal combustion engine shown in FIG. 7 is a flowchart showing a surge avoidance step of the control method of the internal combustion engine shown in FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the accelerator opening and the intake air amount.
  • FIG. 8A shows a conventional internal combustion engine
  • FIG. 8B shows the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a map showing the operating region of the compressor of the turbocharger of the conventional internal combustion engine.
  • a diesel engine will be described as an example.
  • the present invention is not limited to a diesel engine but can be applied to a gasoline engine, and the number of cylinders and the arrangement of cylinders are not limited. Note that the dimensions of the drawings are changed so that the configuration can be easily understood, and the ratios of the thicknesses, widths, lengths, and the like of the respective members and parts do not necessarily match the ratios of actually manufactured parts.
  • the engine (internal combustion engine) 1 includes an engine body 2, an exhaust passage Ex, an intake passage In, and an EGR (exhaust gas recirculation) passage Eg, and further, an exhaust manifold 3, an inlet manifold 4, a turbocharger 5, an intake duct (air 6), an intercooler 7, an intake throttle (hereinafter referred to as IN / TH) 8, an aftertreatment device 9 (including a DOC (diesel oxidation catalyst) and a DPF (collecting device), etc.), and an EGR (exhaust gas recirculation)
  • a system 10 is provided.
  • the turbocharger 5 includes a turbine 5a, a compressor 5b, and a nozzle vane 5c (turbine adjustment opening and closing device) that can change the flow rate of exhaust gas passing through the turbine 5a.
  • the EGR system 10 includes an EGR cooler 11 and an EGR valve (EGR valve). 12.
  • the turbocharger 5 is also referred to as a variable nozzle turbocharger, a variable wing turbocharger, or a VGS turbocharger.
  • the engine 1 includes an ECU (control device) 20 called an engine control unit, and also includes a crank angle sensor 21, a supercharging pressure sensor 22, an accelerator pedal 23, and a brake pedal 24 connected to the ECU 20.
  • ECU control device
  • the ECU 20 is a microcontroller that comprehensively performs electrical control in charge of control of the engine 1 by an electrical circuit, and surge avoidance determination means (step) S1 that determines that the compressor 5b is in a surging state.
  • a surge avoidance means (step) S10 for performing surge avoidance control for avoiding the compressor 5b from entering a surging state, and a surge avoidance timer 20a for maintaining the surge avoidance control of the surge avoidance means (step) S10 are provided. Based on the signals detected by the supercharging pressure sensor 22, the accelerator pedal 23, and the brake pedal 24, the opening degree of the nozzle vane 5c is controlled.
  • FIG. 2 shows the control by the ECU 20 from a certain point of normal control.
  • the time during which the surge avoidance determination step S1 is repeatedly performed is defined as t1 to t9
  • the time when the surge avoidance timer 20a ends is defined as t10, t11, and t12.
  • T1 and t2 that is, an interval (determination time) at which the surge avoidance determination step S1 is executed is T1
  • T2 an interval from the start to the end of the surge avoidance timer 20a (surge avoidance time)
  • This control method for the engine 1 is a control method for avoiding the state before the surge avoidance determination step S1 and the surge avoidance step S10 proceed in parallel and the compressor 5b enters the surging state.
  • the surge avoidance timer 20a maintains the surge avoidance step S10 until the surge avoidance time T2 elapses.
  • the determination result of the surge avoidance determination step S1 is used as a trigger for controlling the opening degree of the nozzle vane 5c.
  • the opening degree of the nozzle vane 5c can be maintained at an appropriate opening degree for an appropriate time, and the compressor 5b can be prevented from entering the surging state in advance.
  • the ECU 20 controls the opening degree of the nozzle vane 5c based on the driving state of the vehicle and a first opening degree map M1 of the nozzle vane 5c (not shown).
  • the operation state referred to here is a fuel injection amount Qn and an engine speed Ne.
  • the first target opening degree TAn stored in the first opening degree map M1 is an opening degree that is set closer to the closer side as the engine speed Ne and the fuel injection amount Qn decrease.
  • the first target opening degree TAn is used which changes to the closing side as the engine speed Ne or the fuel injection amount Qn decreases.
  • the first target opening degree TAn corresponding to the injection amount Qn and the engine speed Ne may be obtained and arbitrarily set according to the characteristics of the engine 1.
  • the surge avoidance determination step S1 is a step of determining that the compressor 5b of the turbocharger 5 will be in a surging state in the future. As information for determination, the engine speed Ne of the engine 1 and the supercharging pressure of the turbocharger 5 are used. Pn is used. When it is determined that the compressor 5b will be in a surging state in the future, the surge avoidance timer 20a is turned on.
  • This surge avoidance determination step S1 is a step that is performed every predetermined determination time T1, and for each determination time T1, information such as the accelerator opening Acc detected by the accelerator pedal 23, the accelerator opening Acc, and the like.
  • the fuel injection amount Qn determined by the ECU 20, the engine speed Ne detected by the crank angle sensor 21, and the supercharging pressure Pn detected by the supercharging pressure sensor 22 are input.
  • Step S2 is performed to determine whether the rate of change ⁇ Q for each time T1 is greater than the second deceleration determination value B.
  • the change rates ⁇ Acc and ⁇ Q exceed a predetermined change rate, it is determined that the vehicle is decelerating.
  • the present invention is not limited to the above.
  • step S3 If it is determined that the vehicle is decelerated in step S2, the next step S3 is performed. If the vehicle cannot be decelerated, the process proceeds to step S5. If it is determined that the vehicle is decelerating, next, step S3 is performed to determine whether or not the engine speed Ne is greater than or equal to the surge determination value Nsurge and whether or not the boost pressure Pn is equal to or greater than the surge determination value Psurge.
  • step S3 If the predetermined condition is satisfied in step S3, the process proceeds to step S4. If the predetermined condition is not satisfied, the process proceeds to step S5. If it is determined in step S3 that surge avoidance is necessary (Ne ⁇ Nsurge and Pn ⁇ Psurge), then step S4 is performed to turn on (start) the surge avoidance timer 20a.
  • step S5 the determination starts again from step S2 after the determination time T1 has elapsed.
  • the surge avoidance step S10 is necessary when the engine speed Ne is equal to or higher than a predetermined surge determination value Nsurge and the supercharging pressure Pn is equal to or higher than a predetermined surge determination value Psurge.
  • each determination value is a value determined according to the characteristics of the engine 1 and can be set arbitrarily.
  • each determination value is set to a value that can determine whether or not the operation region of the compressor 5b will enter the surge region beyond the surge line in the future, and more preferably, the operation region of the compressor 5b is the future. Is set to a value that can determine whether or not the presurge line is exceeded. If it can be determined in advance that the operating range of the compressor 5b will exceed the presurge line in the future, the generation of the surge noise can be avoided before the surge noise is generated.
  • the determination is made based on the engine speed Ne and the supercharging pressure Pn.
  • the engine speed Ne and the supercharging pressure Pn You may determine by the method which added whether the fuel injection quantity Qn is more than a threshold value. In particular, when the fuel injection amount Qn is also added to the determination condition, it is possible to grasp the future surge state of the compressor 5b with high accuracy. Further, the pressure ratio Pin / Pout before and after the compressor 5b may be used instead of the supercharging pressure Pn.
  • the surge avoidance step S10 is a step started when it is determined in the surge avoidance determination step S1 described above that the compressor 5b will be in a surging state in the future and the surge avoidance timer 20a is turned on.
  • the opening degree based on the first opening degree map M1 of the nozzle vane 5c is defined as a first target opening degree TAn.
  • Step S11 is performed.
  • step S12 for determining whether or not the first target opening degree TAn is smaller than the first target opening degree TAx for surge avoidance is performed.
  • This surge avoidance first target opening degree TAx indicates a fixed opening degree that does not change depending on the operating state of the engine 1 and the like, and surge avoidance between the start and end of the surge avoidance timer 20a. At the time T2, the opening is such that the operation region of the compressor 5b can be prevented from entering the surge region.
  • the first target opening degree TAx for surge avoidance may be set so as to decrease the EGR gas flow rate and increase the new intake air amount.
  • the first target opening degree TAx for surge avoidance is closer to the opening side of the nozzle vane 5c. It is preferable to set the opening to the opening that is closer to the opening than the fully opened opening of the nozzle vane 5c.
  • the first target opening degree TAx for surge avoidance is, for example, an opening degree around 80% when the fully opened opening degree of the nozzle vane 5c is 100%.
  • the first target opening TAx for surge avoidance is set to an opening closer to the opening than the fully opened opening, it is advantageous for returning the turbocharger 5 at the time of reacceleration.
  • the first target opening degree TAx for surge avoidance is set to a fully open position, the responsiveness of the turbocharger 5 cannot be ensured during re-acceleration, but the closed side rather than the fully open position as in the present invention.
  • the opening degree of the responsiveness of the turbocharger 5 can be secured at the time of reacceleration.
  • This step S12 is a determination step for setting the opening degree of the nozzle vane 5c to be equal to or higher than the first target opening degree TAx for surge avoidance. For example, when the first target opening degree TAx for surge avoidance is 80% and the first target opening degree TAn according to the first opening degree map M1 acquired in step S11 is 60%, the opening degree of the nozzle vane 5c is When the first target opening degree TAn is controlled to 80% of the first target opening degree TAx for surge avoidance and the first target opening degree TAn corresponding to the first opening degree map M1 is 90%, 90% of the first target opening degree TAn. Controlled.
  • the operating region of the compressor 5b can be moved away from the surge line before the compressor 5b enters the surging state. Accordingly, it is possible to avoid the compressor 5b from entering the surging state by the control with reduced man-hours without requiring a separate opening map in order to avoid the surging state.
  • the opening degree is controlled to the opening degree of the first target opening degree TAn. Since an excessive increase in supercharging pressure is suppressed, the surging state of the compressor 5b can be avoided without affecting other performances such as fuel consumption and exhaust gas.
  • step S12 When the opening degree is set in step S12, the opening degree of the nozzle vane 5c is controlled as shown in step S13 and step S14. And this control method is also completed with the end of the surge avoidance timer 20a.
  • This surge avoidance step S10 is determined in steps S13 and S14 during the surge avoidance time T2 until the above-described steps S11 to S14 are completed immediately after the surge avoidance timer 20a is started and the surge avoidance timer 20a ends. This is a step of maintaining the opening degree.
  • the surge avoidance time T2 is an interval from the start to the end of the surge avoidance timer 20a, and is an arbitrary time stored in advance in the ECU 20.
  • the surge avoidance time T2 is a numerical value obtained experimentally so that the operation region of the compressor 5b does not enter the surge region.
  • the surge avoidance time T2 can be arbitrarily determined according to the specifications of the engine 1, but is about 0 to 5 seconds.
  • the nozzle vane 5c for avoiding the surging state of the compressor 5b can be controlled in a short time, so that the surging state can be avoided without affecting other performances such as fuel consumption and exhaust gas.
  • the surge avoidance determination step S1 is performed at time t1, and when the surge avoidance timer 20a is turned on (started up), the surge avoidance step S10 is started from time t2. Then, at time t10, the surge avoidance timer 20a is turned off (finished), and the surge avoidance step S10 is completed.
  • the nozzle vane 5c is controlled to the normal control, that is, the opening based on the first opening map M1.
  • the surge avoidance step S10 is similarly started.
  • the surge avoidance performed at time t4 during the surge avoidance time T2 elapses.
  • the surge avoidance timer 20a is turned on by the determination step S1.
  • the first surge avoidance step S10 is started again from time t4 when it is finally determined that the compressor 5b enters the surging state.
  • the surge avoidance timer 20a ends and the surge avoidance step S10 is completed.
  • the surge avoidance time T3 at this time is the sum of the determination time T1 and the surge avoidance time T2.
  • the surge avoidance step S10 when the surge avoidance step S10 is performed, if it is determined in the surge avoidance determination step S1 that the surge avoidance step S10 needs to be performed, the surge avoidance timer 20a is turned on and the surge avoidance step S10 is started again. To do. Thereby, the surge avoidance process S10 based on the latest surge determination can always be performed.
  • the surge avoidance determination step S1 at least once during the period from the start to the end of the surge avoidance timer 20a, that is, during the surge avoidance time T2, and the determination time T1 is the surge avoidance time T2. It is preferable that the time is shorter.
  • the surge avoidance timer 20a is not turned on, and the nozzle vane 5c is normally controlled.
  • the surge avoidance step S10 is started from time t8. Then, the surge avoidance timer 20a is turned off (finished) at time t12. Then, the engine 1 stops.
  • the nozzle vane 5c can be set to an opening degree corresponding to the first opening degree map M1 in the same way as during normal running, so the surging state of the compressor 5b Therefore, it is possible to provide a control with excellent drivability by suppressing changes in the operating state of the engine caused by the control for avoiding the problem, making it difficult for the driver to feel uncomfortable.
  • the opening degree of the nozzle vane 5c is controlled before the compressor 5b enters the surging state. It can. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of surge in the turbocharger 5 and the occurrence of blowback sound when the vehicle is decelerated.
  • the opening degree of the nozzle vane 5c is not less than the opening degree where the compressor 5b does not enter the surging state and is not fully opened, the responsiveness of the turbocharger at the time of reacceleration can be ensured.
  • the map used for controlling the nozzle vane 5c is only the first opening degree map M1, man-hours can be reduced and simpler control can be provided.
  • FIG. 3 An internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • This engine 30 is replaced with the turbocharger 5 of the engine 1 of the first embodiment shown in FIG. 1, and as shown in FIG.
  • Surge avoiding means (steps) S20 and S30 performed while the timer 20a is running are provided.
  • the ECU 32 shows the opening degree of the EGR valve 12 based on the driving state of the vehicle and the second opening degree map M2 of the EGR valve 12 (not shown), and the opening degree of the WGV 31c shows the driving state of the vehicle.
  • the WGV 31c is not controlled based on the third opening degree map M3.
  • the second target opening degree TBn stored in the second opening degree map M2 is set to be more open as the engine speed Ne and the fuel injection amount Qn decrease, and the third opening degree map M3
  • the stored third target opening degree TCn is set to a closer side as the engine speed Ne and the fuel injection amount Qn are decreased.
  • This engine 30 is controlled by simultaneously controlling the WGV 31c and the EGR valve 12 before the surge avoidance determination step S1 and the surge avoidance steps S20 and S30 proceed in parallel and the compressor 31b enters the surging state. This is a control method for avoiding the state.
  • the surge avoidance steps S20 and S30 are steps that are started in parallel with the surge avoidance timer 20a being turned on and are performed in parallel.
  • the surge avoidance step S20 will be described.
  • the second target opening degree TBn based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Qn is determined with reference to the second opening degree map M2, as shown in the flowchart of FIG. Step S21 to acquire is performed.
  • step S22 for determining whether or not the second target opening degree TBn is larger than the second target opening degree TBx for surge avoidance is performed.
  • the second target opening TBx for surge avoidance may be set so as to decrease the EGR gas flow rate and increase the new intake air amount.
  • the second target opening TBx for surge avoidance is closer to the closing side of the EGR valve 12. It is preferable to set the opening degree.
  • This surge avoidance second target opening degree TBx is, for example, an opening degree around 20% when the fully closed opening degree of the EGR valve 12 is set to 0%.
  • This step S22 is a determination step for setting the opening degree of the EGR valve 12 to be equal to or less than the second target opening degree TBx for surge avoidance. For example, if the second target opening degree TBx for surge avoidance is 20% and the second target opening degree TBn corresponding to the second opening degree map M2 acquired in step S21 is 30%, the opening degree of the EGR valve 12 Is controlled to 20% of the second target opening degree TBx for surge avoidance, while when the second target opening degree TBn corresponding to the second opening degree map M2 is 10%, 10% of the second target opening degree TBn. % Controlled.
  • step S22 When the opening degree is set in step S22, the opening degree of the EGR valve 12 is controlled as shown in step S23 and step S24. And this control method is also completed with the end of the surge avoidance timer 20a.
  • This surge avoidance step S20 is determined in steps S23 and S24 during the surge avoidance time T2 until the above-described steps S21 to S24 are completed immediately after the surge avoidance timer 20a is started and the surge avoidance timer 20a ends. This is a step of maintaining the opening degree.
  • Step S30 As shown in the flowchart of FIG. 7B, first, when the surge avoidance timer 20a is turned on, the third target opening based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Qn is referred to by referring to the third opening map M3. Step S31 for acquiring TCn is performed. Next, step S32 for determining whether or not the third target opening degree TCn is smaller than the third target opening degree TCx for surge avoidance is performed.
  • the surge avoidance third target opening TCx may be set so as to decrease the EGR gas flow rate and increase the new intake air amount.
  • the surge avoidance third target opening TCx may be set to an opening closer to the open side of the WGV 31c. It is preferable that the opening degree is close to the opening degree of the WGV 31c.
  • the third target opening TCx for surge avoidance is, for example, an opening around 80% when the fully opened opening of the WGV 31c is 100%.
  • step S32 When the opening is set in step S32, the opening of the WGV 31c is controlled as shown in steps S33 and S34. And this control method is also completed with the end of the surge avoidance timer 20a.
  • This surge avoidance step S30 is determined in steps S33 and S34 during the surge avoidance time T2 until the above-described steps S31 to S34 are completed immediately after the surge avoidance timer 20a is started and the surge avoidance timer 20a ends. This is a step of maintaining the opening degree.
  • the surge avoidance timer 20a when the surge avoidance timer 20a is turned on, the surge avoidance steps S20 and S30 are performed in parallel, the EGR gas flow rate is reduced by controlling the opening degree of the EGR valve 12, and the opening degree of the WGG31c. It is possible to prevent the compressor 31b from entering a surge state due to a new increase in the intake air amount by controlling. Thereby, the blowback sound from the intake duct 6 can be reduced and the turbocharger 5 can be prevented from being damaged.
  • the second opening degree map M2 and the third opening degree map M3 at the time of normal operation are not changed, or another opening degree map for avoiding the surging state is not used, other fuel consumption, exhaust gas, etc. Without affecting the performance, it is possible to avoid in advance that the compressor 31b is in a surging state when the vehicle is decelerated with easy control with reduced man-hours.
  • the opening degree is not controlled more than necessary, so that an excessive increase in supercharging pressure or deterioration of the responsiveness of the turbocharger 31 at the time of reacceleration is suppressed. can do.
  • the so-called high-pressure EGR system 10 that recirculates the EGR gas from the upstream side of the exhaust gas of the turbocharger 31 to the engine body 2 is provided.
  • the present invention can also be applied to a so-called low-pressure EGR system that recirculates EGR gas to the main body 2.
  • the engine 1 or 30 of the present invention has an accelerator opening of 0%, and the intake air flow rate does not drop sharply even when deceleration is started. This is because when the accelerator opening becomes 0%, the surge avoidance determination step S1 is performed, the surge avoidance step S10, or the surge avoidance steps S20 and S30 are performed, and the EGR gas flow rate is reduced. This is because the intake air flow rate is increased.
  • the present invention can reduce the pressure ratio Pin / Pout before and after the compressor 5b or 31b so that the operating region of the compressor 5b or 31b of the turbocharger 5 or 31 does not enter the surging region. it can. Accordingly, since the operation can be avoided in advance in the surging region of the compressor 5b or 31b, it is possible to reduce the blowback sound from the intake duct 6 and to prevent the turbocharger 5 or 31 from being damaged.
  • the control method combining the surge avoidance step S20 and the surge avoidance step S30 has been described as an example.
  • the turbocharger 31 instead of the turbocharger 31, the turbocharger according to the first embodiment is used. 5
  • the surge avoidance step S10 may be used instead of the surge avoidance step S30.
  • the internal combustion engine of the present invention can prevent the occurrence of turbocharger surge and blowback noise when the vehicle is decelerated without affecting the other performance such as fuel consumption and exhaust gas, and therefore, particularly in the exhaust passage. It can be used in vehicles such as trucks equipped with diesel engines equipped with turbochargers.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

　ＥＣＵ２０が、車両減速時に、ターボチャージャ５のコンプレッサ５ｂがサージング状態になるか否かを判定し、コンプレッサ５ｂがサージング状態になると判定したときに、サージ回避制御として、運転状態と第１開度マップＭ１に基づくターボチャージャ５のタービン５ａのノズルベーン５ｃの第１目標開度ＴＡｎを取得し、第１目標開度ＴＡｎが予め定めたサージ回避用第１目標開度ＴＡｘより小さい場合には、サージ回避用第１目標開度ＴＡｘにノズルベーン５ｃを制御し、第１目標開度ＴＡｎがサージ回避用第１目標開度ＴＡｘ以上の場合には、第１目標開度ＴＡｎにノズルベーン５ｃを制御するサージ回避手段（工程）Ｓ１０を備えて構成されるので、そのコンプレッサ５ｂのサージ状態を回避することができる。

Description

内燃機関とその制御方法
　本発明は、排気通路に配置されたタービンと、吸気通路に配置され、タービンにより駆動されるコンプレッサを有するターボチャージャを備え、そのコンプレッサのサージ状態を回避する内燃機関とその制御方法に関する。
　従来、エンジンから排出される排ガスでタービンを高速回転させて、その回転力でコンプレッサを駆動することにより、圧縮した空気をエンジン内に送り込むターボチャージャを設けて、排ガスのエネルギーを有効に活用している。
　そのターボチャージャには、ターボチャージャのタービン側に装着したノズルベーンをエンジンの回転数に応じて制御することで、過給効率を上げて、最適な過給圧を発生させる、所謂可変ターボチャージャ（可変翼ターボチャージャ、又はＶＧＳターボチャージャともいう）や、排気ガスの一部を分流させることによりタービンへの流入量を調節するバルブ機構、所謂ウェイストゲートバルブを備えて、ターボチャージャ自体の回転数を制御し、安定した過給圧（ブースト圧）を得ると共に、エンジンやターボチャージャ自体を損傷から保護するウェイストゲート式ターボチャージャ等がある。
　ところで、エンジン（内燃機関）は、上記の可変ターボチャージャのノズルベーン、又はウェイストゲート式ターボチャージャのウェイストゲートバルブ（以下、総称してＴＲＢという）の他にも排ガスを還流するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブや、吸気通路に設けられたインテークスロットル（以下、ＩＮ／ＴＨという）などの可変デバイスを備えており、通常、それらの可変デバイスの開度を燃料噴射量（負荷）とエンジン回転数に基づいた開度マップを用いて制御している。
　アクセル開度減少などに伴う車両の減速時には、燃料噴射量の変化に伴って変化するＴＲＢ開度の減少、ＥＧＲバルブ開度の増加、及びＩＮ／ＴＨ開度の減少により、図９に示すように、ターボチャージャのコンプレッサの運転領域（作動点の挙動）が図中の左側へと動く。
　コンプレッサの運転領域には、プレサージラインの右側に位置する通常に駆動する領域、プレサージラインとサージラインとの間のサージ音が発生する領域、そしてサージラインの左側に位置するサージ領域があり、車両の減速時には、コンプレッサの運転領域がプレサージラインを超え、ついにはサージラインを超えてサージ領域に突入し、サージ音の他に車両の吸気ダクトからの吹き返し音が発生するという問題がある。また、コンプレッサの運転領域がサージ領域にある場合は、自励振動によりターボチャージャが破損するという問題もある。
　車両の減速時にコンプレッサの運転領域がサージ領域に突入する理由の一つとして、燃料噴射量の減少に伴ってＥＧＲバルブ開度が増加し、ＴＲＢ開度が減少することにより、過渡的にＥＧＲガス流量が増大し、新規の吸入空気量が減少することがあり、もう一つ理由として、車両の減速時に燃料噴射量の減少に伴ってＩＮ／ＴＨ開度を減少することによって、新規の吸入空気流量が減少することがある。それらの結果によって、コンプレッサの運転領域が、図９に示す図上の左側（低流量側）に動き、サージラインを超えた領域に入り、コンプレッサがサージング状態になってしまう。
　このターボチャージャのサージング状態を回避する装置として、燃料噴射量を減少させるべき特定運転状態にあるときに、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量を通常時よりも減少させるとともに、ターボチャージャのタービンノズル開度を通常時よりも増大させる装置（例えば、特許文献１参照）や、可変ディフューザ付きターボチャージャを備え、エンジン回転数および過給圧との関係で定めたマップに基づいて、サージ限界を超えない範囲内でディフューザベーンの目標開度を設定する装置（例えば、特許文献２参照）がある。
　それらの装置は、車両の減速時のコンプレッサの前後の圧力比の急激な低下を抑制することで、ターボチャージャのサージング状態を回避することができるが、一方でそれぞれ新たな問題も抱えている。
　特許文献１に記載の装置は、車両の減速時に、通常運転時に定められた開度に対してＥＧＲ弁の開度をより閉側に、また、タービンノズル開度を開側に制御するが、特にエンジン回転数が大きいときに、過度のＥＧＲ率の増加や過給圧の増加を引き起こし、燃費や排ガスなどの他性能に影響が出ている。
　特許文献２に記載の装置は、通常運転時とは別の開度マップを用いてディフューザベーンを制御するが、複数の開度マップを用いる制御方法は、特許文献１に記載の装置のように、過度の変化を抑制することができるが、その一方で複数の開度マップを参照する必要があり、工数の増加による制御が複雑化している。
特開２００５－２４０７５６号公報 特開２００７－１３２２３２号公報
　本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、燃費、排ガスなどの他性能への影響を与えずに、車両の減速時のターボチャージャのサージ発生、及び吹き返し音の発生を防止することができる内燃機関とその制御方法を提供することである。
　上記の目的を解決するための本発明の内燃機関は、排気通路に配置されたタービンと、吸気通路に配置され、前記タービンにより駆動されるコンプレッサを有するターボチャージャと、前記タービンに供給される排ガス流量を調節するタービン調節開閉装置を備えると共に、内燃機関の運転状態と第１開度マップに基づいて前記タービン調節開閉装置の開度を制御する制御装置を備える内燃機関において、前記制御装置が、車両減速時に、前記コンプレッサがサージング状態になるか否かを判定し、前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときに、前記コンプレッサがサージング状態になることを回避するサージ回避制御として、前記運転状態と前記第１開度マップに基づく第１目標開度を取得し、前記第１目標開度が予め定めたサージ回避用第１目標開度より小さい場合には、前記サージ回避用第１目標開度に前記タービン調節開閉装置を制御し、前記第１目標開度が前記サージ回避用第１目標開度以上の場合には、前記第１目標開度に前記タービン調節開閉装置を制御するサージ回避手段を備えて構成される。
　この構成によれば、将来的にコンプレッサがサージング状態になると判定されると、タービン調節開閉装置の開度を、コンプレッサのサージング状態を回避することが可能なサージ回避用タービン調節開閉装置開度以上に制御することができるので、コンプレッサの運転領域がサージ領域に突入することを事前に防ぐことができる。これにより、吸気ダクトからの吹き返し音を低減すると共に、ターボチャージャの破損を防止することができる。
　また、通常運転時の開度マップを変更する、又はサージング状態を回避するための開度マップを用いることがないので、燃費や排ガスなどの他性能への影響を与えずに、工数を削減した容易な制御で車両の減速時にコンプレッサがサージング状態になることを事前に回避することができる。加えて、特にエンジン回転数や燃料噴射量が大きいときに、必要以上の開度に制御しないため、過度の過給圧の増加や再加速時におけるターボチャージャの応答性の悪化を抑制することができる。
　なお、ここでいうタービン調節開閉装置とは、タービンのノズルベーン（ディフューザベーンともいう）、又はターボチャージャを迂回するバイパス通路のウェイストゲートバルブなどのことである。
　また、上記の内燃機関において、前記サージ回避用第１目標開度を、前記タービン調節開閉装置の開度が全開である開度よりも閉側の開度に設定すると、再加速時におけるターボチャージャの応答性を確保することができる。
　加えて、上記の内燃機関において、前記制御装置に、内燃機関の運転状態と第２開度マップに基づいて、前記タービンよりも排ガス上流側から還流する排ガス流量を調節するＥＧＲ弁の開度を制御する手段を備えると共に、前記サージ回避手段に、前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときに、前記コンプレッサがサージング状態になることを回避するサージ回避制御として、前記運転状態と前記第２開度マップに基づく第２目標開度を取得し、前記第２目標開度が予め定めたサージ回避用第２目標開度より大きい場合には、前記サージ回避用第２目標開度に前記ＥＧＲ弁を制御し、前記第２目標開度が前記サージ回避用第２目標開度以下の場合には、前記第２目標開度に前記ＥＧＲ弁を制御する手段を備えると、タービン調節開閉装置の制御に加えて、ＥＧＲバルブを制御することによって、ＥＧＲガス流量を減少し、新規の吸入空気量の減少を抑制することができるので、コンプレッサがサージング状態になることを事前に回避することができる。
　さらに、上記の内燃機関において、前記制御装置が、予め定めた判定時間毎に、車両の減速を判定し、前記ターボチャージャの過給圧とエンジン回転数に基づいて前記コンプレッサがサージング状態になるか否かを判定するサージ回避判定手段と、前記サージ回避判定手段で前記コンプレッサがサージング状態になると判定した時点から予め定めたサージ回避時間が経過するまで、前記サージ回避手段のサージ回避制御を維持するサージ回避タイマーと、を備えると共に、前記サージ回避タイマーに、前記サージ回避時間が経過中に、前記サージ回避判定手段で前記コンプレッサがサージング状態になると判定した時には、前記サージ回避判定手段で最後に前記コンプレッサがサージング状態になると判定された時点から前記サージ回避時間が経過するまで、前記サージ回避手段を維持する手段を備えると、サージ回避手段の進行中にもコンプレッサがサージング状態になるか否かを判定することができ、常に最新のサージ判定タイミングを尊重することができるので、コンプレッサがサージング状態になることを確実に回避することができる。
　また、サージ回避時間を、コンプレッサの前後の圧力比が十分に下がる時間に、具体的には約０～５秒前後に設定すると、サージ回避手段を比較的短い時間で行うことができ、燃費や排ガスなどの他性能への影響を与えずに、減速時のターボチャージャのサージ発生及び吹き返し音の発生を防止することができる。
　なお、このサージ回避判定手段が行われる判定時間は、サージ回避判定手段がサージ回避手段の進行時間内に少なくとも一回実行される必要があるので、サージ回避制御時間よりも短い時間とする。例えば、サージ回避手段を行っているときに、サージ回避判定手段が行われ、サージング状態になると判定されると、その時点から再度サージ回避手段をサージ回避時間の間に行うことになる。
　また、上記の問題を解決するための内燃機関の制御方法は、排気通路に配置されたタービンと、吸気通路に配置され、前記タービンにより駆動されるコンプレッサを有するターボチャージャと、前記タービンに供給される排ガス流量を調節するタービン調節開閉装置を備え、内燃機関の運転状態と第１開度マップに基づいて前記タービン調節開閉装置の開度を制御する内燃機関の制御方法において、車両減速時に、前記コンプレッサがサージング状態になるか否かを判定し、前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときに、前記運転状態と前記第１開度マップに基づく第１目標開度を取得し、前記第１目標開度が予め定めたサージ回避用第１目標開度より小さい場合には、前記サージ回避用第１目標開度に前記タービン調節開閉装置を制御し、前記第１目標開度が前記サージ回避用第１目標開度以上の場合には、前記第１目標開度に前記タービン調節開閉装置を制御するサージ回避工程を含むことを特徴とする方法である。
　加えて、上記の内燃機関の制御方法は、内燃機関の運転状態と第２開度マップに基づいて、前記タービンよりも排ガス上流側から還流する排ガス流量を調節するように開度を制御されるＥＧＲ弁を備え、前記サージ回避工程に、前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときに、前記運転状態と前記第２開度マップに基づく第２目標開度を取得し、前記第２目標開度が予め定めたサージ回避用第２目標開度より大きい場合には、前記サージ回避用第２目標開度に前記ＥＧＲ弁を制御し、前記第２目標開度が前記サージ回避用第２目標開度以下の場合には、前記第２目標開度に前記ＥＧＲ弁を制御する工程を含むことが好ましい。
　さらに、上記の内燃機関の制御方法は、予め定めた判定時間毎に、車両の減速を判定し、前記ターボチャージャの過給圧とエンジン回転数に基づいて前記コンプレッサがサージング状態になるか否かを判定するサージ回避判定工程を含み、前記サージ回避判定工程で前記コンプレッサがサージング状態になると判定した時点から予め定めたサージ回避時間が経過するまで、サージ回避タイマーが前記サージ回避工程を維持すると共に、前記サージ回避時間が経過中に、前記サージ回避判定工程で前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときには、前記サージ回避判定工程で最後に前記コンプレッサがサージング状態になると判定した時点から前記サージ回避時間が経過するまで、前記サージ回避タイマーが前記サージ回避工程を維持することが好ましい。
　上記の方法によれば、燃費、排ガスなどの他性能への影響を与えずに、車両の減速時のターボチャージャのサージ発生、及び吹き返し音の発生を防止することができる。
　本発明によれば、燃費、排ガスなどの他性能への影響を与えずに、車両の減速時のターボチャージャのサージ発生、及び吹き返し音の発生を防止することができる。また、再加速時のターボチャージャの応答性も確保することができる。加えて、工数を削減することができ、より簡易な制御を提供することができる。
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の内燃機関を示した構成図である。 図２は、図１に示す内燃機関の時間毎の制御を示した図である。 図３は、図１に示す内燃機関の制御方法のサージ回避判定工程を示したフローチャートである。 図４１は、図１に示す内燃機関の制御方法のサージ回避工程を示したフローチャートである。 図５は、本発明に係る第２の実施の形態の内燃機関を示した構成図である。 図６は、図５に示す内燃機関の時間毎の制御を示した図である。 図７は、図５に示す内燃機関の制御方法のサージ回避工程を示したフローチャートであり、（ａ）はＥＧＲ弁を制御するサージ回避手段を示し、（ｂ）はウェイストゲートバルブを制御するサージ回避手段を示す。 図８は、アクセル開度と吸入空気量の関係を示したグラフであり、（ａ）は従来の内燃機関を示し、（ｂ）は本発明に係る実施の形態の内燃機関を示す。 図９は、従来の内燃機関のターボチャージャのコンプレッサの運転領域を示したマップである。
　以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関とその制御方法について、図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、ディーゼルエンジンを例に説明するが、本発明はディーゼルエンジンに限定せずに、ガソリンエンジンにも適用することができ、その気筒数や、気筒の配列は限定しない。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。
　まず、本発明に係る第１の実施の形態の内燃機関について、図１を参照しながら説明する。エンジン（内燃機関）１は、エンジン本体２、排気通路Ｅｘ、吸気通路Ｉｎ、及びＥＧＲ（排ガス再循環）通路Ｅｇを備え、さらに、エキゾーストマニホールド３、インレットマニホールド４、ターボチャージャ５、吸気ダクト（エアクリーナーを含む）６、インタークーラー７、インテークスロットル（以下、ＩＮ／ＴＨ）８、後処理装置９（ＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）とＤＰＦ（捕集装置）などを含む）、及びＥＧＲ（排ガス再循環）システム１０を備える。
　また、ターボチャージャ５はタービン５ａ、コンプレッサ５ｂ、及びタービン５ａを通過する排ガス流量を可変可能なノズルベーン５ｃ（タービン調節開閉装置）を備え、ＥＧＲシステム１０は、ＥＧＲクーラー１１とＥＧＲバルブ（ＥＧＲ弁）１２とを備える。このターボチャージャ５は、可変ノズルターボチャージャ、可変翼ターボチャージャ、又はＶＧＳターボチャージャともいう。
　加えて、このエンジン１は、エンジンコントロールユニットと呼ばれるＥＣＵ（制御装置）２０を備え、そのＥＣＵ２０と接続されるクランク角センサ２１、過給圧センサ２２、アクセルペダル２３、及びブレーキペダル２４も備える。
　このＥＣＵ２０は、電気回路によってエンジン１の制御を担当している電気的な制御を総合的に行うマイクロコントローラであり、コンプレッサ５ｂがサージング状態になることを判定するサージ回避判定手段（工程）Ｓ１、コンプレッサ５ｂがサージング状態になることを回避するサージ回避制御を行うサージ回避手段（工程）Ｓ１０、及びサージ回避手段（工程）Ｓ１０のサージ回避制御を維持するサージ回避タイマー２０ａを備え、クランク角センサ２１、過給圧センサ２２、アクセルペダル２３、及びブレーキペダル２４の検知した信号に基づいて、ノズルベーン５ｃの開度を制御している。
　次に、このエンジン１の制御方法について、図２～図４を参照しながら説明する。図２は通常制御のある時点からのＥＣＵ２０による制御を示している。ここで、サージ回避判定工程Ｓ１が繰り返し行われる時間をｔ１～ｔ９とし、サージ回避タイマー２０ａの終了する時間をｔ１０、ｔ１１、及びｔ１２とする。また、時間ｔ１とｔ２の間、つまりサージ回避判定工程Ｓ１が実行される間隔（判定時間）をＴ１、サージ回避タイマー２０ａの開始から終了までの間隔（サージ回避時間）をＴ２とする。
　このエンジン１の制御方法は、サージ回避判定工程Ｓ１とサージ回避工程Ｓ１０が並列に進行し、コンプレッサ５ｂがサージング状態になる前に、その状態を回避させる制御方法であり、また、コンプレッサ５ｂがサージング状態になると判定されるとサージ回避タイマー２０ａがサージ回避工程Ｓ１０をサージ回避時間Ｔ２が経過するまで維持する制御方法である。
　コンプレッサ５ｂがサージング状態になる前に回避する方法として、サージ回避判定工程Ｓ１の判定結果をノズルベーン５ｃの開度の制御のトリガーとして用いる。これにより、ノズルベーン５ｃの開度を適切な時間、適切な開度に維持して、コンプレッサ５ｂがサージング状態になることを事前に回避することができる。
　また、それぞれの工程を並列に進行することで、車両の減速時から停止に至るまで期間に、例えば複数回コンプレッサ５ｂの運転領域がサージ領域に入るタイミングがあっても、その全てのタイミングで回避することができるので、エンジン１の運転域全域でコンプレッサ５ｂのサージング状態を回避することができる。
　次に、サージ回避判定工程Ｓ１と、サージ回避工程Ｓ１０について、それぞれ詳しく説明するが、その前に、通常運転時のノズルベーン５ｃの制御について説明する。
　通常運転時に、ＥＣＵ２０は、ノズルベーン５ｃの開度を車両の運転状態と、図示しないノズルベーン５ｃの第１開度マップＭ１に基づいて制御している。ここでいう運転状態を、この実施の形態では燃料噴射量Ｑｎとエンジン回転数Ｎｅとする。この第１開度マップＭ１に記憶された第１目標開度ＴＡｎは、エンジン回転数Ｎｅや燃料噴射量Ｑｎの減少に伴い、より閉じる側に設定される開度である。
　この実施の形態では、第１目標開度ＴＡｎがエンジン回転数Ｎｅや燃料噴射量Ｑｎの減少に伴い、閉じる側に変化するものを用いたが、この第１開度マップＭ１は実験的に燃料噴射量Ｑｎとエンジン回転数Ｎｅに応じた第１目標開度ＴＡｎを求めて、エンジン１の特性に合わせて任意に設定してもよい。
　次に、サージ回避判定工程Ｓ１について説明する。サージ回避判定工程Ｓ１は、ターボチャージャ５のコンプレッサ５ｂが将来的にサージング状態になることを判定する工程であり、その判定する情報として、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅとターボチャージャ５の過給圧Ｐｎを用いる。そして、コンプレッサ５ｂが将来的にサージング状態になると判定すると、サージ回避タイマー２０ａをＯＮにする。
　このサージ回避判定工程Ｓ１は、予め定めた判定時間Ｔ１毎に行われる工程であり、その判定時間Ｔ１毎に、アクセルペダル２３で検知されるアクセル開度Ａｃｃ、そのアクセル開度Ａｃｃなどの情報からＥＣＵ２０が決定する燃料噴射量Ｑｎ、クランク角センサ２１で検知されるエンジン回転数Ｎｅ、及び過給圧センサ２２で検知される過給圧Ｐｎが入力される。
　まず、図３のフローチャートに示すように、車両の減速判定として、アクセル開度Ａｃｃの判定時間Ｔ１毎の変化率ΔＡｃｃが第１減速判定値Ａよりも大きいか否かと、燃料噴射量Ｑｎの判定時間Ｔ１毎の変化率ΔＱが第２減速判定値Ｂよりも大きいか否かを判定するステップＳ２を行う。このステップでは、各変化率ΔＡｃｃとΔＱが予め定めた変化率を超えた場合に減速と判定しているが、車両の減速判定を行うことができればよく、上記に限定しない。
　このステップＳ２で減速と判定されると次のステップＳ３を行い、減速と判定できない場合は、ステップＳ５へ進む。減速と判定された場合は、次に、エンジン回転数Ｎｅがサージ判定値Ｎｓｕｒｇｅ以上か否かと、過給圧Ｐｎがサージ判定値Ｐｓｕｒｇｅ以上か否かを判定するステップＳ３を行う。
　このステップＳ３で所定の条件を満たすと、次にステップＳ４へ進み、所定の条件を満たしていない場合は、ステップＳ５へと進む。ステップＳ３でサージ回避が必要（Ｎｅ≧Ｎｓｕｒｇｅ、且つＰｎ≧Ｐｓｕｒｇｅ）と判定されると、次に、サージ回避タイマー２０ａをＯＮ（起動）にするステップＳ４を行う。
　全ての判定が終了すると判定時間Ｔ１経過後（ステップＳ５）に再度ステップＳ２から判定が始まる。
　なお、このサージ回避判定工程Ｓ１では、エンジン回転数Ｎｅが予め定めたサージ判定値Ｎｓｕｒｇｅ以上で、且つ過給圧Ｐｎが予め定めたサージ判定値Ｐｓｕｒｇｅ以上の場合にサージ回避工程Ｓ１０が必要であると判定するが、この各判定値は、それぞれエンジン１の特性に合わせて、定められた値であり、任意に設定できる値とする。
　好ましくは各判定値をコンプレッサ５ｂの運転領域が将来的にサージラインを超えてサージ領域に突入するか否かを判定することができる値に設定し、より好ましくはコンプレッサ５ｂの運転領域が将来的にプレサージラインを超えるか否かを判定することができる値に設定する。コンプレッサ５ｂの運転領域が将来的にプレサージラインを超える場合を、事前に判定することができると、サージ音が発生する前にサージ音の発生を回避することができる。
　加えて、この実施の形態では、エンジン回転数Ｎｅと過給圧Ｐｎに基づいて判定したが、例えば、過給圧Ｐｎのみで判定する方法や、エンジン回転数Ｎｅと過給圧Ｐｎに加えて燃料噴射量Ｑｎが閾値以上か否かを追加した方法で判定してもよい。特に燃料噴射量Ｑｎも判定条件に加えると、高い精度でコンプレッサ５ｂの将来的なサージ状態を把握することができる。また、過給圧Ｐｎの代わりにコンプレッサ５ｂの前後の圧力比Ｐｉｎ／Ｐｏｕｔを用いてもよい。
　次に、サージ回避工程Ｓ１０について説明する。サージ回避工程Ｓ１０は、前述のサージ回避判定工程Ｓ１で、将来的にコンプレッサ５ｂがサージング状態になると判定され、サージ回避タイマー２０ａがＯＮになると開始される工程である。ここで、ノズルベーン５ｃの第１開度マップＭ１に基づく開度を第１目標開度ＴＡｎとする。
　まず、サージ回避タイマー２０ａがＯＮになると、図４のフローチャートに示すように、第１開度マップＭ１を参照し、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｎに基づく第１目標開度ＴＡｎを取得するステップＳ１１を行う。次に、第１目標開度ＴＡｎがサージ回避用第１目標開度ＴＡｘより小さいか否かを判定するステップＳ１２を行う。
　このサージ回避用第１目標開度ＴＡｘは、エンジン１の運転状況などによって変化することのない固定の開度を示しており、サージ回避タイマー２０ａが開始してから終了するまでの間のサージ回避時間Ｔ２で、コンプレッサ５ｂの運転領域がサージ領域に突入することを回避することができる開度である。
　このサージ回避用第１目標開度ＴＡｘは、ＥＧＲガス流量を減少し、新規の吸入空気量を増加させるように設定するとよく、サージ回避用第１目標開度ＴＡｘをノズルベーン５ｃの開側寄りの開度で、且つノズルベーン５ｃの全開の開度よりも閉側の開度にすることが好ましい。このサージ回避用第１目標開度ＴＡｘは、例えば、ノズルベーン５ｃの全開の開度を１００％としたときの８０％前後の開度である。
　特に、サージ回避用第１目標開度ＴＡｘを全開の開度よりも閉側の開度にすると、再加速時におけるターボチャージャ５の復帰に有利である。例えば、サージ回避用第１目標開度ＴＡｘを全開の開度にすると、再加速時にターボチャージャ５の応答性を確保することができないが、本発明のように、全開の開度よりも閉側の開度にすることで、再加速時にターボチャージャ５の応答性を確保することができる。
　このステップＳ１２は、ノズルベーン５ｃの開度をサージ回避用第１目標開度ＴＡｘ以上に設定するための判定ステップである。例えば、サージ回避用第１目標開度ＴＡｘを８０％とし、ステップＳ１１で取得した第１開度マップＭ１に応じた第１目標開度ＴＡｎが６０％の場合には、ノズルベーン５ｃの開度はサージ回避用第１目標開度ＴＡｘの８０％に制御され、一方、第１開度マップＭ１に応じた第１目標開度ＴＡｎが９０％の場合には、第１目標開度ＴＡｎの９０％に制御される。
　このステップＳ１２を用いることで、コンプレッサ５ｂがサージング状態になる前に、コンプレッサ５ｂの運転領域をサージラインから遠ざけることができる。これにより、サージング状態になることを回避する為に別途開度マップを必要とせずに、工数を減少した制御でコンプレッサ５ｂがサージング状態になることを回避することができる。
　また、サージ回避用第１目標開度ＴＡｘ以上で、且つ第１目標開度ＴＡｎがサージ回避用第１目標開度ＴＡｘ以上の場合は、第１目標開度ＴＡｎの開度に制御することで、過度の過給圧の増加などを抑制するので、燃費や排ガスなどの他性能に影響を与えずに、コンプレッサ５ｂのサージング状態を回避することができる。
　ステップＳ１２で、開度が設定されるとステップＳ１３及びステップＳ１４に示すように、ノズルベーン５ｃの開度を制御する。そしてサージ回避タイマー２０ａの終了と共に、この制御方法も完了する。このサージ回避工程Ｓ１０は、サージ回避タイマー２０ａが開始された直後に上記のステップＳ１１～Ｓ１４が完了し、サージ回避タイマー２０ａの終了までのサージ回避時間Ｔ２の間で、ステップＳ１３とステップＳ１４で決定した開度に維持する工程である。
　サージ回避時間Ｔ２とは、サージ回避タイマー２０ａの開始から終了までの間隔であり、ＥＣＵ２０に予め記憶させておいた任意の時間である。このサージ回避時間Ｔ２は、コンプレッサ５ｂの運転領域がサージ領域に突入しないように、実験的に求めた数値であり、エンジン１の仕様により任意に定めることができるが、約０～５秒前後に設定すると、コンプレッサ５ｂのサージング状態を回避するためのノズルベーン５ｃの制御を短時間で行うことができるので、燃費や排ガスなどの他性能に影響を与えることなく、サージング状態を回避することができる。
　次に、上記のサージ回避判定工程Ｓ１とサージ回避工程Ｓ１０を含む本発明に係る実施の形態の内燃機関の制御方法について、図２を参照しながら説明する。
　まず、時間ｔ１でサージ回避判定工程Ｓ１を行い、サージ回避タイマー２０ａがＯＮ（起動）すると、時間ｔ２からサージ回避工程Ｓ１０を開始する。そして、時間ｔ１０でサージ回避タイマー２０ａがＯＦＦ（終了）すると共に、サージ回避工程Ｓ１０を完了する。時間ｔ１０でサージ回避タイマー２０ａがＯＦＦになると、ノズルベーン５ｃは通常制御、つまり第１開度マップＭ１に基づいた開度に制御される。
　次に、時間ｔ３でのサージ回避判定工程Ｓ１により、サージ回避タイマー２０ａがＯＮになると、同様にサージ回避工程Ｓ１０を開始するが、このサージ回避時間Ｔ２の経過中の時間ｔ４で行われるサージ回避判定工程Ｓ１により、サージ回避タイマー２０ａがＯＮになる。
　すると、最後にコンプレッサ５ｂがサージング状態になると判定した時間ｔ４から再度第１サージ回避工程Ｓ１０を開始する。そして、時間ｔ１１でサージ回避タイマー２０ａが終了すると共に、サージ回避工程Ｓ１０を完了する。このときのサージ回避時間Ｔ３は、判定時間Ｔ１とサージ回避時間Ｔ２との和となる。
　つまり、サージ回避工程Ｓ１０を行っているときに、サージ回避判定工程Ｓ１でサージ回避工程Ｓ１０を行う必要があると判定されると、サージ回避タイマー２０ａがＯＮになり、再度サージ回避工程Ｓ１０を開始する。これにより、常に最新のサージ判定に基づくサージ回避工程Ｓ１０を行うことができる。
　よって、サージ回避タイマー２０ａが開始されてから終了するまでの間、つまりサージ回避時間Ｔ２の間に、少なくとも一回は、サージ回避判定工程Ｓ１を行うことが好ましく、判定時間Ｔ１はサージ回避時間Ｔ２よりも短い時間であることが好ましい。
　時間ｔ５～ｔ７でのサージ回避判定工程Ｓ１では、サージ回避タイマー２０ａはＯＮにならず、ノズルベーン５ｃは通常制御される。
　次に、時間ｔ８でのサージ回避判定工程Ｓ１で、サージ回避タイマー２０ａがＯＮになると、時間ｔ８からサージ回避工程Ｓ１０を開始する。そして、時間ｔ１２でサージ回避タイマー２０ａがＯＦＦ（終了）する。そして、エンジン１が停止する。
　サージ回避判定工程Ｓ１でサージ回避タイマー２０ａが開始されないときは、通常走行時と同じように、ノズルベーン５ｃを第１開度マップＭ１に応じた開度にすることができるので、コンプレッサ５ｂのサージング状態を回避する制御に起因するエンジンの運転状態の変化を抑制し、ドライバーに違和感を与えにくくして、ドライバビリティに優れる制御を提供することができる。
　上記の制御方法によれば、車両の減速時に、将来的にサージング状態になるか否かを判定し、コンプレッサ５ｂがサージング状態になる前にノズルベーン５ｃの開度を制御して、回避することができる。これにより、車両の減速時のターボチャージャ５のサージ発生、及び吹き返し音の発生を防止することができる。
　また、ノズルベーン５ｃの開度をコンプレッサ５ｂがサージング状態にならない開度以上で、且つ全開にしないため、再加速時のターボチャージャの応答性も確保することができる。加えて、ノズルベーン５ｃの制御に用いるマップが第１開度マップＭ１のみのため、工数を削減することができ、より簡易な制御を提供することができる。
　次に、本発明に係る第２の実施の形態の内燃機関について、図５を参照しながら説明する。このエンジン３０は、図１に示す第１の実施の形態のエンジン１のターボチャージャ５に換えて、図５に示すように、排ガスの一部を分流路３１ｄに分流させることによりタービン３１ａへの流入量を調節するバルブ機構、所謂ウェイストゲートバルブ（タービン調節開閉装置；以下、ＷＧＶという）３１ｃを有するウェイストゲート式ターボチャージャ（以下、ターボチャージャとする）３１を備え、また、ＥＣＵ３２に、サージ回避タイマー２０ａが経過中に行われるサージ回避手段（工程）Ｓ２０とＳ３０を備える。
　通常運転時には、ＥＣＵ３２が、ＥＧＲバルブ１２の開度を車両の運転状態と、図示しないＥＧＲバルブ１２の第２開度マップＭ２に基づいて、また、ＷＧＶ３１ｃの開度を車両の運転状態と、図示しないＷＧＶ３１ｃの第３開度マップＭ３に基づいて制御している。
　この第２開度マップＭ２に記憶された第２目標開度ＴＢｎは、エンジン回転数Ｎｅや燃料噴射量Ｑｎの減少に伴い、より開く側に設定され、また、この第３開度マップＭ３に記憶された第３目標開度ＴＣｎは、エンジン回転数Ｎｅや燃料噴射量Ｑｎの減少に伴い、より閉じる側に設定される。
　次に、このエンジン３０の制御方法について、図６と図７を参照しながら説明する。図６について、図２と同様のものについては、同じ符号を用いてその説明を省略する。このエンジン３０の制御方法は、サージ回避判定工程Ｓ１とサージ回避工程Ｓ２０及びＳ３０が並列に進行し、コンプレッサ３１ｂがサージング状態になる前に、ＷＧＶ３１ｃとＥＧＲバルブ１２とを同時に制御することで、その状態を回避させる制御方法である。
　サージ回避判定工程Ｓ１、サージ回避タイマー２０ａについては、第１の実施の形態と同様のため、その説明を省略し、サージ回避タイマー２０ａがＯＮになってからのサージ回避工程Ｓ２０及びＳ３０について説明する。
　このサージ回避工程Ｓ２０とＳ３０はサージ回避タイマー２０ａがＯＮになると同時に開始され、並列に行われる工程である。まず、サージ回避工程Ｓ２０について、説明する。サージ回避タイマー２０ａがＯＮになると、図７の（ａ）のフローチャートに示すように、第２開度マップＭ２を参照し、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｎに基づく第２目標開度ＴＢｎを取得するステップＳ２１を行う。次に、第２目標開度ＴＢｎがサージ回避用第２目標開度ＴＢｘより大きいか否かを判定するステップＳ２２を行う。
　このサージ回避用第２目標開度ＴＢｘは、ＥＧＲガス流量を減少し、新規の吸入空気量を増加させるように設定するとよく、サージ回避用第２目標開度ＴＢｘをＥＧＲバルブ１２の閉側寄りの開度にすることが好ましい。このサージ回避用第２目標開度ＴＢｘは、例えば、ＥＧＲバルブ１２の全閉の開度を０％としたときの２０％前後の開度である。
　このステップＳ２２は、ＥＧＲバルブ１２の開度をサージ回避用第２目標開度ＴＢｘ以下に設定するための判定ステップである。例えば、サージ回避用第２目標開度ＴＢｘを２０％とし、ステップＳ２１で取得した第２開度マップＭ２に応じた第２目標開度ＴＢｎが３０％の場合には、ＥＧＲバルブ１２の開度はサージ回避用第２目標開度ＴＢｘの２０％に制御され、一方、第２開度マップＭ２に応じた第２目標開度ＴＢｎが１０％の場合には、第２目標開度ＴＢｎの１０％に制御される。
　ステップＳ２２で、開度が設定されるとステップＳ２３及びステップＳ２４に示すように、ＥＧＲバルブ１２の開度を制御する。そしてサージ回避タイマー２０ａの終了と共に、この制御方法も完了する。
　このサージ回避工程Ｓ２０は、サージ回避タイマー２０ａが開始された直後に上記のステップＳ２１～Ｓ２４が完了し、サージ回避タイマー２０ａの終了までのサージ回避時間Ｔ２の間で、ステップＳ２３とステップＳ２４で決定した開度に維持する工程である。
　次に、サージ回避工程Ｓ３０について説明する。図７の（ｂ）のフローチャートに示すように、まず、サージ回避タイマー２０ａがＯＮになると、第３開度マップＭ３を参照し、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｎに基づく第３目標開度ＴＣｎを取得するステップＳ３１を行う。次に、第３目標開度ＴＣｎがサージ回避用第３目標開度ＴＣｘより小さいか否かを判定するステップＳ３２を行う。
　このサージ回避用第３目標開度ＴＣｘは、ＥＧＲガス流量を減少し、新規の吸入空気量を増加させるように設定するとよく、サージ回避用第３目標開度ＴＣｘをＷＧＶ３１ｃの開側寄りの開度で、且つＷＧＶ３１ｃの全開の開度よりも閉側の開度にすることが好ましい。このサージ回避用第３目標開度ＴＣｘは、例えば、ＷＧＶ３１ｃの全開の開度を１００％としたときの８０％前後の開度である。
　ステップＳ３２で、開度が設定されるとステップＳ３３及びステップＳ３４に示すように、ＷＧＶ３１ｃの開度を制御する。そしてサージ回避タイマー２０ａの終了と共に、この制御方法も完了する。
　このサージ回避工程Ｓ３０は、サージ回避タイマー２０ａが開始された直後に上記のステップＳ３１～Ｓ３４が完了し、サージ回避タイマー２０ａの終了までのサージ回避時間Ｔ２の間で、ステップＳ３３とステップＳ３４で決定した開度に維持する工程である。
　上記の制御方法によれば、サージ回避タイマー２０ａがＯＮになるとサージ回避工程Ｓ２０とＳ３０が並列に行われ、ＥＧＲバルブ１２の開度を制御することによるＥＧＲガス流量の減少と、ＷＧＶ３１ｃの開度を制御することによる新規の吸入空気量の増加により、コンプレッサ３１ｂがサージ状態になることを防ぐことができる。これにより、吸気ダクト６からの吹き返し音を低減すると共に、ターボチャージャ５の破損を防止することができる。
　また、通常運転時の第２開度マップＭ２、及び第３開度マップＭ３を変更する、又はサージング状態を回避するための別の開度マップを用いることがないので、燃費や排ガスなどの他性能への影響を与えずに、工数を削減した容易な制御で車両の減速時にコンプレッサ３１ｂがサージング状態になることを事前に回避することができる。加えて、特にエンジン回転数Ｎｅや燃料噴射量Ｑｎが大きいときに、必要以上の開度に制御しないため、過度の過給圧の増加や再加速時におけるターボチャージャ３１の応答性の悪化を抑制することができる。
　なお、この実施の形態では、ターボチャージャ３１の排ガス上流からエンジン本体２にＥＧＲガスを還流する所謂高圧式のＥＧＲシステム１０を設けたが、本発明は、例えば、ターボチャージャ３１の排ガス下流からエンジン本体２にＥＧＲガスを還流する所謂低圧式のＥＧＲシステムにも適用することができる。
　ここで、従来のエンジンと本発明のエンジン１又は３０の車両の停止時の状態について、図８を参照しながら説明する。図８の（ａ）に示すように、従来のエンジンは、アクセル開度が０％になり、減速を開始すると、それに伴い吸入空気流量が急激に低下する。このとき、吸気ダクトから吹き返し音が発生し騒音が増加すると共に、コンプレッサがサージング状態となる。吸入空気流量は急激に低下した後に、急激に上昇と低下を繰り替えし行い停止状態となる。
　一方、図８の（ｂ）に示すように、本発明のエンジン１又は３０は、アクセル開度が０％になり、減速を開始しても、吸入空気流量が急激に低下しない。これは、アクセル開度が０％になったときに、サージ回避判定工程Ｓ１が行われて、サージ回避工程Ｓ１０、又はサージ回避工程Ｓ２０とＳ３０が行われ、ＥＧＲガス流量を低下させて、新規の吸入空気流量を増加しているからである。
　図８に示すように本発明は、ターボチャージャ５又は３１のコンプレッサ５ｂ又は３１ｂの運転領域が、サージング領域に入らないように、コンプレッサ５ｂ又は３１ｂの前後の圧力比Ｐｉｎ／Ｐｏｕｔを低減することができる。これにより、コンプレッサ５ｂ又は３１ｂのサージング領域で運転を事前に回避することができるので、吸気ダクト６からの吹き返し音を低減すると共にターボチャージャ５又は３１の破損を防止することができる。
　なお、第２の実施の形態として、サージ回避工程Ｓ２０とサージ回避工程Ｓ３０とを組み合わせた制御方法を例に説明したが、例えば、ターボチャージャ３１の代わりに、第１の実施の形態のターボチャージャ５を用いて、サージ回避工程Ｓ３０の代わりにサージ回避工程Ｓ１０を用いてもよい。
　また、サージ回避工程Ｓ２０、つまりＥＧＲバルブ１２の開度を制御する方法のみを用いてコンプレッサ５ｂのサージング状態を回避することもできる。
　本発明の内燃機関は、燃費、排ガスなどの他性能への影響を与えずに、車両の減速時のターボチャージャのサージ発生、及び吹き返し音の発生を防止することができるので、特に排気通路にターボチャージャを備えるディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの車両に利用することができる。
１　エンジン
２　エンジン本体
３　エキゾーストマニホールド
４　インレットマニホールド
５　ターボチャージャ
５ａ　タービン
５ｂ　コンプレッサ
５ｃ　ノズルベーン（タービン調節開閉装置）
６　エアクリーナー
７　インタークーラー
８　インテークスロットル（ＩＮ／ＴＨ）
９　後処理装置
１０　ＥＧＲシステム
１１　ＥＧＲクーラー
１２　ＥＧＲバルブ（ＥＧＲ弁）
２０　ＥＣＵ（制御装置）
２０ａ　サージ回避タイマー
３０　エンジン
３１　ターボチャージャ
３１ａ　タービン
３１ｂ　コンプレッサ
３１ｃ　ＷＧＶ（ウェイストゲートバルブ；タービン調節開閉装置）
３１ｄ　分流路
３２　ＥＣＵ（制御装置）
Ｍ１　第１開度マップ
Ｍ２　第２開度マップ
Ｍ３　第３開度マップ
Ｓ１　サージ回避判定手段（工程）
Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０　サージ回避手段（工程）
Ｅｘ　排気通路
Ｉｎ　吸気通路
Ｅｇ　ＥＧＲ通路

Claims (7)

  1. 　排気通路に配置されたタービンと、吸気通路に配置され、前記タービンにより駆動されるコンプレッサを有するターボチャージャと、前記タービンに供給される排ガス流量を調節するタービン調節開閉装置を備えると共に、
    　内燃機関の運転状態と第１開度マップに基づいて前記タービン調節開閉装置の開度を制御する制御装置を備える内燃機関において、
    　前記制御装置が、
    　車両減速時に、前記コンプレッサがサージング状態になるか否かを判定し、前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときに、
    　前記コンプレッサがサージング状態になることを回避するサージ回避制御として、前記運転状態と前記第１開度マップに基づく第１目標開度を取得し、前記第１目標開度が予め定めたサージ回避用第１目標開度より小さい場合には、前記サージ回避用第１目標開度に前記タービン調節開閉装置を制御し、
    　前記第１目標開度が前記サージ回避用第１目標開度以上の場合には、前記第１目標開度に前記タービン調節開閉装置を制御するサージ回避手段を備えることを特徴とする内燃機関。
  2. 　前記サージ回避用第１目標開度を、前記タービン調節開閉装置の開度が全開である開度よりも閉側の開度に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
  3. 　前記制御装置に、内燃機関の運転状態と第２開度マップに基づいて、前記タービンよりも排ガス上流側から還流する排ガス流量を調節するＥＧＲ弁の開度を制御する手段を備えると共に、
    　前記サージ回避手段に、
    　前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときに、前記コンプレッサがサージング状態になることを回避するサージ回避制御として、前記運転状態と前記第２開度マップに基づく第２目標開度を取得し、前記第２目標開度が予め定めたサージ回避用第２目標開度より大きい場合には、前記サージ回避用第２目標開度に前記ＥＧＲ弁を制御し、
    　前記第２目標開度が前記サージ回避用第２目標開度以下の場合には、前記第２目標開度に前記ＥＧＲ弁を制御する手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
  4. 　前記制御装置が、
    　予め定めた判定時間毎に、車両の減速を判定し、前記ターボチャージャの過給圧とエンジン回転数に基づいて前記コンプレッサがサージング状態になるか否かを判定するサージ回避判定手段と、
    　前記サージ回避判定手段で前記コンプレッサがサージング状態になると判定した時点から予め定めたサージ回避時間が経過するまで、前記サージ回避手段のサージ回避制御を維持するサージ回避タイマーと、を備えると共に、
    　前記サージ回避タイマーに、前記サージ回避時間が経過中に、前記サージ回避判定手段で前記コンプレッサがサージング状態になると判定した時には、前記サージ回避判定手段で最後に前記コンプレッサがサージング状態になると判定された時点から前記サージ回避時間が経過するまで、前記サージ回避手段を維持する手段を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関。
  5. 　排気通路に配置されたタービンと、吸気通路に配置され、前記タービンにより駆動されるコンプレッサを有するターボチャージャと、前記タービンに供給される排ガス流量を調節するタービン調節開閉装置を備え、
    　内燃機関の運転状態と第１開度マップに基づいて前記タービン調節開閉装置の開度を制御する内燃機関の制御方法において、
    　車両減速時に、前記コンプレッサがサージング状態になるか否かを判定し、前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときに、
    　前記運転状態と前記第１開度マップに基づく第１目標開度を取得し、前記第１目標開度が予め定めたサージ回避用第１目標開度より小さい場合には、前記サージ回避用第１目標開度に前記タービン調節開閉装置を制御し、
    　前記第１目標開度が前記サージ回避用第１目標開度以上の場合には、前記第１目標開度に前記タービン調節開閉装置を制御するサージ回避工程を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
  6. 　内燃機関の運転状態と第２開度マップに基づいて、前記タービンよりも排ガス上流側から還流する排ガス流量を調節するように開度を制御されるＥＧＲ弁を備え、
    　前記サージ回避工程に、前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときに、前記運転状態と前記第２開度マップに基づく第２目標開度を取得し、前記第２目標開度が予め定めたサージ回避用第２目標開度より大きい場合には、前記サージ回避用第２目標開度に前記ＥＧＲ弁を制御し、
    　前記第２目標開度が前記サージ回避用第２目標開度以下の場合には、前記第２目標開度に前記ＥＧＲ弁を制御する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
  7. 　予め定めた判定時間毎に、車両の減速を判定し、前記ターボチャージャの過給圧とエンジン回転数に基づいて前記コンプレッサがサージング状態になるか否かを判定するサージ回避判定工程を含み、
    　前記サージ回避判定工程で前記コンプレッサがサージング状態になると判定した時点から予め定めたサージ回避時間が経過するまで、サージ回避タイマーが前記サージ回避工程を維持すると共に、
    　前記サージ回避時間が経過中に、前記サージ回避判定工程で前記コンプレッサがサージング状態になると判定したときには、前記サージ回避判定工程で最後に前記コンプレッサがサージング状態になると判定した時点から前記サージ回避時間が経過するまで、前記サージ回避タイマーが前記サージ回避工程を維持することを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の制御方法。
PCT/JP2013/063937 2012-05-30 2013-05-20 内燃機関とその制御方法 WO2013179935A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13797518.1A EP2857661B1 (en) 2012-05-30 2013-05-20 Internal combustion engine and control method thereof
CN201380026838.1A CN104364500B (zh) 2012-05-30 2013-05-20 内燃机及其控制方法
US14/401,155 US20150135706A1 (en) 2012-05-30 2013-05-20 Internal combustion engine and control method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012123250A JP6024211B2 (ja) 2012-05-30 2012-05-30 内燃機関とその制御方法
JP2012-123250 2012-05-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013179935A1 true WO2013179935A1 (ja) 2013-12-05

Family

ID=49673137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/063937 WO2013179935A1 (ja) 2012-05-30 2013-05-20 内燃機関とその制御方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150135706A1 (ja)
EP (1) EP2857661B1 (ja)
JP (1) JP6024211B2 (ja)
CN (1) CN104364500B (ja)
WO (1) WO2013179935A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3514354A1 (en) 2018-01-17 2019-07-24 Bosch Corporation Boost pressure control method and boost pressure control device

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011087179B4 (de) * 2011-11-28 2023-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
JP6128034B2 (ja) * 2014-03-28 2017-05-17 マツダ株式会社 ターボ過給機付エンジンの制御方法および制御装置
JP6375912B2 (ja) * 2014-12-05 2018-08-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6487733B2 (ja) * 2015-03-17 2019-03-20 株式会社Ｓｕｂａｒｕ エンジンシステムの制御装置
GB2541201A (en) * 2015-08-11 2017-02-15 Gm Global Tech Operations Llc Method of operating a turbocharged automotive system
US10190512B2 (en) * 2015-11-12 2019-01-29 Ford Global Technologies, Llc Manifold volume determination based on surge frequency
KR20170116609A (ko) * 2016-04-11 2017-10-20 현대자동차주식회사 Cda가 적용된 엔진의 과급량 제어방법
JP6431018B2 (ja) 2016-10-24 2018-11-28 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
CN106762110A (zh) * 2016-11-28 2017-05-31 潍柴西港新能源动力有限公司 天然气发动机消除增压器喘振控制方法
JP6509958B2 (ja) 2017-07-04 2019-05-08 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
CN108952982B (zh) * 2018-06-06 2020-09-08 上海汽车集团股份有限公司 柴油机配高压废气再循环增压器防喘振的控制方法
CN110318897B (zh) * 2019-06-27 2022-04-15 潍柴重机股份有限公司 一种基于烟度限制的电控发动机控制方法
JP2021143624A (ja) * 2020-03-12 2021-09-24 本田技研工業株式会社 内燃機関の過給圧制御装置
CN111997741B (zh) * 2020-09-07 2021-10-29 潍柴动力股份有限公司 一种增压器的控制方法及***
CN114576017A (zh) * 2022-03-11 2022-06-03 浙江吉利控股集团有限公司 无进气泄压阀的增压发动机控制方法、设备和车辆

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005083283A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Toyota Motor Corp 可変容量型ターボチャージャの制御装置
JP2005240756A (ja) 2004-02-27 2005-09-08 Nissan Motor Co Ltd エンジンの制御装置
JP2007132232A (ja) 2005-11-09 2007-05-31 Toyota Motor Corp ターボチャージャの制御装置
JP2009156197A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 可変ターボチャージャの制御装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56167814A (en) * 1980-05-28 1981-12-23 Hitachi Ltd Apparatus and method for controlling supercharger of internal combustion engine
JP2003056353A (ja) * 2001-08-16 2003-02-26 Suzuki Motor Corp 内燃機関の過給圧制御装置
JP4134816B2 (ja) * 2003-06-03 2008-08-20 いすゞ自動車株式会社 ターボチャージャ付エンジン
WO2006011553A1 (ja) * 2004-07-30 2006-02-02 Komatsu Ltd. 内燃機関の給気制御装置
JP4713147B2 (ja) * 2004-12-27 2011-06-29 日産自動車株式会社 エンジンの制御装置
US7322194B2 (en) * 2005-09-28 2008-01-29 Ford Global Technologies Llc System and method for reducing surge
US8001778B2 (en) * 2007-09-25 2011-08-23 Ford Global Technologies, Llc Turbocharged engine control operation with adjustable compressor bypass
US9091275B2 (en) * 2009-09-03 2015-07-28 Honeywell International Inc. Integrated EGR mixer and ported shroud housing compressor
KR101274351B1 (ko) * 2010-03-01 2013-06-13 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 내연 기관의 급기 제어 장치 및 급기 제어 방법
WO2011108093A1 (ja) * 2010-03-03 2011-09-09 トヨタ自動車株式会社 過給機を有する内燃機関の制御装置
US9822694B2 (en) * 2012-08-09 2017-11-21 General Electric Company Methods and system for controlling surge in a two-stage turbocharger

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005083283A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Toyota Motor Corp 可変容量型ターボチャージャの制御装置
JP2005240756A (ja) 2004-02-27 2005-09-08 Nissan Motor Co Ltd エンジンの制御装置
JP2007132232A (ja) 2005-11-09 2007-05-31 Toyota Motor Corp ターボチャージャの制御装置
JP2009156197A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 可変ターボチャージャの制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2857661A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3514354A1 (en) 2018-01-17 2019-07-24 Bosch Corporation Boost pressure control method and boost pressure control device

Also Published As

Publication number Publication date
EP2857661A4 (en) 2016-03-02
CN104364500A (zh) 2015-02-18
EP2857661A1 (en) 2015-04-08
JP2013249739A (ja) 2013-12-12
JP6024211B2 (ja) 2016-11-09
EP2857661B1 (en) 2018-01-31
US20150135706A1 (en) 2015-05-21
CN104364500B (zh) 2017-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6024211B2 (ja) 内燃機関とその制御方法
US9726092B2 (en) Methods and systems for boost control
US9695740B2 (en) Methods and systems for boost control
US8640459B2 (en) Turbocharger control systems and methods for improved transient performance
RU2689656C1 (ru) Способ (варианты) и система управления наддувом
JP5187123B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP6041753B2 (ja) エンジンの排気還流装置
JP6060492B2 (ja) 内燃機関、及びその制御方法
RU2700806C2 (ru) Способ и система предотвращения помпажа компрессора (варианты)
JP2013060914A (ja) 内燃機関の制御装置
US10145297B2 (en) Control device for engine equipped with turbo-supercharger
JP2010190052A (ja) 内燃機関の過給システム
US7913549B2 (en) Transition from exhaust braking to exhaust particulate filter regeneration in a diesel engine
JP2008175114A (ja) 内燃機関の過給機制御装置
JP6141795B2 (ja) 内燃機関
JP2009299623A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2008267247A (ja) 内燃機関の制御装置
CN108071481B (zh) 内燃机的控制***
JP2009002278A (ja) 過給機を有する内燃機関の制御装置
JP5420945B2 (ja) ターボ過給エンジンの排気再循環方法及び装置
JP2014234808A (ja) 過給機付内燃機関の排気還流装置および排気還流方法
JP2014231821A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
JP5760382B2 (ja) エンジンの過給装置
JP2012246800A (ja) 内燃機関の制御装置
JP6540735B2 (ja) エンジンの排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13797518

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14401155

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013797518

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE