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技術 過給機付き内燃機関の制御装置およびその制御方法

出願人 ローベルトボッシュゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
発明者 野口賢
出願日 2015年4月6日 (5年10ヶ月経過) 出願番号 2015-078065
公開日 2016年11月24日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2016-196871
状態 特許登録済
技術分野 過給機 機関出力の制御及び特殊形式機関の制御 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御 内燃機関の複合的制御
主要キーワード そう生 低温モード 暖気モード 排気圧制 演算処理データ 除去モード 高圧側タービン 低圧用
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課題

過給機付き内燃機関における排気経路排気圧力を所定の上限値以下に抑制しつつ、過給圧を制御することが可能な過給機付き内燃機関の制御装置を提供する。

解決手段

エンジン(2)のエンジン回転数燃料噴射量とに応じて排気流量調整バルブ(322a、322b、323a)を所定開度に固定させることにより、エンジン(2)に過給される空気の過給圧をフィードフォワード制御しているか否かを判断する制御状態判別部(141)と、フィードフォワード制御している場合に、実過給圧目標過給圧との差分を示す過給圧偏差閾値以上になったか否かを判断する過給圧偏差判断部(142)と、過給圧偏差が閾値以上になった場合には、排気流量調整バルブ(322a、322b、323a)の開度を所定開度から開放するバルブ開度開放部(145)と、を備える。

概要

背景

内燃機関熱効率の向上を図るため、いわゆるターボチャージャー方式の過給機が広く用いられている。このようなターボチャージャー方式の過給機では、過給圧を制御するため、タービンに流れる排気ガス迂回させるウエストゲートバルブ、タービンの排気ガス通過面積を変化させる可変ノズルターボバルブなどが排気経路に設けられ、これらバルブの開度に応じてタービンの仕事量を変化させている。

例えば、特許文献1には、実過給圧フィードバックして目標過給圧との差分が0になるように、過給機の物理式(モデル)に基づいて各種バルブの開度を変化させることにより、過給圧を制御することが記載されている。

概要

過給機付き内燃機関における排気経路の排気圧力を所定の上限値以下に抑制しつつ、過給圧を制御することが可能な過給機付き内燃機関の制御装置を提供する。エンジン(2)のエンジン回転数燃料噴射量とに応じて排気流量調整バルブ(322a、322b、323a)を所定開度に固定させることにより、エンジン(2)に過給される空気の過給圧をフィードフォワード制御しているか否かを判断する制御状態判別部(141)と、フィードフォワード制御している場合に、実過給圧と目標過給圧との差分を示す過給圧偏差閾値以上になったか否かを判断する過給圧偏差判断部(142)と、過給圧偏差が閾値以上になった場合には、排気流量調整バルブ(322a、322b、323a)の開度を所定開度から開放するバルブ開度開放部(145)と、を備える。

目的

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、過給機付き内燃機関における排気経路の排気圧力を所定の上限値以下に抑制しつつ、過給圧を制御することが可能な過給機付き内燃機関の制御装置およびその制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関制御装置において、前記内燃機関のエンジン回転数燃料噴射量とに応じて前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブ所定開度に固定させることにより、前記内燃機関に過給される空気の過給圧をフィードフォワード制御しているか否かを判断する制御状態判別部と、前記フィードフォワード制御している場合に、実過給圧目標過給圧との差分を示す過給圧偏差が所定の閾値以上になったか否かを判断する過給圧偏差判断部と、前記過給圧偏差が閾値以上になった場合には、前記排気流量調整バルブを前記所定開度から開放するバルブ開度開放部と、を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。

請求項2

前記内燃機関のエンジン回転数と燃料噴射量とのうち少なくとも一方の値が所定値以上であるか否かを判断する運転領域判断部をさらに備え、前記バルブ開度開放部は、前記過給圧偏差が閾値以上になった場合であって、前記内燃機関のエンジン回転数と燃料噴射量とのうち少なくとも一方の値が所定値以上である場合に、前記排気流量調整バルブを前記所定開度から開放することを特徴とする請求項1記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

請求項3

前記内燃機関の負荷率が閾値以下の場合に、前記内燃機関のエンジン回転数と燃料噴射量とに応じて前記排気流量調整バルブを所定開度に固定させることにより、前記内燃機関に過給される空気の過給圧をフィードフォワード制御する過給圧フィードフォワード制御部を、さらに備えることを特徴とする請求項1又は2記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

請求項4

内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該排気タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御方法において、前記内燃機関のエンジン回転数と燃料噴射量とに応じて前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブを所定開度に固定させることにより、前記内燃機関に過給される空気の過給圧をフィードフォワード制御しているか否かを判断するステップと、前記フィードフォワード制御している場合に、実過給圧と目標過給圧との差分を示す過給圧偏差が閾値以上になったか否かを判断するステップと、前記過給圧偏差が閾値以上になった場合には、前記排気流量調整バルブを前記所定開度から開放するステップと、を有することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、車両等に搭載される過給機付き内燃機関制御装置およびその制御方法に関する。

背景技術

0002

内燃機関熱効率の向上を図るため、いわゆるターボチャージャー方式の過給機が広く用いられている。このようなターボチャージャー方式の過給機では、過給圧を制御するため、タービンに流れる排気ガス迂回させるウエストゲートバルブ、タービンの排気ガス通過面積を変化させる可変ノズルターボバルブなどが排気経路に設けられ、これらバルブの開度に応じてタービンの仕事量を変化させている。

0003

例えば、特許文献1には、実過給圧フィードバックして目標過給圧との差分が0になるように、過給機の物理式(モデル)に基づいて各種バルブの開度を変化させることにより、過給圧を制御することが記載されている。

先行技術

0004

特表2005−504210号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記特許文献1に記載された発明では過給圧をフィードバック制御しているが、内燃機関の動作が低負荷領域では、モデル化誤差の影響で動作が不安定になる虞がある。不安定になる要因としては、低負荷領域では排気ガスの流量の低下によって、バルブの絞り式、コンプレッサの効率などのモデルパラメータ、つまり過給機のモデル(物理式)の精度が低下するからである。このため、低負荷領域を含め物理モデルの精度が低下するような運転状態では、フィードバック制御に代えて、エンジン回転数燃料噴射量とに応じてバルブ開度を固定することにより過給圧をフィードフォワード制御することが好ましい。

0006

しかしながら、過給圧をフィードフォワード制御する場合では、運転状態に応じて時々刻々と変化する実過給圧に関係なく、エンジン回転数と燃料噴射量とに応じてバルブ開度を固定するため、運転状況などによっては排気ガスの圧力が上昇してハードウェア許容される上限値を超えてしまう虞がある。

0007

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、過給機付き内燃機関における排気経路の排気圧力を所定の上限値以下に抑制しつつ、過給圧を制御することが可能な過給機付き内燃機関の制御装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上述した従来の課題を解決するため、本発明は、以下の手段を有する。

0009

本発明は、内燃機関の排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、該排気タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気を内燃機関に過給する過給機付き内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関のエンジン回転数と燃料噴射量とに応じて前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整バルブ所定開度に固定させることにより、前記内燃機関に過給される空気の過給圧をフィードフォワード制御しているか否かを判別する制御状態判別部と、前記フィードフォワード制御している場合に
、実過給圧と目標過給圧との差分を示す過給圧偏差閾値以上になったか否かを判断する過給圧偏差判断部と、前記過給圧偏差が閾値以上になった場合には、前記排気流量調整バルブを前記所定開度から開放するバルブ開度開放部と、を備えることを特徴とする。

0010

本発明によれば、過給圧偏差が閾値以上になった場合には、排気経路の排気ガスの圧力が所定の上限値を超える虞があるものとして、排気経路上に設けられる排気流量調整バルブを所定開度から開放する。このようにして排気流量調整バルブを所定開度から開放して排気圧下げることにより、例えば、加減速の繰り返し時などに、排気ガス圧力が上昇してハードウェアで許容される上限値を超えることを防止できる。

0011

つまり、本発明によれば、排気経路の排気圧力を所定の上限値以下に抑制しながら、排気経路の排気圧力が上限値を超えないような場合には不要な排気圧低下を防ぎ、過給圧をフィードフォワード制御することができる。

0012

また、本発明に係る過給機付き内燃機関の制御装置において、前記内燃機関のエンジン回転数と燃料噴射量とのうち、少なくとも一方の値が所定値以上であるか否かを判断する運転領域判断部をさらに備え、前記バルブ開度開放部は、前記過給圧偏差が閾値以上になった場合であって、前記内燃機関のエンジン回転数と燃料噴射量とのうち少なくとも一方の値が所定値以上である場合に、前記排気経路上に設けられたバルブの開度を前記所定開度から開放することが好ましい。

0013

また、本発明に係る過給機付き内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の負荷率が所定の閾値以下の場合に、前記内燃機関のエンジン回転数と燃料噴射量とに応じて前記排気流量調整バルブを所定開度に固定させることにより、前記内燃機関に過給される空気の過給圧をフィードフォワード制御する過給圧フィードフォワード制御部を、さらに備えてもよい。

0014

以上のような本発明は、過給機付き内燃機関の制御方法として捉えることも可能である。

発明の効果

0015

本発明によれば、過給機付き内燃機関における排気経路の排気圧力を所定の上限値以下に抑制しつつ、過給圧を制御することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明を適用した過給機付き内燃機関の制御装置が組み込まれたエンジン制御系の全体構成を示す図である。
エンジン制御ユニットを構成する処理部について説明するための図である。
エンジン制御ユニットの排気圧上昇抑制部140により実行される処理フローを説明するためのフローチャートである。
比較例について、過給圧をフィードフォワード制御している状態で加減速繰り返した時の、エンジン回転数、燃料噴射量、目標過給圧および実過給圧、アクセルポジション、排気圧、各種バルブの開度を示す図である。
本実施形態について、過給圧をフィードフォワード制御している状態で加減速繰り返した時の、エンジン回転数、燃料噴射量、目標過給圧および実過給圧、アクセルポジション、排気圧、各種バルブの開度を示す図である。

実施例

0017

本発明を実施するための形態(以下、本実施形態という。)について具体例を示して説明する。本実施形態は、車両等に搭載される過給機付き内燃機関の制御装置に関する。具
体的に、当該過給機付き内燃機関の制御装置は、例えば図1に示すような、エンジン制御系1に組み込まれるものである。以下では、図1を参照して、エンジンに過給する空気の過給圧を制御する過給圧制御に着目して、エンジン制御系1の構成及びその動作について説明する。

0018

1.エンジン制御系
エンジン制御系1は、図1に示すように、エンジン2と、ターボチャージャー3と、エンジンコントロールユニット100(以下、ECU100という。)とを備える。

0019

エンジン2は、本発明に係る内燃機関の一態様であって、例えばディーゼル燃料動力源とするディーゼルエンジンガソリン燃料を動力源とするガソリンエンジンなどのレシプロエンジンである。具体的に、エンジン2は、外気込口と繋がった吸気経路である吸気管2aから外気(空気)を吸入し、燃料燃焼させることにより動力を発生させる。そして、エンジン2は、燃焼後の排気ガスを排気経路である排気管2bに排気する。以下では、エンジン2はディーゼルエンジンであるものとして説明する。

0020

ターボチャージャー3は、エンジン2に空気を過給する過給機であって、例えば図1に示すような高圧段ターボチャージャー3aと低圧段ターボチャージャー3bとが直列接続された2ステージターボチャージャーである。具体的に、ターボチャージャー3は、吸気管2aの上流から下流(エンジン2側)に、低圧段スロットル311と、低圧段コンプレッサ312と、高圧段コンプレッサ313と、高圧段スロットル314と、過給圧センサ315とを備える。また、ターボチャージャー3は、排気管2bの上流(エンジン2側)から下流に、高圧段タービン322と、低圧段タービン323とを備える。

0021

また、エンジン制御系1には、排気ガス中のNOx等の低減のため、低圧用高圧用の2つの排気再循環EGR経路が設けられている。具体的に、低圧EGR経路は、低圧段タービン323の下流側から低圧段コンプレッサ312の上流側へ排気ガスを還流させる経路である。高圧側EGR経路は、エンジン2の排気口からエンジン2の吸気口へ排気ガスを還流させる経路である。排気ガスの還流量を調整するため、エンジン制御系1は、低圧側EGR経路に設けられた低圧側EGRバルブ331と、高圧側EGR経路に設けられた高圧側EGRバルブ332と、を有する。

0022

高圧段コンプレッサ313と高圧段タービン322とは、同一回転軸上で支持するベアリング部341を介して機械的に結合され、高圧側タービン322の回転エネルギにより高圧側コンプレッサ313を回転させてエンジン2に空気を過給する高圧段ターボチャージャー3aを構成する。ここで、高圧段コンプレッサ313には、当該コンプレッサの迂回経路に流れる空気量を調整するコンプレッサバイパスバルブ313aが設けられている。また、高圧段タービン322には、当該タービンの排気ガス通過面積を変化させる可変ノズルターボバルブ322aと、当該タービンの迂回経路に流れる空気量を調整する高圧段ウエストゲートバルブ322bとが設けられている。

0023

低圧段コンプレッサ312と低圧段タービン323とは、同一回転軸上で支持するベアリング部342を介して機械的に結合され、低圧段タービン323の回転エネルギにより低圧段コンプレッサ312を回転させてエンジン2に空気を過給する低圧段ターボチャージャー3bを構成する。ここで、低圧段タービン323には、当該タービンの迂回経路に流れる空気量を調整する低圧段ウエストゲートバルブ323aが設けられている。

0024

過給圧センサ315は、高圧段コンプレッサ313からエンジン2までの吸気経路に設けられた圧力センサであって、エンジン2に過給される空気の圧力(過給圧)を検出して、検出した過給圧(実過給圧)をECU100に通知する。

0025

以上のような構成からなるターボチャージャー3では、高圧段ターボチャージャー3aと低圧段ターボチャージャー3bとがそれぞれ仕事をすることによって、エンジン2により多くの空気を送り込むことができる。

0026

ECU100は、入出力装置と、各種演算処理を行う演算装置と、演算処理データ一時記憶するメインメモリと、演算プログラムを記憶する記憶装置とからなるマイクロコンピュータであって、当該記憶装置にエンジン制御系1を制御する制御用プログラムインストールすることで、次のような処理を実現する。すなわち、ECU100は、アクセルポジションなどの運転手による操作情報および各種センサからの検出情報に基づいて、エンジン2に噴射する燃料噴射量、ターボチャージャー3が備える各種バルブ及びスロットルの開度を調整することにより、エンジン2及びターボチャージャー3の動作を制御する。つまり、本発明が適用される過給機付き内燃機関の制御装置は、ECU100の一機能として実現される。

0027

なお、ECU100は、上述したマイクロプロセッサに限らず、例えばプログラマブルロジックデバイスなど、エンジン制御系1を制御するために設計された専用ハードウェアであってもよい。

0028

2.過給機付き内燃機関の制御装置
(全体構成)
次に、ECU100の内部構成について図2を参照して具体的に説明する。

0029

EUC100は、エンジン2に過給される空気の過給圧を制御する過給圧制御部110と、エンジン2に噴射する燃料噴射量および噴射タイミングを制御する燃料噴射制御部120と、運転モードを設定する運転モード設定部130と、を備える。

0030

過給圧制御部110は、フィードバック制御部111と、フィードフォワード制御部112との2つの制御部を有し、エンジン2の負荷率に応じて何れか一方の制御部により過給圧を制御する。

0031

フィードバック制御部111は、エンジン2の負荷率が閾値以上の高負荷領域において、過給圧を制御する。具体的に、フィードバック制御部111は、過給圧センサ315から検出した実過給圧をフィードバックして目標過給圧との差分が0になるように、ターボチャージャー3の物理モデルに基づいて各種バルブの開度を変化させる。

0032

具体的に、フィードバック制御部111は、アクセルポジションセンサ21からのアクセルポジション情報、燃料噴射制御部120による燃料噴射量、エンジン回転数検出部24が検出した回転数などの情報に基づいて目標過給圧を設定する。そして、実過給圧と目標過給圧との差分が0に収束するように、バルブの絞り式、タービンとコンプレッサとの変換効率式などの物理式に基づいて、排気経路上に設けられた排気流量調整バルブの開度を変化させる。ここで、排気流量調整バルブとは、上述したターボチャージャー3において、可変ノズルターボバルブ322aと高圧段ウエストゲートバルブ322bと低圧段ウエストゲートバルブ323aが該当する。以上のようにして、フィードバック制御部111は、目標過給圧と実過給圧との偏差を基に最適なバルブ開度になるように制御する。

0033

一方、フィードフォワード制御部112は、エンジン2の負荷率が所定の閾値以下である低負荷領域において、エンジン回転数と燃料噴射量とに応じて排気流量調整バルブの開度を固定させることにより、過給圧をフィードフォワード制御する。

0034

具体的に、フィードフォワード制御部112は、アクセルポジションセンサ21からのアクセルポジション情報、燃料噴射制御部120による燃料噴射量、エンジン回転数検出部24が検出した回転数などに応じて排気流量調整バルブの開度を固定する。

0035

以上のようにして、過給圧制御部110は、精度良くエンジン制御系1をモデル化できる高負荷領域では、フィードバック制御部111により過給圧を制御し、精度良くエンジン制御系1をモデル化できない低負荷領域では、フィードフォワード制御部112により過給圧を制御する。

0036

燃料噴射制御部120は、アクセルポジションセンサ21から検出したアクセルポジション、エンジン回転数検出部24から検出したエンジン回転数などの情報に応じて、エンジン2に噴射する燃料噴射量およびタイミングを制御する。

0037

運転モード設定部130は、通常運転モード寒冷地を想定した低温モードなどの複数の運転モードの中から、例えば環境条件等に応じて所定の運転モードを設定する。

0038

(排気圧上昇抑制部)
以上のような構成からなるECU100において、フィードフォワード制御部112が過給圧を制御している時は、運転状態に応じて時々刻々と変化する実過給圧に関係なく、エンジン回転数と燃料噴射量とに応じてバルブ開度を固定しているため、例えば、加減速繰り返し時などで排気経路を流れる排気ガスの圧力が上昇してハードウェアで許容される上限値を超えてしまう虞がある。

0039

上述した排気ガスがハードウェアで許容される上限値を超えることを防止するため、本実施形態に係るECU100は、排気圧上昇抑制部140をさらに備える。具体的に、排気圧上昇抑制部140は、制御状態判別部141と、過給圧偏差判断部142と、運転領域判断部143と、運転モード判断部144と、バルブ開度開放部145と、を有する。

0040

制御状態判別部141は、フィードバック制御部111とフィードフォワード制御部112とのどちらの制御部で過給圧を制御しているかを判別して、判別結果を、過給圧偏差判断部142と運転領域判断部143と運転モード判断部144とに通知する。

0041

過給圧偏差判断部142は、フィードフォワード制御部112が過給圧を制御している場合に、実過給圧と目標過給圧との差分を示す過給圧偏差が所定の閾値以上になったか否かを判断して、判断結果をバルブ開度開放部145に通知する。

0042

運転領域判断部143は、エンジン回転数検出部24が検出したエンジン回転数および燃料噴射制御部120が制御する燃料噴射量に基づき、運転領域が所定領域内にあるか否かを判断して、当該判断結果をバルブ開度開放部145に通知する。ここで、所定領域とは、排気圧が上昇しやすくなるような領域、つまり、エンジン回転数と燃料噴射量とのうち少なくとも一方の値が所定値以上である領域が該当する。一例として、エンジン回転数が所定回転数以上かつ燃料噴射量が所定量以上である場合に、運転領域判断部143は、運転領域が所定領域内にあるものと判断する。他の例として、エンジン回転数又は燃料噴射量のいずれか一方の値が所定値以上である場合に、運転領域判断部143は、運転領域が所定領域内にあるものと判断する。

0043

運転モード判断部144は、フィードフォワード制御部112が過給圧を制御している場合に、運転モードが低温モードであるか否かを判断し、当該判断結果をバルブ開度開放部145に通知する。例えば運転モード判断部144は、外気温が0度以下である場合には運転モードが低温モードであると判断し、外気温が0度を超えている場合には運転モー
ドが低温モードではないと判断する。

0044

バルブ開度開放部145は、過給圧偏差判断部142、運転領域判断部143および運転モード判断部144による判断結果に基づいて、所定の条件を満たした場合に限って、フィードフォワード制御部112により所定開度に固定されたバルブを開放して排気圧を低下させ、排気圧が所定の上限値以上に上昇することを抑制する。

0045

以上のような構成からなる排気圧上昇抑制部140が行う具体的な処理フローについて、図3に示すフローチャートに従って説明する。

0046

テップS301において、制御状態判別部141は、フィードフォワード制御部112により過給圧を制御しているか否かを判断する。そして、フィードフォワード制御部112により過給圧を制御している場合(S301:Yes)にはステップS302に進む。一方、フィードフォワード制御部112により過給圧を制御していない場合(S301:Yes)、すなわちフィードバック制御部111により過給圧を制御している場合には、図3に示す処理を終了する。

0047

ステップS302において、運転モード判断部144は、運転モードが低温モードであるか否かを判断する。そして、運転モードが低温モードである場合(S302:Yes)にはステップS303に進み、運転モードが低温モードではない場合(S302:No)には図3に示す処理を終了する。すなわち、本ステップでは、運転モードが低温モードであれば、他の運転モードと比較してモデル化誤差がよりいっそう生じやすいことに起因して、排気圧が上限値を超える状況が発生し得るものと判断してステップS303に進む。

0048

ステップS303において、過給圧偏差判断部142は、実過給圧と目標過給圧との差分を示す過給圧偏差が閾値以上であるか否かを判断する。そして、過給圧偏差が閾値以上である場合(S303:Yes)にはステップS304に進み、過給圧偏差が閾値以上ではない、つまり過給圧偏差が閾値未満である場合(S303:No)には図3に示す処理を終了する。すなわち、本ステップでは、過給圧偏差が閾値以上である場合に限って、排気経路の排気ガスの圧力が閾値以上に上昇する虞があるものとしてステップS304に進む。

0049

ステップS304において、運転領域判断部143は、エンジン回転数検出部24が検出したエンジン回転数および燃料噴射制御部120が制御する燃料噴射量に基づき、運転領域が所定領域内であるか否かを判断する。そして、当該条件を満たす場合(S304:Yes)にはステップS305に進み、当該条件を満たさない場合(S304:No)には図3に示す処理を終了する。ここで、運転領域が所定領域内であるか否かの判定は、上述したように、エンジン回転数と燃料噴射量とのうち、少なくとも一方の値が所定値以上であるか否か、により行われる。つまり、エンジン回転数と燃料噴射量とのうち、少なくとも一方の値が所定値以上である場合に限って、排気経路の排気ガスの圧力が上昇しやすいものとして、ステップS305に進む。

0050

ステップS305において、バルブ開度開放部145は、排気経路に設けられた排気流量調整バルブ、例えば以下に示す具体例のように高圧段ウエストゲートバルブ322bを所定開度から開放することで排気圧を低下させ、図3に示す処理を終了する。

0051

上記図3に示す処理によれば、運転モード、過給圧偏差、運転領域が所定の条件を満たす場合には、排気経路の排気ガスの圧力が所定値以上に上昇し得るものとして、排気流量調整バルブを所定開度から開放することで、排気圧を低下させる。

0052

次に、図4及び図5を参照して、フィードフォワード制御部112が過給圧を制御している状態で加減速を繰り返した時の各種時間応答について説明する。ここで、エンジン回転数ES、燃料噴射量I、目標過給圧DBおよび実過給圧B、および排気圧EPについては、縦軸上方向がそれぞれ高い値を示している。また、アクセルポジションAPについては、縦軸上方向が加速指示を示している。さらに、可変ノズルターボバルブ322aの開度VNT、高圧段ウエストゲートバルブ322bの開度Hwgおよび低圧段ウエストゲートバルブ323aの開度Lwgについては、縦軸上方向が閉め側で下方が開き側を示している。

0053

具体的に、図4は、比較例として、ステップS305において高圧段ウエストゲートバルブ322bの開度Hwgを所定開度から開放しなかった場合の各種時間応答を示している。一方、図5は、図3に示した処理の実施例として、ステップS305において高圧段ウエストゲートバルブ322bの開度Hwgを所定開度から開放した場合の各種時間波形を示している。

0054

まず、図4に示す比較例では、目標過給圧DBと実過給圧Bのそれぞれの時間応答から明らかなように、目標過給圧DBと実過給圧Bとの差が大きい期間T10で、高圧側ウエストゲートバルブ322bの開度Hwgがフィードフォワード制御部112の制御に応じて所定開度に変化すると、その後の時点T11で排気圧EPが破線で示す上限値を超えることとなる。

0055

一方、図5に示す実施例では、目標過給圧DBと実過給圧Bとの差が大きい期間T20で、高圧側ウエストゲートバルブ322bの開度Hwgを開放することで、その後の時点T21で排気圧EPのピーク値が破線で示す上限値を超えないようにすることができる。

0056

上述した図4及び図5に示す例からも明らかなとおり、過給圧偏差が閾値以上になった場合には、排気経路の排気ガスの圧力が閾値以上に上昇する虞があるものとして排気経路に設けられた高圧段ウエストゲートバルブ322bを所定開度から開放することにより、例えば図4及び図5のアクセルポジションの時間応答に示すような、加減速繰り返し時などに、排気圧EPが上昇して設計上許容される上限値を超えることを防止することができる。

0057

つまり、排気圧制限部140は、排気経路の排気圧力が所定の上限値に上昇する虞がある場合に限りバルブを開放して排気圧の上昇を抑制する一方、排気経路の排気圧力が上限値を超えないような場合には、過給圧フィードフォワード制御により過給圧を制御することができる。

0058

さらに、排気圧制限部140は、内燃機関のエンジン回転数および噴射量のうちの少なくとも一方の値が所定範囲内にある場合に、バルブの開度を所定開度から開放することにより、特に排気圧が上昇しやすい場合に限って排気経路の排気圧力が上限値を超えることを防止することができる。

0059

3.その他
なお、実過給圧は、上述した過給圧センサ315に限らず、エンジン制御系1に設けられた各種センサの値から推定した値を用いてもよい。また、本発明が適用される過給機は、上述したような2ステージターボチャージャー3に限らず、1基の過給機であっても適用可能である。また、本発明が適用される過給機は、上述した低温モードに限らず、例えば他の運転モードにも適用してもよい。例えば、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPF)を再生する運転モード(DPF再生モード)、エンジン始動から水温所定温度(80℃)に達する前の運転モード(暖気モード)、NOx還元触媒(NSC)に溜まったNO
xを除去する運転モード(NOx除去モード)などに適用してもよい。上記図3に示した処理に当てはめると、ステップS302において、運転モードが、DPF再生モード、暖気モード、NOx除去モードのいずれか一の運転モードであるか否かを判断して、当該何れか一の運転モードである場合(S302:Yes)には、ステップS303及びS304の判断処理を介してステップS305に進んで排気流量調整バルブを所定開度から開放してもよい。

0060

さらに、本発明は、上記の実施形態の機能を実現するエンジン制御用プログラムが記録された非一時的な記録媒体をECUに提供し、当該ECUの演算処理装置(CPU、MPU)に対して、当該記録媒体に記録されたエンジン制御用プログラムを読み出して実行させることによって実現してもよい。

0061

この場合、当該非一時的な記録媒体から読み出されたエンジン制御用プログラムは、上述の実施形態の機能を実現する。したがって、当該エンジン制御用プログラム及びこのプログラムが記録された非一時的な記録媒体も、本発明の一態様である。

0062

当該エンジン制御用プログラムを提供する非一時的な記録媒体は、例えばフレキシブルディスクハードディスク光磁気ディスクCD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RWなどの光ディスク磁気テープ不揮発性メモリカード、及びROMを含む。或いは、当該プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロード可能であってもよい。

0063

典型的な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、ここに開示する典型的な態様に限定されないことはもちろんである。特許請求の範囲は、このような変更と、同等の構造及び機能とをすべてを含むように最も広く解釈することが可能である。

0064

2エンジン
322a可変ノズルターボバルブ
322b高圧段ウエストゲートバルブ
323a低圧段ウエストゲートバルブ
141制御状態判別部
142過給圧偏差判断部
145バルブ開度開放部

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