JP2008031860A

JP2008031860A - Control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2008031860A
Application number: JP2006203142A
Authority: JP
Inventors: Koichi Akita; 浩市秋田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】ターボチャージャを備えた内燃機関において、低速運転などでの高出力と優れた過渡性能との両立を図りつつ、高速運転などでターボオーバーランが発生することを防止する内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】排気通路ＥＰにタービン４６を有するターボチャージャ２２を備えた内燃機関の制御装置は、タービン４６よりも下流側の排気通路ＥＰの部分に設けられた排気絞り弁６２と、機関運転状態に基づいて排気絞り弁６２の開度を制御する開度制御手段と、を備える。前記開度制御手段は、機関回転速度が所定値を超えているとき、あるいは機関負荷が所定値を超えているとき、必要タービン容量を固有タービン容量まで低減するべく前記タービン４６よりも下流側の圧力を上昇させるように、前記排気絞り弁６２の開度を全開より閉じた位置に制御する。
【選択図】図１
A control device for an internal combustion engine that prevents a turbo overrun from occurring during high-speed operation or the like while achieving both a high output during low-speed operation and excellent transient performance in an internal combustion engine equipped with a turbocharger. I will provide a.
An internal combustion engine control device having a turbocharger 22 having a turbine 46 in an exhaust passage EP includes an exhaust throttle valve 62 provided in a portion of the exhaust passage EP downstream of the turbine 46, and an engine operating state. Opening degree control means for controlling the opening degree of the exhaust throttle valve 62 based on the above. When the engine speed exceeds a predetermined value or when the engine load exceeds a predetermined value, the opening degree control means is disposed downstream of the turbine 46 to reduce the required turbine capacity to the specific turbine capacity. In order to increase the pressure, the opening of the exhaust throttle valve 62 is controlled to a position closed from the fully open position.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、タービンと、コンプレッサと、該タービンおよび該コンプレッサを一体回転可能に連結したロータシャフトとを有するターボチャージャを備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine including a turbocharger including a turbine, a compressor, and a rotor shaft that is connected to the turbine and the compressor so as to be integrally rotatable.

従来のターボチャージャの一例が、特許文献１に開示されている。このターボチャージャでは、タービンホイールが排気管に介装したタービンハウジングに収納され、一方、このタービンホイールにシャフトを介して連結するコンプレッサホイールが吸気管に介装したコンプレッサハウジングに収納されていて、さらに、タービンハウジングの流入口にウエストゲート弁が介装され、このウエストゲート弁にウエストゲート弁作動用アクチュエータが連接されている。 An example of a conventional turbocharger is disclosed in Patent Document 1. In this turbocharger, a turbine wheel is housed in a turbine housing interposed in an exhaust pipe, while a compressor wheel connected to the turbine wheel via a shaft is housed in a compressor housing interposed in an intake pipe. The wastegate valve is interposed at the inlet of the turbine housing, and the wastegate valve actuator is connected to the wastegate valve.

ところで、内燃機関の機関回転速度が低い状態での運転において応答性に優れたターボチャージャは、概して小型である。この小型のターボチャージャを搭載した内燃機関において高回転あるいは高負荷での運転になって排気ガス流量が多くなると、ターボオーバーランが発生し、過給圧が制御できなくなる場合がある。これを防止すべく、排気ガスの一部をバイパスするように、上記特許文献１に記載の如くウエストゲート弁を設け、このウエストゲート弁を開くことが必要になる。 By the way, the turbocharger excellent in responsiveness in the operation in a state where the engine speed of the internal combustion engine is low is generally small. In an internal combustion engine equipped with this small turbocharger, if the exhaust gas flow rate increases due to operation at high speed or high load, a turbo overrun may occur and the supercharging pressure may become uncontrollable. In order to prevent this, it is necessary to provide a wastegate valve as described in Patent Document 1 and to open the wastegate valve so as to bypass a part of the exhaust gas.

図１０には、相対的に小型のターボチャージャ（以下、小ターボ）のタービンが有効に機能する領域を定める作動線が、タービン膨張比とタービン容量とに対して概念的に示されている。同様に、相対的に中型および大型のターボチャージャ（以下、中ターボ、大ターボ）のタービンが有効に機能する領域を定める作動線が、重ねて概念的に示されている。図１０中、それぞれのターボに関して２本ずつ作動線が示されているのは、各ターボの各タービンに、その容量を可変とするための、ノズルベーンを含む可変ノズル機構が設けられているためであり、図中下方の作動線はその可変ノズル機構のノズルベーンを最も閉じた状態での作動線であり、図中上方の作動線はそのノズルベーンを最も開いた状態での作動線である。したがって、各ターボは、２本の作動線で囲まれた範囲（可変域）で有効に機能する。小ターボの可変域におけるタービン容量は、中ターボや大ターボの可変域におけるタービン容量に比して、小容量側であり、上述の如く、小ターボはタービン容量と対応関係にある排気ガス流量が多くなる運転状態での運転には適さない。そこで内燃機関に搭載された小ターボは、排気ガス流量の多い場合にも対応すべく、ウエストゲート弁を設けられることが必要になる。これにより、図１０中に点線Ｔで、運転状態に応じた作動点の軌跡を概念的に示すように、小ターボに許容されるタービン容量を超える容量が求められることになっても、小ターボで対応することが可能になる。 FIG. 10 conceptually shows operation lines that define a region where a turbine of a relatively small turbocharger (hereinafter referred to as a small turbo) functions effectively with respect to the turbine expansion ratio and the turbine capacity. Similarly, operation lines that define regions in which turbines of relatively medium and large turbochargers (hereinafter referred to as medium turbo and large turbo) function effectively are conceptually shown. In FIG. 10, the operation lines are shown for each turbo in two because each turbine of each turbo is provided with a variable nozzle mechanism including a nozzle vane for making the capacity variable. The lower operation line in the figure is the operation line when the nozzle vane of the variable nozzle mechanism is most closed, and the upper operation line in the figure is the operation line when the nozzle vane is most opened. Accordingly, each turbo functions effectively in a range (variable range) surrounded by two operation lines. The turbine capacity in the variable range of the small turbo is smaller than the turbine capacity in the variable range of the medium turbo or large turbo. As described above, the small turbo has an exhaust gas flow rate corresponding to the turbine capacity. Not suitable for driving in many driving conditions. Therefore, the small turbo mounted on the internal combustion engine needs to be provided with a waste gate valve in order to cope with a case where the exhaust gas flow rate is large. As a result, even if a capacity exceeding the turbine capacity allowed for the small turbo is required, as indicated by a dotted line T in FIG. It becomes possible to cope with.

特開平６−４２３５９号公報JP-A-6-42359

上記したように、内燃機関に搭載された相対的に小型の小ターボは、排気ガス流量が多くなる運転状態にも対応するために、ウエストゲート弁およびその制御のためのアクチュエータを備えることが必要である。しかしながら、これらはタービン周辺に設けられることから、これらを設けることは搭載性の観点から好ましいとはいい難い。 As described above, the relatively small small turbo mounted on the internal combustion engine needs to include a wastegate valve and an actuator for controlling the wastegate valve in order to cope with an operation state in which the exhaust gas flow rate increases. It is. However, since these are provided around the turbine, it is difficult to say that providing them is preferable from the viewpoint of mountability.

他方、ターボチャージャを備えた内燃機関において、高回転などでの運転のときターボオーバーランの発生を防止するためには、そのターボチャージャとして上記大ターボを用いることが考えられる。しかしながら、これでは、低・中回転などの運転での過渡性能が低下すると共に、低速トルクの低下を免れることはできない。 On the other hand, in an internal combustion engine equipped with a turbocharger, it is conceivable to use the large turbo as the turbocharger in order to prevent the occurrence of a turbo overrun when operating at a high speed or the like. However, this deteriorates the transient performance during operation such as low / medium rotation and cannot avoid the decrease in low-speed torque.

そこで、本発明は、ターボチャージャを備えた内燃機関において、機関回転速度が低い状態などでの運転で高出力と優れた過渡性能との両立を図ることを可能にすると共に、機関回転速度が高い状態などでの運転でターボオーバーランが発生することを防止する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention makes it possible to achieve both high output and excellent transient performance in an internal combustion engine equipped with a turbocharger when the engine speed is low, and the engine speed is high. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that prevents a turbo overrun from occurring during operation in a state or the like.

上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、排気通路にタービンを有するターボチャージャを備えた内燃機関の制御装置において、前記タービンよりも下流側の前記排気通路の部分に設けられた排気絞り弁と、機関運転状態に基づいて、前記排気絞り弁の開度を制御する開度制御手段と、を備え、前記開度制御手段は、機関回転速度が所定値を超えているとき、あるいは機関負荷が所定値を超えているとき、必要タービン容量を固有タービン容量まで低減するべく前記タービンよりも下流側の圧力を上昇させるように、前記排気絞り弁の開度を全開より閉じた位置に制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention is an internal combustion engine control apparatus having a turbocharger having a turbine in an exhaust passage, wherein the exhaust passage is disposed downstream of the turbine. And an opening control means for controlling the opening of the exhaust throttle valve based on the engine operating state, wherein the opening control means has an engine rotational speed exceeding a predetermined value. Or when the engine load exceeds a predetermined value, the opening of the exhaust throttle valve is fully opened so as to increase the pressure downstream of the turbine in order to reduce the required turbine capacity to the specific turbine capacity. It is characterized by controlling to a closed position.

上記構成により、機関回転速度が所定値を超えているとき、あるいは機関負荷が所定値を超えているとき、必要タービン容量を固有タービン容量まで低減するべく前記タービンよりも下流側の圧力を上昇させるように、開度制御手段は、排気絞り弁の開度を全開より閉じた位置に制御するので、タービン下流側の圧力が上昇することになる。その結果、タービン上流側の圧力も上昇し、必要タービン容量が低減される。したがって、タービンの固有タービン容量にまで必要タービン容量を低減することが可能になり、例えば高回転での運転で排気ガス流量が多くなっても、ターボオーバーランが生じることを防ぐことが可能になる。これにより、内燃機関にとって相対的に小型のタービンを有するターボチャージャを用いることが可能になるので、低回転などでの運転で高出力と優れた過渡性能との両立を図ることが可能になる。 With the above configuration, when the engine rotational speed exceeds a predetermined value or when the engine load exceeds a predetermined value, the pressure on the downstream side of the turbine is increased to reduce the required turbine capacity to the specific turbine capacity. Thus, since the opening degree control means controls the opening degree of the exhaust throttle valve to a position closed from the fully open position, the pressure on the turbine downstream side increases. As a result, the pressure on the upstream side of the turbine also increases, and the required turbine capacity is reduced. Therefore, it becomes possible to reduce the required turbine capacity to the inherent turbine capacity of the turbine, and it is possible to prevent the occurrence of turbo overrun even if the exhaust gas flow rate increases in operation at a high rotation speed, for example. . This makes it possible to use a turbocharger having a relatively small turbine for the internal combustion engine, so that it is possible to achieve both high output and excellent transient performance during operation at a low speed or the like.

前記開度制御手段は、機関回転速度が大きいほど、あるいは機関負荷が大きいほど、前記排気絞り弁の開度を小さくすると好ましい。これにより、タービン下流側および上流側の圧力を、機関回転速度が大きいほど、あるいは機関負荷が大きいほど、高くすることが可能になる。したがって、適切に、必要タービン容量を、固有タービン容量にまで低減することが可能になる。 It is preferable that the opening degree control means reduce the opening degree of the exhaust throttle valve as the engine speed increases or as the engine load increases. As a result, the pressure on the downstream side and upstream side of the turbine can be increased as the engine speed increases or as the engine load increases. Accordingly, it is possible to appropriately reduce the required turbine capacity to the specific turbine capacity.

また、前記タービンに、その容量を可変とするためのノズルベーンが設けられ、前記ノズルベーンの開度が全開か否かを判定するベーン開度判定手段が備えられ、該ベーン開度判定手段により前記ノズルベーンの開度が全開であると判定されたとき、前記開度制御手段が、前記排気絞り弁の開度を全開より閉じた位置に制御することとしても良い。この場合、まずノズルベーンによりタービンの容量を変えることで、タービンの固有タービン容量を必要タービン容量に適切に対応させ、その後、排気絞り弁の開度を全開より閉じた位置に制御することで、タービンに対する必要タービン容量を固有タービン容量に適切に対応させることが可能になる。 The turbine is provided with a nozzle vane for making the capacity variable, and is provided with vane opening degree determining means for determining whether or not the opening degree of the nozzle vane is fully opened. When the opening degree is determined to be fully open, the opening degree control means may control the opening degree of the exhaust throttle valve to a position closed from the fully open position. In this case, first, the turbine capacity is changed by the nozzle vane so that the inherent turbine capacity of the turbine appropriately corresponds to the required turbine capacity, and then the opening of the exhaust throttle valve is controlled to a position closed from the fully opened position. Therefore, it is possible to appropriately correspond the required turbine capacity to the specific turbine capacity.

特に、前記開度制御手段は、機関運転状態に基づいて、必要タービン容量を導出し、機関運転状態に基づいて、固有タービン容量を導出し、その導出された前記必要タービン容量と、その導出された前記固有タービン容量とに基づいて、前記排気絞り弁の開度を導出し、導出された前記開度に基づいて前記排気絞り弁の開度を制御すると好ましい。これにより、より適切に、必要タービン容量を、固有タービン容量にまで低減することが可能になる。なお、好ましくは、前記開度制御手段は、前記必要タービン容量が前記固有タービン容量を大きく超えているほど小さな前記排気絞り弁の開度を導出する。 In particular, the opening degree control means derives a necessary turbine capacity based on the engine operating state, derives a specific turbine capacity based on the engine operating state, and derives the derived necessary turbine capacity and the derived turbine capacity. Preferably, the opening degree of the exhaust throttle valve is derived based on the specific turbine capacity, and the opening degree of the exhaust throttle valve is controlled based on the derived opening degree. As a result, the required turbine capacity can be more appropriately reduced to the specific turbine capacity. Preferably, the opening degree control means derives the opening degree of the exhaust throttle valve that is smaller as the required turbine capacity greatly exceeds the specific turbine capacity.

そして、排気圧を検出する排気圧検出手段を備え、前記開度制御手段は、前記機関運転状態を反映した値として、前記排気圧検出手段により検出された排気圧を用いて、前記必要タービン容量および前記固有タービン容量を導出すると良い。加えて、排気温度を検出する排気温度検出手段を備え、前記開度制御手段は、前記機関運転状態を反映した値として、前記排気温度検出手段により検出された排気温度を用いて、前記必要タービン容量および前記固有タービン容量を導出すると良い。 And an opening pressure detecting means for detecting an exhaust pressure, wherein the opening degree control means uses the exhaust pressure detected by the exhaust pressure detecting means as a value reflecting the engine operating state, and uses the required turbine capacity. And the inherent turbine capacity may be derived. In addition, an exhaust temperature detection means for detecting an exhaust temperature is provided, and the opening degree control means uses the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detection means as a value reflecting the engine operating state, and uses the required turbine. The capacity and the specific turbine capacity may be derived.

そして、前記タービンよりも下流側、且つ、前記排気絞り弁よりも上流側の前記排気通路の部分に設けられた、排気ガス中の微粒子物質を捕集するフィルタと、前記フィルタの再生が必要か否かを判定する再生判定手段と、を備え、前記開度制御手段は、該再生判定手段により前記フィルタの再生が必要と判定されたとき、機関運転状態に拘らず、前記排気絞り弁の開度を所定の絞り弁開度に制御するのが良い。これにより、再生判定手段によりフィルタの再生が必要と判定されたときには、運転状態に拘らず、排気絞り弁の開度は所定の絞り弁開度に制御されるので、適切にフィルタの再生を図ることが可能になる。 A filter for collecting particulate matter in the exhaust gas provided in a portion of the exhaust passage downstream of the turbine and upstream of the exhaust throttle valve, and whether the filter needs to be regenerated. Regeneration determination means for determining whether or not the opening degree control means opens the exhaust throttle valve regardless of the engine operating state when the regeneration determination means determines that regeneration of the filter is necessary. It is preferable to control the degree to a predetermined throttle valve opening. Thus, when the regeneration determining means determines that the filter needs to be regenerated, the opening of the exhaust throttle valve is controlled to a predetermined throttle valve opening regardless of the operating state, so that the filter is appropriately regenerated. It becomes possible.

以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を、実施形態に基づいて説明する。ただし、本明細書等において、ターボチャージャのタービンにおける排気ガス流路形状に基づいて定まる、タービンに最大に許容される固有の容量を「固有タービン容量」と称する。また、内燃機関の運転状態から前記タービンに必要とされるタービン容量を「必要タービン容量」と称する。 Hereinafter, a control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described based on embodiments. However, in the present specification and the like, the specific capacity allowed to the maximum for the turbine, which is determined based on the shape of the exhaust gas flow path in the turbine of the turbocharger, is referred to as “specific turbine capacity”. Further, the turbine capacity required for the turbine from the operating state of the internal combustion engine is referred to as “necessary turbine capacity”.

まず、図面に基づき、第１実施形態について説明する。図１は、本第１実施形態の内燃機関の制御装置が適用された車両のエンジンシステムの概念図である。第１実施形態の内燃機関はディーゼルエンジン１０であり、このディーゼルエンジン１０は複数気筒、ここでは４気筒＃１，＃２，＃３，＃４からなる。各気筒＃１〜＃４の燃焼室１２は吸気マニホールド１４を介してサージタンク１６に連結されている。そしてサージタンク１６は、吸気管１８を介して、インタークーラ２０および可変ノズル型ターボチャージャ（ＶＮＴ）２２のコンプレッサ２４の出口側に連結されている。コンプレッサホイール２６を備えているコンプレッサ２４の入口側はエアクリーナ２８に連結されている。上記吸気マニホールド１４、サージタンク１６、吸気管１８、コンプレッサ２４などにより、吸気通路ＩＰが区画形成されている。 First, a first embodiment will be described based on the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a vehicle engine system to which the control device for an internal combustion engine of the first embodiment is applied. The internal combustion engine of the first embodiment is a diesel engine 10, and this diesel engine 10 is composed of a plurality of cylinders, here, four cylinders # 1, # 2, # 3, and # 4. The combustion chambers 12 of the cylinders # 1 to # 4 are connected to a surge tank 16 via an intake manifold 14. The surge tank 16 is connected to the outlet side of the compressor 24 of the intercooler 20 and the variable nozzle type turbocharger (VNT) 22 via the intake pipe 18. An inlet side of a compressor 24 having a compressor wheel 26 is connected to an air cleaner 28. An intake passage IP is defined by the intake manifold 14, the surge tank 16, the intake pipe 18, the compressor 24, and the like.

また、上記各気筒＃１〜＃４に配置されて、各燃焼室１２内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁２９は、燃料供給管を介してコモンレールに連結されている。このコモンレール内へは電気制御式の吐出量可変燃料ポンプから燃料が供給され、吐出量可変燃料ポンプからコモンレール内に供給された高圧燃料は各燃料供給管を介して各燃料噴射弁２９に分配供給される。 Further, the fuel injection valves 29 that are arranged in the cylinders # 1 to # 4 and inject fuel directly into the combustion chambers 12 are connected to a common rail via a fuel supply pipe. Fuel is supplied into the common rail from an electrically controlled discharge variable fuel pump, and high-pressure fuel supplied from the variable discharge fuel pump into the common rail is distributed and supplied to each fuel injection valve 29 through each fuel supply pipe. Is done.

なお、吸気管１８のうち上記サージタンク１６とインタークーラ２０との間には、アクチュエータ３０によって駆動されるスロットルバルブ３２が設けられている。このスロットルバルブ３２の近傍には同スロットルバルブ３２の開度を検出するスロットル開度センサ３４が設けられている。また、吸気管１８のうち吸気マニホールド１４とサージタンク１６との間には、同吸気管１８内の圧力を検出する吸気圧センサ３６が設けられている。更に、吸気管１８のうちコンプッサ２４の上流側であって且つエアクリーナ２８の下流側には吸入空気量を検出する吸気量センサ３８が設けられている。 A throttle valve 32 driven by an actuator 30 is provided between the surge tank 16 and the intercooler 20 in the intake pipe 18. A throttle opening sensor 34 for detecting the opening of the throttle valve 32 is provided in the vicinity of the throttle valve 32. An intake pressure sensor 36 for detecting the pressure in the intake pipe 18 is provided between the intake manifold 14 and the surge tank 16 in the intake pipe 18. Further, an intake air amount sensor 38 for detecting the intake air amount is provided in the intake pipe 18 upstream of the compressor 24 and downstream of the air cleaner 28.

また、上記各気筒＃１〜＃４の燃焼室１２は排気マニホールド４２および排気管４４を介して可変ノズル型ターボチャージャ２２のタービン４６の入口側に連結されている。タービンホイール４８を備えているタービン４６の出口側には、排気ガスを浄化する排気ガス浄化フィルタ５０が設けられている。上記排気マニホールド４２、排気管４４、タービン４６、排気ガス浄化フィルタ５０などで、排気通路ＥＰが区画形成されている。なお、タービン４６を有する可変ノズル型ターボチャージャ２２は、エンジン１０の全運転域を通常はカバーできないほど、小型である。 The combustion chambers 12 of the cylinders # 1 to # 4 are connected to the inlet side of the turbine 46 of the variable nozzle type turbocharger 22 via the exhaust manifold 42 and the exhaust pipe 44. An exhaust gas purification filter 50 for purifying exhaust gas is provided on the outlet side of the turbine 46 provided with the turbine wheel 48. An exhaust passage EP is defined by the exhaust manifold 42, the exhaust pipe 44, the turbine 46, the exhaust gas purification filter 50, and the like. Note that the variable nozzle turbocharger 22 having the turbine 46 is so small that it cannot normally cover the entire operating range of the engine 10.

排気ガス浄化フィルタ５０は、モノリス構造に形成された壁部を有するフィルタであって、この壁部の微小孔を排気ガスが通過するように構成されている。この排気ガス浄化フィルタ５０の表面にはＮＯｘ吸蔵還元触媒がコーティングされているため、この排気ガス浄化フィルタ５０でＮＯｘの浄化が行われる。更に、排気ガス浄化フィルタ５０の表面には排気ガス中の微粒子物質（ＰＭ）が捕集されるので、酸化雰囲気ではＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭの酸化が開始され、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化される。還元雰囲気（ストイキあるいはリッチ）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒から発生する大量の活性酸素によりＰＭの酸化が促進される。これよりＮＯｘの浄化とともに、ＰＭの浄化も実行している。なお、排気ガス浄化フィルタ５０の表面にコーティングされる触媒は三元触媒でも良い。なお、排気ガス浄化フィルタ５０の上流側と下流側とには差圧センサ５２の配管が設けられている。そして、差圧センサ５２を用いての排気ガス浄化フィルタ５０の上下流での差圧の検出に基づき、排気ガス浄化フィルタ５０内部の目詰まりを把握するようにしている。 The exhaust gas purification filter 50 is a filter having a wall portion formed in a monolith structure, and is configured such that the exhaust gas passes through a minute hole in the wall portion. Since the surface of the exhaust gas purification filter 50 is coated with a NOx storage reduction catalyst, the exhaust gas purification filter 50 purifies NOx. Further, since particulate matter (PM) in the exhaust gas is collected on the surface of the exhaust gas purification filter 50, oxidation of PM is started by active oxygen generated during NOx occlusion in an oxidizing atmosphere, and further, excess oxygen in the surrounding area. As a result, the entire PM is oxidized. In a reducing atmosphere (stoichiometric or rich), oxidation of PM is promoted by a large amount of active oxygen generated from the NOx storage reduction catalyst. From this, the purification of PM is carried out together with the purification of NOx. The catalyst coated on the surface of the exhaust gas purification filter 50 may be a three-way catalyst. A pipe for the differential pressure sensor 52 is provided on the upstream side and the downstream side of the exhaust gas purification filter 50. Based on the detection of the differential pressure upstream and downstream of the exhaust gas purification filter 50 using the differential pressure sensor 52, the clogging inside the exhaust gas purification filter 50 is grasped.

一方、上記排気管４４とサージタンク１６との間には、ＥＧＲ通路５４を区画形成するＥＧＲ管５６が設けられている。そして、ＥＧＲ管５６の途中には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５８や、ＥＧＲ弁６０が配置されている。このＥＧＲ弁６０の開度調節により排気側から吸気側へのＥＧＲガス供給量の調節が可能となる。 On the other hand, an EGR pipe 56 that defines an EGR passage 54 is provided between the exhaust pipe 44 and the surge tank 16. An EGR cooler 58 for cooling the EGR gas and an EGR valve 60 are disposed in the middle of the EGR pipe 56. By adjusting the opening degree of the EGR valve 60, the EGR gas supply amount from the exhaust side to the intake side can be adjusted.

さらに、排気通路ＥＰの途中には、排気通路ＥＰの開度調節を行う排気絞り弁６２が設けられている。排気絞り弁６２は、タービン４６よりも下流側の、排気管４４によって区画形成された排気通路ＥＰの部分に設けられていて、さらに本第１実施形態では排気ガス浄化フィルタ５０よりも下流側に配置されている。排気絞り弁６２は、本第１実施形態ではバタフライ式バルブとされている。排気絞り弁６２はアクチュエータ６４により駆動されて、その開度は制御される。また、この排気絞り弁６２の近傍には同排気絞り弁６２の開度を検出するセンサ（以下、排気絞り弁開度センサ）６６が設けられている。この排気絞り弁６２は、通常は、排気ブレーキに用いられる。しかしながら、後述するように必要タービン容量をタービン性能に適合させるためにも、この排気絞り弁６２は用いられる。基本的には、排気絞り弁６２は全開に開かれている。なお、排気絞り弁開度センサ６６は設けられなくても良い。 Further, an exhaust throttle valve 62 for adjusting the opening degree of the exhaust passage EP is provided in the middle of the exhaust passage EP. The exhaust throttle valve 62 is provided in a portion of the exhaust passage EP defined by the exhaust pipe 44 on the downstream side of the turbine 46, and further on the downstream side of the exhaust gas purification filter 50 in the first embodiment. Has been placed. The exhaust throttle valve 62 is a butterfly valve in the first embodiment. The exhaust throttle valve 62 is driven by an actuator 64 and its opening degree is controlled. A sensor (hereinafter referred to as an exhaust throttle valve opening sensor) 66 for detecting the opening degree of the exhaust throttle valve 62 is provided in the vicinity of the exhaust throttle valve 62. The exhaust throttle valve 62 is normally used for an exhaust brake. However, the exhaust throttle valve 62 is also used to adapt the required turbine capacity to the turbine performance as will be described later. Basically, the exhaust throttle valve 62 is fully opened. Note that the exhaust throttle valve opening sensor 66 may not be provided.

次に、上記可変ノズル型ターボチャージャ２２について更に説明する。可変ノズル型ターボチャージャ２２は、排気通路ＥＰを流れる排気ガスによって回転する上記タービンホイール４８と、吸気通路ＩＰに配置され、かつロータシャフト６８を介してタービンホイール４８に一体回転可能に連結されたコンプレッサホイール２６とを備えている。可変ノズル型ターボチャージャ２２では、タービンホイール４８に排気ガスが吹付けられて同タービンホイール４８が回転する。この回転は、ロータシャフト６８を介してコンプレッサホイール２６に伝達される。その結果、ディーゼルエンジン１０では、ピストンの移動にともなって燃焼室１２内に発生する負圧によって空気が燃焼室１２に送り込まれるだけでなく、その空気が可変ノズル型ターボチャージャ２２のコンプレッサホイール２６の回転によって強制的に燃焼室１２に送り込まれる（過給される）。このようにして、燃焼室１２への空気の充填効率が高められる。 Next, the variable nozzle turbocharger 22 will be further described. The variable nozzle type turbocharger 22 is a compressor that is disposed in the intake passage IP and is connected to the turbine wheel 48 via the rotor shaft 68 so as to be integrally rotatable with the turbine wheel 48 that is rotated by exhaust gas flowing through the exhaust passage EP. A wheel 26. In the variable nozzle type turbocharger 22, exhaust gas is blown onto the turbine wheel 48 and the turbine wheel 48 rotates. This rotation is transmitted to the compressor wheel 26 via the rotor shaft 68. As a result, in the diesel engine 10, not only is the air fed into the combustion chamber 12 due to the negative pressure generated in the combustion chamber 12 as the piston moves, but the air also flows into the compressor wheel 26 of the variable nozzle type turbocharger 22. It is forcibly fed into the combustion chamber 12 by rotation (supercharged). In this way, the efficiency of filling the combustion chamber 12 with air is increased.

また、可変ノズル型ターボチャージャ２２では、タービンホイール４８の外周を囲うように、タービン４６のタービンハウジングによりタービンホイール４８の回転方向に沿って排気ガス流路が形成されている。このため、排気ガスは排気ガス流路を通過し、タービンホイール４８の軸線に向かって吹付けられる。排気ガス流路には、弁機構からなる可変ノズル機構７０が設けられている。可変ノズル機構７０を開閉動作することで、排気ガス流路の排気ガスの流路面積を変更し、タービンホイール４８に吹付けられる排気ガスの流速（すなわち流量）を可変とする。このように排気ガスの流速を可変とすることで、タービンホイール４８の回転速度が調整され、ひいては燃焼室１２に強制的に送り込まれる空気の量が調整される。すなわち、過給圧が調節される。 In the variable nozzle type turbocharger 22, an exhaust gas flow path is formed along the rotational direction of the turbine wheel 48 by the turbine housing of the turbine 46 so as to surround the outer periphery of the turbine wheel 48. For this reason, the exhaust gas passes through the exhaust gas passage and is sprayed toward the axis of the turbine wheel 48. A variable nozzle mechanism 70 composed of a valve mechanism is provided in the exhaust gas flow path. By opening and closing the variable nozzle mechanism 70, the flow area of the exhaust gas in the exhaust gas flow path is changed, and the flow rate (that is, the flow rate) of the exhaust gas blown to the turbine wheel 48 is made variable. By making the flow rate of the exhaust gas variable in this way, the rotational speed of the turbine wheel 48 is adjusted, and consequently the amount of air forcedly fed into the combustion chamber 12 is adjusted. That is, the supercharging pressure is adjusted.

ここで、可変ノズル機構７０の構造について図２を用いて説明する。図２（ａ）は可変ノズル機構７０の側断面構造を、図２（ｂ）は可変ノズル機構７０の正面構造を示している。図２（ａ）に示されるように、可変ノズル機構７０はリング形状をしたノズルバックプレート７２を備えている。このノズルバックプレート７２には、複数の軸７４がノズルバックプレート７２の円心を中心とした等角度ごとに設けられている。これらの軸７４は、ノズルバックプレート７２をその厚さ方向に貫通して回動可能に支持されている。また、これら軸７４の一端（図２（ａ）中の左側端）には、ノズルベーン（ＶＮ）７６が固定されている。また、軸７４の他端には、同軸と直交してノズルバックプレート７２外縁方向に延びる開閉レバー７８が設けられている。この開閉レバー７８の先端は、二股に分岐した一対の狭持部８０が形成されている。 Here, the structure of the variable nozzle mechanism 70 will be described with reference to FIG. 2A shows a side sectional structure of the variable nozzle mechanism 70, and FIG. 2B shows a front structure of the variable nozzle mechanism 70. As shown in FIG. 2A, the variable nozzle mechanism 70 includes a ring-shaped nozzle back plate 72. The nozzle back plate 72 is provided with a plurality of shafts 74 at equal angles around the center of the nozzle back plate 72. These shafts 74 are rotatably supported by penetrating the nozzle back plate 72 in the thickness direction. A nozzle vane (VN) 76 is fixed to one end of these shafts 74 (the left end in FIG. 2A). An opening / closing lever 78 is provided at the other end of the shaft 74 and extends in the direction of the outer edge of the nozzle back plate 72 perpendicular to the same axis. At the tip of the opening / closing lever 78, a pair of sandwiching portions 80 that are bifurcated are formed.

各開閉レバー７８とノズルバックプレート７２との間に狭持されるように、環状のリングプレート８２が設けられている。このリングプレート８２は、円心を中心として回転可能となっている。また、リングプレート８２にはその円心を中心として等角度ごとに複数のピン８４が設けられている。これらピン８４は、上記開閉レバー７８の狭持部８０の間に挟み込まれており、同開閉レバー７８を回動可能に支持している。 An annular ring plate 82 is provided so as to be sandwiched between each open / close lever 78 and the nozzle back plate 72. The ring plate 82 is rotatable around a circular center. In addition, the ring plate 82 is provided with a plurality of pins 84 at equal angles around the center of the circle. These pins 84 are sandwiched between the holding portions 80 of the opening / closing lever 78 and support the opening / closing lever 78 in a rotatable manner.

このリングプレート８２が先の図１に示すアクチュエータ８６によって円心を中心として回動されると、各ピン８４は狭持部８０をその回動方向へ押す。その結果、開閉レバー７８は軸７４を回動させることとなる。この軸７４の回動に伴い各ノズルベーン７６も同軸７４の軸線を中心として回動する。こうした機構により、各ノズルベーン７６をそれぞれ同期した状態で回動させることができる。また、こうしたノズルベーン７６の回動によって、隣り合うノズルベーン７６間の隙間の大きさが、すなわちノズルベーン７６の開度が調整される。 When the ring plate 82 is rotated around the center of the circle by the actuator 86 shown in FIG. 1, each pin 84 pushes the holding portion 80 in the rotation direction. As a result, the opening / closing lever 78 rotates the shaft 74. As the shaft 74 rotates, each nozzle vane 76 also rotates about the axis line of the coaxial 74. With such a mechanism, each nozzle vane 76 can be rotated in a synchronized state. Further, the rotation of the nozzle vane 76 adjusts the size of the gap between the adjacent nozzle vanes 76, that is, the opening degree of the nozzle vane 76.

そして、例えばノズルベーン７６間の隙間が狭められるほど、上記排気ガスの流路面積が縮小され、タービンホイール４８に吹き付けられる排気ガスの流速が大きくなる。また、例えばノズルベーン７６間の隙間が拡大されるほど、上記排気ガスの流路面積が拡大され、タービンホイール４８に吹き付けられる排気ガスの流速が小さくなる。 For example, as the gap between the nozzle vanes 76 is narrowed, the flow area of the exhaust gas is reduced, and the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel 48 is increased. Further, for example, as the gap between the nozzle vanes 76 is enlarged, the flow area of the exhaust gas is enlarged, and the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel 48 is reduced.

各種演算処理などを行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたディジタルコンピュータと、各装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。そしてＥＣＵ９０は、上記スロットル開度センサ３４、吸気圧センサ３６、吸気量センサ３８、差圧センサ５２、排気絞り弁開度センサ６６をはじめ、ディーゼルエンジン１０のクランク軸の回転速度を検出する回転速度センサ９２やアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサ９４等、様々なセンサの検出信号（出力信号）を読み込んでいる。なお、ＥＣＵ９０は、排気絞り弁６２の開度を制御する開度制御手段の一部の機能を有して構成されている。 An electronic control unit (ECU) 90 that performs various arithmetic processes and the like is mainly configured by a digital computer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and a drive circuit for driving each device. The ECU 90 detects the rotational speed of the crankshaft of the diesel engine 10 including the throttle opening sensor 34, the intake pressure sensor 36, the intake air amount sensor 38, the differential pressure sensor 52, and the exhaust throttle valve opening sensor 66. Detection signals (output signals) of various sensors such as the sensor 92 and an accelerator sensor 94 that detects the opening of the accelerator pedal are read. The ECU 90 is configured to have a partial function of an opening degree control unit that controls the opening degree of the exhaust throttle valve 62.

そしてこれらの信号から得られるディーゼルエンジン１０の運転状態（機関運転状態）に基づいて、ＥＣＵ９０は燃料噴射制御を実行し、更にＥＧＲ弁６０の開度制御、スロットルバルブ３２の開度制御、排気絞り弁６２の開度制御、可変ノズル機構７０の開度制御等を実行する。例えば、ＥＧＲ率がエンジン負荷（機関負荷）とエンジン回転速度（機関回転速度）とに基づいて設定される目標ＥＧＲ率となるように、スロットル開度センサ３４の信号から検出されるスロットル開度とＥＧＲ開度（ＥＧＲ弁６０の開度）とが調節されるＥＧＲ制御が行われる。更にエンジン負荷とエンジン回転速度とに基づいて設定される目標吸入空気量（ディーゼルエンジン１０の１回転当たりの目標値）となるようにＥＧＲ開度が調節される吸入空気量フィードバック制御が行われる。 Based on the operation state (engine operation state) of the diesel engine 10 obtained from these signals, the ECU 90 executes fuel injection control, and further controls the opening degree of the EGR valve 60, the opening degree control of the throttle valve 32, and the exhaust throttle. The opening control of the valve 62, the opening control of the variable nozzle mechanism 70, and the like are executed. For example, the throttle opening detected from the signal of the throttle opening sensor 34 so that the EGR rate becomes a target EGR rate set based on the engine load (engine load) and the engine speed (engine speed). EGR control in which the EGR opening (the opening of the EGR valve 60) is adjusted is performed. Further, intake air amount feedback control is performed in which the EGR opening is adjusted so that the target intake air amount (target value per one rotation of the diesel engine 10) set based on the engine load and the engine rotation speed is obtained.

ところで、一般的に、タービン容量Ｑは次式（１）に基づいて求められる。また、タービン膨張比ＥＲは次式（２）に基づいて求められる。 Incidentally, in general, the turbine capacity Q is obtained based on the following equation (1). Further, the turbine expansion ratio ER is obtained based on the following equation (2).

ただし、Ｇ：排気ガス流量、Ｔｕ：タービン入口、すなわちタービン４６上流側の排気ガスの温度、Ｐｕ：タービン入口、すなわちタービン４６上流側の排気ガスの圧力、Ｐｄ：タービン出口、すなわちタービン４６下流側の排気ガスの圧力、である。 Where G: exhaust gas flow rate, Tu: turbine inlet, ie, exhaust gas temperature upstream of turbine 46, Pu: turbine inlet, ie, exhaust gas pressure upstream of turbine 46, Pd: turbine outlet, ie, turbine 46 downstream side The pressure of the exhaust gas.

すなわち、タービン容量Ｑは、排気ガス流量Ｇと、タービン４６に入る前の排気ガスの温度Ｔｕおよび圧力Ｐｕに依存し、ディーゼルエンジン１０の運転状態に依存する。したがって、タービン４６に必要とされる必要タービン容量は、ディーゼルエンジン１０の運転状態に基づいて上記式（１）の演算をすることで定められる。 That is, the turbine capacity Q depends on the exhaust gas flow rate G, the temperature Tu and the pressure Pu of the exhaust gas before entering the turbine 46, and depends on the operating state of the diesel engine 10. Therefore, the required turbine capacity required for the turbine 46 is determined by calculating the above formula (1) based on the operating state of the diesel engine 10.

他方、タービン膨張比ＥＲは、タービン４６上下流の圧力比であるので、タービン入口側および出口側の排気ガスの圧力Ｐｕ、Ｐｄに基づいて求まる。またタービン４６では、その時々の運転状態におけるタービン膨張比ＥＲは、それらの圧力によらず一定である。また、ターボチャージャ２２は、すなわちタービン４６は、図３に示したように、タービン膨張比とタービン容量との関係で定められる、２本の作動線Ａ１、Ａ２で囲まれた可変域で有効に機能する。したがって、ディーゼルエンジン１０の運転状態に基づいて、例えば図３の作動線Ａ２のデータを検索することで、タービン４６に許容される固有タービン容量、すなわちタービン４６に許容される最大のタービン容量が求まる。 On the other hand, the turbine expansion ratio ER is a pressure ratio between the upstream and downstream of the turbine 46, and is obtained based on the pressures Pu and Pd of the exhaust gas on the turbine inlet side and the outlet side. Further, in the turbine 46, the turbine expansion ratio ER in the operation state at that time is constant regardless of the pressure. Further, the turbocharger 22, that is, the turbine 46, is effective in a variable range surrounded by two operation lines A1 and A2, which is defined by the relationship between the turbine expansion ratio and the turbine capacity, as shown in FIG. Function. Therefore, based on the operating state of the diesel engine 10, for example, by searching the data of the operation line A <b> 2 in FIG. 3, the specific turbine capacity allowed for the turbine 46, that is, the maximum turbine capacity allowed for the turbine 46 is obtained. .

一般には、タービン４６内に導入される排気ガス流量に基づく必要タービン容量は、タービン４６の固有タービン容量以下である。すなわち図３の線Ａ２で定められる可変域の上限以下である。しかしながら、タービン４６が、そのディーゼルエンジン１０に対して、小型であるので、運転状態によっては必要タービン容量が固有タービン容量を超えるようになるときがある。そこで、本発明では、このようなときに、排気絞り弁６２の開度を全開より閉じた位置である所定の位置にする。これにより、必要タービン容量が固有タービン容量にまで低減され、タービン４６の性能に、すなわちターボチャージャ２２の性能に見合った過給が適切に行われるようになる。以下、この制御について説明する。以下に示すように、この制御により、ターボチャージャ２２のタービン４６の可変域内で、エンジン１０の全運転域での作動をカバーすることが可能になる。 In general, the required turbine capacity based on the exhaust gas flow rate introduced into the turbine 46 is equal to or less than the specific turbine capacity of the turbine 46. That is, it is below the upper limit of the variable range defined by the line A2 in FIG. However, since the turbine 46 is small with respect to the diesel engine 10, the required turbine capacity may exceed the specific turbine capacity depending on the operation state. Therefore, in the present invention, at such a time, the opening degree of the exhaust throttle valve 62 is set to a predetermined position which is a position closed from the fully opened position. As a result, the required turbine capacity is reduced to the specific turbine capacity, and supercharging suitable for the performance of the turbine 46, that is, the performance of the turbocharger 22 is appropriately performed. Hereinafter, this control will be described. As will be described below, this control makes it possible to cover the operation of the entire range of the engine 10 within the variable range of the turbine 46 of the turbocharger 22.

可変ノズル型ターボチャージャ２２のノズルベーン７６の開度はディーゼルエンジン１０の運転状態に基づいて定められ、エンジン回転速度が比較的低いときなどにその開度が全開から閉じた開度に調節制御される。そして、エンジン回転速度が高い状態などに至る前に、その開度は最大に、すなわち全開に制御され、その後は、排気絞り弁６２の開度が調節制御される。これを概念的に図４に示す。図４では、過給圧、ノズルベーン（ＶＮ）７６の開度（図４中の「ＶＮ開度」）、排気絞り弁６２の開度（図４中の「排気絞り弁開度」）を、それぞれエンジン回転速度に対して表している。なお、過給圧がエンジン運転状態に応じて適切に制御されるように、ＶＮ開度、排気絞り弁開度はそれぞれエンジン運転状態に応じて制御されるが、図４ではエンジン運転状態を表す変数（値）としてエンジン回転速度のみに着目して概念的に表している。これらの関係は、エンジン回転速度をエンジン負荷に変えても同様に成立する。 The opening degree of the nozzle vane 76 of the variable nozzle type turbocharger 22 is determined based on the operating state of the diesel engine 10, and the opening degree is adjusted and controlled from the fully open position to the closed position when the engine speed is relatively low. . The opening degree is controlled to the maximum, that is, fully opened before the engine rotational speed is high, and thereafter, the opening degree of the exhaust throttle valve 62 is adjusted and controlled. This is conceptually illustrated in FIG. In FIG. 4, the supercharging pressure, the opening degree of the nozzle vane (VN) 76 (“VN opening degree” in FIG. 4), the opening degree of the exhaust throttle valve 62 (“exhaust throttle valve opening degree” in FIG. 4), Each represents the engine speed. Note that the VN opening and the exhaust throttle valve opening are controlled according to the engine operating state so that the supercharging pressure is appropriately controlled according to the engine operating state, but FIG. 4 shows the engine operating state. The variable (value) is conceptually expressed by focusing only on the engine speed. These relationships are similarly established even when the engine speed is changed to the engine load.

エンジン低中速域では、エンジン回転速度が速くなるほど、大きな過給圧が求められる。このために、エンジン回転速度Ｒ１での最小開度から、エンジン回転速度Ｒ２での最大開度まで、エンジン回転速度が増すにつれてＶＮ開度は大きくなるように変えられる。この間、排気絞り弁６２は全開に開いた状態に維持される。そして、エンジン回転速度がエンジン回転速度Ｒ２とエンジン回転速度Ｒ３との間のときには、排気通路ＥＰに供給される排気ガス流量がタービン４６に許容される流量であるので、すなわち必要タービン容量が固有タービン容量以下であるので、ＶＮ開度が最大の開度に維持制御されると共に、排気絞り弁開度が全開に維持制御される。さらに、エンジン回転速度が速く（高く）なると、排気ガス流量が、タービン４６に許容される固有タービン容量に対応した流量を超えるようになる。そこで、タービン４６を多量の排気ガスに対応可能にするべく、エンジン回転速度がエンジン回転速度Ｒ３を越えて速くなるにしたがって、排気絞り弁開度が小さくなるようにＥＣＵ９０は制御を行う。それ故、エンジン回転速度が所定値を超えている、あるいはエンジン負荷が所定値を超えているとき、排気絞り弁６２の開度は、全開より閉じた位置にされるが、それは図５に概念的に示すように、エンジン回転速度が大きいほど、あるいはエンジン負荷が大きいほど、小さくなるように設定されている。なお、図５に示すようなマップ化されたデータは、上記式（１）、（２）の関係に基づきつつ、実験により定められ、予めＲＯＭに記憶されている。 In the engine low / medium speed range, a higher supercharging pressure is required as the engine speed increases. For this reason, the VN opening is changed from the minimum opening at the engine speed R1 to the maximum opening at the engine speed R2 so that the VN opening increases as the engine speed increases. During this time, the exhaust throttle valve 62 is maintained in a fully open state. When the engine rotation speed is between the engine rotation speed R2 and the engine rotation speed R3, the exhaust gas flow rate supplied to the exhaust passage EP is a flow rate allowed for the turbine 46, that is, the required turbine capacity is the specific turbine. Since it is below the capacity, the VN opening degree is maintained and controlled to the maximum opening degree, and the exhaust throttle valve opening degree is maintained and controlled to be fully opened. Further, when the engine rotation speed becomes faster (higher), the exhaust gas flow rate exceeds the flow rate corresponding to the specific turbine capacity allowed for the turbine 46. Therefore, in order to make the turbine 46 capable of dealing with a large amount of exhaust gas, the ECU 90 performs control so that the exhaust throttle valve opening decreases as the engine rotational speed increases beyond the engine rotational speed R3. Therefore, when the engine rotational speed exceeds a predetermined value or the engine load exceeds a predetermined value, the opening of the exhaust throttle valve 62 is set to a position closed from the fully opened state, which is illustrated in FIG. As shown, the higher the engine speed or the higher the engine load, the smaller the engine speed is set. Note that the mapped data as shown in FIG. 5 is determined by an experiment based on the relationship of the above formulas (1) and (2), and is stored in the ROM in advance.

なお、本第１実施形態では、排気ガス浄化フィルタ５０が目詰まりしていて、目詰まりしたＰＭを除去することが必要であるときには、過給圧制御よりも、ＰＭ除去を優先するようにしている。 In the first embodiment, when the exhaust gas purification filter 50 is clogged and it is necessary to remove the clogged PM, the PM removal is prioritized over the boost pressure control. Yes.

これらを図６に概略的に示した流れにしたがって説明する。ＥＣＵ９０は、ステップＳ６０１でＰＭ再生中でないか否かを判定する。ここで、ＰＭ再生中とは、排気ガス浄化フィルタ５０でＰＭが捕集されて、差圧センサ５２からの出力信号に基づいて求められる差圧が所定値以上となった結果、捕集されたＰＭを燃焼除去すべく、排気ガス浄化フィルタ５０を再生するための制御が不図示のフローチャートにしたがって行われているときのことを指し示す。具体的には、ＰＭ再生は、排気絞り弁６２を所定開度に絞ることで行われる。詳細には説明しないが、所定圧以上の差圧が検出された結果、排気ガス浄化フィルタ５０の再生、すなわちＰＭ燃焼除去を促す必要が生じたときには、ＥＣＵ９０は排気絞り弁６２を所定開度にまで絞るようにアクチュエータ６４を制御する。したがって、排気絞り弁６２よりも上流側の排気通路ＥＰ、すなわち排気ガスの圧力が高まり、排ガス浄化フィルタ５０近傍の排気ガスも含めて排気ガスの温度が上昇する。これにより、捕集されたＰＭの除去が促され、排気ガス浄化フィルタ５０の再生が図られることになる。なお、差圧センサ５２により検出される排気ガス浄化フィルタ５０前後の差圧が所定値を下回ると、排気ガス浄化フィルタ５０の再生が終了したとして、排気絞り弁６２は全開に開弁制御されることになる。 These will be described according to the flow schematically shown in FIG. In step S601, the ECU 90 determines whether PM regeneration is not being performed. Here, during PM regeneration, PM was collected by the exhaust gas purification filter 50 and collected as a result of the differential pressure obtained based on the output signal from the differential pressure sensor 52 becoming a predetermined value or more. This indicates that control for regenerating the exhaust gas purification filter 50 is performed according to a flowchart (not shown) in order to burn and remove PM. Specifically, PM regeneration is performed by restricting the exhaust throttle valve 62 to a predetermined opening. Although not described in detail, when it is necessary to promote regeneration of the exhaust gas purification filter 50, that is, PM combustion removal, as a result of detecting a differential pressure equal to or higher than a predetermined pressure, the ECU 90 sets the exhaust throttle valve 62 to a predetermined opening. The actuator 64 is controlled so as to reduce it to the maximum. Therefore, the pressure of the exhaust passage EP upstream of the exhaust throttle valve 62, that is, the exhaust gas is increased, and the temperature of the exhaust gas including the exhaust gas in the vicinity of the exhaust gas purification filter 50 is increased. As a result, removal of the collected PM is promoted, and the exhaust gas purification filter 50 is regenerated. When the differential pressure before and after the exhaust gas purification filter 50 detected by the differential pressure sensor 52 falls below a predetermined value, the exhaust throttle valve 62 is controlled to be fully opened, assuming that the regeneration of the exhaust gas purification filter 50 is completed. It will be.

それ故、ステップＳ６０１では、排気ガス浄化フィルタ５０前後の差圧が所定値以上で、排気絞り弁６２が不図示の制御フローチャートにしたがって所定開度に絞るように制御されているとき、ＥＣＵ９０はＰＭ再生中と判断する。そして、ＰＭ再生中と判定されて否定されると、過給圧制御のために排気絞り弁６２を所定開度に絞る制御は実行されない。すなわち、ＰＭ再生中において、排気絞り弁６２の開度は、運転状態に拘らず、不図示のフローチャートにしたがって所定の絞り弁開度に制御される。 Therefore, in step S601, when the differential pressure across the exhaust gas purification filter 50 is equal to or greater than a predetermined value and the exhaust throttle valve 62 is controlled to be throttled to a predetermined opening according to a control flowchart (not shown), the ECU 90 performs PM Judge that playback is in progress. When it is determined that PM regeneration is being performed and the result is negative, control for restricting the exhaust throttle valve 62 to a predetermined opening is not performed for supercharging pressure control. That is, during PM regeneration, the opening of the exhaust throttle valve 62 is controlled to a predetermined throttle valve opening according to a flowchart (not shown) regardless of the operating state.

他方、ステップＳ６０１でＰＭ再生中でないと判定されて肯定されると、ステップＳ６０３へ進み、ノズルベーン７６の開度が最大か否かが判定される。なお、ノズルベーン７６の開度が最大か否かは、ノズルベーン開度制御用の不図示のフローチャートにしたがって導出されたノズルベーン開度をＲＡＭから読み出して判定される。そして、ノズルベーン７６の開度が最大でないと判定されると、ステップＳ６０５へ進み、排気絞り弁６２の開度が全開に制御されることになる。したがって、ノズルベーン開度が最大にされていない運転状態では、ノズルベーン７６の開度を適正値に制御することで、固有タービン容量が、必要タービン容量に超えられなくなる。なお、不図示のフローチャートにしたがって、ＥＣＵ９０は、ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じた目標過給圧を算出し、吸気圧センサ３６の出力信号により求められる圧力がその目標過給圧となるように、ノズルベーン７６の開度をフィードバック制御する。このフィードバック制御には、例えばＰＩＤ制御が用いられる。 On the other hand, if it is determined in step S601 that the PM regeneration is not being performed and the determination is affirmative, the process proceeds to step S603, where it is determined whether the opening degree of the nozzle vane 76 is maximum. Whether or not the opening degree of the nozzle vane 76 is maximum is determined by reading the nozzle vane opening degree derived from the RAM (not shown) for controlling the nozzle vane opening degree from the RAM. When it is determined that the opening degree of the nozzle vane 76 is not the maximum, the process proceeds to step S605, and the opening degree of the exhaust throttle valve 62 is controlled to be fully opened. Therefore, in an operating state in which the nozzle vane opening is not maximized, the inherent turbine capacity cannot exceed the required turbine capacity by controlling the opening of the nozzle vane 76 to an appropriate value. In accordance with a flowchart (not shown), the ECU 90 calculates a target boost pressure corresponding to the operating state of the diesel engine 10 so that the pressure obtained from the output signal of the intake pressure sensor 36 becomes the target boost pressure. The opening degree of the nozzle vane 76 is feedback-controlled. For this feedback control, for example, PID control is used.

他方、ステップＳ６０３で、ノズルベーン７６の開度が最大である判定されて肯定されると、ステップＳ６０７へ進み、排気絞り弁６２の開度が導出されて、導出された開度に制御される。なお、上記したように、ノズルベーン７６の開度が最大のとき、排気絞り弁６２の開度は、最大、すなわち絞り量「０」から、最小、すなわち絞り量「最大」まで、変化し得る。本実施形態では、運転状態、すなわちエンジン回転速度およびエンジン負荷に基づいて、予め実験により求められてＲＯＭに記憶されている図５に示したマップを検索することで、排気絞り弁６２の開度は導出される。なお、排気絞り弁６２の最小開度は、「０」ではないので、排気絞り弁６２が最小の開度にされても、排気通路ＥＰが閉塞されることはない。 On the other hand, if it is determined in step S603 that the opening degree of the nozzle vane 76 is maximum and affirmative, the process proceeds to step S607, where the opening degree of the exhaust throttle valve 62 is derived and controlled to the derived opening degree. As described above, when the opening degree of the nozzle vane 76 is the maximum, the opening degree of the exhaust throttle valve 62 can change from the maximum, that is, the throttle amount “0” to the minimum, that is, the throttle amount “maximum”. In the present embodiment, the opening degree of the exhaust throttle valve 62 is searched by searching the map shown in FIG. 5 that is obtained in advance by experiments and stored in the ROM based on the operating state, that is, the engine speed and the engine load. Is derived. Since the minimum opening of the exhaust throttle valve 62 is not “0”, the exhaust passage EP is not blocked even if the exhaust throttle valve 62 is set to the minimum opening.

次に、本第１実施形態の作用、効果について説明する。図３の概念図には、タービン４６の可変域を定める２つの作動線として、ノズルベーン７６の開度が最小のときの作動線Ａ１と、ノズルベーン７６の開度が最大のときの作動線Ａ２とが表されていて、上記で説明した可変ノズル型ターボチャージャ２２および排気絞り弁６２の制御により辿る作動点の軌跡Ｌが点線で表されている。まず、作動点の軌跡は、ノズルベーン７６の開度が最小のときの作動線Ａ１上を辿り、その後、必要タービン容量が増加するに連れて作動線Ａ１から作動線Ａ２上へと推移していく。そして、必要タービン容量が作動線Ａ２上に至ると、作動線Ａ２上を辿ることになる。 Next, functions and effects of the first embodiment will be described. In the conceptual diagram of FIG. 3, as two operation lines that define the variable range of the turbine 46, an operation line A <b> 1 when the opening degree of the nozzle vane 76 is minimum and an operation line A <b> 2 when the opening degree of the nozzle vane 76 is maximum. The operating point locus L traced by the control of the variable nozzle type turbocharger 22 and the exhaust throttle valve 62 described above is indicated by a dotted line. First, the locus of the operating point follows the operating line A1 when the opening degree of the nozzle vane 76 is the minimum, and then changes from the operating line A1 to the operating line A2 as the required turbine capacity increases. . When the necessary turbine capacity reaches the operating line A2, the operating line A2 is traced.

既に説明したように、固有タービン容量はタービンの形状等により規定されるので、運転状態によっては必要タービン容量は固有タービン容量を超えるようになる。しかしながら、一般に必要タービン容量が固有タービン容量を超えるようになる運転状態では、概ね必要タービン容量が固有タービン容量と同じになるように、あるいはそれを下回るようにタービン４６よりも下流側の圧力が、排気絞り弁６２を絞ることで調節される。すなわち、このように排気絞り弁６２の開度を調節制御することで、図３のタービン４６の作動線Ａ１、Ａ２が図１０の小ターボの作動線と同じであると仮定すると、小ターボの図１０中上方の作動線を越える作動点の軌跡は、小ターボの図中上方の作動線上に移行する。図１０の点線で囲んだ円Ｃ内の拡大図を図７に概念的に示す。図７に示すように、上記制御により、タービン膨張比が一定として、小ターボのタービン４６の可変域を越える作動点の軌跡が、小ターボの作動線上に移行するのが理解できる。このように、タービン４６の形状上、許容されないレベルにまで、排気ガス流量が多くなるときは、タービン４６よりも下流側の排気通路ＥＰの部分の開度を絞るので、排気ガス流量に基づく必要タービン容量はタービン４６に許容されるようになる。 As already described, the specific turbine capacity is defined by the shape of the turbine and the like, so that the required turbine capacity exceeds the specific turbine capacity depending on the operation state. However, in general, in an operating state in which the required turbine capacity exceeds the specific turbine capacity, the pressure downstream of the turbine 46 so that the required turbine capacity is approximately equal to or less than the specific turbine capacity is It is adjusted by restricting the exhaust throttle valve 62. That is, by controlling the opening of the exhaust throttle valve 62 in this way, assuming that the operation lines A1 and A2 of the turbine 46 in FIG. 3 are the same as the operation lines of the small turbo in FIG. The locus of the operating point that exceeds the upper operating line in FIG. 10 shifts to the upper operating line in the small turbo diagram. FIG. 7 conceptually shows an enlarged view in a circle C surrounded by a dotted line in FIG. As shown in FIG. 7, it can be understood that the locus of the operating point exceeding the variable range of the small turbo turbine 46 shifts to the operating line of the small turbo with the turbine expansion ratio being constant by the above control. Thus, when the exhaust gas flow rate increases to an unacceptable level due to the shape of the turbine 46, the opening degree of the portion of the exhaust passage EP on the downstream side of the turbine 46 is narrowed, so it is necessary to be based on the exhaust gas flow rate. Turbine capacity is allowed for the turbine 46.

上記したことをまとめると、タービン４６に固有の固有タービン容量を、必要タービン容量が超えるようになると、タービン４６よりも下流側の排気通路ＥＰの開度が絞られる。これにより、タービン４６よりも下流側の、すなわちタービンホイール４８よりも下流側の排気ガスの圧力、「タービン後圧値」が高まる。上記したように、各運転状態におけるタービン膨張比は概ね一定であるので、タービン後圧値が高まることで、タービン４６よりも上流側の排気ガスの圧力、「タービン前圧値」も高まる。これにより、上記式（１）により求まる必要タービン容量が低下する。したがって、タービン高圧値を高めることで、必要タービン容量が固有タービン容量を超えないように調節可能になる。 In summary, when the required turbine capacity exceeds the specific turbine capacity unique to the turbine 46, the opening degree of the exhaust passage EP on the downstream side of the turbine 46 is reduced. As a result, the pressure of the exhaust gas downstream of the turbine 46, that is, downstream of the turbine wheel 48, the “turbine post-pressure value” increases. As described above, since the turbine expansion ratio in each operation state is substantially constant, the turbine post-pressure value increases, so that the exhaust gas pressure upstream of the turbine 46, the “turbine pre-pressure value” also increases. Thereby, the required turbine capacity calculated | required by said Formula (1) falls. Therefore, by increasing the turbine high pressure value, the required turbine capacity can be adjusted so as not to exceed the specific turbine capacity.

以上、上記第１実施形態によれば、運転状態に基づいて、タービン４６よりも下流側の排気通路ＥＰの開度を絞るだけで、必要タービン容量が固有タービン容量以下にされる。したがって、必要タービン容量がタービン４６の固有タービン容量を超える状態でエンジン１０が運転されることは回避され、ターボオーバーランを生じることが防げる。それ故、タービン４６を含めたターボチャージャ２２を小型のものにしても、すなわちディーゼルエンジン１０にとって相対的に小型のターボチャージャを用いても、例えばウエストゲート弁等を設ける必要なく、適切に過給制御を行うことが可能になる。したがって、低回転あるいは低負荷運転などでの応答性などを十分に確保することが可能になる。 As described above, according to the first embodiment, the required turbine capacity is made equal to or less than the specific turbine capacity only by reducing the opening degree of the exhaust passage EP on the downstream side of the turbine 46 based on the operating state. Therefore, it is avoided that the engine 10 is operated in a state where the required turbine capacity exceeds the specific turbine capacity of the turbine 46, and the occurrence of turbo overrun can be prevented. Therefore, even if the turbocharger 22 including the turbine 46 is made small, that is, a relatively small turbocharger is used for the diesel engine 10, for example, it is not necessary to provide a wastegate valve, etc. Control can be performed. Accordingly, it is possible to sufficiently ensure responsiveness during low rotation or low load operation.

さらに、排気絞り弁６２として、既に設けられている排気ブレーキ用の排気絞り弁を用いることが出来るので、車両の部品点数削減が可能になる。すなわち、車両の構成を簡易化できる。 Furthermore, since the exhaust throttle valve for exhaust brake already provided can be used as the exhaust throttle valve 62, the number of parts of the vehicle can be reduced. That is, the configuration of the vehicle can be simplified.

次に、本発明の第２実施形態について図面に基づいて説明する。本第２実施形態の内燃機関の制御装置が適用された車両のエンジンシステムを概念的に図８に示す。このエンジンシステムは、タービン４６よりも下流側の排気ガスの圧力（排気圧）、すなわち上記タービン後圧値を検出するための圧力センサ９６と、タービン４６よりも上流側の排気ガスの温度（排気温度）を測定するための温度センサ９８とを排気通路ＥＰ途中にそれぞれ設けている以外は、概ね上記第１実施形態のエンジンシステムと同じであるので、上記第１実施形態で示した構成要素と同様の構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。また、本第２実施形態でも上記第１実施形態で述べたのと同じ作用、効果が得られるので、それらの詳細な説明を省略する。 Next, 2nd Embodiment of this invention is described based on drawing. FIG. 8 conceptually shows a vehicle engine system to which the control apparatus for an internal combustion engine of the second embodiment is applied. This engine system includes an exhaust gas pressure (exhaust pressure) downstream of the turbine 46, that is, a pressure sensor 96 for detecting the turbine post-pressure value, and an exhaust gas temperature upstream of the turbine 46 (exhaust gas). The temperature sensor 98 for measuring the temperature) is substantially the same as the engine system of the first embodiment except that the temperature sensor 98 is provided in the middle of the exhaust passage EP. Similar components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the second embodiment, the same operation and effect as described in the first embodiment can be obtained, and thus detailed description thereof will be omitted.

上記第１実施形態では、必要タービン容量が、固有タービン容量を超えないように、タービン高圧値を上げるべく、排気絞り弁６２を所定開度に絞ることにした。そして、その排気絞り弁６２における所定開度は、ディーゼルエンジン１０の運転状態に基づいて図５に示すマップ化されたデータを検索することで求めたが、本第２実施形態では主にフィードバック制御により定められる。排気絞り弁６２の開度をフィードバック制御する処理の手順を、図９に基づき説明する。なお、この処理は、上記ＥＣＵ９０によって所定の周期で繰り返し実行されるものである。 In the first embodiment, the exhaust throttle valve 62 is throttled to a predetermined opening in order to increase the turbine high pressure value so that the required turbine capacity does not exceed the specific turbine capacity. The predetermined opening degree in the exhaust throttle valve 62 is obtained by searching the mapped data shown in FIG. 5 based on the operation state of the diesel engine 10, but in the second embodiment, mainly feedback control. Determined by. A procedure for feedback control of the opening degree of the exhaust throttle valve 62 will be described with reference to FIG. This process is repeatedly executed by the ECU 90 at a predetermined cycle.

図９に示す一連の処理では、まずステップＳ９０１において、上記ステップＳ６０１と同様に、ＰＭ再生中でないか否かが判定される。そして、ＰＭ再生中であるとして否定されると、当該ルーチンは終了される。他方、ＰＭ再生中でないとして肯定されると、ステップＳ９０３へ進み、上記ステップＳ６０３と同様に、ノズルベーン７６の開度が最大か否かが判定される。ここで、ノズルベーン７６の開度が最大でないとして否定されると、ステップＳ９０５へ進み、排気絞り弁６２を全開にする制御が行われる。なお、このようにステップＳ９０５へ至るような運転状態では、上記第１実施形態で説明したようにノズルベーン７６の開度は運転状態に基づいて変えられ得る。 In the series of processing shown in FIG. 9, first in step S901, it is determined whether or not PM regeneration is in progress as in step S601. If it is denied that the PM is being regenerated, the routine ends. On the other hand, if it is affirmed that the PM is not being regenerated, the process proceeds to step S903, and it is determined whether or not the opening degree of the nozzle vane 76 is maximum, as in step S603. Here, if it is denied that the opening degree of the nozzle vane 76 is not the maximum, the process proceeds to step S905, and control is performed to fully open the exhaust throttle valve 62. In this way, in the operating state leading to step S905, the opening degree of the nozzle vane 76 can be changed based on the operating state as described in the first embodiment.

他方、ステップＳ９０３で、ノズルベーン７６の開度が最大であるとして肯定されると、ステップＳ９０７へ進み、必要タービン容量Ｑａが導出される。具体的には、圧力センサ９６からの出力信号により求められるタービン４６よりも下流側の排気ガスの圧力Ｐｄと、温度センサ９８からの出力信号により求められるタービン４６よりも上流側の排気ガスの温度Ｔｕとに基づいて、上記式（１）に基づいて求められる。より具体的には、排気ガス流量Ｇは、吸気量センサ３８からの出力信号に基づいて求められる吸入空気量Ｇａと、ＲＡＭに記憶されている燃料噴射弁２９への燃料噴射制御の演算値である、燃料噴射量Ｇｆとに基づいて導出される。さらに、タービン４６よりも上流側の排気ガスの圧力Ｐｕは、排気ガスの圧力Ｐｄと、排気ガスの温度Ｔｕとで予めＲＯＭに記憶されているデータを検索することで導出される。このようにして導出された、排気ガス流量Ｇ、排気ガス圧力Ｐｕ、排気ガス温度Ｔｕを用いて、式（１）に基づいて必要タービン容量Ｑａは導出される。なお、排気ガスの圧力Ｐｕは、排気ガスの圧力Ｐｄのみに基づいて導出されても良く、またタービン４６よりも上流側の排気通路ＥＰの部分に圧力センサを設けて、その圧力センサからの出力信号に基づいて直接に導出されても良い。 On the other hand, if it is affirmed in step S903 that the opening degree of the nozzle vane 76 is maximum, the process proceeds to step S907, and the required turbine capacity Qa is derived. Specifically, the pressure Pd of the exhaust gas downstream from the turbine 46 obtained from the output signal from the pressure sensor 96 and the temperature of the exhaust gas upstream from the turbine 46 obtained from the output signal from the temperature sensor 98. Based on Tu, it is obtained based on the above formula (1). More specifically, the exhaust gas flow rate G is an intake air amount Ga obtained based on an output signal from the intake air amount sensor 38 and a calculated value of fuel injection control to the fuel injection valve 29 stored in the RAM. It is derived based on a certain fuel injection amount Gf. Further, the pressure Pu of the exhaust gas upstream of the turbine 46 is derived by searching data stored in advance in the ROM using the exhaust gas pressure Pd and the exhaust gas temperature Tu. Using the exhaust gas flow rate G, the exhaust gas pressure Pu, and the exhaust gas temperature Tu thus derived, the required turbine capacity Qa is derived based on the equation (1). The exhaust gas pressure Pu may be derived based only on the exhaust gas pressure Pd, or a pressure sensor is provided in the portion of the exhaust passage EP upstream of the turbine 46, and the output from the pressure sensor. It may be derived directly based on the signal.

次いで、ステップＳ９０９へ進むと、固有タービン容量Ｑｂが導出される。固有タービン容量は、予めＲＯＭに記憶されている、上記した図３の如くマップ化されたデータを、タービン膨張比で検索することで導出される。図３の如くマップ化されたデータは、図３中の作動線Ａ２をデータとして含んでいて、上記式（２）に基づいて求められる、すなわちタービン４６よりも上流側の排気ガスの圧力Ｐｕと、それよりも下流側の排気ガスの圧力Ｐｄとから求められるタービン膨張比でそのデータを検索することで、固有タービン容量が導出される。なお、本第二実施形態では、タービン膨張比ＥＲは、上記ステップＳ９０７で導出された排気ガスの圧力Ｐｕ、Ｐｄに基づいて、上記式（２）に基づいて導出される。ただし、タービン膨張比は、上記第１実施形態で述べた如く運転状態により定められるので、エンジン回転速度およびエンジン負荷で不図示のマップ化されたデータを検索することで導出されるようにしても良い。 Next, when the process proceeds to step S909, the specific turbine capacity Qb is derived. The specific turbine capacity is derived by searching the data mapped as shown in FIG. 3 stored in advance in the ROM by the turbine expansion ratio. The data mapped as shown in FIG. 3 includes the operation line A2 in FIG. 3 as data and is obtained based on the above equation (2), that is, the pressure Pu of the exhaust gas upstream of the turbine 46 and The specific turbine capacity is derived by searching the data with the turbine expansion ratio obtained from the exhaust gas pressure Pd on the downstream side. In the second embodiment, the turbine expansion ratio ER is derived based on the equation (2) based on the exhaust gas pressures Pu and Pd derived in step S907. However, since the turbine expansion ratio is determined by the operating state as described in the first embodiment, the turbine expansion ratio may be derived by searching mapped data (not shown) for the engine speed and the engine load. good.

必要タービン容量Ｑａおよび固有タービン容量Ｑｂが導出されると、ステップＳ９１１へ進み、必要タービン容量Ｑａが固有タービン容量Ｑｂを超えているか否かが判定される。必要タービン容量Ｑａが、固有タービン容量Ｑｂ以下であれば否定されて、上記ステップＳ９０５へ進み、排気絞り弁６２の開度は全開に制御される。 When the required turbine capacity Qa and the specific turbine capacity Qb are derived, the process proceeds to step S911, and it is determined whether or not the required turbine capacity Qa exceeds the specific turbine capacity Qb. If the required turbine capacity Qa is equal to or less than the specific turbine capacity Qb, the result is negative and the process proceeds to step S905, where the opening of the exhaust throttle valve 62 is controlled to be fully opened.

他方、ステップＳ９１１で、必要タービン容量Ｑａが固有タービン容量Ｑｂを超えていると判定されて肯定されると、ステップＳ９１３へ進む。そして、排気絞り弁６２の開度が導出される。ここで、ステップＳ９１３に至るのがはじめてのときには、すなわちそれまで排気絞り弁６２の開度が全開にされていた状態でステップＳ９１３に始めて至ると、まず、排気絞り弁６２の開度のベース値が導出される。このベース値は、上記回転速度センサ９２からの出力信号に基づいて求められるディーゼルエンジン１０のエンジン回転速度と、アクセルセンサ９４からの出力信号に基づいて求められるディーゼルエンジン１０のエンジン負荷とに基づいて、予めＲＯＭに記憶されている、図５の如きマップ化されたデータを検索することで導出される。ここでベース値とは、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転速度とエンジン負荷とに基づいて、必要タービン容量を、固有タービン容量とするために必要であると想定されるタービン後圧値に対応する値である。 On the other hand, if it is determined in step S911 that the required turbine capacity Qa exceeds the specific turbine capacity Qb and the determination is affirmative, the process proceeds to step S913. Then, the opening degree of the exhaust throttle valve 62 is derived. Here, when the process reaches step S913 for the first time, that is, when the process starts in step S913 with the opening of the exhaust throttle valve 62 being fully open until then, first, the base value of the opening of the exhaust throttle valve 62 is reached. Is derived. This base value is based on the engine rotational speed of the diesel engine 10 obtained based on the output signal from the rotational speed sensor 92 and the engine load of the diesel engine 10 obtained based on the output signal from the accelerator sensor 94. This is derived by searching the mapped data as shown in FIG. 5 stored in advance in the ROM. Here, the base value is a value corresponding to a turbine post-pressure value that is assumed to be necessary for the required turbine capacity to be the specific turbine capacity based on the engine speed of the diesel engine 10 and the engine load. is there.

そして、ここで導出された排気絞り弁６２の開度に、排気絞り弁６２を制御することが続くステップＳ９１５で行われ、当該ルーチンが終了する。 Then, control of the exhaust throttle valve 62 to the opening degree of the exhaust throttle valve 62 derived here is performed in step S915, and the routine ends.

そして、連続したルーチンにおける次回以降のステップＳ９１３では、必要タービン容量Ｑａと固有タービン容量Ｑｂとの乖離度ΔＱ（ΔＱ＝Ｑａ−Ｑｂ）とに基づき上記ベース値に対するフィードバック補正量が導出される。ここでは、上記フィードバック制御として、ＰＩＤ制御を想定しているため、必要タービン容量と固有タービン容量との乖離度に基づいて比例項Ｐ、積分項Ｉ、微分項Ｄがそれぞれ導出される。そして、既に導出されてＲＡＭに記憶されているベース値に、導出されたフィードバック補正量を加算する演算で、排気絞り弁６２の開度が導出される。そして、この導出された開度に、排気絞り弁６２は、上記ステップＳ９１５で制御される。 In the subsequent step S913 in the continuous routine, the feedback correction amount for the base value is derived based on the degree of deviation ΔQ (ΔQ = Qa−Qb) between the required turbine capacity Qa and the specific turbine capacity Qb. Here, since PID control is assumed as the feedback control, the proportional term P, the integral term I, and the differential term D are derived based on the degree of deviation between the required turbine capacity and the specific turbine capacity. Then, the opening degree of the exhaust throttle valve 62 is derived by an operation of adding the derived feedback correction amount to the base value already derived and stored in the RAM. Then, the exhaust throttle valve 62 is controlled in the above step S915 to the derived opening degree.

したがって、ステップＳ９１３では、適切に、必要タービン容量が固有タービン容量に近づくように、フィードバック制御により排気絞り弁６２の開度が導出され、そのたびに排気絞り弁６２の開度制御がステップＳ９１５で行われる。それ故、運転状態の変化などに即した過給圧制御が行われることになり、エンジン回転速度が高いあるいはエンジン負荷が高い運転状態でのターボオーバーランの発生の防止を的確に図ることが可能になる。なお、ステップＳ９１３での演算では、必要タービン容量が、固有タービン容量を超えないようにしつつ、固有タービン容量に近づくように、排気絞り弁６２の開度が導出されるのが好ましい。 Accordingly, in step S913, the opening degree of the exhaust throttle valve 62 is derived by feedback control so that the required turbine capacity appropriately approaches the specific turbine capacity. Each time the opening degree control of the exhaust throttle valve 62 is controlled in step S915. Done. Therefore, supercharging pressure control is performed in accordance with changes in operating conditions, etc., and it is possible to accurately prevent the occurrence of turbo overrun when the engine speed is high or the engine load is high. become. In the calculation in step S913, it is preferable that the opening degree of the exhaust throttle valve 62 be derived so that the required turbine capacity does not exceed the specific turbine capacity while approaching the specific turbine capacity.

なお、上記第２実施形態で、必要タービン容量を求めるに際して、タービン４６よりも上流側の排気ガスの温度Ｔｕを、一定としても良い。すなわちこの場合には、排気ガスの温度Ｔｕを予め決めてＲＯＭに記憶しておき、上記式（１）を用いての演算ではその設定値を用いるので、上記温度センサ９８は不要になる。あるいは、排気ガスの温度Ｔｕを、タービン４６よりも上流側の排気ガスの圧力Ｐｕ、あるいはその下流側の排気ガスの圧力Ｐｄに基づいて、予めＲＯＭに記憶しておいたデータを検索することで求めるようにしても良い。この場合にも、上記温度センサ９８は不要となるが、タービン４６よりも上流側および下流側の圧力Ｐｕ、Ｐｄの少なくともいずれかを直接に導出可能なように、タービン４６の上流側および下流側の少なくとも一方に圧力センサを設けることが必要である。もちろん、タービン４６の上流側および下流側の両方に、圧力センサを設けても良い。また、上記第２実施形態では、圧力センサをタービン４６の下流側に設けることにしたが、その上流側にのみ設けて、各種値の導出のための演算を行うようにしても良い。上記の如く、各運転状態でタービン膨張比は概ね一定であるので、タービン４６よりも上流側あるいは下流側の圧力を求めることで、必要タービン容量や、固有タービン容量を導出することが可能だからである。 In the second embodiment, when obtaining the required turbine capacity, the temperature Tu of the exhaust gas upstream of the turbine 46 may be constant. That is, in this case, the temperature Tu of the exhaust gas is determined in advance and stored in the ROM, and the set value is used in the calculation using the above equation (1), so the temperature sensor 98 is not necessary. Alternatively, the temperature Tu of the exhaust gas is searched for data stored in the ROM in advance based on the pressure Pu of the exhaust gas upstream of the turbine 46 or the pressure Pd of the exhaust gas downstream thereof. You may make it ask. Also in this case, the temperature sensor 98 is not necessary, but the upstream side and the downstream side of the turbine 46 so that at least one of the pressures Pu and Pd upstream and downstream of the turbine 46 can be directly derived. It is necessary to provide a pressure sensor on at least one of these. Of course, pressure sensors may be provided on both the upstream side and the downstream side of the turbine 46. In the second embodiment, the pressure sensor is provided on the downstream side of the turbine 46. However, the pressure sensor may be provided only on the upstream side to perform calculations for deriving various values. As described above, since the turbine expansion ratio is substantially constant in each operation state, the required turbine capacity and the specific turbine capacity can be derived by obtaining the pressure upstream or downstream of the turbine 46. is there.

以上、本発明を第１および第２実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されない。例えば、本発明は、ディーゼルエンジンばかりでなく、その他の火花点火式内燃機関などにも適用できる。さらに、上記第１および第２実施形態では、タービンに、可変ノズル機構を設けたが、それは設けられなくても良い。また、排気ガス浄化用の触媒やフィルタは、排気絞り弁６２よりも下流側に設けられても良い。さらに、排気絞り弁６２は、排気ブレーキ用にも用いられる必要は必ずしもなく、上記過給圧制御のためにのみ設けられても良い。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on 1st and 2nd embodiment, this invention is not limited to these. For example, the present invention can be applied not only to a diesel engine but also to other spark ignition internal combustion engines. Furthermore, although the variable nozzle mechanism is provided in the turbine in the first and second embodiments, it may not be provided. Further, the exhaust gas purifying catalyst and the filter may be provided on the downstream side of the exhaust throttle valve 62. Further, the exhaust throttle valve 62 is not necessarily used for the exhaust brake, and may be provided only for the supercharging pressure control.

なお、上記実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。 In the above embodiment, the present invention has been described with a certain degree of concreteness, but various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims. It must be understood that. That is, the present invention includes modifications and changes that fall within the scope and spirit of the appended claims and their equivalents.

第１実施形態の適用された車両のエンジンシステムの概念図である。It is a conceptual diagram of the engine system of the vehicle to which 1st Embodiment was applied. （ａ）は可変ノズル機構の側断面構造を示す側断面図であり、（ｂ）は可変ノズル機構の正面構造を示す正面図である。(A) is a side sectional view showing a side sectional structure of the variable nozzle mechanism, (b) is a front view showing a front structure of the variable nozzle mechanism. 第１実施形態のタービンの可変域を表した概念図であり、作動点の軌跡の一例が表されている。It is a conceptual diagram showing the variable range of the turbine of 1st Embodiment, and an example of the locus | trajectory of an operating point is represented. 過給圧、ＶＮ開度、排気絞り弁開度を、それぞれエンジン回転速度に基づいて表した概念図である。It is the conceptual diagram which represented the supercharging pressure, the VN opening, and the exhaust throttle valve opening based on the engine speed. 概念的に表した、排気絞り弁の制御マップの一例である。It is an example of the control map of the exhaust throttle valve represented conceptually. 第１実施形態における制御の流れを表した図である。It is a figure showing the flow of control in 1st Embodiment. 第１実施形態での効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect in 1st Embodiment. 第２実施形態の適用された車両のエンジンシステムの概念図である。It is a conceptual diagram of the engine system of the vehicle to which 2nd Embodiment was applied. 第２実施形態における制御の流れを表した図である。It is a figure showing the flow of control in 2nd Embodiment. 従来技術を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating a prior art.

Explanation of symbols

１０ディーゼルエンジン
２２可変ノズル型ターボチャージャ
４６タービン
５０排気ガス浄化フィルタ
６２排気絞り弁
７０可変ノズル機構
ＩＰ吸気通路
ＥＰ排気通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Diesel engine 22 Variable nozzle type turbocharger 46 Turbine 50 Exhaust gas purification filter 62 Exhaust throttle valve 70 Variable nozzle mechanism IP Intake passage EP Exhaust passage

Claims

In a control device for an internal combustion engine provided with a turbocharger having a turbine in an exhaust passage,
An exhaust throttle valve provided in a portion of the exhaust passage downstream of the turbine;
An opening control means for controlling the opening of the exhaust throttle valve based on the engine operating state;
With
When the engine speed exceeds a predetermined value or when the engine load exceeds a predetermined value, the opening degree control means is configured to reduce the pressure downstream of the turbine to reduce the required turbine capacity to the specific turbine capacity. A control device for an internal combustion engine, wherein the opening degree of the exhaust throttle valve is controlled to a position closed from a fully open position so as to raise the engine.

2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the opening degree control unit decreases the opening degree of the exhaust throttle valve as the engine speed increases or the engine load increases.

The turbine is provided with a nozzle vane for making the capacity variable,
A vane opening degree determining means for determining whether or not the opening degree of the nozzle vane is fully opened;
When the opening degree of the nozzle vane is determined to be fully opened by the vane opening degree determining means, the opening degree control means controls the opening degree of the exhaust throttle valve to a position closed from the fully open position. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.

The opening degree control means is
Based on the engine operating conditions, the required turbine capacity is derived,
Based on the engine operating conditions, derive the specific turbine capacity,
Based on the derived required turbine capacity and the derived specific turbine capacity, the opening degree of the exhaust throttle valve is derived,
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the opening degree of the exhaust throttle valve is controlled based on the derived opening degree.

5. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the opening degree control means derives the opening degree of the exhaust throttle valve that is smaller as the required turbine capacity greatly exceeds the specific turbine capacity.

An exhaust pressure detection means for detecting the exhaust pressure is provided,
The opening degree control means derives the required turbine capacity and the specific turbine capacity by using the exhaust pressure detected by the exhaust pressure detection means as a value reflecting the engine operating state. Item 6. The control device for an internal combustion engine according to Item 4 or 5.

An exhaust temperature detecting means for detecting the exhaust temperature is provided,
The opening degree control means derives the required turbine capacity and the specific turbine capacity by using the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detection means as a value reflecting the engine operating state. Item 7. The control device for an internal combustion engine according to Item 6.

A filter that collects particulate matter in the exhaust gas that is provided in a portion of the exhaust passage downstream of the turbine and upstream of the exhaust throttle valve;
Regeneration determination means for determining whether regeneration of the filter is necessary;
With
The opening degree control means controls the opening degree of the exhaust throttle valve to a predetermined throttle valve opening degree regardless of the engine operating state when the regeneration judging means judges that the regeneration of the filter is necessary. 8. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device is an internal combustion engine.