JP2019007428A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の急加速時におけるスモークを効果的に低減する。【解決手段】本発明の一の態様は内燃機関の制御装置を提供する。内燃機関1は、可変ベーン28を有する可変容量型ターボチャージャ14と、EGRバルブ33を有するEGR装置30とを備え、制御装置は、可変ベーンおよびEGRバルブの開度を制御するように構成された制御ユニット100を備える。制御ユニットは、内燃機関の運転状態とEGRバルブの開度とに基づいて可変ベーンの最小開度を設定し、且つ、EGRバルブの開度に応じて可変ベーンの最小開度を連続的に変化させる。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively reduce smoke during rapid acceleration of an internal combustion engine. One aspect of the present invention provides a control device for an internal combustion engine. The internal combustion engine 1 includes a variable displacement turbocharger 14 having a variable vane 28 and an EGR device 30 having an EGR valve 33, and the control device is configured to control the opening degree of the variable vane and the EGR valve. A control unit 100 is provided. The control unit sets the minimum opening of the variable vane based on the operating state of the internal combustion engine and the opening of the EGR valve, and continuously changes the minimum opening of the variable vane according to the opening of the EGR valve. Let [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、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.
例えば車両用の内燃機関において、タービン入口部に可変ベーンを有する可変容量型ターボチャージャと、EGRバルブを有するEGR装置とを備えたものが公知である(例えば特許文献1−3参照)。 For example, an internal combustion engine for a vehicle is known that includes a variable displacement turbocharger having a variable vane at a turbine inlet and an EGR device having an EGR valve (see, for example, Patent Documents 1-3).
内燃機関の急加速時には可変ベーンの開度が減少され、過給圧もしくはブースト圧が増大される。しかしこのとき、吸気圧に対して排気圧が一瞬著しく増大し、過剰のEGRガスが筒内に流入し、スモークが悪化することがある。このスモーク悪化を抑制するため、可変ベーン開度に関する最小値もしくはガード値を設定し、この最小値未満に可変ベーン開度が減少しないようにしている。しかし従来は、この最小値が適切な値でないため、急加速時のスモークを効果的に低減するのが困難である。 During rapid acceleration of the internal combustion engine, the opening degree of the variable vane is decreased, and the boost pressure or boost pressure is increased. However, at this time, the exhaust pressure increases momentarily with respect to the intake pressure, excessive EGR gas flows into the cylinder, and smoke may deteriorate. In order to suppress this smoke deterioration, a minimum value or a guard value related to the variable vane opening is set so that the variable vane opening does not decrease below this minimum value. However, conventionally, since this minimum value is not an appropriate value, it is difficult to effectively reduce smoke during sudden acceleration.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関の急加速時におけるスモークを効果的に低減し得る内燃機関の制御装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a control device for an internal combustion engine that can effectively reduce smoke during sudden acceleration of the internal combustion engine.
本発明の一の態様によれば、
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、可変ベーンを有する可変容量型ターボチャージャと、EGRバルブを有するEGR装置とを備え、
前記制御装置は、前記可変ベーンおよび前記EGRバルブの開度を制御するように構成された制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態と前記EGRバルブの開度とに基づいて前記可変ベーンの最小開度を設定し、且つ、前記EGRバルブの開度に応じて前記可変ベーンの最小開度を連続的に変化させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A control device for an internal combustion engine,
The internal combustion engine includes a variable displacement turbocharger having a variable vane and an EGR device having an EGR valve,
The control device includes a control unit configured to control the opening of the variable vane and the EGR valve,
The control unit sets the minimum opening of the variable vane based on the operating state of the internal combustion engine and the opening of the EGR valve, and the minimum opening of the variable vane according to the opening of the EGR valve. A control device for an internal combustion engine is provided, characterized in that the degree is continuously changed.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記EGRバルブの開度の増加に応じて前記可変ベーンの最小開度を連続的に増加させる。 Preferably, the control unit continuously increases the minimum opening of the variable vane in accordance with an increase in the opening of the EGR valve.
好ましくは、前記制御ユニットは、
前記EGRバルブの閉弁時の可変ベーン最小開度である第1ベーン最小開度を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出し、
前記EGRバルブの開弁時の可変ベーン最小開度である第2ベーン最小開度を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出し、
前記内燃機関の運転状態と前記EGRバルブの開度とに基づいて重みを算出し、
前記第1ベーン最小開度と前記第2ベーン最小開度を前記重みにより加重平均して前記可変ベーンの最小開度を算出する。
Preferably, the control unit is
Calculating a first vane minimum opening, which is a variable vane minimum opening when the EGR valve is closed, based on an operating state of the internal combustion engine;
Calculating a second vane minimum opening, which is a variable vane minimum opening when the EGR valve is opened, based on an operating state of the internal combustion engine;
Calculating a weight based on the operating state of the internal combustion engine and the opening of the EGR valve;
The minimum opening of the variable vane is calculated by weighted averaging the first vane minimum opening and the second vane minimum opening by the weight.
本発明によれば、内燃機関の急加速時におけるスモークを効果的に低減することができる。 According to the present invention, smoke at the time of sudden acceleration of the internal combustion engine can be effectively reduced.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されない点に留意すべきである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments.
図1は、本発明の実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関(エンジンともいう)1は、車両(図示せず)に搭載された多気筒エンジンである。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン1は直列4気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン1はガソリンエンジンであってもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. An internal combustion engine (also referred to as an engine) 1 is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle (not shown). In the present embodiment, the vehicle is a large vehicle such as a truck, and the
エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に接続された吸気通路3および排気通路4と、ターボチャージャ14と、燃料噴射装置5とを備える。エンジン本体2は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
The
燃料噴射装置5は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ7と、インジェクタ7に接続されたコモンレール8とを備える。インジェクタ7は、シリンダ9内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する。コモンレール8は、インジェクタ7から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。
The
吸気通路3は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された吸気マニホールド10と、吸気マニホールド10の上流端に接続された吸気管11とにより主に画成される。吸気マニホールド10は、吸気管11から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管11には、上流側から順に、エアクリーナ12、エアフローメータ13、ターボチャージャ14のコンプレッサ14C、インタークーラ15、および電子制御式の吸気スロットルバルブ16が設けられる。エアフローメータ13は、エンジン1の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサで、MAFセンサ等とも称される。
The
排気通路4は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された排気マニホールド20と、排気マニホールド20の下流側に配置された排気管21とにより主に画成される。排気マニホールド20は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合する。排気管21、もしくは排気マニホールド20と排気管21の間には、ターボチャージャ14のタービン14Tが設けられる。タービン14Tより下流側の排気管21には、上流側から順に、酸化触媒22、パティキュレートフィルタ(DPF)23、選択還元型NOx触媒(SCR)24およびアンモニア酸化触媒26が設けられる。NOx触媒24の上流側、特に入口近傍の排気通路4には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁25が設けられる。
The exhaust passage 4 is mainly defined by an
ターボチャージャ14は、可変容量型ターボチャージャからなる。ターボチャージャ14は、タービン入口におけるノズルの開度を可変とするための複数の可変ベーン28と、これら可変ベーンの開度を同時に変更するターボアクチュエータ29とを有する。
The
エンジン1はEGR装置30をも備える。EGR装置30は、排気通路4内(特に排気マニホールド20内)の排気ガスの一部(「EGRガス」という)を吸気通路3内(特に吸気マニホールド10内)に還流させるためのEGR通路31と、EGR通路31を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ32と、EGRガスの流量を調節するためのEGRバルブ33とを備える。
The
また、本実施形態に係る制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット(以下「ECU」と称す)100を備える。ECU100はCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ECU100は、インジェクタ7、吸気スロットルバルブ16、添加弁25、EGRバルブ33、ターボアクチュエータ29等を制御する。
The control apparatus according to the present embodiment includes an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 100 that forms a control unit or a controller. ECU 100 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like. The ECU 100 controls the
また本実施形態に係る制御装置は、次のセンサ類も有する。このセンサ類に関して、上述のエアフローメータ13の他、エンジンの回転速度(具体的には単位時間当たりの回転数(rpm))を検出するための回転速度センサ40と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ41とが設けられる。また、酸化触媒22、DPF23、NOx触媒24およびアンモニア酸化触媒26の各々の上流側ないし入口近傍の排気温度(入口ガス温度)を検出するための排気温センサ42,43,44,46が設けられている。また、DPF23の上流側および下流側の排気圧の差圧を検出するための差圧センサ45が設けられている。これらセンサ類の出力信号はECU100に送られる。
The control device according to the present embodiment also includes the following sensors. Regarding these sensors, in addition to the
また、過給圧もしくはブースト圧を検出するためのブースト圧センサ47と、タービン入口圧を検出するための圧力センサ48とが設けられている。これらセンサの出力信号もECU100に送られる。ブースト圧センサ47は、本実施形態では吸気スロットルバルブ16の下流側で且つ吸気マニホールド10の直前の吸気管11に設置されているが、この設置位置は任意であり、例えば吸気マニホールド10に設置してもよい。圧力センサ48は、本実施形態ではEGRバルブ33およびEGRクーラ32のEGRガス流れ方向上流側におけるEGR通路31に設置されているが、この設置位置は、タービン14T(特にノズル)の上流側であれば任意であり、例えば排気マニホールド20に設置してもよい。なおタービン入口圧を所定のモデルに基づき推定してもよい。
Further, a
次に、本実施形態の制御について、図2に示す制御ルーチンを参照しつつ説明する。図示するルーチンはECU100により所定の演算周期τ(例えば10msec)毎に繰り返し実行される。
Next, the control of this embodiment will be described with reference to the control routine shown in FIG. The illustrated routine is repeatedly executed by the
ステップS101において、ECU100は、回転速度センサ40、アクセル開度センサ41、ブースト圧センサ47およびエアフローメータ13によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ne、アクセル開度Ac、ブースト圧Pbおよび吸入空気量Gaの値を取得する。
In step S101, the
ステップS102において、ECU100は、エンジン回転数Neとアクセル開度Acに基づき、図3(A)に示すような所定のマップに従って、燃料噴射量、具体的にはインジェクタ7への指示噴射量としての目標燃料噴射量Qを算出する。
In step S102, the
なお、エンジン回転数Ne、アクセル開度Acおよび目標燃料噴射量Qは、いずれもエンジンの運転状態を表すエンジンパラメータである。従ってエンジン運転状態はそれら三つのエンジンパラメータのうちの少なくとも一つによって規定される。またアクセル開度Acおよび目標燃料噴射量Qは、いずれもエンジン負荷に相当するエンジンパラメータである。 The engine speed Ne, the accelerator opening degree Ac, and the target fuel injection amount Q are all engine parameters that represent the operating state of the engine. The engine operating state is thus defined by at least one of these three engine parameters. Further, the accelerator opening degree Ac and the target fuel injection amount Q are both engine parameters corresponding to the engine load.
次にECU100は、ステップS103〜S106において、可変ベーン28の目標開度SvとEGRバルブ33の目標開度Seとを算出する。これら目標開度Sv,Seはフィードフォワード(F/F)項Svff,Seffとフィードバック(F/B)項Svfb,Sefbとの合算によって求められる。
Next, the
両者の目標開度Sv,Seの算出方法は同様であり、ここではまず可変ベーン目標開度Svの算出方法について詳しく説明する。 The calculation methods of the target opening degrees Sv and Se are the same. First, the calculation method of the variable vane target opening degree Sv will be described in detail.
ステップS103において、ECU100は、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量Qに基づき、図3(B)に示すような所定のマップに従って、F/F項Svffを算出する。
In step S103, the
ステップS104において、ECU100は、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量Qに基づき、図3(C)に示すような所定のマップに従って、目標ブースト圧Pbtを算出する。
In step S104, the
ステップS105において、ECU100は、目標ブースト圧Pbtと、ステップS101で取得された実際のブースト圧Pbとの差分に基づいて、F/B項Svfbを算出する。具体的にはECU100は、目標ブースト圧Pbtと実際のブースト圧Pbの差ΔPb=Pbt−Pbを計算する。そしてこの差ΔPbに基づき、図示しない所定のマップに従ってF/B項Svfbを算出する。差ΔPbが正のとき、すなわち実際のブースト圧Pbが目標ブースト圧Pbtより小さいとき、ブースト圧増大側の負のF/B項Svfbが算出される。逆に差ΔPbが負のとき、すなわち実際のブースト圧Pbが目標ブースト圧Pbtより大きいとき、ブースト圧減少側の正のF/B項Svfbが算出される。なおF/B項Svfbの算出に際しては、PID制御の手法に従い、差ΔPbに応じたP項、I項、D項の合計値をF/B項Svfbとするのが好ましい。
In step S105, the
ステップS106において、ECU100は、算出されたF/F項SvffとF/B項Svfbを加算して可変ベーン目標開度Sv(=Svff+Svfb)を算出する。
In step S106, the
このように可変ベーン開度制御は、F/F項SvffによるF/F制御と、F/B項SvfbによるF/B制御との組み合わせによってなされる。F/F項Svffは、可変ベーン目標開度Svのベースとなる値であり、現状のエンジン運転状態において概ね、目標ブースト圧Pbtを実現できるような値である。一方、実際のエンジン運転状態が絶えず変化する等の理由で、F/F項Svffだけでは必ずしも目標ブースト圧Pbtを実現できない。よってフィードバック項Svsbを加算し、目標ブースト圧Pbtを安定的に実現できるよう、可変ベーン開度を緻密に制御している。 Thus, the variable vane opening degree control is performed by a combination of the F / F control by the F / F term Svff and the F / B control by the F / B term Svfb. The F / F term Svff is a value that serves as a base for the variable vane target opening Sv, and is a value that can generally achieve the target boost pressure Pbt in the current engine operating state. On the other hand, the target boost pressure Pbt cannot always be realized only by the F / F term Svff, for example, because the actual engine operating state constantly changes. Therefore, the feedback term Svsb is added, and the variable vane opening is precisely controlled so that the target boost pressure Pbt can be stably realized.
次にEGRバルブ目標開度Seの算出方法について説明する。 Next, a method for calculating the EGR valve target opening degree Se will be described.
ステップS103において、ECU100は、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量Qに基づき、図3(D)に示すような所定のマップに従って、F/F項Seffを算出する。
In step S103, the
ステップS104において、ECU100は、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量Qに基づき、図3(E)に示すような所定のマップに従って、目標吸入空気量Gatを算出する。
In step S104, the
ステップS105において、ECU100は、目標吸入空気量Gatと、ステップS101で取得された実際の吸入空気量Gaとの差分に基づいて、F/B項Sefbを算出する。具体的にはECU100は、目標吸入空気量Gatと実際の吸入空気量Gaの差ΔGa=Gat−Gaを計算する。そしてこの差ΔGaに基づき、図示しない所定のマップに従ってF/B項Sefbを算出する。差ΔGaが正のとき、すなわち実際の吸入空気量Gaが目標吸入空気量Gatより小さいとき、吸入空気量増大側、すなわちEGRガス量減少側の負のF/B項Sefbが算出される。逆に差ΔGaが負のとき、すなわち実際の吸入空気量Gaが目標吸入空気量Gatより大きいとき、吸入空気量減少側、すなわちEGRガス量増大側の正のF/B項Sefbが算出される。なおF/B項Sefbの算出に際しても、PID制御の手法に従い、差ΔGaに応じたP項、I項、D項の合計値をF/B項Sefbとするのが好ましい。
In step S105, the
ステップS106において、ECU100は、算出されたF/F項SeffとF/B項Sefbを加算してEGRバルブ目標開度Se(=Seff+Sefb)を算出する。そしてステップS107において、ECU100は、EGRバルブ33の開度をEGRバルブ目標開度Seに制御する。
In step S106, the
このようにEGRバルブ開度制御も、F/F項SeffによるF/F制御と、F/B項SefbによるF/B制御との組み合わせによってなされる。F/F項Seffは、EGRバルブ目標開度Seのベースとなる値であり、現状のエンジン運転状態において概ね、目標EGR率を実現できるような値である。一方、実際のエンジン運転状態が絶えず変化する等の理由で、F/F項Seffだけでは必ずしも目標EGR率を実現できない。よってフィードバック項Sesbを加算し、目標EGR率を安定的に実現できるよう、EGRバルブ開度を緻密に制御している。 As described above, the EGR valve opening degree control is also performed by a combination of the F / F control by the F / F term Seff and the F / B control by the F / B term Sefb. The F / F term Seff is a value that is a base of the EGR valve target opening degree Se, and is a value that can generally achieve the target EGR rate in the current engine operating state. On the other hand, the target EGR rate cannot always be realized only by the F / F term Seff, for example, because the actual engine operating state constantly changes. Therefore, the feedback term Sesb is added, and the EGR valve opening is precisely controlled so that the target EGR rate can be stably realized.
次にECU100は、ステップS108〜S110において、可変ベーン28の最小開度Svminを算出し、ステップS111〜113において、その最小開度Svmin以上となるように可変ベーン28の開度を制御する。すなわち最小開度Svminは、可変ベーン開度の下限を規定するガード値である。このような最小開度Svminを設ける理由は、エンジンの製品バラツキや急加速等の過渡運転状態に起因して、可変ベーン28の開度が過度に減少される(絞り過ぎ)を回避するためである。
Next, the
後に説明するが本実施形態では、その最小開度Svminを最適に定めることにより、急加速時のスモークを効果的に低減するようにしている。 As will be described later, in the present embodiment, smoke at the time of sudden acceleration is effectively reduced by optimally setting the minimum opening degree Svmin.
ステップS108において、ECU100は、二種類の可変ベーン最小開度、すなわち第1ベーン最小開度Svmin1と第2ベーン最小開度Svmin2とをエンジン運転状態に基づいて算出する。具体的にはECU100は、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量Qに基づき、図4(A)に示すような所定のマップに従って第1ベーン最小開度Svmin1を算出すると共に、図4(B)に示すような所定のマップに従って第2ベーン最小開度Svmin2を算出する。
In step S108, the
第1ベーン最小開度Svmin1は、本来、EGRバルブ33が閉弁していること、すなわちEGRバルブ33が全閉しており、その開度が0(%)であることを前提として予め設定された最小開度である。
The first vane minimum opening Svmin1 is set in advance on the assumption that the
他方、第2ベーン最小開度Svmin2は、本来、EGRバルブ33が開弁していること、すなわちEGRバルブ33が全閉しておらず、その開度が0(%)より大きいことを前提として予め設定された最小開度である。
On the other hand, the second vane minimum opening Svmin2 is based on the assumption that the
第1ベーン最小開度Svmin1は、比較的小さい値である。その理由は、EGRバルブ33の閉弁を前提としており、可変ベーン開度を減少して排気圧を上昇させても、EGRガス量過剰によるスモーク悪化の問題が生じないからである。逆に、第2ベーン最小開度Svmin2は、比較的大きい値である。その理由は、EGRバルブ33の開弁を前提としており、可変ベーン開度を減少して排気圧を上昇させると、EGRガス量過剰によるスモーク悪化の問題が生じる可能性があるからである。
The first vane minimum opening Svmin1 is a relatively small value. The reason is that the
従って、同一のエンジン運転状態(エンジン回転数Neおよび目標燃料噴射Q)のとき、第2ベーン最小開度Svmin2は第1ベーン最小開度Svmin1より大きい。 Therefore, in the same engine operating state (engine speed Ne and target fuel injection Q), the second vane minimum opening Svmin2 is larger than the first vane minimum opening Svmin1.
次にステップS109において、ECU100は、後の加重平均の際に用いる重みw(0≦w≦1)を、エンジン運転状態とEGRバルブ開度に応じて算出する。具体的にはECU100は、エンジンパラメータの一つである、ステップS101で取得したエンジン回転数Neと、ステップS106で算出したEGRバルブ目標開度Seとに基づき、図4(C)に示すような所定のマップに従って重みwを算出する。
Next, in step S109, the
図5は、エンジン回転数Neがある特定のエンジン回転数N1であるときの重みwの値の一例を示す。図示するように、重みwは、EGRバルブ目標開度Seが0(%)から100(%)まで変化するのに応じて、0.00から1.00まで増大する。後に述べるが、重みwが大きいほど第2ベーン最小開度Svmin2を効かせて最小開度Svminを算出するので、EGRバルブ目標開度Seが大きいほど、最小開度Svminは大きくなる傾向がある。 FIG. 5 shows an example of the value of the weight w when the engine speed Ne is a specific engine speed N1. As shown in the drawing, the weight w increases from 0.00 to 1.00 as the EGR valve target opening degree Se changes from 0 (%) to 100 (%). As will be described later, since the minimum opening degree Svmin is calculated by applying the second vane minimum opening degree Svmin2 as the weight w increases, the minimum opening degree Svmin tends to increase as the EGR valve target opening degree Se increases.
図中に示すのは図4(C)のマップの格子点の値である。重みwは、EGRバルブ目標開度Seが0(%)から30(%)に達するまでの間は0.00に保持され、EGRバルブ目標開度Seが30(%)から40(%)に増加するとき、0.00から0.92まで連続的に増加する。そしてEGRバルブ目標開度Seが40(%)から50(%)に増加するとき、0.92から1.00まで連続的に増加し、EGRバルブ目標開度Seが50(%)から100(%)に達するまでの間は1.00に保持される。 Shown in the figure are the values of the grid points in the map of FIG. The weight w is maintained at 0.00 until the EGR valve target opening degree Se reaches 0 (%) to 30 (%), and the EGR valve target opening degree Se is changed from 30 (%) to 40 (%). As it increases, it increases continuously from 0.00 to 0.92. When the EGR valve target opening degree Se increases from 40 (%) to 50 (%), it continuously increases from 0.92 to 1.00, and the EGR valve target opening degree Se increases from 50 (%) to 100 ( %) Until it reaches 1.00.
なお、本願明細書で述べる数値例は一例であり、あくまで理解の容易を目的とするものであって、その数値自体に意味はない。数値は当然に変更可能であり、また本発明をかかる数値例に限定する意図もない。 In addition, the numerical example described in this specification is an example, and is for the purpose of easy understanding only, and the numerical value itself has no meaning. The numerical values can naturally be changed, and there is no intention to limit the present invention to such numerical examples.
次にステップS110において、ECU100は、第1ベーン最小開度Svmin1と第2ベーン最小開度Svmin2を重みwにより加重平均して可変ベーン最小開度Svminを算出する。具体的にはECU100は、次式(1)に従って可変ベーン最小開度Svminを算出する。
Svmin=(1−w)×Svmin1+w×Svmin2 ・・・ (1)
Next, in step S110, the
Svmin = (1-w) × Svmin1 + w × Svmin2 (1)
次にステップS111において、ECU100は、ステップS106で算出された可変ベーン目標開度Svを可変ベーン最小開度Svminと比較する。Sv>Svminの場合、ステップS112に進んでECU100は、可変ベーン28の開度を可変ベーン目標開度Svに制御する。すなわち可変ベーン28の実際の開度が可変ベーン目標開度Svに一致するよう、ターボアクチュエータ29を制御する。
Next, in step S111, the
他方、Sv≦Svminの場合、ステップS113に進んでECU100は、可変ベーン28の開度を可変ベーン最小開度Svminに制御する。すなわち可変ベーン28の実際の開度が可変ベーン最小開度Svminに一致するよう、ターボアクチュエータ29を制御する。これにより可変ベーン28の開度は可変ベーン最小開度Svmin以上に制限される。
On the other hand, when Sv ≦ Svmin, the
図6および図7は、本実施形態の制御における数値変化の一例を示す。この一例はエンジン回転数NeがN1で目標燃料噴射Qがある特定値Q1であるときのものである。第1ベーン最小開度Svmin1および第2ベーン最小開度Svmin2はそれぞれ図4(A)、(B)のマップから得られた値である。 6 and 7 show examples of numerical changes in the control of the present embodiment. In this example, the engine speed Ne is N1 and the target fuel injection Q is a specific value Q1. The first vane minimum opening degree Svmin1 and the second vane minimum opening degree Svmin2 are values obtained from the maps of FIGS. 4A and 4B, respectively.
図示するように、第1ベーン最小開度Svmin1は15(%)で一定であり、第2ベーン最小開度Svmin2は25(%)で一定である。重みwは、EGRバルブ目標開度Seに応じて図5に示した如く変化する。 As shown in the drawing, the first vane minimum opening Svmin1 is constant at 15 (%), and the second vane minimum opening Svmin2 is constant at 25 (%). The weight w changes as shown in FIG. 5 according to the EGR valve target opening degree Se.
式(1)に従って可変ベーン最小開度Svminを算出した結果、可変ベーン最小開度Svminは、EGRバルブ目標開度Seが20(%)から30(%)に達するまでの間は、第1ベーン最小開度Svmin1に等しい15.0(%)に保持される。また可変ベーン最小開度Svminは、EGRバルブ目標開度Seが30(%)から40(%)に増加するとき、15.0(%)から24.2(%)まで連続的に増加する。そして可変ベーン最小開度Svminは、EGRバルブ目標開度Seが40(%)から50(%)に増加するとき、24.2(%)から、第2ベーン最小開度Svmin2に等しい25.0(%)まで連続的に増加する。 As a result of calculating the variable vane minimum opening Svmin according to the equation (1), the variable vane minimum opening Svmin is the first vane until the EGR valve target opening Se reaches 20 (%) to 30 (%). It is held at 15.0 (%) equal to the minimum opening degree Svmin1. Further, the variable vane minimum opening degree Svmin continuously increases from 15.0 (%) to 24.2 (%) when the EGR valve target opening degree Se increases from 30 (%) to 40 (%). The variable vane minimum opening Svmin is equal to the second vane minimum opening Svmin2 from 24.2 (%) when the EGR valve target opening Se increases from 40 (%) to 50 (%). (%) Continuously increasing.
このようにECU100は、エンジン運転状態(エンジン回転数Neおよび目標燃料噴射量Q)とEGRバルブ開度(EGRバルブ目標開度Se)とに応じて可変ベーンの最小開度Svminを設定し、且つ、EGRバルブ目標開度Seが30(%)から50(%)までの間のときに見られるように、EGRバルブの開度に応じて可変ベーンの最小開度Svminを連続的に変化させる。特にECU100は、EGRバルブの開度の増加に応じて可変ベーンの最小開度Svminを連続的に増加させる。
In this way, the
次に、本実施形態の利点を比較例と比較しつつ説明する。 Next, the advantages of this embodiment will be described in comparison with a comparative example.
比較例において、可変ベーン最小開度Svmin’は、単純に、第1ベーン最小開度Svmin1と第2ベーン最小開度Svmin2のいずれか一方に設定される。すなわち、EGRバルブ33の閉弁時には、図4(A)のマップから得られる第1ベーン最小開度Svmin1が可変ベーン最小開度Svmin’とされ、EGRバルブ33の開弁時には、図4(B)のマップから得られる第2ベーン最小開度Svmin2が可変ベーン最小開度Svmin’とされる。第2ベーン最小開度Svmin2は第1ベーン最小開度Svmin1より大きい。なお、図4(B)のマップに入力される第2ベーン最小開度Svmin2の値は、本実施形態の入力値と異なり、同一のエンジン運転状態(エンジン回転数Neおよび目標燃料噴射量Q)の条件で本実施形態の入力値と等しいかそれより小さい値が入力されている。
In the comparative example, the variable vane minimum opening Svmin ′ is simply set to one of the first vane minimum opening Svmin1 and the second vane minimum opening Svmin2. That is, when the
従って、比較例において、可変ベーン最小開度Svmin’の設定に際し、EGRバルブ開度の大きさはあまり考慮されておらず、単純にそれがゼロ(閉弁)かゼロ以外(開弁)かによってのみ、可変ベーン最小開度Svmin’が段階的にもしくは二者択一的に切り替えられ、変更されている。具体的には、EGRバルブ開度がゼロのとき可変ベーン最小開度Svmin’が第1ベーン最小開度Svmin1とされ、EGRバルブ開度がゼロ以外のとき可変ベーン最小開度Svmin’がより大きい第2ベーン最小開度Svmin2とされる。 Therefore, in the comparative example, when setting the variable vane minimum opening degree Svmin ′, the magnitude of the EGR valve opening degree is not considered so much, and simply depends on whether it is zero (closed) or non-zero (opened). Only, the variable vane minimum opening degree Svmin ′ is switched and changed stepwise or alternatively. Specifically, when the EGR valve opening is zero, the variable vane minimum opening Svmin ′ is set to the first vane minimum opening Svmin1, and when the EGR valve opening is other than zero, the variable vane minimum opening Svmin ′ is larger. The second vane minimum opening Svmin2 is set.
しかしこれだと、EGRバルブ33の開弁時における可変ベーン最小開度Svmin’が小さ過ぎ、実際の可変ベーン開度が減少し過ぎてしまって、急加速時にスモークが顕著に発生することが判明した。
However, it turns out that the variable vane minimum opening degree Svmin ′ when the
図8は、本実施形態と比較例とで制御の結果を比較したタイムチャートである。横軸は時間tである。図8(A)の縦軸はスモーク排出量であり、線gは比較例の場合、線hは本実施形態の場合である。図8(B)の縦軸は実際のEGRバルブ開度である。線eは比較例の場合、線fは本実施形態の場合であるが、両者は重なっている。図8(C)の縦軸は可変ベーン開度である。線aは比較例の場合の可変ベーン最小開度Svmin’、線bは比較例の場合の可変ベーンの実際の開度、線cは本実施形態の場合の可変ベーン最小開度Svmin、線dは本実施形態の場合の可変ベーンの実際の開度である。 FIG. 8 is a time chart comparing the results of control in this embodiment and the comparative example. The horizontal axis is time t. The vertical axis in FIG. 8A is the smoke discharge amount, the line g is for the comparative example, and the line h is for the present embodiment. The vertical axis in FIG. 8B is the actual EGR valve opening. Line e is for the comparative example, and line f is for the present embodiment, but they overlap. The vertical axis | shaft of FIG.8 (C) is a variable vane opening degree. Line a is the variable vane minimum opening Svmin ′ in the comparative example, line b is the actual opening of the variable vane in the comparative example, line c is the variable vane minimum opening Svmin in the present embodiment, and line d. Is the actual opening of the variable vane in this embodiment.
比較例の場合、時刻t1で急加速が開始すると、可変ベーンの実際の開度(線b)が、最終的に可変ベーン最小開度Svmin’(線a)まで減少される。しかし、この可変ベーン最小開度Svmin’が小さ過ぎる値であるため、線gに見られるように、顕著な量のスモークが発生してしまう。 In the case of the comparative example, when sudden acceleration starts at time t1, the actual opening degree of the variable vane (line b) is finally reduced to the variable vane minimum opening degree Svmin ′ (line a). However, since this variable vane minimum opening degree Svmin ′ is a value that is too small, a significant amount of smoke is generated as seen in the line g.
これに対し、本実施形態の場合だと、時刻t1で急加速が開始した後、可変ベーンの実際の開度(線d)は最終的に可変ベーン最小開度Svmin(線c)まで減少される。しかし、この可変ベーン最小開度Svminが比較例の可変ベーン最小開度Svmin’より大きい値であるため、減少後の可変ベーン開度を比較例より大きい値にすることができる。これにより可変ベーン開度の過度の減少を防止し、急加速時におけるスモーク排出量を抑制することができる。図8(A)に見られるように、本実施形態のスモーク排出量(線h)を比較例のスモーク排出量(線g)より効果的に低減することができる。 On the other hand, in the case of this embodiment, after sudden acceleration starts at time t1, the actual opening of the variable vane (line d) is finally reduced to the variable vane minimum opening Svmin (line c). The However, since this variable vane minimum opening degree Svmin is larger than the variable vane minimum opening degree Svmin 'of the comparative example, the variable vane opening degree after reduction can be made larger than the comparative example. As a result, an excessive decrease in the variable vane opening can be prevented, and the amount of smoke discharged during sudden acceleration can be suppressed. As can be seen in FIG. 8A, the smoke discharge amount (line h) of the present embodiment can be more effectively reduced than the smoke discharge amount (line g) of the comparative example.
このように本実施形態によれば、単にEGRバルブの閉弁時と開弁時との二値の間で可変ベーン最小開度を切替変更するのではなく、EGRバルブの開度に応じて可変ベーン最小開度を連続的に変化させるようにしたので、EGRバルブ開度を考慮して可変ベーン最小開度を最適に設定でき、急加速時におけるスモークを効果的に低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, the variable vane minimum opening is not simply switched between two values when the EGR valve is closed and opened, but is changed according to the opening of the EGR valve. Since the vane minimum opening is continuously changed, the variable vane minimum opening can be optimally set in consideration of the EGR valve opening, and smoke at the time of sudden acceleration can be effectively reduced.
特に本実施形態によれば、EGRバルブ開度増加に応じて可変ベーン最小開度を連続的に増加させるようにしたので、急加速時にEGRバルブ開度が大きいときには可変ベーン最小開度も大きくして可変ベーン開度の減少し過ぎを防止し、急加速時におけるスモークを効果的に低減することができる。なお、急加速時にEGRバルブ開度が小さいときには、スモーク悪化の虞が少ないため、可変ベーン最小開度を小さくしてブースト圧を高め、加速性能を向上させることができる。 In particular, according to this embodiment, since the variable vane minimum opening is continuously increased as the EGR valve opening increases, the variable vane minimum opening is also increased when the EGR valve opening is large during sudden acceleration. Thus, it is possible to prevent the variable vane opening from being excessively reduced and to effectively reduce smoke during sudden acceleration. Note that when the EGR valve opening is small during rapid acceleration, there is less risk of smoke deterioration, and therefore the boost pressure can be increased by reducing the variable vane minimum opening, thereby improving the acceleration performance.
また本実施形態によれば、比較例における図4(A)、(B)のマップを流用し、必要なロジック(図2のステップS109,S110)を追加するだけで、最適な可変ベーン最小開度Svminを算出することができ、開発時の負荷およびコストを低減することが可能である。 In addition, according to the present embodiment, the optimum variable vane minimum opening can be obtained only by adding the necessary logic (steps S109 and S110 in FIG. 2) using the maps of FIGS. 4A and 4B in the comparative example. The degree Svmin can be calculated, and the load and cost during development can be reduced.
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々考えられる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, various embodiment of this invention can be considered variously.
(1)例えば、図2のステップS109において、ECU100は、別のエンジンパラメータである、ステップS102で算出した目標燃料噴射量Qと、ステップS106で算出したEGRバルブ目標開度Seとに基づき、図4(D)に示すような所定のマップに従って重みwを算出してもよい。すなわち重みwは、燃料噴射量とEGRバルブ開度との関数であってもよい。
(1) For example, in step S109 of FIG. 2, the
(2)また重みwは、図4(E)に示すように、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量QとEGRバルブ目標開度Seとに基づいて算出されてもよい。この場合、四者の関係を示すマップまたは関数が予めECU100に記憶され、ECU100はそのマップまたは関数に従って重みwを算出する。この場合重みwは、エンジン回転数と燃料噴射量とEGRバルブ開度との関数である。
(2) The weight w may be calculated based on the engine speed Ne, the target fuel injection amount Q, and the EGR valve target opening degree Se, as shown in FIG. In this case, a map or function indicating the relationship between the four is stored in the
(3)上記実施形態では図2の制御を常時行うようにしたが、代替的に、エンジンの急加速時のみ図2の制御を行ってもよい。この場合、急加速時以外は例えば比較例の制御を行うことができる。 (3) In the above embodiment, the control of FIG. 2 is always performed. Alternatively, the control of FIG. 2 may be performed only when the engine is suddenly accelerated. In this case, the control of the comparative example can be performed, for example, except during the rapid acceleration.
(4)EGRバルブ開度の値について、EGRバルブ33の実際の開度を検出するセンサがある場合には、EGRバルブ目標開度Seに代えてセンサ検出値を用いてもよい。
(4) As for the value of the EGR valve opening, when there is a sensor for detecting the actual opening of the
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 内燃機関(エンジン)
14 ターボチャージャ
14T タービン
28 可変ベーン
30 EGR装置
33 EGRバルブ
100 電子制御ユニット(ECU)
1 Internal combustion engine
14
Claims (3)
前記内燃機関は、可変ベーンを有する可変容量型ターボチャージャと、EGRバルブを有するEGR装置とを備え、
前記制御装置は、前記可変ベーンおよび前記EGRバルブの開度を制御するように構成された制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態と前記EGRバルブの開度とに基づいて前記可変ベーンの最小開度を設定し、且つ、前記EGRバルブの開度に応じて前記可変ベーンの最小開度を連続的に変化させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine,
The internal combustion engine includes a variable displacement turbocharger having a variable vane and an EGR device having an EGR valve,
The control device includes a control unit configured to control the opening of the variable vane and the EGR valve,
The control unit sets the minimum opening of the variable vane based on the operating state of the internal combustion engine and the opening of the EGR valve, and the minimum opening of the variable vane according to the opening of the EGR valve. A control device for an internal combustion engine characterized by continuously changing the degree.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit continuously increases the minimum opening of the variable vane in accordance with an increase in the opening of the EGR valve.
前記EGRバルブの閉弁時の可変ベーン最小開度である第1ベーン最小開度を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出し、
前記EGRバルブの開弁時の可変ベーン最小開度である第2ベーン最小開度を前記内燃機関の運転状態に基づいて算出し、
前記内燃機関の運転状態と前記EGRバルブの開度とに基づいて重みを算出し、
前記第1ベーン最小開度と前記第2ベーン最小開度を前記重みにより加重平均して前記可変ベーンの最小開度を算出する
請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。 The control unit is
Calculating a first vane minimum opening, which is a variable vane minimum opening when the EGR valve is closed, based on an operating state of the internal combustion engine;
Calculating a second vane minimum opening, which is a variable vane minimum opening when the EGR valve is opened, based on an operating state of the internal combustion engine;
Calculating a weight based on the operating state of the internal combustion engine and the opening of the EGR valve;
3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the minimum opening of the variable vane is calculated by weighted averaging the first vane minimum opening and the second vane minimum opening by the weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017124360A JP2019007428A (en) | 2017-06-26 | 2017-06-26 | Control device of internal combustion engine |
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- 2017-06-26 JP JP2017124360A patent/JP2019007428A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
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