JP7632196B2 - Control device for internal combustion engine system - Google Patents
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Description
本発明は、排気の一部を吸気に戻すEGRシステムと、過給機とを有する内燃機関システムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine system that has an EGR system that returns a portion of the exhaust gas to the intake air and a turbocharger.
従来より、車両に搭載された内燃機関からのNOx排出量を低減するシステムとしては、EGRシステムが代表的なシステムである。EGRシステムの構成要素の例としては、EGR配管と、EGRクーラと、バイパス配管と、調整弁と、EGR弁とがある。EGR配管は、排気経路から吸気経路へと接続されて排気の一部をEGRガスとして排気経路から吸気経路へと流す配管である。EGRクーラは、EGR配管に配置されてEGR配管内のEGRガスの温度を調整する(温度を下げる)。バイパス配管は、EGRクーラの上流側のEGR配管から分岐されてEGRクーラの下流側のEGR配管に接続されてEGRクーラをバイパスする配管である。調整弁は、EGR配管とバイパス配管との接続個所に設けられてEGRクーラを経由するEGRガス量とバイパス配管を経由するEGRガス量との割合を調整する。EGR弁は、EGR配管の開度を調整して排気経路から吸気経路へと戻されるEGRガスの流量を調整する。EGRシステムは、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気に戻すことで、シリンダ内の吸気の酸素濃度を下げるとともに、水蒸気によって熱容量を増加させて燃焼ガス温度を低下させることでNOxの発生量を低減させる。 Conventionally, an EGR system is a typical system for reducing NOx emissions from an internal combustion engine mounted on a vehicle. Examples of components of an EGR system include an EGR pipe, an EGR cooler, a bypass pipe, an adjustment valve, and an EGR valve. The EGR pipe is a pipe connected from the exhaust path to the intake path and flows a part of the exhaust gas from the exhaust path to the intake path as EGR gas. The EGR cooler is arranged in the EGR pipe and adjusts the temperature of the EGR gas in the EGR pipe (lowers the temperature). The bypass pipe is a pipe branched from the EGR pipe upstream of the EGR cooler and connected to the EGR pipe downstream of the EGR cooler to bypass the EGR cooler. The adjustment valve is provided at the connection point between the EGR pipe and the bypass pipe and adjusts the ratio of the amount of EGR gas passing through the EGR cooler to the amount of EGR gas passing through the bypass pipe. The EGR valve adjusts the opening of the EGR pipe to adjust the flow rate of EGR gas returned from the exhaust path to the intake path. The EGR system returns part of the exhaust gas to the intake as EGR gas, lowering the oxygen concentration of the intake air in the cylinder, and reducing the amount of NOx generated by increasing the heat capacity with water vapor and lowering the temperature of the combustion gas.
例えばEGR弁の開度は、シリンダの吸気量(新気吸気量+EGRガス量)に対するEGRガス量である実際のEGR率が、内燃機関の運転状態に応じて算出された目標EGR率に近づくようにフィードバック制御にて調整される。近年では、NOxの排出量をより低減させるために、より広い運転領域でEGRガス量を増加させる傾向にある(より広い運転領域で目標EGR率がより高い値に設定される傾向にある)。 For example, the opening of the EGR valve is adjusted by feedback control so that the actual EGR rate, which is the amount of EGR gas relative to the amount of intake air in the cylinder (fresh intake air amount + EGR gas amount), approaches the target EGR rate calculated according to the operating state of the internal combustion engine. In recent years, there has been a trend to increase the amount of EGR gas over a wider operating range in order to further reduce NOx emissions (there is a trend for the target EGR rate to be set to a higher value over a wider operating range).
アクセルペダルが大きく踏み込まれた急激な加速要求時にEGRを行っていると、EGRガスの流量分だけ新気吸気量が減った状態となる。このような加速時において、目標EGR率は運転状態に応じて瞬時に変更される。しかし、EGR弁の開度はフィードバック制御で追従しているので目標EGR率を瞬時に減量してもEGR弁の開度の変化が遅く、加速開始時においてEGR過多の状態を回避することは困難である。加速時にEGR過多の状態がある場合、新気吸気量に対して燃料噴射量過多となり、加速性の悪化やスモークが発生する可能性があるので好ましくない。 If EGR is performed during rapid acceleration, with the accelerator pedal depressed heavily, the amount of fresh air intake is reduced by the amount of EGR gas flow. During such acceleration, the target EGR rate is instantaneously changed depending on the driving condition. However, because the opening of the EGR valve is tracked by feedback control, even if the target EGR rate is instantaneously reduced, the change in the opening of the EGR valve is slow, making it difficult to avoid an excess EGR state when acceleration begins. If there is an excess EGR state during acceleration, the amount of fuel injected will be excessive compared to the amount of fresh air intake, which is undesirable as it can lead to poor acceleration and smoke generation.
例えば特許文献1に記載のエンジンの排気還流装置では、アクセル開度の単位時間当たりの変化量(アクセル操作速度)が第1判定値以上の場合、エンジンに加速運転が要求されていると判定してEGR弁に全閉を指令している。また引用文献1のエンジンの排気還流装置では、アクセル開度の単位時間当たりの変化量に基づいた加速運転の要求がなくなり、かつ、アクセル開度が第2判定値以下の場合にEGR弁の全閉の指令を解除している。 For example, in the engine exhaust gas recirculation device described in Patent Document 1, when the amount of change in accelerator opening per unit time (accelerator operation speed) is equal to or greater than a first judgment value, it is judged that the engine is required to accelerate, and a command is issued to fully close the EGR valve. In addition, in the engine exhaust gas recirculation device of Cited Document 1, when the demand for acceleration based on the amount of change in accelerator opening per unit time disappears and the accelerator opening is equal to or less than a second judgment value, the command to fully close the EGR valve is released.
特許文献1に記載のエンジンの排気還流装置では、アクセルを急激に踏み込んだ(アクセル操作速度が大きい)加速要求の際、アクセル操作速度に基づいて速やかにEGR弁を全閉にしている。これにより、新気吸気量が不足する状態(EGR過多の状態)を回避し、加速性の悪化やスモークの発生を回避している。なお、EGR弁を全閉にしている期間では、加速性の悪化やスモークの発生を回避できるが、NOx発生量は増加している。引用文献1では、アクセル開度の単位時間当たりの変化量(アクセル操作速度)で、加速要求時においてEGR弁を全閉にするか否かを切り替えているが、車速が比較的低い場合では加速要求時に新気吸気量が不足しやすく、車速が比較的高い場合では加速要求時に新気吸気量が不足しない場合が多い。このため、新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを適切に判定できない場合がある。つまり、引用文献1に記載のエンジンの排気還流装置では、加速要求時に、新気吸気量が不足しないにもかかわらずEGR弁を全閉にしてしまう場合があり、必要以上にNOx発生量を増加させてしまう場合がある点で好ましくない。 In the exhaust gas recirculation device of the engine described in Patent Document 1, when the accelerator is suddenly depressed (accelerator operation speed is high) and acceleration is requested, the EGR valve is quickly fully closed based on the accelerator operation speed. This avoids a state in which the amount of fresh air intake is insufficient (excessive EGR state), and prevents deterioration of acceleration and generation of smoke. Note that while deterioration of acceleration and generation of smoke can be avoided during the period in which the EGR valve is fully closed, the amount of NOx generated increases. In Patent Document 1, the change amount per unit time of the accelerator opening (accelerator operation speed) is used to switch whether or not the EGR valve is fully closed when acceleration is requested, but when the vehicle speed is relatively low, the amount of fresh air intake is likely to be insufficient when acceleration is requested, and when the vehicle speed is relatively high, the amount of fresh air intake is often not insufficient when acceleration is requested. For this reason, it may not be possible to properly determine whether the acceleration request is one in which the amount of fresh air intake is insufficient. In other words, the exhaust gas recirculation system for the engine described in Cited Document 1 may close the EGR valve completely when acceleration is required even if the amount of fresh air intake is sufficient, which is undesirable because it may increase the amount of NOx generated more than necessary.
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、運転者からの加速要求の際、新気吸気量が不足する加速要求であるか否かをより適切に判定することで、加速性の悪化やスモークの発生の抑制に加えて、さらにNOx発生量をより低減させることができる、内燃機関システムの制御装置を提供することを課題とする。 The present invention was devised in light of these points, and aims to provide a control device for an internal combustion engine system that, when a driver requests acceleration, can more appropriately determine whether the acceleration request results in an insufficient amount of fresh air intake, thereby preventing deterioration of acceleration and the generation of smoke, as well as further reducing the amount of NOx generated.
上記課題を解決するため、本発明の第1の発明は、内燃機関システムの制御装置であって、前記内燃機関システムは、内燃機関と、前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気に戻すEGR量を調整するEGR弁と、前記内燃機関の吸気を過給する過給機と、前記内燃機関の運転状態を検出して前記運転状態に基づいて前記内燃機関を制御する前記制御装置と、を有している。そして前記制御装置は、運転者からの加速要求の入力を含む前記内燃機関の前記運転状態において過給に関連する過給関連量に基づいて、前記内燃機関の新気吸気量が不足しない加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生していないと判定し、前記新気吸気量が不足する加速要求であると判定した場合は前記新気補填加速要求が発生したと判定する、新気補填加速要求発生判定部と、前記過給関連量に基づいて、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後、加速要求が終了したか否かを判定する、新気補填加速要求終了判定部と、前記新気補填加速要求が発生したと判定してから加速要求が終了したと判定するまでの新気補填加速要求期間の間、前記EGR弁の開度を強制的に減量する新気補填加速要求時EGR減量部と、を有する。そして前記制御装置は、前記新気補填加速要求発生判定部にて前記過給関連量に基づいて前記新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを判定する際、前記運転状態に基づいて算出した目標とするべき前記内燃機関の過給圧である目標過給圧から、実際の前記内燃機関の過給圧である実過給圧を減算した過給圧偏差を求め、時間に対する前記過給圧偏差の変動量であって今回の前記過給圧偏差から前回の前記過給圧偏差を減算した前記変動量が、新気補填加速要求判定閾値以上となった場合に前記新気吸気量が不足する加速要求である前記新気補填加速要求が発生したと判定する、内燃機関システムの制御装置である。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is a control device for an internal combustion engine system, the internal combustion engine system including an internal combustion engine, an EGR valve that adjusts an EGR amount that returns a portion of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake air of the internal combustion engine, a supercharger that supercharges the intake air of the internal combustion engine, and the control device that detects the operating state of the internal combustion engine and controls the internal combustion engine based on the operating state. The control device has a fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit that determines that a fresh air compensation acceleration request has not occurred if it is determined that the acceleration request is an acceleration request for which the fresh air intake amount of the internal combustion engine is not insufficient based on a supercharging-related amount related to supercharging in the operating state of the internal combustion engine including input of an acceleration request from the driver, and determines that the fresh air compensation acceleration request has occurred if it is determined that the acceleration request is an acceleration request for which the fresh air intake amount is insufficient; a fresh air compensation acceleration request termination determination unit that determines whether the acceleration request has ended after transitioning from an acceleration request for which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request for which the fresh air intake amount is not insufficient based on the supercharging-related amount; and an EGR reduction unit during fresh air compensation acceleration request that forcibly reduces the opening of the EGR valve during a fresh air compensation acceleration request period from when it is determined that the fresh air compensation acceleration request has occurred to when it is determined that the acceleration request has ended. The control device is a control device for an internal combustion engine system, and when the fresh air compensation acceleration request occurrence judgment unit judges whether or not the acceleration request is one in which the fresh air intake amount is insufficient based on the supercharging-related amount, the control device calculates a supercharging pressure deviation by subtracting an actual supercharging pressure, which is the actual supercharging pressure of the internal combustion engine, from a target supercharging pressure, which is the supercharging pressure of the internal combustion engine to be a target calculated based on the operating state, and judges that the fresh air compensation acceleration request, which is an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient, has occurred if the fluctuation amount of the supercharging pressure deviation over time, which is obtained by subtracting the previous supercharging pressure deviation from the current supercharging pressure deviation, is equal to or greater than a fresh air compensation acceleration request judgment threshold.
次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係る内燃機関システムの制御装置であって、前記制御装置は、前記新気補填加速要求発生判定部にて、前記運転状態に基づいて前記新気補填加速要求判定閾値を算出する、内燃機関システムの制御装置である。 Next, a second invention of the present invention is a control device for an internal combustion engine system related to the first invention described above, wherein the control device is a control device for an internal combustion engine system which calculates the fresh air replenishment acceleration request occurrence determination threshold value based on the operating state in the fresh air replenishment acceleration request occurrence determination unit.
次に、本発明の第3の発明は、上記第1の発明または第2の発明に係る内燃機関システムの制御装置であって、前記制御装置は、前記新気補填加速要求終了判定部にて加速要求が終了したか否かを判定する際、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給圧である実現可能目標過給圧を、前記運転状態に応じた前記実現可能目標過給圧を設定したマップと前記運転状態に基づいて算出、または、前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、実際の前記内燃機関の過給圧である実過給圧が前記実現可能目標過給圧以上となった場合に加速要求が終了したと判定する。あるいは、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給圧である実現可能目標過給圧を、前記運転状態に応じた前記実現可能目標過給圧を設定したマップと前記運転状態に基づいて算出、または、前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、過給圧を前記実現可能目標過給圧とするために前記過給機への投入が必要と予測される過給機駆動エネルギーであって前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給機駆動エネルギーである実現可能目標駆動エネルギーを、過給圧と前記運転状態に応じた前記過給機駆動エネルギーを設定したマップと前記実現可能目標過給圧と前記運転状態に基づいて算出、または、前記実現可能目標過給圧と前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、実際に前記過給機に投入されている過給機駆動エネルギーである実駆動エネルギーであって前記運転状態の各パラメータを用いて算出した前記実駆動エネルギーが前記実現可能目標駆動エネルギー以上となった場合に加速要求が終了したと判定する、内燃機関システムの制御装置である。 Next, a third invention of the present invention is a control device for an internal combustion engine system according to the first or second invention, wherein when the control device determines whether the acceleration request has ended in the fresh air supplementary acceleration request end determination unit, the control device calculates a feasible target boost pressure, which is a boost pressure for determining the end of an acceleration request after an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient has been transitioned to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient, based on the operating state and a map in which the feasible target boost pressure according to the operating state is set, or calculates it using each parameter of the operating state, and determines that the acceleration request has ended when the actual boost pressure, which is the actual boost pressure of the internal combustion engine, becomes equal to or greater than the feasible target boost pressure. Alternatively, a feasible target supercharging pressure, which is a supercharging pressure for determining the end of an acceleration request after transitioning from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient , is calculated based on the operating state and a map in which the feasible target supercharging pressure corresponding to the operating state is set, or is calculated using each parameter of the operating state, and the supercharger driving energy predicted to be required to be input to the supercharger in order to make the supercharging pressure the feasible target supercharging pressure is used to determine the end of an acceleration request after transitioning from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient. a control device for an internal combustion engine system that calculates a realizable target driving energy, which is a supercharger driving energy for a specified period of time, based on a map in which the supercharger driving energy corresponding to the supercharging pressure and the operating state is set and on the realizable target supercharging pressure and the operating state, or calculates it using the realizable target supercharging pressure and each parameter of the operating state, and determines that the acceleration request has ended when actual driving energy, which is the supercharger driving energy actually input to the supercharger and is calculated using each parameter of the operating state, becomes equal to or greater than the realizable target driving energy.
次に、本発明の第4の発明は、上記第1の発明~第3の発明のいずれか1つに係る内燃機関システムの制御装置であって、前記制御装置は、前記新気補填加速要求時EGR減量部にて、前記新気補填加速要求期間において前記新気吸気量が不足する加速要求の期間では、前記EGR弁の開度を前記運転状態に応じて減量する、内燃機関システムの制御装置である。 Next, a fourth invention of the present invention is a control device for an internal combustion engine system relating to any one of the first to third inventions above, wherein the control device is a control device for an internal combustion engine system, in which the EGR reduction section at the time of fresh air replenishment acceleration request reduces the opening degree of the EGR valve in accordance with the operating state during a period of acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient during the fresh air replenishment acceleration request period.
次に、本発明の第5の発明は、上記第1の発明~第4の発明のいずれか1つに係る内燃機関システムの制御装置であって、前記制御装置は、前記新気補填加速要求時EGR減量部にて、前記新気補填加速要求期間において前記新気吸気量が不足しない加速要求の期間では、前記新気吸気量が不足する加速要求の期間で減量した前記EGR弁の開度を維持する、内燃機関システムの制御装置である。
また、本発明の第6の発明は、内燃機関システムの制御装置であって、前記内燃機関システムは、内燃機関と、前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気に戻すEGR量を調整するEGR弁と、前記内燃機関の吸気を過給する過給機と、前記内燃機関の運転状態を検出して前記運転状態に基づいて前記内燃機関を制御する前記制御装置と、を有している。そして前記制御装置は、運転者からの加速要求の入力を含む前記内燃機関の前記運転状態において過給に関連する過給関連量に基づいて、前記内燃機関の新気吸気量が不足しない加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生していないと判定し、前記新気吸気量が不足する加速要求であると判定した場合は前記新気補填加速要求が発生したと判定する、新気補填加速要求発生判定部と、前記過給関連量に基づいて、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後、加速要求が終了したか否かを判定する、新気補填加速要求終了判定部と、前記新気補填加速要求が発生したと判定してから加速要求が終了したと判定するまでの新気補填加速要求期間の間、前記EGR弁の開度を強制的に減量する新気補填加速要求時EGR減量部と、を有する。そして前記制御装置は、前記新気補填加速要求終了判定部にて加速要求が終了したか否かを判定する際、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給圧である実現可能目標過給圧を、前記運転状態に応じた前記実現可能目標過給圧を設定したマップと前記運転状態に基づいて算出、または、前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、実際の前記内燃機関の過給圧である実過給圧が前記実現可能目標過給圧以上となった場合に加速要求が終了したと判定する、あるいは、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給圧である実現可能目標過給圧を、前記運転状態に応じた前記実現可能目標過給圧を設定したマップと前記運転状態に基づいて算出、または、前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、過給圧を前記実現可能目標過給圧とするために前記過給機への投入が必要と予測される過給機駆動エネルギーであって前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給機駆動エネルギーである実現可能目標駆動エネルギーを、過給圧と前記運転状態に応じた前記過給機駆動エネルギーを設定したマップと前記実現可能目標過給圧と前記運転状態に基づいて算出、または、前記実現可能目標過給圧と前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、実際に前記過給機に投入されている過給機駆動エネルギーである実駆動エネルギーであって前記運転状態の各パラメータを用いて算出した前記実駆動エネルギーが前記実現可能目標駆動エネルギー以上となった場合に加速要求が終了したと判定する、内燃機関システムの制御装置である。
また、本発明の第7の発明は、内燃機関システムの制御装置であって、前記内燃機関システムは、内燃機関と、前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気に戻すEGR量を調整するEGR弁と、前記内燃機関の吸気を過給する過給機と、前記内燃機関の運転状態を検出して前記運転状態に基づいて前記内燃機関を制御する前記制御装置と、を有している。そして前記制御装置は、運転者からの加速要求の入力を含む前記内燃機関の前記運転状態において過給に関連する過給関連量に基づいて、前記内燃機関の新気吸気量が不足しない加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生していないと判定し、前記新気吸気量が不足する加速要求であると判定した場合は前記新気補填加速要求が発生したと判定する、新気補填加速要求発生判定部と、前記過給関連量に基づいて、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後、加速要求が終了したか否かを判定する、新気補填加速要求終了判定部と、前記新気補填加速要求が発生したと判定してから加速要求が終了したと判定するまでの新気補填加速要求期間の間、前記EGR弁の開度を強制的に減量する新気補填加速要求時EGR減量部と、を有する。そして前記制御装置は、前記新気補填加速要求時EGR減量部にて、前記新気補填加速要求期間において前記新気吸気量が不足する加速要求の期間では、前記EGR弁の開度を前記運転状態に応じて減量する、内燃機関システムの制御装置である。
また、本発明の第8の発明は、内燃機関システムの制御装置であって、前記内燃機関システムは、内燃機関と、前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気に戻すEGR量を調整するEGR弁と、前記内燃機関の吸気を過給する過給機と、前記内燃機関の運転状態を検出して前記運転状態に基づいて前記内燃機関を制御する前記制御装置と、を有している。そして前記制御装置は、運転者からの加速要求の入力を含む前記内燃機関の前記運転状態において過給に関連する過給関連量に基づいて、前記内燃機関の新気吸気量が不足しない加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生していないと判定し、前記新気吸気量が不足する加速要求であると判定した場合は前記新気補填加速要求が発生したと判定する、新気補填加速要求発生判定部と、前記過給関連量に基づいて、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後、加速要求が終了したか否かを判定する、新気補填加速要求終了判定部と、前記新気補填加速要求が発生したと判定してから加速要求が終了したと判定するまでの新気補填加速要求期間の間、前記EGR弁の開度を強制的に減量する新気補填加速要求時EGR減量部と、を有する。そして前記制御装置は、前記新気補填加速要求時EGR減量部にて、前記新気補填加速要求期間において前記新気吸気量が不足しない加速要求の期間では、前記新気吸気量が不足する加速要求の期間で減量した前記EGR弁の開度を維持する、内燃機関システムの制御装置である。
Next, a fifth invention of the present invention is a control device for an internal combustion engine system according to any one of the first to fourth inventions above, wherein the control device is a control device for an internal combustion engine system, in which, in the EGR reduction section during fresh air supplementary acceleration request, during a period of acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient during the fresh air supplementary acceleration request period, the opening degree of the EGR valve that was reduced during the period of acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient is maintained.
A sixth aspect of the present invention is a control device for an internal combustion engine system, the internal combustion engine system including an internal combustion engine, an EGR valve that adjusts an EGR amount that returns a portion of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake air of the internal combustion engine, a supercharger that supercharges the intake air of the internal combustion engine, and the control device that detects an operating state of the internal combustion engine and controls the internal combustion engine based on the operating state. The control device has a fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit that determines that a fresh air compensation acceleration request has not occurred if it is determined that the acceleration request is an acceleration request for which the fresh air intake amount of the internal combustion engine is not insufficient based on a supercharging-related amount related to supercharging in the operating state of the internal combustion engine including input of an acceleration request from the driver, and determines that the fresh air compensation acceleration request has occurred if it is determined that the acceleration request is an acceleration request for which the fresh air intake amount is insufficient; a fresh air compensation acceleration request termination determination unit that determines whether the acceleration request has ended after transitioning from an acceleration request for which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request for which the fresh air intake amount is not insufficient based on the supercharging-related amount; and an EGR reduction unit during fresh air compensation acceleration request that forcibly reduces the opening of the EGR valve during a fresh air compensation acceleration request period from when it is determined that the fresh air compensation acceleration request has occurred to when it is determined that the acceleration request has ended. The control device, when judging whether the acceleration request has ended in the fresh air supplement acceleration request end judgment unit, calculates a realizable target supercharging pressure, which is a supercharging pressure for judging the end of an acceleration request after transitioning from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient, based on a map in which the realizable target supercharging pressure corresponding to the operating state is set and the operating state, or calculates it using each parameter of the operating state, and judges that the acceleration request has ended when an actual supercharging pressure, which is the supercharging pressure of the actual internal combustion engine, becomes equal to or higher than the realizable target supercharging pressure, or calculates a realizable target supercharging pressure, which is a supercharging pressure for judging the end of an acceleration request after transitioning from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient , based on a map in which the realizable target supercharging pressure corresponding to the operating state is set and the operating state, or calculates it using each parameter of the operating state and calculates a realizable target driving energy, which is supercharger driving energy predicted to need to be input to the supercharger in order to set the supercharging pressure to the realizable target supercharging pressure, based on a map in which the supercharger driving energy corresponding to the supercharging pressure and the operating state is set, and based on the realizable target supercharging pressure and the operating state, or calculates a realizable target driving energy, which is supercharger driving energy predicted to need to be input to the supercharger in order to set the supercharging pressure to the realizable target supercharging pressure, based on the operating state, or calculates a realizable target driving energy, which is supercharger driving energy actually input to the supercharger, based on the realizable target driving energy calculated using the parameters of the operating state, and determines that the acceleration request has ended when the actual driving energy calculated using the parameters of the operating state becomes equal to or greater than the realizable target driving energy.
A seventh aspect of the present invention is a control device for an internal combustion engine system, the internal combustion engine system including an internal combustion engine, an EGR valve that adjusts an EGR amount that returns a portion of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake air of the internal combustion engine, a supercharger that supercharges the intake air of the internal combustion engine, and the control device that detects an operating state of the internal combustion engine and controls the internal combustion engine based on the operating state. The control device has a fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit that determines that a fresh air compensation acceleration request has not occurred if it is determined that the acceleration request is an acceleration request for which the fresh air intake amount of the internal combustion engine is not insufficient based on a supercharging-related amount related to supercharging in the operating state of the internal combustion engine including input of an acceleration request from the driver, and determines that the fresh air compensation acceleration request has occurred if it is determined that the acceleration request is an acceleration request for which the fresh air intake amount is insufficient; a fresh air compensation acceleration request termination determination unit that determines whether the acceleration request has ended after transitioning from an acceleration request for which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request for which the fresh air intake amount is not insufficient based on the supercharging-related amount; and an EGR reduction unit during fresh air compensation acceleration request that forcibly reduces the opening of the EGR valve during a fresh air compensation acceleration request period from when it is determined that the fresh air compensation acceleration request has occurred to when it is determined that the acceleration request has ended. The control device is a control device for an internal combustion engine system in which, in the EGR reduction section during fresh air supplementary acceleration request, during a period of acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient during the fresh air supplementary acceleration request period, the opening degree of the EGR valve is reduced in accordance with the operating condition.
An eighth aspect of the present invention is a control device for an internal combustion engine system, the internal combustion engine system including an internal combustion engine, an EGR valve that adjusts an EGR amount that returns a portion of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake air of the internal combustion engine, a supercharger that supercharges the intake air of the internal combustion engine, and the control device that detects an operating state of the internal combustion engine and controls the internal combustion engine based on the operating state. The control device has a fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit that determines that a fresh air compensation acceleration request has not occurred if it is determined that the acceleration request is an acceleration request for which the fresh air intake amount of the internal combustion engine is not insufficient based on a supercharging-related amount related to supercharging in the operating state of the internal combustion engine including input of an acceleration request from the driver, and determines that the fresh air compensation acceleration request has occurred if it is determined that the acceleration request is an acceleration request for which the fresh air intake amount is insufficient; a fresh air compensation acceleration request termination determination unit that determines whether the acceleration request has ended after transitioning from an acceleration request for which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request for which the fresh air intake amount is not insufficient based on the supercharging-related amount; and an EGR reduction unit during fresh air compensation acceleration request that forcibly reduces the opening of the EGR valve during a fresh air compensation acceleration request period from when it is determined that the fresh air compensation acceleration request has occurred to when it is determined that the acceleration request has ended. The control device is a control device for an internal combustion engine system, in which, in the EGR reduction section during fresh air replenishment acceleration request period, during an acceleration request period in which the fresh air intake amount is not insufficient, the opening degree of the EGR valve that was reduced during the acceleration request period in which the fresh air intake amount is insufficient is maintained.
第1の発明によれば、制御装置は、運転者からの加速要求の際、過給に関連する過給関連量に基づいて、新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを判定する。そして制御装置は、新気吸気量が不足する新気補填加速要求であると判定した場合はEGR弁の開度を強制的に減量して新気吸気量の不足を回避する。内燃機関のシリンダには、新気とEGRガスが混合された吸気が過給機にて過給されて充填されるので、過給関連量には新気に関連する新気関連量が含まれている。つまり、過給関連量に基づいて新気吸気量が不足するか否かを判定することは、アクセル開度に基づいて新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを判定する場合と比較して、より適切に新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを判定することができる。従って、新気吸気量が不足する加速要求(EGR弁の強制的な減量が必要な加速要求)であるか否かをより適切に判定することで、加速性の悪化やスモークの発生の抑制に加えて、さらにNOx発生量をより低減させることができる。 According to the first invention, when a driver requests acceleration, the control device determines whether the acceleration request is one in which the amount of fresh air intake is insufficient based on a supercharging-related amount related to supercharging. If the control device determines that the acceleration request is one in which the amount of fresh air intake is insufficient, the control device forcibly reduces the opening of the EGR valve to avoid a shortage of the amount of fresh air intake. Since the cylinder of the internal combustion engine is filled with intake air that is a mixture of fresh air and EGR gas and supercharged by the supercharger, the supercharging-related amount includes a fresh air-related amount related to fresh air. In other words, determining whether the amount of fresh air intake is insufficient based on the supercharging-related amount can more appropriately determine whether the acceleration request is one in which the amount of fresh air intake is insufficient compared to determining whether the acceleration request is one in which the amount of fresh air intake is insufficient based on the accelerator opening. Therefore, by more appropriately determining whether the acceleration request is one in which the amount of fresh air intake is insufficient (an acceleration request that requires a forced reduction in the amount of the EGR valve), in addition to suppressing deterioration of acceleration and generation of smoke, the amount of NOx generated can be further reduced.
第1の発明によれば、過給関連量に基づいて新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを判定する際、目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて判定する。従って、アクセル開度に基づいて新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを判定する場合と比較して、新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを、より適切に判定することができる。 According to the first aspect of the present invention , when determining whether the acceleration request will result in a shortage of the fresh air intake amount based on the supercharging-related amount, the determination is made based on the deviation between the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure. Therefore, it is possible to more appropriately determine whether the acceleration request will result in a shortage of the fresh air intake amount, compared to when the acceleration request will result in a shortage of the fresh air intake amount based on the accelerator opening.
第1の発明によれば、時間に対する過給圧偏差の変動量が新気補填加速要求判定閾値以上となった場合に、新気吸気量が不足する加速要求であると判定する。これにより、新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを、より適切に判定することができる。 According to the first aspect of the present invention , when the amount of change in the supercharging pressure deviation with respect to time becomes equal to or greater than the fresh air compensation acceleration request determination threshold, it is determined that the acceleration request is one in which the fresh air intake amount is insufficient. This makes it possible to more appropriately determine whether the acceleration request is one in which the fresh air intake amount is insufficient.
第2の発明によれば、新気補填加速要求判定閾値を運転状態に基づいて算出(変更)する。これにより、新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを、さらに適切に判定することができる。 According to the second aspect of the present invention , the fresh air compensation acceleration request determination threshold is calculated (changed) based on the operating state, thereby making it possible to more appropriately determine whether or not the acceleration request will result in an insufficient amount of fresh air intake.
EGR弁の開度を強制的に減量する新気補填加速要求期間の開始タイミングを適切に判定した後、終了タイミングも適切に判定することが好ましい。終了タイミングの判定が早過ぎると加速性の悪化やスモークが発生する可能性があり、終了タイミングの判定が遅過ぎると、EGR弁の開度を必要以上に長い期間、強制的に減量することになるので、必要以上にNOx発生量が増加してしまう。そこで第3の発明では、実過給圧が目標過給圧に達するよりも前に実過給圧が実現可能目標過給圧に達することを利用して、あるいは、実過給圧が目標過給圧に達するよりも前に実駆動エネルギーが実現可能目標駆動エネルギーに達することを利用して、早過ぎない、かつ、遅過ぎない、より適切なタイミングで新気補填加速要求期間の終了を判定することができる。 It is preferable to appropriately determine the start timing of the fresh air compensation acceleration request period in which the opening of the EGR valve is forcibly reduced, and then to appropriately determine the end timing. If the end timing is determined too early, the acceleration performance may deteriorate and smoke may be generated, and if the end timing is determined too late, the opening of the EGR valve is forcibly reduced for a longer period than necessary, which increases the amount of NOx generated more than necessary. Therefore, in the third invention , by utilizing the fact that the actual boost pressure reaches the feasible target boost pressure before the actual boost pressure reaches the target boost pressure, or by utilizing the fact that the actual driving energy reaches the feasible target driving energy before the actual boost pressure reaches the target boost pressure, the end of the fresh air compensation acceleration request period can be determined at a more appropriate timing that is neither too early nor too late.
第4の発明によれば、新気補填加速要求期間の開始時(新気補填加速要求が発生している期間)において、EGR弁の開度を適切な開度へと強制的に瞬時に減量(EGRガス量を瞬時に減量)させ、加速要求時に新気吸気量が不足することを回避できる。 According to the fourth invention , at the start of the fresh air replenishment acceleration request period (the period during which a fresh air replenishment acceleration request occurs), the opening of the EGR valve is forcibly and instantly reduced to an appropriate opening (the amount of EGR gas is instantly reduced), thereby avoiding a shortage of fresh air intake volume when acceleration is required.
第5の発明によれば、新気補填加速要求期間ではあるが新気補填加速要求が発生していない期間では、新気補填加速要求の発生時に減量させたEGR弁の開度を維持(保持)することで、加速要求時に新気吸気量が不足することの回避を、適切に継続させることができる。 According to the fifth invention , during the period when a fresh air replenishment acceleration request is made but a fresh air replenishment acceleration request has not occurred, the opening degree of the EGR valve that was reduced when a fresh air replenishment acceleration request was made is maintained (kept), thereby appropriately continuing to avoid a shortage of fresh air intake volume when acceleration is requested.
●[内燃機関システム1の概略構成の例(図1)]
以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。まず図1を用いて、内燃機関システム1の概略構成の例について説明する。本実施の形態の説明では、内燃機関の例として、車両に搭載された内燃機関10(例えばディーゼルエンジン)を用いて説明する。なお、吸気管11A、11B、吸気マニホルド11Cは吸気経路に相当し、排気マニホルド12A、排気管12B、12Cは排気経路に相当している。
[Example of schematic configuration of internal combustion engine system 1 (FIG. 1)]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an example of a schematic configuration of an internal combustion engine system 1 will be described with reference to Fig. 1. In the description of this embodiment, an internal combustion engine 10 (e.g., a diesel engine) mounted on a vehicle will be used as an example of the internal combustion engine. Note that the
以下、システム全体について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。吸気管11Aの流入側には、エアクリーナ(図示省略)、吸気量検出装置21(例えば、吸気流量センサ)が設けられている。吸気量検出装置21は、内燃機関10が吸入した空気の流量(新気吸気量)に応じた検出信号を制御装置50に出力する。また吸気量検出装置21には、吸気温度検出装置28A(例えば、吸気温度センサ)、大気圧検出装置23(例えば、大気圧センサ)が設けられている。吸気温度検出装置28Aは、吸気量検出装置21を通過する吸気の温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。大気圧検出装置23は、周囲の大気圧に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The entire system will be described below, starting from the intake side and proceeding from the exhaust side. An air cleaner (not shown) and an intake amount detection device 21 (e.g., an intake air flow rate sensor) are provided on the inlet side of the
吸気管11Aの流出側はコンプレッサ35の流入側に接続され、コンプレッサ35の流出側は吸気管11Bの流入側に接続されている。ターボ過給機30(過給機に相当)のコンプレッサ35は、排気ガスのエネルギー(過給機駆動エネルギー)によって回転駆動されるタービン36にて回転駆動され、吸気管11Aから流入された吸気を吸気管11Bに圧送することで過給する。
The outlet side of the
コンプレッサ35の上流側となる吸気管11Aには、コンプレッサ上流圧力検出装置24A(例えば圧力センサ)が設けられている。コンプレッサ上流圧力検出装置24Aは、吸気管11A内の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。コンプレッサ35の下流側となる吸気管11B(吸気管11Bにおけるコンプレッサ35とインタークーラ16との間の位置)には、コンプレッサ下流圧力検出装置24B(例えば圧力センサ)が設けられている。コンプレッサ下流圧力検出装置24Bは、吸気管11B内の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
A compressor upstream
吸気管11Bには、上流側にインタークーラ16が配置され、インタークーラ16よりも下流側にスロットル装置47が配置されている。インタークーラ16は、コンプレッサ下流圧力検出装置24Bよりも下流側に配置されている。インタークーラ16とスロットル装置47との間には、吸気温度検出装置28B(例えば、吸気温度センサ)が設けられている。吸気温度検出装置28Bは、インタークーラ16にて温度が低下された吸気の温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
An
スロットル装置47は、制御装置50からの制御信号に基づいて吸気管11Bの開度を調整するスロットル弁47Vを駆動し、吸気流量(新気吸気量)を調整可能である。制御装置50は、スロットル開度検出装置47S(例えば、スロットル開度センサ)からの検出信号と目標スロットル弁開度に基づいて、スロットル装置47に制御信号を出力してスロットル弁47Vの開度を調整可能である。
The
アクセルペダル踏込量検出装置25は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御装置50は、アクセルペダル踏込量検出装置25からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。
The accelerator pedal depression
吸気管11Bの流出側は吸気マニホルド11Cの流入側に接続されており、吸気マニホルド11Cの流出側は内燃機関10の流入側に接続されている。また吸気管11Bにおけるスロットル装置47よりも下流側には(吸気マニホルド11Cには)、過給圧検出装置24C(例えば圧力センサ)が設けられており、EGR配管13の流出側が接続されている。過給圧検出装置24Cは、吸気マニホルド11Cに流入する直前の吸気の圧力(過給圧)に応じた検出信号を制御装置50に出力する。またEGR配管13の流出側(吸気管11Bとの接続部)からは、EGR配管13の流入側(排気マニホルド12Aまたは排気管12Bとの接続部)から流入してきたEGRガスが、吸気管11B内に吐出される。
The outflow side of the
内燃機関10は複数のシリンダ45A~45D(気筒)を有しており、インジェクタ43A~43Dが、それぞれのシリンダに設けられている。インジェクタ43A~43Dには、コモンレール41と燃料配管42A~42Dを介して燃料が供給されており、インジェクタ43A~43Dは、制御装置50からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ45A~45D内に燃料を噴射する。コモンレール41には、燃料圧力検出装置73が設けられており、燃料ポンプ72によって目標燃料圧力に調整された燃料が充填されている。制御装置50は、燃料圧力検出装置73を用いて検出した燃料圧力が目標燃料圧力に近づくように燃料ポンプ72を制御する。
The
内燃機関10には、クランク角度検出装置22A、カム角度検出装置22B、クーラント温度検出装置28C等が設けられている。クランク角度検出装置22Aは、例えば回転センサであり、内燃機関10のクランクシャフトの回転角度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。カム角度検出装置22Bは、例えば回転センサであり、内燃機関10のカムシャフトの回転角度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。制御装置50は、クランク角度検出装置22Aとカム角度検出装置22Bからの検出信号に基づいて、各シリンダの工程及び回転角度等を検出することができる。またクーラント温度検出装置28Cは、例えば温度センサであり、内燃機関10内に循環されている冷却用クーラントの温度(冷却水温度)に応じた検出信号を制御装置50に出力する。また図示省略するが、オイル温度検出装置が内燃機関10に設けられている。オイル温度検出装置は、例えば温度センサであり、内燃機関10内に循環されているオイルの温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The
内燃機関10の排気側には排気マニホルド12Aの流入側が接続され、排気マニホルド12Aの流出側には排気管12Bの流入側が接続されている。排気管12Bの流出側はタービン36の流入側に接続され、タービン36の流出側は排気管12Cの流入側に接続されている。
The inlet side of the
排気管12Bの上流側(または排気マニホルド12A)には、EGR配管13の流入側が接続されている。EGR配管13は、EGR流路に相当しており、排気管12Bと吸気管11Bとを連通し、排気管12B内(または排気マニホルド12A内)を流れる排気ガスの一部を吸気管11Bに還流させる(排気ガスの一部を吸気に戻す)ことが可能である。またEGR配管13には、EGRクーラ15、EGR弁14が設けられている。制御装置50は、EGR弁14の開度を調整することで、EGR配管13内を流れるEGRガスの流量を調整可能である。またEGR配管13におけるEGRクーラ15の上流側にはバイパス配管13Bの流入側が接続され、EGR配管13におけるEGRクーラ15の下流側にはバイパス配管13Bの流出側が接続されている。そしてEGR配管13とバイパス配管13Bとの一方の接続個所には、調整弁14Bが設けられている。バイパス配管13Bは、EGR配管13内を流れるEGRガスを、EGRクーラ15を経由させずにバイパスさせる経路を形成している。制御装置50は、調整弁を制御することで、EGRクーラ15を経由するEGRガスの量と、バイパス配管13Bを経由するEGRガスの量との割合を調整して、EGRガスの温度を調整することができる。
The inlet side of the
また排気管12Bにおける上流側(または排気マニホルド12A)には、排気マニホルド圧力検出装置26C(例えば圧力センサ)が設けられている。排気マニホルド圧力検出装置26Cは、排気マニホルド12A内の排気の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
An exhaust manifold
排気管12Bには、排気温度検出装置29が設けられている。排気温度検出装置29は、例えば排気温度センサであり、排気温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
An exhaust
排気管12Bの流出側はタービン36の流入側に接続され、タービン36の流出側は排気管12Cの流入側に接続されている。タービン36には、タービン36へ導く排気ガスの流速を制御可能な(タービンへと排気ガスを導く流路の閉度を調整可能な)可変ノズル33が設けられており、可変ノズル33は、ノズル駆動装置31によって閉度(開度)が調整される。制御装置50は、ノズル閉度検出装置32(例えば、ノズル閉度センサ)からの検出信号と目標可変ノズル閉度(開度)に基づいて、ノズル駆動装置31に制御信号を出力して可変ノズル33の閉度(開度)を調整することで吸気の過給圧を調整可能である。
The outlet side of the
タービン36の上流側となる排気管12Bには、タービン上流圧力検出装置26A(例えば圧力センサ)が設けられている。タービン上流圧力検出装置26Aは、排気管12B内の排気の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。タービン36の下流側となる排気管12Cには、タービン下流圧力検出装置26B(例えば圧力センサ)と、空燃比検出装置29AF(例えばA/Fセンサ)が設けられている。タービン下流圧力検出装置26Bは、排気管12C内の排気の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。また空燃比検出装置29AFは、排気管12B内を流れる排気ガスの空燃比に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The
排気管12Cの流出側には排気浄化装置61が接続されている。例えば内燃機関10がディーゼルエンジンの場合、排気浄化装置61には、酸化触媒、微粒子捕集フィルタ、選択式還元触媒等が含まれている。
An
車速検出装置27は、例えば車両速度検出センサであり、車両の車輪等に設けられている。車速検出装置27は、車両の車輪の回転速度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The vehicle
制御装置50は、CPU51、RAM52、記憶装置53、タイマ54等を有している。制御装置50(CPU51)は、上述した種々の検出装置からの検出信号が入力され、上述した種々のアクチュエータへの制御信号を出力する。なお、制御装置50の入出力は、上記の検出装置やアクチュエータに限定されるものではない。また、各部の温度や圧力等はセンサを搭載せずに推定計算により算出しても良い。制御装置50は、上記の検出装置を含めた各種の検出装置からの検出信号に基づいて内燃機関10の運転状態を検出可能であり、運転状態に基づいて上記のアクチュエータを含む各種のアクチュエータを制御する。記憶装置53は、例えばFlash-ROMやEEPROM等の記憶装置であり、内燃機関の制御や自己診断等を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。またRAM52は、揮発性メモリや不揮発性メモリが含まれている。また制御装置50(CPU51)は、新気補填加速要求発生判定部51A、新気補填加速要求終了判定部51B、新気補填加速要求時EGR減量部51C等を有しているが、これらの詳細については後述する。
The
なお、上述したスロットル弁47VとEGR弁14は、吸気経路に設けられて過給圧を上昇させることが可能なアクチュエータであり、可変ノズル33は、排気経路に設けられて過給圧を上昇させることが可能なアクチュエータである。
The
●[第1の実施の形態の制御装置50の処理手順(図2、図3)]
次に図2及び図3に示すフローチャートを用いて、第1の実施の形態における、制御装置50の処理手順の例について説明する。制御装置50(CPU51)は、例えば所定時間間隔(数[ms]~数10[ms]間隔)にて、図2に示す[全体処理]を起動し、ステップS010に処理を進める。
[Processing procedure of the
Next, an example of the processing procedure of the
ステップS010にて制御装置50は、運転者からの加速要求の入力(例えば、アクセルペダルの急激な踏み込み)を含む内燃機関の運転状態を検出し、ステップS015へ処理を進める。制御装置50は、上述した各種の検出装置からの検出信号や、各種のアクチュエータの動作状態等に基づいて、運転状態を検出する。
In step S010, the
ステップS015にて制御装置50は、例えば、アクセルペダルの踏込量(またはアクセルペダルの踏込量と内燃機関の回転数)と、要求燃料噴射量が設定されたマップ等に基づいて、要求燃料噴射量を算出し、ステップS020へ処理を進める。
In step S015, the
ステップS020にて制御装置50は、例えば、要求燃料噴射量(または要求燃料噴射量と内燃機関の回転数)と、目標過給圧が設定されたマップ等に基づいて、目標過給圧(pimtrg_1)を算出し、ステップS025へ処理を進める。
In step S020, the
ステップS025にて制御装置50は、目標過給圧(pimtrg_1)と実過給圧(実際の過給圧)との偏差である過給圧偏差(pimdlt)を算出し、ステップS030へ処理を薄める。実際の過給圧である実過給圧はステップS010にて検出されている。また「過給圧偏差(pimdlt)」=「目標過給圧(pimtrg_1)」-「実過給圧」である。
In step S025, the
ステップS030にて制御装置50は、時間に対する過給圧偏差(pimdlt)の変動量(Δpimdlt)を算出し、ステップS035へ処理を進める。Δpimdltは、過給圧偏差(pimdlt)の傾きとして算出される(図4の「過給圧偏差(pimdlt)」、「Δpimdlt」参照)。
In step S030, the
ステップS035にて制御装置50は、目標過給圧(pimtrg_1)とは異なる過給圧であって、実現可能な過給圧である実現可能目標過給圧(pimtrg_2)を算出し、ステップS040へ処理を進める。制御装置50は、内燃機関の吸気経路または排気経路に設けられて過給圧を上昇させることが可能なアクチュエータ(この場合、スロットル弁47V、EGR弁14、可変ノズル33)を、(現在の動作状態から)さらに過給圧を上昇させる側へ駆動させた場合に実現することが可能と予測される実現可能目標過給圧(pimtrg_2)を求める。例えば、制御装置50は、内燃機関の回転数、内燃機関の負荷、吸気・排気のガス流量、内燃機関のクーラント温度、内燃機関のオイル温度等の運転状態から、可変ノズル33、EGR弁14、スロットル弁47Vを、さらに過給圧を上昇させる側に駆動させたと仮定した場合に実現可能と予測される過給圧である実現可能目標過給圧(pimtrg_2)を求める。
In step S035, the
例えば、実際の車両を用いた実験や、モデル制御を用いたシミュレーション等を用いて、運転状態に応じた実現可能目標過給圧(pimtrg_2)を求めたマップ等を作成しておく。制御装置50は、当該マップと運転状態に基づいて、実現可能目標過給圧(pimtrg_2)を求める。あるいは、モデル制御に基づいて各種のパラメータの値を用いて実現可能目標過給圧(pimtrg_2)を算出する。
For example, a map is created that determines the achievable target boost pressure (pimtrg_2) according to the driving state, using experiments using an actual vehicle or a simulation using model control. The
ステップS040にて制御装置50は、実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)と、実際の過給機駆動エネルギーである実駆動エネルギー(etin)を算出し、ステップS045へ処理を進める。実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)は、実際の過給圧(実過給圧)を実現可能目標過給圧(pimtrg_2)とするためにターボ過給機(過給機)への投入が必要と予測される過給機駆動エネルギーである。実駆動エネルギー(etin)は、実際にターボ過給機(過給機)に投入されている過給機駆動エネルギーである。
In step S040, the
例えば、実際の車両を用いた実験や、モデル制御を用いたシミュレーション等にて、過給圧と運転状態(排気ガス流量や可変ノズル閉度など)に応じて過給機駆動エネルギーを求めたマップ等を用意しておく。制御装置50は、当該マップと、実現可能目標過給圧(pimtrg_2)と運転状態に基づいて、実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)を求める。あるいは、モデル制御に基づいて各種のパラメータの値を用いて実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)を算出する。
For example, a map is prepared that determines the turbocharger drive energy according to the boost pressure and operating conditions (such as exhaust gas flow rate and variable nozzle closure degree) through experiments using an actual vehicle or simulations using model control. The
また制御装置50は、実駆動エネルギー(etin)を、例えば以下の(式1)にて算出する。なお(式1)に用いている必要なパラメータを検出する検出装置(センサ等)が無い場合、他の検出装置によるパラメータ等から必要なパラメータを推定したり算出したりすればよい。
etin=Cp*G4*T4*{1-[1/(P4/P6)]^[(K-1)/K]}(式1)
Cp:排気ガス定圧比熱(定数)
G4:ガス流量+燃料噴射量
T4:排気ガス温度
P4:タービン入口圧力(タービン上流側圧力)
P6:タービン出口圧力(タービン下流側圧力)
K:比熱比(定数)
The
etin=Cp*G4*T4*{1-[1/(P4/P6)]^[(K-1)/K]} (Formula 1)
Cp: exhaust gas specific heat at constant pressure (constant)
G4: Gas flow rate + fuel injection amount T4: Exhaust gas temperature P4: Turbine inlet pressure (turbine upstream pressure)
P6: Turbine outlet pressure (turbine downstream pressure)
K: specific heat ratio (constant)
ステップS045にて制御装置50は、新気補填加速要求判定閾値(C1)を運転状態に基づいて算出し、ステップS050へ処理を進める。例えば、実際の車両を用いた実験や、モデル制御を用いたシミュレーション等にて、運転状態に応じた新気補填加速要求閾値を設定したマップを用意しておく。制御装置50は、当該マップと運転状態に基づいて、新気補填加速要求判定閾値(C1)を求める。
In step S045, the
ステップS050にて制御装置50は、ステップS030にて求めたΔpimdlt(時間に対する過給圧偏差(pimdlt)の変化量)が、新気補填加速要求判定閾値(C1)以上であるか否かを判定する。制御装置50は、Δpimdltが新気補填加速要求判定閾値(C1)以上である場合(Yes)はステップS055へ処理を進め、そうでない場合(No)はステップS060へ処理を進める。
In step S050, the
ステップS055へ処理を進めた場合、制御装置50は、新気補填加速要求が発生したと判定し、新気補填加速要求フラグをONに設定し、EGR減量フラグをONに設定し、ステップS075へ処理を進める。
If the process proceeds to step S055, the
ステップS060へ処理を進めた場合、制御装置50は、EGR減量フラグをOFFに設定し、ステップS065へ処理を進める。
If processing proceeds to step S060, the
ステップS065にて制御装置50は、実駆動エネルギー(etin)が実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)以上であるか否かを判定する。制御装置50は、実駆動エネルギー(etin)が実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)以上である場合(Yes)はステップS070へ処理を進め、そうでない場合(No)はステップS075へ処理を進める。
In step S065, the
ステップS070へ処理を進めた場合、制御装置50は、新気補填加速要求が終了したと判定し、新気補填加速要求フラグをOFFに設定し、ステップS075へ処理を進める。
If the process proceeds to step S070, the
ステップS075へ処理を進めた場合、制御装置50は、新気補填加速要求フラグがONであるか否かを判定する。制御装置50は、新気補填加速要求フラグがONである場合(Yes)はステップS080へ処理を進め、そうでない場合(No)は図2に示す処理を終了する。なお、ステップS075にて(No)と判定されて図2に示す処理を終了した場合、EGR弁の開度の制御は、後述する図3の[定常運転時のEGR弁の制御]にて、目標EGR率に近づくようにフィードバック制御される。
When the process proceeds to step S075, the
ステップS080へ処理を進めた場合、制御装置50は、EGR減量フラグがONであるか否かを判定する。制御装置50は、EGR減量フラグがONである場合(Yes)はステップS085へ処理を進め、そうでない場合(No)はステップS090へ処理を進める。
If the process proceeds to step S080, the
ステップS085へ処理を進めた場合、制御装置50は、運転状態に応じたEGR開度減少量を求め、現在のEGR弁の開度からEGR開度減少量を減算した開度へと、EGR弁の開度を、強制的、かつ、速やかに減量するように制御し、図2に示す処理を終了する。なお、EGR開度減少量だけ減量するのでなく、EGR弁の開度を全閉にするようにしてもよい。
If the process proceeds to step S085, the
ステップS090へ処理を進めた場合、制御装置50は、現在のEGR弁の開度を維持(保持)するようにEGR弁の開度を制御し、図2に示す処理を終了する。この場合、EGR弁の開度は、ステップS085にて減量された開度が維持されるので、強制的に減量された開度が維持される。
If the process proceeds to step S090, the
次に図3に示す[定常運転時のEGR弁の制御]の例について説明する。制御装置50(CPU51)は、例えば所定時間間隔(数[ms]~数10[ms]間隔)にて、図3に示す[定常運転時のEGR弁の制御]を起動し、ステップSE010に処理を進める。 Next, an example of [EGR valve control during steady operation] shown in Figure 3 will be described. The control device 50 (CPU 51) starts [EGR valve control during steady operation] shown in Figure 3 at a predetermined time interval (several [ms] to several tens of [ms]), for example, and proceeds to step SE010.
ステップSE010にて制御装置50は、新気補填加速要求フラグがOFFであるか否かを判定する。制御装置50は、新気補填加速要求フラグがOFFである場合(Yes)はステップSE020へ処理を進め、そうでない場合(No)は図3に示す処理を終了し、図3に示す処理ではEGR弁を開度の制御を行わない。
In step SE010, the
ステップSE020へ処理を進めた場合、制御装置50は、既存のEGR弁の開度の制御を実行して図3に示す処理を終了する。例えば制御装置50は、内燃機関の運転状態に基づいて目標EGR率(シリンダの吸気量(新気吸気量+EGRガス量)に対するEGRガス量)を算出し、実際のEGR率が目標EGR率に近づくようにEGR弁の開度をフィードバック制御する。
If the process proceeds to step SE020, the
●[第1の実施の形態の動作の例(図4)と、EGR弁の強制的な減量を行わない従来システムの動作(図5)との比較]
図4に示す例は、図2及び図3に示すフローチャートの処理による、第1の実施の形態の動作の例を示している。図4に示す例は、運転者は時間T1以前では、アクセルペダルを少し踏んで低速走行をしていたが、時間T1の直前でアクセルペダルを急激に踏み込んで加速要求をした例を示している。
[Comparison between an example of the operation of the first embodiment (FIG. 4) and the operation of a conventional system that does not forcibly reduce the EGR valve (FIG. 5)]
The example shown in Fig. 4 shows an example of the operation of the first embodiment based on the processing of the flowcharts shown in Fig. 2 and Fig. 3. In the example shown in Fig. 4, the driver slightly depresses the accelerator pedal to drive at a low speed before time T1, but suddenly depresses the accelerator pedal just before time T1 to request acceleration.
なお図4の例において、時間T1~時間T4の期間である加速期間Tacc1は車両の加速期間を示しており、時間T1~時間T3の期間である新気補填加速要求期間Tair(「新気補填加速要求フラグ」がONの期間)は、新気補填加速要求期間に相当している。 In the example of FIG. 4, the acceleration period Tacc1, which is the period from time T1 to time T4, indicates the vehicle acceleration period, and the fresh air replenishment acceleration request period Tair, which is the period from time T1 to time T3 (the period during which the "fresh air replenishment acceleration request flag" is ON), corresponds to the fresh air replenishment acceleration request period.
[時間T1以前の期間の動作]
まず、時間T1以前の期間の動作について説明する。運転者は、時間T1以前では、アクセルペダルを少し踏んで低速走行をしている。このとき、図4に示すように、「アクセル開度」は低く、ほぼ一定とされており、「車速」も低く、ほぼ一定である。また「過給圧」における「目標過給圧(pimtrg_1)」、「実現可能目標過給圧(pimtrg_2)」、「実過給圧」も低く、ほぼ一定である。このため、「過給圧偏差(pimdlt)」、「Δpimdlt」は、ほぼゼロであり、「駆動エネルギー」における「実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」、「実駆動エネルギー(etin)」も低く、ほぼ一定である。
[Operation in the Period Before Time T1]
First, the operation in the period before time T1 will be described. Before time T1, the driver slightly depresses the accelerator pedal and drives at a low speed. At this time, as shown in FIG. 4, the "accelerator opening" is low and almost constant, and the "vehicle speed" is also low and almost constant. In addition, the "target boost pressure (pimtrg_1)", the "realizable target boost pressure (pimtrg_2)", and the "actual boost pressure" in the "boost pressure" are also low and almost constant. Therefore, the "boost pressure deviation (pimdlt)" and the "Δpimdlt" are almost zero, and the "realizable target drive energy (etintrg)" and the "actual drive energy (etin)" in the "drive energy" are also low and almost constant.
また「新気補填加速要求フラグ」、「EGR減量フラグ」は、ともにOFFに設定されており、EGR弁の開度の制御は、図3に示すステップSE020にてフィードバック制御されている。そして「EGR弁開度」は、目標EGR率に近づくように、この場合は比較的大きな開度に制御され、比較的多くのEGRガスを吸気に混入している。このため、「排出NOx量(瞬時値)」は低く、「排出NOx量(積算値)」の傾斜も緩やかである。 The "fresh air supplement acceleration request flag" and the "EGR reduction flag" are both set to OFF, and the EGR valve opening is feedback controlled in step SE020 shown in FIG. 3. The "EGR valve opening" is controlled to a relatively large opening in this case to approach the target EGR rate, and a relatively large amount of EGR gas is mixed into the intake air. For this reason, the "amount of exhaust NOx (instantaneous value)" is low, and the slope of the "amount of exhaust NOx (accumulated value)" is also gentle.
[時間T1の直前から時間T2までの期間の動作]
次に、時間T1の直前から時間T2までの期間の動作について説明する。なお、時間T1~時間T2の期間は、図4中の「Δpimdlt」における「Δpimdlt≧C1」の期間である。運転者は、時間T1の直前でアクセルペダルを急激に大きく踏み込んで加速要求をしており、「アクセル開度」は急激に大きく立ち上がっている。これにより、「過給圧」における「目標過給圧(pimtrg_1)」も、時間T1の直前から急激に大きく立ち上がっている。なお「実現可能目標過給圧(pimtrg_2)」、「実過給圧」は、「目標過給圧(pimtrg_1)」と比較して緩やかに立ち上がり、「実過給圧」は「実現可能目標過給圧(pimtrg_2)」よりも低い。
[Operation during the period from just before time T1 to time T2]
Next, the operation in the period from immediately before time T1 to time T2 will be described. The period from time T1 to time T2 is the period of "Δpimdlt≧C1" in "Δpimdlt" in FIG. 4. The driver suddenly and greatly depresses the accelerator pedal immediately before time T1 to request acceleration, and the "accelerator opening" rises suddenly and greatly. As a result, the "target boost pressure (pimtrg_1)" in the "boost pressure" also rises suddenly and greatly from immediately before time T1. Note that the "realizable target boost pressure (pimtrg_2)" and the "actual boost pressure" rise more slowly than the "target boost pressure (pimtrg_1)," and the "actual boost pressure" is lower than the "realizable target boost pressure (pimtrg_2)."
「過給圧偏差(pimdlt)」は、「目標過給圧(pimtrg_1)」-「実過給圧」であり、時間T1の直前から急激に大きく立ち上がり、「実過給圧」の上昇に伴って緩やかに減少していく。従って、「過給圧偏差(pimdlt)」の傾きである「Δpimdlt」は、時間T1の直前から大きく立ち上がった後、大きく立ち下がっている。「Δpimdlt」≧C1の期間が、時間T1~時間T2の期間である。 The "boost pressure deviation (pimdlt)" is the "target boost pressure (pimtrg_1)" - the "actual boost pressure", and rises sharply just before time T1, then gradually decreases as the "actual boost pressure" rises. Therefore, the slope of the "boost pressure deviation (pimdlt)", "Δpimdlt", rises sharply just before time T1, and then falls sharply. The period when "Δpimdlt" ≧ C1 is the period from time T1 to time T2.
「駆動エネルギー」における「実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」は、「過給圧」における「実現可能目標過給圧(pimtrg_2)」と同様、緩やかに立ち上がっている。また「駆動エネルギー」における「実駆動エネルギー(etin)」は、「過給圧」における「実過給圧」と同様、緩やかに立ち上がり、「実駆動エネルギー(etin)」は「実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」よりも低い。 The "realizable target driving energy (etintrg)" in "driving energy" rises gradually, similar to the "realizable target boost pressure (pimtrg_2)" in "boost pressure". Also, the "actual driving energy (etin)" in "driving energy" rises gradually, similar to the "actual boost pressure" in "boost pressure", and the "actual driving energy (etin)" is lower than the "realizable target driving energy (etintrg)".
時間T1~時間T2の期間は、Δpimdlt≧C1の期間であるので、「新気補填加速要求フラグ」、「EGR減量フラグ」は、ともにONに設定される。従って「EGR弁開度」は、強制的、かつ、速やかに減量され、新気吸気量の不足が回避される。なお、「排出NOx量(瞬時値)」は増加し、「排出NOx量(積算値)」の傾斜も大きくなっている。 The period from time T1 to time T2 is the period when Δpimdlt≧C1, so the "fresh air supplement acceleration request flag" and the "EGR reduction flag" are both set to ON. Therefore, the "EGR valve opening" is forcibly and quickly reduced, and a shortage of fresh air intake is avoided. Furthermore, the "amount of exhaust NOx (instantaneous value)" increases, and the slope of the "amount of exhaust NOx (accumulated value)" also becomes larger.
[時間T2~時間T3の期間の動作]
次に、時間T2~時間T3の期間の動作について説明する。なお、時間T3のタイミングは、「駆動エネルギー」において「実駆動エネルギー(etin)≧実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」となったタイミングである。時間T2~時間T3の期間では、「アクセル開度」は一定に保持され、運転者による加速要求は継続している。また「過給圧」における「目標過給圧(pimtrg_1)」は、ほぼ一定の値が保持され、「実現可能目標過給圧(pimtrg_2)」、「実過給圧」は、緩やかに上昇している。
[Operation during the period from time T2 to time T3]
Next, the operation during the period from time T2 to time T3 will be described. The timing of time T3 is the timing when "actual driving energy (etin)≧realizable target driving energy (etintrg)" in "driving energy". During the period from time T2 to time T3, "accelerator opening" is held constant, and the driver continues to request acceleration. Also, "target boost pressure (pimtrg_1)" in "boost pressure" is held at a substantially constant value, and "realizable target boost pressure (pimtrg_2)" and "actual boost pressure" are gradually increasing.
「過給圧偏差(pimdlt)」は、「実過給圧」の緩やかな上昇に伴って緩やかに減少している。従って「過給圧偏差(pimdlt)」の傾きである「Δpimdlt」は、負の値となり、Δpimdlt<C1となっている。 The "supercharging pressure deviation (pimdlt)" gradually decreases in accordance with the gradual increase in the "actual supercharging pressure." Therefore, the slope of the "supercharging pressure deviation (pimdlt)," Δpimdlt, is a negative value, and Δpimdlt<C1.
「駆動エネルギー」における「実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」は、「過給圧」における「実現可能目標過給圧(pimtrg_2)」と同様、緩やかに立ち上がっている。また「駆動エネルギー」における「実駆動エネルギー(etin)」は、「過給圧」における「実過給圧」と同様、緩やかに立ち上がっており、「実駆動エネルギー(etin)」は「実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」よりも低く、時間T3にて「実駆動エネルギー(etin)≧実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」となっている。 The "realizable target driving energy (etintrg)" in the "driving energy" rises gradually, similar to the "realizable target boost pressure (pimtrg_2)" in the "boost pressure". Also, the "actual driving energy (etin)" in the "driving energy" rises gradually, similar to the "actual boost pressure" in the "boost pressure", and the "actual driving energy (etin)" is lower than the "realizable target driving energy (etintrg)", and at time T3, the "actual driving energy (etin) ≧ the realizable target driving energy (etintrg)".
「実駆動エネルギー(etin)≧実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」となった時間T3にて、「新気補填加速要求フラグ」はOFFに設定される。なお時間T2~時間T3の期間では、Δpimdlt<C1であるので、「EGR減量フラグ」はOFFに設定されている。従って時間T2~時間T3の期間では、「EGR弁開度」は、直前のEGR弁開度が維持(保持)され、強制的に減量された状態が維持(保持)され、新気吸気量の不足が回避される。なお、「排出NOx量(瞬時値)」の増加状態も維持(継続)され、「排出NOx量(積算値)」の傾斜も大きい状態が維持(継続)されている。 At time T3 when "actual driving energy (etin) ≧ feasible target driving energy (etintrg)", the "fresh air supplement acceleration request flag" is set to OFF. Note that in the period from time T2 to time T3, Δpimdlt < C1, so the "EGR amount reduction flag" is set to OFF. Therefore, in the period from time T2 to time T3, the "EGR valve opening" is maintained (held) at the previous EGR valve opening, and the forcibly reduced state is maintained (held), and a shortage of fresh air intake is avoided. Note that the increasing state of the "emission NOx amount (instantaneous value)" is also maintained (continued), and the slope of the "emission NOx amount (accumulated value)" is also maintained (continued).
[時間T3~時間T4の期間の動作]
次に、時間T3~時間T4の期間の動作について説明する。なお、時間T4のタイミングは、運転者の加速要求に対して上昇していた「車速」が一定の車速に達し、車両の加速が完了したタイミングであり、「新気補填加速要求フラグ」の終了(OFF)タイミングとは異なるタイミングである。時間T3~時間T4の期間では、「アクセル開度」は一定に保持され、運転者による加速要求は継続している。また「過給圧」における「目標過給圧(pimtrg_1)」は、ほぼ一定の値が保持され、「実現可能目標過給圧(pimtrg_2)」は、緩やかに上昇しており、「実過給圧」は、緩やかに上昇した後、少し下降して目標過給圧に近づいている。
[Operation during the period from time T3 to time T4]
Next, the operation during the period from time T3 to time T4 will be described. The timing of time T4 is the timing when the "vehicle speed", which has been increasing in response to the driver's acceleration request, reaches a constant vehicle speed and the acceleration of the vehicle is completed, and is different from the timing when the "fresh air compensation acceleration request flag" ends (OFF). During the period from time T3 to time T4, the "accelerator opening" is held constant and the driver's acceleration request continues. Also, the "target boost pressure (pimtrg_1)" in the "boost pressure" is held at a substantially constant value, the "realizable target boost pressure (pimtrg_2)" is rising slowly, and the "actual boost pressure" rises slowly and then drops slightly to approach the target boost pressure.
「過給圧偏差(pimdlt)」は、「実過給圧」の緩やかな上昇に伴って緩やかに減少した後、緩やかに上昇してゼロに近づいており、「過給圧偏差(pimdlt)」の傾きである「Δpimdlt」は、負の値からゼロに近づき、Δpimdlt<C1となっている。 The "boost pressure deviation (pimdlt)" gradually decreases in accordance with the gradual increase in the "actual boost pressure", and then gradually increases and approaches zero. The slope of the "boost pressure deviation (pimdlt)", "Δpimdlt", approaches zero from a negative value, and Δpimdlt<C1.
「駆動エネルギー」における「実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」は、「過給圧」における「実現可能目標過給圧(pimtrg_2)」と同様、緩やかに上昇している。また「駆動エネルギー」における「実駆動エネルギー(etin)」は、「過給圧」における「実過給圧」と同様、緩やかに上昇した後、少し下降して実現可能目標駆動エネルギーに近づいている。「実駆動エネルギー(etin)」は「実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」よりも高く、時間T4では、「実駆動エネルギー(etin)≒実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」となっている。 The "realizable target driving energy (etintrg)" in "driving energy" rises gradually, similar to the "realizable target boost pressure (pimtrg_2)" in "boost pressure". Also, the "actual driving energy (etin)" in "driving energy" rises gradually, similar to the "actual boost pressure" in "boost pressure", and then drops slightly to approach the realizable target driving energy. The "actual driving energy (etin)" is higher than the "realizable target driving energy (etintrg)", and at time T4, the "actual driving energy (etin) ≒ realizable target driving energy (etintrg)".
時間T3~時間T4の期間では、「新気補填加速要求フラグ」と「EGR減量フラグ」は、ともにOFFに設定されている。従って、「EGR弁の開度」は、図3に示すステップSE020の処理にて、目標EGR率に近づくようにフィードバック制御される。これにより、「排出NOx量(瞬時値)」はEGR弁の開度の動作に応じて徐々に減少し、「排出NOx量(積算値)」の傾きも徐々に小さな傾きになっている。 During the period from time T3 to time T4, the "fresh air supplement acceleration request flag" and the "EGR reduction flag" are both set to OFF. Therefore, the "EGR valve opening" is feedback controlled to approach the target EGR rate in the processing of step SE020 shown in FIG. 3. As a result, the "amount of exhausted NOx (instantaneous value)" gradually decreases according to the operation of the EGR valve opening, and the slope of the "amount of exhausted NOx (accumulated value)" also gradually becomes smaller.
[時間T4以降の動作]
次に、時間T4以降の動作について説明する。時間T4以降では、「アクセル開度」は一定に保持されているが、車両の加速は完了している。また「過給圧」における「目標過給圧(pimtrg_1)」、「実現可能目標過給圧(pimtrg_2)」、「実過給圧」は、ほぼ同じ値となっている。
[Operation after time T4]
Next, the operation after time T4 will be described. After time T4, the "accelerator opening" is kept constant, but the acceleration of the vehicle is completed. Also, the "target boost pressure (pimtrg_1)", "realizable target boost pressure (pimtrg_2)", and "actual boost pressure" in the "boost pressure" are almost the same value.
「過給圧偏差(pimdlt)」、「過給圧偏差(pimdlt)」の傾きである「Δpimdlt」は、どちらもほぼゼロであり、Δpimdlt<C1となっている。 Both "supercharging pressure deviation (pimdlt)" and "Δpimdlt", which is the slope of "supercharging pressure deviation (pimdlt)", are almost zero, and Δpimdlt < C1.
また「駆動エネルギー」における「実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)」、「実駆動エネルギー(etin)」は、ほぼ同じ値となっている。 In addition, the "achievable target driving energy (etintrg)" and "actual driving energy (etin)" in "driving energy" are almost the same value.
また時間T4以降では、「新気補填加速要求フラグ」と「EGR減量フラグ」は、ともにOFFに設定されており、「EGR弁の開度」は、図3に示すステップSE020の処理にて、目標EGR率に近づくようにフィードバック制御される。これにより、「排出NOx量(瞬時値)」はEGR弁の開度の動作に応じて減少した値が維持され、「排出NOx量(積算値)」の傾きも小さな傾きが維持されている。 After time T4, the "fresh air replenishment acceleration request flag" and the "EGR reduction flag" are both set to OFF, and the "EGR valve opening" is feedback controlled to approach the target EGR rate in the processing of step SE020 shown in FIG. 3. As a result, the "amount of exhausted NOx (instantaneous value)" is maintained at a value that has decreased in accordance with the operation of the EGR valve opening, and the slope of the "amount of exhausted NOx (accumulated value)" is also maintained at a small slope.
例えば、同じアクセルペダルの踏込速度であっても、車速が比較的高い場合では、車速が比較的低い場合と比較して、新気吸気量が不足しない場合がある。アクセルペダルの踏込速度に基づいてEGR弁を全閉にすると、新気吸気量が不足しないにもかかわらずEGR弁を全閉にしてしまい、不必要にNOx発生量を増加させてしまう場合がある。しかし、本願の第1の実施の形態では、過給関連量(この場合、Δpimdlt)に基づいて、内燃機関の新気吸気量が不足する加速要求(新気補填加速要求)が発生しているか否かを判定しているので、アクセルペダルの踏込速度に応じて判定する場合と比較して、新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを、より適切に判定することができる。従って、不必要にNOx発生量が増加することを、適切に回避できる。 For example, even if the accelerator pedal depression speed is the same, when the vehicle speed is relatively high, the amount of fresh air intake may not be insufficient compared to when the vehicle speed is relatively low. If the EGR valve is fully closed based on the accelerator pedal depression speed, the EGR valve may be fully closed even if the amount of fresh air intake is not insufficient, and the amount of NOx generated may increase unnecessarily. However, in the first embodiment of the present application, whether or not an acceleration request (a fresh air compensation acceleration request) that causes a shortage of the amount of fresh air intake of the internal combustion engine is generated is determined based on the supercharging-related amount (in this case, Δpimdlt), so it is possible to more appropriately determine whether or not the acceleration request causes a shortage of the amount of fresh air intake compared to when the determination is based on the accelerator pedal depression speed. Therefore, it is possible to appropriately avoid an unnecessary increase in the amount of NOx generated.
また、アクセルペダルの踏込量が所定量まで戻された場合にEGR弁の全閉制御を解除する従来制御の場合、EGR弁の全閉制御の期間が長く、不必要にNOx発生量が増加する場合がある。しかし本願の第1の実施の形態では、過給関連量に基づいて(この場合、実駆動エネルギーが実現可能目標駆動エネルギー以上となった場合に)、新気補填加速要求が終了したか否かを判定しているので、アクセルペダルの踏込量に応じて判定する場合と比較して、早過ぎない、かつ、遅過ぎない、より適切なタイミングで新気補填加速要求の終了を判定することができる。従って、不必要にNOx発生量が増加することを、適切に回避できる。 In addition, in the case of conventional control in which the EGR valve is released from full closure control when the accelerator pedal depression amount is returned to a predetermined amount, the period of full closure control of the EGR valve is long, which may result in an unnecessary increase in the amount of NOx generated. However, in the first embodiment of the present application, whether or not the fresh air compensation acceleration request has ended is determined based on the supercharging-related amount (in this case, when the actual driving energy is equal to or greater than the achievable target driving energy), so the end of the fresh air compensation acceleration request can be determined at a more appropriate timing that is neither too early nor too late, compared to when it is determined based on the accelerator pedal depression amount. Therefore, an unnecessary increase in the amount of NOx generated can be appropriately avoided.
[EGR弁の強制的な減量を行わない従来システムの動作(図5)との比較]
図5は、「加速要求時にEGR弁の強制的な減量を行わない従来システム」において、図4と同じ加速要求を運転者が行なった場合の動作の例を示している。図5の「アクセル開度」は、図4の「アクセル開度」と同じであり、図5の「過給圧」における「目標過給圧」は、図4の「過給圧」における「目標過給圧(pimtrg_1)」と同じである。また図5に示す従来システムでは、図4と比較して、「過給圧」における「実現可能目標過給圧」、「過給圧偏差」、「Δpimdlt」、「駆動エネルギー」における「実現可能目標駆動エネルギー」と「実駆動エネルギー」、「新気補填加速要求フラグ」、「EGR減量フラグ」、については算出していないので(未設定であるので)記載していない。
[Comparison with the operation of a conventional system that does not forcibly reduce the EGR valve (FIG. 5)]
Fig. 5 shows an example of the operation when the driver makes the same acceleration request as in Fig. 4 in a "conventional system that does not forcibly reduce the EGR valve when acceleration is requested". The "accelerator opening" in Fig. 5 is the same as the "accelerator opening" in Fig. 4, and the "target boost pressure" in "boost pressure" in Fig. 5 is the same as the "target boost pressure (pimtrg_1)" in "boost pressure" in Fig. 4. In addition, in the conventional system shown in Fig. 5, compared to Fig. 4, the "realizable target boost pressure", "boost pressure deviation", "Δpimdlt", "realizable target driving energy" and "actual driving energy" in "driving energy", "fresh air compensation acceleration request flag", and "EGR reduction flag" are not calculated (not set), and therefore are not shown.
図5に示す従来システムでは、「アクセル開度」が大きく立ち上がって加速要求が開始された時間T1Zから時間T2Zの期間にて、「EGR弁開度」がフィードバック制御にて徐々に減量されているが、図4に示す「EGR弁開度」の時間T1から時間T2の減量速度と比較して減量速度が非常に遅い。このため、図5に示す従来システムでは、加速要求が開始された時間T1Zの直後において新気吸気量の不足が発生して加速性が悪化している。しかし、図4に示す第1の実施の形態では、新気補填加速要求が発生したと判定した時間T1から時間T2の短い期間にて「EGR弁開度」を強制的に瞬時に減量しており、新気吸気量の不足を回避している。 In the conventional system shown in FIG. 5, the "EGR valve opening" is gradually reduced by feedback control in the period from time T1Z to time T2Z when the "accelerator opening" increases significantly and an acceleration request is initiated. However, the reduction rate is very slow compared to the reduction rate of the "EGR valve opening" from time T1 to time T2 shown in FIG. 4. For this reason, in the conventional system shown in FIG. 5, a shortage of fresh air intake occurs immediately after time T1Z when the acceleration request is initiated, and acceleration performance deteriorates. However, in the first embodiment shown in FIG. 4, the "EGR valve opening" is forcibly and instantly reduced in the short period from time T1 to time T2 when it is determined that a fresh air supplement acceleration request has occurred, thereby avoiding a shortage of fresh air intake.
新気吸気量の不足を回避できているので、図4に示す第1の実施の形態における「車速」の上昇が開始されるまでの遅れ時間Tdly1は、図5に示す従来システムにおける「車速」の上昇が開始されるまでの遅れ時間TdlyZよりも短い。従って、図4に示す第1の実施の形態は、加速性の悪化が抑制されている。また、図4に示す第1の実施の形態では、加速時における新気吸気量の不足を回避しているので、「過給圧」における「実過給圧」の上昇の傾斜角度、及び「車速」の上昇の傾斜角度が、図5に示す従来システムよりも大きな傾斜角度となっており、加速性の悪化が抑制されている。このため、図4に示す第1の実施の形態における車両の加速の開始から終了までの加速期間Tacc1(新気補填加速要求期間Tairではない)は、図5に示す従来システムにおける加速期間TaccZよりも短い期間となっており、加速性の悪化が抑制されている。また図示省略しているが、図4に示す第1の実施の形態では、加速時における新気吸気量の不足を回避しているので、スモークの発生も抑制されている。 Since the shortage of the fresh air intake amount is avoided, the delay time Tdly1 until the "vehicle speed" starts to increase in the first embodiment shown in FIG. 4 is shorter than the delay time TdlyZ until the "vehicle speed" starts to increase in the conventional system shown in FIG. 5. Therefore, the first embodiment shown in FIG. 4 suppresses the deterioration of acceleration. Also, since the first embodiment shown in FIG. 4 avoids the shortage of the fresh air intake amount during acceleration, the inclination angle of the increase of the "actual boost pressure" in the "boost pressure" and the inclination angle of the increase of the "vehicle speed" are larger than those of the conventional system shown in FIG. 5, and the deterioration of acceleration is suppressed. Therefore, the acceleration period Tacc1 (not the fresh air compensation acceleration request period Tair) from the start to the end of the acceleration of the vehicle in the first embodiment shown in FIG. 4 is shorter than the acceleration period TaccZ in the conventional system shown in FIG. 5, and the deterioration of acceleration is suppressed. Although not shown, the first embodiment shown in FIG. 4 avoids a shortage of fresh air intake during acceleration, which also reduces the generation of smoke.
また、図4に示す第1の実施の形態における加速期間Tacc1における「排出NOx量(瞬時値)」の最大値Vnox1は、図5に示す従来システムにおける加速期間TaccZにおける「排出NOx量(瞬時値)」の最大値VnoxZよりも少し大きい(EGR弁を強制的に減量しているから)。しかし、図4に示す第1の実施の形態における加速期間Tacc1のほうが、図5に示す従来システムにおける加速期間TaccZよりも短いので、加速期間での「排出NOx量(積算値)」について、図4に示すQnox1は、図5に示すQnoxZ以下である。 In addition, the maximum value Vnox1 of the "amount of exhausted NOx (instantaneous value)" during the acceleration period Tacc1 in the first embodiment shown in FIG. 4 is slightly larger than the maximum value VnoxZ of the "amount of exhausted NOx (instantaneous value)" during the acceleration period TaccZ in the conventional system shown in FIG. 5 (because the EGR valve is forcibly reduced). However, since the acceleration period Tacc1 in the first embodiment shown in FIG. 4 is shorter than the acceleration period TaccZ in the conventional system shown in FIG. 5, Qnox1 shown in FIG. 4 is less than QnoxZ shown in FIG. 5 for the "amount of exhausted NOx (accumulated value)" during the acceleration period.
また図4に示す第1の実施の形態では、同じ「アクセル開度」の立ち上がり状態であっても、低車速(かつ低回転)で走行中からの加速要求の場合と、高車速(かつ中回転~高回転)で走行中からの加速要求の場合では、運転状態の違いから実過給圧、目標過給圧等が異なる。従って、過給関連量(過給圧偏差やΔpimdltや新気補填加速要求判定閾値C1)も異なる。このため、例えば、低車速からの加速要求にて新気吸気量が不足する場合には、新気補填加速要求が発生したと適切に判定し、高車速からの加速要求にて新気吸気量が不足しない場合には、新気補填加速要求が発生しなかったと適切に判定できる。すなわち、新気吸気量が不足しない加速要求の場合には、新気補填加速要求が発生しなかったと適切に判定して、不必要にEGR弁の開度の強制的な減量を行わないので、不必要なNOxの増加を抑制することができる。 In the first embodiment shown in FIG. 4, even if the "accelerator opening" is in the same starting state, the actual boost pressure, target boost pressure, etc. are different due to the difference in driving state between the case of an acceleration request from a low vehicle speed (and low revolutions) and the case of an acceleration request from a high vehicle speed (and medium to high revolutions). Therefore, the boost-related amount (boost pressure deviation, Δpimdlt, and fresh air compensation acceleration request determination threshold C1) is also different. For this reason, for example, when the fresh air intake amount is insufficient in an acceleration request from a low vehicle speed, it is appropriately determined that a fresh air compensation acceleration request has occurred, and when the fresh air intake amount is not insufficient in an acceleration request from a high vehicle speed, it is appropriately determined that a fresh air compensation acceleration request has not occurred. In other words, in the case of an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient, it is appropriately determined that a fresh air compensation acceleration request has not occurred, and the EGR valve opening is not forcibly reduced unnecessarily, so that an unnecessary increase in NOx can be suppressed.
なお、運転者からの加速要求の際、アクセル開度状態(アクセル操作速度など)に基づいて新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを判定して、新気吸気量が不足すると判定した場合にEGR弁の開度を減量するタイプの従来システム(図示省略)では、同じ「アクセル開度」の立ち上がり状態の場合、低車速(かつ低回転)で走行中からの加速要求の場合と、高車速(かつ中回転~高回転)で走行中からの加速要求の場合と、を区別できない。つまり、高車速からの加速要求では実際には新気吸気量が不足していないにもかかわらずEGR弁の開度の減量が実行されて、不必要なNOxの増加が発生する場合がある。しかし本願の第1の実施の形態では、過給関連量(過給圧偏差やΔpimdltや新気補填加速要求判定閾値C1)に基づいて新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを判定するので、上記の例のような場合であっても、新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを、適切に区別して判定することができる。 In addition, in a conventional system (not shown) that determines whether the acceleration request from the driver is one that will result in a shortage of fresh air intake based on the accelerator opening state (accelerator operation speed, etc.) and reduces the opening of the EGR valve if it is determined that the fresh air intake amount is insufficient, it is not possible to distinguish between a case where an acceleration request is made while driving at a low vehicle speed (and low revolutions) and a case where an acceleration request is made while driving at a high vehicle speed (and medium to high revolutions) when the same "accelerator opening" is in a rising state. In other words, when an acceleration request is made from a high vehicle speed, the opening of the EGR valve is reduced even though the fresh air intake amount is not actually insufficient, which may result in an unnecessary increase in NOx. However, in the first embodiment of the present application, it is determined whether the acceleration request is one that will result in a shortage of fresh air intake based on the supercharging-related amount (supercharging pressure deviation, Δpimdlt, and fresh air compensation acceleration request determination threshold C1), so that even in the above example, it is possible to appropriately distinguish and determine whether the acceleration request is one that will result in a shortage of fresh air intake amount.
また図4に示す第1の実施の形態では、過給関連量(実現可能目標過給圧に基づいた実現可能目標駆動エネルギー、実駆動エネルギー等)に基づいて新気補填加速要求の終了を判定することで、アクセル開度を戻さなくても、実過給圧が目標過給圧に達する前に、早過ぎない、かつ、遅過ぎない、適切なタイミングにて新気補填加速要求の終了を判定することができる。これにより、不必要なNOxの増加を抑制することができる。吸気温度やクーラント温度等の環境条件や、過給機の駆動エネルギーの算出に用いるパラメータ(EGRガス量、排気温度、排気ガス量など)まで加味して新気補填加速要求の終了を判定するので、EGR制御を最速で再開(EGR弁の制御を、強制的な減量からフィードバック制御へ復帰)できるため、「NOx排出量(積算値)」を図5の従来システム以下に抑えながら、加速性をより向上させることができる。 In the first embodiment shown in FIG. 4, the end of the fresh air compensation acceleration request is determined based on the supercharging-related amount (realizable target drive energy based on the realizable target supercharging pressure, actual drive energy, etc.), so that the end of the fresh air compensation acceleration request can be determined at an appropriate timing, not too early and not too late, before the actual supercharging pressure reaches the target supercharging pressure, without returning the accelerator opening. This makes it possible to suppress an unnecessary increase in NOx. Since the end of the fresh air compensation acceleration request is determined taking into account environmental conditions such as intake temperature and coolant temperature, and parameters used to calculate the drive energy of the supercharger (EGR gas amount, exhaust temperature, exhaust gas amount, etc.), EGR control can be resumed as quickly as possible (EGR valve control is returned to feedback control from forced reduction), so that acceleration performance can be further improved while suppressing the "NOx emission (integrated value)" to a level lower than that of the conventional system in FIG. 5.
●[第2の実施の形態の制御装置50の処理手順(図6)]
次に図6に示すフローチャートを用いて、第2の実施の形態における、制御装置50の処理手順の例について説明する。図6に示す第2の実施の形態のフローチャートは、図2に示す第1の実施の形態のフローチャートに対して、ステップS040が省略され、ステップS065の判定がステップS065Bの判定へと変更されている点が異なる。以下、相違点を主に説明する。なお、ステップS040が省略された点については、説明を省略する。
[Processing procedure of the
Next, an example of the processing procedure of the
ステップS065Bにて制御装置50は、実過給圧が実現可能目標過給圧(pimtrg_2)以上であるか否かを判定する。制御装置50は、実過給圧が実現可能目標過給圧(pimtrg_2)以上である場合(Yes)はステップS070へ処理を進め、そうでない場合(No)はステップS075へ処理を進める。
In step S065B, the
図2のステップS065では、実駆動エネルギー(etin)が実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)以上であるか否かを判定したが、図6のステップS065Bでは、実過給圧が実現可能目標過給圧(pimtrg_2)以上であるか否かを判定する。この場合、実駆動エネルギー(etin)や実現可能目標駆動エネルギー(etintrg)の算出が不要であるので、CPU51の処理負荷が軽減する。
In step S065 in FIG. 2, it was determined whether the actual drive energy (etin) was equal to or greater than the achievable target drive energy (etintrg), but in step S065B in FIG. 6, it is determined whether the actual boost pressure is equal to or greater than the achievable target boost pressure (pimtrg_2). In this case, since it is not necessary to calculate the actual drive energy (etin) or the achievable target drive energy (etintrg), the processing load on the
また、動作の例は、図4に示す第1の実施の形態と同様であり、時間T2の位置(「駆動エネルギー」における実駆動エネルギー≧実現可能目標駆動エネルギーの位置)が、「過給圧」における実過給圧≧実現可能目標過給圧の位置に変更されるが、ほぼ同じ位置となる。 The example of operation is similar to that of the first embodiment shown in FIG. 4, and the position at time T2 (the position where the actual driving energy in "driving energy" is greater than or equal to the achievable target driving energy) is changed to the position where the actual boost pressure in "boost pressure" is greater than or equal to the achievable target boost pressure, but is approximately the same position.
なお、図2に示す第1の実施の形態、及び図6に示す第2の実施の形態のステップS010~S030、ステップS045~S055の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、運転者からの加速要求の入力を含む内燃機関の運転状態において過給に関連する過給関連量に基づいて、内燃機関の新気吸気量が不足しない加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生していないと判定し、新気吸気量が不足する加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生したと判定する、新気補填加速要求発生判定部51A(図1参照)に相当している。
The control device 50 (CPU 51) which executes the processing of steps S010 to S030 and steps S045 to S055 in the first embodiment shown in FIG. 2 and the second embodiment shown in FIG. 6 corresponds to a fresh air compensation acceleration request
また、図2に示す第1の実施の形態、及び図6に示す第2の実施の形態のステップS035、(ステップS040)、ステップS060~S070の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、過給関連量に基づいて新気補填加速要求が終了したか否かを判定する、新気補填加速要求終了判定部51B(図1参照)に相当している。
The control device 50 (CPU 51) that executes the processing of steps S035 (step S040) and steps S060 to S070 in the first embodiment shown in FIG. 2 and the second embodiment shown in FIG. 6 corresponds to the fresh air refill acceleration request
また、図2に示す第1の実施の形態、及び図6に示す第2の実施の形態のステップS075~S090の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、新気補填加速要求が発生したと判定してから新気補填加速要求が終了したと判定するまでの新気補填加速要求期間の間、EGR弁の開度を強制的に減量する、新気補填加速要求時EGR減量部51C(図1参照)に相当している。 The control device 50 (CPU 51) that executes the processing of steps S075 to S090 in the first embodiment shown in FIG. 2 and the second embodiment shown in FIG. 6 corresponds to a fresh air refill acceleration request EGR reduction unit 51C (see FIG. 1) that forcibly reduces the opening of the EGR valve during the fresh air refill acceleration request period from when it is determined that a fresh air refill acceleration request has occurred until it is determined that the fresh air refill acceleration request has ended.
本発明の内燃機関システムの制御装置50は、本実施の形態で説明した構成、処理手順(フローチャート)等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
The
本実施の形態の説明では、新気補填加速要求が発生したか否かを、目標過給圧と実過給圧との過給圧偏差(pimdlt)の時間に対する変化量(Δpimdlt)に基づいて判定する例を説明したが、過給に関連するその他の過給関連量(例えば、要求新気量など)に基づいて判定するようにしてもよい。また本実施の形態の説明では、新気補填加速要求判定閾値C1の値を、運転状態に応じて変更する例を説明したが、新気補填加速要求判定閾値C1の値を定数としてもよい。 In the description of this embodiment, an example has been described in which whether or not a fresh air compensation acceleration request has occurred is determined based on the amount of change (Δpimdlt) over time in the boost pressure deviation (pimdlt) between the target boost pressure and the actual boost pressure, but the determination may also be based on other boost-related quantities (e.g., the required fresh air amount, etc.). In addition, in the description of this embodiment, an example has been described in which the value of the fresh air compensation acceleration request determination threshold C1 is changed depending on the operating state, but the value of the fresh air compensation acceleration request determination threshold C1 may also be a constant.
また、実現可能目標過給圧、実現可能目標駆動エネルギー、実駆動エネルギー、の算出方法は、本実施の形態にて説明した例に限定されず、どのように算出してもよい。また新気補填加速要求の終了の判定は、本実施の形態にて説明した判定方法に限定されるものではない。例えば、実過給圧が目標過給圧とほぼ一致した場合に、新気補填加速要求の終了を判定するようにしてもよい。 In addition, the method of calculating the achievable target boost pressure, achievable target drive energy, and actual drive energy is not limited to the example described in this embodiment, and may be calculated in any manner. Furthermore, the determination of the end of the fresh air compensation acceleration request is not limited to the determination method described in this embodiment. For example, the end of the fresh air compensation acceleration request may be determined when the actual boost pressure nearly matches the target boost pressure.
また本実施の形態の説明では、新気補填加速要求期間において新気補填加速要求が発生している期間ではEGR弁の開度を強制的に減量していく例を説明したが、この期間にてEGR弁の開度を全閉にするようにしてもよい。また新気補填加速要求期間における新気補填加速要求が発生していない期間では、EGR弁の開度を維持(保持)する例を説明したが、運転状態に応じて、緩やかに減量したり、緩やかに増量したり、するように制御してもよい。 In the description of this embodiment, an example has been given in which the opening of the EGR valve is forcibly reduced during the period in which a fresh air refill acceleration request is made during the fresh air refill acceleration request period, but the opening of the EGR valve may be fully closed during this period. Also, in the description of this embodiment, an example has been given in which the opening of the EGR valve is maintained (kept) during the period in which a fresh air refill acceleration request is not made during the fresh air refill acceleration request period, but the opening may be controlled to be gradually reduced or gradually increased depending on the operating conditions.
本実施の形態の説明では、可変ノズルを備えたターボ過給機を例として説明したが、ウエイストゲートバルブを備えたターボ過給機であってもよい。また、本実施の形態の説明では、過給機の例としてタービンとコンプレッサを有するターボ過給機(駆動エネルギーは排気エネルギー)を用いて説明したが、電動モータとコンプレッサを有する電動過給機(駆動エネルギーは電気エネルギー)や、スーパーチャージャ(駆動エネルギーはクランクシャフトの回転エネルギー)であってもよい。 In the description of this embodiment, a turbocharger with a variable nozzle has been used as an example, but a turbocharger with a wastegate valve may also be used. Also, in the description of this embodiment, a turbocharger with a turbine and compressor (driving energy is exhaust energy) has been used as an example of a supercharger, but an electric supercharger with an electric motor and compressor (driving energy is electrical energy) or a supercharger (driving energy is the rotational energy of the crankshaft) may also be used.
また、本発明の内燃機関の制御装置は、ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンにも適用することが可能である。 In addition, the internal combustion engine control device of the present invention is not limited to diesel engines, but can also be applied to gasoline engines.
また、以上(≧)、以下(≦)、より大きい(>)、未満(より小さい)(<)等は、等号を含んでも含まなくてもよい。 In addition, terms such as greater than or equal to (≧), less than or equal to (≦), larger than (>), and less than (<), may or may not include an equal sign.
1 内燃機関システム
10 内燃機関
11A、11B 吸気管
11C 吸気マニホルド
12A 排気マニホルド
12B、12C 排気管
13 EGR配管
13B バイパス配管
14 EGR弁
14B 調整弁
15 EGRクーラ
16 インタークーラ
21 吸気量検出装置
22A クランク角度検出装置
22B カム角度検出装置
23 大気圧検出装置
24A コンプレッサ上流圧力検出装置
24B コンプレッサ下流圧力検出装置
24C 過給圧検出装置
25 アクセルペダル踏込量検出装置
26A タービン上流圧力検出装置
26B タービン下流圧力検出装置
26C 排気マニホルド圧力検出装置
27 車速検出装置
28A、28B 吸気温度検出装置
28C クーラント温度検出装置
29 排気温度検出装置
29AF 空燃比検出装置
30 ターボ過給機
31 ノズル駆動装置
32 ノズル閉度検出装置
33 可変ノズル
35 コンプレッサ
36 タービン
41 コモンレール
43A~43D インジェクタ
45A~45D シリンダ
47 スロットル装置
47S スロットル開度検出装置
47V スロットル弁
50 制御装置
51 CPU
51A 新気補填加速要求発生判定部
51B 新気補填加速要求終了判定部
51C 新気補填加速要求時EGR減量部
52 RAM
53 記憶装置
54 タイマ
61 排気浄化装置
72 燃料ポンプ
73 燃料圧力検出装置
Tacc1 加速期間
Tair 新気補填加速要求期間
REFERENCE SIGNS LIST 1 internal
51A: fresh air supplement acceleration request occurrence determination unit; 51B: fresh air supplement acceleration request end determination unit; 51C: fresh air supplement acceleration request time EGR reduction unit;
53
Claims (8)
前記内燃機関システムは、
内燃機関と、
前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気に戻すEGR量を調整するEGR弁と、
前記内燃機関の吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関の運転状態を検出して前記運転状態に基づいて前記内燃機関を制御する前記制御装置と、
を有しており、
前記制御装置は、
運転者からの加速要求の入力を含む前記内燃機関の前記運転状態において過給に関連する過給関連量に基づいて、前記内燃機関の新気吸気量が不足しない加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生していないと判定し、前記新気吸気量が不足する加速要求であると判定した場合は前記新気補填加速要求が発生したと判定する、新気補填加速要求発生判定部と、
前記過給関連量に基づいて、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後、加速要求が終了したか否かを判定する、新気補填加速要求終了判定部と、
前記新気補填加速要求が発生したと判定してから加速要求が終了したと判定するまでの新気補填加速要求期間の間、前記EGR弁の開度を強制的に減量する新気補填加速要求時EGR減量部と、
を有し、
前記制御装置は、
前記新気補填加速要求発生判定部にて前記過給関連量に基づいて前記新気吸気量が不足する加速要求であるか否かを判定する際、
前記運転状態に基づいて算出した目標とするべき前記内燃機関の過給圧である目標過給圧から、実際の前記内燃機関の過給圧である実過給圧を減算した過給圧偏差を求め、
時間に対する前記過給圧偏差の変動量であって今回の前記過給圧偏差から前回の前記過給圧偏差を減算した前記変動量が、新気補填加速要求判定閾値以上となった場合に前記新気吸気量が不足する加速要求である前記新気補填加速要求が発生したと判定する、
内燃機関システムの制御装置。 A control device for an internal combustion engine system,
The internal combustion engine system includes:
An internal combustion engine;
an EGR valve that adjusts an EGR amount that returns a portion of the exhaust gas of the internal combustion engine to an intake air of the internal combustion engine;
A supercharger that supercharges the intake air of the internal combustion engine;
a control device that detects an operating state of the internal combustion engine and controls the internal combustion engine based on the operating state;
It has
The control device includes:
a fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit that determines that a fresh air compensation acceleration request has not occurred when it is determined that the acceleration request is one in which the fresh air intake amount of the internal combustion engine is not insufficient based on a supercharging-related amount related to supercharging in the operating state of the internal combustion engine including an input of an acceleration request from a driver, and determines that the fresh air compensation acceleration request has occurred when it is determined that the acceleration request is one in which the fresh air intake amount is insufficient;
a fresh air compensation acceleration request end determination unit that determines whether or not the acceleration request has ended after transitioning from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient based on the supercharging-related amount;
an EGR amount reducing unit at the time of fresh air compensation acceleration request, which forcibly reduces an opening degree of the EGR valve during a fresh air compensation acceleration request period from when it is determined that the fresh air compensation acceleration request has occurred until when it is determined that the acceleration request has ended;
having
The control device includes:
when the fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit determines whether or not the acceleration request is one in which the fresh air intake amount is insufficient based on the supercharging-related amount,
A boost pressure deviation is calculated by subtracting an actual boost pressure, which is an actual boost pressure of the internal combustion engine, from a target boost pressure, which is a target boost pressure of the internal combustion engine calculated based on the operating state;
a fresh air compensation acceleration request is determined to have occurred when a fluctuation amount of the supercharging pressure deviation with respect to time, the fluctuation amount being obtained by subtracting the previous supercharging pressure deviation from the current supercharging pressure deviation, becomes equal to or greater than a fresh air compensation acceleration request determination threshold value;
A control device for an internal combustion engine system.
前記制御装置は、
前記新気補填加速要求発生判定部にて、前記運転状態に基づいて前記新気補填加速要求判定閾値を算出する、
内燃機関システムの制御装置。 2. The control device for an internal combustion engine system according to claim 1,
The control device includes:
The fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit calculates the fresh air compensation acceleration request determination threshold value based on the operating state.
A control device for an internal combustion engine system.
前記制御装置は、
前記新気補填加速要求終了判定部にて加速要求が終了したか否かを判定する際、
前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給圧である実現可能目標過給圧を、前記運転状態に応じた前記実現可能目標過給圧を設定したマップと前記運転状態に基づいて算出、または、前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、
実際の前記内燃機関の過給圧である実過給圧が前記実現可能目標過給圧以上となった場合に加速要求が終了したと判定する、
あるいは、
前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給圧である実現可能目標過給圧を、前記運転状態に応じた前記実現可能目標過給圧を設定したマップと前記運転状態に基づいて算出、または、前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、
過給圧を前記実現可能目標過給圧とするために前記過給機への投入が必要と予測される過給機駆動エネルギーであって前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給機駆動エネルギーである実現可能目標駆動エネルギーを、過給圧と前記運転状態に応じた前記過給機駆動エネルギーを設定したマップと前記実現可能目標過給圧と前記運転状態に基づいて算出、または、前記実現可能目標過給圧と前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、
実際に前記過給機に投入されている過給機駆動エネルギーである実駆動エネルギーであって前記運転状態の各パラメータを用いて算出した前記実駆動エネルギーが前記実現可能目標駆動エネルギー以上となった場合に加速要求が終了したと判定する、
内燃機関システムの制御装置。 The control device for an internal combustion engine system according to claim 1 or 2,
The control device includes:
When the fresh air supplement acceleration request end determination unit determines whether the acceleration request has ended,
a realizable target supercharging pressure, which is a supercharging pressure for determining the end of an acceleration request after transition from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient , is calculated based on the operating state and a map in which the realizable target supercharging pressure corresponding to the operating state is set, or is calculated using each parameter of the operating state;
determining that the acceleration request has ended when an actual boost pressure, which is an actual boost pressure of the internal combustion engine, becomes equal to or higher than the feasible target boost pressure;
or,
a realizable target supercharging pressure, which is a supercharging pressure for determining the end of an acceleration request after transition from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient , is calculated based on the operating state and a map in which the realizable target supercharging pressure corresponding to the operating state is set, or is calculated using each parameter of the operating state;
calculating a realizable target drive energy, which is a supercharger drive energy predicted to be required to be input to the supercharger in order to set the supercharging pressure to the realizable target supercharging pressure, and which is for determining the end of an acceleration request after transition from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient, based on a map in which the supercharger drive energy corresponding to the supercharging pressure and the operating state is set, the realizable target supercharging pressure, and the operating state, or by using each parameter of the realizable target supercharging pressure and the operating state;
determining that the acceleration request has ended when actual driving energy, which is supercharger driving energy actually input to the supercharger and is calculated using each parameter of the operating state, becomes equal to or greater than the feasible target driving energy;
A control device for an internal combustion engine system.
前記制御装置は、
前記新気補填加速要求時EGR減量部にて、前記新気補填加速要求期間において前記新気吸気量が不足する加速要求の期間では、前記EGR弁の開度を前記運転状態に応じて減量する、
内燃機関システムの制御装置。 The control device for an internal combustion engine system according to any one of claims 1 to 3,
The control device includes:
the fresh air compensation acceleration request time EGR amount reducing unit reduces an opening degree of the EGR valve in accordance with the operating state during an acceleration request period in which the fresh air intake amount is insufficient during the fresh air compensation acceleration request period;
A control device for an internal combustion engine system.
前記制御装置は、
前記新気補填加速要求時EGR減量部にて、前記新気補填加速要求期間において前記新気吸気量が不足しない加速要求の期間では、前記新気吸気量が不足する加速要求の期間で減量した前記EGR弁の開度を維持する、
内燃機関システムの制御装置。 The control device for an internal combustion engine system according to any one of claims 1 to 4,
The control device includes:
the fresh air compensation acceleration request time EGR amount reducing unit maintains the opening degree of the EGR valve that was reduced during the acceleration request period in which the fresh air intake amount is insufficient during the fresh air compensation acceleration request period in which the acceleration request period in which the fresh air intake amount is not insufficient.
A control device for an internal combustion engine system.
前記内燃機関システムは、
内燃機関と、
前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気に戻すEGR量を調整するEGR弁と、
前記内燃機関の吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関の運転状態を検出して前記運転状態に基づいて前記内燃機関を制御する前記制御装置と、
を有しており、
前記制御装置は、
運転者からの加速要求の入力を含む前記内燃機関の前記運転状態において過給に関連する過給関連量に基づいて、前記内燃機関の新気吸気量が不足しない加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生していないと判定し、前記新気吸気量が不足する加速要求であると判定した場合は前記新気補填加速要求が発生したと判定する、新気補填加速要求発生判定部と、
前記過給関連量に基づいて、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後、加速要求が終了したか否かを判定する、新気補填加速要求終了判定部と、
前記新気補填加速要求が発生したと判定してから加速要求が終了したと判定するまでの新気補填加速要求期間の間、前記EGR弁の開度を強制的に減量する新気補填加速要求時EGR減量部と、
を有し、
前記制御装置は、
前記新気補填加速要求終了判定部にて加速要求が終了したか否かを判定する際、
前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給圧である実現可能目標過給圧を、前記運転状態に応じた前記実現可能目標過給圧を設定したマップと前記運転状態に基づいて算出、または、前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、
実際の前記内燃機関の過給圧である実過給圧が前記実現可能目標過給圧以上となった場合に加速要求が終了したと判定する、
あるいは、
前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給圧である実現可能目標過給圧を、前記運転状態に応じた前記実現可能目標過給圧を設定したマップと前記運転状態に基づいて算出、または、前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、
過給圧を前記実現可能目標過給圧とするために前記過給機への投入が必要と予測される過給機駆動エネルギーであって前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後の加速要求の終了を判定するための過給機駆動エネルギーである実現可能目標駆動エネルギーを、過給圧と前記運転状態に応じた前記過給機駆動エネルギーを設定したマップと前記実現可能目標過給圧と前記運転状態に基づいて算出、または、前記実現可能目標過給圧と前記運転状態の各パラメータを用いて算出し、
実際に前記過給機に投入されている過給機駆動エネルギーである実駆動エネルギーであって前記運転状態の各パラメータを用いて算出した前記実駆動エネルギーが前記実現可能目標駆動エネルギー以上となった場合に加速要求が終了したと判定する、
内燃機関システムの制御装置。 A control device for an internal combustion engine system,
The internal combustion engine system includes:
An internal combustion engine;
an EGR valve that adjusts an EGR amount that returns a portion of the exhaust gas of the internal combustion engine to an intake air of the internal combustion engine;
A supercharger that supercharges the intake air of the internal combustion engine;
a control device that detects an operating state of the internal combustion engine and controls the internal combustion engine based on the operating state;
It has
The control device includes:
a fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit that determines that a fresh air compensation acceleration request has not occurred when it is determined that the acceleration request is one in which the fresh air intake amount of the internal combustion engine is not insufficient based on a supercharging-related amount related to supercharging in the operating state of the internal combustion engine including an input of an acceleration request from a driver, and determines that the fresh air compensation acceleration request has occurred when it is determined that the acceleration request is one in which the fresh air intake amount is insufficient;
a fresh air compensation acceleration request end determination unit that determines whether or not the acceleration request has ended after transitioning from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient based on the supercharging-related amount;
an EGR amount reducing unit at the time of fresh air compensation acceleration request, which forcibly reduces an opening degree of the EGR valve during a fresh air compensation acceleration request period from when it is determined that the fresh air compensation acceleration request has occurred until when it is determined that the acceleration request has ended;
having
The control device includes:
When the fresh air supplement acceleration request end determination unit determines whether the acceleration request has ended,
a realizable target supercharging pressure, which is a supercharging pressure for determining the end of an acceleration request after transition from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient , is calculated based on the operating state and a map in which the realizable target supercharging pressure corresponding to the operating state is set, or is calculated using each parameter of the operating state;
determining that the acceleration request has ended when an actual boost pressure, which is an actual boost pressure of the internal combustion engine, becomes equal to or higher than the feasible target boost pressure;
or,
a realizable target supercharging pressure, which is a supercharging pressure for determining the end of an acceleration request after transition from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient , is calculated based on the operating state and a map in which the realizable target supercharging pressure corresponding to the operating state is set, or is calculated using each parameter of the operating state;
calculating a realizable target drive energy, which is a supercharger drive energy predicted to be required to be input to the supercharger in order to set the supercharging pressure to the realizable target supercharging pressure, and which is for determining the end of an acceleration request after transition from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient, based on a map in which the supercharger drive energy corresponding to the supercharging pressure and the operating state is set, the realizable target supercharging pressure, and the operating state, or by using each parameter of the realizable target supercharging pressure and the operating state;
determining that the acceleration request has ended when actual driving energy, which is supercharger driving energy actually input to the supercharger and is calculated using each parameter of the operating state, becomes equal to or greater than the feasible target driving energy;
A control device for an internal combustion engine system.
前記内燃機関システムは、
内燃機関と、
前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気に戻すEGR量を調整するEGR弁と、
前記内燃機関の吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関の運転状態を検出して前記運転状態に基づいて前記内燃機関を制御する前記制御装置と、
を有しており、
前記制御装置は、
運転者からの加速要求の入力を含む前記内燃機関の前記運転状態において過給に関連する過給関連量に基づいて、前記内燃機関の新気吸気量が不足しない加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生していないと判定し、前記新気吸気量が不足する加速要求であると判定した場合は前記新気補填加速要求が発生したと判定する、新気補填加速要求発生判定部と、
前記過給関連量に基づいて、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後、加速要求が終了したか否かを判定する、新気補填加速要求終了判定部と、
前記新気補填加速要求が発生したと判定してから加速要求が終了したと判定するまでの新気補填加速要求期間の間、前記EGR弁の開度を強制的に減量する新気補填加速要求時EGR減量部と、
を有し、
前記制御装置は、
前記新気補填加速要求時EGR減量部にて、前記新気補填加速要求期間において前記新気吸気量が不足する加速要求の期間では、前記EGR弁の開度を前記運転状態に応じて減量する、
内燃機関システムの制御装置。 A control device for an internal combustion engine system,
The internal combustion engine system includes:
An internal combustion engine;
an EGR valve that adjusts an EGR amount that returns a portion of the exhaust gas of the internal combustion engine to an intake air of the internal combustion engine;
A supercharger that supercharges the intake air of the internal combustion engine;
a control device that detects an operating state of the internal combustion engine and controls the internal combustion engine based on the operating state;
It has
The control device includes:
a fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit that determines that a fresh air compensation acceleration request has not occurred when it is determined that the acceleration request is one in which the fresh air intake amount of the internal combustion engine is not insufficient based on a supercharging-related amount related to supercharging in the operating state of the internal combustion engine including an input of an acceleration request from a driver, and determines that the fresh air compensation acceleration request has occurred when it is determined that the acceleration request is one in which the fresh air intake amount is insufficient;
a fresh air compensation acceleration request end determination unit that determines whether or not the acceleration request has ended after transitioning from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient based on the supercharging-related amount;
an EGR amount reducing unit at the time of fresh air compensation acceleration request, which forcibly reduces an opening degree of the EGR valve during a fresh air compensation acceleration request period from when it is determined that the fresh air compensation acceleration request has occurred until when it is determined that the acceleration request has ended;
having
The control device includes:
the fresh air compensation acceleration request time EGR amount reducing unit reduces an opening degree of the EGR valve in accordance with the operating state during an acceleration request period in which the fresh air intake amount is insufficient during the fresh air compensation acceleration request period;
A control device for an internal combustion engine system.
前記内燃機関システムは、
内燃機関と、
前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気に戻すEGR量を調整するEGR弁と、
前記内燃機関の吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関の運転状態を検出して前記運転状態に基づいて前記内燃機関を制御する前記制御装置と、
を有しており、
前記制御装置は、
運転者からの加速要求の入力を含む前記内燃機関の前記運転状態において過給に関連する過給関連量に基づいて、前記内燃機関の新気吸気量が不足しない加速要求であると判定した場合は新気補填加速要求が発生していないと判定し、前記新気吸気量が不足する加速要求であると判定した場合は前記新気補填加速要求が発生したと判定する、新気補填加速要求発生判定部と、
前記過給関連量に基づいて、前記新気吸気量が不足する加速要求の後に前記新気吸気量が不足しない加速要求へ移行した後、加速要求が終了したか否かを判定する、新気補填加速要求終了判定部と、
前記新気補填加速要求が発生したと判定してから加速要求が終了したと判定するまでの新気補填加速要求期間の間、前記EGR弁の開度を強制的に減量する新気補填加速要求時EGR減量部と、
を有し、
前記制御装置は、
前記新気補填加速要求時EGR減量部にて、前記新気補填加速要求期間において前記新気吸気量が不足しない加速要求の期間では、前記新気吸気量が不足する加速要求の期間で減量した前記EGR弁の開度を維持する、
内燃機関システムの制御装置。 A control device for an internal combustion engine system,
The internal combustion engine system includes:
An internal combustion engine;
an EGR valve that adjusts an EGR amount that returns a portion of the exhaust gas of the internal combustion engine to an intake air of the internal combustion engine;
A supercharger that supercharges the intake air of the internal combustion engine;
a control device that detects an operating state of the internal combustion engine and controls the internal combustion engine based on the operating state;
It has
The control device includes:
a fresh air compensation acceleration request occurrence determination unit that determines that a fresh air compensation acceleration request has not occurred when it is determined that the acceleration request is one in which the fresh air intake amount of the internal combustion engine is not insufficient based on a supercharging-related amount related to supercharging in the operating state of the internal combustion engine including an input of an acceleration request from a driver, and determines that the fresh air compensation acceleration request has occurred when it is determined that the acceleration request is one in which the fresh air intake amount is insufficient;
a fresh air compensation acceleration request end determination unit that determines whether or not the acceleration request has ended after transitioning from an acceleration request in which the fresh air intake amount is insufficient to an acceleration request in which the fresh air intake amount is not insufficient based on the supercharging-related amount;
an EGR amount reducing unit at the time of fresh air compensation acceleration request, which forcibly reduces an opening degree of the EGR valve during a fresh air compensation acceleration request period from when it is determined that the fresh air compensation acceleration request has occurred until when it is determined that the acceleration request has ended;
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