(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気通路にターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させる可変翼を備えるとともに、排気通路における上記可変翼の上流と吸気通路とを排気還流通路により連通し、この排気還流通路に排気還流量を調節する排気還流弁を介設したターボ過給機付のディーゼルエンジンにおいて、
ターボ過給機のコンプレッサより下流の吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出手段と、
この吸気圧力検出手段により検出される圧力が目標吸気圧となるように可変翼を制御する過給圧フィードバック制御手段と、
目標吸気圧が急減する過渡運転時に上記可変翼の開方向の動作を抑制する抑制手段とを備え、
さらに、吸気通路における排気還流通路接続個所の上流に吸気絞り弁を設け、この吸気絞り弁より下流に吸気圧力検出手段を配置するとともに、
上記抑制手段は、排気還流が行われる運転領域で、目標吸気圧が急減する過渡運転時に上記吸気絞り弁を絞るようにしたことを特徴とするターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項２】
抑制手段は、目標吸気圧が急減する過渡運転時に、吸気絞り弁を絞るとともに排気還流弁の開度を大きくするように制御することを特徴とする請求項１記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項３】
吸気通路における過給機のコンプレッサの下流にインタークーラを設けるとともに、このインタークーラの下流に吸気絞り弁を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項４】
吸気絞り弁を、吸気通路におけるサージタンクの下流に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項５】
ディーゼルエンジンの排気通路にターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させる可変翼を備えるとともに、排気通路における上記可変翼の上流と吸気通路とを排気還流通路により連通し、この排気還流通路に排気還流量を調節する排気還流弁を介設したターボ過給機付のディーゼルエンジンにおいて、
ターボ過給機のコンプレッサより下流の吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出手段と、
この吸気圧力検出手段により検出される圧力が目標吸気圧となるように可変翼を制御する過給圧フィードバック制御手段と、
目標吸気圧が急減する過渡運転時に、過給圧フィードバック制御による可変翼の制御量の変化を制限することにより上記可変翼の開方向の動作を抑制する抑制手段とを備え、
過給圧フィードバック制御手段は、吸気圧力検出手段により検出される圧力と目標吸気圧との偏差に基づいて演算される制御量により可変翼を制御し、
抑制手段は、上記偏差について不感帯を設定し、上記偏差が不感帯の範囲内にあれば過給圧フィードバック制御手段によるフィードバック制御を停止するようになっており、その不感帯の幅は低負荷ほど大きく設定されていることを特徴とするターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項６】
抑制手段は、少なくとも目標吸気圧が急減する過渡運転時に、少なくとも可変翼開方向への制御量の変化に対してガード値を設定し、上記制御量がガード値を超えないように制限することを特徴とする請求項５記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項７】
抑制手段は、運転状態に応じた制御量の許容範囲を設定して、上記制御量の演算値が許容範囲から逸脱したときに、ガード値に相当する許容範囲の限界値を制御量とすることを特徴とする請求項６記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項８】
排気還流が行われる運転領域で、空燃比が目標空燃比となるように排気還流弁を制御する排気還流弁制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか1項に記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項９】
目標吸気圧が急減する過渡運転時は、加速運転から定常運転もしくは減速運転への移行時であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか1項に記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項１０】
目標吸気圧が急減する過渡運転時は、エンジンに連結された変速機の変速時であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか1項に記載のターボ過給機付エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載されるターボ過給機付エンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平８−３３８３１８号公報に示されるように、ディーゼルエンジンの排気ガスを吸気通路内に還流させるＥＧＲ通路（排気還流通路）と、このＥＧＲ通路に設けられて上記排気還流量を調節するＥＧＲ弁（排気還流弁）とを有するディーゼルエンジン用排気還流装置において、ＮＯｘを低減しつつスモークの発生を抑制すべく、空気過剰率（空燃比）の目標値を定め、これと検出値との偏差をなくすように、上記ＥＧＲ弁を制御することが行われている。
【０００３】
また、例えば特開平１０−４７０７０号公報に示されるように、ターボ過給機のタービンに対して排気流通面積を変化させる可変翼を設けることにより、運転状態に応じて過給状態を制御し得るようにしたターボ過給機付エンジンも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような可変翼を備えたターボ過給機付エンジンにおいて、過給圧をコントロールする制御方法としては、過給機下流の吸気通路に設けた吸気圧力センサにより実吸気圧を検出するとともに、運転状態に応じて目標吸気圧を設定し、この目標吸気圧と実吸気圧との偏差に応じて上記可変翼の開度を制御するための制御量を求め、その制御量を可変翼の駆動手段に出力することにより、実吸気圧が目標吸気圧になるように可変翼をフィードバック制御することが考えられている。
【０００５】
ところが、このように吸気圧に応じて可変翼をフィードバック制御する場合、特に上記排気還流装置を備えたエンジンにおいては次のような問題が残されている。
【０００６】
すなわち、実吸気圧が目標吸気圧となるように制御されている状態において、例えば加速運転から減速運転に移行する過渡運転時には、負荷の低下に伴い目標吸気圧が急減するが、実吸気圧の低下には応答遅れがあるため、実吸気圧と目標吸気圧との偏差が大きくなり、この偏差に応じた過給圧フィードバック制御により上記可変翼が全開もしくはそれに近い開度に開かれる。
【０００７】
一方、排気還流装置においては、運転状態が低負荷側に移行するに伴いＥＧＲ量を多くするようにＥＧＲ弁の開度が調整されるが、可変翼が全開もしくはそれに近い開度に開かれることにより、排気圧が低下し、排気圧と吸気圧との差圧が小さくなるため、排気系から吸気系へ排気ガスを導出する作用が阻害される。従って、上記過渡運転時に排気還流量が不足してＮＯｘ低減効果が不充分となる。
【０００８】
さらに、減速運転等への移行時に上記のように可変翼が大きく開かれると、過給効率が低下するため、この状態からの再加速時に吸気圧の上昇が遅れ、加速性能が悪くなるといった問題もある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、実吸気圧が目標吸気圧となるように制御されている状態において目標吸気圧が急減する過渡運転時に、排気還流量が不足することを防止してＮＯｘ低減効果を良好に保つことができ、かつ、再加速時の加速性能を向上することができるターボ過給機付エンジンの制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ディーゼルエンジンの排気通路にターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させる可変翼を備えるとともに、排気通路における上記可変翼の上流と吸気通路とを排気還流通路により連通し、この排気還流通路に排気還流量を調節する排気還流弁を介設したターボ過給機付のディーゼルエンジンにおいて、ターボ過給機のコンプレッサより下流の吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出手段と、この吸気圧力検出手段により検出される圧力が目標吸気圧となるように可変翼を制御する過給圧フィードバック制御手段と、目標吸気圧が急減する過渡運転時に上記可変翼の開方向の動作を抑制する抑制手段とを備え、さらに、吸気通路における排気還流通路接続個所の上流に吸気絞り弁を設け、この吸気絞り弁より下流に吸気圧力検出手段を配置するとともに、上記抑制手段は、排気還流が行われる運転領域で、目標吸気圧が急減する過渡運転時に上記吸気絞り弁を絞るようにしたものである。
【００１１】
この構成によると、排気還流が行われる運転領域で、目標吸気圧が急減する過渡運転時に、目標吸気圧の変化に対し実吸気圧の変化が遅れることにより過給圧フィードバック制御手段による制御では上記可変翼が大きく開かれる傾向があるのに対し、上記抑制手段により可変翼の開方向の動作が抑制される。つまり吸気圧力検出手段で検出される吸気圧が低下して、目標吸気圧との偏差が小さくなることにより、過給圧フィードバック制御手段によって制御される可変翼の開方向の動作が抑制されることとなる。このため、排気還流通路に作用する排気圧が低くなりすぎることが避けられ、排気系から吸気系への排気ガス導出作用が良好に保たれる。
【００１４】
上記抑制手段は、目標吸気圧が急減する過渡運転時に、吸気絞り弁を絞るとともに排気還流弁の開度を大きくするように制御すること（請求項２）が好ましく、こうすることにより上記過渡運転時に排気還流量が充分に確保される。
【００１５】
上記吸気絞り弁は、吸気通路における過給機のコンプレッサの下流にインタークーラが設けられているエンジンにあってはこのインタークーラの下流に配置すること（請求項３）が好ましく、このようにすれば、吸気絞り弁より下流にインタークーラが存在する場合と比べ、吸気絞り弁下流の吸気通路の容量が小さくなるので、吸気絞り弁を絞ることに伴う吸気絞り弁下流の吸気圧の低下が速められる。
【００１６】
さらに、吸気絞り弁を、吸気通路におけるサージタンクの下流に設ければ（請求項４）、吸気絞り弁下流の吸気通路の容量がより小さくなり、吸気絞り弁を絞ることに伴う吸気絞り弁下流の吸気圧の低下が一層速められる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、ディーゼルエンジンの排気通路にターボ過給機のタービンへの排気流通面積を変化させる可変翼を備えるとともに、排気通路における上記可変翼の上流と吸気通路とを排気還流通路により連通し、この排気還流通路に排気還流量を調節する排気還流弁を介設したターボ過給機付のディーゼルエンジンにおいて、ターボ過給機のコンプレッサより下流の吸気圧力状態を検出する吸気圧力検出手段と、この吸気圧力検出手段により検出される圧力が目標吸気圧となるように可変翼を制御する過給圧フィードバック制御手段と、目標吸気圧が急減する過渡運転時に、過給圧フィードバック制御による可変翼の制御量の変化を制限することにより上記可変翼の開方向の動作を抑制する抑制手段とを備え、過給圧フィードバック制御手段は、吸気圧力検出手段により検出される圧力と目標吸気圧との偏差に基づいて演算される制御量により可変翼を制御し、抑制手段は、上記偏差について不感帯を設定し、上記偏差が不感帯の範囲内にあれば過給圧フィードバック制御手段によるフィードバック制御を停止するようになっており、その不感帯の幅は低負荷ほど大きく設定されているものである。
【００１８】
この構成によると、過渡運転時であって運転状態が低負荷側に移行するような場合、上記不感帯の範囲が大きくされ、上記偏差がこの不感帯内にあればフィードバック制御が停止されることで可変翼の動作が抑制される。
【００１９】
この発明において、上記抑制手段は、さらに、少なくとも目標吸気圧が急減する過渡運転時に、少なくとも可変翼開方向への制御量の変化に対してガード値を設定し、上記制御量がガード値を超えないように制限するようになっていることが好ましい（請求項６）。このようにする場合、過給圧フィードバック制御手段は、吸気圧力検出手段により検出される圧力と目標吸気圧との偏差に基づいて演算される制御量により可変翼を制御し、抑制手段は、運転状態に応じた制御量の許容範囲を設定して、上記制御量の演算値が許容範囲から逸脱したときに、ガード値に相当する許容範囲の限界値を制御量とすればよい（請求項７）。
【００２０】
このようにすれば、可変翼の開方向の動作が上記ガード値に対応する開度までに抑制される。
【００２４】
また、排気還流が行われる運転領域で、空燃比が目標空燃比となるように排気還流弁を制御する排気還流弁制御手段を備えていること（請求項８）が好ましい。このようにすれば、ＮＯｘやスモークの低減に適した空燃比が得られるように排気還流量が制御される。そして、過渡運転時に上記可変翼の開方向の動作が抑制されて、排気還流通路に作用する排気圧が低くなりすぎることが避けられることにより、過渡運転時にも排気還流量の制御が良好に行われる。
【００２５】
なお、目標吸気圧が急減する過渡運転時は、例えば、加速運転から定常運転もしくは減速運転への移行時である（請求項９）。あるいはまた、エンジンに連結された変速機の変速時である（請求項１０）。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る制御装置を備えたターボ過給機付エンジンの実施形態を示している。図示のエンジンはディーゼルエンジンであり、そのエンジン本体１には吸気通路２及び排気通路３が接続されている。また、このエンジンにはターボ過給機５が装備され、このターボ過給機５は、吸気通路２に設けられたコンプレッサ６と、コンプレッサ６を排気エネルギーにより駆動するために排気通路３に設けられたタービン７とを備えるとともに、後述のような可変翼８を具備している。さらにこのエンジンには、排気通路３と吸気通路２とを連通するＥＧＲ通路１１と、このＥＧＲ通路１１に介設されたＥＧＲ弁（排気還流弁）１２とを有するＥＧＲ装置（排気還流装置）が設けられている。
【００２７】
エンジン各部の構造を具体的に説明すると、エンジン本体１の各シリンダ１４には燃焼室内に燃料を噴射する多噴口の燃料噴射弁１５が配設されている。これらの燃料噴射弁１５の燃料入口側は分配通路１６を介してコモンレール（共通管）１７に接続され、このコモンレール１７が燃料噴射ポンプ１８に接続されており、燃料噴射ポンプ１８から送給された燃料がコモンレール１７で蓄圧された上で各燃料噴射弁１５に送られるようになっている。各燃料噴射弁１５は、制御信号に応じて燃料噴射時間及び噴射時期の制御が可能な構造となっている。各燃料噴射弁１５の燃料出口側はリターン通路１９に接続されている。
【００２８】
上記吸気通路２には、その上流側から順にエアフローセンサ２１と、ターボ過給機５のコンプレッサ６と、インタークーラ２２と、吸気絞り弁２３と、サージタンク２４とが配設されるとともに、サージタンク２４に吸気圧力センサ（吸気圧力検出手段）２５が設けられている。
【００２９】
上記吸気絞り弁２３は、特定運転領域でＥＧＲ導入促進等のため吸気通路２を絞るものであり、負圧応動式のアクチュエータ２３ａにより駆動されるようになっている。このアクチュエータ２３ａは電磁弁２６Ａを介してバキュームポンプ２７に接続されており、上記電磁弁２６Ａがデューティ制御されることでアクチュエータ２３ａに対する負圧と大気圧との導入割合が調整され、これにより吸気絞り弁２３の開度が制御されるようになっている。
【００３０】
また、上記排気通路３には、ターボ過給機５のタービン７と、触媒コンバータ２８とが配設されている。
【００３１】
上記ターボ過給機５は、図２に示すようにタービン７の周囲にノズルを形成する多数の可変翼８を備えたＶＧＴ（バリアブルジオメトリーターボ）からなっている。すなわち、このターボ過給機５（以下、ＶＧＴ５と呼ぶ）は、可変翼８の角度調節により、図２（ａ）に示す全閉（流通面積最小）から図２（ｂ）に示す全開（流通面積最大）までにわたり可変翼８の開度つまりノズル開口面積（タービンへの排気流通面積）が可変となり、これによってタービン効率が制御されるように構成されている。
【００３２】
図１中に示すように上記可変翼８は負圧応動式のアクチュエータ８ａにより駆動され、このアクチュエータ８ａは電磁弁２６Ｂを介してバキュームポンプ２７に接続されている。そして、上記電磁弁２６Ｂがデューティ制御されることでアクチュエータ８ａに対する負圧と大気圧との導入割合が調整され、これによりＶＧＴ５の可変翼開度が制御されるようになっている。
【００３３】
また、上記ＥＧＲ通路１１は、その一端部が排気通路３におけるタービン７の上流側、例えば排気マニフォールドの集合部に接続されるとともに、他端部が上記吸気通路２における吸気絞り弁２３の下流側、例えばサージタンク２４もしくはその上流に接続されている。このＥＧＲ通路１１に介設されたＥＧＲ弁１２は、デューティ制御可能な電磁弁２６Ｃを介してバキュームポンプ２７に接続され、上記電磁弁２６Ｃがデューティ制御されることでＥＧＲ弁１２の負圧室に対する負圧と大気圧との導入割合が調整され、これによりＥＧＲ弁１２の開度が制御されるようになっている。
【００３４】
上記燃料噴射弁１５及び上記各電磁弁２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃにはコントロールユニット（ＥＣＵ）３０から制御信号が出力される。このＥＣＵ３０には、上記エアフローセンサ２１及び吸気圧力センサ２５からの信号が入力され、さらに、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３１、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ３２、上記コモンレール１７内の燃料圧力を検出するコモンレール圧力センサ３３等からの信号も入力されるようになっている。
【００３５】
そして、上記ＥＣＵ３０から燃料噴射弁１５に出力される制御信号により燃料噴射弁１５からの燃料噴射量及び噴射時期が制御され、また電磁弁２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに出力される制御信号（デューティ信号）により吸気絞り弁２３、ＶＧＴ５の可変翼８及びＥＧＲ弁１２がそれぞれ制御されるようになっている。
【００３６】
上記ＥＣＵ３０は、図３に示すように、燃料噴射弁１５の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段３５と、コモンレール１７内の燃料圧力を制御するコモンレール圧制御手段３６と、ＥＧＲ弁１２を制御するＥＧＲ制御手段（排気還流弁制御手段）４１と、ＶＧＴ５の可変翼開度を制御することによって過給圧を制御する過給圧フィードバック制御手段４２と、吸気絞り弁２３を制御する吸気絞り弁制御手段４３とを有している。
【００３７】
上記燃料噴射量制御手段３５は、アクセル開度センサ３１によって検出されたアクセル開度Ａｃｃｅｌと、エンジン回転数検出手段５１によってクランク角信号の周期の計測等により検出されたエンジン回転数Ｎｅとに基づき、予め設定されたマップ３７からエンジンの目標トルクＴｒｑｓｏｌを読み出すとともに、この目標トルクＴｒｑｓｏｌと、エンジン回転数Ｎｅと、上記エアフローセンサ２１によって検出された実新気量ＦＡｉｒとに基づき、予め設定された三次元マップ３８から目標燃料噴射量Ｆｓｏｌを読み出し、この目標燃料噴射量Ｆｓｏｌと、コモンレール圧力センサ２１によって検出されたコモンレール１７内の燃料圧力ＣＲＰとに基づいて燃料噴射弁１５の励磁時間を調節することにより、燃料噴射量を制御するように構成されている。
【００３８】
コモンレール圧力制御手段３６は、上記目標トルクＴｒｑｓｏｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づき、予め設定されたマップ３９から目標コモンレール圧力ＣＲＰｓｏｌを読み出し、この目標コモンレール圧力ＣＲＰｓｏｌと検出された燃料圧力ＣＲＰとに基づいて燃料系に設けられた図外の燃料圧力調整手段を制御するようになっている。
【００３９】
また、ＥＧＲ制御手段４１は、ＥＧＲを行う運転領域で、空燃比が目標空燃比Ａ／ＦｓｏｌとなるようにＥＧＲ弁１２をフィードバック制御する。すなわち、フィードバック制御時には、上記目標トルクＴｒｑｓｏｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて予め設定されたマップ４４から目標空燃比Ａ／Ｆｓｏｌが読み出され、この目標空燃比Ａ／Ｆｓｏｌと上記目標燃料噴射量Ｆｓｏｌとに基づき、目標新気量演算部４５によりエンジン本体１の燃焼室に吸入される新気の目標新気量ＦＡｓｏｌが演算され、この目標新気量ＦＡｓｏｌの演算値とエアフローセンサ３３で検出された実新気量ＦＡｉｒとがＥＧＲ弁制御手段４１に入力される。
【００４０】
そして、ＥＧＲ弁制御手段４１により、目標新気量ＦＡｓｏｌと実新気量ＦＡｉｒとの偏差に応じた制御信号（デューティ信号）がＥＧＲ弁駆動用の電磁弁２６Ｃに出力されることにより、上記偏差をなくすようにＥＧＲ弁１２の開度がフィードバック制御される。このような制御を以下にエアフローフィードバック制御と呼ぶ。
【００４１】
過給圧フィードバック制御手段４２は、実過給圧（吸気圧力センサにより検出される吸気圧）Ｂｓｔが目標過給圧（目標吸気圧）Ｂｓｔｓｏｌとなるように、ＶＧＴ５の可変翼８をフィードバック制御する。すなわち、上記目標トルクＴｒｑｓｏｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて予め設定されたマップ４６から目標過給圧Ｂｓｔｓｏｌが読み出され、この目標過給圧Ｂｓｔｓｏｌと吸気圧力センサ２４で検出された実過給圧Ｂｓｔとが過給圧フィードバック制御手段４２に入力される。そして、過給圧フィードバック制御手段４２により、上記実過給圧Ｂｓｔと目標過給圧Ｂｓｔｓｏｌとの偏差に応じた制御信号（デューティ信号）がＶＧＴ駆動用の電磁弁２６Ｃに出力されることにより、上記偏差をなくすように可変翼８の開度がフィードバック制御される。このような制御を以下に過給圧フィードバック制御と呼ぶ。
【００４２】
なお、上記エアフローフィードバック制御及び過給圧フィードバック制御は、全運転領域で行うようにしてもよいが、アクセル全開付近の高負荷領域ではＥＧＲ弁１２を全閉に保ってＥＧＲを停止するとともに、この高負荷領域ではＶＧＴ５の可変翼８を低回転側で閉じ、高回転側で開くというように運転状態に応じてオープン制御してもよい。また、空気過剰率の多いアイドル運転領域では、ＥＧＲ量を多くしてＮＯｘ低減を図るべく、ＶＧＴ５の可変翼８を全閉とするとともに、ＥＧＲ弁１２を全開としておけばよい。
【００４３】
また、上記吸気絞り弁制御手段４３は、運転状態に応じて吸気絞り弁２３を制御する。とく当実施形態では、この吸気絞り弁制御手段４３により、目標過給圧が急減する過渡運転時に上記可変翼８の開方向の作動を抑制する抑制手段を構成している。
【００４４】
すなわち、吸気絞り弁制御手段４３は、目標過給圧が急減する過渡運転時に、上記吸気絞り弁２３を通常運転時よりも小さい開度（例えば全閉）に絞ることにより、吸気圧力センサ２５で検出される吸気圧の低下を速めるようにしており、こうすることで上記過渡運転時に吸気絞り弁２３を絞らない場合と比べ、目標過給圧Ｂｓｔｓｏｌと吸気圧力センサ２５で検出される圧力Ｂｓｔとの偏差が小さくなり、それに伴い、上記偏差に応じて制御される吸気絞り弁２３の開方向の作動量が減少するようになっている。
【００４５】
上記抑制手段としての機能を果たす吸気絞り弁制御手段４３の制御の一例を、図４のフローチャートによって説明する。
【００４６】
このフローチャートの処理がスタートすると、まずステップＳ１でエンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量、吸気圧力センサ２５で検出される実吸気圧Ｂｓｔ等が読み込まれ、ステップＳ２で目標吸気圧（目標過給圧）Ｂｓｔｓｏｌが演算される。さらにステップＳ３で、上記実吸気圧Ｂｓｔと目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌとの偏差である吸気圧偏差が演算され、続いてステップＳ４で、上記吸気圧偏差に応じてＶＧＴ制御デューティＤｕＢが演算される。この場合、上記吸気圧偏差に応じたＰＩＤ制御（比例積分微分制御）等のフィードバック制御により、実吸気圧Ｂｓｔを目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌに近づけるようにＶＧＴ５の可変翼開度を変化させるべく、ＶＧＴ制御デューティＤｕＢが求められる。
【００４７】
次にステップＳ５で、上記吸気圧偏差が予め設定された所定の閾値より大きいか否かが判定される。上記吸気圧偏差が上記閾値よりも小さい場合は、ステップＳ６で運転状態に応じて吸気絞り弁制御デューティＤｕＡが演算される。この場合、図５に示されるように、排気量が比較的少ない領域Ａ（低回転低負荷から低回転高負荷、中回転中負荷及び高回転低負荷にわたる領域）では、低回転低負荷時に吸気絞り弁２３の開度が小さく、回転数や負荷の増加につれて吸気絞り弁２３の開度が大きくなるように、運転状態に応じて吸気絞り弁制御デューティＤｕＡが求められる。また、排気量が多い高回転、高負荷の領域Ｂでは吸気絞り弁２３が全開となるように吸気弁制御デューティＤｕＡが定められる。
【００４８】
上記ステップＳ５で上記吸気圧偏差が予め設定された所定の閾値より大きいことが判定された場合は、ステップＳ７で、吸気絞り弁２３が全閉となるように吸気絞り弁制御デューティＤｕＡが定められる。
【００４９】
上記ステップＳ６またはステップＳ７の処理に続き、ステップＳ８では、ステップＳ４で演算されたＶＧＴ制御デューティＤｕＢとステップＳ６またはステップＳ７で求められた吸気絞り弁制御デューティＤｕＡとがＶＧＴ用電磁弁２６Ｂ及び吸気絞り弁用電磁弁２６Ａに対してそれぞれ出力される。
【００５０】
以上のような当実施形態の装置によると、部分負荷領域等における通常運転時には、エアーフローフィードバック制御により実新気量ＦＡｉｒが目標新気量ＦＡｓｏｌになるようにＥＧＲ弁１２の開度が制御されるとともに、過給圧フィードバック制御により実吸気圧Ｂｓｔが目標吸気圧ＢｓｔｓｏｌとなるようにＶＧＴ５の可変翼開度が制御され、かつ、吸気絞り弁２３が図５に示すように運転状態に応じて制御される。
【００５１】
目標吸気圧が急減する過渡運転時、例えば加速運転から定常運転もしくは減速運転への移行時には、吸気圧、ＶＧＴ開度、吸気絞り弁開度及びＥＧＲ量が図６に示すように変化する。
【００５２】
すなわち、加速運転から減速運転等への移行時点ｔ0で目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌは同図に一点鎖線で示すように急減し、一方、実吸気圧Ｂｓｔの減少には遅れがあるため、実吸気圧Ｂｓｔと目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌとの偏差が大きくなる。
【００５３】
この場合、通常時と同様の制御を行うだけでは、同図に破線で示すように、吸気絞り弁２３が運転状態に応じた開度に開かれ、実吸気圧Ｂｓｔの低下が緩慢でこれと目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌとの偏差が大きい状態が比較的長く続くことにより、その間に過給圧フィードバック制御によってＶＧＴ５の可変翼８が必要以上に大きく開かれる。一方、エアーフローフィードバック制御によって空燃比が目標空燃比Ａ／ＦｓｏｌとなるようにＥＧＲ弁１２が制御されることにより、燃料噴射量が減少する減速運転への移行時にはＥＧＲ量が増加して新気量が減少するが、上記ＶＧＴ５の可変翼８が必要以上に大きく開かれている間は排気圧力が低下して吸気圧との差圧が小さくなるため、ＥＧＲ量の増加が遅れる。
【００５４】
これに対し、当実施形態の装置によると、同図中に実線で示すように、上記過渡運転時において上記吸気圧偏差が所定値以上になったときに吸気絞り弁２３が絞られることにより、吸気絞り弁下流の吸気圧Ｂｓｔの低下が速められて、吸気圧偏差が大きくなる状態が軽減され、これに伴い、吸気圧偏差に応じた過給圧フィードバック制御によるＶＧＴ５の可変翼８の開方向への動作が抑制される。これによりＥＧＲ通路１１に作用する排気圧と吸気圧との差圧が確保されるため、エアーフローフィードバック制御によるＥＧＲ弁１２の制御に応じてＥＧＲ量が速やかに適正値まで増加し、ＮＯｘ低減効果が良好に保たれることとなる。
【００５５】
図７は、目標吸気圧が急減する過渡運転時に可変翼８の開方向の動作を抑制する抑制手段としての機能を果たす制御の別の例を、フローチャートで示している。
【００５６】
このフローチャートの処理がスタートすると、まずステップＳ１１でエンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量、エアフローセンサ２１で検出される実吸新気量ＦＡｉｒ等が読み込まれ、ステップＳ１２で目標新気量ＦＡｓｏｌが演算される。
【００５７】
さらにステップＳ１３で、上記実新気量ＦＡｉｒと目標新気量ＦＡｓｏｌとの偏差である新気量偏差が演算され、続いてステップＳ１４で、ＥＧＲ及び吸気絞り弁２３の各制御デューティＤｕＣ，ＤｕＡが演算される。この場合、上記新気量偏差に応じたＰＩＤ制御（比例積分微分制御）等のフィードバック制御により、実新気量ＦＡｉｒを目標新気量ＦＡｓｏｌに近づけるようにＥＧＲ弁１２の開度を変化させるべく、ＥＧＲ制御デューティＤｕＣが求められる。また、このＥＧＲ制御デューティＤｕＣに応じて吸気絞り弁制御デューティＤｕＡが図８に示すような対応関係で演算され、つまりＥＧＲ弁１２の開度が大きくなる方向にＥＧＲ制御デューティＤｕＣが変化したときはそれに応じて吸気絞り弁２３の開度が小さくなる方向に吸気絞り弁制御デューティＤｕＡが変化するような対応関係とされる。
【００５８】
ステップＳ１４での演算の後、ステップＳ１５でＥＧＲ弁１２へ（正確に言えばＥＧＲ弁用電磁弁２６Ｃへ）ＥＧＲ制御デューティＤｕＣが出力されるとともに、ステップＳ１６で吸気絞り弁２３へ（正確に言えば吸気絞り弁用電磁弁２６Ａへ）吸気絞り弁制御デューティＤｕＡが出力される。
【００５９】
この制御例によると、過給圧フィードバック制御によるＶＧＴ５の可変翼８の制御及びエアーフローフィードバック制御によるＥＧＲ弁１２の制御が行われるとともに、そのＥＧＲ弁１２の制御に応じて吸気絞り弁２３の制御が行われる。
【００６０】
そして、例えば加速運転から定常運転もしくは減速運転へ移行するような過渡運転時には、目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌが急減する状況下で過給圧フィードバック制御が行われるとともに、エアーフローフィードバック制御においては燃料噴射量の減少に伴いＥＧＲ量を増加（新気量を減少）させるべく、ＥＧＲ弁１２の開度が大きくなるように制御される。これに応じて吸気絞り弁２３は閉方向に作動される。
【００６１】
このように、上記過渡運転時にはＥＧＲ弁１２の開度が大きくされることに応じて吸気絞り弁２３が絞られることにより、図４に示す制御例と同様に、吸気絞り弁下流の吸気圧の低下が速められて、過給圧フィードバック制御によるＶＧＴ５の可変翼８の開方向への動作が抑制され、エアーフローフィードバック制御によるＥＧＲ弁１２の制御に応じてＥＧＲ量が速やかに適正値まで増加し、ＮＯｘ低減効果が良好に保たれることとなる。
【００６２】
上記実施形態において、上記過渡運転時に吸気絞り弁２３を絞ることに応じた吸気圧の低下の応答性を高めるには、吸気絞り弁２３下流の吸気通路２の容量が小さい方が好ましい。このため、図1に示すように吸気通路２に比較的大きい容量のインタークーラ２２が設けられている場合、このインタークーラ２２より下流の吸気通路２に吸気絞り弁２３を設け、その下流の吸気通路２にＥＧＲ通路１１を接続すればよい。
【００６３】
あるいはまた、吸気通路２のサージタンク２４よりさらに下流に吸気絞り弁を設けるようにすれば、吸気絞り弁下流の吸気通路の容量がより一層小さくなり、吸気絞り弁が絞られることに応じた吸気圧力の低下の応答性が高められる。
【００６４】
このようにする場合、図９に示すように、サージタンク２４の下流側は気筒別の独立吸気通路となっているので、その各独立吸気通路にそれぞれ吸気絞り弁５１を設け、これらを互いに連動させるとともに、共通のアクチュエータ５２で駆動するようにしておけばよい。ＥＧＲ通路１１の下流側は気筒別に分岐させて、各独立吸気通路における吸気絞り弁５１より下流に接続すればよい。また、吸気絞り弁５１より下流の独立吸気通路に吸気圧力センサ５３を設ければよい。ＥＧＲの分配性向上のためにＥＧＲ通路１１の途中にはタンク５４を介設することが好ましい。
【００６５】
図１０〜図１２はさらに別の制御例を示している。この制御例では、過給圧フィードバック制御手段４２が、目標吸気圧が急減する過渡運転時に可変翼８の開方向の動作を抑制する抑制手段の機能を含んでおり、この抑制手段の機能としては上記過渡運転時に過給圧フィードバック制御による可変翼８の制御量の変化を制限し、例えば少なくとも可変翼開方向への制御量の変化に対してガード値を設定し、上記制御量がガード値を超えないように制限している。さらに上記偏差について不感帯を設定して、不感帯の範囲内にあれば過給圧フィードバック制御を停止するようにし、上記過渡運転時に運転状態の移行先となるような運転領域では不感帯を広げるようにしている。
【００６６】
すなわち、過給圧フィードバック制御手段４２は、図１０に示すように、実吸気圧Ｂｓｔと目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌとの偏差である吸気圧偏差に応じてＰＩＤ制御によりＶＧＴ制御デューティＤｕＢを演算するＰＩＤ制御部４２ａを備えるとともに、上記吸気圧偏差に応じた不感帯を設定する不感帯設定手段４２ｂと、制御量のガード値に相当するデューティリミットを設定するデューティリミット設定手段４２ｃとを備えている。
【００６７】
上記不感帯設定手段４２ｂは、燃料噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅとに基づき、予め設定されたマップから吸気圧偏差の不感帯を求めるようになっている。
【００６８】
このマップは、例えば図１１に示すような運転領域Ｃ，Ｄ，Ｅ別に不感帯を設定するもので、燃料噴射量が少ない低負荷領域Ｃで不感帯が最も大きくされ、燃料噴射量がある程度多くなる中負荷領域Ｄでは低負荷領域Ｃよりも不感帯が狭められ、燃料噴射量の多い高負荷領域では不感帯がさらに狭められるように設定されている。
【００６９】
そして、ＰＩＤ制御部４２ａの入力側で、吸気圧偏差が上記不感帯設定手段４２ｂにより設定された不感帯の範囲内であれば、ＰＩＤ制御部４２ａによる制御演算を停止させる処理が行われるようになっている。
【００７０】
また、デューティリミット設定手段４２ｃは、燃料噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅとに基づき、予め設定されたマップからＶＧＴ制御デューティの変動許容範囲の限界であるデューティリミットを求めるようになっている。
【００７１】
このデューティリミットのマップを作成する際には、運転状態に応じ、目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌが得られるような可変翼開度に対応するＶＧＴ制御デューティＤｕＢを中心として所定の許容範囲が定められ、つまり所定の許容範囲をもったＶＧＴ制御デューティＤｕＢの制御目標が運転状態に応じて設定される。このように運転状態に応じて設定された許容範囲の限界値がデューティリミットのマップとしてメモリーに記憶されている。
【００７２】
そして、過給圧フィードバック制御においては上記ＰＩＤ制御部４２ａの出力側で、ＶＧＴ制御デューティＤｕＢが上記デューティリミット設定手段４２ｃにより設定されたデューティリミットを超えないように制限される。
【００７３】
このような制御を、図１２に示すフローチャートによって具体的に説明する。
【００７４】
このフローチャートの処理がスタートすると、まずステップＳ２１でエンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆ、吸気圧力センサ２５で検出される実吸気圧Ｂｓｔ等が読込まれ、ステップＳ２２で目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌが演算される。さらにステップＳ２３で、上記実吸気圧Ｂｓｔと目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌとの偏差である吸気圧偏差が演算される。
【００７５】
続いてステップＳ２４で、燃料噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅとに基づき不感帯マップ（図１１参照）から吸気圧制御不感帯幅が算出される。そして、ステップＳ２５で、上記吸気圧偏差が不感帯範囲内か否かが判定され、不感帯範囲内であればＰＩＤ制御部４２ａによるＶＧＴ制御デューティＤｕＢの演算が停止され、ＶＧＴ制御デューティＤｕＢの前回演算値がＶＧＴ駆動用電磁弁２６Ｂに出力される（ステップＳ２６，Ｓ２７）。
【００７６】
上記ステップＳ２５で吸気圧偏差が不感帯範囲内にないことが判定された場合は、ステップＳ２８で、上記吸気圧偏差に応じてＰＩＤ制御部４２ａによるＶＧＴ制御デューティＤｕＢの演算が行われるとともに、ステップＳ２９で、燃料噴射量Ｑｆ及びエンジン回転数Ｎｅに応じ、リミッタマップ（デューティリミットのマップ）からデューティリミットが算出される。
【００７７】
続いてステップＳ３０で、ＶＧＴ制御デューティＤｕＢの演算値が上記デューティリミットで規定される許容範囲内にあるか否かが判定される。そして、許容範囲内にある場合はステップＳ３１でＶＧＴ制御デューティＤｕＢの演算値がそのままＶＧＴ駆動用電磁弁２６Ｂに出力される。また、上記許容範囲内にない場合は、ステップＳ３２でＶＧＴ制御デューティＤｕＢが許容範囲の上限値または下限値に固定され、つまりＶＧＴ制御デューティＤｕＢの演算値が上限値を上回る場合は上限値に、下限値を下回る場合は下限値にＶＧＴ制御デューティＤｕＢが固定されて、そのデューティＤｕＢがＶＧＴ駆動用電磁弁２６Ｂに出力される。
【００７８】
このような制御によっても、目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌが急減する過渡運転時に可変翼８の開方向の動作が抑制される。すなわち、上記過渡運転時には目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌの減少に対して実吸気圧Ｂｓｔの減少が遅れることにより吸気圧偏差が大きくなり、吸気圧偏差に応じてＰＩＤ制御部４２ａで演算されるＶＧＴ制御デューティＤｕＢはＶＧＴ５の可変翼８を開く方向に大きく変化して、デューティリミット設定手段４２ｃにより設定されたガード値（デューティリミット）を越えるが、この場合はＶＧＴ制御デューティＤｕＢがガード値に固定され、それ以上に可変翼８が開くことが阻止される。
【００７９】
また、吸気圧偏差が不感帯設定手段４２ｂにより設定された不感帯の範囲内であればＰＩＤ制御部４２ａによるＶＧＴ制御デューティＤｕＢの演算が停止され、とくに過渡運転時において運転状態移行先が図１１中の低負荷領域Ｃであるような場合は上記不感帯が大きくされ、その範囲内であれば実吸気圧Ｂｓｔが目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌより高くても吸気圧偏差に応じたＶＧＴ制御デューティＤｕＢの演算が停止されて、ＶＧＴ制御デューティＤｕＢが前回値に保たれる。これによっても、可変翼８の開方向の動作が抑制される。
【００８０】
このような制御によっても、上記過渡運転時に可変翼８の開方向の動作が抑制されることにより、排気圧の低下によって排気系から吸気系へのＥＧＲ導出が阻害されるといった事態が防止され、ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果が良好に保たれる。
【００８１】
また、目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌが急減するような減速運転等への移行後に再加速が行われた場合の吸気圧の変化は、過渡運転時に可変翼８の開方向の動作を抑制しない従来の装置では図１３に破線で示すようになるのに対し、当実施形態によると実線で示すようになり、再加速時の加速性能が高められる。
【００８２】
すなわち、従来の装置では、減速運転等へ移行したときに目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌが急減して吸気圧偏差が大きくなることに伴いＶＧＴ５の可変翼８が大きく開かれ、これにより実吸気圧Ｂｓｔは目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌに対して遅れをもちながらも目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌに近づくように大きく減少し、この状態から再加速が行われたときには吸気圧の上昇が遅れる。これに対し、当実施形態のような制御によると、減速運転等へ移行して目標吸気圧Ｂｓｔｓｏｌが急減しても、可変翼８の開動作が抑制されることで実吸気圧Ｂｓｔの低下は比較的小さくなるので、この状態から再加速が行われたときは速やかに過給作用が高められて吸気圧が上昇し、過給応答性が高められることとなる。
【００８３】
なお、本発明の装置における制御手段等の構成は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。
【００８４】
例えば、上記実施形態では、ＥＧＲ弁１２の制御として、空燃比が目標空燃比となるように、エアフローセンサ２１で検出される実新気量と目標空燃比等から求められる目標新気量との偏差に応じてＥＧＲ制御デューティを求めるようにしているが、ポジションセンサ等でＥＧＲ弁１２の開度を検出するとともに、運転状態に応じてＥＧＲ弁１２の目標開度を設定し、実開度が目標開度となるようにＥＧＲ弁１２を制御するようにしてもよい。
【００８５】
また、目標吸気圧が急減する過渡運転時に上記可変翼８の開方向の動作を抑制するための制御としては、上記過渡運転時に無条件に所定時間だけ過給圧フィードバック制御を停止して、ＶＧＴ制御デューティを特定の固定値（例えば運転状態に応じて予め設定された値）に保持するようにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態の説明では、目標吸気圧が急減する過渡運転時として加速運転から定常運転もしくは減速運転への移行時を挙げているが、エンジンに連結された変速機の変速時も、アクセルへの踏み込みが解除されてクラッチオフとされるといった変速の際の操作により、加速運転から減速運転への移行時と同様に目標吸気圧が急減する過渡運転となる。このときにも上記各制御例のように可変翼８の開方向の動作を抑制する制御が行われることにより、ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果が良好に保たれるとともに、変速後に加速操作（アクセル踏み込み）が行われたときの過給応答性が高められる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、タービンへの排気流通面積を変化させる可変翼を備えるとともに排気還流通路及び排気還流弁を備えたターボ過給機付エンジンにおいて、ターボ過給機のコンプレッサより下流の吸気圧が目標吸気圧となるように可変翼を制御する過給圧フィードバック制御手段を備えるとともに、目標吸気圧が急減する過渡運転時に上記可変翼の開方向の動作を抑制する抑制手段を備えているため、上記過渡運転時に、実吸気圧と目標吸気圧との偏差が大きくなることに応じたフィードバック制御で可変翼が大きく開きすぎて排気還流通路に作用する排気圧が低くなるといった事態を防止することができる。従って、上記過渡運転時に排気還流量が不足することを防止し、ＮＯｘ低減効果を良好に発揮させることができる。
【００８８】
また、上記過渡運転時に可変翼が大きく開くことにより過給効率の低下を抑制することができるので、その後の再加速時の加速性向上にも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置を備えたターボ過給機付エンジンの実施形態を示す概略図である。
【図２】過給機の一例としてのＶＧＴにおける可変翼配設部分の構造の模式図である。
【図３】エンジンのコントロールユニットの具体的構成を示すブロック図である。
【図４】制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】運転状態に応じた吸気絞り弁の制御特性を示す説明図である。
【図６】過渡運転時の吸気圧、ＶＧＴ開度、吸気絞り弁開度及びＥＧＲ量の時間的変化を示すタイムチャートである。
【図７】制御動作の別の例を示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャート中にあるＥＧＲ制御デューティと吸気絞り弁制御デューティとの関係を示す図である。
【図９】ターボ過給機付エンジンの別の実施形態を示す概略図である。
【図１０】過給圧フィードバック制御手段の別の例を示すブロック図である。
【図１１】不感帯のマップを示す図である。
【図１２】図１０に示す制御手段による制御動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１０の制御手段による場合の過渡運転時の吸気圧の時間的変化を示す図である。
【符号の説明】
１  エンジン本体
２  吸気通路
３  排気通路
５  ターボ過給機
８  可変翼
１１  ＥＧＲ通路
１２  ＥＧＲ弁
２１  エアフローセンサ
２２  インタークーラ
２３  吸気絞り弁
２５  吸気圧力センサ
３０  コントロールユニット
４１  ＥＧＲ制御手段
４２  過給圧フィードバック制御手段
４３  吸気絞り弁制御手段
【図１】
0003826592.tif 000002
【図２】
0003826592.tif 000003
【図３】
0003826592.tif 000004
【図４】
0003826592.tif 000005
【図５】
0003826592.tif 000006
【図６】
0003826592.tif 000007
【図７】
0003826592.tif 000008
【図８】
0003826592.tif 000009
【図９】
0003826592.tif 000010
【図１０】
0003826592.tif 000011
【図１１】
0003826592.tif 000012
【図１２】
0003826592.tif 000013
【図１３】
0003826592.tif 000014