Sua mensagem de erro parece-me que seu aplicativo provavelmente está aceitando toda a solicitação e, em seguida, morrendo antes de criar uma resposta e, se for o caso, será necessário depurar seu aplicativo, não o nginx. Verifique as suposições embora - verifique diretamente.
Espião no tráfego (por exemplo, com tcpdump, ngrep e / ou wireshark) para verificar se o nginx está se conectando com êxito ao seu aplicativo e passando a solicitação inteira. Os resultados dessa verificação confirmarão o final da conexão que você precisa depurar.
Pode valer a pena testar se a falha é de todo dependente do tamanho do pedido. Experimente com um arquivo muito pequeno.