JP2004225586A - Control device for multi-stage turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン、特に、自動車用エンジンの多段ターボチャージャ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、エンジンの低燃料消費量および高出力の両立への要求から、エンジンの強度の限界近くにまで過給圧を上げる、いわゆる、高過給圧化の傾向にある。この高過給圧化のため、エンジンに複数のターボチャージャを直列に設けた、いわゆる、多段ターボチャージャが提案されている。かかる多段ターボチャージャにおいては、複数のコンプレッサによって最終的な過給圧を得るわけであるが、その制御を適正に行わないと、駆動損失を招いたり、システム効率を低下させることとなる。
【0003】
そこで、かかる多段ターボチャージャの制御の適正化を目指した制御装置が種々提案されているが、その中で、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。
【0004】
特許文献1に記載のものは、排気経路に、高、中、低圧段のタービンとこれらのタービンによって駆動される高、中、低圧段の圧縮機とを備え、さらに、排気をタービンを迂回させて上流側から下流側に直接供給するタービン側バイパス路と、吸気を圧縮機を迂回させて下流側から上流側に戻す圧縮機側バイパス路と、タービン側バイパス路の排気流量を制御するウェストゲートバルブと、圧縮機側バイパス路の吸気流量を制御するブリードバルブとを備えている。そして、所定の過給圧を得るのに、圧縮機の下流側に設けた圧力センサからの信号を用いて、各段の圧縮機の圧力比が同等となるように、ウェストゲートバルブとブリードバルブとを制御するようにしている。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−315725号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載のものは、高度25Km以上の高空域を長時間にわたって飛行可能な航空機用のレシプロエンジン用に提案されたものであり、地上を走行する自動車用のエンジンにとって各段の圧縮機の圧力比が同等となるように制御するメリットは多くない。かえって、各段の圧縮機の圧力比が同等となるように制御すると、アクセル操作に伴う負荷変動の大きい自動車用のエンジンにおいては、制御のヒステリシスに伴い制御の安定性を損ない、過給圧の大きな変動が生じ運転性に悪影響を与えるからである。
【0007】
そこで、本発明の課題は、かかる従来の問題を解消し、制御システムを安定した系として作動させることができ、コンプレサのサージを防ぎ、タービンの高効率域での作動を可能とする多段ターボチャージャの制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の一形態に係る多段ターボチャージャの制御装置は、複数のターボチャージャを直列に設けた多段ターボチャージャの制御装置であって、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段の検出結果に基づき制御領域を選択する制御領域選択手段と、該制御領域選択手段により選択された所定の制御領域において、少なくとも一つのターボチャージャによる圧力比がほぼ一定となるように優先して制御すると共に、他のターボチャージャにより目標過給圧と実過給圧とに基づいてフィードバック制御するフィードバック制御手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
かかる構成によれば、制御の対象を減ずることができ、システムを安定した系として作動させることができる。
【0010】
ここで、前記複数のターボチャージャは、タービンノズル部に流量可変機構を有する可変容量ターボチャージャであることが好ましい。
【0011】
また、前記所定の制御領域は、エンジンの回転数が所定値以上で且つエンジン出力トルク増大要求が所定値以上の制御領域であることが好ましい。
【0012】
さらに、前記圧力比がほぼ一定となるように優先して制御されるのは、高圧段のターボチャージャであることが好ましい。
【0013】
さらに、前記所定の制御領域以外の領域においては、エンジンの運転状態に応じた所定の過給圧を得るべくマップに記憶設定された制御値に基づいて、前記複数のターボチャージャをオープン制御するオープン制御手段を有することが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0015】
図1は、本実施の形態に係る多段ターボチャージャの制御装置の概要を示す図であり、本発明を、可変ノズルを有する可変容量ターボチャージャを2台直列に配置した多段ターボチャージャに適用した例である。
【0016】
図示するように、エンジン10の排気経路12には、高圧段タービン14と低圧段タービン16とが排気ガスの流れ方向に間隔を隔てて直列に介設されており、エンジン10の吸気経路18には、高圧段コンプレッサ20と低圧段コンプレッサ22とが吸入空気の流れ方向に間隔を隔てて直列に介設されている。高圧段コンプレッサ20と高圧段タービン14とは回転軸24で連結されて高圧段ターボチャージャ26を構成し、低圧段コンプレッサ22と低圧段タービン16とは回転軸28で連結されて低圧段ターボチャージャ30を構成している。
【0017】
低圧段コンプレッサ22と高圧段コンプレッサ20との間の吸気経路18には、第1インタークーラ32が介設されており、高圧段コンプレッサ20とエンジン10との間の吸気経路18には、第2インタークーラ34が介設されている。これらは圧縮によって昇温した吸入空気を冷却するためのものであるが、発明の構成上必ずしも必要なものではなく、いずれか一方でもよくまた双方ともなくても構わない。
【0018】
排気経路12には、高圧段タービン14と低圧段タービン16をバイパスするように、高圧段タービン14の上流側と低圧段タービン16の下流側とに接続されたバイパス通路36が設けられている。バイパス通路36には、排気バイパス弁38が介設されている。排気バイパス弁38は、不図示のアクチュエータによってその開度が調節され、バイパス通路36内を流れる排気ガスの流量を調節するものである。アクチュエータの作動は、後述のように、コントロールユニット40によって制御される。
【0019】
低圧段コンプレッサ22の上流側の吸気経路18には、大気の圧力P1を検出する第1圧力センサ42、高圧段コンプレッサ20と第1インタークーラ32との間の吸気経路18には、高圧段コンプレッサ20の入口圧力P2を検出する第2圧力センサ44、および高圧段コンプレッサ20と第2インタークーラ34との間の吸気経路18には、高圧段コンプレッサ20の出口圧力P3を検出する第3圧力センサ46が設けられている。
【0020】
また、エンジン10には、エンジン10の回転数Neを検出する回転数センサ48および負荷(アクセル開度A)を検出するアクセル開度センサ50が設けられている。これら第1圧力センサ42、第2圧力センサ44、第3圧力センサ46、回転数センサ48およびアクセル開度センサ50は、コントロールユニット40に接続されており、各センサの出力がコントロールユニット40に送られるようになっている。
【0021】
さらに、高圧段ターボチャージャ26の高圧段タービン14と低圧段ターボチャージャ30の低圧段タービン16とは、それらのタービンノズル部に流量可変機構としての可変ノズルVNHおよびVNLを有している。マイクロコンピュータ等で構成されるコントロールユニット40は、所定の過給圧を得るために、各センサから送られてきた出力値に応じて、可変ノズルVNHおよびVNLを後述のように制御する。
【0022】
ここで、制御領域の選択と可変ノズルVNHおよびVNLの制御のために使用される開度設定マップMにつき、図2を参照して説明する。開度設定マップMは、縦軸にエンジンの負荷を表すアクセル開度Aをとり、横軸にエンジン回転数Neをとったもので、エンジン10の運転領域のフィードバック制御領域以外のオープン制御領域において、可変ノズルVNHおよびVNLがとるべき開度を表しており、その制御値は、例えば、エンジンの要求特性等に合わせて実験的に求めた最適値とされている。そして、この開度設定マップMはコントロールユニット40のテーブルに保存されている。
【0023】
ここで、本実施の形態においては、この開度設定マップMの左側、換言すると、エンジン10のほぼ低速領域である領域R1においては、可変ノズルVNHおよびVNLが共に全閉となるように設定されている。また、エンジン10のほぼ中負荷以下で中速から高速領域である領域R2においては、その左上から右下にかけて可変ノズルVNHおよびVNLが中開から全開に次第に開度を増すように設定されている。なお、領域R1と領域R2との境界上に段部が存するのは、エンジン10の軽負荷域で中速域までの領域(領域R1の右側領域)は、可変ノズルVNHおよびVNLを全閉とすることにより背圧を高め、吸気系への排気還流(EGR)を利かせるためである。
【0024】
ここで、可変ノズルの「全閉」とは、ノズルが最小流路面積に絞られた状態、可変ノズルの「全開」とは、ノズルが最大流路面積に開けられた状態、可変ノズルの「中開」とは、ノズルが最小流路面積から最大流路面積の間の流路面積となるように、例えば、不図示のアクチュエータにて駆動される可動ベーンが、位置されている状態を意味する。
【0025】
また、エンジン10の出力トルク増大要求が所定値以上である高負荷域で、中速以上の領域においては、可変ノズルVNHおよびVNLの特定の開度は設定されず、可変ノズルVNHおよびVNLの開度が適宜変更されて過給圧P3のフィードバック制御が行われる領域RFBとされている。この結果、領域R1およびR2においては、過給圧P3のオープン制御が行われるのに対し、領域RFBではフィードバック制御が行われることになる。なお、これらのオープン制御領域R1、R2およびフィードバック制御領域RFBは固定的なものではなく、個々のエンジンの要求特性に応じて、それらの境界線が適宜設定されるものである。
【0026】
次に、本発明の実施の形態において、コントロールユニット40による制御ルーチンの一例を図3のフローチャートを用いて説明する。エンジンが始動され制御がスタートすると、コントロールユニット40による多段ターボチャージャの制御ルーチンにおいては、ステップS1で、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段による作動として、回転数センサ48によって現在のエンジン回転数Neが検出されると共に、アクセル開度センサ50によって現在のアクセル開度Aが検出され、検出された現在のエンジン回転数Ne と現在のアクセル開度Aとがコントロールユニット40に読み込まれる。
【0027】
次に、ステップS2において、ステップS1で検出した現在のエンジン回転数Ne とアクセル開度Aとが、コントロールユニット40内のテーブルに記憶保存されている、図2に示す開度設定マップMと参照される。そして、ステップS3に進み、制御領域選択手段の作動として、運転状態が過給圧フィードバック制御領域RFBか否かが判断され、NOの場合、すなわち、オープン制御領域R1またはR2の場合にはステップS4に進み、上記運転状態に対応して開度設定マップMに設定されている開度に、可変ノズルVNHおよびVNLの開度がなるように制御される。この開度設定マップMに設定されている所定の開度を参照しつつ、可変ノズルVNHおよびVNLの開度を制御することで、エンジン10の運転状態に合わせて、高圧段タービン14および低圧段タービン16の排気ガス流量特性を制御し、高圧段コンプレッサ20および低圧段コンプレッサ22により、エンジン10の運転状態に最適な所望の過給圧を得ることができる。
【0028】
一方、ステップS3における、運転状態が過給圧フィードバック制御領域RFBか否かの判断において、YESの場合には、ステップS5に進み、以下、フィードバック制御手段の作動としての制御が行われる。すなわち、ステップS5において、先ず、第1、第2および第3の圧力センサ42,44および46によって、大気圧力P1、低圧段コンプレッサ22の下流すなわち高圧段コンプレッサ20の上流側の圧力P2、およびその下流側の圧力すなわち過給圧P3が検出され、その各値がコントロールユニット40に読み込まれる。コントロールユニット40では、次に、ステップS6において、ステップS1で既に読み込まれていた現在のエンジン回転数Neとアクセル開度Aとに基づき目標過給圧f(Ne、A)が演算される。そして、ステップS7に進み、現在の実過給圧P3が目標過給圧f(Ne、A)よりも大きいか否かが判断される。
【0029】
現在の実過給圧P3が目標過給圧f(Ne、A)よりも大きいYESの場合には、ステップS8に進み、可変ノズルVNHおよびVNLが全開か否かが判断される。なお、この可変ノズルVNHおよびVNLの現在の開度については、可変ノズルVNHおよびVNLに設けられた開度センサ(不図示)による検出信号を利用するか、前回の制御ルーチンにおいて用いられた設定開度値データを用いて判断することができる。ここで、可変ノズルVNHおよびVNLが既に全開の場合には、ステップS9に進み、排気バイパス弁38が開方向に所定量調節され、高圧段タービン14と低圧段タービン16とへの排気ガスの流量が減少され、過給圧P3を下げるように制御される。
【0030】
現在の過給圧P3が目標過給圧f(Ne、A)よりも大きいが、ステップS8において、可変ノズルVNHおよびVNLが全開でないと判断された場合には、ステップS10に進み、高圧段ターボチャージャ26の高圧段コンプレッサ20による圧力比P3/P2と、現在のエンジン回転数Ne とアクセル開度Aとに基づく現在の運転状態における目標圧力比g(Ne、A)とが演算される。
【0031】
次に、ステップS11において、演算された現在の高圧段コンプレッサ20による圧力比P3/P2と目標圧力比g(Ne、A)とが比較される。そして、コントロールユニット40は、高圧段の圧力比P3/P2>目標圧力比g(Ne、A)の場合、ステップS12に進み、高圧段ターボチャージャ26の可変ノズルVNHの開度を大きくする方向に制御し、高圧段の圧力比P3/P2≦目標圧力比g(Ne、A)の場合には、ステップS13に進み、低圧段ターボチャージャ30の可変ノズルVNLの開度を大きくする方向に制御する。
【0032】
一方、ステップS7における判断で、現在の過給圧P3が目標過給圧f(Ne、A)以下であるNOの場合には、ステップS14に進み、ステップS10と同様に、高圧段ターボチャージャ26による圧力比P3/P2と、現在のエンジン回転数Ne とアクセル開度Aとに基づく目標圧力比g(Ne、A)とが演算され、さらに、ステップS15において、演算された現在の高圧段の圧力比P3/P2と目標圧力比g(Ne、A)とが比較される。そして、コントロールユニット40は、高圧段の圧力比P3/P2>目標圧力比g(Ne、A)の場合、ステップS16に進み、低圧段ターボチャージャ30の可変ノズルVNLの開度を小さくする方向に制御し、高圧段の圧力比P3/P2≦目標圧力比g(Ne、A)の場合、ステップS17に進み、高圧段ターボチャージャ26の可変ノズルVNHの開度を小さくする方向に制御する。
【0033】
上述のコントロールユニット40による制御ルーチンは所定の時間周期で実行され、該ルーチンを繰り返し実行することにより、上述の過給圧フィードバック制御領域RFBにおいては、過給圧P3が目標過給圧にフィードバック制御されることになる。この際、上述の実施の形態では、まず、高圧段の圧力比P3/P2が目標圧力比g(Ne、A)に近づくように制御されており、高圧段ターボチャージャ26による圧力比がほぼ一定となるように優先して制御されているのである。このようにすると、適用できるエンジンの回転数範囲が広く取れ、高圧段ターボチャージャ26および低圧段ターボチャージャ30のそれぞれのコンプレッサとタービンとのバランスが良く、ターボ効率を出し易い。
【0034】
ここで、上述の過給圧フィードバックを含み、エンジン10の多段ターボチャージャの制御につき、より具体的に説明する。例えば、車両の発進時の如く、エンジン10が低速、低負荷の運転状態からアクセルペダルが急激に踏み込まれ全負荷(または高負荷)の運転状態になる加速運転の場合を想定すると、エンジン10の回転数は周知のように直ぐには上昇せず、運転状態はまず領域R1の上方に移行するが、可変ノズルVNHおよびVNLは開度設定マップMにおける設定により全閉のまま維持されている。この状態でアクセル開度Aが維持されると、エンジン回転数の上昇に伴い、運転状態は過給圧フィードバック制御領域RFBにエンジン回転数Ne0付近において移行することになる。ここで、この過給圧フィードバック制御領域RFBにおける可変ノズルVNHおよびVNLの開度とエンジンの回転数Neとの関係は図4に示す通りであり、高圧段の可変ノズルVNHは、上述のように、高圧段の圧力比P3/P2がほぼ一定の圧力比になるように優先制御され、低圧段の可変ノズルVNLは過給圧がフィードバック制御される結果、高圧段の可変ノズルVNHの開度も低圧段の可変ノズルVNLの開度もエンジン回転数Neの上昇に伴い連続的に増大するように制御される。なお、ここで、エンジン回転数Ne0は、図2における領域R1とフィードバック制御領域RFBとの境界線付近のエンジン回転数を表している。
【0035】
従って、このオープン制御領域R1からフィードバック制御領域RFBへの移行は、可変ノズルVNHおよびVNLが全閉状態で行われるので、過給圧の大きな変動を生ぜず、また、その後の回転数の上昇に伴って、可変ノズルVNHおよびVNLは連続的に開方向に変化されるので、安定した制御が可能となる。つまり、可変ノズルVNHおよびVNLの開閉が繰返されると、そのヒステリシスに伴い制御の安定性が損なわれるが、可変ノズルVNHおよびVNLが連続的に開方向に変化される場合には、そのようなことがなく、制御が安定するのである。また、エンジン10が中速、中負荷の運転状態からアクセルペダルが急激に踏み込まれ全負荷または高負荷の運転状態になる加速運転の場合を想定すると、エンジン10の運転状態は領域R2からフィードバック制御領域RFBに移行することになる。この場合、エンジン回転数Ne1において領域R2からフィードバック制御領域RFBに移行すると仮定すると、領域R2において、エンジン回転数Ne1における領域R2とフィードバック制御領域RFBとの境界付近では、可変ノズルVNHおよびVNLの開度が、その移行時の変化が抑えられるように、開度設定マップMに設定されているので、領域R1からフィードバック制御領域RFBへの移行の場合と同様に、過給圧の大きな変動を生ぜず、また、その後の回転数の上昇に伴って、可変ノズルVNHおよびVNLは連続的に開方向に変化されて安定した制御が可能である。
【0036】
なお、上では、高圧段の圧力比P3/P2を優先させて目標圧力比g(Ne、A)に近づくように制御する実施の形態につき説明した。しかしながら、多少のターボ効率の低下は否めないが、低圧段の圧力比P2/P1を優先させて目標圧力比g(Ne、A)に近づくように制御することも可能であることはいうまでもない。
【0037】
さらに、上述の実施の形態は、可変ノズルを有する可変容量型ターボチャージャに本発明を適用した例につき説明したが、本発明は、ウェイストゲートバルブを有する形式の多段ターボチャージャにおいても、可変ノズル開度を制御する代わりにウェイストゲートバルブの開度を制御することにより、同様に、適用できる。
【0038】
上述の実施の形態では、フィードバック制御領域RFBにおける高圧段の圧力比P3/P2の目標圧力比g(Ne、A)は、図4に示されるように、エンジン回転数の上昇につれて除増するように設定されているが、エンジン回転数にかかわらず常に一定の値をとるようにしてもよい。
【0039】
さらに、上述の実施の形態では、過給圧として、高圧段コンプレッサ20の出口部分に設けられた圧力センサ46によって検出される高圧段出口圧力P3が用いられているが、エンジンの吸気管に設けられている吸気管圧力センサによって検出される吸気管圧力Pbで代用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る多段ターボチャージャ制御装置の概要を示すブロック線図である。
【図2】本発明の一実施形態の制御で、制御領域の選択と可変ノズルVNHおよびVNLの制御のために使用される開度設定マップである。
【図3】本発明の一実施形態に係る多段ターボチャージャ制御装置の制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図4】本発明の一実施形態に係る多段ターボチャージャの可変ノズルVNHおよびVNLの開度を示すグラフである。
【符号の説明】
10 エンジン
14 高圧段タービン
16 低圧段タービン
20 高圧段コンプレッサ
22 低圧段コンプレッサ
26 高圧段ターボチャージャ
30 低圧段ターボチャージャ
36 バイパス通路
38 排気バイパス弁
40 コントロールユニット
42 第1圧力センサ
44 第2圧力センサ
46 第3圧力センサ
48 回転数センサ
50 アクセル開度センサ
VNH 高圧段タービン可変ノズル
VNL 低圧段タービン可変ノズル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-stage turbocharger control device for an engine, particularly an automobile engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been a tendency to increase the supercharging pressure to near the limit of the strength of the engine, that is, to increase the supercharging pressure due to a demand for both low fuel consumption and high output of the engine. To increase the supercharging pressure, a so-called multi-stage turbocharger in which a plurality of turbochargers are provided in series in an engine has been proposed. In such a multi-stage turbocharger, the final supercharging pressure is obtained by a plurality of compressors. However, if the control is not performed properly, a drive loss is caused or the system efficiency is reduced.
[0003]
Therefore, various control devices aiming at optimizing the control of such a multi-stage turbocharger have been proposed, and among them, for example, one described in Patent Document 1 is known.
[0004]
The one described in Patent Document 1 includes a high-, medium-, and low-pressure stage turbine and a high-, medium-, and low-pressure stage compressor driven by these turbines in an exhaust path, and further allows exhaust gas to bypass the turbine. Turbine-side bypass path that supplies air directly from the upstream side to the downstream side, a compressor-side bypass path that returns intake air from the downstream side to the upstream side by bypassing the compressor, and a wastegate that controls the exhaust flow rate of the turbine-side bypass path. A valve and a bleed valve for controlling the intake flow rate of the compressor-side bypass passage are provided. Then, in order to obtain a predetermined supercharging pressure, a waste gate valve and a bleed valve are used by using a signal from a pressure sensor provided on the downstream side of the compressor so that the pressure ratios of the compressors of the respective stages become equal. And to control.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-315725
[Problems to be solved by the invention]
However, the one described in Patent Document 1 has been proposed for a reciprocating engine for an aircraft capable of flying for a long time in a high altitude area at an altitude of 25 km or more. There is not much merit in controlling the pressure ratios of the compressors to be equal. On the contrary, if control is performed so that the pressure ratios of the compressors of the respective stages become equal, in a vehicle engine having a large load variation due to the accelerator operation, the stability of the control is impaired due to the hysteresis of the control. This is because large fluctuations occur and adversely affect drivability.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, to enable a control system to operate as a stable system, to prevent a compressor surge, and to enable a turbine to operate in a high efficiency region. To provide a control device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A control device for a multi-stage turbocharger according to one embodiment of the present invention that solves the above problems is a control device for a multi-stage turbocharger in which a plurality of turbochargers are provided in series, and an operation state detection unit that detects an operation state of an engine. A control area selecting means for selecting a control area based on a detection result of the operating state detecting means; and a pressure ratio by at least one turbocharger being substantially constant in a predetermined control area selected by the control area selecting means. And feedback control means for performing feedback control by another turbocharger based on the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure.
[0009]
According to such a configuration, the number of control targets can be reduced, and the system can be operated as a stable system.
[0010]
Here, it is preferable that the plurality of turbochargers are variable capacity turbochargers having a variable flow rate mechanism in a turbine nozzle portion.
[0011]
Further, it is preferable that the predetermined control region is a control region in which the number of revolutions of the engine is equal to or higher than a predetermined value and the request for increasing the engine output torque is equal to or higher than the predetermined value.
[0012]
Furthermore, it is preferable that the high-pressure stage turbocharger be controlled preferentially so that the pressure ratio becomes substantially constant.
[0013]
Further, in an area other than the predetermined control area, an open control that opens and controls the plurality of turbochargers based on a control value stored in a map so as to obtain a predetermined supercharging pressure corresponding to an operating state of the engine. It is preferable to have control means.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a control device for a multi-stage turbocharger according to the present embodiment, in which the present invention is applied to a multi-stage turbocharger in which two variable capacity turbochargers having variable nozzles are arranged in series. It is.
[0016]
As shown in the drawing, a high-
[0017]
A
[0018]
The
[0019]
A
[0020]
Further, the
[0021]
Further, the high-
[0022]
Here, the opening degree setting map M used for selecting the control area and controlling the variable nozzles VNH and VNL will be described with reference to FIG. The opening setting map M is obtained by taking the accelerator opening A representing the load of the engine on the ordinate and the engine speed Ne on the abscissa, and in the open control region of the operation region of the
[0023]
Here, in the present embodiment, in the left side of the opening degree setting map M, in other words, in the region R1 which is a substantially low speed region of the
[0024]
Here, “fully closed” of the variable nozzle means a state in which the nozzle is narrowed to the minimum flow path area, “full open” of the variable nozzle means a state in which the nozzle is opened to the maximum flow area, and “ The “medium opening” means a state in which, for example, a movable vane driven by an actuator (not shown) is positioned such that the nozzle has a flow area between the minimum flow area and the maximum flow area. I do.
[0025]
Further, in a high load region where the request for increasing the output torque of the
[0026]
Next, an example of a control routine by the
[0027]
Next, in step S2, the current engine speed Ne and the accelerator opening A detected in step S1 are stored and stored in a table in the
[0028]
On the other hand, if the determination in step S3 as to whether or not the operating state is in the supercharging pressure feedback control region RFB is YES, the process proceeds to step S5, and thereafter, control is performed as the operation of the feedback control means. That is, in step S5, first, the first, second, and
[0029]
If the current actual supercharging pressure P3 is larger than the target supercharging pressure f (Ne, A), the process proceeds to step S8, and it is determined whether or not the variable nozzles VNH and VNL are fully opened. Note that the current opening of the variable nozzles VNH and VNL can be determined by using a detection signal from an opening sensor (not shown) provided in the variable nozzles VNH and VNL, or by using the setting opening used in the previous control routine. The determination can be made using the degree value data. Here, when the variable nozzles VNH and VNL are already fully opened, the process proceeds to step S9, the
[0030]
If the current supercharging pressure P3 is larger than the target supercharging pressure f (Ne, A), but it is determined in step S8 that the variable nozzles VNH and VNL are not fully opened, the process proceeds to step S10, and the high-pressure turbo A pressure ratio P3 / P2 of the high-
[0031]
Next, in step S11, the calculated current pressure ratio P3 / P2 by the high-
[0032]
On the other hand, if it is determined in step S7 that the current supercharging pressure P3 is equal to or less than the target supercharging pressure f (Ne, A), the process proceeds to step S14, and similarly to step S10, the high-
[0033]
The control routine by the
[0034]
Here, the control of the multi-stage turbocharger of the
[0035]
Therefore, the shift from the open control region R1 to the feedback control region RFB is performed in a state in which the variable nozzles VNH and VNL are fully closed, so that a large change in the supercharging pressure does not occur, and the subsequent increase in the rotational speed. Accordingly, the variable nozzles VNH and VNL are continuously changed in the opening direction, so that stable control is possible. That is, if the opening and closing of the variable nozzles VNH and VNL are repeated, the stability of the control is impaired due to the hysteresis. However, such a case is caused when the variable nozzles VNH and VNL are continuously changed in the opening direction. There is no control. Further, assuming a case where the accelerator pedal is suddenly depressed from the medium speed and the medium load operation state to the full load or high load operation state, the operation state of the
[0036]
In the above, the embodiment has been described in which the pressure ratio P3 / P2 of the high-pressure stage is prioritized and control is performed so as to approach the target pressure ratio g (Ne, A). However, although a certain reduction in turbo efficiency cannot be denied, it goes without saying that control can be performed so as to approach the target pressure ratio g (Ne, A) by giving priority to the pressure ratio P2 / P1 of the low pressure stage. Absent.
[0037]
Further, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a variable displacement turbocharger having a variable nozzle has been described. However, the present invention is also applicable to a multistage turbocharger having a waste gate valve. The same applies by controlling the opening of the wastegate valve instead of controlling the opening.
[0038]
In the above-described embodiment, the target pressure ratio g (Ne, A) of the pressure ratio P3 / P2 of the high pressure stage in the feedback control region RFB increases and decreases as the engine speed increases, as shown in FIG. , But may always take a constant value regardless of the engine speed.
[0039]
Furthermore, in the above-described embodiment, the high-pressure stage outlet pressure P3 detected by the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a multi-stage turbocharger control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an opening setting map used for selecting a control area and controlling variable nozzles VNH and VNL in the control according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a control procedure of the multi-stage turbocharger control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the opening degrees of variable nozzles VNH and VNL of the multi-stage turbocharger according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Claims (5)
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
該運転状態検出手段の検出結果に基づき制御領域を選択する制御領域選択手段と、
該制御領域選択手段により選択された所定の制御領域において、少なくとも一つのターボチャージャによる圧力比がほぼ一定となるように優先して制御すると共に、他のターボチャージャにより目標過給圧と実過給圧とに基づいてフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
を備えることを特徴とする多段ターボチャージャの制御装置。A multi-stage turbocharger control device provided with a plurality of turbochargers in series,
Operating state detecting means for detecting an operating state of the engine;
Control region selecting means for selecting a control region based on the detection result of the operating state detecting means,
In the predetermined control region selected by the control region selection means, control is performed preferentially so that the pressure ratio of at least one turbocharger is substantially constant, and the target supercharging pressure and the actual supercharging are controlled by another turbocharger. Feedback control means for performing feedback control based on the pressure and
A control device for a multi-stage turbocharger, comprising:
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