JP2005180404A - Variable nozzle type turbocharger control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バリアブルノズル式ターボチャージャとEGR(排気ガス再循環:Exhaust Gas Recirculation)装置とを備えた内燃機関(エンジン)に関し、特に、バリアブルノズル式ターボチャージャの経時劣化等の影響を考慮して、バリアブルノズル式ターボチャージャを制御する装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine (engine) including a variable nozzle type turbocharger and an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device, and in particular, taking into consideration the influence of deterioration over time of the variable nozzle type turbocharger. The present invention relates to an apparatus for controlling a variable nozzle turbocharger.
自動車用内燃機関には自然吸気式エンジンと過給式エンジンとがある。過給機構としては、一般にターボチャージャと呼ばれる排気タービン駆動式のものと、一般にスーパチャージャと呼ばれる機械駆動式のものとが実用化されている。ターボチャージャは、排気ガスのエネルギでタービンを回転させ、それと直結したコンプレッサで吸入空気を圧縮してエンジンに供給するものである。ターボチャージャ付エンジンでは、過給圧が過度に大きくなるのを防ぐため、タービンに流入する排気ガスの一部をバイパスさせるウエイストゲートバルブ(waste gate valve)が通常設けられている。 There are two types of internal combustion engines for automobiles: naturally aspirated engines and supercharged engines. As the supercharging mechanism, an exhaust turbine drive type generally called a turbocharger and a mechanical drive type generally called a supercharger have been put into practical use. A turbocharger rotates a turbine with the energy of exhaust gas, compresses intake air with a compressor directly connected thereto, and supplies the compressed air to an engine. In an engine with a turbocharger, a waste gate valve that normally bypasses a part of exhaust gas flowing into the turbine is provided in order to prevent the supercharging pressure from becoming excessively large.
ターボチャージャに異常が発生し、ウエイストゲートバルブが閉じられたままで運転を続けた場合には、エンジンを異常な運転状態におくことになるため、エンジンの損傷を招くおそれがある。そこで、ターボチャージャの異常検出に関する技術が種々提案されている。たとえば、コンプレッサ出力側のブースト圧(過給圧)とタービン入力側の排気ガス圧力とを検出し、ブースト圧が排気ガス圧力より設定値以上低くかつその状態が設定時間継続したときにターボチャージャの異常と判定する技術等がある。 If an abnormality occurs in the turbocharger and the operation is continued with the waste gate valve closed, the engine is put in an abnormal operation state, which may cause engine damage. Therefore, various techniques related to turbocharger abnormality detection have been proposed. For example, the boost pressure (supercharging pressure) on the compressor output side and the exhaust gas pressure on the turbine input side are detected, and when the boost pressure is lower than the exhaust gas pressure by a set value and the state continues for a set time, the turbocharger There is a technique for determining an abnormality.
ところで、エンジンが低速回転域にあるときには、排気ガスの流量が少ないため、ターボチャージャによる過給は不充分なものとなる。その対策として、タービンノズルの開度すなわち面積を小さくすることにより、タービンロータに与える運動エネルギを増大させるターボチャージャが開発されている。バリアブルノズル式ターボチャージャは、そのようなターボチャージャの一種であって、回動可能な複数のノズルベーンを設け、ノズルベーン間に形成されるタービンノズルよりタービンロータへとエンジンの排気ガスを導く際のタービンノズルの開度を変えることができるようにしたものである。このようなバリアブルノズル式ターボチャージャにおいては、運転状態に応じた最適な過給圧制御となるようにノズル開度が制御されている。 By the way, when the engine is in the low speed rotation region, the flow rate of the exhaust gas is small, so supercharging by the turbocharger is insufficient. As a countermeasure, a turbocharger that increases the kinetic energy given to the turbine rotor by reducing the opening, that is, the area of the turbine nozzle, has been developed. The variable nozzle type turbocharger is a kind of such turbocharger, and is provided with a plurality of rotatable nozzle vanes, and a turbine for guiding engine exhaust gas from a turbine nozzle formed between the nozzle vanes to a turbine rotor. The opening of the nozzle can be changed. In such a variable nozzle type turbocharger, the nozzle opening degree is controlled so as to achieve optimum supercharging pressure control according to the operating state.
このとき、たとえば、アクセル開度(=エンジン負荷)とエンジン回転数とにより決定される目標過給圧になるように、ノズル開度がフィードバック制御される。また、エンジン負荷とエンジン回転数とにより規定されたノズル開度マップを予め設定しておいて、そのマップからノズル開度を決定して、ノズル開度を変更するアクチュエータ(たとえば、DCサーボモータ)でノズル開度を制御する。 At this time, for example, the nozzle opening is feedback-controlled so that the target boost pressure determined by the accelerator opening (= engine load) and the engine speed is obtained. Also, an actuator (for example, a DC servo motor) that presets a nozzle opening map defined by the engine load and the engine speed, determines the nozzle opening from the map, and changes the nozzle opening. To control the nozzle opening.
また、エンジンには、NOx(窒素酸化物)の低減を目的とするEGR装置が設けられることがある。このEGR装置においては、排気マニホールドと吸気マニホールドの間に、排気ガスを循環させるための通路を設け、そのガス再循環量を、その通路の途中に設けられたEGR弁によって調節する。排気マニホールドからEGR通路を通って吸気マニホールドへ適切な排気ガスが還流せしめられる。このとき、EGR量の指標として、EGR率が、EGR率={EGRガス流量/(吸入空気流量+EGRガス流量)}として定義され、このEGR率の目標値が、エンジン負荷とエンジン回転数とにより決定される。この目標EGR率になるように、EGR弁の開度がフィードバック制御される。 The engine may be provided with an EGR device for the purpose of reducing NOx (nitrogen oxide). In this EGR device, a passage for circulating the exhaust gas is provided between the exhaust manifold and the intake manifold, and the gas recirculation amount is adjusted by an EGR valve provided in the middle of the passage. Appropriate exhaust gas is recirculated from the exhaust manifold through the EGR passage to the intake manifold. At this time, as an index of the EGR amount, the EGR rate is defined as EGR rate = {EGR gas flow rate / (intake air flow rate + EGR gas flow rate)}, and the target value of the EGR rate depends on the engine load and the engine speed. It is determined. The opening degree of the EGR valve is feedback-controlled so as to achieve this target EGR rate.
バリアブルノズル式ターボチャージャにおいて、あるノズル開度におけるノズルベーンの固着(以下、ノズルスティックという)等の異常を過給圧により検出するためには、全ての運転状態と各々のノズル開度に応じた設定値を設けなければならず、異常判断処理が非常に複雑になる。特開平10−47071号公報(特許文献1)は、バリアブルノズル式ターボチャージャおよびEGR装置を備えたエンジンにおいて、ノズルスティックによる異常を容易に検出することが可能なバリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置を開示する。このバリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置は、機関運転状態に応じて開度の可変なノズルより導かれる排気ガスによって駆動されるタービンとタービンによって駆動され吸気を圧縮するコンプレッサとを有するバリアブルノズル式ターボチャージャと、タービンより上流側の排気系と吸気系とをEGR弁を介して連結するとともに機関運転状態に応じてEGR量の目標値を設定してEGR弁をフィードバック制御するEGR装置とを備えた内燃機関において、バリアブルノズル式ターボチャージャの異常を検出する装置であって、EGR量の実際値を検出するEGR量検出手段と、EGR量検出手段によって検出されたEGR量実際値がEGR量目標値から所定値以上ずれたときにターボチャージャの異常であると判断する異常判断手段とを含む。 In a variable nozzle turbocharger, in order to detect abnormalities such as nozzle vane sticking (hereinafter referred to as nozzle stick) at a certain nozzle opening by supercharging pressure, all operating states and settings corresponding to each nozzle opening A value must be provided, and the abnormality determination process becomes very complicated. Japanese Patent Laid-Open No. 10-47071 (Patent Document 1) discloses a variable nozzle type turbocharger abnormality detecting device capable of easily detecting an abnormality caused by a nozzle stick in an engine equipped with a variable nozzle type turbocharger and an EGR device. Disclose. This variable nozzle type turbocharger abnormality detection device is a variable nozzle type turbo having a turbine driven by exhaust gas guided from a nozzle whose opening degree is variable according to an engine operating state, and a compressor driven by the turbine and compressing intake air. An EGR device that connects the charger, the exhaust system upstream of the turbine and the intake system via an EGR valve, sets a target value of the EGR amount according to the engine operating state, and feedback-controls the EGR valve is provided. In an internal combustion engine, an apparatus for detecting an abnormality of a variable nozzle turbocharger, wherein an EGR amount detecting means for detecting an actual value of an EGR amount, and an EGR amount actual value detected by the EGR amount detecting means is an EGR amount target value An abnormality that determines that the turbocharger is abnormal And a disconnection means.
このバリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置によると、バリアブルノズル式ターボチャージャにおいてノズルスティック等による異常が発生すると、タービンを流れる排気ガスの流量及び圧力が機関運転状態に適した値からずれてくる。EGR量は、EGR弁前後の圧力差、すなわち排気側EGR通路の圧力と吸気側EGR通路の圧力との差に応じた値となる。ここで、排気側EGR通路の圧力とは排気ガス圧力のことである。従って、EGR量のずれを監視することでノズルスティックを検出することができる。このバリアブルノズル式ターボチャージャ異常検出装置においては、EGR量実際値の目標値からのずれを監視することにより、ターボチャージャの異常を容易に判断することが可能である。 According to this variable nozzle type turbocharger abnormality detection device, when an abnormality occurs due to a nozzle stick or the like in the variable nozzle type turbocharger, the flow rate and pressure of the exhaust gas flowing through the turbine deviate from values suitable for the engine operating state. The amount of EGR is a value corresponding to the pressure difference before and after the EGR valve, that is, the difference between the pressure in the exhaust side EGR passage and the pressure in the intake side EGR passage. Here, the pressure in the exhaust side EGR passage is the exhaust gas pressure. Therefore, the nozzle stick can be detected by monitoring the deviation of the EGR amount. In this variable nozzle type turbocharger abnormality detection device, it is possible to easily determine the abnormality of the turbocharger by monitoring the deviation of the actual value of the EGR amount from the target value.
また、バリアブルノズル式ターボチャージャにおいては、以下のような問題もある。バリアブルノズル式ターボチャージャを可動部のアクチュエータや過給機本体の構成部品(ユニゾンリング等)の製造時のバラツキ等の個体間の差、あるいは使用に伴う耐久性の劣化等の経年変化などによって過給圧は左右される、このため、過給圧を目標過給圧に制御するときに予め設定された操作量で制御すると過給圧の大きな変化を招く(同一の操作量を適用しても、本来ならばそれに対応して作動すべきアクチュエータ等の作動量が、個体間の差や経年変化に起因して異なったものになる)場合もある。このような場合であっても、過給圧のフィードバック制御を行なえば、これを解消することは可能である。すなわち、フィードバック制御は、目標過給圧と実際の過給圧との偏差を検出して、この偏差がなくなるように偏差に応じて操作量を決定して制御を行うものであるから、たとえアクチュエータ等個々のバラツキや経年変化などが生じていても、これらの影響はかかる制御において吸収され、補正されることになる。 The variable nozzle turbocharger also has the following problems. The variable nozzle type turbocharger is excessive due to differences between individual parts such as variations in manufacturing of actuators of the moving parts and turbocharger main parts (such as unison rings), or due to secular changes such as deterioration in durability due to use. For this reason, when the boost pressure is controlled to the target boost pressure, control with a preset operation amount causes a large change in the boost pressure (even if the same operation amount is applied). In some cases, the amount of operation of an actuator or the like that should be operated in accordance with that is different due to differences between individuals or aging). Even in such a case, it is possible to solve this problem by performing supercharging pressure feedback control. That is, the feedback control detects the deviation between the target supercharging pressure and the actual supercharging pressure, and determines the operation amount according to the deviation so as to eliminate this deviation. Even if individual variations or aging changes occur, these effects are absorbed and corrected in such control.
しかしながら、このようなフィードバック制御においても、バリアブルノズル式ターボチャージャにおいて発生する様々な問題があり、特許文献2〜4にこれらについての技術が開示されている。
上述したように、バリアブルノズル式ターボチャージャにおいても、EGR装置においても、フィードバック制御が行なわれる。しかしながら、同時に双方においてフィードバック制御することは極めて困難である。すなわち、バリアブルノズル式ターボチャージャにおいて、目標過給圧になるようにノズル開度がフィードバック制御され、その一方、EGR装置側において、目標EGR率になるようにEGR弁の開度が制御されることになる。バリアブルノズル式ターボチャージャのノズル開度を変化させると吸入空気量が変化して、前述した定義式からも明らかなようにEGR率も変化してしまう。この変化に対応してEGR弁をフィードバック制御すると、双方で相反する制御状態になる場合があり、これらのフィードバック制御を同時に行なうことは極めて現実的でない。 As described above, feedback control is performed both in the variable nozzle turbocharger and in the EGR device. However, it is extremely difficult to perform feedback control in both at the same time. That is, in the variable nozzle turbocharger, the nozzle opening is feedback controlled so as to achieve the target supercharging pressure, while the EGR valve opening is controlled so as to achieve the target EGR rate on the EGR device side. become. When the nozzle opening degree of the variable nozzle turbocharger is changed, the intake air amount is changed, and the EGR rate is also changed as is apparent from the above-described definition formula. When the EGR valve is feedback-controlled in response to this change, there may be a contradictory control state on both sides, and it is extremely impractical to perform these feedback controls simultaneously.
このような場合には、たとえば、EGR領域(エンジン冷却水温が低温でない領域であって、バリアブルノズル式ターボチャージャおよびEGR装置の双方が制御される領域)においては、バリアブルノズル式ターボチャージャのノズル開度をマップから決定されるノズル開度となるようにオープンループ(フィードバック制御のように帰環ループを有しない)の制御が行なわれる。このとき、フィードバック制御されないので、バリアブルノズル式ターボチャージャのアクチュエータ等個々のバラツキや経年変化などが生じていても、これらの影響はフィードバック制御により吸収されることがない。 In such a case, for example, in the EGR region (the region where the engine coolant temperature is not low, where both the variable nozzle turbocharger and the EGR device are controlled), the nozzle opening of the variable nozzle turbocharger is not performed. Open loop control (having no return loop as in feedback control) is performed so that the degree becomes the nozzle opening determined from the map. At this time, since feedback control is not performed, even if individual variations such as actuators of the variable nozzle type turbocharger or changes with time occur, these effects are not absorbed by the feedback control.
しかしなから、このような問題は、上述のいずれの特許文献においても解決することができない。すなわち、上記した特許文献2〜4はバリアブルノズル式ターボチャージャに関連はあってもEGR装置に関連なく、特許文献1は、バリアブルノズル式ターボチャージャおよびEGR装置に関連があっても、ノズルスティックによる異常を、フィードバック制御されているEGR量とEGR目標量とから検出しようとするものにすぎない。EGR装置がフィードバック制御される領域において、バリアブルノズル式ターボチャージャがフィードバック制御されない状態においては、バリアブルノズル式ターボチャージャの構成部品のバラツキや経年変化などが生じていても、これらの影響を補正することができない。このため、バリアブルノズル式ターボチャージャの構成部品のバラツキや経年変化があると、マップから決定された過給圧とは異なる実過給圧である状態になる。たとえば、バリアブルノズル式ターボチャージャのノズルベーンアームとユニゾンリング等の摺動部に磨耗が生じた場合、ノズルベーン(可変ノズル)は、排気ガスの力により開き側にトルクを受ける。このため、可変ノズルの開度指令値に対するタービン流量は、経年による磨耗により多くなる。このため、タービン内の排気ガスの流速が下がりタービン回転数が下がり過給圧が低くなる。この結果、エンジンの排気性能や動力性能が所望の能力を発現しなくなる。 However, such a problem cannot be solved in any of the above-mentioned patent documents. That is, the above-mentioned Patent Documents 2 to 4 are related to the variable nozzle type turbocharger even if they are related to the EGR device, and the Patent Document 1 is related to the variable nozzle type turbocharger and the EGR device even if related to the nozzle stick. The abnormality is merely to be detected from the EGR amount and the EGR target amount that are feedback-controlled. In the region where the EGR device is feedback controlled, in the state where the variable nozzle turbocharger is not feedback controlled, even if the components of the variable nozzle turbocharger vary or change over time, these effects should be corrected. I can't. For this reason, if there are variations in components of the variable nozzle type turbocharger or changes over time, the actual supercharging pressure is different from the supercharging pressure determined from the map. For example, when wear occurs in a sliding portion such as a nozzle vane arm and a unison ring of a variable nozzle turbocharger, the nozzle vane (variable nozzle) receives torque on the opening side by the force of exhaust gas. For this reason, the turbine flow rate with respect to the opening command value of the variable nozzle increases due to wear over time. For this reason, the flow rate of the exhaust gas in the turbine is lowered, the turbine rotational speed is lowered, and the supercharging pressure is lowered. As a result, the exhaust performance and power performance of the engine do not express desired capabilities.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、EGR装置とバリアブルノズル式ターボチャージャとを備えた内燃機関において、EGR領域において、適切な過給圧を実現することができるバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to realize an appropriate supercharging pressure in the EGR region in an internal combustion engine including an EGR device and a variable nozzle turbocharger. It is an object of the present invention to provide a variable nozzle type turbocharger control device that can be used.
第1の発明に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置は、内燃機関の運転状態に対応して開度の可変なノズルより導かれる排気ガスによって駆動されるタービンとタービンによって駆動され目標過給圧になるように吸気を圧縮するコンプレッサとを有するバリアブルノズル式ターボチャージャと、タービンより上流側の排気系と吸気系とをEGR弁を介して連結するとともに内燃機関の運転状態に応じてEGR量の目標値を設定してEGR弁をフィードバック制御するEGR装置とを備えた内燃機関におけるバリアブルノズル式ターボチャージャを制御する。このバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置は、EGR作動領域における、目標過給圧を算出するための算出手段と、目標過給圧に対応するように、ノズルの開度を制御するアクチュエータを制御するための制御手段と、実過給圧を検知するための検知手段と、目標過給圧と検知された実過給圧との偏差に基づいて、ノズルの開度を補正するための補正手段とを含む。 A variable nozzle turbocharger control device according to a first aspect of the present invention is a turbine driven by exhaust gas guided from a nozzle having a variable opening degree corresponding to the operating state of the internal combustion engine, and driven to a target supercharging pressure by the turbine. A variable nozzle type turbocharger having a compressor for compressing intake air and an exhaust system upstream of the turbine and an intake system are connected via an EGR valve, and an EGR amount target according to the operating state of the internal combustion engine A variable nozzle type turbocharger in an internal combustion engine having an EGR device that sets a value and performs feedback control of the EGR valve is controlled. This variable nozzle type turbocharger control device controls a calculation means for calculating a target supercharging pressure in an EGR operating region and an actuator for controlling the opening of the nozzle so as to correspond to the target supercharging pressure. Control means, detection means for detecting the actual boost pressure, and correction means for correcting the opening of the nozzle based on the deviation between the target boost pressure and the detected actual boost pressure. Including.
第1の発明によると、バリアブルノズル式ターボチャージャとEGR装置とを有する内燃機関において、EGR作動領域においては、バリアブルノズル式ターボチャージャのノズル開度がフィードバック制御されない。EGR作動領域における、内燃機関の回転数および内燃機関の負荷と目標過給圧との関係を規定した情報(マップ)に基づいて、目標過給圧を算出する。算出された目標過給圧になるように、ノズルの開度を制御するアクチュエータ(たとえば、DCサーボモータ)が制御される。このとき、EGR装置のフィードバック制御が行なわれているので、ノズルの開度はオープンループ制御になる。このような場合において、バリアブルノズル式ターボチャージャのノズルベーンアームとユニゾンリング等の摺動部に磨耗が生じていると、ノズルベーン(可変ノズル)は、排気ガスの力により開き側にトルクを受け、可変ノズルの開度指令値に対してタービン流量はより多くなる。すなわち、指令過給圧と実過給圧との間に偏差が発生する。フィードバック制御を行なっていないので、この偏差が残ったままの状態になる。検知手段により、たとえば予め定められた回数だけこの偏差をサンプリングして、その平均値(より詳しくは平均値の絶対値)が予め定められたしきい値よりも大きいと、補正手段によりノズルの開度が補正されて、実過給圧が目標過給圧に近づける。このとき、たとえば、DCサーボモータのセンサの位置に関する情報が補正されたり、DCサーボモータへの指令信号が補正される。これにより、フィードバック制御できずオープンループ制御されているEGR領域においても、バリアブルノズル式ターボチャージャの構成部品のバラツキや経年変化などが生じていた場合に、これらの影響を補正することができる。その結果、EGR装置とバリアブルノズル式ターボチャージャとを備えた内燃機関において、EGR領域において、適切な過給圧を実現することができるバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置を提供することができる。 According to the first aspect of the invention, in the internal combustion engine having the variable nozzle type turbocharger and the EGR device, the nozzle opening degree of the variable nozzle type turbocharger is not feedback controlled in the EGR operating region. The target boost pressure is calculated based on information (map) that defines the relationship between the rotational speed of the internal combustion engine and the load of the internal combustion engine and the target boost pressure in the EGR operating region. An actuator (for example, a DC servo motor) that controls the opening degree of the nozzle is controlled so as to achieve the calculated target boost pressure. At this time, since the feedback control of the EGR device is performed, the opening degree of the nozzle is the open loop control. In such a case, if the sliding part such as the nozzle vane arm and unison ring of the variable nozzle turbocharger is worn, the nozzle vane (variable nozzle) receives the torque on the opening side by the force of the exhaust gas, and is variable. The turbine flow rate is larger than the nozzle opening command value. That is, a deviation occurs between the command boost pressure and the actual boost pressure. Since the feedback control is not performed, this deviation remains. For example, the deviation is sampled a predetermined number of times by the detection means, and if the average value (more specifically, the absolute value of the average value) is larger than a predetermined threshold value, the correction means opens the nozzle. The degree is corrected so that the actual boost pressure approaches the target boost pressure. At this time, for example, information on the position of the sensor of the DC servo motor is corrected, or a command signal to the DC servo motor is corrected. As a result, even in the EGR region where feedback control cannot be performed and open loop control is performed, if there are variations in components of the variable nozzle turbocharger or changes over time, these effects can be corrected. As a result, it is possible to provide a variable nozzle type turbocharger control device capable of realizing an appropriate supercharging pressure in an EGR region in an internal combustion engine including an EGR device and a variable nozzle type turbocharger.
第2の発明に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、算出手段は、内燃機関の回転数および内燃機関の負荷と目標過給圧との関係を規定した情報に基づいて、目標過給圧を算出するための手段を含む。 In the variable nozzle turbocharger control device according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the calculation means defines the relationship between the rotational speed of the internal combustion engine, the load of the internal combustion engine, and the target supercharging pressure. Means for calculating a target boost pressure based on the information obtained.
第2の発明によると、内燃機関の回転数(エンジン回転数)および内燃機関の負荷(噴射燃料量)と目標過給圧との関係を規定した3次元マップに基づいて、目標過給圧を算出して、その目標過給圧になるようにノズル開度を制御する。 According to the second aspect of the invention, the target boost pressure is calculated based on a three-dimensional map that defines the relationship between the engine speed and the load (injected fuel amount) of the internal combustion engine and the target boost pressure. The nozzle opening is controlled so that the target boost pressure is calculated.
第3の発明に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置においては、第1または2の発明の構成に加えて、補正手段は、アクチュエータの位置センサについて補正するための手段を含む。 In the variable nozzle turbocharger control device according to the third invention, in addition to the configuration of the first or second invention, the correcting means includes means for correcting the position sensor of the actuator.
第3の発明によると、補正手段によりノズルの開度を補正するためにアクチュエータの一例であるサーボモータのセンサの位置に関する情報が補正される。これにより、フィードバック制御できずオープンループ制御されているEGR領域においても、バリアブルノズル式ターボチャージャの構成部品のバラツキや経年変化などが生じていた場合に、これらの影響を補正することができる。 According to the third aspect of the invention, the information relating to the position of the sensor of the servo motor, which is an example of the actuator, is corrected in order to correct the opening degree of the nozzle by the correcting means. As a result, even in the EGR region where feedback control cannot be performed and open loop control is performed, if there are variations in components of the variable nozzle turbocharger or changes over time, these effects can be corrected.
第4の発明に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置においては、第1または2の発明の構成に加えて、補正手段は、アクチュエータへの指令信号を補正するための手段を含む。 In the variable nozzle turbocharger control device according to the fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the invention, the correction means includes means for correcting a command signal to the actuator.
第4の発明によると、補正手段によりノズルの開度を補正するためにアクチュエータの一例であるサーボモータへの指令信号が補正される。これにより、フィードバック制御できずオープンループ制御されているEGR領域においても、バリアブルノズル式ターボチャージャの構成部品のバラツキや経年変化などが生じていた場合に、これらの影響を補正することができる。 According to the fourth invention, the command signal to the servo motor which is an example of the actuator is corrected in order to correct the opening degree of the nozzle by the correcting means. As a result, even in the EGR region where feedback control cannot be performed and open loop control is performed, if there are variations in components of the variable nozzle turbocharger or changes over time, these effects can be corrected.
第5の発明に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、補正手段は、目標過給圧と検知された実過給圧との偏差の平均値に基づいて、ノズルの開度を補正するための手段を含む。 In the variable nozzle type turbocharger control device according to the fifth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth inventions, the correcting means includes a deviation between the target boost pressure and the detected actual boost pressure. Means for correcting the opening of the nozzle on the basis of the average value.
第5の発明によると、補正手段によりノズル開度を補正する場合は、目標過給圧と検知された実過給圧との偏差の平均値が用いられる。そのため、実過給圧の一時的な誤検知による補正手段によりノズル開度を補正を回避できる。 According to the fifth invention, when the nozzle opening is corrected by the correcting means, the average value of the deviation between the target boost pressure and the detected actual boost pressure is used. Therefore, correction of the nozzle opening can be avoided by correction means based on a temporary erroneous detection of the actual supercharging pressure.
第6の発明に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置においては、第5の発明の構成に加えて、補正手段は、偏差の平均値の絶対値が予め定められた値よりも大きいと、ノズルの開度を補正するための手段を含む。 In the variable nozzle type turbocharger control device according to the sixth aspect of the invention, in addition to the configuration of the fifth aspect of the invention, the correcting means is configured such that when the absolute value of the average value of deviations is greater than a predetermined value, Means for correcting the opening;
第6の発明によると、補正手段によりノズル開度を補正する場合は、目標過給圧と検知された実過給圧との偏差の平均値の絶対値が予め定められたしきい値よりも大きいことが条件になる。そのため、実過給圧の一時的な誤検知による補正手段によりノズル開度を補正を回避できる。 According to the sixth invention, when correcting the nozzle opening degree by the correcting means, the absolute value of the average value of the deviation between the target boost pressure and the detected actual boost pressure is greater than a predetermined threshold value. It must be large. Therefore, correction of the nozzle opening can be avoided by correction means based on a temporary erroneous detection of the actual supercharging pressure.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施の形態に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置を備えたディーゼルエンジンの一例を概略的に示す図である。バリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置は、エンジンECU(Electronic Control Unit)1000およびエンジンECU1000で実行されるプログラムにより実現される。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a diesel engine equipped with a variable nozzle turbocharger control device according to an embodiment of the present invention. The variable nozzle turbocharger control device is realized by an engine ECU (Electronic Control Unit) 1000 and a program executed by the
エンジン本体500における燃焼に必要な空気は、エアクリーナ100でろ過され、ターボチャージャ300のコンプレッサ320で圧縮され、インタクーラ120で冷却され、吸気マニホールド140に導かれる。なお、その吸入空気流量GAは、スロットル弁130によって調節されるとともに、エアフローメータ110によって検出される。また、吸気系には、吸気管圧力(ブースト圧)PBを検出する吸気管圧力センサ220、吸気管温度TBを検出する吸気管温度センサ230および空気過剰率λを検出するO2 センサ240が設けられている。また、エンジン本体500にはエンジン冷却水の温度を検出する温度センサ510が設けられている。本実施の形態においては、O2 センサ240により検出された値を直接的に用いることはない。
Air necessary for combustion in the
吸気マニホールド140で、吸入空気は、エンジン本体500の各気筒に分配される。各気筒において発生する排気ガスは、排気マニホールド160で集められ、次いでターボチャージャ300のタービン340に通された後、最後に触媒コンバータ700で浄化されて排出される。なお、ターボチャージャ300による過度の過給効果を防止すべく、排気ガスがタービン340を迂回することができるように、排気バイパス通路800およびウエイストゲートバルブ(WGV)900が設けられている。
ターボチャージャ300のタービン340においては、タービンロータ(タービンホイール、タービンブレードなどとも呼ばれる)350が排気ガスにより回転せしめられる。コンプレッサ320のコンプレッサブレード330は、回転軸310によりタービンロータ350に接続されているため、タービンロータ350とともに回転して吸入空気を圧縮し、すなわち過給作用を奏する。タービン340には、後に詳細に説明するように、回動可能な複数のノズルベーン360が設けられており、ノズルベーン360間に形成されるタービンノズルの開度すなわち面積を変えることができるようになっている。そのため、そのタービンノズルは、バリアブルノズルと呼ばれる。バリアブルノズルの開度は、アクチュエータ(DCサーボモータ)370によって調節される。
In the
また、このエンジンは、NOx(窒素酸化物)の低減を目的とするEGR装置付きのエンジンであり、排気マニホールド160と吸気マニホールド140との間には、排気ガスを循環させるための通路150が設けられている。そのガス再循環量は、その通路の途中に設けられたEGR弁430によって調節される。EGR弁430を駆動するアクチュエータ400の内部は、ダイアフラム410によって負圧室412と大気圧室414とに仕切られている。負圧室412内にはスプリング416が内装されており、EGR弁430と連結したダイアフラム410を閉弁側に付勢している。そして、負圧室412には、負圧制御弁420によって調整された負圧が導入されるようになっている。負圧が導入されると、その負圧の大きさに応じてEGR弁430がリフト駆動され、排気マニホールド160からEGR通路150を通って吸気マニホールド140へとリフト量に応じた排気ガスが還流せしめられ、EGRが達成される。
This engine is an engine with an EGR device for reducing NOx (nitrogen oxide), and a
前述のように、EGR量の指標として、EGR率が、EGR率={EGRガス流量/(吸入空気流量+EGRガス流量)}として定義されている。そして、このEGR率の目標値が、エンジン負荷とエンジン回転数とによって予め決定されており、この目標EGR率に従ってEGR弁430がフィードバック制御される。
As described above, the EGR rate is defined as an EGR rate = {EGR gas flow rate / (intake air flow rate + EGR gas flow rate)} as an index of the EGR amount. The target value of the EGR rate is determined in advance by the engine load and the engine speed, and the
エンジンECU1000には、エアフローメータ110、吸気管圧力センサ220、吸気管温度センサ230、O2 センサ240および温度センサ510からの各信号が入力され、それらの信号に基づいて、吸入空気流量GA、吸気管圧力(ブースト圧)PB、吸気管温度TB、空気過剰率λおよびエンジン冷却水温度TEが検出される。そして、エンジンECU1000は、それらの検出データに基づいてバリアブルノズル用アクチュエータ370およびEGR用アクチュエータ420を制御する。さらに、エンジンECU1000は、エンジン本体500へ噴射されるべき燃料の量を制御する。
図2に、バリアブルノズル式ターボチャージャであるターボチャージャ300の断面図を、図3(A)および(B)に、ターボチャージャ300におけるノズルベーン360が開いた状態の図を、図4(A)および(B)に、ターボチャージャ300におけるノズルベーン360が閉じた状態の図を示す。
2 is a cross-sectional view of a
これらの図を参照して、ターボチャージャ300のノズル開度制御について説明する。タービン340側に設けられたノズルベーン360が、ノズル開度制御の対象である。タービンロータ350に排気ガスを導くタービン入口のガス通路には、複数(本実施の形態では13枚とする)の回動可能なノズルベーン360が設けられている。ノズルベーン360の間に形成されるバリアブルノズルの開度は、リンク390を介して駆動アーム382を回動せしめることによって調整されるようになっており、リンク390は、アクチュエータ370のロッド392に連結されている。アクチュエータ370は、たとえばDCサーボモータである。
With reference to these drawings, nozzle opening control of the
エンジンECU1000により制御されるアクチュエータ370からの駆動力は、ロッド392、リンク390、ユニゾンリング380、駆動アーム382の順に伝達される。アクチュエータ370の作用により、ロッド392が伸縮する。ロッド392から伝達された駆動力によりユニゾンリング380が回転する。ユニゾンリング380の回転により駆動アーム382がX点を軸に回転すると、駆動アーム382の裏側に配置されたノズルベーン360は、同じくX点を中心に回転する。これにより、タービンに入力される排気ガスの流速や圧力を調整することができる。
The driving force from the
エンジン低中速回転域においては、ノズル通路を絞り排気ガスの流速を上げることにより、過給圧の立ち上がり特性および過給圧を上げて、黒煙の低減およびトルクの向上を図る(図3(A)および図3(B))。 In the engine low and medium speed rotation region, the rise of the supercharging pressure and the supercharging pressure are increased by restricting the nozzle passage and increasing the exhaust gas flow velocity, thereby reducing black smoke and improving torque (FIG. 3 ( A) and FIG. 3 (B)).
エンジン高速回転域においては、ノズル通路を開いて排気圧力を下げることにより、燃費および出力の向上を図るとともにタービン340の過回転を防止する(図4(A)および図4(B))。 In the engine high-speed rotation range, the nozzle passage is opened to lower the exhaust pressure, thereby improving fuel consumption and output and preventing over-rotation of the turbine 340 (FIGS. 4A and 4B).
さらに、EGR装置が作動している領域においては、EGR制御の安定化を図るためにノズル開度を調整する。このとき、予め定められたマップ(たとえばエンジン負荷とエンジン回転数とにより過給圧を定めるマップ)を用いて過給圧を決定して、その過給圧に対応するノズル開度になるように制御される(このとき、フィードバック制御されない)。EGR停止時(たとえば、エンジン冷却水温が低いとき)には、エンジンの運転状態に応じた目標過給圧を算出して、吸気管圧力PBを検出する吸気管圧力センサ220からの出力が目標過給圧になるようにノズル開度をフィードバック制御する。
Further, in the region where the EGR device is operating, the nozzle opening is adjusted in order to stabilize the EGR control. At this time, the supercharging pressure is determined using a predetermined map (for example, a map for determining the supercharging pressure based on the engine load and the engine speed) so that the nozzle opening corresponding to the supercharging pressure is obtained. Controlled (At this time, feedback control is not performed). When the EGR is stopped (for example, when the engine coolant temperature is low), the target boost pressure corresponding to the engine operating state is calculated, and the output from the intake
このように、ノズル開度制御は、EGR作動領域においてはマップに基づくオープンループ制御が行なわれ、EGR非作動領域においてはフィードバック制御が行なわれる。 As described above, in the EGR operation region, the opening degree control of the nozzle is performed based on the map, and the feedback control is performed in the EGR non-operation region.
図5を参照して、エンジンECU1000のメモリに記憶される過給圧マップについて説明する。図5は、EGR装置が非作動状態における過給圧マップである。図5に示すように、EGR非作動状態における過給圧マップは、エンジン負荷(燃料噴射量)およびエンジン回転数と過給圧との関係を示す3次元マップにより表わされる。この図5に示す過給圧マップが用いられる場合は、EGR装置が非作動の状態であって、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて目標過給圧が、この過給圧マップから算出され、その目標過給圧マップになるようにノズル回路がフィードバック制御される。
With reference to FIG. 5, a supercharging pressure map stored in the memory of
図6に、EGR装置が作動状態における過給圧マップを示す。図5と同じように図6においても、エンジン負荷(燃料噴射量)およびエンジン回転数と過給圧との関係が3次元マップにより表わされる。図5および図6を参照すると、いずれの過給圧マップも同じような傾向を有するものの、その細部において過給圧の値が異なる。図6のEGR作動時における過給圧マップが用いられる場合は、EGR装置が作動中であってEGR装置がEGR弁430をフィードバック制御している場合であり、ターボチャージャ300のノズルベーン360の開度はオープンループ制御される。
FIG. 6 shows a supercharging pressure map when the EGR device is in an operating state. As in FIG. 5, in FIG. 6, the relationship between the engine load (fuel injection amount), the engine speed and the supercharging pressure is represented by a three-dimensional map. Referring to FIG. 5 and FIG. 6, although all the supercharging pressure maps have the same tendency, the supercharging pressure values differ in the details. The supercharging pressure map at the time of EGR operation of FIG. 6 is used when the EGR device is operating and the EGR device is feedback controlling the
また、図7に示すように、図6に示す過給圧マップの縦軸の過給圧の代わりにEGR率を用いるようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 7, an EGR rate may be used instead of the supercharging pressure on the vertical axis of the supercharging pressure map shown in FIG.
図8を参照して、本実施の形態に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置を実現するエンジンECU1000で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
With reference to FIG. 8, a control structure of a program executed by
ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、エンジンECU1000は、エンジン回転数およびエンジン負荷を検出する。このとき、エンジン回転数センサや燃料噴射量センサから入力された情報に基づいて、エンジン回転数およびエンジン負荷が検出される。S110にて、エンジンECU1000は、温度センサ510から入力された情報に基づいて、エンジン冷却水温を検出する。S120にて、エンジンECU1000は、EGR作動領域であるか否かを判断する。この判断は、たとえば、S110にて検出されたエンジン冷却水温などに基づいて行なわれる。EGR作動領域は、一般的には、エンジン冷却水の水温が低い場合にはEGR非作動領域となる。EGR作動領域であると(S120にてYES)、処理はS130へ移される。もしそうでないと(S120にてNO)、処理はS230へ移される。
In step (hereinafter step is abbreviated as S) 100,
S130にて、エンジンECU1000は、EGR作動マップを選択する。このとき、図6に示すマップが選択される。S140にて、エンジンECU1000は目標過給圧を決定する。このとき、図6に示すマップを用いて、S100にて検出したエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて目標過給圧が決定される。
In S130,
S150にて、エンジンECUは、目標過給圧に対応するノズル開度を算出する。S160にて、ECU1000は、ノズルベーン360のアクチュエータ(DCサーボモータ)370へ制御信号を出力する。このとき、S150にて算出したノズル開度を実現するようにDCサーボモータへの制御信号が出力される。S170にて、エンジンECU1000は、目標過給圧と実過給圧との偏差を検出する。S180にて、エンジンECU1000は、平均偏差の算出が完了したか否かを判断する。たとえば、予め定められたサンプリングタイム毎に偏差を検出し、その偏差がたとえば10回検出されると偏差の平均値を算出し、平均偏差の算出が完了したと判断される。平均偏差の算出が完了すると(S180にてYES)、処理はS190へ移される。もしそうでないと(S180にてNO)、処理はS140へ移される。
In S150, the engine ECU calculates a nozzle opening corresponding to the target boost pressure. In S160,
S190にて、エンジンECUは、|平均偏差|>しきい値であるか否かを判断する。すなわち、S180にて算出された平均偏差の絶対値が予め定められたしきい値よりも大きいか否かが判断される。|平均偏差|>しきい値であると(S190にてYES)、処理はS200へ移される。もしそうでないと(S190にてNO)、この処理は終了する。 In S190, engine ECU determines whether or not | average deviation |> threshold value. That is, it is determined whether or not the absolute value of the average deviation calculated in S180 is larger than a predetermined threshold value. If | average deviation |> threshold value (YES in S190), the process proceeds to S200. Otherwise (NO in S190), this process ends.
なお、S180およびS190における処理は、EGR作動領域(S120にてYES)の場合に行なうように説明しているが、本発明はこれに限定されない。EGR非作動領域において、これらのS180およびS190における処理を行なう方が、より精度が高くなる可能性がある。すなわち、EGR作動領域においては物理的にはこのようなS180およびS190の処理が可能であるにしてもEGR量の影響を受けるが、EGR非作動領域においてはこのような影響を受けないためである。 Although the processing in S180 and S190 is described as being performed in the case of the EGR operating region (YES in S120), the present invention is not limited to this. In the EGR non-operating region, it may be more accurate to perform the processes in S180 and S190. That is, in the EGR operating region, even though the processing of S180 and S190 can be physically performed, it is affected by the EGR amount, but is not affected in the EGR non-operating region. .
S200にて、エンジンECU1000は、DCサーボモータへの制御信号の補正量を算出する。この算出された制御信号の補正量は、次回のトリップ時におけるS160での処理に反映される。なお、S200にてDCサーボモータへの制御信号の補正量を算出するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない、たとえば、DCサーボモータの位置センサを平均偏差に対応する分だけ補正するようにしてもよい。
In S200,
S230にて、エンジンECU1000は、EGR非作動マップを選択する。このとき、図5に示すマップが選択される。S240にて、エンジンECU1000は、目標過給圧を決定する。このとき、図5に示すマップに基づいてエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて目標過給圧が決定される。S250にて、S240にて決定された目標過給圧を実現するノズル開度が算出される。S260にて、エンジンECU1000は、ターボチャージャ300のノズルベーン360を動作させるアクチュエータ(DCサーボモータ)370へ制御信号を出力する。
In S230,
S270にて、エンジンECU1000は、目標過給圧と実過給圧との偏差を検出する。S300にて、エンジンECUは、S270にて検出された偏差をゼロにするようにフィードバック制御を実行する。このとき、EGR装置が非作動状態でありEGR装置がフィードバック制御を実行していないため、バリアブルノズル式ターボチャージャのノズルベーン360の開度がフィードバック制御される。
In S270,
S400にて、エンジンECU1000は、偏差による学習制御が必要であるか否かを判断する。すなわち、EGR非作動状態においてノズルベーン360の開度をフィードバック制御を実行した結果、ターボチャージャ300の構成部品の経時的な劣化によりフィードバック制御中における偏差が残存した場合などは、学習制御が必要であると判断される。学習制御が必要であると判断されると(S400にてYES)、処理はS500へ移される。もしそうでないと(S400にてNO)、この処理は終了する。
In S400,
S500にて、エンジンECU1000は、フィードバック制御中における状態量(偏差)に基づいて、過給圧マップ(EGR非作動)および過給圧マップ(EGR作動)のマップを修正する。
In S500,
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るバリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置を実現するエンジンECU1000の動作について説明する。
An operation of
エンジンが作動中であるときに、エンジン回転数およびエンジン負荷が検出される(S100)。エンジン冷却水温が検出され(S110)、エンジン冷却水温やその他の条件に基づいて、EGRの作動領域であるか否かが判断される(S120)。EGR作動領域でない場合には(S120にてNO)、EGR非作動マップ(図5)が選択される(S230)。この図5に示すマップに基づいて目標過給圧が決定され(S240)、ノズル開度が算出され(S250)、DCサーボモータへ制御信号が出力される(S260)。DCサーボモータはノズルベーン360のアクチュエータ370であって、エンジンECU1000から出力された制御信号に基づいてDCサーボモータが作動しノズルベーン360の開度が制御される。その開度に基づいて、ターボチャージャ300が作動し吸気空気が圧縮されインタクーラ120を経由して吸気管圧力センサ220により実過給圧が検出される。目標過給圧と実過給圧との偏差が検出され(S270)、この偏差がゼロになるようにたとえばPID制御によるフィードバック制御が実行される(S300)。
When the engine is operating, the engine speed and the engine load are detected (S100). The engine coolant temperature is detected (S110), and it is determined based on the engine coolant temperature and other conditions whether or not it is in the EGR operating region (S120). If not in the EGR operating region (NO in S120), the EGR non-operating map (FIG. 5) is selected (S230). A target boost pressure is determined based on the map shown in FIG. 5 (S240), the nozzle opening is calculated (S250), and a control signal is output to the DC servo motor (S260). The DC servo motor is an
フィードバック制御中において(S300)、ターボチャージャ300の構成部品に経時劣化等が発生しており、DCサーボモータへの制御信号が正確であるにもかかわらずノズル開度が正しくなるように作動しない場合には、フィードバック制御における偏差などが残ることになる。この偏差を検知して、偏差による学習制御が必要であると判断されると(S400にてYES)、図5および図6に示す過給圧マップが修正される。
During feedback control (S300), components of the
一方、エンジン冷却水温などに基づいてEGR作動領域であると判断されると(S120にてYES)、図6に示すEGR作動マップが選択される(S130)。図6に示す過給圧マップに基づいて目標過給圧が決定され(S140)、ノズル開度が算出される(S150)。S150にて算出されたノズル開度を実現するようにノズルベーン360のアクチュエータ370であるDCサーボモータへ制御信号がエンジンECU1000から出力される(S160)。
On the other hand, if it is determined that the engine is in the EGR operating region based on the engine coolant temperature or the like (YES in S120), the EGR operating map shown in FIG. 6 is selected (S130). A target boost pressure is determined based on the boost pressure map shown in FIG. 6 (S140), and the nozzle opening is calculated (S150). A control signal is output from
EGRが非作動状態のときと同様にして、目標過給圧と実過給圧との偏差が検出される(S170)。このような処理がたとえば10回繰返し行なわれその偏差の平均値(平均偏差)が算出される。平均偏差の算出が完了すると(S180にてYES)、平均偏差の絶対値が予め定められたしきい値よりも大きいか否かが判断される。予め定められた平均値よりも平均偏差の絶対値が大きいと(S190にてYES)、たとえばターボチャージャ300を構成する部品が劣化して、オープンループ制御における目標過給圧に対応するDCサーボモータへの制御信号を出力しても、所定のノズル開度になっていないことを示す。そのため、DCサーボモータへの制御信号の補正量を算出し次回のトリップ時にその補正量を勘案してDCサーボモータへの制御信号を算出するようにしたり、DCサーボモータの位置センサについてのデータを平均偏差に基づいて補正するようにしたりする(S200)。
The deviation between the target boost pressure and the actual boost pressure is detected in the same manner as when the EGR is inactive (S170). Such a process is repeated 10 times, for example, and an average value (average deviation) of the deviations is calculated. When the calculation of the average deviation is completed (YES in S180), it is determined whether or not the absolute value of the average deviation is larger than a predetermined threshold value. If the absolute value of the average deviation is greater than the predetermined average value (YES in S190), for example, the
以上のようにして、本実施の形態に係るバリアブルノズル式ターボチャージャの制御装置によると、バリアブルノズル式ターボチャージャとEGR装置とを有するエンジンにおいて、EGR作動領域においてはバリアブルノズル式ターボチャージャのノズル開度がフィードバック制御されないでオープンループ制御される。EGR作動領域における、エンジンの回転数およびエンジン負荷と目標過給圧との関係を規定したマップに基づいて目標過給圧が算出される。算出された目標過給圧になるように、ターボチャージャのノズルの開度が制御される。このとき、アクチュエータとしてDCサーボモータが制御されることがある。このような場合、EGR装置のフィードバック制御が行なわれているので、ノズルの開度はオープンループ制御となる。このような場合において、バリアブルノズル式ターボチャージャのノズルベーンアームとユニゾンリングとの摺動部に磨耗が生じていると、ノズルベーンは目標過給圧に対応する開度にならない。すなわち目標過給圧と実過給圧との間に偏差が発生することになる。フィードバック制御を行なっていないので、この偏差が残った状態のままになる。このような偏差が繰返し検出される場合にはこれらの偏差の平均値に基づいて、たとえば、ノズル開度が閉まりにくい場合には、より閉まるようにDCサーボモータへの制御信号を修正したり、DCサーボモータの位置センサのデータを修正したりする。その結果、EGR装置とバリアブルノズル式ターボチャージャとを備えたエンジンにおいては、EGR領域において、適切な過給圧を実現することができる。 As described above, according to the variable nozzle turbocharger control device according to the present embodiment, in the engine having the variable nozzle turbocharger and the EGR device, the nozzle opening of the variable nozzle turbocharger is performed in the EGR operating region. Open loop control is performed without feedback control. The target boost pressure is calculated based on a map that defines the relationship between the engine speed and the engine load and the target boost pressure in the EGR operating region. The opening degree of the nozzle of the turbocharger is controlled so as to achieve the calculated target supercharging pressure. At this time, a DC servo motor may be controlled as an actuator. In such a case, since the feedback control of the EGR device is performed, the opening degree of the nozzle is the open loop control. In such a case, if the sliding portion between the nozzle vane arm and the unison ring of the variable nozzle turbocharger is worn, the nozzle vane does not have an opening corresponding to the target supercharging pressure. That is, a deviation occurs between the target boost pressure and the actual boost pressure. Since the feedback control is not performed, this deviation remains. When such a deviation is repeatedly detected, based on the average value of these deviations, for example, when the nozzle opening is difficult to close, the control signal to the DC servo motor is corrected so that it is more closed, The data of the position sensor of the DC servo motor is corrected. As a result, in an engine equipped with an EGR device and a variable nozzle turbocharger, an appropriate supercharging pressure can be realized in the EGR region.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 エアクリーナ、110 エアフローメータ、120 インタクーラ、130 スロットル弁、140 吸気マニホールド、150 通路、160 排気マニホールド、220 吸気管圧力センサ、230 吸気管温度センサ、240 O2 センサ、300 ターボチャージャ、310 回転軸、320 コンプレッサ、330 コンプレッサブレード、340 タービン、350 タービンロータ、360 ノズルベーン、370 アクチュエータ(DCサーボモータ)、380 ユニゾンリング、382 駆動アーム、390 リンク、392 ロッド、400 アクチュエータ、410 ダイアフラム、412 負圧室、414 大気圧室、416 スプリング、430 EGR弁、500 エンジン本体、510 温度センサ、700 触媒コンバータ、800 排気バイパス通路、900 ウエイストゲートバルブ(WGV)、1000 エンジンECU。
100 air cleaner, 110 air flow meter, 120 intercooler, 130 throttle valve, 140 intake manifold, 150 passage, 160 exhaust manifold, 220 intake pipe pressure sensor, 230 intake pipe temperature sensor, 240 O 2 sensor, 300 turbocharger, 310 rotating shaft, 320 compressor, 330 compressor blade, 340 turbine, 350 turbine rotor, 360 nozzle vane, 370 actuator (DC servo motor), 380 unison ring, 382 drive arm, 390 link, 392 rod, 400 actuator, 410 diaphragm, 412 negative pressure chamber, 414 Atmospheric pressure chamber, 416 spring, 430 EGR valve, 500 engine body, 510 temperature sensor, 700 catalytic converter, 800 exhaust by
Claims (6)
EGR作動領域における、目標過給圧を算出するための算出手段と、
前記目標過給圧に対応するように、前記ノズルの開度を制御するアクチュエータを制御するための制御手段と、
実過給圧を検知するための検知手段と、
前記目標過給圧と検知された実過給圧との偏差に基づいて、前記ノズルの開度を補正するための補正手段とを含む、バリアブルノズル式ターボチャージャ制御装置。 A variable nozzle type having a turbine driven by exhaust gas guided from a nozzle having a variable opening degree corresponding to the operating state of the internal combustion engine and a compressor driven by the turbine and compressing intake air so as to achieve a target supercharging pressure An EGR that connects a turbocharger, an exhaust system upstream of the turbine, and an intake system via an EGR valve, and sets a target value of an EGR amount according to an operating state of the internal combustion engine to feedback-control the EGR valve A control device for a variable nozzle type turbocharger in an internal combustion engine comprising:
A calculation means for calculating a target boost pressure in the EGR operating region;
Control means for controlling an actuator for controlling the opening of the nozzle so as to correspond to the target supercharging pressure;
Detection means for detecting the actual supercharging pressure;
A variable nozzle type turbocharger control device, comprising: correction means for correcting the opening degree of the nozzle based on a deviation between the target supercharging pressure and the detected actual supercharging pressure.
6. The variable nozzle turbocharger control according to claim 5, wherein the correction means includes means for correcting the opening degree of the nozzle when the absolute value of the average value of the deviations is larger than a predetermined value. apparatus.
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