JP2007278252A - Turbocharger control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャ制御装置に関し、詳しくは、回転数を制御可能なタービンがエンジン排気系の触媒コンバータの上流側に配置されるターボチャージャの制御装置に関するものである。 The present invention relates to a turbocharger control device, and more particularly, to a turbocharger control device in which a turbine capable of controlling the rotational speed is disposed upstream of a catalytic converter in an engine exhaust system.
エンジンに吸入空気を過給するターボチャージャと、エンジンの排気を浄化する触媒コンバータとを備えたエンジンにおいて、ターボチャージャのタービンは、一般にエンジン排気系の触媒コンバータの上流側に配置されている。そして、この種のターボチャージャとして、タービンと共にコンプレッサを直接回転駆動することでその回転数を制御可能な電動機を備えたターボチャージャが従来一般に知られている(例えば特許文献1、2参照)。 In an engine including a turbocharger that supercharges intake air to an engine and a catalytic converter that purifies engine exhaust, the turbine of the turbocharger is generally arranged upstream of the catalytic converter of the engine exhaust system. As this type of turbocharger, a turbocharger having an electric motor capable of controlling the rotational speed by directly rotating the compressor together with the turbine is generally known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
ところで、触媒コンバータに内蔵された触媒は、通常、触媒コンバータ内を通過する排気の熱エネルギにより徐々に昇温し、所定の活性温度に達することで排気浄化機能を発揮するようになる。一方、ターボチャージャは、排気熱エネルギによりタービンが回転駆動されることで作動する。 By the way, the catalyst built in the catalytic converter normally increases its temperature gradually by the heat energy of the exhaust gas passing through the catalytic converter, and exhibits an exhaust purification function when it reaches a predetermined activation temperature. On the other hand, the turbocharger operates when the turbine is rotationally driven by exhaust heat energy.
従って、触媒が所定の活性温度に達して触媒コンバータの暖機が完了するまでの間にターボチャージャが通常の作動状態にあると、タービンが排気熱エネルギを消費する分だけ触媒コンバータの触媒に供給される排気熱エネルギが減少し、触媒コンバータの暖機効率が低下して暖機時間が長くなる。 Therefore, if the turbocharger is in a normal operating state between the time when the catalyst reaches a predetermined activation temperature and the warm-up of the catalytic converter is completed, the turbine is supplied to the catalyst of the catalytic converter as much as the exhaust heat energy is consumed. The exhaust heat energy is reduced, the warm-up efficiency of the catalytic converter is lowered, and the warm-up time is lengthened.
なお、特許文献2には、ターボチャージャに組み込まれた電動機をタービンにより回転駆動して発電機として利用する際、排気浄化装置(触媒コンバータ)の温度が適正範囲より低い場合には、発電機の発電量を抑制して排気浄化装置(触媒コンバータ)の温度を適正範囲に維持するようにした技術が開示されている。
ところで、特許文献2に開示された技術は、排気浄化装置(触媒コンバータ)の温度を適正範囲に維持するために発電機(電動機)の発電量を抑制するものであって、排気浄化装置(触媒コンバータ)の暖機必要時にその暖機効率を高めて暖機時間を短縮することは期待できない。
By the way, the technique disclosed in
そこで、本発明は、エンジン排気系に設置されるタービンより下流側に配置された触媒コンバータの暖機効率を向上させることができるターボチャージャ制御装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a turbocharger control device capable of improving the warm-up efficiency of a catalytic converter disposed downstream of a turbine installed in an engine exhaust system.
本発明に係るターボチャージャ制御装置は、回転数を制御可能なタービンがエンジン排気系の触媒コンバータの上流側に配置されるターボチャージャの制御装置であって、触媒コンバータの暖機必要時を判定し、触媒コンバータの暖機必要時にはタービンの回転数を制御してタービン側の排気流入圧力と排気流出圧力との圧力差を所定範囲内に減少させる制御手段を備えていることを特徴とする。 A turbocharger control device according to the present invention is a turbocharger control device in which a turbine capable of controlling the rotational speed is arranged upstream of a catalytic converter of an engine exhaust system, and determines when the catalytic converter needs to be warmed up. Further, when the catalytic converter needs to be warmed up, control means is provided for controlling the rotational speed of the turbine to reduce the pressure difference between the exhaust inlet pressure and the exhaust outlet pressure on the turbine side within a predetermined range.
本発明に係るターボチャージャ制御装置では、触媒コンバータの暖機必要時に制御手段がターボチャージャのタービン側の排気流入圧力と排気流出圧力との圧力差を所定範囲内に減少させるので、排気の流れに対するタービンの抵抗が軽減してタービンを回転させるための排気熱エネルギが減少し、タービンによる排気熱エネルギの消費が抑制される。その結果、触媒コンバータの暖機必要時には、十分な温度を有する排気が触媒コンバータに供給されることとなり、触媒コンバータは短時間に効率的に暖機されてその暖機効率が向上する。 In the turbocharger control device according to the present invention, when the catalytic converter needs to be warmed up, the control means reduces the pressure difference between the exhaust gas inlet pressure and the exhaust gas outlet pressure on the turbine side of the turbocharger within a predetermined range. The resistance of the turbine is reduced, the exhaust heat energy for rotating the turbine is reduced, and the consumption of the exhaust heat energy by the turbine is suppressed. As a result, when the catalytic converter needs to be warmed up, exhaust gas having a sufficient temperature is supplied to the catalytic converter, so that the catalytic converter is efficiently warmed up in a short time and the warming up efficiency is improved.
本発明のターボチャージャ制御装置において、ターボチャージャはタービンを回転駆動可能な電動機を有し、制御手段は、電動機の制御によりタービンの回転数を制御するように構成されているのが好ましい。この場合、タービンの回転数を電動機により迅速かつ正確に制御することが可能となり、十分な温度を有する排気を触媒コンバータに迅速に供給して触媒コンバータを短時間に効率的に暖機することが可能となる。 In the turbocharger control device of the present invention, the turbocharger preferably has an electric motor capable of rotating the turbine, and the control means is preferably configured to control the rotational speed of the turbine by controlling the electric motor. In this case, the rotation speed of the turbine can be quickly and accurately controlled by the electric motor, and exhaust gas having a sufficient temperature can be quickly supplied to the catalytic converter to efficiently warm up the catalytic converter in a short time. It becomes possible.
また、ターボチャージャはタービン側に可変ベーンを有し、制御手段は、触媒コンバータの暖機必要時に可変ベーンを開方向に制御するように構成されているのが好ましい。この場合、触媒コンバータの暖機必要時には、ターボチャージャのタービンを通過する排気の流速が低下してタービンに作用する排気熱エネルギが減少する。このため、触媒コンバータに十分な温度を有する排気を供給して触媒コンバータをより短時間に効率的に暖機することが可能となる。 The turbocharger preferably has a variable vane on the turbine side, and the control means is preferably configured to control the variable vane in the opening direction when the catalytic converter needs to be warmed up. In this case, when the catalytic converter needs to be warmed up, the flow rate of the exhaust gas passing through the turbine of the turbocharger is reduced, and the exhaust heat energy acting on the turbine is reduced. For this reason, it is possible to efficiently warm up the catalytic converter in a shorter time by supplying exhaust gas having a sufficient temperature to the catalytic converter.
ここで、触媒コンバータの暖機必要時に可変ベーンを開方向に制御する制御手段は、可変ベーンを全開状態に制御するように構成されていてもよい。この場合、触媒コンバータの暖機必要時には、可変ベーンが全開状態に制御されてターボチャージャのタービンを通過する排気の流速が大幅に低下し、タービンに作用する排気熱エネルギが大幅に減少する。このため、触媒コンバータを一層短時間に効率的に暖機することが可能となる。 Here, the control means for controlling the variable vane in the opening direction when the catalytic converter needs to be warmed up may be configured to control the variable vane to the fully open state. In this case, when the catalytic converter needs to be warmed up, the variable vane is controlled to be fully open, the flow rate of the exhaust gas passing through the turbine of the turbocharger is greatly reduced, and the exhaust heat energy acting on the turbine is greatly reduced. For this reason, it becomes possible to warm up the catalytic converter more efficiently in a shorter time.
また、この制御手段は、触媒コンバータの実測温度を検知し、触媒コンバータの目標温度に対する実測温度の温度差が大きいほど可変ベーンを開方向に大きく制御するように構成されていてもよい。この場合、触媒コンバータの暖機必要時には、触媒コンバータの実測温度が低いほど可変ベーンが開方向に大きく制御されてタービンに作用する排気熱エネルギが大幅に減少し、その分、触媒コンバータに供給される排気熱エネルギが増大する。このため、実測温度が低い触媒コンバータも短時間に効率的に暖機することが可能となる。 Further, the control means may be configured to detect the actual temperature of the catalytic converter and to control the variable vane in the opening direction as the temperature difference between the actual temperature and the target temperature of the catalytic converter increases. In this case, when the catalytic converter needs to be warmed up, the lower the actually measured temperature of the catalytic converter, the more the variable vane is controlled in the opening direction, and the exhaust heat energy acting on the turbine is greatly reduced. Exhaust heat energy increases. For this reason, a catalytic converter having a low measured temperature can be efficiently warmed up in a short time.
さらに、制御手段は、ターボチャージャのコンプレッサの下流側と上流側とを連通するバイパス管に設置されたバイパス制御弁の開度を制御することにより、ターボチャージャのコンプレッサによる過給圧を目標過給圧に制御するように構成されているのが好ましい。この場合、コンプレッサによる過給圧の過剰な上昇が抑制されてエンジンへ供給される圧縮空気の空気量が減少し、これに伴いエンジンから排気管に排出される排気量も減少し、その分、排気の温度が上昇するので、触媒コンバータをより一層短時間に効率的に暖機することが可能となる。 Further, the control means controls the supercharging pressure by the turbocharger compressor by controlling the opening degree of a bypass control valve installed in a bypass pipe that communicates the downstream side and the upstream side of the turbocharger compressor. It is preferable to be configured to control the pressure. In this case, an excessive increase in the supercharging pressure by the compressor is suppressed, the amount of compressed air supplied to the engine is reduced, and accordingly, the amount of exhaust discharged from the engine to the exhaust pipe is also reduced. Since the exhaust temperature rises, the catalytic converter can be efficiently warmed up in a shorter time.
ここで、本発明のターボチャージャ制御装置において、制御手段は、車載バッテリの充電必要時およびエミッション量の基準値以上の増加時をそれぞれ判定し、エミッション量の基準値以上の増加時には、車載バッテリの充電必要時に対応した車載バッテリの充電制御を中止するように構成することができる。この場合、エミッション量の基準値以上の増加時には、オルタネータなどによる車載バッテリの充電制御が中止されるため、エンジンの負荷が低減して燃料消費量が抑制され、エミッションの更なる悪化が抑制される。 Here, in the turbocharger control device of the present invention, the control means determines when the in-vehicle battery needs to be charged and when the emission amount exceeds the reference value, and when the emission amount exceeds the reference value, It can be configured to stop the charging control of the in-vehicle battery corresponding to the need for charging. In this case, when the emission amount increases beyond the reference value, the on-board battery charging control by the alternator or the like is stopped, so that the engine load is reduced, the fuel consumption is suppressed, and further deterioration of the emission is suppressed. .
また、制御手段は、車載バッテリの充電必要時および触媒コンバータの触媒再生条件合致時をそれぞれ判定し、触媒コンバータの触媒再生条件合致時には、車載バッテリの充電必要時に対応した車載バッテリの充電制御を中止するように構成することができる。この場合、触媒コンバータの触媒再生条件合致時には、オルタネータなどによる車載バッテリの充電制御が中止されるため、エンジンの負荷が低減して燃料消費量が抑制される。 In addition, the control means determines when the on-board battery needs to be charged and when the catalyst regeneration condition of the catalytic converter is met. When the catalyst regeneration condition of the catalytic converter is met, the control control of the on-vehicle battery corresponding to when the on-board battery needs to be charged is stopped. Can be configured to. In this case, when the catalyst regeneration condition of the catalytic converter is met, the on-board battery charging control by the alternator or the like is stopped, so that the engine load is reduced and the fuel consumption is suppressed.
さらに、制御手段は、触媒コンバータの実測温度および車載バッテリの残量をそれぞれ検知し、触媒コンバータの目標温度に対する実測温度の温度差が大きいほど電動機の駆動電力を大きく設定し、車載バッテリの残量が少ないほど電動機の駆動電力を小さく設定するように構成することができる。この場合、触媒コンバータの暖機必要時には、触媒コンバータの実測温度が低いほど電動機の駆動電力が大きく設定されるため、タービンの回転数を電動機により迅速かつ確実に制御して必要な排気熱エネルギを触媒コンバータに迅速に供給することができ、実測温度が低い触媒コンバータも短時間に効率的に暖機することが可能となる。また、車載バッテリの残量が少ないほど電動機の駆動電力が小さく設定されるため、車載バッテリの残量の低下が抑制される。 Further, the control means detects the actual temperature of the catalytic converter and the remaining amount of the on-vehicle battery, and sets the drive power of the motor to be larger as the temperature difference between the actual temperature and the target temperature of the catalytic converter is larger. It can be configured that the drive power of the electric motor is set to be smaller as the amount is smaller. In this case, when the catalytic converter needs to be warmed up, the drive power of the motor is set to be larger as the measured temperature of the catalytic converter is lower. Therefore, the rotational speed of the turbine is quickly and surely controlled by the electric motor so that the necessary exhaust heat energy is obtained. The catalytic converter can be quickly supplied to the catalytic converter, and the catalytic converter having a low measured temperature can be efficiently warmed up in a short time. Moreover, since the drive power of the electric motor is set to be smaller as the remaining amount of the in-vehicle battery is smaller, the decrease in the remaining amount of the in-vehicle battery is suppressed.
本発明に係るターボチャージャ制御装置では、触媒コンバータの暖機必要時に制御手段がターボチャージャのタービン側の排気流入圧力と排気流出圧力との圧力差を所定範囲内に減少させるので、排気の流れに対するタービンの抵抗が軽減してタービンを回転させるための排気熱エネルギが減少し、タービンによる排気熱エネルギの消費が抑制される。従って、本発明によれば、触媒コンバータの暖機必要時に十分な温度を有する排気を触媒コンバータに供給することができ、触媒コンバータを短時間に効率的に暖機してその暖機効率を向上させることができる。 In the turbocharger control device according to the present invention, when the catalytic converter needs to be warmed up, the control means reduces the pressure difference between the exhaust gas inlet pressure and the exhaust gas outlet pressure on the turbine side of the turbocharger within a predetermined range. The resistance of the turbine is reduced, the exhaust heat energy for rotating the turbine is reduced, and the consumption of the exhaust heat energy by the turbine is suppressed. Therefore, according to the present invention, exhaust having a sufficient temperature can be supplied to the catalytic converter when the catalytic converter needs to be warmed up, and the catalytic converter is efficiently warmed up in a short time to improve the warming up efficiency. Can be made.
本発明のターボチャージャ制御装置において、ターボチャージャがタービンを回転駆動可能な電動機を有し、制御手段が電動機の制御によりタービンの回転数を制御するように構成されている場合、タービンの回転数を電動機により迅速かつ正確に制御することが可能となり、十分な温度を有する排気を触媒コンバータに迅速に供給して触媒コンバータを短時間に効率的に暖機することが可能となる。 In the turbocharger control device of the present invention, when the turbocharger has an electric motor capable of rotationally driving the turbine, and the control means is configured to control the rotational speed of the turbine by controlling the electric motor, the rotational speed of the turbine is set. It becomes possible to control quickly and accurately by the electric motor, and it is possible to quickly supply exhaust gas having a sufficient temperature to the catalytic converter and efficiently warm up the catalytic converter in a short time.
また、本発明のターボチャージャ制御装置において、ターボチャージャがタービン側に可変ベーンを有し、制御手段が触媒コンバータの暖機必要時に可変ベーンを開方向に制御するように構成されている場合、触媒コンバータの暖機必要時には、ターボチャージャのタービンを通過する排気の流速が低下してタービンに作用する排気熱エネルギが減少するため、触媒コンバータに十分な温度を有する排気を供給して触媒コンバータをより短時間に効率的に暖機することが可能となる。 Further, in the turbocharger control device of the present invention, when the turbocharger has a variable vane on the turbine side and the control means is configured to control the variable vane in the opening direction when the catalytic converter needs to be warmed up, the catalyst When the converter needs to be warmed up, the flow rate of the exhaust gas that passes through the turbine of the turbocharger decreases, and the exhaust heat energy acting on the turbine decreases. It becomes possible to warm up efficiently in a short time.
さらに、本発明のターボチャージャ制御装置において、制御手段がターボチャージャのコンプレッサの下流側と上流側とを連通するバイパス管に設置されたバイパス制御弁の開度を制御することにより、ターボチャージャのコンプレッサによる過給圧を目標過給圧に制御するように構成されている場合、コンプレッサによる過給圧の過剰な上昇が抑制されてエンジンへ供給される圧縮空気の空気量が減少し、これに伴いエンジンから排気管に排出される排気量も減少し、その分、排気の温度が上昇するので、触媒コンバータをより一層短時間に効率的に暖機することが可能となる。 Furthermore, in the turbocharger control device of the present invention, the control means controls the opening degree of the bypass control valve installed in the bypass pipe that communicates the downstream side and the upstream side of the compressor of the turbocharger. When it is configured to control the supercharging pressure by the target supercharging pressure, an excessive increase in the supercharging pressure by the compressor is suppressed, and the amount of compressed air supplied to the engine is reduced. The amount of exhaust discharged from the engine to the exhaust pipe is also reduced, and the temperature of the exhaust gas is increased accordingly, so that the catalytic converter can be warmed up more efficiently in a shorter time.
以下、添付図面を参照して本発明に係るターボチャージャ制御装置の最良の実施形態を説明する。この説明において、同一または同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略することがある。ここで、添付図面の図1は本発明の第1実施形態に係るターボチャージャ制御装置の概略構成を示す模式図、図2は第1実施形態に係るターボチャージャ制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS A preferred embodiment of a turbocharger control device according to the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In this description, the same or similar components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. Here, FIG. 1 of the attached drawings is a schematic diagram showing a schematic configuration of the turbocharger control device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the turbocharger control device according to the first embodiment. is there.
まず、第1実施形態に係るターボチャージャ制御装置を説明する。第1実施形態に係るターボチャージャ制御装置は、例えば図1に示すような燃料噴射式のエンジン1に付設されるターボチャージャ2の制御装置である。
First, the turbocharger control device according to the first embodiment will be described. The turbocharger control apparatus according to the first embodiment is a control apparatus for a
図1に示すターボチャージャ2は、エンジン1の排気マニホールド1Aに接続された排気管3の途中に設置されるタービン2Aと、エンジン1の吸入マニホールド1Bに接続された吸入管4の途中に設置されるコンプレッサ2Bと、タービン2Aの回転をコンプレッサ2Bに伝達するシャフト2Cと、このシャフト2Cをロータとして回転駆動可能な電動機としてのモータジェネレータ(電動機兼発電機)2Dとを備えている。
The
ターボチャージャ2のタービン2Aの入口側には、エンジン1の排気マニホールド1Aから排気管3を介して流入する排気の流速(圧力)を可変に調節してタービン2Aに作用する排気熱エネルギを増減させるための一群の可変ベーン2Eが内蔵されている。そして、ターボチャージャ2のタービン2Aより下流側の排気管3の途中には、排気を浄化する触媒を内蔵した触媒コンバータ5が設置されている。
On the inlet side of the
一方、ターボチャージャ2のコンプレッサ2Bより上流側の吸入管4の途中には、エアクリーナ6が設置されている。また、ターボチャージャ2のコンプレッサ2Bより下流側の吸入管4の途中には、コンプレッサ2Bにより圧縮されて昇温した吸入気体を冷却するインタークーラ7が設置され、その下流側には、図示しないアクチュエータにより操作される電子制御式のスロットルバルブ8が設置されている。
On the other hand, an
そして、吸入管4におけるインタークーラ7の下流側の部分とコンプレッサ2Bの上流側の部分との間には、バイパス制御弁9を備えたバイパス管10が接続されている。このバイパス管10は、バイパス制御弁9の開度に応じてインタークーラ7の下流側の圧縮空気をコンプレッサ2Bの上流側へ戻すことにより、ターボチャージャ2のサージ現象を回避する。
A
ここで、第1実施形態のターボチャージャ制御装置は、制御手段として機能するターボチャージャECU(Electric Control Unit)20を備えている。このターボチャージャECU20は、入出力インターフェースI/O、A/Dコンバータ、プログラムおよびデータを記憶したROM(ReadOnly Memory)、入力データ等を一時記憶するRAM(Random Access Memory)、プログラムを実行するCPU(CentralProcessing Unit)等を備えて構成されている。
Here, the turbocharger control device of the first embodiment includes a turbocharger ECU (Electric Control Unit) 20 that functions as a control means. The
ターボチャージャECU20は、触媒用温度センサ21、上流側排気圧センサ22、下流側排気圧センサ23、過給圧センサ24、エアフロセンサ25、スロットル開度センサ26およびエンジン回転数センサ27からそれぞれ入力される検出信号に基づき、MG(モータジェネレータ)コントローラ30、VV(可変ベーン)コントローラ31およびBV(バイパス制御弁)コントローラ32に所定の制御信号を出力する。
The
触媒用温度センサ21は、触媒コンバータ5に内蔵された触媒の温度を間接的に検出するように触媒コンバータ5に付設されている。この触媒用温度センサ21は、触媒コンバータ5の温度を測定し、その実測温度Tcの検出信号をターボチャージャECU20に出力する。
The
上流側排気圧センサ22は、ターボチャージャ2の可変ベーン2Eより上流側の排気流入部または排気管3に設置されている。この上流側排気圧センサ22は、設置部位を流れる排気の圧力を検出し、その排気圧力Pguの検出信号をターボチャージャECU20に出力する。
The upstream
一方、下流側排気圧センサ23は、ターボチャージャ2のタービン2Aより下流側の排気流出部または触媒コンバータ5との間の排気管3に設置されている。この下流側排気圧センサ23は、設置部位を流れる排気の圧力を検出し、その排気圧力Pglの検出信号をターボチャージャECU20に出力する。
On the other hand, the downstream
過給圧センサ24は、スロットルバルブ8より下流側の吸入管4に設置されており、設置部位を流れる圧縮空気の過給圧を検出し、その過給圧Pbの検出信号をターボチャージャECU20に出力する。
The supercharging
また、エアフロセンサ25は、スロットルバルブ8より下流側の吸入管4に設置されており、設置部位を流れる圧縮空気の吸入空気量を検出し、その吸入空気量Qの検出信号をターボチャージャECU20に出力する。
The
スロットル開度センサ26は、スロットルバルブ8の開度を検出し、その開度θの検出信号をターボチャージャECU20に出力する。また、エンジン回転数センサ27は、エンジン1の出力軸の回転数を検出し、その回転数Neの検出信号をターボチャージャECU20に出力する。
The
MGコントローラ30は、これに接続された車載バッテリ33を電源としてターボチャージャ2のモータジェネレータ2Dを回転駆動する。また、MGコントローラ30は、モータジェネレータ2Dが回生発電した電力を車載バッテリ33に供給する。そのための回路として、MGコントローラ30はインバータおよびDC−DCコンバータを備えている。
The
そして、このMGコントローラ30は、モータジェネレータ2Dを目標回転数Nt_trgで駆動するための回転数制御信号がターボチャージャECU20から入力されると、車載バッテリ33からモータジェネレータ2Dに所定の駆動電流を供給してモータジェネレータ2Dを目標回転数Nt_trgで駆動する。また、MGコントローラ30は、ターボチャージャECU20から回生制御信号が入力されると、モータジェネレータ2Dが回生発電した電力を車載バッテリ33に供給する。
When an engine speed control signal for driving the
VVコントローラ31は、ターボチャージャECU20から所定の開度制御信号が入力されると、その開度制御信号に応じた所定の制御電流をモータアクチュエータ34に出力する。すると、モータアクチュエータ34は、VVコントローラ31から入力された所定の制御電流に応じて作動することにより、適宜のリンク機構を介してターボチャージャ2の一群の可変ベーン2Eを一斉に回動操作する。そして、一群の可変ベーン2Eは、各可変ベーン2Eの間に形成される可変ノズルの開度をターボチャージャECU20から出力される開度制御信号に応じた所定の開度に調整することにより、タービン2Aに作用する排気エネルギを増減させる。
When a predetermined opening degree control signal is input from the
BVコントローラ32は、ターボチャージャECU20から所定の開度制御信号が入力されると、その開度制御信号に応じた所定の制御電流をモータアクチュエータ35に出力する。モータアクチュエータ35は、BVコントローラ32から入力された所定の制御電流に応じて作動することにより、バイパス制御弁9の開度をターボチャージャECU20から出力される開度制御信号に応じた所定の開度に調整する。
When a predetermined opening degree control signal is input from the
ここで、ターボチャージャECU20は、前述した触媒コンバータ5の暖機必要時に、ターボチャージャ2のモータジェネレータ2Dおよび一群の可変ベーン2E、バイパス管10上のバイパス制御弁9の作動を協調制御する。
Here, the
以下、第1実施形態のターボチャージャ制御装置におけるターボチャージャECU20が実行する協調制御の処理手順を図2に示すフローチャートに沿って説明する。
Hereinafter, the cooperative control processing procedure executed by the
まず、ステップS10では、触媒用温度センサ21から入力される触媒コンバータ5の実測温度Tcの検出信号に基づき、触媒コンバータ5が暖機必要時であるか否かをターボチャージャECU20が判定する。この判定は、触媒の活性温度に対応した触媒コンバータ5の温度として予めROMなどに記憶されている目標温度Tc_trgと実測温度Tcとを比較して行う。
First, in step S10, the
ステップS10の判定結果がYESの場合、続くステップS11では、ターボチャージャECU20がVVコントローラ31に全開の開度制御信号を出力する。これにより、VVコントローラ31がモータアクチュエータ34に所定の制御電流を出力してターボチャージャ2の一群の可変ベーン2Eを全開状態まで一斉に回動操作させる。その結果、各可変ベーン2E間に形成される可変ノズルの開度が全開に調整され、ターボチャージャ2のタービン2Aより上流側の排気圧力Pguが低下してタービン2Aを通過する排気の流速が低下し、タービン2Aに作用する排気熱エネルギが減少する。
If the decision result in the step S10 is YES, the
次のステップS12では、上流側排気圧センサ22から入力される上流側の排気圧力Pguの検出信号および下流側排気圧センサ23から入力される下流側の排気圧力Pglの検出信号に基づき、上流側の排気圧力Pguと下流側の排気圧力Pglとの圧力差(Pgu−Pgl)を極力ゼロに近い所定範囲内に減少させるようにターボチャージャECU20がMGコントローラ30に目標回転数Nt_trgの制御信号を出力する。これにより、MGコントローラ30がモータジェネレータ2Dの回転数を制御してタービン2Aを目標回転数Nt_trgで回転駆動し、上流側の排気圧力Pguと下流側の排気圧力Pglとの圧力差(Pgu−Pgl)を極力ゼロに近い所定範囲内に減少させる。
In the next step S12, based on the upstream exhaust pressure Pgu detection signal input from the upstream
ここで、ターボチャージャ2のタービン2Aより上流側の排気圧力Pguと下流側の排気圧力Pglとの圧力差(Pgu−Pgl)、すなわちタービン2Aの排気流入圧力Pguと排気流出圧力Pglとの圧力差(Pgu−Pgl)が小さい程、排気の流れに対するタービン2Aの抵抗が軽減してタービン2Aを回転させるための排気熱エネルギが減少する。換言すれば、図3に示すように、圧力差(Pgu−Pgl)が小さい程、タービン2Aが消費する排気熱エネルギは減少する。
Here, the pressure difference (Pgu−Pgl) between the exhaust pressure Pgu upstream of the
そこで、前述したステップS12の処理では、図4に示すように、タービン2Aの回転数Ntをモータジェネレータ2Dを駆動しない状態のNt_0からモータジェネレータ2Dを駆動して目標回転数Nt_trgに制御する。その結果、タービン2Aの排気流入圧力Pguと排気流出圧力Pglとの圧力差(Pgu−Pgl)が極力ゼロに近い所定範囲内に減少するように制御されるのであり、排気の流れに対するタービン2Aの抵抗が軽減してタービン2Aを回転させるための排気熱エネルギが減少し、タービン2Aによる排気熱エネルギの消費が抑制される。
Therefore, in the process of step S12 described above, as shown in FIG. 4, the rotational speed Nt of the
続くステップS13では、ターボチャージャ2のモータジェネレータ2Dによりタービン2Aと共にコンプレッサ2Bが回転駆動されることで過給圧Pbが過剰に上昇するのを回避するため、過給圧センサ24から入力される過給圧Pbの検出信号基づき、ターボチャージャECU20がBVコントローラ32に所定の開度制御信号を出力する。これにより、BVコントローラ32がモータアクチュエータ35に所定の制御電流を出力してバイパス制御弁9の開度をターボチャージャECU20から出力される開度制御信号に応じた所定の開度に調整させる。
In the subsequent step S13, the
その結果、インタークーラ7の下流側の吸入管4内の圧縮空気がバイパス制御弁9の開度に応じてバイパス管10によりコンプレッサ2Bの上流側へ戻されるようになり、吸入管4内の過給圧の過剰な上昇が抑制される。そして、吸入管4により吸入マニホールド1Bを介してエンジン1へ供給される吸入空気量の減少に伴い、エンジン1から排気マニホールド1Aを介して排気管3に排出される排気量も減少し、その分、排気の温度が上昇する。
As a result, the compressed air in the
ここで、前述したステップS10の判定結果がNOの場合、ターボチャージャECU20は、ターボチャージャ2をエンジン1の運転状態に応じた通常モードで作動させるための制御を実行する(ステップS14)。
Here, when the determination result of step S10 described above is NO, the
ステップS14のターボチャージャ通常モード制御では、ターボチャージャECU20は、過給圧センサ24から入力された過給圧Pbの検出信号に基づき、その過給圧Pbをエンジン1の運転状態に応じた目標過給圧に制御するための所定の開度制御信号をVVコントローラ31およびBVコントローラ32にそれぞれ出力する。その際、エンジン1が低速回転領域にあってターボチャージャ2のコンプレッサ2Bの回転を補助する必要がある場合には、ターボチャージャECU20は、MGコントローラ30に所定の駆動制御信号を出力する。
In the turbocharger normal mode control in step S14, the
なお、ステップS14の処理において、ターボチャージャECU20は、スロットル開度センサ26から入力されたスロットル開度θQの検出信号、エアフロセンサ25から入力された吸入空気量Qの検出信号、エンジン回転数センサ26から入力されたエンジン回転数Neの検出信号に基づいてエンジン1の運転状態を把握する。そして、ターボチャージャECU20は、エンジン1の運転状態に対応して予め記憶された目標過給圧のデータマップを検索することにより、エンジン1の運転状態に応じた目標過給圧を決定する。
In step S14, the
ここで、ステップS14の処理において、ターボチャージャECU20が所定の開度制御信号をVVコントローラ31に出力すると、VVコントローラ31が所定の制御電流をモータアクチュエータ34に出力する。そして、モータアクチュエータ34がターボチャージャ2の一群の可変ベーン2Eを一斉に回動操作することにより、一群の可変ベーン2E間に形成される可変ノズルの開度がターボチャージャECU20から出力される開度制御信号に応じた所定の開度に調整される。その結果、ターボチャージャ2のタービン2Aに作用する排気エネルギが適宜増減され、コンプレッサ2Bによる過給圧Pbが目標過給圧に制御される。
Here, when the
また、ステップS14の処理において、ターボチャージャECU20が所定の開度制御信号をBVコントローラ32に出力すると、BVコントローラ32がモータアクチュエータ35に所定の制御電流を出力してバイパス制御弁9の開度をターボチャージャECU20から出力される開度制御信号に応じた所定の開度に調整させる。その結果、インタークーラ7の下流側の吸入管4内の圧縮空気がバイパス制御弁9の開度に応じてバイパス管10によりコンプレッサ2Bの上流側へ戻されるようになり、吸入管4内の過給圧の過剰な上昇が抑制されて過給圧Pbが目標過給圧に制御される。
In step S14, when the
さらに、ステップS14の処理において、ターボチャージャECU20が所定の駆動制御信号をMGコントローラ30に出力すると、MGコントローラ30が車載バッテリ33を電源としてターボチャージャ2のモータジェネレータ2Dを所定の回転数で回転駆動する。この場合、モータジェネレータ2Dの回転数は、コンプレッサ2Bによる過給圧Pbが目標過給圧となるように制御される。
Further, when the
以上のようにターボチャージャECU20によって制御されるターボチャージャ2においては、エンジン1の運転に伴いその排気マニホールド1Aから排気管3に排出される排気の熱エネルギによりタービン2Aが回転駆動され、このタービン2Aと共にコンプレッサ2Bが回転駆動される。そして、エアクリーナ6から吸入管4を介して吸入された空気がコンプレッサ2Bにより加圧された後、インタークーラ7により冷却されてエンジン1に過給される。その際、過給圧Pbはエンジン1の運転状態に応じた目標過給圧に制御される。
In the
ここで、第1実施形態のターボチャージャ制御装置では、触媒コンバータ5の実測温度Tcが目標温度Tc_trgより低い触媒コンバータ5の暖機必要時において、まず、ターボチャージャECU20がVVコントローラ31に全開の開度制御信号を出力してモータアクチュエータ34によりターボチャージャ2の一群の可変ベーン2Eを全開状態まで一斉に回動操作させる。その結果、ターボチャージャ2のタービン2Aより上流側の排気圧力Pguが低下してタービン2Aを通過する排気の流速が低下し、タービン2Aに作用する排気熱エネルギが減少する。
Here, in the turbocharger control device of the first embodiment, when the
また、ターボチャージャECU20がMGコントローラ30に目標回転数Nt_trgの制御信号を出力してモータジェネレータ2Dによりターボチャージャ2のタービン2Aを目標回転数Nt_trgで回転駆動させる。その結果、ターボチャージャ2のタービン2A側の排気流入圧力Pguと排気流出圧力Pglとの圧力差(Pgu−Pgl)が短時間の内に極力ゼロに近い所定範囲内に減少するのであり、排気の流れに対するタービン2Aの抵抗が軽減してタービン2Aを回転させるための排気熱エネルギが減少し、タービン2Aによる排気熱エネルギの消費が抑制される。
Further, the
さらに、ターボチャージャECU20がBVコントローラ32に所定の開度制御信号を出力してモータアクチュエータ35によりバイパス制御弁9の開度を所定開度に調整させる。その結果、コンプレッサ2Bの下流側の吸入管4内の過給圧の過剰な上昇が抑制されてエンジン1へ供給される圧縮空気の空気量が減少し、これに伴いエンジン1から排気管3に排出される排気量も減少し、その分、排気の温度が上昇する。
Further, the
従って、第1実施形態のターボチャージャ制御装置によれば、触媒コンバータ5の暖機必要時に十分な温度を有する排気を触媒コンバータ5に迅速に供給して触媒コンバータ5を短時間に効率的に暖機することができ、触媒コンバータ5の暖機効率を大幅に向上させることができる。
Therefore, according to the turbocharger control device of the first embodiment, exhaust gas having a sufficient temperature is quickly supplied to the
なお、第1実施形態のターボチャージャ制御装置においては、触媒コンバータ5の暖機必要時に一群の可変ベーン2Eを全開状態まで一斉に回動操作させたが、触媒コンバータ5の目標温度Tc_trgに対する実測温度Tcの温度差が大きいほど一群の可変ベーン2Eを開方向に大きく回動操作させるようにしてもよい。
In the turbocharger control device of the first embodiment, when the
この場合、触媒コンバータ5の暖機必要時には、触媒コンバータ5の実測温度Tcが低いほど一群の可変ベーン2Eが開方向に大きく回動操作されるため、ターボチャージャ2のタービン2Aに作用する排気熱エネルギが大幅に減少し、その分、触媒コンバータ5に供給される排気熱エネルギが増大する。このため、実測温度Tcが低い触媒コンバータ5も短時間に効率的に暖機することが可能となる。
In this case, when the
次に、第2実施形態に係るターボチャージャ制御装置を説明する。第2実施形態に係るターボチャージャ制御装置は、図5に示すような燃料噴射式のエンジン1に付設されるターボチャージャ2の制御装置である。
Next, a turbocharger control device according to the second embodiment will be described. The turbocharger control device according to the second embodiment is a control device for a
ここで、図5に示すように、車載バッテリ33には、その電圧をバッテリ残量として検出するバッテリ電圧センサ36が付設されている。そして、このバッテリ電圧センサ36が検出した実測電圧Vmの検出信号は、ターボチャージャECU20に入力されるようになっている。
Here, as shown in FIG. 5, a
また、触媒コンバータ5の直下流側の排気管3には、その管内を流れる排気中のエミッション(NOx,HC,CO,PM等)の量を検出するエミッションセンサ37が設置されている。そして、このエミッションセンサ37が検出した実測エミッション量Emの検出信号は、ターボチャージャECU20に入力されるようになっている。
An
なお、図5に示したその他の構成要素は、図1に示した構成要素と同じであるため、これらの構成要素については、図1と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 The other components shown in FIG. 5 are the same as the components shown in FIG. 1, and therefore, the same reference numerals as those in FIG.
ここで、第2実施形態のターボチャージャ制御装置におけるターボチャージャECU20は、車載バッテリ33の充電必要時、エミッション量の基準値以上の増加時および触媒コンバータ5の暖機必要時をそれぞれ判定し、エミッション量の基準値以上の増加時には、車載バッテリ33の充電必要時であってもその車載バッテリ33の充電制御を中止する。そして、触媒コンバータ5の暖機必要時には、触媒コンバータ5の暖機を促進する制御を実行する。
Here, the
以下、第2実施形態のターボチャージャ制御装置におけるターボチャージャECU20が実行する制御の処理手順を図6に示すフローチャートに沿って説明する。
Hereinafter, a control processing procedure executed by the
まず、ステップS20では、バッテリ電圧センサ36から入力される車載バッテリ33の実測電圧Vmの検出信号に基づき、車載バッテリ33が充電必要時であるか否かをターボチャージャECU20が判定する。この判定は、車載バッテリ33の電圧の下限値として予めROMなどに記憶されている下限電圧Vminと実測電圧Vmとを比較して行い、実測電圧Vmが下限電圧Vminより低い場合に車載バッテリ33が充電必要時であると判定する。
First, in step S20, the
ステップS20の判定結果がYESの場合、続くステップS21では、エミッションセンサ37から入力される実測エミッション量Emの検出信号に基づき、エミッション量が基準値以上の増加時であるか否かをターボチャージャECU20が判定する。この判定は、エミッション量の基準値として予めROMなどに記憶されている基準エミッション量Erと実測エミッション量Emとを比較して行う。
If the decision result in the step S20 is YES, in a succeeding step S21, the
ここで、ステップS21の判定結果がNOの場合には、ステップS22を経てステップS23へ進むが、ステップS21の判定結果がYESの場合およびステップS20の判定結果がNOの場合には、そのままステップS23へ進む。 Here, when the determination result of step S21 is NO, the process proceeds to step S23 via step S22. However, when the determination result of step S21 is YES and when the determination result of step S20 is NO, step S23 is performed as it is. Proceed to
ステップS22では、エンジン1に補機として付設されている図示しないオルタネータにより車載バッテリ33を充電するように、ターボチャージャECU20が充電指令信号を出力する。これにより、オルタネータが発電を開始して車載バッテリ33を充電する。
In step S22, the
ステップS23では、図2に示したステップS10の処理と同様に、触媒用温度センサ21から入力される触媒コンバータ5の実測温度Tcの検出信号に基づき、触媒コンバータ5が暖機必要時であるか否かをターボチャージャECU20が判定する。
In step S23, whether or not the
ステップS23の判定結果がYESの場合にはステップS24〜S26の処理が順次実行され、ステップS23の判定結果がNOの場合にはステップS27の処理が実行される。なお、ステップS24〜S26の処理内容は、図2に示したステップS11〜S13の処理内容と同じであり、また、ステップS27の処理内容は図2に示したステップS14の処理内容と同じであるため、ステップS24〜S27の処理内容については、詳細な説明を省略する。 When the determination result of step S23 is YES, the processes of steps S24 to S26 are sequentially executed, and when the determination result of step S23 is NO, the process of step S27 is executed. Note that the processing content of steps S24 to S26 is the same as the processing content of steps S11 to S13 shown in FIG. 2, and the processing content of step S27 is the same as the processing content of step S14 shown in FIG. Therefore, detailed description of the processing contents of steps S24 to S27 is omitted.
ここで、第2実施形態のターボチャージャ制御装置によれば、図6に示したステップS23〜S26の処理をターボチャージャECU20が実行するため、第1実施形態のターボチャージャ制御装置と同様に、触媒コンバータ5の暖機必要時に十分な温度を有する排気を触媒コンバータ5に迅速に供給して触媒コンバータ5を短時間に効率的に暖機することができ、触媒コンバータ5の暖機効率を大幅に向上させることができる。
Here, according to the turbocharger control device of the second embodiment, since the
加えて、第2実施形態のターボチャージャ制御装置では、図6に示したステップS20〜S22の処理をターボチャージャECU20が実行するため、車載バッテリ33の充電必要時において、実測エミッション量Emが基準エミッション量Er未満であれば車載バッテリ33の充電制御が実行されるが、実測エミッション量Emが基準エミッション量Er以上に増加している場合には、車載バッテリ33の充電制御が中止される。
In addition, in the turbocharger control device of the second embodiment, since the
従って、第2実施形態のターボチャージャ制御装置によれば、実測エミッション量Emが基準エミッション量Er以上に増加した際、オルタネータの発電を中止してエンジン1の負荷を低減し、エンジン1の燃料消費量を抑制することができ、エミッションの更なる悪化を抑制することができる。 Therefore, according to the turbocharger control device of the second embodiment, when the actually measured emission amount Em increases to the reference emission amount Er or more, the alternator power generation is stopped to reduce the load on the engine 1 and the fuel consumption of the engine 1 The amount can be suppressed, and further deterioration of emission can be suppressed.
なお、第2実施形態のターボチャージャ制御装置においては、ターボチャージャECU20が図6のステップS22に示す車載バッテリ33の充電制御を中止した状態でステップS25のモータジェネレータ2Dによるタービン回転駆動の処理を実行する際、車載バッテリ33の消耗をできるだけ小さくするため、車載バッテリ33からモータジェネレータ2Dに供給するアシスト電力に上限値を設けるのが好ましい。
In the turbocharger control device of the second embodiment, the
図7はアシスト電力Wの上限値Wmaxをエミッション量Eに応じて設定する例を示しており、図中実線のグラフに示すように、実測エミッション量Emが基準エミッション量Er以上の範囲でアシスト電力Wが所定の上限値Wmaxに固定される。この場合、車載バッテリ33がモータジェネレータ2Dにアシスト電力を供給することによる車載バッテリ33の消耗を抑制できる。
FIG. 7 shows an example in which the upper limit value Wmax of the assist power W is set according to the emission amount E. As shown in the solid line graph in the figure, the assist power is within a range where the actually measured emission amount Em is equal to or larger than the reference emission amount Er. W is fixed to a predetermined upper limit value Wmax. In this case, consumption of the in-
また、図8はアシスト電力Wの上限値Wmaxを車載バッテリ33の残量に応じて設定する例を示しており、図中実線のグラフに示すように、車載バッテリ33の残量が極少の範囲でアシスト電力Wが所定の上限値Wmaxに固定される。なお、図中破線で示すグラフはオルタネータの発電量を示している。この場合、車載バッテリ33がモータジェネレータ2Dにアシスト電力を供給することによる所謂バッテリ上がりを回避することができる。
FIG. 8 shows an example in which the upper limit value Wmax of the assist power W is set according to the remaining amount of the in-
なお、図7に示すようにエミッション量Eに応じて設定したアシスト電力Wの上限値Wmaxおよび図8に示すように車載バッテリ33の残量に応じて設定したアシスト電力Wの上限値Wmaxのうち、何れか小さい値をアシスト電力Wの上限値Wmaxとしてもよい。
In addition, of the upper limit value Wmax of the assist power W set according to the amount of emission E as shown in FIG. 7 and the upper limit value Wmax of the assist power W set according to the remaining amount of the in-
続いて、第3実施形態に係るターボチャージャ制御装置を説明する。第3実施形態に係るターボチャージャ制御装置は、前述した第2実施形態のターボチャージャ制御装置と同様に、図5に示した燃料噴射式のエンジン1に付設されるターボチャージャ2の制御装置である。
Subsequently, a turbocharger control device according to a third embodiment will be described. The turbocharger control device according to the third embodiment is a control device for the
ここで、図5に示した触媒コンバータ5では、触媒がエンジン1から排出された排気中からすす(炭素、PM)を捕集すると共に、窒素酸化物(NOx)や硫黄成分(S)などを吸蔵する。そして、すす(炭素、PM)の捕集量あるいは窒素酸化物(NOx)や硫黄成分(S)の吸蔵量が限界に達すると、捕集されたすす(炭素、PM)あるいは吸蔵された窒素酸化物(NOx)や硫黄成分(S)は、図示しない他のECUにより別途実行される触媒再生制御(PM再生制御、NOx還元制御、S再生制御)により、無害な成分(CO2、N2、SOx)に変換されて大気に放出される。
Here, in the
このような触媒再生制御(PM再生制御、NOx還元制御、S再生制御)を実行するための手段として、図9に示すように、触媒コンバータ5の入口側には触媒の入口温度を検出する触媒入口温度センサ40が設置され、触媒コンバータ5の出口側には触媒の出口温度を検出する触媒出口温度センサ41が設置されている。
As means for executing such catalyst regeneration control (PM regeneration control, NOx reduction control, S regeneration control), as shown in FIG. 9, a catalyst for detecting the inlet temperature of the catalyst is provided on the inlet side of the
また、触媒コンバータ5の直上流側の排気管3および直下流側の排気管3には圧力取出口42A,42Bが設けられ、これらの圧力取出口42A,42Bには、触媒コンバータ5の入口側の排気圧力と出口側の排気圧力との圧力差を検出する差圧センサ42が接続されている。
The
さらに、触媒コンバータ5の上流側の排気管3には、排気に燃料(HC)を添加する排気燃料添加弁43が設置され、触媒コンバータ5の下流側の排気管3には、排気の空燃比(A/F)を検出する排気空燃比センサ44が設置されている。
Further, an exhaust
なお、図5に示したその他の構成要素は、図1に示した構成要素と同じであるため、これらの構成要素については、図1と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 The other components shown in FIG. 5 are the same as the components shown in FIG. 1, and therefore, the same reference numerals as those in FIG.
ここで、第3実施形態のターボチャージャ制御装置におけるターボチャージャECU20は、車載バッテリ33の充電必要時、触媒コンバータ5の触媒再生条件合致時および触媒コンバータ5の暖機必要時をそれぞれ判定し、触媒再生条件合致時には、車載バッテリ33の充電必要時であってもその車載バッテリ33の充電制御を中止する。そして、触媒コンバータ5の暖機必要時には、触媒コンバータ5の暖機を促進する制御を実行する。
Here, the
なお、触媒コンバータ5の触媒再生条件とは、前述した触媒再生制御(PM再生制御、NOx還元制御、S再生制御)の開始条件をいい、PM再生制御においては、差圧センサ42が検出した触媒コンバータ5の入口側と出口側の排気の圧力差が所定の閾値を超える条件をいう。また、NOx還元制御においては、エンジン1の運転状況に応じてNOx排出量マップにより逐一算出されたNOx排出量が所定の閾値を超える条件をいう。さらに、S再生制御においては、エンジン1の燃料消費量からこれに比例して算出されたSOx排出量が所定の閾値を超える条件をいう。
The catalyst regeneration condition of the
以下、第3実施形態のターボチャージャ制御装置におけるターボチャージャECU20が実行する制御の処理手順を図10に示すフローチャートに沿って説明する。
Hereinafter, a processing procedure of control executed by the
まず、ステップS30では、図6に示したステップS20の処理と同様に、バッテリ電圧センサ36から入力される車載バッテリ33の実測電圧Vmの検出信号に基づき、車載バッテリ33が充電必要時であるか否かをターボチャージャECU20が判定する。
First, in step S30, whether or not the in-
ステップS30の判定結果がYESの場合、続くステップS31では、触媒コンバータ5の状態が触媒再生条件に合致した状態であるか否か、すなわち触媒再生条件合致時であるか否かをターボチャージャECU20が判定する。この判定は、図示しない他のECUが別途実行する触媒再生制御の開始指令信号に基づいて行い、この開始指令信号がターボチャージャECU20に入力されると、ターボチャージャECU20は触媒再生条件合致時であると判定する。
If the determination result in step S30 is YES, in the subsequent step S31, the
ここで、ステップS31の判定結果がNOの場合には、ステップS32を経てステップS33へ進むが、ステップS31の判定結果がYESの場合およびステップS30の判定結果がNOの場合には、そのままステップS33へ進む。 Here, when the determination result of step S31 is NO, the process proceeds to step S33 via step S32. However, when the determination result of step S31 is YES and when the determination result of step S30 is NO, step S33 is performed as it is. Proceed to
ステップS32では、図6に示したステップS22の処理と同様に、エンジン1に補機として付設されている図示しないオルタネータにより車載バッテリ33を充電するように、ターボチャージャECU20が充電指令信号を出力する。これにより、オルタネータが発電を開始して車載バッテリ33を充電する。
In step S32, the
ステップS33では、図2に示したステップS10の処理と同様に、触媒用温度センサ21から入力される触媒コンバータ5の実測温度Tcの検出信号に基づき、触媒コンバータ5が暖機必要時であるか否かをターボチャージャECU20が判定する。
In step S33, whether or not the
ステップS33の判定結果がYESの場合にはステップS34〜S36の処理が順次実行され、ステップS33の判定結果がNOの場合にはステップS37の処理が実行される。なお、ステップS34〜S36の処理内容は、図2に示したステップS11〜S13の処理内容と同じであり、また、ステップS37の処理内容は図2に示したステップS14の処理内容と同じであるため、ステップS34〜S37の処理内容については、詳細な説明を省略する。 When the determination result of step S33 is YES, the processes of steps S34 to S36 are sequentially executed, and when the determination result of step S33 is NO, the process of step S37 is executed. The processing contents of steps S34 to S36 are the same as the processing contents of steps S11 to S13 shown in FIG. 2, and the processing contents of step S37 are the same as the processing contents of step S14 shown in FIG. Therefore, detailed description of the processing contents of steps S34 to S37 is omitted.
ここで、第3実施形態のターボチャージャ制御装置によれば、図10に示したステップS33〜S36の処理をターボチャージャECU20が実行するため、第1実施形態のターボチャージャ制御装置と同様に、触媒コンバータ5の暖機必要時に十分な温度を有する排気を触媒コンバータ5に迅速に供給して触媒コンバータ5を短時間に効率的に暖機することができ、触媒コンバータ5の暖機効率を大幅に向上させることができる。
Here, according to the turbocharger control device of the third embodiment, since the
加えて、第3実施形態のターボチャージャ制御装置では、図10に示したステップS30〜S32の処理をターボチャージャECU20が実行するため、車載バッテリ33の充電必要時において、触媒コンバータ5の状態が触媒再生条件に合致した状態、すなわち触媒再生条件合致時でなければ車載バッテリ33の充電制御が実行されるが、触媒再生条件合致時であれば車載バッテリ33の充電制御が中止される。
In addition, in the turbocharger control device of the third embodiment, since the
従って、第3実施形態のターボチャージャ制御装置によれば、触媒コンバータ5の状態が触媒再生条件に合致した場合、オルタネータの発電を中止してエンジン1の負荷を低減し、エンジン1の燃料消費量を抑制することができる。このため、前述したPM再生制御、NOx還元制御、S再生制御において排気燃料添加弁43から排気管3に燃料を添加し、あるいは燃料をアフター噴射する場合でも燃料消費量を最小に抑えることができる。
Therefore, according to the turbocharger control device of the third embodiment, when the state of the
なお、第3実施形態のターボチャージャ制御装置においては、ターボチャージャECU20が図10のステップS32に示す車載バッテリ33の充電制御を中止した状態でステップS35のモータジェネレータ2Dによるタービン回転駆動の処理を実行する際、車載バッテリ33の消耗をできるだけ小さくするため、車載バッテリ33からモータジェネレータ2Dに供給するアシスト電力に上限値を設けるのが好ましい。
In the turbocharger control device of the third embodiment, the
図11はアシスト電力Wの上限値Wmaxを触媒コンバータ5の目標温度Tc_trgに対する実測温度Tcの温度差に応じて設定する例を示しており、図中実線のグラフに示すように、(Tc_trg−Tc)>0の範囲、すなわち実測温度Tcが目標温度Tc_trgより低い範囲でアシスト電力Wが所定の上限値Wmaxに固定される。この場合、車載バッテリ33がモータジェネレータ2Dにアシスト電力を供給することによる車載バッテリ33の消耗を抑制できる。
FIG. 11 shows an example in which the upper limit value Wmax of the assist power W is set according to the temperature difference of the measured temperature Tc with respect to the target temperature Tc_trg of the
なお、図8の実線のグラフに示したように、車載バッテリ33の残量が極少の範囲でアシスト電力Wを所定の上限値Wmaxに固定すれば、車載バッテリ33がモータジェネレータ2Dにアシスト電力を供給することによる所謂バッテリ上がりを回避することができる。
As shown in the solid line graph of FIG. 8, if the assist power W is fixed to a predetermined upper limit value Wmax when the remaining amount of the in-
本発明に係るターボチャージャ制御装置は、前述した各実施形態に限定されるものではない。例えば第1〜3実施形態において、ターボチャージャECU20が実行する図2のステップS12の処理、図6のステップS25の処理および図10のステップS35の処理では、車載バッテリ33からモータジェネレータ(電動機)2Dに供給するアシスト電力(駆動電力)を触媒コンバータ5の目標温度Tc_trgに対する実測温度Tcの温度差が大きいほど大きく設定してもよい。
The turbocharger control device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the first to third embodiments, in the process of step S12 of FIG. 2, the process of step S25 of FIG. 6, and the process of step S35 of FIG. The assist electric power (driving electric power) supplied to can be set larger as the temperature difference of the measured temperature Tc with respect to the target temperature Tc_trg of the
この場合、タービン2Aの回転数をモータジェネレータ2Dにより迅速かつ確実に制御して必要な排気熱エネルギを触媒コンバータ5に迅速に供給することができ、実測温度がTc低い触媒コンバータ5も短時間に効率的に暖機することが可能となる。
In this case, the rotational speed of the
また、第1〜3実施形態において、ターボチャージャECU20が実行する図6のステップS22の処理および図10のステップS32の処理では、車載バッテリ33からモータジェネレータ2Dに供給するアシスト電力を車載バッテリの実測電圧Vmが低く残量が少ないほど小さく設定してもよい。この場合、車載バッテリ33の残量が少ない場合ほどその残量の低下を抑制することができる。
In the first to third embodiments, in the process of step S22 in FIG. 6 and the process of step S32 in FIG. 10 executed by the
さらに、車載バッテリ33からモータジェネレータ2Dに供給するアシスト電力は、図12に示すように、エンジン1の冷却水温(または潤滑油温)に応じて設定してもよい。この場合、エンジン1の回転数が低く冷却水温(または潤滑油温)も低い状態ではモータジェネレータ2Dのアシスト電力を高く設定し、エンジン1の回転数が高く冷却水温(または潤滑油温)も高い状態ではモータジェネレータ2Dのアシスト電力を低く設定する。
Further, the assist power supplied from the in-
1…エンジン、2…ターボチャージャ、2A…タービン、2B…コンプレッサ、2C…シャフト、2D…モータジェネレータ、2E…可変ベーン、3…排気管、4…吸入管、5…触媒コンバータ、8…スロットルバルブ、9…バイパス制御弁、10…バイパス管、20…ECU、21…触媒用温度センサ、22…上流側排気圧センサ、23…下流側排気圧センサ、24…過給圧センサ、25…エアフロセンサ、26…スロットル開度センサ、27…エンジン回転数センサ、30…MGコントローラ、31…VVコントローラ、32…BVコントローラ、33…車載バッテリ、34…モータアクチュエータ、35…モータアクチュエータ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Turbocharger, 2A ... Turbine, 2B ... Compressor, 2C ... Shaft, 2D ... Motor generator, 2E ... Variable vane, 3 ... Exhaust pipe, 4 ... Intake pipe, 5 ... Catalytic converter, 8 ... Throttle valve , 9 ... Bypass control valve, 10 ... Bypass pipe, 20 ... ECU, 21 ... Catalyst temperature sensor, 22 ... Upstream exhaust pressure sensor, 23 ... Downstream exhaust pressure sensor, 24 ... Supercharging pressure sensor, 25 ... Airflow sensor , 26 ... throttle opening sensor, 27 ... engine speed sensor, 30 ... MG controller, 31 ... VV controller, 32 ... BV controller, 33 ... vehicle battery, 34 ... motor actuator, 35 ... motor actuator.
Claims (9)
前記触媒コンバータの暖機必要時を判定し、触媒コンバータの暖機必要時には前記タービンの回転数を制御してタービン側の排気流入圧力と排気流出圧力との圧力差を所定範囲内に減少させる制御手段を備えていることを特徴とするターボチャージャ制御装置。 A turbocharger control device in which a turbine capable of controlling the rotational speed is disposed upstream of a catalytic converter of an engine exhaust system,
Control that determines when the catalytic converter needs to be warmed up, and controls the rotational speed of the turbine when the catalytic converter needs to be warmed up to reduce the pressure difference between the exhaust inlet pressure and the exhaust outlet pressure on the turbine side within a predetermined range A turbocharger control device comprising means.
The control means detects the measured temperature of the catalytic converter and the remaining amount of the in-vehicle battery, respectively, and sets the drive power of the motor to be larger as the temperature difference between the measured temperature and the target temperature of the catalytic converter is larger. The turbocharger control device according to claim 2, wherein the turbocharger control device is configured to set the drive power of the electric motor to be smaller as the amount is smaller.
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- 2006-04-11 JP JP2006108822A patent/JP2007278252A/en active Pending
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