JP2011169208A - Control device and controlling method of variable turbo supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変ターボ過給機の制御装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a control device for a variable turbocharger and a control method therefor.
従来より、排気タービンに排気ガスを供給するノズル部の開口面積を調整可能な可変ターボ過給機が知られている。この可変ターボ過給機によれば、排気ガスの流量が少ないエンジンの低回転速度域では、ノズル部の開口面積を小さくすることによって排気タービンに供給される排気ガスの流速を速めることにより、排気タービンに連結されている給気コンプレッサの過給能力を上げることができる。 Conventionally, there is known a variable turbocharger capable of adjusting an opening area of a nozzle portion that supplies exhaust gas to an exhaust turbine. According to this variable turbocharger, in a low engine speed range where the flow rate of exhaust gas is low, the exhaust gas flow supplied to the exhaust turbine is increased by reducing the opening area of the nozzle portion, thereby reducing the exhaust gas. The supercharging capability of the air supply compressor connected to the turbine can be increased.
このような可変ターボ過給機では、ノズル部の開口面積は、ノズル部を構成している互いに対向する一対の排気導入壁のうち、一方の排気導入壁を他方の排気導入壁に対し近接/離間させることにより、調整される。また、一方の排気導入壁は、油圧サーボバルブの開度を制御することによって油圧ピストンを往復運動させることにより、他方の排気導入壁に対し近接/離間される。 In such a variable turbocharger, the opening area of the nozzle portion is such that one of the exhaust introduction walls that constitute the nozzle portion is adjacent to the other exhaust introduction wall. It is adjusted by separating them. Also, one exhaust introduction wall is moved closer to / away from the other exhaust introduction wall by reciprocating the hydraulic piston by controlling the opening of the hydraulic servo valve.
このため、一方の排気導入壁を他方の排気導入壁に接触させることによってノズル部を全閉状態にする場合には、油圧サーボバルブの制御量が目標値に対しオーバーシュートすることによって、一方の排気導入壁が他方の排気導入壁に大きな力で衝突し、ノズル部が破損する可能性がある。 For this reason, when the nozzle part is fully closed by bringing one exhaust introduction wall into contact with the other exhaust introduction wall, the control amount of the hydraulic servo valve overshoots the target value, There is a possibility that the exhaust introduction wall collides with the other exhaust introduction wall with a large force, and the nozzle portion is damaged.
このような背景から、油圧サーボバルブの開度をフィードバック制御する際、油圧サーボバルブの制御量と目標値との偏差を所定のレベル範囲に制限することによって、他方の排気導入壁に衝突しても問題がない一定速度で一方の排気導入壁を全閉位置に近づける油圧サーボバルブの制御装置が提案されている(特許文献1参照)。 From such a background, when performing feedback control of the opening degree of the hydraulic servo valve, by limiting the deviation between the control amount of the hydraulic servo valve and the target value to a predetermined level range, it collides with the other exhaust introduction wall. There has been proposed a control apparatus for a hydraulic servo valve that brings one exhaust introduction wall close to a fully closed position at a constant speed without any problem (see Patent Document 1).
ところで、ディーゼルエンジンは、通常運転時はもとより、始動時,急加速時,高負荷時等の動作時に粒子状物質(以下、PMと表記)を排出する。このPMは、燃料が不完全燃焼することによって発生するススと、燃料や潤滑油の未燃焼成分である有機可溶性成分と、を含む公害原因物質である。このため、ディーゼルエンジンを駆動源とする車両には、排気ガス中に含まれるPM量を低減するために、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFと表記)と呼ばれるフィルター装置が搭載されている。 By the way, a diesel engine discharges particulate matter (hereinafter referred to as PM) not only during normal operation but also during starting, rapid acceleration, high load, and the like. This PM is a pollution-causing substance including soot generated by incomplete combustion of fuel and organic soluble components that are unburned components of fuel and lubricating oil. For this reason, a vehicle using a diesel engine as a drive source is equipped with a filter device called a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) in order to reduce the amount of PM contained in the exhaust gas.
このDPFが搭載された車両では、DPF内部に堆積したPMを燃焼させる再生処理が実行される。この再生処理には、ディーゼルエンジンの負荷が高い時に排出される高温の排気ガスによってPMが自然に燃焼する自然再生処理と、ディーゼルエンジンの負荷及び回転数が低い時にDPFにドージング燃料を供給してPMを強制的に燃焼させる強制再生処理と、が含まれる。このような再生処理を適宜実行することにより、DPF内部にPMが過剰に堆積することによって排気ガスの圧力が上昇し、サージングや排気抵抗の悪化による効率の低下等の不具合が発生することを抑制できる。 In a vehicle on which this DPF is mounted, a regeneration process for burning PM accumulated in the DPF is executed. This regeneration process includes a natural regeneration process in which PM spontaneously burns by high-temperature exhaust gas discharged when the load of the diesel engine is high, and a dosing fuel is supplied to the DPF when the load and rotation speed of the diesel engine are low. And a forced regeneration process for forcibly burning PM. By appropriately executing such regeneration processing, it is possible to suppress the occurrence of problems such as increased efficiency of exhaust gas due to surging and exhaust resistance deterioration due to excessive PM accumulation in the DPF. it can.
DPFの強制再生処理を実行する場合、DPFに供給される排気ガスの温度が所定温度以上であることが求められる。その理由は、DPFに供給される排気ガスの温度が所定温度未満である場合には、DPFに供給されるドージング燃料が不完全燃焼することによって、ススが排出される原因となるためである。このため、可変ターボ過給機が搭載されている車両においてDPFの強制再生処理を実行する場合であって、DPFに供給される排気ガスの温度が所定温度未満である場合には、ノズル部を速やかに全閉状態に制御し、可変ターボ過給機をバイパスする迂回路を介して高温の排気ガスをDPFに供給することによって、DPFに供給される排気ガスの温度を上昇させる必要がある。 When executing the forced regeneration process of the DPF, it is required that the temperature of the exhaust gas supplied to the DPF is equal to or higher than a predetermined temperature. The reason is that when the temperature of the exhaust gas supplied to the DPF is lower than a predetermined temperature, the dosing fuel supplied to the DPF is incompletely combusted, causing soot to be discharged. For this reason, in the case where the DPF forced regeneration process is executed in a vehicle equipped with the variable turbocharger, and the temperature of the exhaust gas supplied to the DPF is lower than a predetermined temperature, the nozzle portion is The temperature of the exhaust gas supplied to the DPF needs to be raised by quickly controlling to the fully closed state and supplying the hot exhaust gas to the DPF via a bypass that bypasses the variable turbocharger.
特に車両が建設機械である場合には、ブーム,アーム,バケット,ブレード等の作業機が作動し、エンジン負荷が変動することにより、DPFに供給される排気ガスの温度が所定温度未満になる。従って、可変ターボ過給機が搭載されている建設機械が作動している時にDPFの強制再生処理を実行する場合には、ノズル部を速やかに全閉状態に制御し、可変ターボ過給機をバイパスする迂回路を介して高温の排気ガスをDPFに供給することによって、DPFに供給される排気ガスの温度を上昇させる必要がある。 In particular, when the vehicle is a construction machine, working machines such as a boom, an arm, a bucket, and a blade are operated and the engine load fluctuates, so that the temperature of the exhaust gas supplied to the DPF becomes less than a predetermined temperature. Therefore, when the forced regeneration process of the DPF is executed when the construction machine on which the variable turbocharger is mounted is operating, the nozzle part is quickly controlled to be fully closed, and the variable turbocharger is It is necessary to raise the temperature of the exhaust gas supplied to the DPF by supplying the high-temperature exhaust gas to the DPF via a bypass route that bypasses.
しかしながら、既に述べたように、特許文献1記載の油圧サーボバルブの制御装置では、ノズル部を構成する一方の排気導入壁は、他方の排気導入壁に衝突しても問題がない一定速度で全閉位置に近づくために、ノズル部を速やかに全閉状態に制御することができない。このため、特許文献1記載の油圧サーボバルブの制御装置によれば、DPFの強制再生処理を実行するためにノズル部を全閉状態に制御する際、ノズル部が破損することは抑制できるが、ドージング燃料が不完全燃焼することによってススが排出されるおそれがある。
However, as already described, in the control apparatus for the hydraulic servo valve described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、排気導入路が破損することを抑制しつつ、排気導入路を速やかに全閉状態に制御可能な可変ターボ過給機の制御装置及びその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a variable turbocharger capable of quickly controlling the exhaust introduction path to a fully closed state while suppressing damage to the exhaust introduction path. And a control method thereof.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る可変ターボ過給機の制御装置は、油圧サーボバルブを作動させることによって、可変ターボ過給機の排気導入路に設けられた排気導入部材を移動させることにより、排気導入路の開口面積を制御する可変ターボ過給機の制御装置において、排気導入部材の現在位置を検出する検出器と、検出器によって検出された排気導入部材の現在位置をフィードバックすることによって油圧サーボバルブの制御量を調整するコントローラと、を備え、コントローラが、排気導入路を閉める場合に、油圧サーボバルブの制御量がオーバーシュートしても排気導入部材の位置が排気導入路を閉める全閉位置にならないように、排気導入部材の現在位置に応じた目標値より小さい制御目標位置を用いて油圧サーボバルブの制御量を出力する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a control device for a variable turbocharger according to the present invention operates exhaust pressure provided in an exhaust introduction path of a variable turbocharger by operating a hydraulic servo valve. In a control device for a variable turbocharger that controls an opening area of an exhaust introduction passage by moving an introduction member, a detector that detects a current position of the exhaust introduction member, and an exhaust introduction member detected by the detector A controller that adjusts the control amount of the hydraulic servo valve by feeding back the current position, and when the controller closes the exhaust introduction path, the position of the exhaust introduction member even if the control amount of the hydraulic servo valve overshoots The control target position is smaller than the target value corresponding to the current position of the exhaust introduction member so that the oil does not reach the fully closed position that closes the exhaust introduction path. And it outputs the control amount of the servo valve.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る可変ターボ過給機の制御方法は、油圧サーボバルブを作動させることによって、可変ターボ過給機の排気導入路に設けられた排気導入部材を移動させることにより、排気導入路の開口面積を制御する可変ターボ過給機の制御方法において、排気導入部材の現在位置を検出する検出ステップと、検出ステップにおいて検出された排気導入部材の現在位置をフィードバックすることによって油圧サーボバルブの制御量を調整する調整ステップと、を含み、調整ステップは、排気導入路を閉める場合に、油圧サーボバルブの制御量がオーバーシュートしても排気導入部材の位置が排気導入路を閉める全閉位置にならないように、排気導入部材の現在位置に応じた目標値より小さい制御目標位置を用いて油圧サーボバルブの制御量を出力するステップを含む。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a control method for a variable turbocharger according to the present invention includes an exhaust provided in an exhaust introduction path of a variable turbocharger by operating a hydraulic servo valve. In the variable turbocharger control method for controlling the opening area of the exhaust introduction path by moving the introduction member, a detection step for detecting the current position of the exhaust introduction member, and a detection step of the exhaust introduction member detected in the detection step An adjustment step of adjusting the control amount of the hydraulic servo valve by feeding back the current position, and the adjustment step includes the exhaust introduction member even when the control amount of the hydraulic servo valve overshoots when the exhaust introduction path is closed The control target position is smaller than the target value corresponding to the current position of the exhaust introduction member so that the position of the exhaust does not become the fully closed position that closes the exhaust introduction path. Comprising the step of outputting the control amount of the hydraulic servo valve with.
本発明に係る可変ターボ過給機の制御装置及びその制御方法によれば、排気導入部材は、その位置に応じて変化する油圧サーボバルブの制御量が目標値からオーバーシュートしても排気導入部材の位置が排気導入路を閉める全閉位置にならない速度で全閉位置に制御されるので、排気導入路が破損することを抑制しつつ、排気導入路を速やかに全閉状態に制御することができる。 According to the control device and the control method for a variable turbocharger according to the present invention, the exhaust introduction member is provided with the exhaust introduction member even if the control amount of the hydraulic servo valve that changes according to the position overshoots from the target value. Is controlled to the fully closed position at a speed that does not become the fully closed position for closing the exhaust introduction path, so that the exhaust introduction path can be quickly controlled to be fully closed while preventing the exhaust introduction path from being damaged. it can.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である可変ターボ過給機の構成及びその動作について説明する。なお、本実施形態では、可変ターボ過給機は、ディーゼルエンジンを駆動源として用いる建設機械に搭載されているものとし、また、建設機械は、モータ,シリンダ等のアクチュエータやステアリング機構等の作業機を備えるものとする。 Hereinafter, the configuration and operation of a variable turbocharger according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the variable turbocharger is mounted on a construction machine that uses a diesel engine as a drive source, and the construction machine includes an actuator such as a motor and a cylinder, and a work machine such as a steering mechanism. Shall be provided.
〔可変ターボ過給機の構成〕
始めに、図1を参照して、本発明の一実施形態である可変ターボ過給機の構成について説明する。
[Configuration of variable turbocharger]
First, with reference to FIG. 1, the structure of the variable turbocharger which is one Embodiment of this invention is demonstrated.
図1は、本発明の一実施形態である可変ターボ過給機の構成を示す断面図である。図1に示すように、本発明の一実施形態である可変ターボ過給機1は、図の左側及び右側にそれぞれ給気コンプレッサ及び排気タービンを備えた構成になっており、図示しないディーゼルエンジンの本体に設けられている。なお、給気コンプレッサ側の構成は、本願発明の出願時点で既に公知であるので、以下ではその詳細な説明を省略する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a variable turbocharger that is an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
排気タービン側のタービンハウジング2内には、タービンホイール3が収容されている。給気コンプレッサ側のコンプレッサハウジング4内には、コンプレッサインペラ5が収容されている。タービンホイール3にはシャフト6が一体に設けられ、シャフト6の先端にはコンプレッサインペラ5が取り付けられている。シャフト6は、センターハウジング7に回転自在に支持されている。
A turbine wheel 3 is accommodated in the
タービンハウジング2には、ディーゼルエンジンからの排気ガスを導入するボリュート状の排気導入路10が設けられている。排気導入路10には、ノズル部11が周方向に連続して設けられている。ノズル部11は、互いに対向する一対の排気導入壁12,13によって形成されている。
The
ノズル部11から噴出された排気ガスは、タービンホイール3を回転させた後、排気出口14から排気され、図示しないDPFに導かれる。タービンホイール3の回転は、シャフト6を介してコンプレッサインペラ5に伝達され、コンプレッサインペラ5の回転によって給気が圧縮過給される。図示しないDPFは、排気ガス中に含まれるPMの量を低減した後、排気ガスを外気に排出する。
The exhaust gas ejected from the
排気導入壁12は、断面コの字形状で環状とされた可動リング15の側面16によって形成されている。可動リング15は、センターハウジング7に設けられた環状の収容室17内に収容されている。可動リング15の側面16には、複数のノズルベーン18が等周間隔で取り付けられている。複数のノズルベーン18は、他方の排気導入壁13側に向けて突出している。
The
排気導入壁13には、凹部19が周方向に連続して設けられ、凹部19内に各ノズルベーン18の先端側が収容される。このような構造においては、後述するスライド機構20によって可動リング15を往復運動させることによって排気導入壁12を排気導入壁13に対し近接/離間させることにより、ノズル部11の開口面積を調整する。ノズル部11及び排気導入壁12はそれぞれ、本発明に係る排気導入路及び排気導入部材として機能する。
The
〔スライド機構の構成〕
次に、図2,図3を参照して、スライド機構20の構成について説明する。図2は、スライド機構20の構成を示す図であり、図1におけるII矢視図である。図3は、スライド機構20の要部の構成を示す断面図である。
[Configuration of slide mechanism]
Next, the configuration of the
図2,図3に示すように、スライド機構20は、センターハウジング7の下部側に挿通された駆動シャフト21を備える。駆動シャフト21の途中位置には、上方に向かって円弧状に延設された一対のアーム22,22が固定されている。各アーム22の先端側には、水平方向外側に突出したピン23が取り付けられ、ピン23にはスライダ24が嵌め込まれている。スライダ24は、シャフト6に対して平行に配設された支持ロッド25の基端側の摺動溝26に摺動自在に嵌合している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
支持ロッド25の先端部は、可動リング15の裏面側に接合されている。駆動シャフト21は、その端部に設けられたアーム27を介して油圧サーボ駆動装置30によって回転駆動される。このような構造では、駆動シャフト21が回転するのに応じて、アーム22がシャフト6の軸方向に沿って揺動し、支持ロッド25が移動する。そして、支持ロッド25が移動するのに応じて、可動リング15が移動し、排気導入壁12が排気導入壁13に対して近接/離間する。
The tip of the
〔油圧サーボ駆動装置の構成〕
次に、図4,図5を参照して、油圧サーボ駆動装置30の構成について説明する。
図4は、スライド機構20と油圧サーボ駆動装置30との連結部の構成を示す斜視図である。図5は、油圧サーボ駆動装置30の構成を示す断面図である。
[Configuration of hydraulic servo drive unit]
Next, the configuration of the hydraulic
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a connecting portion between the
図4,図5に示すように、油圧サーボ駆動装置30は、油圧ピストン31を上下方向に往復運動させることによってアーム27を介して駆動シャフト21を回転させる構造になっている。このため、油圧ピストン31の外周には、軸方向に対して直交した摺動溝32が設けられている。また、アーム27には、摺動溝32側に突出したピン28が設けられている。そして、このピン28にスライダ29が嵌め込まれ、スライダ29が摺動溝32に摺動自在に嵌合している。このような構成では、油圧ピストン31が上下動するのに応じて、スライダ29が上下動すると共に摺動溝32に沿って摺動する。このスライダ29の動きとピン28の回動とによりアーム27の円弧動が許容され、アーム27が回転し、駆動シャフト21が回転する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the hydraulic
油圧サーボ駆動装置30は、油圧ピストン31,ハウジング33,及びパイロットスプール34を備え、ハウジング33の開口部33A周りをシールするOリング70を介して可変ターボ過給機1のセンターハウジング7に取り付けられている。ハウジング33は、一部に開口部33Aを有し、油圧ピストン31を摺動自在に収容する。パイロットスプール34は、油圧ピストン31の軸方向に貫通したセンターホール35内に収容され、パイロット圧によって軸方向に摺動する。
The hydraulic
ハウジング33の外形形状は角柱状とされ、ハウジング33の内部には上下方向に貫通する円筒状のシリンダ空間36が設けられている。シリンダ空間36内には油圧ピストン31が収容されている。シリンダ空間36の上下端側はOリング71,72を介して閉塞部材37,38によって密閉されている。ハウジング33の開口部33Aに対応した位置には、駆動シャフト21と油圧ピストン31との連結部39が設けられている。従って、開口部33Aの大きさは、油圧ピストン31及びスライダ29の摺動量を考慮して設定されている。
The outer shape of the
ハウジング33の開口部33Aとは反対側の側面には、コントローラ100によって制御される電磁比例弁80からのパイロット圧を供給するパイロットポート41,図示しない昇圧ポンプからの圧油を供給するポンプポート42,及び圧油を戻すドレインポート43が設けられている。電磁比例弁80及び図示しない昇圧ポンプは、可変ターボ過給機1が搭載される同一のディーゼルのエンジン本体に設置されている。
On the side surface opposite to the
シリンダ空間36は、油圧ピストン31が摺動する部分と、その上方部分とが仕切部材44によって仕切られている。仕切部材44は、シリンダ空間36の内周面に設けられた段差部分に当接し、当接部分の近傍には仕切部材44で仕切られた空間をシールするためのOリング73が設けられている。仕切部材44には下方に垂下した筒部45が設けられ、この筒部45が油圧ピストン31のセンターホール35の上方側に入り込んでいる。そして、仕切部材44で仕切られた上方の空間がパイロット油圧室46とされ、パイロット油圧室46とパイロットポート41とが連通している。
In the
仕切部材44で仕切られた下方の空間は、仕切部材44と油圧ピストン31の上端面との間に形成される第1油圧室47となっている。つまり、パイロット油圧室46は、第1油圧室47に対して軸方向の外側、すなわち本実施形態では上側にずれており、この配置によって油圧サーボ駆動装置30が大径化することを抑制している。油圧ピストン31の下端面と下側の閉塞部材38との間には、第2油圧室48が形成されている。
The lower space partitioned by the partition member 44 is a first
油圧ピストン31には、センターホール35とハウジング33のポンプポート42とを連通させて、ポンプからの圧油をセンターホール35内に流入させるプレッシャ油路51が設けられている。プレッシャ油路51の外周側は、径方向に対向して形成された溝部分に開口しており、溝部分が所定の上下寸法を有することにより、油圧ピストン31のストローク内でプレッシャ油路51とポンプポート42とが常時連通することになる。
The
油圧ピストン31には、センターホール35とハウジング33のドレインポート43とを連通させて、センターホール35内の圧油をタンクに戻すリターン油路52が設けられている。リターン油路52の外周側は、油圧ピストン31の外周に形成された溝部分に開口しており、油圧ピストン31のストローク内ではやはりリターン油路52とドレインポート43とが常時連通する。本実施形態では、油圧ピストン31と駆動シャフト21との連結部39が、丁度リターン油路52の反対側に対応した位置に設けられていることになり、プレッシャ油路51に対して軸方向下側にずれて位置している。
The
油圧ピストン31には、センターホール35と上方の第1油圧室47とを連通させる第1ピストン油路53、及びセンターホール35と下方の第2油圧室48とを連通させる第2ピストン油路54が設けられている。第1ピストン油路53のセンタ−ホール35側の開口部分は、プレッシャ油路51の開口部分よりも下方に位置し、第2ピストン油路54のセンターホール35側の開口部分は、プレッシャ油路51の開口部分よりも上方に位置している。第1及び第2ピストン油路53,54はそれぞれ、プレッシャ油路51及びリターン油路52に連通しない位置に設けられている。
The
センターホール35の下方側は、当接部材55が油圧ピストン31にOリング74を介して螺設されることで密閉されている。油圧ピストン31は、当接部材55を介して閉塞部材38に当接し、当接した位置が油圧ピストン31の最下位置となる。第2油圧室48内において、閉塞部材38と当接部材55との間にはコイルばね56が配置され、油圧ピストン31の上方側への移動をアシストしている。これにより、図示しない昇圧ポンプの故障等によって油圧サーボ駆動装置30に繋がる配管内の圧油がなくなった時でも、コイルばね56のばね力によって可変ターボ過給機1のノズル部11の開度が全開状態に維持されるようになっている。
The lower side of the
パイロットスプール34は、略中央部分に第1及び第2のスプールランド61,62を備える。パイロットスプール34の内部には、下方に開口したリターン油路63が設けられている。第1スプールランド61の上側の溝部分とリターン油路63とは連通し、第2スプールランド62の下側の溝部分とリターン油路63とは同様に連通している。また、リターン油路63の下側が開口していることにより、リターン油路63,リターン油路52,及びドレインポート43が連通している。
The
パイロットスプール34は、仕切部材44の筒部45を通して油圧ピストン31のセンターホール35内を上下に摺動可能であり、その上端部分はパイロット油圧室46内に配置された保持部材64に螺合保持されている。パイロット油圧室46内において、保持部材64はコイルバばね65によって上方に付勢されている。パイロットスプール34は、コイルばね65の付勢力に抗するパイロット圧の加圧によって下方に移動し、パイロット圧油の減圧によってコイルばね65の付勢力で上方へ移動する。
The
保持部材64には、移動部材81が螺合保持されている。移動部材81は、閉塞部材37を挿通することができるように配置されている。磁力センサ82は、閉塞部材37に固定された筐体83に設けられている。移動部材81は、筐体83内を移動することができるように配置されている。磁力センサ82は、非接触で磁力を検出可能なホールICを想定し、移動部材81の軸長手方向の所定箇所には磁石81aが設けられている。磁気センサ82は、本発明に係る排気導入部材の現在位置を検出する検出器として機能する。
The moving
磁力センサ82によって検出される磁力の大きさは、移動部材81の移動に応じて変化する。従って、磁力センサ82によって検出される磁力の大きさを位置に変換することによって、移動部材81の位置を検出することができる。移動部材81は、保持部材64を介してパイロットスプール34と一緒に移動する。そして、パイロットスプール34の動きに追従して油圧ピストン31が移動する。このため、磁力センサ82によって油圧ピストン31の位置、すなわち排気導入壁12の位置を検出することができる。
The magnitude of the magnetic force detected by the
〔油圧サーボ駆動装置の動作〕
次に、再び図5を参照して、油圧サーボ駆動装置30の動作について説明する。
[Operation of Hydraulic Servo Drive]
Next, the operation of the hydraulic
図5は、コイルばね65の付勢力を超えるパイロット圧が加圧されることでパイロットスプール34及び油圧ピストン31の両方が最下位置にある状態を示している。この状態の時には、パイロットスプール34の下端は、当接部材55の上側に当接している。また、当接部材55の下端は、閉塞部材38に当接している。さらに、この位置では、パイロットスプール34の上側の第1スプールランド61は第2ピストン油路54の上側開口部に対して下方にずれている。これにより、第2ピストン油路54はリターン油路63を介してリターン油路52に連通し、第2油圧室48内の圧油がドレインされている。一方、第2スプールランド62は第1ピストン油路53の下側開口部に対して下方にずれており、プレッシャ油路51と第1ピストン油路53とが連通している。このため、プレッシャ油路51及び第1ピストン油路53を介して第1油圧室47に圧油が供給される。
FIG. 5 shows a state in which both the
この図5に示す状態から、パイロット油圧室46内の圧油を所定のパイロット圧に減圧すると、パイロットスプール34がパイロット圧に応じた力とコイルばね65のばね力とが釣り合う位置まで上昇する。これに伴い、第1スプールランド61は、第2ピストン油路54の上側開口部に対し上方にずれる。このため、第2ピストン油路54とプレッシャ油路51とが連通し、第2油圧室48に圧油が供給される。この動作と同時に、第2スプールランド62は第1ピストン油路53の上側開口部に対し上方にずれる。このため、第1ピストン油路53とリターン油路63とが連通し、第1油圧室47にあった圧油の一部がドレインされる。これにより、油圧ピストン31は、パイロットスプール34に追従するように上昇する。油圧ピストン31の上昇作動は、第1,第2スプールランド61,62によって第1,第2ピストン油路53,54が閉じられた時点で終了する。油圧ピストン31は、パイロットスプール34の停止位置に応じた位置で同様に停止する。
When the pressure oil in the pilot
パイロット圧が完全に抜かれると、保持部材64の上端がパイロット油圧室46の天井面に当接した状態になるまでパイロットスプール34が上方に移動する。この移動に追従して油圧ピストン31が作動し、その上端が仕切部材44に当接するまで上昇する。このようにしてパイロットスプール34及び油圧ピストン31が共に最上位置まで移動すると、第2油圧室48内に圧油が充満した状態で第1,第2ピストン油路53,54がそれぞれ、第1,第2スプールランド61,62によって閉じられる。
When the pilot pressure is completely released, the
油圧ピストン31を再度下方の所定位置まで移動させる場合には、パイロット圧を供給してパイロットスプール34を所定位置まで下降させる。これにより、第2ピストン油路54が再度リターン油路63と連通し、第2油圧室48内の圧油の一部がドレインされ、油圧ピストン31が下降する。この下降動作は、第1,第2スプールランド61,62によって第1,第2ピストン油路53,54が閉じられた時点で終了し、油圧ピストン31はパイロットスプール34の停止位置に応じた位置で同様に停止する。
When the
以上のように、パイロット圧を低下させるのに応じて、パイロットスプール34が油圧ピストン31に対して上昇し、その動きに追従して油圧ピストン31も上昇する。また、パイロット圧を上昇させるのに応じて、パイロットスプール34が油圧ピストン31に対して下降し、その動きに追従して油圧ピストン31も下降する。
As described above, as the pilot pressure is lowered, the
〔制御系の構成〕
次に、図6乃至図8を参照して、油圧サーボ駆動装置30の制御装置の構成について説明する。
[Control system configuration]
Next, the configuration of the control device of the hydraulic
図6は、油圧サーボ駆動装置30の制御装置の構成を示すブロック図である。図6に示すように、油圧サーボ駆動装置30の制御装置は、コントローラ100を備える。コントローラ100は、CPU,RAM,ROM,入出力回路等を含むマイクロコンピュータによって実現される。マイクロコンピュータのROM内には、制御プログラムと、後述する目標上限値テーブルとが予め記憶されている。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the control device of the hydraulic
コントローラ100内のCPUは、ROM内に格納されている制御プログラムをRAM内にロードし、RAM内にロードされた制御プログラムを実行することによって、油圧ピストン31を介してノズル部11の開度を制御する。具体的には、コントローラ100は、磁力センサ82によって検出された磁力の大きさをフィードバック信号として、フィードバック信号に従って電磁比例弁80の開度を制御する電気信号を比例制御することにより、油圧ピストン31の位置を目標位置に制御する。これにより、排気導入壁13に対して排気導入壁12が近接/離間し、ノズル部11の開度を目標開度に制御することができる。
The CPU in the
図7は、図6に示すコントローラ100の構成を示す機能ブロック図である。図7に示すように、コントローラ100は、車両状態判別部110,目標位置設定部120,検出部130,目標位置制限部140,及び調節/操作部150を備える。車両状態判別部110は、速度段センサ111と、作業機センサ112と、DPF再生指示ボタン113と、に接続されている。
FIG. 7 is a functional block diagram showing the configuration of the
速度段センサ111は、建設機械のトランスミッションの位置を検出し、検出された位置を示す信号を車両状態判別部110に入力する。作業機センサ112は、建設機械の作業機を操作する作業機レバーの操作量を検出し、検出された操作量を示す信号を車両状態判別部110に入力する。DPF再生指示ボタン113は、DPFの強制再生処理の実行を指示されるのに応じて、DPFの強制再生処理の実行が指示されたことを示すDPF再生指示フラグがオンになったことを示す信号を車両状態判別部110に入力する。
The
車両状態判別部110は、速度段センサ111,作業機センサ112,及びDPF再生指示ボタン113からの信号に基づいて建設機械の状態を判別し、判別結果を示す制御信号を目標位置設定部120に出力する。具体的には、車両状態判別部110は、速度段センサ111,作業機センサ112,及びDPF再生指示ボタン113からの信号に基づいて、DPF再生指示フラグがオンになっているか否か及び建設機械が作動中であるか否かを判別し、判別結果を示す制御信号を目標位置設定部120に出力する。速度段センサ111,作業機センサ112,及びDPF再生指示ボタン113は、本発明に係る速度段検出部,作業機検出部,及びDPF再生指示部として機能する。
The vehicle state determination unit 110 determines the state of the construction machine based on signals from the
目標位置設定部120は、排気導入壁13に対する排気導入壁12の目標位置、すなわちノズル部11の開度を設定する。検出部130は、磁力センサ82によって検出される磁力の大きさに基づいて油圧ピストン31の位置を特定し、特定された油圧ピストン31の位置に基づいて排気導入壁13に対する排気導入壁12の現在位置を算出する。検出部130は、算出された排気導入壁12の位置情報を目標位置制限部140に出力する。
The target
目標位置制限部140は、目標位置設定部120により設定された目標位置と検出部130により算出された現在位置とに基づいて排気導入壁12の制御目標位置を決定し、決定した制御目標位置を調節/操作部150に出力する。調節/操作部150は、目標位置制限部140によって決定された制御目標位置に向けて排気導入壁12が排気導入壁13へ近接/離間するように電磁比例弁80の開度を制御する電気信号を出力する。
The target
図8は、図7に示す目標位置制限部140の構成を示す機能ブロック図である。図8に示すように、目標位置制限部140は、目標位置テーブル記憶部141,目標位置演算処理部142,及び最小値選択部143を備える。目標位置テーブル記憶部141は、排気導入壁12を排気導入壁13に近接させる方向、すなわちノズル部11を閉じる方向に制御する際の、排気導入壁12の現在位置と目標位置との関係を示す目標位置テーブルを記憶する。目標位置テーブルの詳細については後述する。
FIG. 8 is a functional block diagram showing the configuration of the target
目標位置演算処理部142は、目標位置テーブル記憶部141に記憶されている目標位置テーブルを参照して、検出部130により検出された排気導入壁12の現在位置に対応する目標位置を抽出する。最小値選択部143は、目標位置設定部120により設定された排気導入壁12の目標位置と目標位置演算処理部142によって抽出された排気導入壁12の目標位置とのうち、値が小さい方、すなわちノズル部11の開度が大きい方の目標位置を排気導入壁12の制御目標位置として出力する。
The target position
〔目標位置テーブルの構成〕
次に、図9乃至図11を参照して、目標位置テーブル記憶部141に記憶される目標位置テーブルの構成について説明する。図9は、目標位置テーブルの一例を示す図である。図10は、図9に示す目標位置テーブルをグラフ化した図である。図11は、本実施形態における排気導入壁12の位置の表記方法を説明するための図である。
[Configuration of target position table]
Next, the configuration of the target position table stored in the target position
図9及び図10に示すように、目標位置テーブルは、排気導入壁12の目標位置を排気導入壁12の現在位置毎に記述した構成になっている。本実施形態では、排気導入壁12の位置は、図11に示すように、排気導入壁13に対する排気導入壁12の接近度合[%]、すなわち排気導入壁12によってノズル部11が閉じている割合[%]により表現されている。すなわち、ノズル部11が全開状態である時は、排気導入壁12の位置は0[%]と表され、ノズル部11が全閉状態である時には、排気導入壁12の位置は100[%]と表される。なお本実施形態では、排気導入壁12の位置をノズル部11の開度によって表現したが、本発明はこの表記方法に限定されることはなく、例えば座標値等により排気導入壁12の位置を表現してもよい。
As shown in FIGS. 9 and 10, the target position table has a configuration in which the target position of the
図9及び図10に示す各目標位置は、対応する現在位置から目標位置に向けて排気導入壁12を移動させた際、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値からオーバーシュートした場合であっても、排気導入壁12が排気導入壁13に接触しない大きさの最大値に設定されている。各目標位置の設定方法については後述する。また排気導入壁12の現在位置が全閉位置100[%]から所定の範囲内にある時、目標位置は全閉位置100[%]に設定されている。本実施形態では、排気導入壁12の現在位置が90[%]以上である時を所定の範囲として、目標位置が全閉位置100[%]に設定されているが、所定の範囲は適宜設定可能である。
Each of the target positions shown in FIGS. 9 and 10 is a case where the control amount of the hydraulic
排気導入壁12の現在位置が全閉位置100[%]から所定の範囲内にある時(本実施形態では、排気導入壁12の現在位置が90[%]以上であり、且つ、制御を継続している時)に目標位置を全閉位置100[%]に設定した理由には以下の2つの理由がある。第1の理由は、現在位置から全閉位置100[%]に向けて排気導入壁12を移動させた際、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値からオーバーシュートした場合であっても、排気導入壁13に対する排気導入壁12の衝突度合いが小さく、破損の恐れがないためである。第2の理由は、排気導入壁12の現在位置が全閉位置100[%]から所定の範囲内の目標位置についても、他の目標位置と同様、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値からオーバーシュートすることによって排気導入壁12が排気導入壁13に接触しない大きさに設定した場合には、排気導入壁12が排気導入壁13にゆっくりと近づくようになり、応答速度が遅くなるためである。従って、目標上限位置を全閉位置100[%]とする所定の範囲は、排気導入壁13に対する排気導入壁12の衝突度合いと応答速度とを考慮して設定される。
When the current position of the
上述の通り、本実施形態では、排気導入壁12の現在位置が全閉位置100[%]から所定の範囲内にある時に目標位置を全閉位置100[%]に設定したが、応答速度が多少遅くなることが許容できるのであれば、図12,図13に示すように、全ての目標位置を、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値からオーバーシュートすることによって排気導入壁12が排気導入壁13に接触しない大きさの最大値に設定するようにしてもよい。
As described above, in the present embodiment, the target position is set to the fully closed position 100 [%] when the current position of the
〔目標位置の設定方法〕
次に、図14乃至図16を参照して、幾つかの具体例に基づいて目標位置テーブルにおける目標位置の設定方法を説明する。
[Target position setting method]
Next, a method for setting a target position in the target position table will be described based on some specific examples with reference to FIGS.
上述の通り、排気導入壁12の目標位置は、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値からオーバーシュートした場合であっても、排気導入壁12が排気導入壁13に接触しない大きさの最大値に設定される。但し、この最大値は、排気導入壁12の現在位置に応じて変化する。そこで、以下では、排気導入壁12の現在位置が0[%],40[%],及び60[%]である場合について、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値からオーバーシュートした場合であっても、排気導入壁12が排気導入壁13に接触しない大きさの最大値を算出する。
As described above, the target position of the
図14は、排気導入壁12の現在位置が全開位置0[%]である時に目標位置を(a)100[%],(b)80[%],(c)70[%]に設定した場合における、時間経過に伴う排気導入壁12の位置の変化を示すシミュレーション波形図である。
FIG. 14 shows that the target position is set to (a) 100 [%], (b) 80 [%], and (c) 70 [%] when the current position of the
図14(a)に示すように、目標位置を全閉位置100[%]に設定した場合、時刻T=T1の時に、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値に対してオーバーシュートし、排気導入壁12が排気導入壁13に衝突する。また、図14(b)に示すように、目標位置を位置80[%]に設定した場合も同様に、時刻T=T2の時に、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値に対してオーバーシュートし、排気導入壁12が排気導入壁13に衝突する。これに対して、図14(c)に示すように、目標位置を位置70[%]に設定した場合には、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値に対してオーバーシュートしても、排気導入壁12は排気導入壁13に接触することなく目標位置である位置70[%]に制御される。
As shown in FIG. 14A, when the target position is set to the fully closed position 100 [%], the control amount of the hydraulic
以上のことから、排気導入壁12の現在位置が全開位置0[%]である時には、目標位置を70[%]に設定することによって、排気導入壁13に対する排気導入壁12の接触を抑制しつつ、排気導入壁12の位置を速やかに全閉位置に近づけることができるという知見が得られる。
From the above, when the current position of the
図15は、排気導入壁12の現在位置が位置40[%]にある時に目標位置を(a)100[%],(b)82[%]に設定した場合における時間経過に伴う排気導入壁12の位置の変化を示すシミュレーション波形図である。
FIG. 15 shows the exhaust introduction wall over time when the target position is set to (a) 100 [%] and (b) 82 [%] when the current position of the
図15(a)に示すように、目標位置を全閉位置100[%]に設定した場合、時刻T=T3の時に、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値に対してオーバーシュートし、排気導入壁12が排気導入壁13に衝突する。これに対して、図15(b)に示すように、目標位置を位置82[%]に設定した場合には、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値に対してオーバーシュートしても、排気導入壁12は排気導入壁13に接触することなく目標位置である位置82[%]に制御される。
As shown in FIG. 15A, when the target position is set to the fully closed position 100 [%], the control amount of the hydraulic
以上のことから、排気導入壁12の現在位置が位置40[%]にある時には、目標位置を82[%]に設定することによって、排気導入壁13に対する排気導入壁12の接触を抑制しつつ、排気導入壁12の位置を速やかに全閉位置に近づけることができるという知見が得られる。
From the above, when the current position of the
図16は、排気導入壁12の現在位置が位置60[%]にある時に目標位置を(a)100[%],(b)88[%]に設定した場合における時間経過に伴う排気導入壁12の位置の変化を示すシミュレーション波形図である。
FIG. 16 shows the exhaust introduction wall over time when the target position is set to (a) 100 [%] and (b) 88 [%] when the current position of the
図16(a)に示すように、目標位置を全閉位置100[%]に設定した場合、時刻T=T4の時に、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標位置に対してオーバーシュートし、排気導入壁12が排気導入壁13に衝突する。これに対して、図16(b)に示すように、目標位置を位置88[%]に設定した場合には、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標位置に対してオーバーシュートしても、排気導入壁12は排気導入壁13に接触することなく目標位置である位置88[%]に制御される。
As shown in FIG. 16A, when the target position is set to the fully closed position 100 [%], the control amount of the hydraulic
以上のことから、排気導入壁12の現在位置が位置60[%]にある時には、目標位置を88[%]に設定することによって、排気導入壁13に対する排気導入壁12の接触を抑制しつつ、排気導入壁12の位置を全閉位置に近づけることができるという知見が得られる。
From the above, when the current position of the
以上のように、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値からオーバーシュートすることによって排気導入壁12が排気導入壁13に接触しない目標位置の最大値に排気導入壁12の目標位置を設定することによって、排気導入壁13に対する排気導入壁12の接触を抑制しつつ、排気導入壁12の位置を速やかに全閉位置に近づけることができる。
As described above, the target position of the
〔全閉制御処理〕
このような構成を有する可変ターボ過給機1では、コントローラ100が以下に示す全閉制御処理を実行することにより、ノズル部11が破損することを抑制しつつ、ノズル部11を速やかに全閉状態に制御する。以下、図17に示すフローチャートを参照して、コントローラ100による全閉制御処理の流れについて説明する。
[Fully closed control processing]
In the
コントローラ100による全閉制御処理は、可変ターボ過給機1が搭載された建設機械のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたタイミングで開始となり、全閉制御処理はステップS1の処理に進む。この全閉制御処理は、建設機械のイグニッションスイッチがオン状態である間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
The fully closed control process by the
ステップS1の処理では、コントローラ100の車両状態判別部110が、DPF再生指示ボタン113からの入力信号に基づいてDPF再生指示フラグがオン状態になっているか否かを判別する。判別の結果、DPF再生指示フラグがオン状態である場合、コントローラ100は、DPFの強制再生処理が指示されたと判断し、全閉制御処理をステップS2の処理に進める。一方、DPF再生指示フラグがオフ状態である場合には、コントローラ100は、DPFの強制再生処理が指示されていないと判断し、全閉制御処理を終了する。
In the process of step S1, the vehicle state determination unit 110 of the
ステップS2の処理では、図7に示すように、コントローラ100の車両状態判別部110が、建設機械が作動中であるか否かを判別する。具体的には、コントローラ100は、速度段センサ111及び作業機センサ112からの入力信号に基づいて、建設機械のトランスミッションの位置が走行位置にあるか否か、又は、作業機レバーが操作中であるか否かを判別する。そして、建設機械のトランスミッションの位置が走行位置にあり、又は、作業機レバーが操作中である場合、コントローラ100は、建設機械は作動中であると判定する。一方、建設機械のトランスミッションの位置がパーキング位置にあり、且つ、作業機レバーが中立位置にあり操作されていない場合、コントローラ100は、建設機械は作動中でないと判定する。判別の結果、建設機械が作動中である場合、コントローラ100は、ドージング燃料が不完全燃焼することによってススが排出されることを抑制するためにノズル部11を速やかに全閉状態にする必要があると判断し、全閉制御処理をステップS3の処理に進める。一方、建設機械が作動中でない場合には、コントローラ100は、ノズル部11を速やかに全閉状態にする必要がないと判断し、全閉制御処理をステップS7の処理に進める。
In the process of step S2, as shown in FIG. 7, the vehicle state determination unit 110 of the
ステップS3の処理では、コントローラ100の検出部130が、排気導入壁12の現在位置[%]を検出する。これにより、ステップS3の処理は完了し、全閉制御処理はステップS4の処理に進む。
In the process of step S3, the
ステップS4の処理では、コントローラ100の目標位置制限部140の中の目標位置演算処理部142が、目標位置テーブルからステップS3の処理により検出された排気導入壁12の現在位置に対応する目標位置のデータを取得する。また、コントローラ100は、目標位置設定部120として機能することにより、排気導入壁12の目標位置を全閉位置100[%]に設定する。これにより、ステップS4の処理は完了し、全閉制御処理はステップS5の処理に進む。
In the process of step S4, the target position
ステップS5の処理では、コントローラ100の目標位置制限部140の中の最小値選択部143が、目標位置演算処理部142により取得された排気導入壁12の目標位置と目標位置設定部120により設定された排気導入壁12の目標位置との間で値が小さい方、すなわちノズル部11の開度が大きい方の排気導入壁12の位置を制御目標位置に決定する。これにより、ステップS5の処理は完了し、全閉制御処理はステップS6の処理に進む。
In the process of step S <b> 5, the minimum
ステップS6の処理では、コントローラ100の調節/操作部150が、目標位置制限部140によって決定された制御目標位置に向けて排気導入壁12が移動するように電磁比例弁80に対し電流指令値を出力してパイロット圧を制御する。これにより、ステップS6の処理は完了し、一連の全閉制御処理は終了する。
In the process of step S6, the adjustment /
一方、ステップS7の処理では、建設機械のトランスミッションの位置がパーキング位置にあり、且つ、作業機レバーが中立位置にある場合、図7に示すように、コントローラ100が、前回の全閉制御処理において電磁比例弁80に対して出力した電流指令値I’に所定の増分電流ΔI(>0)を加えた値を電磁比例弁80に対して出力する電流指令値Iとして算出する。これにより、ステップS7の処理は完了し、全閉制御処理はステップS8の処理に進む。
On the other hand, in the process of step S7, when the position of the transmission of the construction machine is in the parking position and the work implement lever is in the neutral position, as shown in FIG. A value obtained by adding a predetermined incremental current ΔI (> 0) to the current command value I ′ output to the electromagnetic
ステップS8の処理では、図7に示すように、コントローラ100が、ステップS7の処理によって算出された電流指令値Iがノズル部11を全閉状態に制御する際の最大電流指令値Imax以上であるか否かを判別する。判別の結果、電流指令値Iが最大電流指令値Imax以上である場合、コントローラ100は、全閉制御処理をステップS9の処理に進める。一方、電流指令値Iが最大電流指令値Imax未満である場合には、コントローラ100は、全閉制御処理をステップS10の処理に進める。
In the process of step S8, as shown in FIG. 7, the
ステップ9の処理では、コントローラ100が、最大電流指令値Imaxを電磁比例弁80に出力する。これにより、ステップS9の処理は完了し、一連の全閉制御処理は終了する。
In the process of
ステップS10の処理では、コントローラ100が、ステップS7の処理によって算出された電流指令値Iを電磁比例弁80に出力する。これにより、ステップS10の処理は完了し、一連の全閉制御処理は終了する。
In the process of step S10, the
最後に、図18及び図19を参照して、本実施形態の可変ターボ過給機1の制御方法により得られる効果について説明する。
Finally, with reference to FIG.18 and FIG.19, the effect acquired by the control method of the
図18は、従来技術及び本実施形態の可変ターボ過給機1の制御方法を用いた場合における、ノズル部11を速やかに全閉状態に制御する際の排気導入壁12の現在位置と目標位置との経時変化を示す図である。また、図19は、本実施形態の可変ターボ過給機1の制御方法を用いた場合における、ノズル部11を速やかに全閉状態に制御する必要がない際の(a)電磁比例弁80に対する電流指令値Iと(b)排気導入壁12の位置との経時変化を示す図である。
FIG. 18 shows the current position and the target position of the
なお、図18中、符号L1は、本実施形態の可変ターボ過給機1の制御方法における排気導入壁12の制御目標位置の時間変化を示す曲線である。符号L2は、図9,図10に示す目標位置テーブルを用いた際の排気導入壁12の位置の時間変化を示す曲線である。符号L3は、図12,図13に示す目標位置テーブルを用いた際の排気導入壁12の位置の時間変化を示す曲線である。符号L4は、従来技術における排気導入壁12の制御目標位置の時間変化を示す曲線である。符号L5は、従来技術における排気導入壁12の位置の時間変化を示す曲線である。なお、曲線L3に対応する制御目標位置の時間変化を示す曲線は、排気導入壁12の現在位置が全閉位置から所定範囲内にある時だけ制御目標位置が曲線L1に示す制御目標位置の値と異なるだけであるので、図示を省略した。
In FIG. 18, reference symbol L <b> 1 is a curve showing the time change of the control target position of the
従来技術は、ノズル部11を全閉状態に制御する際に排気導入壁12が排気導入壁13に強く衝突することを避けるために、油圧サーボバルブの実開度と目標開度との偏差を所定のレベル範囲に制限する。従って、従来技術では、排気導入壁12の制御目標位置は、図18中の曲線L4に示すように、線形的に変化し、排気導入壁12は、図18中の曲線L5に示すように、排気導入壁13に衝突しても問題がない一定速度で全閉位置100[%]に制御される。このため、従来技術によれば、DPFの強制再生処理を実行する際に排気ガスの温度が所定温度未満である場合、すなわちノズル部11を速やかに全閉状態に制御する必要性がある場合、ノズル部11を速やかに全閉状態に制御することができず、ドージング燃料が不完全燃焼することによってススが排出されるおそれがある。
In the prior art, in order to prevent the
これに対して、本実施形態の可変ターボ過給機1の制御方法では、上述の通り、ノズル部11を速やかに全閉状態に制御する必要性がある場合、コントローラ100が、図18中の曲線L1に示すように、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値に対してオーバーシュートしても排気導入壁12が排気導入壁13に接触しない目標位置の最大値に目標位置を制御する。そして、このような制御方法によれば、図18中の曲線L2(図9,図10に示す目標位置テーブルを用いた際の排気導入壁12の位置の時間変化を示す曲線)及び曲線L3(図12,図13に示す目標位置テーブルを用いた際の排気導入壁12の位置の時間変化を示す曲線)と曲線L5との比較から明らかなように、従来技術よりも短時間で排気導入壁12の位置を全閉位置100[%]に制御し、ノズル部11を速やかに全閉状態に制御することができる。また、排気導入壁12の目標位置は、油圧サーボ駆動装置30の制御量が目標値に対してオーバーシュートしても排気導入壁12が排気導入壁13に接触しない目標位置の最大値に設計されているので、排気導入壁12が排気導入壁13に強く衝突することによって、ノズル部11が破損することを防止できる。
On the other hand, in the control method of the
一方、建設機械のトランスミッションの位置がパーキング位置にあり、且つ、作業機レバーが中立位置にある場合、、つまりノズル部11を速やかに全閉状態に制御する必要がない場合には、コントローラ100は、図19(a)に示すように電磁比例弁80に対する電流指令値Iを所定の増分ΔI/ΔT(ΔT:制御周期)で変化させることにより、図19(b)に示すように排気導入壁12の現在位置に関係なく排気導入壁12を排気導入壁13に衝突しても問題がない一定速度で全閉位置100[%]に制御するので、排気導入壁12が排気導入壁13に強く衝突することによって、ノズル部11が破損することを防止できる。なお、この場合、排気導入壁12の位置の時間変化を示す曲線は、例えば図18に示す曲線L5のようになる。
On the other hand, when the position of the transmission of the construction machine is in the parking position and the work implement lever is in the neutral position, that is, when it is not necessary to quickly control the
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、建設機械が作動中である場合にノズル部11を速やかに全閉状態に制御したが、建設機械が作動中であるか否かに関係なく、DPFの強制再生処理を実行する場合には常にノズル部11を速やかに全閉状態に制御するようにしてもよい。また、本実施形態は、排気導入壁12が排気導入壁13に接近する方向、すなわちノズル部11を全閉状態に制御する場合において、排気導入壁12が排気導入壁11に強く衝突することを抑制しつつノズル部11を速やかに全閉状態に制御するものであった。しかしながら、本発明の技術思想は、ノズル部11を全閉状態に制御する場合の制御に限定されることはなく、排気導入壁12が排気導入壁13から離間する方向、すなわちノズル部11を全開状態に制御する場合において、可動リング15が収容室17の壁面に強く衝突することを抑制しつつノズル部11を速やかに全開状態に制御する場合にも適用することができる。このように、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は、全て本発明の範疇に含まれる。
The embodiment to which the invention made by the present inventors has been described has been described above, but the present invention is not limited by the description and drawings that form part of the disclosure of the present invention according to the above embodiment. For example, in this embodiment, when the construction machine is in operation, the
本発明は、可変ターボ過給機のノズル部を全閉状態に制御する可変ターボ過給機の制御装置に利用することができる。 The present invention can be used in a control device for a variable turbocharger that controls the nozzle portion of the variable turbocharger to a fully closed state.
1 可変ターボ過給機
10 排気導入路
11 ノズル部
12,13 排気導入壁
30 油圧サーボ駆動装置
31 油圧ピストン
80 電磁比例弁
81 移動部材
81a 磁石
82 磁力センサ
100 コントローラ
110 車両状態判別部
111 速度段センサ
112 作業機センサ
113 DPF再生指示ボタン
120 目標位置設定部
130 検出部
140 目標位置制限部
141 目標位置テーブル記憶部
142 目標位置演算処理部
143 最小位置選択部
150 調節/操作部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記排気導入部材の現在位置を検出する検出器と、
前記検出器によって検出された排気導入部材の現在位置をフィードバックすることによって前記油圧サーボバルブの制御量を調整するコントローラと、を備え、
前記コントローラが、排気導入路を閉める場合に、油圧サーボバルブの制御量がオーバーシュートしても排気導入部材の位置が排気導入路を閉める全閉位置にならないように、前記排気導入部材の現在位置に応じた目標値より小さい制御目標位置を用いて前記油圧サーボバルブの制御量を出力すること
を特徴とする可変ターボ過給機の制御装置。 In the control device for the variable turbocharger that controls the opening area of the exhaust introduction passage by moving the exhaust introduction member provided in the exhaust introduction passage of the variable turbocharger by operating the hydraulic servo valve.
A detector for detecting a current position of the exhaust introduction member;
A controller for adjusting a control amount of the hydraulic servo valve by feeding back a current position of the exhaust introduction member detected by the detector;
When the controller closes the exhaust introduction passage, even if the control amount of the hydraulic servo valve overshoots, the current position of the exhaust introduction member does not become the fully closed position where the exhaust introduction passage is closed. A control device for a variable turbocharger, wherein a control amount of the hydraulic servo valve is output using a control target position smaller than a target value corresponding to the control value.
前記DPF再生指示部によってディーゼルパティキュレートフィルタの強制再生処理の実行が指示された場合、前記フィードバック制御を実行すること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の可変ターボ過給機の制御装置。 A DPF regeneration instruction unit for instructing execution of a forced regeneration process of a diesel particulate filter that reduces the amount of particulate matter contained in exhaust gas discharged from a diesel engine;
3. The control of the variable turbocharger according to claim 1, wherein when the DPF regeneration instructing unit instructs execution of forced regeneration processing of the diesel particulate filter, the feedback control is performed. apparatus.
前記建設機械の作業機の操作量を検出する作業機検出部と、を備え、
前記速度段検出部及び前記作業機検出部の検出結果に基づいて、前記トランスミッションの位置が走行位置にある場合、又は、前記作業機が操作中である場合、前記フィードバック制御を実行すること
を特徴とする請求項3に記載の可変ターボ過給機の制御装置。 A speed stage detection unit for detecting a position of a transmission of a construction machine using the diesel engine as a drive source;
A work machine detection unit for detecting an operation amount of the work machine of the construction machine,
Based on the detection results of the speed stage detection unit and the work implement detection unit, the feedback control is executed when the position of the transmission is in a travel position or when the work implement is in operation. The control device for a variable turbocharger according to claim 3.
前記排気導入部材の現在位置を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された排気導入部材の現在位置をフィードバックすることによって前記油圧サーボバルブの制御量を調整する調整ステップと、を含み、
前記調整ステップは、排気導入路を閉める場合に、油圧サーボバルブの制御量がオーバーシュートしても排気導入部材の位置が排気導入路を閉める全閉位置にならないように、前記排気導入部材の現在位置に応じた目標値より小さい制御目標位置を用いて前記油圧サーボバルブの制御量を出力するステップを含むこと
を特徴とする可変ターボ過給機の制御方法。 In the control method of the variable turbocharger that controls the opening area of the exhaust introduction path by moving the exhaust introduction member provided in the exhaust introduction path of the variable turbocharger by operating the hydraulic servo valve.
A detection step of detecting a current position of the exhaust introduction member;
Adjusting the control amount of the hydraulic servo valve by feeding back the current position of the exhaust introduction member detected in the detection step,
In the adjustment step, when the exhaust introduction path is closed, even if the control amount of the hydraulic servo valve overshoots, the position of the exhaust introduction member does not become the fully closed position that closes the exhaust introduction path. A control method for a variable turbocharger, comprising: outputting a control amount of the hydraulic servovalve using a control target position smaller than a target value corresponding to the position.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014043779A (en) * | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Toyota Industries Corp | Method for controlling internal combustion engine including turbocharger having variable nozzle |
JP2015040488A (en) * | 2013-08-21 | 2015-03-02 | 日産自動車株式会社 | Supercharging pressure control device and supercharging pressure control method of internal combustion engine with supercharger |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002149204A (en) * | 2000-11-14 | 2002-05-24 | Ebara Corp | Control device |
JP2004021309A (en) * | 2002-06-12 | 2004-01-22 | Denso Corp | Pid control device, program and recording medium |
JP2007303583A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | High Frequency Heattreat Co Ltd | Servo valve control device |
JP2009228771A (en) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Komatsu Ltd | Hydraulic servo driving device and variable turbocharger using the same |
-
2010
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002149204A (en) * | 2000-11-14 | 2002-05-24 | Ebara Corp | Control device |
JP2004021309A (en) * | 2002-06-12 | 2004-01-22 | Denso Corp | Pid control device, program and recording medium |
JP2007303583A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | High Frequency Heattreat Co Ltd | Servo valve control device |
JP2009228771A (en) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Komatsu Ltd | Hydraulic servo driving device and variable turbocharger using the same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014043779A (en) * | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Toyota Industries Corp | Method for controlling internal combustion engine including turbocharger having variable nozzle |
JP2015040488A (en) * | 2013-08-21 | 2015-03-02 | 日産自動車株式会社 | Supercharging pressure control device and supercharging pressure control method of internal combustion engine with supercharger |
Also Published As
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