JP2013217382A - Engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多段可変系過給システムを備えるエンジンの技術に関する。 The present invention relates to an engine technology including a multistage variable supercharging system.
従来、高圧過給機と低圧過給機とが直列に配置される過給システムは公知である。また、排気ガスの流量を変化させて加給効果を高める可変容量手段を備える過給機も公知である。ここで、2つの過給機を直列に配置し、かつ、過給機のうち少なくとも一つが可変容量手段を備えるような過給システムを、多段可変系過給システムと定義する。例えば、特許文献1は、多段可変系過給システムを備えるエンジンを開示している。 Conventionally, a supercharging system in which a high-pressure supercharger and a low-pressure supercharger are arranged in series is known. Also known is a supercharger comprising variable capacity means for increasing the charging effect by changing the flow rate of the exhaust gas. Here, a supercharging system in which two superchargers are arranged in series and at least one of the superchargers includes variable capacity means is defined as a multistage variable system supercharging system. For example, patent document 1 is disclosing the engine provided with a multistage variable supercharging system.
従来、例えば可変容量手段等の過給機の制御手段は、ブーストセンサーによって検出される過給圧をフィードバック値としていた。しかし、過給圧は、過給機の作動に対し間接的な物理量であるため、過給圧をフィードバック値とする過給機の制御手段では、過給機を精度良く制御できない点で不利であった。特に、多段可変系過給システムを備えるエンジンでは、過給圧をフィードバック値とする制御手段では、過給システムを精度良く制御できない点で不利であった。 Conventionally, for example, a control unit for a supercharger such as a variable capacity unit has used a boost pressure detected by a boost sensor as a feedback value. However, since the supercharging pressure is an indirect physical quantity with respect to the operation of the supercharger, the supercharger control means using the supercharging pressure as a feedback value is disadvantageous in that the supercharger cannot be controlled accurately. there were. In particular, an engine having a multistage variable supercharging system is disadvantageous in that the supercharging system cannot be controlled with high accuracy by the control means using the supercharging pressure as a feedback value.
本発明は、エンジンの燃焼状態を最適にする過給圧となるように、高圧過給機の作動と直接的な関係にある高圧過給機の高圧過給機回転数をフィードバック値として制御することによって、高圧過給機と低圧過給機とが直列に配置された多段可変系過給システムを精度良く制御できるエンジンを提供することを課題とする。 The present invention controls the high-pressure supercharger rotation speed of the high-pressure supercharger that is directly related to the operation of the high-pressure supercharger as a feedback value so that the supercharging pressure that optimizes the combustion state of the engine is obtained. Accordingly, an object of the present invention is to provide an engine that can accurately control a multistage variable system supercharging system in which a high-pressure supercharger and a low-pressure supercharger are arranged in series.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
請求項1においては、高圧コンプレッサ(21)と高圧ターボ(22)とからなる高圧過給機と、低圧コンプレッサ(31)と低圧ターボ(32)とからなる低圧過給機とが直列に配置される多段可変系過給システム(20)と、吸気マニホールド(12)におけるブースト圧を検出するブーストセンサー(62)と、前記高圧コンプレッサ(21)に設けられ、高圧ターボ(22)の回転数を検出する高圧ターボセンサー(61)と、前記高圧ターボ(22)の容量を調整する可動ベーン(25)と、前記可動ベーン(25)の開度を調整する制御手段であるECU(60)とを具備し、前記ECU(60)は、前記ブーストセンサー(62)にて検出されるブースト圧と高圧ターボセンサー(61)にて検出される高圧ターボ回転数に基づいて、前記可動ベーン(25)のベーン開度を調整するものである。 In Claim 1, the high-pressure supercharger which consists of a high-pressure compressor (21) and a high-pressure turbo (22), and the low-pressure supercharger which consists of a low-pressure compressor (31) and a low-pressure turbo (32) are arrange | positioned in series. The multistage variable system supercharging system (20), the boost sensor (62) for detecting the boost pressure in the intake manifold (12), and the high pressure compressor (21) are provided to detect the rotational speed of the high pressure turbo (22). A high-pressure turbo sensor (61), a movable vane (25) that adjusts the capacity of the high-pressure turbo (22), and an ECU (60) that is a control means for adjusting the opening of the movable vane (25). The ECU (60) is based on the boost pressure detected by the boost sensor (62) and the high-pressure turbo rotational speed detected by the high-pressure turbo sensor (61). There are, and adjusts the vane opening of the movable vanes (25).
請求項1においては、高圧コンプレッサ(21)と高圧ターボ(22)とからなる高圧過給機と、低圧コンプレッサ(31)と低圧ターボ(32)とからなる低圧過給機とが直列に配置される多段可変系過給システム(20)と、吸気マニホールド(12)におけるブースト圧を検出するブーストセンサー(62)と、前記高圧コンプレッサ(21)に設けられ、高圧ターボ(22)の回転数を検出する高圧ターボセンサー(61)と、前記高圧ターボ(22)の容量を調整する可動ベーン(25)と、前記可動ベーン(25)の開度を調整する制御手段であるECU(60)とを具備し、前記ECU(60)は、エンジン(100)が低回転数かつ低負荷であるとき、高圧過給機が最も効率良く作動する目標高圧ターボ回転数(ωctrg_hp)、及びエンジン(100)の燃焼状態を最適にする過給圧としての目標ブースト圧(Bpatrg)を、予めECU60に記憶されているマップから算出し、前記ECU(60)は、第一の条件(11)として、前記高圧ターボセンサー(61)によって検出される高圧ターボ回転数(Nta_hp)と、目標高圧ターボ回転数(ωctrg_hp)との差の絶対値が、第一の所定値(α11)より小さいかどうかについて判断し、前記ECU(60)は、第二の条件(12)として、前記ブーストセンサー(62)によって検出されるブースト圧(Bpa)と、目標ブースト圧(Bpatrg)との差の絶対値が、第二の所定値(α12)より小さいかどうかについて判断し、前記ECU(60)は、第一の条件(11)及び第二の条件(12)を満足する場合は、現在の高圧ターボ回転数(Nta_hp)が多段可変系過給システム(20)が最も効率良く作動する高圧過給機の過給機回転数であって、ブースト圧(Bpa)がエンジン(100)の燃焼状態を最適にする過給圧であると判断し、前記ECU(60)は、第一の条件(11)又は第二の条件(12)を満足しない場合は、現在の高圧ターボ回転数(Nta_hp)が多段可変系過給システム(20)が最も効率良く作動する高圧過給機の過給機回転数ではない、或いは、ブースト圧(Bpa)がエンジン(100)の燃焼状態を最適にする過給圧ではないと判断し、前記ECU(60)は、第一の条件(11)を満足するまで可動ベーン(25)のベーン開度を調整し、次に、前記ECU(60)は、第二の条件(12)を満足するまで可動ベーン(25)のベーン開度を調整するものである。
In Claim 1, the high-pressure supercharger which consists of a high-pressure compressor (21) and a high-pressure turbo (22), and the low-pressure supercharger which consists of a low-pressure compressor (31) and a low-pressure turbo (32) are arrange | positioned in series. The multistage variable system supercharging system (20), the boost sensor (62) for detecting the boost pressure in the intake manifold (12), and the high pressure compressor (21) are provided to detect the rotational speed of the high pressure turbo (22). A high-pressure turbo sensor (61), a movable vane (25) that adjusts the capacity of the high-pressure turbo (22), and an ECU (60) that is a control means for adjusting the opening of the movable vane (25). When the engine (100) has a low rotation speed and a low load, the ECU (60) performs a target high-pressure turbo rotation speed (ωctrg) at which the high-pressure supercharger operates most efficiently. hp) and a target boost pressure (Bpatrg) as a supercharging pressure that optimizes the combustion state of the engine (100) are calculated from a map stored in advance in the
請求項1によれば、高圧過給機と低圧過給機とが直列に配置された多段可変系過給システムを精度良く制御できるエンジンを構成することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to configure an engine that can accurately control a multistage variable system supercharging system in which a high pressure supercharger and a low pressure supercharger are arranged in series.
請求項2によれば、ECU(60)は、第一の条件(11)又は第二の条件(12)を満足しない場合は、現在の高圧ターボ回転数(Nta_hp)は、多段可変系過給システム(20)が最も効率良く作動する高圧過給機の過給機回転数ではない、或いは、ブースト圧(Bpa)は、エンジン(100)の燃焼状態を最適にする過給圧ではないと判断し、ECU(60)は、第一の条件(11)を満足するまで可動ベーン(25)のベーン開度を調整し、次に、ECU(60)は、第二の条件(12)を満足するまで可動ベーン(25)のベーン開度を調整する制御することによって、多段可変系過給システムを精度良く制御することができ、エンジン(100)の燃焼状態が最適となるように制御することができるのである。
According to
次に、発明の実施形態について説明する。 Next, embodiments of the invention will be described.
図1は実施例としての形態1に係るエンジンの全体的な構成を示す構成図、図2は同じく過給機制御のフローを示すフロー図、図3は同じく構成冷としてのの過給機制御のフローを示すフロー図である。図4は構成形態1に係るエンジンの全体的な構成を示す構成図、図5は同じく過給機制御のフローを示すフロー図である。図6は同じく別の過給機制御のフローを示すフロー図である。図7は構成形態2に係るエンジンの全体的な構成を示す構成図である。図1を用いて、構成例としての形態1であるエンジン100の構成について説明する。エンジン100は、直噴式6気筒ディーゼルエンジンであって、吸気経路2が接続される吸気マニホールド12と、排気経路3が接続される排気マニホールド13と、コモンレールに蓄圧された燃料をインジェクタによって各気筒に噴射するコモンレール式燃料噴射装置(以下、燃料噴射装置)15と、を備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an engine according to Embodiment 1 as an embodiment, FIG. 2 is a flow diagram showing a flow of supercharger control, and FIG. 3 is a turbocharger control as a configuration cold. It is a flowchart which shows this flow. FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the engine according to configuration form 1, and FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the supercharger control. FIG. 6 is a flowchart showing another supercharger control flow. FIG. 7 is a configuration diagram showing the overall configuration of the engine according to
また、エンジン100は、過給システム20を備えている。過給システム20は、高圧コンプレッサ21と高圧ターボ22とからなる高圧過給機と、低圧コンプレッサ31と低圧ターボ32とからなる低圧過給機と、を直列に配置して備えている。
The
高圧過給機は、可変容量手段を備える過給機である。可変容量手段とは、高圧ターボ22の上流側に設けられる可動ベーン25のベーン開度を調整し、高圧過給機を通過する排気流量を調整し、高圧過給機の容量、すなわち加給効率を調整する手段である。以下では、本構成例としての形態のように、2つの過給機を直列に配置し、かつ、過給機のうち少なくとも一つが可変容量手段を備えるような過給システムを、多段可変系過給システムと定義する。
The high-pressure supercharger is a supercharger that includes variable capacity means. The variable capacity means adjusts the vane opening degree of the
吸気経路2は、上流側(外気側)から吸気マニホールド12に向かって、低圧コンプレッサ31と、低圧コンプレッサ31で過給される空気を冷却するインタークーラー33と、高圧コンプレッサ21と、高圧コンプレッサ21で過給される空気を冷却するインタークーラー23と、を備えている。
The
排気経路3は、排気マニホールド13から下流側(外気側)に向かって、高圧ターボ22と、高圧ターボ22を短絡するバイパス経路4と、バイパス経路4のバイパス流量を調整するバイパス流量調製手段としてのバイパス弁24と、低圧ターボ32と、を備えている。
The exhaust path 3 is a high-
制御手段としてのEngine Control Unit(以下、ECU)60は、アンプ65を介して高圧コンプレッサ21に設けられる高圧ターボセンサー61と、吸気マニホールド12に設けられるブーストセンサー62と、バイパス弁24と、燃料噴射装置15と、可動ベーン25と、を接続して構成されている。以下では、ECU60による可動ベーン25のベーン開度の調整と、バイパス弁24の開度の調整とを、過給機制御と定義する。
An engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 60 as a control means includes a high
図2を用いて、エンジン100の過給機制御について説明する。ECU60は、制御手段として、エンジン100が低回転数かつ低負荷であるとき、高圧過給機が最も効率良く作動する高圧過給機回転数と、エンジン100の燃焼状態を最適にする過給圧と、なるように可動ベーン25のベーン開度を調整する機能を有する。まず、ECU60は、目標高圧ターボ回転数ωctrg_hp及び目標ブースト圧Bpatrgを算出する(S110)。目標高圧ターボ回転数ωctrg_hpは、高圧過給機について、最も効率良く作動する過給機回転数として、指令噴射量、エンジン回転数、及びブースト圧Bpaに基づいて、予めECU60に記憶されているマップ(図示略)から算出される。目標ブースト圧Bpatrgは、エンジン100の燃焼状態を最適にする過給圧として、指令噴射量、エンジン回転数、及び高圧ターボ回転数Nta_hpに基づいて、予めECU60に記憶されているマップ(図示略)から算出される。
The supercharger control of the
ECU60は、第一の条件(11)として、高圧ターボセンサー61によって検出される高圧ターボ回転数Nta_hpと目標高圧ターボ回転数ωctrg_hpとの差の絶対値が、第一の所定値α11より小さいかどうか、第二の条件(12)として、ブーストセンサー62によって検出されるブースト圧Bpaと目標ブースト圧Bpatrgとの差の絶対値が第二の所定値α12より小さいかどうか、について判断する(S120)。
As a first condition (11), the
ECU60は、S120において、第一の条件(11)及び第二の条件(12)を満足する場合は、現在、高圧ターボ回転数Nta_hpは、過給システム20が最も効率良く作動する高圧過給機の過給機回転数であって、ブースト圧Bpaは、エンジン100の燃焼状態を最適にする過給圧であると判断する。
When the
一方、ECU60は、S120において、第一の条件(11)又は第二の条件(12)を満足しない場合は、現在、高圧ターボ回転数Nta_hpは、過給システム20が最も効率良く作動する高圧過給機の過給機回転数ではない、或いは、ブースト圧Bpaは、エンジン100の燃焼状態を最適にする過給圧ではない、と判断する。
On the other hand, if the
そこで、ECU60は、第一の条件(11)を満足するまで可動ベーン25のベーン開度を調整する(S140)。次に、ECU60は、第二の条件(12)を満足するまで可動ベーン25のベーン開度を調整する(S150)。
Therefore, the
図3を用いて、エンジン100の別の過給機制御について説明する。ECU60は、制御手段として、エンジン100の回転数及び負荷が増加するとき、高圧過給機が最も効率良く作動する高圧過給機回転数と、エンジン100の燃焼状態を最適にする過給圧と、なるように高圧バイパス弁24の開度を調整する機能を有する。ECU60は、目標高圧ターボ回転数ωctrg_hp及び目標ブースト圧Bpatrgを算出する(S210)。目標高圧ターボ回転数ωctrg_hpは、高圧過給機について、最も効率良く作動する過給機回転数として、指令噴射量、エンジン回転数、ブースト圧Bpaに基づいて、予めECU60に記憶されているマップから算出される。目標ブースト圧Bpatrgは、エンジン100の燃焼状態を最適にする過給圧として、指令噴射量、エンジン回転数、及び高圧ターボ回転数Nta_hpに基づいて、予めECU60に記憶されているマップから算出される。
With reference to FIG. 3, another supercharger control of the
ECU60は、条件(13)として、高圧ターボセンサー61によって検出される高圧ターボ回転数Nta_hpと目標高圧ターボ回転数ωctrg_hpとの差の絶対値が所定値α13より小さいかどうか、条件(14)として、ブーストセンサー62によって検出されるブースト圧Bpaと目標ブースト圧Bpatrgとの差の絶対値が所定値α14より小さいかどうか、について判断する(S220)。
As a condition (13), the
ECU60は、S220において、条件(13)及び条件(14)を満足する場合は、現在、高圧ターボ回転数Nta_hpは、過給システム20が最も効率良く作動する高圧過給機の過給機回転数とであって、ブースト圧Bpaは、エンジン100の燃焼状態を最適にする過給圧であると判断する。
When the
一方、ECU60は、S220において、条件(13)又は条件(14)を満足しない場合は、現在、高圧ターボ回転数Nta_hpは、過給システム20が最も効率良く作動する高圧過給機の過給機回転数ではない、或いは、ブースト圧Bpaは、エンジン100の燃焼状態を最適にする過給圧ではない、と判断する。
On the other hand, if the
そこで、ECU60は、条件(13)を満足するまでバイパス弁24の開度を調整する(S240)。次に、ECU60は、条件(14)を満足するまでバイパス弁24の開度を調整する(S250)。
Therefore, the
このようにして、高圧ターボ回転数Nta_hp及びブースト圧Bpaをフィードバック値として、可動ベーン25のベーン開度を調整し、高圧ターボ回転数Nta_hp及びブースト圧Bpaをフィードバック値として、バイパス弁24の開度を調整するため、多段可変系過給システムを精度良く制御できる。すなわち、高圧過給機の作動とは直接的な関係にある高圧ターボ回転数Nta_hpをフィードバック値とするため、過給機制御におけるタイムラグを減少させ、吸気系と排気系との応答遅れ(ターボラグ)を減少させ、ブースト圧Bpaのオーバーシュート及びアンダーシュートの発生を極端に減少させることができる。また、高圧過給機の作動とは直接的な関係にある高圧ターボ回転数Nta_hpをフィードバック値とするため、高圧過給機の機械的なバラツキを考慮することなく、精度良く制御できる。
In this way, the opening degree of the
また、それぞれの過給機は、閾値として最高回転数を有している。従来の過給システムでは、ブースト値又は燃料噴射量によって、間接的に最高回転数を決定していたため、安全率を見込んだオフセット値が存在していた。そこで、高圧過給機の作動とは直接的な関係にある高圧ターボ回転数Nta_hpを検出できるため、従来のような安全率を見込んだオフセット値は不要となって、効率良く過給機を作動できる。同時に、従来の過給システムのように、安全装置としてのウェイストゲート又は吸気側のバイパス弁等も不要とすることができ、簡素化及び低コスト化できる。 Moreover, each supercharger has the highest rotation speed as a threshold value. In the conventional supercharging system, since the maximum rotation speed is indirectly determined by the boost value or the fuel injection amount, there is an offset value that allows for a safety factor. Therefore, since the high-pressure turbo rotation speed Nta_hp, which is directly related to the operation of the high-pressure supercharger, can be detected, the offset value considering the safety factor is unnecessary and the turbocharger operates efficiently. it can. At the same time, a wastegate as a safety device or a bypass valve on the intake side can be eliminated as in the conventional supercharging system, and simplification and cost reduction can be achieved.
さらに、従来の可変ノズルターボでは、排気慣性によるオーバースピン(過回転)が問題となっていた。通常、過給システムでは、過回転とならないように燃料噴射量を制限していたため、効率良く最大ブーストで過給機を作動させることができなかった。そこで、高圧過給機の作動とは直接的な関係にある高圧ターボ回転数Nta_hpを検出し、可動ベーン25のベーン開度を減少する、或いはバイパス弁24の開度を増加することによって過回転を防止でき、効率良く過給機を作動できる。
Further, in the conventional variable nozzle turbo, overspin (overspeed) due to exhaust inertia has been a problem. Normally, in the supercharging system, the fuel injection amount is limited so as not to overspeed, so the supercharger cannot be operated efficiently with the maximum boost. Therefore, the high speed turbo rotation speed Nta_hp, which is directly related to the operation of the high pressure supercharger, is detected, and the rotational speed is reduced by decreasing the vane opening degree of the
図4を用いて、本発明の実施形態1であるエンジン200の構成について説明する。エンジン200は、直噴式6気筒ディーゼルエンジンであって、吸気経路2が接続される吸気マニホールド12と、排気経路3が接続される排気マニホールド13と、コモンレールに蓄圧された燃料をインジェクタによって各気筒に噴射するコモンレール式燃料噴射装置(以下、燃料噴射装置)15と、を備えている。
The configuration of the
また、エンジン200は、過給システム70を備えている。過給システム70は、高圧コンプレッサ21と高圧ターボ22とからなる高圧過給機と、低圧コンプレッサ31と低圧ターボ32とからなる低圧過給機と、を直列に配置して備えている。上述したように過給システム70を、多段可変系過給システムと定義する。
The
低圧過給機は、可変容量手段を備える過給機である。可変容量手段とは、低圧ターボ32の上流側に設けられる可動ベーン35のベーン開度を調整し、低圧過給機を通過する排気流量を調整し、低圧過給機の容量、すなわち加給効率を調整する手段である。
The low-pressure supercharger is a supercharger provided with variable capacity means. The variable capacity means adjusts the vane opening degree of the
吸気経路2及び排気経路3は、構成例としての形態1であるエンジン100と同様であるため説明を省略する。
Since the
制御手段としてのEngine Control Unit(以下、ECU)60は、アンプ65を介して低圧コンプレッサ31に設けられる低圧ターボセンサー66と、吸気マニホールド12に設けられるブーストセンサー62と、バイパス弁24と、燃料噴射装置15と、可動ベーン35と、を接続して構成されている。上述したように、ECU60による可動ベーン35のベーン開度の調整と、バイパス弁24の開度の調整とを、過給機制御と定義する。
An engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 60 as a control means includes a low
図5を用いて、エンジン200の過給機制御について説明する。ECU60は、エンジン200が低回転数かつ低負荷であるとき、低圧過給機が最も効率良く作動する低圧過給機回転数と、エンジン200の燃焼状態を最適にする過給圧と、なるように可動ベーン35のベーン開度を調整する機能を有する。ECU60は、目標低圧ターボ回転数ωctrg_lp及び目標ブースト圧Bpatrgを算出する(S310)。目標低圧ターボ回転数ωctrg_lpは、低圧過給機について、最も効率良く作動する過給機回転数として、指令噴射量、エンジン回転数、及びブースト圧Bpa基づいて、予めECU60に記憶されているマップから算出される。目標ブースト圧Bpatrgは、エンジン200の燃焼状態を最適にする過給圧として、指令噴射量、エンジン回転数、及び目標低圧ターボ回転数ωctrg_lpに基づいて、予めECU60に記憶されているマップから算出される。
The supercharger control of the
ECU60は、条件(21)として、低圧ターボセンサー66によって検出される低圧ターボ回転数Nta_lpと目標低圧ターボ回転数ωctrg_lpとの差の絶対値が所定値α21より小さいかどうか、条件(22)として、ブーストセンサー62によって検出されるブースト圧Bpaと目標ブースト圧Bpatrgとの差の絶対値が所定値α22より小さいかどうか、について判断する(S320)。
The
ECU60は、S320において、条件(21)及び条件(22)を満足する場合は、現在、低圧ターボ回転数Nta_lpは、過給システム70が最も効率良く作動する低圧過給機の過給機回転数であって、ブースト圧Bpaは、エンジン200の燃焼状態を最適にする過給圧であると判断する。
If the
一方、ECU60は、S320において、条件(21)又は条件(22)を満足しない場合は、現在、低圧ターボ回転数Nta_lpは、過給システム70が最も効率良く作動する低圧過給機の過給機回転数ではない、或いは、ブースト圧Bpaは、エンジン200の燃焼状態を最適にする過給圧ではない、と判断する。
On the other hand, if the
そこで、ECU60は、条件(21)を満足するまで可動ベーン35のベーン開度を調整する(S340)。次に、ECU60は、条件(22)を満足するまで可動ベーン35のベーン開度を調整する(S350)。
Therefore, the
図6を用いて、エンジン200の別の過給機制御について説明する。ECU60は、エンジン200の回転数及び負荷が増加するとき、低圧過給機が最も効率良く作動する過給機回転数と、エンジン200の燃焼状態を最適にする過給圧と、なるようにバイパス弁24の開度を調整する機能を有する。ECU60は、目標低圧ターボ回転数ωctrg_lp及び目標ブースト圧Bpatrgを算出する(S410)。目標低圧ターボ回転数ωctrg_lpは、低圧過給機について、最も効率良く作動する過給機回転数として、指令噴射量、エンジン回転数、及びブースト圧Bpaに基づいて予めECU60に記憶されているマップから算出される。目標ブースト圧Bpatrgは、エンジン200の燃焼状態を最適にする過給圧として、指令噴射量、エンジン回転数、及び目標低圧ターボ回転数ωctrg_lpに基づいて、予めECU60に記憶されているマップから算出される。
Another supercharger control of the
ECU60は、条件(23)として、低圧ターボセンサー66によって検出される低圧ターボ回転数Nta_lpと目標低圧ターボ回転数ωctrg_lpとの差の絶対値が所定値α23より小さいかどうか、条件(24)として、ブーストセンサー62によって検出されるブースト圧Bpaと目標ブースト圧Bpatrgとの差の絶対値が所定値α24より小さいかどうか、について判断する(S420)。
The
ECU60は、S420において、条件(23)及び条件(24)を満足する場合は、現在、低圧ターボ回転数Nta_lpは、過給システム70が最も効率良く作動する低圧過給機の過給機回転数とであって、ブースト圧Bpaは、エンジン200の燃焼状態を最適にする過給圧であると判断する。
If the
一方、ECU60は、S420において、条件(23)又は条件(24)を満足しない場合は、現在、低圧ターボ回転数Nta_lpは、過給システム70が最も効率良く作動する低圧過給機の過給機回転数ではない、或いは、ブースト圧Bpaは、エンジン200の燃焼状態を最適にする過給圧ではない、と判断する。
On the other hand, if the
そこで、ECU60は、条件(23)を満足するまでバイパス弁24の開度を調整する(S440)。次に、ECU60は、条件(24)を満足するまでバイパス弁24の開度を調整する(S450)。
Therefore, the
このようにして、低圧ターボ回転数Nta_lp及びブースト圧Bpaをフィードバック値として、可動ベーン35のベーン開度を調整し、ブースト圧Bpa及び低圧ターボ回転数Nta_lpをフィードバック値として、バイパス弁24の開度を調整するため、多段可変系過給システムを精度良く制御できる。その他の効果は構成例としての形態1のエンジン100と同様であるため、説明を省略する。
In this way, the opening degree of the
図7を用いて、構成例としての形態2であるエンジン300の構成について説明する。エンジン300は、直噴式6気筒ディーゼルエンジンであって、吸気経路2が接続される吸気マニホールド12と、排気経路3が接続される排気マニホールド13と、コモンレールに蓄圧された燃料をインジェクタによって各気筒に噴射するコモンレール式燃料噴射装置(以下、燃料噴射装置)15と、を備えている。
With reference to FIG. 7, the configuration of
また、エンジン300は、過給システム80を備えている。過給システム80は、高圧コンプレッサ21と高圧ターボ22とからなる高圧過給機と、低圧コンプレッサ31と低圧ターボ32とからなる低圧過給機と、を直列に配置して備えている。
The
ここで、高圧過給機は、可変容量手段を備える過給機である。可変容量手段は、高圧ターボ22の上流側に設けられる可動ベーン25の開度を調整し、高圧過給機を通過する排気流量を調整し、高圧過給機の容量、すなわち加給効率を調整する手段である。また、低圧過給機は、可変容量手段を備える過給機である。可変容量手段は、低圧ターボ32の上流側に設けられる可動ベーン35の開度を調整し、低圧過給機を通過する排気流量を調整し、低圧過給機の容量、すなわち加給効率を調整する手段である。
Here, the high pressure supercharger is a supercharger provided with variable capacity means. The variable capacity means adjusts the opening degree of the
吸気経路2及び排気経路3は、構成例としての形態1であるエンジン100と同様であるため説明を省略する。
Since the
EGR装置50は、排気ガスの一部をEGR量として吸気側へ再循環させる装置である。また、EGR装置50は、排気マニホールド13と吸気マニホールド12とを短絡するEGR経路5において、排気マニホールド13から吸気マニホールド12に向かって、排気ガスを冷却するEGRクーラー53と、EGR量を調整するEGR弁51と、を接続して構成されている。
The
制御手段としてのEngine Control Unit(以下、ECU)60は、アンプ65を介して高圧コンプレッサ21に設けられる高圧ターボセンサー61と、アンプ65を介して低圧コンプレッサ31に設けられる低圧ターボセンサー66と、吸気マニホールド12に設けられるブーストセンサー62と、バイパス弁24と、燃料噴射装置15と、EGR弁51と、可動ベーン25と、可動ベーン35と、を接続して構成されている。
An engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 60 as a control means includes a high-
ここで、エンジン300のEGR制御について説明する。ECU60は、制御手段として、適正なEGR量が吸気側へ再循環するようにEGR弁51の開度を調整する機能を有する。そのため、ECU60は、制御手段として、現在のEGR量を算出する機能を有する。このとき、ECU60は、EGR弁51が全閉のときの高圧過給機回転数及び低圧過給機回転数と、現在の高圧過給機回転数及び低圧過給機回転数とを比較することで、正確なEGR量を算出することができる。
Here, the EGR control of the
このようにして、高圧過給機回転数と低圧過給機回転数とを用いて、EGR量を精度良く算出できる。ひいては、算出したEGR量をフィードバック値として、EGR弁51を精度良く調整できる。
In this manner, the EGR amount can be accurately calculated using the high-pressure supercharger rotation speed and the low-pressure supercharger rotation speed. As a result, the
さらに、エンジン300の過給機制御について説明する。ECU60は、制御手段として、過給システム80が最も効率良く作動する過給機回転数となるようにバイパス弁24を調整するため、現在のバイパス量を算出する機能を有する。このとき、ECU60は、高圧過給機回転数と低圧過給機回転数との差を用いて、現在の正確なバイパス量を算出することができる。ひいては、算出したバイパス量をフィードバック値として、バイパス弁24を精度良く調整できる。
Furthermore, the supercharger control of the
3 排気経路
4 バイパス経路
12 吸気マニホールド
13 排気マニホールド
15 燃料噴射装置
20 過給システム
21 高圧コンプレッサ
22 高圧ターボ
24 バイパス弁
25 可動ベーン
31 低圧コンプレッサ
32 低圧ターボ
35 可動ベーン
50 EGR装置
60 Engine Control Unit
61 高圧ターボセンサー
62 ブーストセンサー
66 低圧ターボセンサー
70 過給システム
80 過給システム
100 エンジン
200 エンジン
300 エンジン
Bpa ブースト圧
Bpatrg 目標ブースト圧
Nta_hp 高圧ターボ回転数
ωctrg_hp 目標高圧ターボ回転数
Nta_lp 低圧ターボ回転数
ωctrg_lp 目標低圧ターボ回転数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Exhaust path 4 Bypass path 12
61 High-
Claims (2)
吸気マニホールド(12)におけるブースト圧を検出するブーストセンサー(62)と、
前記高圧コンプレッサ(21)に設けられ、高圧ターボ(22)の回転数を検出する高圧ターボセンサー(61)と、
前記高圧ターボ(22)の容量を調整する可動ベーン(25)と、
前記可動ベーン(25)の開度を調整する制御手段であるECU(60)とを具備し、
前記ECU(60)は、前記ブーストセンサー(62)にて検出されるブースト圧と高圧ターボセンサー(61)にて検出される高圧ターボ回転数に基づいて、前記可動ベーン(25)のベーン開度を調整する
ことを特徴とするエンジン。 A multistage variable turbocharger in which a high-pressure supercharger comprising a high-pressure compressor (21) and a high-pressure turbo (22) and a low-pressure supercharger comprising a low-pressure compressor (31) and a low-pressure turbo (32) are arranged in series. A system (20);
A boost sensor (62) for detecting boost pressure in the intake manifold (12);
A high-pressure turbo sensor (61) provided in the high-pressure compressor (21) for detecting the rotational speed of the high-pressure turbo (22);
A movable vane (25) for adjusting the capacity of the high-pressure turbo (22);
ECU (60) which is a control means which adjusts the opening of the movable vane (25),
Based on the boost pressure detected by the boost sensor (62) and the high-pressure turbo rotational speed detected by the high-pressure turbo sensor (61), the ECU (60) opens the vane opening of the movable vane (25). An engine characterized by adjusting.
吸気マニホールド(12)におけるブースト圧を検出するブーストセンサー(62)と、
前記高圧コンプレッサ(21)に設けられ、高圧ターボ(22)の回転数を検出する高圧ターボセンサー(61)と、
前記高圧ターボ(22)の容量を調整する可動ベーン(25)と、
前記可動ベーン(25)の開度を調整する制御手段であるECU(60)とを具備し、
前記ECU(60)は、エンジン(100)が低回転数かつ低負荷であるとき、高圧過給機が最も効率良く作動する目標高圧ターボ回転数(ωctrg_hp)、及びエンジン(100)の燃焼状態を最適にする過給圧としての目標ブースト圧(Bpatrg)を、予めECU60に記憶されているマップから算出し、
前記ECU(60)は、第一の条件(11)として、前記高圧ターボセンサー(61)によって検出される高圧ターボ回転数(Nta_hp)と、目標高圧ターボ回転数(ωctrg_hp)との差の絶対値が、第一の所定値(α11)より小さいかどうかについて判断し、
前記ECU(60)は、第二の条件(12)として、前記ブーストセンサー(62)によって検出されるブースト圧(Bpa)と、目標ブースト圧(Bpatrg)との差の絶対値が、第二の所定値(α12)より小さいかどうかについて判断し、
前記ECU(60)は、第一の条件(11)及び第二の条件(12)を満足する場合は、現在の高圧ターボ回転数(Nta_hp)が多段可変系過給システム(20)が最も効率良く作動する高圧過給機の過給機回転数であって、ブースト圧(Bpa)がエンジン(100)の燃焼状態を最適にする過給圧であると判断し、
前記ECU(60)は、第一の条件(11)又は第二の条件(12)を満足しない場合は、現在の高圧ターボ回転数(Nta_hp)が多段可変系過給システム(20)が最も効率良く作動する高圧過給機の過給機回転数ではない、或いは、ブースト圧(Bpa)がエンジン(100)の燃焼状態を最適にする過給圧ではないと判断し、
前記ECU(60)は、第一の条件(11)を満足するまで可動ベーン(25)のベーン開度を調整し、
次に、前記ECU(60)は、第二の条件(12)を満足するまで可動ベーン(25)のベーン開度を調整する
ことを特徴とするエンジン。 A multistage variable turbocharger in which a high-pressure supercharger comprising a high-pressure compressor (21) and a high-pressure turbo (22) and a low-pressure supercharger comprising a low-pressure compressor (31) and a low-pressure turbo (32) are arranged in series. A system (20);
A boost sensor (62) for detecting boost pressure in the intake manifold (12);
A high-pressure turbo sensor (61) provided in the high-pressure compressor (21) for detecting the rotational speed of the high-pressure turbo (22);
A movable vane (25) for adjusting the capacity of the high-pressure turbo (22);
ECU (60) which is a control means which adjusts the opening of the movable vane (25),
The ECU (60) determines the target high-pressure turbo rotational speed (ωctrg_hp) at which the high-pressure supercharger operates most efficiently and the combustion state of the engine (100) when the engine (100) has a low rotational speed and a low load. A target boost pressure (Bpatrg) as a boost pressure to be optimized is calculated from a map stored in advance in the ECU 60,
As the first condition (11), the ECU (60) determines the absolute value of the difference between the high-pressure turbo rotational speed (Nta_hp) detected by the high-pressure turbo sensor (61) and the target high-pressure turbo rotational speed (ωctrg_hp). Is less than the first predetermined value (α11),
The ECU (60) determines that the absolute value of the difference between the boost pressure (Bpa) detected by the boost sensor (62) and the target boost pressure (Bpatrg) is the second condition (12). Judge whether it is less than the predetermined value (α12),
When the ECU (60) satisfies the first condition (11) and the second condition (12), the current high-pressure turbo rotation speed (Nta_hp) is most efficient in the multistage variable turbocharging system (20). It is the supercharger rotation speed of the high-pressure supercharger that operates well, and the boost pressure (Bpa) is determined to be the supercharging pressure that optimizes the combustion state of the engine (100),
When the ECU (60) does not satisfy the first condition (11) or the second condition (12), the current high-pressure turbo rotation speed (Nta_hp) is most efficient when the multistage variable turbocharging system (20) is used. It is determined that it is not the supercharger speed of the high-pressure supercharger that operates well, or that the boost pressure (Bpa) is not the supercharging pressure that optimizes the combustion state of the engine (100)
The ECU (60) adjusts the vane opening of the movable vane (25) until the first condition (11) is satisfied,
Next, the ECU (60) adjusts the vane opening degree of the movable vane (25) until the second condition (12) is satisfied.
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