JP2016211485A - Control device for variable capacity type turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンに設けられた可変容量型ターボチャージャの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a variable displacement turbocharger provided in an engine.
車両用ディーゼルエンジンにおいて可変容量型ターボチャージャを備えたものが公知である。この可変容量型ターボチャージャでは一般的に、タービン入口におけるノズル開度がブースト圧に基づいてフィードバック制御される。 A vehicle diesel engine equipped with a variable displacement turbocharger is known. In this variable displacement turbocharger, the nozzle opening at the turbine inlet is generally feedback controlled based on the boost pressure.
ノズル開度は、ブースト圧が目標値に達するように制御される。目標値とするブースト圧が現在値よりも高い場合、ノズル開度を小さくすることで現在値が目標値に近づくよう制御されるが、ノズル開度についてはガード値が設けられ、ガード値を超えて小さくならないようにノズル開度が制御される。ノズル開度がガード値を超えて小さくなると、タービン入口圧が過剰に高くなり、ポンピングロスが増大して燃費が悪化すると共に、EGRが過剰となってスモークが悪化する虞があるからである。 The nozzle opening is controlled so that the boost pressure reaches the target value. When the boost pressure that is the target value is higher than the current value, the current value approaches the target value by reducing the nozzle opening, but a guard value is provided for the nozzle opening that exceeds the guard value. The nozzle opening is controlled so as not to decrease. This is because if the nozzle opening is smaller than the guard value, the turbine inlet pressure becomes excessively high, the pumping loss increases, the fuel consumption deteriorates, and the EGR becomes excessive, which may deteriorate the smoke.
ガード値はこのように、タービン入口圧の過剰上昇等の問題を起こさぬようなできるだけ小さいノズル開度の値に適合されている。しかし、適合時には適切であったガード値が、ターボチャージャの経時劣化により不適切となる場合があり、実際のノズル開度がガード値に達しても、ブースト圧が目標値に到達せず、タービン入口圧も過剰上昇しておらず、まだ余裕があることがある。この場合にノズル開度をガード値よりも小さくし、余裕分のタービン入口圧をブースト圧の上昇ひいては出力向上や燃費向上等エンジン性能向上のために有効利用できるようにすることが望ましい。 Thus, the guard value is adapted to a nozzle opening value as small as possible so as not to cause a problem such as an excessive increase in turbine inlet pressure. However, the guard value that was appropriate at the time of adaptation may become inappropriate due to the deterioration of the turbocharger over time, and even if the actual nozzle opening reaches the guard value, the boost pressure does not reach the target value, and the turbine The inlet pressure has not increased too much and there may still be room. In this case, it is desirable to make the nozzle opening smaller than the guard value so that a sufficient amount of the turbine inlet pressure can be effectively used for improving the engine performance such as an increase in boost pressure and consequently an improvement in output and fuel consumption.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ターボチャージャの経時劣化が生じた場合でもタービン入口圧を許容限界まで上昇させ、ターボチャージャの制御性を向上し、ひいてはエンジン性能を向上することができる可変容量型ターボチャージャの制御装置を提供することにある。 Therefore, the present invention was created in view of such circumstances, and its purpose is to increase the turbine inlet pressure to an allowable limit even when the turbocharger deteriorates with time, thereby improving the controllability of the turbocharger, and thus improving the engine performance. It is an object of the present invention to provide a variable capacity turbocharger control device that can be improved.
本発明の一の態様によれば、
エンジンに設けられた可変容量型ターボチャージャの制御装置であって、
タービン入口におけるノズル開度をブースト圧に基づいてフィードバック制御するノズル開度制御部と、
タービン入口圧のガード値を設定するガード値設定部と、
実際のタービン入口圧が前記ガード値を超えたとき、前記ノズル開度のフィードバック制御を停止する停止部と、
を備えたことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの制御装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A variable capacity turbocharger control device provided in an engine,
A nozzle opening control unit that feedback-controls the nozzle opening at the turbine inlet based on the boost pressure;
A guard value setting unit for setting a guard value for the turbine inlet pressure;
When the actual turbine inlet pressure exceeds the guard value, a stop unit that stops feedback control of the nozzle opening;
A variable capacity turbocharger control device is provided.
好ましくは、前記ノズル開度制御部は、エンジン運転状態に基づくフィードフォワード項と、目標ブースト圧および実際のブースト圧の差分に基づくフィードバック項とに基づいて、前記ノズル開度の目標値を算出し、
前記ガード値設定部は、エンジン運転状態に基づいて前記ガード値を設定し、
前記停止部は、前記実際のタービン入口圧が前記ガード値を超えたとき、前記フィードバック項を、前記ガード値を超える直前の値のまま保持する。
Preferably, the nozzle opening degree control unit calculates a target value of the nozzle opening degree based on a feedforward term based on an engine operating state and a feedback term based on a difference between the target boost pressure and the actual boost pressure. ,
The guard value setting unit sets the guard value based on an engine operating state,
When the actual turbine inlet pressure exceeds the guard value, the stop unit holds the feedback term at a value immediately before the guard value is exceeded.
本発明によれば、ターボチャージャの経時劣化が生じた場合でもタービン入口圧を許容限界まで上昇させ、ターボチャージャの制御性を向上し、ひいてはエンジン性能を向上することができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, even when the turbocharger deteriorates with time, the turbine inlet pressure is increased to an allowable limit, the controllability of the turbocharger is improved, and the engine performance can be improved. Demonstrated.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態の構成を示す概略図である。エンジン(内燃機関)1は、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。図示例は直列4気筒エンジンを示すが、エンジンのシリンダ配置形式、気筒数等は任意である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. The engine (internal combustion engine) 1 is a multi-cylinder compression ignition internal combustion engine mounted on a vehicle, that is, a diesel engine. Although the illustrated example shows an in-line four-cylinder engine, the cylinder arrangement type, the number of cylinders, and the like of the engine are arbitrary.
エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に接続された吸気通路3および排気通路4と、ターボチャージャ14と、燃料噴射装置5とを備える。エンジン本体2は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
The
燃料噴射装置5は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ7と、インジェクタ7に接続されたコモンレール8とを備える。インジェクタ7は、シリンダ9内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する。コモンレール8は、インジェクタ7から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。
The
吸気通路3は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された吸気マニホールド10と、吸気マニホールド10の上流端に接続された吸気管11とにより主に画成される。吸気マニホールド10は、吸気管11から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管11には、上流側から順に、エアクリーナ12、エアフローメータ13、ターボチャージャ14のコンプレッサ14C、インタークーラ15、および電子制御式の吸気スロットルバルブ16が設けられる。エアフローメータ13は、エンジン1の単位時間当たりの吸入空気量(吸気流量)を検出するためのセンサ(吸気量センサ)である。
The
排気通路4は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された排気マニホールド20と、排気マニホールド20の下流側に配置された排気管21とにより主に画成される。排気マニホールド20は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合する。排気管21、もしくは排気マニホールド20と排気管21の間には、ターボチャージャ14のタービン14Tが設けられる。タービン14Tより下流側の排気管21には、上流側から順に、酸化触媒22、パティキュレートフィルタ(DPF)23、選択還元型NOx触媒(SCR)24およびアンモニア酸化触媒26が設けられる。NOx触媒24の上流側、特に入口近傍の排気通路4には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁25が設けられる。
The
ターボチャージャ14は、可変容量型ターボチャージャからなる。タービン入口におけるノズル開度を可変とするノズル開度可変機構28が設けられ、このノズル開度可変機構28がノズルアクチュエータ29により作動される。ノズル開度可変機構28は、ノズルを開閉する複数の可動ノズルベーンを有し、この可動ノズルベーンが同時に開閉されることでノズル開度が増減される。
The
エンジン1はEGR装置30をも備える。EGR装置30は、排気通路4内(特に排気マニホールド20内)の排気ガスの一部(「EGRガス」という)を吸気通路3内(特に吸気マニホールド10内)に還流させるためのEGR通路31と、EGR通路31を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ32と、EGRガスの流量を調節するためのEGR弁33とを備える。
The
また本実施形態において、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット(以下「ECU」と称す)100が設けられる。ECU100はCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ECU100は、インジェクタ7、吸気スロットルバルブ16、添加弁25、EGR弁33、ノズルアクチュエータ29等を制御する。
Further, in the present embodiment, an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 100 serving as a control unit or a controller is provided. ECU 100 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like. The ECU 100 controls the
センサ類に関して、上述のエアフローメータ13の他、エンジンの回転速度(rpm)を検出するための回転速度センサ40、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ41が設けられる。また、酸化触媒22、DPF23、NOx触媒24の各々の上流側ないし入口近傍の排気温度(入口ガス温度)を検出するための排気温センサ42,43,44が設けられている。また、DPF23の上流側および下流側の排気圧の差圧を検出するための差圧センサ45が設けられている。これらセンサ類の出力信号はECU100に送られる。
Regarding the sensors, in addition to the
また、吸気圧ないしブースト圧を検出するためのブースト圧センサ47と、タービン入口圧を検出するための圧力センサ48とが設けられている。これらセンサの出力信号もECU100に送られる。ブースト圧センサ47は、本実施形態では吸気スロットルバルブ16の下流側で且つ吸気マニホールド10の直前の吸気管11に設置されているが、この設置位置は任意であり、例えば吸気マニホールド10に設置してもよい。圧力センサ48は、本実施形態ではEGR弁33およびEGRクーラ32のEGRガス流れ方向上流側におけるEGR通路31に設置されているが、この設置位置は、タービン14T(特にノズル)の上流側であれば任意であり、例えば排気マニホールド20に設置してもよい。なおタービン入口圧を所定のモデルに基づき推定してもよい。
A
次に、本実施形態の制御について説明する。ECU100は、タービン入口におけるノズル開度をブースト圧に基づいてフィードバック制御し、タービン入口圧のガード値を設定し、実際のタービン入口圧がガード値を超えたとき、ノズル開度のフィードバック制御を停止する。以下この点について説明する。
Next, the control of this embodiment will be described. The
図2を参照して、本実施形態における制御ルーチンを説明する。図示するルーチンはECU100により所定の演算周期τ(例えば10msec)毎に繰り返し実行される。
With reference to FIG. 2, the control routine in this embodiment is demonstrated. The illustrated routine is repeatedly executed by the
ステップS101において、ECU100は、圧力センサ48により検出された実際のタービン入口圧Peを取得する。
In step S101, the
ステップS102において、ECU100は、エンジン運転状態に基づいてタービン入口圧のガード値Geを設定する。具体的にはECU100は、検出された実際のエンジン回転速度NEと、燃料噴射量、特に指示値としての目標燃料噴射量Qとに基づき、図3に示すような所定のマップmp1に従ってガード値Geを設定する。なお目標燃料噴射量Qは、実際のエンジン回転速度NEとアクセル開度ACとに基づき図示しない別のマップに従って算出される。
In step S102, the
ステップS103において、ECU100は、取得した実際のタービン入口圧Peをガード値Geと比較する。タービン入口圧Peがガード値Ge以下の場合、ステップS104に進み、タービン入口圧Peがガード値Geを超えている場合、ステップS108に進む。
In step S103, the
タービン入口圧Peがガード値Ge以下の場合、ECU100は、ステップS104において、ノズル開度の目標値である目標ノズル開度Sの算出に使用するフィードフォワード(F/F)項Sffを、エンジン運転状態に基づいて算出する。具体的にはECU100は、実際のエンジン回転速度NEと目標燃料噴射量Qとに基づき、図4に示すような所定のマップmp2に従ってフィードフォワード項Sffを算出する。
When the turbine inlet pressure Pe is equal to or lower than the guard value Ge, the
次にステップS105において、ECU100は、目標ノズル開度Sの算出に使用するフィードバック(F/B)項Sfbを次の手順で算出する。
Next, in step S105, the
まずECU100は、ブースト圧センサ47で検出された実際のブースト圧Piを取得する。次いでECU100は、ブースト圧の目標値である目標ブースト圧Pitをエンジン運転状態に基づいて算出する。具体的にはECU100は、実際のエンジン回転速度NEと目標燃料噴射量Qとに基づき、図示しない所定のマップに従って目標ブースト圧Pitを算出する。次にECU100は、目標ブースト圧Pitと実際のブースト圧Piの差ΔPi=Pit−Piを計算する。そしてこの差ΔPiに基づき、図示しない所定のマップに従ってフィードバック項Sfbを算出する。差ΔPiが正のとき、すなわち実際のブースト圧Piが目標ブースト圧Pitより小さいとき、ブースト圧増大側の負のフィードバック項Sfbが算出される。逆に差ΔPiが負のとき、すなわち実際のブースト圧Piが目標ブースト圧Pitより大きいとき、ブースト圧減少側の正のフィードバック項Sfbが算出される。なおフィードバック項Sfbの算出に際しては、PID制御の手法に従い、差ΔPiに応じたP項、I項、D項の合計値をフィードバック項Sfbとするのが好ましい。
First, the
次にステップS106において、ECU100は、算出されたフィードフォワード項Sffとフィードバック項Sfbを加算して、目標ノズル開度S(=Sff+Sfb)を算出する。
Next, in step S106, the
最後に、ステップS107でECU100は、算出された目標ノズル開度Sに応じてノズルアクチュエータ29を制御する。すなわち、実際のノズル開度Srを目標ノズル開度Sに一致させるよう、ノズルアクチュエータ29を制御し、ノズル開度可変機構28(可動ノズルベーン)を作動させる。なおノズル開度可変機構28に実際のノズル開度Srを検出するためのノズル開度センサ(図示せず)を設け、ノズル開度センサで検出された実際のノズル開度Srが目標ノズル開度Sに一致するようフィードバック制御(好ましくはPID制御)を行うのが好ましい。
Finally, in step S107, the
フィードフォワード項Sffは、目標ノズル開度Sのベースとなる値であり、現状のエンジン運転状態において概ね、目標ブースト圧を実現できるような値である。一方、実際のエンジン運転状態が絶えず変化する等の理由で、フィードフォワード項Sffだけでは必ずしも目標ブースト圧を実現できない。よってフィードバック項Sfbを加算し、目標ブースト圧を実現できるよう、ノズル開度を緻密に制御している。 The feedforward term Sff is a value that serves as a base for the target nozzle opening S, and is a value that can generally achieve the target boost pressure in the current engine operating state. On the other hand, the target boost pressure cannot always be realized only by the feedforward term Sff because the actual engine operating state constantly changes. Therefore, the feedback term Sfb is added and the nozzle opening is precisely controlled so that the target boost pressure can be realized.
一方、本発明の着想に至る前の例(「比較例」という)では、タービン入口圧でなく、ノズル開度自身によって、ガード値が定められていた。これだと、ターボチャージャの経時劣化が生じた場合にノズル開度がガード値まで減少しても、ブースト圧が目標値に到達せず、タービン入口圧も過剰上昇しておらず、まだ余裕があることがあった。よって本実施形態では、タービン入口圧によってガード値を定め、ノズル開度を比較例のガード値よりも減少させ、タービン入口圧を許容限界まで上昇させられるようにし、実際のブースト圧が目標値に到達もしくはより近づくようにした。この点については後に詳述する。 On the other hand, in the example before reaching the idea of the present invention (referred to as “comparative example”), the guard value is determined not by the turbine inlet pressure but by the nozzle opening itself. In this case, even if the nozzle opening decreases to the guard value when the turbocharger deteriorates over time, the boost pressure does not reach the target value, the turbine inlet pressure has not increased excessively, and there is still a margin. There was something. Therefore, in this embodiment, the guard value is determined by the turbine inlet pressure, the nozzle opening is decreased from the guard value of the comparative example, the turbine inlet pressure can be increased to the allowable limit, and the actual boost pressure becomes the target value. To reach or get closer. This point will be described in detail later.
さて、ステップS103においてタービン入口圧Peがガード値Geを超えている場合、ECU100は、ステップS108において、ステップS104と同様にフィードフォワード項Sffを算出する。そしてステップS109において、ECU100は、フィードバック項Sfbを、前回の演算周期にて算出した値のまま保持し、もしくはタービン入口圧Peがガード値Geを超える直前の値のまま保持する。つまり、フィードバック項Sfbの更なる演算を停止(=フリーズ)させる。このようにフィードバック項Sfbをフリーズさせることにより、ブースト圧に基づくノズル開度のフィードバック制御は実質的に停止される。
When the turbine inlet pressure Pe exceeds the guard value Ge in step S103, the
次にステップS110において、ECU100は、ステップS106と同様の方法で目標ノズル開度Sを算出する。そしてステップS107でECU100は、実際のノズル開度Srを目標ノズル開度Sに一致させるよう、ノズルアクチュエータ29を制御する。
Next, in step S110, the
なお、前記ステップS104およびステップS108におけるフィードフォワード項Sffは、実際のエンジン回転速度NEと目標燃料噴射量Qとに基づき算出したが、外気温、吸気温、水温、大気圧等による補正を行って、補正後の値を使用しても良い。 The feedforward term Sff in steps S104 and S108 is calculated based on the actual engine speed NE and the target fuel injection amount Q, but is corrected by the outside air temperature, intake air temperature, water temperature, atmospheric pressure, etc. The corrected value may be used.
次に、本実施形態の作用効果を説明する。 Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
図5は、(A)ノズル開度、(B)タービン入口圧、(C)フィードバック(F/B)項Sfbの算出有りと停止(フリーズ)、(D)フィードフォワード(F/F)項Sffの算出の有無についての経時的変化の一例を示すタイムチャートである。(A)のノズル開度は目標ノズル開度Sまたは実際のノズル開度Srである。(B)のタービン入口圧は実際のタービン入口圧Peである。(C)について、算出有りをオン、算出無しをフリーズとする。(D)について、算出有りをオン、算出無しをオフとする。実線aは本実施形態の場合、破線bは比較例の場合を示す。 FIG. 5 shows (A) nozzle opening, (B) turbine inlet pressure, (C) feedback (F / B) term Sfb calculated and stopped (freeze), (D) feed forward (F / F) term Sff It is a time chart which shows an example of a time-dependent change about the presence or absence of calculation. The nozzle opening in (A) is the target nozzle opening S or the actual nozzle opening Sr. The turbine inlet pressure in (B) is the actual turbine inlet pressure Pe. For (C), “with calculation” is set to “on” and “without calculation” is set to “freeze”. Regarding (D), “with calculation” is turned on, and “without calculation” is turned off. A solid line a indicates the case of the present embodiment, and a broken line b indicates the case of the comparative example.
まず実線aで示す本実施形態の場合、時刻t2より前で、ノズル開度は徐々に減少され、タービン入口圧は徐々に増大しているが、タービン入口圧がガード値Geを超えていないので、F/B項とF/F項の算出は共にオンとされる。 First, in the case of the present embodiment indicated by the solid line a, the nozzle opening is gradually decreased and the turbine inlet pressure is gradually increased before time t2, but the turbine inlet pressure does not exceed the guard value Ge. , F / B term and F / F term are both turned on.
時刻t2でタービン入口圧がガード値Geを超え、これに伴ってF/B項の算出はフリーズされ、F/B制御は実質的に停止される。これによりノズル開度はF/F項と制限されたF/B項によって決まり、たとえ実際のブースト圧Piが目標ブースト圧Pitより小さくてもこれによる更なるフィードバックはなされず、タービン入口圧はほぼガード値Geに保持され、ノズル開度はほぼS1なる値に保持される。 At time t2, the turbine inlet pressure exceeds the guard value Ge, and accordingly, the calculation of the F / B term is frozen, and the F / B control is substantially stopped. As a result, the nozzle opening is determined by the F / F term and the limited F / B term, and even if the actual boost pressure Pi is smaller than the target boost pressure Pit, no further feedback is provided, and the turbine inlet pressure is almost It is held at the guard value Ge, and the nozzle opening is held at a value of approximately S1.
他方、破線bで示す比較例の場合だと、時刻t2より前の時刻t1で、ノズル開度が減少過程でガード値Gsより小さくなり、F/B項の算出がフリーズされ、F/B制御が実質的に停止される。ノズル開度はガード値Gsに制限ないし保持される。ノズル開度のガード値Gsは、タービン入口圧のガード値Geと同様、エンジン運転状態(エンジン回転速度NEと目標燃料噴射量Q)に基づき所定のマップに従って設定される。 On the other hand, in the case of the comparative example indicated by the broken line b, at time t1 before time t2, the nozzle opening becomes smaller than the guard value Gs in the decreasing process, the calculation of the F / B term is frozen, and F / B control is performed. Is substantially stopped. The nozzle opening is limited or maintained at the guard value Gs. The guard value Gs for the nozzle opening is set according to a predetermined map based on the engine operating state (the engine speed NE and the target fuel injection amount Q), similarly to the guard value Ge for the turbine inlet pressure.
しかしながら時刻t1で、タービン入口圧はまだガード値Geに達していない。タービン入口圧のガード値Geは、タービン入口圧の過剰上昇、ひいてはこれに伴うポンピングロス増大による燃費悪化、および過剰EGRによるスモーク悪化等の問題が生じないようなタービン入口圧の最大値、つまり許容限界に予め適合されている。 However, at time t1, the turbine inlet pressure has not yet reached the guard value Ge. The guard value Ge of the turbine inlet pressure is the maximum value of the turbine inlet pressure that does not cause problems such as an excessive increase in the turbine inlet pressure and, consequently, fuel consumption deterioration due to an increase in pumping loss, and smoke deterioration due to excessive EGR. Pre-adapted to the limits.
比較例において、ノズル開度のガード値Gsは、適合段階(または開発段階もしくはエンジン仕様策定段階)では、ノズル開度がそのガード値Gsに達したときにタービン入口圧がそのガード値Geに達するよう、適合されている。しかし、ターボチャージャの経時劣化によりターボチャージャの性能が低下すると、ノズル開度がガード値Gsまで減少しても、タービン入口圧がガード値Geまで上昇せず(図示例はこうした場合を示す)、ターボチャージャの性能を十分に生かし切ることが困難である。 In the comparative example, the guard value Gs of the nozzle opening reaches the guard value Ge when the nozzle opening reaches the guard value Gs in the adaptation stage (or the development stage or the engine specification formulation stage). Have been adapted. However, if the performance of the turbocharger deteriorates due to deterioration of the turbocharger over time, the turbine inlet pressure does not increase to the guard value Ge even if the nozzle opening decreases to the guard value Gs (the illustrated example shows such a case), It is difficult to make full use of the performance of the turbocharger.
逆に言うと、ノズル開度がガード値Gsに達した時点t1で、タービン入口圧にはまだガード値Geまで余裕があり(ガード値Geより低く)、タービン入口圧をより上昇させることができる。従って、ノズル開度を比較例のガード値Gsよりも小さくし、タービン入口圧を許容限界まで上昇させられるようにし、余裕分のタービン入口圧をブースト圧の上昇ひいては出力向上や燃費向上等のために有効利用できるようにすることが望ましい。 Conversely, at time t1 when the nozzle opening reaches the guard value Gs, the turbine inlet pressure still has a margin up to the guard value Ge (lower than the guard value Ge), and the turbine inlet pressure can be further increased. . Therefore, the nozzle opening is made smaller than the guard value Gs of the comparative example so that the turbine inlet pressure can be increased to the allowable limit, and the turbine inlet pressure is increased to increase the boost pressure, thereby improving the output and fuel efficiency. It is desirable to be able to use it effectively.
従って本実施形態では、ノズル開度ではなく、タービン入口圧についてガード値Geを設定し、タービン入口圧がガード値Geに達するまでノズル開度を減少させられるようにした。上記問題は、タービン入口圧の過剰上昇が主要因であり、タービン入口圧を基準としてノズル開度にガードを掛ける方が、合目的的であるし、ターボチャージャの制御性向上にも資する。それ故、本実施形態によれば、ターボチャージャの経時劣化が生じた場合でもタービン入口圧を許容限界まで上昇させ、制御性を向上することができる。また当然に、タービン入口圧の過剰上昇による上記問題の発生を回避できる。 Therefore, in this embodiment, not the nozzle opening but the guard value Ge is set for the turbine inlet pressure so that the nozzle opening can be decreased until the turbine inlet pressure reaches the guard value Ge. The above problem is mainly caused by an excessive increase in the turbine inlet pressure, and it is more appropriate to guard the nozzle opening on the basis of the turbine inlet pressure, and it also contributes to improvement in controllability of the turbocharger. Therefore, according to this embodiment, even when the turbocharger deteriorates with time, the turbine inlet pressure can be increased to the allowable limit, and controllability can be improved. Naturally, it is possible to avoid the occurrence of the above problem due to an excessive increase in turbine inlet pressure.
なお、図5(A)に仮想線cで示すように、比較例よりも小さいノズル開度のガード値Gs’を設けるのも好ましい。このノズル開度のガード値Gs’は、経時劣化したターボチャージャにおいてタービン入口圧がガード値Geに達しても、ノズル開度がガード値Gs’に達しないような値である。このノズル開度のガード値Gs’は、謂わば第2の安全策といえるものである。すなわち、例えばタービン入口圧の検出値と真値との誤差が所定値以上に大きくなる異常が発生した場合に、ノズル開度が過剰に減少し、タービン入口圧の真値がガード値Geを超えることを避けるためである。このガード値Gs’も、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度NEと目標燃料噴射量Q)に基づき所定のマップに従って設定することができる。 Note that it is also preferable to provide a guard value Gs ′ having a smaller nozzle opening than the comparative example, as indicated by a virtual line c in FIG. This guard value Gs 'for the nozzle opening is such that the nozzle opening does not reach the guard value Gs' even if the turbine inlet pressure reaches the guard value Ge in the turbocharger that has deteriorated over time. This nozzle opening guard value Gs' is a so-called second safety measure. That is, for example, when an abnormality occurs in which the error between the detected value of the turbine inlet pressure and the true value becomes larger than a predetermined value, the nozzle opening is excessively reduced, and the true value of the turbine inlet pressure exceeds the guard value Ge. This is to avoid that. This guard value Gs' can also be set according to a predetermined map based on the engine operating state (for example, the engine speed NE and the target fuel injection amount Q).
以上の説明で明らかなように、ECU100は本発明にいうノズル開度制御部、ガード値設定部および停止部をなす。
As apparent from the above description, the
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 エンジン
14 ターボチャージャ
14T タービン
28 ノズル開度可変機構
29 ノズルアクチュエータ
47 ブースト圧センサ
48 圧力センサ
100 電子制御ユニット(ECU)
1
Claims (2)
タービン入口におけるノズル開度をブースト圧に基づいてフィードバック制御するノズル開度制御部と、
タービン入口圧のガード値を設定するガード値設定部と、
実際のタービン入口圧が前記ガード値を超えたとき、前記ノズル開度のフィードバック制御を停止する停止部と、
を備えたことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの制御装置。 A variable capacity turbocharger control device provided in an engine,
A nozzle opening control unit that feedback-controls the nozzle opening at the turbine inlet based on the boost pressure;
A guard value setting unit for setting a guard value for the turbine inlet pressure;
When the actual turbine inlet pressure exceeds the guard value, a stop unit that stops feedback control of the nozzle opening;
A variable capacity turbocharger control device comprising:
前記ガード値設定部は、エンジン運転状態に基づいて前記ガード値を設定し、
前記停止部は、前記実際のタービン入口圧が前記ガード値を超えたとき、前記フィードバック項を、前記ガード値を超える直前の値のまま保持する
ことを特徴とする請求項1に記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。 The nozzle opening control unit calculates a target value of the nozzle opening based on a feedforward term based on the engine operating state and a feedback term based on a difference between the target boost pressure and the actual boost pressure,
The guard value setting unit sets the guard value based on an engine operating state,
2. The variable capacity according to claim 1, wherein when the actual turbine inlet pressure exceeds the guard value, the stop unit holds the feedback term as it is immediately before the guard value is exceeded. Type turbocharger control device.
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