JP2017106352A - Engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変ベーン付きのターボチャージャを備えたエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control apparatus including a turbocharger with a variable vane.
従来、タービンの周囲に複数のベーンが配設され、各ベーンの開度を一斉に変更可能な可変ベーン付きのターボチャージャ(以下、VGターボともいう)を備えたエンジンが実用化されている。VGターボは、ベーンの開度によってタービンに当たる排気の流速を調整して過給圧を制御する過給機の一種である。複数のベーンはリング状の部材で連結されており、この部材をアクチュエータが回転駆動することで一斉にベーンの角度(開度)が変更される。 2. Description of the Related Art Conventionally, an engine having a turbocharger with a variable vane (hereinafter also referred to as a VG turbo) in which a plurality of vanes are arranged around a turbine and the opening degree of each vane can be changed at once has been put into practical use. The VG turbo is a type of supercharger that controls the supercharging pressure by adjusting the flow rate of exhaust gas striking the turbine according to the opening of the vane. The plurality of vanes are connected by a ring-shaped member, and the angle (opening) of the vanes is changed all at once by the actuator being driven to rotate by the actuator.
VGターボを備えたエンジンでは、運転状態(運転条件)に基づいてベーンの目標開度(作動目標値)が設定され、この目標開度がアクチュエータに対する指令値に変換される。すなわち、ベーンの開度が目標開度となるようにアクチュエータの駆動力が制御され、これにより過給圧が制御される。しかし、ベーンを閉じる方向に動かす場合には、排気反力に抗してベーンを動かす必要があるため、目標開度に対応する指令値では駆動力が足りず、ベーンの開度が目標開度にならないという課題があった。これに対して、作動目標値が同じであってもベーンを閉じるときと開くときとでアクチュエータに与える指令値を異ならせることで、どちらの方向にベーンを動かす場合でもベーンを目標開度にできるようにした技術が提案されている(例えば特許文献1)。 In an engine equipped with a VG turbo, a target vane opening (operation target value) is set based on an operating state (operating condition), and the target opening is converted into a command value for the actuator. In other words, the driving force of the actuator is controlled so that the vane opening reaches the target opening, thereby controlling the supercharging pressure. However, when moving the vane in the closing direction, it is necessary to move the vane against the exhaust reaction force, so the driving force is insufficient for the command value corresponding to the target opening, and the opening of the vane is the target opening. There was a problem of not becoming. On the other hand, even if the operation target value is the same, by changing the command value given to the actuator depending on whether the vane is closed or opened, the vane can be set to the target opening regardless of which direction the vane is moved. Such a technique has been proposed (for example, Patent Document 1).
しかしながら、ベーンの動作方向に応じた指令値をアクチュエータに与えても、VGターボやアクチュエータの部品ばらつきによってベーンの開度(アクチュエータの作動位置)が目標開度(目標作動位置)からずれてしまうことがある。そのため、上記の特許文献1のように、フィードフォワード的に指令値を補正する技術では、部品ばらつきに起因したベーンの開度(アクチュエータの作動位置)のずれに対して適切に対処することが困難である。
However, even if a command value corresponding to the vane operating direction is given to the actuator, the vane opening (actuator operating position) deviates from the target opening (target operating position) due to VG turbo and actuator component variations. There is. For this reason, it is difficult to appropriately cope with the deviation of the vane opening degree (actuating position of the actuator) caused by component variations in the technique of correcting the command value in a feedforward manner as in
本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、可変ベーン付きのターボチャージャを備えたエンジンの制御装置に関し、ベーンをどちらの方向に動かす場合でもベーンの開度を適切に制御することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。 This case has been devised in view of such a problem, and relates to an engine control device equipped with a turbocharger with a variable vane, and appropriately controls the opening degree of the vane when moving the vane in either direction. Is one of the purposes. The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiment for carrying out the invention described later, and has another function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. is there.
(1)ここで開示するエンジンの制御装置は、タービンに付設された可変ベーンの開度によって実過給圧を制御可能なターボチャージャと、前記可変ベーンに連結され、前記可変ベーンを駆動して前記開度を変更するアクチュエータと、を具備したエンジンの制御装置である。この制御装置は、前記エンジンの運転状態に基づいて前記可変ベーンの目標開度を設定する第一制御部と、前記目標開度に基づいて、前記可変ベーンの動作方向が閉鎖方向であるか開放方向であるかを判定する判定部と、を備える。また、前記目標開度に基づいて、前記可変ベーンの動作方向毎に前記アクチュエータの目標駆動力基本値を取得するとともに、前記目標開度に応じた前記アクチュエータの目標作動位置に前記アクチュエータの実作動位置を収束させるポジションフィードバック制御によって前記目標駆動力基本値を増減補正することで前記アクチュエータの目標駆動力を設定する第二制御部を備える。さらに、前記第二制御部は、前記目標開度が同じ場合に、前記動作方向が閉鎖方向であるときの前記目標駆動力基本値を、前記動作方向が開放方向であるときの前記目標駆動力基本値よりも大きな値とする。 (1) An engine control device disclosed herein includes a turbocharger capable of controlling an actual supercharging pressure by an opening degree of a variable vane attached to a turbine, and is connected to the variable vane and drives the variable vane. And an actuator for changing the opening degree. The control device includes: a first control unit that sets a target opening degree of the variable vane based on an operating state of the engine; and an operation direction of the variable vane that is a closing direction or an open state based on the target opening degree. And a determination unit for determining whether the direction is a direction. Further, based on the target opening, the basic driving force basic value of the actuator is acquired for each operating direction of the variable vane, and the actuator is actually operated at the target operating position of the actuator according to the target opening. A second control unit configured to set the target driving force of the actuator by correcting the basic value of the target driving force by position feedback control for converging the position; Further, when the target opening degree is the same, the second control unit sets the target driving force basic value when the operation direction is the closing direction, and the target driving force when the operation direction is the opening direction. The value is larger than the basic value.
(2)前記第二制御部は、前記目標開度に加えて前記エンジンの吸気流量又は排気流量に基づいて、前記目標駆動力基本値を取得することが好ましい。
(3)前記第一制御部は、前記ポジションフィードバック制御によって前記目標作動位置と前記実作動位置とのずれ量が所定の下限値以下となったのちに、前記運転状態に基づく目標過給圧に前記実過給圧を収束させるブーストフィードバック制御を実施して前記目標開度を設定するとともに、前記判定部によって前記動作方向が開放方向であると判定された場合には、前記ブーストフィードバック制御を停止することが好ましい。言い換えると、前記ポジションフィードバック制御によって前記ずれ量が前記下限値以下となるまでは、前記第一制御部が新たな前記目標開度の設定を待機することが好ましい。さらに、前記ブーストフィードバック制御は、前記動作方向が閉鎖方向である場合(過給圧を上げる場合)にのみ実施されることが好ましい。
(2) It is preferable that the second control unit obtains the target driving force basic value based on the intake flow rate or the exhaust flow rate of the engine in addition to the target opening degree.
(3) After the deviation amount between the target operating position and the actual operating position is equal to or lower than a predetermined lower limit value by the position feedback control, the first control unit adjusts the target supercharging pressure based on the operating state. The boost feedback control for converging the actual boost pressure is performed to set the target opening, and the boost feedback control is stopped when the determination unit determines that the operation direction is the open direction It is preferable to do. In other words, it is preferable that the first control unit waits for setting of the new target opening until the deviation amount becomes equal to or lower than the lower limit value by the position feedback control. Furthermore, it is preferable that the boost feedback control is performed only when the operation direction is a closing direction (when boost pressure is increased).
(4)前記判定部は、前記動作方向が閉鎖方向と開放方向との何れか一方から他方へと反転する反転時であるか否かを判定することが好ましい。この場合、前記第二制御部は、前記判定部によって前記反転時であると判定された場合には、前記動作方向が閉鎖方向であるときに取得する前記目標駆動力基本値を当該反転時の目標駆動力基本値として取得し、前記ポジションフィードバック制御によって前記目標駆動力基本値を増減補正することで前記アクチュエータの目標駆動力を設定することが好ましい。 (4) It is preferable that the determination unit determines whether or not the operation direction is a reversal that reverses from one of the closing direction and the opening direction to the other. In this case, when the second control unit determines that the reversal time is determined by the determination unit, the second control unit obtains the target driving force basic value acquired when the operation direction is the closing direction. It is preferable to set the target driving force of the actuator by obtaining the basic value of the driving force and correcting the increase / decrease of the basic driving force value by the position feedback control.
開示のエンジンの制御装置によれば、目標開度が同じであっても、可変ベーンが閉鎖方向へ動かされる場合には、開放方向へ動かされる場合と比べて大きな目標駆動力基本値が取得される。このため、可変ベーンを閉鎖方向に動かす場合には、排気反力(排圧)に抗しうる目標駆動力を設定することができる。さらに、アクチュエータの実作動位置を目標作動位置に収束させるポジションフィードバック制御によって、取得した目標駆動力基本値が増減補正されて目標駆動力が設定される。このため、部品ばらつきに起因した可変ベーンの開度(アクチュエータの作動位置)のずれにも適切に対処することができる。したがって、可変ベーンをどちらの方向に動かす場合でも可変ベーンの開度を適切に制御することができる。 According to the disclosed engine control device, even when the target opening is the same, when the variable vane is moved in the closing direction, a larger target driving force basic value is obtained than when the variable vane is moved in the opening direction. The Therefore, when the variable vane is moved in the closing direction, a target driving force that can resist the exhaust reaction force (exhaust pressure) can be set. Further, by the position feedback control for converging the actual operating position of the actuator to the target operating position, the acquired target driving force basic value is corrected to be increased or decreased to set the target driving force. For this reason, it is possible to appropriately cope with a deviation in the opening degree of the variable vane (actuator operating position) due to component variations. Therefore, the opening degree of the variable vane can be appropriately controlled regardless of which direction the variable vane is moved.
図面を参照して、実施形態としてのエンジンの制御装置について説明する。以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の各実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。 An engine control apparatus as an embodiment will be described with reference to the drawings. Each embodiment shown below is only an example, and there is no intention of excluding various modifications and application of technology that are not clearly shown in each of the following embodiments. Each configuration of the present embodiment can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof. Further, they can be selected as necessary, or can be appropriately combined.
[1.装置構成]
図1は、車両に搭載されるエンジン20及びこれを制御する制御装置1を示す図である。ここでは、エンジン20に設けられる複数の気筒21のうち、一つを例示する。このエンジン20は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、吸気を過給するターボチャージャ10を備える。本実施形態のターボチャージャ10は、過給圧(吸気圧力)を制御可能なVG(Variable Geometry)ターボチャージャである。
[1. Device configuration]
FIG. 1 is a diagram showing an
エンジン20のシリンダヘッドには、インジェクタ22とグロープラグ23とが装備されるとともに、各気筒21に接続された吸気ポート及び排気ポートが設けられる。それぞれのポート開口には、吸気弁,排気弁が設けられる。吸気ポートの上流側にはインマニ24(インテークマニホールド)が設けられ、インマニ24の上流端には吸気通路25が接続される。吸気通路25には、上流側から順に、エアフィルタ26,ターボチャージャ10のコンプレッサ,インタークーラ27,吸気スロットル弁28,EGRバルブ31Dが介装される。一方、排気ポートの下流側にはエキマニ29(エキゾーストマニホールド)が設けられ、エキマニ29の下流端には排気通路30が接続される。排気通路30には、ターボチャージャ10のタービン11(図2参照)が介装され、さらにその下流には排気浄化装置(図示略)が介装される。
The cylinder head of the
エンジン20には、排気通路30を流通する排気を吸気通路25へと還流させるEGRシステム31が設けられる。EGRシステム31は、排気通路30のタービン11よりも上流部分と吸気通路25のコンプレッサよりも下流部分とを接続するEGR通路31Aと、このEGR通路31A上に介装されたEGRクーラ31B及びEGRスロットル弁31Cと、EGRバルブ31Dとを有する。EGR通路31Aを流通する排気の流量(EGR量)は、EGRスロットル弁31C,EGRバルブ31D,吸気スロットル弁28の各開度に応じて変化する。なお、本実施形態のEGRシステム31は、EGRクーラ31Bを迂回する迂回路31Eを有する。
The
図2は、ターボチャージャ10の概略構成を示す模式図である。ターボチャージャ10は、タービン11を排気のエネルギによって回転させ、タービン11と同軸上に設けられたコンプレッサで空気を圧縮して、高圧の空気を気筒21へ送り込む。本実施形態のターボチャージャ10は、タービン11のタービンブレード11Aに付設された複数のベーン12(可変ベーン)を有し、これらのベーン12の開度(以下、ベーン開度という)を調整,変更することで過給圧を制御する。本実施形態では、ベーン12が全閉状態での開度を100%とし、ベーン12が全開状態での開度を0%とする。すなわち、ベーン開度[%]はベーン12が開き側(ベーン12を立たせる側)へ変化するほど小さくなる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the
ベーン12は、タービンブレード11Aの周囲に等間隔に配設され、タービン11と同軸上に設けられた環状リング13に接続される。環状リング13が周方向に(図中矢印の方向に)回転することで、ベーン開度が変わり、過給圧も変化する。環状リング13には、ベーン開度を調整,変更するためのアクチュエータ14が接続される。アクチュエータ14は、ベーン12と機械的に連結され、環状リング13を介してベーン12を駆動することでその開度を調整,変更し、過給圧を制御する。アクチュエータ14の駆動力(ベーン12を駆動する力)は、制御装置1によって制御される。
The
本実施形態のアクチュエータ14は、負圧室14A内にバキュームポンプ14Gの負圧を導入することで環状リング13を周方向に回転させる負圧ダイヤフラム式のアクチュエータである。負圧室14Aは、アクチュエータ14のケーシング内をダイヤフラム14Cによって区画することで形成される。ダイヤフラム14Cには、一端が環状リング13に連結されたロッド14Bが接続される。ロッド14Bは、スライド移動することで環状リング13を周方向に回転させる。すなわち、ロッド14Bのポジションを変更することでベーン開度が調整され、ロッド14Bのポジションに応じたベーン開度が設定される。
The
負圧室14Aには、管路14Eを通じてバキュームポンプ14Gの負圧あるいはフィルタ14Hを介した大気圧が導入される。また、ケーシングにおける負圧室14Aではないもう一方の空間内には、ロッド14Bを突出させる方向(図中右側)へ付勢するばね14Dが設けられる。負圧室14Aに負圧が導入されると、ばね14Dの付勢力に抗してロッド14Bが引き込み側(図中左側)へ移動する。反対に、負圧室14Aに大気圧が導入されると、ばね14Dの付勢力によりロッド14Bが突出側(図中右側)へ移動する。すなわち、ロッド14Bのポジションは、負圧室14Aに導入される圧力によって制御される。また、この圧力は、デューティ駆動されるソレノイドバルブ14Fによって調整される。つまり、ソレノイドバルブ14Fのデューティを制御することで、ベーン開度(ひいては過給圧)を制御することができる。
A negative pressure of a
本実施形態では、ソレノイドバルブ14Fのデューティが大きいほど、負圧室14Aの圧力が低くなり、ロッド14Bが引き込まれてベーン12が閉鎖方向(閉じ側)へ変化する(すなわち、ベーン開度が大きくなる)ものとする。つまり、デューティが大きいほどばね14Dの付勢力に抗する力(ロッド14Bを動かす力)が大きくなり、ロッド14Bが引き込み側へ移動して、ベーン12が閉じる方向へ変化する。反対に、デューティが小さいほどロッド14Bを動かす力が小さくなり、ばね14Dの付勢力によってロッド14Bが突出側へ移動して、ベーン12が開放方向(開き側)へ変化する。本実施形態では、ばね14Dの付勢力に抗する力(すなわちデューティ)が、ベーン12を駆動する「駆動力」に対応する。
In the present embodiment, the greater the duty of the
図1及び図2に示すように、アクチュエータ14には、ロッド14Bのポジションをアクチュエータ14の実作動位置LACTとして検出するポジションセンサ15が設けられる。実作動位置LACTは、負圧室14Aに大気圧が導入されているときのロッド14Bのポジションをゼロ(基準位置)としたときの移動量に対応する。すなわち、負圧室14Aの圧力が低くなるほど(負圧が大きくなるほど)、ロッド14Bが引き込まれる長さ(移動量)が大きくなるため実作動位置LACTの値が大きくなる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3は、アクチュエータ14の特性を示したグラフである。図3に示すように、アクチュエータ14はヒステリシスを有する。すなわち、アクチュエータ14は、同じ目標駆動力DTGTが設定されても(ソレノイドバルブ14Fに対して同じデューティを指令しても)、ベーン12の動作方向によって実作動位置LACT(ベーン開度)が異なるという特性を有する。これは、ベーン12が閉鎖方向に動く(ベーン12が閉じていく)場合には、開放方向に動く(ベーン12が開いていく)場合と比べて、排気反力(排圧)によってその動きが阻害されるためである。
FIG. 3 is a graph showing the characteristics of the
言い換えると、アクチュエータ14は、所定の実作動位置LACT(ベーン開度)にするためにベーン12を閉鎖方向に動かすときと開放方向に動かすときとで指令値が異なる特性を有する。具体的には、同じ実作動位置LACTにするためには、前者の方が後者よりも大きな目標駆動力DTGT(指令値)が必要となる。この目標駆動力DTGTの差が図3中に白抜き矢印で示した不感帯に相当する。不感帯とは、実作動位置LACTの変化としてポジションセンサ15が検出できる変化が全く生じない目標駆動力DTGTの変化の範囲(すなわち、目標駆動力DTGTを変化させたときに実作動位置LACTが変化しないときの目標駆動力DTGTの変化幅)を意味する。
In other words, the
アクチュエータ14は、この不感帯を有するため、ベーン12の動作方向が閉鎖方向と開放方向の何れか一方から他方へと反転する場合に、目標駆動力DTGTを変化させても実作動位置LACTがその変化に追随しない時間が生まれる。以下、この時間を「不感帯時間」と呼ぶ。不感帯時間は、ベーン12の動作方向が反転した場合に、その反転の時点から実作動位置LACTが変化し始めるまでの時間に相当する。
Since the
エンジン20には、インマニ24内の圧力(吸気圧力)を実過給圧PACTとして検出する過給圧センサ16と、エンジン20の実回転数Neを検出する回転数センサ17と、吸気流量Qを検出するエアフローセンサ18とが設けられる。さらに、車両には、アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度Acとして検出するアクセル開度センサ19が設けられる。アクセル開度Acは、運転者の加速要求や発進意思に対応するパラメータであり、言い換えるとエンジン1の負荷Ecやエンジン1に対する出力要求(目標トルクTr)に相関するパラメータである。なお、車両にはこれらのセンサ15〜19以外にも様々なセンサが設けられる。これらのセンサ15〜19等で検出された情報は、制御装置1に伝達される。
The
制御装置1は、車載ネットワークに接続されてエンジン20の運転状態を司る電子制御装置であり、CPU,MPUなどのプロセッサ装置やROM,RAMなどのメモリ装置を集積した電子デバイスである。この制御装置1は、エンジン20の運転状態に適した吸気圧力(過給圧)となるようにアクチュエータ14の駆動力を制御する。以下、この制御を「駆動力制御」と呼ぶ。
The
制御装置1は、駆動力制御において、ポジションセンサ15で検出された実作動位置LACT及び過給圧センサ16で検出された実過給圧PACTをフィードバックする機能を有する。以下の説明では、実作動位置LACTをフィードバックする制御のことを「ポジションフィードバック制御」と呼び、実過給圧PACTをフィードバックする制御のことを「ブーストフィードバック制御」と呼ぶ。駆動力制御を実施するためのプログラムは、メモリ装置に記録され、プロセッサ装置で実行される。
The
[2.制御構成]
[2−1.制御概要]
ポジションフィードバック制御では、実作動位置LACTが目標作動位置LTGTに近づくように(ひいては、実作動位置LACTが目標作動位置LTGTに収束してほぼ一致するように)、アクチュエータ14の目標駆動力DTGTが設定される。設定された目標駆動力DTGTがアクチュエータ14に出力(指令)されることで、アクチュエータ14の駆動力が制御される。本実施形態では、目標駆動力DTGTとして、ソレノイドバルブ14Fのデューティが設定される。目標作動位置LTGTは、アクチュエータ14のロッド14Bの目標となるポジションであり、ベーン12の目標開度KTGTに応じた値が取得,設定される。
[2. Control configuration]
[2-1. Control overview]
The position feedback control, so that the actual operating position L ACT approaches the target actuating position L TGT (thus, so that the actual operating position L ACT coincides substantially converged to the target operation position L TGT), the target driving of the
ポジションフィードバック制御では、まず、ベーン12の目標開度KTGTに応じた目標駆動力DTGTの基本値(以下、駆動力マップ値DMAPという)が取得される。アクチュエータ14の部品ばらつき(個体差や経年変化)がなければ、この駆動力マップ値DMAPをアクチュエータ14で発生させることでベーン開度を目標開度KTGTに一致させることができる。しかし実際には、アクチュエータ14の部品ばらつきや排気の圧力状態によって、目標開度KTGTに応じた駆動力マップ値DMAPをアクチュエータ14で発生させても、ベーン開度が目標開度KTGTに一致しないことがあり、過給圧ばらつきの原因になっていた。
In the position feedback control, first, a basic value of the target driving force D TGT corresponding to the target opening degree K TGT of the vane 12 (hereinafter referred to as driving force map value D MAP ) is acquired. If there is no component variation (individual difference or aging) of the
そこで、まずはポジションフィードバック制御によって実作動位置LACTと目標作動位置LTGTとのずれ量ΔL(=|LTGT−LACT|)がゼロとなるように、取得された駆動力マップ値DMAPがずれ量ΔLに基づいて増減補正される。次いで、補正後の値が目標駆動力DTGTとして設定されてアクチュエータ14が制御される。そして、再び実作動位置LACTが検出され、ずれ量ΔLがゼロとなるように、設定された目標駆動力DTGTのずれ量ΔLに基づく増減補正が繰り返される。これにより、アクチュエータ14の部品ばらつきや排気の圧力状態による目標開度KTGTのずれが解消される。
Therefore, first, the obtained driving force map value D MAP is set so that the deviation amount ΔL (= | L TGT −L ACT |) between the actual operating position L ACT and the target operating position L TGT becomes zero by position feedback control. Increase / decrease is corrected based on the deviation amount ΔL. Next, the corrected value is set as the target driving force DTGT , and the
ここで、駆動力マップ値DMAPは、同じ目標開度KTGTに対して、ベーン12の動作方向(開放方向か閉鎖方向か)によって異なる値が取得される。具体的には、目標開度KTGTが同じであっても、動作方向が閉鎖方向であるときの駆動力マップ値DMAPの方が開放方向であるときの駆動力マップ値DMAPよりも大きな値とされる。これは、ベーン12が閉鎖方向に動く場合には、排気反力(排圧)によってその動きが阻害されるため、開放方向に動くときと同じ駆動力で動かしたのでは実際の開度が目標開度KTGTに一致しない(駆動力が足りない)からである。
Here, as the driving force map value D MAP , a different value is acquired for the same target opening degree K TGT depending on the operation direction (opening direction or closing direction) of the
ただし、ベーン12の動作方向が閉鎖方向と開放方向の何れか一方から他方へと反転した反転時では、反転後の動作方向にかかわらず、動作方向が閉鎖方向であるときに取得される駆動力マップ値DMAPが反転時における駆動力マップ値DMAPとして取得される。つまり、ベーン12の動作方向が閉鎖方向から開放方向へ反転した場合であっても、目標開度KTGTに対して大きい方の駆動力マップ値DMAPが取得される。これは、反転時に生じる不感帯時間を短くするためである。
However, when the movement direction of the
ところで、アクチュエータ14の実作動位置LACTが目標作動位置LTGTにほぼ一致していれば(ロッド14Bのポジションが適切であれば)、吸気圧力はエンジン20の運転状態に適した値となるはずである。しかし実際には、ターボチャージャ10やその他の吸気系部品の部品ばらつき(個体差や経年変化)によって、ロッド14Bのポジションが適切であっても実際の吸気圧力(実過給圧PACT)がエンジン20の運転状態に適した値(目標過給圧PTGT)からずれることがある。
By the way, if the actual operating position L ACT of the
そこで、本実施形態の制御装置1では、まず、ポジションフィードバック制御によってアクチュエータ14の実作動位置LACTを目標作動位置LTGTに合わせにいき、これらがほぼ一致したのちに、ブーストフィードバック制御を実施する。すなわち、ブーストフィードバック制御は、ポジションフィードバック制御によって目標作動位置LTGTと実作動位置LACTとがほぼ一致した状態であるときに実施される。
Therefore, in the
ブーストフィードバック制御では、実過給圧PACTが目標過給圧PTGTに近づくように(ひいては、実過給圧PACTが目標過給圧PTGTに収束してほぼ一致するように)、ベーン12の目標開度KTGTが設定される。目標過給圧PTGTは、エンジン20の運転状態(実回転数Ne及び負荷Ecあるいは目標トルクTr)に基づいて、その運転状態に適した値が取得,設定される。なお、エンジン20の負荷Ecや目標トルクTrは、実回転数Ne及びアクセル開度Acに基づき、公知の演算手法を用いて算出される。
Boost feedback control, as the actual boost pressure P ACT approaches the target supercharging pressure P TGT (hence, as the actual boost pressure P ACT coincides substantially converged to the target supercharging pressure P TGT), the vane Twelve target openings K TGT are set. The target supercharging pressure P TGT is acquired and set based on the operating state of the engine 20 (actual rotational speed Ne and load Ec or target torque Tr). The load Ec and the target torque Tr of the
本実施形態のブーストフィードバック制御では、まず、エンジン20の運転状態(実回転数Ne及び負荷Ecあるいは目標トルクTr)に基づいて目標開度KTGTの基本値(以下、開度マップ値KMAPという)が取得される。次いで、実過給圧PACTと目標過給圧PTGTとの差圧ΔP(=|PTGT−PACT|)がゼロとなるように、取得された開度マップ値KMAPが差圧ΔPに基づいて増減補正される。そして、補正後の値が目標開度KTGTとして設定されたのちに再び実過給圧PACTが検出され、差圧ΔPがゼロとなるように、設定された目標開度KTGTが差圧ΔPに基づいて増減補正される。 In the boost feedback control of the present embodiment, first, based on the operating state of the engine 20 (actual rotational speed Ne and load Ec or target torque Tr), a basic value of the target opening degree K TGT (hereinafter referred to as opening degree map value K MAP ). ) Is acquired. Next, the obtained opening degree map value K MAP is set to the differential pressure ΔP so that the differential pressure ΔP (= | P TGT −P ACT |) between the actual boost pressure P ACT and the target boost pressure P TGT becomes zero. The increase / decrease is corrected based on. Then, the corrected value is detected actual boost pressure P ACT again after being set as the target opening degree K TGT is, so that the differential pressure ΔP becomes zero, the differential pressure target opening K TGT that is set Increase / decrease is corrected based on ΔP.
ブーストフィードバック制御による演算が一回実施されると、目標開度KTGTが変更(補正)されることから、ポジションフィードバック制御における目標値(目標開度KTGTに応じて取得される目標作動位置LTGT)が変更されることになる。そのため、ブーストフィードバック制御において目標開度KTGTが変更された場合には、再度ポジションフィードバック制御が実施され、目標作動位置LTGTと実作動位置LACTとがほぼ一致するように目標駆動力DTGTの増減補正が行われる。そして、これらの作動位置LTGT,LACTがほぼ一致したら、再びブーストフィードバック制御が実施される。つまり、ポジションフィードバック制御は、ブーストフィードバック制御の処理の中に含まれており、ブーストフィードバック制御よりも演算される回数が多い。言い換えると、ポジションフィードバック制御の方が、ブーストフィードバック制御よりも短い周期で演算される。 When the calculation by boost feedback control is performed once, the target opening K TGT is changed (corrected), so the target value in the position feedback control (the target operating position L acquired according to the target opening K TGT) TGT ) will be changed. Therefore, when the target opening degree K TGT is changed in boost feedback control, the position feedback control is performed again, and the target driving force D TGT is set so that the target operating position L TGT and the actual operating position L ACT substantially coincide. Increase / decrease correction is performed. Then, when these operation positions L TGT and L ACT substantially coincide, boost feedback control is performed again. That is, the position feedback control is included in the processing of the boost feedback control and is calculated more times than the boost feedback control. In other words, the position feedback control is calculated with a shorter cycle than the boost feedback control.
本実施形態のポジションフィードバック制御では、ずれ量ΔLが所定の下限値L0以下(ΔL≦L0)であることを以て「目標作動位置LTGTと実作動位置LACTとがほぼ一致している」と判断される。すなわち、ΔL>L0であれば目標駆動力DTGTの増減補正が行われ、ΔL≦L0であればアクチュエータ14のロッド14Bのポジションが適切である判断され、ポジションフィードバック制御が停止(終了)されるとともにそのときの目標駆動力DTGTが維持される。なお、下限値L0は予め設定されたゼロに近い値である。
In the position feedback control of the present embodiment, “the target operation position L TGT and the actual operation position L ACT substantially coincide with each other” because the deviation amount ΔL is equal to or less than a predetermined lower limit value L 0 (ΔL ≦ L 0 ). It is judged. That is, if ΔL> L 0 , the target driving force DTGT is corrected to increase or decrease, and if ΔL ≦ L 0 , it is determined that the position of the
また、本実施形態のブーストフィードバック制御では、差圧ΔPが所定の圧力値P0以下(ΔP≦P0)であることを以て「目標過給圧PTGTと実過給圧PACTとがほぼ一致している」と判断される。すなわち、ΔP>P0であれば目標開度KTGTの増減補正が行われ、ΔP≦P0であれば適切な実過給圧PACTになっていると判断され、ブーストフィードバック制御が停止(終了)されるとともにそのときの目標開度KTGTが維持される。なお、圧力値P0も予め設定されたゼロに近い値である。 Further, in the boost feedback control of the present embodiment, “the target boost pressure P TGT and the actual boost pressure P ACT are substantially equal to each other because the differential pressure ΔP is equal to or less than a predetermined pressure value P 0 (ΔP ≦ P 0 ). It is judged. That is, if ΔP> P 0 , the target opening degree K TGT is corrected to increase or decrease, and if ΔP ≦ P 0 , it is determined that the actual actual boost pressure P ACT has been reached, and boost feedback control is stopped ( And the target opening degree K TGT at that time is maintained. The pressure value P 0 is also a value close to a preset zero.
ブーストフィードバック制御は、エンジン20がアイドリングのような低負荷運転状態でない場合(すなわち中負荷状態又は高負荷状態のとき)に実施され、低負荷運転状態の場合には実施されない。さらに本実施形態のブーストフィードバック制御は、ベーン12の動作方向が閉鎖方向である場合(すなわち過給圧を上げる場合)に実施され、ベーン12の動作方向が開放方向である場合には実施されない(停止される)。つまり、ブーストフィードバック制御が実施されるのは、エンジン20が低負荷運転状態ではなく、且つ、ベーン12の動作方向が閉鎖方向の場合である。
The boost feedback control is performed when the
[2−2.制御ブロック構成]
図1及び図4に示すように、制御装置1には、上述の駆動力制御を実施するための機能要素として、第一制御部2,判定部3,第二制御部4,出力部5が設けられる。これらの要素は電子回路(ハードウェア)によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
[2-2. Control block configuration]
As shown in FIGS. 1 and 4, the
第一制御部2は、上述のブーストフィードバック制御を適宜実施してベーン12の目標開度KTGTを設定するものであり、第二制御部4は、上述のポジションフィードバック制御を適宜実施してアクチュエータ14の目標駆動力DTGTを設定するものである。判定部3は、第一制御部2で設定された目標開度KTGTからベーン12の動作方向を判定するものであり、出力部5は、第二制御部4で設定された目標駆動力DTGTをアクチュエータ14に出力することでアクチュエータ14の駆動力を制御するものである。
The
第一制御部2は、ある運転状態において、第二制御部4によるポジションフィードバック制御が実施されている場合には、そのポジションフィードバック制御によってずれ量ΔLが下限値L0以下(ΔL≦L0)となるまでブーストフィードバック制御を待機する。言い換えると、第一制御部2は、運転状態が定常状態である場合には、ポジションフィードバック制御によってΔL≦L0となったのちにブーストフィードバック制御を実施して目標開度KTGTを補正,変更する。つまり、第二制御部4は、第一制御部2によるブーストフィードバック制御の演算周期よりも短い周期でポジションフィードバック制御を実施する。
When the position feedback control is performed by the
また、第一制御部2は、運転状態が定常状態であってポジションフィードバック制御が実施されていない場合には、ブーストフィードバック制御の待機はせずに、ブーストフィードバック制御によって目標開度KTGTを補正する。なお、第一制御部2は、運転状態が変化した場合には、ポジションフィードバック制御の実施やずれ量ΔLにかかわらず、運転状態に基づいて新たな目標開度KTGTを設定する。
In addition, the
本実施形態の第一制御部2は、エンジン20が低負荷運転状態の場合にはブーストフィードバック制御を実施しない。さらに本実施形態の第一制御部2は、判定部3によってベーン12の動作方向が開放方向であると判定された場合には、ブーストフィードバック制御を停止(禁止)する。以下、各要素2〜4について順に説明する。
The
第一制御部2は、開度マップ値取得部2A,目標過給圧取得部2B,目標開度設定部2Cを有する。
開度マップ値取得部2Aは、エンジン20の運転状態に基づいて開度マップ値KMAPを取得するものである。本実施形態の開度マップ値取得部2Aは、実回転数Neと目標トルクTrと開度マップ値KMAPとの関係が設定されたマップを予め有する。そして、このマップに、回転数センサ17で検出された実回転数Neと、実回転数Ne及びアクセル開度Acから算出した目標トルクTrとを適用して、開度マップ値KMAPを取得する。
The
The opening map
開度マップ値取得部2Aは、以下の条件A,Bが共に成立する場合には、取得した開度マップ値KMAPを目標開度設定部2Cに伝達する。一方、条件A,Bの少なくとも一方が不成立の場合には、開度マップ値取得部2Aは、取得した開度マップ値KMAPを目標開度KTGTに設定し、設定した目標開度KTGT(=KMAP)を判定部3及び第二制御部4に伝達する。
条件A:エンジン20が低負荷運転状態ではない
条件B:ベーン12の動作方向が閉鎖方向である
The opening degree map
Condition A: The
目標過給圧取得部2Bは、エンジン20の運転状態に基づいて目標過給圧PTGTを取得するものである。本実施形態の目標過給圧取得部2Bは、実回転数Neと目標トルクTrと目標過給圧PTGTとの関係が設定されたマップを予め有する。そして、このマップに、回転数センサ17で検出された実回転数Neと、実回転数Ne及びアクセル開度Acから算出した目標トルクTrとを適用して、目標過給圧PTGTを取得する。
The target boost
目標開度設定部2Cは、ブーストフィードバック制御によって開度マップ値KMAPを増減補正して目標開度KTGTを設定するものである。すなわち、目標開度設定部2Cは、目標過給圧取得部2Bで取得された目標過給圧PTGTと、過給圧センサ16で検出された実過給圧PACTとの差圧ΔPを求め、この差圧ΔPがゼロになるような目標開度KTGTを設定する。本実施形態の目標開度設定部2Cは、差圧ΔPが圧力値P0よりも大きい(ΔP>P0の)場合には目標開度KTGTの増減補正を行い、差圧ΔPが圧力値P0以下(ΔP≦P0)の場合にはその時点での目標開度KTGTを維持する。
The target opening degree setting unit 2C is configured to set the target opening degree K TGT by correcting the opening degree map value K MAP by boost feedback control. That is, the target opening setting unit 2C calculates a differential pressure ΔP between the target boost pressure P TGT acquired by the target boost
目標開度設定部2Cは、差圧ΔPに応じて開度補正量KFBを設定し、その開度補正量KFBを、開度マップ値取得部2Aで取得された開度マップ値KMAP、あるいは、前回の演算周期で設定した目標開度KTGTに加算又は減算して、その値を新たな目標開度KTGTに設定する。目標開度設定部2Cは、差圧ΔPが大きいほど開度補正量KFBを大きな値に設定し、差圧ΔPが小さいほど開度補正量KFBを小さな値に設定する。また、目標開度設定部2Cは、通常、目標過給圧PTGTが実過給圧PACTよりも低い場合には、実過給圧PACTを下げるために開度補正量KFBを減算してベーン12を開き側に操作する。反対に、目標過給圧PTGTが実過給圧PACTよりも高い場合には、実過給圧PACTを上げるために開度補正量KFBを加算してベーン12を閉じ側に操作する。なお、目標開度設定部2Cは、エンジン20の運転状態に応じて開度補正量KFBの加算,減算を変更してもよい。
Target opening setting unit 2C sets the opening correction amount K FB depending on the differential pressure [Delta] P, the opening correction amount K FB, opening map obtained by opening map
ここで、開度マップ値KMAPに開度補正量KFBを加算又は減算するのは、開度マップ値KMAPが前回の演算周期での値と同一でない場合である。すなわち、目標開度設定部2Cは、エンジン20の運転状態が変化したことから開度マップ値KMAPが前回の演算周期での値から変化した場合には、開度マップ値KMAPに開度補正量KFBを加算又は減算する。これにより、エンジン20の運転状態が変化したのちの最初の目標開度KTGT(=KMAP±KFB)が設定される。
Here, for adding or subtracting the opening correction amount K FB in opening map value K MAP is when opening map value K MAP is not identical to the value in the previous computation cycle. That is, the target opening degree setting unit 2C, when the opening map value K MAP from the operating state of the
一方、前回の演算周期で設定した目標開度KTGTに開度補正量KFBを加算又は減算するのは、開度マップ値KMAPが前回の演算周期での値と同一の場合である。すなわち、目標開度設定部2Cは、エンジン20の運転状態がほとんど変化しないことから開度マップ値KMAPが変化しない場合には、現時点で設定されている目標開度KTGTに開度補正量KFBを加算又は減算した値を新たな目標開度KTGT(=KTGT±KFB)に設定する。これにより、その運転状態での目標開度KTGTが、部品ばらつきによる誤差を吸収した最適な値へと補正されていく。言い換えると、その運転状態で最初に取得された開度マップ値KMAPに対し、各演算周期で設定された開度補正量KFBの加算又は減算が繰り返され(開度マップ値KMAPが増減補正され)、その運転状態において最適な目標開度KTGTが設定される。
On the other hand, the opening correction amount K FB is added to or subtracted from the target opening K TGT set in the previous calculation cycle when the opening map value K MAP is the same as the value in the previous calculation cycle. That is, when the opening map value K MAP does not change because the operating state of the
判定部3は、第一制御部2で設定された目標開度KTGTに基づき、ベーン12の動作方向が閉鎖方向であるか開放方向であるかを判定するものである。具体的には、判定部3は、今回の演算周期で設定された目標開度KTGT(第一制御部2から伝達された目標開度KTGT)が前回の演算周期で設定された目標開度KTGTよりも大きい場合に、ベーン12の動作方向が閉鎖方向であると判定する。反対に、今回の演算周期で設定された目標開度KTGTが前回の演算周期で設定された目標開度KTGTよりも小さい場合に、ベーン12の動作方向が開放方向であると判定する。すなわち、目標開度KTGTが増加するように設定された場合は「ベーン12が閉鎖方向へ動く」と判定し、目標開度KTGTが減少するように設定された場合は「ベーン12が開放方向へ動く」と判定する。
The
本実施形態の判定部3は、第一制御部2で設定された目標開度KTGTに基づき、ベーン12の動作方向の反転時であるか否かの判定も行う。具体的には、判定部3は、設定される目標開度KTGTの変化方向が逆転した場合(すなわち、目標開度KTGTが増加方向から減少方向に変化した場合、又は、目標開度KTGTが減少方向から増加方向に変化した場合)に「反転時である」と判定する。判定部3は、判定結果を第一制御部2及び第二制御部4に伝達する。
The
第二制御部4は、駆動力マップ値取得部4A,目標作動位置取得部4B,目標駆動力設定部4Cを有する。
駆動力マップ値取得部4Aは、目標開度KTGTと吸気流量Qとベーン12の動作方向とに基づいて駆動力マップ値DMAPを取得するものである。本実施形態の駆動力マップ値取得部4Aは、ベーン12の動作方向毎に、目標開度KTGTと吸気流量Qと駆動力マップ値DMAPとの関係が設定されたマップを予め有する。すなわち、動作方向が閉鎖方向であるときの駆動力マップ値DMAPを取得するためのマップ(以下、「閉マップ」と呼ぶ)と、動作方向が開放方向であるときの駆動力マップ値DMAPを取得するためのマップ(以下、「開マップ」と呼ぶ)とを有する。
The
The driving force map
駆動力マップ値取得部4Aは、これら二つのマップのうち、判定部3で判定された動作方向に対応するマップを選択する。すなわち、動作方向が閉鎖方向であれば閉マップを選択し、動作方向が開放方向であれば開マップを選択する。そして、選択したマップに第一制御部2で設定された目標開度KTGTと、エアフローセンサ18で検出された吸気流量Qとを適用して、動作方向に対応した駆動力マップ値DMAPを取得する。
The driving force map
駆動力マップ値DMAPは、目標開度KTGTが大きいほど大きな値に設定され、吸気流量Qが多いほど大きな値に設定される。また、閉マップの駆動力マップ値DMAPと開マップの駆動力マップ値DMAPとを比較すると、同じ目標開度KTGT,同じ吸気流量Qであれば、閉マップの方が開マップよりも大きな値に設定されている。すなわち、駆動力マップ値取得部4Aは、目標開度KTGTが同じであって吸気流量Qも同じ場合に、動作方向が閉鎖方向であるときの駆動力マップ値DMAPを、動作方向が開放方向であるときの駆動力マップ値DMAPよりも大きな値として取得する。
The driving force map value D MAP is set to a larger value as the target opening degree K TGT is larger, and is set to a larger value as the intake flow rate Q is larger. Moreover, comparing the driving force map value D MAP driving force map value D MAP and the open map closed map, the same target opening K TGT, given the same intake air flow rate Q, than towards the closed map Open map It is set to a large value. That is, the driving force map
本実施形態の駆動力マップ値取得部4Aは、判定部3から「反転時である」という判定結果が伝達された場合に、動作方向が閉鎖方向であるときに取得する駆動力マップ値DMAPを反転時の駆動力マップ値DMAPとして取得する。すなわち、駆動力マップ値取得部4Aは、今回の演算周期がベーン12の反転時である場合には、反転後の動作方向にかかわらず閉マップを選択して、閉マップから駆動力マップ値DMAPを取得する。これにより、反転時には大きい方の駆動力マップ値DMAPが取得される。駆動力マップ値取得部4Aは、取得した駆動力マップ値DMAPを目標駆動力設定部4Cに伝達する。
The driving force map
目標作動位置取得部4Bは、第一制御部2で設定された目標開度KTGTに応じた目標作動位置LTGTを取得するものである。本実施形態の目標作動位置取得部4Bは、目標開度KTGTと目標作動位置LMAPとの関係が設定されたマップを予め有する。そして、このマップに第一制御部2で設定された目標開度KTGTを適用して、目標作動位置LTGTを取得する。
The target operation
目標駆動力設定部4Cは、ポジションフィードバック制御によって駆動力マップ値DMAPを増減補正して目標駆動力DTGTを設定するものである。すなわち、目標駆動力設定部4Cは、目標作動位置取得部4Bで取得された目標作動位置DTGTと、ポジションセンサ15で検出された実作動位置LACTとのずれ量ΔLを求め、このずれ量ΔLがゼロになるような目標駆動力DTGTを設定する。本実施形態の目標駆動力設定部4Cは、ずれ量ΔLが下限値L0よりも大きい(ΔL>L0の)場合には目標駆動力DTGTの増減補正を行い、ずれ量ΔLが下限値L0以下(ΔL≦L0)の場合にはその時点での目標駆動力DTGTを維持する。
The target driving
目標駆動力設定部4Cは、ずれ量ΔLに応じて駆動力補正量DFBを設定し、その駆動力補正量DFBを、駆動力マップ値取得部4Aで取得された駆動力マップ値DMAP、あるいは、前回の演算周期で設定した目標駆動力DTGTに加算又は減算して、その値を新たな目標駆動力DTGTに設定する。目標駆動力設定部4Cは、ずれ量ΔLが大きいほど駆動力補正量DFBを大きな値に設定し、ずれ量ΔLが小さいほど駆動力補正量DFBを小さな値に設定する。また、目標駆動力設定部4Cは、目標作動位置LTGTが実作動位置LACTよりも大きい値の場合に駆動力補正量DFBを加算し、目標作動位置LTGTが実作動位置LACTよりも小さい値の場合に駆動力補正量DFBを減算する。
Target drive
ここで、駆動力マップ値DMAPに駆動力補正量DFBを加算又は減算するのは、駆動力マップ値DMAPが前回の演算周期での値と同一でない場合である。すなわち、目標駆動力設定部4Cは、第一制御部2によって目標開度KTGTが変更されたことで駆動力マップ値DMAPが前回の演算周期での値から変化した場合には、駆動力マップ値DMAPに駆動力補正量DFBを加算又は減算する。これにより、目標開度KTGTが変更されたのちの最初の目標駆動力DTGT(=DMAP±DFB)が設定される。
Here, for adding or subtracting the driving force correction amount D FB to the driving force map value D MAP is when the driving force map value D MAP is not identical to the value in the previous computation cycle. That is, the target driving
一方、前回の演算周期で設定した目標駆動力DTGTに駆動力補正量DFBを加算又は減算するのは、駆動力マップ値DMAPが前回の演算周期での値と同一の場合である。すなわち、目標駆動力設定部4Cは、駆動力マップ値DMAPが変化しない場合には、現時点で設定されている目標駆動力DTGTに駆動力補正量DFBを加算又は減算して、その値を新たな目標駆動力DTGT(=DTGT±DFB)に設定する。なお、第一制御部2による目標開度KTGTの変更は、ΔL≦L0となるまで待機されるため、駆動力マップ値DMAPはΔL≦L0となるまで変化しない。つまり、最初の目標駆動力DTGTが設定されたのちは、ΔL≦L0となるまで現時点で設定されている目標駆動力DTGTに駆動力補正量DFBが加算又は減算される。
On the other hand, the driving force correction amount D FB is added to or subtracted from the target driving force DTGT set in the previous calculation cycle when the driving force map value D MAP is the same as the value in the previous calculation cycle. That is, when the driving force map value D MAP does not change, the target driving
これにより、第一制御部2で設定された目標開度KTGTに対する目標駆動力DTGTが最適なものへと補正されていく。言い換えると、その目標開度KTGTに応じて最初に取得された駆動力マップ値DMAPに対し、各演算周期で設定された駆動力補正量DFBの加算又は減算が繰り返され(駆動力マップ値DMAPが増減補正され)、その目標開度KTGTに対する最適な目標駆動力DTGTが設定される。
As a result, the target driving force D TGT with respect to the target opening degree K TGT set by the
[3.フローチャート]
図5,図6は、駆動力制御の手順を例示したフローチャートである。このフローは、制御装置1において所定の演算周期で繰り返し実行される。なお、この演算周期は、上記のポジションフィードバック制御が実施される演算周期と同一である。
[3. flowchart]
5 and 6 are flowcharts illustrating the procedure of driving force control. This flow is repeatedly executed in the
図5に示すように、制御装置1では、各センサ15〜19等で検出された情報が取得されるとともに目標トルクTrが算出され(ステップS1)、実回転数Ne及び目標トルクTrから開度マップ値KMAPが取得される(ステップS2)。次いで、エンジン20が低負荷状態であるか否かが判定され(ステップS3)、低負荷状態でなければベーン12の動作方向が開放方向であるか否かが判定される(ステップS4)。エンジン20が低負荷状態である場合、又は、動作方向が開放方向である場合には、ステップS2で取得された開度マップ値KMAPが目標開度KTGTに設定されて(ステップS12)、図6のフローに進む。すなわち、これらの場合にはブーストフィードバック制御が実施されない。
As shown in FIG. 5, in the
エンジン20が低負荷状態ではなく、且つ、動作方向が閉鎖方向である場合には、フラグGがG=1であるか否かが判定される(ステップS5)。フラグGは、ずれ量ΔLが下限値L0以下であるか否かをチェックするためのものであり、G=1は「ΔL≦L0」に対応し、G=0は「ΔL>L0」に対応する。フラグGがG=1であれば、ステップS6からの処理に進み、G=0であれば、現在設定されている(すなわち前回の演算周期での)目標開度KTGTを維持したまま図6のフローに進む。すなわち、フラグGがG=0の場合は、ポジションフィードバック制御によってずれ量ΔLが下限値L0以下となるまで、目標開度KTGTの変更が待機される。これにより、ブーストフィードバック制御の演算周期が、ポジションフィードバック制御の演算周期(すなわち本フローの演算周期)よりも長くされる。
When the
ステップS6では、目標過給圧PTGTが取得されるとともに実過給圧PACTが検出されて、差圧ΔPが算出される。ステップS7では、この差圧ΔPが圧力値P0以下であるか否かが判定され、差圧ΔPが圧力値P0を上回っているとき(ΔP>P0で)は、差圧ΔPに基づいて開度補正量KFBが設定される(ステップS8)。そして、ステップS2で取得された開度マップ値KMAPが前回値と同一でなければ(ステップS9)、開度マップ値KMAPに開度補正量KFBが加算又は減算された値が目標開度KTGTに設定され(ステップS11)、図6のフローに進む。一方、開度マップ値KMAPが前回値と同一であれば(ステップS9)、前回の演算周期での目標開度KTGTに開度補正量KFBが加算又は減算された値が目標開度KTGTに設定され(ステップS10)、図6のフローに進む。
また、ステップS7においてΔP≦P0であれば、現在設定されている目標開度KTGTを維持したまま図6のフローに進む。すなわちこの場合は、適切な実過給圧PACTになっているため、ブーストフィードバック制御を停止する。
In step S6, the target boost pressure P TGT is acquired, the actual boost pressure PACT is detected, and the differential pressure ΔP is calculated. In step S7, the differential pressure [Delta] P is determined whether or less pressure value P 0, when the differential pressure [Delta] P is higher than the pressure value P0 (with [Delta] P> P0), open on the basis of the differential pressure [Delta] P The degree correction amount K FB is set (step S8). If the opening map value K MAP acquired in step S2 is not the same as the previous value (step S9), the value obtained by adding or subtracting the opening correction amount K FB to the opening map value K MAP is the target opening. The degree K TGT is set (step S11), and the flow proceeds to the flow of FIG. On the other hand, if the opening map value K MAP is the same as the previous value (step S9), the value obtained by adding or subtracting the opening correction amount K FB to the target opening K TGT in the previous calculation cycle is the target opening. K TGT is set (step S10), and the process proceeds to the flow of FIG.
If ΔP ≦ P0 in step S7, the process proceeds to the flow of FIG. 6 while maintaining the currently set target opening degree K TGT . That is, in this case, the boost feedback control is stopped because the appropriate actual boost pressure PACT is set.
図6のフローではまず、ベーン12の動作方向が閉鎖方向であるか否かが判定され(ステップS13)、閉鎖方向であれば駆動力マップ値DMAPを取得するための閉マップが選択されて(ステップS15)、ステップS17に進む。一方、動作方向が開放方向であれば、動作方向の反転時であるか否かが判定される(ステップS14)。すなわち、今回の演算周期では開放方向であるが、前回の演算周期では閉鎖方向であったか否かが判定される。ステップS14において反転時であると判定された場合は閉マップが選択され(ステップS15)、反転時でないと判定された場合は開マップが選択されて(ステップS16)、ステップS17に進む。
In the flow of FIG. 6, first, it is determined whether or not the operation direction of the
ステップS17では、選択された閉マップ又は開マップに対して実回転数Ne及び目標トルクTrが適用されて、ベーン12の動作方向毎に駆動力マップ値DMAPが取得される。次いで、目標作動位置LTGTが取得されるとともに実作動位置LACTが検出されて、ずれ量ΔLが算出される(ステップS18)。ステップS19では、このずれ量ΔLが下限値L0以下であるか否かが判定され、ずれ量ΔLが下限値L0を上回っているとき(ΔL>L0で)は、フラグGがG=0に設定されるとともに(ステップS20)、ずれ量ΔLに基づいて駆動力補正量DFBが設定される(ステップS21)。そして、ステップS17で取得された駆動力マップ値DMAPが前回値と同一でなければ(ステップS22)、駆動力マップ値DMAPに駆動力補正量DFBが加算又は減算された値が目標駆動力DTGTに設定され(ステップS24)、ステップS26に進む。
In step S17, the actual rotational speed Ne and the target torque Tr are applied to the selected closed map or open map, and the driving force map value D MAP is acquired for each operation direction of the
一方、ステップS22において駆動力マップ値DMAPが前回値と同一であれば、前回の演算周期での目標駆動力DTGTに駆動力補正量DFBが加算又は減算された値が目標駆動力DTGTに設定され(ステップS23)、ステップS26に進む。
また、ステップS19においてΔL≦L0であれば、フラグGがG=1に設定されるとともに(ステップS25)、現在設定されている(前回の演算周期での)目標駆動力DTGTを維持したままステップS26に進む。すなわちこの場合は、アクチュエータ14が適切な実作動位置LACTになっているため、ポジションフィードバック制御を停止する。
ステップS26では、設定された目標駆動力DTGTがアクチュエータ14に出力されて、ベーン開度が制御される。
On the other hand, if the driving force map value D MAP is the same as the previous value in step S22, the value obtained by adding or subtracting the driving force correction amount D FB to the target driving force D TGT in the previous calculation cycle is the target driving force D. TGT is set (step S23), and the process proceeds to step S26.
If ΔL ≦ L 0 in step S19, the flag G is set to G = 1 (step S25), and the currently set target driving force DTGT (in the previous calculation cycle) is maintained. The process proceeds to step S26. That is, in this case, since the
In step S26, the set target driving force DTGT is output to the
[4.効果]
(1)上述の制御装置1では、目標開度KTGTが同じであっても、ベーン12が閉鎖方向へ動く場合には、開放方向へ動く場合と比べて大きな駆動力マップ値DMAPが取得される。このため、ベーン12を閉鎖方向に動かす場合には、排気反力(排圧)に抗しうる目標駆動力DTGTを設定することができる。さらに、アクチュエータ14の実作動位置LACTを目標作動位置LTGTに収束させるポジションフィードバック制御によって、取得した駆動力マップ値DMAPが増減補正されて目標駆動力DTGTが設定される。このため、アクチュエータ14の部品ばらつきに起因したベーン開度(アクチュエータ14の作動位置)のずれにも適切に対処することができる。したがって、ベーン12をどちらの方向に動かす場合でもベーン開度を適切に制御することができる。これにより、エンジン20の運転状態に適した吸気圧力(過給圧)を得ることができる。
[4. effect]
(1) In the above-described
(2)上述の制御装置1では、第一制御部2で設定された目標開度KTGTとエアフローセンサ18で検出された吸気流量Qとに基づいて駆動力マップ値DMAPが取得される。排気反力は吸気流量Qによって変化するため、吸気流量Qも考慮して駆動力マップ値DMAPを取得することで、排気反力に抗しうる目標駆動力DTGTをより適切に設定できる。これにより、ベーン12をより適切に目標開度KTGTに制御することができる。
(2) In the
(3)上述の制御装置1では、まず、ポジションフィードバック制御によってアクチュエータ14のずれ量ΔLが下限値L0以下となるように目標駆動力DTGTが設定される。吸気系部品等に部品ばらつきがなければ、この状態で実過給圧PACTを目標過給圧PTGTにほぼ一致させることができる。一方で、吸気系部品等に部品ばらつきがある場合には、ずれ量ΔLを下限値L0以下にしても実過給圧PACTが目標過給圧PTGTに一致しない。しかし、この場合にはブーストフィードバック制御によって目標開度KTGTが増減補正される。そのため、部品ばらつきによる誤差を吸収した適切な目標開度KTGTを設定することができ、実過給圧PACTを目標過給圧PTGTに収束させる(エンジン20の運転状態に適した吸気圧力を得る)ことができる。
(3) In the
さらに、上述の制御装置1では、ベーン12の動作方向が開放方向である場合にはブーストフィードバック制御が停止される。ここで、ベーン12が開放方向に動く場合は、過給圧を下げるとき、例えばエンジン20の負荷Ecが小さくなる方向に変化している場合や、実回転数Neが低くなる方向に変化している場合である。このような場合にブーストフィードバック制御を停止し、ポジションフィードバック制御のみを実施することで、過給圧センサ16によって正確に実過給圧PACTを読むことが難しくなったとしても目標開度KTGTの誤設定を防止でき、実過給圧PACTを目標過給圧PTGTに収束させることができる。
Further, in the
(4)上述の制御装置1では、反転時であると判定された場合には、動作方向が閉鎖方向であるときの駆動力マップ値DMAPが反転時の駆動力マップ値DMAPとして取得される。すなわち、反転時には閉マップが選択されて駆動力マップ値DMAPが取得される。このため、反転時に生じる不感帯時間を短くすることができ、ベーン12の応答性を高めることができる。
(4) In the
[5.その他]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
上述の実施形態で説明したブーストフィードバック制御,ポジションフィードバック制御の各内容(制御構成)は一例であって、上述したものに限られない。
[5. Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Can be selected or combined as appropriate.
Each content (control configuration) of the boost feedback control and the position feedback control described in the above embodiment is an example, and is not limited to the above.
例えば、ブーストフィードバック制御において、目標開度設定部2Cが、エンジン20の運転状態がほとんど変化しないことから開度マップ値KMAPが変化しない場合には、各演算周期で設定した開度補正量KFBを積算し、その積算した開度補正量KFB′を開度マップ値KMAPに加算又は減算することで、目標開度KTGTを設定してもよい。ポジションフィードバック制御においても同様に、目標駆動力設定部4Cが、駆動力マップ値DMAPが変化しない場合には、各演算周期で設定した駆動力補正量DFBを積算し、その積算した駆動力補正量DFB′を駆動力マップ値DMAPに加算又は減算することで、目標駆動力DTGTを設定してもよい。
For example, in boost feedback control, when the opening degree map value K MAP does not change because the target opening degree setting unit 2C hardly changes the operating state of the
また、上述の実施形態では、ずれ量ΔLが下限値L0以下となるまでブーストフィードバック制御を待機させることで、ポジションフィードバック制御の演算周期がブーストフィードバック制御よりも短くなるようにしていたが、これら二つのフィードバック制御の演算周期を異なる値に設定して、同時に(別々のフローチャートとして)実施してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the boost feedback control is waited until the deviation amount ΔL becomes equal to or lower than the lower limit value L 0 so that the calculation cycle of the position feedback control is shorter than that of the boost feedback control. The calculation periods of the two feedback controls may be set to different values and executed simultaneously (as separate flowcharts).
また、ベーン12の動作方向が開放方向である場合にブーストフィードバック制御を実施する構成としてもよい。あるいは、動作方向が開放方向である場合には目標開度KTGTに応じてブーストフィードバック制御を実施するか否かを判定してもよい。例えば、ベーン12が開放方向に動く場合に、目標開度KTGTが所定値よりも大きければ負荷Ecがかなり小さくなる(あるいは実回転数Neがかなり低くなる)と判断してブーストフィードバック制御を停止し、目標開度KTGTが所定値以下であれば負荷Ecがそれほど小さくならない(あるいは実回転数Neがそれほど低くならない)と判断してブーストフィードバック制御を実施してもよい。なお、第一制御部2によるブーストフィードバック制御を省略してもよい。すなわち、第一制御部2が、エンジン20の運転状態にかかわらず(中負荷,高負荷運転状態であっても)、取得した開度マップ値KMAPを目標開度KTGTに設定してもよい。
Moreover, it is good also as a structure which implements boost feedback control, when the operation | movement direction of the
また、上述の実施形態では、第二制御部4が目標開度KTGT及び吸気流量Qに基づいて駆動力マップ値DMAPを取得する構成を例示したが、吸気流量Qに代えて排気流量を用いてもよい。あるいは、これらの流量は省略し、目標開度KTGTに対応する駆動力マップ値DMAPを取得する構成としてもよい。なお、エンジン20の構成は上述したものに限られない。例えば、上述のアクチュエータ14に代えて、エア駆動式又は正圧ダイヤフラム式のアクチュエータを備えたエンジンであってもよい。また、アクチュエータが可変ベーンと機械的に連結されたものでなくてもよい。また、EGRシステム31を備えていないエンジンであってもよい。
In the above-described embodiment, the
1 制御装置
2 第一制御部
3 判定部
4 第二制御部
10 ターボチャージャ
11 タービン
12 ベーン(可変ベーン)
14 アクチュエータ
20 エンジン
ΔL ずれ量
DTGT 目標駆動力
DMAP 駆動力マップ値(目標駆動力基本値)
DFB 駆動力補正値
KTGT 目標開度
KMAP 開度マップ値(目標開度基本値)
KFB 開度補正量
LTGT 目標作動位置
LACT 実作動位置
L0 下限値
PTGT 目標過給圧
PACT 実過給圧
P0 圧力値
Q 吸気流量
DESCRIPTION OF
14
D TGT target driving force
D MAP driving force map value (target driving force basic value)
D FB driving force correction value
K TGT target opening
K MAP opening map value (target opening basic value)
K FB opening correction amount
L TGT target operation position
L ACT Actual operation position
L 0 lower limit
P TGT target boost pressure
P ACT Actual supercharging pressure
P 0 Pressure value
Q Intake flow rate
Claims (4)
前記可変ベーンに連結され、前記可変ベーンを駆動して前記開度を変更するアクチュエータと、を具備したエンジンの制御装置であって、
前記エンジンの運転状態に基づいて前記可変ベーンの目標開度を設定する第一制御部と、
前記目標開度に基づいて前記可変ベーンの動作方向が閉鎖方向であるか開放方向であるかを判定する判定部と、
前記目標開度に基づいて前記可変ベーンの動作方向毎に前記アクチュエータの目標駆動力基本値を取得するとともに、前記目標開度に応じた前記アクチュエータの目標作動位置に前記アクチュエータの実作動位置を収束させるポジションフィードバック制御によって前記目標駆動力基本値を増減補正することで前記アクチュエータの目標駆動力を設定する第二制御部と、を備え、
前記第二制御部は、前記目標開度が同じ場合に、前記動作方向が閉鎖方向であるときの前記目標駆動力基本値を、前記動作方向が開放方向であるときの前記目標駆動力基本値よりも大きな値とする
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。 A turbocharger capable of controlling the actual supercharging pressure by the opening degree of a variable vane attached to the turbine;
An actuator connected to the variable vane and driving the variable vane to change the opening;
A first control unit for setting a target opening of the variable vane based on an operating state of the engine;
A determination unit that determines whether the operation direction of the variable vane is a closing direction or an opening direction based on the target opening;
Based on the target opening, the basic drive force basic value of the actuator is acquired for each operation direction of the variable vane, and the actual operating position of the actuator is converged to the target operating position of the actuator corresponding to the target opening. A second control unit that sets a target driving force of the actuator by correcting increase / decrease of the target driving force basic value by position feedback control.
The second control unit, when the target opening is the same, the target driving force basic value when the operation direction is the closing direction, the target driving force basic value when the operation direction is the opening direction An engine control device characterized by a larger value.
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの制御装置。 2. The engine control device according to claim 1, wherein the second control unit acquires the target driving force basic value based on an intake flow rate or an exhaust flow rate of the engine in addition to the target opening degree. .
前記ポジションフィードバック制御によって前記目標作動位置と前記実作動位置とのずれ量が所定の下限値以下となったのちに、前記運転状態に基づく目標過給圧に前記実過給圧を収束させるブーストフィードバック制御を実施して前記目標開度を設定するとともに、
前記判定部によって前記動作方向が開放方向であると判定された場合には、前記ブーストフィードバック制御を停止する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のエンジンの制御装置。 The first controller is
Boost feedback for converging the actual supercharging pressure to the target supercharging pressure based on the operating state after the deviation amount between the target operating position and the actual operating position is not more than a predetermined lower limit value by the position feedback control. While performing the control to set the target opening,
3. The engine control device according to claim 1, wherein the boost feedback control is stopped when the determination unit determines that the operation direction is an open direction. 4.
前記第二制御部は、前記判定部によって前記反転時であると判定された場合には、前記動作方向が閉鎖方向であるときに取得する前記目標駆動力基本値を当該反転時の目標駆動力基本値として取得し、前記ポジションフィードバック制御によって前記目標駆動力基本値を増減補正することで前記アクチュエータの目標駆動力を設定する
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 The determination unit determines whether or not the operation direction is a reversal time of reversing from one of the closing direction and the opening direction to the other,
When the second control unit determines that the reversal time is determined by the determination unit, the second control unit obtains the target driving force basic value acquired when the operation direction is the closing direction as a target driving force during the reversal. 4. The target driving force of the actuator is set by obtaining the basic value and correcting the increase / decrease of the target driving force basic value by the position feedback control. 5. Engine control device.
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