JP3783527B2 - Two-stage turbocharging system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2段過給システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
2段過給システムとして、ディーゼルエンジンの排気経路に直列に配置された高圧段タービンおよび低圧段タービンと、ディーゼルエンジンの吸気経路に直列に配置され各タービンによって夫々駆動される高圧段コンプレッサおよび低圧段コンプレッサとを備えたものが知られている。かかる2段過給システムにおいては、2つのコンプレッサによって最終的な過給圧が決定されるわけであるが、特に、高圧段コンプレッサの仕事量を正確に把握し制御することが重要となる。
【0003】
そこで、排気経路に高圧段タービンをバイパスするようにバイパス通路を接続し、バイパス通路に設けられた排気バイパス弁の開度を調節することで、高圧段コンプレッサの仕事量を制御する装置が開発されている(実開昭59−1833号公報等)。しかし、この装置は、高圧段コンプレッサの下流側に設けられた圧力センサによって最終的な過給圧力を検出するものであり、高圧段コンプレッサのみの仕事量(圧力比)を正確に把握することはできない。
【0004】
すなわち、高圧段コンプレッサの下流側に設けられた圧力センサから得られる最終的な過給圧力は、高圧段コンプレッサの仕事量のみならず低圧段コンプレッサの仕事量の影響をも受けるため、そのような最終的な過給圧力に基いて高圧段コンプレッサのみの仕事量(圧力比)を正確に把握することはできないのである。つまり、上記装置には、高圧段コンプレッサの仕事量(圧力比)を正確に把握し、高圧段コンプレッサの仕事量(圧力比)を正確に制御するという技術思想は存在しない。
【0005】
また、通常の1段過給システムとして、ディーゼルエンジンの吸排気経路にターボチャージャを1個介設し、排気経路にタービンをバイパスするようにバイパス通路を接続し、バイパス通路に排気バイパス弁を設けたシステムにおいて、コンプレッサの上流および下流の圧力を夫々検出し、それらの検出値からコンプレッサの吸気圧力比を算出し、その吸気圧力比がコンプレッサのサージラインを割る場合にはバイパス弁を開くように制御するものが開発されている(実開昭61−95938号公報等)。
【0006】
しかし、このシステムは、車両が4000m級の超高地を走行するときに、タービンの排圧が相対的に低くなってタービンの回転数が高まることに起因して、コンプレッサの作動線がサージラインに近付くことを未然に回避することを目的とするものであり、2段過給システムの高圧段コンプレッサの仕事量を正確に把握して制御するものではない。すなわち、上記システムは、2段過給によって高圧過給を実現した上で、高圧段コンプレッサの仕事量を正確に把握して効率最大となるように正確に制御し、燃費の悪化を回避する技術とは無関係である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上要するに、従来、2段過給システムにおいて、高圧段コンプレッサの仕事量(圧力比)を正確に把握し、2段過給システムを正確に制御するものは開発されていない。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明は、ディーゼルエンジンの排気経路に直列に配置された高圧段タービンおよび低圧段タービンと、上記エンジンの吸気経路に直列に配置され上記各タービンによって夫々駆動される高圧段コンプレッサおよび低圧段コンプレッサと、上記排気経路に上記高圧段タービンをバイパスするように接続されたバイパス通路と、該バイパス通路に設けられた排気バイパス弁と、該排気バイパス弁の開度を制御する制御部とを備えた2段過給システムであって、上記制御部は、少なくともエンジン回転数に基づいて排気バイパス弁の基本開度を設定する基本開度設定手段と、エンジンの運転状態に基いて高圧段コンプレッサの目標圧力比を設定する目標圧力比設定手段と、高圧段コンプレッサの上流および下流の圧力に基いて現実の測定圧力比を検出する測定圧力比検出手段と、測定圧力比と目標圧力比とを比較してそれらが一致するように排気バイパス弁の基本開度を補正する補正手段とを有するものである。
【0009】
また、上記基本開度設定手段は、エンジンの回転数および負荷状態に基いて、高圧段コンプレッサを所望の作動線に沿って運転させるべく、排気バイパス弁の基本開度を設定するものであってもよい。
【0010】
また、上記目標圧力比設定手段は、エンジンの回転数および負荷状態に基いて、高圧段コンプレッサの目標圧力比を設定するものであってもよい。
【0011】
また、上記制御部は、高圧段コンプレッサの現実の測定修正流量を検出する測定修正流量検出手段と、エンジン運転状態に基いて高圧段コンプレッサの目標修正流量を設定する目標修正流量設定手段と、測定修正流量が目標修正流量と一致しないとき異常と判断する異常判断手段とを更に備えたものであってもよい。
【0012】
また、上記測定修正流量検出手段は、吸気経路に設けられたエアフローセンサと、高圧段コンプレッサの上流側に夫々設けられた圧力センサおよび温度センサと、これら各センサの検出値に基いて測定修正流量を算出する演算手段とを備えたものであってもよい。
【0013】
また、上記制御部は、高圧段コンプレッサの測定圧力比および測定修正流量に基いて高圧段コンプレッサの運転状態を判断する運転状態判断手段と、高圧段コンプレッサがサージ領域またはオーバーレブ領域で運転されていると判断されたとき上記排気バイパス弁を開放する非常手段とを更に備えたものであってもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【0015】
図1は、本実施形態に係る2段過給システム1の概要を示す図である。
【0016】
図示するように、ディーゼルエンジン2の排気経路3には、高圧段タービン4と低圧段タービン5とが排気ガスの流れ方向に間隔を隔てて直列に介設されており、ディーゼルエンジン2の吸気経路6には、高圧段コンプレッサ7と低圧段コンプレッサ8とが吸入空気の流れ方向に間隔を隔てて直列に介設されている。高圧段コンプレッサ7と高圧段タービン4とは回転軸10で連結されて高圧段ターボ11を構成し、低圧段コンプレッサ8と低圧段タービン5とは回転軸12で連結されて低圧段ターボ13を構成する。
【0017】
低圧段コンプレッサ8と高圧段コンプレッサ7との間の吸気経路6には、インタークーラ14が介設されており、高圧段コンプレッサ7とエンジン2との間の吸気経路6には、アフタークーラ15が介設されている。インタークーラ14とアフタークーラ15とは、圧縮によって昇温した吸入空気を冷却するものであるが、発明の構成上必ずしも必要なものではなく、いずれか一方でもよくまた双方ともなくても構わない。
【0018】
排気経路3には、高圧段タービン4をバイパスするように、高圧段タービン4の上流側と下流側とに接続されたバイパス通路16が、設けられている。バイパス通路16には、排気バイパス弁17が介設されている。排気バイパス弁17は、アクチュエータ18によってその開度が調節され、バイパス通路16内を流れる排気ガスの流量を調節( 0〜100 % )するものである。アクチュエータ18の作動は、制御部19によって制御される。
【0019】
低圧段コンプレッサ8の上流側の吸気経路6には、吸入空気流量Mを検出するエアフローセンサ20が設けられている。また、インタークーラ14と高圧段コンプレッサ7との間の吸気経路6には、高圧段コンプレッサ7の吸気圧力P1を検出する第1圧力センサ21と、吸気温度T1を検出する温度センサ22とが設けられている。また、高圧段コンプレッサ7とアフタークーラ15との間の吸気経路6には、高圧段コンプレッサ7の吐出圧力P2を検出する第2圧力センサ23が設けられている。
【0020】
また、エンジン2には、エンジン2の回転数RPM を検出する回転センサ24および負荷LDを検出する負荷センサ25が設けられている。これらエアフローセンサ20、第1圧力センサ21、第2圧力センサ23、温度センサ22、回転センサ24および負荷センサ25は、制御部19に接続されており、各センサ20〜25の出力が制御部19に送られるようになっている。制御部19は、各センサ20〜25から送られてきた出力値に応じてアクチュエータ18を制御し、排気バイパス弁17の開度を後述のように制御する。
【0021】
この制御部19の制御フローを図2乃至図6を用いて説明する。
【0022】
スタート後、ステップ1にて、回転センサ24によって現在のエンジン回転数RPM を検出すると共に、負荷センサ25によって現在のエンジン負荷LDを検出する。検出された現在のエンジン回転数RPM と現在の負荷LDとは、制御部19に送られる。
【0023】
次に、ステップ2にて、ステップ1で検出した現在のエンジン回転数RPM と負荷LDとが、制御部19内に書き込まれた図4に示すバイパス弁開度マップM1に入力され、バイパス弁17の基本開度が決定される。すなわち、制御部19は、少なくともエンジン回転数RPM に基づいて排気バイパス弁17の基本開度を設定する基本開度設定手段を備えている。
【0024】
基本開度設定手段は、エンジン2の回転数RPM および負荷LDの状態に基いて、排気バイパス弁17の基本開度を設定するバイパス弁開度マップM1からなる。このバイパス弁開度マップM1により、排気バイパス弁17の基本開度を制御することで高圧段タービン4の通過排気ガス量を制御し、高圧段コンプレッサ7をエンジン2の運転状態(回転数RPM 、負荷LD)に合わせて予め定められた所望の作動線(例えば燃費が良好となる高効率域に設定された作動線)に沿って運転させることができる。
【0025】
本実施形態では、バイパス弁17の基本開度は、図4のバイパス弁開度マップM1に示すように、回転数RPM が高く負荷LDが大きくなれば大きくなり、回転数RPM が低く負荷LDが小さくなれば小さくなるように、その基本特性が設定されている。これにより、高回転高負荷時の過剰過給を回避すると共に、低回転低負荷時の過給圧を確保するようにしている。
【0026】
次に、ステップ3にて、ステップ1で検出した現在のエンジン回転数RPM と負荷LDとが、制御部19内に書き込まれた図5に示す目標圧力比・目標修正流量マップM2に入力され、高圧段コンプレッサ7の目標圧力比PRTARGETと目標修正流量McTARGETとが決定される。すなわち、制御部19は、エンジン2の運転状態(エンジン回転数RPM 、負荷LD)に基いて、高圧段コンプレッサ7の目標圧力比PRTARGETを設定する目標圧力比設定手段と、高圧段コンプレッサ7の目標修正流量McTARGETを設定する目標修正流量設定手段とを備えている。
【0027】
目標圧力比設定手段および目標修正流量設定手段は、目標圧力比・目標修正流量マップM2からなる。このマップM2に書き込まれた目標圧力比PRTARGETおよび目標修正流量McTARGETは、エンジン2の運転状態(回転数RPM 、負荷LD)の変化に応じて、高圧段コンプレッサ7を予め定められた所望の作動線(例えば燃費が良好となる高効率域に設定された作動線)に沿ってトレースさせる値に設定されている。
【0028】
本実施形態では、図5に示すように、目標圧力比・目標修正流量マップM2は、1000RPM 程度まではエンジン回転数RPM の上昇に伴って目標圧力比PRTARGETを大きくし、1000RPM 程度以上となると目標圧力比PRTARGETを下げるように、その基本特性が設定されている。これにより、低中速回転域での過給圧を確保しつつ高回転時の過剰過給を回避している。
【0029】
次に、ステップ4にて、第1および第2圧力センサ21、23によって、高圧段コンプレッサ7の上流側の圧力P1および下流側の圧力P2を検出し、制御部19にて現在の測定圧力比PR=P2/P1を計算する。すなわち、制御部19は、高圧段コンプレッサ7の上流および下流の圧力P1、P2に基いて現実の測定圧力比PRを検出する測定圧力比検出手段を有する。測定圧力比検出手段は、第1および第2圧力センサ21、23を有する。
【0030】
次に、ステップ5にて、測定圧力比PRと目標圧力比PRTARGETとが制御部19内で比較される。そして、制御部19は、測定圧力比PR>目標圧力比PRTARGETならステップ6にて排気バイパス弁17の開度を大きくする指令をアクチュエータ18に送り、測定圧力比PR<目標圧力比PRTARGETならステップ7にて排気バイパス弁17の開度を小さくする指令をアクチュエータ18に送る。ステップ6またはステップ7を通過した後には、再びステップ4に戻る。
【0031】
そして、ステップ4にて再び圧力P1、P2を検出し、測定圧力比PR=P2/P1を計算し、ステップ5にて測定圧力比PRと目標圧力比PRTARGETとを比較する。この循環は、ステップ5にて測定圧力比PRが目標圧力比PRTARGETと一致するまで行われる。このフィードバック制御により、ステップ2で決定された排気バイパス弁17の基本開度が、測定圧力比PRと目標圧力比PRTARGETとが一致するように補正される。すなわち、制御部19は、測定圧力比PRと目標圧力比PRTARGETとを比較してそれらが一致するように排気バイパス弁17の基本開度を補正する補正手段を有する。
【0032】
補正手段は、ステップ4〜7から構成される。この補正手段による排気バイパス弁17の開度制御によって、高圧段コンプレッサ7の圧力比(測定圧力比PR)が、そのときのエンジン2の運転状態(回転数RPM 、負荷LD)にマッチした圧力比(目標圧力比PRTARGET)とされる。これにより、高圧段コンプレッサ7は、エンジン2の運転状態(回転数RPM 、負荷LD)に合わせて予め定められた所望の作動線(例えば燃費が良好となる高効率域に設定された作動線)に沿って運転されることになる。
【0033】
次に、ステップ5にて測定圧力比PR=目標圧力比PRTARGETとなったなら、ステップ8に向かう。ステップ8では、エアフローセンサ20によって吸入空気流量Mが検出され、温度センサ22によって空気温度T1が検出される。そして、制御部19にて、現在の測定修正流量Mcが、Mc=(M×(T1/Tr)0.5 )/(P1/Pr)によって算出される。
【0034】
ここで、Trは、補正用の基準温度であり20℃( 293K)が用いられ、Prは、補正用の基準圧力であり大気圧(1.013 BAR )が用いられる。すなわち、制御部19は、高圧段コンプレッサ7の現実の測定修正流量Mcを検出する測定修正流量設定手段(ステップ8)を有する。測定修正流量設定手段は、エアフローセンサ20と第1圧力センサ21と温度センサ22とを有する。そして、ステップ9に向かう。
【0035】
ステップ9では、ステップ8で算出した測定修正流量Mcとステップ3でマップM2から求めた目標修正流量McTARGETとが、制御部19内で比較される。そして、測定修正流量Mc=目標修正流量McTARGETならステップ10に向かいスタートに戻り、測定修正流量Mc=目標修正流量McTARGETでなければステップ11に向かい警告灯(警告ブザー等)を作動させる。
【0036】
すなわち、ステップ5で測定圧力比PRが目標圧力比PRTARGETと一致したとき、ステップ9で測定修正流量Mcが目標修正流量McTARGETと一致しているか否かの確認がなされ、測定修正流量Mcが目標修正流量McTARGETと一致していなければ、何等かの異常であると考えられるので、ステップ11で警告灯(警告ブザー等)を作動させるのである。すなわち、制御部19は、測定修正流量Mcが目標修正流量McTARGETと一致しないとき異常と判断する異常判断手段(ステップ9、11)を有する。
【0037】
測定圧力比PRが目標圧力比PRTARGETに達していても測定修正流量Mcが目標修正流量McTARGETに達しない原因としては、例えば、低圧段コンプレッサ8に異常が生じて適正に作動していない場合や、吸気経路6に詰まりや管の破損(ガス抜け)が生じている場合が想定される。ここで、本実施形態のステップ4〜7に示すように圧力比PRでフィードバック制御を行ってしまうと、上記のような異常があっても排気バイパス弁17の開度制御によって圧力比PRだけは正常値になってしまう場合が考えられ、異常判断ができなくなる可能性がある。よって、修正流量Mcによって異常判断することは極めて有用である。
【0038】
なお、算出された測定修正流量McとマップM2から求めた目標修正流量McTARGETとの比較結果に基いて排気バイパス弁17の基本開度の補正を行っても構わないが、本実施形態ではステップ5に示すように算出された測定圧力比PRとマップM2から求めた目標圧力比PRTARGETとの比較結果を優先させている。すなわち、ステップ5とステップ9とを入れ替えても構わないが、本実施形態では圧力比PRを修正流量Mcに優先させている。
【0039】
何故なら、▲1▼修正流量Mcの算出は、ステップ8に示すように計算が複雑であってセンサも多く必要(エアフローセンサ20、第1圧力センサ21、温度センサ22)であるのに対し、圧力比PRの算出は、ステップ4に示すように計算が簡単であってセンサも少なくて済む(第1および第2圧力センサ21、23)からである。また、▲2▼修正流量Mcでは、高圧段コンプレッサ7の作動点を特定することが難しく、その制御の方向も簡単には決められないのに対し、圧力比PRでは、高圧段コンプレッサ7の作動点を特定でき、その制御の方向も明確に定めることができるからである。この差異は、圧力比PR=P2/P1が高圧段コンプレッサ7の圧力比そのものであるのに対し、修正流量Mcは低圧段コンプレッサ8の作動の影響を強く受けるために生じる。
【0040】
ステップ11の次はステップ12に向かう。ステップ12では、測定修正流量Mcと測定圧力比PRとが、制御部19に書き込まれた図6に示す作動領域制限マップM3に入力され、現在の高圧段コンプレッサ7の運転状態を読み出し、ステップ13にて、サージ領域か適正領域かオーバレブ領域かのいずれの領域にあるか判断する。そして、適性領域であれば、ステップ14にてスタートに戻り、サージ領域またはオーバレブ領域であれば、ステップ15にて排気バイパス弁17の開度を全開にし、ステップ16にてスタートに戻る。
【0041】
これにより、ステップ5で圧力比PRが目標値PRTARGETに達したとき、ステップ9で流量Mcが目標値McTARGETに達していなければ、前述のように何等かの異常であると考えて警告灯(警告ブザー等)を作動させるが、その後、ステップ13でその異常状態が高圧段コンプレッサ7がサージ領域またはオーバレブ領域であると判断されるとき、排気バイパス弁17を全開にし、サージ領域またはオーバレブ領域で運転されている高圧段コンプレッサ7を適正領域に戻し、高圧段コンプレッサ7を保護するのである。
【0042】
すなわち、制御部19は、高圧段コンプレッサ7の測定圧力比PRおよび測定修正流量Mcに基いて高圧段コンプレッサ7の運転状態を判断する運転状態判断手段と、高圧段コンプレッサ7がサージ領域またはオーバーレブ領域で運転されていると判断されたとき排気バイパス弁17を開放する非常手段とを備えている。運転状態判断手段は図6に示す作動領域制限マップM3を有し、非常手段はステップ13および15を有する。
【0043】
以上説明したように、本実施形態は、2段過給システム1において、エンジン2の回転数RPM と負荷LDとから高圧段コンプレッサ7の目標とする圧力比PRTARGETを設定し、この圧力比PRTARGETとなるように排気バイパス弁17を常に制御するものである。これにより、高圧段コンプレッサ7を所望の作動線に沿って正確に運転させることができ、例えば、高圧段コンプレッサ8を燃費の良好な作動線に沿って正確に運転させることが可能となる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果を発揮できる。
【0045】
(1)高圧段コンプレッサの圧力比を正確に把握して制御できるので、高圧段コンプレッサを所望の作動線に沿って正確に運転させることができる。よって、例えば、高圧段コンプレッサを燃費の良好な作動線に沿って運転させることが可能となる。
【0046】
(2)ターボおよびエンジンの吸排気系の異常を診断できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る2段過給システムの概要を示す説明図である。
【図2】上記2段過給システムの制御フローを示す流れ図である。
【図3】上記制御フローの続きを示す流れ図である。
【図4】上記制御フローに用いられるバイパス弁開度マップである。
【図5】上記制御フローに用いられる目標圧力比・目標修正流量マップである。
【図6】上記制御フローに用いられる作動領域制限マップである。
【符号の説明】
1 2段過給システム
2 ディーゼルエンジン
3 排気経路
4 高圧段タービン
5 低圧段タービン
6 吸気経路
7 高圧段コンプレッサ
8 低圧段コンプレッサ
16 バイパス通路
17 排気バイパス弁
19 制御部
PR 測定圧力比
PRTARGET 目標圧力比
Mc 測定修正流量
McTARGET 目標修正流量
P1 圧力
P2 圧力[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-stage supercharging system.
[0002]
[Prior art]
The two-stage turbocharging system includes a high-pressure turbine and a low-pressure turbine arranged in series in the exhaust path of the diesel engine, and a high-pressure compressor and a low-pressure stage arranged in series in the intake path of the diesel engine and driven by each turbine, respectively. The thing provided with the compressor is known. In such a two-stage supercharging system, the final supercharging pressure is determined by two compressors. In particular, it is important to accurately grasp and control the work amount of the high-pressure stage compressor.
[0003]
Therefore, a device for controlling the work of the high-pressure compressor has been developed by connecting a bypass passage to the exhaust passage so as to bypass the high-pressure turbine and adjusting the opening of the exhaust bypass valve provided in the bypass passage. (Japanese Utility Model Publication No. 59-1833, etc.). However, this device detects the final supercharging pressure by a pressure sensor provided on the downstream side of the high-pressure compressor, and it is impossible to accurately grasp the work amount (pressure ratio) of only the high-pressure compressor. Can not.
[0004]
That is, the final supercharging pressure obtained from the pressure sensor provided downstream of the high-pressure stage compressor is affected not only by the work amount of the high-pressure stage compressor but also by the work amount of the low-pressure stage compressor. It is not possible to accurately grasp the work amount (pressure ratio) of only the high-pressure compressor based on the final supercharging pressure. That is, the above apparatus does not have a technical idea of accurately grasping the work amount (pressure ratio) of the high-pressure stage compressor and accurately controlling the work amount (pressure ratio) of the high-pressure stage compressor.
[0005]
In addition, as a normal one-stage turbocharging system, a turbocharger is provided in the intake and exhaust passages of a diesel engine, a bypass passage is connected to bypass the turbine in the exhaust passage, and an exhaust bypass valve is provided in the bypass passage. In this system, the upstream and downstream pressures of the compressor are detected, the intake pressure ratio of the compressor is calculated from the detected values, and the bypass valve is opened when the intake pressure ratio breaks the surge line of the compressor. Controls have been developed (Japanese Utility Model Publication No. 61-95938).
[0006]
However, in this system, when the vehicle travels over a 4000m class super high altitude, the compressor exhaust line becomes a surge line due to the turbine exhaust pressure becoming relatively low and the turbine speed increasing. The purpose is to avoid the approach, and it is not intended to accurately grasp and control the work amount of the high-pressure compressor of the two-stage supercharging system. That is, the above system realizes high-pressure supercharging by two-stage supercharging, accurately grasps the work amount of the high-pressure compressor, accurately controls the maximum efficiency, and avoids deterioration of fuel consumption. It has nothing to do with it.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In short, a conventional two-stage turbocharging system has not been developed that accurately grasps the work amount (pressure ratio) of a high-pressure compressor and accurately controls the two-stage turbocharging system.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a high-pressure stage turbine and a low-pressure stage turbine arranged in series in an exhaust path of a diesel engine, and a high-pressure stage arranged in series in the intake path of the engine and driven by each turbine. A compressor, a low-pressure compressor, a bypass passage connected to the exhaust passage so as to bypass the high-pressure turbine, an exhaust bypass valve provided in the bypass passage, and a control for controlling an opening degree of the exhaust bypass valve A basic opening degree setting means for setting a basic opening degree of the exhaust bypass valve based on at least the engine speed, and based on the operating state of the engine. Based on the target pressure ratio setting means for setting the target pressure ratio of the high-pressure stage compressor and the pressure upstream and downstream of the high-pressure stage compressor It has a measurement pressure ratio detection means for detecting an actual measurement pressure ratio, and a correction means for comparing the measurement pressure ratio with the target pressure ratio and correcting the basic opening of the exhaust bypass valve so that they match. is there.
[0009]
The basic opening degree setting means sets the basic opening degree of the exhaust bypass valve so that the high-pressure compressor is operated along a desired operating line based on the engine speed and the load state. Also good.
[0010]
The target pressure ratio setting means may set the target pressure ratio of the high-pressure compressor based on the engine speed and the load state.
[0011]
In addition, the control unit includes a measurement correction flow rate detection unit that detects an actual measurement correction flow rate of the high-pressure stage compressor, a target correction flow rate setting unit that sets a target correction flow rate of the high-pressure stage compressor based on the engine operating state, and a measurement An abnormality determining unit that determines an abnormality when the corrected flow rate does not match the target corrected flow rate may be further provided.
[0012]
The measurement correction flow rate detecting means includes an air flow sensor provided in the intake path, a pressure sensor and a temperature sensor provided on the upstream side of the high-pressure compressor, and a measurement correction flow rate based on detection values of these sensors. It may be provided with a calculation means for calculating.
[0013]
In addition, the control unit includes an operation state determination unit that determines an operation state of the high-pressure stage compressor based on the measured pressure ratio and the measured corrected flow rate of the high-pressure stage compressor, and the high-pressure stage compressor is operated in the surge region or the overrev region. It may further comprise emergency means for opening the exhaust bypass valve when it is determined that.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a two-stage supercharging system 1 according to the present embodiment.
[0016]
As shown in the drawing, a high-pressure turbine 4 and a low-
[0017]
An
[0018]
The
[0019]
An
[0020]
Further, the
[0021]
A control flow of the
[0022]
After the start, in step 1, the current engine speed RPM is detected by the
[0023]
Next, at
[0024]
The basic opening degree setting means includes a bypass valve opening degree map M1 for setting the basic opening degree of the
[0025]
In the present embodiment, as shown in the bypass valve opening map M1 in FIG. 4, the basic opening of the
[0026]
Next, at
[0027]
The target pressure ratio setting means and the target correction flow rate setting means include a target pressure ratio / target correction flow rate map M2. The target pressure ratio PR TARGET and the target correction flow rate Mc TARGET written in this map M2 are set to a predetermined desired value for the high-
[0028]
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the target pressure ratio / target corrected flow rate map M2 increases when the target pressure ratio PR TARGET increases as the engine speed RPM increases up to about 1000 RPM and becomes about 1000 RPM or more. The basic characteristics are set so as to lower the target pressure ratio PR TARGET . Thereby, the supercharging at the time of high rotation is avoided, ensuring the supercharging pressure in a low and medium speed rotation area.
[0029]
Next, at step 4, the first and second pressure sensors 21, 23 detect the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2 of the high-
[0030]
Next, in
[0031]
Then, the pressures P1 and P2 are detected again at step 4, and the measured pressure ratio PR = P2 / P1 is calculated. At
[0032]
The correcting means is composed of steps 4-7. By controlling the opening degree of the
[0033]
Next, when the measured pressure ratio PR = target pressure ratio PR TARGET in
[0034]
Here, Tr is a reference temperature for correction and 20 ° C. (293 K) is used, and Pr is a reference pressure for correction and atmospheric pressure (1.013 BAR) is used. That is, the
[0035]
In step 9, the measured corrected flow rate Mc calculated in
[0036]
That is, when the measured pressure ratio PR matches the target pressure ratio PR TARGET in
[0037]
The reason why the measurement correction flow rate Mc does not reach the target correction flow rate Mc TARGET even when the measurement pressure ratio PR reaches the target pressure ratio PR TARGET is, for example, when the low-
[0038]
The basic opening degree of the
[0039]
This is because (1) the calculation of the corrected flow rate Mc is complicated and requires many sensors (
[0040]
After
[0041]
Thus, when the pressure ratio PR reaches the target value PR TARGET in
[0042]
That is, the
[0043]
As described above, in the present embodiment, in the two-stage turbocharging system 1, the target pressure ratio PR TARGET of the high-
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be exhibited.
[0045]
(1) Since the pressure ratio of the high-pressure stage compressor can be accurately grasped and controlled, the high-pressure stage compressor can be accurately operated along a desired operating line. Therefore, for example, the high-pressure compressor can be operated along an operating line with good fuel efficiency.
[0046]
(2) Diagnose abnormalities in the intake and exhaust systems of turbo and engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a two-stage supercharging system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control flow of the two-stage supercharging system.
FIG. 3 is a flowchart showing the continuation of the control flow.
FIG. 4 is a bypass valve opening degree map used in the control flow.
FIG. 5 is a target pressure ratio / target corrected flow rate map used in the control flow.
FIG. 6 is an operation region restriction map used in the control flow.
[Explanation of symbols]
1 Two-
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