JP4640235B2 - How to adjust the variable nozzle opening of a turbocharger - Google Patents
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Description
本発明は、可変ノズル式ターボチャージャを備えた内燃機関において、少なくとも特定機関運転状態の最適な可変ノズル開度を設定するための適合方法に関する。 The present invention relates to an adaptation method for setting an optimum variable nozzle opening degree at least for a specific engine operation state in an internal combustion engine equipped with a variable nozzle type turbocharger.
可変ノズル式ターボチャージャ及び排気ガス再循環装置(EGR装置)等を備えた内燃機関において、回転数及び負荷により定まる機関運転状態毎に、良好な排気エミッションを実現するスロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁(EGR弁)開度のような各エンジン制御パラメータの組み合わせを、予め定められた各エンジン制御パラメータの優先順位に従って適合試験により設定している。 In an internal combustion engine equipped with a variable nozzle turbocharger and an exhaust gas recirculation device (EGR device), etc., a throttle valve opening and recirculation exhaust for realizing good exhaust emission for each engine operating state determined by the rotational speed and load A combination of engine control parameters such as a gas amount control valve (EGR valve) opening degree is set by a conformance test in accordance with a predetermined priority order of each engine control parameter.
内燃機関がディーゼルエンジンである場合において、機関運転状態毎に定められた各エンジン制御パラメータの組み合わせにおいて、排気エミッションに余裕があれば、燃料消費率を向上するように、燃料噴射時期を進角側に変更することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 When the internal combustion engine is a diesel engine, the fuel injection timing should be advanced to improve the fuel consumption rate if there is a margin in the exhaust emission in the combination of engine control parameters determined for each engine operating condition. (For example, refer patent document 1).
前述の背景技術において、可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度に関しては詳細に記載されていないが、各機関運転状態の可変ノズル開度は、良好な排気エミッションを実現するスロットル弁開度及びEGR弁開度を決定する以前に予め定められていると考えられる。それにより、良好な排気エミッションを維持して燃料消費率を向上させるように予め定められた可変ノズル開度を変更する余地がある。 In the above-mentioned background art, the variable nozzle opening of the variable nozzle type turbocharger is not described in detail, but the variable nozzle opening in each engine operating state is the throttle valve opening and EGR that realize good exhaust emission. It is considered that the value is determined in advance before the valve opening is determined. Thereby, there is room for changing the predetermined variable nozzle opening degree so as to improve the fuel consumption rate while maintaining good exhaust emission.
従って、本発明の目的は、可変ノズル式ターボチャージャと排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関において、排気エミッションを悪化させることなく燃料消費率を向上させるように、少なくとも特定機関運転状態の予め定められたターボチャージャの可変ノズル開度を変更して最適な可変ノズル開度を設定する適合方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine having a variable nozzle type turbocharger and an exhaust gas recirculation device, at least in a specific engine operating state in advance so as to improve the fuel consumption rate without deteriorating exhaust emissions. To provide an adaptation method for setting an optimum variable nozzle opening by changing a variable nozzle opening of a determined turbocharger.
本発明による請求項1に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、可変ノズル式ターボチャージャと排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関において、少なくとも特定機関運転状態の前記可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度を設定するための適合方法であって、前記特定機関運転状態における予め定められた前記可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度に対して、スロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁開度を含むエンジン制御パラメータの組み合わせを設定し、設定された前記組み合わせに対して、前記予め定められた可変ノズル開度を閉側へ変化させると共に、吸気酸素濃度又は排気ガス再循環率又は吸気量を変化させないように、前記スロットル弁開度を増加させて、各可変ノズル開度における燃料消費率を測定することにより、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度を探索する第一試験と、前記予め定められた可変ノズル開度を開側へ変化させると共に、吸気酸素濃度又は排気ガス再循環率又は吸気量を変化させないように、前記再循環排気ガス量制御弁開度を増加させて、各可変ノズル開度における燃料消費率を測定することにより、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度を探索する第二試験との少なくとも一方を実施することにより、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度を決定し、前記組み合わせにおいて、決定された可変ノズル開度を前記特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定し、前記第一試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率の絶対値が第一設定値より大きくなる時の可変ノズル開度を、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度として探索し、前記第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率の絶対値が前記第一設定値より小さくなる時の可変ノズル開度を、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度として探索することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for adapting a variable nozzle opening of a turbocharger in an internal combustion engine including a variable nozzle turbocharger and an exhaust gas recirculation device, at least in the specific engine operating state. a compatible method for setting a variable nozzle opening degree of the turbocharger, the the variable nozzle opening degree of the variable nozzle type turbocharger predetermined in a particular engine operating condition, throttling valve opening and re A combination of engine control parameters including the circulating exhaust gas amount control valve opening is set, and the predetermined variable nozzle opening is changed to the closed side with respect to the set combination, and the intake oxygen concentration or the exhaust is changed. so as not to change the gas recirculation rate or the intake air amount, by increasing the throttle valve opening, contact each variable nozzle opening That by measuring the fuel consumption rate, and the first test for searching the variable nozzle opening degree of the fuel consumption rate to a minimum, along with changing the variable nozzle opening degree predetermined to open side, intake oxygen concentration, or The fuel consumption rate is minimized by increasing the recirculation exhaust gas amount control valve opening and measuring the fuel consumption rate at each variable nozzle opening so as not to change the exhaust gas recirculation rate or the intake air amount. by performing at least one of the second test for searching the variable nozzle opening degree, determines the variable nozzle opening degree of the fuel consumption rate to a minimum, in the combination, a variable nozzle opening degree that is determine the set as a variable nozzle opening degree of the specific engine operating state, the first test, the absolute value of the fuel consumption rate or fuel consumption rate change rate of the value corresponding to the change in the variable nozzle opening is greater than the first set value The variable nozzle opening at this time is searched for as the variable nozzle opening that minimizes the fuel consumption rate, and the second test is performed for the change rate of the fuel consumption rate or the fuel consumption rate equivalent value with respect to the change of the variable nozzle opening. The variable nozzle opening when the absolute value is smaller than the first set value is searched for as the variable nozzle opening that minimizes the fuel consumption rate .
本発明による請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項1に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験及び前記第二試験は、一方を先に実施した後に他方も実施することを特徴とする。
The method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to
本発明による請求項3に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験及び前記第二試験の一方において燃料消費率を最小にする可変ノズル開度が探索された時に、探索された可変ノズル開度と前記予め定められた可変ノズル開度との偏差が設定偏差以上である場合には、探索された可変ノズル開度を、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度として決定し、前記第一試験及び前記第二試験の他方を実施しないことを特徴とする。
Adaptation method for a variable nozzle opening degree of the turbocharger of
本発明による請求項4に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験を実施して、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率の絶対値が第二設定値以上である時には、前記第一試験を中止することを特徴とする。
Adaptation method for a variable nozzle opening degree of the turbocharger according to claim 4 of the present invention, in adaptation method for a variable nozzle opening degree of the turbocharger according to
本発明による請求項5に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験により探索された可変ノズル開度と、前記第二試験により探索された可変ノズル開度とが異なる場合に、それぞれに対応する燃料消費率の偏差が第三設定値より大きい時には、開側の可変ノズル開度を、前記偏差が前記第三設定値より小さい時には、閉側の可変ノズル開度を、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度として決定することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for adapting a variable nozzle opening of a turbocharger according to a fifth aspect of the present invention, in the method for adapting a variable nozzle opening of a turbocharger according to the second aspect. and degree, if the variable nozzle opening which is searched by the second test are different, when the deviation of the fuel consumption rate corresponding to each larger than the third set value, a variable nozzle opening degree of the open side, the deviation Is smaller than the third set value , the closed variable nozzle opening is determined as the variable nozzle opening that minimizes the fuel consumption rate.
本発明による請求項6に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記予め定められた可変ノズル開度が、前記可変ノズル式ターボチャージャの最大効率開度より開側である時には前記第一試験を先に実施し、前記最大効率開度より閉側である時には前記第二試験を先に実施することを特徴とする。
The method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to claim 6 according to the present invention is the method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to
本発明による請求項1に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、特定機関運転状態における予め定められた可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度に対して、スロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁開度を含むエンジン制御パラメータの組み合わせを設定し、設定された組み合わせに対して、予め定められた可変ノズル開度を閉側へ変化させる第一試験と、予め定められた可変ノズル開度を開側へ変化させる第二試験との少なくとも一方が実施される。第一試験及び第二試験のいずれにおいても、可変ノズル開度の変化に対して、スロットル弁開度又は再循環排気ガス量制御弁開度を変化させて、排気エミッションに影響する吸気酸素濃度又は排気ガス再循環率又は吸気量を変化させないようにしており、排気エミッションを悪化させずに燃料消費率を最小にする可変ノズル開度が探索され、こうして決定される可変ノズル開度を特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定することができる。ここで、第一試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率の絶対値が第一設定値より大きくなる時の可変ノズル開度を、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度として探索し、第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率の絶対値が第一設定値より小さくなる時の可変ノズル開度を、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度として探索するようになっている。一般的に、可変ノズル開度を閉側とすると、燃料消費率が大きくなるために、探索される可変ノズル開度は、燃料消費率を最小にする最も閉側の可変ノズル開度となる。このような可変ノズル開度が特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定されていれば、特定機関運転状態における燃料消費率を最小にするだけでなく、特定機関運転状態からの加速時において、可変ノズルを所望開度まで閉じる際の制御時間が短くなり、可変ノズル式ターボチャージャの応答性を高めることができる。 According to adaptation method of a variable nozzle opening degree of the turbocharger of claim 1 according to the present invention, the variable nozzle opening degree of the variable nozzle turbocharger predetermined in a particular engine operating condition, throttling valve opening A first test for setting a combination of engine control parameters including a degree of recirculation exhaust gas control valve opening, and changing a predetermined variable nozzle opening to a closed side with respect to the set combination; At least one of the second test for changing the determined variable nozzle opening to the open side is performed. In both the first test and the second test, in response to the change in the variable nozzle opening, the throttle valve opening or the recirculated exhaust gas amount control valve opening is changed to change the intake oxygen concentration that affects the exhaust emission or The exhaust gas recirculation rate or the intake air amount is not changed, and the variable nozzle opening that minimizes the fuel consumption rate without deteriorating the exhaust emission is searched. It can be set as the variable nozzle opening of the state. Here, in the first test, the variable nozzle opening when the absolute value of the change rate of the fuel consumption rate or the value corresponding to the fuel consumption rate with respect to the change of the variable nozzle opening is larger than the first set value is determined as the fuel consumption rate. Search for variable nozzle opening to minimize, the second test is variable nozzle when the absolute value of change rate of fuel consumption rate or fuel consumption rate equivalent value with respect to change of variable nozzle opening is smaller than the first set value The opening is searched as a variable nozzle opening that minimizes the fuel consumption rate. In general, when the variable nozzle opening is on the closed side, the fuel consumption rate becomes large. Therefore, the searched variable nozzle opening is the most closed variable nozzle opening that minimizes the fuel consumption rate. If such a variable nozzle opening is set as the variable nozzle opening in the specific engine operating state, not only the fuel consumption rate in the specific engine operating state is minimized, but also at the time of acceleration from the specific engine operating state, The control time for closing the variable nozzle to the desired opening is shortened, and the responsiveness of the variable nozzle turbocharger can be improved.
本発明による請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項1に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験及び第二試験は、一方を先に実施した後に他方も実施するようになっており、それにより、予め定められた可変ノズル開度が燃料消費率を最小にする可変ノズル開度より開側であっても閉側であっても確実に燃料消費率を最小にする可変ノズル開度を探索することができる。
According to the method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to
本発明による請求項3に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験及び第二試験の一方において燃料消費率を最小にする可変ノズル開度が探索された時に、探索された可変ノズル開度と予め定められた可変ノズル開度との偏差が設定偏差以上である場合には、既に、ある程度の可変ノズル開度範囲を変化させているために、残りの可変ノズル開度範囲には、探索されるべき所望の可変ノズル開度は存在していないと考えられ、探索された可変ノズル開度を、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度として決定し、第一試験及び第二試験の他方を実施せずに適合試験の時間を短縮している。
According to the method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to
本発明による請求項4に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験を実施して、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率の絶対値が第二設定値以上となる時には、探索されるべき所望の可変ノズル開度は、予め定められた可変ノズル開度より開側に存在していると考えられ、第一試験を中止するようになっている。
According to the method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to claim 4 of the present invention, in the method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to
本発明による請求項5に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験により探索された可変ノズル開度と、第二試験により探索された可変ノズル開度とが異なる場合に、それぞれに対応する燃料消費率の偏差が第三設定値より大きい時には、開側の可変ノズル開度を、偏差が第三設定値より小さい時には、閉側の可変ノズル開度を、燃料消費率を最小にする可変ノズル開度として決定するようになっている。それにより、第一試験及び第二試験において異なる可変ノズル開度が探索された場合に、可変ノズル開度は、燃料消費率の向上を優先して設定され、燃料消費率にそれほどの差がなければ、可変ノズル式ターボチャージャの応答性を高めるように設定される。
According to the method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to
本発明による請求項6に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項2に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、予め定められた可変ノズル開度が、可変ノズル式ターボチャージャの最大効率開度より開側である時には第一試験を先に実施し、最大効率開度より閉側である時には第二試験を先に実施するようになっている。可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度には最大効率開度が存在し、これが燃料消費率を最小にするものとは限らないが、最大効率開度の近傍に探索されるべき可変ノズル開度が存在することが多い。それにより、予め定められた可変ノズル開度が、最大効率開度より開側である時には、第一試験を先に実施し、最大効率開度より閉側である時には、第二試験を先に実施するようになっており、こうして、第一試験及び第二試験において比較的早期に燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索することができる。
According to the method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to claim 6 of the present invention, in the method for adapting the variable nozzle opening of the turbocharger according to
図1は、本発明によるターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法が適用される内燃機関の吸気系及び排気系の一部を示す概略図である。同図において、1は可変ノズル式ターボチャージャ1であり、吸気系2に配置されたコンプレッサ1aと、排気系4に配置されたタービン1bとを有している。また、タービン1b回りには可変ノズル1cが配置され、可変ノズル1cによってタービン1bへ流入する排気ガスの流速を変化させることにより、コンプレッサ1aによる過給圧を制御することができる。
FIG. 1 is a schematic view showing a part of an intake system and an exhaust system of an internal combustion engine to which a method for adapting a variable nozzle opening of a turbocharger according to the present invention is applied. In the figure, reference numeral 1 denotes a variable nozzle turbocharger 1 having a
吸気系2のコンプレッサ1aより上流側にはスロットル弁3が配置されており、吸気系2のコンプレッサ1a下流側は、内燃機関の吸気マニホルドIMに接続されている。一方、排気系4のタービン1b上流側は、内燃機関の排気マニホルドEMに接続されている。また、排気系4のタービン1bの上流側と、吸気系2のスロットル弁3の下流側(図1においてはコンプレッサ1aの下流側)とは排気ガス再循環装置(EGR装置)5によって接続され、EGR装置5には再循環排気ガス量制御弁(EGR弁)6が配置されている。
A
このように構成された内燃機関において、回転数及び負荷により定まる機関運転状態毎に、良好な排気エミッション及び低騒音を実現するスロットル弁開度、EGR弁開度、燃料噴射量、及び、燃料噴射時期(ディーゼルエンジンの場合)又は点火時期(火花点火エンジンの場合)のような各エンジン制御パラメータの組み合わせを、適合試験において設定しておかなければならない。 In the internal combustion engine configured as described above, the throttle valve opening, the EGR valve opening, the fuel injection amount, and the fuel injection that realize good exhaust emission and low noise for each engine operating state determined by the rotational speed and load. Each engine control parameter combination such as timing (for diesel engines) or ignition timing (for spark ignition engines) must be set in the compliance test.
ここで、可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル1cの開度は、機関運転状態毎に経験的に予め定められており、こうして、予め定められた可変ノズル開度に対して、スロットル弁開度及びEGR弁開度等の各エンジン制御パラメータを順次僅かに変化させて排気エミッション及び騒音を測定するスイープ試験が実施され、各機関運転状態において、良好な排気エミッション及び低騒音を実現する各エンジン制御パラメータの組み合わせが設定される。
Here, the opening degree of the
しかしながら、こうして設定された機関運転状態毎の各エンジン制御パラメータの組み合わせにおいては、予め定められた可変ノズル開度を変更することにより燃料消費率を向上させる余地が残されている。本実施形態では、図2に示すフローチャートにより可変ノズル開度を変化させるスイープ試験を実施して燃料消費率を良好とする可変ノズル開度を探索して新たに設定するようにしている。 However, in the combination of the engine control parameters for each engine operating state set in this way, there remains room for improving the fuel consumption rate by changing the predetermined variable nozzle opening. In the present embodiment, a sweep test for changing the variable nozzle opening is performed according to the flowchart shown in FIG. 2, and the variable nozzle opening that makes the fuel consumption rate good is searched and set anew.
先ず、ステップ101において、特定機関運転状態に対して設定された各エンジン制御パラメータでの運転において燃料消費率FC’を測定する。次いで、ステップ102において、特定機関運転状態の可変ノズル開度D’をステップ103において変更される可変ノズル開度Dとする。ステップ103では、可変ノズル開度Dをdだけ小さく(閉側)する。それにより、コンプレッサ1aの過給圧が高まるが、可変ノズル1cの上流側における排気系4内の排気圧力が高まってEGR装置5を介して再循環される排気ガス量も増大し、そのままでは、結果として、気筒内へ流入するガス(新気と再循環排気ガスとの混合ガス)中の酸素濃度が可変ノズル開度を小さくする以前に比較して低下することがある。こうして酸素濃度が低下すると、排気エミッションが悪化するために、ステップ104では、必要に応じてスロットル弁開度を大きくし、推定又は測定される気筒内へ流入するガス中の酸素濃度が変化しないようにして、排気エミッションの悪化を防止する。もし、スロットル弁開度がほぼ全開となったら、EGR弁開度を小さくして再循環排気ガス量を減少させ、気筒内へ流入するガス中の酸素濃度が変化しないようにすれば良い。
First, in
次いで、ステップ105において、現在の可変ノズル開度D及び現在のスロットル弁開度(及びEGR弁開度)(他のエンジン制御パラメータは変更していない)での運転における燃料消費率FCを測定する。ステップ106では、現在の可変ノズル開度Dが0%(全閉)となったか否かが判断され、この判断が肯定されるまで、ステップ103から105の処理が繰り返され、各可変ノズル開度Dに対する燃料消費率FCが記憶される。
Next, in
ステップ106の判断が肯定されると、可変ノズル開度Dは再び特定機関運転状態に対して予め定められた可変ノズル開度D’とされる。ステップ108では、可変ノズル開度Dをdだけ大きく(開側)する。それにより、コンプレッサ1aの過給圧が低くなると共に、可変ノズル1cの上流側における排気系4内の排気圧力も低くなってEGR装置5を介して再循環される排気ガス量も減少し、そのままでは、結果として、気筒内へ流入するガス(新気と再循環排気ガスとの混合ガス)中の酸素濃度が可変ノズル開度を小さくする以前に比較して増加することがある。こうして酸素濃度が増加しても、排気エミッションが悪化するために、ステップ109では、必要に応じてEGR弁開度を大きくし、推定又は測定される気筒内へ流入するガス中の酸素濃度が変化しないようにして、排気エミッションの悪化を防止する。
If the determination in
次いで、ステップ110において、現在の可変ノズル開度D及び現在のEGR弁開度(他のエンジン制御パラメータは変更していない)での運転における燃料消費率FCを測定する。ステップ111では、現在の可変ノズル開度Dが100%(全開)となったか否かが判断され、この判断が肯定されるまで、ステップ108から110の処理が繰り返され、各可変ノズル開度Dに対する燃料消費率FCが記憶される。
Next, at
こうして、特定機関運転状態において、可変ノズル開度Dは、排気エミッションを悪化させることなく、全閉(0%)から全開(100%)まで変化させられ、各可変ノズル開度Dに対しての燃料消費率FCが記憶される。それにより、記憶された燃料消費率の最小値に対応する可変ノズル開度Dを特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定すれば、特定機関運転状態の時の燃料消費率を良好にすることができる。図2のフローチャートにおいて、予め定められた可変ノズル開度の変化は閉側(ステップ103から105)から先に実施するようにしたが、もちろん、開側(ステップ108から110)から先に実施するようにしても良い。
Thus, in the specific engine operating state, the variable nozzle opening D can be changed from fully closed (0%) to fully open (100%) without deteriorating the exhaust emission, The fuel consumption rate FC is stored. Accordingly, if the variable nozzle opening D corresponding to the stored minimum value of the fuel consumption rate is set as the variable nozzle opening of the specific engine operation state, the fuel consumption rate in the specific engine operation state is improved. Can do. In the flowchart of FIG. 2, the change of the predetermined variable nozzle opening is performed first from the closed side (
また、この時において、燃料消費率の最小値に対応する可変ノズル開度に対して、スロットル弁開度又はEGR弁開度が、良好な排気エミッションを維持するために変更されている場合には、特定機関運転状態に対して設定された各エンジン制御パラメータの組み合わせにおいて、スロットル弁開度又はEGR弁開度も変更された値へ置き換えられ、こうして、特定機関運転状態において排気エミッションが悪化することはない。ここで、可変ノズル開度の変化に際して、良好な排気エミッションを維持するために、スロットル弁開度又はEGR弁開度を変化させて、気筒内へ供給されるガス中の酸素濃度を維持するようにしたが、例えば、再循環排気ガス量と気筒内へ供給されるガス量(再循環排気ガス量と新気量との合計)との比であるEGR率又は新気量自身が維持されても排気エミッションが悪化することはない。それにより、酸素濃度に代えて、推定又は測定されるEGR率又は新気量が、可変ノズル開度の変化前後で維持されるように、スロットル弁開度又はEGR弁開度を制御するようにしても良い。 At this time, when the throttle valve opening or the EGR valve opening is changed with respect to the variable nozzle opening corresponding to the minimum value of the fuel consumption rate in order to maintain good exhaust emission. In the combination of engine control parameters set for the specific engine operating state, the throttle valve opening or the EGR valve opening is also replaced with the changed value, and thus exhaust emission deteriorates in the specific engine operating state. There is no. Here, in order to maintain good exhaust emission when the variable nozzle opening is changed, the throttle valve opening or the EGR valve opening is changed to maintain the oxygen concentration in the gas supplied into the cylinder. However, for example, the EGR rate that is the ratio of the amount of recirculated exhaust gas and the amount of gas supplied into the cylinder (the sum of the amount of recirculated exhaust gas and the amount of fresh air) or the amount of fresh air itself is maintained. Even exhaust emissions will not deteriorate. Accordingly, the throttle valve opening or the EGR valve opening is controlled so that the estimated or measured EGR rate or fresh air amount is maintained before and after the change of the variable nozzle opening instead of the oxygen concentration. May be.
ところで、燃料消費率FCは、一般的に、図3に示すように、可変ノズル開度Dが開側である時にほぼ一定で小さく、可変ノズル開度Dが所定値を超えて閉側となると、閉側ほど大きくなるように変化する。このような燃料消費率の変化パターンに対して、予め定められた可変ノズル開度が、例えば、図3のD1のように開側であることが分かっているならば、さらに開側には所望の可変ノズル開度は存在しない可能性が高く、図1のステップ108から110の可変ノズル開度をさらに開側とする試験は省略するようにしても良い。また、予め定められた可変ノズル開度が、例えば、図3のD2のように閉側であることが分かっているならば、さらに閉側には所望の可変ノズル開度は存在しない可能性が高く、図1のステップ103から105の可変ノズル開度をさらに閉側とする試験は省略するようにしても良い。
By the way, as shown in FIG. 3, the fuel consumption rate FC is generally substantially constant and small when the variable nozzle opening D is on the open side, and when the variable nozzle opening D exceeds a predetermined value and closes. It changes so as to become larger as the closing side. If it is known that the predetermined variable nozzle opening is on the open side, for example, as shown by D1 in FIG. There is a high possibility that the variable nozzle opening does not exist, and the test for further opening the variable nozzle opening in
また、図2のフローチャートのステップ105及び110において、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率の変化率ΔFC/dを算出するようにすれば、例えば、所定値を超えて閉側である図3のD2が予め定められた可変ノズル開度である場合において、可変ノズル開度をD2からdだけ小さくすると、その前後における燃料消費率の変化量ΔFCは大きくなり、すなわち、算出される燃料消費率の変化率ΔFC/dは比較的大きくなる。
In addition, if the change rate ΔFC / d of the fuel consumption rate with respect to the change in the variable nozzle opening is calculated in
実際的に、可変ノズル開度D2より閉側には、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度は存在せず、それにより、燃料消費率の変化率ΔFC/dが設定値より大きい時には、図1のフローチャートのステップ103から105を繰り返す必要はなく、可変ノズル開度を小さくする側の試験を中止して、適合試験時間を短縮することが好ましい。燃料消費率ではなく燃料消費率相当値が測定される場合において、可変ノズル開度をD2からdだけ小さくした時に、燃料消費率相当値(例えば単位燃料量当りの走行距離)によっては、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率相当値の変化率がマイナス値となることもあり、この場合には、その絶対値が設定値より大きい時に可変ノズル開度を小さくする側の試験を中止するようにすれば良い。
Actually, there is no variable nozzle opening that makes the fuel consumption rate better on the closed side than the variable nozzle opening D2, so that when the fuel consumption rate change rate ΔFC / d is larger than the set value, It is not necessary to repeat
ところで、機関加速時においては、過給圧を高めるために可変ノズル開度は所望開度まで閉じられる。この場合において、新たに設定した可変ノズル開度があまり開側であると、所望開度まで閉じる制御時間が長くなり、可変ノズル式ターボチャージャの応答性が悪化する。それにより、設定される可変ノズル開度は、燃料消費率を良好にする最も閉側の開度として、可変ノズル式ターボチャージャの応答性を高めることが好ましい。すなわち、設定される可変ノズル開度は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度(図3のDS)とすることが好ましい。 By the way, during engine acceleration, the variable nozzle opening is closed to a desired opening in order to increase the supercharging pressure. In this case, if the newly set variable nozzle opening is too open, the control time for closing to the desired opening becomes long, and the responsiveness of the variable nozzle turbocharger deteriorates. Thereby, the set variable nozzle opening is preferably set to the most closed opening for improving the fuel consumption rate, and the responsiveness of the variable nozzle turbocharger is preferably increased. In other words, the set variable nozzle opening is the variable nozzle opening on the direct opening side when the change rate of the fuel consumption rate or the value corresponding to the fuel consumption rate with respect to the change of the variable nozzle opening rapidly deteriorates (DS in FIG. 3). ) Is preferable.
具体的には、可変ノズル開度を閉側に小さくする試験において、連続して測定される燃料消費率をFC1,FC2,FC3とすると、燃料消費率の第一変化率(FC2−FC1)/dと第二変化率(FC3−FC2)/dが算出され、第一変化率が設定値より小さくほぼ0であり、第二変化率が設定値より大きい時には、燃料消費率の変化率が急激に悪化する時であり、この時に、燃料消費率をFC2とする可変ノズル開度が燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定される。 Specifically, in the test for reducing the variable nozzle opening to the closed side, if the fuel consumption rates measured continuously are FC1, FC2, and FC3, the first rate of change in fuel consumption rate (FC2-FC1) / d and the second rate of change (FC3−FC2) / d are calculated, and when the first rate of change is smaller than the set value and almost 0, and the second rate of change is larger than the set value, the rate of change of the fuel consumption rate is abrupt. At this time, the variable nozzle opening at which the fuel consumption rate is FC2 is determined as the variable nozzle opening at which the fuel consumption rate is good.
また、可変ノズル開度を開側に大きくする試験においては、第一変化率(FC2−FC1)/dと第二変化率(FC3−FC2)/dとはマイナス値となることがあり、第一変化率の絶対値が設定値より大きく第二変化率の絶対値が設定値より小さくほぼ0となる時には、燃料消費率の変化率が急激に悪化する時であり、この時に、燃料消費率をFC2とする可変ノズル開度が燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定される。 In the test in which the variable nozzle opening is increased to the open side, the first rate of change (FC2-FC1) / d and the second rate of change (FC3-FC2) / d may be negative values. When the absolute value of the rate of change is larger than the set value and the absolute value of the second rate of change is smaller than the set value and becomes almost zero, the rate of change of the fuel consumption rate suddenly deteriorates. At this time, the fuel consumption rate Is determined as the variable nozzle opening degree that makes the fuel consumption rate good.
可変ノズル開度を閉側へ変化させる試験又は可変ノズルを開側へ変化させる試験の一方において、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度が探索された時に、予め定められた可変ノズル開度と探索された可変ノズル開度との偏差が設定偏差以上であれば、ある程度の可変ノズル開度範囲内での探索が実施されたこととなり、残りの可変ノズル開度範囲内には、探索されるべき所望の可変ノズル開度が存在していないとして、それ以降の一方の試験を中止すると共に、他方の試験も中止するようにして良い。 When the change rate of the fuel consumption rate or the value corresponding to the fuel consumption rate with respect to the change in the variable nozzle opening rate suddenly deteriorates in one of the test for changing the variable nozzle opening degree to the closed side or the test for changing the variable nozzle opening side. If the deviation between the predetermined variable nozzle opening and the searched variable nozzle opening is equal to or larger than the set deviation when the variable nozzle opening on the directly open side is searched, it is within a certain variable nozzle opening range. In the remaining variable nozzle opening range, assuming that there is no desired variable nozzle opening to be searched, one of the subsequent tests is stopped and the other You may also cancel the test.
また、可変ノズル開度を閉側へ変化させる試験又は可変ノズルを開側へ変化させる試験を両方とも実施した結果として、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度がそれぞれに探索されることがある。この場合には、二つの可変ノズル開度に対応する燃料消費率の偏差が設定値より大きいか否かを判断し、これが肯定される場合、すなわち、二つの燃料消費率には比較的大きな差がある時には、燃料消費率を優先して、燃料消費率が小さい方に対応する可変ノズル開度、すなわち、二つの可変ノズル開度の開側の方を選択して、今回の特定機関運転状態における可変ノズル開度をとして設定する。 In addition, as a result of performing both the test for changing the variable nozzle opening to the closed side or the test for changing the variable nozzle to the open side, the change rate of the fuel consumption rate or the value corresponding to the fuel consumption rate with respect to the change of the variable nozzle opening There are cases where the variable nozzle opening degree on the direct opening side when the temperature deteriorates rapidly is respectively searched. In this case, it is determined whether or not the deviation of the fuel consumption rate corresponding to the two variable nozzle openings is larger than the set value, and if this is affirmed, that is, the two fuel consumption rates have a relatively large difference. When there is a fuel consumption rate, give priority to the fuel consumption rate, select the variable nozzle opening corresponding to the smaller fuel consumption rate, that is, the open side of the two variable nozzle openings, and this particular engine operating state Is set as the variable nozzle opening.
一方、二つの可変ノズル開度に対応する燃料消費率の偏差が設定値より小さく、すなわち、二つの燃料消費率にはそれほど差がない時には、二つの可変ノズル開度の閉側の方を選択し、機関加速時の可変ノズル式ターボチャージャの応答性を高めるようにする。 On the other hand, when the deviation of the fuel consumption rate corresponding to the two variable nozzle openings is smaller than the set value, that is, there is not much difference between the two fuel consumption rates, select the closed side of the two variable nozzle openings The response of the variable nozzle turbocharger during engine acceleration is improved.
ところで、可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度には、設計的に最大効率を与える開度、すなわち最大効率開度が設定されている。可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度は、この最大効率開度近傍に位置することが多い。すなわち、予め定められた可変ノズル開度が、最大効率開度より開側である時には、可変ノズル開度を閉側に変化させる試験を先に実施し、また、最大効率開度より閉側である時には、可変ノズル開度を開側に変化させる試験を先に実施することが好ましい。それにより、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度を探索する場合に、早期に所望可変ノズル開度が探索され、それ以降の試験及び他方の試験を中止すれば、適合試験の工数をかなり低減することができる。 By the way, as the variable nozzle opening of the variable nozzle turbocharger, an opening that gives the maximum efficiency in design, that is, the maximum efficiency opening is set. The variable nozzle opening on the direct opening side when the rate of change of the fuel consumption rate or the value corresponding to the fuel consumption rate with respect to the change of the variable nozzle opening rapidly deteriorates is often located in the vicinity of the maximum efficiency opening. That is, when the predetermined variable nozzle opening is on the open side with respect to the maximum efficiency opening, a test for changing the variable nozzle opening to the close side is performed first, and on the close side with respect to the maximum efficiency opening. In some cases, it is preferable to first perform a test for changing the variable nozzle opening to the open side. Therefore, when searching for a variable nozzle opening on the direct opening side when the rate of change of the fuel consumption rate or the value corresponding to the fuel consumption rate with respect to the change of the variable nozzle opening rapidly deteriorates, the desired variable nozzle opening early If the subsequent test and the other test are stopped, the man-hours for the conformance test can be significantly reduced.
前述の実施形態では、特定機関運転状態に関して説明したが、もちろん、他の機関運転状態に関しても同様であり、こうして、全ての機関運転状態のそれぞれにおいて、予め定められた可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする新たに探索された可変ノズル開度を設定し直すことが好ましい。 In the above-described embodiment, the specific engine operation state has been described. Of course, the same applies to the other engine operation states. Thus, in each of the engine operation states, the predetermined variable nozzle opening is set to the fuel variable. It is preferable to reset the newly searched variable nozzle opening to improve the consumption rate.
1 可変ノズル式ターボチャージャ
1a タービン
1b コンプレッサ
1c 可変ノズル
2 吸気系
3 スロットル弁
4 排気系
5 EGR装置
6 EGR弁
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