JP4204420B2 - 可変容量型ターボチャージャの制御装置 - Google Patents
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Description
請求項1記載の発明は、内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段の上流側であって且つタービンホイールの上流側の排気ガスの流路面積を制御することで過給圧を調整する可変容量型ターボチャージャの制御装置において、前記浄化手段のつまり状態に応じて前記流路面積の縮小制御量の下限値を設定し、前記縮小制御量が前記下限値を下回るときに、当該縮小制御量を前記下限値と等しくすることでこれを制限する制限手段を備えることをその要旨とする。
この点、上記構成によれば、縮小制御量に対する制限の設定態様を当該機関の運転状態に応じて可変とすることで、上記制限をより適切に設定することができるようになる。
この点、上記構成では、浄化手段の上流側と下流側との差圧を吸入空気量で除算することで定量化することで、こうした実情を反映しつつ浄化手段のつまり状態をより適切に定量化することができるようになる。
このため、上記構成によれば、請求項1〜9のいずれか1項に記載の発明の作用効果を好適に奏することができる。
以下、本発明にかかる可変容量型ターボチャージャの制御装置を、ディーゼルエンジンに設けられる可変ノズル型ターボチャージャの制御装置に適用した第1の実施形態について説明する。
上記排気フィルタ32の上流側と下流側には差圧センサ36の配管がそれぞれ設けられている。そして、差圧センサ36による排気フィルタ32の上下流での差圧の検出に基づき、排気フィルタ32内部の目詰まりを把握するようにしている。
可変ノズル型ターボチャージャVNTは、排気通路22を流れる排気ガスによって回転するタービンホイール60と、吸気通路10に配置され、かつロータシャフト62を介してタービンホイール60に一体回転可能に連結されたコンプレッサホイール64とを備えている。可変ノズル型ターボチャージャVNTでは、タービンホイール60に排気ガスが吹付けられて同タービンホイール60が回転する。この回転は、ロータシャフト62を介してコンプレッサホイール64に伝達される。その結果、ディーゼルエンジン2では、ピストンの移動にともなって燃焼室4内に発生する負圧によって空気が燃焼室4に送り込まれるだけでなく、その空気が可変ノズル型ターボチャージャVNTのコンプレッサホイール64の回転によって強制的に燃焼室4に送り込まれる(過給される)。このようにして、燃焼室4への空気の充填効率が高められる。
図2(a)は可変ノズル機構71の側断面構造を、図2(b)は可変ノズル機構71の正面構造を示している。図2(a)に示されるように、可変ノズル機構71はリング形状をしたノズルバックプレート72を備えている。このノズルバックプレート72には、複数の軸73がノズルバックプレート72の円心を中心とした等角度ごとに設けられている。これらの軸73は、ノズルバックプレート72をその厚さ方向に貫通して回動可能に支持されている。また、これら軸73の一端(図2(a)中の左側端)には、ノズルベーン74が固定されている。また、軸73の他端には、同軸と直交してノズルバックプレート72外縁方向に延びる開閉レバー75が設けられている。この開閉レバー75の先端は、二股に分岐した一対の狭持部75aが形成されている。
ECU(電子制御ユニット)80は、CPU、ROM、RAM等を備えたディジタルコンピュータと、各装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。そしてECU80は、上記差圧センサ36やスロットル開度センサ16、吸気圧センサ18、吸気量センサ19をはじめ、ディーゼルエンジン2のクランク軸の回転速度を検出する回転速度センサ82やアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサ84等、様々なセンサの検出信号を読み込んでいる。
図3に、上記可変ノズル型ターボチャージャVNTを制御するに際して設定される目標過給圧APの算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、上記ECU80によって所定の周期で繰り返し実行されるものである。
図5は、本実施形態にかかる積分項の算出の処理手順を示すフローチャートである。この一連の処理は所定周期で繰り返し実行される。
なお、上記ステップ330において積分項Iが下限ガード値DG以上であると判断されたときや、ステップ320、340の処理が終了したときにはこの一連の処理を一旦終了する。
この一連の処理においては、まずステップ400で上記差圧センサ36の検出値ΔP(n)を読み込む。また、ステップ410で上記吸気量センサ19によって検出される吸入空気量G(n)を読み込む。続くステップ420では、排気フィルタ32のつまり状態を定量化したものである「つまり状態量RQ(n)」を算出する。このつまり状態量RQ(n)は、基本的には上記差圧センサ36の検出値ΔP(n)を上記吸入空気量で除算したものである。これは、排気フィルタ32のつまり状態が一定であっても、上記検出値ΔP(n)は、ディーゼルエンジン2の排気通路22に排出される排気ガス量に応じて変化することを反映し、つまり状態をより適切に定量化するために行うものである。
こうした態様にて積分項Iに起因したノズルベーン74の開度の縮小制御量を制限することで、ノズルベーン74の開度が過度に縮小制御されることを回避することができるようになる。しかも積分項Iに起因したノズルベーン74の開度の縮小制御量のみを制限するために、可変ノズル型ターボチャージャVNTの制御にかかる適合については、基本的に排気フィルタ32のつまり状態を考慮せずに行うことができる。したがって、例えば排気フィルタ32を有しない可変ノズル型ターボチャージャVNTの制御にかかる適合値を既に取得している場合、基本的にはこれを流用しつつ積分項Iの下限ガード値DGのみを変更するようにすることもできる。
(1)排気フィルタ32のつまり状態に応じて積分項Iの下限値を制限するようにしたことで、積分項Iに起因したノズルベーン74の開度の過度の縮小制御を回避することができる。
以下、本発明にかかる可変容量型ターボチャージャの制御装置を、ディーゼルエンジンに設けられる可変ノズル型ターボチャージャの制御装置に適用した第2の実施形態について、上記第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
この一連の処理では、まずステップ500において先の図3のステップ100と同様にして目標過給圧APを算出する。続くステップ510では、上記ステップ500において算出した目標過給圧APに過給圧補正項BPAP(RQ)を乗算することで目標過給圧APを補正する。ちなみに、この過給圧補正項BPAP(RQ)は、先の図6に示した処理と同様の処理によって算出されるつまり状態量RQに基づいて設定されるものである。また、この過給圧補正項BPAP(RQ)は、つまりの度合いが大きいほど小さな値に設定されている。換言すれば、つまりの度合いが大きいほど目標過給圧APの値が大きくなることを制限するような値に設定されている。
なお、こうして算出された目標過給圧APに実過給圧を一致させるような制御を先の図4に示す手順にて行う。ただし、この際、積分項Iの算出にかかる処理としては、先の図5に示す処理のうち下限ガード値DGを背圧項BPや背圧補正項RTにて補正する処理は行わない。
(4)目標過給圧APの値を上記つまり状態量RQに基づいて制限することで、ノズルベーン74の開度が過度に縮小制御されることを回避することができるようになる。
以下、本発明にかかる可変容量型ターボチャージャの制御装置を、ディーゼルエンジンに設けられる可変ノズル型ターボチャージャの制御装置に適用した第3の実施形態について、上記第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図8に、本実施形態にかかるノズルベーン74の開度FVNの算出にかかる処理手順を示す。この処理は、上記ECU80によって所定の周期で繰り返し実行される。
続くステップ610においては上記つまり状態量RQに基づいて上記ベース値BVNを補正する処理を行う。すなわち、ステップ600において算出したベース値BVNにベース補正項BPVNを乗算したものを新たなベース値BVNとする。
(ア)ディーゼルエンジンの信頼性を確保すべくベース値BVNを補正する場合。
この場合、排気フィルタ32のつまりの度合いが大きいほどベース補正項BPVNが小さくなるようにする。換言すれば、排気フィルタ32のつまりの度合いが大きいほどベース値BVNが小さくなるようにする。
(イ)排気フィルタ32のつまり度合いの上昇に伴う目標過給圧に対する実過給圧の追従性の低下を補償する場合。
こうしてベース値の補正がなされると、ステップ620〜670において先の図4のステップ210〜260と同様の処理を行う。
(5)排気フィルタ32のつまりの度合いに応じてベース値BVNを補正することで、排気フィルタ32のつまりの度合いを考慮してノズルベーン74の開度をより適切に制御することができるようになる。
なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施してもよい。
・内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段としては、上記排気フィルタ32に限らない。
・実際の過給圧と目標とする過給圧との乖離度に基づいて算出されるフィードバック補正量についての流路面積の縮小制御量を制限するものとしては、上記第1の実施形態で例示したものに限らない。例えば比例項P等にかかる縮小制御量を制限してもよい。
・浄化手段のつまり状態を、浄化手段の上流側と下流側との差圧を吸入空気量で除算することで定量化する手法としては、上記つまり状態量RQを用いるものに限らない。例えば上記差圧に対する除算値である吸入空気量は、例えばサージタンク8の下流側の気体の流量に基づいて算出される値としてもよい。
Claims (10)
- 内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段の上流側であって且つタービンホイールの上流側の排気ガスの流路面積を制御することで過給圧を調整する可変容量型ターボチャージャの制御装置において、
前記浄化手段のつまり状態に応じて前記流路面積の縮小制御量の下限値を設定し、前記縮小制御量が前記下限値を下回るときに、当該縮小制御量を前記下限値と等しくすることでこれを制限する制限手段を備える
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの制御装置。 - 請求項1記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置において、
当該制御装置は、実際の過給圧を目標とする過給圧とすべく前記流路面積をフィードバック制御するものであり、
前記制限手段は、前記実際の過給圧と前記目標とする過給圧との乖離度に基づいて算出されるフィードバック補正量についての前記流路面積の縮小制御量を制限するものである
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの制御装置。 - 前記フィードバック制御は、積分制御を含むものであり、
前記制限する縮小制御量は、前記積分制御にかかる縮小制御量である
請求項2記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。 - 請求項1記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置において、
当該制御装置は、実際の過給圧を目標とする過給圧とすべく前記流路面積をフィードバック制御するものであり、
前記制限手段は、前記目標とする過給圧の設定態様を前記浄化手段のつまり状態に応じて制限することで前記流路面積の縮小制御量を制限するものである
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの制御装置。 - 前記縮小制御量に対する制限の設定態様を当該機関の運転状態に応じて可変とする
請求項1〜4のいずれか1項に記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。 - 実際の過給圧を目標とする過給圧とすべく、内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段の上流側であって且つタービンホイールの上流側の排気ガスの流路面積を制御する可変容量型ターボチャージャの制御装置において、
前記浄化手段のつまりの度合いの上昇に伴う前記目標とする過給圧に対する前記実際の過給圧の追従性の低下を補償する補償手段を備える
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの制御装置。 - 前記補償手段は、前記浄化手段のつまり状態に応じて前記流路面積の制御態様を変更する
請求項6記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。 - 請求項6記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置において、
当該制御装置は、実際の過給圧を目標とする過給圧とすべく前記流路面積をフィードバック制御するものであり、
前記補償手段は、前記浄化手段のつまり状態に応じて前記目標とする過給圧の設定態様を変更する
ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの制御装置。 - 前記浄化手段のつまり状態は、前記浄化手段の上流側と下流側との差圧を吸入空気量で除算することで定量化される
請求項1〜8のいずれか1項に記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。 - 前記浄化手段は、前記排気ガスに含まれる微粒子を捕捉するフィルタを備える
請求項1〜9のいずれか1項に記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。
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