(57)【要約】【課題】複数の可変過給機を搭載するシステムにおいて、各可変過給機の個体差にかかわらず過給機で同等の性能を呈する可変過給システムの過給圧調整装置を提供する。【解決手段】アクチュエータ１４によって過給圧可変機構１３を駆動して過給圧を調整する複数の可変過給機と、可変過給機ごとに設けられ、ＥＧＲ弁４１の開度を調整して排気還流量を制御するＥＧＲ装置と、各ＥＧＲ弁４１の開度の差分を算出するＥＧＲ開度差分算出手段（＃１２１）と、算出したＥＧＲ開度差分値に基づいて各過給圧可変機構を補正制御して過給圧を一致させる過給圧補正手段（＃１２３）とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータによって過給圧可変機構を駆動して過給圧を調整する複数の可変過給機と、
前記可変過給機ごとに設けられ、ＥＧＲ弁の開度を調整して排気還流量を制御するＥＧＲ装置と、
各ＥＧＲ弁の開度の差分を算出するＥＧＲ開度差分算出手段と、
算出したＥＧＲ開度差分値に基づいて各過給圧可変機構を補正制御して過給圧を一致させる過給圧補正手段と、
を有する可変過給システムの過給圧調整装置。
【請求項２】
前記複数の可変過給機は、ツインターボである、
ことを特徴とする請求項１に記載の可変過給システムの過給圧調整装置。
【請求項３】
前記過給圧補正手段は、ＥＧＲ弁開度差分値が大きいほど、大きく補正する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変過給システムの過給圧調整装置。
【請求項４】
前記過給圧補正手段は、一定の燃料噴射量においてはエンジン回転速度が大きいほど、大きく補正する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の可変過給システムの過給圧調整装置。
【請求項５】
前記過給圧補正手段は、一定のエンジン回転速度においては燃料噴射量が大きいほど、大きく補正する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の可変過給システムの過給圧調整装置。
【請求項６】
前記過給圧補正手段で補正した補正量を学習する補正量学習手段を有する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の可変過給システムの過給圧調整装置。
【請求項７】
前記可変過給機は、過給圧可変機構としてのノズルベーンを有する可変ノズルターボ式過給機である、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の可変過給システムの過給圧調整装置。
【請求項８】
前記可変過給機は、過給圧可変機構としてのウェストゲートバルブを有するウェストゲート式過給機である、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の可変過給システムの過給圧調整装置。
【請求項９】
前記可変過給機は、過給圧可変機構としての排気シャッタバルブを有する排気シャッタ式過給機である、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の可変過給システムの過給圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変過給システムの過給圧調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ制御装置を備えるとともに過給圧を可変に制御できる可変過給機を備えたシステムが知られている。例えば特許文献１では、特別なデバイスを追加することなく過渡運転時を含めたＥＧＲ制御と過給圧制御との安定性、応答性、制御精度を確保できる技術について開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１３２０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような過給機を左右バンクにそれぞれ備えるツインターボシステムでは、バンク毎の経路長や通路管径の差異、部品の精度バラツキや経時劣化等による部品の個体差などの影響で左右バンクで過給圧に差異が生じ、左右バンクのＥＧＲ弁開度が相違することがある。このように左右バンクで相違しては、左右バンクの排出ＮＯｘ量に差異が生じてしまうので、触媒におけるＮＯｘ浄化性能が悪化する可能性がある。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、複数の可変過給機を搭載するシステムにおいて、各可変過給機の個体差にかかわらず過給機で同等の性能を呈する可変過給システムの過給圧調整装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、アクチュエータ（１４）によって過給圧可変機構（１３）を駆動して過給圧を調整する複数の可変過給機（１０）と、前記可変過給機（１０）ごとに設けられ、ＥＧＲ弁（４１）の開度を調整して排気還流量を制御するＥＧＲ装置と、各ＥＧＲ弁（４１）の開度の差分を算出するＥＧＲ開度差分算出手段（ステップＳ１２１／＃１２１）と、算出したＥＧＲ開度差分値に基づいて各過給圧可変機構を補正制御して過給圧を一致させる過給圧補正手段（ステップＳ１２３〜Ｓ１２５／＃１２３）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、各ＥＧＲ弁の開度の差分を算出し、その算出したＥＧＲ開度差分値に基づいて各過給圧可変機構を補正制御して過給圧を一致させる。このようにしたので、複数の可変過給機のそれぞれの過給個体差を補正して、左右バンクで過給圧に差異が生じないようになる。すると左右バンクのＥＧＲ弁開度も一致し、左右バンクの排出ＮＯｘ量も同等になるので、触媒における優れたＮＯｘ浄化性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【０００９】
図１は本発明による可変過給システムの過給圧調整装置の一実施形態を示す図である。
【００１０】
本実施形態では、左右バンクをそれぞれ過給するツインターボのＶ型ディーゼルエンジンに適用する場合を例示して説明する。
【００１１】
可変ターボ１０は、コンプレッサ１１と、タービン１２と、ノズルベーン１３と、アクチュエータ１４と、リフトセンサ１５を有する。
【００１２】
コンプレッサ１１は吸気通路２０に配置される。コンプレッサ１１はタービン１２と同軸に形成される。コンプレッサ１１は、タービン１２の回転にともない、吸気を圧送する。
【００１３】
タービン１２は、排気通路３０に配置され、エンジンの排気によって回転する。
【００１４】
ノズルベーン１３は、アクチュエータ１４によって開閉され、ブースト圧を調整する。アクチュエータ１４の作動量がノズルベーン１３の開閉量であり、この作動量はアクチュエータ１４に設けられたリフトセンサ１５によって検出される。
【００１５】
コンプレッサ１１の配置される吸気通路２０には、エアフローメータ２１と、インタークーラ２２と、コレクタ２３と、過給圧センサ２４とが設けられている。
【００１６】
エアフローメータ２１は、吸気量を検出し、検出信号をコントローラ７０に出力する。
【００１７】
インタークーラ２２は、可変ターボ１０（コンプレッサ１１）によって圧送された空気を冷却する。
【００１８】
コレクタ２３は、吸気を一時的に蓄え、吸気脈動を低減する。コレクタ２３内の圧力は、過給圧センサ２４によって検出され、検出信号がコントローラ７０に出力される。
【００１９】
タービン１２の配置される排気通路３０には、λセンサ３１が設けられている。λセンサ３１は、排気の空気過剰率λを検出する。
【００２０】
排気通路３０からはＥＧＲ通路４０が分岐する。ＥＧＲ通路４０にはＥＧＲ弁４１が設けられている。ＥＧＲ弁４１は、排気通路３０から還流する排気量を調整する。またＥＧＲ弁４１には、開度センサが設けられておりその出力値により実開度が検出される。
【００２１】
エンジンのシリンダ６１には、燃料噴射装置５０から燃料が噴射される。燃料噴射装置５０は、燃料ポンプ５１と、コモンレール５２と、フューエルインジェクタ５３とを備える。
【００２２】
燃料ポンプ５１は、燃料を高圧化してコモンレール５２に供給する。コモンレール５２は、高圧燃料を蓄え、各フューエルインジェクタ５３へ均一に供給する。フューエルインジェクタ５３は、コモンレール５２の燃料をシリンダ６１に噴射する。
【００２３】
以上のような構成において、空気は、吸気通路２０から吸入され、その流量がエアフローメータ２１で測定される。そしてコンプレッサ１１で圧送され、インタークーラ２２で冷却され、コレクタ２３を介して、シリンダ６１に流入する。そしてフューエルインジェクタ５３から噴射された燃料と混合され、燃焼した後、排気通路３０を通流し、ノズルベーン１３で流量が調整されて、タービン１２を回転させ、λセンサ３１で空気過剰率λが検出されて、排出される。なお排気の一部はＥＧＲ通路４０を通ってコレクタ２３に還流される。
【００２４】
可変ターボシステムは、以上のように構成され、運転状態に基づいて算出された目標吸気量になるように、左右バンクのノズルベーン開度を制御するのである。
【００２５】
ところが、左右バンクのノズルベーンに対して同様のデューティ指令値信号を出力しても、図７（Ａ）に示すように、部品の精度バラツキや経時劣化等により、左右のノズルベーン開度に差異が生じることがある。図７（Ａ）では、右バンクターボのノズルベーン開度が大きくなっている。このように一方のノズルベーン開度が大きくなると、ターボ入口排圧は低くなってしまい（図７（Ｂ））、ＥＧＲ弁開度は小さくなってしまう（図７（Ｃ））。このように、左右のノズルベーン開度に差異が生じるとＥＧＲ弁開度にも差異が生じてしまう。そしてこのような状態では、左右バンクの排出ＮＯｘ量に差異が生じてしまうので、触媒におけるＮＯｘ浄化性能が悪化する可能性がある。
【００２６】
そこで本発明では、複数の可変ターボのそれぞれの過給個体差を補正することで、左右バンクの排出ＮＯｘ量のバラツキを防止しようとするものである。具体的には、開度の大きいノズルベーンを閉じるとともに、開度の小さいノズルベーンを開いて、両ノズルベーンの開度を一致させることで、左右バンクの差異をなくす。
【００２７】
以下では具体的な制御について説明する。
【００２８】
図２は本発明による可変過給システムの過給圧調整装置の機能ブロック図である。
【００２９】
可変ターボシステムは、目標吸気量設定手段＃１０１と、目標ノズルベーン開度設定手段＃１０２と、ノズルベーン制御手段＃１０３と、実吸気量検出手段＃１０４と、目標ＥＧＲ弁開度設定手段＃１０５と、ＥＧＲ制御手段＃１０６とを備える。
【００３０】
目標吸気量設定手段＃１０１は、運転状態に基づいて目標吸気量を設定する。
【００３１】
目標ノズルベーン開度設定手段＃１０２は、目標吸気量及び実吸気量に基づいて目標ノズルベーン開度を設定する。またノズルベーン開度の補正量が算出されているときはその補正量を反映させる。
【００３２】
ノズルベーン制御手段＃１０３は、ノズルベーン１３を制御してノズルベーン１３の開度を調整する。このノズルベーン制御手段＃１０３とは具体的にはアクチュエータ１４である。
【００３３】
実吸気量検出手段＃１０４は、実吸気量を検出する。この実吸気量検出手段＃１０４とは、具体的にはエアフローメータ２１である。
【００３４】
目標ＥＧＲ弁開度設定手段＃１０５は、目標吸気量及び実吸気量に基づいて目標ＥＧＲ弁開度を設定する。
【００３５】
ＥＧＲ制御手段＃１０６は、ＥＧＲ弁４１の開度を制御する。
【００３６】
以上の構成は従来の可変ターボシステムと同じである。本発明では、さらにＥＧＲ弁開度差分算出手段＃１２１と、ノズルベーン開度補正手段＃１２３とを備える。
【００３７】
ＥＧＲ弁開度差分算出手段＃１２１は、左右バンクのＥＧＲ弁４１の開度の差分ΔＡegrを算出する。
【００３８】
ノズルベーン開度補正手段＃１２３は、左右バンクのノズルベーン開度の差分ΔＲa_vntに基づいてノズルベーン開度を補正する。
【００３９】
以下では、コントローラ７０の具体的な制御ロジックについて図３のフローチャートに沿って説明する。
【００４０】
コントローラ７０は、一定時間ごと（例えば、１０ｍｓｅｃごと、１クランク回転ごと等）に繰り返し実行する。
【００４１】
ステップＳ１１１において、コントローラ７０は、運転状態に基づいて目標吸気量を設定する。
【００４２】
ステップＳ１１２において、コントローラ７０は、実吸気量を検出する。具体的には、エアフローメータ２１によって実吸気量を検出する。
【００４３】
ステップＳ１１３において、コントローラ７０は、設定した目標吸気量と検出した実吸気量との差分を算出する。
【００４４】
ステップＳ１１４において、コントローラ７０は、その差分値に基づいてノズルベーンの開度(Ｒa_vnt)を設定する。
【００４５】
ステップＳ１１５において、コントローラ７０は、ノズルベーンの開度(Ｒa_vnt)を設定した後の目標吸気量と実吸気量との差分を算出する。
【００４６】
ステップＳ１１６において、コントローラ７０は、左右バンクのＥＧＲ弁開度を検出する。
【００４７】
次に図３のフローチャートに続いて実行するコントローラ７０の制御ロジックについて図４のフローチャートに沿って説明する。
【００４８】
ステップＳ１２１において、コントローラ７０は、左右バンクのＥＧＲ弁の開度の差分ΔＡegrを算出する。
【００４９】
ステップＳ１２２において、コントローラ７０は、ＥＧＲ弁開度差分ΔＡegrが基準開度ConstAegr以上であるか否かを判定する。ＥＧＲ弁開度差分ΔＡegrが基準開度ConstAegr以上であるときはステップＳ１２３以降の処理を行う。なお基準開度ConstAegrは予め実験によって求めておく。
【００５０】
ステップＳ１２３において、コントローラ７０は、図５（Ａ）に示したマップに基づいてノズルベーン開度補正値Ｒa_vntFBを求める。なおこのマップは予め適合実験によって求められている。
【００５１】
ステップＳ１２４において、コントローラ７０は、図５（Ｂ）に示したマップに基づいてノズルベーン開度補正係数Ｋを求める。なおこのマップは予め適合実験によって求められている。
【００５２】
ステップＳ１２５において、コントローラ７０は、ノズルベーン開度Ｒa_vntを算出し、ノズルベーン１３の開度を変更する。具体的には、Ｒa_vnt右(今回)←Ｒa_vnt右(前回)＋K×Ｒa_vntFB、Ｒa_vnt左(今回)←Ｒa_vnt左(前回)＋(K-1)×Ｒa_vntFBの式に基づき算出する。なおこの補正値を学習値として記憶してもよい。そのようにすれば、次回起動時はその学習値に基づいてスムーズに制御することができる。
【００５３】
続いて上述のように制御することでの効果を説明する。
【００５４】
図６（Ａ）の時刻ｔ１以前に示すように、部品の精度バラツキや経時劣化等により、左右のノズルベーン開度に差異が生じることがある。このように左右バンクターボのノズルベーン開度に差異が生じると、左右バンクのＥＧＲ弁開度に影響を及ぼし、左右バンクの排出ＮＯｘ量に差異が生じてしまうので、触媒におけるＮＯｘ浄化性能が悪化する可能性がある。したがって、左右バンクターボのノズルベーン開度を同じにすることが望ましい。図６（Ａ）では、右バンクターボのノズルベーン開度が大きくなっている。そこで上述のように制御することで左右バンクターボのノズルベーン開度を合わせるようにしたのである。
【００５５】
図６（Ａ）に示すように、左右バンクのノズルベーン開度に合わせる制御を時刻ｔ１で開始し、時刻ｔ２で合った場合を考える。この場合には、左バンクのターボ入口排圧が下降するとともに右バンクのターボ入口排圧が上昇し、両排圧が一致する（図６（Ｂ））。また、左バンクのＥＧＲ弁開度が小さくなるとともに右バンクのＥＧＲ弁開度が大きくなって両ＥＧＲ弁開度が一致する（図６（Ｃ））。このように、左右のノズルベーン開度の差異を解消することでＥＧＲ弁開度の差異も解消できるのである。したがって左右バンクの排出ＮＯｘ量を等しくすることができ、触媒における良好なＮＯｘ浄化性能を得ることができるのである。
【００５６】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００５７】
例えば、搭載するターボの数は、２台に限られず、さらに多くのターボを搭載するシステムであってもよい。
【００５８】
またエンジンはディーゼルエンジンに限定されない。
【００５９】
さらに上記実施形態では、左右バンクを有するＶ型エンジンを想定して説明したが、Ｖ型エンジンに限定されるものではない。
【００６０】
さらにまた上記実施形態では、過給圧可変機構としてのノズルベーンを有する可変ノズルターボ式過給機を例示して説明したが、過給圧可変機構としてのウェストゲートバルブを有するウェストゲート式過給機や、過給圧可変機構としての排気シャッタバルブを有する排気シャッタ式過給機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による可変過給システムの過給圧調整装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明による可変過給システムの過給圧調整装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明による可変過給システムの過給圧調整装置の制御フローチャートである。
【図４】図３のフローチャートに続いて実行する制御フローチャートである。
【図５】補正量を求めるためのマップである。
【図６】本発明の効果を説明する図である。
【図７】従来の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  可変ターボ（可変過給機）
１３  ノズルベーン（過給圧可変機構）
１４  アクチュエータ（ノズルベーン制御手段）
４１  ＥＧＲ弁
ステップＳ１２１，＃１２１  ＥＧＲ開度差分算出手段
ステップＳ１２３〜Ｓ１２５，＃１２３  過給圧補正手段
ステップＳ１２５  補正量学習手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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