(57)【要約】【課題】複数の可変ターボを搭載するシステムにおいて、各可変ターボの個体差を学習し、アイドル状態で、同等に過給可能な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】ノズルベーンを開閉してエンジンへの吸気の過給圧を変更する複数の可変ターボと、エンジンがアイドル状態であるか否かを判定するアイドル状態判定手段(S111)と、アイドル時に各ノズルベーンを略同一開度にするノズルベーン開度制御手段(S112)と、そのときの各ノズルベーンの実開度を検出し、実開度の差分ΔＲa_vntを算出するノズルベーン開度差分算出手段(S113)と、算出した差分値ΔＲa_vntに基づいてノズルベーン開度を補正する補正量ΔＲa_vntHOSを算出するノズルベーン開度補正量算出手段(S114)と、ノズルベーン開度補正量ΔＲa_vntHOSに基づいて各ノズルベーンの開度が一致するようにノズルベーン開度を補正するノズルベーン開度補正手段(S115)とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルベーンを開閉してエンジンへの吸気の過給圧を変更する複数の可変ターボと、
前記エンジンがアイドル状態であるか否かを判定するアイドル状態判定手段と、
前記エンジンがアイドル状態であるときに各ノズルベーンを略同一開度にするノズルベーン開度制御手段と、
そのときの各ノズルベーンの実開度を検出するノズルベーン実開度検出手段と、
各ノズルベーンの実開度の差分を算出するノズルベーン開度差分算出手段と、
算出した差分値に基づいてノズルベーン開度を補正する補正量を算出するノズルベーン開度補正量算出手段と、
前記ノズルベーン開度補正量に基づいて各ノズルベーンの開度が一致するようにノズルベーン開度を補正するノズルベーン開度補正手段と、
を有する可変過給システムの過給圧調整装置。
【請求項２】
前記可変ターボ毎に設けられ、排気の一部を還流するＥＧＲ装置と、
前記ＥＧＲ装置に設けられ、開閉して排気還流量を調整するＥＧＲ弁と、
各ＥＧＲ弁の実開度を検出しその差分を算出するＥＧＲ弁開度差分算出手段と、
ＥＧＲ弁開度差分値が基準値よりも小さいときには、前記ノズルベーン開度補正量算出手段で算出したノズルベーン開度補正量を学習値として記憶するノズルベーン開度補正量学習手段と、
を有す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】
前記複数の可変ターボは、ツインターボである、
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】
前記ノズルベーン開度制御手段は、各ノズルベーンを全閉位置に制御する、
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】
前記ノズルベーン開度補正量算出手段は、前記ノズル開度差分値を可変ターボの個数ｎで除した値を補正量として算出する、
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】
前記ノズルベーン開度補正手段は、前記ノズルベーン開度補正量を、複数のノズルベーンのうち開度の小さいノズルベーンの開度に加算してそのノズルベーンを開く、
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。
【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】
左右バンク毎に過給機を備えるとともにＥＧＲ装置を有し、過給圧を制御するシステムが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２０３５４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設けるツインターボシステムでは、部品の精度バラツキや経時劣化等により、左右バンクに供給する吸気量に差異が生じることがある。このように左右バンクの吸気量に差異が生じては、バンク毎のＮＯｘ排出量が異なることとなり、触媒による排気浄化性能が発揮できず、排気浄化性能が悪化する。また、エンジン回転のバラツキによる振動が発生したり、トルク変動を引き起こすおそれがある。そこで、左右バンクの吸気量を同じにすることが望ましい。
【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、複数の可変ターボを搭載するシステムにおいて、各可変ターボの個体差を学習し、アイドル状態で、できる限り同等の過給が可能な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、ノズルベーン（１３）を開閉してエンジンへの吸気の過給圧を変更する複数の可変ターボ（１０）と、前記エンジンがアイドル状態であるか否かを判定するアイドル状態判定手段（ステップＳ１１１）と、前記エンジンがアイドル状態であるときに各ノズルベーン（１３）を略同一開度にするノズルベーン開度制御手段（ステップＳ１１２）と、そのときの各ノズルベーン（１３）の実開度を検出するノズルベーン実開度検出手段（１５）と、各ノズルベーン（１３）の実開度の差分ΔＲa_vntを算出するノズルベーン開度差分算出手段（Ｓ１１３）と、算出した差分値ΔＲa_vntに基づいてノズルベーン開度を補正する補正量ΔＲa_vntHOSを算出するノズルベーン開度補正量算出手段（ステップＳ１１４）と、前記ノズルベーン開度補正量ΔＲa_vntHOSに基づいて各ノズルベーンの開度が一致するようにノズルベーン開度を補正するノズルベーン開度補正手段（ステップＳ１１５）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、アイドル状態であるときに各ノズルベーンを略同一開度にし、そのときの各ノズルベーンの実開度の差分ΔＲa_vntを算出する。そして開度が異なるときには、開度差分値ΔＲa_vntに基づいてノズルベーン開度を補正するようにした。このようにしたので、アイドル状態において吸気量を同等にすることができエンジン回転のバラツキによる振動等の発生を抑えることができ、また、バンク毎のＮＯｘ排出量も同じになるので、触媒による排気浄化を効果的に行うことができるのである。
【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、運転条件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及びＥＧＲ弁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６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６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。このようにノズルベーン開度が大きくなると（図７（Ａ））、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、バンク毎のＮＯｘ排出量が異なることとなり、排気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、バンク毎のＮＯｘ排出量を同じにしようとするものである。具体的には、開度の小さいノズルベーンを開いて、開度の大きいノズルベーンの開度に合わせることで左右のノズルベーン開度を一致させることで、左右バンクの排気ガス成分の差異をなくす。
【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、ノズルベーン開度制御手段＃１０３と、ノズルベーン開度検出手段＃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学習されているときはその学習値を反映させる。
【００３２】
ノズルベーン開度制御手段＃１０３は、ノズルベーン１３の開度を制御する。このノズルベーン開度制御手段＃１０３とは具体的にはアクチュエータ１４である。
【００３３】
ノズルベーン開度検出手段＃１０４は、ノズルベーン１３の開度を検出する。ノズルベーン開度検出手段＃１０４は、アクチュエータ１４に設けられたリフトセンサ１５である。
【００３４】
目標ＥＧＲ弁開度設定手段＃１０５は、目標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、さらにノズルベーン開度差分算出手段＃１１３と、ノズルベーン開度補正量算出手段＃１１４と、ＥＧＲ弁開度差分算出手段＃１１６と、ノズルベーン開度補正量学習手段＃１１８とを備える。
【００３７】
ＥＧＲ弁開度差分算出手段＃１１６は、左右バンクのＥＧＲ弁４１の開度の差分ΔＡegrを算出する。
【００３８】
ノズルベーン開度差分算出手段＃１１３は、左右バンクのノズルベーン開度の差分ΔＲa_vntを算出する。
【００３９】
ノズルベーン開度補正量算出手段＃１１４は、左右バンクのノズルベーン開度の差分ΔＲa_vntに基づいて補正量ΔＲa_vntHOSを算出する。
【００４０】
ノズルベーン開度補正量学習手段＃１１８は、ＥＧＲ弁開度差分ΔＡegrが基準開度ConstAegrよりも小さいときに補正量ΔＲa_vntHOSを初期補正量として学習する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
ステップＳ１１１において、コントローラ７０は、アイドル状態であるか否かを判定する。アイドル状態でないときは処理を行わず、アイドル状態であるときにのみステップＳ１１２以降の処理を行う。なおこの判定は、例えばエンジン回転速度及びアクセルペダル踏込量が所定値以下であるときにアイドル状態であると判定する。
【００４４】
ステップＳ１１２において、コントローラ７０は、左右バンクの可変ターボのノズルベーンを最閉位置に設定する。
【００４５】
ステップＳ１１３において、コントローラ７０は、左右バンクの可変ターボのノズルベーン開度の差分ΔＲa_vntを算出する。
【００４６】
ステップＳ１１４において、コントローラ７０は、左右バンクのノズルベーン開度の差分ΔＲa_vntに基づいて補正量ΔＲa_vntHOS(=ΔＲa_vnt／ｎ)を算出する。なおｎは可変ターボの個数である。本実施形態では、可変ターボは左右バンク毎に設けられているのでｎ＝２である。
【００４７】
ステップＳ１１５において、コントローラ７０は、左右バンクのノズルベーン開度のうち小さい方のノズルベーン開度に補正量ΔＲa_vntHOSを加算してノズルベーンを開く。
【００４８】
ステップＳ１１６において、コントローラ７０は、左右バンクのＥＧＲ弁開度の差分ΔＡegrを算出する。
【００４９】
ステップＳ１１７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よりも小さいか否かを判定する。小さいときにはステップＳ１１８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Ｓ１１８において、コントローラ７０は、補正量ΔＲa_vntHOSを初期補正量として学習する。
【００５１】
続いて上述のように制御することでの効果を説明する。
【００５２】
図４（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。このように左右バンクのノズルベーン開度に差異が生じては、バンク毎のＮＯｘ排出量が異なることから、排気浄化性能が悪化したり、吸気量に差異が生じエンジン回転のバラツキによる振動が発生する可能性がある。したがって、左右バンクの吸気量を同じにすることが望ましい。特にエンジン回転速度の低いアイドル状態では影響が大きく、騒音や排気浄化性能が悪化するおそれがある。図４（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図４（Ｂ）に示すように左バンクターボのノズルベーン開度を右バンクターボのノズルベーン開度に合わせるようにしたのである。そして開度の小さいノズルベーン開度を、開度の大きいノズルベーン開度に一気に合わせては、オーバシュートしハンチングを生じる可能性があるので、ノズルベーン開度の差分ΔＲa_vntを可変ターボの数量ｎで除したものを補正量ΔＲa_vntHOSとした。そしてこの補正量ΔＲa_vntHOSで補正したときにＥＧＲ弁の開度の差分ΔＡegrが基準開度ConstAegrよりも小さいときには、補正量ΔＲa_vntHOSが妥当な値であると判定し、その補正量ΔＲa_vntHOSを学習値として記憶するようにしたのである。しかし左右バンクのノズルベーン開度を合わせているにもかかわらず、ＥＧＲ弁の開度の差分ΔＡegrが基準開度ConstAegr以上であるときは、システムに何らかの異常がある可能性が高い。したがってこのときは学習値としての記憶は行わないようにしたのである。
【００５３】
図５（Ａ）に示すように、左バンクターボのノズルベーン開度を右バンクターボ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も低くなり（図５（Ｂ））、ＥＧＲ弁開度も小さくなって右バンクのＥＧＲ弁開度に一致する（図５（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。したがって左右バンクの吸気量を等しくすることができ、バンク毎のＮＯｘ排出量も同じになることから、触媒による排気浄化を効果的に行うことができるとともに、エンジン回転のバラツキによる振動を防止するのである。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
またエンジンはディーゼルエンジンに限定されない。
【００５７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【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】本発明の効果を説明する図である。
【図５】本発明の効果を説明する図である。
【図６】従来の問題点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】
【００５９】
１０  可変ターボ
１１  コンプレッサ
１２  タービン
１３  ノズルベーン
１４  アクチュエータ（ノズルベーン開度制御手段）
１５  リフトセンサ（ノズルベーン実開度検出手段）
４１  ＥＧＲ弁
ステップＳ１１１  アイドル状態判定手段
ステップＳ１１２  ノズルベーン開度制御手段
ステップＳ１１３，＃１１３  ノズルベーン開度差分算出手段
ステップＳ１１４，＃１１４  ノズルベーン開度補正量算出手段
ステップＳ１１５  ノズルベーン開度補正手段
ステップＳ１１６，＃１１６  ＥＧＲ弁開度差分算出手段
ステップＳ１１８，＃１１８  ノズルベーン開度補正量学習手段
【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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