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JP6513440B2 - Controller of variable displacement turbocharger - Google Patents

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JP6513440B2
JP6513440B2 JP2015056228A JP2015056228A JP6513440B2 JP 6513440 B2 JP6513440 B2 JP 6513440B2 JP 2015056228 A JP2015056228 A JP 2015056228A JP 2015056228 A JP2015056228 A JP 2015056228A JP 6513440 B2 JP6513440 B2 JP 6513440B2
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Description

本発明は、可変容量型ターボチャージャーの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device of a variable displacement turbocharger.

従来から、NOxの低減や燃費の向上を図るために、エンジンの排気側から吸気側へ排気ガスの一部を還流させる排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が知られている。EGRが実行されるうえでは、吸気側の圧力よりも排気側の圧力が高い状態に維持されていることが必要とされる。そのため、例えば特許文献1では、可変容量型ターボチャージャーを備えたエンジンにおいて、吸気側の圧力が排気側の圧力よりも高くなりやすい高負荷状態においてもEGRが可能となるように可変ノズルの開度が制御される技術が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, Exhaust Gas Recirculation (EGR) is known in which part of exhaust gas is recirculated from the exhaust side to the intake side of an engine in order to reduce NOx and improve fuel consumption. In order to perform EGR, it is required that the pressure on the exhaust side be maintained higher than the pressure on the intake side. Therefore, for example, in Patent Document 1, the opening degree of the variable nozzle allows EGR even in a high load state in which the pressure on the intake side tends to be higher than the pressure on the exhaust side in an engine equipped with a variable displacement turbocharger. Is disclosed.

特開2002−332879号公報JP 2002-332879 A

ところで、運転者からのトルク要求量が急激に低下すると燃料噴射量も急激に減少する。このとき、燃料噴射量の減少にともなって排気圧力が低下する一方、慣性によってターボチャージャーの高回転状態が維持されることで吸気側の圧力が高い状態に維持される。そのため、吸気側の圧力と排気側の圧力との差圧が小さくなり、EGR弁を全開状態に制御したとしても目標とする量のEGRガスを導入できなくなるおそれがあった。   By the way, when the torque request amount from the driver falls sharply, the fuel injection amount also falls sharply. At this time, the exhaust pressure decreases with the decrease of the fuel injection amount, while the high rotation state of the turbocharger is maintained by inertia, so that the pressure on the intake side is maintained at a high state. Therefore, the differential pressure between the pressure on the intake side and the pressure on the exhaust side decreases, and there is a possibility that the target amount of EGR gas can not be introduced even if the EGR valve is controlled to the fully open state.

本発明は、吸気側と排気側との間においてEGRガスの導入に必要な差圧を確保することを可能にした可変容量型ターボチャージャーの制御装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a control device of a variable displacement turbocharger capable of securing a differential pressure necessary for introducing EGR gas between an intake side and an exhaust side.

上記課題を解決する可変容量型ターボチャージャーの制御装置は、目標EGR量をEGR弁の最大開口面積で除算することで前記EGR弁におけるEGRガスの単位流量を演算する単位流量演算部と、前記EGRガスと吸入空気とが混合した作動ガスの圧力であるブースト圧、および、前記EGR弁に流入するEGRガスの温度であるEGR温度ごとに二次係数を規定した二次係数データから前記二次係数を選択する二次係数選択部と、前記EGR温度ごとに一次係数を規定した一次係数データから前記一次係数を選択する一次係数選択部と、前記単位流量をx、前記二次係数をa、前記一次係数をb、前記EGR弁にて必要な最小差圧をyとするとき、演算式y=ax+bxにしたがって前記最小差圧を演算する最小差圧演算部と、前記EGR弁にて前記最小差圧が生じるようにターボチャージャーに流入する排気ガスの目標圧力を設定する目標圧力設定部と、前記目標圧力に応じて前記ターボチャージャーの可変ノズルの開度を制御する制御部とを備える。 A controller of a variable displacement turbocharger that solves the above problems includes a unit flow rate calculation unit that calculates a unit flow rate of EGR gas in the EGR valve by dividing a target EGR amount by the maximum opening area of the EGR valve; The boost coefficient, which is the pressure of the working gas in which the gas and the intake air are mixed, and the second-order coefficient from the second-order coefficient data that defines the second-order coefficient for each EGR temperature, which is the temperature of the EGR gas flowing into the EGR valve And a primary coefficient selection unit for selecting the primary coefficient from primary coefficient data that defines the primary coefficient for each EGR temperature, the unit flow rate x, the secondary coefficient a, and the primary factor b, when the minimum differential pressure between y required by the EGR valve, the minimum pressure difference calculating unit for calculating the minimum differential pressure in accordance with an arithmetic expression y = ax 2 + bx, before A target pressure setting unit that sets a target pressure of exhaust gas flowing into the turbocharger so that the minimum differential pressure is generated by the EGR valve, and a control that controls the opening degree of the variable nozzle of the turbocharger according to the target pressure And a unit.

上記構成では、圧縮性流体の理論式に対して、ブースト圧、EGR温度、最大開口面積、および、EGR弁の流入するEGRガスの圧力であるEGR圧力を設定することにより得られるシミュレーションの結果を多項式近似した演算式y=ax+bx、ならびに、該シミュレーションの結果から得られる上記演算式の二次係数および一次係数を用いる。上記構成によれば、EGR弁が最大開口面積であっても目標EGR量のEGRガスが流れるように目標圧力が設定される。これにより、吸気側の圧力と排気側の圧力との間においてEGRガスの導入に必要な差圧を確保することが可能である。 In the above configuration, simulation results obtained by setting the boost pressure, the EGR temperature, the maximum opening area, and the EGR pressure that is the pressure of the EGR gas flowing into the EGR valve to the theoretical formula of the compressible fluid are obtained. The polynomial approximation of the equation y = ax 2 + bx, and the quadratic coefficient and the primary coefficient of the equation obtained from the simulation result are used. According to the above configuration, the target pressure is set such that the EGR gas having the target EGR amount flows even if the EGR valve has the maximum opening area. Thereby, it is possible to secure the differential pressure necessary for introducing the EGR gas between the pressure on the intake side and the pressure on the exhaust side.

上記可変容量型ターボチャージャーの制御装置において、前記二次係数は、前記EGR温度が同じであれば前記ブースト圧が低いほど値が大きい。
上記シミュレーションにおいてEGR圧力は、ブースト圧に最小差圧を加算した値である。そのため、ブースト圧が小さいほどEGR弁に流入するEGRガスの密度が小さくなる。上記構成によれば、EGRガスの密度が小さいときほど値の大きな二次係数が選択される。これにより、最小差圧に対して影響力の大きい二次係数をEGRガスの密度に応じて選択することができる。
In the control device of the variable displacement turbocharger, the secondary coefficient has a larger value as the boost pressure is lower if the EGR temperature is the same.
In the above simulation, the EGR pressure is a value obtained by adding the minimum differential pressure to the boost pressure. Therefore, the density of the EGR gas flowing into the EGR valve decreases as the boost pressure decreases. According to the above configuration, as the density of the EGR gas is smaller, a second-order coefficient having a larger value is selected. In this way, it is possible to select a secondary coefficient that has a large impact on the minimum differential pressure according to the density of the EGR gas.

上記可変容量型ターボチャージャーの制御装置において、前記二次係数は、前記ブースト圧が同じであれば前記EGR温度が高いほど値が大きい。
EGRガスは、EGR温度が高いほど密度が小さくなる。上記構成によれば、EGRガスの密度が小さいときほど値の大きな二次係数が選択される。これにより、最小差圧に対して影響力の大きい二次係数をEGRガスの密度に応じて選択することができる。
In the control device of the variable displacement turbocharger, the secondary coefficient has a larger value as the EGR temperature is higher if the boost pressure is the same.
EGR gas density becomes smaller as the EGR temperature is higher. According to the above configuration, as the density of the EGR gas is smaller, a second-order coefficient having a larger value is selected. In this way, it is possible to select a secondary coefficient that has a large impact on the minimum differential pressure according to the density of the EGR gas.

上記可変容量型ターボチャージャーの制御装置において、前記EGR温度が低いほど前記一次係数が小さい。そのため、EGRガスの密度に応じて一次係数が選択される。
上記可変容量型ターボチャージャーの制御装置は、エンジン回転数および燃料噴射量ごとに基本膨張比を規定した基本膨張比データから前記基本膨張比を選択する基本膨張比選択部と、タービンの出口における排気ガスの圧力である出口圧力を演算する出口圧力演算部と、前記基本膨張比と前記出口圧力との乗算により基本目標圧力を演算する基本目標圧力演算部と、前記EGR弁に流入する前記EGRガスの圧力損失を演算する圧力損失演算部と、前記ブースト圧、前記最小差圧、および、前記圧力損失を加算することにより必要目標圧力を演算する必要目標圧力演算部とをさらに備え、前記目標圧力設定部は、前記基本目標圧力および前記必要目標圧力の最大値を前記目標圧力に設定することが好ましい。
In the controller of the variable displacement turbocharger, the lower the EGR temperature, the smaller the primary coefficient. Therefore, the primary coefficient is selected according to the density of the EGR gas.
The control device of the variable displacement turbocharger includes a basic expansion ratio selection unit that selects the basic expansion ratio from basic expansion ratio data that defines a basic expansion ratio for each engine speed and fuel injection amount, and exhaust at the outlet of the turbine An outlet pressure calculator for calculating an outlet pressure which is a gas pressure, a basic target pressure calculator for calculating a basic target pressure by multiplying the basic expansion ratio by the outlet pressure, and the EGR gas flowing into the EGR valve A pressure loss calculation unit for calculating the pressure loss of the pressure drop, and a required target pressure calculation unit for calculating the required target pressure by adding the boost pressure, the minimum differential pressure, and the pressure loss; Preferably, the setting unit sets the maximum value of the basic target pressure and the required target pressure as the target pressure.

上記構成によれば、基本目標圧力が必要目標圧力よりも低いときには必要目標圧力が目標圧力に設定されることで、EGRガスの導入に必要な差圧が確保される。一方、必要目標圧力が基本目標圧力よりも低いときには基本目標圧力が目標圧力に設定されることで、EGRガスの導入に必要な差圧を確保しつつ、エンジンの運転状態に適した膨張比でターボチャージャーを駆動することができる。   According to the above configuration, when the basic target pressure is lower than the required target pressure, the required target pressure is set to the target pressure, whereby the differential pressure necessary for introducing the EGR gas is secured. On the other hand, when the required target pressure is lower than the basic target pressure, the basic target pressure is set to the target pressure, so that the differential pressure necessary for introducing the EGR gas is ensured and the expansion ratio suitable for the operating state of the engine It can drive a turbocharger.

可変容量型ターボチャージャーの制御装置の一実施形態が搭載されるエンジンシステムの概略構成を示す概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram which shows schematic structure of the engine system by which one Embodiment of the control apparatus of a variable displacement turbocharger is mounted. 可変容量型ターボチャージャーの制御装置の構成の一例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a control device of a variable displacement turbocharger. 演算部が行う演算の一部を示す演算ブロック図。FIG. 5 is an operation block diagram showing a part of the operation performed by the operation unit. 基本膨張比データの一例を模式的に示すグラフ。The graph which shows an example of basic expansion ratio data typically. シミュレーションの結果の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the result of simulation. 二次係数データの一例を模式的に示すグラフ。The graph which shows an example of secondary coefficient data typically. 一次係数データの一例を模式的に示すグラフ。The graph which shows an example of primary coefficient data typically. 変形例の構成を模式的に示す平面図。The top view which shows the structure of a modification typically.

図1〜図7を参照して、可変容量型ターボチャージャーの制御装置を具体化した一実施形態について説明する。まず、可変容量型ターボチャージャーが搭載されるエンジンシステムの全体構成について、図1を参照して説明する。   An embodiment embodying a control device for a variable displacement turbocharger will be described with reference to FIGS. 1 to 7. First, an overall configuration of an engine system in which a variable displacement turbocharger is mounted will be described with reference to FIG.

図1に示すように、エンジンシステムは、ディーゼルエンジン10(以下、エンジン10という。)を備える。エンジン10のシリンダーブロック11には、一列に並んだ4つのシリンダー12が形成されている。各シリンダー12には、インジェクター13から燃料が噴射される。シリンダーブロック11には、各シリンダー12に吸入空気を供給するためのインテークマニホールド14と、各シリンダー12からの排気ガスが流入するエキゾーストマニホールド15とが接続されている。   As shown in FIG. 1, the engine system includes a diesel engine 10 (hereinafter referred to as the engine 10). The cylinder block 11 of the engine 10 is formed with four cylinders 12 arranged in a line. Fuel is injected from the injectors 13 into the respective cylinders 12. The cylinder block 11 is connected to an intake manifold 14 for supplying intake air to each cylinder 12 and an exhaust manifold 15 into which exhaust gas from each cylinder 12 flows.

インテークマニホールド14に接続される吸気通路16には、上流側から順に、図示されないエアクリーナー、ターボチャージャー17を構成するコンプレッサー18、インタークーラー19が設けられている。エキゾーストマニホールド15に接続される排気通路20には、コンプレッサー18に連結軸21を介して連結され、ターボチャージャー17を構成するタービン22が設けられている。   In the intake passage 16 connected to the intake manifold 14, an air cleaner (not shown), a compressor 18 constituting a turbocharger 17, and an intercooler 19 are provided in this order from the upstream side. The exhaust passage 20 connected to the exhaust manifold 15 is provided with a turbine 22 connected to the compressor 18 via a connecting shaft 21 and constituting a turbocharger 17.

エンジンシステムは、エキゾーストマニホールド15と吸気通路16とを接続するEGR通路25を備える。EGR通路25には、EGRクーラー26が設けられ、EGRクーラー26における吸気通路16側には、EGR通路25の流路断面積を変更可能なEGR弁27が設けられている。EGR弁27が開状態にあるとき、吸気通路16には、EGR通路25を通じて排気ガスの一部がEGRガスとして導入され、シリンダー12には、排気ガスと吸入空気との混合気体である作動ガスが供給される。   The engine system includes an EGR passage 25 connecting the exhaust manifold 15 and the intake passage 16. An EGR cooler 26 is provided in the EGR passage 25, and an EGR valve 27 capable of changing the flow passage cross-sectional area of the EGR passage 25 is provided on the side of the intake passage 16 in the EGR cooler 26. When the EGR valve 27 is in the open state, a part of the exhaust gas is introduced into the intake passage 16 as the EGR gas through the EGR passage 25, and the working gas which is a mixture of the exhaust gas and the intake air is Is supplied.

ターボチャージャー17は、タービン22に可変ノズル28が配設された可変容量型ターボチャージャー(VNT:Variable Nozzle Turbo)である。可変ノズル28は、ステッピングモーターを備えたアクチュエーター29の駆動により開度が変更されることで、エキゾーストマニホールド15内の排気ガスの圧力であってタービン22に流入する排気ガスの圧力である排気圧力Pem、および、タービン22への排気ガスの流入量Gtiを調整する。可変ノズル28の開度は、可変容量型ターボチャージャーの制御装置であるVNT制御装置50によって制御される。   The turbocharger 17 is a variable displacement turbocharger (VNT: Variable Nozzle Turbo) in which a variable nozzle 28 is disposed in the turbine 22. The variable nozzle 28 has an opening degree changed by driving an actuator 29 provided with a stepping motor, so that the pressure of the exhaust gas in the exhaust manifold 15 is an exhaust pressure Pem that is a pressure of the exhaust gas flowing into the turbine 22. And, the inflow Gti of the exhaust gas to the turbine 22 is adjusted. The opening degree of the variable nozzle 28 is controlled by a VNT controller 50 which is a controller of a variable displacement turbocharger.

エンジンシステムは、各種センサーを備える。吸入空気量センサー31は、吸気通路16におけるコンプレッサー18の上流に位置し、コンプレッサー18に流入する吸入空気の質量流量である吸入空気量Gaを検出する。EGR圧力センサー33およびEGR温度センサー34は、EGR通路25におけるEGRクーラー26とEGR弁27との間に位置する。EGR圧力センサー33は、EGR弁27に流入するEGRガスの圧力であるEGR圧力Prを検出し、EGR温度センサー34は、EGR弁27に流入するEGRガスの温度であるEGR温度Trを検出する。ブースト圧センサー36は、吸気通路16に対するEGR通路25の接続部分とインテークマニホールド14との間に位置し、作動ガスの圧力であるブースト圧Pbを検出する。作動ガス温度センサー37は、インテークマニホールド14に取り付けられ、シリンダー12に流入する作動ガスの温度である作動ガス温度Twgを検出する。エンジン回転数センサー38は、クランクシャフト30の回転数であるエンジン回転数Neを検出する。可変ノズル開度センサー40は、アクチュエーター29の駆動量に基づき可変ノズル28の開度であるノズル開度VTaを検出する。上記各センサーは、検出した検出値を示す信号をVNT制御装置50に出力する。   The engine system comprises various sensors. The intake air amount sensor 31 is located upstream of the compressor 18 in the intake passage 16 and detects an intake air amount Ga which is a mass flow rate of the intake air flowing into the compressor 18. The EGR pressure sensor 33 and the EGR temperature sensor 34 are located between the EGR cooler 26 and the EGR valve 27 in the EGR passage 25. The EGR pressure sensor 33 detects an EGR pressure Pr, which is the pressure of the EGR gas flowing into the EGR valve 27, and the EGR temperature sensor 34 detects an EGR temperature Tr, which is the temperature of the EGR gas flowing into the EGR valve 27. The boost pressure sensor 36 is located between the connecting portion of the EGR passage 25 to the intake passage 16 and the intake manifold 14 and detects a boost pressure Pb which is the pressure of the working gas. The working gas temperature sensor 37 is attached to the intake manifold 14 and detects a working gas temperature Twg which is the temperature of the working gas flowing into the cylinder 12. The engine speed sensor 38 detects an engine speed Ne that is the speed of the crankshaft 30. The variable nozzle opening degree sensor 40 detects a nozzle opening degree VTa which is the opening degree of the variable nozzle 28 based on the drive amount of the actuator 29. Each of the above sensors outputs a signal indicating the detected value detected to the VNT controller 50.

図2に示されるように、VNT制御装置50(以下、単に制御装置50という。)は、CPU、ROM、RAM等で構成された制御部51を備える。制御部51は、外部からの信号を取得する取得部52と、各種演算を行う演算部53と、各種制御プログラムや基本膨張比データ71等の各種データを格納する記憶部54とを備える。また、制御装置50は、アクチュエーター29を駆動するノズル駆動部55を備える。制御部51は、記憶部54に格納された各種制御プログラムに従って、取得部52が取得した信号と記憶部54に格納された各種データとを用いて排気圧力Pemの目標圧力tPemを演算し、その目標圧力tPemが具現化されるように可変ノズル28の開度を制御する。なお、制御装置50には、大気圧センサー41から大気圧Patmを示す信号、および、燃料噴射を制御する燃料噴射制御部42から燃料噴射量Gfを示す信号が入力される。また、制御装置50には、EGR弁27の開度を制御するEGR制御部43から目標EGR量tGrを示す信号が入力される。この目標EGR量tGrは、エンジン10の運転状態に基づき、黒煙の発生やNOxの発生等が抑えられる空気過剰率を具現化するEGR量である。   As shown in FIG. 2, the VNT controller 50 (hereinafter simply referred to as the controller 50) includes a controller 51 including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The control unit 51 includes an acquisition unit 52 that acquires an external signal, an operation unit 53 that performs various calculations, and a storage unit 54 that stores various data such as various control programs and basic expansion ratio data 71. The control device 50 also includes a nozzle drive unit 55 that drives the actuator 29. The control unit 51 calculates the target pressure tPem of the exhaust pressure Pem using the signal acquired by the acquisition unit 52 and the various data stored in the storage unit 54 in accordance with the various control programs stored in the storage unit 54. The opening degree of the variable nozzle 28 is controlled so that the target pressure tPem is realized. A signal indicating the atmospheric pressure Patm from the atmospheric pressure sensor 41 and a signal indicating the fuel injection amount Gf from the fuel injection control unit 42 that controls the fuel injection are input to the control device 50. Further, a signal indicating the target EGR amount tGr is input to the control device 50 from the EGR control unit 43 that controls the opening degree of the EGR valve 27. The target EGR amount tGr is an EGR amount that embodies an excess air ratio that can suppress the generation of black smoke, the generation of NOx, and the like based on the operating state of the engine 10.

取得部52は、上述の各種センサーが出力した信号に基づいて、吸入空気量Ga、EGR圧力Pr、EGR温度Tr、ブースト圧Pb、作動ガス温度Twg、エンジン回転数Ne、ノズル開度VTa、および、大気圧Patmを取得する。また、取得部52は、燃料噴射制御部42からの信号に基づいて燃料噴射量Gfを取得し、EGR制御部43からの信号に基づいて目標EGR量tGrを取得する。   Based on the signals output from the above-mentioned various sensors, the acquisition unit 52 calculates the intake air amount Ga, the EGR pressure Pr, the EGR temperature Tr, the boost pressure Pb, the working gas temperature Twg, the engine rotational speed Ne, the nozzle opening degree VTa, Get the atmospheric pressure Patm. Further, the acquisition unit 52 acquires the fuel injection amount Gf based on the signal from the fuel injection control unit 42, and acquires the target EGR amount tGr based on the signal from the EGR control unit 43.

演算部53は、タービン22に流入する排気ガスの温度である流入温度Tti、タービン22に流入する排気ガスの質量流量である流入量Gti、タービン22の出口における排気ガスの圧力である出口圧力Pteを演算する第1演算部53aと、排気圧力Pemの目標圧力tPemを演算する第2演算部53bとを備える。また演算部53は、これら流入温度Tti、流入量Gti、出口圧力Pte、目標圧力tPemを用いて、可変ノズル28の目標開口面積tAを演算する第3演算部53cを備える。この目標圧力tPemは、ターボチャージャー17を駆動するうえで非常に重要なパラメーターである。目標圧力tPemは、例えば、NOxおよびPMの低減、ターボチャージャー17の過回転やサージングの抑制、EGRを行なう際のEGR弁27における最小差圧の形成等、その目的に応じて最適値が異なるものである。   The computing unit 53 has an inflow temperature Tti which is a temperature of exhaust gas flowing into the turbine 22, an inflow amount Gti which is a mass flow rate of exhaust gas flowing into the turbine 22, and an outlet pressure Pte which is a pressure of exhaust gas at the outlet of the turbine 22. And a second calculation unit 53b for calculating a target pressure tPem of the exhaust pressure Pem. The calculation unit 53 further includes a third calculation unit 53 c that calculates the target opening area tA of the variable nozzle 28 using the inflow temperature Tti, the inflow amount Gti, the outlet pressure Pte, and the target pressure tPem. The target pressure tPem is a very important parameter for driving the turbocharger 17. The target pressure tPem has an optimum value that varies in accordance with the purpose, such as reduction of NOx and PM, suppression of over rotation or surging of the turbocharger 17, formation of a minimum differential pressure in the EGR valve 27 when performing EGR, etc. It is.

第3演算部53cは、ベルヌーイの定理に基づく式(1)に各値を代入することにより目標開口面積tAを演算する。第3演算部53cは、「T1」に流入温度Tti、「G」に流入量Gti、「P2」に出口圧力Pte、「P1」に目標圧力tPemを代入することにより、その演算結果である「A」として目標開口面積tAを演算する。なお、式(1)において、κは排気ガスの比熱比であり、Rは気体定数である。   The third operation unit 53c calculates a target opening area tA by substituting each value into Expression (1) based on Bernoulli's theorem. The third calculation unit 53c substitutes the inflow temperature Tti for “T1”, the inflow amount Gti for “G”, the outlet pressure Pte for “P2”, and the target pressure tPem for “P1”, which is the calculation result “ The target aperture area tA is calculated as “A”. In equation (1), κ is the specific heat ratio of the exhaust gas, and R is the gas constant.

Figure 0006513440
Figure 0006513440

演算部53は、式(1)から求めた目標開口面積tAを具現化する目標ノズル開度tVTを演算し、可変ノズル28の開度をノズル開度VTaから目標ノズル開度tVTに変更するために必要な開度である指示開度VTcを演算する。演算部53は、その指示開度VTcをノズル駆動部55に出力する。   The calculation unit 53 calculates the target nozzle opening degree tVT that embodies the target opening area tA obtained from the equation (1), and changes the opening degree of the variable nozzle 28 from the nozzle opening degree VTa to the target nozzle opening degree tVT. Calculate the commanded opening degree VTc, which is the opening degree required for. The arithmetic unit 53 outputs the instruction opening degree VTc to the nozzle drive unit 55.

ノズル駆動部55は、演算部53から入力された指示開度VTcの分だけ可変ノズル28の開度を変更するための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号をアクチュエーター29に出力する。   The nozzle drive unit 55 generates a drive signal for changing the opening degree of the variable nozzle 28 by an amount corresponding to the instruction opening degree VTc input from the calculation unit 53, and outputs the generated drive signal to the actuator 29.

図3に示すように、第1演算部53aは各種演算部を備える。作動ガス量演算部56は、シリンダー12に供給される作動ガスの質量流量である作動ガス量Gwgを演算する。作動ガス量演算部56は、状態方程式P×V=Gwg×R×Tに基づく所定の演算をブースト圧Pb、エンジン回転数Ne、エンジン10の排気量D、作動ガス温度Twg、気体定数Rを用いて行うことにより作動ガス量Gwgを演算する。   As shown in FIG. 3, the first computing unit 53 a includes various computing units. The working gas amount calculation unit 56 calculates a working gas amount Gwg which is a mass flow rate of the working gas supplied to the cylinder 12. The working gas amount calculation unit 56 performs predetermined calculations based on the state equation P × V = Gwg × R × T as the boost pressure Pb, the engine speed Ne, the displacement D of the engine 10, the working gas temperature Twg, and the gas constant R The working gas amount Gwg is calculated by using this method.

EGR量演算部57は、上記作動ガス量Gwgから吸入空気量Gaを減算することにより、EGRガスの質量流量であるEGR量Grを演算する。
EGR率演算部58は、EGR量Grを作動ガス量Gwgで除算することによってEGR率η(=Gr/Gwg)を演算する。
The EGR amount calculation unit 57 calculates an EGR amount Gr which is a mass flow rate of the EGR gas by subtracting the intake air amount Ga from the working gas amount Gwg.
The EGR rate calculating unit 58 calculates an EGR rate η (= Gr / Gwg) by dividing the EGR amount Gr by the working gas amount Gwg.

流入温度演算部59は、作動ガス量Gwg、EGR率η、燃料噴射制御部42からの入力値である燃料噴射量Gf、および、記憶部54に格納された流入温度データ60に基づいて流入温度Ttiを演算する。流入温度データ60は、予め行った実験等に基づいて、作動ガス量Gwg、EGR率η、および、燃料噴射量Gfをパラメーターとして排気ガスの温度が一義的に規定されたデータである。そして、流入温度演算部59は、作動ガス量Gwg、EGR率η、および、燃料噴射量Gfに応じた流入温度Ttiを流入温度データ60から選択する。   The inflow temperature calculation unit 59 calculates the inflow temperature based on the working gas amount Gwg, the EGR rate η, the fuel injection amount Gf which is an input value from the fuel injection control unit 42, and the inflow temperature data 60 stored in the storage unit 54. Calculate Tti. The inflow temperature data 60 is data in which the temperature of the exhaust gas is uniquely defined using the working gas amount Gwg, the EGR rate η, and the fuel injection amount Gf as parameters based on experiments performed beforehand. Then, the inflow temperature calculation unit 59 selects the inflow temperature Tti corresponding to the working gas amount Gwg, the EGR rate η, and the fuel injection amount Gf from the inflow temperature data 60.

流入量演算部61は、タービン22に流入する排気ガスの質量流量である流入量Gtiを演算する。流入量演算部61は、吸入空気量Gaに燃料噴射量Gfを加算することで流入量Gtiを演算する。   The inflow amount calculation unit 61 calculates an inflow amount Gti which is a mass flow rate of the exhaust gas flowing into the turbine 22. The inflow amount calculation unit 61 calculates the inflow amount Gti by adding the fuel injection amount Gf to the intake air amount Ga.

EGR圧力損失演算部62は、EGR量Gr、および、記憶部54に格納されたEGR通路データ63に基づき、EGR通路25におけるEGRガスの圧力損失ΔPrを演算する。EGR通路データ63は、予め行った実験等に基づいて、EGR通路25の入口からEGR圧力センサー33までの間におけるEGRガスの圧力損失ΔPrがEGR量Grごとに規定されたデータである。EGR圧力損失演算部62は、EGR量Grに応じた圧力損失ΔPrをEGR通路データ63から選択する。   The EGR pressure loss calculation unit 62 calculates the pressure loss ΔPr of the EGR gas in the EGR passage 25 based on the EGR amount Gr and the EGR passage data 63 stored in the storage unit 54. The EGR passage data 63 is data in which the pressure loss ΔPr of the EGR gas between the inlet of the EGR passage 25 and the EGR pressure sensor 33 is defined for each of the EGR amounts Gr based on a previously performed experiment or the like. The EGR pressure loss calculation unit 62 selects a pressure loss ΔPr corresponding to the EGR amount Gr from the EGR passage data 63.

排気圧力演算部64は、EGR圧力Prに圧力損失ΔPrを加算することにより排気圧力Pemを演算する。
出口圧力演算部65は、流入温度Tti、流入量Gti、大気圧Patm、及び、記憶部54に格納された排気通路データ66に基づき出口圧力Pteを演算する。排気通路データ66は、予め行った実験等に基づきタービン22の出口から大気への排出までに排気ガスに生じる圧力損失ΔPepがタービン22への流入量Gtiに基づく体積流量であるGti×(Tti^1/2)/Pemごとに規定されたデータである。出口圧力演算部65は、流入量Gtiに応じた圧力損失ΔPepを排気通路データ66から選択し、その選択した圧力損失ΔPepを大気圧Patmに加算することで出口圧力Pteを演算する。このように出口圧力Pteが演算により求められることで高温の排気ガスに晒されるセンサーの数を低減することができる。
The exhaust pressure calculation unit 64 calculates the exhaust pressure Pem by adding the pressure loss ΔPr to the EGR pressure Pr.
The outlet pressure calculator 65 calculates an outlet pressure Pte based on the inflow temperature Tti, the inflow amount Gti, the atmospheric pressure Patm, and the exhaust passage data 66 stored in the storage unit 54. The exhaust passage data 66 indicates that the pressure loss ΔPep generated in the exhaust gas from the exit of the turbine 22 to the atmosphere based on the experiment conducted in advance is the volumetric flow based on the inflow Gti to the turbine 22. 1/2) It is the data specified for each / Pem. The outlet pressure calculator 65 selects a pressure loss ΔPep corresponding to the inflow amount Gti from the exhaust passage data 66, and calculates the outlet pressure Pte by adding the selected pressure loss ΔPep to the atmospheric pressure Patm. Thus, the number of sensors exposed to high temperature exhaust gas can be reduced by calculating the outlet pressure Pte.

第2演算部53bは各種演算部を備える。基本膨張比選択部70は、記憶部54に格納された基本膨張比データ71から、エンジン10の運転状態に適した膨張比である基本膨張比πSを選択する。そして基本目標圧力演算部72は、出口圧力Pteに対して基本膨張比πSを乗算することにより、基本目標圧力PemSを演算する。   The second arithmetic unit 53 b includes various arithmetic units. The basic expansion ratio selection unit 70 selects a basic expansion ratio πS that is an expansion ratio suitable for the operating state of the engine 10 from the basic expansion ratio data 71 stored in the storage unit 54. Then, the basic target pressure calculation unit 72 calculates the basic target pressure PemS by multiplying the outlet pressure Pte by the basic expansion ratio πS.

図4に示すように、基本膨張比データ71は、予め行った実験等に基づいて、エンジン回転数Neと燃料噴射量Gfとをパラメーターとして基本膨張比πSが一義的に規定されたデータである。基本膨張比πSの各々は、エンジン10の中回転域において、燃料噴射量Gfが最大となる特定のエンジン回転数Neを有する。また、基本膨張比πSの各々は、エンジン回転数Neが特定のエンジン回転数Neよりも低い領域ではエンジン回転数Neの減少とともに対応する燃料噴射量Gfが減少し、また、特定のエンジン回転数Neよりも高い領域ではエンジン回転数Neの上昇とともに対応する燃料噴射量Gfが減少する。これにより、エンジン10の低回転域ではターボチャージャー17のサージングが抑えられ、エンジン10の高回転域ではターボチャージャー17の過回転が抑えられる。   As shown in FIG. 4, the basic expansion ratio data 71 is data in which a basic expansion ratio πS is uniquely defined with the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf as parameters based on experiments performed beforehand. . Each of the basic expansion ratios πS has a specific engine speed Ne at which the fuel injection amount Gf is maximum in the middle speed range of the engine 10. In each of the basic expansion ratios πS, the corresponding fuel injection amount Gf decreases as the engine speed Ne decreases in a region where the engine speed Ne is lower than the specific engine speed Ne, and the specific engine speed In a region higher than Ne, the corresponding fuel injection amount Gf decreases as the engine speed Ne increases. Thus, surging of the turbocharger 17 is suppressed in the low rotation range of the engine 10, and over rotation of the turbocharger 17 is suppressed in the high rotation range of the engine 10.

二次係数選択部73は、記憶部54に格納された二次係数データ74から二次係数aを選択する。また、一次係数選択部75は、記憶部54に格納された一次係数データ76から一次係数bを選択する。   The secondary coefficient selection unit 73 selects a secondary coefficient a from the secondary coefficient data 74 stored in the storage unit 54. Further, the primary coefficient selection unit 75 selects the primary coefficient b from the primary coefficient data 76 stored in the storage unit 54.

図5〜7を参照して、上記二次係数aおよび一次係数bについて説明する。本発明者は、上記式(1)を用いて行ったシミュレーションの結果に基づいて二次係数aおよび一次係数bを規定した。本発明者は、式(1)において、「A」にEGR弁27の最大開口面積Amaxを固定値として設定するとともに、「P1」にEGR圧力Pr、「P2」にブースト圧Pb、「T1」にEGR温度Trを変動値として設定した。そして、EGR圧力Pr、ブースト圧Pb、EGR温度Trに各種の値を代入してEGR演算量Grcを得るとともに、EGR弁27における単位流量x(=Grc/Amax)とEGR弁27における圧力差との関係を調べた。その結果の一例を図5に示す。   The secondary coefficient a and the primary coefficient b will be described with reference to FIGS. The inventor has defined the secondary coefficient a and the primary coefficient b based on the result of the simulation performed using the above equation (1). The inventor sets the maximum opening area Amax of the EGR valve 27 as a fixed value to “A” in the equation (1), and the EGR pressure Pr to “P1”, the boost pressure Pb to “P2”, and “T1”. The EGR temperature Tr was set as a fluctuation value. Then, various values are substituted into the EGR pressure Pr, the boost pressure Pb, and the EGR temperature Tr to obtain the EGR operation amount Grc, and the unit flow rate x (= Grc / Amax) in the EGR valve 27 and the pressure difference in the EGR valve 27 The relationship between An example of the result is shown in FIG.

図5においては、ブースト圧Pbは絶対圧で示されており、このブースト圧PbおよびEGR温度Trを所定値に固定した状態でEGR圧力Prを変動させた場合のシミュレーションの結果(決定係数R≒1)を示している。ここで、「A」がEGR弁27の最大開口面積Amaxに設定されていることから、EGR弁27における圧力差は、EGR演算量Grcの分のEGRガスを導入するために必要な圧力差の最小値(最小差圧y)である。本発明者は、このシミュレーションの結果に基づき、最小差圧yと単位流量xとを関係を式(2)の多項式で近似し、二次係数aおよび一次係数bについて調べた。
y=ax+bx … (2)
In FIG. 5, the boost pressure Pb is indicated by an absolute pressure, and the simulation result in the case where the EGR pressure Pr is varied with the boost pressure Pb and the EGR temperature Tr fixed at predetermined values (determination coefficient R 2 ≒ 1) is shown. Here, since “A” is set to the maximum opening area Amax of the EGR valve 27, the pressure difference at the EGR valve 27 is the pressure difference required to introduce the EGR gas for the amount of the EGR operation amount Grc. This is the minimum value (minimum differential pressure y). Based on the results of this simulation, the inventor of the present invention approximated the relationship between the minimum differential pressure y and the unit flow rate x with the polynomial of equation (2), and examined the secondary coefficient a and the primary coefficient b.
y = ax 2 + bx ... (2)

そして、本発明者は、二次係数aはブースト圧PbおよびEGR温度Trごとに規定することが可能であること、また、一次係数bはブースト圧Pbに拘わらずEGR温度Trごとに一定の値であることを見出した。   Then, the inventor can define the secondary coefficient a for each of the boost pressure Pb and the EGR temperature Tr, and the primary coefficient b has a constant value for each of the EGR temperatures Tr regardless of the boost pressure Pb. I found it to be.

図6に示すように、二次係数データ74は、ブースト圧PbおよびEGR温度Trごとに二次係数aを規定したデータである。また、図7に示すように、一次係数データ76は、EGR温度Trごとに一次係数bを規定したデータである。二次係数選択部73は、ブースト圧PbおよびEGR温度Trに応じた二次係数aを二次係数データ74から選択する。また、一次係数選択部75は、EGR温度Trに応じた一次係数bを一次係数データ76から選択する。   As shown in FIG. 6, the secondary coefficient data 74 is data in which a secondary coefficient a is defined for each of the boost pressure Pb and the EGR temperature Tr. Further, as shown in FIG. 7, the primary coefficient data 76 is data in which a primary coefficient b is defined for each EGR temperature Tr. The secondary coefficient selection unit 73 selects a secondary coefficient a corresponding to the boost pressure Pb and the EGR temperature Tr from the secondary coefficient data 74. Further, the primary coefficient selection unit 75 selects a primary coefficient b corresponding to the EGR temperature Tr from the primary coefficient data 76.

単位流量演算部78は、EGR制御部43からの目標EGR量tGrをEGR弁27の最大開口面積Amaxで除算することでEGR弁27における単位流量xを演算する。なお、この最大開口面積Amaxは、制御装置50のセットアップ時にEGR弁27の種類に応じて設定される値である。   The unit flow rate calculating unit 78 calculates the unit flow rate x in the EGR valve 27 by dividing the target EGR amount tGr from the EGR control unit 43 by the maximum opening area Amax of the EGR valve 27. The maximum opening area Amax is a value set according to the type of the EGR valve 27 when the control device 50 is set up.

最小差圧演算部79は、二次係数選択部73の選択した二次係数a、一次係数選択部75の選択した一次係数b、単位流量演算部78の演算した単位流量x、これらを上記式(2)に代入することにより、EGR弁27における最小差圧yを演算する。   The minimum differential pressure calculation unit 79 calculates the secondary coefficient a selected by the secondary coefficient selection unit 73, the primary coefficient b selected by the primary coefficient selection unit 75, the unit flow rate x calculated by the unit flow rate calculation unit 78, and the above The minimum differential pressure y at the EGR valve 27 is calculated by substituting it into (2).

必要目標圧力演算部80は、目標EGR量tGrの分のEGRガスを導入するうえで排気圧力Pemに必要な圧力である必要目標圧力PemNを演算する。必要目標圧力演算部80は、ブースト圧Pb、最小差圧y、および、圧力損失ΔPrを加算することで必要目標圧力PemNを演算する。   The required target pressure calculation unit 80 calculates a required target pressure PemN that is a pressure necessary for the exhaust pressure Pem to introduce the EGR gas for the target EGR amount tGr. The required target pressure calculation unit 80 calculates the required target pressure PemN by adding the boost pressure Pb, the minimum differential pressure y, and the pressure loss ΔPr.

目標圧力設定部81は、基本目標圧力PemSおよび必要目標圧力PemNの最大値を目標圧力tPemに設定する。
第3演算部53cは、このようにして演算された流入温度Tti、流入量Gti、出口圧力Pte、および、目標圧力tPemを式(1)に代入することにより、可変ノズル28の目標開口面積tAを演算する。
The target pressure setting unit 81 sets the maximum value of the basic target pressure PemS and the required target pressure PemN as the target pressure tPem.
The third operation unit 53c substitutes the inflow temperature Tti, the inflow amount Gti, the outlet pressure Pte, and the target pressure tPem thus calculated into the equation (1) to obtain the target opening area tA of the variable nozzle 28. Calculate

次に、上述した制御装置50の作用について説明する。制御装置50は、排気圧力Pemが目標圧力tPemとなるように可変ノズル28の開度を制御する。目標圧力tPemは、上記式(1)を用いたシミュレーションの結果に基づいて、EGR弁27における圧力差が最小差圧y以上に設定される値である。この最小差圧yは、EGR弁27が最大開口面積Amaxに設定された場合に目標EGR量tGrの分のEGRガスを導入するのに必要な圧力差の最小値である。これにより、EGR弁27が最大開口面積Amaxに制御されたとしても、ブースト圧Pbと排気圧力Pemとの間において、目標EGR量tGrの分のEGRガスを吸気通路16に導入するために必要な差圧を確保することができる。   Next, the operation of the control device 50 described above will be described. The controller 50 controls the opening degree of the variable nozzle 28 so that the exhaust pressure Pem becomes the target pressure tPem. The target pressure tPem is a value at which the pressure difference at the EGR valve 27 is set to the minimum differential pressure y or more based on the result of the simulation using the above equation (1). The minimum differential pressure y is the minimum value of the pressure difference necessary to introduce the EGR gas for the target EGR amount tGr when the EGR valve 27 is set to the maximum opening area Amax. Thereby, even if the EGR valve 27 is controlled to the maximum opening area Amax, it is necessary to introduce the EGR gas for the target EGR amount tGr into the intake passage 16 between the boost pressure Pb and the exhaust pressure Pem. Differential pressure can be secured.

上記実施形態のVNT制御装置50によれば、以下に列挙する効果が得られる。
(1)目標圧力tPemがEGR弁27において最小差圧yを生じさせる圧力に設定されることから、ブースト圧Pbと排気圧力Pemとの間においてEGRガスの導入に必要な差圧を確保することができる。
According to the VNT control device 50 of the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the target pressure tPem is set to a pressure that produces the minimum differential pressure y in the EGR valve 27, securing the differential pressure necessary for introducing the EGR gas between the boost pressure Pb and the exhaust pressure Pem Can.

(2)EGR弁27に流入するEGRガスの圧力は、ブースト圧Pbに最小差圧yを加算した値である。そのため、ブースト圧Pbが小さいほどEGR弁27に流入するEGRガスの密度が小さくなる。また、EGRガスは、温度が高いほど密度が小さくなる。この点、二次係数データ74には、EGR温度Trが同じであればブースト圧Pbが低いほど値の大きな二次係数aが規定され、ブースト圧Pbが同じであればEGR温度Trが高いほど値の大きな二次係数aが規定されている。これにより、最小差圧yに対して影響力の大きい二次係数aをEGRガスの密度に応じて選択することができる。 (2) The pressure of the EGR gas flowing into the EGR valve 27 is a value obtained by adding the minimum differential pressure y to the boost pressure Pb. Therefore, the density of the EGR gas flowing into the EGR valve 27 decreases as the boost pressure Pb decreases. Also, the EGR gas has a lower density as the temperature is higher . In this regard, the secondary coefficient data 74 is defined larger secondary coefficient a higher boost pressure Pb is low if the EGR temperature Tr is the same is, as the EGR temperature Tr is higher if the boost pressure Pb is the same A large second-order coefficient a is specified. As a result, it is possible to select a secondary coefficient a having a large influence on the minimum differential pressure y according to the density of the EGR gas.

(3)二次係数aは、ブースト圧PbとEGR温度Trとに基づいて二次係数データ74から選択することにより求められる。その結果、二次係数aを求める際の演算を簡素化することができる。   (3) The secondary coefficient a is obtained by selecting from the secondary coefficient data 74 based on the boost pressure Pb and the EGR temperature Tr. As a result, it is possible to simplify the calculation when obtaining the secondary coefficient a.

(4)一次係数bは、EGR温度Trに基づいて一次係数データ76から選択することにより求められる。その結果、一次係数bを求める際の演算を簡素化することができる。また、一次係数bをEGRガスの密度に応じて選択することができる。
(5)最小差圧yは、例えば、式(1)に対するブースト圧Pb、EGR温度Tr、目標EGR量tGr、最大開口面積Amax等の代入によって求めることも可能である。しかし、演算が複雑であるばかりか可変ノズル28を制御するたびに演算が必要となれば制御装置50に対する負荷が大きくなる。この点、上記(2)〜(4)に記載したように簡単な演算で最小差圧yが求められることで制御装置50の負荷を軽減することができる。
(4) The primary coefficient b is obtained by selecting from the primary coefficient data 76 based on the EGR temperature Tr. As a result, it is possible to simplify the calculation when obtaining the primary coefficient b. Also, the primary coefficient b can be selected according to the density of the EGR gas.
(5) The minimum differential pressure y can also be determined, for example, by substituting the boost pressure Pb, the EGR temperature Tr, the target EGR amount tGr, the maximum opening area Amax, and the like with respect to equation (1). However, not only are the calculations complicated, but if calculations are required each time the variable nozzle 28 is controlled, the load on the control device 50 increases. In this respect, as described in the above (2) to (4), the load on the control device 50 can be reduced by obtaining the minimum differential pressure y by a simple calculation.

(6)制御装置50は、基本目標圧力PemSおよび必要目標圧力PemNの最大値を目標圧力tPemに設定する。これにより、EGRガスの導入に必要な排気圧力Pemを確保しつつ、エンジン10の運転状態に応じた排気圧力Pemが具現化される。   (6) The controller 50 sets the maximum value of the basic target pressure PemS and the required target pressure PemN to the target pressure tPem. Thus, the exhaust pressure Pem corresponding to the operating state of the engine 10 is embodied while securing the exhaust pressure Pem required for introducing the EGR gas.

(7)最小差圧yについては、シミュレーションの結果を累乗近似ではなく、多項式近似で近似した。これにより、x=0、すなわちEGR弁27を全閉状態に制御する場合にも特別な制御を行うことなく対応することが可能である。これにより、制御装置50に対する負荷を軽減することができる。   (7) With regard to the minimum differential pressure y, the simulation results were approximated not by power approximation but by polynomial approximation. As a result, it is possible to cope with x = 0, that is, when controlling the EGR valve 27 in a fully closed state without performing special control. Thereby, the load on the control device 50 can be reduced.

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・基本膨張比は、エンジン10の運転状態に適した膨張比であればよく、エンジン回転数Neと燃料噴射量Gfとによって選択されるものに限らず、例えば、エンジン回転数Neや燃料噴射量Gfに加えて、燃料噴射量Gfの変化量やアクセル開度の変化量等に基づいて選択されてもよい。
In addition, the said embodiment can also be changed suitably as follows and can also be implemented.
The basic expansion ratio may be any expansion ratio suitable for the operating state of the engine 10, and is not limited to the one selected by the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf, for example, the engine speed Ne and the fuel injection amount In addition to Gf, it may be selected based on the amount of change of the fuel injection amount Gf, the amount of change of the accelerator opening degree, and the like.

・制御装置50は、必要目標圧力PemN以上の値を目標圧力tPemに設定すればよい。そのため、制御装置50は、必要目標圧力PemNを目標圧力tPemに設定し続けてもよいし、必要目標圧力PemNおよび基本目標圧力PemSに加えて、例えば過渡状態にあるエンジン10についての目標圧力を演算し、これらのなかから目標圧力tPemを選択する構成であってもよい。   The control device 50 may set the target pressure tPem to a value equal to or higher than the required target pressure PemN. Therefore, the control device 50 may continue to set the required target pressure PemN to the target pressure tPem, and in addition to the required target pressure PemN and the basic target pressure PemS, for example, calculates the target pressure for the engine 10 in a transient state. Alternatively, the target pressure tPem may be selected from among these.

・燃料噴射量Gfを制御する燃料噴射制御部とVNT制御装置50は同一の制御装置に組み込まれてもよい。また、EGR弁27の開度を制御するEGR制御部43とVNT制御装置50は同一の制御装置に組み込まれてもよい。また、制御装置50は、EGR制御部43の目標EGR量tGrと同じ演算結果を得る目標EGR量演算部を備えてもよい。   The fuel injection control unit that controls the fuel injection amount Gf and the VNT control device 50 may be incorporated in the same control device. Further, the EGR control unit 43 that controls the opening degree of the EGR valve 27 and the VNT control device 50 may be incorporated in the same control device. Further, the control device 50 may include a target EGR amount calculation unit that obtains the same calculation result as the target EGR amount tGr of the EGR control unit 43.

次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(付記1)
一次側と二次側とを接続する接続部を流れる圧縮性流体の目標量に基づいて前記一次側の圧力を制御する圧力制御装置であって、
前記目標量を前記接続部の流路断面積で除算することで前記接続部における前記圧縮性流体の単位流量を演算する単位流量演算部と、
前記二次側の圧力、および、前記接続部に流入する前記圧縮性流体の温度ごとに二次係数を規定した二次係数データから前記二次係数を選択する二次係数選択部と、
前記圧縮性流体の温度ごとに一次係数を規定した一次係数データから前記一次係数を選択する一次係数選択部と、
前記単位流量をx、前記二次係数をa、前記一次係数をb、前記接続部にて必要な最小差圧をyとするとき、演算式y=ax+bxにしたがって前記最小差圧を演算する最小差圧演算部と、
前記二次側の圧力と前記最小差圧との加算値を下限値として前記一次側の目標圧力を設定する目標圧力設定部とを備える圧力制御装置。
Next, technical ideas that can be grasped from the above embodiment and modifications will be additionally described below.
(Supplementary Note 1)
A pressure control device for controlling the pressure on the primary side based on a target amount of compressible fluid flowing through a connection connecting the primary side and the secondary side,
A unit flow rate calculation unit that calculates a unit flow rate of the compressible fluid at the connection portion by dividing the target amount by the flow passage cross-sectional area of the connection portion;
A secondary coefficient selection unit that selects the secondary coefficient from secondary coefficient data that defines a secondary coefficient for each of the pressure on the secondary side and the temperature of the compressible fluid flowing into the connection portion;
A primary coefficient selection unit that selects the primary coefficient from primary coefficient data that defines a primary coefficient for each temperature of the compressible fluid;
Assuming that the unit flow rate is x, the secondary coefficient is a, the primary coefficient is b, and the minimum differential pressure necessary at the connection is y, the minimum differential pressure is calculated according to the equation y = ax 2 + bx Minimum differential pressure calculation unit,
And a target pressure setting unit configured to set a target pressure on the primary side by using an addition value of the pressure on the secondary side and the minimum differential pressure as a lower limit value.

上記実施形態と同様に、式(1)に対して、二次側の圧力、接続部に流入する圧縮性流体の温度、接続部の流路断面積、および、一次側の圧力を設定して得られた最小差圧のシミュレーションの結果を近似することで上記演算式y=ax+bxが得られる。そして、該シミュレーションの結果から上記演算式における二次係数aおよび一次係数bが規定される。上記構成によれば、目標量の分の圧縮性流体が接続部を流れるように一次側の目標圧力が設定される。これにより、接続部を通過する圧縮性流体の流量を制御できる。 As in the above embodiment, the pressure on the secondary side, the temperature of the compressible fluid flowing into the connection, the flow passage cross-sectional area of the connection, and the pressure on the primary side are set with respect to the equation (1) The above equation y = ax 2 + bx can be obtained by approximating the simulation result of the obtained minimum differential pressure. Then, the secondary coefficient a and the primary coefficient b in the above equation are defined from the result of the simulation. According to the above configuration, the target pressure on the primary side is set so that the compressible fluid of the target amount flows through the connection. Thereby, the flow rate of the compressible fluid passing through the connection can be controlled.

例えば、図8に示すように、供給対象85とポンプやレギュレーター等の圧力調整機構86とを接続する接続通路87に接続部88が設けられている場合、圧力制御装置90は、圧力調整機構86を制御することにより接続部88に対する一次側の圧力P11を制御する。圧力制御装置90は、上述したシミュレーションの結果に基づく二次係数データおよび一次係数データを記憶部91に保持しているとともに、温度センサー92から一次側の温度T11を取得し、圧力センサー93から二次側の圧力P22を取得する。そして、圧力制御装置90は、一次側から二次側へと供給する圧縮性流体の目標流量、一次側の温度T11、および、二次側の圧力P22に基づいて二次係数aおよび一次係数bを選択し、一次側の圧力P11の目標値を演算する。圧力制御装置90は、一次側の圧力P11がその目標値となるように圧力調整機構86を制御する。   For example, as illustrated in FIG. 8, when the connection portion 88 is provided in the connection passage 87 that connects the supply target 85 and the pressure adjustment mechanism 86 such as a pump or a regulator, the pressure control device 90 includes the pressure adjustment mechanism 86. Controls the pressure P11 on the primary side with respect to the connection portion 88. The pressure control device 90 holds the secondary coefficient data and the primary coefficient data based on the result of the simulation described above in the storage unit 91, acquires the temperature T11 on the primary side from the temperature sensor 92, The pressure P22 on the next side is acquired. The pressure control device 90 then calculates the secondary coefficient a and the primary coefficient b based on the target flow rate of the compressible fluid supplied from the primary side to the secondary side, the temperature T11 on the primary side, and the pressure P22 on the secondary side. And calculate the target value of the pressure P11 on the primary side. The pressure control device 90 controls the pressure adjustment mechanism 86 so that the pressure P11 on the primary side becomes the target value.

10…ディーゼルエンジン、15…エキゾーストマニホールド、16…吸気通路、17…ターボチャージャー、18…コンプレッサー、19…インタークーラー、20…排気通路、21…連結軸、22…タービン、25…EGR通路、26…EGRクーラー、27…EGR弁、28…可変ノズル、29…アクチュエーター、31…吸入空気量センサー、33…EGR圧力センサー、34…EGR温度センサー、36…ブースト圧センサー、37…作動ガス温度センサー、38…エンジン回転数センサー、40…可変ノズル開度センサー、41…大気圧センサー、42…燃料噴射制御部、43…EGR制御部、50…VNT制御装置、51…制御部、52…取得部、53…演算部、53a…第1演算部、53b…第2演算部、53c…第3演算部、54…記憶部、55…ノズル駆動部、56…作動ガス量演算部、57…EGR量演算部、58…EGR率演算部、59…流入温度演算部、60…流入温度データ、61…流入量演算部、62…EGR圧力損失演算部、63…EGR通路データ、64…排気圧力演算部、65…出口圧力演算部、66…排気通路データ、70…基本膨張比選択部、71…基本膨張比データ、72…基本目標圧力演算部、73…二次係数選択部、74…二次係数データ、75…一次係数選択部、76…一次係数データ、78…単位流量演算部、79…最小差圧演算部、80…必要目標圧力演算部、81…目標圧力設定部、85…供給対象、86…圧力調整機構、87…接続通路、88…接続部、90…圧力制御装置、91…記憶部、92…温度センサー、93…圧力センサー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Diesel engine, 15 ... Exhaust manifold, 16 ... Intake passage, 17 ... Turbocharger, 18 ... Compressor, 19 ... Intercooler, 20 ... Exhaust passage, 21 ... Coupling shaft, 22 ... Turbine, 25 ... EGR passage, 26 ... EGR passage Cooler, 27: EGR valve, 28: variable nozzle, 29: actuator, 31: intake air amount sensor, 33: EGR pressure sensor, 34: EGR temperature sensor, 36: boost pressure sensor, 37: working gas temperature sensor, 38 ... Engine rotational speed sensor, 40 ... variable nozzle opening sensor, 41 ... atmospheric pressure sensor, 42 ... fuel injection control unit, 43 ... EGR control unit, 50 ... VNT control device, 51 ... control unit, 52 ... acquisition unit, 53 ... Arithmetic unit, 53a: first arithmetic unit, 53b: second arithmetic unit, 53c, third operation , 54: storage unit, 55: nozzle drive unit, 56: working gas amount calculation unit, 57: EGR amount calculation unit, 58: EGR rate calculation unit, 59: inflow temperature calculation unit, 60: inflow temperature data, 61: inflow Amount operation unit 62: EGR pressure loss operation unit 63: EGR passage data 64: exhaust pressure operation unit 65: outlet pressure operation unit 66: exhaust passage data 70: basic expansion ratio selection unit 71: basic expansion Ratio data 72 Basic target pressure calculation unit 73 Secondary coefficient selection unit 74 Secondary coefficient data 75 Primary coefficient selection unit 76 Primary coefficient data 78 Unit flow rate calculation unit 79 Minimum difference Pressure operation unit, 80: necessary target pressure operation unit, 81: target pressure setting unit, 85: supply target, 86: pressure adjustment mechanism, 87: connection passage, 88: connection unit, 90: pressure control device, 91: storage unit , 92 ... temperature sensor, 93 Pressure sensor.

Claims (5)

目標EGR量をEGR弁の最大開口面積で除算することで前記EGR弁におけるEGRガスの単位流量を演算する単位流量演算部と、
前記EGRガスと吸入空気とが混合した作動ガスの圧力であるブースト圧、および、前記EGR弁に流入するEGRガスの温度であるEGR温度ごとに二次係数を規定した二次係数データから前記二次係数を選択する二次係数選択部と、
前記EGR温度ごとに一次係数を規定した一次係数データから前記一次係数を選択する一次係数選択部と、
前記単位流量をx、前記二次係数をa、前記一次係数をb、前記EGR弁にて必要な最小差圧をyとするとき、演算式y=ax+bxにしたがって前記最小差圧を演算する最小差圧演算部と、
前記EGR弁にて前記最小差圧が生じるようにターボチャージャーに流入する排気ガスの目標圧力を設定する目標圧力設定部と、
前記目標圧力に応じて前記ターボチャージャーの可変ノズルの開度を制御する制御部とを備える
可変容量型ターボチャージャーの制御装置。
A unit flow rate calculating unit that calculates a unit flow rate of EGR gas in the EGR valve by dividing the target EGR amount by the maximum opening area of the EGR valve;
The boost pressure, which is the pressure of the working gas in which the EGR gas and the intake air are mixed, and the secondary coefficient data that defines the secondary coefficient for each EGR temperature, which is the temperature of the EGR gas flowing into the EGR valve A secondary coefficient selection unit that selects the next coefficient;
A primary coefficient selection unit that selects the primary coefficient from primary coefficient data that defines a primary coefficient for each EGR temperature;
Assuming that the unit flow rate is x, the secondary coefficient is a, the primary coefficient is b, and the minimum differential pressure necessary for the EGR valve is y, the minimum differential pressure is calculated according to the equation y = ax 2 + bx Minimum differential pressure calculation unit,
A target pressure setting unit configured to set a target pressure of exhaust gas flowing into a turbocharger so that the minimum differential pressure is generated by the EGR valve;
And a controller configured to control an opening degree of a variable nozzle of the turbocharger according to the target pressure.
前記二次係数は、前記EGR温度が同じであれば前記ブースト圧が低いほど値が大きい
請求項1に記載の可変容量型ターボチャージャーの制御装置。
The control device of a variable displacement turbocharger according to claim 1, wherein the secondary coefficient has a larger value as the boost pressure is lower if the EGR temperature is the same.
前記二次係数は、前記ブースト圧が同じであれば前記EGR温度が高いほど値が大きい
請求項1または2に記載の可変容量型ターボチャージャーの制御装置。
The control device of a variable displacement turbocharger according to claim 1 or 2, wherein the secondary coefficient has a larger value as the EGR temperature is higher if the boost pressure is the same.
前記一次係数は、前記EGR温度が低いほど値が大きい
請求項1〜3のいずれか一項に記載の可変容量型ターボチャージャーの制御装置。
The control device of a variable displacement turbocharger according to any one of claims 1 to 3, wherein the first order coefficient has a larger value as the EGR temperature is lower.
エンジン回転数および燃料噴射量ごとに基本膨張比を規定した基本膨張比データから前記基本膨張比を選択する基本膨張比選択部と、
タービンの出口における排気ガスの圧力である出口圧力を演算する出口圧力演算部と、
前記基本膨張比と前記出口圧力との乗算により基本目標圧力を演算する基本目標圧力演算部と、
前記EGR弁に流入する前記EGRガスの圧力損失を演算する圧力損失演算部と、
前記ブースト圧、前記最小差圧、および、前記圧力損失を加算することにより必要目標圧力を演算する必要目標圧力演算部とをさらに備え、
前記目標圧力設定部は、前記基本目標圧力および前記必要目標圧力の最大値を前記目標圧力に設定する
請求項1〜4のいずれか一項に記載の可変容量型ターボチャージャーの制御装置。
A basic expansion ratio selection unit that selects the basic expansion ratio from basic expansion ratio data that defines a basic expansion ratio for each engine speed and fuel injection amount;
An outlet pressure calculator for calculating an outlet pressure which is a pressure of exhaust gas at an outlet of the turbine;
A basic target pressure calculation unit that calculates a basic target pressure by multiplying the basic expansion ratio by the outlet pressure;
A pressure loss calculating unit that calculates a pressure loss of the EGR gas flowing into the EGR valve;
And a required target pressure calculation unit that calculates a required target pressure by adding the boost pressure, the minimum differential pressure, and the pressure loss.
The control device for a variable displacement turbocharger according to any one of claims 1 to 4, wherein the target pressure setting unit sets a maximum value of the basic target pressure and the required target pressure as the target pressure.
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