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JP2010185314A - Supercharging control device - Google Patents

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JP2010185314A
JP2010185314A JP2009028911A JP2009028911A JP2010185314A JP 2010185314 A JP2010185314 A JP 2010185314A JP 2009028911 A JP2009028911 A JP 2009028911A JP 2009028911 A JP2009028911 A JP 2009028911A JP 2010185314 A JP2010185314 A JP 2010185314A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
supercharging
state
intake pulsation
surging
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009028911A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Moroi
隆宏 諸井
Akira Umeyama
亮 楳山
Hiroshi Uchida
博 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2009028911A priority Critical patent/JP2010185314A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Supercharger (AREA)

Abstract

【課題】サージング領域でもサージング発生を回避して過給圧を高めることができるようにする。
【解決手段】ターボ過給機19のコンプレッサ部20より下流の吸気管17には分岐管18が並列接続されており、分岐管18の途中には電動ロータリバルブ36が設けられている。電動ロータリバルブ36が作動されると、電動ロータリバルブ36より上流の気体供給通路に吸気脈動が生じる。分岐管18に対する吸気管17の並列部171にはインタークーラ41が設けられており、インタークーラ41より上流の並列部171と吸気管17との分岐部には電磁切り換え弁42が設けられている。電磁切り換え弁42が消磁されると、ターボ過給機19のコンプレッサ部20から送り出された空気は、並列部171へ流入可能、且つインタークーラ41を流通不能である。エンジン低回転数領域では、電磁切り換え弁42が消磁され、且つ電動ロータリバルブ36が作動される。
【選択図】図1
A turbocharging pressure can be increased by avoiding occurrence of surging even in a surging region.
A branch pipe 18 is connected in parallel to an intake pipe 17 downstream of a compressor section 20 of a turbocharger 19, and an electric rotary valve 36 is provided in the middle of the branch pipe 18. When the electric rotary valve 36 is operated, intake pulsation occurs in the gas supply passage upstream of the electric rotary valve 36. An intercooler 41 is provided in the parallel part 171 of the intake pipe 17 with respect to the branch pipe 18, and an electromagnetic switching valve 42 is provided in a branch part between the parallel part 171 upstream of the intercooler 41 and the intake pipe 17. . When the electromagnetic switching valve 42 is demagnetized, the air sent out from the compressor unit 20 of the turbocharger 19 can flow into the parallel unit 171 and cannot flow through the intercooler 41. In the engine low speed region, the electromagnetic switching valve 42 is demagnetized and the electric rotary valve 36 is operated.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ターボ過給機から気体供給通路を経由して空気を供給する過給制御装置に関する。   The present invention relates to a supercharging control device that supplies air from a turbocharger via a gas supply passage.

内燃機関の吸気効率を高める過給機として、排気流の流勢を利用して過給を行う排気駆動式の過給機(ターボチャージャ)が多用されている(例えば、特許文献1,2参照)。ターボチャージャには、タービン側に設けたベーンを開閉して排気ガスの流速を調整し、この流速調整によって過給圧を調整可能にした可変ノズル型ターボチャージャがある。   As a supercharger that increases the intake efficiency of an internal combustion engine, an exhaust-drive supercharger (turbocharger) that performs supercharging using the flow of exhaust flow is frequently used (for example, see Patent Documents 1 and 2). ). Among turbochargers, there is a variable nozzle type turbocharger in which a vane provided on the turbine side is opened and closed to adjust the flow rate of exhaust gas, and the supercharging pressure can be adjusted by adjusting the flow rate.

ターボチャージャにおけるコンプレッサの上流側と下流側との圧力比が高くなり過ぎると、吸入空気が逆流するというサージングが発生する。
特許文献2に開示の発明では、エンジンへ空気を供給するターボチャージャと、電動過給機とが並設されている。サージング領域に入る前には吸気の一部をリサーキュレーション配管に戻して電動過給機の発電機能を活かす制御が行われ、このような制御によってサージングの回避が行われる。この場合、サーキュレーション配管に戻す吸気がターボチャージャ側に戻らないようにする必要があり、そのために特許文献2では、ターボチャージャのコンプレッサ部の下流に逆止弁が設けられている。
If the pressure ratio between the upstream side and the downstream side of the compressor in the turbocharger becomes too high, surging occurs that the intake air flows backward.
In the invention disclosed in Patent Document 2, a turbocharger that supplies air to the engine and an electric supercharger are provided side by side. Before entering the surging region, control is performed to return a part of the intake air to the recirculation piping to make use of the power generation function of the electric supercharger, and surging is avoided by such control. In this case, it is necessary to prevent the intake air that is returned to the circulation pipe from returning to the turbocharger side. For this reason, in Patent Document 2, a check valve is provided downstream of the compressor portion of the turbocharger.

特開平4−1422号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-1422 特開2007−77854号公報JP 2007-77854 A

しかし、サージング領域に入る前に吸気の一部をリサーキュレーション配管に戻すようにする方式では、過給状態がサージング領域に入り込んだ状態でサージングが解消されるわけではないので、低回転数領域での過給圧を高めることは期待できない。   However, in the method of returning a part of the intake air to the recirculation pipe before entering the surging area, the surging is not canceled when the supercharging state enters the surging area. It is not expected to increase the supercharging pressure at the plant.

本発明は、サージング領域でもサージング発生を回避して過給圧を高めることができるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is to avoid the occurrence of surging even in the surging region and to increase the supercharging pressure.

請求項1の発明の過給制御装置は、気体供給通路上に設けられ、気体を加圧して供給する過給機と、前記気体供給通路の前記過給機より下流側に設けられて前記過給機の下流側の前記気体供給通路にサージング周期よりも早い周期の吸気脈動を生成する吸気脈動生成手段とを備え、前記過給機の過給状態がサージング領域内に位置する場合があるとともに、前記過給機の過給状態が少なくともサージング領域内に位置する場合に、前記吸気脈動生成手段は吸気脈動を生成する。   A supercharging control device according to a first aspect of the present invention is provided on the gas supply passage, and is provided with a supercharger that pressurizes and supplies gas, and is provided downstream of the supercharger in the gas supply passage. An intake pulsation generating means for generating an intake pulsation with a period earlier than a surging period in the gas supply passage on the downstream side of the turbocharger, and the supercharged state of the supercharger may be located in a surging region The intake pulsation generating means generates intake pulsation when the supercharged state of the supercharger is at least in the surging region.

時間平均の過給状態は、サージング領域内に位置しつつ、実過給状態はサージング領域と非サージング領域との境界をサージング周期よりも早い周期で繰り返し跨ぐ。過給状態は、ターボ過給機を通過する空気流量と、空気供給通路に関するターボ過給機の上流側と下流側との圧力比とによって表される。過給状態がサージング領域と非サージング領域との境界を繰り返し跨ぐようにすれば、過給状態がサージング領域に入っても、サージングは発生しない。この場合、過給状態がサージング領域と非サージング領域との境界を繰り返し跨ぐ際の繰り返し周期がサージング周期よりも短い周期であることが望ましい。   While the time-average supercharging state is located in the surging area, the actual supercharging state repeatedly straddles the boundary between the surging area and the non-surging area at a period earlier than the surging period. The supercharged state is represented by the flow rate of air passing through the turbocharger and the pressure ratio between the upstream side and the downstream side of the turbocharger with respect to the air supply passage. If the supercharging state repeatedly crosses the boundary between the surging region and the non-surging region, surging does not occur even if the supercharging state enters the surging region. In this case, it is desirable that the repetition period when the supercharging state repeatedly crosses the boundary between the surging area and the non-surging area is shorter than the surging period.

なお、特許文献1は、過給機による過給状態がサージング領域内に位置するような過給状態とするように制御することは記載されていないので、請求項1には含まれない。
好適な例では、前記過給機は、内燃機関に設けられたターボ過給機であり、前記吸気脈動生成手段は、前記ターボ過給機から前記内燃機関の燃焼室に至る気体供給通路に設けられている。
In addition, since patent document 1 does not describe controlling so that the supercharging state by a supercharger may be located in a surging area | region, it is not contained in Claim 1.
In a preferred example, the supercharger is a turbocharger provided in an internal combustion engine, and the intake pulsation generating means is provided in a gas supply passage extending from the turbocharger to a combustion chamber of the internal combustion engine. It has been.

好適な例では、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記吸気脈動生成手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記回転数検出手段により検出された回転数が予め設定された基準回転数以下のときには、前記吸気脈動生成手段により吸気脈動を生成する制御を行なう。   In a preferred example, the engine comprises a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the internal combustion engine and a control means for controlling the intake pulsation generation means, wherein the control means detects the rotation speed detected by the rotation speed detection means. When is less than a preset reference rotational speed, the intake pulsation generating means performs control to generate intake pulsation.

エンジン低回転数状態のときのサージング発生を回避しつつ、過給圧を高めることができる。
好適な例では、前記過給機による過給状態を特定する過給状態特定手段と、前記吸気脈動生成手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記過給状態特定手段により特定された過給状態に基づいて、前記吸気脈動生成手段により吸気脈動を生成する制御と吸気脈動を生成しない制御とを切り換える。
The supercharging pressure can be increased while avoiding the occurrence of surging when the engine is in a low engine speed state.
In a preferred example, a supercharging state specifying means for specifying a supercharging state by the supercharger and a control means for controlling the intake pulsation generating means are provided, and the control means is specified by the supercharging state specifying means. Based on the supercharged state, the control for generating the intake pulsation by the intake pulsation generating means and the control for not generating the intake pulsation are switched.

過給状態特定とは、過給状態を検出するものでも推測するものでも良い。
好適な例では、前記過給機による過給状態を調節する過給状態調節手段と、前記吸気脈動生成手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記過給状態調節手段を制御して、前記過給機による過給状態がサージング領域内に位置するように調節する制御機能を備える。
The supercharging state specification may be a detection of a supercharging state or an estimation thereof.
In a preferred example, the apparatus includes a supercharging state adjusting unit that adjusts a supercharging state by the supercharger, and a control unit that controls the intake pulsation generating unit, wherein the control unit controls the supercharging state adjusting unit. And the control function which adjusts so that the supercharging state by the said supercharger may be located in a surging area | region is provided.

好適な例では、前記気体供給通路は、第1通路と第2通路とに並列に分岐しており、前記第1通路にのみ前記過給機から気体を供給可能な第1供給状態と、前記第2通路にのみ前記ターボ過給機から吸気を供給可能な第2供給状態とに切り換え可能な供給切り換え手段が設けられており、前記吸気脈動生成手段は、前記第1通路に設けられており、前記吸気脈動生成手段により吸気脈動を生成するときには、前記供給切り換え手段を前記第1供給状態に切り換え制御する。   In a preferred example, the gas supply passage branches in parallel to a first passage and a second passage, and a first supply state in which gas can be supplied from the supercharger only to the first passage, Supply switching means capable of switching to a second supply state in which intake air can be supplied from the turbocharger is provided only in the second passage, and the intake pulsation generating means is provided in the first passage. When the intake pulsation generating means generates the intake pulsation, the supply switching means is controlled to be switched to the first supply state.

内燃機関が低回転数のときには第1供給状態とし、内燃機関が高回転数のときには第2供給状態とすれば、吸気脈動生成手段を脈動生成状態とすることによってサージングをもたらすことなく過給することができる。   If the internal combustion engine is in the first supply state when the engine speed is low and the second supply state is when the internal combustion engine is at the high engine speed, the intake pulsation generating means is set to the pulsation generating state to supercharge without causing surging. be able to.

好適な例では、前記第2通路にインタークーラが設けられており、前記インタークーラは、前記第2通路を流れる空気を冷却する。
内燃機関が高回転数のときには過給圧が高くなって吸気温度が高くなる。内燃機関が高回転数のときには第2供給状態とすれば、高回転数のときの吸気がインタークーラによって冷却され、空気供給効率の低下が回避される。
In a preferred example, an intercooler is provided in the second passage, and the intercooler cools the air flowing through the second passage.
When the internal combustion engine is at a high speed, the supercharging pressure is increased and the intake air temperature is increased. If the internal combustion engine is in the second supply state when the engine speed is high, the intake air at the time of the high engine speed is cooled by the intercooler, and a decrease in air supply efficiency is avoided.

好適な例では、前記吸気脈動生成手段は、気体の流通可能な開状態と、気体の流通不能な閉状態とに切り換えられる開閉切り換え弁であり、前記開状態と前記閉状態とに繰り返し切り換えることで吸気脈動を生成する。   In a preferred example, the intake pulsation generating means is an open / close switching valve that is switched between an open state in which gas can flow and a closed state in which gas cannot flow, and is repeatedly switched between the open state and the closed state. Inspiratory pulsation is generated.

開閉切り換え弁は、繰り返し周期(開閉周期)を適正に設定する上で簡便である。
好適な例では、前記吸気脈動生成手段は、ルーツポンプである。
非ターボ型のポンプは、作動停止状態では空気流通不能な状態であり、空気供給通路が第1通路と第2通路とに並列に分岐している場合には、非ターボ型のポンプを作動停止状態にすれば、第1通路での気体流通を遮断することができる。
The open / close switching valve is convenient for setting the repetition cycle (open / close cycle) appropriately.
In a preferred example, the intake pulsation generating means is a Roots pump.
The non-turbo type pump is in a state in which air cannot flow when the operation is stopped, and the non-turbo type pump is stopped when the air supply passage branches in parallel to the first passage and the second passage. If it will be in a state, the gas distribution in the 1st passage can be intercepted.

好適な例では、前記過給機は、一対のスクロール通路を有するツインエントリータービン型のターボチャージャである。
好適な例では、前記一対のスクロール通路間の連通・遮断を切り換え可能な切り換え手段を有する。
In a preferred example, the supercharger is a twin entry turbine type turbocharger having a pair of scroll passages.
In a preferred example, there is provided switching means capable of switching communication / blocking between the pair of scroll passages.

本発明は、サージング領域でもサージング発生を回避して過給圧を高めることができるという優れた効果を奏する。   The present invention has an excellent effect that the supercharging pressure can be increased by avoiding the occurrence of surging even in the surging region.

第1の実施形態を示し、(a)は、内燃機関の全体構成図。(b)は、過給制御を説明するためのグラフ。1 shows a first embodiment, and (a) is an overall configuration diagram of an internal combustion engine. FIG. (B) is a graph for explaining supercharging control. (a)は、電動ロータリバルブ36の側断面図。(b)は、図2(a)のA−A線断面図。(A) is a sectional side view of the electric rotary valve 36. (B) is the sectional view on the AA line of Fig.2 (a). ターボ過給機19の側断面図。(b)は、図3(a)のB−B線断面図。制御ブロック図。FIG. 3 is a side sectional view of the turbocharger 19. (B) is the BB sectional drawing of Fig.3 (a). Control block diagram. サージング防止制御プログラムを表すフローチャート。The flowchart showing a surging prevention control program. 第2の実施形態を示す内燃機関の全体構成図。The whole internal combustion engine block diagram which shows 2nd Embodiment. 第3の実施形態を示し、(a)は、内燃機関の全体構成図。(b)は、ターボ過給機19Aの断面図。A 3rd embodiment is shown and (a) is a whole lineblock diagram of an internal-combustion engine. (B) is sectional drawing of the turbocharger 19A.

以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。
図1(a)に示すように、ディーゼルエンジン10(内燃機関)は、図示しない複数のピストン及び各ピストンによって区画される複数の燃焼室11A,11B,11C,11Dを備えている。燃焼室11A,11B,11C,11Dを形成するシリンダ(図示略)に連結されたシリンダヘッド12には燃焼室11A,11B,11C,11D毎に燃料噴射ノズル13が取り付けられている。燃料(軽油)は、燃料ポンプ14及びコモンレール15を経由して燃料噴射ノズル13へ供給され、燃料噴射ノズル13は、各燃焼室11A,11B,11C,11Dに燃料を噴射する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1A, a diesel engine 10 (internal combustion engine) includes a plurality of pistons (not shown) and a plurality of combustion chambers 11A, 11B, 11C, and 11D defined by the pistons. A fuel injection nozzle 13 is attached to each of the combustion chambers 11A, 11B, 11C, and 11D on a cylinder head 12 connected to a cylinder (not shown) that forms the combustion chambers 11A, 11B, 11C, and 11D. The fuel (light oil) is supplied to the fuel injection nozzle 13 via the fuel pump 14 and the common rail 15, and the fuel injection nozzle 13 injects the fuel into each combustion chamber 11A, 11B, 11C, 11D.

シリンダヘッド12にはインテークマニホールド16が接続されている。インテークマニホールド16には吸気管17が接続されており、吸気管17の途中にはターボ過給機19のコンプレッサ部20が設けられている。ターボ過給機19は、排気ガス流によって作動される可変ノズル型ターボチャージャであり、ターボ過給機19のコンプレッサ部20より上流の吸気管17内の空気がコンプレッサ部20へ吸入されて送り出される。   An intake manifold 16 is connected to the cylinder head 12. An intake pipe 17 is connected to the intake manifold 16, and a compressor unit 20 of a turbocharger 19 is provided in the middle of the intake pipe 17. The turbocharger 19 is a variable nozzle type turbocharger that is operated by an exhaust gas flow. Air in the intake pipe 17 upstream from the compressor unit 20 of the turbocharger 19 is sucked into the compressor unit 20 and sent out. .

シリンダヘッド12にはエキゾーストマニホールド23が接続されている。エキゾーストマニホールド23には排気管24が接続されている。燃焼室11A,11B,11C,11Dから排出される排気ガスは、エキゾーストマニホールド23、ターボ過給機19のタービン部21及び排気管24を経由して大気に放出される。   An exhaust manifold 23 is connected to the cylinder head 12. An exhaust pipe 24 is connected to the exhaust manifold 23. Exhaust gas discharged from the combustion chambers 11A, 11B, 11C, and 11D is released to the atmosphere via the exhaust manifold 23, the turbine portion 21 of the turbocharger 19, and the exhaust pipe 24.

図3(a)は、ターボ過給機19の内部構造を示す。コンプレッサ部20は、コンプレッサハウジング30と、ロータシャフト25に止着されたコンプレッサホイール27とを備え、タービン部21は、タービンハウジング31と、ロータシャフト25に止着されたタービンホイール26とを備える。コンプレッサハウジング30とタービンハウジング31とは、センターハウジング22を介して連結されている。   FIG. 3A shows the internal structure of the turbocharger 19. The compressor unit 20 includes a compressor housing 30 and a compressor wheel 27 fixed to the rotor shaft 25, and the turbine unit 21 includes a turbine housing 31 and a turbine wheel 26 fixed to the rotor shaft 25. The compressor housing 30 and the turbine housing 31 are connected via the center housing 22.

燃焼室11A,11B,11C,11Dから排気管24へ排出された排気ガスは、タービンハウジング31内のスクロール通路311及び旋回通路312に送り込まれてタービンホイール26の羽根261に吹き付けられ、タービンホイール26、ロータシャフト25及びコンプレッサホイール27が一体的に回転する。回転するコンプレッサホイール27は、コンプレッサ部20より上流の吸気管17内の空気をコンプレッサハウジング30内のコンプレッサ通路301へ導入してコンプレッサ部20より下流の吸気管17へ送り出す。旋回通路312の途中には複数のノズルベーン29が配設されている。   Exhaust gas discharged from the combustion chambers 11A, 11B, 11C, and 11D to the exhaust pipe 24 is sent to the scroll passage 311 and the swirl passage 312 in the turbine housing 31, and blown to the blades 261 of the turbine wheel 26. The rotor shaft 25 and the compressor wheel 27 rotate integrally. The rotating compressor wheel 27 introduces air in the intake pipe 17 upstream from the compressor section 20 into the compressor passage 301 in the compressor housing 30 and sends it out to the intake pipe 17 downstream from the compressor section 20. A plurality of nozzle vanes 29 are arranged in the middle of the turning passage 312.

図3(b)に示すように、ノズルベーン29は、ノズルリング28に回動可能に支持されている。ノズルベーン29は、隣り合うノズルベーン29間の流路断面積を変更可能である。   As shown in FIG. 3B, the nozzle vane 29 is rotatably supported by the nozzle ring 28. The nozzle vane 29 can change the flow path cross-sectional area between the adjacent nozzle vanes 29.

図3(a)に示すように、ノズルリング28に対して回動可能な支軸48にはアーム37が止着されており、アーム37にはユニゾンリング32が離脱不能に係合されている。センターハウジング22には支軸33が回動可能に支持されており、支軸33の一端には駆動アーム34が止着されている。駆動アーム34は、ユニゾンリング32に係合されており、駆動アーム34が支軸33を中心にして回動すると、ユニゾンリング32が回動する。   As shown in FIG. 3A, an arm 37 is fixed to a support shaft 48 that can rotate with respect to the nozzle ring 28, and the unison ring 32 is engaged with the arm 37 so as not to be detached. . A support shaft 33 is rotatably supported on the center housing 22, and a drive arm 34 is fixed to one end of the support shaft 33. The drive arm 34 is engaged with the unison ring 32, and when the drive arm 34 rotates about the support shaft 33, the unison ring 32 rotates.

支軸33の他端に止着された駆動レバー35は、図示しないアクチュエータの作動によって支軸33を中心にして回動される。駆動レバー35が回動されると、駆動アーム34及びユニゾンリング32が回動し、ノズルベーン29が回動される。つまり、ベーン開度が変更される。ベーン開度の増大は、タービン回転速度の低下をもたらし、空気流量が減少する。ベーン開度の低減は、タービン回転速度の増大をもたらし、空気流量が増大する。   The drive lever 35 fixed to the other end of the support shaft 33 is rotated about the support shaft 33 by the operation of an actuator (not shown). When the drive lever 35 is rotated, the drive arm 34 and the unison ring 32 are rotated, and the nozzle vane 29 is rotated. That is, the vane opening degree is changed. Increasing the vane opening results in a decrease in turbine rotational speed, and the air flow rate decreases. Decreasing the vane opening results in an increase in turbine rotation speed and an increase in air flow rate.

図1(a)に示すように、ターボ過給機19のコンプレッサ部20より上流の吸気管17にはエアフロメータ43が設けられている。エアフロメータ43は、コンプレッサ部20より上流の吸気管17を流れる空気の流量Fを検出する。インテークマニホールド16には圧力検出器44が設けられている。圧力検出器44は、インテークマニホールド16内の圧力(過給圧P1)を検出する。エアフロメータ43によって検出された空気流量Fの情報及び圧力検出器44によって検出された過給圧P1の情報は、制御コンピュータCへ送られる。   As shown in FIG. 1A, an air flow meter 43 is provided in the intake pipe 17 upstream of the compressor unit 20 of the turbocharger 19. The air flow meter 43 detects the flow rate F of air flowing through the intake pipe 17 upstream from the compressor unit 20. The intake manifold 16 is provided with a pressure detector 44. The pressure detector 44 detects the pressure in the intake manifold 16 (supercharging pressure P1). Information on the air flow rate F detected by the air flow meter 43 and information on the supercharging pressure P1 detected by the pressure detector 44 are sent to the control computer C.

制御コンピュータCには大気圧検出器45が信号接続されている。大気圧検出器45によって得られた大気圧Poの検出情報は、制御コンピュータCへ送られる。
ターボ過給機19におけるサージングは、コンプレッサホイール27の羽根271〔図3(a)参照〕から空気流が剥離して空気がこの剥離部分で逆流する現象である。図1(b)は、サージング発生の有無を表すグラフである。図1(b)のグラフにおける横軸は、空気流量Fを表し、縦軸は、過給圧P1と大気圧Poとの比P1/Po(過給状態)を表す。領域Eは、サージングを生じない非サージング領域を表し、領域Gは、サージングを生じるサージング領域を表す。曲線Lは、非サージング領域Eとサージング領域Gとの境界を表す。
An atmospheric pressure detector 45 is signal-connected to the control computer C. Detection information of the atmospheric pressure Po obtained by the atmospheric pressure detector 45 is sent to the control computer C.
Surging in the turbocharger 19 is a phenomenon in which the air flow separates from the blades 271 of the compressor wheel 27 (see FIG. 3A) and the air flows backward at the separation portion. FIG. 1B is a graph showing the presence or absence of surging. The horizontal axis in the graph of FIG. 1B represents the air flow rate F, and the vertical axis represents the ratio P1 / Po (supercharging state) between the supercharging pressure P1 and the atmospheric pressure Po. Region E represents a non-surging region where no surging occurs, and region G represents a surging region where surging occurs. A curve L represents a boundary between the non-surging region E and the surging region G.

大気圧検出器45、圧力検出器44及び制御コンピュータCは、ターボ過給機19による過給状態を特定する過給状態特定手段を構成する。
作動線Kは、ターボ過給機19による過給状態の移り変わりを示す線であり、図1(b)における縦軸と横軸との交点から離れるに従ってエンジン回転数が高くなった時の過給状態を示している。又、本実施形態では、図1(b)の作動線Kに示すように、ターボ過給機19は、エンジン低回転時において過給状態がサージング領域G内となるように高過給率にて運転される。
The atmospheric pressure detector 45, the pressure detector 44, and the control computer C constitute supercharging state specifying means for specifying the supercharging state by the turbocharger 19.
The operating line K is a line indicating the transition of the supercharging state by the turbocharger 19, and the supercharging when the engine speed increases as the distance from the intersection of the vertical axis and the horizontal axis in FIG. Indicates the state. In the present embodiment, as shown by the operation line K in FIG. 1B, the turbocharger 19 has a high supercharging rate so that the supercharging state is within the surging region G when the engine is running at a low speed. Drive.

図1(a)に示すように、ターボ過給機19のコンプレッサ部20より下流の吸気管17には分岐管18が並列接続されており、分岐管18の途中には電動ロータリバルブ36が設けられている。吸気管17及び分岐管18は、ターボ過給機19から燃焼室11A,11B,11C,11Dに至る気体供給通路を構成する。   As shown in FIG. 1A, a branch pipe 18 is connected in parallel to the intake pipe 17 downstream of the compressor unit 20 of the turbocharger 19, and an electric rotary valve 36 is provided in the middle of the branch pipe 18. It has been. The intake pipe 17 and the branch pipe 18 constitute a gas supply passage from the turbocharger 19 to the combustion chambers 11A, 11B, 11C, and 11D.

図2(a)は、吸気脈動生成手段としての電動ロータリバルブ36の内部構造を示す。電動ロータリバルブ36は、変速可能な電動モータ38と、電動モータ38の出力軸381に止着された円筒形状の弁体39と、弁体39を回転可能に収容するバルブハウジング40とを備える。バルブハウジング40の周部には入口401と出口402とが形成されており、円筒形状の弁体39には複数の弁孔391が入口401及び出口402に接続可能に形成されている。弁体39が回転すると、複数の弁孔391の1つが入口401に間欠的に接続すると共に、複数の弁孔391の別の1つが出口402に間欠的に接続する。複数の弁孔391の1つが入口401に接続したときには、弁孔391の別の1つが出口402に接続する。この状態では、電動ロータリバルブ36より上流の分岐管18内の空気が入口401、円筒形状の弁体39及び出口402を経由して、電動ロータリバルブ36より下流の分岐管18へ流通する。   FIG. 2A shows the internal structure of the electric rotary valve 36 as intake pulsation generating means. The electric rotary valve 36 includes a variable speed electric motor 38, a cylindrical valve body 39 fixed to an output shaft 381 of the electric motor 38, and a valve housing 40 that rotatably accommodates the valve body 39. An inlet 401 and an outlet 402 are formed in the peripheral portion of the valve housing 40, and a plurality of valve holes 391 are formed in the cylindrical valve body 39 so as to be connectable to the inlet 401 and the outlet 402. When the valve body 39 rotates, one of the plurality of valve holes 391 is intermittently connected to the inlet 401 and another one of the plurality of valve holes 391 is intermittently connected to the outlet 402. When one of the plurality of valve holes 391 is connected to the inlet 401, another one of the valve holes 391 is connected to the outlet 402. In this state, air in the branch pipe 18 upstream from the electric rotary valve 36 flows to the branch pipe 18 downstream from the electric rotary valve 36 via the inlet 401, the cylindrical valve body 39 and the outlet 402.

電動ロータリバルブ36は、気体の流通可能な開状態と、気体の流通不能な閉状態とに切り換えられる開閉切り換え弁である。
図1(a)に示すように、開閉切り換え弁である電動ロータリバルブ36の電動モータ38は、制御コンピュータCの回転制御を受ける。
The electric rotary valve 36 is an open / close switching valve that can be switched between an open state in which gas can flow and a closed state in which gas cannot flow.
As shown in FIG. 1A, the electric motor 38 of the electric rotary valve 36 that is an open / close switching valve is subjected to rotation control by the control computer C.

分岐管18に対する吸気管17の並列部171にはインタークーラ41が設けられており、インタークーラ41より上流の並列部171と分岐管18との分岐部には電磁切り換え弁42が設けられている。電磁切り換え弁42が励磁されると、ターボ過給機19のコンプレッサ部20から送り出された空気がインタークーラ41を流通可能、且つ分岐管18へ流入不能である。電磁切り換え弁42が消磁されると、ターボ過給機19のコンプレッサ部20から送り出された空気は、分岐管18へ流入可能、且つインタークーラ41を流通不能である。電磁切り換え弁42の消磁状態は、コンプレッサ部20から送り出された空気を分岐管18(第1通路)へのみ供給する第1供給状態であり、電磁切り換え弁42の励磁状態は、コンプレッサ部20から送り出された空気を並列部171(第2通路)へのみ供給する第2供給状態である。   An intercooler 41 is provided in the parallel part 171 of the intake pipe 17 with respect to the branch pipe 18, and an electromagnetic switching valve 42 is provided in a branch part between the parallel part 171 upstream of the intercooler 41 and the branch pipe 18. . When the electromagnetic switching valve 42 is excited, the air sent out from the compressor unit 20 of the turbocharger 19 can flow through the intercooler 41 and cannot flow into the branch pipe 18. When the electromagnetic switching valve 42 is demagnetized, the air sent out from the compressor unit 20 of the turbocharger 19 can flow into the branch pipe 18 and cannot flow through the intercooler 41. The demagnetization state of the electromagnetic switching valve 42 is a first supply state in which air sent from the compressor unit 20 is supplied only to the branch pipe 18 (first passage), and the excitation state of the electromagnetic switching valve 42 is from the compressor unit 20. This is a second supply state in which the delivered air is supplied only to the parallel part 171 (second passage).

電磁切り換え弁42は、第1通路(分岐管18)にのみターボ過給機19から空気を供給可能な第1供給状態と、第2通路(並列部171)にのみターボ過給機19から空気を供給可能な第2供給状態とに切り換え可能な供給切り換え手段である。電磁切り換え弁42は、制御コンピュータCの励消磁制御を受ける。   The electromagnetic switching valve 42 has a first supply state in which air can be supplied from the turbocharger 19 only to the first passage (branch pipe 18), and air from the turbocharger 19 only to the second passage (parallel portion 171). Is a supply switching means capable of switching to a second supply state capable of supplying. The electromagnetic switching valve 42 is subjected to excitation / demagnetization control by the control computer C.

吸気管17の途中にはスロットル弁47が設けられている。スロットル弁47は、燃焼室11A,11B,11C,11Dへ送られる空気流量を調整するためのものである。
制御コンピュータCには、クランク角度検出器46が信号接続されている。クランク角度検出器46は、図示しないクランク軸の回転角度(クランク角度)を検出する。クランク角度検出器46によって検出されたクランク角度情報は、制御コンピュータCへ送られる。制御コンピュータCは、クランク角度検出器46によって検出されたクランク角度の情報に基づいて、エンジン回転数Nを算出する。制御コンピュータC及びクランク角度検出器46は、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を構成する。
A throttle valve 47 is provided in the middle of the intake pipe 17. The throttle valve 47 is for adjusting the flow rate of air sent to the combustion chambers 11A, 11B, 11C, and 11D.
A crank angle detector 46 is signal-connected to the control computer C. The crank angle detector 46 detects a rotation angle (crank angle) of a crankshaft (not shown). The crank angle information detected by the crank angle detector 46 is sent to the control computer C. The control computer C calculates the engine speed N based on the crank angle information detected by the crank angle detector 46. The control computer C and the crank angle detector 46 constitute rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the internal combustion engine.

制御コンピュータCは、図4にフローチャートで示すサージング防止制御プログラムに基づいてサージング防止制御を遂行する。以下、図4のフローチャートに基づいてサージング防止制御を説明する。   The control computer C performs the anti-surging control based on the anti-surging control program shown in the flowchart of FIG. Hereinafter, the surging prevention control will be described based on the flowchart of FIG.

制御コンピュータCは、大気圧検出器45によって得られた大気圧Poの情報、圧力検出器44によって得られた過給圧P1の情報、及びエアフロメータ43によって得られた空気流量Fの情報を取り込むと共に、エンジン回転数Nを算出する(ステップS1)。制御コンピュータCは、エンジン回転数Nと、予め設定された基準回転数Noとの大小比較を行なう(ステップS2)。   The control computer C takes in information on the atmospheric pressure Po obtained by the atmospheric pressure detector 45, information on the supercharging pressure P1 obtained by the pressure detector 44, and information on the air flow rate F obtained by the air flow meter 43. At the same time, the engine speed N is calculated (step S1). The control computer C compares the engine rotational speed N with a preset reference rotational speed No (step S2).

なお、基準回転数Noとは、エンジン回転数Nの上昇に伴ってサージングが発生しなくなることが推測される回転数に設定してある。詳細には、図1(b)において、エンジン回転数Nが上昇するに伴い作動線K上を原点から離れる方向に沿って進み、エンジン回転数Nが或る回転数以上となると境界Lを越えて右側の非サージング領域Eに入る。このように、境界Lを越えて非サージング領域に入ることが推測されるエンジン回転数Nが基準回転数Noとして設定される。   The reference rotational speed No is set to a rotational speed at which surging is assumed not to occur as the engine rotational speed N increases. Specifically, in FIG. 1 (b), as the engine speed N rises, it proceeds along the operating line K along the direction away from the origin, and exceeds the boundary L when the engine speed N exceeds a certain speed. To enter the non-surging area E on the right side. Thus, the engine speed N estimated to enter the non-surging region beyond the boundary L is set as the reference speed No.

エンジン回転数Nが基準回転数No以上である場合(ステップS2においてYES)、制御コンピュータCは、電磁切り換え弁42を第2供給状態とすると共に、電動ロータリバルブ36を作動させない(脈動生成停止状態)制御を遂行する(ステップS3)。これにより、ターボ過給機19から送り出される空気がインタークーラ41へ送られる。   When the engine speed N is equal to or higher than the reference speed No (YES in step S2), the control computer C sets the electromagnetic switching valve 42 to the second supply state and does not operate the electric rotary valve 36 (pulsation generation stop state) ) Perform control (step S3). Thereby, the air sent out from the turbocharger 19 is sent to the intercooler 41.

そして、制御コンピュータCは、大気圧Poと過給圧P1との比P1/Poと、空気流量Fとに基づいて、過給通常制御を遂行する(ステップS4)。過給通常制御とは、比P1/Poと空気流量Fとの組(P1/Po,F)で表される過給状態〔以下、過給状態(P1/Po,F)と記す〕が非サージング領域E〔図1(b)に図示〕内にあるように、ターボ過給機19におけるベーン開度を増減させる制御である。   Then, the control computer C performs normal supercharging control based on the ratio P1 / Po between the atmospheric pressure Po and the supercharging pressure P1 and the air flow rate F (step S4). In normal supercharging control, the supercharging state (hereinafter referred to as supercharging state (P1 / Po, F)) represented by a set (P1 / Po, F) of the ratio P1 / Po and the air flow rate F is not. As shown in the surging region E (shown in FIG. 1B), the vane opening in the turbocharger 19 is increased or decreased.

ステップS2においてNOの場合(エンジン回転数Nが基準回転数Noに満たない場合)、制御コンピュータCは、電磁切り換え弁42を第1供給状態とすると共に、電動ロータリバルブ36を作動させる(脈動生成状態)制御を遂行する(ステップS5)。これにより、電動ロータリバルブ36が間欠的に開閉し、ターボ過給機19から送り出される空気が分岐管18へ送られ、分岐管18へ送られた空気は、電動ロータリバルブ36を通過して燃焼室11A,11B,11C,11Dへ送られる。   In the case of NO in step S2 (when the engine speed N is less than the reference speed No), the control computer C sets the electromagnetic switching valve 42 to the first supply state and operates the electric rotary valve 36 (pulsation generation). State) control is performed (step S5). As a result, the electric rotary valve 36 is intermittently opened and closed, and the air sent from the turbocharger 19 is sent to the branch pipe 18, and the air sent to the branch pipe 18 burns through the electric rotary valve 36. It is sent to the chambers 11A, 11B, 11C, 11D.

電動ロータリバルブ36が作動されると、電動ロータリバルブ36より上流で吸気脈動が生成される。吸気脈動は、コンプレッサ部20と電動ロータリバルブ36との間の過給圧を繰り返し増減させ、過給圧P1が低減すると、比P1/Poが低減すると共に、空気流量Fが増大する。これにより、過給状態(P1/Po,F)が非サージング領域Eに入る。吸気脈動の生成によって過給圧P1が増大すると、比P1/Poが増大すると共に、空気流量Fが低減する。これにより、過給状態(P1/Po,F)がサージング領域G〔図1(b)に図示〕に入る。つまり、過給状態(P1/Po,F)は、電動ロータリバルブ36の作動によって生成される吸気脈動によって、非サージング領域Eとサージング領域Gとの境界L〔図1(b)に図示〕を繰り返し跨ぐことになる。一例として、図1(b)における曲線Y上を左右に移動することにより、過給状態(P1/Po,F)が吸気脈動の生成によって非サージング領域Eとサージング領域Gとの境界Lを繰り返し跨ぐ。しかし、吸気脈動の周期をサージング周期よりも短く設定することで、過給状態(P1/Po,F)がサージング領域Gに入っても、サージングは生じない。   When the electric rotary valve 36 is actuated, intake pulsation is generated upstream of the electric rotary valve 36. The intake pulsation repeatedly increases or decreases the supercharging pressure between the compressor unit 20 and the electric rotary valve 36, and when the supercharging pressure P1 is reduced, the ratio P1 / Po is reduced and the air flow rate F is increased. As a result, the supercharging state (P1 / Po, F) enters the non-surging region E. When the supercharging pressure P1 increases due to the generation of the intake pulsation, the ratio P1 / Po increases and the air flow rate F decreases. As a result, the supercharging state (P1 / Po, F) enters the surging region G (shown in FIG. 1B). That is, in the supercharging state (P1 / Po, F), a boundary L (shown in FIG. 1B) between the non-surging region E and the surging region G is generated by the intake pulsation generated by the operation of the electric rotary valve 36. It will be repeated repeatedly. As an example, by moving left and right on the curve Y in FIG. 1B, the supercharging state (P1 / Po, F) repeats the boundary L between the non-surging region E and the surging region G due to the generation of intake pulsation. Straddle. However, by setting the period of the intake pulsation to be shorter than the surging period, no surging occurs even if the supercharging state (P1 / Po, F) enters the surging region G.

本実施形態では、電動ロータリバルブ36の開閉周期(生成される吸気脈動の周期)は、サージング周期よりも短い周期に設定されている。
制御コンピュータCは、ターボ過給機19による過給状態がサージング領域Gと非サージング領域Eとの境界Lを繰り返し跨ぐように、電動ロータリバルブ36に対して脈動生成状態をもたらす制御を行なう制御手段である。
In the present embodiment, the opening / closing cycle of the electric rotary valve 36 (the cycle of the generated intake pulsation) is set to a cycle shorter than the surging cycle.
The control computer C performs control for controlling the electric rotary valve 36 to generate a pulsation generation state so that the supercharging state by the turbocharger 19 repeatedly crosses the boundary L between the surging region G and the non-surging region E. It is.

第1の実施形態では以下の効果が得られる。
(1)過給状態(P1/Po,F)がサージング周期よりも短い周期でサージング領域Gと非サージング領域Eとを往復するため、過給状態(P1/Po,F)がサージング領域Gに入っても、サージングは発生しない。従って、エンジン回転数が従来ではサージング発生をもたらすような低回転数のときでも、サージング発生を回避して過給圧を高めることが可能となり、エンジン低回転数領域での出力トルクが向上し、燃費が向上する。
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the supercharging state (P1 / Po, F) reciprocates between the surging region G and the non-surging region E in a cycle shorter than the surging cycle, the supercharging state (P1 / Po, F) enters the surging region G. Even if it enters, surging does not occur. Therefore, even when the engine speed is a low speed that conventionally causes surging, it is possible to avoid the occurrence of surging and increase the boost pressure, and the output torque in the engine low speed region is improved. Fuel consumption is improved.

本願発明者は、吸気脈動を生成して過給状態(P1/Po,F)をサージング周期よりも短い周期でサージング領域Gと非サージング領域Eとを往復させた場合に、エンジン回転数Nが1250rpm、時間平均圧力比P1/Poが1.45であるときのサージング音発生の有無を聴覚によって確かめたが、サージング発生有の際のサージング音が生じていないことを確認している。   The inventor of the present application generates an intake air pulsation and reciprocates the surcharge region (P1 / Po, F) between the surging region G and the non-surging region E in a cycle shorter than the surging cycle. The presence or absence of a surging sound when 1250 rpm and the time-average pressure ratio P1 / Po is 1.45 was confirmed by hearing, but it was confirmed that no surging sound was generated when surging occurred.

(2)エンジン回転数Nが基準回転数No以上の時(内燃機関が高回転数のとき)には過給圧が高くなって吸気温度が高くなるが、高回転数のときの吸気は、インタークーラ41へ送られる。従って、内燃機関が高回転数のときの吸気は、インタークーラによって冷却され、空気供給効率の低下が回避される。   (2) When the engine speed N is equal to or higher than the reference speed No (when the internal combustion engine is at a high speed), the supercharging pressure is increased and the intake air temperature is increased, but the intake air at the high speed is It is sent to the intercooler 41. Therefore, the intake air when the internal combustion engine is at a high rotational speed is cooled by the intercooler, and a decrease in air supply efficiency is avoided.

(3)電動ロータリバルブ36によって生成される吸気脈動の周期は、電動ロータリバルブ36の回転速度を調整することによって、簡単に設定できる。このような電動ロータリバルブ36は、吸気脈動の周期を適正に設定する上で簡便である。   (3) The period of the intake pulsation generated by the electric rotary valve 36 can be easily set by adjusting the rotational speed of the electric rotary valve 36. Such an electric rotary valve 36 is simple in setting the period of intake pulsation appropriately.

次に、図5の第2の実施形態を説明する。第1の実施形態と同じ構成部には同じ符号を用い、その詳細説明は省略する。
第2の実施形態では、吸気脈動生成手段としてルーツポンプ49が用いられており、吸気管17の並列部171には電磁開閉弁52が設けられている。電磁開閉弁52は、制御コンピュータCの励消磁制御を受ける。電磁開閉弁52が励磁されると、コンプレッサ部20から送り出された空気がインタークーラ41へ供給され、電磁開閉弁52が消磁されると、コンプレッサ部20から送り出された空気は、インタークーラ41へ供給されない。
Next, a second embodiment of FIG. 5 will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the second embodiment, a Roots pump 49 is used as the intake pulsation generating means, and an electromagnetic opening / closing valve 52 is provided in the parallel portion 171 of the intake pipe 17. The electromagnetic on-off valve 52 is subjected to excitation / demagnetization control by the control computer C. When the electromagnetic on-off valve 52 is excited, the air sent from the compressor unit 20 is supplied to the intercooler 41. When the electromagnetic on-off valve 52 is demagnetized, the air sent from the compressor unit 20 is sent to the intercooler 41. Not supplied.

ルーツポンプ49は、電動モータ50を備えており、ルーツポンプ49のロータハウジング51内のロータ491,492は、電動モータ50の作動によって互いに逆方向に回転される。ロータ491,492によってロータハウジング51内に区画される吸入室501は、ルーツポンプ49より上流の分岐管18に連通しており、ロータ491,492によってロータハウジング51内に区画される吐出室502は、ルーツポンプ49より下流の分岐管18に連通している。ルーツポンプ49が作動されると、コンプレッサ部20から送り出された空気が分岐管18を経由して燃焼室11A,11B,11C,11Dへ送られる。   The roots pump 49 includes an electric motor 50, and the rotors 491 and 492 in the rotor housing 51 of the roots pump 49 are rotated in opposite directions by the operation of the electric motor 50. The suction chamber 501 defined in the rotor housing 51 by the rotors 491 and 492 communicates with the branch pipe 18 upstream from the roots pump 49, and the discharge chamber 502 defined in the rotor housing 51 by the rotors 491 and 492 The branch pipe 18 communicates downstream from the roots pump 49. When the Roots pump 49 is operated, the air sent out from the compressor unit 20 is sent to the combustion chambers 11A, 11B, 11C, and 11D via the branch pipe 18.

吸入室501の容積は、ロータ491,492に伴って変動し、ルーツポンプ49が作動されると、ルーツポンプ49より上流の吸気管17内に吸気脈動が生成される。ルーツポンプ49が作動されるときには、電磁開閉弁52が消磁される。   The volume of the suction chamber 501 varies with the rotors 491 and 492, and when the roots pump 49 is operated, intake pulsation is generated in the intake pipe 17 upstream of the roots pump 49. When the roots pump 49 is operated, the electromagnetic on-off valve 52 is demagnetized.

ルーツポンプ49によって生成される吸気脈動の周期は、サージング周期よりも短くなるように設定されており、ルーツポンプ49によって生成される吸気脈動は、第1の実施形態の場合と同様に、非サージング領域Eとサージング領域Gとの境界Lを繰り返し跨ぐように、過給状態(P1/Po,F)を変動させる。   The period of the intake pulsation generated by the roots pump 49 is set to be shorter than the surging period, and the intake pulsation generated by the roots pump 49 is not surging as in the first embodiment. The supercharging state (P1 / Po, F) is changed so as to repeatedly cross the boundary L between the region E and the surging region G.

第2の実施形態では、第1の実施形態と同様の効果が得られる。非ターボ型のポンプであるルーツポンプ49は、作動停止状態では空気流通不能な状態にあり、ルーツポンプ49を作動停止状態にすれば、分岐管18における空気流通を遮断することができる。   In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. The roots pump 49, which is a non-turbo type pump, is in a state where air flow is not possible when the operation is stopped, and the air flow in the branch pipe 18 can be interrupted if the roots pump 49 is set to the operation stop state.

又、ルーツポンプ49は、空気を過給することはしておらず、第1の実施形態の電動ロータリバルブ36と同じく単に通路の開閉を断続的に行っているだけであるので、空気を過給するための電動ターボやスーパーチャージャ等と比較して、非常に小さな力で回転させている。   In addition, the roots pump 49 does not supercharge air and merely opens and closes the passage intermittently as in the electric rotary valve 36 of the first embodiment. It is rotated with a very small force compared to an electric turbocharger or supercharger.

次に、図6(a),(b)の第3の実施形態を説明する。第1の実施形態と同じ構成部には同じ符号を用い、その詳細説明は省略する。
図6(b)に示すように、ターボ過給機19Aは、一対のスクロール通路313,314を備えているツインエントリータービン型であり、スクロール通路313,314の終端部には干渉切り換えベーン53,54が設けられている。
Next, a third embodiment shown in FIGS. 6A and 6B will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 6B, the turbocharger 19A is a twin-entry turbine type having a pair of scroll passages 313 and 314. The end portions of the scroll passages 313 and 314 have interference switching vanes 53, 54 is provided.

燃焼室11A,11Dから排出された排気ガスは、排気管24A,24D〔図6(a)参照〕を介してスクロール通路313へ送られ、燃焼室11B,11Cから排出された排気ガスは、排気管24B,24C〔図6(a)参照〕を介してスクロール通路314へ送られる。鎖線で示すように、干渉切り換えベーン53,54を開けば、スクロール通路313側の排気脈動とスクロール通路314側の排気脈動とを干渉させることができる。   The exhaust gas discharged from the combustion chambers 11A and 11D is sent to the scroll passage 313 via the exhaust pipes 24A and 24D (see FIG. 6A), and the exhaust gas discharged from the combustion chambers 11B and 11C is exhausted. It is sent to the scroll passage 314 via the pipes 24B and 24C (see FIG. 6A). As indicated by the chain line, if the interference switching vanes 53 and 54 are opened, the exhaust pulsation on the scroll passage 313 side and the exhaust pulsation on the scroll passage 314 side can be made to interfere with each other.

出力が小さいエンジン低回転数領域では、タービン駆動力を高めて過給圧を高めるために前記した干渉切り換えベーン53,54を閉じてスクロール通路313側の排気脈動とスクロール通路314側の排気脈動とを干渉させないようにする。   In the engine low engine speed region where the output is small, the interference switching vanes 53 and 54 are closed to increase the turbine driving force and increase the supercharging pressure, and the exhaust pulsation on the scroll passage 313 side and the exhaust pulsation on the scroll passage 314 side To prevent interference.

排気脈動が大きいエンジン高回転数領域では、タービン部21側がチョークしてタービン効率が悪くなる場合がある。このような場合には、スクロール通路313側の排気脈動とスクロール通路314側の排気脈動とを干渉させて排気脈動を減衰させることにより、通常の排気の静圧を利用してタービン駆動することができる。   In the high engine speed region where the exhaust pulsation is large, the turbine section 21 side may choke and the turbine efficiency may deteriorate. In such a case, the exhaust pulsation on the scroll passage 313 side and the exhaust pulsation on the scroll passage 314 side interfere with each other to attenuate the exhaust pulsation, so that the turbine can be driven using the normal static pressure of the exhaust. it can.

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○第1の実施形態において、インタークーラ41を用いない場合には、第2の通路(並列部171)を無くし、エンジンの低回転数領域では電動ロータリバルブ36を作動し、エンジンの高回転数領域では電動ロータリバルブ36を開状態に維持するようにしてもよい。
In the present invention, the following embodiments are also possible.
In the first embodiment, when the intercooler 41 is not used, the second passage (parallel portion 171) is eliminated, and the electric rotary valve 36 is operated in the low engine speed range, so that the high engine speed is increased. In the region, the electric rotary valve 36 may be kept open.

○電磁クラッチを介してエンジンから駆動力を得るロータリバルブあるいはルーツポンプを吸気脈動生成手段として用いてもよい。
○エンジン回転数以外の要素に基づいて過給状態とサージング領域との関係を検知または推測して、過給状態がサージング領域に入ったら、又はサージング領域に入りそうになったら吸気脈動生成手段を作動して吸気脈動を生成し、過給状態が非サージング領域に入ったら吸気脈動生成手段による吸気脈動の生成を停止させるようにしてもよい。
A rotary valve or a roots pump that obtains driving force from the engine via an electromagnetic clutch may be used as the intake pulsation generating means.
○ Based on factors other than engine speed, detect or infer the relationship between the supercharging state and the surging area, and if the supercharging state enters the surging area or if it is about to enter the surging area, the intake pulsation generating means is The operation may generate an intake pulsation, and when the supercharged state enters a non-surging region, the generation of the intake pulsation by the intake pulsation generation unit may be stopped.

○第1の実施形態において、エンジン低回転時に必ず吸気脈動を生成するようにしなくてもよい。例えば、エンジン低回転時であっても、吸気脈動を生成してサージング領域で運転する制御と、過給圧が低くなるように過給機のベーンを駆動して非サージング領域で運転する制御とを、所定の条件によって切り換えるようにしてもよい。   In the first embodiment, it is not always necessary to generate the intake pulsation when the engine is running at a low speed. For example, even when the engine is running at a low speed, a control that generates an intake pulsation and operates in a surging region, and a control that operates in a non-surging region by driving a vane of a supercharger so that the supercharging pressure is lowered. May be switched according to a predetermined condition.

過給機のベーンの開度を調節する手段は、過給状態調節手段であり、制御コンピュータCは、過給状態調節手段の調節状態を制御する制御手段である。つまり、制御コンピュータCは、過給状態調節手段を制御して、過給機による過給状態がサージング領域内に位置するように調節する制御機能を備える。   The means for adjusting the opening degree of the vane of the supercharger is a supercharging state adjusting means, and the control computer C is a control means for controlling the adjusting state of the supercharging state adjusting means. That is, the control computer C has a control function of controlling the supercharging state adjusting means so as to adjust the supercharging state by the supercharger to be located in the surging region.

○過給状態は、ベーン開度により調節する以外にも、ウエストゲートバルブ等により過給状態を制御するようにしても良い。
○過給状態を特に調節することなく元々サージング領域に入るような特性をもった過給機を用いれば、過給状態を調節する機構を備えなくても良い。
O The supercharging state may be controlled by a wastegate valve or the like in addition to the adjustment by the vane opening.
O If a supercharger having a characteristic that originally enters the surging region without particularly adjusting the supercharging state, a mechanism for adjusting the supercharging state may not be provided.

○電動ロータリバルブは、開閉を繰り返しているが、通路を開くことと、通路を絞ることとを繰り返し行うことで、吸気脈動を生成するようにしても良い。
○サージング周期を特定して、特定したサージング周期よりも早い周期の吸気脈動を生成するように吸気脈動生成手段を制御しても良い。
The electric rotary valve is repeatedly opened and closed. However, the intake pulsation may be generated by repeatedly opening and closing the passage.
O The intake pulsation generating means may be controlled so as to generate an intake pulsation having a cycle earlier than the specified surging cycle by specifying a surging cycle.

○サージング周期を特定せずにサージング周期の最大値を実験等により求めておき、吸気脈動生成手段が常にそのサージング周期の最大値よりも早い周期の一定の吸気脈動を生成するように制御しても良い。   ○ The maximum value of the surging period is obtained by experiment etc. without specifying the surging period, and the intake pulsation generating means is controlled so as to always generate a constant intake pulsation with a period earlier than the maximum value of the surging period. Also good.

○吸気脈動生成手段は特に制御せず、常にそのサージング周期の最大値よりも早い周期の一定の吸気脈動を生成する吸気脈動生成手段を用いても良い。
○燃料電池搭載車両に本発明を適用してもよい。この場合、空気は、電動のターボ式圧縮機によって燃料電池に送られ、吸気脈動生成手段は、ターボ式圧縮機より下流の気体供給通路に設けられる。
The intake pulsation generating means is not particularly controlled, and an intake pulsation generating means that always generates a constant intake pulsation with a period earlier than the maximum value of the surging period may be used.
The present invention may be applied to a vehicle equipped with a fuel cell. In this case, air is sent to the fuel cell by an electric turbo compressor, and the intake pulsation generating means is provided in the gas supply passage downstream of the turbo compressor.

○ガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。   -You may apply this invention to a gasoline engine.

10…内燃機関としてのディーゼルエンジン。11A,11B,11C,11D…燃焼室。19,19A…ターボ過給機。17…吸気管。171…第2通路としての並列部。18…気体供給通路を構成する第1通路としての分岐管。311,313,314…スクロール通路。36…吸気脈動生成手段である開閉切り換え弁としての電動ロータリバルブ。41…インタークーラ。42…供給切り換え手段としての電磁切り換え弁。49…開閉切り換え弁としてのルーツポンプ。G…サージング領域。E…非サージング領域。L…境界。N…エンジン回転数。No…基準回転数。   10: A diesel engine as an internal combustion engine. 11A, 11B, 11C, 11D ... combustion chambers. 19, 19A ... turbocharger. 17 ... Intake pipe. 171 ... A parallel section as the second passage. 18: A branch pipe as a first passage constituting the gas supply passage. 311, 313, 314... Scroll passage. 36: Electric rotary valve as an open / close switching valve which is an intake pulsation generating means. 41 ... Intercooler. 42 ... Electromagnetic switching valve as supply switching means. 49 ... Roots pump as an open / close switching valve. G: Surging area. E: Non-surging area. L ... Boundary. N: Engine speed. No: Reference rotation speed.

Claims (11)

気体供給通路上に設けられ、気体を加圧して供給する過給機と、
前記気体供給通路の前記過給機より下流側に設けられて前記過給機の下流側の前記気体供給通路にサージング周期よりも早い周期の吸気脈動を生成する吸気脈動生成手段とを備え、
前記過給機の過給状態がサージング領域内に位置する場合があるとともに、前記過給機の過給状態が少なくともサージング領域内に位置する場合に、前記吸気脈動生成手段は吸気脈動を生成する過給制御装置。
A supercharger which is provided on the gas supply passage and supplies the gas under pressure;
An intake pulsation generating means that is provided downstream of the supercharger of the gas supply passage and generates an intake pulsation of a cycle earlier than a surging cycle in the gas supply passage downstream of the supercharger;
When the supercharged state of the supercharger may be located in a surging region, and when the supercharged state of the supercharger is at least in the surging region, the intake pulsation generating means generates intake pulsation Supercharge control device.
前記過給機は、内燃機関に設けられたターボ過給機であり、前記吸気脈動生成手段は、前記ターボ過給機から前記内燃機関の燃焼室に至る気体供給通路に設けられている請求項1に記載の過給制御装置。   The turbocharger is a turbocharger provided in an internal combustion engine, and the intake pulsation generating means is provided in a gas supply passage extending from the turbocharger to a combustion chamber of the internal combustion engine. The supercharging control device according to 1. 前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記吸気脈動生成手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記回転数検出手段により検出された回転数が予め設定された基準回転数以下のときには、前記吸気脈動生成手段により吸気脈動を生成する制御を行なう請求項2に記載の過給制御装置。
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
Control means for controlling the intake pulsation generating means,
3. The supercharging according to claim 2, wherein the control unit performs control to generate an intake pulsation by the intake pulsation generation unit when the rotation number detected by the rotation number detection unit is equal to or less than a preset reference rotation number. Control device.
前記過給機による過給状態を特定する過給状態特定手段と、
前記吸気脈動生成手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記過給状態特定手段により特定された過給状態に基づいて、前記吸気脈動生成手段により吸気脈動を生成する制御と吸気脈動を生成しない制御とを切り換える請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の過給制御装置。
Supercharging state specifying means for specifying a supercharging state by the supercharger;
Control means for controlling the intake pulsation generating means,
The control unit switches between control for generating an intake pulsation by the intake pulsation generating unit and control for not generating an intake pulsation based on the supercharging state specified by the supercharging state specifying unit. The supercharging control device according to any one of 2.
前記過給機による過給状態を調節する過給状態調節手段と、
前記吸気脈動生成手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記過給状態調節手段を制御して、前記過給機による過給状態がサージング領域内に位置するように調節する制御機能を備える請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の過給制御装置。
Supercharging state adjusting means for adjusting a supercharging state by the supercharger;
Control means for controlling the intake pulsation generating means,
5. The control unit according to claim 1, further comprising a control function that controls the supercharging state adjusting unit to adjust the supercharging state of the supercharger so as to be located in a surging region. The supercharging control device according to item.
前記気体供給通路は、第1通路と第2通路とに並列に分岐しており、前記第1通路にのみ前記過給機から気体を供給可能な第1供給状態と、前記第2通路にのみ前記ターボ過給機から吸気を供給可能な第2供給状態とに切り換え可能な供給切り換え手段が設けられており、前記吸気脈動生成手段は、前記第1通路に設けられており、前記吸気脈動生成手段により吸気脈動を生成するときには、前記供給切り換え手段を前記第1供給状態に切り換え制御する請求項2及び請求項3のいずれか1項に記載の過給制御装置。   The gas supply passage is branched in parallel with the first passage and the second passage, the first supply state in which gas can be supplied from the supercharger only to the first passage, and only to the second passage. Supply switching means capable of switching to a second supply state in which intake air can be supplied from the turbocharger is provided, and the intake pulsation generation means is provided in the first passage, and the intake pulsation generation The supercharging control device according to any one of claims 2 and 3, wherein when the intake pulsation is generated by the means, the supply switching means is controlled to be switched to the first supply state. 前記第2通路にインタークーラが設けられており、前記インタークーラは、前記第2通路を流れる空気を冷却する請求項6に記載の過給制御装置。   The supercharging control device according to claim 6, wherein an intercooler is provided in the second passage, and the intercooler cools air flowing through the second passage. 前記吸気脈動生成手段は、気体の流通可能な開状態と、気体の流通不能な閉状態とに切り換えられる開閉切り換え弁であり、前記開状態と前記閉状態とに繰り返し切り換えることで吸気脈動を生成する請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の過給制御装置。   The intake pulsation generating means is an open / close switching valve that can be switched between an open state in which gas can flow and a closed state in which gas cannot flow, and generates intake pulsation by repeatedly switching between the open state and the closed state. The supercharging control device according to any one of claims 1 to 5. 前記吸気脈動生成手段は、ルーツポンプである請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の過給制御装置。   The supercharging control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the intake pulsation generating means is a Roots pump. 前記過給機は、一対のスクロール通路を有するツインエントリータービン型のターボチャージャである請求項2乃至請求項7のいずれか1項に記載の過給制御装置。   The supercharging control device according to any one of claims 2 to 7, wherein the supercharger is a twin entry turbine type turbocharger having a pair of scroll passages. 前記一対のスクロール通路間の連通・遮断を切り換え可能な切り換え手段を有する請求項10に記載の過給制御装置。   The supercharging control device according to claim 10, further comprising switching means capable of switching communication / blocking between the pair of scroll passages.
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