JP2012172629A - Supercharging system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関(以下、「エンジン」という)の過給システムに関し、詳しくは過給機の過給圧制御技術に関する。 The present invention relates to a supercharging system for an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”), and more particularly to a supercharging pressure control technique for a supercharger.
従来、エンジンの排気エネルギーによってタービンホイールを回転駆動し、このタービンホイールに同軸上に連結されているコンプレッサホイールを回転させることにより、吸気通路内の空気を燃焼室に過給し、エンジンの出力トルクを向上させる過給機が知られている。特許文献1に記載の過給機は、タービンホイールの上流側に設けられる可変絞り部により、排気通路の開口面積を調整することで、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を調整している。ここで、可変絞り部の開閉具合をVN開度で表し、可変絞り部が全開の場合VN開度の値は0%であり、可変絞り部が全閉の場合VN開度の値は100%である。
この過給機では、過給機の過回転を防止するために、エンジンの回転数、燃料の噴射量、および、EGR(排気再循環)バルブの開度から求められたVN開度の最大値で目標VN開度をカードする。
Conventionally, a turbine wheel is rotationally driven by engine exhaust energy, and a compressor wheel that is coaxially connected to the turbine wheel is rotated to supercharge air in an intake passage to a combustion chamber, and output torque of the engine. There are known turbochargers that improve the efficiency. The supercharger described in
In this supercharger, the maximum value of the VN opening obtained from the engine speed, the fuel injection amount, and the opening of the EGR (exhaust gas recirculation) valve in order to prevent the turbocharger from over-rotating. To card the target VN opening.
しかしながら、過給時(加速時)においては、排気通路を可変絞り部により絞り過ぎると、排気通路内の排気圧力が増大することでポンピングロスが増大し、エンジンの出力トルクが低下するおそれがある。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気通路の絞り過ぎによるポンピングロスを低減し、エンジンの出力トルクの低下を抑制するエンジンの過給システムを提供することにある。
However, at the time of supercharging (acceleration), if the exhaust passage is excessively throttled by the variable throttle portion, the exhaust pressure in the exhaust passage increases and the pumping loss increases and the engine output torque may decrease. .
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an engine supercharging system that reduces a pumping loss due to excessive restriction of an exhaust passage and suppresses a decrease in engine output torque. is there.
請求項1に係る発明によると、エンジンの過給システムは、タービンホイール、コンプレッサホイール、可変絞り部、駆動部、および制御部を備える。タービンホイールは、内燃機関の排気通路に設けられ、エンジンのもつ排気エネルギーにより回転する。コンプレッサホイールは、タービンホイールと同軸に内燃機関の吸気通路に設けられ、タービンホイールとともに回転することでエンジンへの吸気を過給する。可変絞り部は、タービンホイールの入口側の排気通路に設けられ、排気通路の開口面積を変更可能である。ここで、開口面積が大きくなるほどタービンホイールに流れる排気の流速が遅くなり、開口面積が小さくなるほどタービンホイールに流れる排気の流速が速くなる。駆動部は、可変絞り部を駆動する。制御部は、駆動部を制御することで、開口面積を調整し、タービンホイールに流れる排気の流速を調整する。また、制御部は、流速算出手段、第1ガード値設定手段、第2ガード値設定手段、および過給状態判定手段を含む。流速算出手段は、可変絞り部とタービンホイールとの間の排気の流速を算出する。第1ガード値設定手段は、タービンホイールの過回転を招く排気の流速に対応する値を第1ガード値に設定する。第2ガード値設定手段は、第1ガード値より小さい値を第2ガード値に設定する。過給状態判定手段は、エンジンへの吸気が過給され、過給圧が上昇中か否かことを判定する。制御部は、流速算出手段により算出される排気の流速が第1ガード値に対応する排気の流速より小さくなるよう可変絞り部を制御する。
ここで、第1ガード値に対応する排気の流速は、タービンホイールの過回転を招く排気の流速である。このため、タービンホイールの過回転を抑制することができる。
According to the invention which concerns on
Here, the flow velocity of the exhaust gas corresponding to the first guard value is the flow velocity of the exhaust gas that causes the turbine wheel to over-rotate. For this reason, excessive rotation of the turbine wheel can be suppressed.
また、制御部は、過給状態判定手段によりエンジンへの吸気が過給され、上昇中であると判定された場合、流速算出手段により算出される排気の流速が第2ガード値に対応する排気の流速より小さくなるよう可変絞り部を制御する。
これにより、タービンホイールの入口側の排気通路の絞り過ぎを抑制することができる。よって、エンジンとタービンホイールとの間の排気通路の排気の圧力の増大を抑制し、ポンピングロスを低減することができる。
In addition, when it is determined that the intake air to the engine is supercharged and increasing by the supercharging state determination unit, the control unit determines that the exhaust flow velocity calculated by the flow velocity calculation unit corresponds to the second guard value. The variable restrictor is controlled so as to be smaller than the flow velocity of.
Thereby, excessive throttling of the exhaust passage on the inlet side of the turbine wheel can be suppressed. Therefore, an increase in the exhaust pressure in the exhaust passage between the engine and the turbine wheel can be suppressed, and the pumping loss can be reduced.
請求項2に係る発明によると、第2ガード値設定手段は、ポンピングロスによるエンジンの出力トルクの低下を招く排気の流速に対応する値を第2ガード値に設定する。
これにより、過給時、ポンピングロスによるエンジンの出力トルクの低下を抑制することができる。
According to the second aspect of the present invention, the second guard value setting means sets the second guard value to a value corresponding to the exhaust flow velocity that causes a decrease in engine output torque due to pumping loss.
Thereby, at the time of supercharging, the fall of the engine output torque by pumping loss can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態による過給システムを図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による過給システムを適用したディーゼルエンジンシステム(以下、単に「エンジンシステム」という)を図1に示す。図1に示すように、エンジンシステム1は、エンジン10及び、吸気系20、排気系30、過給機40、およびECU50を備えている。
Hereinafter, a supercharging system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
FIG. 1 shows a diesel engine system (hereinafter simply referred to as “engine system”) to which a supercharging system according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the
エンジン10は、燃料噴射弁11及び、シリンダ12、ピストン13を備える。ピストン13は、シリンダ12の内壁に往復移動可能に支持されている。ピストン13とシリンダ12との間には、燃焼室14が形成されている。なお、エンジン10は、複数のシリンダ12を有しているが、便宜上、図1では一つだけ示した。また、エンジン10は、吸気バルブ15及び排気バルブ16を備えている。
The
吸気系20は、吸気管21を有している。吸気管21は、一方の端部に吸気口22が形成され、外気に開放されている。また、吸気管21の他方の端部はエンジン10に接続されている。吸気管21は、吸気口22とエンジン10の燃焼室14とを接続する吸気通路23を形成している。吸気通路23には、吸気口22側から順に、エアクリーナ24、過給機40のコンプレッサホイール43、インタークーラ25、スロットル26、およびサージタンク27などが設けられている。そして、上述した吸気バルブ15によって、吸気通路23と燃焼室14との間が開閉される。以下、吸気通路23において、吸気口22側を「上流側」とし、吸気バルブ15側を「下流側」とする。
The
ここでスロットル26は、スロットルバルブ28を有している。スロットルバルブ28は、吸気通路23を開閉するバタフライ弁である。サージタンク27は、スロットル26の下流側に設けられている。このサージタンク27を経由し、エンジン10の複数の燃焼室14へ吸気が分配される。
Here, the
排気系30は、排気管31を有している。排気管31は、一方の端部がエンジン10に接続されている。また、排気管31の他方の端部は、排気口32となっており、外気に開放されている。排気管31は、エンジン10の燃焼室14と排気口32とを接続する排気通路33を形成している。排気通路33と燃焼室14との間は、上述した排気バルブ16によって開閉される。以下、排気通路33において、排気バルブ16側を「上流側」とし、排気口32側を「下流側」とする。
The
排気管31には、排気口32側から順に排気浄化部35および過給機40のタービンホイール42が設けられている。排気浄化部35は、排気通路33において排気口32の上流側に設けられている。これにより、排気通路33を流れる排気は、浄化されて排気口32から外部へ排出される。
The
過給機40は、ハウジング41、タービンホイール42、コンプレッサホイール43、可変絞り部44、および、アクチュエータ46を備える。
ハウジング41は、略筒状であり、内部にタービンホイール42、コンプレッサホイール43、および、可変絞り部44を収容する。ハウジング41は、吸気通路21の一部、および、排気通路31の一部を構成し、排気吸入口411、排気排出口412、吸気吸入口413、および、吸気排出口414を有する。排気吸入口411はエンジン10側に開口され、排気排出口412は排気口32側に開口している。また、吸気吸入口413は吸気口22側に開口され、吸気排出口414はエンジン10側に開口されている。ここで、排気吸入口411は、特許請求の範囲における「タービンホイールの入口」に相当する。
The
The
タービンホイール42は排気通路33に回転可能に設けられ、燃焼室14から排出された排気により回転する。コンプレッサホイール43は、シャフト45によってタービンホイール42と同軸に設けられ、吸気通路23に配置されている。よって、コンプレッサホイール43は、タービンホイール42とともに回転し、燃焼室14に供給する吸気を過給する。
The
本実施形態の場合、タービンホイール42の上流側の近傍には、可変絞り部44が設けられている。可変絞り部44は、排気吸入口411とタービンホイール42との間の排気通路33の開口面積を調整する。図2に示すように、可変絞り部44は、タービンホイール42の径方向外側に複数設けられている。可変絞り部44は、アクチュエータ46により駆動され、開閉作動することで、タービンホイール42に流れる排気の流速(以下、単に「排気流速」という場合、「タービンホイール42へ流れる排気の流速」を意味する)を調整する。本実施形態の場合、アクチュエータ46としては、例えば空気圧または油圧駆動のアクチュエータが用いられる。ここで、アクチュエータ46は特許請求の範囲における「駆動部」に相当する。
In the case of this embodiment, a
ここで、可変絞り部44の作動とタービンホイール42に流れる排気流速との関係を図2に基づいて説明する。図2(A)は全開時の可変絞り部44を示す模式的な断面図であり、図2(B)は全閉時の可変絞り部44を示す模式的な断面図である。図2(A)に示すように、可変絞り部44の全開時において、複数の可変絞り部44間の開口面積は最大となる。つまり、タービンホイール42の上流側近傍の排気通路33の開口面積は最大となる。一方、図2(B)に示すように、可変絞り部44の全閉時において、複数の可変絞り部44間の開口面積は最小となる。つまり、タービンホイール42の上流側近傍の排気通路33の開口面積は最小となる。以下、可変絞り部44の開閉具合をVN開度で表し、可変絞り部44の全開時のVN開度を0%とし、可変絞り部44の全閉時のVN開度を100%とする。ここで、例えば、タービンホイール42の上流側の排気の圧力が一定である場合、可変絞り部44の全閉時の排気流速は、可変絞り部44の全開時の排気流速より高い。
Here, the relationship between the operation | movement of the variable throttle | throttle
ECU50は、図示しないCPU、ROM、およびRAM等からなるマイクロコンピュータによって構成されている。ECU50は、ROMに記録されているコンピュータプログラムにしたがって車両の各部を制御する。また、ECU50は、アクチュエータ46を制御し、可変絞り部44の開閉具合を調整する。ECU50は、特許請求の範囲における「制御部」に相当する。また、ECU50には、各種センサが接続されている。ここで、タービンホイール42、コンプレッサホイール43、可変絞り部44、および、ECU50はエンジンの過給システム2を構成する。
The
本実施形態では、エンジンの過給システム2は、エンジン回転数センサ51、過給圧センサ52、圧力センサ53、温度センサ54、および、吸気流量センサ55等の各種のセンサが設けられている。エンジン回転数センサ51は、エンジン10の近傍に設けられエンジン10の回転数を検出する。過給圧センサ52は、サージタンク27に設けられ、過給された吸気の圧力を検出する。圧力センサ53および温度センサ54は、排気バルブ16と過給機40との間の排気通路33に設けられ、燃焼室14から排出された排気の圧力および温度を検出する。吸気流量センサ55は、エアクリーナ24の下流側に設けられ吸気通路23に吸入された吸気の流量を検出する。
In the present embodiment, the
次に、上記構成を備えるエンジンシステム1の出力特性を図3に基づき説明する。
図3は、エンジン10が中負荷および低負荷で運転する時の、コンプレッサホイール43の過給圧力比、排気流速、および、エンジン10の出力トルクと、可変絞り部44のVN開度との関係を示すグラフ図である。ここで、過給圧力比というのは、コンプレッサホイール43の下流側の圧力と上流側の圧力との比を言う。また、実線はエンジン10の中負荷運転時の出力特性を示し、破線はエンジン10の低負荷運転時の出力特性を示す。
Next, output characteristics of the
FIG. 3 shows the relationship between the supercharging pressure ratio of the
ここで、エンジン10が中負荷で運転する状態について説明する。可変絞り部44のVN開度がX%以下の領域では、排気流速が増大することで、コンプレッサホイール43の過給圧力比、および、エンジン10の出力トルクは増大する。
Here, a state in which the
可変絞り部44のVN開度がX%以上の領域では、排気流速が増大すると、コンプレッサホイール43の過給圧力比は増大するが、エンジン10の出力トルクは低下する。
これにより、可変絞り部44のVN開度を絞り過ぎる(例えば、可変絞り部44のVN開度をX%以上にする)と、エンジン10の出力トルクは低下する傾向があることがわかる。
In the region where the VN opening of the
Accordingly, it can be seen that if the VN opening of the
ここで、本実施形態の過給機40の制御を図4および図5に基づいて説明する。図4は、ECU50による過給機40の制御に関する処理フローチャートを示したものである。
S101では、目標過給圧Pimtrgを設定する。目標過給圧Pimtrgは、定常運転時におけるエンジン回転数Neおよび噴射量Qfinに基づいて設定される過給圧であり、予め実験などによって取得されてECU50のROM内にマップとして格納されている。エンジン回転数Neは、エンジン回転数センサ51により検出される。
Here, control of the
In S101, the target boost pressure Pimtrg is set. The target supercharging pressure Pimtrg is a supercharging pressure that is set based on the engine speed Ne and the injection amount Qfin during normal operation, and is acquired in advance by experiments or the like and stored as a map in the ROM of the
S102では、実過給圧Pimを算出する。実過給圧Pimは、過給圧センサ52により検出される。検出された実過給圧PimはECU50のRAM内に記憶される。ここで、実過給圧Pimの経時変化を表すために、検出周期において、前回検出した実過給圧をPim(N−1)とし、今回検出した実過給圧をPim(N)とする。
In S102, the actual boost pressure Pim is calculated. The actual boost pressure Pim is detected by the
S103では、過給圧偏差Pimdelを算出する。ここで、目標過給圧Pimtrgから実過給圧Pimを引くことで、過給圧偏差Pimdelを算出する。 In S103, a supercharging pressure deviation Pimdel is calculated. Here, the supercharging pressure deviation Pimdel is calculated by subtracting the actual supercharging pressure Pim from the target supercharging pressure Pimtrg.
S104では、要求VN開度Vnreqを算出する。ここで、過給圧偏差Pimdelに基づいて、要求VN開度Vnreqを算出する。要求VN開度Vnreqは、エンジン10の運転条件に基づく基準VN開度に対して、フィードバック制御を行うことで算出される。ここで、エンジン10の運転条件は、過給圧偏差Pimdelによって判定される。また、基礎VN開度は、予めエンジン回転数Neおよび噴射量Qfinに基づき決められ、ECU50のROM内にMAPとして記憶されている。
In S104, the required VN opening Vnreq is calculated. Here, the required VN opening degree Vnreq is calculated based on the supercharging pressure deviation Pimdel. The required VN opening Vnreq is calculated by performing feedback control on the reference VN opening based on the operating conditions of the
S105では、第1ガード値Vmax1および第2ガード値Vmax2を設定する。
第1ガード値Vmax1は、過給機40のタービンホイール42の過回転を防止するためのガード値である。本実施形態では、過給機40のタービンホイール42の過回転を招く排気流速を第1ガード値Vmax1に設定する(図6参照)。
In S105, the first guard value Vmax1 and the second guard value Vmax2 are set.
The first guard value Vmax1 is a guard value for preventing excessive rotation of the
第2ガード値Vmax2は、エンジン10の出力トルクが許容トルクより低下するのを防止するためのガード値である。本実施形態では、エンジン10の出力トルクが許容トルクより低下する状態を招く排気流速を第2ガード値Vmax2に設定する(図6参照)。また、エンジン10の許容トルクはエンジン10の運転条件によって変化する。よって、第2ガード値Vmax2は、エンジン回転数Neおよび噴射量Qfinにより予めMAP化されたMAPに基づいて設定される(図7参照)。
The second guard value Vmax2 is a guard value for preventing the output torque of the
S106では、可変絞り部44の排気吸入口411の吸入排気流速Vinを算出する。
吸入排気流速Vinは、排気バルブ16と可変絞り部44との間の排気通路33内を流れる排気の流速である。
In S106, the intake exhaust flow velocity Vin of the
The intake exhaust flow velocity Vin is a flow velocity of exhaust flowing in the
下記式1に基づいて排気の密度Rouを算出する。ここで、Pexは、可変絞り部44と排気バルブ16との間の排気通路33を流れる排気の圧力であり、圧力センサ53により検出される。Texは、可変絞り部44と排気バルブ16との間の排気通路33を流れる排気の温度であり、温度センサ54により検出される。Rは気体定数である。
Rou=Pex/(R×Tex) ・・・式1
The exhaust gas density Rou is calculated based on the
Rou = Pex / (R × Tex)
下記式2に基づいて排気の流量Gexを算出する。ここで、Gairは、エンジン10に供給される吸気の流量であり、吸気流量センサ55により検出される。Gfuelは、エンジン10の燃焼室14に噴射される燃料の流量であり、噴射量Qfinに基づいてECU50により算出される。
Gex=Gair+Gfuel ・・・式2
下記式3に基づいて排気の体積流量Gvol_exを算出する。
Gvol_ex=Gex/Rou ・・・式3
下記式4に基づいて吸入排気流速Vinを算出する。ここで、Ainは、過給機40の排気吸入口411の開口面積である。
Vin=Gvol_ex/Ain ・・・式4
The exhaust gas flow rate Gex is calculated based on the
Gex = Gair +
A volume flow rate Gvol_ex of the exhaust gas is calculated based on the following formula 3.
Gvol_ex = Gex / Rou Formula 3
The intake / exhaust flow velocity Vin is calculated based on the following equation 4. Here, Ain is the opening area of the
Vin = Gvol_ex / Ain Formula 4
S107では、下記式5に基づいて、可変絞り部44の下流側の可変絞り部下流側排気流速Voutを算出する。ここで、可変絞り部下流側排気流速Voutは、上述の排気流速に相当する。(以下、可変絞り部下流側排気流速Voutを単に「排気流速Vout」という)。ここで、Aoutは、可変絞り部44の開閉具合によるタービンホイール42の上流側近傍の排気通路33の開口面積である。Aoutは、予め可変絞り部44の実VN開度Vnactに基づいて決められ、ECU50のROM内にMAPとして記憶されている。
Vout=Vin×(Ain/Aout) ・・・式5
In S107, the variable throttle part downstream side exhaust flow velocity Vout on the downstream side of the
Vout = Vin × (Ain / Aout) Equation 5
S108では、ECU50は、S107で検出された排気流速Voutと予め設定されている第1ガード値Vmax1とを比較する。排気流速Voutが第1ガード値Vmax1より小さい場合(S108:YES)、処理はS109へ移行する。一方、排気流速Voutが第1ガード値Vmax1以上の場合(S108:NO)、処理はS110へ移行する。
In S108, the
S109では、ECU50は、過給状態判定フラグXpimを算出する。ここで、ECU50は、現在の実過給圧Pim(N)が所定時間継続して下記式6を満たすかを判断する。現在の実過給圧Pim(N)が式6を満たす場合、継続時間をTとすると、ECU50は、Tが下記式7を満たすかを判断する。P0およびT0は予め設定されている定数である。現在の実過給圧Pim(N)および継続時間Tが式6および式7を満たす場合、Xpim=ONと設定する。一方、現在の実過給圧Pim(N)およびTのうちいずれの一方が式6または式7を満たさない場合、Xpim=OFFと設定する。
Pim(N)―Pim(N−1)>P0 ・・・式6
T>T0 ・・・式7
In S109, the
Pim (N) -Pim (N-1)> P0 Formula 6
T> T0 Expression 7
S111では、ECU50は、吸気がエンジン10に過給され、過給圧が上昇中か否かを判定することでエンジン10の運転状態を判定する。ECU50は、S109でXpim=ONと設定された場合(S111:YES)、吸気がエンジン10に過給され過給圧が上昇中であると判定することでエンジン10が加速運転していると判定し、処理はS112へ移行する。一方、S109でXpim=OFFと設定された場合(S111:NO)、処理はS115へ移行する。
In S111, the
S112では、ECU50は、S107で検出された排気流速Voutと、予め設定されている第2ガード値Vmax2とを比較する。排気流速Voutが第2ガード値Vmax2より小さい場合(S112:YES)、処理はS113へ移行する。一方、排気流速Voutが第2ガード値Vmax2以上の場合(S112:NO)、処理はS114へ移行する。
In S112, the
S110、S113、S114、および、S115では、ECU50は、目標VN開度Vntrgを算出する。ここで、目標VN開度Vntrgの経時変化を表すために、前回の目標VN開度をVntrg(N−1)とし、現在の目標VN開度をVntrg(N)とする。
In S110, S113, S114, and S115, the
S110およびS114では、ECU50は、下記式8に基づいて目標VN開度Vntrgを算出する。
Vntrg(N)=Vntrg(N−1) ・・・式8
排気流速Voutが第1ガード値Vmax1以上である場合、または、エンジン10の加速運転時の排気流速Voutが第2ガード値Vmax2以上である場合、ECU50は、可変絞り部44が閉じ過ぎであると判断し、前回の目標VN開度Vntrg(N−1)を現在の目標VN開度Vntrg(N)に設定する。
In S110 and S114, the
Vntrg (N) = Vntrg (N−1) Equation 8
When the exhaust flow velocity Vout is greater than or equal to the first guard value Vmax1, or when the exhaust flow velocity Vout during acceleration operation of the
また、S113およびS115では、ECU50は、下記式9に基づいて目標VN開度Vntrgを算出する。
Vntrg=Vnreq ・・・式9
エンジン10が加速運転していない場合、または、エンジン10の加速運転時の排気流速Voutが第2ガード値Vmax2より小さい場合、ECU50は、S104で算出された要求VN開度Vnreqを目標VN開度Vntrgに設定する。
In S113 and S115, the
Vntrg = Vnreq Equation 9
When the
S116では、ECU50は、S110、S113、S114、および、S115で算出された目標VN開度Vntrgに基づいてアクチュエータ制御値Dvnを算出する。本実施形態の場合、ECU50は、アクチュエータ制御値Dvnと目標VN開度Vntrgとの関係を表すMAP(図8参照)に基づいて、アクチュエータ制御値Dvnを算出する。
In S116, the
次に、本実施形態の上記制御による効果を図9に基づいて説明する。
図9は、エンジン10の過給時にVN開度を制御する時の、エンジン10の出力トルク、排気流速、目標VN開度、過給圧、エンジン回転数、および、燃料の噴射量の変化を示すタイムチャートである。また、説明の便宜のために、第2ガード値による制御を行った場合の変化を実線で示し、第2ガード値による制御を行わない場合の変化を破線で示す。
Next, the effect of the above control of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 9 shows changes in output torque, exhaust flow velocity, target VN opening, supercharging pressure, engine speed, and fuel injection amount when the VN opening is controlled when the
図9に示すように、時刻T1でアクセルが踏み込まれることによって加速が開始する。このとき、可変絞り部44のVN開度は、一旦全開(0%)となり、フィードバック制御により閉じ側に制御される。VN開度が閉じ側に制御されることによって、タービンホイール42へ流れる排気流速が増大し、タービンホイール42の回転速度が増大する。このため、コンプレッサホイール43の回転速度が増大し、エンジン10への過給圧が増大する。よって、エンジン10の出力トルクが増大し、エンジン10の回転数が増大する。しかしながら、VN開度を閉じ側に制御し過ぎると、排気流速が第2ガード値を超える。
As shown in FIG. 9, acceleration starts when the accelerator is depressed at time T1. At this time, the VN opening of the
図9の破線で示すように、時刻T2で、VN開度を閉じ側に制御し過ぎると、排気流速は第2ガード値を超え、エンジン10の出力トルクは低下する。このため、排気流速が第2ガード値を超える場合、エンジン回転数の上昇速度が低下する。
As indicated by a broken line in FIG. 9, if the VN opening is controlled too close at time T2, the exhaust flow velocity exceeds the second guard value, and the output torque of the
一方、本実施形態では、排気流速が第2ガード値を超えないよう、VN開度の制御を行う。このため、図9の実線で示すように、排気流速は第2ガード値より小さい値を維持する。すると、エンジン回転数は継続して上昇し、エンジン10の出力トルクは低下せず継続して上昇していくことになる。このように、本実施形態では、VN開度の制御を行うことで、ポンピングロスによるトルク低下を抑制することができる。
On the other hand, in this embodiment, the VN opening degree is controlled so that the exhaust flow velocity does not exceed the second guard value. For this reason, as shown by the solid line in FIG. 9, the exhaust flow velocity is kept smaller than the second guard value. Then, the engine speed continuously increases and the output torque of the
(他の実施形態)
上記実施形態では、過給システムはディーゼルエンジンシステムに適用されている。これに対し、他の実施形態では、過給システムをガソリンエンジンシステムに適用する構成としてもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the supercharging system is applied to a diesel engine system. On the other hand, in another embodiment, the supercharging system may be applied to a gasoline engine system.
上記実施形態では、空気圧または油圧駆動のアクチュエータが設けられている。これに対し、他の実施形態では、ステッピングモータまたはDCモータのような電動アクチュエータを設ける構成としてもよい。 In the above embodiment, an actuator driven by air pressure or hydraulic pressure is provided. On the other hand, in another embodiment, an electric actuator such as a stepping motor or a DC motor may be provided.
上記実施形態では、第1ガード値および第2ガード値は排気流速に設定されている。これに対し、他の実施形態では、VN開度等の排気流速に対応付けられている値を第1ガード値および第2ガード値として、VN開度等を設定してもよい。 In the above embodiment, the first guard value and the second guard value are set to the exhaust flow velocity. On the other hand, in other embodiments, the VN opening degree or the like may be set using the value associated with the exhaust flow velocity such as the VN opening degree as the first guard value and the second guard value.
上記実施形態では、第1ガード値はタービンホイールの過回転を招く排気流速に設定されている。これに対し、他の実施形態では、タービンホイールの過回転を招く排気流速より小さい排気流速を第1ガード値に設定してもよい。 In the above embodiment, the first guard value is set to the exhaust flow velocity that causes the turbine wheel to over-rotate. On the other hand, in another embodiment, an exhaust flow velocity that is smaller than the exhaust flow velocity that causes excessive rotation of the turbine wheel may be set as the first guard value.
上記実施形態では、第2ガード値はエンジンの出力トルクが許容トルクより低下することを招く排気流速に設定されている。これに対し、他の実施形態では、エンジンの出力トルクが許容トルクより低下することを招く排気流速より小さい排気流速を第2ガード値に設定してもよい。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
In the above embodiment, the second guard value is set to an exhaust flow velocity that causes the output torque of the engine to fall below the allowable torque. On the other hand, in another embodiment, an exhaust flow velocity smaller than the exhaust flow velocity that causes the engine output torque to fall below the allowable torque may be set as the second guard value.
The present invention described above is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.
1 ・・・エンジンシステム
2 ・・・エンジンの過給システム(内燃機関の過給システム)
10 ・・・エンジン(内燃機関)
23 ・・・吸気通路
33 ・・・排気通路
42 ・・・タービンホイール
43 ・・・コンプレッサホイール
44 ・・・可変絞り部
46 ・・・アクチュエータ(駆動部)
50 ・・・ECU(制御部、流速算出手段、第1ガード値設定手段、第2ガード値設定手段、および、過給状態判定手段)
411 ・・・排気吸入口(タービンホイールの入口)
Vmax1・・・第1ガード値
Vmax2・・・第2ガード値
DESCRIPTION OF
10 ... Engine (internal combustion engine)
23 ...
50... ECU (control unit, flow velocity calculation means, first guard value setting means, second guard value setting means, and supercharging state determination means)
411 ... Exhaust air inlet (inlet of turbine wheel)
Vmax1 ... first guard value Vmax2 ... second guard value
Claims (2)
前記タービンホイールと同軸に前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記タービンホイールとともに回転することで前記内燃機関への吸気を過給するコンプレッサホイールと、
前記タービンホイールの入口側の前記排気通路に設けられ、前記排気通路の開口面積を変更可能な可変絞り部と、
前記可変絞り部を駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御することで、前記開口面積を調整し、前記タービンホイールに流れる排気の流速を調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記可変絞り部と前記タービンホイールとの間の排気の流速を算出する流速算出手段、
前記タービンホイールの過回転を招く排気の流速に対応する値を第1ガード値に設定する第1ガード値設定手段、
前記第1ガード値より小さい値を第2ガード値に設定する第2ガード値設定手段、および、
前記内燃機関への吸気が過給されて、過給圧が上昇中か否かを判定する過給状態判定手段を含み、
前記流速算出手段により算出される排気の流速が前記第1ガード値に対応する排気の流速より小さくなるよう前記可変絞り部を制御し、
前記過給状態判定手段により前記内燃機関への吸気が過給されて過給圧が上昇中であると判定された場合、前記流速算出手段により算出される排気の流速が第2ガード値に対応する排気の流速より小さくなるよう前記可変絞り部を制御することを特徴とする内燃機関の過給システム。 A turbine wheel provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and driven to rotate by exhaust energy of the internal combustion engine;
A compressor wheel which is provided in the intake passage of the internal combustion engine coaxially with the turbine wheel and supercharges intake air to the internal combustion engine by rotating together with the turbine wheel;
A variable throttle portion provided in the exhaust passage on the inlet side of the turbine wheel, and capable of changing an opening area of the exhaust passage;
A drive unit for driving the variable aperture unit;
A control unit that adjusts the opening area by controlling the drive unit and adjusts the flow velocity of the exhaust gas flowing through the turbine wheel, and
The controller is
A flow rate calculating means for calculating a flow rate of exhaust gas between the variable throttle and the turbine wheel;
First guard value setting means for setting a value corresponding to a flow rate of exhaust gas that causes over-rotation of the turbine wheel to a first guard value;
Second guard value setting means for setting a value smaller than the first guard value as a second guard value; and
Supercharging state determination means for determining whether or not the intake air to the internal combustion engine is supercharged and the supercharging pressure is increasing,
Controlling the variable throttle so that the flow velocity of the exhaust gas calculated by the flow velocity calculating means is smaller than the flow velocity of the exhaust gas corresponding to the first guard value;
When it is determined by the supercharging state determining means that the intake air to the internal combustion engine is supercharged and the supercharging pressure is increasing, the exhaust flow velocity calculated by the flow velocity calculating means corresponds to the second guard value. A supercharging system for an internal combustion engine, wherein the variable throttle unit is controlled to be smaller than a flow rate of exhaust gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011037261A JP2012172629A (en) | 2011-02-23 | 2011-02-23 | Supercharging system of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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