JP2008045524A - Supercharger of diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はディーゼルエンジンの過給装置に関し、特に排気ターボ過給機を採用したディーゼルエンジンの過給装置に関する。 The present invention relates to a turbocharger for a diesel engine, and more particularly to a turbocharger for a diesel engine employing an exhaust turbocharger.
排気ターボ過給機を採用したエンジンの性能向上を図るため、特許文献1に開示されているように、吸気通路に設けられたインタークーラをバイパスする通路を設け、所定の運転状態では、インタークーラをバイパスさせて、吸気温度の過度な低減等を防止するガソリンエンジンが知られている。
In order to improve the performance of an engine employing an exhaust turbocharger, as disclosed in
他方、エンジントルクの増大を図る手段として、最近では、特許文献2に開示されているように、排気ターボ過給機と電動過給機を併用して、加速時にターボ過給が不十分な運転領域で過給能力を電動過給機で補うエンジンが知られている。
ところで、ディーゼルエンジンが、高速運転状態から減速した後、再度加速される場合、或いは低負荷時での定常運転において、アクセルペダルが急激に踏み込まれた場合等においては、充分な排気性能を確保するため、特許文献1、2の構成では、加速応答性を低減せざるを得なかった。特に、排気ガスの一部を吸気通路に還流して排気性能の向上を図るEGRが併用されている場合や、過給能力を変更可能な可変容量式過給機を採用している場合には、加速時、吸気通路に残存しているEGRが燃焼室に供給されるため、加速後直ちに燃料噴射量を増加しても、スモークが発生するという問題がある。そのため、上記加速応答性と排気性能とを両立させることが極めて困難であった。
By the way, when the diesel engine is accelerated again after decelerating from the high-speed operation state, or when the accelerator pedal is stepped on suddenly in a steady operation at a low load, sufficient exhaust performance is ensured. For this reason, in the configurations of
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、加速応答性と排気性能とを両立させることのできるディーゼルエンジンの過給装置を提供することを課題としている。 This invention is made | formed in view of the said malfunction, and makes it the subject to provide the supercharging apparatus of the diesel engine which can make acceleration response and exhaust performance compatible.
上記課題を解決するために本発明は、吸気通路中にコンプレッサホイールを有する排気ターボ過給機を備えたディーゼルエンジンの過給装置において、前記コンプレッサホイールの下流側に配置され、インタークーラが配置される冷却吸気通路と、前記インタークーラをバイパスするバイパス吸気通路と、前記バイパス吸気通路中に配置され、当該バイパス吸気通路中の空気を過給する電動過給機と、前記電動過給機を経由して吸気をエンジン本体に導く過給経路と前記インタークーラから前記エンジン本体に吸気を導く冷却経路との少なくとも一方に吸気の経路を切り換える経路切換手段と、前記エンジン本体の運転状態に応じて前記経路切換手段と前記電動過給機の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、通常運転時には前記吸気通路内の経路を前記冷却経路に切り換えて電動過給機を停止するとともに、所定の加速条件が成立した場合に前記吸気通路内の経路を前記過給経路に切り換えて前記電動過給機を作動させるものであることを特徴とするディーゼルエンジンの過給装置である。この態様では、通常運転時には、吸気通路は、冷却経路を経由して排気ターボ過給機のコンプレッサホイールに過給された状態でエンジン本体に供給される。他方、所定の加速条件(例えば、低負荷運転状態から急激にアクセルペダルが踏み込まれた状態)が成立すると、吸気通路の経路が過給経路に切り換えられ、当該過給経路中の電動過給機が作動する。このため、過給された新気がインタークーラをバイパスしてエンジン本体に供給されるので、通気抵抗を軽減でき、過給空気を迅速に供給できるため、ブローダウンエネルギーを速やかに増大させ、排気ターボ過給機による過給圧を短時間で高めることが可能になる。この結果、燃料噴射を加速要求の直後に実行しても、排気性能の低下を防止することができる。従って、応答性を可及的に高め、且つ排気性能の維持を図ることが可能となる。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a turbocharger for a diesel engine having an exhaust turbocharger having a compressor wheel in an intake passage, and is disposed downstream of the compressor wheel and an intercooler is disposed. A cooling intake passage, a bypass intake passage that bypasses the intercooler, an electric supercharger that is disposed in the bypass intake passage and supercharges air in the bypass intake passage, and the electric supercharger And a path switching means for switching the intake path to at least one of a supercharging path for guiding the intake air to the engine body and a cooling path for guiding the intake air from the intercooler to the engine body, and depending on the operating state of the engine body Path switching means and control means for controlling the operation of the electric supercharger. The path in the intake passage is switched to the cooling path to stop the electric supercharger, and when a predetermined acceleration condition is satisfied, the path in the intake path is switched to the supercharge path to change the electric supercharger. A turbocharger for a diesel engine characterized by being operated. In this aspect, during normal operation, the intake passage is supplied to the engine body while being supercharged to the compressor wheel of the exhaust turbocharger via the cooling path. On the other hand, when a predetermined acceleration condition (for example, a state where the accelerator pedal is stepped on suddenly from the low load operation state) is established, the path of the intake passage is switched to the supercharging path, and the electric supercharger in the supercharging path Operates. For this reason, since the supercharged fresh air is supplied to the engine body bypassing the intercooler, the airflow resistance can be reduced and the supercharged air can be supplied quickly, so that the blowdown energy can be increased quickly and the exhaust The supercharging pressure by the turbocharger can be increased in a short time. As a result, even if the fuel injection is executed immediately after the acceleration request, it is possible to prevent the exhaust performance from being deteriorated. Therefore, it becomes possible to enhance the responsiveness as much as possible and to maintain the exhaust performance.
好ましい態様において、前記バイパス吸気通路は、前記排気ターボ過給機の前記コンプレッサホイールをもバイパスするものである。この態様では、加速直後の過給圧が低いコンプレッサホイールの空気抵抗をも低減することが可能になる。 In a preferred embodiment, the bypass intake passage also bypasses the compressor wheel of the exhaust turbocharger. In this aspect, it is possible to reduce the air resistance of the compressor wheel having a low supercharging pressure immediately after acceleration.
好ましい態様において、前記制御手段は、前記加速条件成立後に電動過給機が稼動している状態において、前記排気ターボ過給機の過給圧が所定の値以上に達した場合には、吸気の経路を通常運転時の冷却経路に切り換えて前記電動過給機を停止するものである。この態様では、電動過給機を必要充分な運転領域で作動させることができるので、消費電力を節約しつつ、排気性能の低下抑制と加速応答性の向上とを両立することが可能になる。 In a preferred aspect, the control means, when the electric turbocharger is operating after the acceleration condition is satisfied, when the supercharging pressure of the exhaust turbocharger reaches a predetermined value or more, The electric supercharger is stopped by switching the path to the cooling path during normal operation. In this aspect, since the electric supercharger can be operated in a necessary and sufficient operating range, it is possible to achieve both reduction in exhaust performance and improvement in acceleration response while saving power consumption.
好ましい態様において、前記冷却吸気通路の当該インタークーラの下流側と前記バイパス吸気通路の当該電動過給機よりも上流側とを連通する連通路と、前記連通路を前記制御手段の制御により開閉する連通開閉弁と、加速条件成立時の加速度合いを判定する加速度合い判定手段とを備え、前記制御手段は、前記加速条件成立時において、前記加速度合い判定手段が判定した加速度合いが所定のしきい値以上である場合には前記連通開閉弁を閉じるとともに、前記加速度合いが前記しきい値未満である場合には前記連通路を開くものである。この態様では、加速条件が成立した場合において、加速度合いが所定のしきい値以上の場合には、抵抗の小さな経路で新気を迅速にエンジン本体に供給し、新気供給の緊急性が相対的に高い運転領域でブローエネルギーを増大させて、排気性能の低下を防止しつつ過給圧を高めることが可能となる。他方、加速度合いが所定のしきい値未満の場合には、冷却経路と過給経路とが連通路によって連通することになるので、インタークーラによって冷却された新気が電動過給機によって過給された状態でエンジン本体に供給されることになる。この結果、新気供給の緊急性が相対的に低い運転領域では、冷却された酸素濃度の高い新気を過給してエンジン本体に供給することができるので、充填効率を高めることができ、排気性能を一層高めつつ、排気ターボ過給機による過給圧の上昇を図ることが可能になる。 In a preferred embodiment, the communication passage that connects the downstream side of the intercooler of the cooling intake passage and the upstream side of the electric supercharger of the bypass intake passage, and the communication passage is opened and closed by control of the control means. The control means includes an acceleration degree determining means for determining an acceleration degree when the acceleration condition is satisfied, and the control means determines whether the acceleration degree determined by the acceleration condition determining means is a predetermined threshold when the acceleration condition is satisfied. When the value is equal to or greater than the value, the communication on-off valve is closed, and when the acceleration degree is less than the threshold value, the communication path is opened. In this aspect, when the acceleration condition is satisfied and the acceleration degree is equal to or greater than a predetermined threshold, fresh air is quickly supplied to the engine body through a path with a small resistance, and the urgency of the fresh air supply is relatively low. Therefore, it is possible to increase the supercharging pressure while preventing the exhaust performance from being lowered by increasing the blow energy in a particularly high operating region. On the other hand, when the acceleration degree is less than the predetermined threshold value, the cooling path and the supercharging path are communicated with each other through the communication path, so that the fresh air cooled by the intercooler is supercharged by the electric supercharger. In this state, it is supplied to the engine body. As a result, in the operation region where the urgency of fresh air supply is relatively low, the cooled fresh air with a high oxygen concentration can be supercharged and supplied to the engine body, so that the charging efficiency can be improved. It is possible to increase the supercharging pressure by the exhaust turbocharger while further improving the exhaust performance.
好ましい態様において、前記エンジン本体の排気通路から排気ガスの一部を前記吸気通路の当該インタークーラよりも下流側に還流するEGR通路と、前記EGR通路を前記制御手段の制御により開閉するEGR開閉弁と、前記バイパス吸気通路および前記EGR通路の下流側にて前記エンジン本体に供給される吸気温度を検出して検出値を前記制御手段に出力する吸気温度センサとを備え、前記制御手段は、前記加速条件成立時において、前記吸気温度センサの検出した吸気温度が高いほど、前記電動過給機の回転数を上げて作動させるものである。この態様では、EGRが吸気通路に還流している場合に、吸気温度が高いほど、電動過給機による過給圧が高まり、吸気温度を下げる作用を奏するので、充填効率を高めることができ、排気性能を一層高めつつ、排気ターボ過給機による過給圧の上昇を図ることが可能になる。 In a preferred aspect, an EGR passage that recirculates a part of the exhaust gas from the exhaust passage of the engine body to the downstream side of the intercooler of the intake passage, and an EGR opening / closing valve that opens and closes the EGR passage under the control of the control means And an intake air temperature sensor that detects an intake air temperature supplied to the engine main body downstream of the bypass intake passage and the EGR passage and outputs a detected value to the control means. When the acceleration condition is established, the higher the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor, the higher the rotational speed of the electric supercharger is operated. In this aspect, when the EGR is returned to the intake passage, the higher the intake air temperature, the higher the supercharging pressure by the electric supercharger, and the effect of lowering the intake air temperature. It is possible to increase the supercharging pressure by the exhaust turbocharger while further improving the exhaust performance.
好ましい態様において、前記制御手段は、EGR開閉弁を開いているときに前記加速条件が成立した場合には、EGR開閉弁を閉じるものである。この態様では、EGRを吸気に還流させるEGR領域においても、加速要求時にはEGRの還流を停止し、過給圧を高めて加速応答性を向上させることが可能になる。 In a preferred aspect, the control means closes the EGR opening / closing valve when the acceleration condition is satisfied when the EGR opening / closing valve is opened. In this aspect, even in the EGR region where the EGR is recirculated to the intake air, it is possible to stop the recirculation of the EGR when the acceleration is requested, and increase the supercharging pressure to improve the acceleration response.
以上説明したように、本発明は、所定の加速条件が成立すると、過給された新気がインタークーラをバイパスしてエンジン本体に供給されるので、燃料噴射を加速要求の直後に実行しても、排気性能の低下を防止することができる結果、加速応答性と排気性能とを両立させることができるという顕著な効果を奏する。 As described above, according to the present invention, when a predetermined acceleration condition is satisfied, the supercharged fresh air is supplied to the engine body bypassing the intercooler, so that fuel injection is executed immediately after the acceleration request. However, since the exhaust performance can be prevented from being lowered, the acceleration response and the exhaust performance can both be achieved.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の一形態による過給装置を備えたエンジンの全体構成図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine including a supercharging device according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、同図に示すディーゼルエンジンのエンジン本体1には、複数の気筒(図示の例では4気筒)1a〜1dが設けられている。各気筒1a〜1dには、燃焼室2が形成されている。各燃焼室2には、吸気ポート及び排気ポートが開口し、これらのポートに吸気弁3および排気弁4が設けられている。さらに各燃焼室2に対して燃料噴射弁6が装備されている。本実施形態において、各気筒1a〜1dを仮に1番気筒1a〜4番気筒1dと定義すると、その燃焼順序は、1番気筒1a、3番気筒1c、4番気筒1d、2番気筒1bの順となっている。
Referring to FIG. 1, an
上記エンジン本体1には、各気筒1a〜1dに新気を供給する吸気通路10と、各気筒1a〜1dからの排気ガスを導出する排気通路30とが接続されている。
Connected to the
吸気通路10は、各気筒1a〜1dの吸気ポートに接続される気筒別の吸気通路11を有する吸気マニホールド12と、その上流の共通吸気通路13とを備えている。
The
共通吸気通路13の上流側には、エアクリーナ14が設けられている。
An
共通吸気通路13のエアクリーナ14よりも下流側と吸気マニホールド12の間には、通常運転時に使用される冷却経路PH1を構成する冷却吸気通路15と、この冷却吸気通路15に設けられたインタークーラ16をバイパスするバイパス吸気通路17とが並列に設けられている。バイパス吸気通路17には、電動過給機18が設けられており、この電動過給機18以降の通路に過給経路PH2を構成している。前記電動過給機18は、電気モータにより直接駆動されるインペラ等で構成されている。電動過給機18の電気モータは、図略のオルタネータとバッテリの双方から給電可能に構成されている。
Between the downstream side of the
さらに図示の実施形態においては、冷却吸気通路15とバイパス吸気通路17を連通する連通路19が設けられている。連通路19は、インタークーラ16の下流側と電動過給機18の上流側とを連通している。吸気通路10の経路を変更するために、バイパス吸気通路17と連通路19には、それぞれバイパス開閉弁20、連通開閉弁21が設けられている。
Further, in the illustrated embodiment, a
次に、排気通路30は、各気筒1a〜1dの排気ポートに接続される気筒別の排気通路31a〜31dを有する排気マニホールド32と、その下流の共通排気管33と、共通排気管33の下流に接続されたディーゼルスモーク浄化装置34とを備えている。
Next, the
ディーゼルスモーク浄化装置34は、触媒機能を有し、かつディーゼルスモークの排気微粒子を捕集するためのものであり、図では簡略化されているが、具体的には、酸化触媒とこの酸化触媒の下流側に配置されたパティキュレートフィルタユニットとによって構成されている。
The diesel
吸気通路10と排気通路30との間には、排気ターボ過給機としての可変容量式過給機(VGT)40が設けられている。
A variable capacity supercharger (VGT) 40 as an exhaust turbocharger is provided between the
可変容量式過給機40は、排気ガスのエネルギーで駆動されて回転するタービンホイール41と、このタービンホイール41にシャフト42を介して連結されたコンプレッサホイール43とを備え、タービンホイール41の回転に連動したコンプレッサホイール43の回転により吸気を過給するようになっている。
The
図2は図1の実施形態に係る可変容量式過給機のタービン室の概略拡大断面図である。 FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view of the turbine chamber of the variable capacity turbocharger according to the embodiment of FIG.
図2を参照して、本実施形態に係る可変容量式過給機40のタービンホイール41は、矢印方向に排気ガスが流れ込んでくるタービン室41aを有し、このタービン室41aの入り口側には、タービン翼41bと同心の一円周上に沿って、複数のベーン軸41cが、間隔を隔てて等配されている。各ベーン軸41cは、可動ベーン41dを支持している。可動ベーン41dは、タービン翼41bを駆動する空気のベーンノズルを構成するものであり、対応するベーン軸41cの軸周りに所定範囲内で回動可能に構成されている。そして、各可動ベーン41dの回動によって、ベーンノズルの開度(ベーン開度)が変化し、過給量が調整できるように構成されている。
Referring to FIG. 2, the
より詳細に説明すると、図2の実線で示すように、可動ベーン41dが相互に近接するように、つまり可動ベーン41dが円周方向に近い向きで延びるように変位すれば、ベーン開度は、小さくなる。他方、図2の仮想線で示すように、可動ベーン41dが相互に離反するように、つまり可動ベーン41dが半径方向に近い向きで延びるように変位すれば、ベーン開度は、大きくなる。
More specifically, as shown by a solid line in FIG. 2, if the
ベーン開度が小さい場合、タービン室41a内での排気ガスの流速が高まり、且つ排気ガスの流れがタービン翼41bの接線方向に向くので、過給効率が高くなる。しかし、ベーンノズルが絞られることによって、排気圧力も高くなる。従って、ベーン開度は、比較的エンジン本体1の回転速度が低い場合に過給効率を高めるために小さく設定される。
When the vane opening is small, the flow rate of the exhaust gas in the
他方、ベーン開度が大きい場合、排気圧力は、上昇しないが、タービン室41aでの流速は、遅くなるので、タービン室41aに入る排気ガスの流速が遅いと、過給力は低下する。従って、ベーン開度は、比較的エンジン本体1の回転速度が高い場合に大きく設定される。
On the other hand, when the vane opening degree is large, the exhaust pressure does not increase, but the flow rate in the
可動ベーン41dは、負圧押動式のアクチュエータ41e(図1参照)によって、詳しくは後述するエンジン制御ユニット100により駆動される。なお、具体的には図示していないが、タービンホイール41には、ウェイストゲートバルブが設けられており、所定の過給圧をインターセプトポイントIPとして過給圧の上限が設定されている。
The
図1に戻って、可変容量式過給機40のタービンホイール41は共通排気管33に介設されている。またコンプレッサホイール43は、冷却吸気通路15の上流端に介設されている。そして、上記インタークーラ16が、コンプレッサホイール43に過給された空気を冷却するように構成されている。
Returning to FIG. 1, the
次に、吸気通路10と排気通路30の間には、高圧用EGR通路50と、低圧用EGR通路60とが設けられている。
Next, a high
高圧用EGR通路50は、共通排気管33の当該タービンホイール41よりも上流側と吸気マニホールド12(インタークーラ16よりも下流側)との間を連通し、可変容量式過給機40を駆動する前の比較的高温で圧力の高い排気ガスの一部を吸気通路10に還流するものである。
The high-
低圧用EGR通路60は、共通排気管33の当該タービンホイール41よりも下流側と冷却吸気通路15のインタークーラ16よりも下流側との間を連通し、可変容量式過給機40を駆動した後の比較的圧力の低い排気ガスの一部を吸気通路10に還流するものである。なお、冷却吸気通路15には、低圧用EGR通路60からのEGRが吸気通路10の上流側に逆流するのを防止するワンウェイバルブ22が設けられている。
The low
各EGR通路50、60には、それぞれEGR開閉弁51、61が設けられ、後述するエンジン制御ユニット100により開閉制御されるようになっている。また、各EGR開閉弁51、61の上流側(排気側)には、EGRクーラ52、62が設けられている。
The
上述のようなエンジンの運転状態を検出するために、エンジン本体1には、図略のクランクシャフトの回転速度を検出する速度センサSW1が設けられている。
In order to detect the operating state of the engine as described above, the
また、吸気通路10においては、エアクリーナ14を通過した直後の空気流量を検出するために、共通吸気通路13のエアクリーナ14よりも下流側であって、冷却吸気通路15およびバイパス吸気通路17よりも上流側に配置されたエアフローセンサSW2が設けられている。次に、吸気マニホールド12には、吸気温度を検出する吸気温度センサSW3と吸気圧力を検出する吸気圧力センサSW4とが周知の構成と同様に設けられている。さらに、冷却吸気通路15には、過給圧を検出するための過給圧センサSW5が設けられている。
In the
また、エンジンには、アクセルペダル70の踏み込み量を検出するアクセルセンサSW6が設けられている。
Further, the engine is provided with an accelerator sensor SW6 that detects the amount of depression of the
さらにエンジンには、エンジン制御ユニット100が設けられている。エンジン制御ユニット100は、CPU101、メモリ102、インターフェース103並びにこれらのユニット101〜103を接続するバス104を有している。
Furthermore, an
インターフェース103には、入力要素として、各センサSW1〜SW6を含む各種のセンサが接続されており、これらセンサSW1〜SW6等からの検出信号を受けることによって運転状態を判定できるようになっている。また、インターフェース103には、出力要素として、図略のコントローラや、ドライバと接続されており、これらのユニットを介して電動過給機18、開閉弁20、21、並びにEGR開閉弁51、61を駆動できるように構成されている。
Various sensors including the sensors SW1 to SW6 are connected to the
メモリ102には、エンジン全体を制御するためのプログラムやデータが記憶されており、かかるプログラムを詳しくは後述するフローチャートに基づいて実行することにより、エンジン制御ユニット100は、吸気通路10の経路を、冷却経路PH1と過給経路PH2の何れか一方に切り換える経路切換手段や、電動過給機18を制御する制御手段、並びに加速度合いを判定する加速度合い判定手段を機能的に構成している。
The
まず、上述した可変容量式過給機40のベーン開度を制御するために、メモリ102には、図3から図6のグラフに基づく制御マップM1(図7参照)、M2(図8参照)、M3(図7参照)、およびM4(図9参照)が記憶されている。
First, in order to control the vane opening degree of the
図3は、高圧用および低圧用EGR開閉弁51、61の制御マップM1を説明するためのアクセル開度とエンジン回転速度との関係を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the accelerator opening and the engine speed for explaining the control map M1 of the high-pressure and low-pressure EGR on-off
図3を参照して、比較的高速側または高負荷側では、EGRの還流を停止する非EGR領域Aが設定され、それ以外の低中高速、低中負荷運転領域では、EGRの還流を要するEGR領域Bがそれぞれ設定されている。そして、EGR領域Bのうち、比較的高速高負荷側の低圧領域B1では、EGRの圧力が低い低圧用EGR通路60からのEGRが吸気通路10に還流するように設定され、残余の領域では、高圧用EGR通路50からのEGRが吸気通路10に還流するように設定されている。
Referring to FIG. 3, the non-EGR region A for stopping the EGR reflux is set on the relatively high speed side or the high load side, and the EGR reflux is required in the other low, medium and high speed, low and medium load operation regions. Each EGR area B is set. In the low pressure region B1 on the relatively high speed and high load side in the EGR region B, the EGR from the low
この図3に基づく運転領域A、Bは、実験等で求められたデータに基づき、制御マップM1としてメモリ102に記憶されている。
The operation areas A and B based on FIG. 3 are stored in the
次に、図4は、EGR量を決定するための目標酸素濃度の制御マップM2を説明するためのアクセル開度とエンジン回転速度との特性図である。 Next, FIG. 4 is a characteristic diagram of the accelerator opening and the engine speed for explaining the target oxygen concentration control map M2 for determining the EGR amount.
図1および図4を参照して、EGR領域Bにおいては、例えば吸気マニホールド12に供給された吸気の実際の酸素濃度が所定の目標酸素濃度となるように、各EGR開閉弁51、61の開弁量がフィードバック制御される。
Referring to FIGS. 1 and 4, in EGR region B, for example, each EGR on-off
この目標酸素濃度は、図4の例では、エンジン回転速度とアクセル開度とをパラメータとして設定されており、エンジン回転速度が低くなるほど、また、アクセル開度が小さくなるほど、小さくなるように設定されている。 In the example of FIG. 4, the target oxygen concentration is set with the engine speed and the accelerator opening as parameters, and is set so as to decrease as the engine speed decreases and as the accelerator opening decreases. ing.
この目標酸素濃度の特性は、実験等で求められたデータに基づき、制御マップM2としてメモリ102に記憶されている。
The characteristics of the target oxygen concentration are stored in the
尤も、このように低負荷ほど目標酸素濃度が小さくなるように設定するのは、特に低負荷でのNOx低減を図るためであり、目標酸素濃度をどのように設定するかは、これに限定されないものである。 However, the reason why the target oxygen concentration is set to be smaller as the load is lower in this way is to reduce NOx particularly at a low load, and the method for setting the target oxygen concentration is not limited to this. Is.
本実施形態において、酸素濃度の検出は、コスト低減の観点から、既存のセンサSW3、SW4を利用して検出(推定)するプログラムがメモリ102に記憶されている。このプログラムは以下の原理に基づいて実行される。
In the present embodiment, a program for detecting (estimating) oxygen concentration using existing sensors SW3 and SW4 is stored in the
まず、吸気温度センサSW3で検出された吸気温度と吸気圧力センサSW4で検出された吸気圧力とから、吸気密度が演算される。次いで、この吸気密度とエンジン運転状態によって決定される体積効率とから、充填量が計算される。エアクリーナ14を通る新気の吸気量は、エアフローセンサSW2によって検出されるので、演算された充填量から検出された新気量を差し引くことによってEGR量が演算される。新気の酸素濃度は、既知であるから、今回還流されるEGRの酸素濃度を知ることができれば、吸気マニホールド12での吸気の酸素濃度を知ることができる。そして、今回還流されるEGRの酸素濃度は、過去に推定されたEGRの酸素濃度を遅れ処理することによって推定される。ここで、燃料噴射量は、エンジン制御ユニット100自身が設定する値なので、知ることができ、燃料噴射量に応じて消費される(燃焼に関与する)酸素量も容易に知ることができる。従って、過去に推定されたある酸素濃度を有する排気ガスを含む吸気が、燃焼された後に燃焼室から排気ガスとして排出されるとき、上述した既知の情報に基づき、今回排出される排気ガス中の酸素濃度を知ることができる。今回排出された排気ガスの酸素濃度は、使用されているEGR通路50(60)の経路長(容積)等を加味して、吸気マニホールド12に導入されるまでの遅れ処理によって次回以降に吸気マニホールド12に導入されるEGRの酸素濃度として用いられることになる。なおEGR開始時には、吸気マニホールド12に導入されるEGR中の酸素濃度の推定初期値を用いる。この推定初期値は、例えば、実験的に定めた所定値として、メモリ102に予め記憶される。
First, the intake air density is calculated from the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor SW3 and the intake air pressure detected by the intake air pressure sensor SW4. Next, the filling amount is calculated from the intake air density and the volumetric efficiency determined by the engine operating state. Since the intake amount of fresh air passing through the
図5は、図1の実施形態に係る可変容量式過給機40の制御マップM3を説明するための特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining a control map M3 of the
図5を参照して、上述したように、ベーン開度は、インターセプトポイントIPに至るまでは、低速側が絞られるように緩やかに開弁し、インターセプトポイントIPを経過した後は、相対的に高い勾配で開くように設定されている。 Referring to FIG. 5, as described above, the vane opening degree is relatively high after the intercept point IP has elapsed, until the intercept point IP is reached. It is set to open with a gradient.
このベーン開度の特性は、実験等で求められたデータに基づき、制御マップM3としてメモリ102に記憶されている。
The characteristics of the vane opening are stored in the
図6は、図1の実施形態に係る電動過給機18の制御マップM4を説明するための吸気温度と電動過給機回転数との関係を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the intake air temperature and the electric supercharger rotational speed for explaining the control map M4 of the
図6を参照して、吸気温度が所定値(例えば40℃)以上になると、スモークが発生しやすくなるので、本実施形態においてEGR領域Bにおいて加速要求があった場合には、後述するように、EGR開閉弁51、61を何れも全閉とし、吸気温度の上昇を抑制するようにしている。しかし、それでも吸気マニホールド12には、相当量のEGRが残存し、吸気温度が高くなる場合もある。そこで、本実施形態では、加速要求時のスモークの発生を防止するために、吸気温度センサSW3が検出した値に基づき、吸気温度に比例して電動過給機18の回転速度が速くなるように設定し、40℃以上では、電動過給機18の回転速度をMAXになるように設定している。特に、本実施形態では、高圧用EGR通路50を採用し、B1以外のEGR領域Bでは、この高圧用EGR通路50を用いて、大量のEGRを還流させるように構成されているので、吸気温度が高くなり、酸素濃度も低くなる運転領域において、電動過給機18による吸気冷却効果や酸素濃度増量効果を高めることが可能となる。
Referring to FIG. 6, smoke is likely to be generated when the intake air temperature becomes a predetermined value (for example, 40 ° C.) or more. Therefore, when an acceleration request is made in EGR region B in this embodiment, as will be described later. The EGR on-off
この電動過給機18の回転速度と吸気温度と関係は、実験等で求められたデータに基づき、制御マップM4としてメモリ102に記憶されている。
The relationship between the rotational speed of the
さらに、運転状態を適切に制御するために、メモリ102には、値がLまたはHのときにEGR領域Bでの運転状態であることを示すEGRフラグと、値が1のときに過給経路PH2を開いて電動過給機18による過給運転を実行する運転状態であることを示す電動過給フラグもそれぞれ記憶する領域が設定される。ここで、EGRフラグの値がLの場合には、低圧用EGR通路60が開いている運転状態であることを示し、Hの場合には、高圧用EGR通路50が開いている運転状態であることを示している。
Further, in order to appropriately control the operation state, the
次に、エンジン制御ユニット100による本実施形態の制御例を説明する。
Next, a control example of this embodiment by the
図7は図1の実施形態に係る運転制御の一例を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing an example of operation control according to the embodiment of FIG.
図7を参照して、この運転制御が実行されると、エンジン制御ユニット100は、各部の初期化を実行する。具体的には、吸気経路10においては、バイパス吸気通路17および連通路19の各開閉弁20、21を閉じる。また、各EGR通路50、60に設けたEGR開閉弁51、61も閉じる。さらに、EGRフラグと、電動過給フラグもそれぞれ停止を表す0に設定される。この結果、初期状態(いわゆる通常運転時)においては、エアクリーナ14を通過した新気が冷却経路PH1を経由してエンジン本体1に供給され、吸気通路10に還流されることなく、排気通路30からディーゼルスモーク浄化装置34を経て浄化された後、車外に排出される。
Referring to FIG. 7, when this operation control is executed,
次いで、エンジン制御ユニット100は、各種のデータを読み込み、運転状態を把握する(ステップS21)。次いで、エンジン制御ユニット100は、上述した制御マップM1の特性に基づき、現在の運転状態を識別する(ステップS22)。次いで、現在の運転状態が非EGR領域Aであるか否かを判別する(ステップS23)。仮に非EGR領域Aである場合(ステップS23において、YESの場合)、EGR停止制御サブルーチンが実行され(ステップS24)、EGR領域Bである場合(ステップS23において、YESの場合)には、EGR運転制御サブルーチンが実行される(ステップS25)。
Next, the
何れかのサブルーチンを実行した後、エンジン制御ユニット100は、所定の加速条件が成立しているか否かを判別する(ステップS26)。ここで、加速条件とは、例えば、アクセル開度の踏み込み速度が所定速度である場合、或いは、アクセル開度の所定単位時間当たりの踏み込み量が所定量以上である場合をいう。
After executing any subroutine, the
加速条件が成立している場合、エンジン制御ユニット100は、電動過給運転制御サブルーチンを実行し(ステップS27)、その後、上述した制御マップM3の特性に基づき、可変容量式過給機40のベーン開度を運転状態に応じて制御する(ステップS28)。他方、ステップS26において、加速条件が成立していない場合には、ステップS27をバイパスしてステップS28を実行する。その後、エンジン制御ユニット100は、電動過給フラグの値が1であるか否か、すなわち電動過給が実行されている運転状態であるか否かを判別し(ステップS29)、電動過給フラグの値が0である場合には(すなわち、電動過給が実行されていなければ)、ステップS21に戻って上述したフローを繰り返し、電動過給フラグの値が1である場合には、過給圧センサSW5によって検出された可変容量式過給機40による過給圧SPが、所定の値SPs以上になっているか否かを判別する(ステップS30)。ここで、過給圧SPが所定の値SPs以上である場合には、吸気通路10の過給圧が既に高くなっている運転状態であると判定できるので、この場合には、電動過給停止制御サブルーチンを実行し(ステップS31)、その後ステップS21に復帰して上述したフローを繰り返す。他方、可変容量式過給機40による過給圧SPが、所定の値SPsに満たない場合には、電動過給機18による過給運転が依然必要な運転状態であると判定できるので、この場合には、電動過給運転制御サブルーチンのステップS274(図10参照)に移行して、電動過給機18による過給運転を継続する。
If the acceleration condition is satisfied, the
図8は、図7のEGR停止制御サブルーチン(ステップS24)を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing the EGR stop control subroutine (step S24) of FIG.
図8を参照して、エンジン制御ユニット100は、まず、EGRフラグの値を識別することにより、EGR開閉弁51、61の何れかが開いていないかどうかを判別する(ステップS241)。仮に、開いているEGR開閉弁51、61があれば、両EGR開閉弁51、61を全閉にする(ステップS242)。その後、EGRフラグの値を0に更新して(ステップS243)、メインルーチンに復帰し。他方、ステップS241において、両EGR開閉弁51、61が既に全閉になっている場合には、そのままメインルーチンに復帰する。
Referring to FIG. 8,
図9は、図7のEGR運転制御サブルーチン(ステップS25)を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing the EGR operation control subroutine (step S25) of FIG.
図9を参照して、ステップS25のEGR運転制御のサブルーチンが実行されると、エンジン制御ユニット100は、まず現在の運転領域が低圧領域B1であるか否かを判別する(ステップS251)。ここで、運転領域が低圧運転領域B1である場合、エンジン制御ユニット100は、高圧用のEGR開閉弁51を閉じて、低圧用のEGR開閉弁61を開き(ステップS252)、EGRフラグの値をLに更新する(ステップS253)。他方、ステップS251において、運転領域が低圧運転領域B1以外のEGR領域である場合、エンジン制御ユニット100は、高圧用のEGR開閉弁51を開いて、低圧用のEGR開閉弁61を閉じ(ステップS254)、EGRフラグの値をHに更新する(ステップS255)。
Referring to FIG. 9, when the EGR operation control subroutine of step S25 is executed,
ステップS253またはステップS255の後、エンジン制御ユニット100は、図4で説明した制御マップM2から目標酸素濃度を索引する(ステップS256)。次いで、エンジン制御ユニット100は、上述した原理に基づき、吸気マニホールド12の酸素濃度を演算する(ステップS257)。その後、エンジン制御ユニット100は、開いているEGR開閉弁51(61)の開弁量をフィードバック制御し(ステップS258)、EGR量を適切な値に制御し、メインルーチンに復帰する。
After step S253 or step S255, the
図10は、図7の電動過給運転制御サブルーチン(ステップS27)を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing the electric supercharging operation control subroutine (step S27) of FIG.
図10を参照して、ステップS27の電動過給運転制御サブルーチンが実行されると、エンジン制御ユニット100は、EGRフラグを参照し、EGR運転を実行しているか否かを判別する(ステップS271)。仮にEGR運転が実行されている場合、すなわち、EGRフラグの値がLまたはHに設定されている場合、エンジン制御ユニット100は、両EGR開閉弁51、52を何れも全閉にしてEGR運転を停止し(ステップS272)、EGRフラグの値を0に更新する(ステップS273)。これにより、EGR運転領域であっても、加速条件が成立している場合には、EGRの供給が強制停止され、過給圧を高めて加速応答性を向上させることが可能になる。
Referring to FIG. 10, when the electric supercharging operation control subroutine of step S27 is executed,
次いで、エンジン制御ユニット100は、加速条件が成立した際の加速度合いAaを演算する(ステップS274)。ここで、加速度合いAaとは、要求トルクの急激な上昇度合いをいい、例えば、単位時間当たりのアクセルペダル70の踏み込み量や、エンジン本体1の実トルクに対する要求トルクの割合等によって決定される度合いである。なお、ステップS271において、EGR運転が実行されていない場合、すなわち、EGRフラグの値が0に設定されている場合、エンジン制御ユニット100は、ステップS272、S273をバイパスして直ちにステップS274を実行する。
Next, the
エンジン制御ユニット100は、演算された加速度合いが、所定のしきい値As以上であるか否かを判定する(ステップS275)。この加速度合いAaがしきい値As未満であった場合、エンジン制御ユニット100は、バイパス吸気通路17中の開閉弁20を閉じ、連通路19の開閉弁21を開く(ステップS276)。これにより、過給経路PH2の上流側は、冷却経路PH1と連通し、冷却された新気が電動過給機18によって過給された後、吸気マニホールド12に供給される。これにより、新気供給の緊急性が相対的に低い運転領域では、冷却された酸素濃度の高い新気を電動過給機18で過給してエンジン本体1に供給することができるので、充填効率を高めることができ、排気性能を一層高めつつ、可変容量式過給機40による過給圧の上昇を図ることが可能になる。
The
他方、ステップS275において、加速度合いAaがしきい値As以上である場合(ステップS275においてYESの場合)、エンジン制御ユニット100は、バイパス吸気通路17中の開閉弁20を開き、連通路19の開閉弁21を閉じる(ステップS277)。これにより、過給経路PH2の上流側は、エアクリーナ14からバイパス吸気通路17のみとなり、可変容量式過給機40やインタークーラ16はバイパスされた状態となる。この結果、極めて空気抵抗の小さい経路を通って新気が吸気マニホールド12に供給されるようになる。従って、吸気マニホールド12にEGRが残存している場合でも、新気の割合(ひいては吸気の酸素濃度)を急速に高めることができる。このため、吸気温度を下げることができるので、充填効率を向上させることが可能となり、トルク性能が向上する。また、酸素濃度を急激に高めることができるので、燃料カットが実行されているような運転状態からの再加速要求があった場合に燃料噴射を直ちに実行しても、スモークが発生する虞もない。このため、排気性能の低下を抑制しつつ、可及的に加速応答性を高めることが可能になる。
On the other hand, if the acceleration Aa is equal to or greater than the threshold value As in step S275 (YES in step S275), the
ステップS276またはS277を実行した後、エンジン制御ユニット100は、吸気温度センサSW3の検出による吸気温度に基づき、図6で説明した制御マップM4から電動過給機18の回転速度を索引する(ステップS278)。これにより、吸気マニホールド12に供給される吸気の温度が適切に制御され、好適な充填効率、酸素濃度を維持しつつ、可変容量式過給機40による過給圧を高め、ブローダウンエネルギーの増大を図ることが可能になる。
After executing Step S276 or S277, the
その後、エンジン制御ユニット100は、電動過給フラグの値を1に更新し(ステップS279)、メインルーチンに復帰する。
Thereafter, the
この結果、図7で説明したように、電動過給フラグの値が1に設定された後、VGTベーン開度が全開になるまでは、ステップS274以降の制御が実行され、電動過給運転が継続する。 As a result, as described with reference to FIG. 7, after the value of the electric supercharging flag is set to 1, until the VGT vane opening is fully opened, the control after step S274 is executed, and the electric supercharging operation is performed. continue.
なお、図7の電動過給停止制御サブルーチン(ステップS31)は、吸気通路10の経路をステップS20で説明した初期状態に復帰し、電動過給機18を停止するだけであるので、その詳細については説明を省略する。
It should be noted that the electric supercharge stop control subroutine (step S31) of FIG. 7 only returns the route of the
図11は、図7から図10のフローチャートを実行した運転例を示すタイミングチャートである。 FIG. 11 is a timing chart showing an operation example in which the flowcharts of FIGS. 7 to 10 are executed.
図11を参照して、図示の例では、エンジン本体1が高速低負荷運転状態で走行している状態で、時刻t1のときに減速し、周知の燃料カット制御が実行された場合を示している。この減速に伴って、可変容量式過給機40のベーン開度は、図7のステップS28の制御により、図5で示した制御マップM3の運転制御に基づき、開弁量が漸減することになる。従って、この運転状態では、排気ガスの流速が上昇するまでは、ベーン開度を閉じることができないので、急激に過給圧を上昇させることが困難になっている。
Referring to FIG. 11, the illustrated example shows a case where the
次に、時刻t2から時刻t5までは、ステップS27の電動過給運転制御サブルーチンからステップS31の電動過給停止制御サブルーチンが実行されている例を示している。 Next, from time t2 to time t5, an example is shown in which the electric supercharging stop control subroutine of step S31 is executed from the electric supercharging operation control subroutine of step S27.
まず、時刻t2で、アクセルペダル70が踏み込まれ、加速条件が成立すると、電動過給運転制御サブルーチンS27のステップS275、S276により、バイパス吸気通路17が閉じて冷却経路PH1が過給経路PH2と連通するので、インタークーラ16で冷却された新気を電動過給機18で過給した状態で吸気マニホールド12に送給できる結果、燃料カットが実行されていた運転状態から直ちに燃料噴射を実行可能な状態に変化させることが可能になっている。これに対して、従来は、充分な酸素濃度に吸気が達するまで、或いは、充分な過給圧に達するまで、スモークの発生を防止するために、図の仮想線で示すように燃料噴射運転への切換を相当遅らせる必要があったのである。また、これに伴って従来は、アクセルの踏み込み量も相当遅れてしまい、高負荷運転要求が長く続く状態となっていたのである。
First, when the
次に、図示の例では、時刻t2経過後もアクセルペダル70が踏み込み続けられ、時刻t3でしきい値Asを超えた場合に相当する踏み込み量に達している。この結果、ステップS275の判定で、ステップS277が実行される結果、バイパス吸気通路17が開き、連通路19が閉じるので、新気がより抵抗の少ない経路を経て迅速に吸気マニホールド12に送給されることになる。これらの結果、エンジンの加速応答性が非常に高まり、時刻t4経過後は、再び加速度合いがしきい値As未満の低負荷運転領域に運転状態が移行している。その後、過給圧が高まるに連れ、ベーン開度は全開する方向に制御されるので、ベーン開度が全開になった時刻t5において、バイパス吸気通路17が閉じられ、新気は、冷却経路のみを通って吸気マニホールド12に送給されることになる。
Next, in the illustrated example, the
以上説明したように本実施形態では、通常運転時には、吸気通路10は、冷却経路PH1を経由して可変容量式過給機40のコンプレッサホイール43に過給された状態でエンジン本体1に供給される。他方、所定の加速条件が成立すると、吸気通路10の経路が過給経路PH2に切り換えられ、当該過給経路PH2中の電動過給機18が作動する。このため、過給された新気がインタークーラ16をバイパスしてエンジン本体1に供給されるので、通気抵抗を軽減でき、過給空気を迅速に供給できるため、ブローダウンエネルギーを速やかに増大させ、可変容量式過給機40による過給圧を短時間で高めることが可能になる。この結果、燃料噴射を加速要求の直後に実行しても、排気性能の低下を防止することができる。従って、応答性を可及的に高め、且つ排気性能の維持を図ることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, during normal operation, the
また、本実施形態では、バイパス吸気通路17が可変容量式過給機40のコンプレッサホイール43をもバイパスするものである。このため本実施形態では、加速直後の過給圧が低いコンプレッサホイール43の空気抵抗をも低減することが可能になる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、高負荷時には、ベーン開度が小さくなるように構成された可動ベーンを有する可変容量式過給機40が排気ターボ過給機として採用されている。このため本実施形態では、加速時において、可変容量式過給機40の過給容量を十分に得られない運転状態になるが、バイパス吸気通路17を経由する新気が、この可変容量式過給機40のコンプレッサホイール43をバイパスすることによって、ブローダウンエネルギーを速やかに増大させることができる結果、過給圧も迅速に高くなるので、ベーン開度を速やかに増加させることが可能になり、トルクの増大や燃費の向上に寄与することが可能になる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、加速条件成立後に電動過給機18が稼動している状態において、可変容量式過給機40の過給圧が所定の値以上に達した場合(本実施形態に即していえば、ベーン開度が全開になった場合)には、吸気の経路を通常運転時の冷却吸気通路15に切り換えて電動過給機18を停止するものである。このため本実施形態では、電動過給機18を必要充分な運転領域で作動させることができるので、消費電力を節約しつつ、排気性能の低下抑制と加速応答性の向上とを両立することが可能になる。
Further, in the present embodiment, when the supercharging pressure of the
また、本実施形態では、冷却吸気通路15の当該インタークーラ16の下流側とバイパス吸気通路17の当該電動過給機18よりも上流側とを連通する連通路19と、連通路19をエンジン制御ユニット100の制御により開閉する開閉弁21とを備え、エンジン制御ユニット100が加速条件成立時の加速度合いAaを判定する加速度合い判定手段を機能的に構成している。そして、このエンジン制御ユニット100は、加速条件成立時において判定した加速度合いAaが所定のしきい値As以上である場合には、開閉弁21を閉じるとともに、加速度合いAaがしきい値As未満である場合には連通路19を開くように構成されている。このため本実施形態では、加速条件が成立した場合において、加速度合いAaが所定のしきい値As以上の場合には、抵抗の小さな経路で新気を迅速にエンジン本体1に供給し、新気供給の緊急性が相対的に高い運転領域でブローエネルギーを増大させて、排気性能の低下を防止しつつ過給圧を高めることが可能となる。他方、加速度合いAaが所定のしきい値未満の場合には、冷却経路PH1と過給経路PH2とが連通路19によって連通することになるので、インタークーラ16によって冷却された新気が電動過給機18によって過給された状態でエンジン本体1に供給されることになる。この結果、新気供給の緊急性が相対的に低い運転領域では、冷却された酸素濃度の高い新気を過給してエンジン本体1に供給することができるので、充填効率を高めることができ、排気性能を一層高めつつ、可変容量式過給機40による過給圧の上昇を図ることが可能になる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、エンジン本体1の排気通路30から排気ガスの一部を吸気通路10の当該インタークーラ16よりも下流側に還流する高圧用および低圧用EGR通路50、60と、高圧用および低圧用EGR通路50、60を開閉するEGR開閉弁51、61と、バイパス吸気通路17および高圧用および低圧用EGR通路50、60の下流側にてエンジン本体1に供給される吸気温度を検出して検出値をエンジン制御ユニット100に出力する吸気温度センサSW3とを備え、エンジン制御ユニット100は、加速条件成立時において、吸気温度センサSW3の検出した吸気温度が高いほど、電動過給機18の回転数を上げて作動させるものである。このため本実施形態では、EGRが吸気通路10に還流している場合に、吸気温度が高いほど、電動過給機18による過給圧が高まり、吸気温度を下げる作用を奏するので、充填効率を高めることができ、排気性能を一層高めつつ、可変容量式過給機40による過給圧の上昇を図ることが可能になる。
In the present embodiment, the high-pressure and low-
また、本実施形態では、エンジン制御ユニット100は、EGR開閉弁51、61を開いているときに加速条件が成立した場合には、EGR開閉弁51、61を閉じるものである。このため本実施形態では、EGRを吸気に還流させるEGR領域においても、加速要求時にはEGRの還流を停止し、過給圧を高めて加速応答性を向上させることが可能になる。
In the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態によれば、所定の加速条件が成立すると、過給された新気がインタークーラ16をバイパスしてエンジン本体1に供給されるので、燃料噴射を加速要求の直後に実行しても、排気性能の低下を防止することができる結果、加速応答性と排気性能とを両立させることができるという顕著な効果を奏する。
As described above, according to the present embodiment, when a predetermined acceleration condition is satisfied, the supercharged fresh air bypasses the
上述した実施形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。 The above-described embodiments are merely preferred specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments.
図12は、本発明の別の実施形態に係る過給装置を備えたエンジンの全体構成図であり、図13は、図12の実施形態に係る電動過給運転制御サブルーチンを示すフローチャートである。また図14は、図13のフローチャートを実行した運転例を示すタイミングチャートである。 FIG. 12 is an overall configuration diagram of an engine provided with a supercharging device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a flowchart showing an electric supercharging operation control subroutine according to the embodiment of FIG. FIG. 14 is a timing chart showing an operation example in which the flowchart of FIG. 13 is executed.
図12を参照して、図1で説明した連通路19を省略してもよい。その場合には、図13に示すように、電動過給運転制御サブルーチンS27のうち、ステップS274からステップS276が省略される。
Referring to FIG. 12, the
図12および図13の構成を採用した場合には、図14に示すように、専らバイパス吸気通路17の開閉のみによって電動過給運転が実行されることになるが、これによっても、従来品に比べ、高い加速性能と排気性能とを得ることができる。
When the configurations of FIGS. 12 and 13 are adopted, as shown in FIG. 14, the electric supercharging operation is executed only by opening and closing the
その他、特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることは、いうまでもない。 In addition, it goes without saying that various modifications are possible within the scope of the claims.
1 エンジン本体
10 吸気経路
12 吸気マニホールド
13 共通吸気通路
14 エアクリーナ
15 冷却吸気通路
16 インタークーラ
17 バイパス吸気通路
18 電動過給機
19 連通路
20 開閉弁
21 開閉弁
30 排気通路
40 可変容量式過給機
41 タービンホイール
43 コンプレッサホイール
50 高圧用EGR通路
51 高圧用EGR開閉弁
60 低圧用EGR通路
61 低圧用EG開閉弁
70 アクセルペダル
100 エンジン制御ユニット
PH1 冷却経路
PH2 過給経路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記コンプレッサホイールの下流側に配置され、インタークーラが配置される冷却吸気通路と、
前記インタークーラをバイパスするバイパス吸気通路と、
前記バイパス吸気通路中に配置され、当該バイパス吸気通路中の空気を過給する電動過給機と、
前記電動過給機を経由して吸気をエンジン本体に導く過給経路と前記インタークーラから前記エンジン本体に吸気を導く冷却経路との少なくとも一方に吸気の経路を切り換える経路切換手段と、
前記エンジン本体の運転状態に応じて前記経路切換手段と前記電動過給機の作動を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、通常運転時には前記吸気通路内の経路を前記冷却経路に切り換えて電動過給機を停止するとともに、所定の加速条件が成立した場合に前記吸気通路内の経路を前記過給経路に切り換えて前記電動過給機を作動させるものである
ことを特徴とするディーゼルエンジンの過給装置。 In a turbocharger for a diesel engine equipped with an exhaust turbocharger having a compressor wheel in the intake passage,
A cooling intake passage disposed downstream of the compressor wheel and in which an intercooler is disposed;
A bypass intake passage for bypassing the intercooler;
An electric supercharger that is arranged in the bypass intake passage and supercharges the air in the bypass intake passage;
Path switching means for switching the intake path to at least one of a supercharging path for guiding intake air to the engine body via the electric supercharger and a cooling path for guiding intake air from the intercooler to the engine body;
The path switching means and a control means for controlling the operation of the electric supercharger according to the operating state of the engine body,
The control means switches the path in the intake passage to the cooling path during normal operation, stops the electric supercharger, and changes the path in the intake passage to the supercharge path when a predetermined acceleration condition is satisfied. The turbocharger for a diesel engine, wherein the electric supercharger is operated by switching to
前記バイパス吸気通路は、前記排気ターボ過給機の前記コンプレッサホイールをもバイパスするものである
ことを特徴とするディーゼルエンジンの過給装置。 In the supercharging device of the diesel engine according to claim 1,
The turbocharger for a diesel engine, wherein the bypass intake passage also bypasses the compressor wheel of the exhaust turbocharger.
前記制御手段は、前記加速条件成立後に電動過給機が稼動している状態において、前記排気ターボ過給機の過給圧が所定の値以上に達した場合には、吸気の経路を通常運転時の冷却経路に切り換えて前記電動過給機を停止するものである
ことを特徴とするディーゼルエンジンの過給装置。 The turbocharger for a diesel engine according to claim 1 or 2,
When the supercharging pressure of the exhaust turbocharger reaches a predetermined value or more when the electric supercharger is operating after the acceleration condition is satisfied, the control means performs normal operation of the intake path. A turbocharger for a diesel engine, wherein the electric supercharger is stopped by switching to a cooling path at the time.
前記冷却吸気通路の当該インタークーラの下流側と前記バイパス吸気通路の当該電動過給機よりも上流側とを連通する連通路と、
前記連通路を前記制御手段の制御により開閉する連通開閉弁と、
加速条件成立時の加速度合いを判定する加速度合い判定手段と
を備え、
前記制御手段は、前記加速条件成立時において、前記加速度合い判定手段が判定した加速度合いが所定のしきい値以上である場合には前記連通開閉弁を閉じるとともに、前記加速度合いが前記しきい値未満である場合には前記連通路を開くものである
ことを特徴とするディーゼルエンジンの過給装置。 The diesel engine supercharging device according to any one of claims 1 to 3,
A communication passage communicating the downstream side of the intercooler of the cooling intake passage with the upstream side of the electric supercharger of the bypass intake passage;
A communication on-off valve that opens and closes the communication path under the control of the control means;
An acceleration determination means for determining the acceleration when the acceleration condition is satisfied,
The control means closes the communication on-off valve when the acceleration condition determined by the acceleration condition determination means is equal to or greater than a predetermined threshold value when the acceleration condition is satisfied, and the acceleration condition indicates the threshold value. The diesel engine supercharging device is characterized in that the communication passage is opened when it is less than the range.
前記エンジン本体の排気通路から排気ガスの一部を前記吸気通路の当該インタークーラよりも下流側に還流するEGR通路と、
前記EGR通路を前記制御手段の制御により開閉するEGR開閉弁と、
前記バイパス吸気通路および前記EGR通路の下流側にて前記エンジン本体に供給される吸気温度を検出して検出値を前記制御手段に出力する吸気温度センサと
を備え、
前記制御手段は、前記加速条件成立時において、前記吸気温度センサの検出した吸気温度が高いほど、前記電動過給機の回転数を上げて作動させるものである
ことを特徴とするディーゼルエンジンの過給装置。 In the supercharging device of the diesel engine according to any one of claims 1 to 4,
An EGR passage that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage of the engine body to the downstream side of the intercooler of the intake passage;
An EGR on-off valve that opens and closes the EGR passage under the control of the control means;
An intake air temperature sensor that detects an intake air temperature supplied to the engine main body downstream of the bypass intake passage and the EGR passage and outputs a detected value to the control means;
When the acceleration condition is satisfied, the control means increases the rotational speed of the electric supercharger and operates as the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor is higher. Feeding device.
前記制御手段は、EGR開閉弁を開いているときに前記加速条件が成立した場合には、EGR開閉弁を閉じるものである
ことを特徴とするディーゼルエンジンの過給装置。 In the supercharging device of the diesel engine according to claim 5,
The supercharger for a diesel engine, wherein the control means closes the EGR opening / closing valve when the acceleration condition is satisfied when the EGR opening / closing valve is open.
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