JP2010270715A - Internal combustion engine with sequential two-stage supercharger and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関およびその制御方法に関し、更に詳しくは、エンジン冷間時でも触媒活性温度を確保することが可能なシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関およびその制御方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine with a sequential two-stage supercharger and a control method thereof, and more specifically, a sequential two-stage supercharger capable of ensuring a catalyst activation temperature even when the engine is cold. The present invention relates to an internal combustion engine and a control method therefor.
近年、ディーゼルエンジンにおいては、窒素酸化物(NOx)およびスモークの同時低減を可能にする予混合圧縮着火燃焼の研究が活発に行われている。この予混合圧縮着火燃焼は、均一で希薄な混合気を早期に生成し燃焼させるため、技術課題としてエンジン負荷を増すと過早着火が発生して着火時期の制御が困難となり、そのため運転領域が低負荷領域に限定される問題がある。 In recent years, research on premixed compression ignition combustion that enables simultaneous reduction of nitrogen oxides (NOx) and smoke has been actively conducted in diesel engines. This premixed compression ignition combustion generates and burns a uniform and lean mixture at an early stage, and as a technical problem, if the engine load is increased, pre-ignition occurs and it becomes difficult to control the ignition timing. There is a problem limited to the low load region.
この予混合圧縮着火燃焼による運転領域を拡大するには、排気ガスの一部を排気系から取り出して吸気系に戻し、混合気に加えるEGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)のEGR率を高め、混合気の酸素濃度を低減することにより燃焼を抑制し、空燃比(A/F)を確保することが効果的である。その具体的対策としては、例えばシーケンシャル式の2段過給機を用い、高圧段の小型過給機により低速低負荷領域から高ブーストを得て、高EGR率と高空燃比を確保することが考えられる(例えば特許文献1参照)。 In order to expand the operating range by this premixed compression ignition combustion, a part of the exhaust gas is taken out from the exhaust system, returned to the intake system, and the EGR rate of EGR (Exhaust Gas Recirculation) added to the mixture is increased. It is effective to suppress the combustion by reducing the oxygen concentration of the air-fuel mixture and to secure the air-fuel ratio (A / F). As a specific countermeasure, for example, a sequential two-stage turbocharger is used, and a high boost is obtained from a low-speed and low-load region by a high-pressure small turbocharger to secure a high EGR rate and a high air-fuel ratio. (See, for example, Patent Document 1).
また、シーケンシャル式の2段過給機は、高圧段過給機による低中速・低中負荷(市街地)走行における燃費の低減と、低圧段過給機による高出力化とを両立させる手段としても有効な手段である。 In addition, the sequential two-stage turbocharger is a means to achieve both a reduction in fuel consumption in low-medium speed / low-medium load (urban) driving with a high-pressure stage turbocharger and a high output with a low-pressure stage turbocharger. Is also an effective means.
しかし、シーケンシャル式の2段式過給機のような多段式の過給機付きのディーゼルエンジンにおいては、単段式過給機付きのディーゼルエンジンに比べて、エンジン本体(シリンダヘッド)から後処理装置の入口までの排気経路が長くなるため、後処理装置の入口の温度が低下し、エンジン冷間時に触媒活性温度に達しない運転領域が増大する結果、炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等のような排気ガスの排出量が増加する問題がある。 However, in a diesel engine with a multistage turbocharger, such as a sequential two-stage turbocharger, the post-processing is performed from the engine body (cylinder head) compared to a diesel engine with a single-stage supercharger. As the exhaust path to the inlet of the device becomes longer, the temperature at the inlet of the aftertreatment device decreases, and as a result, the operating range that does not reach the catalyst activation temperature when the engine is cold increases, resulting in hydrocarbon (HC) and carbon monoxide ( There is a problem that the amount of exhaust gas such as CO) increases.
なお、例えば特許文献2には、シーケンシャル式の2段式過給機付きエンジンにおいて低圧段過給機のタービン出口での温度が、単段式過給機のタービン出口での温度よりも低くなるため、そのタービン出口の後段における排気浄化装置での再生能力が低くなるという問題が開示されている。
For example, in
本発明の目的は、冷間時においても触媒活性温度を確保することが可能なシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関およびその制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sequential type two-stage supercharger-equipped internal combustion engine capable of ensuring a catalyst activation temperature even when cold and a control method therefor.
上記の目的を達成するための本発明のシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関は、内燃機関本体側から順に高圧段過給機と低圧段過給機とを2段直列に接続したシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関において、その内燃機関が冷間時には、内燃機関冷却水の温度、燃料流量またはその両方が予め設定された値になるまで、前記高圧段過給機の高圧段タービンの入口と出口とを接続するバイパス管のバルブを開いて前記低圧段過給機を作動させる制御を行う制御手段を有するものである。このとき、前記高圧段過給機の高圧段コンプレッサの入口と出口とを接続するバイパス管のバルブを開く制御も行う。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine with a sequential two-stage supercharger according to the present invention has a high-pressure supercharger and a low-pressure supercharger connected in series in two stages in order from the main body side of the internal combustion engine. In an internal combustion engine with a sequential type two-stage supercharger, when the internal combustion engine is cold, the high-pressure supercharger until the temperature of the internal combustion engine cooling water, the fuel flow rate, or both reaches a preset value. It has a control means which performs the control which opens the valve | bulb of the bypass pipe which connects the inlet_port | entrance and exit of this high pressure stage turbine, and operates the said low pressure stage supercharger. At this time, control is also performed to open the valve of the bypass pipe that connects the inlet and the outlet of the high-pressure compressor of the high-pressure turbocharger.
また、上記の目的を達成するための本発明のシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関の制御方法は、内燃機関本体側から順に高圧段過給機と低圧段過給機とを2段直列に接続したシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関の制御方法において、その内燃機関が冷間時には、内燃機関冷却水の温度、燃料流量またはその両方が予め設定された値になるまで、前記高圧段過給機の高圧段タービンの入口と出口とを接続するバイパス管のバルブを開いて前記低圧段過給機を作動させる行程を有するものである。このとき、前記高圧段過給機の高圧段コンプレッサの入口と出口とを接続するバイパス管のバルブを開く制御も行う。 In addition, the sequential two-stage supercharger-equipped internal combustion engine control method according to the present invention for achieving the above-described object includes two high-pressure stage superchargers and two low-pressure stage superchargers in order from the internal combustion engine body side. In a control method for an internal combustion engine with a sequential two-stage supercharger connected in series, when the internal combustion engine is cold, the temperature of the internal combustion engine cooling water, the fuel flow rate, or both are set to preset values. Up to this point, the valve of the bypass pipe that connects the inlet and the outlet of the high-pressure turbine of the high-pressure turbocharger is opened to operate the low-pressure turbocharger. At this time, control is also performed to open the valve of the bypass pipe that connects the inlet and the outlet of the high-pressure compressor of the high-pressure turbocharger.
また、上記の目的を達成するための本発明のシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関の制御方法は、内燃機関本体側から順に高圧段過給機と低圧段過給機とを2段直列に接続したシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関の制御方法において、その内燃機関の冷却水温度、燃料流量またはその両方が予め設定された値よりも小さい冷間時には、前記高圧段過給機の高圧段タービンの入口と出口とを接続するバイパス管のバルブを開いて前記低圧段過給機を作動させる行程と、前記内燃機関の冷却水温度、燃料流量またはその両方が予め設定された値以上の暖機時であって、前記内燃機関の回転速度が予め設定された値よりも低い時には、前記高圧段過給機の高圧段タービンの入口と出口とを接続するバイパス管のバルブを閉じて前記高圧段過給機を作動させる行程とを有するものである。 In addition, the sequential two-stage supercharger-equipped internal combustion engine control method according to the present invention for achieving the above-described object includes two high-pressure stage superchargers and two low-pressure stage superchargers in order from the internal combustion engine body side. In a control method of an internal combustion engine with a sequential type two-stage supercharger connected in series, when the cooling water temperature, the fuel flow rate, or both of the internal combustion engine is colder than a preset value, the high pressure The step of opening the bypass pipe valve connecting the inlet and outlet of the high-pressure turbine of the stage turbocharger to operate the low-pressure stage turbocharger, the cooling water temperature of the internal combustion engine, the fuel flow rate, or both are determined in advance. A bypass pipe that connects the inlet and the outlet of the high-pressure turbine of the high-pressure turbocharger when the engine is warmed up to a preset value or more and the rotational speed of the internal combustion engine is lower than a preset value Before closing the valve Those having a step of operating the high-pressure stage supercharger.
また、上記のシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関の制御方法において、前記暖機時において、前記内燃機関の回転速度が予め設定された値以上の時には、前記高圧段過給機の高圧段タービンの入口と出口とを接続するバイパス管のバルブを開いて前記低圧段過給機を作動させる行程を有するものである。 In the control method for an internal combustion engine with a sequential two-stage supercharger, when the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than a preset value during the warm-up, the high-pressure supercharger The low pressure supercharger is operated by opening a valve of a bypass pipe connecting the inlet and the outlet of the high pressure turbine.
本発明によれば、内燃機関が冷間時には、高圧段過給機の高圧段タービンの入口出口間を繋ぐバイパス管のバルブを開いて低圧段過給機を作動させることにより、高圧段過給機を介さないことにより排気管での排気ガスの放熱量を低減でき、また、内燃機関本体内への吸入空気量の低減により内燃機関本体内での燃焼温度を上昇させることができるので、後処理装置の入口の排気ガス温度を上昇させることができる。このため、後処理装置での触媒活性温度を確保することができるので、HC、CO,NOx等の排出量を低減できる。 According to the present invention, when the internal combustion engine is cold, the high pressure stage supercharger is operated by opening the bypass pipe valve that connects between the inlet and outlet of the high pressure stage turbine of the high pressure stage turbocharger and operating the low pressure stage turbocharger. By not using a machine, the heat release amount of exhaust gas in the exhaust pipe can be reduced, and the combustion temperature in the internal combustion engine body can be increased by reducing the intake air amount in the internal combustion engine body. The exhaust gas temperature at the inlet of the processing apparatus can be increased. For this reason, since the catalyst activation temperature in the aftertreatment device can be ensured, the discharge amount of HC, CO, NOx, etc. can be reduced.
以下、本発明の実施の形態のシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関およびその制御方法について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a sequential type two-stage supercharger-equipped internal combustion engine and a control method thereof according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本実施の形態のシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関の構成図を示している。 FIG. 1 shows a configuration diagram of an internal combustion engine with a sequential two-stage supercharger according to the present embodiment.
本実施の形態のシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関は、例えばシリンダ内(燃焼室内)において圧縮されて高温になった空気に燃料を供給した時に起こる自己着火をもとにした膨張でシリンダ内のピストンを押し出す構成を有するディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)1である。なお、本発明はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等にも適用することもできる。 The internal combustion engine with a sequential two-stage supercharger according to the present embodiment is expanded based on self-ignition that occurs when, for example, fuel is supplied to air that has been compressed and heated to high temperature in a cylinder (combustion chamber). The diesel engine (hereinafter simply referred to as the engine) 1 has a configuration for pushing out the piston in the cylinder. In addition, this invention is not limited to a diesel engine, It can also apply to a gasoline engine etc.
このエンジン1は、エンジン本体2と、シーケンシャル式の2段式過給システム3と、EGR(排気再循環:Exhaust Gas Recirculation)システム4と、制御装置(Engine Control Unit:ECU)5とを有している。なお、破線矢印は制御装置5に電気的に接続される配線とその配線に流れる信号の方向を示している。
The
このエンジン本体2には、エンジン1の冷却水の温度を検出するエンジン冷却水温度センサ(内燃機関冷却水温度センサ)7が設置されている。このエンジン冷却水温度センサ7は、制御装置5に電気的に接続されており、温度検出信号を制御装置5に送信する。なお、符号8は排気マニホールド、符号9は吸気マニホールドを示している。
The
シーケンシャル式の2段式過給システム3は、エンジン本体2側から順に高圧段過給機3Aおよび低圧段過給機3Bを2段直列に接続した構成を有するとともに、エンジン1の運転状態に応じて適切な過給機を選択可能なようにバイパス部3C,3D,3Eを有している。
The sequential two-
高圧段過給機3Aは、高圧段タービン3Atと高圧段コンプレッサ3Acとを有している。高圧段タービン3Atおよび高圧段コンプレッサ3Acは、一本の軸の両端に複数枚の羽根を設けることで一体的に形成されており、高圧段タービン3Atがエンジン本体2から排出された排気ガスの力を受けて回転駆動すると、その駆動力に高圧段コンプレッサ3Bcが連動することにより圧縮した空気をエンジン本体2に送り込む。
The
低圧段過給機3Bは、低圧段タービン3Btと低圧段コンプレッサ3Bcとを有している。低圧段タービン3Btおよび低圧段コンプレッサ3Bcは、一本の軸の両端に複数枚の羽根を設けることで一体的に形成されており、低圧段タービン3Btがエンジン本体2から排出された排気ガスの力を受けて回転駆動すると、その駆動力により低圧段コンプレッサ3Bcが連動することにより圧縮した空気をエンジン本体2に送り込む。この低圧段タービン3Btの容量は、高圧段タービン3Atの容量よりも大きく、低圧段コンプレッサ3Bcの容量は、高圧段コンプレッサ3Acの容量よりも大きい。
The low
まず、2段式過給システム3の排気系について説明する。高圧段タービン3Atの入口は、上流側の排気管10aを通じて排気マニホールド8に接続され、さらにエンジン本体2の燃焼室に接続されている。また、高圧段タービン3Atの出口は、下流側の排気管10bを通じて低圧段タービン3Btの入口に接続されている。
First, the exhaust system of the two-
高圧段タービン3Atの入口と出口とは、高圧段タービン3Atを介さずにバイパス部3Cを通じて直接接続される。バイパス部3Cは、バイパス管3C1と、その途中位置に配置された排気バイパスバルブ3C2とを有している。バイパス管3C1の一端は排気マニホールド8に接続され、他端は排気管10bに接続されている。排気バイパスバルブ3C2は、バイパス管3C1を開閉する弁である。排気バイパスバルブ3C2を開閉するアクチュエータは制御装置5に電気的に接続されており、その開閉動作が制御装置5により制御される。
The inlet and outlet of the high pressure turbine 3At are directly connected through the
低圧段タービン3Btの出口は、下流側の排気管10cに接続されている。また、低圧段タービン3Btの入口と出口とは、低圧段タービン3Btを介さずにバイパス部3Dを通じて直接接続される。バイパス部3Dは、バイパス管3D1と、その途中位置に配置されたウェイストゲートバルブ3D2とを有している。バイパス管3D1は、一端が排気管10bに接続され、他端が排気管10cに接続されている。ウェイストゲートバルブ3D2は、バイパス管3D1を開閉する弁である。ウェイストゲートバルブ3D2を開閉するアクチュエータは制御装置5に電気的に接続されており、その開閉動作が制御装置5により制御される。
The outlet of the low pressure turbine 3Bt is connected to the
排気管10cにおいて、バイパス管3D1との接続位置よりも下流には、後処理装置11が設置され接続されている。この後処理装置11は、エンジン本体2の燃焼室内で生成され排出されるガス中の有害成分を無害化する装置であり、例えば触媒付きDPF(Diesel Particulate Filter)を有している。DPFは、触媒担体フィルタまたは酸化触媒と触媒付きパティキュレータフィルタであり、排気ガスの温度が比較的高温のときに、排気ガス中のCOおよびHCを触媒の酸化作用により無害な二酸化炭素(CO2)、水(H2O)にするともに、排気ガス中の粒子状物質(Particulate Matter:PM)を捕集し、その捕集したPMを触媒の酸化作用によって燃焼させて除去することにより再生を行う機能を有している。したがって、後処理装置11の浄化・再生能力を維持するために、また、PMの捕集堆積による目詰まりに起因して排気抵抗が増加しないようにするために、後処理装置11に導入される排気ガスの温度や後処理装置11の入口温度を高く維持することが好ましい。
In the
次に、シーケンシャル式の2段式過給システム3の吸気系について説明する。低圧段コンプレッサ3Bcの入口には、上流側の吸気管14aが接続されている。吸気管14aのさらに上流には、エアクリーナが接続され、清浄化された空気をエンジン本体2の燃焼室内に供給することが可能になっている。
Next, the intake system of the sequential two-
低圧段コンプレッサ3Bcの出口は、吸気管14bを通じて高圧段コンプレッサ3Acの入口に接続されている。高圧段コンプレッサ3Acの出口は、吸気管14cを通じて吸気マニホールド9に接続され、さらにエンジン本体2の燃焼室に接続されている。なお、吸気管14cにおいて高圧段コンプレッサ3Acと吸気マニホールド9との間にはインタークーラ15が設置されている。
The outlet of the low-pressure compressor 3Bc is connected to the inlet of the high-pressure compressor 3Ac through the
高圧段コンプレッサ3Acの入口と出口とは、バイパス部3Eを通じて高圧段コンプレッサ3Acを介さずに直接接続される。バイパス部3Eは、バイパス管3E1と、その途中位置に配置された吸気バイパスバルブ3E2とを有している。バイパス管3E1の一端は吸気管14bに接続され、他端は吸気管14cにおいて上記インタークーラ15よりも上流部分に接続されている。吸気バイパスバルブ3E2は、バイパス管3E1を開閉する弁である。吸気バイパスバルブ3E2を開閉するアクチュエータは制御装置5に電気的に接続されており、その開閉動作が制御装置5により制御される。
The inlet and outlet of the high-pressure compressor 3Ac are directly connected through the
上記したEGRシステム4は、燃焼後の排気ガスの一部を取り出し吸気側へ導き再度吸気させるシステムであり、排気マニホールド8と吸気マニホールド9との間に接続されている。EGRシステム4は、EGR管4aと、そのEGR管4aの途中に下流側から順に配置されたEGRバルブ4bおよびEGRクーラ4cとを有している。EGR管4aの一端は排気マニホールド8に接続され、他端は吸気管14cにおいて上記インタークーラ15よりも下流部分に接続されている。EGRバルブ4bは、EGR管4aを開閉する弁である。EGRバルブ4bを開閉するアクチュエータは制御装置5に電気的に接続されており、その開閉動作が制御装置5により制御される。
The EGR system 4 described above is a system in which a part of the exhaust gas after combustion is taken out and led to the intake side to be sucked again, and is connected between the
上記した制御装置5は、エンジン1の温度状態および運転状態に応じて、バイパス部3C,3D,3Eの開閉動作を制御することにより、2段式過給システム3の高圧段過給機3Aおよび低圧段過給機3Bのいずれを作動させるかを選択する。
The
すなわち、エンジン1が暖機時において、低速回転〜中速回転域(低負荷運転〜中負荷運転時)の場合は小容量の高圧段過給機3Aを作動させ、中速回転〜高速回転域(中負荷運転〜高負荷運転時)の場合は大容量の低圧段過給機3Bを作動させる。両者を切り替える遷移域においては、バイパス部3C,3Eを作動させ、排気バイパスバルブ3C2および吸気バイパスバルブ3E2の開閉を制御する。
That is, when the
さらに、本実施の形態のエンジン1の制御装置5は、エンジン1の始動後、エンジン1が冷間時においては、すなわち、エンジン1の冷却水温度、燃料流量(負荷)またはその両方が予め設定された値より小さい場合においては、エンジン1の冷却水温度、燃料流量(負荷)またはその両方が予め設定された値以上になるまで、エンジン回転速度によらず、バイパス部3Cを作動させ、排気バイパスバルブ3C2を開き、大容量の低圧段過給機3Bを作動させる。この時、バイパス部3Dのウェイストゲートバルブ3d2は閉じ、また、バイパス部3Eを作動させて吸気バイパスバルブ3E2を開く。
Further, the
これにより、エンジン冷間時においては、エンジン本体2から排出された排気ガスが高圧段過給機3Aを介さないことにより排気管での排気ガスの放熱量を低減でき、また、エンジン本体2の燃焼室内への吸入空気量の低減によりエンジン本体2の燃焼室内での燃焼温度を上昇させることができるので、後処理装置11の入口の排気ガス温度を上昇させることができる。このため、後処理装置11での触媒活性温度を確保することができるので、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)等の排出量を低減できる。
Thus, when the engine is cold, the exhaust gas discharged from the
エンジン1の冷却水温度は、上記したエンジン冷却水温度センサ7から制御装置5に送られた検出情報に基づいて制御装置5により測定される。また、燃料流量については、燃料流量測定装置から制御装置5に送られた測定情報に基づいて制御装置5により測定される。さらに、負荷については、測定された燃料流量に基づいて制御装置5により導き出される。
The coolant temperature of the
次に、エンジン1の制御方法の一例を図2〜図6を参照しながら説明する。図2〜図4は時間に対するエンジン1の冷却水温度の変化、排気バイパスバルブのオンオフ状態およびエンジン回転速度をそれぞれ示すグラフ図である。また、図5は図2〜図4の時刻t0〜t1および時刻t2以降でのエンジン1の吸気および排気ガスの流れ(実線矢印)の状態を示し、図6は図2〜図4の時刻t1〜t2でのエンジン1の吸気および排気ガスの流れ(実線矢印)の状態を示している。
Next, an example of a method for controlling the
まず、図2〜図4に示すように、エンジン1を始動した後、エンジン1の冷却水温度が予め設定された値T1よりも小さい時間(時刻t0〜t1:冷間時)では、図5に示すように、排気バイパスバルブ3C2を開き、ウェイストゲートバルブ3D2を閉じることにより、低圧段過給機3Bを作動させる。この場合、エンジン本体2から排出された排気ガスは、排気マニホールド8から高圧段タービン3Atを介さずにバイパス管3C1を通じて低圧段過給機3Bの低圧段タービン3Btに入り、低圧段タービン3Btを経て後処理装置11に入る。すなわち、エンジン本体2から排出された排気ガスが高圧段過給機3Aの高圧段タービン3Atを介さずに後処理装置11に至るので、高圧段タービン3Atを介する場合に比べて、排気ガスの放熱量を低減することができる。このため、後処理装置11の入口の排気ガス温度を上昇させることができる。
First, as shown in FIGS. 2 to 4, after the
また、この時、エンジン1の吸気系では吸気バイパスバルブ3E2を開く。この場合、吸気ガスは、低圧段過給機3Bの低圧段コンプレッサ3Bcで過給され、バイパス管3E1を通じて吸気マニホールド9に供給され、エンジン本体2の燃焼室に供給される。これにより、エンジン本体2の燃焼室内への吸入空気量を低減することができるので、エンジン本体2の燃焼室内での燃焼温度を上昇させることができる。このため、排気ガスの温度が高くなるので、後処理装置11の入口の排気ガス温度を上昇させることができる。
At this time, the intake bypass valve 3E2 is opened in the intake system of the
したがって、本実施の形態のエンジン1の制御方法においては、冷間時においても後処理装置11での触媒活性温度を確保することができるので、HC、CO,NOx等のような排気ガスの排出量を低減できる。
Therefore, in the control method of the
続いて、図2〜図4に示すように、エンジン1の冷却水温度が予め設定された値T1以上になった時間(時刻t1〜t2:暖機時)においては、図6に示すように、排気バイパスバルブ3C2を閉じ、ウェイストゲートバルブ3D2を開くことにより、高圧段過給機3Aを作動させる。この場合、エンジン本体2から排出された排気ガスは、排気マニホールド8から排気管10aを通じて高圧段過給機3Aの高圧段タービン3Atに入り、高圧段タービン3Atを経てバイパス管3D1を通じて後処理装置11に入る。
Subsequently, as shown in FIG. 2 to FIG. 4, during the time when the coolant temperature of the
また、この時、エンジン1の吸気系では、吸気バイパスバルブ3E2を閉じる。これにより、吸気ガスは、高圧段過給機3Aの高圧段コンプレッサ3Acに流れ、高圧段コンプレッサ3Acで過給され、吸気マニホールド9を通じてエンジン本体2の燃焼室に供給される。
At this time, in the intake system of the
続いて、図2〜図4に示すように、エンジン回転速度が予め設定された値以上になった時刻t2以降においては、図5に示すように、排気バイパスバルブ3C2および吸気バイパスバルブ3E2を開き、ウェイストゲートバルブ3D2を閉じて、上記のように低圧段過給機3Bを作動させる。このように、本実施の形態のエンジン1の制御方法によれば、環境性能を向上させつつも、全体的にスムーズに過給機の選択作動ができ、安定した運行を実現することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 2 to FIG. 4, after the time t2 when the engine speed becomes equal to or higher than a preset value, the exhaust bypass valve 3C2 and the intake bypass valve 3E2 are opened as shown in FIG. Then, the waste gate valve 3D2 is closed, and the low-
図7は本実施の形態のエンジン1の冷間時における過給機制御モード領域の概念を示すグラフ図であり、図8は比較のため従来のエンジンの冷間時における過給機制御モード領域の概念を示すグラフ図である。
FIG. 7 is a graph showing the concept of the supercharger control mode region when the
本実施の形態のエンジン1においては、図7に示すように、エンジン回転速度とそれに加えて燃料流量(負荷)値とに応じて過給機を切り替えている。すなわち、エンジン回転速度が低い領域でも燃料流量(負荷)が予め設定された値よりも少ない領域では低圧段過給機3Bを作動させる。これに対して従来技術においては、図8に示すように、過給機の切り替えは、専らエンジン回転速度に応じて行われており、エンジン回転速度が低い段階では燃料流量(負荷)が少ない領域であっても高圧段過給機3Aを作動させている。
In the
本発明のシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関およびその制御方法は、その内燃機関が冷間時には、高圧段過給機のタービン側の入口出口間を繋ぐバイパス管のバルブを開いて低圧段過給機を作動させることにより、後処理装置での触媒活性温度を確保することができ、HC、CO等のような排気ガスの排出量を低減できるので、シーケンシャル式の2段式過給機を持つ内燃機関およびその制御方法に利用できる。 The internal combustion engine with a sequential two-stage supercharger and its control method according to the present invention open a bypass pipe valve that connects between the turbine side inlet and outlet of the high-pressure supercharger when the internal combustion engine is cold. By operating the low-pressure stage supercharger, the catalyst activation temperature in the aftertreatment device can be secured, and the exhaust gas emissions such as HC and CO can be reduced. The present invention can be used for an internal combustion engine having a feeder and a control method thereof.
1 2段式過給機付きディーゼルエンジン
2 エンジン本体(内燃機関本体)
3 2段式過給システム
3A 高圧段過給機
3At 高圧段タービン
3Ac 高圧段コンプレッサ
3B 低圧段過給機
3Bt 低圧段タービン
3Bc 低圧段コンプレッサ
3C バイパス部
3C1 バイパス管
3C2 排気バイパスバルブ
3D バイパス部
3D1 バイパス管
3D2 ウェイストゲートバルブ
3E バイパス部
3E1 バイパス管
3E2 吸気バイパスバルブ
4 EGRシステム
5 制御装置(制御手段)
7 エンジン冷却水温度センサ(内燃機関冷却水温度センサ)
10a 排気管
10b 排気管
10c 排気管
11 後処理装置
14a 吸気管
14b 吸気管
14c 吸気管
1 Two-stage turbocharged
3 Two-
7 Engine coolant temperature sensor (Internal combustion engine coolant temperature sensor)
Claims (4)
該内燃機関の冷却水温度、燃料流量またはその両方が予め設定された値よりも小さい冷間時には、前記高圧段過給機の高圧段タービンの入口と出口とを接続するバイパス管のバルブを開いて前記低圧段過給機を作動させ、
該内燃機関の冷却水温度、燃料流量またはその両方が予め設定された値以上の暖機時であって、前記内燃機関の回転速度が予め設定された値よりも低い時には、前記高圧段過給機の高圧段タービンの入口と出口とを接続するバイパス管のバルブを閉じて前記高圧段過給機を作動させるシーケンシャル式の2段式過給機付き内燃機関の制御方法。 In a control method for an internal combustion engine with a sequential type two-stage supercharger in which a high-pressure stage turbocharger and a low-pressure stage supercharger are connected in series in series from the internal combustion engine body side,
When the cooling water temperature of the internal combustion engine, the fuel flow rate, or both are colder than a preset value, the valve of the bypass pipe that connects the inlet and outlet of the high-pressure turbine of the high-pressure turbocharger is opened. Operating the low-pressure supercharger,
When the temperature of the cooling water of the internal combustion engine, the fuel flow rate or both are warming up above a preset value and the rotational speed of the internal combustion engine is lower than a preset value, the high pressure supercharging A method for controlling an internal combustion engine with a sequential two-stage supercharger in which a valve of a bypass pipe connecting an inlet and an outlet of a high-pressure turbine of the engine is closed to operate the high-pressure supercharger.
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