JP2005299618A - ターボチャージャ制御機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンのオーバーヒートを回避可能なターボチャージャ制御機構を提供する。
【解決手段】ターボチャージャ４のコンプレッサ３上流側に設けたエアフローメータ１２と、アクセルセンサ１８と、エンジン冷却水温を計測する温度センサ１９、エンジン１の吸気経路６に組み込んだブースト圧センサ２０と、ターボチャージャ４に付帯する回転数センサ２１と、エンジン１の燃料噴射制御を担い且つエアフローメータ１２及び各センサ１８〜２１から得た情報１１，２３〜２６に基づいてコンプレッサ３の実吸気体積流量が体積流量制御マップに見合うように燃料噴射量を制御するエンジン制御手段２２とを備え、外気温度が高い場合に、燃料噴射量を減らしてエンジン冷却系の負荷を軽減を図る。
【選択図】図１
【解決手段】ターボチャージャ４のコンプレッサ３上流側に設けたエアフローメータ１２と、アクセルセンサ１８と、エンジン冷却水温を計測する温度センサ１９、エンジン１の吸気経路６に組み込んだブースト圧センサ２０と、ターボチャージャ４に付帯する回転数センサ２１と、エンジン１の燃料噴射制御を担い且つエアフローメータ１２及び各センサ１８〜２１から得た情報１１，２３〜２６に基づいてコンプレッサ３の実吸気体積流量が体積流量制御マップに見合うように燃料噴射量を制御するエンジン制御手段２２とを備え、外気温度が高い場合に、燃料噴射量を減らしてエンジン冷却系の負荷を軽減を図る。
【選択図】図１
Description
本発明はターボチャージャ制御機構に関するものである。
従来、排気再循環（ＥＧＲ:Exhaust Gas Recirculation）を適用した過給機付内燃機関では、エンジン排気経路から分流した排気をエンジン吸気経路へ送給して燃焼温度の低下を図り、ＮＯｘの発生を低減させている（例えば、特許文献１参照）。
図３は過給機付内燃機関の一例を示すものであり、エンジン１の排気Ｇをタービン２の作動流体にしてコンプレッサ３を駆動するターボチャージャ４と、エアクリーナ５を通過してコンプレッサ３により圧縮された吸気Ａをエンジン１へ送給する吸気経路６と、当該エンジン１の排気経路７のタービン２よりも上流側（排気マニホールド）から吸気経路６のコンプレッサ３よりも下流側へ至るＥＧＲ管路８と、主に燃料噴射制御を担うエンジン制御手段（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）９とを有している。
吸気経路６には、コンプレッサ３が圧縮した吸気Ａを冷却するためのインタクーラ１０が組み込んであり、エアクリーナ５とコンプレッサ３の吸気導入口との間には、吸気Ａの質量流量（ｋｇ／秒）や温度（℃）の情報１１を得るためのエアフローメータ１２が組み込んである。
排気経路７のタービン２の下流側には、マフラ１３が設けてあり、ＥＧＲ管路８には、排気Ｇを冷却するためのＥＧＲクーラ１４と排気Ｇの流量を調整するためのＥＧＲバルブ１５が直列に組み込んである。
タービン２のノズルベーンの開度は、信号１６に基づき作動するアクチュエータ１７により調整でき、例えば、一定の排気Ｇの流入量に対してノズルベーンの開度を拡げた場合は、排気Ｇの流速が下がってタービン２の回転数が低くなり、コンプレッサ３の吸気Ａの吸い込み量が減るので、ターボチャージャ４の見掛け上の容量が増大する（同等の回転数を保つためにより多くの排気Ｇが必要になる）。
また逆に、一定の排気Ｇの流入量に対してノズルベーンの開度を狭めた場合は、排気Ｇの流速が上がってタービン２の回転数が高くなり、コンプレッサ３の吸気Ａの吸い込み量が増すので、ターボチャージャ４の見掛け上の容量が減少する（より少ない排気Ｇで同等の回転数を保てる）。
エンジン制御手段９は、予め設定してあるターボチャージャ４の質量流量制御マップとエアフローメータ１２から得た情報１１に基づく信号１６をアクチュエータ１７へ送ってタービン２のノズルベーンの開度を調整し、コンプレッサ３からエンジン１へ供給される吸気Ａの質量流量が一定になるように調整する機能を具備している。
図３に示す過給機付内燃機関では、エンジン１が稼動状態であるとき、排気Ｇの大部分は、タービン２へ流入してコンプレッサ３を駆動した後、マフラ１３を経て大気中に放出される。
エアクリーナ５からコンプレッサ３に流入して圧縮された吸気Ａは、インタクーラ１０を通ってエンジン１へ送給され、これと同時に排気Ｇの一部がＥＧＲ管路８へ流入して、ＥＧＲクーラ１４により冷却され且つＥＧＲバルブ１５で流量調整が行なわれた排気Ｇがエンジン１へ送給され、燃焼温度の低下が図られ、ＮＯｘの発生が低減することになる。
特開平９−２５６９１５号公報
ターボチャージャ４のコンプレッサ３からエンジン１へ送給すべき吸気Ａの質量流量が一定になるようにタービン２のノズルベーンの開度を調整する制御では、外気温度が高い場合に、ノズルベーンに開度を狭めてタービン２の回転数を上げ、空気密度の低下による吸気Ａの質量流量の不足を補うことになるが、このような制御では、インタクーラ１０やラジエータなどの冷却系の負荷が増えて最終的にはエンジンがオーバーヒートすることになる。
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、エンジンのオーバーヒートを回避可能なターボチャージャ制御機構を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、タービンに可動ノズルベーンを装備したターボチャージャに付帯する回転数センサと、当該ターボチャージャのコンプレッサ上流側に設けたエアフローメータと、アクセル開度を検出するアクセルセンサと、エンジン冷却水温を計測する温度センサと、エンジン吸気系統に設けたブースト圧センサと、エンジンの燃料噴射制御を担い且つ各センサとエアフローメータから得た情報に基づいてコンプレッサの実吸気体積流量が体積流量制御マップに見合うように燃料噴射量を制御するエンジン制御手段とを備えている。
請求項２に記載の発明は、エアフローメータから得た情報と質量流量制御マップに基づき可動ノズルベーンの開度を調整する機能、エアフローメータから得た情報から想定吸気体積流量を算出する機能、ブースト圧センサから得た情報と吸気体積流量に基づきターボチャージャの理想回転数を算出する機能、回転数センサで得たターボチャージャの実回転数が理想回転数を上回った場合に実回転数とブースト圧センサから得た情報と体積流量制御マップに基づき吸気体積流量が体積流量制御マップに見合うように燃料噴射量を制御する機能とを、エンジン制御手段に具備させている。
本発明においては、各センサとエアフローメータから得た情報に基づき、エンジン制御手段がコンプレッサの吸気体積流量が体積流量制御マップに見合うように、燃料噴射量を減らしてターボチャージャの回転数を下げる。
本発明のターボチャージャ制御機構によれば、各センサとエアフローメータからの情報に基づいて、コンプレッサの実吸気体積流量が体積流量制御マップに見合うように、燃料噴射量を減らすので、外気温度が高い場合のエンジン冷却系の負荷を軽減することが可能になり、よって、エンジンのオーバーヒートを回避できる、という優れた効果を奏し得る。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１及び図２は本発明のターボチャージャ制御機構の実施の形態の一例を適用した過給機付内燃機関を示すものであり、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
ターボチャージャ制御機構は、先述したエアフローメータ１２と、アクセル開度を検出するアクセルセンサ１８と、エンジン冷却水温を計測する温度センサ１９と、吸気経路６に組み込んだブースト圧センサ２０と、ターボチャージャ４に付帯する回転数センサ２１と、エンジン１の燃料噴射制御を担い且つアクチュエータ１７に信号１６を送るエンジン制御手段２２とを有している。
エンジン制御手段２２には、質量流量制御マップとエアフローメータ１２から得た情報１１に基づく信号１６をアクチュエータ１７へ送ってタービン２のノズルベーンの開度を調整し、コンプレッサ３からエンジン１へ供給される吸気Ａの質量流量が一定になるように調整する機能の他に、
ａ．アクセルセンサ１８から得たアクセル開度の情報２３に基づき、アクセル全開状態が予め設定してある時間を超えたか否かを判定する機能、
ｂ．ａ項の要件が満たされた場合に、温度センサ１９から得た水温の情報２４に基づき、エンジン冷却水温が予め定めてある上限値を超えたか否かを判定する機能、
ｃ．ｂ項の要件が満たされた場合に、エアフローメータ１２から得た吸気Ａの質量流量や温度の情報１１に基づき、吸気Ａの体積流量Ｑ１（立方ｍ／分）を算出する機能、
ｄ．ブースト圧センサ２０から得た圧力の情報２５に基づき、ターボ圧力比πＣ１を算出する機能、
ｅ．体積流量Ｑ１及びターボ圧力比πＣ１からターボチャージャ４の理想回転数ＮＴ０を算出する機能、
ｆ．回転数センサ２１で得た情報２６、すなわち、ターボチャージャ４の実回転数ＮＴ１が理想回転数ＮＴ０以上になったか否を判定する機能と、
ｇ．ｆ項の要件が満たされた場合に、実回転数ＮＴ１とターボ圧力比πＣ１から目標体積流量Ｑ０を算出し、設計条件により定まるターボチャージャ４固有の体積流量制御マップに目標体積流量Ｑ０が見合うように燃料噴射量を減らしてターボチャージャ４の回転数を相対的に下げる機能、
ｈ．燃料噴射量を減らした後、温度センサ１９から得た情報２４に基づき、エンジン冷却水温が上限値よりも若干低い値（例えば、上限値が９５℃だとすると９３℃程度）にまで下がったか否を判定する機能、
が設定してあり（図２参照）、エンジン１が稼働している間、ａ項の機能とｂ項の機能は判定を繰り返し実行するようになっている。
ａ．アクセルセンサ１８から得たアクセル開度の情報２３に基づき、アクセル全開状態が予め設定してある時間を超えたか否かを判定する機能、
ｂ．ａ項の要件が満たされた場合に、温度センサ１９から得た水温の情報２４に基づき、エンジン冷却水温が予め定めてある上限値を超えたか否かを判定する機能、
ｃ．ｂ項の要件が満たされた場合に、エアフローメータ１２から得た吸気Ａの質量流量や温度の情報１１に基づき、吸気Ａの体積流量Ｑ１（立方ｍ／分）を算出する機能、
ｄ．ブースト圧センサ２０から得た圧力の情報２５に基づき、ターボ圧力比πＣ１を算出する機能、
ｅ．体積流量Ｑ１及びターボ圧力比πＣ１からターボチャージャ４の理想回転数ＮＴ０を算出する機能、
ｆ．回転数センサ２１で得た情報２６、すなわち、ターボチャージャ４の実回転数ＮＴ１が理想回転数ＮＴ０以上になったか否を判定する機能と、
ｇ．ｆ項の要件が満たされた場合に、実回転数ＮＴ１とターボ圧力比πＣ１から目標体積流量Ｑ０を算出し、設計条件により定まるターボチャージャ４固有の体積流量制御マップに目標体積流量Ｑ０が見合うように燃料噴射量を減らしてターボチャージャ４の回転数を相対的に下げる機能、
ｈ．燃料噴射量を減らした後、温度センサ１９から得た情報２４に基づき、エンジン冷却水温が上限値よりも若干低い値（例えば、上限値が９５℃だとすると９３℃程度）にまで下がったか否を判定する機能、
が設定してあり（図２参照）、エンジン１が稼働している間、ａ項の機能とｂ項の機能は判定を繰り返し実行するようになっている。
つまり、ｇ項の機能が発動すると、ターボチャージャ４の質量流量制御を体積流量制御に変えて燃料噴射量を減らすので、エンジン冷却系の負荷を軽減することが可能になり、エンジンのオーバーヒートを回避できる。
更に、ｆ項の要件が満たされない場合はターボチャージャ４の質量流量制御を継続し、ｈ項の要件が満たされた場合はターボチャージャ４の体積流量制御を質量流量制御に戻すことになる。
なお、本発明のターボチャージャ制御機構は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
本発明のターボチャージャ制御機構は、様々な車種に適用できる。
１ エンジン
２ タービン
３ コンプレッサ
４ ターボチャージャ
６ 吸気経路
１２ エアフローメータ
１８ アクセルセンサ
１９ 温度センサ
２０ ブースト圧センサ
２１ 回転数センサ
２２ エンジン制御手段
２３〜２６ 情報
２ タービン
３ コンプレッサ
４ ターボチャージャ
６ 吸気経路
１２ エアフローメータ
１８ アクセルセンサ
１９ 温度センサ
２０ ブースト圧センサ
２１ 回転数センサ
２２ エンジン制御手段
２３〜２６ 情報
Claims (2)
- タービンに可動ノズルベーンを装備したターボチャージャに付帯する回転数センサと、当該ターボチャージャのコンプレッサ上流側に設けたエアフローメータと、アクセル開度を検出するアクセルセンサと、エンジン冷却水温を計測する温度センサと、エンジン吸気系統に設けたブースト圧センサと、エンジンの燃料噴射制御を担い且つ各センサとエアフローメータから得た情報に基づいてコンプレッサの実吸気体積流量が体積流量制御マップに見合うように燃料噴射量を制御するエンジン制御手段とを有してなることを特徴とするターボチャージャ制御機構。
- エアフローメータから得た情報と質量流量制御マップに基づき可動ノズルベーンの開度を調整する機能、エアフローメータから得た情報から想定吸気体積流量を算出する機能、ブースト圧センサから得た情報と吸気体積流量に基づきターボチャージャの理想回転数を算出する機能、回転数センサで得たターボチャージャの実回転数が理想回転数を上回った場合に実回転数とブースト圧センサから得た情報と体積流量制御マップに基づき吸気体積流量が体積流量制御マップに見合うように燃料噴射量を制御する機能とを、エンジン制御手段に具備させた請求項１に記載のターボチャージャ制御機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004121228A JP2005299618A (ja) | 2004-04-16 | 2004-04-16 | ターボチャージャ制御機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004121228A JP2005299618A (ja) | 2004-04-16 | 2004-04-16 | ターボチャージャ制御機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005299618A true JP2005299618A (ja) | 2005-10-27 |
Family
ID=35331451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004121228A Pending JP2005299618A (ja) | 2004-04-16 | 2004-04-16 | ターボチャージャ制御機構 |
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-
2004
- 2004-04-16 JP JP2004121228A patent/JP2005299618A/ja active Pending
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