JP2006183605A - 内燃機関用多段過給システム及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 可動ベーン6dを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機6と、前記高圧ターボ過給機のタービン6aよりも排気通路5の下流に配置されるタービン7a及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサ6bよりも吸気通路4の上流に配置されるコンプレッサ7bをそれぞれ有するとともに可動ベーン7dを備え、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる可変容量式の低圧ターボ過給機7と、を備えた内燃機関用多段過給システムに適用される制御方法であって、前記内燃機関1の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御する。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の多段過給システムを内燃機関としてのディーゼルエンジン(以下、エンジンと略称する。)1に適用した第一の実施形態を示した全体構成図である。エンジン1は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、吸気マニホールド2及び排気マニホールド3をそれぞれ備え、吸気マニホールド2には吸気通路4が、排気マニホールド3には排気通路5がそれぞれ接続される。このように接続されることで、吸気マニホールド2は吸気通路4の一部を形成し、排気マニホールド3は排気通路5の一部を形成する。排気通路5には、高圧ターボチャージャ(以下、高圧TCと略称する。)6のタービン6aが設けられ、このタービン6aの下流側に低圧ターボチャージャ(以下、低圧TCと略称する。)7のタービン7aが設けられている。吸気通路4には、低圧TC7のコンプレッサ7bが設けられ、このコンプレッサ7bの下流側に高圧TC6のコンプレッサ6bが設けられている。高圧TC6のタービン6a及びコンプレッサ6bは、タービン6aとコンプレッサ6bが一体に回転可能なように、互いに共通の回転軸6cを介して連結されている。また、低圧TC7のタービン7a及びコンプレッサ7bも同様に、タービン7a及びコンプレッサ7bが一体に回転可能なように、互いに共通の回転軸7cを介して連結されている。
図7は、本発明の多段過給システムが適用されたディーゼルエンジンの第二の実施形態を示した全体構成図である。なお、図7において、図1と共通する部分には同一符号を付してある。この実施形態では、低圧TC7が可動ベーンを備えていない点が第一の実施形態と異なる。そのため、ECU20は、エンジン1の減速時、高圧TC6の可動ベーン6dの開度及び排気バイパスバルブ9の開度を制御して、エンジン1のポンピングロス及び冷却損失を増加させる。図8は、ECU20が可動ベーン6dの開度及び排気バイパスバルブ9の開度を制御するために実行する可動ベーン開度制御ルーチンを示している。図8の制御ルーチンは、エンジン1の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図8において図2と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
4 吸気通路
5 排気通路
6 高圧ターボチャージャ(高圧ターボ過給機)
6a タービン
6b コンプレッサ
6d 可動ベーン
7 低圧ターボチャージャ(低圧ターボ過給機)
7a タービン
7b コンプレッサ
7d 可動ベーン
8 バイパス通路
9 排気バイパスバルブ
10 排気浄化触媒
15 スロットル弁
16 EGR通路
17 EGR弁
20 エンジンコントロールユニット(制御手段、触媒温度取得手段、燃料供給停止手段)
Claims (14)
- 可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサをそれぞれ有するとともに可動ベーンを備え、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる可変容量式の低圧ターボ過給機と、を備えた内燃機関用多段過給システムに適用される制御方法であって、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御することを特徴とする内燃機関用多段過給システムの制御方法。 - 前記内燃機関の減速時、吸気温度が上昇するように前記吸気通路の圧力を上昇させるとともに、前記吸気通路の圧力よりも前記排気通路の圧力が高く、かつ前記排気通路の圧力と前記吸気通路の圧力との差が拡大するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。
- 前記排気通路には、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路への排気ガスの流入及びその禁止を切り替え可能な排気バイパスバルブと、が設けられ、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記低圧ターボ過給機の可動ベーンを閉じ側に設定するとともに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンを開き側に設定し、かつ前記内燃機関の吸入空気量が前記高圧ターボ過給機の最大容量に基づいて設定された判定吸入空気量以上である場合は前記バイパス通路に排気ガスが流入するように前記排気バイパスバルブを切り替え、前記内燃機関の吸入空気量が前記判定吸入空気量未満である場合は前記バイパス通路への排気ガスの流入が禁止されるように前記排気バイパスバルブを切り替えることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。 - 前記吸気通路に吸入空気量を調整するスロットル弁が設けられ、
前記排気通路から前記吸気通路に排気ガスの一部を還流させるEGR通路と、前記EGR通路に設けられて前記吸気通路に還流される排気ガス量を調整するEGR弁と、をさらに備え、
前記内燃機関の減速時、前記スロットル弁を開くとともに前記EGR弁を全閉に制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。 - 前記低圧ターボ過給機のタービンよりも下流の前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、前記内燃機関の減速時に前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、を備え、
前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記排気浄化触媒の活性温度域に応じて予め設定された所定温度よりも高いと判断した場合は、前記スロットル弁を全開に制御するとともに前記EGR弁を閉じ、一方前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記所定温度以下であると判断した場合は、前記スロットル弁を全閉に制御するとともに前記EGR弁を開き、さらに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ閉じ側に制御することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。 - 前記触媒温度取得手段は、減速前の前記内燃機関の運転状態及び減速時の前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。
- 可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサを有し、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる低圧ターボ過給機と、前記排気通路に設けられ、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整する排気バイパスバルブと、を備えた内燃機関用多段過給システムに適用される制御方法であって、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記排気バイパスバルブの開度をそれぞれ制御することを特徴とする内燃機関用多段過給システムの制御方法。 - 可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサをそれぞれ有するとともに可動ベーンを備え、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる可変容量式の低圧ターボ過給機と、を備えた内燃機関用多段過給システムであって、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御する制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関用多段過給システム。 - 前記制御手段は、前記内燃機関の減速時、吸気温度が上昇するように前記吸気通路の圧力を上昇させるとともに、前記吸気通路の圧力よりも前記排気通路の圧力が高く、かつ前記排気通路の圧力と前記吸気通路の圧力との差が拡大するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項8に記載の内燃機関用多段過給システム。
- 前記排気通路には、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路への排気ガスの流入及びその禁止を切り替え可能な排気バイパスバルブと、が設けられ、
前記制御手段は、前記内燃機関の減速時、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記低圧ターボ過給機の可動ベーンを閉じ側に設定するとともに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンを開き側に設定し、かつ前記内燃機関の吸入空気量が前記高圧ターボ過給機の最大容量に基づいて設定された判定吸入空気量以上である場合は前記バイパス通路に排気ガスが流入するように前記排気バイパスバルブを切り替え、前記内燃機関の吸入空気量が前記判定吸入空気量未満である場合は前記バイパス通路への排気ガスの流入が禁止されるように前記排気バイパスバルブを切り替えることを特徴とする請求項8又は9に記載の内燃機関用多段過給システム。 - 前記吸気通路に吸入空気量を調整するスロットル弁が設けられ、
前記排気通路から前記吸気通路に排気ガスの一部を還流させるEGR通路と、前記EGR通路に設けられて前記吸気通路に還流される排気ガス量を調整するEGR弁と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の減速時、前記スロットル弁を開くとともに前記EGR弁を全閉に制御することを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の内燃機関用多段過給システム。 - 前記低圧ターボ過給機のタービンよりも下流の前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、前記内燃機関の減速時に前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記排気浄化触媒の活性温度域に応じて予め設定された所定温度よりも高いと判断した場合は、前記スロットル弁を全開に制御するとともに前記EGR弁を閉じ、一方前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記所定温度以下であると判断した場合は、前記スロットル弁を全閉に制御するとともに前記EGR弁を開き、さらに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ閉じ側に制御することを特徴とする請求項11に記載の内燃機関用多段過給システム。 - 前記触媒温度取得手段は、減速前の前記内燃機関の運転状態及び減速時の前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定することを特徴とする請求項12に記載の内燃機関用多段過給システム。
- 可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサを有し、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる低圧ターボ過給機と、前記排気通路に設けられ、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整する排気バイパスバルブと、を備えた内燃機関用多段過給システムであって、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記排気バイパスバルブの開度をそれぞれ制御する制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関用多段過給システム。
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