JP2006214273A - Supercharger of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給によりエンジントルクの増大を図るエンジンの過給装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of an engine supercharging device that increases engine torque by supercharging.
従来より、エンジントルクの増大を図る手段として吸気を過給するスーパーチャージャやターボチャージャが周知であるが、いずれも過給能力がエンジン回転数の影響を大きく受ける結果、低回転領域で過給圧が不足するという欠点がある。これに対し、電気的に駆動される電動過給機は、エンジン回転数の影響を受けることなく回転数を制御できるので、低回転領域でも十分な過給圧を発生し得る利点がある。 Conventionally, superchargers and turbochargers that supercharge intake air as means for increasing engine torque are well known. However, as a result of the supercharging ability being greatly affected by the engine speed, the supercharging pressure is low. There is a drawback of lacking. On the other hand, the electrically driven electric supercharger can control the rotational speed without being affected by the engine rotational speed, and therefore has an advantage that a sufficient supercharging pressure can be generated even in a low rotational speed region.
例えば特許文献1に記載のエンジンの過給装置は、吸気通路上に配置された電動過給機と、該過給機の上、下流側を連通するバイパス通路と、該バイパス通路上に設けられたバイパス弁とを有し、エンジンの運転状態が過給領域にあるときに、過給機を作動させると共にバイパス弁を閉じることにより、過給を行うようになっている。そして、このような構成のエンジンの過給装置において、急加速時等の応答性をさらに高める方法として予回転制御が提案されている。
For example, an engine supercharger described in
この予回転制御としては、例えば、エンジンの運転状態が過給領域に移行する前に予めバイパス弁を開いた状態で電動過給機を作動させておき、予め電動過給機の回転数を高めておくことにより、過給領域に移行した際に速やかに所要の過給圧が得られるようにする回転制御がある。また、エンジンの運転状態が過給領域に移行する前にバイパス弁を閉じ気味にした状態で電動過給機を作動させて、予め電動過給機下流の圧力を高めておくことにより、過給領域に移行した際に速やかに所要の過給圧が得られるようにする予圧制御がある。
ところで、上記予回転制御中に吸気温度が上昇し、高温の吸気が燃焼室に導入されてノッキングが発生し易くなるという問題がある。この予回転制御中に吸気温度を上昇させる原因は、例えば以下のようなものがある。 However, the intake air temperature rises during the pre-rotation control, and there is a problem that high-temperature intake air is introduced into the combustion chamber and knocking is likely to occur. The cause for increasing the intake air temperature during the pre-rotation control is as follows, for example.
即ち、回転制御時においては、バイパス弁が開いた状態で電動過給機を作動させるので、バイパス通路を介して吸気が循環することになるが、この循環により吸気が電動過給機の作動による発熱を繰り返し受けて次第に昇温することになる。 That is, at the time of rotation control, since the electric supercharger is operated with the bypass valve opened, the intake air is circulated through the bypass passage, and this circulation is caused by the operation of the electric supercharger. The temperature gradually rises as it repeatedly receives heat.
また、予圧制御時においては、閉じ気味に設定されたバイパス弁前後の圧力差が吸気温度の上昇の原因となる。つまり、この圧力差によって、電動過給機下流の高い吸気の位置エネルギが、バイパス弁の隙間を通って過給機上流に流れる際に流速としての運動エネルギに変換されると共に、この運動エネルギが過給機上流で例えば新気との衝突によって流速を失うときに熱エネルギに変換され、この熱エネルギが吸気温度を上昇させることになる。 Further, at the time of preload control, the pressure difference before and after the bypass valve which is set to be closed causes the intake air temperature to rise. That is, by this pressure difference, the potential energy of the high intake air downstream of the electric supercharger is converted into kinetic energy as a flow velocity when flowing upstream of the turbocharger through the clearance of the bypass valve, and this kinetic energy is When the flow velocity is lost due to, for example, a collision with fresh air upstream of the supercharger, it is converted into thermal energy, which increases the intake air temperature.
そこで、本発明は、エンジンの過給装置において、エンジンの運転状態が予回転領域にあるときに、吸気温度の上昇を抑制し、ノッキングの発生を防止することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to suppress an increase in intake air temperature and prevent occurrence of knocking when an engine operating state is in a pre-rotation region in an engine supercharging device.
前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
まず、本願の請求項1に記載の発明は、吸気通路に設けられた電動過給機と、吸気通路における該電動過給機の上、下流側を連通させるバイパス通路と、該バイパス通路を開閉するバイパス弁と、エンジンの運転状態が過給領域にあるときに所定の過給圧が得られるように電動過給機の回転数及びバイパス弁を制御する過給制御手段とが備えられたエンジンの過給装置であって、エンジンの運転状態が前記過給領域の低負荷側に設定された予回転領域にあるか否かを判定する判定手段と、該判定手段によりエンジンの運転状態が予回転領域にあると判定されたときに、運転状態が過給領域にある場合より低い過給圧となるように電動過給機の回転数及びバイパス弁を制御する予回転制御手段と、該予回転制御手段による予回転制御中、特定気筒に対する燃料供給を停止させる減筒運転手段と、該減筒運転手段による減筒運転中、燃料供給が停止された気筒から排出された新気を電動過給機上流の吸気通路に還流させる還流手段とを有することを特徴とする。
First, the invention according to
なお、予回転制御のうち、予圧制御では、過給領域における過給圧よりも低い過給圧が得られるように電動過給機の回転数及びバイパス弁が制御されることになり、回転制御では、予圧は行われないが、電動過給機の直下流の過給圧が過給領域における過給圧よりも低くなるように電動過給機の回転数が制御される。 Of the pre-rotation control, in the pre-pressure control, the rotation speed and bypass valve of the electric supercharger are controlled so that a supercharging pressure lower than the supercharging pressure in the supercharging region is obtained. Then, although the preload is not performed, the rotational speed of the electric supercharger is controlled so that the supercharging pressure immediately downstream of the electric supercharger is lower than the supercharging pressure in the supercharging region.
また、請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載のエンジンの過給装置において、前記減筒運転手段による減筒運転時は、スロットル開度を増大補正するスロットル開度補正手段を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the engine supercharging device according to the first aspect of the present invention, the throttle opening correction means for increasing the throttle opening is reduced during the reduced cylinder operation by the reduced cylinder operating means. It is characterized by having.
そして、請求項3に記載の発明は、前記請求項1に記載のエンジンの過給装置において、電動過給機下流の吸気温度を検出する吸気温度検出手段を有し、該吸気温度検出手段により検出された吸気温度が所定値以上のときのみ前記減筒運転手段及び還流手段を作動させることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the engine supercharging device according to the first aspect of the present invention, the engine has an intake air temperature detecting means for detecting an intake air temperature downstream of the electric supercharger, and the intake air temperature detecting means The reduced-cylinder operating means and the reflux means are operated only when the detected intake air temperature is equal to or higher than a predetermined value.
まず、請求項1に記載の発明によれば、予回転制御中に、特定気筒への燃料供給が停止されるので、該特定気筒からは、新気が排出されることになる。そして、この新気が電動過給機上流の吸気通路に還流される。 First, according to the first aspect of the present invention, since the fuel supply to the specific cylinder is stopped during the pre-rotation control, fresh air is discharged from the specific cylinder. This fresh air is then returned to the intake passage upstream of the electric supercharger.
その場合に、前記特定気筒に吸入された空気は、圧縮工程で昇温した際に、燃焼室回りの冷却水に熱が吸収されると共に、その後の膨張行程でさらに温度が低下するので、吸入したときの温度(大気温度)よりも低くなる。そして、この低温の空気が電動過給機上流の吸気通路に還流されるので、予回転制御中に、吸気系全体として吸気温度が低下され、或いは上昇が抑制されることになり、これによりノッキングの発生が防止される。 In this case, when the air taken into the specific cylinder is heated in the compression process, heat is absorbed by the cooling water around the combustion chamber, and the temperature further decreases in the subsequent expansion stroke. It becomes lower than the temperature (atmospheric temperature) at the time. Then, since this low-temperature air is returned to the intake passage upstream of the electric supercharger, the intake air temperature is lowered or suppressed as a whole during the pre-rotation control. Is prevented from occurring.
また、請求項2に記載の発明によれば、減筒運転時は、スロットル開度を増大させるので、各気筒への導入空気量が増大し、燃焼気筒の出力が増大する。その結果、減筒したにも拘らず、エンジン全体としての出力の低下が回避される。 According to the second aspect of the present invention, since the throttle opening is increased during the reduced-cylinder operation, the amount of air introduced into each cylinder is increased and the output of the combustion cylinder is increased. As a result, it is possible to avoid a decrease in the output of the engine as a whole despite the reduction in the number of cylinders.
なお、このとき、スロットル開度を増大させたことによって、ポンピングロスが低減して燃費が改善される。例えば、排気量2リッターのガソリンエンジンで、予回転を2500回転以下で行い、かつ電動過給機の定格電力を2kW、オルタネータの定格電力を2kWとした場合の予回転制御中、電動過給機による消費電力をオルタネータの発電により回収するために8%前後の燃費の低下を免れないが、これが前記ポンピングロスの低減による7〜11%の燃費改善効果により相殺され、予回転制御を行うことによる燃費の悪化が防止されることになる。 At this time, by increasing the throttle opening, the pumping loss is reduced and the fuel efficiency is improved. For example, during a pre-rotation control with a 2-liter gasoline engine that performs pre-rotation at 2500 rpm or less, the rated power of the electric supercharger is 2 kW, and the rated power of the alternator is 2 kW, In order to recover the power consumed by the alternator by power generation of the alternator, it is inevitable that the fuel consumption is reduced by around 8%, but this is offset by the fuel efficiency improvement effect of 7 to 11% due to the reduction of the pumping loss. The deterioration of fuel consumption is prevented.
そして、請求項3に記載の発明によれば、吸気温度が所定値未満のときは、ノッキングが起こりにくい状態であるから、減筒運転が行われずにエンジン出力の低下が回避されると共に、吸気温度が所定値以上のときは、ノッキングが起こりやすい状態であるから、前記減筒運転が行われて吸気温度の上昇が抑制され、ノッキングの発生が防止される。 According to the third aspect of the present invention, when the intake air temperature is less than the predetermined value, knocking is unlikely to occur. Therefore, reduction in engine output is avoided without performing reduced-cylinder operation, and intake air When the temperature is equal to or higher than the predetermined value, knocking is likely to occur. Therefore, the reduced-cylinder operation is performed to suppress an increase in the intake air temperature, thereby preventing the occurrence of knocking.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
まず、本発明の第1の実施の形態について説明すると、図1は、本実施の形態に係るエンジンの吸気系1及び排気系2を表している。
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows an
吸気系1において、吸気通路10には、上流側からエアクリーナ11、電動過給機12、スロットルバルブ13、サージタンク14が設けられ、該サージタンク14から各気筒#1〜#4内にそれぞれ通じる複数の独立吸気通路15…15が分岐されている。
In the
また、該吸気通路10における電動過給機12の上、下流側を直接連通させるバイパス通路16が設けられており、該バイパス通路16に、該通路16を通過する空気の流量を制御するバイパス弁17が設けられている。
In addition, a
そして、前記電動過給機12は、コンプレッサ12aとモータ12bとを備え、モータ12bの駆動によりコンプレッサ12aが空気を吸入して各気筒#1〜#4に圧送することにより、空気充填量ないしエンジントルクを増大させる。
The
一方、上記排気系2は、各気筒#1〜#4からそれぞれ延びる複数の独立排気通路21a…21dと、第1、第4気筒#1,#4から延びる独立排気通路21a,21dを下流側で合流してなる第1合流排気通路22aと、第2、第3気筒#2,#3から延びる独立排気通路21b,21c下流側で合流してなる第2合流排気通路22bと、第1、第2合流通路22a,22bを下流側で合流してなる集合排気通路23とを有している。
On the other hand, the
そして、前記第1合流排気通路22aから分岐して電動過給機12の上流側の排気通路10に連通する連通路30が設けられ、該連通路30上には、該通路30内を通る空気の流量を制御する循環バルブ31が配設されている。
A
また、このエンジンを制御するエンジン制御装置100は、運転者によるアクセルペダル40aの踏込量(エンジン負荷)を検出するアクセル開度センサ40からの信号、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ41からの信号、吸気温度を検出する吸気温度センサ42からの信号等が入力されるようになっている。
The
そして、エンジン制御装置100は、それらの入力信号に基いて、各気筒#1〜#4に備えられた点火プラグ43…43、燃料噴射弁44a…44d、及び吸気システムコントローラ101などに各種の制御信号を出力する。該吸気システムコントローラ101は、スロットルバルブ13を開閉駆動するスロットルアクチュエータ45、バイパス弁17を開閉駆動するバイパスアクチュエータ46、循環バルブ31、及び電動過給機12のモータ12bの回転数を制御する電動過給機コントローラ102などに制御信号を出力する。
The
また、このエンジンには、該エンジンの駆動により発電を行うオルタネータ50と、該オルタネータ50で発電された電力を蓄えるバッテリ51とが備えられ、該バッテリ51から前記電動過給機コントローラ102に電力が供給されるようになっている。
Further, the engine includes an
なお、前記吸気通路10、電動過給機12、バイパス通路16、及びバイパス弁17は、請求項1に記載の過給装置の前提となる構成要素に相当する。また、前記エンジン制御装置100は請求項1に記載の過給装置における判定手段及び減筒運転手段に相当し、吸気システムコントローラ101は請求項1に記載の過給装置における過給制御装置及び予回転制御手段に相当し、前記連通路30、循環バルブ31、吸気システムコントローラ101は請求項1に記載の過給装置における還流手段に相当する。また、前記吸気システムコントローラ101は請求項2に記載の過給装置におけるスロットル開度補正手段に相当し、前記吸気温度センサ42は請求項3に記載の過給装置における吸気温度検出手段に相当する。
The intake passage 10, the
一方、前記エンジン制御装置100には、図2に示すエンジンの運転領域を設定したマップが記憶されている。このマップには、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとした4つの領域が設定されている。即ち、全エンジン運転領域の高回転側(エンジン回転数がN1以上)には自然吸気領域、低負荷低回転側(エンジン回転数がN1以下、エンジン負荷がα1以下)には予回転領域(予圧領域)、高負荷低回転側(エンジン回転数がN1以下、エンジン負荷がα1以上)には過給領域が設定されていると共に、該過給領域内の低回転側にはサージング領域が設定されている。
On the other hand, the
前記自然吸気領域では、バイパス弁17が開いた状態で電動過給機12を作動させないように制御される。そして、吸気通路10に導入された空気は、図1の矢印Aに示すようにバイパス通路16を順方向に流れて、各気筒#1〜#4に供給されることになる。なお、この領域では、通常の4気筒運転が行われると共に、循環バルブ31は閉じられ、第1、第4気筒#1,#4から排出された新気を吸気通路10へ還流させないように制御される。
In the natural intake region, control is performed so that the
前記予回転領域では、本実施の形態においては予圧制御を行う。予圧制御では、バイパス弁17が閉じ気味にされた状態で電動過給機12を作動させるように制御される。その結果、吸気通路10における電動過給機12の下流側の圧力が予め高められることになって、エンジンの運転状態が過給領域に移行した際に過給圧の応答性向上が実現される。このとき、同時にスロットルバルブ13の絞り制御を行うことにより各気筒#1〜#4内に導入する吸気量が必要以上に多くならないようにし、吸入空気量を正確に実現させる。
In the pre-rotation region, pre-load control is performed in the present embodiment. In the preload control, the
なお、この領域では、吸気温度が所定値以上のときは、第1、第4気筒#1,#4に燃料を供給する燃料噴射弁44a,44dの燃料供給を停止させる減筒気筒制御が行われると共に、スロットルバルブ13の開度を増大補正するように制御される。このとき、循環バルブ31を開くように制御され、図1の矢印Dに示すように、第1、第4気筒#1,#4から排出された新気を連通路30を介して電動過給機12の上流側の吸気通路10に還流させる。
In this region, when the intake air temperature is equal to or higher than a predetermined value, the reduced cylinder control for stopping the fuel supply of the
また、吸気温度が所定値以下のときは、通常の4気筒運転が実行されると共に、循環バルブ31を閉じるように制御されて、新気の還流は行われない。
When the intake air temperature is equal to or lower than the predetermined value, normal four-cylinder operation is performed and the
前記過給領域では、バイパス弁17を閉じた状態で電動過給機12を作動させるように制御される。このとき、エアクリーナ11から吸気通路10に導入された空気は図1の矢印Bに示すように吸気通路10を流れる。なお、この領域では、通常の4気筒運転が行われると共に、循環バルブ31を閉じるように制御され、新気の還流は行われない。
In the supercharging region, the
前記サージング領域では、バイパス弁17を半開とした状態で電動過給機12を作動させる。このサージング領域は、電動過給機12の下流側の圧力が高く、吸気の流量が少なくなり、吸気が電動過給機12を逆流する可能性のある領域であって、ここでは、バイパス弁17を半開に制御することにより、図1の矢印Cに示すように吸気の一部をバイパス通路16を逆流させて循環させるようにしている。なお、この領域では、通常の4気筒運転が行われると共に、循環バルブ31を閉じるように制御され、新気の還流は行われない。
In the surging region, the
一方、図3のマップは、電動過給機12の特性を示すもので、このマップには、吸入空気量を横軸にして、電動過給機12の上、下流側の圧力比が縦軸に示されている。そして、この電動過給機12の使用領域として、図に示す領域Xが設定されている。なお、領域Xの低吸入空気量高圧力比側の領域Yは、電動過給機12の下流側の圧力が高く、空気の流量は少ないので、前述のサージングが起き易い領域となる。
On the other hand, the map of FIG. 3 shows the characteristics of the
さらに、前記領域Xには、電動過給機12の消費電力に応じた領域a〜pが設定されている。これらの領域a〜pは、吸入空気量の増加に対して圧力比が減少するような複数の曲線で分割されてなる略短冊状の領域であり、低吸入空気量低圧力比側の領域aから順に消費電力は増加する。
Further, in the area X, areas a to p corresponding to the power consumption of the
また、領域Xには、電動過給機12の回転数の特性が示されている。この特性は、領域Xの低吸入空気量低圧力比側に回転数40000rpmの曲線が設定され、高吸入空気量高圧力比側に移るに従って回転数は増加することが示されている。
Further, in region X, the rotational speed characteristics of the
ところで、本実施の形態で使用する電動過給機12の定格電力は2kWであり、電動過給機12の消費電力が定格電力の半分の1kWを超えると、これに応じた吐出圧の上昇により、ノッキングが発生し易くなることがわかっている。図4に示すように、このノッキングを抑制するために点火時期のリタード制御を行うので、実際に得られるエンジントルクは穏やかな増加となる。また、電動過給機12の消費電力に応じてオルタネータ50による消費トルクが増加するので、実際に得られるエンジントルクはさらに抑制され、その結果、過給機12の消費電力が1kW以上の領域では過給機12の消費電力をこれ以上増加させても、正味の実トルクはほとんど増加しない。なお、ここではノッキングが起き易くなるときの電動過給機12の消費電力は1kWであるが、この値は電動過給機12の定格や特性等に応じて変更される。
By the way, the rated power of the
そして、吸気系1、排気系2、及び循環バルブ31は、エンジン制御装置100、吸気システムコントローラ101、及び電動過給機コントローラ102により、図5に示すフローチャートに従って制御される。
The
まず、ステップS1で、エンジン制御装置100により、各種信号を各センサから読み込むと共に、ステップS2で、これらの信号に基いて吸入空気量を求める。具体的には、アクセル開度センサ40により検出されたエンジン負荷とエンジン回転数センサ41により検出されたエンジン回転数とに基いて吸入空気量を演算する。このとき、センサ等で吸入空気量を検出するようにしてもよい。
First, in step S1, the
そして、ステップS3で、エンジン回転数がN1より大きいか否かを判定し、N1より大きいときは、運転状態は図2のマップに示す自然吸気領域に属するから、ステップS4でバイパス弁17を全開にし、ステップS5で電動過給機12の作動を停止させる。さらに、ステップS6で4気筒運転を実行し、ステップS7で循環バルブ31を閉じるように制御する。これによって、連通路30からの空気の還流が停止されると共に、エアクリーナ11から導入された空気がバイパス通路16を介して各気筒#1〜#4に供給される自然吸気が実行される。
Then, in step S3, it is determined whether or not the engine speed is greater than N1, and if it is greater than N1, the operating state belongs to the natural intake region shown in the map of FIG. 2, and therefore the
一方、ステップS3で、エンジン回転数がN1以下のときは、ステップS8に進んでエンジン負荷がα1より大きいか否かを判定する。エンジン負荷がα1より大きいときはエンジンの運転状態が過給領域に属することになるが、このとき、さらにステップS9で、運転状態がサージング領域に属するか否かを判定する。 On the other hand, when the engine speed is N1 or less in step S3, the process proceeds to step S8 to determine whether or not the engine load is greater than α1. When the engine load is larger than α1, the engine operating state belongs to the supercharging region. At this time, it is further determined in step S9 whether or not the operating state belongs to the surging region.
ステップS9でエンジンの運転状態がサージング領域に属さないときは、ステップS10に進んでバイパス弁17を閉じ、ステップS11で1kW運転制御を行う。この1kW運転制御では、図3に示した電動過給機12の消費電力に応じた領域a〜pのうち、1kWに相当する領域h上で、ステップS2で求めた吸入空気量が得られる電動過給機12の回転数を読み出し、過給機12の回転数をこの回転数に制御する。
When the engine operating state does not belong to the surging region in step S9, the process proceeds to step S10, the
例えばステップS2で求められた吸入空気量が2m3/minのときの1kW運転制御では、図3のマップにおいて領域h上の点Zにおける電動過給機12の回転数を読み出す。点Zは、回転数が60000rpmから少し70000rpm寄りの位置にあり、補間によって62000rpmが求められる。そして、エンジン制御装置100が吸気システムコントローラ101に信号を送り、電動過給機コントローラ102を介して、過給機12がこの回転数になるように制御し、これによって消費電力が1kWで回転数が62000rpmの運転が実現される。
For example, in the 1 kW operation control when the intake air amount obtained in step S2 is 2 m 3 / min, the rotation speed of the
この1kW運転制御の後、ステップS12に進んで4気筒運転を実行し、ステップS13で循環バルブ31を閉じるように制御する。
After this 1 kW operation control, the process proceeds to step S12 to execute a four-cylinder operation, and control is performed so that the
一方、ステップS9で、エンジンの運転状態がサージング領域に属するときは、ステップS14に進んでバイパス弁17を半開に制御し、ステップS15で前述の1kW運転制御を行い、ステップS12に進む。これによって、電動過給機12から吐出された空気の一部がバイパス通路16を逆流することになり、その結果、過給機12の下流の圧力が下がってサージングの発生が未然に回避される。
On the other hand, when the engine operating state belongs to the surging region in step S9, the process proceeds to step S14, the
また、このように空気の一部をバイパス通路16を介して循環させるので、実際に吸入される空気量が要求されたものより少なくなる。これに対して、バイパス通路16を循環する空気量をβとすると、1kW運転制御の際には空気量βを補うために、β相当分増大された吸入空気量が要求されたものとして図3のマップを適用することになる。例えばステップS1で演算された吸入空気量が2m3/minのときは、循環させる空気量βを加えた2+βm3/minを吸入空気量の値として、この吸入空気量に対応する領域h上の点Z′の回転数(約58000rpm)を読み出すことになる。
Further, since a part of the air is circulated through the
ところで、前記ステップS8でエンジン負荷がα1以下であると判定されたときは、運転状態が予回転領域(予圧領域)に属するから、ステップS16〜S22で予圧制御を行う。まず、ステップS16でバイパス弁17をほぼ閉じるように制御し、ステップS17で電動過給機12の回転数を予め設定された予圧制御用の回転数に制御する。なお、予圧制御用の電動過給機12の回転数は、例えば過給領域における回転数よりも低くなるように設定され、得られる過給圧も低くなる。
By the way, when it is determined in step S8 that the engine load is equal to or less than α1, since the operating state belongs to the pre-rotation region (pre-load region), pre-pressure control is performed in steps S16 to S22. First, in step S16, the
次に、ステップS18で、吸気温度センサ42により検出された吸気温度がT1より大きいか否かを判定する。ここで吸気温度がT1より大きいときは、ステップS19で減筒運転を実行する。この減筒運転では、第1、第4気筒#1,#4への燃料供給を停止させるように、燃料噴射弁44a,44dが制御される。このとき、減筒により出力に寄与する気筒数が減少するため、エンジンの出力が低下することになるが、スロットルバルブ13の開度を増大するようにして、各気筒#1〜#4への導入空気量を増大させ、これにより燃焼気筒#2,#3の出力を増大させて、エンジン全体としての出力の低下を回避している。さらに、ステップS20で、循環バルブ31を開くように制御する。
Next, in step S18, it is determined whether or not the intake air temperature detected by the intake
このような減筒運転によって、第1、第4気筒#1,#4から排出された新気は、独立排気通路21a,21d介して第1合流通路22aに至り、さらに連通路を通って電動過給機12上流の吸気通路10に還流されることになる。
As a result of such reduced-cylinder operation, fresh air discharged from the first and
一方、ステップS18で、吸気温度がT1以下のときは、ステップS21に進んで4気筒運転を実行し、ステップS22で循環バルブ31を開くように制御する。
On the other hand, when the intake air temperature is equal to or lower than T1 in step S18, the process proceeds to step S21 to execute the four-cylinder operation, and control is performed so that the
なお、上記ステップS19、20が請求項1、2に記載の発明の主旨に相当し、ステップS18〜S21が請求項3に記載の発明の主旨に相当する。
Steps S19 and 20 correspond to the gist of the invention described in
次に、本発明の第2の実施の形態として、図6のマップに示すように各運転領域が設定されている場合について説明する。このマップは、図2のマップの低負荷低回転領域に設定された予回転領域を予圧領域から回転領域に変更したものである。 Next, as a second embodiment of the present invention, a case where each operation region is set as shown in the map of FIG. 6 will be described. This map is obtained by changing the pre-rotation region set in the low-load low-rotation region of the map of FIG. 2 from the pre-load region to the rotation region.
この予回転領域で行われる回転制御は、バイパス弁17を開いた状態で電動過給機12を作動させ、空気をバイパス通路16を介して循環させて、運転状態が過給領域に移行したときの過給圧の応答性を向上させる。なお、この回転領域では、バイパス弁17が開いた状態とされるため、予圧は行われない状態となるが、電動過給機12の直下流における過給圧は、過給領域における過給圧よりも小さくなるように設定されている。
The rotation control performed in the pre-rotation region is performed when the
そして、この実施の形態では、図7に示すフローチャートに従って制御されることになる。なお、このフローチャートにおいて、ステップS31〜S45は前記第1の実施の形態における図5に示したフローチャートのステップS1〜S15、ステップS48〜S52は同じくステップS18〜S22と同様の制御であるので、これらの説明は省略し、ここでは回転制御に係るステップS46、S47についてのみ説明する。 In this embodiment, control is performed according to the flowchart shown in FIG. In this flowchart, steps S31 to S45 are the same controls as steps S18 to S22 in steps S1 to S15 and steps S48 to S52 in the flowchart shown in FIG. 5 in the first embodiment. Will be omitted, and only steps S46 and S47 related to rotation control will be described here.
即ち、エンジンの運転状態が予回転領域に属すると判定された後、ステップS46で、バイパス弁を全開に制御し、ステップS47で、電動過給機12の回転数を回転制御用の回転数に制御する。
That is, after it is determined that the operating state of the engine belongs to the pre-rotation region, the bypass valve is controlled to be fully opened in step S46, and in step S47, the rotational speed of the
以上のように、予回転制御中に、第1、第4気筒#1,#4への燃料供給が停止されるので、該気筒#1,#4からは、新気が排出されることになる。そして、この新気が電動過給機12の上流の吸気通路10に還流される。
As described above, since the fuel supply to the first and
その場合に、前記第1、第4気筒に#1,#4吸入された空気は、圧縮工程で昇温した際に、燃焼室回りの冷却水に熱が吸収されると共に、その後の膨張行程でさらに温度が低下するので、吸入したときの温度(大気温度)よりも低くなる。そして、この低温の空気が電動過給機12の上流の吸気通路10に還流されるので、予回転制御中に、吸気系1全体として吸気温度が低下され、或いは上昇が抑制されることになり、これによりノッキングの発生が防止される。
In this case, when the air sucked into the first and
また、減筒運転時は、スロットルバルブ13の開度を増大させるので、各気筒#1〜#4への導入空気量が増大し、第2、第3気筒#2,#3(燃焼気筒)の出力が増大する。その結果、減筒したにも拘らず、エンジン全体としての出力の低下が回避される。
In addition, since the opening of the
なお、このとき、スロットルバルブ13の開度を増大させたことによって、ポンピングロスが低減して燃費が改善される。例えば、排気量2リッターのガソリンエンジンで、予回転を2500回転以下で行い、かつ電動過給機12の定格電力を2kW、オルタネータ50の定格電力を2kWとした場合の予回転制御中、電動過給機12による消費電力をオルタネータ50の発電により回収するために8%前後の燃費の低下を免れないが、これが前記ポンピングロスの低減による7〜11%の燃費改善効果により相殺され、予回転制御を行うことによる燃費の悪化が防止されることになる。
At this time, by increasing the opening of the
そして、吸気温度が所定値未満のときは、ノッキングが起こりにくい状態であるから、減筒運転が行われずにエンジン出力の低下が回避されると共に、吸気温度が所定値以上のときは、ノッキングが起こりやすい状態であるから、前記減筒運転が行われて吸気温度の上昇が抑制され、ノッキングの発生が防止される。 When the intake air temperature is less than the predetermined value, knocking is unlikely to occur, so reduction in engine output is avoided without performing the reduced-cylinder operation, and when the intake air temperature is higher than the predetermined value, knocking does not occur. Since this is an easy-to-occur state, the reduced-cylinder operation is performed to suppress an increase in the intake air temperature, thereby preventing knocking.
本発明は、エンジンの過給装置において、エンジンの運転状態が予回転領域にあるときに、吸気温度の上昇を抑制し、ノッキングの発生を防止することを目的とする。本発明は、過給によりエンジントルクの増大を図るエンジンの過給装置の技術分野に広く好適である。 An object of the present invention is to suppress an increase in intake air temperature and prevent knocking when an engine operating state is in a pre-rotation region in an engine supercharging device. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is widely suitable for the technical field of an engine supercharging device that increases engine torque by supercharging.
10 吸気通路
12 電動過給機
16 バイパス通路
17 バイパス弁
30 連通路
31 循環バルブ
42 吸気温度センサ
100 エンジン制御装置
101 吸気システムコントローラ
#1〜#4 気筒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (3)
エンジンの運転状態が前記過給領域の低負荷側に設定された予回転領域にあるか否かを判定する判定手段と、
該判定手段によりエンジンの運転状態が予回転領域にあると判定されたときに、運転状態が過給領域にある場合より低い過給圧となるように電動過給機の回転数及びバイパス弁を制御する予回転制御手段と、
該予回転制御手段による予回転制御中、特定気筒に対する燃料供給を停止させる減筒運転手段と、
該減筒運転手段による減筒運転中、燃料供給が停止された気筒から排出された新気を電動過給機上流の吸気通路に還流させる還流手段とを有することを特徴とするエンジンの過給装置。 An electric supercharger provided in the intake passage, a bypass passage communicating the upstream side and the downstream side of the electric supercharger in the intake passage, a bypass valve that opens and closes the bypass passage, and an engine operating state is a supercharging region And a supercharging control means for controlling the rotational speed of the electric supercharger and the bypass valve so that a predetermined supercharging pressure is obtained when
Determination means for determining whether or not the operating state of the engine is in a pre-rotation region set on the low load side of the supercharging region;
When it is determined by the determination means that the engine operating state is in the pre-rotation region, the rotational speed of the electric supercharger and the bypass valve are set so that the supercharging pressure is lower than when the operating state is in the supercharging region. Pre-rotation control means for controlling;
Reduced-cylinder operation means for stopping fuel supply to a specific cylinder during the pre-rotation control by the pre-rotation control means;
The engine supercharging further comprises recirculation means for recirculating fresh air exhausted from the cylinder whose fuel supply has been stopped to the intake passage upstream of the electric supercharger during the reduced cylinder operation by the reduced cylinder operation means. apparatus.
前記減筒運転手段による減筒運転時は、スロットル開度を増大補正するスロットル開度補正手段を有することを特徴とするエンジンの過給装置。 The engine supercharging device according to claim 1,
An engine supercharging device comprising throttle opening correcting means for increasing the throttle opening during reduced cylinder operation by the reduced cylinder operating means.
電動過給機下流の吸気温度を検出する吸気温度検出手段を有し、
該吸気温度検出手段により検出された吸気温度が所定値以上のときのみ前記減筒運転手段及び還流手段を作動させることを特徴とするエンジンの過給装置。
The engine supercharging device according to claim 1,
An intake air temperature detecting means for detecting the intake air temperature downstream of the electric supercharger;
An engine supercharging device, wherein the reduced-cylinder operating means and the reflux means are operated only when the intake air temperature detected by the intake air temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined value.
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