JP2006266216A - ディーゼルエンジンの吸排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サージング発生を防止することができ、かつディーゼルエンジンの運転効率を向上させることができるディーゼルエンジンの吸排気装置を提供する。
【解決手段】 コンプレッサ８の運転状態を検出するコンプレッサ状態検出手段４１、４２、４３を設けると共に、そのコンプレッサ状態検出手段で検出したコンプレッサ８の運転状態をＥＣＵ１２に入力し、他方上記ＥＣＵ１２に、予め上記コンプレッサ８の運転状態がサージング領域に突入する前の領域であるサージング危険領域を格納しておき、車両の減速時に、上記ＥＣＵ１２が、インテークスロットル２１の開度にかかわらず、上記コンプレッサ状態検出手段から入力される上記コンプレッサ８の運転状態が上記サージング危険領域内に入るまでは、上記ブローオフバルブ２４を閉じたまま保持するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、過給機付きディーゼルエンジンの吸排気装置に関するものである。

従来、過給機付きガソリンエンジンなどでは、過給機のコンプレッサに発生するサージング（サージ）を防止するために、コンプレッサの吸入側と吐出側とを、ブローオフバルブ（バイパス弁）が設けられたバイパス通路で連通し、そのブローオフバルブを開閉制御するようにしていた。

そのサージングは、エンジンが高出力で運転されている時に、インテークスロットル（ＩＴ）を最低開度（アイドル開度）まで急激に閉じた場合に発生し易い。つまり、サージングは、エンジンが高出力状態にある車両を急減速させた場合に発生する。

ところで、ガソリンエンジンの場合には、空燃比を一定に保つため、出力とインテークスロットル開度がほぼ比例する。このためガソリンエンジンでは、減速判定に加えて出力判定もインテークスロットル開度に基づき行うことができる。例えば、インテークスロットルが全開から急激に閉じられた場合には、そのインテークスロットルの開度を基に高出力状態からの急減速でありサージング発生のおそれがあると判断して、ブローオフバルブを開放するようにしていた。このように、ガソリンエンジンではインテークスロットル開度に基づいてブローオフバルブの開閉を制御していた。

一方、ディーゼルエンジンでは、基本的に通常インテークスロットルは従来から付いておらず、インテークスロットルに起因するサージングを考慮する必要がなかった。

しかし、近年、低ＮＯｘ化などのためにディーゼルエンジンにも吸気通路に絞り弁、すなわちインテークスロットルを設ける場合がある。例えば、ＥＧＲ装置付きディーゼルエンジンにおいて吸気通路を絞りＥＧＲガス取出口を負圧状態にしてＥＧＲ量を稼ぎたい場合や、排気ガス温度を昇温させたい場合に、インテークスロットルが設けられる。

つまり、ディーゼルエンジンでも、上述した目的で適宜吸気絞りが行われるようになってきている。

そのような吸気絞りを行うディーゼルエンジンでは、エンジンの出力状態によっては、ガソリンエンジンと同じく過給機の運転状態がサージング領域に入る（サージングが発生する）可能性が高くなる。

そこで、サージング発生を防止するためにガソリンエンジンと同様に、ブローオフバルブとバイパス通路とを設け、急減速時にブローオフバルブを開きサージング発生を防止するようにしたディーゼルエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭５８−９８４３２号公報 特開平８−６１０７３号公報 特開平１０−８９０７９号公報 特許第３４９３９８９号公報

ところが、ディーゼルエンジンでは、元々出力の制御をインテークスロットルの開度で行っているわけではない。ディーゼルエンジンでは、基本的に空燃比を一定に保つ必要がないため、ガソリンエンジンのようにインテークスロットルの開度とエンジンの出力状態とが常に関連しているわけではない。したがって、ディーゼルエンジンでは、インテークスロットルが全開であるからといって、エンジンが必ずしも高出力状態であるとは限らない。よって、インテークスロットルがほぼ全開から急激に閉じられたからといって、高出力状態からの急減速とは限らない。インテークスロットルの開度に基づいてブローオフバルブを開放していたのでは、サージングが発生する可能性がない場合に、無駄に過給圧を逃がすこととなりエネルギーをロスしてしまう。つまり、従来のようなインテークスロットル開度などに基づく制御では、サージング発生を防止することはできるものの、必要時以外も過給圧を逃がすことになり、過給機ひいてはディーゼルエンジンの運転効率が低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、サージング発生を防止することができ、かつディーゼルエンジンの運転効率を向上させることができるディーゼルエンジンの吸排気装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、エンジンの吸排気通路に各々配置されるコンプレッサとタービンとを有する過給機と、上記コンプレッサから上記エンジン本体に至る吸気通路に配置されて吸気を絞るインテークスロットルと、上記コンプレッサの吐出側と吸入側とを連通するバイパス通路と、そのバイパス通路に配置されたブローオフバルブと、そのブローオフバルブと上記インテークスロットルとを各々制御すると共に、車両の減速時に上記コンプレッサのサージング発生を防止すべく上記ブローオフバルブを開くようにしたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）とを備えたディーゼルエンジンの吸排気装置において、上記コンプレッサの運転状態を検出するコンプレッサ状態検出手段を設けると共に、そのコンプレッサ状態検出手段で検出したコンプレッサの運転状態を上記ＥＣＵに入力し、他方上記ＥＣＵに、予め上記コンプレッサの運転状態がサージング領域に突入する前の領域であるサージング危険領域を格納しておき、上記車両の減速時に、上記ＥＣＵが、上記インテークスロットルの開度にかかわらず、上記コンプレッサ状態検出手段から入力される上記コンプレッサの運転状態が上記サージング危険領域内に入るまでは、上記ブローオフバルブを閉じたまま保持するものである。

上記コンプレッサ状態検出手段は、上記コンプレッサの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、上記コンプレッサの吐出側圧力を検出する吐出圧検出手段と、上記コンプレッサの吸入側圧力を検出する吸入圧検出手段とからなり、上記ＥＣＵが、上記吐出側圧力と上記吸入側圧力との圧力比を算出すると共に、その圧力比と上記吸入空気量とに基づいて、コンプレッサマップ上の運転点を決定して、その運転点が上記サージング危険領域にあるか否かを判定するものでもよい。

上記コンプレッサ状態検出手段は、上記コンプレッサの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、上記過給機の回転数を検出するターボ回転数検出手段とからなり、上記ＥＣＵが、上記吸入空気量と上記過給機の回転数とに基づいて、コンプレッサマップ上の運転点を決定して、その運転点が上記サージング危険領域にあるか否かを判定するものでもよい。

上記排気通路と上記吸気通路とを連通するためのＥＧＲ通路とそのＥＧＲ通路を開閉すると共に上記ＥＣＵにより制御されるＥＧＲバルブとを備え、また、吸気通路には、そのエアクリーナの上流には、バロメータおよび空気温度センサが設けられ、上記ＥＣＵが、上記インテークスロットルと上記ＥＧＲバルブとを制御して、上記ＥＧＲ通路から上記エンジン本体へ流入する排ガスの環流量を調整するものでもよい。

本発明によれば、サージング発生を防止することができ、かつディーゼルエンジンの運転効率を向上させることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態のディーゼルエンジンの吸排気装置（以下、吸排気装置）は、例えば、トラックなどの車両に搭載されるディーゼルエンジンに適用したものである。

図１に示すように、ディーゼルエンジン１は、燃焼室が設けられたエンジン本体２と、そのエンジン本体２に接続された吸気通路４および排気通路５と、それら吸排気通路４、５に各々配置されるコンプレッサ８とタービン９とを有する過給機１０と、排気の一部を吸気通路４に還流するＥＧＲ装置１１と、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１２とを備える。

本実施形態では、ディーゼルエンジンの吸排気装置が、過給機１０と、ＥＧＲ装置１１と、ＥＣＵ１２と、吸気通路４に設けられ吸気を絞るためのインテークスロットル（ＩＴ）２１と、過給機１０のコンプレッサ８の吐出側と吸入側とを連通するためのバイパス通路２２と、そのバイパス通路２２に設けられたブローオフバルブ（バイパス弁）２４と、過給機１０のコンプレッサ８の運転状態を検出するコンプレッサ状態検出手段とから構成され、ディーゼルエンジン１の過給圧を制御する。

吸気通路４は、下流端がエンジン本体２に接続され、上流端部にエアクリーナ２６が設けられる。吸気通路４におけるエンジン本体２とエアクリーナ２６との間には、過給機１０のコンプレッサ８が配置され、そのコンプレッサ８の下流には、コンプレッサ８から吐出された吸気を冷却するインタークーラ２８が設けられる。吸気通路４の下流端部には、インテークスロットル２１が設けられる。そのインテークスロットル２１は、後述するＥＧＲ通路３１の注入口３１ａよりも上流側に配置される。

排気通路５は、上流端がエンジン本体２に接続され、下流端部に過給機１０のタービン９が設けられる。また、排気通路５におけるタービン９の上流には、アウトレットスロットル２９が設けられる。アウトレットスロットル２９は、ＥＧＲ通路３１の取出口３１ｂよりも下流側に配置される。

過給機１０は、排気により回転駆動されるタービン９と、吸入空気を圧縮するためのコンプレッサ８と、タービン９をコンプレッサ８に連結する回転軸３５とを備える。コンプレッサ８が、回転軸３５を介してタービン９により駆動される。回転軸３５には、回転軸３５の回転数を検出するためのターボ回転計（Rotation sensor）３６が設けられる。本実施形態では、そのターボ回転計３６が、過給機１０の回転数を検出するターボ回転数検出手段をなす。

本実施形態の吸気通路４には、コンプレッサ８の吸入側と吐出側とを連通するバイパス通路２２が接続される。そのバイパス通路２２は、一端がコンプレッサ８とインタクーラ２８との間の吸気通路４に接続され、他端がコンプレッサ８とエアクリーナ２６との間の吸気通路４に接続される。バイパス通路２２には、バイパス通路２２を開閉自在にするブローオフバルブ２４が設けられる。本実施形態では、ブローオフバルブ２４が、電磁弁を有しバキュームタンクなどに接続された負圧アクチュエータ３７により駆動される。ブローオフバルブ２４を開放側に作動することで、コンプレッサ８の吸入側と吐出側とが連通し、コンプレッサ８から吐出された吸気の一部が、バイパス通路２２を通り、再びコンプレッサ８に吸入される（その流れを図１中点線矢印で示す）。

ＥＧＲ装置１１は、吸気通路４と排気通路５とを連通するためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を開閉するＥＧＲバルブ（EGR valve，EGRV）３２と、ＥＧＲ通路３１の排気を冷却するためのＥＧＲクーラ（EGR cooler）３４とを備える。ＥＧＲ通路３１は、一端（注入口３１ａ側）が吸気通路４におけるエンジン本体２とインテークスロットル２１との間に接続され、他端（取出口３１ｂ側）が排気通路５におけるエンジン本体２とアウトレットスロットル２９との間に接続される。

本実施形態のコンプレッサ状態検出手段は、コンプレッサ８の吸入空気量（ＭＡＦ）を検出する吸入空気量検出手段をなすＭＡＦセンサ（吸入空気量センサ）４１と、コンプレッサ８の吐出側圧力Ｐ２を検出する吐出圧検出手段をなす吐出圧センサ４２と、コンプレッサ８の吸入側圧力Ｐ１を検出する吸入圧検出手段をなす吸入圧センサ４３とを有する。ＭＡＦセンサ４１は、吸気通路４におけるエアクリーナ２６とコンプレッサ８との間で、バイパス通路２２よりも上流に配置される。吐出圧センサ４２は、吸気通路４におけるコンプレッサ８とインタークーラ２８との間で、バイパス通路２２よりも上流に配置される。吸入圧センサ４３は、吸気通路４におけるエアクリーナ２６とコンプレッサ８との間で、バイパス通路２２よりも下流に配置される。

エアクリーナ２６の上流には、バロメータおよび空気温度センサ４６が設けられる。

エンジン本体２には、ブースト圧を検出するブースト圧センサ４５と、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ（図示せず）とが設けられる。

ＥＣＵ１２には、ＭＡＦセンサ４１、吐出圧センサ４２、吸入圧センサ４３、ターボ回転計３６、ブースト圧センサ４５、バロメータおよび空気温度センサ４６、エンジン回転数センサ、図示しないアクセル開度センサなどが接続され、これらセンサからの信号が入力される。ＥＣＵ１２は、インテークスロットル２１、ＥＧＲバルブ３２、アウトレットスロットル２９、負圧アクチュエータ３７などに接続され、これらを駆動制御する。また、ＥＣＵ１２には、後述するサージング危険領域のデータが予め格納される。

エアクリーナ２６を通って導入された吸気は、コンプレッサ８により圧縮された後、インタクーラ２８において冷却されて、エンジン本体２の燃焼室に供給される。排気は、排気通路５を通ってタービン９を駆動した後、図示しない後処理装置等を通って排出される。

ＥＧＲバルブ３２が開放される場合には、排気通路５を通る排気の一部が取出口３１ｂからＥＧＲ通路３１へ流れ、ＥＧＲクーラ３４において冷却された後、注入口３１ａから吸気通路４へと還流される。その還流された排気（ＥＧＲガス）が、吸入空気（新気）と共にエンジン本体２に供給される。

次に、図２に基づき本実施形態で行われるＥＧＲ率の制御方法を説明する。

本実施形態では、ＭＡＦセンサ４１により検出される吸入空気量を制御することで、ＥＧＲ率を間接的に制御する。図２の上段のグラフは、吸入空気量（ＭＡＦ）とＥＧＲ率との関係を示したものであり、ＥＧＲ率が高くなると吸入空気量は低くなる。そこで、ＥＧＲ率を高める場合には、吸入空気量を減少させるように、ＥＧＲ率を低くする場合には、吸入空気量を増加させるように、ＥＣＵ１２がＥＧＲバルブ３２およびインテークスロットル２１を開閉制御する。

具体的には、吸入空気量（ＥＧＲ率）を、所定量Ａ以上、所定量Ａ未満から所定量Ｂ以上、所定量Ｂ未満の三つの領域に分けて、各領域ごとに異なるＥＧＲ率制御を行う。

図２の中段のグラフは、吸入空気量とインテークスロットル２１の開度との関係を示したものである。グラフにおいて、インテークスロットル２１の開度は、上側が閉、下側が開である。図２の下段のグラフは、吸入空気量とＥＧＲバルブ３２の開度との関係を示したものである。グラフにおいて、ＥＧＲバルブ３２の開度は、インテークスロットル２１の開度とは逆で、上側が開、下側が閉である。

一例として、吸入空気量を所定量Ａ以上から所定量Ｂ未満まで低減（ＥＧＲ率を増加）させる場合について説明する。

所定量Ａ以上の領域では、インテークスロットル２１を全開固定し、ＥＧＲバルブ３２のみを開放側に作動する。これによりＥＧＲガスが増加して、吸入空気量が低下する。

吸入空気量が所定量Ａ未満、かつ所定量Ｂ以上の領域では、ＥＧＲバルブ３２を開放側に作動すると共に、インテークスロットル２１を閉鎖側に作動する。この領域では、ＥＧＲバルブ３２の感度が所定量Ａ以上の領域に比べ低下し、かつインテークスロットル２１の感度が、十分に高くない（所定量Ｂ以下の領域に比べ低い）ことから、ＥＧＲバルブ３２とインテークスロットル２１との両方を協調制御する。これによりＥＧＲガスが増加すると共に新気が減少して、吸入空気量がより低下する。

吸入空気量が、所定量Ｂ未満の領域では、ＥＧＲバルブ３２を全開固定し、インテークスロットル２１のみを閉鎖側に作動する。これにより吸入空気量がさらに低下する。

以上のように、ＥＣＵ１２が、ＥＧＲバルブ３２とインテークスロットル２１とを制御することで、ＥＧＲ通路３１からエンジン本体２へ流入する排ガスの環流量を調整され、目標とする吸入空気量（目標ＥＧＲ率）が得られる。

本実施形態では、ＥＣＵ１２が、目標となる吸入空気量（ＥＧＲ率）をエンジン運転状態（エンジン出力、エンジン回転数など）に基づいて決定する。具体的には、吸入空気量は、エンジン出力が高い場合には多く、エンジン出力が低い場合には、少なくなるように決定される。このため、インテークスロットル２１の開度は、基本的に、エンジン出力が高い場合に大きく、エンジン出力が低い場合に小さくなる。

このことから、エンジン高出力状態から車両を急減速した場合には、インテークスロットル２１が急激に閉じられ、サージングが発生する。

ここで、上述したように、インテークスロットル２１は、エンジン高出力状態の場合に限らず、吸入空気量が所定量Ａ以上の場合に常に全開となる。したがって、「背景技術」の欄で説明したガソリンエンジンのように、インテークスロットルの開度に基づいて、サージング発生を判断しようとすると、エンジン高出力状態でない状態から車両を急減速した場合にも、サージング発生のおそれがあると判断して、無駄にブローオフバルブを開放し、コンプレッサの運転効率を低下させてしまう。

そこで、本実施形態の吸排気装置は、インテークスロットル２４の開度にかかわらず、コンプレッサ８の運転効率の低下を防止すべく、以下のような過給圧制御を行う。

その過給圧制御を実行するためのプログラムについて、図３のフローチャートを用いて説明する。プログラムは、ＥＣＵ１２に予め格納されており、ＥＣＵ１２により適宜実行される。

ステップＳ０は、スタートであり、例えば、ディーゼルエンジン１の始動時に開始される。

ステップＳ１では、アクセル開度センサにより検出されるアクセル開度ＡＰＳと、エンジン回転センサにより検出されるエンジン回転数Ｎｅと、それらアクセル開度ＡＰＳ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて決定される燃料噴射量ＱとがＥＣＵ１２に読み込まれる。

ステップＳ２では、ＥＣＵ１２がアクセル開度ＡＰＳ、エンジン回転数Ｎｅ、および燃料噴射量Ｑに基づき車両が減速状態であるか否かを判断する。

ステップＳ２で、減速状態であると判断された場合、ステップＳ３に進む。一方、減速状態でないと判断された場合、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ３では、ＥＣＵ１２に、ＭＡＦセンサ４１により検出される吸入空気量（ＭＡＦ）と、吐出圧センサ４２により検出される吐出側圧力Ｐ２と、吸入圧センサ４３により検出される吸入側圧力Ｐ１とが読み込まれる。さらに、ＥＣＵ１２は、吐出側圧力Ｐ２および吸入側圧力Ｐ１から圧力比Ｐ２／Ｐ１を算出する。

ステップＳ４では、ＥＣＵ１２が、コンプレッサ８の運転状態がサージング危険領域にあるか否かを判断（判定）する。本実施形態では、ＥＣＵ１２が、圧力比Ｐ２／Ｐ１と吸入空気量とに基づいて、コンプレッサマップ上の運転点を決定して、その運転点がサージング危険領域にあるか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ１２内に予め関数Ｆ（ＭＡＦ、Ｐ２／Ｐ１）が格納され、その関数Ｆ（ＭＡＦ、Ｐ２／Ｐ１）と吸入空気量と圧力比Ｐ２／Ｐ１とからＥＣＵ１２が判断する。関数Ｆ（ＭＡＦ、Ｐ２／Ｐ１）は、例えば、後述する図４のコンプレッサマップ上のサージング危険ラインＣ２に基づき定義され、Ｃ２（ＭＡＦ）＜＝Ｐ２／Ｐ１ならばサージング危険領域内であり、Ｃ２（ＭＡＦ）＞Ｐ２／Ｐ１ならばサージング危険領域外であるような関数である。

ステップＳ４で、コンプレッサ８の運転状態がサージング危険領域にあると判断された場合、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４で、サージング危険領域にないと判断された場合、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ５では、ＥＣＵ１２がブローオフバルブ２４を開放側に作動する。

ステップＳ６は、リターンであり、例えば、ステップ０（スタート）に再び戻る。

次に、図４から図６に基づき、ステップ４で行われるコンプレッサ運転状態の判定と、ステップ５で行われるブローオフバルブ２４との開放作動とについてより細かく説明する。

図４および図５は、コンプレッサ８の性能特性を示すコンプレッサマップであり、縦軸が、コンプレッサ８の吐出側圧力Ｐ２と吸入側圧力Ｐ１との圧力比Ｐ２／Ｐ１、横軸が吸入空気量（ＭＡＦ）である。このコンプレッサマップ上において、コンプレッサ８の運転状態は、ステップＳ３で読み込んだ吸入空気量（ＭＡＦ）と、ステップＳ３で算出した圧力比（Ｐ２／Ｐ１）とにより、マップ上の運転点として一義的に決定される。

図４および図５中のサージングラインＣ１は、コンプレッサ８のサージング限界を規定するラインであり、コンプレッサ８の運転点が、サージングラインＣ１よりも左側のサージング領域（斜線部）に入ると、サージングが発生する。サージング危険ラインＣ２は、サージングラインＣ１を基にブローオフバルブ２４の応答性などを考慮して、コンプレッサ８ごとに適切に（任意に）設定され、サージングラインＣ１とサージング危険ラインＣ２との間の斜線部が、コンプレッサ８の運転点（運転状態）がサージング領域に突入する前の領域（プレサージ領域）であるサージング危険領域として設定される。このサージング危険ラインＣ２に基づいて、ステップＳ４の関数Ｆ（ＭＡＦ，Ｐ２／Ｐ１）が定義される。サージング危険ラインＣ２よりも右側は、安定運転領域である。

まず、サージングを防止するためにブローオフバルブ２４を開放側に作動する場合の一例について、図４から図６を用いて説明する。

図６は、上段から順に、アクセル開度（ＡＰＳ）、吸入空気量（ＭＡＦ）、ＥＧＲバルブ開度およびインテークスロットル開度（ＥＧＲＶおよびＩＴＶ）、ブースト圧（Ｂｏｏｓｔ）および圧力比（Ｐ２／Ｐ１）のタイムチャートである。

時刻ｔ０では、ブローオフバルブ２４は閉鎖されており、エンジン１が高出力で運転されている（アクセル開度ＡＰＳが全開）。このとき、コンプレッサ８の運転点が、図５中Ｄ１で示される位置にある。

時刻ｔ１で、車両が急減速されて（アクセル開度ＡＰＳが全閉）、燃料噴射量（Ｑｆｉｎ）が所定のアイドル噴射量まで急激に低減されると、エンジン出力が急激にかつ大幅に低下する。エンジン出力の低下に合わせて、目標とする吸入空気量（目標ＭＡＦ）が低い値に決定され、ＥＣＵ１２が、ＥＧＲバルブ３２を開放側に作動する。時刻ｔ２で、実際の吸入空気量（実ＭＡＦ）が所定値（図２において所定値Ａ）まで低下すると、ＥＣＵ１２は、インテークスロットル２１を閉鎖側に作動する。

これにより、実際の吸入空気量が減少すると共に、コンプレッサ吐出側圧力Ｐ２が上昇する。これは、図５のコンプレッサマップ上では、運転点が左上側にシフトすることを意味する。つまり、コンプレッサ８の運転状態がサージング危険領域に近づくことになる。

時刻ｔ３で、コンプレッサ８の運転点がサージング危険ラインＣ２上に位置すると（図５中Ｄ２で示す）、ＥＣＵ１２が、コンプレッサ８の運転状態がサージング危険領域内に入ったと判定し、ブローオフバルブ２４を開放側に作動する（本実施形態では、全開にする）。これにより、コンプレッサ８から吐出された吸気の一部がコンプレッサ８の吸入側に戻り、吐出側圧力Ｐ２が急激に減少する。一方、吸気の一部がコンプレッサ８で循環することで、吸入空気量は減少する（ＥＧＲ率は高められる）。これは、図５のコンプレッサマップ上では、運転点がＤ２から左下側へシフトすることを意味する。

吐出側圧力Ｐ２が減少した結果、コンプレッサ８の状態が、サージング危険領域から外れる。本実施形態では、コンプレッサ８の状態がサージング危険領域から外れた後も、コンプレッサ８の運転点（吸入空気量と圧力比Ｐ２／Ｐ１）が所定の値（Ｄ３）となるまで（例えば、過給機１０の回転数が低下しなくなるまで）、ブローオフバルブ２４が開かれる。その後、ブローオフバルブ２４が閉鎖される。

次に、車両が減速される場合であってもブローオフバルブ２４が閉じたまま保持される場合について、図４および図５を用いて説明する。ここでは、一例として、エンジン中負荷状態から車両を減速させた場合を説明する。

エンジンが中負荷状態の場合には、エンジンの運転点は、高負荷（高出力）状態での運転点Ｄ１よりも安定運転領域側のｄ１に位置する。

インテークスロットル２１が閉鎖側に作動されると、上述したように吸入空気量が減少すると共にコンプレッサ吐出側圧力Ｐ２が上昇し、図５中運転点がｄ１からｄ２までシフトする。しかし、インテークスロットル作動前の運転点ｄ１がＤ１よりも安定運転領域側に位置しているため、運転点ｄ２でもコンプレッサ８の運転点がサージング危険領域内に入らない。つまり、この場合は、図３のステップＳ２で減速判定されるものの、ステップＳ４において、ＥＣＵ１２が、コンプレッサ８の運転状態がサージング危険領域にないと判断し、ＥＣＵ１２は、ブローオフバルブ２４を閉じたまま保持する。

このように、本実施形態では、ディーゼルエンジン１に取り付けられた圧力センサ４２、４３と吸入空気量センサ４１とを使用して、コンプレッサ８の運転状態（領域）がサージング危険領域になったら（サージング領域に近づいたら）、サージングを起こす前に電気的に（つまり、ＥＣＵ１２が制御することで）ブローオフバルブ２４を開放する。一方、このコンプレッサ８の運転状態がサージング危険領域にならない場合には、インテークスロットル２１の開度にかかわらず、ブローオフバルブ２４を閉じたままに保持して過給圧を低下させない。

本実施形態では、実際の過給機１０のコンプレッサマップを用いて、より実際の過給機１０の状態（状況）に即したブローオフバルブ２４の制御を行うことができる。それにより、過給圧を無駄に逃すことなく、過給機１０のサージング発生を防止することができ、過給機１０や吸気通路４などの破損や、騒音発生を確実に防止しつつ、かつ過給機１０およびディーゼルエンジン１の運転効率を向上させることができる。

本実施形態の吸排気装置は、インテークスロットルが設けられサージング発生の問題が起きるようなディーゼルエンジンにおいて、単に減速判定をしてブローオフバルブを開放するのではない。すなわち、従来は、単純にアクセル開度、スロットル開度或いはコンプレッサ吐出側の圧力を検出して、その検出値から急減速を判定した場合にブローオフバルブを開放するものであった。そのため、コンプレッサが実際にサージング危険領域にない場合にも、ブローオフバルブが開放され、エネルギーのロスを招いていた。本実施形態では、コンプレッサ状態検出手段により、コンプレッサ８の運転状態がサージング危険領域にあるのか否かを判定することで、正確にコンプレッサ８の運転状態を把握することができ、インテークスロットル２１が絞られてもサージング発生のおそれがないときにはブローオフバルブ２４を無駄に開放することなく、コンプレッサ８のサージング発生を防止してディーゼルエンジン１を保護しつつ、コンプレッサ８およびディーゼルエンジン１の運転効率向上を図っている。

次に、図７に基づき他の実施形態を説明する。

本実施形態のディーゼルエンジンの吸排気装置は、上述した実施形態のディーゼルエンジンの吸排気装置とは、コンプレッサ状態検出手段の構成のみが異なり、他は同様である。

図４および図５のコンプレッサマップ上において、コンプレッサ８の運転状態は、吸入空気量（ＭＡＦ）とターボ回転数（図４および図５中点線で示す）とによってもマップ上の運転点として一義的に決定される。

そこで、本実施形態では、コンプレッサ状態検出手段を、ＭＡＦセンサ４１と、ターボ回転計３６から構成し、ＥＣＵ１２が、吸入空気量と過給機１０の回転数とに基づいて、コンプレッサマップ上の運転点を決定して、その運転点がサージング危険領域にあるか否かを判定する。

本実施形態での過給圧制御を実行するためのプログラムについて、図７のフローチャートを用いて説明する。図７のフローチャートは、図３のフローチャートとステップＳ３およびステップＳ４が異なり、それ以外は同様である。以下では、ステップＳ３およびステップＳ４のみ説明する。

ステップＳ３では、吸入空気量（ＭＡＦ）と、過給機１０（回転軸３２）の回転数（Ｎｔｕｒｂｏ）とが読み込まれる。

ステップＳ４では、ＥＣＵ１２が、ＥＣＵ１２内に予め格納された関数Ｆ（ＭＡＦ、Ｎｔｕｒｂｏ）と、吸入空気量と、過給機１０の回転数Ｎｔｕｒｂｏとからコンプレッサ８の運転状態（運転点）がサージング危険領域にあるか否かを判断（判定）する。

さらに上述した実施形態と同様に、ステップＳ４で、コンプレッサ８の運転状態がサージング危険領域にあると判断された場合には、ステップＳ５が実行される。一方、ステップＳ４で、サージング危険領域にないと判断された場合には、ステップＳ１に戻る。

本実施形態でも上述の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、本実施形態では、コンプレッサ８の運転状態がサージング危険領域内に入った時に、ブローオフバルブ２４を全開まで開放側に作動させたが、これに限定されず、ブローオフバルブ２４の開度をコンプレッサ８の運転状態に応じてより細かく制御することも考えられる。

また、本発明の吸排気装置を、燃料をピストンの圧縮上死点よりも前に噴いて燃料噴射終了後、所定の予混合期間を経て混合気を着火させる予混合燃焼方式を採用するエンジンに設けることが考えられる。その予混合燃焼方式エンジンでは、従来の燃焼方式よりも多くのＥＧＲ量が必要であり、ＥＧＲ量を得るために吸入空気量を従来よりもさらに絞ることとになるが、本発明の吸排気装置を設けることで、サージング発生を防止しつつ、運転効率の向上を図ることができる。

本発明に係る一実施形態によるディーゼルエンジンの吸排気装置を示す。 本実施形態で行われるＥＧＲ率制御を説明するための図である。 本実施形態の過給圧制御のためのフローチャートである。 本実施形態のコンプレッサの運転状態を示すコンプレッサマップである。 本実施形態のコンプレッサの運転状態を示すコンプレッサマップである。 本実施形態のディーゼルエンジンおよび吸排気装置のタイムチャートである。 他の実施形態の過給圧制御のためのフローチャートである。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン
４ 吸気通路
５ 排気通路
８ コンプレッサ
９ タービン
１０ 過給機
１２ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
２１ インテークスロットル
２２ バイパス通路
２４ ブローオフバルブ
４１、４２、４３ コンプレッサ状態検出手段

Claims (4)

1. エンジンの吸排気通路に各々配置されるコンプレッサとタービンとを有する過給機と、上記コンプレッサからエンジン本体に至る吸気通路に配置されて吸気を絞るインテークスロットルと、上記コンプレッサの吐出側と吸入側とを連通するバイパス通路と、そのバイパス通路に配置されたブローオフバルブと、そのブローオフバルブと上記インテークスロットルとを各々制御すると共に、車両の減速時に上記コンプレッサのサージング発生を防止すべく上記ブローオフバルブを開くようにしたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）とを備えたディーゼルエンジンの吸排気装置において、
   上記コンプレッサの運転状態を検出するコンプレッサ状態検出手段を設けると共に、そのコンプレッサ状態検出手段で検出したコンプレッサの運転状態を上記ＥＣＵに入力し、他方上記ＥＣＵに、予め上記コンプレッサの運転状態がサージング領域に突入する前の領域であるサージング危険領域を格納しておき、
   上記車両の減速時に、上記ＥＣＵが、上記インテークスロットルの開度にかかわらず、上記コンプレッサ状態検出手段から入力される上記コンプレッサの運転状態が上記サージング危険領域内に入るまでは、上記ブローオフバルブを閉じたまま保持することを特徴とするディーゼルエンジンの吸排気装置。
2. 上記コンプレッサ状態検出手段は、上記コンプレッサの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、上記コンプレッサの吐出側圧力を検出する吐出圧検出手段と、上記コンプレッサの吸入側圧力を検出する吸入圧検出手段とからなり、
   上記ＥＣＵが、上記吐出側圧力と上記吸入側圧力との圧力比を算出すると共に、その圧力比と上記吸入空気量とに基づいて、コンプレッサマップ上の運転点を決定して、その運転点が上記サージング危険領域にあるか否かを判定する請求項１記載のディーゼルエンジンの吸排気装置。
3. 上記コンプレッサ状態検出手段は、上記コンプレッサの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、上記過給機の回転数を検出するターボ回転数検出手段とからなり、
   上記ＥＣＵが、上記吸入空気量と上記過給機の回転数とに基づいて、コンプレッサマップ上の運転点を決定して、その運転点が上記サージング危険領域にあるか否かを判定する請求項１記載のディーゼルエンジンの吸排気装置。
4. 上記排気通路と上記吸気通路とを連通するためのＥＧＲ通路とそのＥＧＲ通路を開閉すると共に上記ＥＣＵにより制御されるＥＧＲバルブとを備え、
   上記ＥＣＵが、上記インテークスロットルと上記ＥＧＲバルブとを制御して、上記ＥＧＲ通路から上記エンジン本体へ流入する排ガスの環流量を調整する請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの吸排気装置。
   

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