JP2009191667A - Supercharging device and supercharging engine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気エネルギーを利用してエンジンへの吸気を加圧する過給装置、及び過給エンジンシステムに関する。 The present invention relates to a supercharging device that pressurizes intake air into an engine by using exhaust energy of the engine, and a supercharged engine system.
エンジンへの吸気を加圧する過給装置として、ターボチャージャー(ターボ過給機)が用いられている。ターボチャージャーは、エンジンの排気エネルギーを利用してタービンに動力を発生させ、タービンの動力を利用してコンプレッサを駆動することで、エンジンへの吸気を加圧する。 A turbocharger (turbocharger) is used as a supercharging device that pressurizes intake air into the engine. The turbocharger generates power in the turbine using the exhaust energy of the engine, and pressurizes the intake air to the engine by driving the compressor using the power of the turbine.
さらに、大容量の低圧段ターボチャージャーと小容量の高圧段ターボチャージャーを直列に設けた直列2段式のターボチャージャーも提案されている。この直列2段式のターボチャージャーでは、低圧段ターボチャージャー及び高圧段ターボチャージャーで2段階に加圧された吸気がエンジンへ導入される。ただし、この直列2段式のターボチャージャーにおいて、エンジンの運転状態が排気エネルギーの多い高速・高負荷運転状態にある場合には、高圧段ターボチャージャーの容量が不足するため、作動ガスの全量を高圧段ターボチャージャーに流すことができなくなる。そこで、高圧段ターボチャージャーについては、タービンをバイパスさせるタービンバイパス流路と、コンプレッサをバイパスさせるコンプレッサバイパス流路とを設け、エンジンの高速・高負荷運転時には、高圧段ターボチャージャーのタービンをバイパスさせて排気を流すことで、低圧段ターボチャージャーで加圧され且つ高圧段ターボチャージャーをバイパスした吸気がエンジンへ導入されるようにしている。 Furthermore, a series two-stage turbocharger in which a large-capacity low-pressure stage turbocharger and a small-capacity high-pressure stage turbocharger are provided in series has been proposed. In this series two-stage turbocharger, intake air pressurized in two stages by the low-pressure stage turbocharger and the high-pressure stage turbocharger is introduced into the engine. However, in this series two-stage turbocharger, if the engine is operating at high speed and high load with a lot of exhaust energy, the capacity of the high-pressure stage turbocharger will be insufficient, so the total amount of working gas will be high. Can no longer flow through the stage turbocharger. Therefore, for the high-pressure stage turbocharger, a turbine bypass path that bypasses the turbine and a compressor bypass path that bypasses the compressor are provided, and the high-pressure stage turbocharger turbine is bypassed during high-speed, high-load operation of the engine. By flowing the exhaust gas, the intake air pressurized by the low-pressure stage turbocharger and bypassing the high-pressure stage turbocharger is introduced into the engine.
上記の直列2段式のターボチャージャーにおいては、エンジンへの吸気を低圧段ターボチャージャー及び高圧段ターボチャージャーで2段階に加圧するため、直列2段式のターボチャージャー全体の効率は、低圧段ターボチャージャーの効率と高圧段ターボチャージャーの効率とを掛け合わせたものとなる。特に小流量領域では、低圧段ターボチャージャーの効率及び高圧段ターボチャージャーの効率が低下して、全体の効率が低下する。エンジンへの吸気を低圧段ターボチャージャー及び高圧段ターボチャージャーで効率よく加圧するためには、低圧段ターボチャージャー及び高圧段ターボチャージャーを効率の高い作動領域で作動させることが望ましいが、低圧段ターボチャージャー及び高圧段ターボチャージャーの両方を広い作動範囲で効率よく作動させることは基本的に難しい。特に、エンジンの運転状態が排気エネルギーの少ない低速・低負荷運転状態にある場合には、大容量の低圧段ターボチャージャーを駆動するのに十分な排気エネルギーがないにもかかわらず、低圧段ターボチャージャー及び高圧段ターボチャージャーの両方を駆動するため、低圧段ターボチャージャーの駆動がロスとなってエンジンへの吸気を効率よく加圧することが困難となる。 In the above-described series two-stage turbocharger, since the intake air to the engine is pressurized in two stages by the low-pressure stage turbocharger and the high-pressure stage turbocharger, the overall efficiency of the series two-stage turbocharger is as follows. Is the product of the efficiency of the high-pressure turbocharger. Particularly in the small flow rate region, the efficiency of the low-pressure stage turbocharger and the efficiency of the high-pressure stage turbocharger are lowered, and the overall efficiency is lowered. In order to efficiently pressurize the intake air into the engine with the low-pressure stage turbocharger and the high-pressure stage turbocharger, it is desirable to operate the low-pressure stage turbocharger and the high-pressure stage turbocharger in a highly efficient operating region. It is basically difficult to operate both the high-pressure turbocharger and the high-pressure stage turbocharger efficiently over a wide operating range. In particular, when the engine is operating at low speed and low load with low exhaust energy, the low pressure turbocharger is used even though there is not enough exhaust energy to drive a large capacity low pressure turbocharger. Since both the high-pressure stage turbocharger and the high-pressure stage turbocharger are driven, it is difficult to efficiently pressurize the intake air into the engine due to loss of driving of the low-pressure stage turbocharger.
本発明は、低圧段ターボチャージャー及び高圧段ターボチャージャーを備える過給装置において、高い効率の得られる作動範囲を広げることを目的とする。 An object of the present invention is to widen an operating range in which high efficiency can be obtained in a supercharging device including a low-pressure stage turbocharger and a high-pressure stage turbocharger.
本発明に係る過給装置及び過給エンジンシステムは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The supercharging device and the supercharging engine system according to the present invention employ the following means in order to achieve the above-described object.
本発明に係る過給装置は、エンジンの排気エネルギーを利用してエンジンへの吸気を加圧する過給装置であって、エンジンへの吸気を加圧する低圧段コンプレッサと、低圧段コンプレッサからの吸気を加圧してエンジンへ供給する高圧段コンプレッサと、エンジンの排気エネルギーを利用して低圧段コンプレッサを駆動する低圧段タービンと、エンジンの排気エネルギーを利用して高圧段コンプレッサを駆動する高圧段タービンと、エンジンからの排気を低圧段タービンをバイパスさせて流すことが可能な低圧段タービンバイパス手段と、低圧段タービンバイパス手段が低圧段タービンをバイパスさせて排気を流す場合に、低圧段コンプレッサへの吸気を低圧段コンプレッサをバイパスさせて高圧段コンプレッサへ導入する低圧段コンプレッサバイパス手段と、を備え、低圧段タービンを通って排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサ及び高圧段コンプレッサで加圧された吸気がエンジンへ導入され、低圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサをバイパスし且つ高圧段コンプレッサで加圧された吸気がエンジンへ導入されることを要旨とする。 A supercharging device according to the present invention is a supercharging device that pressurizes intake air to the engine by using exhaust energy of the engine, and includes a low-pressure compressor that pressurizes intake air to the engine, and intake air from the low-pressure compressor. A high-pressure compressor that pressurizes and supplies the engine, a low-pressure turbine that drives the low-pressure compressor using the exhaust energy of the engine, a high-pressure turbine that drives the high-pressure compressor using the exhaust energy of the engine, Low-pressure stage turbine bypass means that can flow exhaust gas from the engine by bypassing the low-pressure stage turbine, and when the low-pressure stage turbine bypass means bypasses the low-pressure stage turbine and flows exhaust gas, Low pressure compressor that bypasses the low pressure compressor and introduces it to the high pressure compressor And when the exhaust flows through the low-pressure turbine, the intake air pressurized by the low-pressure compressor and the high-pressure compressor is introduced into the engine, and the exhaust flows by bypassing the low-pressure turbine. The gist is that the intake air that bypasses the low-pressure compressor and is pressurized by the high-pressure compressor is introduced into the engine.
本発明の一態様では、低圧段コンプレッサバイパス手段は、低圧段コンプレッサをバイパスさせて低圧段コンプレッサの入口と出口とを繋ぐ低圧段コンプレッサバイパス流路と、低圧段コンプレッサバイパス流路における吸気のバイパス流れを調整する低圧段吸気調整弁と、を含み、低圧段吸気調整弁は、低圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサの入口から出口への吸気のバイパス流れを許容し、低圧段タービンを通って排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサの出口から入口への吸気のバイパス流れを遮断することが好適である。この態様では、低圧段吸気調整弁は一方向弁であることが好適である。 In one aspect of the present invention, the low-pressure compressor bypass means bypasses the low-pressure compressor and connects the inlet and the outlet of the low-pressure compressor, and the intake bypass flow in the low-pressure compressor bypass A low-pressure stage intake regulating valve that, when bypassing the low-pressure stage turbine and the exhaust gas flows, allows the bypass flow of the intake air from the inlet to the outlet of the low-pressure stage compressor, When the exhaust flows through the low-pressure turbine, it is preferable to block the intake bypass flow from the outlet to the inlet of the low-pressure compressor. In this aspect, it is preferable that the low-pressure stage intake adjustment valve is a one-way valve.
本発明の一態様では、低圧段タービンバイパス手段は、低圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合におけるエンジンの回転数及びトルクの少なくとも一方が、低圧段タービンを通って排気が流れる場合よりも低くなるように、低圧段タービンをバイパスさせて排気を流すことが好適である。 In one aspect of the present invention, the low-pressure turbine bypass means is configured such that at least one of the engine speed and torque when the exhaust flows through the low-pressure turbine is lower than when the exhaust flows through the low-pressure turbine. Thus, it is preferable to flow the exhaust gas by bypassing the low-pressure stage turbine.
本発明の一態様では、エンジンからの排気を高圧段タービンをバイパスさせて流すことが可能な高圧段タービンバイパス手段と、高圧段タービンバイパス手段が高圧段タービンをバイパスさせて排気を流す場合に、低圧段コンプレッサからの吸気を高圧段コンプレッサをバイパスさせてエンジンへ導入する高圧段コンプレッサバイパス手段と、をさらに備え、高圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサで加圧され且つ高圧段コンプレッサをバイパスした吸気がエンジンへ導入されることが好適である。 In one aspect of the present invention, when the exhaust from the engine can flow by bypassing the high-pressure turbine, and when the high-pressure turbine bypass means bypasses the high-pressure turbine and flows the exhaust, A high-pressure compressor bypass means for introducing the intake air from the low-pressure compressor into the engine by bypassing the high-pressure compressor, and when the exhaust gas flows through the high-pressure turbine, the intake air is pressurized by the low-pressure compressor and It is preferred that the intake air bypassing the high pressure compressor is introduced into the engine.
本発明の一態様では、高圧段コンプレッサバイパス手段は、高圧段コンプレッサをバイパスさせて高圧段コンプレッサの入口と出口とを繋ぐ高圧段コンプレッサバイパス流路と、高圧段コンプレッサバイパス流路における吸気のバイパス流れを調整する高圧段吸気調整弁と、を含み、高圧段吸気調整弁は、高圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合は、高圧段コンプレッサの入口から出口への吸気のバイパス流れを許容し、高圧段タービンを通って排気が流れる場合は、高圧段コンプレッサの出口から入口への吸気のバイパス流れを遮断することが好適である。この態様では、高圧段吸気調整弁は一方向弁であることが好適である。 In one aspect of the present invention, the high-pressure compressor bypass means bypasses the high-pressure compressor and connects the inlet and outlet of the high-pressure compressor, and the intake bypass flow in the high-pressure compressor bypass A high-pressure stage intake regulating valve that, when bypassing the high-pressure stage turbine and exhaust flows, allows the bypass flow of the intake air from the inlet to the outlet of the high-pressure stage compressor, When exhaust flows through the high-pressure turbine, it is preferable to block the intake bypass flow from the outlet to the inlet of the high-pressure compressor. In this aspect, it is preferable that the high-pressure stage intake adjustment valve is a one-way valve.
本発明の一態様では、高圧段タービンバイパス手段は、高圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合におけるエンジンの回転数及びトルクの少なくとも一方が、高圧段タービンを通って排気が流れる場合よりも高くなるように、高圧段タービンをバイパスさせて排気を流すことが好適である。 In one aspect of the present invention, the high-pressure turbine bypass means is configured such that at least one of the engine speed and torque when the exhaust flows by bypassing the high-pressure turbine is higher than when the exhaust flows through the high-pressure turbine. Thus, it is preferable to flow exhaust gas by bypassing the high-pressure turbine.
本発明の一態様では、前記エンジンが、燃料を筒内に噴射する筒内噴射式内燃機関であることが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the engine is a cylinder injection internal combustion engine that injects fuel into the cylinder.
また、本発明に係る過給エンジンシステムは、エンジンと、エンジンの排気エネルギーを利用してエンジンへの吸気を加圧する過給装置と、を備える過給エンジンシステムであって、前記過給装置が、本発明に係る過給装置であることを要旨とする。 The supercharged engine system according to the present invention is a supercharged engine system comprising an engine and a supercharging device that pressurizes intake air into the engine by using exhaust energy of the engine, wherein the supercharging device The gist of the present invention is the supercharging device according to the present invention.
本発明によれば、低圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサをバイパスし且つ高圧段コンプレッサで加圧された吸気がエンジンへ導入されることで、エンジンの排気エネルギーの少ないときに、低圧段タービンの駆動によるロスが生じるのを抑制して、排気エネルギーのすべてを高圧段タービンの駆動に使用することができる。そのため、少ない排気エネルギーであっても、高圧段コンプレッサの作動状態を効率の高くなる作動領域へ速やかに移行させることができる。その結果、高い効率の得られる過給装置の作動範囲を広げることができる。 According to the present invention, when exhaust flows by bypassing the low-pressure stage turbine, the intake air pressurized by the high-pressure stage compressor is introduced into the engine, bypassing the low-pressure stage compressor, so that the exhaust energy of the engine is small. Sometimes, it is possible to suppress the loss caused by driving the low-pressure stage turbine and use all of the exhaust energy for driving the high-pressure stage turbine. Therefore, even with a small amount of exhaust energy, the operating state of the high-pressure compressor can be quickly transferred to the operating region where the efficiency is high. As a result, the operating range of the supercharging device with high efficiency can be expanded.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る過給装置12を備える過給エンジンシステムの概略構成を示す図である。本実施形態に係る過給装置12は、内燃機関10の排気エネルギーを利用して内燃機関10への吸気を加圧するものであり、大容量の低圧段ターボチャージャー20と小容量の高圧段ターボチャージャー40とを備える。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a supercharged engine system including a
内燃機関10は、例えばディーゼルエンジンや直噴ガソリンエンジン等、燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射式内燃機関により構成することができる。内燃機関10が筒内噴射式内燃機関である場合は、本実施形態に係る過給装置12で加圧される吸気(新気)は空気である。内燃機関10においては、燃焼後の排気の一部が吸気側へEGRガスとして供給される排気再循環(EGR)が行われる。EGRを行うことで、燃焼の際に生成される窒素酸化物(NOx)の抑制を図ることができる。ただし、内燃機関10への吸気における空気量が低下すると、燃焼の際に煤(スモーク)が発生しやすくなる。本実施形態では、内燃機関10への吸気(空気)を過給装置12により加圧することで、内燃機関10へ供給する空気量を増大させることができ、燃焼の際に生成される煤の抑制を図ることができる。
The
低圧段ターボチャージャー20は、内燃機関10への吸気を加圧する大容量の低圧段コンプレッサ21と、内燃機関10の排気エネルギーを利用して低圧段コンプレッサ21を回転駆動する大容量の低圧段タービン22と、を備える。低圧段ターボチャージャー20は、大流量で高効率となる特性を有する。高圧段ターボチャージャー40は、低圧段コンプレッサ21の出口21bからの吸気を加圧して内燃機関10へ供給する小容量の高圧段コンプレッサ41と、内燃機関10の排気エネルギーを利用して高圧段コンプレッサ41を回転駆動する小容量の高圧段タービン42と、を備える。高圧段ターボチャージャー40は、小流量で高効率となる特性を有する。低圧段コンプレッサ21と高圧段コンプレッサ41は、内燃機関10の吸気通路に直列に設けられている。図1は、高圧段タービン42と低圧段タービン22が内燃機関10の排気通路に直列に設けられた例を示しており、低圧段タービン22は、高圧段タービン42の出口42bからの排気エネルギーを利用して低圧段コンプレッサ21を回転駆動する。
The low-
内燃機関10からの排気(高圧段タービン42の入口42aへの排気)を高圧段タービン42をバイパスさせて流すために、高圧段タービン42の入口42aと出口42b(低圧段タービン22の入口22a)とを高圧段タービン42をバイパスさせて繋ぐ高圧段タービンバイパス流路43が設けられている。高圧段タービンバイパス流路43には、高圧段タービンバイパス流路43における排気のバイパス流れを制御する高圧段排気制御弁44が設けられている。高圧段排気制御弁44は、高圧段タービンバイパス流路43における排気のバイパス流れを許容する開状態と、高圧段タービンバイパス流路43における排気のバイパス流れを遮断する閉状態と、に選択的に切り替わることが可能である。ここでは、内燃機関10からの排気の全流量を高圧段排気制御弁44を介して流すことができるように高圧段排気制御弁44の容量が設定されている。
In order to flow exhaust from the internal combustion engine 10 (exhaust to the
そして、低圧段コンプレッサ21の出口21bからの吸気(高圧段コンプレッサ41の入口41aへの吸気)を高圧段コンプレッサ41をバイパスさせて流すために、高圧段コンプレッサ41の入口41a(低圧段コンプレッサ21の出口21b)と出口41bとを高圧段コンプレッサ41をバイパスさせて繋ぐ高圧段コンプレッサバイパス流路45が設けられている。高圧段コンプレッサバイパス流路45には、高圧段コンプレッサバイパス流路45における吸気のバイパス流れを調整する高圧段吸気調整弁として一方向弁(逆止弁)46が設けられている。ここでの一方向弁46は、高圧段コンプレッサ41の入口41aから出口41bへの吸気のバイパス流れ(高圧段コンプレッサバイパス流路45の流れ)を許容するとともに、高圧段コンプレッサ41の出口41bから入口41aへの吸気のバイパス流れ(高圧段コンプレッサバイパス流路45の流れ)を遮断するために設けられている。高圧段タービン42をバイパスして排気が流れ、高圧段コンプレッサ41が吸気を加圧していないときは、一方向弁46が開いて、高圧段コンプレッサ41の入口41aから出口41bへの吸気のバイパス流れが許容される。一方、高圧段タービン42を通って排気が流れ、高圧段コンプレッサ41が吸気を加圧することで出口41bの圧力が入口41aの圧力よりも高くなると、一方向弁46が閉じて、高圧段コンプレッサ41の出口41bから入口41aへの吸気のバイパス流れが遮断される。
In order to flow the intake air from the
高圧段排気制御弁44が閉状態にある場合は、内燃機関10からの排気は、高圧段タービン42をバイパスしないで高圧段タービン42を通って流れてから、低圧段タービン22の入口22aへ導入される。その場合は、低圧段コンプレッサ21の出口21bからの吸気は、高圧段コンプレッサ41をバイパスしないで高圧段コンプレッサ41で加圧されてから、内燃機関10へ導入される。その際には、高圧段コンプレッサバイパス流路45における高圧段コンプレッサ41の出口41bから入口41aへの吸気の流れが一方向弁46により遮断される。一方、高圧段排気制御弁44が開状態にある場合は、内燃機関10からの排気は、高圧段タービンバイパス流路43を通って高圧段タービン42をバイパスして流れてから、低圧段タービン22の入口22aへ導入される。その場合は、高圧段コンプレッサバイパス流路45における高圧段コンプレッサ41の入口41aから出口41bへの吸気の流れが一方向弁46により許容され、低圧段コンプレッサ21の出口21bからの吸気は、高圧段コンプレッサ41で加圧されずに高圧段コンプレッサバイパス流路45を通って高圧段コンプレッサ41をバイパスしてから、内燃機関10へ導入される。
When the high-pressure stage
さらに、内燃機関10からの排気(低圧段タービン22の入口22aへの排気)を低圧段タービン22をバイパスさせて流すために、低圧段タービン22の入口22a(高圧段タービン42の出口42b)と出口22bとを低圧段タービン22をバイパスさせて繋ぐ低圧段タービンバイパス流路23が設けられている。低圧段タービンバイパス流路23には、低圧段タービンバイパス流路23における排気のバイパス流れを制御する低圧段排気制御弁24が設けられている。低圧段排気制御弁24は、低圧段タービンバイパス流路23における排気のバイパス流れを許容する開状態と、低圧段タービンバイパス流路23における排気のバイパス流れを遮断する閉状態と、に選択的に切り替わることが可能である。ここでは、内燃機関10からの排気の全流量を低圧段排気制御弁24を介して流すことができるように低圧段排気制御弁24の容量が設定されている。
Furthermore, in order to flow exhaust gas from the internal combustion engine 10 (exhaust gas to the
そして、低圧段コンプレッサ21の入口21aへの吸気を低圧段コンプレッサ21をバイパスさせて流すために、低圧段コンプレッサ21の入口21aと出口21b(高圧段コンプレッサ41の入口41a)とを低圧段コンプレッサ21をバイパスさせて繋ぐ低圧段コンプレッサバイパス流路25が設けられている。低圧段コンプレッサバイパス流路25には、低圧段コンプレッサバイパス流路25における吸気のバイパス流れを調整する低圧段吸気調整弁として一方向弁(逆止弁)26が設けられている。ここでの一方向弁26は、低圧段コンプレッサ21の入口21aから出口21bへの吸気のバイパス流れ(低圧段コンプレッサバイパス流路25の流れ)を許容するとともに、低圧段コンプレッサ21の出口21bから入口21aへの吸気のバイパス流れ(低圧段コンプレッサバイパス流路25の流れ)を遮断するために設けられている。低圧段タービン22をバイパスして排気が流れ、低圧段コンプレッサ21が吸気を加圧していないときは、一方向弁26が開いて、低圧段コンプレッサ21の入口21aから出口21bへの吸気のバイパス流れが許容される。一方、低圧段タービン22を通って排気が流れ、低圧段コンプレッサ21が吸気を加圧することで出口21bの圧力が入口21aの圧力よりも高くなると、一方向弁26が閉じて、低圧段コンプレッサ21の出口21bから入口21aへの吸気のバイパス流れが遮断される。
Then, in order to flow the intake air to the
低圧段排気制御弁24が閉状態にある場合は、内燃機関10(高圧段タービン42の出口42b)からの排気は、低圧段タービン22をバイパスしないで低圧段タービン22を通って流れてから、低圧段タービン22の出口22bへ導入される。その場合は、低圧段コンプレッサ21の入口21aへの吸気は、低圧段コンプレッサ21をバイパスしないで低圧段コンプレッサ21で加圧されてから、高圧段コンプレッサ41の入口41aへ導入される。その際には、低圧段コンプレッサバイパス流路25における低圧段コンプレッサ21の出口21bから入口21aへの吸気の流れが一方向弁26により遮断される。一方、低圧段排気制御弁24が開状態にある場合は、内燃機関10(高圧段タービン42の出口42b)からの排気は、低圧段タービンバイパス流路23を通って低圧段タービン22をバイパスして流れてから、低圧段タービン22の出口22bへ導入される。その場合は、低圧段コンプレッサバイパス流路25における低圧段コンプレッサ21の入口21aから出口21bへの吸気の流れが一方向弁26により許容され、低圧段コンプレッサ21の入口21aへの吸気は、低圧段コンプレッサ21で加圧されずに低圧段コンプレッサバイパス流路25を通って低圧段コンプレッサ21をバイパスしてから、高圧段コンプレッサ41の入口41aへ導入される。
When the low-pressure stage
電子制御ユニット50は、内燃機関10の運転状態に基づいて、低圧段排気制御弁24の開閉状態及び高圧段排気制御弁44の開閉状態をそれぞれ制御することで、過給装置12の動作状態を制御する。以下、本実施形態に係る過給装置12の動作について、図2〜6を用いて説明する。
The
電子制御ユニット50は、内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeが図2に示す特性線Aを超えない領域である低速・低負荷領域内にある場合は、図3,6に示すように、低圧段排気制御弁24を開状態且つ高圧段排気制御弁44を閉状態に制御する。ここでの特性線Aは、図2に示すように、内燃機関10の回転数Neが高くなるにつれてトルクTeが低くなる特性線である。ここでは、特性線A上での内燃機関10の出力が所定の一定値WAとなるように特性線Aを設定することもできる。低圧段排気制御弁24を開状態に制御することで、図3に示すように、低圧段タービンバイパス流路23を通って(低圧段タービン22をバイパスして)排気が流れるため、低圧段コンプレッサ21の入口21aへの吸気が低圧段コンプレッサバイパス流路25を通って(低圧段コンプレッサ21をバイパスして)高圧段コンプレッサ41の入口41aへ導入される。そして、高圧段排気制御弁44を閉状態に制御することで、図3に示すように、高圧段タービン42を通って排気が流れるため、低圧段コンプレッサバイパス流路25からの吸気が高圧段コンプレッサ41で加圧されてから内燃機関10へ導入される。したがって、この場合は、低圧段ターボチャージャー20が作動しないで高圧段ターボチャージャー40のみが作動し、低圧段コンプレッサ21をバイパスし且つ高圧段コンプレッサ41で加圧された吸気が内燃機関10へ導入される。以下、この過給装置12の動作モードを高圧段単独作動モードとする。なお、内燃機関10の回転数Neについては、例えば図示しないセンサにより検出することができ、内燃機関10のトルクTe(負荷)については、例えば燃料噴射量から演算することができる。
When the
また、電子制御ユニット50は、内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeが図2に示す特性線Aを超え且つ特性線Bを超えない領域である中速・中負荷領域内にある場合は、図4,6に示すように、低圧段排気制御弁24を閉状態且つ高圧段排気制御弁44を閉状態に制御する。ここでの特性線Bは、図2に示すように、特性線Aよりも高速・高トルク側に設定されており、内燃機関10の回転数Neが高くなるにつれてトルクTeが低くなる特性線である。ここでは、特性線B上での内燃機関10の出力が所定の一定値WB(WB>WA)となるように特性線Bを設定することもできる。低圧段排気制御弁24を閉状態に制御することで、図4に示すように、低圧段タービン22を通って排気が流れるため、低圧段コンプレッサ21の入口21aへの吸気が低圧段コンプレッサ21で加圧されてから高圧段コンプレッサ41の入口41aへ導入される。そして、高圧段排気制御弁44を閉状態に制御することで、図4に示すように、高圧段タービン42を通って排気が流れるため、低圧段コンプレッサ21で加圧された吸気が高圧段コンプレッサ41でさらに加圧されてから内燃機関10へ導入される。したがって、この場合は、低圧段ターボチャージャー20及び高圧段ターボチャージャー40の両方が作動し、低圧段コンプレッサ21及び高圧段コンプレッサ41で二段階に加圧された吸気が内燃機関10へ導入される。以下、この過給装置12の動作モードを直列作動モードとする。なお、図2に示すように、低速・低負荷領域においては、内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeの少なくとも一方が中速・中負荷領域よりも低くなる。そのため、低圧段排気制御弁24は、高圧段単独作動モード(低圧段タービン22をバイパスして排気が流れる状態)における内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeの少なくとも一方が直列作動モード(低圧段タービン22を通って排気が流れる状態)よりも低くなるように、低圧段タービン22をバイパスさせて排気を流す。
Further, when the
また、電子制御ユニット50は、内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeが図2に示す特性線Bを超える領域である高速・高負荷領域内にある場合は、図5,6に示すように、低圧段排気制御弁24を閉状態且つ高圧段排気制御弁44を開状態に制御する。低圧段排気制御弁24を閉状態に制御することで、図5に示すように、低圧段タービン22を通って排気が流れるため、低圧段コンプレッサ21の入口21aへの吸気が低圧段コンプレッサ21で加圧されてから高圧段コンプレッサ41の入口41aへ導入される。そして、高圧段排気制御弁44を開状態に制御することで、図5に示すように、高圧段タービンバイパス流路43を通って(高圧段タービン42をバイパスして)排気が流れるため、低圧段コンプレッサ21で加圧された吸気が高圧段コンプレッサバイパス流路45を通って(高圧段コンプレッサ41をバイパスして)内燃機関10へ導入される。したがって、この場合は、高圧段ターボチャージャー40が作動しないで低圧段ターボチャージャー20のみが作動し、低圧段コンプレッサ21で加圧され且つ高圧段コンプレッサ41をバイパスした吸気が内燃機関10へ導入される。以下、この過給装置12の動作モードを低圧段単独作動モードとする。なお、図2に示すように、高速・高負荷領域においては、内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeの少なくとも一方が中速・中負荷領域よりも高くなる。そのため、高圧段排気制御弁44は、低圧段単独作動モード(高圧段タービン42をバイパスして排気が流れる状態)における内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeの少なくとも一方が直列作動モード(高圧段タービン42を通って排気が流れる状態)よりも高くなるように、高圧段タービン42をバイパスさせて排気を流す。
Further, when the
高圧段単独作動モードから直列作動モードへの切り替えについては、低圧段排気制御弁24を開状態から閉状態へ切り替えることで行うことができ、直列作動モードから高圧段単独作動モードへの切り替えについては、低圧段排気制御弁24を閉状態から開状態へ切り替えることで行うことができる。低圧段排気制御弁24の切り替え動作の際には、低圧段排気制御弁24の開度を徐々に変化させることも可能である。また、高圧段単独作動モードから直列作動モードへの切り替え判定に用いる特性線Aと、直列作動モードから高圧段単独作動モードへの切り替え判定に用いる特性線Aとの間に、ヒステリシスを設けることもできる。例えば、図7に示すように、直列作動モードから高圧段単独作動モードへの切り替え判定に用いる特性線A2を、高圧段単独作動モードから直列作動モードへの切り替え判定に用いる特性線A1よりも低速・低トルク側に設定することができる。これによって、高圧段単独作動モードと直列作動モードとの間の切り替えが短時間で繰り返されるのが防止される。
The switching from the high-pressure stage single operation mode to the series operation mode can be performed by switching the low-pressure stage
また、直列作動モードから低圧段単独作動モードへの切り替えについては、高圧段排気制御弁44を閉状態から開状態へ切り替えることで行うことができ、低圧段単独作動モードから直列作動モードへの切り替えについては、高圧段排気制御弁44を開状態から閉状態へ切り替えることで行うことができる。高圧段排気制御弁44の切り替え動作の際には、高圧段排気制御弁44の開度を徐々に変化させることも可能である。また、直列作動モードから低圧段単独作動モードへの切り替え判定に用いる特性線Bと、低圧段単独作動モードから直列作動モードへの切り替え判定に用いる特性線Bとの間に、ヒステリシスを設けることもできる。例えば、図7に示すように、低圧段単独作動モードから直列作動モードへの切り替え判定に用いる特性線B2を、直列作動モードから低圧段単独作動モードへの切り替え判定に用いる特性線B1よりも低速・低トルク側に設定することができる。これによって、直列作動モードと低圧段単独作動モードとの間の切り替えが短時間で繰り返されるのが防止される。
Further, switching from the series operation mode to the low pressure stage single operation mode can be performed by switching the high pressure stage
直列作動モードにおいては、内燃機関10への吸気を低圧段コンプレッサ21及び高圧段コンプレッサ41で2段階に加圧するため、過給装置12全体の効率は、低圧段ターボチャージャー20の効率と高圧段ターボチャージャー40の効率とを掛け合わせたものとなる。特に小流量領域では、低圧段ターボチャージャー20の効率及び高圧段ターボチャージャー40の効率が低下して、過給装置12全体の効率が低下する。内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeが排気エネルギーの少ない低速・低負荷領域内にある場合に、過給装置12の動作モードが直列作動モードにあると、大容量の低圧段ターボチャージャー20を駆動するのに十分な排気エネルギーがないにもかかわらず、低圧段ターボチャージャー20及び高圧段ターボチャージャー40の両方を駆動することになるため、低圧段ターボチャージャー20の駆動がロスとなる。その結果、内燃機関10への吸気を効率よく加圧することが困難となり、十分な過給圧を得ることが困難となる。
In the series operation mode, the intake air to the
これに対して本実施形態では、内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeが排気エネルギーの少ない低速・低負荷領域内にある場合は、過給装置12の動作モードを高圧段単独作動モードに制御することで、大容量の低圧段ターボチャージャー20(低圧段タービン22)の駆動によるロスが生じるのを抑制して、内燃機関10からの排気エネルギーのすべてを小容量の高圧段ターボチャージャー40(高圧段タービン42)の駆動に使用することができる。そのため、少ない排気エネルギーであっても、高圧段ターボチャージャー40の作動状態を高圧段コンプレッサ41の効率が高くなる作動領域へ速やかに移行させることができる。したがって、過給装置12全体の効率を速やかに高めて内燃機関10への吸気を効率よく加圧することができ、十分な過給圧を速やかに得ることができる。その結果、低速・低負荷領域であっても、燃費の低下を招くことなく内燃機関10の充填効率を高めることができ、煤の抑制等、低エミッション化を図ることができる。
On the other hand, in the present embodiment, when the rotational speed Ne and torque Te of the
そして、内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeが中速・中負荷領域内にある場合は、過給装置12の動作モードを直列作動モードに制御することで、十分な排気エネルギーで低圧段ターボチャージャー20及び高圧段ターボチャージャー40を駆動することができ、低圧段ターボチャージャー20及び高圧段ターボチャージャー40の作動状態を低圧段コンプレッサ21の効率及び高圧段コンプレッサ41の効率がそれぞれ高くなる作動領域へ速やかに移行させることができる。その結果、過給装置12全体の効率を高めて内燃機関10への吸気を効率よく加圧することができるとともに、吸気を2段階に加圧して過給圧を高めることができる。
When the rotational speed Ne and the torque Te of the
また、内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeが排気エネルギーの多い高速・高負荷領域内にある場合は、高圧段ターボチャージャー40の容量が不足するため、作動ガスの全量を高圧段ターボチャージャー40に流すことができなくなる。その場合は、過給装置12の動作モードを低圧段単独作動モードに制御することで、十分な排気エネルギーで大容量の低圧段ターボチャージャー20を駆動することができ、低圧段ターボチャージャー20の作動状態を低圧段コンプレッサ21の効率が高くなる作動領域へ移行させることができる。その結果、過給装置12全体の効率を高めて内燃機関10への吸気を効率よく加圧することができるとともに、十分な過給圧を得ることができる。
Further, when the rotational speed Ne and the torque Te of the
したがって、本実施形態によれば、高い効率の得られる過給装置12の作動範囲を広げることができるとともに、広い作動範囲で十分な過給圧を得ることができる。その結果、広い作動範囲で内燃機関10の充填効率を高めることができ、煤の抑制等、低エミッション化を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the operating range of the supercharging
本実施形態では、電子制御ユニット50は、内燃機関10の回転数Neに基づいて過給装置12の動作モードを切り替えることもできる。例えば、電子制御ユニット50は、内燃機関10の回転数Neが設定値Ne1よりも低い低速領域内にある場合に過給装置12の動作モードを高圧段単独作動モードに制御し、内燃機関10の回転数Neが設定値Ne1以上で且つ設定値Ne2(Ne2>Ne1)よりも低い中速領域内にある場合に過給装置12の動作モードを直列作動モードに制御し、内燃機関10の回転数Neが設定値Ne2以上の高速領域内にある場合に過給装置12の動作モードを低圧段単独作動モードに制御することもできる。この例では、低圧段排気制御弁24は、高圧段単独作動モード(低圧段タービン22をバイパスして排気が流れる状態)における内燃機関10の回転数Neが直列作動モード(低圧段タービン22を通って排気が流れる状態)よりも低くなるように、低圧段タービン22をバイパスさせて排気を流す。そして、高圧段排気制御弁44は、低圧段単独作動モード(高圧段タービン42をバイパスして排気が流れる状態)における内燃機関10の回転数Neが直列作動モード(高圧段タービン42を通って排気が流れる状態)よりも高くなるように、高圧段タービン42をバイパスさせて排気を流す。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、電子制御ユニット50は、内燃機関10の出力Pe(=Te×Ne)に基づいて過給装置12の動作モードを切り替えることもできる。例えば、電子制御ユニット50は、内燃機関10の出力Peが設定値Pe1よりも低い低出力領域内にある場合に過給装置12の動作モードを高圧段単独作動モードに制御し、内燃機関10の出力Peが設定値Pe1以上で且つ設定値Pe2(Pe2>Pe1)よりも低い中出力領域内にある場合に過給装置12の動作モードを直列作動モードに制御し、内燃機関10の出力Peが設定値Pe2以上の高出力領域内にある場合に過給装置12の動作モードを低圧段単独作動モードに制御することもできる。この例では、低圧段排気制御弁24は、高圧段単独作動モードにおける内燃機関10の出力Peが直列作動モードよりも低くなるように、低圧段タービン22をバイパスさせて排気を流す。そして、高圧段排気制御弁44は、低圧段単独作動モードにおける内燃機関10の出力Peが直列作動モードよりも高くなるように、高圧段タービン42をバイパスさせて排気を流す。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、電子制御ユニット50は、内燃機関10に供給される吸気量Aeに基づいて過給装置12の動作モードを切り替えることもできる。例えば、電子制御ユニット50は、内燃機関10への吸気量Aeが設定値Ae1よりも少ない場合に過給装置12の動作モードを高圧段単独作動モードに制御し、内燃機関10への吸気量Aeが設定値Ae1以上で且つ設定値Ae2(Ae2>Ae1)よりも少ない場合に過給装置12の動作モードを直列作動モードに制御し、内燃機関10への吸気量Aeが設定値Ae2以上の場合に過給装置12の動作モードを低圧段単独作動モードに制御することもできる。この例では、低圧段排気制御弁24は、高圧段単独作動モードにおける内燃機関10への吸気量Aeが直列作動モードよりも低くなるように、低圧段タービン22をバイパスさせて排気を流す。そして、高圧段排気制御弁44は、低圧段単独作動モードにおける内燃機関10への吸気量Aeが直列作動モードよりも高くなるように、高圧段タービン42をバイパスさせて排気を流す。なお、内燃機関10に供給される吸気量Aeについては、例えば図示しないセンサにより検出することができる。
In the present embodiment, the
上記に説明した例においても、直列作動モードから高圧段単独作動モードへの切り替え判定に用いる設定値Ne1(あるいは設定値Pe1や設定値Ae1)を、高圧段単独作動モードから直列作動モードへの切り替え判定に用いる設定値Ne1(あるいは設定値Pe1や設定値Ae1)よりも小さく設定してヒステリシスを設けることもできる。同様に、低圧段単独作動モードから直列作動モードへの切り替え判定に用いる設定値Ne2(あるいは設定値Pe2や設定値Ae2)を、直列作動モードから低圧段単独作動モードへの切り替え判定に用いる設定値Ne2(あるいは設定値Pe2や設定値Ae2)よりも小さく設定してヒステリシスを設けることもできる。 Also in the example described above, the set value Ne1 (or the set value Pe1 or the set value Ae1) used for the switching determination from the series operation mode to the high pressure stage single operation mode is switched from the high pressure stage single operation mode to the series operation mode. Hysteresis can be provided by setting smaller than the set value Ne1 (or set value Pe1 or set value Ae1) used for the determination. Similarly, a set value Ne2 (or set value Pe2 or set value Ae2) used for switching determination from the low-pressure stage single operation mode to the series operation mode is used as a setting value used for switching determination from the series operation mode to the low-pressure stage single operation mode. Hysteresis can be provided by setting smaller than Ne2 (or set value Pe2 or set value Ae2).
また、本実施形態では、例えば図8に示すように、低圧段タービン22及び高圧段タービン42を内燃機関10の排気通路に並列に設けることもできる。図8に示す構成例では、高圧段タービンバイパス流路43は、高圧段タービン42の入口42aと低圧段タービン22の入口22aとを高圧段タービン42をバイパスさせて接続し、低圧段タービンバイパス流路23は、高圧段タービンバイパス流路43(低圧段タービン22の入口22a)と低圧段タービン22の出口22bとを低圧段タービン22をバイパスさせて接続する。低圧段タービン22は、高圧段タービンバイパス流路43からの排気エネルギーを利用して低圧段コンプレッサ21を回転駆動する。図8に示す構成例の動作も、図1に示す構成例と同様である。
Further, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 8, the low-
また、本実施形態では、低圧段コンプレッサバイパス流路25における吸気のバイパス流れを調整する低圧段吸気調整弁として、一方向弁26の代わりに、低圧段コンプレッサバイパス流路25における吸気のバイパス流れを許容する開状態と、低圧段コンプレッサバイパス流路25における吸気のバイパス流れを遮断する閉状態と、に選択的に切り替わることが可能な低圧段吸気制御弁を用いることも可能である。その際には、内燃機関10への吸気の全流量を低圧段吸気制御弁を介して流すことができるように低圧段吸気制御弁の容量を設定する。同様に、高圧段コンプレッサバイパス流路45における吸気のバイパス流れを調整する高圧段吸気調整弁として、一方向弁46の代わりに、高圧段コンプレッサバイパス流路45における吸気のバイパス流れを許容する開状態と、高圧段コンプレッサバイパス流路45における吸気のバイパス流れを遮断する閉状態と、に選択的に切り替わることが可能な高圧段吸気制御弁を用いることも可能である。その際には、内燃機関10への吸気の全流量を高圧段吸気制御弁を介して流すことができるように高圧段吸気制御弁の容量を設定する。電子制御ユニット50は、低圧段排気制御弁24を開状態、高圧段排気制御弁44を閉状態、低圧段吸気制御弁を開状態、且つ高圧段吸気制御弁を閉状態に制御することで、過給装置12の動作モードを高圧段単独作動モードに制御することができる。また、電子制御ユニット50は、低圧段排気制御弁24を閉状態、高圧段排気制御弁44を閉状態、低圧段吸気制御弁を閉状態、且つ高圧段吸気制御弁を閉状態に制御することで、過給装置12の動作モードを直列作動モードに制御することができる。また、電子制御ユニット50は、低圧段排気制御弁24を閉状態、高圧段排気制御弁44を開状態、低圧段吸気制御弁を閉状態、且つ高圧段吸気制御弁を開状態に制御することで、過給装置12の動作モードを低圧段単独作動モードに制御することができる。一方向弁26,46を低圧段吸気制御弁及び高圧段吸気制御弁にする場合は、高圧段排気制御弁44、高圧段吸気制御弁46、低圧段排気制御弁24、及び低圧段吸気制御弁26の中間開度位置を用いて、より連続的に過給装置12の各動作モードを移行させることができる。
Further, in the present embodiment, as a low-pressure stage intake adjustment valve that adjusts the bypass flow of intake air in the low-pressure stage
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 内燃機関、12 過給装置、20 低圧段ターボチャージャー、21 低圧段コンプレッサ、22 低圧段タービン、23 低圧段タービンバイパス流路、24 低圧段排気制御弁、25 低圧段コンプレッサバイパス流路、26,46 一方向弁、40 高圧段ターボチャージャー、41 高圧段コンプレッサ、42 高圧段タービン、43 高圧段タービンバイパス流路、44 高圧段排気制御弁、45 高圧段コンプレッサバイパス流路、50 電子制御ユニット。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
エンジンへの吸気を加圧する低圧段コンプレッサと、
低圧段コンプレッサからの吸気を加圧してエンジンへ供給する高圧段コンプレッサと、
エンジンの排気エネルギーを利用して低圧段コンプレッサを駆動する低圧段タービンと、
エンジンの排気エネルギーを利用して高圧段コンプレッサを駆動する高圧段タービンと、
エンジンからの排気を低圧段タービンをバイパスさせて流すことが可能な低圧段タービンバイパス手段と、
低圧段タービンバイパス手段が低圧段タービンをバイパスさせて排気を流す場合に、低圧段コンプレッサへの吸気を低圧段コンプレッサをバイパスさせて高圧段コンプレッサへ導入する低圧段コンプレッサバイパス手段と、
を備え、
低圧段タービンを通って排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサ及び高圧段コンプレッサで加圧された吸気がエンジンへ導入され、
低圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサをバイパスし且つ高圧段コンプレッサで加圧された吸気がエンジンへ導入される、過給装置。 A supercharging device that pressurizes intake air into the engine using engine exhaust energy,
A low-pressure stage compressor that pressurizes the intake air to the engine;
A high-pressure compressor that pressurizes intake air from the low-pressure compressor and supplies it to the engine;
A low-pressure turbine that drives the low-pressure compressor using the exhaust energy of the engine;
A high-pressure turbine that drives the high-pressure compressor using the exhaust energy of the engine;
Low-pressure turbine bypass means capable of flowing exhaust gas from the engine by bypassing the low-pressure turbine;
A low-pressure stage bypass means for bypassing the low-pressure stage compressor and introducing the intake air to the low-pressure stage compressor to the high-pressure stage compressor when the low-pressure stage turbine bypass means bypasses the low-pressure stage turbine and flows exhaust gas;
With
When exhaust flows through a low-pressure turbine, intake air pressurized by the low-pressure compressor and the high-pressure compressor is introduced into the engine,
A supercharging device that bypasses the low-pressure stage compressor and introduces the intake air pressurized by the high-pressure stage compressor to the engine when the exhaust gas flows through the low-pressure stage turbine.
低圧段コンプレッサバイパス手段は、
低圧段コンプレッサをバイパスさせて低圧段コンプレッサの入口と出口とを繋ぐ低圧段コンプレッサバイパス流路と、
低圧段コンプレッサバイパス流路における吸気のバイパス流れを調整する低圧段吸気調整弁と、
を含み、
低圧段吸気調整弁は、
低圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサの入口から出口への吸気のバイパス流れを許容し、
低圧段タービンを通って排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサの出口から入口への吸気のバイパス流れを遮断する、過給装置。 The supercharging device according to claim 1,
The low pressure stage compressor bypass means
A low-pressure compressor bypass passage that bypasses the low-pressure compressor and connects the inlet and outlet of the low-pressure compressor;
A low-pressure stage intake regulating valve that regulates the bypass flow of the intake air in the low-pressure stage compressor bypass flow path;
Including
The low-pressure stage intake adjustment valve
If the exhaust flows through the low-pressure stage turbine, allow the bypass flow of the intake air from the inlet to the outlet of the low-pressure compressor,
A supercharger that shuts off the bypass flow of intake air from the outlet to the inlet of a low-pressure compressor when exhaust flows through the low-pressure turbine.
低圧段吸気調整弁は一方向弁である、過給装置。 The supercharging device according to claim 2,
The supercharging device, wherein the low-pressure stage intake regulating valve is a one-way valve.
低圧段タービンバイパス手段は、低圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合におけるエンジンの回転数及びトルクの少なくとも一方が、低圧段タービンを通って排気が流れる場合よりも低くなるように、低圧段タービンをバイパスさせて排気を流す、過給装置。 The supercharging device according to any one of claims 1 to 3,
The low pressure stage turbine bypass means is configured so that at least one of the engine speed and torque when the exhaust gas flows through the low pressure stage turbine is lower than when the exhaust gas flows through the low pressure stage turbine. A turbocharger that bypasses the exhaust and flows exhaust gas.
エンジンからの排気を高圧段タービンをバイパスさせて流すことが可能な高圧段タービンバイパス手段と、
高圧段タービンバイパス手段が高圧段タービンをバイパスさせて排気を流す場合に、低圧段コンプレッサからの吸気を高圧段コンプレッサをバイパスさせてエンジンへ導入する高圧段コンプレッサバイパス手段と、
をさらに備え、
高圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合は、低圧段コンプレッサで加圧され且つ高圧段コンプレッサをバイパスした吸気がエンジンへ導入される、過給装置。 The supercharging device according to any one of claims 1 to 4,
High-pressure turbine bypass means capable of flowing exhaust gas from the engine by bypassing the high-pressure turbine;
When the high-pressure turbine bypass means bypasses the high-pressure turbine and flows exhaust gas, the high-pressure compressor bypass means for introducing the intake air from the low-pressure compressor into the engine by bypassing the high-pressure compressor;
Further comprising
A supercharging device in which, when exhaust flows by bypassing a high-pressure turbine, intake air pressurized by a low-pressure compressor and bypassing the high-pressure compressor is introduced into the engine.
高圧段コンプレッサバイパス手段は、
高圧段コンプレッサをバイパスさせて高圧段コンプレッサの入口と出口とを繋ぐ高圧段コンプレッサバイパス流路と、
高圧段コンプレッサバイパス流路における吸気のバイパス流れを調整する高圧段吸気調整弁と、
を含み、
高圧段吸気調整弁は、
高圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合は、高圧段コンプレッサの入口から出口への吸気のバイパス流れを許容し、
高圧段タービンを通って排気が流れる場合は、高圧段コンプレッサの出口から入口への吸気のバイパス流れを遮断する、過給装置。 The supercharging device according to claim 5,
High pressure compressor bypass means
A high-pressure compressor bypass passage that bypasses the high-pressure compressor and connects the inlet and outlet of the high-pressure compressor;
A high-pressure stage intake regulating valve that regulates the bypass flow of the intake air in the high-pressure stage compressor bypass flow path;
Including
The high-pressure stage intake adjustment valve
When exhaust flows by bypassing the high-pressure turbine, allow bypass flow of intake air from the inlet to the outlet of the high-pressure compressor,
A turbocharger that shuts off the bypass flow of intake air from the outlet to the inlet of the high-pressure compressor when the exhaust flows through the high-pressure turbine.
高圧段吸気調整弁は一方向弁である、過給装置。 The supercharging device according to claim 6, wherein
The supercharging device, wherein the high-pressure stage intake regulating valve is a one-way valve.
高圧段タービンバイパス手段は、高圧段タービンをバイパスして排気が流れる場合におけるエンジンの回転数及びトルクの少なくとも一方が、高圧段タービンを通って排気が流れる場合よりも高くなるように、高圧段タービンをバイパスさせて排気を流す、過給装置。 The supercharging device according to any one of claims 5 to 7,
The high-pressure stage turbine bypass means is configured so that at least one of the engine speed and torque when the exhaust gas flows by bypassing the high-pressure turbine is higher than when the exhaust gas flows through the high-pressure turbine. A turbocharger that bypasses the exhaust and flows exhaust gas.
前記エンジンが、燃料を筒内に噴射する筒内噴射式内燃機関である、過給装置。 The supercharging device according to any one of claims 1 to 8,
A supercharging device, wherein the engine is a cylinder injection internal combustion engine that injects fuel into a cylinder.
エンジンの排気エネルギーを利用してエンジンへの吸気を加圧する過給装置と、
を備える過給エンジンシステムであって、
前記過給装置が、請求項1〜9のいずれか1に記載の過給装置である、過給エンジンシステム。 Engine,
A supercharging device that pressurizes intake air into the engine using engine exhaust energy;
A supercharged engine system comprising:
A supercharged engine system, wherein the supercharger is the supercharger according to any one of claims 1 to 9.
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