JP2012092785A

JP2012092785A - ディーゼルエンジンの筒内圧制御システム

Info

Publication number: JP2012092785A
Application number: JP2010242485A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Ito; 朝幸伊藤; Tomohiro Sugano; 知宏菅野; Yoshiyuki Abe; 義幸阿部; Akira Iijima; 章飯島; Yukari Mizushima; 由加利水島; Haruyo Kimura; 治世木村; Isao Kitsukawa; 功橘川; Naoki Ishibashi; 直樹石橋; Shogo Sakashita; 翔吾坂下
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】いかなる運転状況でも筒内圧を適切にコントロールすることができ、エンジンのパフォーマンスを最大に生かすことができるディーゼルエンジンの筒内圧制御システムを提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１の筒内圧制御システムであって、前記ディーゼルエンジン１にモータ発電機１０を有する電動ダーボチャージャ６を搭載し、エンジンの運転条件により推定した筒内圧を予め設定した筒内圧と比較して、推定筒内圧が設定筒内圧よりも低いときには前記電動ダーボチャージャ６を前記モータ発電機１０のモータ機能により駆動し、推定筒内圧が設定筒内圧よりも高いときには前記電動ターボチャージャ６を前記モータ発電機１０の発電機機能により制動回生させるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの筒内圧制御システムに関するものである。

車両に搭載されるディーゼルエンジンにおいては、低燃費化及び軽量化を図るために、ダウンサイジング化が図られている。一方、ダウンサイジング化に伴う出力の低下を補うべく馬力を上げる必要性から筒内圧（燃焼爆発時の圧力）を上げると、耐久性の低下を来す問題があることから、エンジンのいかなる状況でも筒内圧が最大値を超えないように設定されている。

一方、筒内圧の低減化は、シリンダ、ピストン、燃焼室で構成される内燃室の圧縮比を低くすることから、圧縮端温度が低下し、白煙が発生しやすくなるという問題がある。そのため、前記白煙の発生を防止すべく、前記圧縮比を高めに設定している。

なお、筒内の圧縮比を制御する技術としては、例えばディーゼルエンジンの圧縮比可変システム（特許文献１参照）が知られている。

特開平５−２９６０６１号公報

ところで、前記筒内圧の最大値の数値は、かなりのマージンを持っており、ある条件では筒内圧にかなりの余裕を持っている場合があり、エンジンのパフォーマンス（例えば馬力）を最大に生かすことができなかった。

本発明は、前記事情を考慮してなされたものであり、いかなる運転状況でも筒内圧を適切にコントロールすることができ、エンジンのパフォーマンスを最大に生かすことができるディーゼルエンジンの筒内圧制御システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンの筒内圧制御システムであって、前記ディーゼルエンジンにモータ発電機を有する電動ダーボチャージャを搭載し、エンジンの運転条件により推定した筒内圧を予め設定した筒内圧と比較して、推定筒内圧が設定筒内圧よりも低いときには前記電動ダーボチャージャを前記モータ発電機のモータ機能により駆動し、推定筒内圧が設定筒内圧よりも高いときには前記電動ターボチャージャを前記モータ発電機の発電機機能により制動回生させるように構成されていることを特徴とする。

前記筒内圧は、エンジンの運転条件であるエンジン回転数、エンジントルク、燃料噴射量、過給圧、吸入空気量、冷却水温、外気温、潤滑油温及び燃料噴射タイミングの少なくとも複数の組み合わせにより推定されることが好ましい。

少なくともエンジン回転数、燃料噴射量及び筒内圧の関係をマップとして記憶した記憶部と、前記エンジン回転数を検出する回転数センサと、前記燃料噴射量を検出する燃料噴射量センサと、前記電動ターボチャージャを制御する制御部とを備え、前記制御部は、エンジン回転数、燃料噴射量及び前記マップから筒内圧を推定することが好ましい。

少なくともエンジン回転数、燃料噴射量又はエンジントルク及び筒内圧の関係をマップとして記憶した記憶部と、前記エンジン回転数を検出する回転数センサと、前記エンジントルクを検出するトルクセンサと、前記電動ターボチャージャを制御する制御部とを備え、前記制御部は、エンジン回転数、燃料噴射量又はエンジントルク及び前記マップから筒内圧を推定することが好ましい。

本発明によれば、いかなる運転状況でも筒内圧を適切にコントロールすることができ、エンジンのパフォーマンスを最大に生かすことができる。

本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの筒内圧制御システムを概略的に示す図である。筒内圧制御システムの作用を説明するフローチャートである。

以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。

図１において、１は車両（図示省略）に搭載されるディーゼルエンジンで、そのエンジン本体１ａの一側に吸気マニホールド２が、他側に排気マニホールド３がそれぞれ設けられている。前記吸気マニホールド２には吸気通路４が接続され、この吸気通路４の上流端には図示しないエアクリーナが設けられている。また、前記排気マニホールド３には排気通路５が接続され、この排気通路５の下流端には図示しない後処理装置を介してマフラが設けられている。

前記ディーゼルエンジン１には吸気を過給するための電動ターボチャージャ（以下、電動ターボともいう）６が搭載されている。この電動ターボ６は、前記排気通路５に設けられ排気圧力により回転駆動されるタービン７と、吸気通路４に設けられ吸気を加圧するコンプレッサ８と、タービン７の動力をコンプレッサ８に伝達すべくこれらタービン７とコンプレッサ８を接続する回転軸９と、この回転軸９を回転駆動することが可能であり且つ制動回生することも可能なモータ発電機１０とを備えている。前記モータ発電機１０はインバータ１１を介してバッテリ１２に接続されている。また、電動ターボ６のモータ発電機１０は、後述のＥＣＵ１３によりインバータ１１を介して制御されるようになっている。

前記コンプレッサ８よりも下流の吸気通路４にはインタークーラ１４が設けられている。このインタークーラ１４よりも下流の吸気通路４とタービン７よりも上流の排気通路５とは排気を吸気側に還流して排気ガス中のＮＯｘの低減を図るためのＥＧＲ通路１５で接続され、このＥＧＲ通路１５にはＥＧＲ弁１６及びＥＧＲクーラー１７が設けられている。

前記ディーゼルエンジン１は、ダウンサイジングされていると共に筒内圧低減化されている。このディーゼルエンジン１には、筒内圧低減化されているが故に発生し易い白煙を防止すると共にいかなる運転状況でも筒内圧を適切にコントロールするための筒内圧制御システムが組み込まれたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１３が搭載されている。前記筒内圧制御システムは、エンジンの運転条件により推定した筒内圧を予め設定した筒内圧と比較して、推定筒内圧が設定筒内圧よりも低いときには筒内圧を上げるべく前記電動ダーボ６をモータ発電機１０のモータ機能により駆動し、推定筒内圧が設定筒内圧よりも高いときに筒内圧を下げるべく前記電動ターボ６をモータ発電機１０の発電機機能により制動回生させるように構成されている。

具体的には、図２に示すように、エンジンの運転条件により筒内圧を推定し（Ｓ１）、次にその推定筒内圧が予め設定された筒内圧（設定筒内圧）以内か否かを判定し（Ｓ２）、推定筒内圧が設定筒内圧以内であるときには電動ターボ６をモータ発電機１０のモータ機能により駆動させて過給圧を上げ（Ｓ３）、推定筒内圧が設定筒内圧を超えるときには電動ターボ６をモータ発電機１０の発電機機能により制動回生させて過給圧を下げる（Ｓ４）ように構成されている。

すなわち、推定筒内圧が設定筒内圧を超えているときには、排気圧力によるタービン７の回転力をモータ発電機１０の駆動（発電）に用いるため、コンプレッサ８の回転力が抑制され、過給圧を下げて筒内圧を下げることができると共に、発電により生じた電気をバッテリ１２に蓄えることができる。

前記筒内圧は、エンジンの運転条件例えばエンジン回転数、エンジントルク、燃料噴射量、過給圧、吸入空気量、冷却水温、外気温、潤滑油温及び燃料噴射タイミングの少なくとも複数の組み合わせにより推定することが可能である。

そこで、筒内圧制御システムは、例えば少なくともエンジン回転数、燃料噴射量及び筒内圧の関係をマップとして記憶した記憶部１８と、前記エンジン回転数を検出する回転数センサ１９と、前記燃料噴射量を検出する燃料噴射量センサ２０と、前記電動ターボ６を制御する制御部２１とを備え、前記制御部２１は、エンジン回転数、燃料噴射量及び前記マップから筒内圧を推定するように構成されている。前記記憶部１８及び制御部２１は、ＥＣＵ１３に組み込まれている。

以上の構成からなるディーゼルエンジン１の筒内圧制御システムによれば、ディーゼルエンジン１の筒内圧制御システムであって、前記ディーゼルエンジン１にモータ発電機１０を有する電動ダーボ６を搭載し、エンジンの運転条件により推定した筒内圧を予め設定した筒内圧と比較して、推定筒内圧が設定筒内圧よりも低いときには筒内圧を上げるべく前記電動ダーボ６を前記モータ発電機１０のモータ機能により駆動し、推定筒内圧が設定筒内圧よりも高いときには筒内圧を下げるべく前記電動ターボ６を前記モータ発電機１０の発電機機能により制動回生させるように構成されているため、いかなる運転状況でも筒内圧を設定圧力になるよう適切にコントロールすることができ、エンジンのパフォーマンスを最大に生かすことができる。

前記筒内圧は、エンジンの運転条件であるエンジン回転数、エンジントルク、燃料噴射量、過給圧、吸入空気量、冷却水温、外気温、潤滑油温及び燃料噴射タイミングの少なくとも複数の組み合わせにより推定されるため、複雑で高価な筒内圧センサが不要であり、コストの低減が図れる。

少なくともエンジン回転数、燃料噴射量及び筒内圧の関係をマップとして記憶した記憶部１８と、前記エンジン回転数を検出する回転数センサ１９と、前記燃料噴射量を検出する燃料噴射量センサ２０と、前記電動ターボ６を制御する制御部２１とを備え、前記制御部２１は、エンジン回転数、燃料噴射量及び前記マップから筒内圧を推定するため、簡単な構成で筒内圧を正確且つ容易に推定することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態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での種々の設計変更が可能である。少なくともエンジン回転数、燃料噴射量及び筒内圧の関係をマップとして記憶するようにしたが、燃料噴射量に代えてエンジントルクを用いるようにしてもよい。或いは燃料噴射量は、エンジン回転数とエンジントルクで決まるため、エンジン回転数とエンジントルクから燃料噴射量を求めるようにしてもよい。また、筒内圧を支配するパラメータは、吸入空気量、ブースト圧、燃料噴射タイミングであるため、これらと筒内圧の関係をマップとして記憶部に記憶し、制御部が吸入空気量、ブースト圧、燃料噴射タイミング及びマップから筒内圧を推定するようにしてもよい。

１ディーゼルエンジン
６電動ターボチャージャ
１０モータ発電機
１８記憶部
１９回転センサ
２０燃料噴射量センサ
２１制御部

Claims

ディーゼルエンジンの筒内圧制御システムであって、前記ディーゼルエンジンにモータ発電機を有する電動ダーボチャージャを搭載し、エンジンの運転条件により推定した筒内圧を予め設定した筒内圧と比較して、推定筒内圧が設定筒内圧よりも低いときには筒内圧を上げるべく前記電動ダーボチャージャを前記モータ発電機のモータ機能により駆動し、推定筒内圧が設定筒内圧よりも高いときには筒内圧を下げるべく前記電動ターボチャージャを前記モータ発電機の発電機機能により制動回生させるように構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの筒内圧制御システム。
前記筒内圧は、エンジンの運転条件であるエンジン回転数、エンジントルク、燃料噴射量、過給圧、吸入空気量、冷却水温、外気温、潤滑油温及び燃料噴射タイミングの少なくとも複数の組み合わせから推定される請求項１記載のディーゼルエンジンの筒内圧制御システム。
少なくともエンジン回転数、燃料噴射量及び筒内圧の関係をマップとして記憶した記憶部と、前記エンジン回転数を検出する回転数センサと、前記燃料噴射量を検出する燃料噴射量センサと、前記電動ターボチャージャを制御する制御部とを備え、前記制御部は、エンジン回転数、燃料噴射量及び前記マップから筒内圧を推定する請求項１又は２記載のディーゼルエンジンの筒内圧制御システム。
少なくともエンジン回転数、燃料噴射量又はエンジントルク及び筒内圧の関係をマップとして記憶した記憶部と、前記エンジン回転数を検出する回転数センサと、前記エンジントルクを検出するトルクセンサと、前記電動ターボチャージャを制御する制御部とを備え、前記制御部は、エンジン回転数、燃料噴射量又はエンジントルク及び前記マップから筒内圧を推定する請求項１又は２記載のディーゼルエンジンの筒内圧制御システム。