JP2016133107A - Boost pressure control device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、可変容量型の過給機を備えたエンジンの過給圧制御装置に関する。 The present invention relates to a supercharging pressure control device for an engine having a variable capacity supercharger.
従来から、エンジンの出力を上げるために、そのエンジンの燃焼室に供給される空気量を増大させる過給機を備えたものがある。過給機として、例えば、燃焼室から排出される排気ガスにより回転するタービンと、そのタービンの回転が伝達されるコンプレッサとで構成されているターボチャージャがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in order to increase the output of an engine, there has been provided a supercharger that increases the amount of air supplied to the combustion chamber of the engine. As a supercharger, for example, there is a turbocharger configured by a turbine that is rotated by exhaust gas discharged from a combustion chamber, and a compressor to which the rotation of the turbine is transmitted.
ターボチャージャとして通過流量、すなわち容量の大きいタービンを採用すると、特に、高速域、高負荷域ではタービンの回転速度を充分に確保することができるので、コンプレッサが充分な空気を燃焼室に供給できる。しかし、低速域等においては一般に排気ガスの量が少ないので、容量の大きいタービンでは、その回転速度を充分に確保できず、コンプレッサが充分な空気を燃焼室に供給できない場合もある。 When a turbine having a large passage flow rate, that is, a large capacity is employed as the turbocharger, the turbine can sufficiently secure the rotational speed particularly in the high speed region and the high load region, so that the compressor can supply sufficient air to the combustion chamber. However, since the amount of exhaust gas is generally small in a low speed region or the like, a turbine having a large capacity cannot secure a sufficient rotational speed, and the compressor may not be able to supply sufficient air to the combustion chamber.
そこで、運転状況に応じて、過給機のタービンの容量を調整できるようにした可変容量型の過給機が採用されている。 Therefore, a variable capacity supercharger that can adjust the capacity of the turbocharger turbine according to the operating condition is employed.
可変容量型の過給機では、タービン内の空間又はその入口に、負圧アクチュエータの駆動力によって動作する可動ベーンが設けられている。排気ガスの量が多い運転状況では、タービン内の空間に多くの排気ガスをスムーズに導入できるように、流路が広くなる向きに可動ベーンを設定する。排気ガスの量が少ない運転状況では、負圧アクチュエータに負圧を供給して可動ベーンを動作させ、可動ベーンを、タービン内の排気ガスの流速を増大させる向きに設定する。 In a variable capacity supercharger, a movable vane that operates by a driving force of a negative pressure actuator is provided in a space in a turbine or at an inlet thereof. In an operation situation where the amount of exhaust gas is large, the movable vane is set so that the flow path becomes wider so that a large amount of exhaust gas can be smoothly introduced into the space in the turbine. In an operation situation in which the amount of exhaust gas is small, negative pressure is supplied to the negative pressure actuator to operate the movable vane, and the movable vane is set to increase the flow rate of the exhaust gas in the turbine.
このような可動ベーンの制御により、運転状況の変化に応じて、過給機が常に充分な能力を発揮できるようにしている(例えば、特許文献1、2参照)。
Such control of the movable vanes enables the supercharger to always exhibit sufficient capacity in accordance with changes in the operating conditions (see, for example,
従来の可変容量型の過給機では、負圧アクチュエータへの負圧は、エンジンのクランクシャフトの回転によって動作するバキュームポンプから、流体供給管(圧力供給管)を通じて供給される。このとき、供給される圧力は、圧力供給管の途中に設けた調整弁(圧力調整弁)によって目標圧力に調整される。 In the conventional variable displacement supercharger, the negative pressure to the negative pressure actuator is supplied through a fluid supply pipe (pressure supply pipe) from a vacuum pump that operates by rotation of the crankshaft of the engine. At this time, the supplied pressure is adjusted to the target pressure by an adjustment valve (pressure adjustment valve) provided in the middle of the pressure supply pipe.
調整弁としては、例えば、3方切替電磁弁が用いられる。3方切替電磁弁は、弁体を付勢するバネ力と、圧力供給管内の負圧と、バネの付勢力に抗して弁体を開閉方向に移動させるソレノイドの電磁力等とのバランスによって、流体の流量を制御する。 As the adjustment valve, for example, a three-way switching electromagnetic valve is used. A three-way switching solenoid valve balances the spring force that urges the valve body, the negative pressure in the pressure supply pipe, and the electromagnetic force of the solenoid that moves the valve body in the opening and closing direction against the urging force of the spring. Control the flow rate of fluid.
このように、3方切替電磁弁は、弁体に作用する力のバランスによって流量を制御する構造のため、弁体が開閉方向に沿って細かな振動を繰り返しながら、圧力が平衡する状態に調整される傾向がある。このため、高い精度で圧力を制御できるものの、その応答性が遅いという問題がある。負圧アクチュエータへの圧力供給の応答性が遅いと、過給圧の立上りが遅くなり、所望の加速性能を発揮できない場合もある。 In this way, the three-way switching solenoid valve is structured to control the flow rate by the balance of the force acting on the valve body, so that the valve body adjusts to a state where pressure is balanced while repeating fine vibration along the opening and closing direction. Tend to be. For this reason, although the pressure can be controlled with high accuracy, there is a problem that the response is slow. If the responsiveness of the pressure supply to the negative pressure actuator is slow, the rise of the supercharging pressure becomes slow, and the desired acceleration performance may not be exhibited.
そこで、この発明の課題は、可変容量型の過給機におけるタービンの容量制御の応答性を高めることである。 Therefore, an object of the present invention is to improve the response of turbine capacity control in a variable capacity supercharger.
上記の課題を解決するために、この発明は、タービンの回転により吸気の圧力を高める過給機と、前記タービンに設けられそのタービンの容量を調整する可動部材と、前記可動部材の動作を制御する流体圧アクチュエータと、前記流体圧アクチュエータに流体供給管を通じて流体圧を供給するポンプと、前記流体供給管の途中に設けられ前記ポンプから前記流体圧アクチュエータへの流体の供給を調整する調整弁と、前記調整弁の上流側と下流側の前記流体供給管との間を結び前記調整弁を迂回するバイパス管と、前記バイパス管の途中に設けられるバイパス管開閉弁と、前記調整弁と前記バイパス管開閉弁の開閉を制御する弁装置制御手段と、を備えるエンジンの過給圧制御装置を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention provides a supercharger that increases the pressure of intake air by rotating a turbine, a movable member that is provided in the turbine and adjusts the capacity of the turbine, and controls the operation of the movable member. A fluid pressure actuator, a pump for supplying fluid pressure to the fluid pressure actuator through a fluid supply pipe, an adjustment valve provided in the middle of the fluid supply pipe for adjusting the supply of fluid from the pump to the fluid pressure actuator, A bypass pipe connecting the upstream and downstream fluid supply pipes of the regulating valve to bypass the regulating valve, a bypass pipe opening / closing valve provided in the middle of the bypass pipe, the regulating valve and the bypass An engine supercharging pressure control device including a valve device control means for controlling opening and closing of the pipe open / close valve is employed.
ここで、前記流体圧アクチュエータは負圧アクチュエータであり、前記ポンプは負圧ポンプである構成を採用することができる。 Here, the fluid pressure actuator may be a negative pressure actuator, and the pump may be a negative pressure pump.
また、前記調整弁は、前記ポンプからの流体の一部を大気開放することにより前記流体圧アクチュエータへの流体の供給を調整する三方弁である構成を採用することができる。 Moreover, the said adjustment valve can employ | adopt the structure which is a three-way valve which adjusts supply of the fluid to the said fluid pressure actuator by releasing a part of fluid from the said pump to air | atmosphere.
これらの各構成において、前記弁装置制御手段は、エンジンを搭載する車両の加速時に、前記調整弁を開放して前記ポンプから前記流体圧アクチュエータへの流体の供給を開始する際に、同時に前記バイパス管開閉弁を開放する構成を採用することができる。 In each of these configurations, the valve device control means opens the adjusting valve and starts supplying the fluid from the pump to the fluid pressure actuator at the same time as acceleration of a vehicle equipped with an engine. The structure which opens a pipe | tube on-off valve is employable.
このとき、前記弁装置制御手段は、前記調整弁と同時に前記バイパス管開閉弁を開放した後、そのバイパス管開閉弁を所定時間経過後に閉鎖する構成を採用することができる。 At this time, the valve device control means may employ a configuration in which, after opening the bypass pipe on / off valve simultaneously with the adjustment valve, the bypass pipe on / off valve is closed after a predetermined time has elapsed.
また、前記所定時間は、前記バイパス管開閉弁を開放後、前記流体圧アクチュエータへの流体の供給圧力が、前記加速時の前記タービンの設定目標容量に対応する前記流体圧アクチュエータの設定目標圧力に到達するまでの時間に設定される構成を採用することができる。 Further, after the bypass pipe opening / closing valve is opened, the fluid supply pressure to the fluid pressure actuator is set to the set target pressure of the fluid pressure actuator corresponding to the set target capacity of the turbine at the time of acceleration. It is possible to adopt a configuration that is set to the time to reach.
これらの各構成において、前記過給機は、エンジンの排気によって回転する前記タービンの回転をそのエンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサに伝達する可変容量ターボチャージャである構成を採用することができる。 In each of these configurations, the turbocharger may be a variable capacity turbocharger that transmits the rotation of the turbine that is rotated by exhaust of the engine to a compressor provided in the intake passage of the engine.
この発明は、タービン内の空気の流速を調整する可動部材を、流体圧アクチュエータによって制御する可変容量型の過給機において、ポンプから流体圧アクチュエータへの流体の供給を調整する調整弁を迂回するバイパス管を備え、そのバイパス管の途中にバイパス管開閉弁を備え、調整弁とバイパス管開閉弁の開閉を制御する弁装置制御手段を備えたので、タービンの容量制御の応答性を高めることができる。 The present invention bypasses an adjustment valve that adjusts the supply of fluid from a pump to a fluid pressure actuator in a variable displacement supercharger that controls a movable member that adjusts the flow velocity of air in a turbine by a fluid pressure actuator. Since a bypass pipe is provided, a bypass pipe on-off valve is provided in the middle of the bypass pipe, and valve device control means for controlling the opening and closing of the adjustment valve and the bypass pipe on-off valve is provided, the responsiveness of turbine capacity control can be improved. it can.
この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図1は、この発明のエンジンEとそのエンジンEの過給圧制御装置の構成を示す全体図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view showing a configuration of an engine E and a supercharging pressure control device for the engine E of the present invention.
この実施形態のエンジンEは自動車用ディーゼルエンジンであり、ピストンを収容した気筒内に空気を送り込む吸気通路1、排気を引き出す排気通路2、燃料噴射装置等を備えている。吸気通路1や排気通路2の燃焼室への開口は、バルブによって開閉される。なお、図面では、発明に関係する主たる部材のみを図示し、他はその図示を省略している。
The engine E of this embodiment is an automobile diesel engine, and includes an
吸気通路1には、燃焼室へ通じる吸気ポートから上流側に向かって、吸気通路1の流路面積を調節するスロットルバルブ、吸気通路1を流れる吸気を冷却する吸気冷却装置(インタークーラ)3、過給機Tを構成するターボチャージャのコンプレッサ6、エアクリーナ等が設けられる。
In the
排気通路2には、燃焼室から引き出された排気ポートから下流側に向かって、過給機Tを構成するターボチャージャのタービン5、排気中の窒素酸化物(NOx)等を除去する触媒等を備えた排気浄化装置4、マフラ等が設けられる。このエンジンEへの燃料や空気の供給、点火時期、バルブの開閉、その他の制御は、エンジンEを搭載する車両が備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)20が行っている。
In the
過給機Tは、排気通路2に設けられたタービン5と、吸気通路1に設けられたコンプレッサ6等を備える。タ−ビン5は、排気通路2を通じて排出される排気ガスにより回転し、タ−ビン5の回転が連結軸5aを介して連結されたコンプレッサ6に伝達される。コンプレッサ6の回転により、エアクリーナから取り込まれた空気を圧縮して、その空気を吸気通路1を通じてエンジンEの燃焼室に過給状態で供給する。
The supercharger T includes a
タービン5には、タービン5内の空気の流速を調整する可動部材10としてベーン(以下、ベーン10と称する。)が設けられている。
The
タービン5内には、コンプレッサ6に通じる連結軸5aとともに回転自在のタービンホイール5bが設けられている。そのタービンホイール5bを囲む円弧状のスクロール流路5cは排気通路2と連通しており、ここへ燃焼室からの排気が送りこまれる。タービンホイール5bは、スクロール流路5cに流入した排気によって回転し、連結軸5aを通じてコンプレッサ6を回転させる。
In the
ベーン10は、そのスクロール流路5cに沿って、あるいは、スクロール流路5cへの入口部分に設けられる。ベーン10は板状の部材等で構成され、タービン5に取り付けられた揺動軸によって、軸回り揺動自在に支持されている。ベーン10が揺動することにより、スクロール流路5cの流れ方向に対するベーン10の角度が変化し、その角度の変化により、スクロール流路5cの流路の断面積が増減する。これにより、タービン5の容量の大きさを調整することができる。
The
この流路の断面積の増減により、スクロール流路5cに流入する排気ガスの流速を増減させることができる。流路が狭くなり流速が増大すれば、主として低速域等において、少ない排気ガスでタービン5のタービンホイール5bの回転速度を増大させることができる。これにより、低速域等においても、過給圧を高めることで出力を確保できる。また、流路が広くなれば、主として高速域、高負荷域等において、多くの排気ガスをタービン5内に導入し、過給圧を高めることで大きな出力を得ることができる。
By increasing or decreasing the cross-sectional area of the flow path, the flow rate of the exhaust gas flowing into the
ベーン10の揺動軸は、タービン5の周辺に設けた流体圧アクチュエータ11のロッド11aに、アームやリンク機構等の連結手段を介して接続されている。流体圧アクチュエータ11に流体圧を供給することにより、その流体圧によってロッド11aを駆動し、ベーン10を揺動させることができる。
The oscillating shaft of the
この実施形態の流体圧アクチュエータ11は、負圧状態の空気で作動する負圧式アクチュエータであり、図1に示すように、ロッド11aと、ハウジング11bと、ダイヤフラム11cと、バネ等の弾性部材11d等を備える。
The
ハウジング11b内には、エンジンEのクランクシャフト7の回転によって駆動されるポンプ8から供給される流体が入り込む負圧室11eが設けられている。ポンプ8から供給される流体は、流体供給管12を通じて負圧室11eに供給される。流体圧アクチュエータ11に流体圧を供給するポンプ8は、空気を負圧状態で供給する負圧ポンプである。
A
また、ハウジング11b内には、ダイヤフラム11cを介して負圧室11eと隔てられた第二の負圧室11fが設けられている。弾性部材11dは、負圧室11e側からダイヤフラム11cを第二の負圧室11f側へ付勢している。第二の負圧室11fには、その第二の負圧室11f内の空間を大気開放する開口部が設けられている。また、ロッド11aは、ベーン10側の反対側の端部が、第二の負圧室11f側からダイヤフラム11cに接続されている。
In addition, a second
流体圧アクチュエータ11の負圧室11eにポンプ8からの負圧が供給され、負圧状態にある負圧室11e内の空間と、大気圧に等しい状態である第二の負圧室11f内の空間との圧力差が、弾性部材11dの付勢力より大きくなれば、タイヤフラム11cはロッド11aとともに負圧室11e側へ移動する。このとき、ロッド11aの移動量は、負圧室11eに供給される負圧が大きいほど、すなわち、真空状態に近くなるほど大きくなる。また、負圧室11eへの負圧の供給を停止し又は抑制し、負圧室11e内の空間と第二の負圧室11f内の空間との圧力差が、弾性部材11dの付勢力より小さくなれば、タイヤフラム11cはロッド11aとともに第二の負圧室11f側へ移動する。これらの流体圧アクチュエータ11のロッド11aの移動により、ベーン10は揺動する。すなわち、流体圧アクチュエータ11は、負圧室11eに供給される流体の圧力の増減により、ベーン10の揺動動作を制御することができる。
The negative pressure from the
流体供給管12の途中には、ポンプ8から流体圧アクチュエータ11の負圧室11eへの流体の供給を調整する調整弁(圧力調整弁)13を備える。調整弁13は、過給機Tによって運転条件に応じた目標過給圧が得られるように、電子制御ユニット20からの制御信号を受けて、流体圧アクチュエータ11へ供給される流体の供給圧、供給量を調整する。
An adjustment valve (pressure adjustment valve) 13 that adjusts the supply of fluid from the
この実施形態では、調整弁13は、弁体を境にポンプ8側に接続される上流側の弁室と、流体圧アクチュエータ11側に接続される下流側の弁室、及び、外部へ開口する大気開放室を備え、ポンプ8からの流体の一部を大気開放することにより、流体圧アクチュエータ11への流体の供給を調整する三方弁(三方電磁弁)である。
In this embodiment, the regulating
三方弁の弁体を駆動するソレノイドをオフとすれば、大気開放室を通じて流体供給管12が大気開放され、流体供給管12内の負圧が減少する(圧力が上昇する)。大気開放が継続すれば、流体供給管12内は大気圧となる。また、三方弁のソレノイドをオンとすれば、流体供給管12と大気開放室とが完全に閉じられ、下流側の弁室と上流側の弁室とが連通する状態に開放される。このため、ポンプ8の駆動に伴い流体供給管12内の負圧が増加すれば(圧力が減少すれば)、その負圧が流体圧アクチュエータ11へ供給される。また、オン状態とオフ状態との間の中間開度の状態に設定すれば、その開度の大きさに基づいて、大気開放室を通じて流体供給管12内の負圧が所定値に調整されつつ、その負圧が流体圧アクチュエータ11へ供給される。
When the solenoid that drives the valve body of the three-way valve is turned off, the
このように、三方弁がオン状態、オフ状態、あるいは、そのオン状態とオフ状態との間の中間開度における任意の開度に切り替えられることにより、流体圧アクチュエータ11への流体の供給圧、供給量が調整される。
Thus, the supply pressure of the fluid to the
なお、調整弁13の上流側には、オリフィス14が設けられている。このオリフィス14によって、ポンプ8から調整弁13側へ供給される流体の流速が高められている。
An
電子制御ユニット20は、調整弁13の制御に関し、吸気通路1内の目標過給圧に基づいたフィードバック制御を行っている。このフィードバック制御について説明すると、例えば、燃料噴射装置による燃料噴射量と、エンジンの回転速度とを基に、予め電子制御ユニット20が記憶するマップを検索することにより、調整弁13に指令する基本制御量(%)を算出する。また、燃料噴射量とエンジンの回転速度とを基に、電子制御ユニット20が記憶する別のマップを検索することにより、吸気通路1での目標過給圧を算出する。
The
燃料噴射量は、スロットルポジションセンサ等により検出されるスロットル開度(アクセル開度)と、クランクシャフト7やその周囲に設けたクランク角センサにより検出されるエンジンの回転速度から、電子制御ユニット20が記憶するマップを検索することにより算出することができる。
The fuel injection amount is determined by the
そして、吸気通路1に設けた圧力センサにより、コンプレッサ6の下流側の吸気通路1における実際の過給圧を検出し、この実際の過給圧が目標過給圧と一致するように、過給圧のフィードバック補正量(%)を算出する。その過給圧のフィードバック補正量(%)を基本制御量(%)に加算し、次なる指令制御量(%)を算出して、それを調整弁13の開閉制御に用いている。フィードバック制御は、目標過給圧に安定するまで、この繰り返しで行われる。
Then, an actual supercharging pressure in the
なお、これらの調整弁13の制御は、電子制御ユニット20が備える弁装置制御手段21が行っている。
The control of these regulating
ところで、調整弁13の上流側の流体供給管12と、下流側の流体供給管12との間は、バイパス管15で結ばれている。この実施形態では、バイパス管15は、オリフィス14と調整弁13との間と、調整弁13と流体圧アクチュエータ11との間を結び、調整弁13を迂回している。すなわち、バイパス管15は、調整弁13を通らないルートに設定される。
By the way, the
バイパス管15は、その途中にバイパス管開閉弁16を備える。バイパス管開閉弁16は、その弁体が開閉してバイパス管15の流路の断面積を増減させることで、バイパス管15を経由して流体圧アクチュエータ11へ供給される流体の供給圧、供給量を調整する。弁体を完全に閉じれば、バイパス管15を通じた流体の供給は遮断される。
The
これらのバイパス管開閉弁16の制御は、同じく、電子制御ユニット20が備える弁装置制御手段21が行っている。
These bypass pipe on / off
このエンジンの過給圧制御装置を用いた過給圧の制御方法について、以下、説明する。 A supercharging pressure control method using this engine supercharging pressure control device will be described below.
弁装置制御手段21は、エンジンEを搭載する車両の加速時に、調整弁13を、流体供給管12と大気開放室とを閉じ、且つ、ポンプ8側と流体圧アクチュエータ11側とが連通する状態へ開放して(オン状態)、ポンプ8から流体圧アクチュエータ11への流体の供給を開始する。流体圧アクチュエータ11への供給圧は上昇(負圧が増大)していく。このとき、調整弁13が、ポンプ8側と流体圧アクチュエータ11側とが連通する状態へ最初に開放されると同時に、バイパス管開閉弁16も開放される。加速時に該当するか否かの判断は、スロットル開度の情報に基づいて、電子制御ユニット20が行う。
The valve device control means 21 closes the regulating
このとき、調整弁13においてはフィードバック制御がなされ、その調整弁13の弁体に作用するソレノイドの電磁力や、バネ等の弾性部材の付勢力、弁体の上流側、下流側に作用する流体圧等、多くの力のバランスによって流量を制御する。このため、弁体が開閉方向に沿って細かな振動を繰り返しながら、圧力が平衡する状態に調整される。これにより、流体圧アクチュエータ11側の圧力が高い精度で目標圧力に制御されるものの、その応答性が遅い、すなわち、目標圧力に至るまでの時間が長いという問題がある。
At this time, feedback control is performed in the regulating
そこで、弁装置制御手段21は、上記のように、調整弁13の開放と同時に、バイパス管開閉弁16も開放するように制御している。バイパス管開閉弁16は、開放後、所定時間経過後に閉鎖される。このように、調整弁13とともにバイパス管開閉弁16を所定時間開放することにより、流体圧アクチュエータ11側の圧力を早期に目標圧力に近づけることができる。このため、タービン5の容量制御の応答性を高めることができる。
Therefore, the valve device control means 21 controls the bypass pipe on-off
すなわち、バイパス管開閉弁16は、その開放後(オン状態にした後)、所定時間(例えば、0.5秒〜5秒程度の間で設定される適宜の時間)経過後に閉鎖(オフ状態に)するが、その間に、調整弁13は、フィードバック制御により高精度で目標過給圧への制御を継続することができる。このように、両者を使用することで、加速レスポンスを向上させるとともに、速やかに目標過給圧に到達後は、過給圧を安定に制御できる。また、この制御は、従来の流体供給管12に、バイパス管15とバイパス管開閉弁16を追加することで実現できることから、過給圧の立ち上がりの速い簡便なシステムを安価に供給できる。
That is, the bypass pipe opening / closing
また、この実施形態では、バイパス管開閉弁16として、ソレノイドの電磁力によって開閉動作する二方弁(二方電磁弁)を採用している。このため、ソレノイドによるオン・オフ制御のため弁体開閉の応答性が調整弁13よりも速く、過給圧の立ち上がりをさらに速くできる。
In this embodiment, a two-way valve (two-way solenoid valve) that opens and closes by electromagnetic force of a solenoid is employed as the bypass pipe on-off
また、ポンプ8で発生した負圧は、流体圧アクチュエータ11で消費されるのみならず、車両のブレーキアシスト装置等、他の装置でも消費される。このため、上記のように、バイパス管開閉弁16を所定時間経過後に閉鎖することで、負圧の無駄な減少を抑制することができる。
Further, the negative pressure generated by the
なお、この所定時間は、バイパス管開閉弁16を開放後、流体圧アクチュエータ11への流体の供給圧力が、加速時におけるタービン5の設定目標容量に対応する流体圧アクチュエータ11の設定目標圧力に到達するまでの時間に設定されることが望ましい。タービン5の設定目標容量は、吸気通路1の目標過給圧とエンジンの運転状況(排気ガスの排出量)に基づいて決定される。
During this predetermined time, after the bypass pipe opening / closing
バイパス管開閉弁16の開放により、流体圧アクチュエータ11への供給圧が早期に設定目標圧力に到達すれば、その後は、調整弁13のフィードバック制御により、早期に且つ高精度で、流体圧アクチュエータ11への供給圧を設定目標圧力に安定させることができる。
If the supply pressure to the
図2及び図3に、過給圧制御に関するグラフ図を示す。 2 and 3 are graphs relating to supercharging pressure control.
図2のグラフ図は、上方から下方に向かって順に、スロットル開度、バイパス管開閉弁の開度、吸気管圧(吸気通路1内の圧力)、制御負圧(流体圧アクチュエータに供給される圧力)、調整弁13下流側圧を示している。図中の符号(1)のグラフは、バイパス管15及びバイパス管開閉弁16を用いない従来の数値、符号(2)のグラフは、バイパス管15及びバイパス管開閉弁16を備えたこの発明の数値を示している。
In the graph of FIG. 2, the throttle opening, the opening of the bypass pipe opening / closing valve, the intake pipe pressure (pressure in the intake passage 1), and the control negative pressure (supplied to the fluid pressure actuator) are sequentially applied from the top to the bottom. Pressure), the pressure on the downstream side of the regulating
バイパス管15及びバイパス管開閉弁16を備え、調整弁13の開放と同時にバイパス管開閉弁16を所定期間開放することにより、吸気管圧の応答時間を短縮できることが確認できた。図中、最大吸気管圧(設定目標過給圧)に対する80%の圧力に到達する時間、すなわち、80%応答時間の比較において、従来とこの発明とでは12%の時間短縮効果が確認できた。
It was confirmed that the response time of the intake pipe pressure can be shortened by providing the
図中の符号pは、加速時におけるタービン5の設定目標容量に対応する設定目標圧力を示す。符号qは、バイパス管開閉弁16を開放後、流体圧アクチュエータ11への流体の供給圧力が、加速時におけるタービン5の設定目標容量に対応する流体圧アクチュエータ11の設定目標圧力に到達した時点を示す。符号rは、流体の供給圧力が設定目標圧力に到達するまでの所定時間を示す。所定時間は、この符号rに示す時間以上とすることが望ましいが、少なくともこの符号rに示す時間が設定されれば充分である。
The symbol p in the figure indicates the set target pressure corresponding to the set target capacity of the
図3のグラフ図は、上方から下方に向かって順に、吸気管圧(吸気通路1内の圧力)、スロットル開度、バイパス管開閉弁16の開度、制御負圧(流体圧アクチュエータ11に供給される圧力)を示している。図中の符号(a)のグラフは、バイパス管開閉弁16の開放時間を0.5秒とした場合の数値、符号(b)のグラフは、バイパス管開閉弁16の開放時間を1.0秒とした場合の数値、符号(c)のグラフは、バイパス管開閉弁16の開放時間を2.0秒とした場合の数値を示している。
In the graph of FIG. 3, the intake pipe pressure (pressure in the intake passage 1), the throttle opening degree, the opening degree of the bypass pipe on / off
いずれの場合も、調整弁13の開放と同時にバイパス管開閉弁16を開放することにより、吸気管圧の応答時間を短縮できることが確認できているが、加速時における吸気管圧の立ち上がりは、バイパス管開閉弁16の開放時間を0.5秒とした場合、1.0秒とした場合、2.0秒とした場合のいずれの場合においても、ほぼ同様の傾向を示している。このため、バイパス管開閉弁16を0.5秒開放すれば、その時点で閉鎖してもよいと考えられる。
In any case, it has been confirmed that the response time of the intake pipe pressure can be shortened by opening the bypass pipe on-off
この実施形態では、弁装置制御手段21は、上記のように、調整弁13の開放と同時に、バイパス管開閉弁16も開放するように制御したが、調整弁13の開放時期と、バイパス管開閉弁16の開放時期は、互いに多少ずれていても同様の効果を発揮できる。すなわち、調整弁13の最初の開放と同時に、又は前後して、バイパス管開閉弁16を開放する制御を行うとよい。
In this embodiment, as described above, the valve device control means 21 controls to open the bypass pipe opening / closing
この実施形態では、流体圧アクチュエータ11として負圧アクチュエータを、ポンプ8として負圧ポンプを採用したが、流体圧アクチュエータ11として負圧アクチュエータ以外のアクチュエータ、例えば、正圧アクチュエータを採用してもよい。このとき、ポンプ8として正圧ポンプを採用する。また、その供給する流体は、空気等の気体のほかに、水や油等の液体であってもよい。
In this embodiment, a negative pressure actuator is used as the
この実施形態では、エンジンEとして可変容量ターボチャージャ付ディーゼルエンジンについて説明したが、この発明は実施形態に限定されることなく、可変容量ターボチャージャ付ガソリンエンジンについても採用できる。また、この発明は、タービン5内の空気の流速を調整する可動部材10を流体圧アクチュエータ11によって制御する他の形態からなる過給機Tを備えた種々のエンジンEにも採用することができる。
In this embodiment, a diesel engine with a variable capacity turbocharger has been described as the engine E. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can also be applied to a gasoline engine with a variable capacity turbocharger. The present invention can also be employed in various engines E equipped with a supercharger T of another form in which the
1 吸気通路
2 排気通路
3 吸気冷却装置(インタークーラ)
4 排気浄化装置
5 タービン
6 コンプレッサ
7 クランクシャフト
8 ポンプ
10 可動部材(ベーン)
11 流体圧アクチュエータ(負圧アクチュエータ)
12 流体供給管
13 調整弁
14 オリフィス
15 バイパス管
16 バイパス管開閉弁
20 電子制御ユニット
21 弁装置制御手段
E エンジン
T 過給機
1
4
11 Fluid pressure actuator (negative pressure actuator)
12
Claims (7)
前記タービンに設けられそのタービンの容量を調整する可動部材と、
前記可動部材の動作を制御する流体圧アクチュエータと、
前記流体圧アクチュエータに流体供給管を通じて流体圧を供給するポンプと、
前記流体供給管の途中に設けられ前記ポンプから前記流体圧アクチュエータへの流体の供給を調整する調整弁と、
前記調整弁の上流側と下流側の前記流体供給管との間を結び前記調整弁を迂回するバイパス管と、
前記バイパス管の途中に設けられるバイパス管開閉弁と、
前記調整弁と前記バイパス管開閉弁の開閉を制御する弁装置制御手段と、
を備えるエンジンの過給圧制御装置。 A turbocharger that increases the pressure of the intake air by rotating the turbine;
A movable member provided in the turbine for adjusting the capacity of the turbine;
A fluid pressure actuator for controlling the operation of the movable member;
A pump for supplying fluid pressure to the fluid pressure actuator through a fluid supply pipe;
An adjustment valve provided in the middle of the fluid supply pipe for adjusting the supply of fluid from the pump to the fluid pressure actuator;
A bypass pipe connecting between the fluid supply pipe on the upstream side and the downstream side of the regulating valve to bypass the regulating valve;
A bypass pipe opening and closing valve provided in the middle of the bypass pipe;
Valve device control means for controlling opening and closing of the adjustment valve and the bypass pipe on-off valve;
An engine supercharging pressure control device.
前記ポンプは負圧ポンプである
請求項1に記載のエンジンの過給圧制御装置。 The fluid pressure actuator is a negative pressure actuator;
The supercharging pressure control device for an engine according to claim 1, wherein the pump is a negative pressure pump.
請求項1又は2に記載のエンジンの過給圧制御装置。 The supercharging pressure control device for an engine according to claim 1 or 2, wherein the regulating valve is a three-way valve that regulates the supply of fluid to the fluid pressure actuator by releasing part of the fluid from the pump to the atmosphere. .
請求項1から3の何れか1項に記載のエンジンの過給圧制御装置。 The valve device control means opens the bypass pipe on-off valve at the same time when the adjustment valve is opened to start supplying fluid from the pump to the fluid pressure actuator during acceleration of a vehicle equipped with an engine. The supercharging pressure control device for an engine according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載のエンジンの過給圧制御装置。 5. The supercharging pressure control device for an engine according to claim 4, wherein the valve device control means opens the bypass pipe on-off valve simultaneously with the adjustment valve, and then closes the bypass pipe on-off valve after a predetermined time has elapsed.
請求項5に記載のエンジンの過給圧制御装置。 After the bypass pipe opening / closing valve is opened, the fluid supply pressure to the fluid pressure actuator reaches the set target pressure of the fluid pressure actuator corresponding to the set target capacity of the turbine during the acceleration for the predetermined time. The supercharging pressure control device for an engine according to claim 5, wherein the supercharging pressure control device is set to a time up to.
請求項1から6の何れか1項に記載のエンジンの過給圧制御装置。 The engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the supercharger is a variable capacity turbocharger that transmits rotation of the turbine rotated by exhaust of the engine to a compressor provided in an intake passage of the engine. Supercharging pressure control device.
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