JP2020526700A - 過給式内燃エンジンを制御するための方法 - Google Patents

過給式内燃エンジンを制御するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020526700A
JP2020526700A JP2020500035A JP2020500035A JP2020526700A JP 2020526700 A JP2020526700 A JP 2020526700A JP 2020500035 A JP2020500035 A JP 2020500035A JP 2020500035 A JP2020500035 A JP 2020500035A JP 2020526700 A JP2020526700 A JP 2020526700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compressor
stall
engine
butterfly valve
recirculation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020500035A
Other languages
English (en)
Inventor
アラン ルフェーヴル,
アラン ルフェーヴル,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of JP2020526700A publication Critical patent/JP2020526700A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D41/0007Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F02B37/225Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits air passages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B2037/125Control for avoiding pump stall or surge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/0017Controlling intake air by simultaneous control of throttle and exhaust gas recirculation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

本発明は、コンプレッサ(22)の上流のエンジンの吸気循環路内へと開口している、燃焼ガスを再循環させるための循環路(38)と、コンプレッサの吸気口に配設されたスロットルバタフライ弁(40)と、を備えた内燃エンジンを、制御するための方法である。エンジン負荷インジケータが閾値未満であると判定される、燃焼ガスの再循環が必要なエンジン動作状態では、エンジン内へと再循環される燃焼ガスの流量が増えるように上記スロットルバタフライ弁を動作させ、エンジン負荷指標が上記閾値を超えていると判定される、燃焼ガスの再循環をほとんどまたは全く必要としない動作状態では、上記コンプレッサの吸気口内へと供給されるガスにらせん状の乱流の動きをもたらすように上記スロットルバタフライ弁を動作させ、これにより上記コンプレッサの動作安定性を改善する。
【選択図】図1

Description

本発明は、過給式内燃エンジンを制御するための方法であって、上記エンジンは、燃焼シリンダと、シリンダに接続されておりかつコンプレッサを備える吸気マニホールド内へと開口している、吸気循環路と、シリンダに接続されており、かつコンプレッサに回転結合されたタービンを備える、排気マニホールドの出口に開口している、排気循環路と、を備える、方法、に関する。
ターボコンプレッサによって内燃エンジンに過給するためのシステムに従来見られる制限のうちの1つは、ストール現象として知られるコンプレッサの不安定さの発生に起因する、低速で発揮できる性能に関するものである。特に、過給式エンジンが最大負荷でかつ低い回転速度(典型的には1000から2000rpm)で動作しているとき、コンプレッサのストール現象はエンジン性能を制限する主な要因となる。この現象はより精確には、コンプレッサのインペラにおけるおよびコンプレッサのディフューザにおける流れの不安定さ(空力学的剥離とも呼ばれる)と結び付いており、これにより圧縮比の更なる向上が妨げられる。コンプレッサを通る吸気ガスの流量が不安定になり、この結果、エンジン内の流量およびエンジントルクが不安定になる。
ターボコンプレッサによってエンジンに過給するためのシステムの低速での動作はしたがって、このストールする現象が存在しない領域での動作を可能にするコンプレッサの動作状態によって制限される。
文献KR101240940には、吸気循環路内のコンプレッサへの入口において吸気ガスにらせん状の乱流の動きをもたらすのを制御することによって、ターボコンプレッサによって過給されるエンジンの低速性能の改善を可能にするシステムが開示されおり、その効果は、コンプレッサインペラ内の空力学的剥離を防止するおよびコンプレッサのストールを防止するというものである。これを実現するために、方向付け可能なブレードの組がコンプレッサ入口に繋がる吸気チャンネル内に位置付けられており、ブレードの方向付けを制御するためのアクチュエータが、エンジン動作状態に応じてコンプレッサへの入口において所望の乱流の動きが得られるように操作される。この解決法は、コンプレッサ入口において吸気ガスにらせん状の乱流の動きをもたらすことに特化した特定の手段の用意を必要とするもので、実施が複雑であり、無視できないコストを伴う。
本発明の目的は、ターボコンプレッサによって過給されるエンジンを制御するための方法であって、コンプレッサ入口においてらせん状の乱流の動きを生じさせるための制御可能な手段を提供することによって、低速でコンプレッサがストールする現象の排除を可能にし、この方法を実施するための追加のコストを伴わない、方法、を提案することによって、既存の装置の欠点を改善することである。
この目的は、過給式内燃エンジンを制御するための方法であって、上記エンジンは、燃焼シリンダと、シリンダに接続されておりかつコンプレッサを備える吸気マニホールド内へと開口している、吸気循環路と、シリンダに接続されており、かつコンプレッサに回転結合されたタービンを備える、排気マニホールドの出口に開口している、排気循環路と、1つまたは複数の燃焼ガス後処理システムと、を備え、上記エンジンは少なくとも1つの燃焼ガス再循環路を備えており、上記少なくとも1つの再循環路は、後処理システムからの出口において始まり、コンプレッサの上流の吸気循環路内へと開口しており、上記再循環路内へと再循環される燃焼ガスの流量を制御するための再循環弁を備え、ここで規制バタフライ弁が、コンプレッサの入口上流かつ上記再循環路の出口の下流の吸気ダクト内に配置されており、方法は、エンジン負荷指標が閾値未満であると判定される、燃焼ガスの再循環が必要なエンジン動作状態下で、上記規制バタフライ弁を第1の動作モードに従って動作させて、エンジン内へと再循環される燃焼ガスの流量が増えるようにするタイプのものであり、上記方法は、エンジン負荷指標が上記閾値を超えていると判定される、燃焼ガスの再循環をほとんどまたは全く必要としないエンジン動作状態下で、上記規制バタフライ弁を第2の動作モードで動作させて、上記コンプレッサの吸気口内へと供給されるガスにらせん状の乱流の動きをもたらして、これにより上記コンプレッサの動作安定性を改善することを特徴とする、方法、によって達成される。
有利には、上記規制バタフライ弁の上記第2の動作モードは、以下のステップを含む:
−コンプレッサを通るガス流量およびコンプレッサの圧縮比である値ペアのテーブルをそれぞれ記憶するステップであって、記憶される値ペアの組はコンプレッサのストール限界を規定するコンプレッサの動作点に対応している、記憶するステップ、
−コンプレッサを通る流量および上記コンプレッサの圧縮比の現在の値をセンサによって決定するステップ、
−上記コンプレッサのストールのリスクを、上記値ペアのテーブルと相関した流量および圧縮比の現在の値の関数として検出するステップ、ならびに、上記ストールのリスクが検出されると、
−上記規制バタフライ弁の開位置を上記ストール限界から離れるように設定するステップ。
好ましくは、上記ストールのリスクが検出されると、上記規制バタフライ弁の上記開位置は、コンプレッサを通る流量とコンプレッサの圧縮比の値ペアの関数として上記規制バタフライ弁の開き角度を提供する、事前に確立したマップによって制御される。
有利には、ストールのリスクが検出されない場合は、上記規制バタフライ弁は全開位置に保たれる。
一実施形態によれば、上記規制バタフライ弁の上記第2の動作モードでは、上記再循環弁は完全に閉じた位置に設定される。
別の実施形態によれば、上記規制バタフライ弁の上記第2の動作モードでは、上記再循環弁は部分的に開いた位置に設定される。
有利には、上記規制バタフライ弁の上記第1の動作モードでは、吸気循環路内へと再循環される燃焼ガスのレベルに関する標的値が提供され、上記規制バタフライ弁は、上記標的値に達するまで、再循環される燃焼ガスの上記流量が増えるように開位置に設定される。
好ましくは、上記規制バタフライ弁の上記第1の動作モードでは、上記再循環弁は全開位置に設定される。
本発明は、過給式内燃エンジンを制御するための装置であって、上記エンジンは、燃焼シリンダと、シリンダに接続されておりかつコンプレッサを備える吸気マニホールド内へと開口している、吸気循環路と、シリンダに接続されており、かつコンプレッサに回転結合されたタービンを備える、排気マニホールドの出口に開口している、排気循環路と、1つまたは複数の燃焼ガス後処理システムと、上記エンジンは少なくとも1つの燃焼ガス再循環路を備えており、上記少なくとも1つの再循環路は、後処理システムからの出口において始まり、コンプレッサの上流の吸気循環路内へと開口しており、上記再循環路内への燃焼ガスの流量を制御するための再循環弁を備え、このとき規制バタフライ弁は、コンプレッサへの入口上流かつ上記再循環路の出口の下流の吸気ダクト内に配置されており、上記装置は、エンジン負荷指標が閾値未満であると判定される燃焼ガスの再循環が必要なエンジン動作状態下で、上記規制バタフライ弁を、エンジン内へと再循環される燃焼ガスの流量が増えるように第1の動作モードに設定できる、制御モジュールを備え、上記装置は、エンジン負荷指標が上記閾値を超えている、燃焼ガスの再循環をほとんどまたは全く必要としないエンジン動作状態下で、上記制御モジュールは、上記コンプレッサの吸気口内へと供給されるガスにらせん状の乱流の動きをもたらすように上記規制バタフライ弁を第2の動作モードに設定でき、これにより上記コンプレッサの動作安定性を改善することを特徴とする、装置、に関する。
有利には、上記装置は、コンプレッサを通るガス流量およびコンプレッサの圧縮比である値ペア(Qstall、(P2/P1)stall)のテーブルをそれぞれ記憶するためのメモリであって、記憶される値ペアの組は、コンプレッサのストール限界を規定するコンプレッサの動作点に対応している、メモリと、コンプレッサを通る流量および上記コンプレッサの圧縮比の現在の値を決定することを可能にする、センサと、を備え、上記制御モジュールは、上記メモリおよび上記センサと協働し、上記コンプレッサのストールのリスクを、値ペアの上記テーブルと相関させたコンプレッサを通る流量および圧縮比の現在の値の関数として検出すること、ならびに、検出されると上記規制バタフライ弁の開位置を上記ストール限界から離れるように設定することができる。
本発明の更なる特徴および利点は、限定的ではなく単に情報として与えられた以下の説明を、添付の図面を参照して読むことによって、明らかになるであろう。
本発明の制御戦略の基礎となる、例示的なエンジン構造の図解である。 本発明に係る制御戦略を記載したフローチャートである。 許容できる動作領域の終わりを表すコンプレッサのフィールド(compressor field)における動作点に対応する、格納されているストール限界に対するコンプレッサの許容できる動作領域を説明する図である。
図1には、図示されている例では直線状である4つの燃焼シリンダ10、12、14、16を有するタイプの過給式内燃エンジン1が図示されている。
シリンダの上流において、内燃エンジン1は吸気循環路20を備えるが、これは大気から新しい空気を取り込むもので、エンジンブロックの4つのシリンダの各々に向けて空気を分配するように配置されている、空気分配器25または吸気マニホールド25内へと開口している。この吸気循環路20は、気流方向に、大気から取り込んだ新しい空気をろ過するエアフィルタ21と、エアフィルタ21がろ過した新しい空気を圧縮するコンプレッサ22と、この圧縮された新しい空気を冷却する空気冷却器23と、吸気マニホールド25内へと供給される新しい空気の流量の制御を可能にする吸気弁24と、を備える。吸気循環路20は、コンプレッサ22への入口における空気流量Qairを測定するために、エアフィルタ21の下流に流量計28を有する。
シリンダからの出口において、内燃エンジン1は、排気マニホールド31から延びる排気循環路30を有し、シリンダ内で既に燃焼されたガスはこの中へと供給され、燃焼ガスを大気へと排出するための排気弁34が装着された排気出口管33へと至る。排気循環路はまた、ガス流れ方向に、タービン32と、1つまたは複数の燃焼ガス後処理システム35と、を備える。
タービン32は排気マニホールド31から出る燃焼ガスの流れによって回転駆動され、伝動シャフトなどの機械的連結手段を介したコンプレッサ22の回転駆動を可能にする。
ここで、内燃エンジン1は、排気循環路30から吸気循環路20に至る、高圧燃焼ガス再循環路36も備える。この再循環路は一般に、「排気ガス再循環−高圧(Exhaust Gas Recirculation − High Pressure)」を表す、EGR−HPと呼ばれる。この循環路は排気循環路30において排気マニホールド31とタービン32との間で始まり、吸気弁24と空気分配器25との間で吸気循環路20内へと開口している。
EGR−HP循環路36により、再循環ガスまたはEGRガスとして知られる排気循環路30内を循環する燃焼ガスの一部を抽出してシリンダ内に再投入することが可能になり、これにより、エンジンからの汚染排出、特に窒素酸化物、煤煙、および炭化水素の粒子の排出が低減される。
このEGR−HP循環路36は、空気分配器25内へと供給される再循環される排気ガスまたはEGRガスの流量を規制するための、EGR−HP弁37を備える。
加えてまたは変形として、EGR−HP循環路は、「排気ガス再循環−低圧(Exhaust Gas Recirculation − Low Pressure)」を表すEGR−LP循環路と一般に呼ばれる、低圧の燃焼ガス再循環路38によって補完または置換される。このEGR−LP循環路38は、排気循環路内の燃焼ガス後処理システム35からの出口において始まり、エアフィルタ21とコンプレッサ22との間で吸気循環路20内へと開口している。このEGR−LP循環路38は、吸気循環路20内へと供給されるEGRガスの流量を規制するための、EGR−LP弁39を備え、EGRガスはここで新しい空気と混合される。新しい空気と再循環されたEGRガスとから形成された吸気ガスは次いで、コンプレッサ22によって圧縮され、次いで吸気マニホールド25内に導入される。後処理システム35から出るがEGR−LP循環路38を介して再循環されてコンプレッサ22の上流の吸気マニホールド内に投入されることのない、再循環されたガスは、排気弁34を含む排気出口管33内へと排出される。
また、コンプレッサ入口22の上流の吸気ダクト41内には規制バタフライ弁40が設けられている。より精確には、この規制バタフライ弁40は、EGRガスの入口の下流、または吸気循環路20におけるEGR−LP循環路38の出口の下流に置かれている。このことにより、コンプレッサ22への入口における吸気ガスの流量の制御が可能になる。このことは従来、窒素酸化物(NO)を減らす目的で、EGR−LP循環路38からエンジンに入るEGRガスの流量を増やすためだけに用いられている。この規制バタフライ弁40を介した吸気口の規制には、実際には、EGRガスの流量の増大を可能にする吸気ダクトにおける圧力の低減が反映されており、この弁の操作により、エンジンの汚染除去領域にわたってより高いEGR比を導入することが可能になる。
規制バタフライ弁40は、車両に搭載されたエンジン制御ユニット50によって制御される。エンジン制御ユニット50はバタフライ弁制御モジュールを構成しており、コンプレッサ22の上流の温度T1および圧力P1ならびに下流の温度T2および圧力P2をそれぞれ測定するための、センサ26、27と、エンジン吸気口における空気流量値Qairを供給する、エアフィルタ21の下流のエンジンの流量計28とに更に接続されて、これらのセンサが提供する測定値を受信するようになっている。
エンジン制御ユニット50は規制バタフライ弁40の制御戦略を実施する。この戦略は、規制バタフライ弁40が2つの動作モード、すなわち、規制バタフライ弁40の従来の使用に対応する第1の動作モードであって、高いEGRガス比が必要なときに規制バタフライ弁40を実質的に部分的なエンジン負荷で使用して、これにより、EGR−LP再循環弁39を全開にしている間に吸気口において圧力の低下を生じさせエンジン内へのEGRガス流量の増加を可能にする、第1の動作モードと、規制バタフライ弁40をコンプレッサのストール限界近くで使用して、これによりコンプレッサ22の入口内へと供給される吸気ガスのらせん状の乱流の動きをもたらしてコンプレッサ22のストール現象を排除する、本発明に係る第2の動作モードと、で動作することを可能にするように設計されている。実際に第2の動作モードでは、規制バタフライ弁40が中に配置される吸気ダクトの軸線に対して正確に方向付けされると、規制バタフライ弁40は、コンプレッサ22への入口において流体を事前回転させることのできるデフレクタとして機能する。この事前回転により速度差分(speed delta)が変化して、コンプレッサのインペラにおいて軸方向成分を補強することが可能になり、コンプレッサのインペラ内の流れの空力学的剥離が抑えられる。典型的には、規制バタフライ弁40はコンプレッサ入口から2Dから10Dの間の距離に配置され、ここでDは、規制バタフライ弁を中に収容している吸気ダクトの直径を示す。ストールの現象がこの結果排除され、このことにより、普通であればコンプレッサのストールによって制限されるであろうエンジン性能の改善が可能になる。規制バタフライ弁40の第2の動作モードでは、エンジンの汚染除去要求に応じて、EGR−LP再循環弁39は次いで完全に閉じられる(吸気口へのEGRガスの再循環はない)か、または僅かに開くことができる(吸気口へと再循環されるEGRガスの比が低い)。
制御の戦略について以下で図2を参照してより詳細に記載する。第1のステップE0は、エンジン動作状態が、上記したような第1の動作モードまたは第2の動作モード、言い換えれば、吸気口におけるEGR比を大きくするような規制バタフライ弁の使用、またはコンプレッサのストールを排除するような規制バタフライ弁の使用の、どちらでの規制バタフライ弁の使用を必要としているかを判定すること、から成る。
動作状態は、エンジンシャフトに適用されるトルクの関数として、エンジンシャフトの回転速度(エンジン回転数N)とエンジン負荷指標とに実質的にリンクさせることができ、これら2つのパラメータの組み合わせは、エンジンの動作点を規定する。制御戦略の基礎となるエンジン負荷指標は、例えばエンジンの平均実効圧力(MEP)によって規定され得る。
低いエンジン負荷で高いEGR比を使用する必要がある限りにおいて、MEPregulationとして知られる限界MEPに対応する閾値を定めることができ、これを超えると、規制バタフライ弁を使用した吸気の規制、すなわち、コンプレッサへの入口にあるまたはEGR−LP循環路からの出口にある吸気ダクトのレベルでの、EGR−LP循環路を通したEGRガスの強制的な導入が、それ以上行われなくなる。
この場合、エンジンのMEPがこの閾値MEPregulation未満と判定される場合、方法は、吸気口におけるEGRガス比τegrを大きくするために規制バタフライ弁40を使用する、第1の動作モードE10への切り替えを行う。この場合、EGR−LP循環路38の再循環弁39は開状態に設定され、EGR比標的値τegr_targetが確立され、ステップE11において以下の条件:
− τegr<τegr_target、および
− EGR−LP循環路の再循環弁が開状態である、
が検証済みである場合には、ステップE12において、EGR比の標的値に達するまでEGR比を大きくするように、規制バタフライ弁の開度が指示される。ステップE13において、規制バタフライ弁40の開度を制御することによってEGR比τegrの規制が実施され、これは、EGR比がEGR比標的値τegr_targetに達しない限りは継続される。これを行うために、開放命令に関する新しい値をEGR比とEGR比標的値の間の差の関数として決定する関数が定義される。この関数は例えば、最適な規制を保証することを目的とした、PID型規制システム(比例、積分、微分)を使用する。
しかしながら、ステップE0においてエンジンのMEP負荷が閾値MEPregulationよりも大きいと判定されるならば、この場合方法は、規制制御弁40が今度はコンプレッサ22のストール限界をシフトさせるために使用される、第2の動作モードE20への切り替えを行う。
最初に、ステップE21において、コンプレッサ22を通って循環する流体の流量およびコンプレッサ22の圧縮比である、値ペア(Qstall、(P2/P1)stall)のテーブルがそれぞれ記憶され、記憶される値ペアの組み合わせは、コンプレッサ22のストール限界を規定するその動作点に対応している。このストール限界は、図3に示す曲線C1上の点に対応しており、コンプレッサの動作に対する圧縮比P2/P1およびコンプレッサを通る流量Q(単位m/s)に関する許容できる値を表す、コンプレッサのフィールドに対するコンプレッサの安定動作領域の、終わりに対応している。曲線C1上の点はしたがって、テーブルに記憶されるコンプレッサの動作点(Qstall、(P2/P1)stall)の組に対応しており、コンプレッサのフィールドにおける許容できる機能領域を画定している。この目的は、コンプレッサのフィールドにおける限界ストール領域C1内へとまたは更にはこの領域を超えて、コンプレッサ動作点がシフトするのを回避すること、言い換えれば、図3に示すコンプレッサのフィールドにおいて動作点が過度に左寄りに存在するのを回避することである。
ステップE22において、コンプレッサの上流および下流の圧力および温度の測定用のセンサ26および27と、エンジンの流量計28とを使用して、コンプレッサ22の動作状態が測定される。各時点で、コンプレッサ22を通る流量Qが、エンジンの流量計28において測定された空気流量Qairから、およびEGR−LP循環路38からのEGRガスの流量から計算される。コンプレッサ22の上流および下流でそれぞれ測定された圧力P1およびP2により、圧縮比P2/P1の計算が可能になる。
コンプレッサ22を通る流量Qの値は、コンプレッサ22の上流および下流で測定された圧力P1、P2および温度T1、T2から推定することもでき、このためこの場合は流量計28を省略することができる。
コンプレッサのストールのリスクを検出するために、各時点で、センサが測定した値から取得された値ペア(Q、P2/P1)が、コンプレッサのストール限界を規定するコンプレッサ動作点(Qstall、(P2/P1)stall)の組を格納している、記憶されているテーブルと比較される。ストールのリスクは、取得される値ペア(Q、P2/P1)に対応するコンプレッサの動作点が、コンプレッサのフィールドにおいて過度に左寄りに存在するときに検出される。より精確には、コンプレッサを通る流量およびコンプレッサの圧縮比に関して取得される値ペア(Q、P2/P1)は、コンプレッサのストール限界C1を規定する値ペア(Qstall、(P2/P1)stall)のテーブルと相関しており、以下の条件のうちの一方または他方が検出されるようになっている:
Q<k.Qstall
(P2/P1)>k’(P2/P1)stall
この場合、コンプレッサを通る流量の取得値と、コンプレッサのストール限界C1を規定する値ペア(Qstall、(P2/P1)stall)のテーブルとの相互関連付けには、取得値と流量に関する基準値k.Qstallとの比較を用い、この基準値は、対応する圧縮比に関するテーブルに記憶される値Qstallを、ストール限界C1に対する安全マージンまたはストールマージンの設定を可能にするように係数kによって重み付けしたものに相当する。係数kは、係数kの値が達成すべきストールマージンに適合するように、好ましくは1を超えて1.1以内、更により好ましくは1.05から1.1の間の値の範囲内で選択される。
同じように、圧縮比の取得値とテーブル(Qstall、(P2/P1)stall)との相互関連付けには、取得値と圧縮比に関する基準値k’(P2/P1)stallとの比較を用い、この基準値は、対応する流量に関するテーブルに記憶される値(P2/P1)stallを、ストール限界C1に対する安全マージンの設定を可能にするように係数k’によって重み付けしたものに相当する。係数k’は、係数k’の値が達成すべきストールマージンに適合するように、好ましくは0.9を超えて1未満、例えば0.92から0.98の間にある値範囲内で選択される。
このようにして、コンプレッサのストール限界に達する前に、すなわち、コンプレッサの動作点がコンプレッサのストール限界領域内へとまたは更にはこの領域を超えてシフトする前に、コンプレッサの臨界動作点を検出することができる。
記憶されているストール限界に対するコンプレッサのフィールドにおけるコンプレッサの現在の動作点を考慮した、上記の2つの不等式の一方または他方の検証後に、ステップE22においてストールのリスクが検出されるとき、方法はステップE23に移り、コンプレッサ動作点がストール限界から離れるようシフトするように、規制バタフライ弁40の開度を設定する。
これを行うために、規制バタフライ弁の開度は、事前に確立したマップによって与えられる位置に設定され、このマップは、コンプレッサを通る流量およびコンプレッサの圧縮比の値ペアの関数として、規制バタフライ弁の開度に関する角度値を提供する。バタフライ弁の上記開位置は、コンプレッサを通る流量Qが再びk.Qstallよりも大きくなるよう、コンプレッサを通る速度差分の損失成分を改善するように定められる。
しかしながら、ステップE22においてストールのリスクが検出されないときは、規制バタフライ弁40はステップE24において全開位置に保持される。

Claims (10)

  1. 過給式内燃エンジンを制御するための方法であって、前記エンジンは、
    燃焼シリンダ(10〜16)と、
    前記シリンダに接続されておりかつコンプレッサ(22)を備える吸気マニホールド(25)内へと開口している、吸気循環路(20)と、
    前記シリンダに接続されており、かつ前記コンプレッサに回転結合されたタービン(32)を備える、排気マニホールド(31)の出口に開口している、排気循環路(30)と、
    1つまたは複数の燃焼ガス後処理システム(35)と、を備え、
    前記エンジンは少なくとも1つの燃焼ガス再循環路(38)を備えており、
    前記少なくとも1つの再循環路は、前記後処理システム(35)からの出口において始まり、前記コンプレッサ(22)の上流の前記吸気循環路内へと開口しており、前記再循環路(38)内へと再循環される燃焼ガスの流量を制御するための再循環弁(39)を備え、ここで規制バタフライ弁(40)が、前記コンプレッサ(22)への入口の上流かつ前記再循環路(38)の出口の下流の吸気ダクト(41)内に配置されており、
    前記方法は、エンジン負荷指標が閾値(MEPstall)未満であると判定される、燃焼ガスの再循環が必要なエンジン動作状態下で、前記規制バタフライ弁(40)を第1の動作モード(E10)に従って動作させて、前記エンジン内へと再循環される燃焼ガスの流量が増えるようにするタイプのものである方法において、
    エンジン負荷指標が前記閾値(MEPstall)を超えていると判定される、燃焼ガスの再循環をほとんどまたは全く必要としないエンジン動作状態下で、前記規制バタフライ弁(40)を第2の動作モード(E20)で動作させて前記コンプレッサ(22)の吸気口内へと供給されるガスにらせん状の乱流の動きをもたらして、これにより前記コンプレッサ(22)の動作安定性を改善することを特徴とする、方法。
  2. 前記規制バタフライ弁(40)の前記第2の動作モード(E20)は、以下のステップ:
    −前記コンプレッサを通るガス流量および前記コンプレッサの圧縮比である値ペア(Qstall、(P2/P1)stall)のテーブルをそれぞれ記憶するステップ(E21)であって、記憶される値ペアの組は前記コンプレッサのストール限界(C1)を規定する前記コンプレッサの動作点に対応している、記憶するステップ(E21)、
    −前記コンプレッサを通る流量および前記コンプレッサの圧縮比の現在の値をセンサ(26、27、28)によって決定するステップ(E22)、
    −前記コンプレッサのストールのリスクを、前記値ペアのテーブルと相関させた流量および圧縮比の前記現在の値の関数として検出するステップ(E22)、ならびに、前記ストールのリスクが検出されると、
    −前記規制バタフライ弁(40)の開位置を前記ストール限界から離れるように設定するステップ(E23)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ストールのリスクが検出されると、前記規制バタフライ弁(40)の前記開位置は、前記コンプレッサを通る流量と前記コンプレッサの圧縮比の前記値ペアの関数として前記規制バタフライ弁の開き角度を提供する、事前に確立したマップによって制御されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. ストールのリスクが検出されない場合は、前記規制バタフライ弁(40)は全開位置に保たれることを特徴とする、請求項2または3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記規制バタフライ弁(40)の前記第2の動作モード(E20)では、前記再循環弁(39)は完全に閉じた位置に設定されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記規制バタフライ弁(40)の前記第2の動作モード(E20)では、前記再循環弁(39)は、部分的に開いた位置に設定されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記規制バタフライ弁(40)の前記第1の動作モード(E10)では、前記吸気循環路内へと再循環される燃焼ガスのレベルに関する標的値が提供され(E11)、前記規制バタフライ弁(40)は、前記標的値に達するまで、再循環される燃焼ガスの前記流量が増えるように開位置に設定される(E12)ことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記規制バタフライ弁(40)の前記第1の動作モード(E10)では、前記再循環弁(39)は全開位置に設定されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
  9. 過給式内燃エンジンを制御するための装置であって、前記エンジンは、
    燃焼シリンダ(10〜16)と、
    前記シリンダに接続されておりかつコンプレッサ(22)を備える吸気マニホールド(25)内へと開口している、吸気循環路(20)と、
    前記シリンダに接続されており、かつ前記コンプレッサに回転結合されたタービン(32)を備える、排気マニホールド(31)の出口に開口している、排気循環路(30)と、
    1つまたは複数の燃焼ガス後処理システム(35)と、を備え、
    前記エンジンは少なくとも1つの燃焼ガス再循環路(38)を備えており、
    前記少なくとも1つの再循環路は、後処理システム(35)からの出口において始まり、コンプレッサ(22)の上流の吸気循環路内へと開口しており、前記再循環路(38)内への燃焼ガスの流量を制御するための再循環弁(39)を備え、ここで規制バタフライ弁(40)が、前記コンプレッサ(22)への入口の上流かつ前記再循環路(38)の出口の下流の吸気ダクト(41)内に配置されており、
    前記装置は、エンジン負荷指標が閾値(MEPstall)未満であると判定される、燃焼ガスの再循環が必要なエンジン動作状態下で、前記規制バタフライ弁(40)を、エンジン内へと再循環される燃焼ガスの流量が増えるように第1の動作モード(E10)に設定できる、制御モジュール(50)を備える装置において、エンジン負荷指標が前記閾値(MEPstall)を超えている、燃焼ガスの再循環をほとんどまたは全く必要としないエンジン動作状態下で、前記制御モジュールは、前記コンプレッサ(22)の吸気口内へと供給されるガスにらせん状の乱流の動きをもたらすように前記規制バタフライ弁(40)を第2の動作モード(E20)に設定でき、これにより前記コンプレッサ(22)の動作安定性を改善することを特徴とする、装置。
  10. 前記コンプレッサを通るガス流量および前記コンプレッサの圧縮比である値ペア(Qstall、(P2/P1)stall)のテーブルをそれぞれ記憶するためのメモリであって、記憶される値ペアの組は、前記コンプレッサのストール限界(C1)を規定する前記コンプレッサの動作点に対応している、メモリと、
    前記コンプレッサを通る流量および前記コンプレッサの圧縮比の現在の値を決定することを可能にする、センサ(26、27、28)と、を備え、
    前記制御モジュール(50)は、前記メモリおよび前記センサと協働し、前記コンプレッサ(22)のストールのリスクを、値ペア(Qstall、(P2/P1)stall)の前記テーブルと相関させた前記コンプレッサを通る流量および圧縮比の前記現在の値の関数として検出すること、ならびに、検出されると前記規制バタフライ弁(40)の開位置を前記ストール限界から離れるように設定することができることを特徴とする、
    請求項9に記載の装置。
JP2020500035A 2017-07-11 2018-07-10 過給式内燃エンジンを制御するための方法 Pending JP2020526700A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1756572 2017-07-11
FR1756572A FR3069022B1 (fr) 2017-07-11 2017-07-11 Procede de commande d'un moteur a combustion interne suralimente.
PCT/EP2018/068617 WO2019011894A1 (fr) 2017-07-11 2018-07-10 Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020526700A true JP2020526700A (ja) 2020-08-31

Family

ID=60515471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020500035A Pending JP2020526700A (ja) 2017-07-11 2018-07-10 過給式内燃エンジンを制御するための方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3652426B1 (ja)
JP (1) JP2020526700A (ja)
KR (1) KR102337334B1 (ja)
FR (1) FR3069022B1 (ja)
WO (1) WO2019011894A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004150319A (ja) * 2002-10-29 2004-05-27 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 圧縮着火式内燃機関
JP2006189049A (ja) * 2004-12-30 2006-07-20 Crf Soc Consortile Per Azioni ターボ過給された内燃機関エンジンを提供するために空気の流れに旋回運動を与えるためのデバイス
JP2010090806A (ja) * 2008-10-08 2010-04-22 Toyota Industries Corp 排気ガス再循環システム
JP2011202574A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Ihi Corp 過給機付エンジンのegr装置
JP2016089778A (ja) * 2014-11-07 2016-05-23 三菱自動車工業株式会社 エンジン制御装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101240940B1 (ko) 2006-12-12 2013-03-08 현대자동차주식회사 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절장치
FR2954407B1 (fr) * 2009-12-22 2018-11-23 Valeo Systemes De Controle Moteur Procede de commande d'un circuit egr d'un moteur de vehicule automobile, vanne pour la mise en oeuvre du procede et moteur avec la vanne.
DE102012209230A1 (de) * 2012-05-31 2013-12-05 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine mit einem Verdichter im Ansaugtrakt und einer Niederdruckabgasrückführung
DE102013003418A1 (de) * 2013-02-28 2014-08-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
EP3051099B1 (de) * 2015-02-02 2017-11-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Verdichter mit variabler anströmgeometrie
FR3034143B1 (fr) * 2015-03-27 2018-09-21 Valeo Systemes De Controle Moteur Dispositif comportant un circuit de recirculation de gaz d'echappement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004150319A (ja) * 2002-10-29 2004-05-27 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 圧縮着火式内燃機関
JP2006189049A (ja) * 2004-12-30 2006-07-20 Crf Soc Consortile Per Azioni ターボ過給された内燃機関エンジンを提供するために空気の流れに旋回運動を与えるためのデバイス
JP2010090806A (ja) * 2008-10-08 2010-04-22 Toyota Industries Corp 排気ガス再循環システム
JP2011202574A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Ihi Corp 過給機付エンジンのegr装置
JP2016089778A (ja) * 2014-11-07 2016-05-23 三菱自動車工業株式会社 エンジン制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR102337334B1 (ko) 2021-12-09
KR20200020948A (ko) 2020-02-26
FR3069022B1 (fr) 2021-05-21
EP3652426B1 (fr) 2021-11-03
EP3652426A1 (fr) 2020-05-20
FR3069022A1 (fr) 2019-01-18
WO2019011894A1 (fr) 2019-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7469691B2 (en) Exhaust gas recirculation cooler bypass
US7089738B1 (en) System for controlling turbocharger compressor surge
US9261051B2 (en) Methods and systems for boost control
US7260933B2 (en) Method for limiting a boost pressure
JP4492406B2 (ja) ディーゼルエンジンの吸排気装置
CN108474303B (zh) 用于估算穿过阀的再循环排出气体的流量的方法
JP4306703B2 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
US9828902B2 (en) Cooling control system for internal combustion engine
US10161337B2 (en) Control device for internal combustion engine
EP3636901A1 (en) Control system of egr electric valve
CN104632359A (zh) 用于控制涡轮增压内燃发动机中的排气泄压阀的方法
JP5649343B2 (ja) 内燃機関の吸気絞り弁制御方法
JP7093636B2 (ja) 過給圧制御方法及び過給圧制御装置
JP4007651B2 (ja) ディーゼルエンジン用egrガス温度制御システム
JP6323140B2 (ja) Egr制御装置
JP4542489B2 (ja) 内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置
JP2001519501A (ja) 燃焼エンジンを制御するための方法およびデバイス
JP7055700B2 (ja) エンジンの制御装置
US10815876B2 (en) Method for operating an internal combustion engine and the internal combustion engine
JP4186734B2 (ja) フィードバック制御装置
JP2020526700A (ja) 過給式内燃エンジンを制御するための方法
CN104632419A (zh) 根据载荷开关涡轮增压内燃机的排气阀阀门的方法和设备
JP6947118B2 (ja) 過給機
JP6458479B2 (ja) 排気還流制御装置
JP6453121B2 (ja) 可変容量型ターボチャージャーの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210412

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220531

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220831

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230110