JP4577104B2 - Variable turbocharger - Google Patents

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Description

本発明は、過給機付きエンジンにおける過給圧を内燃機関の低速域から高速域まで広く十分に確保する可変ターボチャージャに関する。   The present invention relates to a variable turbocharger that sufficiently and sufficiently secures a supercharging pressure in a turbocharged engine from a low speed range to a high speed range of an internal combustion engine.

可変ターボチャージャは、低速からの加速時において、タービンの回転数が上がるのに時間を要するため、加速性能が悪くなる。そこで、従来から、可変ターボチャージャの効率を内燃機関の低速域から高速域まで広く十分に確保する方法が知られている。例えば、特許文献1には、可変ターボチャージャの効率を、低速域から高速域まで広く十分に確保するために、コンプレッサをバイパスするバイパス通路を設け、バイパス通路内にはバイパス弁を設置し、このバイパス弁を、内燃機関のそれぞれ異なる回転域において開閉制御する技術が記載されている。   The variable turbocharger has a poor acceleration performance because it takes time to increase the rotational speed of the turbine when accelerating from a low speed. Therefore, conventionally, a method for sufficiently ensuring the efficiency of the variable turbocharger from the low speed range to the high speed range of the internal combustion engine is known. For example, in Patent Document 1, in order to ensure the efficiency of the variable turbocharger widely and sufficiently from the low speed range to the high speed range, a bypass passage that bypasses the compressor is provided, and a bypass valve is installed in the bypass passage. There is described a technique for controlling opening and closing of a bypass valve in different rotational ranges of an internal combustion engine.

特開2004−324522号公報JP 2004-324522 A

しかしながら、特許文献1に記載された可変ターボチャージャは、内燃機関の回転域を基にバイパス弁を開閉制御するものである。一方、コンプレッサの効率は、コンプレッサを通過する空気流量に左右される。特許文献1に記載された可変ターボチャージャは、コンプレッサを通過する空気流量を基にバイパス弁を開閉制御するものではないので、コンプレッサの効率は十分に良いとはいえない。   However, the variable turbocharger described in Patent Document 1 controls the opening and closing of the bypass valve based on the rotation range of the internal combustion engine. On the other hand, the efficiency of the compressor depends on the flow rate of air passing through the compressor. Since the variable turbocharger described in Patent Document 1 does not control opening and closing of the bypass valve based on the air flow rate passing through the compressor, it cannot be said that the efficiency of the compressor is sufficiently good.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、コンプレッサの効率を高め、より加速性能を向上させることが可能な可変ターボチャージャを提供する。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a variable turbocharger capable of improving the efficiency of a compressor and improving acceleration performance.

本発明の1つの観点では、可変ターボチャージャは、内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサと、前記内燃機関の排気通路に配置されたタービンと、前記コンプレッサと前記タービンとを連結するシャフトと、前記吸気通路において、前記コンプレッサの上流側と、前記コンプレッサの下流側とを結ぶバイパス通路と、前記バイパス通路に流れる空気流量を調節するバイパス弁と、前記タービンの回転数を基に、前記コンプレッサの効率を最大にするときの前記コンプレッサを通過する空気流量である最適空気流量を算出するコンプレッサ最適空気流量算出手段と、前記コンプレッサを通過する空気流量である通過空気流量を計測するコンプレッサ通過空気流量計測手段と、前記コンプレッサの上流側の圧力及び前記コンプレッサの下流側の圧力を計測する圧力計測手段と、前記コンプレッサの上流側の圧力、前記コンプレッサの下流側の圧力、前記最適空気流量、前記通過空気流量を基に、前記バイパス弁を調節するバイパス弁調節手段と、を備える。   In one aspect of the present invention, a variable turbocharger includes a compressor disposed in an intake passage of an internal combustion engine, a turbine disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine, a shaft connecting the compressor and the turbine, In the intake passage, based on the bypass passage connecting the upstream side of the compressor and the downstream side of the compressor, the bypass valve for adjusting the flow rate of air flowing through the bypass passage, and the rotational speed of the turbine, Compressor optimal air flow rate calculation means for calculating an optimal air flow rate that is an air flow rate passing through the compressor when maximizing efficiency, and compressor passing air flow rate measurement that measures a passing air flow rate that is an air flow rate passing through the compressor Means, pressure upstream of the compressor and under the compressor Pressure measuring means for measuring the pressure on the side, and bypass valve adjusting means for adjusting the bypass valve based on the pressure on the upstream side of the compressor, the pressure on the downstream side of the compressor, the optimal air flow rate, and the passing air flow rate And comprising.

上記の可変ターボチャージャは、コンプレッサと、タービンと、前記コンプレッサと前記タービンとを連結するシャフトと、を備える。前記コンプレッサは、内燃機関の吸気通路に配置され、前記タービンは、内燃機関の排気通路に配置される。また、前記吸気通路には、バイパス通路が備えられ、前記コンプレッサの上流側と、前記コンプレッサの下流側とを連結している。さらに、前記バイパス通路には、空気流量を調節するためのバイパス弁が備えられる。コンプレッサ最適空気流量算出手段は、前記タービンの回転数を基に、前記コンプレッサの効率を最大にするときの前記コンプレッサを通過する空気流量である最適空気流量を算出する。圧力計測手段は、前記コンプレッサの上流側の圧力及び前記コンプレッサの下流側の圧力を計測する。コンプレッサ通過空気流量計測手段は、前記コンプレッサを通過する空気流量である通過空気流量を計測する。バイパス弁調節手段は、前記コンプレッサの上流側の圧力、前記コンプレッサの下流側の圧力、前記最適空気流量、前記通過空気流量を基に、前記バイパス弁を調節する。このように、前記コンプレッサの上流側の圧力、前記コンプレッサの下流側の圧力、前記最適空気流量、前記通過空気流量を基に、前記バイパス弁の開度を調節して、バイパス通路に空気を流入させることで、コンプレッサを通過する空気流量を調節することができ、効率良くコンプレッサを駆動させることができる。   The variable turbocharger includes a compressor, a turbine, and a shaft that connects the compressor and the turbine. The compressor is disposed in an intake passage of the internal combustion engine, and the turbine is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine. Further, the intake passage is provided with a bypass passage, and connects the upstream side of the compressor and the downstream side of the compressor. Further, the bypass passage is provided with a bypass valve for adjusting the air flow rate. The compressor optimum air flow rate calculation means calculates an optimum air flow rate that is an air flow rate that passes through the compressor when the efficiency of the compressor is maximized, based on the rotational speed of the turbine. The pressure measuring means measures the pressure on the upstream side of the compressor and the pressure on the downstream side of the compressor. The compressor passing air flow rate measuring means measures a passing air flow rate that is an air flow rate passing through the compressor. The bypass valve adjusting means adjusts the bypass valve based on the pressure on the upstream side of the compressor, the pressure on the downstream side of the compressor, the optimum air flow rate, and the passing air flow rate. As described above, the opening of the bypass valve is adjusted based on the pressure upstream of the compressor, the pressure downstream of the compressor, the optimum air flow rate, and the passing air flow rate, and air flows into the bypass passage. As a result, the flow rate of air passing through the compressor can be adjusted, and the compressor can be driven efficiently.

上記の可変ターボチャージャの一態様では、前記バイパス弁調節手段は、前記通過空気流量が前記最適空気流量よりも大きく、かつ、前記コンプレッサの上流側の圧力が前記コンプレッサの下流側の圧力よりも大きい場合、または、前記通過空気流量が前記最適空気流量よりも小さく、かつ、前記コンプレッサの上流側の圧力が前記コンプレッサの下流側の圧力よりも小さい場合に、前記通過空気流量が前記最適空気流量になるまで、前記バイパス弁を調節する。これにより、前記通過空気流量を前記最適空気流量に合わせることができ、最大限にコンプレッサの効率を向上させることができる。   In one aspect of the above variable turbocharger, the bypass valve adjusting means is configured such that the passing air flow rate is larger than the optimum air flow rate, and the pressure on the upstream side of the compressor is larger than the pressure on the downstream side of the compressor. Or when the passing air flow rate is smaller than the optimum air flow rate and the pressure on the upstream side of the compressor is smaller than the pressure on the downstream side of the compressor, the passing air flow rate becomes the optimum air flow rate. The bypass valve is adjusted until Thereby, the said passage air flow rate can be match | combined with the said optimal air flow rate, and the efficiency of a compressor can be improved to the maximum.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(可変ターボチャージャの構成)
まず、本実施形態に係る可変ターボチャージャの構成について説明する。
(Configuration of variable turbocharger)
First, the configuration of the variable turbocharger according to the present embodiment will be described.

図1は、本実施形態に係る可変ターボチャージャ100を内燃機関に適用したときの概略構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration when a variable turbocharger 100 according to this embodiment is applied to an internal combustion engine.

可変ターボチャージャ100は、主に、内燃機関1に接続されている吸気通路2に備えられたコンプレッサ4と、内燃機関1に接続されている排気通路3に備えられたタービン7と、コンプレッサ4とタービン7を接続するシャフト8と、吸気通路2に設置されたバイパス通路5と、ECU(Engine Control Unit)10と、を備える。   The variable turbocharger 100 mainly includes a compressor 4 provided in an intake passage 2 connected to the internal combustion engine 1, a turbine 7 provided in an exhaust passage 3 connected to the internal combustion engine 1, and a compressor 4. A shaft 8 for connecting the turbine 7, a bypass passage 5 installed in the intake passage 2, and an ECU (Engine Control Unit) 10 are provided.

外部からの空気は、吸気回路2を通じて、内燃機関1の図示しない気筒に流入する。内燃機関1としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンが挙げられる。気筒内において燃焼により生成された排気ガスは、排気通路3に排出される。排気通路3に排出された排気ガスは、タービン7を回転させる。タービン7の回転トルクは、シャフト8を通じて、コンプレッサ4に伝達される。タービン7から伝達された回転トルクにより、コンプレッサ4は、回転し、吸気通路2に流入した空気を圧縮する。   Air from the outside flows into a cylinder (not shown) of the internal combustion engine 1 through the intake circuit 2. Examples of the internal combustion engine 1 include a gasoline engine and a diesel engine. Exhaust gas generated by combustion in the cylinder is discharged to the exhaust passage 3. The exhaust gas discharged into the exhaust passage 3 rotates the turbine 7. The rotational torque of the turbine 7 is transmitted to the compressor 4 through the shaft 8. Due to the rotational torque transmitted from the turbine 7, the compressor 4 rotates and compresses the air flowing into the intake passage 2.

吸気通路2には、コンプレッサ4の上流側と、コンプレッサ4の下流側を、直接連結するバイパス通路5が設置される。バイパス通路5に流入する空気は、コンプレッサ4を迂回(バイパス)することができる。バイパス通路5内には、バイパス通路5を流れる空気の量を調節するためのバイパス弁6が設置される。このバイパス弁6は、バイパス通路5の任意の場所に設置可能である。   A bypass passage 5 that directly connects the upstream side of the compressor 4 and the downstream side of the compressor 4 is installed in the intake passage 2. The air flowing into the bypass passage 5 can bypass (bypass) the compressor 4. A bypass valve 6 for adjusting the amount of air flowing through the bypass passage 5 is installed in the bypass passage 5. The bypass valve 6 can be installed at any location in the bypass passage 5.

また、吸気通路2において、コンプレッサ4の上流側には、コンプレッサ4を通過する空気流量を計測するエアフロメータ(AFM)11と、コンプレッサ4の上流側の空気の圧力P0を計測する圧力計12が設置される。コンプレッサ4の下流側には、コンプレッサ4の下流側の空気の圧力P3を計測する圧力計13が設置される。AFM11は、計測された空気流量を信号S1として、圧力計12は、計測された圧力P0を信号S2として、圧力計13は、計測された圧力P3を信号S3として、それぞれECU10に供給する。従って、AFM11は、コンプレッサ通過空気流量計測手段として機能し、圧力計12、13は、圧力計測手段として機能する。   Further, in the intake passage 2, on the upstream side of the compressor 4, there are an air flow meter (AFM) 11 that measures the flow rate of air passing through the compressor 4 and a pressure gauge 12 that measures the pressure P 0 of the air upstream of the compressor 4. Installed. On the downstream side of the compressor 4, a pressure gauge 13 for measuring the air pressure P <b> 3 on the downstream side of the compressor 4 is installed. The AFM 11 supplies the measured air flow rate as the signal S1, the pressure gauge 12 supplies the measured pressure P0 as the signal S2, and the pressure gauge 13 supplies the measured pressure P3 as the signal S3 to the ECU 10, respectively. Accordingly, the AFM 11 functions as a compressor passing air flow rate measuring unit, and the pressure gauges 12 and 13 function as a pressure measuring unit.

ECU10は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ECU10は、車両内の各種センサから供給される出力信号によって、車両内の制御を行う。本実施形態においては、ECU10は、AFM11から供給された信号S1、圧力計12から供給された信号S2、圧力計13から供給された信号S3を基にして、バイパス弁6を開閉するか否かを決定する。バイパス弁6を開く場合、ECU10は、バイパス弁6に信号S4を供給することにより、バイパス弁6を全閉から全開まで可変制御する。従って、ECU10は、バイパス弁調節手段として機能する。   The ECU 10 includes a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like (not shown). The ECU 10 controls the vehicle by output signals supplied from various sensors in the vehicle. In the present embodiment, the ECU 10 determines whether to open or close the bypass valve 6 based on the signal S1 supplied from the AFM 11, the signal S2 supplied from the pressure gauge 12, and the signal S3 supplied from the pressure gauge 13. To decide. When opening the bypass valve 6, the ECU 10 variably controls the bypass valve 6 from fully closed to fully opened by supplying the signal S <b> 4 to the bypass valve 6. Therefore, the ECU 10 functions as a bypass valve adjusting unit.

図2は、一般的な可変ターボチャージャにおけるコンプレッサを通過する空気流量と、コンプレッサの効率の関係を示すグラフであり、横軸にコンプレッサを通過する空気流量をとり、縦軸にコンプレッサの効率をとっている。図2には、複数の凸型のグラフが示されている。一つ一つの凸型のグラフ(図2でいうと、例えばグラフ31)は、それぞれ同一のタービンの回転数における、コンプレッサを通過する空気流量と、コンプレッサの効率の関係を示している。同一のタービンの回転数で見ると、黒点(図2でいうと、例えば点32)で示すある所定の空気流量のときに、コンプレッサの効率が最大となることが分かる。また、図2に示すように、タービンの回転数が上がるにつれて、全体的にコンプレッサの効率は高くなることが分かる。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the flow rate of air passing through the compressor and the efficiency of the compressor in a general variable turbocharger. The horizontal axis represents the air flow rate passing through the compressor, and the vertical axis represents the compressor efficiency. ing. FIG. 2 shows a plurality of convex graphs. Each convex graph (for example, graph 31 in FIG. 2) shows the relationship between the flow rate of air passing through the compressor and the efficiency of the compressor at the same turbine speed. From the viewpoint of the rotation speed of the same turbine, it can be seen that the efficiency of the compressor is maximized at a predetermined air flow rate indicated by a black dot (for example, point 32 in FIG. 2). Further, as shown in FIG. 2, it can be seen that the efficiency of the compressor increases overall as the rotational speed of the turbine increases.

図3は、タービンの回転数と、図2の黒点に対応するコンプレッサを通過する空気流量の関係を示すグラフである。図3は、タービンの回転数に対し、コンプレッサの効率が最大になるときのコンプレッサを通過する空気流量(以下、単に「最適空気流量」と称す)を示しており、横軸にタービンの回転数をとり、縦軸に最適空気流量をとっている。図3のグラフ41が示すように、タービンの回転数が低いときには、最適空気流量は小さく、タービンの回転数が高いときには、最適空気流量は大きい。図3のグラフ41を用いて、タービンの回転数より最適空気流量を求め、コンプレッサを通過する空気流量を、求められた最適空気流量に近づけることができれば、より効率よくコンプレッサを駆動させることができる。さらに、コンプレッサを通過する空気流量を、最適空気流量に合わせることができれば、最大効率でコンプレッサを駆動させることができる。このように、コンプレッサを通過する空気流量を調節することにより、可変ターボチャージャの加速性能を向上させることができる。ECU10は、タービン7の回転数より、図3のグラフ41を用いて、最適空気流量を算出する。従って、ECU10は、コンプレッサ最適空気流量算出手段としても機能する。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the turbine and the flow rate of air passing through the compressor corresponding to the black spot in FIG. FIG. 3 shows the air flow rate (hereinafter simply referred to as “optimum air flow rate”) passing through the compressor when the efficiency of the compressor is maximum with respect to the turbine rotation speed, and the horizontal axis represents the turbine rotation speed. And the vertical axis represents the optimum air flow rate. As shown in the graph 41 of FIG. 3, the optimum air flow rate is small when the turbine speed is low, and the optimum air flow rate is large when the turbine speed is high. If the optimum air flow rate is obtained from the rotational speed of the turbine using the graph 41 of FIG. 3 and the air flow rate passing through the compressor can be brought close to the obtained optimum air flow rate, the compressor can be driven more efficiently. . Furthermore, if the air flow rate passing through the compressor can be matched with the optimum air flow rate, the compressor can be driven with maximum efficiency. Thus, the acceleration performance of the variable turbocharger can be improved by adjusting the flow rate of air passing through the compressor. The ECU 10 calculates the optimum air flow rate using the graph 41 of FIG. Therefore, the ECU 10 also functions as a compressor optimum air flow rate calculation unit.

ECU10は、最適空気流量を算出した後、コンプレッサ4を通過する空気流量を、バイパス弁6の開度を調節することで、求められた最適空気流量に合わせる。具体的には、ECU10は、信号S4をバイパス弁6に供給して、バイパス弁6の開度を調節することで、バイパス通路5に空気を流入させ、コンプレッサ4を通過する空気流量を最適空気流量に調節する。これにより、最大効率でコンプレッサ4を駆動させることができる。   After calculating the optimal air flow rate, the ECU 10 adjusts the air flow rate passing through the compressor 4 to the calculated optimal air flow rate by adjusting the opening degree of the bypass valve 6. Specifically, the ECU 10 supplies the signal S4 to the bypass valve 6 and adjusts the opening degree of the bypass valve 6 so that air flows into the bypass passage 5 and the air flow rate passing through the compressor 4 is set to the optimum air flow. Adjust to flow rate. Thereby, the compressor 4 can be driven with the maximum efficiency.

(バイパス弁制御処理)
次に、本実施形態に係る可変ターボチャージャ100におけるバイパス弁制御処理について、図4のフローチャートを用いて、具体的に述べる。まず、ECU10は、タービン7の回転数を計測する(ステップS11)。タービン7の回転数を計測する方法としては、例えば、タービン7の羽の先に磁石を取り付け、タービン7の磁場の周期変化を、図示しないセンサ等を用いて計測することにより求めることができる。
(Bypass valve control processing)
Next, the bypass valve control process in the variable turbocharger 100 according to the present embodiment will be specifically described with reference to the flowchart of FIG. First, the ECU 10 measures the rotational speed of the turbine 7 (step S11). As a method for measuring the rotational speed of the turbine 7, for example, a magnet is attached to the tip of the blade of the turbine 7, and the periodic change of the magnetic field of the turbine 7 can be obtained by using a sensor or the like (not shown).

ECU10は、計測されたタービン7の回転数を基に、先に述べた図3のグラフ41の関係を用いて、最適空気流量を算出した後(ステップS12)、AFM11より供給された信号S1を基にして、コンプレッサ4を通過する空気流量を計測する(ステップS13)。さらに、ECU10は、コンプレッサ4を通過する空気流量を算出された最適空気流量に合わせるため、バイパス弁6の調整を行う(ステップS14)。   The ECU 10 calculates the optimum air flow rate using the relationship of the graph 41 of FIG. 3 described above based on the measured rotation speed of the turbine 7 (step S12), and then obtains the signal S1 supplied from the AFM 11 as a result. Based on this, the flow rate of air passing through the compressor 4 is measured (step S13). Further, the ECU 10 adjusts the bypass valve 6 in order to match the air flow rate passing through the compressor 4 with the calculated optimum air flow rate (step S14).

次に、ステップS14におけるバイパス弁の調整方法について、図5を参照して、具体的に述べる。図5は、流量条件及び圧力条件と、バイパス弁動作の関係を示す図表である。ここで、流量条件とは、コンプレッサ4を通過する空気流量と、最適空気流量の大小関係の条件を示し、圧力条件とは、コンプレッサ4の上流側の圧力P0の大きさと下流側の圧力P3の大小関係の条件を示す。図5では、バイパス弁動作について、バイパス弁が開くとき(中間開度時も含む)を「開」で示し、バイパス弁が完全に閉じるときを「閉」で示す。バイパス弁動作は、流量条件及び圧力条件の2つの条件により決定される。   Next, the adjustment method of the bypass valve in step S14 will be specifically described with reference to FIG. FIG. 5 is a chart showing the relationship between the flow rate condition, the pressure condition, and the bypass valve operation. Here, the flow rate condition indicates a condition of the magnitude relationship between the air flow rate passing through the compressor 4 and the optimum air flow rate, and the pressure condition indicates the magnitude of the pressure P0 on the upstream side of the compressor 4 and the pressure P3 on the downstream side. Indicates the size relationship. In FIG. 5, regarding the bypass valve operation, when the bypass valve is opened (including the intermediate opening degree) is indicated by “open”, and when the bypass valve is completely closed is indicated by “closed”. The bypass valve operation is determined by two conditions, a flow rate condition and a pressure condition.

測定されたコンプレッサ4を通過する空気流量が最適空気流量よりも大きい場合には、コンプレッサ4を通過する空気流量を減らして、最適空気流量に近づける必要がある。そこで、コンプレッサ4の上流側の圧力P0の大きさと下流側の圧力P3を比較し、圧力P0の方が大きい場合には、バイパス弁6の開度を調節して、バイパス通路5にも空気を流す。このとき、空気の流れる方向は、図1に示す矢印A1の方向となるので、コンプレッサ4に流れる空気流量を減らすことができる。これにより、コンプレッサ4に流れる空気流量を、最適空気流量に近づけることができる。ECU10は、コンプレッサ4に流れる空気流量が最適空気流量と同じ大きさになるまで、バイパス弁6の開度を調節する。   When the measured air flow rate through the compressor 4 is larger than the optimum air flow rate, it is necessary to reduce the air flow rate through the compressor 4 to approach the optimum air flow rate. Therefore, the magnitude of the pressure P0 on the upstream side of the compressor 4 is compared with the pressure P3 on the downstream side. If the pressure P0 is larger, the opening degree of the bypass valve 6 is adjusted so that air is also supplied to the bypass passage 5. Shed. At this time, the air flow direction is the direction of the arrow A1 shown in FIG. Thereby, the air flow rate which flows into the compressor 4 can be brought close to the optimal air flow rate. The ECU 10 adjusts the opening degree of the bypass valve 6 until the air flow rate flowing through the compressor 4 becomes the same as the optimum air flow rate.

一方、圧力P0の方が圧力P3よりも小さい場合には、バイパス弁6を開くと、図1に示す矢印A2の方向に空気が流れ、コンプレッサ4を通過する空気流量は増えてしまう。そこで、圧力P0の方が小さい場合には、バイパス弁6を完全に閉じておく。実際には、この状態のときには、圧力P0と圧力P3の圧力差によって、コンプレッサ4を通過する空気流量は、既に最適空気流量とほぼ同じ大きさとなっている。   On the other hand, when the pressure P0 is smaller than the pressure P3, when the bypass valve 6 is opened, air flows in the direction of the arrow A2 shown in FIG. 1, and the flow rate of air passing through the compressor 4 increases. Therefore, when the pressure P0 is smaller, the bypass valve 6 is completely closed. Actually, in this state, due to the pressure difference between the pressures P0 and P3, the air flow rate passing through the compressor 4 is already almost the same as the optimum air flow rate.

測定されたコンプレッサ4を通過する空気流量が最適空気流量よりも小さい場合には、コンプレッサ4を通過する空気流量を増やして、最適空気流量に近づける必要がある。そこで、コンプレッサ4の上流側の圧力P0の大きさと下流側の圧力P3を比較し、圧力P3の方が大きい場合には、バイパス弁6の開度を調節して、バイパス通路5にも空気を流す。このとき、空気の流れる方向は、図1に示す矢印A2の方向となるので、コンプレッサ4を通過する空気流量を増やすことができる。これにより、コンプレッサ4に流れる空気流量を、最適空気流量に近づけることができる。ECU10は、コンプレッサ4に流れる空気流量が最適空気流量と同じ大きさになるまで、バイパス弁6の開度を調節する。   When the measured air flow rate through the compressor 4 is smaller than the optimum air flow rate, it is necessary to increase the air flow rate through the compressor 4 to approach the optimum air flow rate. Therefore, the magnitude of the pressure P0 on the upstream side of the compressor 4 is compared with the pressure P3 on the downstream side. If the pressure P3 is larger, the opening degree of the bypass valve 6 is adjusted to allow air to flow into the bypass passage 5 as well. Shed. At this time, the air flow direction is the direction of the arrow A2 shown in FIG. 1, so that the flow rate of air passing through the compressor 4 can be increased. Thereby, the air flow rate which flows into the compressor 4 can be brought close to the optimal air flow rate. The ECU 10 adjusts the opening degree of the bypass valve 6 until the air flow rate flowing through the compressor 4 becomes the same as the optimum air flow rate.

一方、圧力P3の方が圧力P0よりも小さい場合には、バイパス弁6を開くと、図1に示す矢印A1の方向に空気が流れ、コンプレッサ4を通過する空気流量は減ってしまう。そこで、圧力P3の方が小さい場合には、バイパス弁6を完全に閉じておく。実際には、この状態のときには、圧力P0と圧力P3の圧力差によって、コンプレッサ4を通過する空気流量は、既に最適空気流量とほぼ同じ大きさとなっている。   On the other hand, when the pressure P3 is smaller than the pressure P0, when the bypass valve 6 is opened, air flows in the direction of the arrow A1 shown in FIG. 1, and the flow rate of air passing through the compressor 4 decreases. Therefore, when the pressure P3 is smaller, the bypass valve 6 is completely closed. Actually, in this state, due to the pressure difference between the pressures P0 and P3, the air flow rate passing through the compressor 4 is already almost the same as the optimum air flow rate.

以上で述べたようにバイパス弁6を開閉制御することで、コンプレッサ4を通過する空気流量を最適空気流量に合わせることができ、コンプレッサ4の効率を最大限に高めることができる。   By controlling the opening and closing of the bypass valve 6 as described above, the air flow rate passing through the compressor 4 can be matched with the optimum air flow rate, and the efficiency of the compressor 4 can be maximized.

本実施形態に係る可変ターボチャージャの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the variable turbocharger which concerns on this embodiment. コンプレッサを通過する空気流量とコンプレッサの効率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the air flow rate which passes a compressor, and the efficiency of a compressor. タービンの回転数と最適空気流量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation speed of a turbine, and the optimal air flow rate. 本実施形態に係るバイパス弁制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of a bypass valve control process according to the present embodiment. 流量条件及び圧力条件と、バイパス弁動作の関係を示す図表である。It is a graph which shows the relationship between flow volume conditions and pressure conditions, and bypass valve operation | movement.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 吸気通路
3 排気通路
4 コンプレッサ
7 タービン
8 シャフト
5 バイパス通路
6 バイパス弁
10 ECU
100 可変ターボチャージャ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Intake passage 3 Exhaust passage 4 Compressor 7 Turbine 8 Shaft 5 Bypass passage 6 Bypass valve 10 ECU
100 variable turbocharger

Claims (2)

内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサと、
前記内燃機関の排気通路に配置されたタービンと、
前記コンプレッサと前記タービンとを連結するシャフトと、
前記吸気通路において、前記コンプレッサの上流側と、前記コンプレッサの下流側とを連結しているバイパス通路と、
前記バイパス通路を流れる空気流量を調節するバイパス弁と、
前記タービンの回転数を基に、前記コンプレッサの効率を最大にするときの前記コンプレッサを通過する空気流量である最適空気流量を算出するコンプレッサ最適空気流量算出手段と、
前記コンプレッサを通過する空気流量である通過空気流量を計測するコンプレッサ通過空気流量計測手段と、
前記コンプレッサの上流側の圧力及び前記コンプレッサの下流側の圧力を計測する圧力計測手段と、
前記コンプレッサの上流側の圧力、前記コンプレッサの下流側の圧力、前記最適空気流量、前記通過空気流量を基に、前記バイパス弁を調節するバイパス弁調節手段と、を備えることを特徴とする可変ターボチャージャ。
A compressor disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
A turbine disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A shaft connecting the compressor and the turbine;
A bypass passage connecting the upstream side of the compressor and the downstream side of the compressor in the intake passage;
A bypass valve for adjusting the flow rate of air flowing through the bypass passage;
A compressor optimum air flow rate calculation means for calculating an optimum air flow rate that is an air flow rate passing through the compressor when maximizing the efficiency of the compressor based on the rotational speed of the turbine;
A compressor passing air flow rate measuring means for measuring a passing air flow rate which is an air flow rate passing through the compressor;
Pressure measuring means for measuring the pressure on the upstream side of the compressor and the pressure on the downstream side of the compressor;
A variable turbo comprising: a bypass valve adjusting means for adjusting the bypass valve based on a pressure upstream of the compressor, a pressure downstream of the compressor, the optimum air flow rate, and the passing air flow rate. Charger.
前記バイパス弁調節手段は、前記通過空気流量が前記最適空気流量よりも大きく、かつ、前記コンプレッサの上流側の圧力が前記コンプレッサの下流側の圧力よりも大きい場合、または、前記通過空気流量が前記最適空気流量よりも小さく、かつ、前記コンプレッサの上流側の圧力が前記コンプレッサの下流側の圧力よりも小さい場合に、前記通過空気流量が前記最適空気流量になるまで、前記バイパス弁を調節することを特徴とする請求項1に記載の可変ターボチャージャ。   The bypass valve adjusting means is configured such that when the passing air flow rate is larger than the optimum air flow rate and the pressure on the upstream side of the compressor is larger than the pressure on the downstream side of the compressor, or the passing air flow rate is Adjusting the bypass valve until the passing air flow rate becomes the optimum air flow rate when the pressure is smaller than the optimum air flow rate and the pressure on the upstream side of the compressor is smaller than the pressure on the downstream side of the compressor; The variable turbocharger according to claim 1.
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