JP5045510B2 - Control device for an internal combustion engine with a supercharger - Google Patents

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Description

本発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関し、特に過給機を過給作動用の高速回転状態にする時の潤滑油の供給を制御する装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine with a supercharger, and more particularly to a device that controls supply of lubricating oil when the supercharger is in a high-speed rotation state for supercharging operation.

過給機付き内燃機関では、加速要求に対する応答性を良くするため、過給機の回転状態を速やかに過給作動用の高速回転状態にする必要がある。   In an internal combustion engine with a supercharger, in order to improve the response to an acceleration request, it is necessary to quickly change the rotation state of the supercharger to a high speed rotation state for supercharging operation.

特許文献1は、エンジン回転数など運転状態に応じてセカンダリターボの過給作動のオン状態とオフ状態とが切り替えられるパラレルツインターボシステムを構成する内燃機関を開示する。この内燃機関では、セカンダリターボの過給作動がオフ状態の時にも、セカンダリターボは低速回転状態にされる。回転状態が維持されることにより、回転停止状態にしておく形態に比べて、セカンダリターボの過給作動をオフ状態からオン状態に切り替えて、高速回転状態にする時間を早くすることが可能になる。
実開平07−25241号公報
Patent Document 1 discloses an internal combustion engine that constitutes a parallel twin turbo system in which a secondary turbo supercharging operation is switched between an on state and an off state according to an operating state such as an engine speed. In this internal combustion engine, even when the supercharging operation of the secondary turbo is in the off state, the secondary turbo is in the low speed rotation state. By maintaining the rotation state, it is possible to speed up the time required for the high-speed rotation state by switching the supercharging operation of the secondary turbo from the off state to the on state, as compared to the mode in which the rotation is stopped. .
Japanese Utility Model Publication No. 07-25241

しかしながら、特許文献1のように、予備回転としてセカンダリターボを低速回転状態に維持したとしても、セカンダリターボの軸受けに介在する潤滑油の粘性抵抗に起因する回転抵抗により、セカンダリターボの回転状態を過給作動用の高速回転状態にまで上昇させる時間を十分に短縮することは出来ない。   However, as in Patent Document 1, even if the secondary turbo is maintained in a low-speed rotation state as a preliminary rotation, the rotation state of the secondary turbo is excessive due to the rotational resistance caused by the viscous resistance of the lubricating oil interposed in the bearing of the secondary turbo. It is not possible to sufficiently shorten the time for raising to the high speed rotation state for feeding operation.

したがって本発明の目的は、潤滑油の粘性抵抗を考慮して過給機を過給作動用の高速回転状態にする時間を短縮する装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus for shortening the time required for the supercharger to be in a high-speed rotation state for supercharging operation in consideration of the viscous resistance of the lubricating oil.

本発明に係る内燃機関の制御装置は、軸受けとしてボールベアリングを有する過給機と、ボールベアリングに潤滑油を供給する潤滑装置とを備え、過給機を過給作動用の高速回転状態にする時、潤滑装置はボールベアリングへの潤滑油の供給を停止または抑制する。   The control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a supercharger having a ball bearing as a bearing, and a lubrication device that supplies lubricating oil to the ball bearing, and sets the supercharger to a high-speed rotation state for supercharging operation. Sometimes, the lubrication device stops or suppresses the supply of lubricant to the ball bearing.

潤滑油供給を一時的に停止または抑制することにより、その間、潤滑油による粘性抵抗を減らし、過給機の回転抵抗を減らす。これにより、過給機が回転しやすくなり、過給機を高速回転状態にするための時間を短縮することが可能になる。なお、過給機は、ボールベアリングを使った軸受けがされているため、一時的に、潤滑油の供給が停止されたとしても、軸受けの信頼性が大きく低下することはない。   By temporarily stopping or suppressing the supply of the lubricating oil, the viscous resistance due to the lubricating oil is reduced during that time, and the rotational resistance of the supercharger is reduced. As a result, the supercharger is likely to rotate, and the time required for the supercharger to be in a high-speed rotation state can be shortened. In addition, since the supercharger is provided with a bearing using a ball bearing, the reliability of the bearing is not greatly reduced even if the supply of lubricating oil is temporarily stopped.

好ましくは、内燃機関は、プライマリターボと、運転状態によって過給作動のオン状態とオフ状態とが切り替えられるセカンダリターボとを有し、潤滑装置から潤滑油の供給が停止または抑制されるボールベアリングは、セカンダリターボの軸受けである。   Preferably, the internal combustion engine includes a primary turbo and a secondary turbo that is switched between an on state and an off state of a supercharging operation depending on an operating state, and a ball bearing that stops or suppresses the supply of lubricating oil from the lubricating device is The secondary turbo bearing.

シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える時など、セカンダリターボの過給作動をオフ状態からオン状態に切り替えて、高速回転状態にする際のセカンダリターボの回転抵抗を減らして回転しやすくし、高速回転状態にするための時間を短縮することが可能になる。これにより、セカンダリターボの過給作動をオン状態に切り替える際のトルク段差発生を抑制することも可能になる。   When switching from single turbo mode to twin turbo mode, the secondary turbo supercharging operation is switched from the off state to the on state, reducing the rotational resistance of the secondary turbo when turning to the high speed rotation state, making it easier to rotate and high speed rotation It becomes possible to shorten the time for setting the state. Thereby, it is also possible to suppress the occurrence of a torque step when the secondary turbo charging operation is switched to the ON state.

また、好ましくは、潤滑装置は、潤滑油の供給が停止または抑制された時点以降に開始される潤滑油供給制御期間が経過した後に、ボールベアリングへの潤滑油の供給の停止状態または抑制状態を解除する。   Further, preferably, the lubricating device is in a stopped state or a suppressed state of the supply of the lubricating oil to the ball bearing after a lubricating oil supply control period that starts after the time when the supply of the lubricating oil is stopped or suppressed is elapsed. To release.

潤滑油の供給を停止または抑制する期間(潤滑油供給制御期間)を設定し、経過時間との関係で潤滑油の供給の停止状態または抑制状態を解除する。これにより、別途過給機の回転数センサなど、停止状態または抑制状態の解除を判断するための状態監視手段を設けることなく、潤滑油供給制御を行うことが可能になる。   A period (lubricating oil supply control period) for stopping or suppressing the supply of the lubricating oil is set, and the stopped or suppressed state of the lubricating oil supply is canceled in relation to the elapsed time. Thereby, it becomes possible to perform the lubricating oil supply control without providing a state monitoring means for determining whether the stop state or the suppression state is released, such as a rotation speed sensor of the supercharger.

さらに好ましくは、潤滑油供給制御期間は、加速要求度合いと加速要求時点における内燃機関の運転状態の少なくとも一方とボールベアリングの軸受信頼性とに基づいて設定される。   More preferably, the lubricating oil supply control period is set based on at least one of the acceleration request level, the operation state of the internal combustion engine at the acceleration request time, and the bearing reliability of the ball bearing.

これにより、加速要求度合いなど対応して、最適な潤滑油供給制御期間を設定することが可能になる。   Accordingly, it is possible to set an optimal lubricating oil supply control period corresponding to the degree of acceleration request and the like.

また、好ましくは、潤滑装置は、過給機の回転数または出口圧力に基づいて、ボールベアリングへの潤滑油の供給の停止状態または抑制状態を解除する。   Preferably, the lubricating device releases the stopped state or the suppressed state of the supply of the lubricating oil to the ball bearing based on the rotational speed of the supercharger or the outlet pressure.

過給機の回転数、または過給機の出口圧力が、過給に必要な所定回転数または所定出口圧力に達したと判断された場合に、潤滑油の供給の停止状態または抑制状態が解除される。これにより、潤滑油の供給の停止後または抑制後の運転状態に応じて、停止状態または抑制状態の解除を行うことが可能になる。   When it is determined that the turbocharger speed or the outlet pressure of the turbocharger has reached the predetermined speed required for supercharging or the predetermined outlet pressure, the supply or stop state of the lubricant is released. Is done. As a result, the stop state or the suppression state can be canceled according to the operation state after the supply of the lubricant is stopped or after the suppression.

以上のように本発明によれば、潤滑油の粘性抵抗を考慮して過給機を過給作動用の高速回転状態にする時間を短縮する装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an apparatus that shortens the time required for the supercharger to be in a high-speed rotation state for supercharging operation in consideration of the viscous resistance of the lubricating oil.

以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。内燃機関1は、制御部5、プライマリターボ13、セカンダリターボ14、潤滑装置20、エンジン本体30、コンプレッサ入口側吸気通路51、コンプレッサ出口側吸気通路52、タービン入口側排気通路72、及びタービン出口側排気通路73を備える(図1参照)。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The internal combustion engine 1 includes a control unit 5, a primary turbo 13, a secondary turbo 14, a lubrication device 20, an engine body 30, a compressor inlet side intake passage 51, a compressor outlet side intake passage 52, a turbine inlet side exhaust passage 72, and a turbine outlet side. An exhaust passage 73 is provided (see FIG. 1).

制御部5は、CPU、制御プログラムを格納したROM、及び各種データを格納するRAM等を有し、各種センサからの信号が入力され、また、吸気切替弁19等に制御信号を出力して内燃機関1を含む車両の各部を制御する。制御部5は、特に、シングルターボモードからツインターボモードへの切り替え時に、セカンダリターボ14のオイル供給バルブ25やオイルドレンバルブ26の開閉制御を行う。   The control unit 5 includes a CPU, a ROM that stores a control program, and a RAM that stores various data. The control unit 5 receives signals from various sensors, and outputs control signals to the intake air switching valve 19 and the like to generate internal combustion. It controls each part of the vehicle including the engine 1. In particular, the control unit 5 performs opening / closing control of the oil supply valve 25 and the oil drain valve 26 of the secondary turbo 14 when switching from the single turbo mode to the twin turbo mode.

内燃機関1の運転中、エンジン本体30の各シリンダーの燃焼室には、コンプレッサ入口側吸気通路51、及びコンプレッサ出口側吸気通路52を介して、空気が吸入される(図1の細点線矢印参照)。インジェクタから噴射された燃料は、吸入された空気と共に混合気を形成する。制御部5からの点火信号に基づく点火プラグの点火によって、混合気は燃焼する。混合気の燃焼による爆発力に応じたピストンの往復運動により、クランクシャフト(不図示)が回転する。燃焼により発生した排気ガスは、タービン入口側排気通路72、及びタービン出口側排気通路73を介して排出される(図1の破線矢印参照)。   During the operation of the internal combustion engine 1, air is sucked into the combustion chamber of each cylinder of the engine body 30 via the compressor inlet side intake passage 51 and the compressor outlet side intake passage 52 (see the thin dotted arrow in FIG. 1). ). The fuel injected from the injector forms an air-fuel mixture with the sucked air. The air-fuel mixture is combusted by ignition of the spark plug based on the ignition signal from the control unit 5. A crankshaft (not shown) rotates by the reciprocating motion of the piston according to the explosive force caused by the combustion of the air-fuel mixture. The exhaust gas generated by the combustion is discharged through the turbine inlet side exhaust passage 72 and the turbine outlet side exhaust passage 73 (see the broken line arrow in FIG. 1).

潤滑装置20は、第1、第2オイル通路21、22、第1、第2リターン通路23、24、オイル供給バルブ25、及びオイルドレンバルブ26を有する。第1オイル通路21は、エンジン本体30に設けられたオイルパンからオイルポンプ(不図示)でくみ出した潤滑油をプライマリターボ13の軸受けに導く潤滑油通路であり、第2オイル通路22は、オイルパンからオイルポンプでくみ出した潤滑油をセカンダリターボ14の軸受けに導く潤滑油通路である。第1リターン通路23は、プライマリターボ13の軸受けを潤滑した潤滑油をエンジン本体30のオイルパンに戻す潤滑油通路であり、第2リターン通路24は、セカンダリターボ14の軸受けを潤滑した潤滑油をエンジン本体30のオイルパンに戻す潤滑油通路である。第2オイル通路22上に設けられたオイル供給バルブ25は、オイルパンからセカンダリターボ14の軸受けに供給される潤滑油の流量を調整するバルブであり、第2リターン通路24上に設けられたオイルドレンバルブ26は、セカンダリターボ14の軸受けからオイルパンに戻される潤滑油の流量を調整するバルブである。なお、潤滑装置20は、図示しない他の部位、例えばクランク軸などにも潤滑油を供給する。オイル供給バルブ25、及びオイルドレンバルブ26の開閉制御については後述する。   The lubricating device 20 includes first and second oil passages 21 and 22, first and second return passages 23 and 24, an oil supply valve 25, and an oil drain valve 26. The first oil passage 21 is a lubricating oil passage that guides the lubricating oil pumped out from an oil pan provided in the engine body 30 by an oil pump (not shown) to the bearing of the primary turbo 13. The second oil passage 22 This is a lubricating oil passage that guides the lubricating oil pumped out of the pan by the oil pump to the bearing of the secondary turbo 14. The first return passage 23 is a lubricating oil passage that returns the lubricating oil that has lubricated the bearing of the primary turbo 13 to the oil pan of the engine body 30, and the second return passage 24 is the lubricating oil that lubricated the bearing of the secondary turbo 14. This is a lubricating oil passage that returns to the oil pan of the engine body 30. The oil supply valve 25 provided on the second oil passage 22 is a valve for adjusting the flow rate of the lubricating oil supplied from the oil pan to the bearing of the secondary turbo 14, and the oil provided on the second return passage 24. The drain valve 26 is a valve that adjusts the flow rate of the lubricating oil returned from the bearing of the secondary turbo 14 to the oil pan. The lubricating device 20 supplies lubricating oil to other parts (not shown) such as a crankshaft. The opening / closing control of the oil supply valve 25 and the oil drain valve 26 will be described later.

次に、プライマリターボ13、及びセカンダリターボ14を中心に、内燃機関1の各部の構成を説明する。プライマリターボ13、及びセカンダリターボ14は、並列に接続され、プライマリターボ13が主ターボチャージャーの役割を果たし、セカンダリターボ14が副ターボチャージャーの役割を果たす。低吸入空気量域では、セカンダリターボ14が過給に使用されずプライマリターボ13が過給に使用されるシングルターボモードで運転が行われ、高吸入空気量域では、プライマリターボ13、及びセカンダリターボ14が過給に使用されるツインターボモードで運転が行われる。   Next, the configuration of each part of the internal combustion engine 1 will be described focusing on the primary turbo 13 and the secondary turbo 14. The primary turbo 13 and the secondary turbo 14 are connected in parallel, and the primary turbo 13 serves as a main turbocharger, and the secondary turbo 14 serves as a sub turbocharger. In the low intake air amount region, the operation is performed in the single turbo mode in which the secondary turbo 14 is not used for supercharging and the primary turbo 13 is used for supercharging. In the high intake air amount region, the primary turbo 13 and the secondary turbo are operated. 14 is operated in the twin turbo mode used for supercharging.

プライマリターボ13は、第1タービン13a、第1コンプレッサ13b、及び第1シャフト13cを有し、セカンダリターボ14は、第2タービン14a、第2コンプレッサ14b、及び第2シャフト14cを有する。第1シャフト13cの軸受けには、ボールベアリングまたはフルフロート式軸受けが使用され、第2シャフト14cの軸受けには、ボールベアリングが使用される。   The primary turbo 13 has a first turbine 13a, a first compressor 13b, and a first shaft 13c, and the secondary turbo 14 has a second turbine 14a, a second compressor 14b, and a second shaft 14c. A ball bearing or a full float type bearing is used for the bearing of the first shaft 13c, and a ball bearing is used for the bearing of the second shaft 14c.

第1、第2タービン13a、14aの入口側は、排気マニホールド(不図示)に連通するタービン入口側排気通路72と接続する。第1、第2タービン13a、14aの出口側は、排気ガス浄化触媒(不図示)に連通するタービン出口側排気通路73と接続する。   The inlet sides of the first and second turbines 13a and 14a are connected to a turbine inlet side exhaust passage 72 that communicates with an exhaust manifold (not shown). The outlet sides of the first and second turbines 13a, 14a are connected to a turbine outlet side exhaust passage 73 communicating with an exhaust gas purification catalyst (not shown).

第1、第2コンプレッサ13b、14bの入口側は、コンプレッサ入口側吸気通路51と接続する。コンプレッサ入口側吸気通路51には、エアクリーナ(不図示)などが設けられる。第1、第2コンプレッサ13b、14bの出口側は、吸気マニホールド(不図示)に連通するコンプレッサ出口側吸気通路52と接続する。コンプレッサ出口側吸気通路52には、インタークーラ(不図示)などが設けられる。   The inlet sides of the first and second compressors 13 b and 14 b are connected to the compressor inlet side intake passage 51. The compressor inlet side intake passage 51 is provided with an air cleaner (not shown). The outlet sides of the first and second compressors 13b and 14b are connected to a compressor outlet side intake passage 52 communicating with an intake manifold (not shown). The compressor outlet side intake passage 52 is provided with an intercooler (not shown).

ツインターボモードとシングルターボモードとの切り替え、すなわちセカンダリターボ14の過給作動のオン状態とオフ状態との切り替えを行うために、タービン入口側排気通路72の第2タービン14aの入口側に、第2タービン14aへの排気ガスの流れの遮断と開放との切り替えを行う排気切替弁31が設けられ、コンプレッサ出口側吸気通路52の第2コンプレッサ14bの出口側に、第2コンプレッサ14bからエンジン本体30への空気の流れの遮断と開放との切り替えを行う吸気切替弁19が設けられる。   In order to switch between the twin turbo mode and the single turbo mode, that is, to switch the supercharging operation of the secondary turbo 14 between the on state and the off state, the turbine inlet side exhaust passage 72 is provided with the second turbine 14a on the inlet side. 2 An exhaust gas switching valve 31 for switching between blocking and opening the flow of exhaust gas to the turbine 14a is provided, and the engine main body 30 is connected from the second compressor 14b to the outlet side of the second compressor 14b in the compressor outlet side intake passage 52. An intake switching valve 19 is provided for switching between blocking and opening of the air flow to the.

シングルターボモードからツインターボモードへの切り替えを円滑に行うため、コンプレッサ出口側吸気通路52上であって第2コンプレッサ14bの出口と吸気切替弁19との間と、コンプレッサ入口側吸気通路51とを連通する吸気バイパス通路53が設けられる。吸気バイパス通路53には、空気の流れの遮断と開放との切り替えを行う吸気バイパス弁17が設けられる。   In order to smoothly switch from the single turbo mode to the twin turbo mode, the compressor inlet side intake passage 51 is provided on the compressor outlet side intake passage 52 between the outlet of the second compressor 14b and the intake air switching valve 19, and the compressor inlet side intake passage 51. An intake bypass passage 53 that communicates is provided. The intake bypass passage 53 is provided with an intake bypass valve 17 that switches between blocking and opening the air flow.

シングルターボモードの場合には、吸気切替弁19、及び排気切替弁31の両方が閉弁するが、吸気バイパス弁17は開弁し、これにより、セカンダリターボ14は過給に使用されず、プライマリターボ13が作動して過給に使用される。ツインターボモードの場合には、吸気切替弁19、及び排気切替弁31の両方が開弁するが、吸気バイパス弁17は閉弁し、これによりプライマリターボ13、及びセカンダリターボ14が作動して過給に使用される。   In the single turbo mode, both the intake switching valve 19 and the exhaust switching valve 31 are closed, but the intake bypass valve 17 is opened, so that the secondary turbo 14 is not used for supercharging. The turbo 13 is activated and used for supercharging. In the twin turbo mode, both the intake switching valve 19 and the exhaust switching valve 31 are opened, but the intake bypass valve 17 is closed, whereby the primary turbo 13 and the secondary turbo 14 are operated and excessive. Used for paying.

プライマリターボ13の軸受け、及びセカンダリターボ14の軸受けへの潤滑油の供給は、内燃機関1の運転中行われる。但し、シングルターボモードからツインターボモードに切り替えられる時の潤滑油供給制御期間Δtは、すなわちツインターボモードに切り替えるために制御部5が排気切替弁31を開弁状態にする指示を行った時点から潤滑油供給制御期間Δtが経過するまでの間は、セカンダリターボ14の軸受けへの潤滑油の供給は停止される。潤滑油の供給の停止は、オイル供給バルブ25、及びオイルドレンバルブ26を閉弁状態にすることにより行われる。   Lubricating oil is supplied to the bearing of the primary turbo 13 and the bearing of the secondary turbo 14 while the internal combustion engine 1 is in operation. However, the lubricating oil supply control period Δt when the single turbo mode is switched to the twin turbo mode, that is, from the time when the control unit 5 gives an instruction to open the exhaust gas switching valve 31 in order to switch to the twin turbo mode. Until the lubricating oil supply control period Δt elapses, the supply of lubricating oil to the bearing of the secondary turbo 14 is stopped. The supply of the lubricating oil is stopped by closing the oil supply valve 25 and the oil drain valve 26.

シングルターボモードからツインターボモードに切り替えられる時、セカンダリターボ14は、低速回転状態から、過給を行うのに必要な高速回転状態にされる。かかる回転数上昇の際、セカンダリターボ14の軸受けへの潤滑油供給を停止することにより、セカンダリターボ14の軸受けに介在する潤滑油の粘性抵抗に起因する回転抵抗が、潤滑油供給が行われている場合に比べて少なくなる。そのため、セカンダリターボ14が回転しやすくなり、高速回転状態にするために必要な時間、すなわちセカンダリターボ14の回転数を過給に必要な所定回転数にまで上昇させるために必要な時間を短くすることが可能になり、シングルターボモードからツインターボモードへの切り替えにおける応答性を良くすることが可能になる(図2参照)。   When switching from the single turbo mode to the twin turbo mode, the secondary turbo 14 is changed from the low-speed rotation state to the high-speed rotation state necessary for supercharging. When the rotational speed increases, the supply of lubricating oil to the bearing of the secondary turbo 14 is stopped, so that the rotational resistance caused by the viscous resistance of the lubricating oil interposed in the bearing of the secondary turbo 14 is supplied to the lubricating oil. Less than if you are. Therefore, it becomes easy for the secondary turbo 14 to rotate, and the time necessary for setting the high-speed rotation state, that is, the time necessary for increasing the rotational speed of the secondary turbo 14 to a predetermined rotational speed necessary for supercharging is shortened. Therefore, it becomes possible to improve the responsiveness in switching from the single turbo mode to the twin turbo mode (see FIG. 2).

なお、潤滑油供給制御期間Δtは、セカンダリターボ14を高速回転状態にするために必要な時間であり、且つ第2シャフト14cの軸受けとして使用されるボールベアリングの軸受信頼性を考慮した値、すなわち潤滑油の供給を停止しても軸受信頼性を損ねない程度の時間以下の値が設定される。上述の条件であれば、内燃機関1の開発時などに予め、潤滑油供給制御期間Δtを設定することも可能であるが、潤滑油供給制御期間Δtは、加速要求度合いや、内燃機関1の加速要求時点における運転状態に基づいてさらに補正するのが望ましい。具体的には、加速要求度合いが大きく、すなわちアクセル開度が大きい場合は、アクセル開度が小さい場合に比べて、排気流量が多く、短い時間でセカンダリターボ14を高速回転状態に出来るため、潤滑油供給制御期間Δtが小さい値に設定される。また、加速要求時点における運転状態が、シングルターボモードとツインターボモードとの切り替え領域(ヒステリシス領域)における運転状態に近い場合には、排気流量が多く、短い時間でセカンダリターボ14を高速回転状態に出来るため、潤滑油供給時間Δtが小さい値に設定される。例えば、図3における加速開始時点の運転状態がa点に対応するエンジン回転数やトルクの場合よりも、b点に対応するエンジン回転数やトルクの場合の方が、潤滑油供給時間Δtが小さい値に設定される。このように、加速要求度合いなど対応して、最適な潤滑油供給制御期間Δtを設定することが可能になる。   The lubrication oil supply control period Δt is a time necessary for setting the secondary turbo 14 in a high-speed rotation state, and is a value considering the bearing reliability of a ball bearing used as a bearing of the second shaft 14c, that is, A value equal to or less than the time that does not impair the bearing reliability even if the supply of the lubricating oil is stopped is set. Under the above-described conditions, it is possible to set the lubricating oil supply control period Δt in advance at the time of development of the internal combustion engine 1 or the like. It is desirable to further correct based on the operating state at the time of requesting acceleration. Specifically, when the degree of acceleration demand is large, that is, the accelerator opening is large, the exhaust gas flow rate is larger than when the accelerator opening is small, and the secondary turbo 14 can be brought into a high-speed rotation state in a short time. The oil supply control period Δt is set to a small value. Further, when the operation state at the time of acceleration request is close to the operation state in the switching region (hysteresis region) between the single turbo mode and the twin turbo mode, the exhaust gas flow is large and the secondary turbo 14 is brought into a high speed rotation state in a short time. Therefore, the lubricating oil supply time Δt is set to a small value. For example, the lubricating oil supply time Δt is shorter in the case of the engine speed and torque corresponding to point b than in the case of the engine speed and torque corresponding to point a as shown in FIG. Set to a value. As described above, it is possible to set the optimum lubricating oil supply control period Δt corresponding to the degree of acceleration request and the like.

次に、制御部5によるオイル供給バルブ25、及びオイルドレンバルブ26の開閉制御手順を図4のフローチャートを用いて説明する。かかる開閉制御は内燃機関1がシングルターボモードでの運転中に行われる。なお、内燃機関1が運転を開始した時点、すなわち、かかる開閉制御を開始した時点では、オイル供給バルブ25、及びオイルドレンバルブ26はいずれも開弁状態にされる。開閉制御が開始されると、ステップS11で、シングルターボモードからツインターボモードに切り替えるため、排気切替弁31を閉弁状態から開弁状態に切り替える指示を制御部5が行ったか否かが判断される。シングルターボモードとツインターボモードとの切り替え判断は、エンジン回転数、燃料噴射量など内燃機関1の運転状態に基づいて行われる。   Next, the opening / closing control procedure of the oil supply valve 25 and the oil drain valve 26 by the control unit 5 will be described with reference to the flowchart of FIG. Such opening / closing control is performed while the internal combustion engine 1 is operating in the single turbo mode. Note that when the internal combustion engine 1 starts operation, that is, when the opening / closing control is started, both the oil supply valve 25 and the oil drain valve 26 are opened. When the opening / closing control is started, it is determined in step S11 whether or not the control unit 5 has issued an instruction to switch the exhaust switching valve 31 from the closed state to the opened state in order to switch from the single turbo mode to the twin turbo mode. The The switching determination between the single turbo mode and the twin turbo mode is made based on the operating state of the internal combustion engine 1 such as the engine speed and the fuel injection amount.

制御部5が排気切替弁31を閉弁状態から開弁状態に切り替える指示を行っていない場合は、ステップS11が繰り返される。すなわち、オイル供給バルブ25、及びオイルドレンバルブ26の開弁状態が維持される。従って、セカンダリターボ14の軸受けには潤滑油の供給が行われている状態が維持される。   If the control unit 5 has not issued an instruction to switch the exhaust gas switching valve 31 from the closed state to the open state, Step S11 is repeated. That is, the open state of the oil supply valve 25 and the oil drain valve 26 is maintained. Therefore, the state where the lubricating oil is supplied to the bearing of the secondary turbo 14 is maintained.

制御部5が排気切替弁31を閉弁状態から開弁状態に切り替える指示を行った場合は、ステップS12で、加速要求度合いや、内燃機関1の加速要求時点における運転状態に基づいて、潤滑油供給制御期間Δtが設定される。また、制御部5の制御により、オイル供給バルブ25、及びオイルドレンバルブ26が閉弁状態にされる。これにより、セカンダリターボ14の軸受けへの潤滑油の供給が停止される。また、閉弁状態にされた時点からの経過時間tの計測が開始される。ステップS13で、経過時間tが潤滑油供給制御期間Δt以上になったか否かが判断される。なっていない場合はステップS13が繰り返される。経過時間tが潤滑油供給制御期間Δt以上になった場合は、ステップ15で、オイル供給バルブ25、及びオイルドレンバルブ26が開弁状態にされ終了する。   When the control unit 5 gives an instruction to switch the exhaust gas switching valve 31 from the closed state to the open state, in step S12, based on the degree of acceleration request and the operating state at the time of the acceleration request of the internal combustion engine 1, the lubricating oil A supply control period Δt is set. Further, the oil supply valve 25 and the oil drain valve 26 are closed by the control of the control unit 5. Thereby, supply of the lubricating oil to the bearing of the secondary turbo 14 is stopped. Moreover, measurement of the elapsed time t from the time when the valve is closed is started. In step S13, it is determined whether the elapsed time t is equal to or longer than the lubricating oil supply control period Δt. If not, step S13 is repeated. If the elapsed time t is equal to or longer than the lubricating oil supply control period Δt, the oil supply valve 25 and the oil drain valve 26 are opened in step 15 and the process ends.

パラレルツインターボシステムを構成する内燃機関1では、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替える時、セカンダリターボ14の第2タービン14aにも排気ガスが流入するため、プライマリターボ13の第1タービン13aの入口に流入する排気ガスの流量が減少する。これにより、プライマリターボ13における過給圧が一時低下し、過給圧段差が生じる。過給圧段差は、トルク段差発生の原因になるため、出来るだけ早くセカンダリターボ14を高速回転状態にして過給圧を上げる必要がある。本実施形態では、シングルターボモードからツインターボモードに切り替える時に、セカンダリターボ14の軸受けへの潤滑油供給を一時的に停止させて、その間、潤滑油による粘性抵抗を減らし、セカンダリターボ14の回転抵抗を減らす。これにより、セカンダリターボ14が回転しやすくなり、セカンダリターボ14を高速回転状態にするための時間を短縮することが可能になり、トルク段差発生を抑制することが可能になる。   In the internal combustion engine 1 constituting the parallel twin turbo system, when the single turbo mode is switched to the twin turbo mode, the exhaust gas also flows into the second turbine 14a of the secondary turbo 14, and therefore the inlet of the first turbine 13a of the primary turbo 13 The flow rate of the exhaust gas flowing into the engine is reduced. Thereby, the supercharging pressure in the primary turbo 13 is temporarily reduced, and a supercharging pressure step is generated. Since the supercharging pressure step causes the generation of a torque step, it is necessary to raise the supercharging pressure by setting the secondary turbo 14 in the high speed rotation state as soon as possible. In the present embodiment, when switching from the single turbo mode to the twin turbo mode, the supply of lubricating oil to the bearing of the secondary turbo 14 is temporarily stopped, during which time the viscous resistance due to the lubricating oil is reduced, and the rotational resistance of the secondary turbo 14 is reduced. Reduce. As a result, the secondary turbo 14 is easily rotated, the time required for the secondary turbo 14 to be in a high-speed rotation state can be shortened, and the occurrence of a torque step can be suppressed.

なお、セカンダリターボ14の第2シャフト14cの軸受けには、ボールベアリングが使用されているため、潤滑油供給制御期間Δtに、潤滑油の供給が停止されたとしても、ボールベアリングにおけるボールの信頼性が大きく低下することはない。   In addition, since the ball bearing is used for the bearing of the second shaft 14c of the secondary turbo 14, even if the supply of the lubricating oil is stopped during the lubricating oil supply control period Δt, the reliability of the ball in the ball bearing Will not drop significantly.

また、潤滑油の供給を停止または抑制する期間(潤滑油供給制御期間Δt)を設定し、経過時間tとの関係で潤滑油の供給の停止状態が解除される。これにより、別途セカンダリターボ14の回転数を計測するセンサなど、停止状態の解除を判断するための状態監視手段を設けることなく、潤滑油供給制御を行うことが可能になる。   In addition, a period (lubricant supply control period Δt) for stopping or suppressing the supply of the lubricant is set, and the supply stop state of the lubricant is canceled in relation to the elapsed time t. Thereby, it becomes possible to perform the lubricant supply control without providing a state monitoring unit for determining the release of the stop state, such as a sensor for separately measuring the rotation speed of the secondary turbo 14.

また、トルク段差発生の抑制手段としては、セカンダリターボ14を高速回転状態にするまでの間、燃料噴射量を増加してトルクをほぼ一定に保つことが考えられるが、この場合、エミッションが悪化するおそれがある。しかしながら、本実施形態では、エミッション悪化の問題は生じない。   Further, as a means for suppressing the occurrence of a torque step, it is conceivable to keep the torque substantially constant by increasing the fuel injection amount until the secondary turbo 14 is in a high-speed rotation state, but in this case, the emission deteriorates. There is a fear. However, in this embodiment, the problem of emission deterioration does not occur.

また、本実施形態では、パラレルツインターボシステムを構成する内燃機関1におけるセカンダリターボ14の軸受けへの潤滑油の供給制御を行う形態を説明したが、内燃機関に1つだけ設けられたターボの軸受けへの潤滑油の供給制御を行う形態であってもよい。この場合は、加速要求があった時点以降に設定される供給停止時点から、該ターボの回転数を過給に必要な所定回転数にまで上昇させるために必要な時間(潤滑油供給制御期間Δt)が経過するまで、ターボ軸受けへの潤滑油の供給が停止される。   Further, in the present embodiment, the embodiment is described in which the supply control of the lubricating oil to the bearing of the secondary turbo 14 in the internal combustion engine 1 constituting the parallel twin turbo system is described. However, only one turbo bearing provided in the internal combustion engine is provided. The form which performs supply control of the lubricating oil to may be sufficient. In this case, the time required to increase the turbo rotation speed to a predetermined rotation speed required for supercharging from the supply stop time set after the acceleration request time (lubricant supply control period Δt ) Until the supply of lubricating oil to the turbo bearing is stopped.

また、セカンダリターボ14への潤滑油の供給の停止状態の解除を、供給停止後の経過時間に基づいて判断する形態を説明したが、セカンダリターボ14に別途設けられた回転数センサや、出口圧力センサからの情報に基づいて判断する形態であってもよい。この場合は、セカンダリターボ14の回転数、またはセカンダリターボ14の出口圧力が、過給に必要な所定回転数または所定出口圧力に達したと判断された場合に、潤滑油の供給の停止状態が解除される。これにより、潤滑油の供給の停止後または抑制後の運転状態に応じて、停止状態または抑制状態の解除を行うことが可能になる。   Moreover, although the form which determines cancellation | release of the stop state of supply of the lubricating oil to the secondary turbo 14 based on the elapsed time after supply stop was demonstrated, the rotation speed sensor separately provided in the secondary turbo 14, outlet pressure, etc. It may be a form that makes a determination based on information from the sensor. In this case, when it is determined that the rotational speed of the secondary turbo 14 or the outlet pressure of the secondary turbo 14 has reached a predetermined rotational speed or a predetermined outlet pressure necessary for supercharging, the supply state of the lubricating oil is stopped. Canceled. As a result, the stop state or the suppression state can be canceled according to the operation state after the supply of the lubricant is stopped or after the suppression.

また、シングルターボモードからツインターボモードへの切り替え時に、セカンダリターボ14の軸受けへの潤滑油の供給が停止される形態を説明したが、完全に停止せずに、潤滑油の供給を抑制する、すなわち供給量を減らす形態であってもよい。セカンダリターボ14の軸受けへ供給される潤滑油の量が減るため、潤滑油による粘性抵抗が減り、セカンダリターボ14の回転抵抗が減り、回転しやすい状態になる。   Further, the mode in which the supply of the lubricating oil to the bearing of the secondary turbo 14 is stopped when switching from the single turbo mode to the twin turbo mode has been described, but the supply of the lubricating oil is suppressed without stopping completely. That is, the supply amount may be reduced. Since the amount of the lubricating oil supplied to the bearing of the secondary turbo 14 is reduced, the viscous resistance due to the lubricating oil is reduced, the rotational resistance of the secondary turbo 14 is reduced, and it becomes easy to rotate.

本実施形態における内燃機関の構成図である。It is a block diagram of the internal combustion engine in this embodiment. シングルターボモードからツインターボモードに切り替えた時の、セカンダリターボの回転数の時間推移を示すグラフである。It is a graph which shows the time transition of the rotation speed of the secondary turbo when switching from the single turbo mode to the twin turbo mode. エンジン全負荷性能グラフである。It is an engine full load performance graph. 潤滑油の供給の停止制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the stop control procedure of supply of lubricating oil.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
5 制御部
13 プライマリターボ
14 セカンダリターボ
13a、14a 第1、第2タービン
13b、14b 第1、第2コンプレッサ
13c、14c 第1、第2シャフト
20 潤滑装置
21、22 第1、第2オイル通路
23、24 第1、第2リターン通路
25 オイル供給バルブ
26 オイルドレンバルブ
30 エンジン本体
51 コンプレッサ入口側吸気通路
52 コンプレッサ出口側吸気通路
53 吸気バイパス通路
72 タービン入口側排気通路
73 タービン出口側排気通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 5 Control part 13 Primary turbo 14 Secondary turbo 13a, 14a 1st, 2nd turbine 13b, 14b 1st, 2nd compressor 13c, 14c 1st, 2nd shaft 20 Lubricating device 21, 22 1st, 2nd Oil passages 23, 24 First and second return passages 25 Oil supply valve 26 Oil drain valve 30 Engine body 51 Compressor inlet side intake passage 52 Compressor outlet side intake passage 53 Intake bypass passage 72 Turbine inlet side exhaust passage 73 Turbine outlet side exhaust aisle

Claims (1)

軸受けとしてボールベアリングを有する過給機であって、プライマリターボ、及び内燃機関の運転状態によって過給作動のオン状態とオフ状態とが切り替えられるセカンダリターボを有する過給機と
前記ボールベアリングに潤滑油を供給するものであって、前記過給機を過給作動用の高速回転状態にする時に前記ボールベアリングへの潤滑油の供給を停止または抑制する潤滑装置と、を備え、
前記潤滑装置は、内燃機関の運転状態が前記セカンダリターボのオフ状態とオン状態との切り替え領域における運転状態に近い場合は離間している場合に比べ、前記セカンダリターボのボールベアリングへの潤滑油の供給を停止または抑制する期間である潤滑油供給制御期間を短くすることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
A turbocharger having a ball bearing as a bearing , the primary turbo, and a supercharger having a secondary turbo that can be switched between an on state and an off state of a supercharging operation according to an operation state of the internal combustion engine ;
A lubricating device that supplies lubricating oil to the ball bearing, and includes a lubricating device that stops or suppresses supply of the lubricating oil to the ball bearing when the supercharger is in a high-speed rotation state for supercharging operation. ,
The lubricating device, the inner case combustion engine operating state is close to the operating state in the switching area between the off and on states of the secondary turbo compared to if spaced, pre SL to the secondary turbo baud bearings A control device for an internal combustion engine with a supercharger, characterized in that a lubricant supply control period, which is a period for stopping or suppressing the supply of lubricant, is shortened.
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