JPH04311623A - Internal combustion engine with supercharger - Google Patents

Internal combustion engine with supercharger

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Publication number
JPH04311623A
JPH04311623A JP7795791A JP7795791A JPH04311623A JP H04311623 A JPH04311623 A JP H04311623A JP 7795791 A JP7795791 A JP 7795791A JP 7795791 A JP7795791 A JP 7795791A JP H04311623 A JPH04311623 A JP H04311623A
Authority
JP
Japan
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supercharger
throttle valve
intake
engine
intercooler
Prior art date
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Pending
Application number
JP7795791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironori Okamizu
岡水 宏則
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH04311623A publication Critical patent/JPH04311623A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide an internal combustion engine with a supercharger capable of increasing an intake cooling effect more than conventional ones. CONSTITUTION:A supercharger 5, intercooler 7 and throttle valve 9 are provided in an intake path 2 from the upstream side in the mentioned order and constituted such that when an engine load exceeds a predetermined value the opening of the throttle valve 9 is reduced and supercharger discharge pressure is increased by a bypass controlling valve 17 while intake is throttled.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は自動車用エンジン等に用
いる過給機付内燃機関に関し、詳細には過給時の機関吸
気を効率的に冷却することのできる手段を備えた過給機
付内燃機関に関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a supercharged internal combustion engine used in an automobile engine, etc., and more particularly to a supercharged internal combustion engine equipped with a means for efficiently cooling engine intake air during supercharging. Concerning internal combustion engines.

【0002】0002

【従来の技術】吸気系の過給機下流側にインタークーラ
を設けて吸気冷却を行うようにしたエンジンが公知であ
る。過給機で圧縮されて高温になった空気をインターク
ーラで冷却することによりエンジンの吸気充填効率の向
上と高負荷時のノッキング防止等の効果を得ることがで
きる。この種のエンジンの例としては特開昭60−17
8928号公報に開示されたものがある。同公報のエン
ジンは、吸気通路に、エンジンから電磁クラッチを介し
て駆動される機械式過給機と、該過給機下流側にインタ
ークーラとスロットル弁を設け、過給機上流側の吸気通
路とインタークーラ出口側吸気通路をバイパス通路で接
続して構成されている。このエンジンでは高負荷時はク
ラッチをONにして過給機を作動させ、過給空気をイン
タークーラで冷却してエンジンに供給するとともに、エ
ンジン低負荷時にはクラッチをOFF にして過給機を
停止させ、バイパス通路から過給機とインタークーラを
通さずにエンジンに空気を供給するようにしている。こ
れにより無過給時に吸気がインタークーラにより過冷却
されることを防止しながら過給時に吸気冷却を行い吸気
充填効率を向上させることができる。
2. Description of the Related Art Engines are known in which an intercooler is provided downstream of a supercharger in an intake system to cool intake air. By cooling the high-temperature air compressed by the supercharger with the intercooler, it is possible to improve the intake air filling efficiency of the engine and prevent knocking during high loads. An example of this type of engine is JP-A-60-17
There is one disclosed in Japanese Patent No. 8928. The engine disclosed in the publication includes a mechanical supercharger driven by the engine via an electromagnetic clutch in the intake passage, an intercooler and a throttle valve downstream of the supercharger, and an intake passage upstream of the supercharger. and the intercooler outlet side intake passage are connected by a bypass passage. In this engine, when the load is high, the clutch is turned on to operate the supercharger, and the supercharged air is cooled by the intercooler and supplied to the engine, and when the engine is under low load, the clutch is turned off to stop the supercharger. Air is supplied to the engine from the bypass passage without passing through the supercharger and intercooler. This makes it possible to cool the intake air during supercharging and improve the intake air filling efficiency while preventing the intake air from being supercooled by the intercooler during non-supercharging.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】前述の特開昭60−1
78928号公報のエンジンのようにインタークーラを
用いて吸気冷却を行う場合、インタークーラの冷却容量
が問題になる。通常、インタークーラは直接空冷式又は
、冷却水を介してラジエータから大気に間接的に放熱を
行う水冷式のものが用いられる。しかし気温が高い場合
いずれの方式も冷却容量が低下するため吸気温度を十分
に低く維持できない場合がある。また、インタークーラ
の冷却容量はクーラの伝熱面積で決定されるため、十分
に低い吸気温度を達成しようとすると伝熱面積の増大に
よりインタークーラが大型化してしまう場合があり、搭
載スペース上の問題等から所望の容量のインタークーラ
を設置できない場合がある。このためエンジンの吸気効
率が低下したり、ノッキング発生防止のために点火時期
を遅角させる必要が生じたりしてエンジン性能の低下や
燃費の悪化を招くことがあった。本発明は上記問題を解
決するため、インタークーラの伝熱面積を増大させるこ
となく吸気冷却効果を向上させることのできる手段を提
供することを目的としている。
[Problem to be solved by the invention] The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-1
When an intercooler is used to cool the intake air as in the engine disclosed in Japanese Patent No. 78928, the cooling capacity of the intercooler becomes a problem. Usually, the intercooler used is a direct air-cooled type or a water-cooled type that indirectly radiates heat from a radiator to the atmosphere via cooling water. However, when the air temperature is high, either method reduces the cooling capacity and may not be able to maintain the intake air temperature sufficiently low. In addition, the cooling capacity of an intercooler is determined by the heat transfer area of the cooler, so if you try to achieve a sufficiently low intake air temperature, the intercooler may become larger due to an increase in the heat transfer area, and In some cases, it may not be possible to install an intercooler with a desired capacity due to problems or the like. As a result, the intake efficiency of the engine decreases, and it becomes necessary to retard the ignition timing to prevent knocking, which may lead to a decrease in engine performance and fuel consumption. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention aims to provide means that can improve the intake air cooling effect without increasing the heat transfer area of the intercooler.

【0004】0004

【課題を解決するための手段】本発明によれば、吸気系
に、上流側から順に過給機と、インタークーラと吸気絞
り弁とを備えた内燃機関において、過給機吐出圧力を制
御する圧力制御手段を設け、機関負荷が所定値以上のと
きに前記吸気絞り弁開度を減少させ所定の吸気絞りを与
えると共に、前記圧力制御手段により過給機吐出圧力を
上昇させ、前記吸気絞り弁下流側吸気圧力を機関負荷に
応じて調整することを特徴とする過給機付内燃機関が提
供される。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, the supercharger discharge pressure is controlled in an internal combustion engine in which the intake system includes, in order from the upstream side, a supercharger, an intercooler, and an intake throttle valve. A pressure control means is provided, and when the engine load is equal to or higher than a predetermined value, the opening degree of the intake throttle valve is reduced to provide a predetermined intake throttle, and the pressure control means increases the supercharger discharge pressure to control the intake throttle valve. A supercharged internal combustion engine is provided that is characterized in that downstream intake pressure is adjusted according to engine load.

【0005】[0005]

【作用】高負荷運転時に吸気絞り弁開度を減少させて吸
気絞りを与えることにより、エンジン入口の吸気圧力(
過給圧)を従来と同等に保持したままで過給機吐出圧力
を従来より高く設定することができる。過給機吐出圧力
を高く設定すると圧縮比増大により過給機吐出温度が上
昇する。これによりインタークーラでの吸気と冷却水(
又は冷却空気)との有効温度差が大幅に増加するため、
伝熱面積の増大を伴わずにインタークーラでの伝熱量を
増大させることができ冷却効果が向上する。インターク
ーラを出た吸気は吸気絞り弁を通過することにより従来
と同じ過給圧力まで断熱膨張する。このため吸気絞り弁
下流側での吸気温度が低下するが、インタークーラで従
来より多量の熱を奪われているため膨張後の温度も従来
より低くなる。従って従来と同等の伝熱面積のインター
クーラを用いて従来より低い吸気温度が達成される。
[Action] By reducing the opening of the intake throttle valve during high-load operation to provide intake throttle, the intake pressure at the engine inlet (
It is possible to set the supercharger discharge pressure higher than before while keeping the supercharging pressure (supercharging pressure) at the same level as before. When the supercharger discharge pressure is set high, the supercharger discharge temperature increases due to an increase in the compression ratio. This allows the intake air and cooling water (
or cooling air) increases significantly;
The amount of heat transferred in the intercooler can be increased without increasing the heat transfer area, and the cooling effect is improved. The intake air that exits the intercooler passes through the intake throttle valve and expands adiabatically to the same boost pressure as in the past. For this reason, the intake air temperature downstream of the intake throttle valve decreases, but since the intercooler takes away more heat than before, the temperature after expansion also becomes lower than before. Therefore, a lower intake air temperature than the conventional one can be achieved using an intercooler with the same heat transfer area as the conventional one.

【0006】[0006]

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図1は本発明を適用した過給機付内燃機関の実施
例構成を示す略示図である。図において1はエンジン、
2はエンジンの吸気通路、3はエアクリーナである。吸
気通路2にはエアクリーナ3側(上流側)からエンジン
1側(下流側)に向かって過給機5、インタークーラ7
、吸気絞り弁9が順に配置されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an embodiment of a supercharged internal combustion engine to which the present invention is applied. In the figure, 1 is the engine,
2 is an intake passage of the engine, and 3 is an air cleaner. A supercharger 5 and an intercooler 7 are installed in the intake passage 2 from the air cleaner 3 side (upstream side) to the engine 1 side (downstream side).
, intake throttle valve 9 are arranged in this order.

【0007】本実施例では過給機5は容積型の圧縮機が
用いられ、エンジン1のクランク軸4に設けたプーリ4
aからベルト等を介して機械的に駆動されている。また
、6は過給機5への駆動力伝達をON/OFF するた
めの電磁クラッチである。インタークーラ7は本実施例
では直接空冷式のものが用いられ、大気と過給機吐出空
気との間の熱交換を行う。
In this embodiment, a positive displacement compressor is used as the supercharger 5, and a pulley 4 provided on the crankshaft 4 of the engine 1 is used as the supercharger 5.
It is mechanically driven from a through a belt or the like. Further, 6 is an electromagnetic clutch for turning on/off transmission of driving force to the supercharger 5. In this embodiment, the intercooler 7 is of a direct air cooling type, and performs heat exchange between the atmosphere and the supercharger discharge air.

【0008】また、本実施例では吸気絞り弁9はスロッ
トル弁を兼用しており運転者のアクセルペダル11操作
量に応じて予め決められた開度をとるようになっている
。 12はアクセルペダル11の操作量を検出するストロー
クセンサ、10は後述のECU 21からの信号により
スロットル弁9を駆動するステップモータ等のアクチュ
エータである。
Furthermore, in this embodiment, the intake throttle valve 9 also serves as a throttle valve, and is configured to open to a predetermined degree in accordance with the amount of operation of the accelerator pedal 11 by the driver. 12 is a stroke sensor that detects the amount of operation of the accelerator pedal 11, and 10 is an actuator such as a step motor that drives the throttle valve 9 in response to a signal from an ECU 21, which will be described later.

【0009】なお、本実施例では吸気絞り弁がスロット
ル弁を兼用した構成とされているがこれらはそれぞれ別
個に設けても良い。また15は過給機5の上流側とイン
タークーラ7下流側の吸気通路とを接続する吸気バイパ
ス通路である。吸気バイパス通路15にはバイパス制御
弁17が設けられており、バイパス通路15を通過する
吸気量を調節できるようになっている。18はバイパス
制御弁17の開度を全閉から全開まで連続的に変化させ
ることのできるステップモータ等のアクチュエータであ
る。
In this embodiment, the intake throttle valve also serves as the throttle valve, but these may be provided separately. Further, 15 is an intake bypass passage that connects the intake passage on the upstream side of the supercharger 5 and the intake passage on the downstream side of the intercooler 7. A bypass control valve 17 is provided in the intake bypass passage 15 so that the amount of intake air passing through the bypass passage 15 can be adjusted. 18 is an actuator such as a step motor that can continuously change the opening degree of the bypass control valve 17 from fully closed to fully open.

【0010】図に21で示したのは、ディジタルコンピ
ュータから構成される電子制御装置(ECU)である。 ECU 21は吸気通路に設けたエアフローメータ22
及びエンジンクランク軸に設けた回転数センサ23から
それぞれ入力するエンジン吸気流量、回転数等に基づい
て燃料噴射弁24からの燃料噴射量制御を行っている他
、前述のアクセルペダルストロークセンサ12の出力を
基にスロットル弁9の開度を設定し、スロットルアクチ
ュエータ10を駆動する制御を行う。また、ECU 2
1は電磁クラッチ6のON/OFF による過給機5の
作動制御とバイパス制御弁アクチュエータ18を駆動す
ることによるバイパス制御弁17の開度制御も行う。
[0010] Reference numeral 21 in the figure is an electronic control unit (ECU) composed of a digital computer. The ECU 21 is an air flow meter 22 installed in the intake passage.
In addition to controlling the fuel injection amount from the fuel injection valve 24 based on the engine intake flow rate, rotation speed, etc. input from the rotation speed sensor 23 provided on the engine crankshaft, the output of the aforementioned accelerator pedal stroke sensor 12 Based on this, the opening degree of the throttle valve 9 is set, and the throttle actuator 10 is controlled to be driven. Also, ECU 2
1 also controls the operation of the supercharger 5 by turning on/off the electromagnetic clutch 6, and controls the opening of the bypass control valve 17 by driving the bypass control valve actuator 18.

【0011】図2は本実施例の電磁クラッチ6の作動線
を示す。図において横軸はエンジン回転数N、縦軸はエ
ンジン負荷を表すパラメータとしてエンジン1回転当り
の吸入空気量(Q/N)をとっている。図からわかるよ
うに本実施例では中負荷以上の領域で電磁クラッチ6が
ONになり過給が開始される。
FIG. 2 shows the operating line of the electromagnetic clutch 6 of this embodiment. In the figure, the horizontal axis is the engine rotation speed N, and the vertical axis is the intake air amount per engine rotation (Q/N) as a parameter representing the engine load. As can be seen from the figure, in this embodiment, the electromagnetic clutch 6 is turned ON and supercharging is started in a region of medium load or higher.

【0012】また、図3は本実施例におけるバイパス制
御弁17の開度特性を示している。バイパス制御弁17
は過給機5が作動していない低負荷領域では全開とされ
、吸気はバイパス通路を通ってエンジンに供給される。 過給機5が作動を開始する中負荷以上の領域ではバイパ
ス制御弁17は負荷の増大と共に開度が低下し、高負荷
領域では全閉となる。過給機5が作動を開始すると過給
機5から吐出される空気の一部が過給機5の入口側にバ
イパス通路15を通って逆方向に還流する。この還流空
気量をバイパス制御弁17により制御することで過給機
の圧縮比を変えることができる。すなわち図3のように
過給機作動後負荷の増大と共にバイパス制御弁17を閉
じることにより負荷に応じて過給機出口圧力を大きく増
加させることができる。
Further, FIG. 3 shows the opening characteristic of the bypass control valve 17 in this embodiment. Bypass control valve 17
is fully opened in a low load region where the supercharger 5 is not operating, and intake air is supplied to the engine through the bypass passage. In a medium load region or above where the supercharger 5 starts operating, the opening degree of the bypass control valve 17 decreases as the load increases, and in a high load region it becomes fully closed. When the supercharger 5 starts operating, a part of the air discharged from the supercharger 5 passes through the bypass passage 15 to the inlet side of the supercharger 5 and flows back in the opposite direction. By controlling the amount of recirculated air using the bypass control valve 17, the compression ratio of the supercharger can be changed. That is, as shown in FIG. 3, by closing the bypass control valve 17 as the load increases after the supercharger is activated, the supercharger outlet pressure can be greatly increased in accordance with the load.

【0013】次に図4、図5を用いて本実施例における
スロットル弁9の開度特性について説明する。通常の例
ではスロットル弁はアクセルペダルとワイヤ、ケーブル
等により連結されていて運転者のアクセルペダル操作量
に比例した開度をとるようにされている。しかし本実施
例ではスロットル弁9とアクセルペダル11とは直接連
結されておらず、アクセルペダル11の操作量をアクセ
ルペダルストロークセンサ12で検出し、ECU 21
がその操作量に基づいてスロットル弁9のアクチュエー
タ10を駆動してスロットル弁9開度を制御する。この
ようにすることでアクセルペダル11操作量に対してス
ロットル弁9開度特性を任意に設定できる。
Next, the opening characteristics of the throttle valve 9 in this embodiment will be explained using FIGS. 4 and 5. In a normal example, the throttle valve is connected to the accelerator pedal by a wire, cable, etc., and the opening degree is proportional to the amount of operation of the accelerator pedal by the driver. However, in this embodiment, the throttle valve 9 and the accelerator pedal 11 are not directly connected, and the operation amount of the accelerator pedal 11 is detected by the accelerator pedal stroke sensor 12, and the ECU 21
controls the throttle valve 9 opening degree by driving the actuator 10 of the throttle valve 9 based on the operation amount. By doing so, the opening characteristic of the throttle valve 9 can be arbitrarily set with respect to the operation amount of the accelerator pedal 11.

【0014】本実施例ではエンジン負荷(Q/N)は図
5に示すようにアクセルペダル11の操作量と比例する
ように設定されている。アクセルペダル11の操作量に
より運転者の要求負荷が決まると、その負荷を達成する
ように図4の関係からスロットル弁9の開度が決められ
る。 図4はスロットル弁9の開度とエンジン負荷(Q/N)
との関係を示し、実線Aは本実施例のスロットル弁9の
開度特性、点線Bは従来の一般的なスロットル弁開度特
性を表している。
In this embodiment, the engine load (Q/N) is set to be proportional to the amount of operation of the accelerator pedal 11, as shown in FIG. When the driver's required load is determined by the operation amount of the accelerator pedal 11, the opening degree of the throttle valve 9 is determined from the relationship shown in FIG. 4 so as to achieve the load. Figure 4 shows the opening degree of throttle valve 9 and engine load (Q/N)
The solid line A represents the opening characteristic of the throttle valve 9 of this embodiment, and the dotted line B represents the conventional general throttle valve opening characteristic.

【0015】従来の開度特性Bでは負荷の増大と共にス
ロットル弁が開いて行くが、本実施例のスロットル弁9
は比較的低い負荷で一旦全開になるように開度が直線的
に増大し(図4、区間I)、全開になった後は一定量開
度が減少してから再度負荷に応じて増大する(図4、区
間II)。図4、区間Iでスロットル弁開度が全開にな
る負荷LSは図2で過給機5が作動を開始する負荷及び
図3でバイパス制御弁17が閉じ始める負荷と等しくな
るように設定される。すなわち、本実施例では図4区間
IIでは従来よりスロットル弁9を絞った分だけ過給機
5の吐出圧力を上昇させることによりスロットル弁9の
下流側圧力(過給圧)を従来と同等に維持しているので
ある。
In the conventional opening characteristic B, the throttle valve opens as the load increases, but the throttle valve 9 of this embodiment
The opening increases linearly so that it becomes fully open at a relatively low load (Fig. 4, section I), and after reaching full open, the opening decreases by a certain amount and then increases again according to the load. (Figure 4, section II). In FIG. 4, the load LS at which the throttle valve opening degree is fully open in section I is set to be equal to the load at which the supercharger 5 starts operating in FIG. 2 and the load at which the bypass control valve 17 begins to close in FIG. 3. . That is, in this embodiment, in section II of FIG. 4, the discharge pressure of the supercharger 5 is increased by the amount by which the throttle valve 9 is throttled, so that the pressure on the downstream side of the throttle valve 9 (supercharging pressure) is made equal to the conventional one. It is maintained.

【0016】図6は本実施例(実線A)と従来例(点線
B)の過給機吐出圧力と負荷との関係を示す。負荷LS
で過給機が作動を開始すると過給機吐出圧力P1は急激
に上昇する。本実施例では従来よりもプーリの増速比を
大きくとって過給機回転数を高く設定しているため作動
開始時から従来よりも過給機吐出圧は高くなっており、
負荷の増大と共にバイパス制御弁17開度が絞られるた
め従来より高い圧力を維持するように調節される。図7
は過給機吐出温度T1を示す。吐出圧力P1が従来より
上昇しているため圧縮比の増大により吐出温度も従来よ
り上昇している。
FIG. 6 shows the relationship between supercharger discharge pressure and load in this embodiment (solid line A) and the conventional example (dotted line B). Load LS
When the supercharger starts operating at , the supercharger discharge pressure P1 rises rapidly. In this example, the speed increasing ratio of the pulley is set higher than before, and the supercharger rotation speed is set higher, so the supercharger discharge pressure is higher than before from the start of operation.
As the load increases, the opening degree of the bypass control valve 17 is reduced, so that it is adjusted to maintain a higher pressure than before. Figure 7
indicates the supercharger discharge temperature T1. Since the discharge pressure P1 is higher than before, the discharge temperature is also higher than before due to the increase in compression ratio.

【0017】次に図8は図7の過給機吐出空気をインタ
ークーラ7で冷却した後のインタークーラ出口温度T2
を示す。インタークーラ7の出口では本実施例(実線A
)の場合と従来例(点線B)との間の温度差が図7に較
べて大幅に減少している。これは以下の理由による。 すなわちインタークーラ7で冷媒(冷却水又は冷却空気
)に奪われる単位時間当りの熱量(熱流束)qは伝熱面
積Sと、吸気温度T2と冷媒温度TCとの差の積に比例
し、q=K×S×(T2−TC)で表される。Kは熱貫
流率であり略一定値である。従ってインタークーラの伝
熱面積Sと冷媒温度TCが一定であれば熱流束qは過給
機吐出温度T2が高い程大きくなる。
Next, FIG. 8 shows the intercooler outlet temperature T2 after the supercharger discharge air in FIG. 7 is cooled by the intercooler 7.
shows. At the outlet of the intercooler 7, this embodiment (solid line A)
) and the conventional example (dotted line B) are significantly reduced compared to FIG. This is due to the following reasons. In other words, the amount of heat per unit time (heat flux) q taken by the refrigerant (cooling water or cooling air) in the intercooler 7 is proportional to the product of the heat transfer area S and the difference between the intake air temperature T2 and the refrigerant temperature TC, and q =K×S×(T2-TC). K is the heat transmission coefficient and is a substantially constant value. Therefore, if the heat transfer area S of the intercooler and the coolant temperature TC are constant, the heat flux q increases as the supercharger discharge temperature T2 increases.

【0018】現実には、他の要素の影響もあり熱流束q
は上記のように単純に温度差に比例しないが傾向として
は同様である。本実施例と従来例とを較べるとインター
クーラ7を通過することによる吸気温度降下は本実施例
の方が大幅になる。従って本実施例ではインタークーラ
出口で従来よりやや高い温度で従来より高圧力の吸気を
得ることができる。次にスロットル弁9下流側での吸気
の状態を考える。本実施例では過給機作動時にはスロッ
トル弁9を従来より絞っており、スロットル弁下流側圧
力(過給圧)は従来と同等に保たれている。このため、
吸気はスロットル弁9を通過するときに従来より大きな
膨張比で断熱膨張をすることになり、断熱膨張による温
度降下も大きくなる。
In reality, due to the influence of other factors, the heat flux q
is not simply proportional to the temperature difference as described above, but the tendency is the same. Comparing this embodiment with the conventional example, the intake air temperature drop due to passing through the intercooler 7 is greater in this embodiment. Therefore, in this embodiment, intake air can be obtained at the intercooler outlet at a slightly higher temperature and a higher pressure than before. Next, consider the state of intake air on the downstream side of the throttle valve 9. In this embodiment, when the supercharger is in operation, the throttle valve 9 is throttled down compared to the conventional one, and the throttle valve downstream pressure (supercharging pressure) is maintained at the same level as the conventional one. For this reason,
When the intake air passes through the throttle valve 9, it undergoes adiabatic expansion at a higher expansion ratio than before, and the temperature drop due to the adiabatic expansion also increases.

【0019】前述のようにスロットル弁9上流側での吸
気温度T2は従来よりやや高い程度であるため、図9に
示すようにスロットル弁9下流側での吸気温度T3(実
線A)はこの温度降下によって従来の吸気温温度(点線
B)より低い温度になる。従って従来と同等の伝熱面積
のインタークーラを使用しながら、より低い温度の過給
空気を得ることができる。
As mentioned above, the intake air temperature T2 on the upstream side of the throttle valve 9 is slightly higher than the conventional one, so as shown in FIG. 9, the intake air temperature T3 (solid line A) on the downstream side of the throttle valve 9 is at this temperature. Due to the drop, the temperature becomes lower than the conventional intake air temperature (dotted line B). Therefore, it is possible to obtain supercharged air at a lower temperature while using an intercooler with the same heat transfer area as the conventional one.

【0020】図10、図11にECU 21による上記
制御動作のフローチャートの実施例を示す。これらのル
ーチンはそれぞれ一定時間毎(例えば16ミリ秒毎)に
ECU 21により実行される。図10はスロットル弁
開度制御動作を示す。 図10においてルーチンが開始するとステップ100 
ではアクセルペダル11の操作量(踏み込み)θAがス
トロークセンサ12から読み込まれる。次いで図5を用
いてθAから運転者の要求エンジン負荷L0 が算出さ
れ(ステップ105 )、このL0 を基にスロットル
弁9の開度θTが設定される。次いでステップ115 
では上記により設定したθTの値をスロットル弁9のア
クチュエータ10に出力し、スロットル弁9の開度をθ
Tに設定してルーチンを終わる。
FIGS. 10 and 11 show an embodiment of a flowchart of the above control operation by the ECU 21. Each of these routines is executed by the ECU 21 at regular intervals (for example, every 16 milliseconds). FIG. 10 shows the throttle valve opening control operation. In FIG. 10, when the routine starts, step 100
Then, the operation amount (depression) θA of the accelerator pedal 11 is read from the stroke sensor 12. Next, the driver's requested engine load L0 is calculated from θA using FIG. 5 (step 105), and the opening degree θT of the throttle valve 9 is set based on this L0. Then step 115
Now, output the value of θT set above to the actuator 10 of the throttle valve 9, and change the opening degree of the throttle valve 9 to θ.
Set to T and end the routine.

【0021】図11は過給圧制御動作を示す。図におい
てルーチンが開始されるとステップ200 ではエンジ
ン回転数N及び吸気量Qがそれぞれ回転数センサ23と
エアフローメータ22から読み込まれる。次いでステッ
プ205 ではQ/Nの値が算出され、ステップ210
 でこのQ/Nの値から図3を用いてバイパス制御弁開
度Qbが設定される。次にステップ215 では上記に
より設定したQbの値をバイパス制御弁17のアクチュ
エータ18に出力し、バイパス制御弁開度をQbに設定
する。またステップ220 では回転数Nとステップ2
05 で算出したQ/Nの値から図2を用いて負荷条件
が過給機作動領域にあるか否かを判定し、作動領域にあ
る場合にはクラッチ6をONにして過給機を作動させる
(ステップ230)。
FIG. 11 shows the boost pressure control operation. In the figure, when the routine is started, in step 200, the engine rotational speed N and the intake air amount Q are read from the rotational speed sensor 23 and the air flow meter 22, respectively. Next, in step 205, the value of Q/N is calculated, and in step 210
Then, the bypass control valve opening degree Qb is set from this Q/N value using FIG. Next, in step 215, the value of Qb set above is output to the actuator 18 of the bypass control valve 17, and the bypass control valve opening degree is set to Qb. Also, in step 220, the rotation speed N and step 2
Based on the Q/N value calculated in step 05, it is determined whether the load condition is in the supercharger operating range using Fig. 2, and if it is in the supercharger operating range, the clutch 6 is turned ON to operate the supercharger. (step 230).

【0022】次に図12に本発明の別の実施例を示す。 本実施例は図1の実施例と略同じ構成であるが、スロッ
トル弁9の上流側に、アクセルペダル11からワイヤ4
1で駆動されるサブスロットル弁50が設けられている
点が相違する。本実施例ではスロットル弁9は図4の開
度特性を得るためにステップモータ等のアクチュエータ
10により駆動されておりアクセルペダル11とは機械
的に連結されていない。従って万一ステップモータ10
が故障した場合等スロットル弁9が開いたままの状態で
作動不能になる事態も考えられる。サブスロットル弁5
0はこのような状態になった場合でもエンジンの回転数
を確実に下げられるようにするために設けられたもので
ある。
Next, FIG. 12 shows another embodiment of the present invention. This embodiment has approximately the same configuration as the embodiment shown in FIG.
The difference is that a sub-throttle valve 50 that is driven by the engine speed 1 is provided. In this embodiment, the throttle valve 9 is driven by an actuator 10 such as a step motor in order to obtain the opening characteristic shown in FIG. 4, and is not mechanically connected to the accelerator pedal 11. Therefore, in case the step motor 10
There may also be a situation where the throttle valve 9 remains open and becomes inoperable, such as when the throttle valve 9 is out of order. Sub throttle valve 5
0 is provided to ensure that the engine speed can be lowered even in such a situation.

【0023】図13はサブスロットル弁50の開度特性
を示す。サブスロットル弁50はアクセルペダル11の
操作量に比例して開弁し、スロットル弁9が全開になる
要求負荷LSに相当するアクセルペダルストロークで全
開になり、その後は全開状態を維持する。このためスロ
ットル弁9が正常に作動している間はサブスロットル弁
50がエンジンの制御に影響を与えることなく図1の実
施例と同じ制御が行われる。(図13点線は図4のスロ
ットルペダル開度をアクセルペダル開度に対してプロッ
トしたものである。)サブスロットル弁50はワイヤ4
1でアクセルペダル11に機械的に連結されているため
スロットル弁9が故障した場合でも確実にアクセルペダ
ル11に連動して作動し、吸気通路を閉塞してエンジン
回転を下げることができる。
FIG. 13 shows the opening characteristic of the sub-throttle valve 50. The sub-throttle valve 50 opens in proportion to the amount of operation of the accelerator pedal 11, becomes fully open at the accelerator pedal stroke corresponding to the required load LS at which the throttle valve 9 is fully opened, and remains fully open thereafter. Therefore, while the throttle valve 9 is operating normally, the sub-throttle valve 50 does not affect engine control, and the same control as in the embodiment of FIG. 1 is performed. (The dotted line in FIG. 13 is a plot of the throttle pedal opening in FIG. 4 versus the accelerator pedal opening.) The sub-throttle valve 50 is connected to the wire 4.
Since the throttle valve 9 is mechanically connected to the accelerator pedal 11 at 1, even if the throttle valve 9 breaks down, it will surely operate in conjunction with the accelerator pedal 11, closing the intake passage and lowering the engine speed.

【0024】図14にサブスロットル弁51の構造を示
す。 図14(b)は図14(a)のB−B線に沿った断面の
部分を示す。サブスロットル弁50は板状の弁体51を
備え、弁体51のシャフト51aは吸気通路2の壁面を
貫通し、外側でアーム52が固着されている。53はシ
ャフト51aを弁体51が全閉になる方向(図14(a
)では反時計方向)に付勢するリターンスプリングであ
る。図に55,56で示したのは、吸気通路2外壁に、
シャフト57の回りに回動可能に取付けられたカムプレ
ートとワイヤガイドプレートである。カムプレート55
とワイヤガイドプレート56とは一体に製作されており
、リターンスプリング59により図14(a)の反時計
方向に回転する向きに付勢されている。 またワイヤガイドプレート56にはアクセルペダル11
に連結されたワイヤ41が巻かれており、アクセルペダ
ル11を踏み込むことによってワイヤガイドプレート5
6とカムプレート55が一体に時計方向に回転するよう
になっている。
FIG. 14 shows the structure of the sub-throttle valve 51. FIG. 14(b) shows a section taken along line BB in FIG. 14(a). The sub-throttle valve 50 includes a plate-shaped valve body 51. A shaft 51a of the valve body 51 passes through the wall surface of the intake passage 2, and an arm 52 is fixed on the outside. Reference numeral 53 indicates the shaft 51a in the direction in which the valve body 51 is fully closed (FIG. 14(a)
) is a return spring that biases counterclockwise). What is shown with 55 and 56 in the figure is the outer wall of the intake passage 2.
They are a cam plate and a wire guide plate that are rotatably mounted around a shaft 57. cam plate 55
The wire guide plate 56 and the wire guide plate 56 are manufactured integrally, and are urged by a return spring 59 to rotate counterclockwise in FIG. 14(a). The wire guide plate 56 also has an accelerator pedal 11.
A wire 41 connected to the wire guide plate 5 is wound around the wire guide plate 5.
6 and the cam plate 55 are designed to rotate together in the clockwise direction.

【0025】図15(a)〜(c)にアクセルペダル1
1を操作したときの弁体51の状態を示す。図15aは
アクセルペダル11の踏み込み前の状態である。この状
態ではアーム52に連結された弁体51は全閉位置をと
っている。この状態でアクセルペダル11を踏み込んで
行くとカムプレート55は時計方向に回転し、アーム5
2はカム面55aと係合しながら時計方向に回転して行
く。従って弁体51は開弁を始める。このときアクセル
ペダル11の操作量に比例して弁体51の開度が増加す
るようにカム面55aの形状が決められている。図15
(b)はアクセルペダルを踏み込んで行き、サブスロッ
トル弁50の弁体51が全開位置になった状態(図13
A点の状態)を示している。この状態から更にアクセル
ペダルを踏み込むと、アーム55はカム面55b上に移
り、この上を移動する。しかしカム面55bはアーム5
2を図15(b)の状態に保持するような曲率に形成さ
れているためこの状態ではアクセルペダル11の操作量
にかかわらず弁体51は全開状態を保持する。
FIGS. 15(a) to 15(c) show the accelerator pedal 1.
1 shows the state of the valve body 51 when the valve body 51 is operated. FIG. 15a shows the state before the accelerator pedal 11 is depressed. In this state, the valve body 51 connected to the arm 52 is in a fully closed position. When the accelerator pedal 11 is depressed in this state, the cam plate 55 rotates clockwise, and the arm 5
2 rotates clockwise while engaging with the cam surface 55a. Therefore, the valve body 51 begins to open. At this time, the shape of the cam surface 55a is determined so that the opening degree of the valve body 51 increases in proportion to the amount of operation of the accelerator pedal 11. Figure 15
(b) shows a state in which the accelerator pedal is depressed and the valve body 51 of the sub-throttle valve 50 is in the fully open position (Fig. 13
The state of point A) is shown. When the accelerator pedal is further depressed from this state, the arm 55 moves onto the cam surface 55b and moves thereon. However, the cam surface 55b is
Since the valve body 51 is formed to have a curvature that maintains the valve body 2 in the state shown in FIG. 15(b), the valve body 51 maintains the fully open state in this state regardless of the amount of operation of the accelerator pedal 11.

【0026】またアクセルペダルが戻された場合にはカ
ムプレート55とアーム52はそれぞれリターンスプリ
ング59,53により強制的に閉弁方向に回転させられ
るため、アクセルペダルの戻し操作に応じて確実にサブ
スロットル弁50が閉弁する。従って、スロットル弁9
のアクチュエータ10が万一故障したような場合でも確
実にエンジン回転を下げることができるとともに、中低
負荷領域での運転を確保することができる。
Furthermore, when the accelerator pedal is returned, the cam plate 55 and the arm 52 are forcibly rotated in the valve closing direction by the return springs 59 and 53, respectively, so that the sub-circuit is reliably rotated in response to the return operation of the accelerator pedal. Throttle valve 50 is closed. Therefore, the throttle valve 9
Even in the unlikely event that the actuator 10 fails, the engine rotation can be reliably lowered, and operation in a medium to low load range can be ensured.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の過給機付内燃機関は、上述のよ
うに過給機作動領域で従来より高い圧縮比で吸気を圧縮
して、吸気の温度を上昇させるようにしたことによりイ
ンタークーラの有効温度差を増大させ、吸気の冷却効果
を高め、従来と同等のインタークーラ伝熱面積で従来よ
り低い吸気温度を得ることを可能としている。このため
、従来と同じインタークーラを使用して吸気充填効率を
更に向上させることができるとともにノッキング発生を
防止できる効果を奏する。
Effects of the Invention As described above, the supercharged internal combustion engine of the present invention compresses intake air at a higher compression ratio than before in the supercharger operating region to increase the temperature of the intake air. This increases the effective temperature difference between the coolers and enhances the cooling effect of the intake air, making it possible to obtain a lower intake air temperature than before with the same intercooler heat transfer area as before. Therefore, it is possible to further improve the intake air filling efficiency using the same intercooler as in the past, and it is also possible to prevent the occurrence of knocking.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明を適用する内燃機関の実施例構成を示す
略示図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of an internal combustion engine to which the present invention is applied.

【図2】同上実施例の過給機の作動領域を説明する図で
ある。
FIG. 2 is a diagram illustrating the operating range of the supercharger of the embodiment.

【図3】同上実施例のバイパス制御弁の開度特性を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing the opening characteristic of the bypass control valve of the embodiment.

【図4】同上実施例のスロットル弁開度特性を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing the throttle valve opening characteristics of the same embodiment.

【図5】同上実施例のアクセルペダル操作量と要求エン
ジン負荷との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the accelerator pedal operation amount and the required engine load in the embodiment.

【図6】過給機出口圧力を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing supercharger outlet pressure.

【図7】過給機出口温度を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing supercharger outlet temperature.

【図8】インタークーラ出口吸気温度を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing intercooler outlet intake air temperature.

【図9】エンジン燃焼室入口における吸気温度を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing the intake air temperature at the inlet of the engine combustion chamber.

【図10】スロットル弁開度制御を示すフローチャート
である。
FIG. 10 is a flowchart showing throttle valve opening control.

【図11】過給機作動制御を示すフローチャートである
FIG. 11 is a flowchart showing supercharger operation control.

【図12】本発明の第2の実施例構成を示す略示図であ
る。
FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention.

【図13】同上実施例のサブスロットル弁開度特性を示
す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the sub-throttle valve opening characteristic of the embodiment same as above.

【図14】サブスロットル弁の構造を説明する図である
FIG. 14 is a diagram illustrating the structure of a sub-throttle valve.

【図15】サブスロットル弁の作動状態を説明する図で
ある。
FIG. 15 is a diagram illustrating the operating state of the sub-throttle valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン2…吸気通路5…過給機6…電磁クラッチ
7…インタークーラ9…スロットル弁11…アクセルペ
ダル15…バイパス通路17…バイパス制御弁21…電
子制御装置(ECU)50…サブスロットル弁
1... Engine 2... Intake passage 5... Supercharger 6... Electromagnetic clutch 7... Intercooler 9... Throttle valve 11... Accelerator pedal 15... Bypass passage 17... Bypass control valve 21... Electronic control unit (ECU) 50... Sub-throttle valve

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  吸気系に、上流側から順に過給機と、
インタークーラと吸気絞り弁とを備えた内燃機関におい
て、過給機吐出圧力を制御する圧力制御手段を設け、機
関負荷が所定値以上のときに前記吸気絞り弁開度を減少
させ所定の吸気絞りを与えると共に、前記圧力制御手段
により過給機吐出圧力を上昇させ、前記吸気絞り弁下流
側吸気圧力を機関負荷に応じて調整することを特徴とす
る過給機付内燃機関。
[Claim 1] A supercharger is provided in the intake system in order from the upstream side,
In an internal combustion engine equipped with an intercooler and an intake throttle valve, a pressure control means for controlling the supercharger discharge pressure is provided, and when the engine load is equal to or higher than a predetermined value, the intake throttle valve opening degree is reduced to a predetermined intake throttle value. An internal combustion engine with a supercharger, characterized in that the pressure control means increases the supercharger discharge pressure and adjusts the intake pressure downstream of the intake throttle valve in accordance with the engine load.
JP7795791A 1991-04-10 1991-04-10 Internal combustion engine with supercharger Pending JPH04311623A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100527515B1 (en) * 2002-12-03 2005-11-09 현대자동차주식회사 Turbo lag control device of turbocharger intercooler engine and method thereof

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