JPH11509908A - ２つのエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２つの別個のシリンダバンク（２、３）から成る内燃機関（１）の２つのエキゾーストターボチャージャ（６、８、７、９）の間の回転数偏差を確実に識別できる装置であって、この装置は、２つのシリンダバンク（２、３）の２つのエキゾーストマニホールド（４、５）のエキゾーストタービン（６、７）より前を支配する圧力の間の差を検出し、この検出した圧力差が所定の閾値を上回っている場合には、関連する回転数偏差をシグナリングする装置（２３、２４）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 ２つのエキゾーストターボチャージャの間の 回転数偏差識別装置 従来技術 本発明は、２つの別個のシリンダバンクから成る内燃機関の２つのエキゾース トターボチャージャの間の回転数偏差を識別する装置であって、各シリンダバン クにはエキゾーストガスタービンを有するエキゾーストマニホールドが所属する 、２つのエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差を識別する装置に関す る。 国際公開９０/０３５０３号からＶ型エンジンが公知である。このＶ型エンジ ンは２つのシリンダバンクから成り、各シリンダバンクにエキゾーストターボチ ャージャを有する。充てん圧調整部が設けられており、この充てん圧調整部は２ つのシリンダブロックのインテークマニホールド内を同じ圧力が支配するように 調整する。２つのインテークマニホールドで測定された圧力に依存して２つのシ リンダブロックのエキゾーストマニホールド内に配置されるエキゾーストガスタ ービンの回転数を調整し、２つのインテークマニホールド内の圧力が同一の大き さになるようにする。エキゾーストガスタービンの回転数の調整はバイパスバル ブを介して行われる。 ２つのエキゾーストマニホールドのうちの１つにエラーが、例えば触媒の遮断 、充てん圧調整部の故障又はエキゾーストガスタービンの障害などが発生した場 合、これは２つのエキゾーストターボチャージャの異なる回転数によって気づか れる。よって、２つのエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差は、何ら かの故障を示す。この何らかの故障は、場合によってはこれら２つのエキゾース トターボチャージャのうちの１つを将来破損させるかもしれない。 早めに故障を識別し高いコストのかかる将来の破損を回避するための手段を講 じるためには、２つの別個のシリンダバンクから成る内燃機関の２つのエキゾー ストターボチャージャの間の回転数偏差を識別する装置を提供するべきである。 本発明の利点 請求項１の特徴部分記載の構成によれば、この装置は２つのエキゾーストマニ ホールド内のエキゾーストガスタービンの前を支配する圧力又はガス質量（乃至 はガス量）の間の差を検出する装置から構成される。この検出された差が所定の 閾値を上回る場合、エキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差がシグナリ ングされる。２つのシリンダバンクのエキゾーストマニホールド内の圧力比又は ガス質量比乃至はガス量比 は次のことに関する信頼できる情報を供給する。すなわち、重大な回転数偏差が ２つのエキゾーストターボチャージャの間に存在するかどうか、ということに関 する情報を供給する。 従属請求項によれば、測定される圧力差乃至はガス質量（乃至はガス量）の差 に対する閾値は、インテークマニホールド内の空気質量（乃至は空気量）又はエ ンジンの回転数及び/又は負荷に依存する。 回転数偏差が識別された場合、エキゾーストターボチャージャのより大きな損 害を回避する様々な手段が講じられる。このエキゾーストターボチャージャの閉 ループ制御回路を中断しその代わりに調整量を供給するか、又はシリンダ選択性 （zylinderselektiv）燃料噴射を小さくするか、又はスロットルバルブを最大限 に開口することを制限する。 実施例の説明 図面に図示された２つの実施例に基づいて次に本発明を詳しく説明する。 図１は２つのエキゾーストターボチャージャを有する内燃機関のブロック回路 図であり、エキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差識別のために２つの エキゾーストマニホールド内の圧力が測定される。 図２は２つのエキゾーストターボチャージャを有するエンジンのブロック回路 図であり、回転数偏差識別 のために２つのエキゾーストマニホールド内のガス質量（乃至はガス量）が測定 される。 図１には概略的に２つのシリンダバンク２、３から成るＶ型エンジン又は対向 シリンダエンジン１が図示されている。各シリンダバンク２、３は独自のエキゾ ーストマニホールド４、５を有する。各エキゾーストマニホールド４、５にはエ キゾーストターボチャージャのエキゾーストガスタービン６、７が配置されてい る。エキゾーストマニホールド４のエキゾーストガスタービン６はスーパーチャ ージャ８を駆動し、エキゾーストマニホールド５のエキゾーストガスタービン７ はスーパーチャージャ９を駆動する。２つのスーパーチャージャ８、９はインテ ークマニホールド１０の吸気空気を圧縮する。このインテークマニホールド１０ は図示された実施例では管から構成されており、この管の中には充てん空気冷却 器１１及びスロットルバルブ１２が配置されている。このスロットルバルブ１２ の後方でインテークマニホールド１０は２つのシリンダバンク２、３に分岐して いる。この共通インテークマニホールド１０は並列接続された２つのスーパーチ ャージャ８、９の入力側で分岐し、この２つのスーパーチャージャ８、９の出力 側は充てん空気冷却器１１の前で統合されている。２つのシリンダバンク２、３ に１つの共通のインテークマニホールドを設ける代わりに、各シリンダバンク２ 、３は、独自のインテーク マニホールドを有してもよい。このインテークマニホールドの中で所属のスーパ ーチャージャ８、９が吸気空気を圧縮する。 エキゾーストガスタービン６、７にはそれぞれバイパス線路１３、１４が設け られている。このバイパス線路１３、１４の中にあるバルブ１５、１６によって 、バイパス流量、つまりエキゾーストガスタービン６、７の回転数及びこの結果 スーパーチャージャ８、９によって発生されるインテークマニホールド内の充て ん圧が調整される。充てん圧調整又は充てん圧制御のために調整素子が設けられ ている。この調整素子は図１に図示された実施例では公知のやり方でタイミング 制御バルブ（Taktventil）１７及び圧力検知ボックス１８、１９から成る。この 圧力検知ボックス１８、１９はロットを介してバイパスバルブ１５、１６の開口 を調整する。タイミング制御バルブ１７にはインテークマニホールドに接続され た線路２０を介して２つのスーパーチャージャ８、９によって発生される充てん 圧が直接加えられる。共通のインテークマニホールド１０のためにただ１つのタ イミング制御バルブのみが必要とされる。このタイミング制御バルブの出力圧力 は線路２１、２２を介して２つのエキゾーストターボチャージャの圧力検知ボッ クスに同じ分量ずつ分配される。このタイミング制御バルブ１７は制御機器２３ から線路２４を介してパルス幅変調された制御クロッ ク信号を受け取る。 圧力センサ２５はエキゾーストガスタービン６、７の前の２つのエキゾースト マニホールド４、５内の圧力を測定しそれから圧力差を検出する。この圧力差を この圧力センサ２５は線路２６を介して電気信号として制御機器２３に供給する 。圧力差は２つのターボチャージャの回転数が相互に偏差している場合には常に 発生する。回転数偏差は、例えば圧力検知ボックス１８、１９又はバイパスバル ブ１５、１６又はエキゾーストターボチャージャのエキゾーストガスタービン６ 、７が故障しているか又はエキゾーストガスタービン６、７の出力管内にある触 媒２７、２８が遮断されている場合に発生する。 制御機器２３は２つのエキゾーストマニホールド４、５の圧力差を所定の閾値 と比較し、この圧力差がこの閾値を越えるとはじめて２つのエキゾーストターボ チャージャの間の関連する回転数偏差をシグナリングする。この閾値を越える圧 力差は、いずれかのエキゾーストマニホールド内に欠陥がありこの欠陥が２つの エキゾーストターボチャージャのうちの１つにより大きな破損を将来的に与える 可能性がある、ということを示している。つまり、エラーのために一方のエキゾ ーストターボチャージャの回転数が低下する場合、充てん圧調整部は、他方のエ キゾーストターボチャージャの回転数を上げて、この他方のエキゾーストターボ チャージャが故障したエキゾーストターボチャージャの低下した充てん圧を補償 するようにさせる。しかし、回転数を過度に上げ過ぎるとエキゾーストターボチ ャージャの破壊をもたらす可能性もある。 制御機器２３は圧力差が閾値をほんの短時間ではなく所定の比較的長い時間に 亘って越える場合にのみエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差をシグ ナリングする。というのも、短時間の回転数偏差ならばエキゾーストターボチャ ージャにおける将来の破損を引き起こさないからである。 圧力差に対する閾値はインテークマニホールド内の空気質量（乃至は空気量） に依存して設定されるか又はエンジンの回転数及び/又は負荷に依存して設定さ れるかのいずれかである。インテークマニホールド内の空気質量（乃至は空気量 ）又はエンジンの回転数もしくは負荷が低下すればするほど、エキゾーストター ボチャージャの間のより小さい回転数偏差を識別するために閾値は低下される。 ２つのエキゾーストターボチャージャのうちの一方が故障しているという理由で 、他方のエキゾーストターボチャージャによって高い充てん圧を供給しなければ ならない場合には、この使用可能なエキゾーストターボチャージャは特別な保護 手段を講じることなしに危険な高い回転数領域で制御される。従って、閾値が比 較的低いために回転数偏差が早めに識別される場合、使用可能なエキゾーストタ ーボチャージャが危険な高い回転数領域で制御されるより以前に次に挙げる保護 手段のうちの１つ又は複数の保護手段が早めに講じられる。 保護手段の１つは、回転数偏差が識別された場合に制御機器２３が充てん圧閉 ループ制御回路を中断し調整量を線路２９又は３０を介してバイパスバルブ１５ 又は１６に供給することである。このバイパスバルブ１５、１６に対する調整量 は、回転数及び負荷に依存する特性マップから導出される。いずれにせよ、この 調整量はエキゾーストガスタービン６、７が危険性のない回転数領域に留まるよ うに設定される。 第２の保護手段は、回転数偏差が識別された場合に制御機器２３が制御線路３ １を介してシリンダ選択性燃料噴射を小さくすることである。つまり、燃料噴射 を小さくすることによって排気ガスがフレッシュガスによって薄められ、これに よりこの排気ガスのエンタルピーが低減される。この結果、内燃機関の負荷レベ ルが低減され、相応して必要な充てん圧が低減制御される。従って、エキゾース トターボチャージャのうちの１つがあまりにも高い回転数領域に達する危険はも はや存在しない。 第３の保護手段ではマシンの負荷レベルを次のことによって比較的低い値に制 限する。すなわち、制御機器２３が線路３２を介してスロットルバルブ１２の最 大開口を制限する制御信号を送出することによって比 較的低い値に制限する。 これらの保護手段の各々を単独で適用してもよいし、複数の保護手段を一緒に 適用してもよい。この場合、各保護手段毎に圧力差に対する異なる閾値を設定す ることができる。 上述した実施例の場合のように２つのエキゾーストマニホールド４、５の圧力 差を２つのエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差識別の判断基準とし て使用する代わりに、２つのエキゾーストマニホールド４、５で測定されたガス 質量乃至はガス量の間の差を制御機器２３が回転数偏差に関して評価することも できる。このためには図２に図示された実施例ではエキゾーストマニホールド４ 、５の中にガス質量又はガス量の測定機器３３、３４が組み込まれ、この測定機 器３３、３４の出力信号が線路３５、３６を介して制御機器２３に供給される。 その他の点ではこの第２の実施例は図１に図示された装置と同じであり、同一の 参照符号が使用されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル ボイアレ ドイツ連邦共和国 Ｄ−71706 マルクグ レーニンゲン マルクトプラッツ 13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２つの別個のシリンダバンクから成る内燃機関の２つのエキゾーストターボ チャージャの間の回転数偏差を識別する装置であって、 前記各シリンダバンクにはエキゾーストガスタービンを有するエキゾースト マニホールドが所属する、２つのエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏 差を識別する装置において、 ２つの前記エキゾーストマニホールド（４、５）のエキゾーストタービン（ ６、７）より前を支配する圧力又はガス質量（乃至はガス量）の間の差を検出し 、この検出した差が所定の閾値を上回っている場合には回転数偏差をシグナリン グする装置（２３、２５、３３、３４）が設けられていることを特徴とする、２ つのエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差を識別する装置。 ２．検出される差が閾値を所定の時間に亘って上回る場合に回転数偏差がシグナ リングされることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３．閾値は、インテークマニホールド（１０）内の空気質量（乃至は空気量）に 依存することを特徴とする請求項１記載の装置。 ４．閾値は、エンジンの回転数及び/又は負荷に依存することを特徴とする請求 項１記載の装置。 ５．２つのエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差を識別する装置は、 回転数偏差が識別された場合には、各エキゾーストターボチャージャに所属する 充てん圧調整部（１５、１６）に対して調整量を供給し、 該調整量は回転数及び負荷に依存する特性マップから導出されることを特徴 とする請求項１〜４までのうちの１項記載の装置。 ６．２つのエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差を識別する装置は、 回転数偏差が識別された場合にはシリンダ選択性燃料噴射を小さくすることを特 徴とする請求項１〜４までのうちの１項記載の装置。 ７．２つのエキゾーストターボチャージャの間の回転数偏差を識別する装置は、 回転数偏差が識別された場合にはスロットルバルブ（１２）の最大開口を制限す ることを特徴とする請求項１〜４までのうちの１項記載の装置。