WO2010067447A1 - 内燃機関用蓄圧システム - Google Patents

内燃機関用蓄圧システム Download PDF

Info

Publication number
WO2010067447A1
WO2010067447A1 PCT/JP2008/072566 JP2008072566W WO2010067447A1 WO 2010067447 A1 WO2010067447 A1 WO 2010067447A1 JP 2008072566 W JP2008072566 W JP 2008072566W WO 2010067447 A1 WO2010067447 A1 WO 2010067447A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
exhaust
valve
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/072566
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
吉郎 加藤
啓二 四重田
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Priority to EP08878746.0A priority Critical patent/EP2360362B1/en
Priority to US13/120,022 priority patent/US8652007B2/en
Priority to CN2008801311829A priority patent/CN102159812B/zh
Priority to JP2010541938A priority patent/JP5115630B2/ja
Priority to PCT/JP2008/072566 priority patent/WO2010067447A1/ja
Publication of WO2010067447A1 publication Critical patent/WO2010067447A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0235Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using exhaust gas throttling means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/44Passages conducting the charge from the pump to the engine inlet, e.g. reservoirs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035Details of the valve housing
    • F02D9/1055Details of the valve housing having a fluid by-pass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/37Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with temporary storage of recirculated exhaust gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/36Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/14Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for modifying or adapting flow area or back-pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a pressure accumulating system for an internal combustion engine provided with a pressure accumulating container that can introduce gas from an exhaust passage and can supply gas to the exhaust passage and can store pressurized gas therein. .
  • a turbocharged diesel engine provided with an exhaust shutter for applying an engine brake to the exhaust passage.
  • a supercharging pressure control device applied to such an engine includes a pressure vessel connected to an exhaust passage between an exhaust shutter and an exhaust valve, and the exhaust pressure is increased when the exhaust pressure is increased by closing the exhaust shutter.
  • exhaust pressure is injected from the pressure vessel when it is necessary to accelerate the turbocharger turbine by storing the pressure in the pressure vessel (see Patent Document 1).
  • Patent Documents 2 and 3 exist as prior art documents related to the present invention.
  • an object of the present invention is to provide a pressure accumulation system for an internal combustion engine that can prevent an exhaust pressure from becoming excessively high when a pressurized gas is stored in a pressure accumulation container.
  • the first internal combustion engine pressure accumulation system of the present invention is applied to an internal combustion engine provided with an exhaust cutoff valve that can be switched between a fully closed position for closing the exhaust passage and a fully open position for opening the exhaust passage in the exhaust passage, Gas can be introduced from the exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve, gas can be supplied to the exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve, and pressurized gas can be stored inside
  • an accumulator system for an internal combustion engine that includes a pressure accumulating vessel and accumulates pressurized gas in the exhaust passage upstream from the exhaust shut-off valve, the exhaust passage upstream from the exhaust shut-off valve
  • Pressure acquisition means for acquiring the internal pressure or the pressure in the pressure accumulator, pressure adjusting means capable of adjusting the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve, and gas accumulating in the pressure accumulator Control for controlling the operation of the pressure adjusting means based on the pressure acquired by the pressure acquisition means so that the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve is sometimes limited to
  • the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve when gas is stored in the accumulator vessel (hereinafter sometimes referred to as exhaust pressure). Since the pressure is limited to a predetermined exhaust pressure upper limit value or less, it is possible to prevent the exhaust pressure from becoming excessively high when the pressurized gas is stored in the pressure accumulating container. Therefore, by appropriately setting the exhaust pressure upper limit value according to the internal combustion engine, it is possible to reliably prevent gas leakage from the seal portion of the exhaust system and sudden decrease in the engine speed.
  • the control means when the control means accumulates gas in the accumulator vessel, first, the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve is set to the exhaust pressure upper limit value. Then, the operation of the pressure adjusting means may be controlled so that the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust shutoff valve changes within a predetermined pressure range with the exhaust pressure upper limit as the upper limit. In this case, since the exhaust pressure is first increased to the exhaust pressure upper limit value, the exhaust pressure can be quickly increased. Therefore, the pressurized gas can be quickly stored in the pressure accumulating container.
  • gas is stored in the pressure accumulating container until a predetermined target pressure is reached, and a lower limit value of the predetermined pressure range is set to a value smaller than the exhaust pressure upper limit value and higher than the target pressure. May be. In this case, it is possible to prevent the exhaust pressure from becoming lower than the target pressure when gas is accumulated in the pressure accumulating container. Therefore, the pressurized gas can be quickly stored in the pressure accumulating container.
  • the control means adjusts the pressure per unit time when the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve is adjusted.
  • the operation of the pressure adjusting means may be controlled so as to be less than or equal to the allowable value. If the exhaust pressure changes suddenly when the exhaust cutoff valve is closed, the effectiveness of the engine brake changes suddenly, which may cause a sudden change in the rotational speed of the internal combustion engine.
  • the amount of change in the exhaust pressure per unit time can be suppressed to a value less than or equal to the allowable value, it is possible to prevent a sudden change in the exhaust pressure by appropriately setting the allowable value. Therefore, it is possible to suppress a sudden change in the effectiveness of the engine brake and to suppress a sudden change in the rotational speed of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine connects an exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve and an intake passage of the internal combustion engine, and the EGR passage
  • An EGR valve that opens and closes the EGR valve, and the pressure adjusting means may be the EGR valve. By opening the EGR valve, the gas in the exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve can be discharged to the intake passage, so that the exhaust pressure can be adjusted.
  • control means may gradually control the EGR valve to the closed side as the pressure acquired by the pressure acquisition means decreases.
  • the EGR valve By controlling the EGR valve in this manner, the exhaust pressure is less likely to decrease when gas is accumulated in the pressure accumulating vessel. Therefore, the pressurized gas can be quickly stored in the pressure accumulating container.
  • the exhaust cutoff valve can change an opening degree between the fully closed position and the fully open position, and the pressure adjusting means can A shut-off valve may be used. By opening the exhaust cutoff valve, the gas in the exhaust passage upstream from the exhaust cutoff valve can be discharged downstream from the exhaust cutoff valve, so that the exhaust pressure can be adjusted.
  • control means may control the exhaust shut-off valve gradually to the closed side as the pressure acquired by the pressure acquisition means decreases.
  • the exhaust pressure is unlikely to decrease when the gas is stored in the pressure accumulating container, so that the pressurized gas can be quickly stored in the pressure accumulating container.
  • a bypass passage connecting an exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve and an exhaust passage downstream of the exhaust shut-off valve, and the bypass passage A bypass valve that opens and closes, and the pressure adjusting means may be the bypass valve.
  • the gas in the exhaust passage upstream from the exhaust cutoff valve can be discharged downstream from the exhaust cutoff valve, so that the exhaust pressure can be adjusted.
  • control means may gradually control the bypass valve to the closed side as the pressure acquired by the pressure acquisition means decreases.
  • the exhaust pressure is unlikely to decrease when the gas is stored in the pressure accumulating container, so that the pressurized gas can be quickly stored in the pressure accumulating container.
  • the internal combustion engine is mounted on a vehicle, and power between the internal combustion engine and a drive wheel of the vehicle is provided on an output shaft of the internal combustion engine.
  • a transmission that is provided in the transmission path and can be switched to a plurality of transmission ratios having different sizes is connected, and the control means is configured to increase the speed of the vehicle or decrease the transmission ratio of the transmission.
  • the smaller the gear ratio of the transmission the smaller the amount of gas discharged from the cylinder to the exhaust passage, and the lower the exhaust pressure. Therefore, the smaller the gear ratio of the transmission, the less effective the engine brake when the exhaust cutoff valve is switched to the fully closed state, and the deceleration when the vehicle decelerates becomes smaller. That is, when the gear ratio is small, the rotational speed of the internal combustion engine is less likely to suddenly decrease even if the exhaust pressure upper limit value is increased compared to when the gear ratio is large. Therefore, the exhaust pressure upper limit value can be set higher as the gear ratio of the transmission is smaller. Generally, the higher the vehicle speed, the smaller the transmission gear ratio is switched. Therefore, the exhaust pressure upper limit value can be set higher as the vehicle speed is higher. By setting the exhaust pressure upper limit value in this way, the pressurized gas is quickly stored in the pressure accumulating container while preventing the vehicle from suddenly decelerating due to a sudden decrease in the rotational speed of the internal combustion engine. be able to.
  • the second internal combustion engine pressure accumulation system of the present invention is applied to an internal combustion engine provided with an exhaust cutoff valve that can be switched between a fully closed position for closing the exhaust passage and a fully open position for opening the exhaust passage in the exhaust passage, Gas can be introduced from the exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve, gas can be supplied to the exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve, and pressurized gas can be stored inside
  • an accumulator system for an internal combustion engine that includes a pressure accumulating vessel and accumulates pressurized gas in the exhaust passage upstream from the exhaust shut-off valve, the exhaust passage upstream from the exhaust shut-off valve
  • a relief valve is provided that opens so that gas is discharged from the exhaust passage upstream of the exhaust shutoff valve.
  • the second accumulator system for an internal combustion engine of the present invention when the pressure (exhaust pressure) in the exhaust passage upstream of the exhaust shut-off valve reaches the exhaust pressure upper limit value, the relief valve is opened.
  • the exhaust pressure can be limited to an upper limit value or less. Therefore, it is possible to prevent the exhaust pressure from becoming excessively high when the pressurized gas is stored in the pressure accumulating container.
  • the figure which shows the internal combustion engine in which the pressure accumulation system which concerns on the 1st form of this invention was integrated.
  • the flowchart which shows the modification of an exhaust-pressure control routine The figure which shows an example of the relationship between the gear stage of a transmission, and exhaust pressure upper limit.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine in which a pressure accumulating system according to a first embodiment of the present invention is incorporated.
  • An internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) 1 in FIG. 1 is a diesel engine mounted on a vehicle as a power source for traveling, and an engine body 3 having a plurality (four in FIG. 1) of cylinders 2. And an intake passage 4 and an exhaust passage 5 respectively connected to each cylinder 2.
  • the intake passage 4 is provided with an air cleaner 6 for filtering the intake air, a compressor 7a of the turbocharger 7, and an intercooler 8 for cooling the intake air.
  • the exhaust passage 5 includes a turbine 7b of the turbocharger 7, a catalytic converter 9 for purifying exhaust, and an exhaust cutoff that can be switched between a fully closed position that closes the exhaust passage 5 and a fully open position that opens the exhaust passage 5.
  • a valve 10 is provided.
  • the exhaust passage 5 and the intake passage 4 are connected by an EGR passage 11.
  • the EGR passage 11 connects an exhaust manifold 5 a that forms part of the exhaust passage 5 and an intake manifold 4 a that forms part of the intake passage 4.
  • the EGR passage 11 includes an EGR cooler 12 for cooling exhaust gas (hereinafter also referred to as EGR gas) guided from the exhaust passage 5 to the intake passage 4 and an EGR valve 13 for adjusting the flow rate of the EGR gas. Is provided.
  • the EGR cooler 12 is provided closer to the exhaust passage 5 than the EGR valve 13.
  • the EGR cooler 12 is provided with an exhaust pressure sensor 14 as pressure acquisition means for outputting a signal corresponding to the exhaust pressure of the EGR passage 11 (hereinafter also referred to as exhaust pressure) Pe.
  • Each cylinder 2 is provided with an injector 15 for injecting fuel into the cylinder 2.
  • Each injector 15 is connected to a common rail 16 in which high-pressure fuel supplied to the injector 15 is stored.
  • the engine 1 includes a pressure accumulating system 20 for assisting the operation of the turbocharger 7.
  • the pressure accumulation system 20 includes a pressure accumulation tank 21 as a pressure accumulation container.
  • the pressure accumulation tank 21 is configured as a pressure vessel capable of storing pressurized gas.
  • the accumulator tank 21 stores at least one of air and exhaust as a gas.
  • the accumulator tank 21 is connected to the EGR passage 11 through a gas passage 22.
  • the gas passage 22 connects the EGR passage 11 and the pressure accumulation tank 21 on the exhaust passage 5 side with respect to the EGR valve 13.
  • a flow control valve 23 is provided in the gas passage 22.
  • the flow rate control valve 23 is connected to a position where the gas passage 22 is fully opened so that the inside of the pressure accumulation tank 21 and the EGR passage 11 are connected (hereinafter also referred to as a fully open position), the inside of the pressure accumulation tank 21 and the EGR.
  • the degree of opening can be adjusted between a shut-off position where the gas passage 22 is fully closed (hereinafter also referred to as a fully-closed position) so that the connection with the passage 11 is cut off.
  • a pressure sensor 24 that outputs a signal corresponding to the pressure inside the pressure accumulation tank 21 (hereinafter sometimes referred to as tank pressure) is provided in the gas passage 22 closer to the pressure accumulation tank 21 than the flow rate control valve 23. Yes.
  • the operation of the flow control valve 23 is controlled by an engine control unit (ECU) 30.
  • the ECU 30 includes peripheral devices such as a microprocessor and RAM and ROM necessary for its operation, and an exhaust cutoff valve 10, an EGR valve 13, an injector 15 and the like based on output signals from various sensors provided in the engine 1
  • this control may be referred to as fuel cut control.
  • the ECU 30 adjusts the opening degree of the EGR valve 13 so that an appropriate amount of EGR gas is introduced into the intake passage 4 according to the operating state of the engine 1.
  • the ECU 30 adjusts the opening degree of the exhaust cutoff valve 10 according to the operating state of the engine 1.
  • the ECU 30 outputs a crank angle sensor 31 that outputs a signal corresponding to the rotational speed (rotation speed) of the crankshaft of the engine 1 and a signal that corresponds to the accelerator opening.
  • An accelerator opening sensor 32, an air flow meter 33 that outputs a signal corresponding to the intake air amount, a vehicle speed sensor 34 that outputs a signal corresponding to the speed of the vehicle, and the like are connected.
  • An exhaust pressure sensor 14 and a pressure sensor 24 are also connected to the ECU 30. In addition to these, various sensors are connected to the ECU 30, but they are not shown.
  • the ECU 30 controls the pressure accumulation system 20 according to the running state of the vehicle and the operating state of the engine 1. For example, when it is necessary to assist the operation of the turbocharger 7, the ECU 30 controls the pressure accumulation system 20 so that the gas accumulated in the pressure accumulation tank 21 is supplied to the turbine 7b. Specifically, the ECU 30 first closes the EGR valve 13 and then switches the flow control valve 23 to the fully open position. As a result, the gas in the accumulator tank 21 can be supplied to the turbine 7b via the gas passage 22, the EGR passage 11, and the exhaust manifold 5a. Therefore, the operation of the turbocharger 7 can be assisted with this gas.
  • the ECU 30 controls the pressure accumulation system 20 so that the pressurized gas is stored in the pressure accumulation tank 21 when the fuel cut control is executed to assist the operation of the turbocharger 7 in this way. To do. At this time, the ECU 30 accumulates gas in the pressure accumulation tank 21 until the tank pressure reaches a preset target pressure. As the target pressure, for example, a pressure capable of sufficiently accelerating the turbine 7b by supplying a gas of this pressure to the exhaust passage 5 is set.
  • FIG. 2 shows a pressure accumulation control routine that the ECU 30 repeatedly executes at a predetermined cycle during operation of the engine 1 in order to store the pressurized gas in the pressure accumulation tank 21.
  • the ECU 30 first acquires the traveling state of the vehicle and the operating state of the engine 1 in step S11.
  • the running state of the vehicle for example, the speed of the vehicle is acquired.
  • the operating state of the engine 1 for example, the rotational speed of the engine 1, the accelerator opening, the exhaust pressure Pe, the intake air amount, the tank pressure, and the like are acquired.
  • ECU 30 determines whether or not a predetermined pressure accumulation condition is satisfied. For example, it is determined that the pressure accumulation condition is satisfied when fuel cut control is performed on the engine 1 and the tank pressure is equal to or lower than a pressure at which the operation of the turbocharger 7 can be assisted. If it is determined that the pressure accumulation condition is not established, steps S13 to S17 are skipped and the process proceeds to step S18.
  • step S13 the ECU 30 is storing the pressurized gas in the pressure accumulation tank 21, that is, the pressure accumulation flag indicating that pressure accumulation is on. It is judged whether it is in a state. If it is determined that the pressure accumulation flag is on, steps S14 and S15 are skipped and the process proceeds to step S16. On the other hand, if it is determined that the pressure accumulation flag is OFF, the process proceeds to step S14, where the ECU 30 executes pressure accumulation start control for storing pressurized gas in the pressure accumulation tank 21. In this pressure accumulation start control, the ECU 30 first switches the exhaust cutoff valve 10 and the EGR valve 13 to fully closed respectively.
  • the ECU 30 switches the flow control valve 23 to full open.
  • the gas in the exhaust passage 5 upstream of the exhaust cutoff valve 10 can be pressurized and stored in the pressure accumulation tank 21.
  • the fuel cut control is being executed, so that air is discharged from the cylinder 2 to the exhaust passage 5. Therefore, the gas stored in the pressure accumulating tank 21 is almost air.
  • the ECU 30 switches the pressure accumulation flag to the ON state.
  • the ECU 30 executes exhaust pressure control.
  • the exhaust shut-off valve 10 and the EGR valve 13 are fully closed, so the pressure in the exhaust passage 5 upstream from the exhaust shut-off valve 10 increases.
  • the ECU 30 adjusts the pressure in the exhaust passage 5 upstream of the exhaust cutoff valve 10 by adjusting the opening of the EGR valve 13 in order to prevent such a gas leak and a sudden decrease in the engine speed.
  • exhaust pressure Pe When the exhaust cutoff valve 10 and the EGR valve 13 are fully closed, the pressure in the exhaust passage 5 upstream of the exhaust cutoff valve 10 is the same as the pressure in the EGR passage 11. Therefore, hereinafter, the pressure in the exhaust passage 5 upstream of the exhaust cutoff valve 10 when accumulating pressure in the accumulator tank 21 may be referred to as exhaust pressure Pe.
  • FIG. 3 shows an exhaust pressure control routine executed by the ECU 30 to adjust the exhaust pressure Pe when accumulating pressure in the accumulator tank 21. That is, in step S16 of FIG. 2, the control routine shown in FIG. 3 is executed. In FIG. 3, the same processing as that in FIG. By executing this control routine, the ECU 30 functions as the control means of the present invention.
  • the ECU 30 first acquires the traveling state of the vehicle and the operating state of the engine 1 in step S11. In the next step S21, the ECU 30 determines whether or not the exhaust pressure Pe is equal to or higher than a predetermined exhaust pressure upper limit value Pmax.
  • the exhaust pressure upper limit value Pmax is a threshold value that is set in order to prevent the gas leakage and the sudden decrease in the engine speed as described above during the pressure accumulation in the pressure accumulation tank 21.
  • the exhaust pressure upper limit value Pmax is, for example, a pressure value at which gas starts to leak to the outside from a seal portion provided in the exhaust passage 5 upstream of the exhaust cutoff valve 10 and a pressure value that can prevent sudden deceleration of the vehicle due to engine braking Etc., and a value lower than such a pressure value is set. Further, a value higher than the target pressure of the pressure accumulating tank 21 is set as the exhaust pressure upper limit value Pmax.
  • the process proceeds to step S22, and the ECU 30 sets the opening degree of the EGR valve 13.
  • the opening degree of the EGR valve 13 is set with reference to, for example, a map shown in FIG. FIG. 4 shows an example of the relationship between the rotational speed and intake air amount of the engine 1 and the opening degree of the EGR valve 13.
  • the amount of gas discharged from the cylinder 2 to the exhaust passage 5 changes according to the operating state of the engine 1, and the amount of gas increases as the rotational speed of the engine 1 increases and the amount of intake air increases.
  • the opening degree of the EGR valve 13 is set to a larger value as the rotational speed of the engine 1 is higher and as the intake air amount is larger. Note that the relationship shown in FIG. 4 may be obtained in advance through experiments or the like and stored in the RAM of the ECU 30.
  • the ECU 30 opens the EGR valve 13 to the set opening degree. Thereafter, the current control routine is terminated.
  • the ECU 30 controls the opening degree of the EGR valve 13 so that the exhaust pressure Pe does not suddenly decrease.
  • the EGR valve 13 is opened so that the amount of change in pressure per unit time is equal to or less than a predetermined allowable value set in advance.
  • the amount of change in the exhaust pressure Pe per unit time when the opening degree of the EGR valve 13 is changed is affected by the volume of the exhaust passage 5 upstream of the exhaust cutoff valve 10 and the like. Therefore, the predetermined allowable value may be appropriately set according to the volume of the exhaust passage 5 upstream of the exhaust cutoff valve 10, for example.
  • step S24 the ECU 30 determines whether or not the exhaust pressure Pe is equal to or lower than a predetermined exhaust pressure lower limit value Pmin.
  • the exhaust pressure lower limit value Pmin is a lower limit value of the pressure necessary to store gas in the pressure accumulation tank 21 up to the target pressure.
  • the target pressure is set as the exhaust pressure lower limit Pmin.
  • the current control routine is terminated.
  • the process proceeds to step S25, and the ECU 30 fully closes the EGR valve 13. If the EGR valve 13 is already fully closed, the EGR valve 13 is maintained in that state. Thereafter, the current control routine is terminated.
  • the EGR valve 13 functions as the pressure adjusting means of the present invention.
  • step S16 the exhaust pressure control in step S16 ends.
  • the process proceeds to step S17, and the ECU 30 determines whether the tank pressure is equal to or higher than the target pressure. If it is determined that the tank pressure is less than the target pressure, the current control routine is terminated. On the other hand, when it is determined that the tank pressure is equal to or higher than the target pressure, or when a negative determination is made in step S12, the process proceeds to step S18, and the ECU 30 executes pressure accumulation end control. In this pressure accumulation end control, the ECU 30 first switches the flow control valve 23 to fully closed. Thereby, the pressure accumulation to the pressure accumulation tank 21 is completed.
  • the ECU 30 once opens the exhaust cutoff valve 10 and the EGR valve 13 to reduce the exhaust pressure Pe, and then controls the opening of these valves according to the operating state of the engine 1. Switch to normal control. In subsequent step S19, the ECU 30 switches the pressure accumulation flag to an off state. Thereafter, the current control routine is terminated.
  • FIG. 5 shows an example of the time variation of the accelerator opening, the opening of the EGR valve 13, the exhaust pressure Pe, and the tank pressure when the pressure accumulation control routine of FIG. ing.
  • the solid line L1 of FIG. 5 has shown the time change of the exhaust pressure Pe
  • the solid line L2 has shown the time change of the tank pressure.
  • the EGR valve 13 is fully closed. As a result, the exhaust pressure Pe begins to rise again.
  • the tank pressure reaches the target pressure at time T3
  • the pressure accumulation end control is executed, the EGR valve 13 is once fully opened, and then the control of the EGR valve 13 is returned to the normal control.
  • the EGR valve 13 is controlled to be fully closed in the normal control.
  • the exhaust pressure Pe is adjusted to a pressure range between the exhaust pressure upper limit value Pmax and the exhaust pressure lower limit value Pmin in the period Tc between the times T1 and T3.
  • the exhaust pressure Pe is restricted to the exhaust pressure upper limit Pmax or less when the pressure is accumulated in the pressure accumulation tank 21, and therefore, the exhaust pressure Pe is prevented from becoming excessively high. it can. Therefore, it is possible to reliably prevent gas leakage from the seal portion provided in the exhaust passage 5 upstream of the exhaust cutoff valve 10 and a sudden decrease in the rotational speed of the engine 1.
  • the exhaust pressure Pe is first increased to the exhaust pressure upper limit Pmax, so that the gas pressurized in the pressure accumulating tank 21 can be quickly stored. Then, after increasing the exhaust pressure Pe to the exhaust pressure upper limit value Pmax, as shown in FIG. 5, the exhaust pressure Pe changes so as to change within a pressure range between the exhaust pressure upper limit value Pmax and the exhaust pressure lower limit value Pmin. Since the opening degree of the EGR valve 13 is adjusted, the gas pressurized in the pressure accumulating tank 21 can be stored more rapidly.
  • the opening degree of the EGR valve 13 is controlled so that the amount of change in the exhaust pressure Pe per unit time is not more than a predetermined allowable value, so that the exhaust pressure Pe suddenly decreases. Can be suppressed. Therefore, a sudden change in the rotational speed of the engine 1 can be suppressed.
  • the exhaust pressure upper limit value Pmax and the exhaust pressure lower limit value Pmin are not limited to the values described above.
  • the exhaust pressure lower limit value Pmin may be set to a value higher than the target pressure of the pressure accumulation tank 21.
  • the exhaust pressure upper limit value Pmax may be changed according to the traveling state of the vehicle or the operating state of the engine 1.
  • the exhaust pressure upper limit value Pmax may be changed according to the gear ratio of the transmission to which the output shaft of the engine 1 is connected.
  • the transmission is provided in a power transmission path between the engine 1 and the drive wheels, and can be switched to a plurality of transmission ratios having different sizes.
  • the smaller the gear ratio of the transmission that is, the higher the gear set, the greater the torque required for the engine 1 and the lower the rotational speed of the engine 1. Therefore, it can be estimated that the smaller the gear ratio of the transmission, the smaller the amount of gas discharged from the cylinder 2 to the exhaust passage 5, and the lower the exhaust pressure Pe.
  • the smaller the gear ratio of the transmission the less effective the engine brake when the exhaust cutoff valve 10 is switched to the fully closed state, and the deceleration when the vehicle decelerates becomes smaller. That is, when the gear ratio is small with the high speed gear set, the rotational speed of the engine 1 rapidly decreases even if the exhaust pressure upper limit Pmax is increased as compared with the case where the gear ratio is large with the low speed gear set. It is difficult, and it becomes difficult to decelerate the vehicle suddenly. Therefore, the exhaust pressure upper limit Pmax is set higher as the gear ratio of the transmission is smaller, in other words, the higher the gear is set.
  • FIG. 6 shows a flowchart of an exhaust pressure control routine for changing the exhaust pressure upper limit value Pmax in accordance with the gear ratio of the transmission as described above.
  • the same processes as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the control routine of FIG. 6 first, in step S11, the traveling state of the vehicle and the operating state of the engine 1 are acquired. At this time, the gear stage of the transmission, that is, the gear ratio is also acquired as the vehicle running state.
  • the ECU 30 sets the exhaust pressure upper limit value Pmax based on the acquired gear stage.
  • the exhaust pressure upper limit value Pmax may be set with reference to, for example, a map shown in FIG. FIG.
  • step S31 the ECU 30 functions as the upper limit setting means of the present invention. After the exhaust pressure upper limit value Pmax is set, the process proceeds to step S21, and thereafter the process proceeds in the same manner as in FIG.
  • the exhaust pressure upper limit Pmax is increased as the gear position of the transmission is higher, the pressure accumulation tank 21 is prevented from being decelerated suddenly.
  • the pressurized gas can be quickly stored.
  • the exhaust pressure upper limit value Pmax may be set according to the speed of the vehicle. In general, when the vehicle speed is high, it can be estimated that the gear stage of the transmission is switched to the high speed side. Therefore, the exhaust pressure upper limit value Pmax may be increased as the vehicle speed increases. Also in this case, the pressurized gas can be quickly stored in the accumulator tank 21 while preventing the vehicle from decelerating suddenly.
  • the valve for adjusting the exhaust pressure Pe at the time of pressure accumulation in the pressure accumulation tank 21 in the pressure accumulation system 20 of the first embodiment is not limited to the EGR valve 13.
  • a valve whose opening degree can be changed between a fully open position where the exhaust passage 5 is fully opened and a fully closed position where the exhaust passage 5 is fully closed is provided as the exhaust cutoff valve 10, and this valve is controlled instead of the EGR valve 13.
  • the exhaust pressure Pe may be adjusted.
  • a valve for example, a slide type electromagnetic exhaust cutoff valve is provided.
  • the exhaust cutoff valve 10 is controlled by the same method as the method for controlling the EGR valve 13 described above.
  • the exhaust cutoff valve 10 is opened when the exhaust pressure Pe becomes equal to or higher than the exhaust pressure upper limit value Pmax, and is fully closed when the exhaust pressure Pe becomes equal to or lower than the exhaust pressure lower limit value Pmin.
  • the exhaust cutoff valve 10 is controlled so that the amount of change in the exhaust pressure Pe per unit time is less than or equal to a predetermined allowable value.
  • the exhaust cutoff valve 10 functions as the pressure adjusting means of the present invention.
  • the exhaust passage 5 is provided with a bypass passage 40 for bypassing the exhaust cutoff valve 10 and a bypass valve 41 for opening and closing the bypass passage 40.
  • the bypass valve 41 is controlled to control the exhaust pressure. Pe may be adjusted.
  • FIG. 8 shows the exhaust passage 5 in the vicinity of the exhaust cutoff valve 10 in an enlarged manner.
  • the bypass valve 41 is provided with a valve whose opening degree can be adjusted between a fully open position where the bypass passage 40 is fully opened and a fully closed position where the bypass passage 40 is fully closed.
  • the bypass valve 41 is opened when the exhaust pressure Pe becomes equal to or higher than the exhaust pressure upper limit value Pmax, and when the exhaust pressure Pe becomes equal to or lower than the exhaust pressure lower limit value Pmin. Controlled to be closed. Further, the bypass valve 41 is controlled so that the amount of change in the exhaust pressure Pe per unit time is not more than a predetermined allowable value. In this case, the bypass valve 41 functions as the pressure adjusting means of the present invention.
  • the exhaust pressure Pe when the exhaust pressure Pe is controlled by the exhaust shut-off valve 10 or the bypass valve 41, the pressure is reduced downstream of the turbine 7b, and therefore the exhaust pressure upstream of the turbine 7b is unlikely to decrease. That is, the pressure in the exhaust passage 5 upstream from the turbine 7b can be increased. Therefore, the rotation of the turbine 7b can be quickly increased when the vehicle is reaccelerated immediately after the pressure accumulation in the pressure accumulation tank 21 is completed.
  • the exhaust pressure Pe may be adjusted by using all of the EGR valve 13, the exhaust cutoff valve 10, and the bypass valve 41, or by combining any two of these valves. May be.
  • the control method of the EGR valve 13 is not limited to the control method described above.
  • the EGR valve 13 may be opened to a preset fixed opening. In this case, the process of step S22 of FIG. 3 can be omitted.
  • the period during which the EGR valve 13 is kept open may be a fixed time set in advance. In this case, the EGR valve 13 is switched to the fully closed position when this fixed time has elapsed.
  • the exhaust pressure Pe when accumulating pressure in the accumulator tank 21 can be limited to the exhaust pressure upper limit value Pmax or less.
  • the exhaust cutoff valve 10 and the bypass valve 41 may be controlled by the same control method.
  • the opening degree of the EGR valve 13 when the exhaust pressure Pe is being reduced may be feedback controlled based on the exhaust pressure Pe.
  • the EGR valve 13 may be controlled so that the EGR valve 13 is gradually closed as the exhaust pressure Pe decreases.
  • the exhaust cutoff valve 10 and the bypass valve 41 may be controlled by the same control method.
  • FIG. 9 shows an internal combustion engine in which a pressure accumulating system according to the second embodiment of the present invention is incorporated.
  • parts common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the second embodiment is different from the first embodiment except that a check valve 50 as a relief valve is provided in the EGR passage 11.
  • the check valve 50 is configured to open when the exhaust pressure Pe reaches the exhaust pressure upper limit value Pmax and discharge the gas in the EGR passage 11 to the outside.
  • the check valve 50 opens when the exhaust pressure Pe reaches the exhaust pressure upper limit value Pmax, so that the gas is discharged to the outside from the exhaust passage 5 upstream of the exhaust cutoff valve 10. can do.
  • the exhaust pressure Pe can be reduced, so that the exhaust pressure Pe can be prevented from becoming excessively high when the pressure accumulation tank 21 is accumulating.
  • the check valve 50 may be configured to open when the tank pressure reaches the exhaust pressure upper limit Pmax.
  • the present invention can be implemented in various forms without being limited to the above-described forms.
  • the pressure accumulation system of the present invention is not limited to a diesel engine, and may be applied to various internal combustion engines that use gasoline or other fuels.
  • the gas mainly stored in the pressure accumulating tank is not limited to air, and exhaust gas may be stored.
  • the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve may be estimated based on the time elapsed since the exhaust cutoff valve and the EGR valve are fully closed, the engine speed, the intake air amount of the engine, and the like. .
  • the ECU corresponds to the pressure acquisition means of the present invention. Further, when gas is accumulated in the pressure accumulation tank, the pressure in the pressure accumulation tank and the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust cutoff valve are correlated. Therefore, even if the operation of the EGR valve and the exhaust shut-off valve is controlled based on the output signal of the pressure sensor that outputs a signal corresponding to the pressure in the pressure accumulating tank, the exhaust pressure can be limited to the exhaust pressure upper limit value or less. Good.
  • the pressure sensor corresponds to the pressure acquisition means of the present invention.
  • the exhaust pressure or the tank pressure is estimated based on various physical quantities that correlate with the pressure in the exhaust passage when the gas is accumulated in the pressure accumulation tank, and the EGR valve and the pressure are determined based on the estimated exhaust pressure or the tank pressure.
  • the operation of the exhaust cutoff valve or the like may be controlled. That is, the operations of the EGR valve, the exhaust cutoff valve, and the like when accumulating pressure in the accumulator tank may be controlled based on various physical quantities that correlate with the pressure in the exhaust passage at that time.
  • An adsorbent capable of adsorbing gas and releasing the adsorbed gas may be accommodated inside the pressure accumulating tank.
  • an adsorbent for example, activated carbon, zeolite, alumina, or carbon molecular sieve is used.
  • the adsorbent is not limited to a single substance, and may be a mixture of these substances.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

 蓄圧容器に加圧されたガスを溜めているときに排気圧が過度に高くなることを防止可能な内燃機関用蓄圧システムを提供する。  排気通路(5)に排気遮断弁(10)が設けられた内燃機関(1)に適用され、排気遮断弁(10)より上流側の排気通路(5)からガスを導入可能であるとともに排気遮断弁(10)より上流側の排気通路(5)にガスを供給可能に設けられ、かつ内部に加圧されたガスを溜めることが可能な蓄圧タンク(21)を備え、排気遮断弁(10)より上流側の排気通路(5)内の圧力を高めて蓄圧タンク(21)に加圧されたガスを溜める内燃機関用蓄圧システム(20)において、排気圧を検出する排気圧センサ(14)を備え、EGR弁(13)は、蓄圧タンク(21)にガスを溜めているときに排気遮断弁(10)より上流側の排気通路(5)内の圧力が所定の排気圧上限値(Pmax)以下に制限されるように排気圧センサ(14)の検出値に基づいて制御される。

Description

内燃機関用蓄圧システム
 本発明は、排気通路からガスを導入可能であるとともに排気通路にガスを供給可能に設けられ、かつ内部に加圧されたガスを溜めることが可能な蓄圧容器を備えた内燃機関用蓄圧システムに関する。
 排気通路にエンジンブレーキを効かせるための排気シャッターが設けられた過給機付きディーゼルエンジンが知られている。このようなエンジンに適用される過給圧制御装置において、排気シャッターと排気バルブとの間の排気通路と連結される圧力容器を備え、排気シャッターを閉じて排気圧が上昇したときにその排気圧を圧力容器に貯えて過給機のタービンを加速させる必要がある場合に圧力容器から排気圧を噴射させるものが知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2、3が存在する。
実開平1-102437号公報 国際公開第2005/085611号パンフレット 特開2007-315194号公報
 特許文献1の装置では、蓄圧容器に加圧されたガスを溜める際に排気シャッターを閉じて排気圧を上昇させるが、このときに排気圧が上昇し過ぎると排気バルブのステム部とシリンダヘッドとの間など排気系のシール部からガスが外部に漏れるおそれがある。また、このように排気圧が上昇し過ぎるとエンジンブレーキが過剰に生じ、エンジンの回転数が急に低下して車両が急減速されるおそれがある。
 そこで、本発明は、蓄圧容器に加圧されたガスを溜めているときに排気圧が過度に高くなることを防止可能な内燃機関用蓄圧システムを提供することを目的とする。
 本発明の第1の内燃機関用蓄圧システムは、排気通路に前記排気通路を閉じる全閉位置と前記排気通路を開ける全開位置とに切り替え可能な排気遮断弁が設けられた内燃機関に適用され、前記排気遮断弁より上流側の排気通路からガスを導入可能であるとともに前記排気遮断弁より上流側の排気通路にガスを供給可能に設けられ、かつ内部に加圧されたガスを溜めることが可能な蓄圧容器を備え、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を高めて前記蓄圧容器に加圧されたガスを溜める内燃機関用蓄圧システムにおいて、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力又は前記蓄圧容器内の圧力を取得する圧力取得手段と、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を調整可能な圧力調整手段と、前記蓄圧容器にガスを溜めているときに前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力が所定の排気圧上限値以下に制限されるように前記圧力取得手段が取得した圧力に基づいて前記圧力調整手段の動作を制御する制御手段と、を備えている。
 本発明の第1の内燃機関用蓄圧システムによれば、蓄圧容器にガスを溜めているときの排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力(以下、排気圧と称することがある。)が所定の排気圧上限値以下に制限されるので、蓄圧容器に加圧されたガスを溜めているときに排気圧が過度に高くなることを防止できる。そのため、内燃機関に応じて排気圧上限値を適切に設定することにより、排気系のシール部からのガス漏れ及びエンジンの回転数の急低下をそれぞれ確実に防止することができる。
 本発明の第1の内燃機関用蓄圧システムの一形態において、前記制御手段は、前記蓄圧容器にガスを溜めるとき、まず前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を前記排気圧上限値まで高め、その後前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力が前記排気圧上限値を上限とする所定の圧力範囲内で変化するように前記圧力調整手段の動作を制御してもよい。この場合、まず排気圧が排気圧上限値まで高められるので、排気圧を速やかに上昇させることができる。そのため、蓄圧容器に速やかに加圧されたガスを溜めることができる。
 この形態において、前記蓄圧容器には、所定の目標圧力に達するまでガスが溜められ、前記所定の圧力範囲の下限値には、前記排気圧上限値より小さく、かつ前記目標圧力以上の値が設定されていてもよい。この場合、蓄圧容器にガスを溜めているときは排気圧が目標圧力未満になることを防止できる。そのため、蓄圧容器に速やかに加圧されたガスを溜めることができる。
 本発明の第1の内燃機関用蓄圧システムの一形態において、前記制御手段は、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を調整する場合にこの圧力の単位時間あたりの変化量が所定の許容値以下になるように前記圧力調整手段の動作を制御してもよい。排気遮断弁の閉弁時に排気圧が急に変化するとエンジンブレーキの効きが急に変化し、これにより内燃機関の回転数の急な変化などが生じるおそれがある。この形態では、単位時間当たりの排気圧の変化量が許容値以下に抑えられるので、許容値を適切に設定することにより、排気圧の急な変化を防止することができる。そのため、エンジンブレーキの効きの急な変化を抑制し、内燃機関の回転数の急な変化などを抑制することができる。
 本発明の第1の内燃機関用蓄圧システムの一形態においては、前記内燃機関が、前記排気遮断弁より上流側の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路と、前記EGR通路を開閉するEGR弁と、を備え、前記圧力調整手段は、前記EGR弁であってもよい。EGR弁を開弁することにより、排気遮断弁より上流側の排気通路のガスを吸気通路に排出することができるので、排気圧を調整することができる。
 この形態において、前記制御手段は、前記圧力取得手段が取得した圧力が低下するに従って前記EGR弁を漸次閉じ側に制御してもよい。このようにEGR弁を制御することにより、蓄圧容器にガスを溜めているときに排気圧が低下し難くなる。そのため、蓄圧容器に速やかに加圧されたガスを溜めることができる。
 本発明の第1の内燃機関用蓄圧システムの一形態において、前記排気遮断弁は、前記全閉位置と前記全開位置との間で開度を変更可能であり、前記圧力調整手段は、前記排気遮断弁であってもよい。排気遮断弁を開弁することにより、排気遮断弁より上流側の排気通路のガスを排気遮断弁より下流側に排出できるので、排気圧を調整することができる。
 この形態において、前記制御手段は、前記圧力取得手段が取得した圧力が低下するに従って前記排気遮断弁を漸次閉じ側に制御してもよい。この場合、蓄圧容器にガスを溜めているときに排気圧が低下し難くなるので、蓄圧容器に速やかに加圧されたガスを溜めることができる。
 本発明の第1の内燃機関用蓄圧システムの一形態においては、前記排気遮断弁より上流側の排気通路と前記排気遮断弁より下流側の排気通路とを接続するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、をさらに備え、前記圧力調整手段は、前記バイパス弁であってもよい。この場合、バイパス弁を開弁することにより、排気遮断弁より上流側の排気通路のガスを排気遮断弁より下流側に排出できるので、排気圧を調整することができる。
 この形態において、前記制御手段は、前記圧力取得手段が取得した圧力が低下するに従って前記バイパス弁を漸次閉じ側に制御してもよい。この場合、蓄圧容器にガスを溜めているときに排気圧が低下し難くなるので、蓄圧容器に速やかに加圧されたガスを溜めることができる。
 本発明の第1の内燃機関用蓄圧システムの一形態においては、前記内燃機関が車両に搭載されるとともに、前記内燃機関の出力軸には前記内燃機関と前記車両の駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられて互いに大きさの異なる複数の変速比に切り替え可能な変速装置が接続され、前記制御手段は、前記車両の速度が高いほど、又は前記変速装置における変速比が小さいほど前記排気圧上限値を高く設定する上限値設定手段を備えていてもよい。車両を同じ速度で走行させる場合、変速装置の変速比が小さいほど内燃機関に要求されるトルクが大きくなり、内燃機関の回転数が低くなる。そのため、変速装置の変速比が小さいほどシリンダから排気通路に排出されるガスの量が少なく排気圧が小さいと推定できる。従って、変速装置の変速比が小さいほど排気遮断弁を全閉に切り替えたときのエンジンブレーキの効きが弱くなり、また車両が減速する際の減速度が小さくなる。すなわち、変速比が小さい場合は、変速比が大きい場合と比較して排気圧上限値を高くしても内燃機関の回転数が急に低下し難くなる。そのため、変速装置の変速比が小さいほど排気圧上限値を高く設定できる。一般に車両の速度が高いほど変速装置の変速比は小さいものに切り替えられる。そのため、車両の速度が高いほど排気圧上限値を高く設定できる。そして、このように排気圧上限値を設定することにより、内燃機関の回転数が急に低下して車両が急に減速されることを防止しつつ蓄圧容器に速やかに加圧されたガスを溜めることができる。
 本発明の第2の内燃機関用蓄圧システムは、排気通路に前記排気通路を閉じる全閉位置と前記排気通路を開ける全開位置とに切り替え可能な排気遮断弁が設けられた内燃機関に適用され、前記排気遮断弁より上流側の排気通路からガスを導入可能であるとともに前記排気遮断弁より上流側の排気通路にガスを供給可能に設けられ、かつ内部に加圧されたガスを溜めることが可能な蓄圧容器を備え、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を高めて前記蓄圧容器に加圧されたガスを溜める内燃機関用蓄圧システムにおいて、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力又は前記蓄圧容器内の圧力が所定の排気圧上限値に達すると前記排気遮断弁より上流側の排気通路からガスが排出されるように開弁する逃がし弁を備えている。
 本発明の第2の内燃機関用蓄圧システムによれば、排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力(排気圧)が排気圧上限値に達すると逃がし弁が開弁するので、排気圧を排気圧上限値以下に制限することができる。そのため、蓄圧容器に加圧されたガスを溜めているときに排気圧が過度に高くなることを防止できる。
本発明の第1の形態に係る蓄圧システムが組み込まれた内燃機関を示す図。 図1のECUが実行する蓄圧制御ルーチンを示すフローチャート。 図1のECUが実行する排気圧制御ルーチンを示すフローチャート。 エンジンの回転数及び吸入空気量とEGR弁の開度との関係の一例を示す図。 図2の蓄圧制御ルーチンを実行して蓄圧タンクに蓄圧を行っているときのアクセル開度、EGR弁の開度、排気圧、及びタンク圧の時間変化の一例を示す図。 排気圧制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。 変速装置のギヤ段と排気圧上限値との関係の一例を示す図。 第1の形態に係る蓄圧システムの変形例を示す図。 本発明の第2の形態に係る蓄圧システムが組み込まれた内燃機関を示す図。
(第1の形態)
 図1は、本発明の第1の形態に係る蓄圧システムが組み込まれた内燃機関を示している。図1の内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)1は、車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数(図1では4つ)のシリンダ2を有する機関本体3と、各シリンダ2にそれぞれ接続される吸気通路4及び排気通路5とを備えている。吸気通路4には、吸気を濾過するためのエアクリーナ6と、ターボ過給機7のコンプレッサ7aと、吸気を冷却するためのインタークーラ8とが設けられている。排気通路5には、ターボ過給機7のタービン7bと、排気を浄化するための触媒コンバータ9と、排気通路5を閉じる全閉位置と排気通路5を開ける全開位置とに切り替え可能な排気遮断弁10とが設けられている。
 排気通路5と吸気通路4とは、EGR通路11にて接続されている。図1に示したようにEGR通路11は、排気通路5の一部を形成する排気マニホールド5aと吸気通路4の一部を形成する吸気マニホールド4aとを接続している。EGR通路11には、排気通路5から吸気通路4に導かれる排気(以下、EGRガスと称することがある。)を冷却するためのEGRクーラ12及びEGRガスの流量を調整するためのEGR弁13が設けられている。EGRクーラ12は、EGR弁13よりも排気通路5側に設けられている。EGRクーラ12には、EGR通路11の排気の圧力(以下、排気圧と称することがある。)Peに対応する信号を出力する圧力取得手段としての排気圧センサ14が設けられている。各シリンダ2には、シリンダ2内に燃料を噴射するためのインジェクタ15がそれぞれ設けられている。各インジェクタ15は、インジェクタ15に供給される高圧の燃料が蓄えられるコモンレール16に接続されている。
 図1に示したようにエンジン1は、ターボ過給機7の動作をアシストするための蓄圧システム20を備えている。蓄圧システム20は、蓄圧容器としての蓄圧タンク21を備えている。蓄圧タンク21は、加圧されたガスを溜めることが可能な圧力容器として構成されている。蓄圧タンク21には、ガスとして空気又は排気の少なくともいずれか一方が貯留される。
 蓄圧タンク21は、ガス通路22にてEGR通路11と接続されている。この図に示したようにガス通路22は、EGR弁13より排気通路5側のEGR通路11と蓄圧タンク21とを接続している。ガス通路22には、流量制御弁23が設けられている。流量制御弁23は、蓄圧タンク21の内部とEGR通路11とが接続されるようにガス通路22を全開する接続位置(以下、全開位置と称することもある。)と蓄圧タンク21の内部とEGR通路11との接続が遮断されるようにガス通路22を全閉する遮断位置(以下、全閉位置と称することもある。)との間で開度を調整可能である。流量制御弁23よりも蓄圧タンク21側のガス通路22には、蓄圧タンク21の内部の圧力(以下、タンク圧と称することがある。)に対応する信号を出力する圧力センサ24が設けられている。
 流量制御弁23の動作は、エンジンコントロールユニット(ECU)30にて制御される。ECU30は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を有し、エンジン1に設けられた各種センサからの出力信号に基づいて排気遮断弁10、EGR弁13、及びインジェクタ15などの動作をそれぞれ制御することによりエンジン1の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ECU30は、例えばエンジン1の回転数が予め設定した所定の燃料カット回転数以上であり、かつアクセル開度が0%すなわちアクセルペダルが踏まれていない場合、各シリンダ2への燃料供給が停止されるように各インジェクタ15の動作を制御する。以下、この制御を燃料カット制御と称することがある。また、ECU30は、エンジン1の運転状態に応じて適正な量のEGRガスが吸気通路4に導入されるようにEGR弁13の開度を調整する。この他、ECU30はエンジン1の運転状態に応じて排気遮断弁10の開度を調整する。このような制御を行う際に参照するセンサとしてECU30には、エンジン1のクランク軸の回転速度(回転数)に対応する信号を出力するクランク角センサ31、アクセル開度に対応する信号を出力するアクセル開度センサ32、吸入空気量に対応する信号を出力するエアフローメータ33、及び車両の速度に対応する信号を出力する車速センサ34等が接続される。また、ECU30には、排気圧センサ14及び圧力センサ24も接続されている。なお、これらの他にもECU30には種々のセンサが接続されているがそれらの図示は省略した。
 ECU30は、車両の走行状態及びエンジン1の運転状態に応じて蓄圧システム20を制御する。例えば、ECU30はターボ過給機7の動作をアシストする必要がある場合、蓄圧タンク21に溜められているガスがタービン7bに供給されるように蓄圧システム20を制御する。具体的には、ECU30はまずEGR弁13を全閉にし、その後流量制御弁23を全開位置に切り替える。これにより蓄圧タンク21内のガスをガス通路22、EGR通路11、及び排気マニホールド5aを介してタービン7bに供給することができる。そのため、ターボ過給機7の動作をこのガスでアシストすることができる。
 また、ECU30は、このようにターボ過給機7の動作をアシストするために燃料カット制御が実行されているときに蓄圧タンク21内に加圧されたガスが溜められるように蓄圧システム20を制御する。この際、ECU30はタンク圧が予め設定した目標圧力に到達するまで蓄圧タンク21内にガスを溜める。なお、目標圧力としては、例えばこの圧力のガスを排気通路5に供給することによってタービン7bを十分に加速させることが可能な圧力が設定される。図2は、蓄圧タンク21に加圧されたガスを溜めるべくECU30がエンジン1の運転中に所定の周期で繰り返し実行する蓄圧制御ルーチンを示している。
 図2の制御ルーチンにおいてECU30は、まずステップS11で車両の走行状態及びエンジン1の運転状態を取得する。車両の走行状態としては、例えば車両の速度が取得される。エンジン1の運転状態としては、例えばエンジン1の回転数、アクセル開度、排気圧Pe、吸入空気量、及びタンク圧等が取得される。続くステップS12においてECU30は、所定の蓄圧条件が成立しているか否か判断する。蓄圧条件は、例えばエンジン1に対して燃料カット制御が実行されており、かつタンク圧がターボ過給機7の動作をアシストすることが可能な圧力以下の場合に成立したと判断される。蓄圧条件が不成立と判断した場合はステップS13~S17をスキップしてステップS18に進む。
 一方、蓄圧条件が成立していると判断した場合はステップS13に進み、ECU30は蓄圧タンク21に加圧されたガスを溜めている最中、すなわち蓄圧中であることを示す蓄圧フラグがオンの状態か否か判断する。蓄圧フラグがオンの状態であると判断した場合はステップS14及びS15をスキップしてステップS16に進む。一方、蓄圧フラグがオフであると判断した場合はステップS14に進み、ECU30は蓄圧タンク21に加圧したガスを溜めるための蓄圧開始制御を実行する。この蓄圧開始制御においてECU30は、まず排気遮断弁10及びEGR弁13をそれぞれ全閉に切り替える。その後、ECU30は流量制御弁23を全開に切り替える。これにより、排気遮断弁10よりも上流側の排気通路5のガスを加圧して蓄圧タンク21に溜めることができる。なお、蓄圧条件が成立している場合は燃料カット制御が実行中であるため、シリンダ2から排気通路5には空気が排出される。そのため、蓄圧タンク21に溜められるガスは殆ど空気である。続くステップS15においてECU30は、蓄圧フラグをオンの状態に切り替える。
 次のステップS16においてECU30は、排気圧制御を実行する。蓄圧タンク21への蓄圧時は、排気遮断弁10及びEGR弁13をそれぞれ全閉にするので、排気遮断弁10より上流側の排気通路5内の圧力が上昇する。この際、圧力が上昇し過ぎると、例えば排気遮断弁10より上流側の排気通路5に設けられているシール部からガスが外部に漏れたり、過剰なエンジンブレーキによりエンジン1の回転数が急に低下したりするおそれがある。そこで、ECU30はこのようなガス漏れ及びエンジン回転数の急低下を防止するためにEGR弁13の開度を調整して排気遮断弁10より上流側の排気通路5内の圧力を調整する。なお、排気遮断弁10及びEGR弁13が全閉の場合は、排気遮断弁10より上流側の排気通路5内の圧力はEGR通路11の圧力と同じになる。そこで、以降では蓄圧タンク21への蓄圧時における排気遮断弁10より上流側の排気通路5内の圧力を排気圧Peと称することがある。
 図3は、ECU30が蓄圧タンク21への蓄圧時に排気圧Peを調整するために実行する排気圧制御ルーチンを示している。すなわち、図2のステップS16では図3に示した制御ルーチンが実行される。なお、図3において図2と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。この制御ルーチンを実行することにより、ECU30が本発明の制御手段として機能する。
 図3の制御ルーチンにおいてECU30は、まずステップS11で車両の走行状態及びエンジン1の運転状態を取得する。次のステップS21においてECU30は、排気圧Peが所定の排気圧上限値Pmax以上か否か判断する。この排気圧上限値Pmaxは、蓄圧タンク21への蓄圧中に上述したようなガス漏れ及びエンジン回転数の急低下を防止するために設定される閾値である。排気圧上限値Pmaxは、例えば排気遮断弁10より上流側の排気通路5に設けられているシール部から外部にガスが漏れ始める圧力値及びエンジンブレーキによる車両の急な減速を防止可能な圧力値などに基づいて設定され、このような圧力値より低い値が設定される。また、この排気圧上限値Pmaxには、蓄圧タンク21の目標圧力より高い値が設定される。
 排気圧Peが排気圧上限値Pmax以上と判断した場合はステップS22に進み、ECU30はEGR弁13の開度を設定する。EGR弁13の開度は、例えば図4に一例を示したマップを参照して設定される。図4は、エンジン1の回転数及び吸入空気量とEGR弁13の開度との関係の一例を示している。シリンダ2から排気通路5に排出されるガスの量はエンジン1の運転状態に応じて変化し、エンジン1の回転数が高いほど、また吸入空気量が多いほどそのガスの量は多くなる。そのため、排気圧Peを低下させるためには、エンジン1の回転数が高いほど、また吸入空気量が多いほど、EGR弁13をより大きく開ける必要がある。そこで、EGR弁13の開度は、エンジン1の回転数が高いほど、また吸入空気量が多いほど大きい値が設定される。なお、図4に示した関係は、予め実験などにより求めてECU30のRAMに記憶させておけばよい。続くステップS23においてECU30は、設定した開度までEGR弁13を開ける。その後、今回の制御ルーチンを終了する。EGR弁13を開ける際、ECU30は排気圧Peが急に低下しないようにEGR弁13の開度を制御する。具体的には、単位時間あたりの圧力の変化量が予め設定した所定の許容値以下になるようにEGR弁13を開弁させる。EGR弁13の開度を変化させたときに排気圧Peが単位時間あたりに変化する変化量は、排気遮断弁10より上流側の排気通路5の容積等に影響される。そこで、所定の許容値は、例えばこの排気遮断弁10より上流側の排気通路5の容積に応じて適宜に設定すればよい。
 一方、排気圧Peが排気圧上限値Pmax未満と判断した場合はステップS24に進み、ECU30は排気圧Peが所定の排気圧下限値Pmin以下か否か判断する。蓄圧タンク21に目標圧力までガスを溜めるためには、排気遮断弁10より上流側の排気通路5内の圧力(排気圧Pe)をその目標圧力以上に高める必要がある。排気圧下限値Pminは、蓄圧タンク21に目標圧力までガスを溜めるために必要な圧力の下限値である。排気圧下限値Pminには、例えばその目標圧力が設定される。排気圧Peが排気圧下限値Pminより高いと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、排気圧Peが排気圧下限値Pmin以下と判断した場合はステップS25に進み、ECU30はEGR弁13を全閉にする。なお、既にEGR弁13が全閉であった場合は、EGR弁13はその状態に維持される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。このようにEGR弁13の開度を制御して排気圧Peを調整することにより、EGR弁13が本発明の圧力調整手段として機能する。
 図2に戻って蓄圧制御の説明を続ける。ステップS16の排気圧制御が終了した後はステップS17に進み、ECU30はタンク圧が目標圧力以上か否か判断する。タンク圧が目標圧力未満と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、タンク圧が目標圧力以上と判断した場合、又はステップS12が否定判断された場合はステップS18に進み、ECU30は蓄圧終了制御を実行する。この蓄圧終了制御においてECU30は、まず流量制御弁23を全閉に切り替える。これにより蓄圧タンク21への蓄圧が終了する。その後、ECU30は、排気遮断弁10及びEGR弁13をそれぞれ一旦全開にして排気圧Peを低下させた後、これらの弁の制御をエンジン1の運転状態に応じてこれらの弁の開度が制御される通常制御に切り替える。続くステップS19においてECU30は、蓄圧フラグをオフの状態に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
 図5は、図2の蓄圧制御ルーチンを実行して蓄圧タンク21への蓄圧を行ったときのアクセル開度、EGR弁13の開度、排気圧Pe、及びタンク圧の時間変化の一例を示している。なお、図5の実線L1が排気圧Peの時間変化を示し、実線L2がタンク圧の時間変化を示している。この図に示したように時刻T0にアクセル開度が0%になって蓄圧条件が成立するとEGR弁13が全閉にされる。これにより、排気圧Peが上昇し始める。そして、時刻T1において排気圧Peが排気圧上限値Pmaxに達するとEGR弁13が開けられる。これにより排気圧Peが低下し始める。その後、時刻T2において排気圧Peが排気圧下限値Pminまで低下するとEGR弁13が全閉にされる。これにより排気圧Peが再度上昇し始める。時刻T3においてタンク圧が目標圧力に到達すると蓄圧終了制御が実行されてEGR弁13が一旦全開にされ、その後EGR弁13の制御が通常制御に戻される。なお、図5では通常制御においてEGR弁13が全閉に制御されている。このように図5では、時刻T1~T3の期間Tcにおいて排気圧Peが排気圧上限値Pmaxと排気圧下限値Pminの間の圧力範囲に調整される。
 このように第1の形態に係る蓄圧システム20によれば、蓄圧タンク21への蓄圧時に排気圧Peが排気圧上限値Pmax以下に制限されるので、排気圧Peが過度に高くなることを防止できる。そのため、排気遮断弁10より上流側の排気通路5に設けられているシール部からのガス漏れ、及びエンジン1の回転数の急低下などを確実に防止することができる。
 また、蓄圧タンク21に加圧されたガスを溜めるときは、まず排気圧Peを排気圧上限値Pmaxまで高めるので、蓄圧タンク21に加圧されたガスを速やかに溜めることができる。そして、排気圧Peを排気圧上限値Pmaxまで高めた後は、図5に示したように排気圧Peが排気圧上限値Pmaxと排気圧下限値Pminの間の圧力範囲内で変化するようにEGR弁13の開度を調整するので、蓄圧タンク21に加圧されたガスをさらに速やかに溜めることができる。
 排気圧Peを調整する際は、単位時間あたりの排気圧Peの変化量が所定の許容値以下になるようにEGR弁13の開度が制御されるので、排気圧Peが急に低下することを抑制できる。そのため、エンジン1の回転数の急な変化を抑制することができる。
 なお、排気圧上限値Pmax及び排気圧下限値Pminは、上述した値に限定されない。例えば、排気圧下限値Pminは、蓄圧タンク21の目標圧力より高い値が設定されてもよい。このように排気圧下限値Pminを排気圧上限値Pmaxに近付けることにより、蓄圧タンク21への蓄圧時に排気圧Peを排気圧上限値Pmaxの近傍の値に維持することができる。そのため、蓄圧タンク21に加圧されたガスをさらに速やかに溜めることができる。
 排気圧上限値Pmaxは、車両の走行状態又はエンジン1の運転状態に応じて変更してもよい。例えば、エンジン1の出力軸が接続されている変速装置の変速比に応じて排気圧上限値Pmaxを変更してもよい。周知のように変速装置は、エンジン1と駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられ、互いに大きさの異なる複数の変速比に切り替え可能である。そして、車両を同じ速度で走行させる場合、変速装置の変速比が小さいほど、すなわち高速ギヤにセットされているほど、エンジン1に要求されるトルクが大きくなり、エンジン1の回転数が低くなる。そのため、変速装置の変速比が小さいほどシリンダ2から排気通路5に排出されるガスの量が少なく排気圧Peが小さいと推定できる。従って、変速装置の変速比が小さいほど排気遮断弁10を全閉に切り替えたときのエンジンブレーキの効きが弱くなり、また車両が減速する際の減速度が小さくなる。すなわち、高速ギヤにセットされて変速比が小さい場合は、低速ギヤにセットされて変速比が大きい場合と比較して排気圧上限値Pmaxを高くしてもエンジン1の回転数が急に低下し難く、車両が急に減速され難くなる。そこで、変速装置の変速比が小さいほど、言い換えると高速側のギヤに設定されているほど、排気圧上限値Pmaxを高く設定する。
 このように変速装置の変速比に応じて排気圧上限値Pmaxを変更する排気圧制御ルーチンのフローチャートを図6に示す。なお、図6において図3と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。図6の制御ルーチンでは、まずステップS11で車両の走行状態及びエンジン1の運転状態が取得される。この際、車両の走行状態として変速装置のギヤ段、すなわち変速比も取得される。次のステップS31においてECU30は、取得したギヤ段に基づいて排気圧上限値Pmaxを設定する。この排気圧上限値Pmaxの設定は、例えば図7に一例を示したマップを参照して行えばよい。図7は、変速装置のギヤ段と排気圧上限値Pmaxとの関係の一例を示している。なお、図7に示した各圧力P0~P4は、P0<P1<P2<P3<P4の関係になるように設定されている。そのため、排気圧上限値Pmaxは、ギヤ段が高速側にあるほど大きい値が設定される。この関係は、予め実験などにより求めてECU30のROMにマップとして記憶させておけばよい。このステップS31を実行することにより、ECU30が本発明の上限値設定手段として機能する。排気圧上限値Pmaxを設定した後はステップS21に進み、以降は図3と同様に処理が進められる。
 図6の排気圧制御ルーチンによれば、変速装置のギヤ段が高速側であるほど排気圧上限値Pmaxの値を大きくするので、車両が急に減速されることを防止しつつ蓄圧タンク21に速やかに加圧されたガスを溜めることができる。なお、排気圧上限値Pmaxは、車両の速度に応じて設定されてもよい。一般に車両の速度が高い場合は、変速装置のギヤ段が高速側に切り替えられていると推定できる。そこで、車両の速度が高いほど排気圧上限値Pmaxの値を大きくしてもよい。この場合も車両が急に減速されることを防止しつつ蓄圧タンク21に速やかに加圧されたガスを溜めることができる。
 第1の形態の蓄圧システム20において蓄圧タンク21への蓄圧時に排気圧Peを調整する弁は、EGR弁13に限定されない。例えば、排気遮断弁10として排気通路5を全開する全開位置と排気通路5を全閉する全閉位置との間で開度を変更可能な弁を設け、この弁をEGR弁13の代わりに制御して排気圧Peを調整してもよい。このような弁としては、例えばスライド方式の電磁排気遮断弁が設けられる。この場合、排気遮断弁10は上述したEGR弁13の制御方法と同じ方法で制御される。すなわち、排気遮断弁10は、排気圧Peが排気圧上限値Pmax以上になると開弁され、排気圧Peが排気圧下限値Pmin以下になると全閉に制御される。また、この場合は、単位時間あたりの排気圧Peの変化量が所定の許容値以下になるように排気遮断弁10が制御される。この場合、排気遮断弁10が本発明の圧力調整手段として機能する。
 この他、図8に示したように排気通路5に排気遮断弁10をバイパスするバイパス通路40と、そのバイパス通路40を開閉するバイパス弁41とを設け、このバイパス弁41を制御して排気圧Peを調整してもよい。なお、図8は、排気遮断弁10付近の排気通路5を拡大して示している。この場合、バイパス弁41には、バイパス通路40を全開する全開位置とバイパス通路40を全閉する全閉位置との間で開度を調整可能な弁が設けられる。この場合も上述したEGR弁13又は排気遮断弁10と同様にバイパス弁41は、排気圧Peが排気圧上限値Pmax以上になると開弁され、排気圧Peが排気圧下限値Pmin以下になると全閉になるように制御される。また、バイパス弁41は、単位時間あたりの排気圧Peの変化量が所定の許容値以下になるように制御される。この場合、バイパス弁41が本発明の圧力調整手段として機能する。
 このように排気遮断弁10又はバイパス弁41で排気圧Peを制御する場合は、タービン7bの下流で圧力を低下させるので、タービン7bより上流側の排気の圧力が低下し難い。すなわち、タービン7bより上流側の排気通路5内の圧力を高めておくことができる。そのため、蓄圧タンク21への蓄圧が終了した直後に車両の再加速が行われた場合などにタービン7bの回転を速やかに上昇させることができる。なお、排気圧Peの調整は、EGR弁13、排気遮断弁10、及びバイパス弁41の全ての弁を使用して行ってもよいし、これらの弁のうちのいずれか2つを組み合わせて行ってもよい。
 EGR弁13の制御方法は、上述した制御方法に限定されない。例えば、排気圧Peが排気圧上限値Pmaxに達した場合、EGR弁13を予め設定した固定開度に開弁させてもよい。この場合、図3のステップS22の処理を省略することができる。また、この際にEGR弁13を開弁状態に維持する期間は、予め設定した固定時間でもよい。この場合、EGR弁13はこの固定時間が経過すると全閉位置に切り替えられる。このようにEGR弁13を制御しても蓄圧タンク21への蓄圧時の排気圧Peを排気圧上限値Pmax以下に制限することができる。なお、排気遮断弁10及びバイパス弁41も同様の制御方法で制御してもよい。
 また、排気圧Peを低下させているときのEGR弁13の開度を排気圧Peに基づいてフィードバック制御してもよい。例えば、排気圧Peが低下するに従ってEGR弁13が漸次閉められるようにEGR弁13を制御してもよい。このようにEGR弁13を徐々に閉じ側に制御することにより排気圧Peの低下を抑制できるので、蓄圧タンク21に速やかに加圧されたガスを溜めることができる。なお、排気遮断弁10及びバイパス弁41も同様の制御方法で制御してもよい。
(第2の形態)
 図9は、本発明の第2の形態に係る蓄圧システムが組み込まれた内燃機関を示している。なお、図9において第1の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように第2の形態では、EGR通路11に逃がし弁としてのチェック弁50が設けられている点が異なり、それ以外は第1の形態と同じである。このチェック弁50は、排気圧Peが排気圧上限値Pmaxに達すると開弁してEGR通路11内のガスを外部に排出するように構成されている。
 第2の形態に係る蓄圧システムによれば、排気圧Peが排気圧上限値Pmaxに達するとチェック弁50が開弁するので、排気遮断弁10より上流側の排気通路5から外部にガスを排出することができる。これにより排気圧Peを低下させることができるので、蓄圧タンク21に蓄圧を行っているときに排気圧Peが過度に高くなることを防止できる。なお、蓄圧タンク21への蓄圧時はタンク圧が排気圧Peとほぼ同じになる。そのため、チェック弁50はタンク圧が排気圧上限値Pmaxに達すると開弁するように構成されていてもよい。
 本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の蓄圧システムはディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。蓄圧タンクに主に溜められるガスは空気に限定されず、排気を溜めてもよい。
 排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力は、排気遮断弁及びEGR弁を全閉にしてから経過した時間、エンジンの回転数、及びエンジンの吸入空気量等に基づいて推定してもよい。この場合はECUが本発明の圧力取得手段に相当する。また、蓄圧タンク内にガスを溜めているときは蓄圧タンク内の圧力と排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力とが相関する。そこで、蓄圧タンク内の圧力に対応する信号を出力する圧力センサの出力信号に基づいてEGR弁及び排気遮断弁などの動作を制御し、これにより排気圧を排気圧上限値以下に制限してもよい。この場合、圧力センサが本発明の圧力取得手段に相当する。この他、蓄圧タンクにガスを溜めているときの排気通路内の圧力と相関する種々の物理量に基づいて排気圧又はタンク圧を推定し、その推定した排気圧又はタンク圧に基づいてEGR弁及び排気遮断弁などの動作を制御してもよい。すなわち、蓄圧タンクへの蓄圧時におけるEGR弁及び排気遮断弁などの動作は、そのときの排気通路内の圧力と相関する種々の物理量に基づいて制御してもよい。
 蓄圧タンクの内部には、ガスを吸着可能かつ吸着したガスを放出可能な吸着材が収容されていてもよい。このような吸着材としては、例えば活性炭、ゼオライト、アルミナ、又はカーボンモレキュラーシーブなどが用いられる。なお、吸着材は、単一の物質に限定されず、これらの物質が混合されたものでもよい。

Claims (12)

  1.  排気通路に前記排気通路を閉じる全閉位置と前記排気通路を開ける全開位置とに切り替え可能な排気遮断弁が設けられた内燃機関に適用され、前記排気遮断弁より上流側の排気通路からガスを導入可能であるとともに前記排気遮断弁より上流側の排気通路にガスを供給可能に設けられ、かつ内部に加圧されたガスを溜めることが可能な蓄圧容器を備え、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を高めて前記蓄圧容器に加圧されたガスを溜める内燃機関用蓄圧システムにおいて、
     前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力又は前記蓄圧容器内の圧力を取得する圧力取得手段と、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を調整可能な圧力調整手段と、前記蓄圧容器にガスを溜めているときに前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力が所定の排気圧上限値以下に制限されるように前記圧力取得手段が取得した圧力に基づいて前記圧力調整手段の動作を制御する制御手段と、を備えている内燃機関用蓄圧システム。
  2.  前記制御手段は、前記蓄圧容器にガスを溜めるとき、まず前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を前記排気圧上限値まで高め、その後前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力が前記排気圧上限値を上限とする所定の圧力範囲内で変化するように前記圧力調整手段の動作を制御する請求項1の内燃機関用蓄圧システム。
  3.  前記蓄圧容器には、所定の目標圧力に達するまでガスが溜められ、
     前記所定の圧力範囲の下限値には、前記排気圧上限値より小さく、かつ前記目標圧力以上の値が設定されている請求項2の内燃機関用蓄圧システム。
  4.  前記制御手段は、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を調整する場合にこの圧力の単位時間あたりの変化量が所定の許容値以下になるように前記圧力調整手段の動作を制御する請求項1~3のいずれか一項の内燃機関用蓄圧システム。
  5.  前記内燃機関が、前記排気遮断弁より上流側の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路と、前記EGR通路を開閉するEGR弁と、を備え、
     前記圧力調整手段は、前記EGR弁である請求項1~4のいずれか一項の内燃機関用蓄圧システム。
  6.  前記制御手段は、前記圧力取得手段が取得した圧力が低下するに従って前記EGR弁を漸次閉じ側に制御する請求項5の内燃機関用蓄圧システム。
  7.  前記排気遮断弁は、前記全閉位置と前記全開位置との間で開度を変更可能であり、
     前記圧力調整手段は、前記排気遮断弁である請求項1~4のいずれか一項の内燃機関用蓄圧システム。
  8.  前記制御手段は、前記圧力取得手段が取得した圧力が低下するに従って前記排気遮断弁を漸次閉じ側に制御する請求項7の内燃機関用蓄圧システム。
  9.  前記排気遮断弁より上流側の排気通路と前記排気遮断弁より下流側の排気通路とを接続するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、をさらに備え、
     前記圧力調整手段は、前記バイパス弁である請求項1~4のいずれか一項の内燃機関用蓄圧システム。
  10.  前記制御手段は、前記圧力取得手段が取得した圧力が低下するに従って前記バイパス弁を漸次閉じ側に制御する請求項9の内燃機関用蓄圧システム。
  11.  前記内燃機関が車両に搭載されるとともに、前記内燃機関の出力軸には前記内燃機関と前記車両の駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられて互いに大きさの異なる複数の変速比に切り替え可能な変速装置が接続され、
     前記制御手段は、前記車両の速度が高いほど、又は前記変速装置における変速比が小さいほど前記排気圧上限値を高く設定する上限値設定手段を備えている請求項1~10のいずれか一項の内燃機関用蓄圧システム。
  12.  排気通路に前記排気通路を閉じる全閉位置と前記排気通路を開ける全開位置とに切り替え可能な排気遮断弁が設けられた内燃機関に適用され、前記排気遮断弁より上流側の排気通路からガスを導入可能であるとともに前記排気遮断弁より上流側の排気通路にガスを供給可能に設けられ、かつ内部に加圧されたガスを溜めることが可能な蓄圧容器を備え、前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力を高めて前記蓄圧容器に加圧されたガスを溜める内燃機関用蓄圧システムにおいて、
     前記排気遮断弁より上流側の排気通路内の圧力又は前記蓄圧容器内の圧力が所定の排気圧上限値に達すると前記排気遮断弁より上流側の排気通路からガスが排出されるように開弁する逃がし弁を備えている内燃機関用蓄圧システム。
PCT/JP2008/072566 2008-12-11 2008-12-11 内燃機関用蓄圧システム WO2010067447A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08878746.0A EP2360362B1 (en) 2008-12-11 2008-12-11 Pressure accumulation system for internal combustion engine
US13/120,022 US8652007B2 (en) 2008-12-11 2008-12-11 Pressure accumulation system for internal combustion engine
CN2008801311829A CN102159812B (zh) 2008-12-11 2008-12-11 内燃机用储压系统
JP2010541938A JP5115630B2 (ja) 2008-12-11 2008-12-11 内燃機関用蓄圧システム
PCT/JP2008/072566 WO2010067447A1 (ja) 2008-12-11 2008-12-11 内燃機関用蓄圧システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/072566 WO2010067447A1 (ja) 2008-12-11 2008-12-11 内燃機関用蓄圧システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010067447A1 true WO2010067447A1 (ja) 2010-06-17

Family

ID=42242458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2008/072566 WO2010067447A1 (ja) 2008-12-11 2008-12-11 内燃機関用蓄圧システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8652007B2 (ja)
EP (1) EP2360362B1 (ja)
JP (1) JP5115630B2 (ja)
CN (1) CN102159812B (ja)
WO (1) WO2010067447A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140182286A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Volvo Car Corporation Turbocharger
US9719438B2 (en) 2014-06-27 2017-08-01 Volvo Car Corporation Turbocharger

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9279396B2 (en) * 2012-05-17 2016-03-08 Ford Global Technologies, Llc Boost air management for improved engine performance
US20140278017A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Cummins Ip, Inc. Apparatus, system, and method for reducing engine knock
CN103867348B (zh) * 2014-03-27 2016-05-25 天津大学 用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的系统装置
SE538553C2 (sv) * 2014-10-15 2016-09-13 Freevalve Ab Förbränningsmotor samt metod för motorbromsning hos en dylikförbränningsmotor
CN115154256A (zh) 2015-09-21 2022-10-11 Zoll医疗公司 用于辅助主动按压减压cpr的系统和存储介质
US10151256B2 (en) 2016-12-15 2018-12-11 Caterpillar Inc. Systems and methods to control cold transient response via air assist
DE102017130225B4 (de) 2016-12-15 2019-12-12 Caterpillar Inc. Systeme und verfahren zur steuerung des kalten transienten ansprechverhaltens durch luftunterstützung
EP3596319B1 (en) * 2017-03-16 2024-03-27 Volvo Truck Corporation A system for improved engine braking
CN109236480B (zh) * 2017-07-10 2022-04-19 康明斯公司 用于重型发动机的集成辅助空气系统
CN114962094B (zh) * 2022-05-09 2024-05-17 潍柴动力股份有限公司 一种燃烧系统及其控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01102437U (ja) 1987-12-25 1989-07-11
JP2002339770A (ja) * 2001-05-04 2002-11-27 Avl List Gmbh エンジンブレーキ装置付き多気筒内燃機関
WO2005085611A1 (ja) 2004-03-09 2005-09-15 Hitachi, Ltd. 電動過給機付きエンジン及びその制御装置
JP2007303393A (ja) * 2006-05-11 2007-11-22 Toyota Motor Corp エネルギ回収装置
JP2007315194A (ja) 2006-05-23 2007-12-06 Toyota Motor Corp エネルギ回収装置
JP2008267170A (ja) * 2007-04-16 2008-11-06 Toyota Motor Corp エネルギー回収装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT403616B (de) * 1991-09-02 1998-04-27 Avl Verbrennungskraft Messtech Brennkraftmaschine mit einem einlass- und einem auslasssystem, einem abgasturbolader sowie einem druckspeicher
DE19500472C2 (de) * 1995-01-10 2003-10-16 Schatz Thermo Gastech Gmbh Verfahren zur Reduzierung der Abgasemissionen eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge mit Abgaskatalysator
DE59901383D1 (de) * 1998-08-19 2002-06-13 Bayerische Motoren Werke Ag Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem Speichervolumen
DE102005001757A1 (de) * 2005-01-14 2006-07-20 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit einem den Zylindern zugeordneten Gasdruckbehälter und Verfahren zum Betrieb der Brennkraftmaschine
US7357125B2 (en) * 2005-10-26 2008-04-15 Honeywell International Inc. Exhaust gas recirculation system
FR2906309B1 (fr) * 2006-09-26 2013-04-05 Renault Sas Moteur a combustion interne suralimente et procede de suralimentation
JP4941829B2 (ja) * 2007-06-05 2012-05-30 トヨタ自動車株式会社 エネルギー回収装置
JP4840410B2 (ja) * 2008-06-19 2011-12-21 トヨタ自動車株式会社 排気ガス回収装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01102437U (ja) 1987-12-25 1989-07-11
JP2002339770A (ja) * 2001-05-04 2002-11-27 Avl List Gmbh エンジンブレーキ装置付き多気筒内燃機関
WO2005085611A1 (ja) 2004-03-09 2005-09-15 Hitachi, Ltd. 電動過給機付きエンジン及びその制御装置
JP2007303393A (ja) * 2006-05-11 2007-11-22 Toyota Motor Corp エネルギ回収装置
JP2007315194A (ja) 2006-05-23 2007-12-06 Toyota Motor Corp エネルギ回収装置
JP2008267170A (ja) * 2007-04-16 2008-11-06 Toyota Motor Corp エネルギー回収装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140182286A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Volvo Car Corporation Turbocharger
US9322322B2 (en) * 2012-12-28 2016-04-26 Volvo Car Corporation Turbocharger
US9719438B2 (en) 2014-06-27 2017-08-01 Volvo Car Corporation Turbocharger

Also Published As

Publication number Publication date
CN102159812A (zh) 2011-08-17
US8652007B2 (en) 2014-02-18
EP2360362B1 (en) 2015-03-25
EP2360362A1 (en) 2011-08-24
JP5115630B2 (ja) 2013-01-09
EP2360362A4 (en) 2013-05-29
CN102159812B (zh) 2013-07-10
JPWO2010067447A1 (ja) 2012-05-17
US20110237392A1 (en) 2011-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5115630B2 (ja) 内燃機関用蓄圧システム
CN103511357B (zh) 经由机械增压器供应真空的方法
RU2576564C2 (ru) Способ работы двигателя с наддувом и система двигателя
US20160061104A1 (en) Internal combustion engine system
JP6206163B2 (ja) 内燃機関の制御システム
JP2011021558A (ja) 過給制御方法及び過給制御装置
JP2009174493A (ja) ディーゼルエンジンの過給装置
JP2010190052A (ja) 内燃機関の過給システム
CN112443425B (zh) 发动机装置
JP6201645B2 (ja) 車両のガス蓄圧システム及び車両のガス蓄圧方法
JP2011094589A (ja) 内燃機関を搭載した車両及びその制御方法
US10883451B2 (en) Fuel vapor treatment apparatus
JP2009092122A (ja) 蓄圧装置およびこれを備えた内燃機関
JP6990551B2 (ja) エンジン制御装置
JP2010001822A (ja) ターボチャージャ付き内燃機関
JP5834505B2 (ja) 内燃機関の過給補助方法及び内燃機関
JP2008051040A (ja) エネルギ回収装置
JP2009264198A (ja) エンジン及びエンジンの制御方法
JP2010185411A (ja) 内燃機関蓄圧システム
JP6815073B2 (ja) 燃料蒸発ガス処理装置
JP2011007066A (ja) 内燃機関蓄圧システム
JP5834504B2 (ja) 内燃機関の過給補助方法及び内燃機関
JP2008128187A (ja) エネルギー回収装置
JP6561828B2 (ja) エンジンの制御装置
JP2009270435A (ja) 排気ガス回収装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880131182.9

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08878746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13120022

Country of ref document: US

Ref document number: 2008878746

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010541938

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE