JP2011052587A - Control device for air bypass valve of diesel engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diesel engine having a turbocharger which prevents generation of a surge sound or flow-back sound with backflow of supercharging air. <P>SOLUTION: The diesel engine includes: an air bypass valve 51 disposed on an air bypass passage 5 connecting the upstream with the downstream of a compressor 21 of the turbocharger 2; the air bypass valve 51 opened by turning off an accelerator. Time for opening the air bypass valve 51 takes longer and the opening thereof increases according to the increase in the change amount of the accelerator opening at turning off the accelerator. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ターボチャージャを有したディーゼルエンジンのエアバイパスバルブ制御装置に関する。   The present invention relates to an air bypass valve control device for a diesel engine having a turbocharger.

ターボチャージャを有したエンジンでは、アクセルオフ時に不要となった過給気が圧力反射によりターボチャージャのコンプレッサに向けて逆流することがある。逆流した過給気は、コンプレッサにてサージ音を発生させたり、エアクリーナにて吹き返し音を発生させたりするので、好ましくない。   In an engine having a turbocharger, supercharged air that is not required when the accelerator is off may flow backward toward the compressor of the turbocharger due to pressure reflection. The supercharged air that has flowed back is not preferable because it generates a surge noise in the compressor and blows back noise in the air cleaner.

このような異音の発生を予防するために、コンプレッサの上流側と下流側とを連通するエアバイパス通路を設けることが知られている。ガソリンエンジンにおいては、スロットルバルブの上流と下流との差圧によって作動する機械式のエアバイパスバルブをエアバイパス通路上に介設しておくことで、エアバイパス通路を開閉制御することができる（例えば、下記特許文献を参照）。スロットルバルブが急に閉じられ、スロットルバルブ上流の圧力が上昇した暁には、このエアバイパスバルブが開いてエアバイパス通路が開通し、過給圧が抑制され、異音の発生が回避される。   In order to prevent the occurrence of such abnormal noise, it is known to provide an air bypass passage that connects the upstream side and the downstream side of the compressor. In a gasoline engine, an air bypass passage can be controlled to open and close by providing a mechanical air bypass valve on the air bypass passage that is operated by a differential pressure between the upstream and downstream of the throttle valve (for example, , See the following patent document). When the throttle valve is suddenly closed and the pressure upstream of the throttle valve is increased, the air bypass valve is opened to open the air bypass passage, the supercharging pressure is suppressed, and the generation of abnormal noise is avoided.

ところが、ディーゼルエンジンでは、吸気系にスロットルバルブを実装しないのが通例となっている。それ故、従前のエアバイパスバルブを採用したエアバイパス通路の開閉制御を実施することができない。   However, in diesel engines, it is customary not to install a throttle valve in the intake system. Therefore, opening / closing control of the air bypass passage employing the conventional air bypass valve cannot be performed.

特開平１１−２６４３２１号公報JP-A-11-264321 特開平１１−３２４６８９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-324689

上記の問題に初めて着目してなされた本発明は、ターボチャージャを有したディーゼルエンジンにおいて、過給気の逆流に伴うサージ音や吹き返し音の発生を予防することを所期の目的としている。   An object of the present invention, which has been made by paying attention to the above problem for the first time, is to prevent the occurrence of a surge noise and a blowback sound accompanying a backflow of supercharged air in a diesel engine having a turbocharger.

本発明では、ターボチャージャを有したディーゼルエンジンの制御を司るものであって、吸気系に設けたターボチャージャのコンプレッサの上流側と下流側とを連通するエアバイパス通路と、前記エアバイパス通路上に介在しエアバイパス通路を開閉するエアバイパスバルブと、アクセルオフ時に前記エアバイパスバルブを所定時間または所定開度開作動させる制御装置とを具備し、前記所定時間または所定開度の値を、前記アクセルオフ時のアクセル開度の変化量が大きいほど大きくすることを特徴とするディーゼルエンジンのエアバイパスバルブ制御装置を構成した。ここで、アクセルオフとは、運転者がそれまで踏み込んでいたアクセルペダルの踏込量を減らしまたは完全に踏み込みを止めることを言う。アクセル開度の変化量とは、アクセルオフ直前のペダルの踏込量とアクセルオフ直後のペダルの踏込量との差分、またはペダルの踏込量の単位時間当たり変化量を言う。   The present invention controls a diesel engine having a turbocharger, and includes an air bypass passage that communicates an upstream side and a downstream side of a compressor of a turbocharger provided in an intake system, and the air bypass passage on the air bypass passage. An air bypass valve that opens and closes the air bypass passage, and a control device that opens the air bypass valve for a predetermined time or a predetermined opening when the accelerator is off, wherein the value of the predetermined time or the predetermined opening is determined by the accelerator The diesel engine air bypass valve control device is configured to increase the amount of change in the accelerator opening when the engine is off. Here, “accelerator off” refers to reducing the amount of depression of the accelerator pedal that the driver has stepped on until then, or stopping the depression completely. The amount of change in the accelerator opening is the difference between the pedal depression amount immediately before the accelerator is off and the pedal depression amount immediately after the accelerator is off, or the amount of change in the pedal depression amount per unit time.

このようなものであれば、圧力反射が生起するおそれのある運転領域におけるコンプレッサ下流の圧力をエアバイパス通路を介して適切にコンプレッサ上流に逃がすことができる。そして、過給気の逆流に伴うサージ音や吹き返し音の発生を予防することが可能となる。   With such a configuration, the pressure downstream of the compressor in the operation region where pressure reflection may occur can be released to the upstream of the compressor appropriately through the air bypass passage. And it becomes possible to prevent generation | occurrence | production of the surge sound and blow-back sound accompanying a backflow of supercharging air.

本発明によれば、ターボチャージャを有したディーゼルエンジンにおいて、過給気の逆流に伴うサージ音や吹き返し音の発生を予防することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of the surge sound and blowback sound accompanying a backflow of supercharged air can be prevented in the diesel engine which has a turbocharger.

本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの模式的全体構成図。The typical whole block diagram of the diesel engine in one Embodiment of this invention. 同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process which the control apparatus of the embodiment performs.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、ターボチャージャ２及びエアバイパス通路５を有した本実施形態のディーゼルエンジン１の構成を模式的に示す。ディーゼルエンジン１は、複数の気筒７（図中には一気筒のみを記載している）と、各気筒７内に燃料を噴射するインジェクタ７３と、各気筒７に吸気を供給するための吸気系路３と、各気筒７から排気ガスを排出するための排気系路４と、駆動タービン２２及びコンプレッサ２１の組であるターボチャージャ２とを備えている。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the structure of the diesel engine 1 of this embodiment which has the turbocharger 2 and the air bypass passage 5 is shown typically. The diesel engine 1 includes a plurality of cylinders 7 (only one cylinder is shown in the figure), an injector 73 that injects fuel into each cylinder 7, and an intake system for supplying intake air to each cylinder 7. A path 3, an exhaust system path 4 for discharging exhaust gas from each cylinder 7, and a turbocharger 2 that is a set of a drive turbine 22 and a compressor 21 are provided.

吸気系路３は、外部から空気を取り入れて気筒７の吸気ポート７１へと導く。吸気系路３上には、エアクリーナ３１、コンプレッサ２１、インタクーラ３２及びサージタンク３３を、上流からこの順序に配設している。   The intake system path 3 takes in air from the outside and guides it to the intake port 71 of the cylinder 7. On the intake path 3, an air cleaner 31, a compressor 21, an intercooler 32, and a surge tank 33 are arranged in this order from the upstream.

排気系路４は、気筒７内で燃料を燃焼させた結果発生した排気ガスを気筒７の排気ポート７２から外部へと導く。この排気系路４上に、駆動タービン２２を配設している。   The exhaust system path 4 guides exhaust gas generated as a result of burning fuel in the cylinder 7 from the exhaust port 72 of the cylinder 7 to the outside. A drive turbine 22 is disposed on the exhaust system path 4.

ターボチャージャ２は、駆動タービン２２とコンプレッサ２１とを同軸で連結して連動するように構成してなる。そして、駆動タービン２２を排気ガスのエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ２１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮、つまりは過給して気筒７に送り込む。   The turbocharger 2 is configured such that the drive turbine 22 and the compressor 21 are connected coaxially and interlocked. Then, the drive turbine 22 is rotationally driven using the energy of the exhaust gas, and the compressor 21 is pumped by using the rotational force, whereby the intake air is pressurized and compressed, that is, supercharged and sent to the cylinder 7. .

しかして、本実施形態では、コンプレッサ２１の上流側と下流側とを連通するエアバイパス通路５を設けるとともに、このエアバイパス通路５上にエアバイパスバルブ５１を介設している。   Therefore, in the present embodiment, the air bypass passage 5 that communicates the upstream side and the downstream side of the compressor 21 is provided, and the air bypass valve 51 is provided on the air bypass passage 5.

エアバイパスバルブ５１は、制御信号ｅを入力して開放／閉止することのできる例えばソレノイド弁である。エアバイパスバルブ５１は、制御装置たるＥＣＵ６によって操作する。   The air bypass valve 51 is, for example, a solenoid valve that can be opened / closed by inputting a control signal e. The air bypass valve 51 is operated by the ECU 6 serving as a control device.

ＥＣＵ６は、ＣＰＵ６１、メモリ６２、入力インタフェース６３、出力インタフェース６４等を有するマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェース６３には、過給圧を検出する過給圧センサ８１から出力される過給圧信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサ８２から出力される回転数信号ｂ、アクセル開度即ちアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサ８３から出力されるアクセル開度信号ｃ等が入力される。出力インタフェース６４からは、燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号ｄ、エアバイパスバルブ５１に対して開弁信号ｅ等を出力する。   The ECU 6 is a microcomputer system having a CPU 61, a memory 62, an input interface 63, an output interface 64, and the like. The input interface 63 includes a supercharging pressure signal a output from a supercharging pressure sensor 81 that detects supercharging pressure, a rotational speed signal b output from a rotational speed sensor 82 that detects engine rotational speed, and an accelerator opening, An accelerator opening signal c and the like output from an accelerator sensor 83 that detects the amount of depression of the accelerator pedal are input. From the output interface 64, a fuel injection signal d is output to the fuel injection valve 3, a valve opening signal e is output to the air bypass valve 51, and the like.

ＣＰＵ６１は、予めメモリ６２に格納されているプログラムを解釈、実行し、ディーゼルエンジン１の運転を制御する。ＣＰＵ６１は、ディーゼルエンジン１の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃを入力インタフェース６３を介して取得し、それらに基づいて燃料噴射量やエアバイパスバルブ５１の開弁時間等を演算して、演算結果に対応した各種制御信号ｄ、ｅを出力インタフェース６４を介して印加する。   The CPU 61 interprets and executes a program stored in advance in the memory 62 and controls the operation of the diesel engine 1. The CPU 61 acquires various information a, b, and c necessary for operation control of the diesel engine 1 through the input interface 63, and calculates the fuel injection amount, the valve opening time of the air bypass valve 51, and the like based on the information. Various control signals d and e corresponding to the calculation result are applied via the output interface 64.

本実施形態にあって、ＥＣＵ６は、エンジン回転数、アクセルペダルの踏込量、さらにはその他の諸条件（冷却水温等）に基づき、要求される燃料噴射量、換言すれば要求されるエンジン負荷を算定する。この要求負荷の算定ロジックは、既知のエンジン制御と同様としてよい。その上で、過給圧過多による圧力反射が生起するおそれのある運転領域においては、エアバイパスバルブ５１に開弁信号ｅを通電してこれを開弁し、コンプレッサ下流の圧力をエアバイパス通路５を介してコンプレッサ上流に逃がす。   In this embodiment, the ECU 6 determines the required fuel injection amount, in other words, the required engine load, based on the engine speed, the accelerator pedal depression amount, and other various conditions (cooling water temperature, etc.). Calculate. The required load calculation logic may be the same as in known engine control. In addition, in an operation region in which pressure reflection due to excessive supercharging pressure may occur, the valve opening signal e is supplied to the air bypass valve 51 to open it, and the pressure downstream of the compressor is changed to the air bypass passage 5. To escape upstream of the compressor.

エアバイパスバルブ５１に開弁信号ｅを通電する時間、即ちエアバイパスバルブ５１の開弁時間の長さは、アクセルオフ時のアクセル開度の変化量に応じる。具体的には、アクセル開度の変化量に比例して、エアバイパスバルブ５１の開弁時間を長くする。アクセル開度の変化量は、アクセルセンサ８３を介して知得した、アクセルオフ直前のペダルの踏込量とアクセルオフ直後のペダルの踏込量との差分、またはペダルの踏込量の単位時間当たり変化量である。   The time during which the valve opening signal e is energized to the air bypass valve 51, that is, the length of the valve opening time of the air bypass valve 51 depends on the amount of change in the accelerator opening when the accelerator is off. Specifically, the valve opening time of the air bypass valve 51 is lengthened in proportion to the amount of change in the accelerator opening. The change amount of the accelerator opening is the difference between the pedal depression amount immediately before the accelerator off and the pedal depression amount immediately after the accelerator off, or the change amount per unit time of the pedal depression amount obtained through the accelerator sensor 83. It is.

但し、アクセル開度の変化量のみに依拠してエアバイパスバルブ５１を操作するとなると、サージ音や吹き返し音の生じない低過給圧時にもエアバイパスバルブ５１を開弁することとなってしまい、却ってドライバビリティの低下を招く可能性を否定できない。そこで、本実施形態では、
１）過給圧≧Ａ
２）エンジン回転数≧Ｂ
３）要求負荷≧Ｃ
の条件をおしなべて満足する場合に限り、エアバイパスバルブ５１の開弁操作を行うこととしている。判定値Ａは、過給圧が高いことを関知するものであり、判定値Ｂ及びＣは、ディーゼルエンジン１の現在の運転領域が中回転中負荷域よりも上の領域にあることを関知するものである。これら判定値Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、マップデータとして予めメモリ６２に記憶している。 However, if the air bypass valve 51 is operated only on the basis of the change amount of the accelerator opening, the air bypass valve 51 is opened even at a low supercharging pressure at which no surge noise or blowback noise occurs. On the other hand, the possibility of a decrease in drivability cannot be denied. Therefore, in this embodiment,
1) Supercharging pressure ≧ A
2) Engine speed ≥ B
3) Required load ≥ C
Only when all the conditions are satisfied, the air bypass valve 51 is opened. The determination value A is related to the fact that the supercharging pressure is high, and the determination values B and C are related to the fact that the current operating range of the diesel engine 1 is in the range above the middle-rotation load range. Is. Each of these determination values A, B, and C is stored in advance in the memory 62 as map data.

図２に、ＥＣＵ６がプログラムに従い実行する処理の手順例を示している。ＥＣＵ６は、アクセルセンサ８３を介してアクセルペダルの踏込量を観測しており、その踏込量が所定閾値（この閾値は、０または０に近い値である）以下となるアクセルオフが発生したときに（ステップＳ１）、過給圧センサ８１を介して知得した過給圧が判定値Ａ以上であるか（ステップＳ２）、回転数センサ８２を介して知得したエンジン回転数が判定値Ｂ以上であるか（ステップＳ３）、並びに、そのときの要求負荷が判定値Ｃ以上であるか（ステップＳ４）を順次判断する。そして、何れの条件をも満足している場合、アクセル開度の変化量の多寡に応じた開弁時間を決定して（ステップＳ５）、決定した開弁時間だけエアバイパスバルブ５１に通電、これを開弁する（ステップＳ６）。   FIG. 2 shows a procedure example of processing executed by the ECU 6 according to the program. The ECU 6 observes the depression amount of the accelerator pedal via the accelerator sensor 83, and when the accelerator-off occurs when the depression amount becomes a predetermined threshold value (this threshold value is 0 or a value close to 0). (Step S1), whether the supercharging pressure obtained via the supercharging pressure sensor 81 is equal to or higher than the judgment value A (Step S2), or the engine speed obtained via the rotational speed sensor 82 is equal to or higher than the judgment value B (Step S3) and whether the required load at that time is equal to or greater than the determination value C (Step S4). If both conditions are satisfied, the valve opening time corresponding to the amount of change in the accelerator opening is determined (step S5), and the air bypass valve 51 is energized for the determined valve opening time. Is opened (step S6).

本実施形態によれば、吸気系３に設けたターボチャージャ２のコンプレッサ２１の上流側と下流側とを連通するエアバイパス通路５と、前記エアバイパス通路５上に介在しエアバイパス通路５を開閉するエアバイパスバルブ５１と、アクセルオフ時に前記エアバイパスバルブ５１を所定時間開作動させる制御装置６とを具備し、前記所定時間の値を、前記アクセルオフ時のアクセル開度の変化量が大きいほど大きくするエアバイパスバルブ５１制御装置を構成したため、圧力反射が生起するおそれのある運転領域におけるコンプレッサ下流の圧力をエアバイパス通路５を介して適切にコンプレッサ上流に逃がすことができる。そして、過給気の逆流に伴うサージ音や吹き返し音の発生を予防することが可能となる。   According to the present embodiment, the air bypass passage 5 that communicates the upstream side and the downstream side of the compressor 21 of the turbocharger 2 provided in the intake system 3, and the air bypass passage 5 that is interposed on the air bypass passage 5 is opened and closed. And the control device 6 that opens the air bypass valve 51 for a predetermined time when the accelerator is off, and the value of the predetermined time is set to be larger as the change amount of the accelerator opening when the accelerator is off. Since the control device for the air bypass valve 51 to be increased is configured, the pressure downstream of the compressor in the operation region where pressure reflection may occur can be appropriately released to the upstream of the compressor via the air bypass passage 5. And it becomes possible to prevent generation | occurrence | production of the surge sound and blow-back sound accompanying a backflow of supercharging air.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。特に、エアバイパスバルブ５１として、弁開度をＰＷＭ制御可能な流量制御弁を採用してもよい。この場合のＥＣＵ６は、アクセルオフ時のアクセル開度の変化量が大きいほど、エアバイパスバルブ５１の開度（開弁信号ｅのＤＵＴＹ比）を大きくする。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. In particular, a flow control valve capable of PWM control of the valve opening degree may be employed as the air bypass valve 51. In this case, the ECU 6 increases the opening degree of the air bypass valve 51 (DUTY ratio of the valve opening signal e) as the change amount of the accelerator opening degree when the accelerator is off is larger.

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載されるディーゼルエンジンの制御に利用することができる。   The present invention can be used to control a diesel engine mounted on a vehicle or the like.

１…内燃機関
２…ターボチャージャ
２１…コンプレッサ
５…エアバイパス通路
５１…エアバイパスバルブ
６…制御装置（ＥＣＵ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Turbocharger 21 ... Compressor 5 ... Air bypass passage 51 ... Air bypass valve 6 ... Control apparatus (ECU)

Claims (1)

ターボチャージャを有したディーゼルエンジンの制御を司るものであって、
吸気系に設けたターボチャージャのコンプレッサの上流側と下流側とを連通するエアバイパス通路と、
前記エアバイパス通路上に介在しエアバイパス通路を開閉するエアバイパスバルブと、
アクセルオフ時に前記エアバイパスバルブを所定時間または所定開度開作動させる制御装置とを具備し、
前記所定時間または所定開度の値を、前記アクセルオフ時のアクセル開度の変化量が大きいほど大きくすることを特徴とするディーゼルエンジンのエアバイパスバルブ制御装置。 Controlling a diesel engine with a turbocharger,
An air bypass passage communicating the upstream side and the downstream side of the compressor of the turbocharger provided in the intake system;
An air bypass valve interposed on the air bypass passage to open and close the air bypass passage;
A control device for opening the air bypass valve for a predetermined time or a predetermined opening when the accelerator is off,
An air bypass valve control device for a diesel engine, wherein the value of the predetermined time or the predetermined opening is increased as the amount of change in the accelerator opening when the accelerator is off is increased.
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