JP2011052587A - ディーゼルエンジンのエアバイパスバルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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上にエアバイパスバルブ５１を介設し、アクセルオフ時にこのエアバイパスバルブ５１を開作動させる。エアバイパスバルブ５１の開弁時間または開度は、アクセルオフ時のアクセル開度の変化量が大きいほど大きくする。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

特開平１１−２６４３２１号公報 特開平１１−３２４６８９号公報

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。

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。

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。

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。

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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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）

Claims (1)

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。

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