JP2012097629A - Engine brake system of internal combustion engine and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機械式過給機と排気ブレーキバルブを併用すると共に、機械式過給機の作動圧力比を適切に制御することによって、排気圧力が過剰になるのを防止しつつ、内燃機関の低速回転域から高い排気ブレーキ力を確保できる内燃機関のエンジンブレーキシステム及びその制御方法に関する。 The present invention uses both a mechanical supercharger and an exhaust brake valve, and appropriately controls the operating pressure ratio of the mechanical supercharger to prevent the exhaust pressure from becoming excessive, while The present invention relates to an engine braking system for an internal combustion engine that can secure a high exhaust braking force from a low-speed rotation region and a control method therefor.
大型トラックを中心に、ブレーキのランニングコストの低減、フェード現象等による制動力の低下の回避などを目的に、補助ブレーキシステムとして、排気ブレーキ、圧縮開放ブレーキ、リターダー等を使用することが一般化している。特に、近年では法規規制により、必要とされるエンジンブレーキ力の大きさが大きくなってきており、エンジンブレーキ力の強化が強く求められている。 The use of exhaust brakes, compression release brakes, retarders, etc. as auxiliary brake systems has become commonplace, mainly for large trucks, for the purpose of reducing the running cost of brakes and avoiding a decrease in braking force due to fading. Yes. In particular, in recent years, the required amount of engine braking force has been increasing due to laws and regulations, and there is a strong demand for enhancement of engine braking force.
一方で、燃費改善という観点からは内燃機関の排気量の低減が求められているが、この排気量がエンジンブレーキ力に大きな影響を与える。そのため、排気量の低減を伴う内燃機関のダウンサイジング、即ち、エンジン小型化の実現には、少ない排気量であっても大きなエンジンブレーキ力を確保できることが重要となる。 On the other hand, from the viewpoint of improving fuel efficiency, reduction of the displacement of the internal combustion engine is required, but this displacement greatly affects the engine braking force. Therefore, it is important to ensure a large engine braking force even with a small exhaust amount in order to downsize the internal combustion engine accompanied by a reduction in the exhaust amount, that is, to realize engine downsizing.
そのため、大きな制動力を確保し易い圧縮開放ブレーキの採用が進んでいる。しかし、このシステムでは、内燃機関の動弁系部品を追加する必要があり、この動弁系部品の追設に当たって、ヘッド本体の強度を確保することが必須であることから、ヘッド周りの再設計が必要になることが多い。その結果、採用には多額のコストが必要となるという問題や、圧縮開放ブレーキ自体はエンジンブレーキ力の強化にしか貢献しないため、このシステムの採用にかかる多額のコストに対して得られるメリットが少ないという問題がある。そのため、より低コストで多目的に利用可能なエンジンブレーキ力の増強システムが要求されている。 Therefore, the use of a compression release brake that facilitates securing a large braking force is advancing. However, in this system, it is necessary to add the valve system parts of the internal combustion engine, and it is essential to ensure the strength of the head body when adding the valve system parts. Is often required. As a result, there is a merit that a large amount of cost is required for adoption, and because the compression release brake itself only contributes to the enhancement of the engine braking force, there are few benefits obtained for the large cost of adopting this system There is a problem. Therefore, there is a demand for an engine braking force enhancement system that can be used for various purposes at lower cost.
また、エンジンブレーキ力の強化方法としては、コスト的に最も安価であり、最も一般化している排気ブレーキシステムを採用する方法がある。この排気ブレーキシステムでは、ブレーキ力が必要なときに、排気管に設けた排気ブレーキバルブ等のバルブを閉弁して、排気管の流路面積を減少させることで、排気マニホールドの内部の圧力を上げて、内燃機関におけるポンプ損失（ポンピングロス）を増加させることでエンジンブレーキ力を増加させている。この排気ブレーキシステムでは、排気マニホールドの内部の圧力を上げれば上げるほど、ポンプ損失が増加して、この増加によりエンジンブレーキ力は高まる。 Further, as a method for enhancing the engine brake force, there is a method of adopting an exhaust brake system which is the cheapest and most generalized in terms of cost. In this exhaust brake system, when braking force is required, the exhaust brake valve and other valves provided in the exhaust pipe are closed to reduce the exhaust pipe flow area, thereby reducing the pressure inside the exhaust manifold. The engine braking force is increased by increasing the pump loss (pumping loss) in the internal combustion engine. In this exhaust brake system, the pump pressure increases as the pressure inside the exhaust manifold increases, and the engine brake force increases due to this increase.
しかし、排気管に設けられているターボチャージャ（排気ターボ式過給機）のタービンにおいては耐圧性や耐熱性の問題があり、また、排気系ガスケット・ＥＧＲ冷却系等においても圧力限界が存在するため、排気マニホールドの内部の圧力を極端に増加することは困難であり、排気ブレーキによるエンジンブレーキ力の増強には限界が存在する。 However, the turbocharger (exhaust turbocharger) turbine provided in the exhaust pipe has problems of pressure resistance and heat resistance, and there is a pressure limit in the exhaust system gasket and the EGR cooling system. For this reason, it is difficult to extremely increase the pressure inside the exhaust manifold, and there is a limit to the enhancement of the engine brake force by the exhaust brake.
また、排気絞り用に使用される排気ブレーキバルブは、排気管に配置されるために高温高圧の排気ガスに晒されるので、コストや信頼性を考慮すると複雑な形状にすることは困難である。そのため、一般的な吸気スロットルに用いられるような、多段階で流量を変化できる流量調整バルブは用いられず、ＯＮ／ＯＦＦ動作のみの一定開口有効面積を有する開閉バルブが用いられる。そのため、排気ブレーキシステムを用いる場合には、内燃機関の回転速度が低速回転域から高速回転域までの間で、流路面積を調整せずに流路面積の内の一定面積を絞るということが条件となる。 Further, since the exhaust brake valve used for exhaust throttling is disposed in the exhaust pipe and is exposed to high-temperature and high-pressure exhaust gas, it is difficult to form a complicated shape in consideration of cost and reliability. For this reason, a flow rate adjusting valve that can change the flow rate in multiple stages as used in a general intake throttle is not used, and an open / close valve having a constant opening effective area for only ON / OFF operation is used. For this reason, when using an exhaust brake system, the internal combustion engine has a rotational speed between a low speed rotation range and a high speed rotation range, and a certain area of the flow path area is reduced without adjusting the flow path area. It becomes a condition.
この排気ブレーキシステムでは、開閉バルブである排気ブレーキバルブを使用して排気圧力を高めるが、この排気圧力は、吸気量の変化、即ち、機関回転速度に大きく依存する。つまり、図７に示すように、機関回転速度が高まるにつれて排気圧力は上がっていく傾向を示し、排気ブレーキの効果は、図８に示すようになり、機関回転速度が低中速回転域では十分な排気圧力を得ることができない。なお、図８では、図の上の方が吸収トルクが大きく、エンジンブレーキ力が大きいことを示す。 In this exhaust brake system, an exhaust pressure is increased by using an exhaust brake valve that is an open / close valve. This exhaust pressure greatly depends on a change in intake air amount, that is, an engine speed. That is, as shown in FIG. 7, the exhaust pressure tends to increase as the engine rotational speed increases, and the effect of the exhaust brake is as shown in FIG. 8, which is sufficient when the engine rotational speed is low and medium. A high exhaust pressure cannot be obtained. In FIG. 8, the upper part of the figure indicates that the absorption torque is large and the engine braking force is large.
この排気ブレーキ力を増加するために、機械式過給機と排気ブレーキとを組み合わせて、機械式過給機を内燃機関のクランク軸に無段階変速装置を介して駆動し、エンジンブレーキ力を確保したい場合に無段階変速装置の増速比をあげることで、エンジンブレーキの効果を高める過給機付きエンジンが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 In order to increase this exhaust braking force, a mechanical supercharger and exhaust brake are combined to drive the mechanical supercharger to the crankshaft of the internal combustion engine via a continuously variable transmission to ensure engine braking force. In order to achieve this, an engine with a supercharger has been proposed that increases the effect of engine braking by increasing the speed increase ratio of the continuously variable transmission (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、この機械式過給機と排気ブレーキを併用する場合でも、排気管に設けられているターボチャージャ（排気ターボ式過給機）のタービンの耐圧性や耐熱性の問題があり、また、排気系ガスケット・ＥＧＲ冷却系等においても圧力限界が存在するため、排気マニホールドの内部の圧力を極端に増加することは困難であり、排気ブレーキによるエンジンブレーキ力の増強には限界が存在する。 However, even when this mechanical supercharger and the exhaust brake are used together, there are problems with the pressure resistance and heat resistance of the turbine of the turbocharger (exhaust turbocharger) provided in the exhaust pipe, and the exhaust Since there is a pressure limit also in the system gasket, EGR cooling system, etc., it is difficult to extremely increase the pressure inside the exhaust manifold, and there is a limit to the enhancement of the engine braking force by the exhaust brake.
つまり、最高排気圧力は構造限界によって決まっているため、過給圧が高くなる分、吸排気圧力差が減少する。その結果、ポンプ損失が減少し、得られる制動トルクが目減りする。そして、高速回転域では吸気量の増加により排気圧力が容易に最大排気圧まで達する。そのため、過給圧を低下させるために、機械的過給機の作動圧力比を低下させる必要が生じる。 That is, since the maximum exhaust pressure is determined by the structural limit, the intake / exhaust pressure difference decreases as the supercharging pressure increases. As a result, pump loss is reduced and the resulting braking torque is reduced. In the high speed rotation range, the exhaust pressure easily reaches the maximum exhaust pressure due to the increase in the intake air amount. Therefore, in order to reduce the supercharging pressure, it is necessary to reduce the operating pressure ratio of the mechanical supercharger.
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンブレーキ作動の際に、機械式過給機を迂回するバイパス通路に設けた可変流量バルブの開度調整によってエンジンブレーキ力を増加させると共に、機械式過給機の作動圧力比を制御して、排気圧力が構造限界（耐久限界）を超えるのを防止しつつ、内燃機関の低速回転域から高い排気ブレーキ力を確保できる内燃機関のエンジンブレーキシステム及びその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to adjust the engine brake by adjusting the opening of a variable flow valve provided in a bypass passage that bypasses the mechanical supercharger when the engine brake is operated. While increasing the power, the operating pressure ratio of the mechanical supercharger is controlled to prevent the exhaust pressure from exceeding the structural limit (endurance limit), while ensuring a high exhaust braking force from the low speed rotation range of the internal combustion engine Another object of the present invention is to provide an engine braking system for an internal combustion engine and a control method therefor.
上記のような目的を達成するための本発明の内燃機関のエンジンブレーキシステムは、内燃機関の吸気通路に機械式過給機を備え、排気通路に排気ブレーキバルブを備えると共に、前記機械式過給機を迂回するバイパス通路を設けて、該バイパス通路に可変流量バルブを備えた内燃機関のエンジンブレーキシステムにおいて、エンジンブレーキ作動の際に、前記排気ブレーキバルブを閉鎖して、前記機械式過給機による過給運転を行って、エンジンブレーキ力を増加する制御を行うと共に、前記可変流量バルブの開度を、前記機械式過給機の出口側に配設された圧力センサ、又は、過給圧センサの検出値が、内燃機関の回転速度に対して予め設定された目標値となるように制御する制御装置を備えて構成される。 In order to achieve the above object, an engine brake system for an internal combustion engine of the present invention comprises a mechanical supercharger in an intake passage of the internal combustion engine, an exhaust brake valve in an exhaust passage, and the mechanical supercharger. In an engine brake system of an internal combustion engine having a bypass passage that bypasses the engine and having a variable flow valve in the bypass passage, the exhaust brake valve is closed when the engine brake is operated, and the mechanical supercharger The engine is controlled to increase the engine braking force, and the opening of the variable flow valve is controlled by a pressure sensor disposed on the outlet side of the mechanical supercharger, or a supercharging pressure. A control device is configured to control so that the detection value of the sensor becomes a preset target value with respect to the rotational speed of the internal combustion engine.
上記のような目的を達成するための本発明の内燃機関のエンジンブレーキシステムの制御方法は、内燃機関の吸気通路に機械式過給機を備え、排気通路に排気ブレーキバルブを備えると共に、前記機械式過給機を迂回するバイパス通路を設けて、該バイパス通路に可変流量バルブを備えた内燃機関のエンジンブレーキシステムの制御方法において、エンジンブレーキ作動の際に、前記排気ブレーキバルブを閉鎖して、前記機械式過給機による過給運転を行って、エンジンブレーキ力を増加する制御を行うと共に、前記可変流量バルブの開度を、前記機械式過給機の出口側に配設された圧力センサ、又は、過給圧センサの検出値が、内燃機関の回転速度に対して予め設定された目標値となるように制御することを特徴とする方法である。 In order to achieve the above object, a method for controlling an engine brake system of an internal combustion engine according to the present invention comprises a mechanical supercharger in an intake passage of the internal combustion engine, an exhaust brake valve in an exhaust passage, and the machine In a control method for an engine brake system of an internal combustion engine having a bypass passage that bypasses the turbocharger and having a variable flow valve in the bypass passage, the exhaust brake valve is closed when the engine brake is operated, A pressure sensor disposed on the outlet side of the mechanical supercharger while performing supercharging operation by the mechanical supercharger to perform control to increase the engine braking force and opening the variable flow valve Alternatively, the detection value of the supercharging pressure sensor is controlled to be a target value set in advance with respect to the rotational speed of the internal combustion engine.
これらのシステム及び制御方法によれば、エンジンブレーキ作動の際に、エンジンブレーキ力に機械式過給機の過給仕事を上乗せさせて、内燃機関の低速回転域から排気（吸気）流量を機械式過給機による過給によって確保できるので、より低速回転域から高い排気圧力を確保できる。その結果、より低速回転域から高い排気ブレーキ力を確保できる。 According to these systems and control methods, when the engine brake is operated, the supercharging work of the mechanical supercharger is added to the engine braking force, and the exhaust (intake) flow rate is mechanically increased from the low speed rotation region of the internal combustion engine. Since it can be ensured by supercharging by the supercharger, high exhaust pressure can be secured from a lower speed rotation range. As a result, a high exhaust brake force can be secured from a lower speed rotation range.
つまり、エンジンブレーキ力となるポンプ損失を機械式過給機による過給運転によって高めて制動トルクを高める方式であるので、内燃機関の低速回転域におけるポンプ損失（ポンピングロス）を大幅に増加することが可能になり、低速回転域でもエンジンブレーキ力を大幅に増加できる。 In other words, the pump loss, which is the engine braking force, is increased by the supercharging operation by the mechanical supercharger to increase the braking torque, so that the pump loss (pumping loss) in the low speed rotation region of the internal combustion engine is greatly increased. The engine braking force can be greatly increased even in the low-speed rotation range.
更に、機械式過給機の出口側に配設された圧力センサ又は過給圧センサの検出値を元に、可変流量バルブの弁開度の調整制御で、機械式過給機を通過する吸気量を調整して、機械式過給機の作動圧力比を制御して、排気圧力を目標値（構造限界（耐久限界）の圧力よりも低く設定された値）以下にすることができるので、排気圧力が各機器の限界値を超えないようにすることができる。この機械式過給機による過給運転を行うことで排気流量が増加し過ぎて、排気圧力が内燃機関を構成する機器の構造的限界を超えるのを回避できる。この制御は機関回転速度が高速回転域にある場合においては特に有効である。 Furthermore, the intake air that passes through the mechanical supercharger is controlled by adjusting the valve opening of the variable flow valve based on the pressure sensor or the detection value of the supercharging pressure sensor provided on the outlet side of the mechanical supercharger. By adjusting the amount and controlling the operating pressure ratio of the mechanical supercharger, the exhaust pressure can be reduced below the target value (value set lower than the pressure of the structural limit (endurance limit)) It is possible to prevent the exhaust pressure from exceeding the limit value of each device. By performing the supercharging operation by this mechanical supercharger, it is possible to avoid that the exhaust flow rate increases excessively and the exhaust pressure exceeds the structural limit of the equipment constituting the internal combustion engine. This control is particularly effective when the engine speed is in the high speed range.
その上、上記の内燃機関のエンジンブレーキシステムにおいて、前記機械式過給機と内燃機関の出力軸との間を増減速比が一定の変速装置を介して接続すると、また、上記の内燃機関のエンジンブレーキシステムの制御方法において、前記機械式過給機を内燃機関の出力軸に対して一定の増減速比で駆動すると、複雑な増速比機構を有する無段階変速装置が不必要になるので、無段階変速装置を採用する場合に比べて、変速機の配置スペースが楽になり、コストが低減する。 In addition, in the engine braking system for the internal combustion engine, when the mechanical supercharger and the output shaft of the internal combustion engine are connected via a transmission having a constant speed increase / decrease ratio, the internal combustion engine In the engine brake system control method, when the mechanical supercharger is driven at a constant speed increase / decrease ratio with respect to the output shaft of the internal combustion engine, a continuously variable transmission having a complicated speed increase ratio mechanism becomes unnecessary. Compared with the case of adopting a continuously variable transmission, the arrangement space of the transmission becomes easier and the cost is reduced.
本発明に係る内燃機関のエンジンブレーキシステム及びその制御方法によれば、エンジンブレーキ作動の際に、機械式過給機を作動させ、機械式過給機を迂回するバイパス通路に設けた可変流量バルブの開度調整によってエンジンブレーキ力を増加させると共に、機械式過給機の作動圧力比を制御して、排気圧力が構造限界（耐久限界）を超えるのを防止しつつ、内燃機関の低速回転域から高い排気ブレーキ力を確保できる。 According to the engine brake system and control method for an internal combustion engine according to the present invention, the variable flow rate valve provided in the bypass passage that operates the mechanical supercharger and bypasses the mechanical supercharger when the engine brake is operated. The engine brake force is increased by adjusting the opening of the engine, and the operating pressure ratio of the mechanical supercharger is controlled to prevent the exhaust pressure from exceeding the structural limit (endurance limit), while at the low speed rotation range of the internal combustion engine High exhaust brake force can be secured.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関のエンジンブレーキシステムとその制御方法について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an engine brake system for an internal combustion engine and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１〜図３に示すように、本発明の実施の形態の内燃機関のエンジンブレーキシステム２０は、エンジン１０の吸気マニホールド１１に連結されている吸気通路１２に上流側から機械式過給機２１とこの機械式過給機２１を迂回するバイパス通路２２と、このバイパス通路２２に設けられた可変流量バルブ２３と、排気マニホールド１５に連結されている排気通路１６に設けた排気ブレーキバルブ２４とを有して構成される。 As shown in FIGS. 1 to 3, an engine brake system 20 for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is a mechanical supercharger 21 from an upstream side to an intake passage 12 connected to an intake manifold 11 of the engine 10. A bypass passage 22 that bypasses the mechanical supercharger 21, a variable flow valve 23 provided in the bypass passage 22, and an exhaust brake valve 24 provided in the exhaust passage 16 connected to the exhaust manifold 15. It is configured.
この機械式過給機２１は、エンジン１０と、通常のギア、あるいはベルト等（図１〜図３ではベルト２１ａ）で接続して駆動されたり、または、エンジン側発電機と電動モータによって駆動されたりする。この図１〜図３の実施の形態では、機械式過給機２１とエンジン１０の出力軸１０ａとの間の増減速比を一定とする固定増速比にして構成され、特に複雑な遊星ギアや無段階変速機などは使用しない。なお、機械式過給機２１とエンジン１０の出力軸１０ａとの間にクラッチ（図示しない）を設けて、機械式過給機２１をＯＮ／ＯＦＦ可能に構成する。 The mechanical supercharger 21 is driven by being connected to the engine 10 through a normal gear, a belt, or the like (belt 21a in FIGS. 1 to 3), or driven by an engine generator and an electric motor. Or In the embodiment of FIGS. 1 to 3, a particularly complex planetary gear is configured with a fixed speed increasing ratio that keeps the speed increasing / decreasing ratio between the mechanical supercharger 21 and the output shaft 10 a of the engine 10 constant. And continuously variable transmissions are not used. A clutch (not shown) is provided between the mechanical supercharger 21 and the output shaft 10a of the engine 10 so that the mechanical supercharger 21 can be turned ON / OFF.
また、可変流量バルブ２３は、バイパス通路２２を通過する吸気Ａの流量を調整できるように流量調整可能なバルブで形成し、一方、排気ブレーキバルブ２４は高温高圧の排気ガスＧに耐えるように比較的単純な構成の流量調整しないＯＮ／ＯＦＦ動作の開閉バルブで形成する。 Further, the variable flow valve 23 is formed by a valve whose flow rate can be adjusted so that the flow rate of the intake air A passing through the bypass passage 22 can be adjusted, while the exhaust brake valve 24 is compared to withstand high-temperature and high-pressure exhaust gas G. It is formed by an open / close valve with ON / OFF operation that does not adjust the flow rate.
また、吸気通路１２には、排気ターボ式過給機１３のコンプレッサ１３ａと吸気冷却器（インタークーラー）１４が配置される。このコンプレッサ１３ａは、図１に示すように、機械式過給機２１の下流側に配置しても、図２及び図３に示すように、上流側に配置してもよい。また、図１及び図３に示すように、吸気冷却器（インタークーラー）１４は、機械式過給機２１とコンプレッサ１３ａの両方の下流側となる位置に配置しても、図２に示すように、機械式過給機２１とコンプレッサ１３ａの間に配置してもよい。更に、排気流路１６には、排気ブレーキバルブ２４の上流側に排気ターボ式過給機１３のタービン（ウェストゲートタービン）１３ｂが配置される。また、必要に応じて圧力センサ２５が機械式過給機２１の出口側に取り付けられ、過給圧センサ２６が吸気マニホールド１１又はその近傍に設けられる。 In addition, a compressor 13 a and an intake air cooler (intercooler) 14 of an exhaust turbocharger 13 are disposed in the intake passage 12. The compressor 13a may be arranged on the downstream side of the mechanical supercharger 21 as shown in FIG. 1, or may be arranged on the upstream side as shown in FIGS. Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the intake air cooler (intercooler) 14 may be disposed at a position downstream of both the mechanical supercharger 21 and the compressor 13a as shown in FIG. Alternatively, it may be disposed between the mechanical supercharger 21 and the compressor 13a. Further, a turbine (west gate turbine) 13 b of the exhaust turbocharger 13 is disposed in the exhaust passage 16 on the upstream side of the exhaust brake valve 24. Further, a pressure sensor 25 is attached to the outlet side of the mechanical supercharger 21 as necessary, and a supercharging pressure sensor 26 is provided at or near the intake manifold 11.
そして、圧力センサ２５と過給圧センサ２６の検出値が入力され、機械式過給機２１のＯＮ／ＯＦＦ動作、可変流量バルブ２３の弁開度調整、排気ブレーキバルブ２４のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する制御装置（図示しない）を設ける。通常は、この制御装置は、エンジン１０の運転全般を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれる制御装置に組み込まれて構成される。 Then, detection values of the pressure sensor 25 and the supercharging pressure sensor 26 are inputted, and the ON / OFF operation of the mechanical supercharger 21, the valve opening adjustment of the variable flow valve 23, and the ON / OFF operation of the exhaust brake valve 24 are performed. A control device (not shown) for controlling is provided. Normally, this control device is built in a control device called an ECU (Engine Control Unit) that controls the overall operation of the engine 10.
次に、上記の構成の内燃機関のエンジンブレーキシステム２０における制御方法について説明する。 Next, a control method in the engine brake system 20 of the internal combustion engine having the above configuration will be described.
この内燃機関のエンジンブレーキシステム２０では、排気ブレーキ作動時には、従来技術通りのスキームに則り、排気通路１６に装備された排気ブレーキバルブ２４を閉鎖する。続いて、機械式過給機２１のクラッチを接続して機械式過給機２１を作動させる。この機械式過給機２１の作動後に、可変流量バルブ２３の弁開度を調整制御して機械式過給機２１による過給運転を実施する。 In the engine brake system 20 of the internal combustion engine, when the exhaust brake is operated, the exhaust brake valve 24 provided in the exhaust passage 16 is closed in accordance with a conventional scheme. Subsequently, the clutch of the mechanical supercharger 21 is connected to operate the mechanical supercharger 21. After the operation of the mechanical supercharger 21, the valve opening degree of the variable flow valve 23 is adjusted and controlled to perform a supercharging operation by the mechanical supercharger 21.
これにより、機械式過給機２１の過給仕事がエンジンブレーキ力に上乗せされると共に、機械式過給機２１による過給によって、低速回転域から吸気流量及び排気流量を確保することが可能となるため、排気ブレーキバルブ２４が一定開度を有する開閉バルブであっても、より低速回転域から高い排気圧力を確保することが可能となる。その結果、より低速回転域から高い排気ブレーキ力を確保できるようになる。 As a result, the supercharging work of the mechanical supercharger 21 is added to the engine braking force, and the intake air flow rate and the exhaust flow rate can be secured from the low speed rotation range by the supercharging by the mechanical supercharger 21. Therefore, even if the exhaust brake valve 24 is an open / close valve having a constant opening degree, it becomes possible to ensure a high exhaust pressure from a lower speed rotation range. As a result, a high exhaust brake force can be secured from a lower speed rotation range.
図４に、機械式過給機２１を併用した場合（クラッチをＯＮにした場合）Ａと併用しない場合（クラッチをＯＦＦにした場合）Ｂの機関回転速度とエンジンブレーキ排圧の関係を例示し、図５に、機械式過給機２１を併用した場合Ａと併用しない場合Ｂの機関回転速度とエンジンブレーキ力の関係を例示する。図５では、図面の上の方が吸収トルクが大きく、エンジンブレーキ力が大きいことを示す。 FIG. 4 illustrates the relationship between the engine speed of B and the engine brake exhaust pressure when the mechanical supercharger 21 is used together (when the clutch is turned on) and when it is not used together with A (when the clutch is turned off). FIG. 5 illustrates the relationship between the engine rotational speed and the engine braking force in the case where the mechanical supercharger 21 is used together and in the case where the mechanical supercharger 21 is not used together. In FIG. 5, the upper part of the drawing indicates that the absorption torque is large and the engine braking force is large.
但し、エンジンブレーキ作動の際に、機械式過給機２１による過給運転を行うと、排気流量が増加し過ぎて排気系の圧力がエンジン１０の構造的限界を超える可能性が生じる。この可能性は、特に機関高速回転域で高くなる。そのため、図１〜図３に示すバイパス通路２２の可変流量バルブ２３を使用して、可変流量バルブ２３の弁開度を調整制御して、機械式過給機２１に流入する吸気Ａの流量を調整することで、機械式過給機２１の作動圧力比を調整し、これにより過給圧を制御する。 However, if the supercharging operation by the mechanical supercharger 21 is performed at the time of engine braking, the exhaust flow rate increases too much and the exhaust system pressure may exceed the structural limit of the engine 10. This possibility is particularly high in the high engine speed range. Therefore, the flow rate of the intake air A flowing into the mechanical supercharger 21 is adjusted by using the variable flow rate valve 23 of the bypass passage 22 shown in FIGS. By adjusting, the operating pressure ratio of the mechanical supercharger 21 is adjusted, thereby controlling the supercharging pressure.
この作動圧力比の制御方法では、可変流量バルブ２３の開度を、機械式過給機２１の出口側に取り付けられた圧力センサ２５の検出値（信号）、あるいは、吸気マニホールド１１又はその近傍に設けた過給圧センサ２６の検出値（信号）を元に、いずれかの圧力値が機関回転速度に対して予め設定された目標値となるように制御する。この作動圧力比（過給圧）の目標値と機関回転数との関係を図６に例示する。 In this control method of the operating pressure ratio, the opening of the variable flow valve 23 is set to the detection value (signal) of the pressure sensor 25 attached to the outlet side of the mechanical supercharger 21 or the intake manifold 11 or the vicinity thereof. Based on the detected value (signal) of the provided supercharging pressure sensor 26, control is performed so that any pressure value becomes a target value set in advance with respect to the engine speed. FIG. 6 illustrates the relationship between the target value of the operating pressure ratio (supercharging pressure) and the engine speed.
なお、この可変流量バルブ２３の開度の制御については、予め用意したマップデータに基づいて決まる値にする制御と、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ：図示しない）から得られた測定吸気量が機関回転速度に対して予め設定された目標吸気量とするような制御を、上記の吸気側の圧力による制御に組み合わせることで、より安全性を確保できるようになる。 Note that the opening of the variable flow valve 23 is controlled to a value determined based on map data prepared in advance, and the measured intake air amount obtained from an intake air amount sensor (MAF sensor: not shown) is used for engine rotation. Combining the control for setting the target intake air amount set in advance with respect to the speed to the control based on the pressure on the intake side as described above makes it possible to secure more safety.
これらの制御により、機械式過給機２１と排気ブレーキバルブ２４を併用して、大幅な排気ブレーキ力の増加を可能とすると共に、機械式過給機２１に流入する吸気量を調整する制御を導入することによって、吸気圧力を調整して排気圧力が過剰になることを防止しながら、低速回転域から大きなエンジンブレーキ力を確保することができるようになる。 With these controls, the mechanical supercharger 21 and the exhaust brake valve 24 are used in combination to enable a significant increase in exhaust brake force and to control the amount of intake air flowing into the mechanical supercharger 21. By introducing it, it is possible to secure a large engine braking force from the low speed rotation range while adjusting the intake pressure to prevent the exhaust pressure from becoming excessive.
従って、上記の構成の内燃機関のエンジンブレーキシステム及びその制御方法によれば、機械式過給機２１を作動させ、機械式過給機２１を迂回するバイパス通路２２に設けた可変流量バルブ２３の開度調整によってエンジンブレーキ力を増加させると共に、排気圧力が構造限界（耐久限界）を超えないように機械式過給機２１の作動圧力比を制御して、エンジン１０の低速回転域から高い排気ブレーキ力を確保できる。 Therefore, according to the engine braking system for an internal combustion engine and the control method therefor configured as described above, the variable flow valve 23 provided in the bypass passage 22 that operates the mechanical supercharger 21 and bypasses the mechanical supercharger 21 is provided. The engine brake force is increased by adjusting the opening, and the operating pressure ratio of the mechanical supercharger 21 is controlled so that the exhaust pressure does not exceed the structural limit (endurance limit). Brake power can be secured.
本発明の内燃機関のエンジンブレーキシステム及びその制御方法は、エンジンブレーキ作動の際に、機械式過給機と排気ブレーキバルブを併用すると共に、機械式過給機の作動圧力比を適切に制御することによって、排気圧力が過剰になるのを防止しつつ、内燃機関の低速回転域から高い排気ブレーキ力を確保できるので、自動車搭載等の内燃機関のエンジンブレーキシステム及びその制御方法に適用できる。 The engine brake system for an internal combustion engine and the control method thereof according to the present invention use a mechanical supercharger and an exhaust brake valve together and appropriately control the operating pressure ratio of the mechanical supercharger when the engine brake is operated. As a result, it is possible to secure a high exhaust brake force from the low-speed rotation range of the internal combustion engine while preventing the exhaust pressure from becoming excessive, and therefore, the present invention can be applied to an engine brake system for an internal combustion engine such as an automobile and its control method.
１０ エンジン（内燃機関）
１２ 吸気通路
１３ 排気ターボ式過給機
１６ 排気通路
２０ エンジンブレーキシステム
２１ 機械式過給機
２２ バイパス通路
２３ 可変流量バルブ
２４ 排気ブレーキバルブ
２５ 圧力センサ
２６ 過給圧センサ
Ａ 吸気
Ｇ 排気ガス
10 Engine (Internal combustion engine)
12 Intake passage 13 Exhaust turbo type turbocharger 16 Exhaust passage 20 Engine brake system 21 Mechanical supercharger 22 Bypass passage 23 Variable flow rate valve 24 Exhaust brake valve 25 Pressure sensor 26 Supercharging pressure sensor A Intake G Exhaust gas
Claims (4)
エンジンブレーキ作動の際に、前記排気ブレーキバルブを閉鎖して、前記機械式過給機による過給運転を行って、エンジンブレーキ力を増加する制御を行うと共に、前記可変流量バルブの開度を、前記機械式過給機の出口側に配設された圧力センサ、又は、過給圧センサの検出値が、内燃機関の回転速度に対して予め設定された目標値となるように制御する制御装置を備えたことを特徴とする内燃機関のエンジンブレーキシステム。 An internal combustion engine having a mechanical supercharger in an intake passage of an internal combustion engine, an exhaust brake valve in an exhaust passage, a bypass passage that bypasses the mechanical supercharger, and a variable flow valve in the bypass passage In the engine brake system of the engine,
When the engine brake is operated, the exhaust brake valve is closed, the supercharging operation by the mechanical supercharger is performed, the engine brake force is controlled to be increased, and the opening of the variable flow valve is A control device for controlling the pressure sensor disposed on the outlet side of the mechanical supercharger or the detection value of the supercharging pressure sensor to be a preset target value with respect to the rotational speed of the internal combustion engine. An engine brake system for an internal combustion engine, comprising:
エンジンブレーキ作動の際に、前記排気ブレーキバルブを閉鎖して、前記機械式過給機による過給運転を行って、エンジンブレーキ力を増加する制御を行うと共に、前記可変流量バルブの開度を、前記機械式過給機の出口側に配設された圧力センサ、又は、過給圧センサの検出値が、内燃機関の回転速度に対して予め設定された目標値となるように制御することを特徴とする内燃機関のエンジンブレーキシステムの制御方法。 An internal combustion engine having a mechanical supercharger in an intake passage of an internal combustion engine, an exhaust brake valve in an exhaust passage, a bypass passage that bypasses the mechanical supercharger, and a variable flow valve in the bypass passage In a method for controlling an engine brake system of an engine,
When the engine brake is operated, the exhaust brake valve is closed, the supercharging operation by the mechanical supercharger is performed, the engine brake force is controlled to be increased, and the opening of the variable flow valve is Control is performed so that a pressure sensor disposed on the outlet side of the mechanical supercharger or a detection value of the supercharging pressure sensor becomes a target value set in advance with respect to the rotational speed of the internal combustion engine. A control method for an engine brake system of an internal combustion engine.
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