JP6137995B2 - ターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法 - Google Patents
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Description
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法に関する。
一方で、排ガスの排気エネルギーにて回転するタービンと当該タービンに連結され回転駆動されるコンプレッサとからなる過給機を備えたターボ過給式エンジンでは、負荷が急増した際、エンジン本体の調速装置の遅れに加え、過給機の応答遅れにより、迅速に必要な新気をエンジン本体に供給することができず、出力軸の回転速度が低下し、ストール(エンジン停止)に至る場合がある。
このような課題に対し、初期負荷投入時に過給機の回転上昇、つまり吸気圧力の上昇による投入燃料量の増加を促すために、初期負荷投入時にタービン前に圧縮窒素を導入するもの(特許文献1を参照)、初期負荷投入時に一時的に空気補充源から圧縮空気をエンジン本体に供給するもの(特許文献2を参照)、初期負荷投入時に大きな負荷を投入する前に小さな負荷を投入するように負荷投入状態を切り替えるもの(特許文献3を参照)等が、提案されている。
特許文献2に開示の技術では、エンジン本体が発生する回転動力で非常用発電機兼用の常用発電機を回転駆動する場合、運転中に吸気圧力の一部を蓄圧することが可能であるが、エンジン本体が非常用発電機を回転駆動する場合は、上記特許文献1に開示の技術と同じく、圧縮空気を常備する必要があり高コストになると共に、構成が複雑となる。
特許文献3に開示の技術では、負荷投入状態を切り替える必要があり、その負荷切替に適合する負荷を準備する必要があり、汎用性に欠けるという問題があった。
また、特許文献4に開示の自動車用エンジンでは、負荷に関係なく加速初期にウエストゲート弁を開放するものであるが、回転速度を目標回転数に維持するにあたり、エンジンの出力の応答性を向上するために、負荷投入時のウエストゲート弁の作動を行う点については検討されているものではなかった。
燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンであって、
その第1特徴構成は、
前記排気路における前記タービンの出口側と入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを備えると共に、
前記エンジン本体への初期負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行し、前記エンジン本体への初期負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行する過給制御手段を備えた点にある。
また、ウエストゲート弁を開放状態とすることで、タービンの回転動力が低減されて、結果、過給機の回転速度が低下した状態になるが、そもそも初期負荷の投入時の低負荷域では、吸気路において新気の流れを絞って(新気の圧力を減圧して)燃焼室に吸気するため、過給機本来の機能が活用されておらず、大気圧以上の過給は必要ない。即ち、初期負荷投入時において、ウエストゲート弁を開放状態とすることにより過給機の回転速度が低下したとしても、新気の流れの絞り具合が緩和されるだけで、エンジン出力の低下等については抑制することができる。
よって、このような状態にて、エンジン本体へ初期負荷が投入されることにより、上記ポンピングロスが低減されて、その負荷に対するエンジン本体が発生する回転動力の仕事量であるエンジン出力の応答性が改善されることになる。
また、初期負荷の投入後においては、上記ウエストゲート開放処理により開放状態とされたウエストゲート弁は上記ウエストゲート閉塞処理が実行されることにより閉塞される。すると、ウエストゲート路における新気の通流が禁止された状態となるので、タービンの出口側圧力に対して入口側圧力が大きくなってタービンの回転速度が上昇し、コンプレッサによる新気の圧縮が十分に行われるようになり、結果、エンジン効率を向上して一層安定した運転状態を維持することができる。
従って、本発明により、比較的簡易な構成を維持しながらも、初期負荷投入に対するエンジン出力の応答性が高く、エンジン本体がストールに陥ることを防止できるターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法を提供することができる。
前記吸気路において前記コンプレッサの下流側にスロットル弁が配置され、
前記エンジン本体への初期負荷の投入に伴って、前記回転速度維持手段が前記エンジン本体の回転速度の維持制御を実行することにより前記スロットル弁の開度が拡大される点にある。
即ち、吸気路においてコンプレッサの下流側にスロットル弁を配置すれば、その開度の迅速な拡大により、エンジン出力を上昇させて、エンジン本体への初期負荷投入に対応することができる。
また、ウエストゲート開放処理が実行されて過給機の回転速度が低下した状態になると、コンプレッサの出口側の圧力である過給圧力が低下するが、それに合わせてスロットル弁の開度が若干拡大されることで、燃焼室への吸気圧の低下を迅速に回避して、安定した運転状態を維持することができる。
前記エンジン本体に対して、前記初期負荷に続いて残負荷が投入され、
前記過給制御手段が、前記エンジン本体への前記残負荷の投入前に前記ウエストゲート閉塞処理を実行する点にある。
尚、このようにウエストゲート開放処理を実行した状態で投入する初期負荷については、エンジン出力の応答性を考慮して、エンジン本体の定格出力に対して0%以上かつ40%以下の範囲内であることが好ましい。そして、ウエストゲート閉塞処理実行後に定格出力までに投入される残負荷については、一回で投入しても構わないが、複数回に分けて投入することでエンジンの安定性を確保することが望ましい。
前記初期負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記ウエストゲート弁の開度を縮小側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた点にある。
即ち、上記補正処理において、ウエストゲート弁の開度を縮小側に補正すれば、過給機の回転速度を上昇させて、新気に対する過給圧力を上昇させることができ、結果、エンジン出力を適度に増加させることができる。
前記初期負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記燃焼室に吸気される混合気の空燃比を燃料リッチ側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた点にある。
即ち、上記補正処理において、燃焼室に吸気される混合気の空燃比を燃料リッチ側に補正すれば、1サイクルあたりの燃焼室への燃料投入量を増加させることができ、結果、エンジン出力を適度に増加させることができる。
また、上記第4特徴構成と上記第5特徴構成とを組み合わせて、補正処理において、ウエストゲート弁の開度の縮小側への補正と、燃焼室に吸気される混合気の空燃比の燃料リッチ側への補正との両方を行えば、エンジン本体の出力不足を早期且つ確実に解消することができる。
前記吸気路における前記コンプレッサの出口側と入口側とを接続する吸気バイパス路と、当該吸気バイパス路に配置された吸気バイパス弁とを備えると共に、
前記過給制御手段が、前記エンジン本体への初期負荷の投入時に、前記ウエストゲート開放処理と共に前記吸気バイパス弁を開放状態に維持する吸気バイパス開放処理を実行し、前記エンジン本体への初期負荷の投入後に、前記ウエストゲート閉塞処理と共に前記吸気バイパス弁を閉塞させる吸気バイパス閉塞処理を実行する点にある。
よって、初期投入に対するエンジン出力の応答性を一層向上することができる。
前記過給制御手段が、前記エンジン本体への初期負荷の投入後において、前記ウエストゲート閉塞処理を実行した後に、前記吸気バイパス閉塞処理を実行する点にある。
燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンの負荷投入方法であって、
その特徴構成は、
前記排気路における前記タービンの出口側と入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを設け、
前記エンジン本体への初期負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行し、前記エンジン本体への初期負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行する点にある。
図1に示すターボ過給式エンジン100は、天然ガス等の燃料ガスF(燃料の一例)と空気Aとの混合気Mを燃焼室26aにおいて圧縮して燃焼させることにより出力軸50を回転させる形態で回転動力を発生するエンジン本体26と、エンジン本体26の排気路27に設けられるタービン32に燃焼室26aから排出される排ガスEを供給し、タービン32に連結される状態で吸気路20に設けられるコンプレッサ31によって燃焼室26aに吸気される新気としての混合気Mを圧縮する過給機30とを備え、更には、センサ等の検出結果が入力され、その入力信号に基づいて制御弁などの各種補機を制御して、エンジン100の運転を制御するコンピュータからなるエンジンコントロールユニット(以下、ECUと呼ぶ。)40が備えられている。
即ち、吸気路20において、ミキサ14で燃料ガスFと空気Aとを混合して生成された混合気Mは、コンプレッサ31により圧縮された後に、スロットル弁24を介して所定の流量に調整され、インタークーラ25にて冷却されて、エンジン本体26の燃焼室26aに導入される。
そして、ECU40は、回転速度センサ51にて計測されたエンジン本体26の回転速度に基づいて、燃料供給量調整弁13の開度を制御して燃焼室26aへの燃料ガスFの供給量を調整することによって、エンジン本体26の回転速度を所望の目標回転速度に維持する回転速度維持手段42として機能する。
そして、ECU40は、酸素センサ53で検出された排ガスEの酸素濃度に基づいて、スロットル弁24の開度を制御することによって、ミキサ14に供給された燃料ガスFに対する空気Aの混合割合を調整して、ミキサ14で生成される混合気Mの空燃比を理論空燃比等の所望の空燃比に維持する空燃比制御手段43として機能する。
また、この種のターボ式の過給機30は、比較的高出力で運転が行わる際には、タービン32への排ガスEの供給量が増加することで、かかるタービン32及びそれに連結されたコンプレッサ31の回転速度(以下「過給機30の回転速度」と呼ぶ。)が増加し、結果、コンプレッサ31の出口側圧力、即ち吸気路20におけるコンプレッサ31とスロットル弁24との間の圧力(以下「過給圧力」と呼ぶ。)が増加する。一方、比較的低出力で運転が行われる際には、タービン32への排ガスEの供給量が減少することで、過給機30の回転速度が低下し、結果、過給圧力が低下する。
非常用発電機28には、電力線及び開閉器52を介して電力負荷29が接続されており、例えば、停電時において外部からの起動指令信号を受けたECU40によりエンジン本体26が起動され、出力軸50を回転させた状態で開閉器52が開状態(電力通流を遮断する状態)から閉状態(電力通流を許容する状態)に切り替えられることで、非常用発電機28に対して電力負荷29で要求される電力に相当する発電負荷が投入され、それに伴って出力軸50に対して非常用発電機28を回転駆動するために必要な回転負荷が投入される。以下、このようにエンジン本体26を起動してからの初期段階において開閉器52を開状態から閉状態に切り替えてエンジン本体26の出力軸50に回転負荷を投入することを初期負荷の投入と呼ぶ場合がある。
そして、ECU40は、エンジン本体26への初期負荷の投入時にウエストゲート弁63を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行し、エンジン本体26への初期負荷の投入後にウエストゲート弁63を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行する過給制御手段41として機能する。
以下、第1実施形態のターボ過給式エンジン100の詳細構成について、図2及び図3を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移状態と合わせて説明する。
ECU40は、エンジン本体26への起動指令があると、当該起動指令に基づいて、燃料供給量調整弁13の開度調整等を行いながら、エンジン本体26を起動させる(図2の#01)。
その後、ECU40が機能する回転速度維持手段42は、回転速度センサ51にて計測されるエンジン本体26の回転速度に基づいて、エンジン本体26の回転速度が一定の目標回転速度Rtとなるように、燃料供給量調整弁13の開度を制御する回転速度維持制御を実行する(図2の#02)。尚、ECU40は、エンジン本体26が起動されている間、当該回転速度維持制御を実行し続ける。
また、このようにエンジン本体26が初期負荷Q1が投入される前の無負荷状態では、スロットル弁24の開度が最も小さい開度S1に維持されている。
説明を加えると、初期負荷Q1の投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略0の出力である無負荷状態において、図3の#04のタイミングで、過給制御手段41は、タービン32をバイパスするウエストゲート路62に設けられたウエストゲート弁63の開度を、閉塞側の開度W1(約0%)からその開度よりも大きい開放側の開度W2(約50%)に変化させる形態で、ウエストゲート弁63を開放させる。
すると、ウエストゲート路62における排ガスEの通流が許容された状態となるので、排気路27におけるタービン32の入口側圧力が同タービン32の出口側圧力(略大気圧)と同程度まで低下することになり、結果、排気行程におけるポンピングロスが低減される。
このとき、ポンピングロスが低減されていることで負荷への応答性が高くなっているので、投入された初期負荷Q1に対して、そのエンジン出力を良好に追従させることができる。結果、エンジン本体26では、初期負荷Q1の投入に追従して適切に混合気Mが供給されることとなり、初期負荷Q1が投入された後に、大幅に回転速度を落としてストールに陥ることが防止される。
尚、このウエストゲート開放処理により拡大されるウエストゲート弁63の開度W2は、初期負荷Q1の投入前後のウエストゲート路62における排ガスEの流量の変化や燃焼室26aからの排ガスEの排出量の変化等に応じて適宜設定される。
説明を加えると、初期負荷Q1の投入後が開始されてから、初期負荷投入時間が経過すると、初期負荷Q1の投入が完了したと判定して、図3の#06のタイミングで、過給制御手段41は、ウエストゲート路62に設けられたウエストゲート弁63の開度を、開放側の開度W2からその開度よりも小さい閉塞側の開度W1(略0%)に変化させる形態で、ウエストゲート弁63を閉塞させる。
すると、ウエストゲート路62における排ガスEの通流が禁止された状態となるので、タービン32の出口側圧力(略大気圧)に対して入口側圧力(排気圧力)が大きくなってタービン32の回転速度が上昇し、コンプレッサ31による混合気Mの圧縮が十分に行われるようになり、結果、エンジン効率を向上して一層安定した運転状態が維持されることになる。
また、この残負荷Q2,Q3に際しては、ウエストゲート弁63は閉塞状態を維持しているため、負荷の投入に伴ってスロットル弁24の開度が漸次拡大することになる。具体的には、第2負荷Q2の投入に伴ってスロットル弁24の開度が開度S3からそれよりも大きい開度S4に拡大し、第3負荷Q3の投入に伴ってスロットル弁24の開度が開度S4からそれよりも大きい開度S5に拡大して略全開の状態となる。
即ち、過給制御手段41は、エンジン本体26への初期負荷Q1の投入時に、ウエストゲート開放処理(図2の#04)と共に吸気バイパス弁61を開放状態に維持する吸気バイパス開放処理を実行し、エンジン本体26への初期負荷Q1の投入後に、ウエストゲート閉塞処理(図2の#06)と共に吸気バイパス弁61を閉塞させる吸気バイパス閉塞処理を実行する。
すると、ウエストゲート開放処理(図2の#04)を実行して過給機30の回転速度が低下した際に、上記吸気バイパス開放処理が実行されて、吸気バイパス路60における混合気Mの通流が許容された状態となるので、吸気路20における圧力損失が低減されることになり、結果、吸気行程におけるポンピングロスが低減されることになる。
次に、第2実施形態のターボ過給式エンジン100の詳細構成について、図4及び図5を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移と合わせて説明する。
尚、上記第1実施形態と重複する説明については割愛する場合がある。
次に、ECU40が機能する過給制御手段41は、初期負荷投入指令があると、当該投入指令に基づいて行われるエンジン本体26への初期負荷Q1の投入時に、ウエストゲート開放処理を実行する(図4の#03、#04−1)。
説明を加えると、初期負荷Q1の投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略0の出力である無負荷状態において、図5の#04のタイミングで、過給制御手段41は、タービン32をバイパスするウエストゲート路62に設けられたウエストゲート弁63の開度を、閉塞側の開度W1(約0%)から全開(100%)の開度W3に変化させる形態で、ウエストゲート弁63を開放させ、排気行程におけるポンピングロスが低減される。
尚、本実施形態では、ウエストゲート開放処理(図4の#04−1)において、ウエストゲート弁63の開度を、上記第1実施形態での開度W2(約50%)よりも大きい開度W3(約100%)に拡大しているため、スロットル弁24の開度も、上記第1実施形態での開度S2よりも大きい開度S2’に拡大されることになる。
説明を加えると、初期負荷Q1の投入に伴ってスロットル弁24の開度が全開の開度S5に到達した時点で、初期負荷Q1の投入が完了したと判定して、図5の#06のタイミングで、過給制御手段41は、ウエストゲート路62に設けられたウエストゲート弁63の開度を、開放側の開度W3からその開度よりも小さい閉塞側の開度W1(略0%)に変化させる形態で、ウエストゲート弁63を閉塞させる。
更に、ECU40が機能する過給制御手段41は、上記ウエストゲート閉塞処理(図4の#06−1)と同時に、吸気バイパス弁61を閉塞状態に維持する吸気バイパス閉塞処理(図4の#06−2)を実行して、過給機30による混合気Mの過給を行える状態とする。
また、ウエストゲート閉塞処理による過給機30の回転速度の上昇に合わせてスロットル弁24の開度が、開度S5からそれよりも小さい開度S3に縮小されて、エンジン出力の変動が抑制される。
次に、第3実施形態のターボ過給式エンジン100の詳細構成について、図6〜図10を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移と合わせて説明する。
尚、上記第1及び第2実施形態と重複する説明については割愛する場合がある。
次に、ECU40が機能する過給制御手段41は、上記第1及び第2実施形態と同様に、初期負荷投入指令があると、当該投入指令に基づいて行われるエンジン本体26への初期負荷Q1の投入が行われる直前において、ウエストゲート開放処理を実行し(図6の#03、#04−1、図8の#04)、それと同時に、吸気バイパス弁61を開放状態に維持する吸気バイパス開放処理(図6の#04−2、図8の#04)を実行する。
そして、ECU40は、ウエストゲート開放処理及び吸気バイパス開放処理が実行され、ポンピングロスが低減されている状態で、初期負荷Q1(例えば定格負荷(100%負荷)に対して40%の負荷)の投入を実行する(図6及び図8の#05)。
すると、エンジン本体26への初期負荷Q1の投入に伴って、回転速度維持手段42が、エンジン出力を上昇させてエンジン本体26の回転速度を維持する維持制御を実行するにあたり、燃料供給量調整弁13の弁開度を増加させて燃料ガスFの供給量を増加させる。更に、この燃料供給量調整弁13の開度増加に伴って、空燃比制御手段43が、燃焼室26aに吸気される混合気Mの空燃比を所望の空燃比に維持するために、空気供給量を増加させるべくスロットル弁24の開度を、例えば最も大きい100%開度である開度S5に拡大する。
そこで、ECU40は、初期負荷の投入(図6及び図8の#05)後、且つ、ウエストゲート閉塞処理の実行(図6の#06−1、図8の#06)前に、エンジン本体26の出力不足が発生した場合に、後述する所定の補正処理(図6の#05−1)を実行する補正手段として機能する。そして、この補正処理を実行することで、スロットル弁24の開度の拡大に頼ることなくエンジン本体26の出力不足が解消されて、エンジン本体26の回転速度が目標回転速度Rtに維持される。
以下、この補正処理の詳細について、図7に基づいて説明を加える。
そして、回転速度偏差が基準値ΔRtを超えた場合には、ウエストゲート弁63の開度が、開度W3(約100%)からそれよりも小さい開度W2(約50%)に変化させる形態で縮小される(図7及び図8の#12−1)。
更に、このようにウエストゲート弁63の開度の縮小(図7及び図8の#12−1)と同時に、吸気バイパス弁61の開度についても開度I3(約100%)からそれよりも小さい開度I2(約50%)に変化させる形態で縮小される(図7及び図8の#12−2)。
すると、ウエストゲート路62における排ガスEの通流が制限され(絞られ)、タービン32の出口側圧力(略大気圧)に対して入口側圧力(排気圧力)が大きくなってタービン32の回転速度がある程度上昇する。そして、コンプレッサ31による混合気Mの圧縮がある程度行われるようになり、結果、エンジン出力が適度に増加することになる。
すると、1サイクルあたりの燃焼室26への燃料投入量が増加し、結果、エンジン出力が適度に増加することによる。
そして、このような補正処理が実行されてエンジン出力が増加することで、エンジン本体26の出力不足が解消されて、エンジン回転速度が目標回転速度Rtに維持されることになる。
即ち、初期負荷Q1を投入(図6の#05)した後において、吸気バイパス弁61が開放状態で維持されて吸気バイパス路60における混合気Mの通流が許容され、コンプレッサ31に圧縮負荷がかからない状態で、ウエストゲート弁63が閉塞されて、ウエストゲート路62における排ガスEの通流が禁止された状態となり、タービン32の回転動力が増加されることになる。すると、過給機30の回転速度が一時的に高くなる。その後、過給機30の回転速度が高い状態で、吸気バイパス弁61が閉塞されて、コンプレッサ31による混合気Mの圧縮を開始されるので、過給圧力が迅速に上昇することになり、初期負荷Q1に続く第2負荷Q2の投入に備えられる。
また、図8においては、燃焼室26に吸気される混合気Mの空燃比の燃料リッチ側への補正処理(#12−3)を、ウエストゲート弁63の開度の縮小処理(図7及び図8の#12−1)よりも早い段階で開始するようにしたが、これら処理を同時に又は逆の順序で行っても構わない。
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記実施形態では、回転速度維持手段42が、エンジン本体26の回転速度を所望の目標回転速度に維持するために燃料供給量調整弁13の開度を制御し、空燃比制御手段43が、ミキサ14で生成される混合気Mの空燃比を理論空燃比等の所望の空燃比に維持するためにスロットル弁24の開度を制御するように構成したが、逆に、回転速度維持手段42がスロットル弁24の開度を調整することでエンジン本体26の回転速度を所望の目標回転速度に維持し、空燃比制御手段43が燃料供給量調整弁13の開度を制御することで、ミキサ14で生成される混合気Mの空燃比を理論空燃比等の所望の空燃比に維持するように構成しても構わない。
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法として好適に利用可能である。
24 :スロットル弁
26 :エンジン本体
26a :燃焼室
27 :排気路
30 :過給機
31 :コンプレッサ
32 :タービン
41 :過給制御手段
42 :回転速度維持手段
60 :吸気バイパス路
61 :吸気バイパス弁
62 :ウエストゲート路
63 :ウエストゲート弁
100 :ターボ過給式エンジン
A :空気
E :排ガス
F :燃料ガス
M :混合気(新気)
Q1 :初期負荷
Q2 :第2負荷(残負荷)
Q3 :第3負荷(残負荷)
Rt :目標回転速度
Claims (8)
- 燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンであって、
前記排気路における前記タービンの出口側と入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを備えると共に、
前記エンジン本体への初期負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行し、前記エンジン本体への初期負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行する過給制御手段を備えたターボ過給式エンジン。 - 前記吸気路において前記コンプレッサの下流側にスロットル弁が配置され、
前記エンジン本体への初期負荷の投入に伴って、前記回転速度維持手段が前記エンジン本体の回転速度の維持制御を実行することにより前記スロットル弁の開度が拡大される請求項1に記載のターボ過給式エンジン。 - 前記エンジン本体に対して、前記初期負荷に続いて残負荷が投入され、
前記過給制御手段が、前記エンジン本体への前記残負荷の投入前に前記ウエストゲート閉塞処理を実行する請求項1又は2に記載のターボ過給式エンジン。 - 前記初期負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記ウエストゲート弁の開度を縮小側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた請求項1〜3の何れか1項に記載のターボ過給式エンジン。
- 前記初期負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記燃焼室に吸気される混合気の空燃比を燃料リッチ側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた請求項1〜4の何れか1項に記載のターボ過給式エンジン。
- 前記吸気路における前記コンプレッサの出口側と入口側とを接続する吸気バイパス路と、当該吸気バイパス路に配置された吸気バイパス弁とを備えると共に、
前記過給制御手段が、前記エンジン本体への初期負荷の投入時に、前記ウエストゲート開放処理と共に前記吸気バイパス弁を開放状態に維持する吸気バイパス開放処理を実行し、前記エンジン本体への初期負荷の投入後に、前記ウエストゲート閉塞処理と共に前記吸気バイパス弁を閉塞させる吸気バイパス閉塞処理を実行する請求項1〜5の何れか1項に記載のターボ過給式エンジン。 - 前記過給制御手段が、前記エンジン本体への初期負荷の投入後において、前記ウエストゲート閉塞処理を実行した後に、前記吸気バイパス閉塞処理を実行する請求項6に記載のターボ過給式エンジン。
- 燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンの負荷投入方法であって、
前記排気路における前記タービンの出口側と入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを設け、
前記エンジン本体への初期負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行し、前記エンジン本体への初期負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行するターボ過給式エンジンの負荷投入方法。
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