JP6384391B2 - Supercharging system for internal combustion engines - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関用過給システムに係り、特に、排気通路に配置されたタービンと吸気通路に配置されたコンプレッサとを備えた過給機と、電動過給機とを有する内燃機関用過給システムに関する。 The present invention relates to a supercharging system for an internal combustion engine, and more particularly, to a supercharger for an internal combustion engine having a supercharger including a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage, and an electric supercharger. Supply system.
従来から、排気通路に配置されたタービンと吸気通路に配置されたコンプレッサとを備えた過給機と、電動過給機(電動コンプレッサ)とを有する内燃機関用過給システムが知られている。この種の内燃機関用過給システムの例としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。特許文献1には、電動過給機のサージを効率的に回避し、電動過給機の能力を十分に引き出して過給機のアシストを実行する旨が記載されている。具体的には、特許文献1には、電動過給機のサージが発生するおそれがあるときに、電動過給機の回転数を下げるように電気モータを制御したり(第1の実施形態)、電動過給機を迂回するバイパス通路のバイパス弁の開度を増加させたりする(第2の実施形態)旨が記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a supercharging system for an internal combustion engine having a supercharger including a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage and an electric supercharger (electric compressor) is known. An example of this type of internal combustion engine supercharging system is disclosed in
特許文献1に記載された内燃機関用過給システムでは、電動過給機によって過給機をアシストするために、過給機のコンプレッサが配置された吸気通路の上流側に、電動過給機が直列に配列されている。一方で、電動過給機によって過給機をアシストするために、過給機のコンプレッサが配置された吸気通路と並列に配列された他の吸気通路に電動過給機が配置される場合がある。
過給機のコンプレッサが配置された吸気通路と並列に配列された他の吸気通路に電動過給機が配置される場合には、加速要求があったときに、加速要求を満足させるべく過給機による過給と電動過給機による過給とが同時に開始されると、過給機にサージが生じてしまうおそれがある。
In the supercharging system for an internal combustion engine described in
When an electric supercharger is arranged in another intake passage arranged in parallel with the intake passage where the compressor of the supercharger is arranged, when the acceleration request is made, supercharging is performed to satisfy the acceleration request. If supercharging by the machine and supercharging by the electric supercharger are started at the same time, a surge may occur in the supercharger.
前記問題点に鑑み、本発明は、加速要求があったときに、過給機のサージの発生を抑制しつつ、過給機による過給と電動過給機による過給とを同時に開始することによって加速要求を満足させることができる内燃機関用過給システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention starts supercharging by a supercharger and supercharging by an electric supercharger at the same time while suppressing the occurrence of surge of the supercharger when acceleration is requested. It is an object of the present invention to provide a supercharging system for an internal combustion engine that can satisfy an acceleration request.
本発明によれば、内燃機関と、
前記内燃機関に接続された排気通路と、
前記内燃機関に接続された吸気通路と、
前記排気通路に配置されたタービンホイールを備えたタービンと、前記吸気通路に配置されたコンプレッサインペラを備えたコンプレッサとを有し、前記タービンホイールと前記コンプレッサインペラとが回転軸を介して連結されている第1過給機と、
前記吸気通路のうちの前記コンプレッサが配置された部分に対して並列に配列された他の吸気通路と、
電動機によって駆動される他のコンプレッサを有し、前記他の吸気通路に配置された第2過給機とを具備する内燃機関用過給システムにおいて、
前記排気通路のうちの前記タービンよりも上流側の位置と、前記他の吸気通路のうちの前記第2過給機よりも下流側の位置とを連通するバイパス通路を設け、
前記バイパス通路にバイパス弁を配置し、
前記バイパス弁を制御する制御装置を設け、
前記制御装置は、加速要求があったときに前記第1過給機による過給および前記第2過給機による過給を共に実行し、さらに過給圧が所定値以下のときに前記バイパス弁を開弁することを特徴とする内燃機関用過給システムが提供される。
According to the present invention, an internal combustion engine;
An exhaust passage connected to the internal combustion engine;
An intake passage connected to the internal combustion engine;
A turbine having a turbine wheel disposed in the exhaust passage; and a compressor having a compressor impeller disposed in the intake passage, wherein the turbine wheel and the compressor impeller are coupled via a rotating shaft. A first turbocharger,
Other intake passages arranged in parallel to the portion of the intake passage where the compressor is disposed;
In a supercharging system for an internal combustion engine having another compressor driven by an electric motor and comprising a second supercharger disposed in the other intake passage,
Providing a bypass passage that communicates a position upstream of the turbine in the exhaust passage and a position downstream of the second supercharger in the other intake passage;
A bypass valve is disposed in the bypass passage;
A control device for controlling the bypass valve is provided,
The control device executes both supercharging by the first supercharger and supercharging by the second supercharger when there is an acceleration request, and further when the supercharging pressure is a predetermined value or less, the bypass valve A supercharging system for an internal combustion engine is provided.
すなわち、本発明の内燃機関用過給システムでは、タービンを有する第1過給機のコンプレッサが配置された吸気通路と、電動機によって駆動される他のコンプレッサを有する第2過給機が配置された他の吸気通路とが、並列に配列されている。また、排気通路のうちのタービンよりも上流側の位置と、他の吸気通路のうちの第2過給機よりも下流側の位置とが、バイパス通路によって連通されている。さらに、バイパス弁がバイパス通路に配置されている。
ところで、加速要求があったときに、加速要求を満足させるべく第1過給機による過給と第2過給機による過給とが同時に開始されると、第2過給機による過給圧上昇速度が第1過給機による過給圧上昇速度より高いため、吸気通路と他の吸気通路とが並列に配列された本発明の内燃機関用過給システムの構成では、吸気通路および他の吸気通路内の過給圧が高いにもかかわらず、第1過給機の回転軸を回転させるための空気流量が不足する現象が生じ、それに伴って、第1過給機にサージが生じてしまうおそれがある。
この点に鑑み、本発明の内燃機関用過給システムでは、加速要求により、第1過給機による過給および第2過給機による過給が共に実行され、さらに、過給圧が所定値以下のときに、バイパス弁が開弁される。
つまり、加速要求により、第1過給機による過給および第2過給機による過給が共に実行され、さらに、過給圧が所定値以下のときに、他のコンプレッサを有する第2過給機によって過給された空気が、バイパス通路を介して排気通路の第1過給機のタービンに供給され、それにより、第1過給機の回転軸の回転がアシストされる。
そのため、第1過給機の回転軸の回転不足に伴う第1過給機のサージの発生を抑制することができる。
すなわち、本発明の内燃機関用過給システムでは、加速要求があったときに、第1過給機のサージの発生を抑制しつつ、第1過給機による過給と第2過給機による過給とを同時に開始することによって加速要求を満足させることができる。
That is, in the supercharging system for an internal combustion engine of the present invention, the intake passage in which the compressor of the first supercharger having the turbine is arranged and the second supercharger having another compressor driven by the electric motor are arranged. Other intake passages are arranged in parallel. Further, a position on the upstream side of the turbine in the exhaust passage and a position on the downstream side of the second supercharger in the other intake passage are communicated with each other by a bypass passage. Further, a bypass valve is disposed in the bypass passage.
By the way, when there is an acceleration request, if supercharging by the first supercharger and supercharging by the second supercharger are started simultaneously to satisfy the acceleration request, the supercharging pressure by the second supercharger In the configuration of the supercharging system for an internal combustion engine of the present invention in which the intake passage and the other intake passages are arranged in parallel, the increase speed is higher than the boost pressure increase speed by the first supercharger. Although the supercharging pressure in the intake passage is high, a phenomenon occurs in which the air flow rate for rotating the rotating shaft of the first supercharger is insufficient, and a surge occurs in the first supercharger accordingly. There is a risk that.
In view of this point, in the supercharging system for an internal combustion engine of the present invention, both supercharging by the first supercharger and supercharging by the second supercharger are executed in response to an acceleration request, and the supercharging pressure is a predetermined value. The bypass valve is opened at the following times.
That is, both the supercharging by the first supercharger and the supercharging by the second supercharger are executed in response to the acceleration request, and when the supercharging pressure is equal to or lower than a predetermined value, the second supercharging having another compressor is performed. The air supercharged by the compressor is supplied to the turbine of the first supercharger in the exhaust passage via the bypass passage, thereby assisting the rotation of the rotating shaft of the first supercharger.
Therefore, it is possible to suppress the occurrence of surge in the first supercharger due to insufficient rotation of the rotation shaft of the first supercharger.
That is, in the supercharging system for an internal combustion engine of the present invention, when there is an acceleration request, the supercharging by the first supercharger and the second supercharger are suppressed while suppressing the occurrence of surge in the first supercharger. The acceleration request can be satisfied by starting supercharging at the same time.
本発明によれば、加速要求があったときに、過給機のサージの発生を抑制しつつ、過給機による過給と電動過給機による過給とを同時に開始することによって加速要求を満足させることができる。 According to the present invention, when the acceleration request is made, the acceleration request is made by simultaneously starting the supercharging by the supercharger and the supercharging by the electric supercharger while suppressing the occurrence of the surge of the supercharger. Can be satisfied.
以下、本発明の内燃機関用過給システムの第1の実施形態について説明する。図1は第1の実施形態の内燃機関用過給システムの主要部を示した概略構成図である。図1に示す例では、4気筒の内燃機関1に用いられる内燃機関用過給システムに対して本発明が適用されているが、本発明は、内燃機関1の気筒数が図1に示す例とは異なる内燃機関用過給システムに対しても適用することができる。本発明の内燃機関用過給システムは例えばガソリンエンジンに対して適用されるが、本発明の内燃機関用過給システムを、例えばディーゼルエンジンのようなガソリンエンジン以外のエンジンに対して適用することもできる。
Hereinafter, a first embodiment of a supercharging system for an internal combustion engine of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a supercharging system for an internal combustion engine according to a first embodiment. In the example shown in FIG. 1, the present invention is applied to a supercharging system for an internal combustion engine used in a four-cylinder
第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、図1に示すように、排気通路2の一部分を構成する排気マニホールド12を介して、内燃機関1が排気通路2に接続されている。さらに、吸気通路3の一部分を構成する吸気マニホールド11を介して、内燃機関1が吸気通路3に接続されている。吸気通路3のうちの吸気マニホールド11に隣接する位置に、スロットル弁10が配置されている。スロットル弁10は、例えば制御装置(ECU)(図示せず)によって制御される。図1に示す例では、スロットル弁10が、吸気通路3のうちの吸気マニホールド11に隣接する位置に配置されているが、他の例では、代わりに、スロットル弁10を吸気通路3の異なる位置に配置することもできる。
In the supercharging system for an internal combustion engine according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、図1に示すように、排気通路2に配置されたタービンホイール(図示せず)を備えたタービン4bと、吸気通路3に配置されたコンプレッサインペラ(図示せず)を備えたコンプレッサ4aとを有する過給機4が設けられている。過給機4のタービンホイールとコンプレッサインペラとは、回転軸4cを介して連結されている。
さらに、吸気通路3のうちのコンプレッサ4aが配置された部分に対して並列に配列された吸気通路3’が設けられている。つまり、過給機4のコンプレッサ4aを迂回する吸気通路3’が、吸気通路3に並列に配列されている。その吸気通路3’には、電動機5aによって駆動されるコンプレッサを有する電動過給機5が配置されている。すなわち、過給機4のコンプレッサ4aと電動過給機5とが並列に配列されている。電動機5aは、例えば上述した制御装置によって制御される。
In the supercharging system for an internal combustion engine according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
Further, an intake passage 3 'arranged in parallel with a portion of the
さらに、第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、図1に示すように、吸気通路3’のうちの電動過給機5よりも下流側に、吸気通路3’内の空気流量を調整するためのバルブ8が配置されている。バルブ8は、例えば上述した制御装置によって制御される。図1に示す例では、バルブ8が吸気通路3’のうちの電動過給機5よりも下流側に配置されているが、他の例では、代わりに、バルブ8を吸気通路3’のうちの電動過給機5よりも上流側に配置することもできる。
また、第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、図1に示すように、吸気通路3のうちのコンプレッサ4aの上流側に、エアクリーナーが配置されている。さらに、吸気通路3’のうちの電動過給機5の上流側の部分が、吸気通路3のうちのコンプレッサ4aとエアクリーナーとの間の位置に接続されている。
また、過給機4のコンプレッサ4aによって過給された空気および電動過給機5のコンプレッサによって過給された空気を冷却するインタークーラ9が、吸気通路3に配置されている。つまり、吸気通路3’のうちの電動過給機5およびバルブ8の下流側の部分が、吸気通路3のうちのコンプレッサ4aとインタークーラ9との間の位置に接続されている。
Further, in the supercharging system for the internal combustion engine of the first embodiment, as shown in FIG. 1, the air flow rate in the
Moreover, in the supercharging system for internal combustion engines of 1st Embodiment, as shown in FIG. 1, the air cleaner is arrange | positioned in the upstream of the
An intercooler 9 that cools the air supercharged by the
また、第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、図1に示すように、排気通路2のうちのタービン4bの下流側に、排気浄化触媒が配置されている。また、排気通路2のうちのタービン4bが配置された部分に対して並列に配列されたウェイストゲート通路13が設けられている。つまり、過給機4のタービン4bを迂回するウェイストゲート通路13が、排気通路2に並列に配列されている。そのウェイストゲート通路13には、ウェイストゲート通路13内の空気流量を調整するためのウェイストゲート弁14が配置されている。すなわち、過給機4のタービン4bとウェイストゲート弁14とが並列に配列されている。ウェイストゲート弁14は、例えば上述した制御装置によって制御される。
Moreover, in the supercharging system for internal combustion engines of 1st Embodiment, as shown in FIG. 1, the exhaust gas purification catalyst is arrange | positioned in the downstream of the
図1に示す第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、加速要求があったときに、加速要求を満足させる(つまり、加速要求に対するレスポンスを向上させる)べく、過給機4による過給および電動過給機5による過給が共に実行される。詳細には、加速要求があったときに、加速要求を満足させるべく、例えば過給機4による過給と電動過給機5による過給とが同時に開始される。それにより、過給機4の過給の立ち上がり時のターボラグが、電動過給機5の過給によって解消される。
ところで、加速要求があったときに、加速要求を満足させるべく過給機4による過給と電動過給機5による過給とが同時に開始されると、電動過給機5による過給圧上昇速度が過給機4による過給圧上昇速度より高いため、吸気通路3と吸気通路3’とが並列に配列された第1の実施形態の内燃機関用過給システムの構成では、相互に連通している吸気通路3および吸気通路3’内の過給圧が高いにもかかわらず、過給機4の回転軸4cを回転させるための空気流量が不足する現象が生じ、それに伴って、過給機4にサージが生じてしまうおそれがある。
In the supercharging system for an internal combustion engine according to the first embodiment shown in FIG. 1, when there is an acceleration request, the supercharger 4 performs supercharging to satisfy the acceleration request (that is, to improve the response to the acceleration request). Both charging and supercharging by the electric supercharger 5 are executed. Specifically, when an acceleration request is made, for example, supercharging by the supercharger 4 and supercharging by the electric supercharger 5 are started simultaneously to satisfy the acceleration request. Thereby, the turbo lag at the start of the supercharging of the supercharger 4 is eliminated by the supercharging of the electric supercharger 5.
By the way, when there is a request for acceleration, if supercharging by the supercharger 4 and supercharging by the electric supercharger 5 are started at the same time to satisfy the acceleration request, the supercharging pressure rises by the electric supercharger 5 In the configuration of the supercharging system for the internal combustion engine of the first embodiment in which the
図3は過給機4にサージが生じるおそれがある理由などを説明するための図である。詳細には、図3(A)は過給機4の空気流量(横軸)と過給圧の圧力比(縦軸)との関係を示したコンプレッサマップである。図3(B)は電動過給機5の空気流量(横軸)と過給圧の圧力比(縦軸)との関係を示したコンプレッサマップである。
詳細には、図1に示す第1の実施形態の内燃機関用過給システムのように、過給機4と電動過給機5とが並列に配列されている場合には、過給機4のコンプレッサ4aよりも下流側の吸気通路3内の過給圧と、電動過給機5のコンプレッサよりも下流側の吸気通路3’内の過給圧とが等しくなる。
従って、図1に示す第1の実施形態の内燃機関用過給システムのように過給機4と電動過給機5とが並列に配列されている場合には、加速要求があり、空気流量が増加し始めてから時間t01が経過し、過給圧の圧力比がPbr(t01)(図3(A)および図3(B)参照)になると(つまり、加速初期の時点で)、図3(B)中に丸印(○)で示すように、電動過給機5はサージ領域(右上がりの直線よりも左上側の領域)に入らないが、図3(A)中にバツ印(×)で示すように、過給機4はサージ領域(右上がりの直線よりも左上側の領域)に入ってしまう。
つまり、過給機4がサージ領域に入らないようにしつつ、過給圧の圧力比Pbr(t01)を得るためには、過給機4のタービン4bに流入する空気流量をGa.p(t01)(図3(A)参照)からGa.p(t01)’(図3(A)参照)まで増加させる必要があると言える。
FIG. 3 is a diagram for explaining the reason why a surge may occur in the supercharger 4. Specifically, FIG. 3A is a compressor map showing the relationship between the air flow rate (horizontal axis) of the supercharger 4 and the pressure ratio of the supercharging pressure (vertical axis). FIG. 3B is a compressor map showing the relationship between the air flow rate (horizontal axis) of the electric supercharger 5 and the pressure ratio of the supercharging pressure (vertical axis).
More specifically, when the supercharger 4 and the electric supercharger 5 are arranged in parallel as in the internal combustion engine supercharging system of the first embodiment shown in FIG. The supercharging pressure in the
Therefore, when the supercharger 4 and the electric supercharger 5 are arranged in parallel as in the supercharging system for the internal combustion engine of the first embodiment shown in FIG. When the time t01 elapses from when the pressure starts to increase and the pressure ratio of the supercharging pressure becomes Pbr (t01) (see FIGS. 3A and 3B) (that is, at the time of the initial acceleration), FIG. As indicated by a circle (O) in (B), the electric supercharger 5 does not enter the surge region (the region on the upper left side of the straight line rising to the right), but in FIG. As indicated by (x), the supercharger 4 enters the surge region (the region on the upper left side of the straight line rising to the right).
That is, in order to obtain the pressure ratio Pbr (t01) of the supercharging pressure while preventing the supercharger 4 from entering the surge region, the flow rate of air flowing into the
この点に鑑み、第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、図1に示すように、排気通路2のうちの過給機4のタービン4bよりも上流側の位置と、吸気通路3’のうちの電動過給機5のコンプレッサよりも下流側の位置とが、バイパス通路6によって連通されている。また、バイパス弁7がバイパス通路6に配置されている。バイパス弁7は、例えば上述した制御装置によって制御される。
また、加速要求により、過給機4による過給および電動過給機5による過給が共に実行され、さらに、過給圧が所定値Pb1(図4参照)以下のときに、バイパス弁7が開弁される。
その結果、電動過給機5によって過給され、バイパス通路6を介して過給機4のタービン4bに供給された空気によって、過給機4のタービン4bに流入する総空気流量がGa.p(t01)’(図3(A)参照)まで増加し、それにより、過給機4の回転軸4cの回転速度が増加し、過給機4のサージを回避することができる。
図3(A)に示す空気流量Ga.p(t01)’は電動過給機5のコンプレッサの最大回転速度で決まる値である。
In view of this point, in the supercharging system for the internal combustion engine of the first embodiment, as shown in FIG. 1, the position on the upstream side of the
Further, when the acceleration request is made, both supercharging by the supercharger 4 and supercharging by the electric supercharger 5 are executed, and when the supercharging pressure is equal to or lower than a predetermined value Pb1 (see FIG. 4), the bypass valve 7 is The valve is opened.
As a result, the total flow rate of air flowing into the
The air flow rate Ga. Shown in FIG. p (t01) ′ is a value determined by the maximum rotational speed of the compressor of the electric supercharger 5.
図4は第1の実施形態の内燃機関用過給システムにおけるバイパス弁7(図1参照)の開弁制御を説明するためのフローチャートである。図5は第1の実施形態の内燃機関用過給システムにおけるバイパス弁7の閉弁制御を説明するためのフローチャートである。
図4に示すように、第1の実施形態の内燃機関用過給システムのバイパス弁7(図1参照)の開弁制御が開始されると、ステップS101において、アクセルペダル開度の変化率が所定値ΔPDL01以上であるか否かが判定される。YESのときにはステップS102に進み、NOのときには図4に示すバイパス弁7の開弁制御を終了し、所定期間経過後にステップS101からの処理を再開する。
アクセルペダル開度は例えばアクセルペダル開度センサ(図示せず)によって検出され、アクセルペダル開度の変化率は例えば制御装置によって算出される。
ステップS102では、アクセルペダル開度が所定値PDL01以下であるか否かが判定される。YESのときには、加速要求があった(つまり、加速開始時である)と判断し、過給機4による過給および電動過給機5による過給が共に実行され、ステップS103に進む。一方、NOのときには図4に示すバイパス弁7の開弁制御を終了し、所定期間経過後にステップS101からの処理を再開する。
FIG. 4 is a flowchart for explaining valve opening control of the bypass valve 7 (see FIG. 1) in the internal combustion engine supercharging system of the first embodiment. FIG. 5 is a flowchart for explaining valve closing control of the bypass valve 7 in the supercharging system for the internal combustion engine of the first embodiment.
As shown in FIG. 4, when the valve opening control of the bypass valve 7 (see FIG. 1) of the supercharging system for the internal combustion engine of the first embodiment is started, in step S101, the rate of change of the accelerator pedal opening is increased. It is determined whether or not the value is equal to or greater than a predetermined value ΔPDL01. If YES, the process proceeds to step S102. If NO, the valve opening control of the bypass valve 7 shown in FIG. 4 is terminated, and the process from step S101 is resumed after a predetermined period.
The accelerator pedal opening is detected by, for example, an accelerator pedal opening sensor (not shown), and the change rate of the accelerator pedal opening is calculated by, for example, a control device.
In step S102, it is determined whether or not the accelerator pedal opening is equal to or smaller than a predetermined value PDL01. When the determination is YES, it is determined that there is an acceleration request (that is, when acceleration is started), both supercharging by the supercharger 4 and supercharging by the electric supercharger 5 are executed, and the process proceeds to step S103. On the other hand, when the determination is NO, the valve opening control of the bypass valve 7 shown in FIG. 4 is terminated, and the processing from step S101 is resumed after a predetermined period.
図4に示すように、ステップS103では、過給圧が所定値Pb1以下であるか否かが判定される。YESのときには、加速要求により、過給機4による過給および電動過給機5による過給が共に実行され、さらに、過給圧が所定値Pb1以下であると判断し、ステップS104に進む。一方、NOのときには図4に示すバイパス弁7の開弁制御を終了し、所定期間経過後にステップS101からの処理を再開する。過給圧は、例えば過給機4(図1参照)のコンプレッサ4a(図1参照)および電動過給機5(図1参照)のコンプレッサよりも下流側の吸気通路3に配置された過給圧センサ(図示せず)によって検出される。
上述したステップS101、S102、S103における判定は、例えば上述した制御装置によって実行される。
As shown in FIG. 4, in step S103, it is determined whether or not the supercharging pressure is equal to or less than a predetermined value Pb1. If YES, both supercharging by the supercharger 4 and supercharging by the electric supercharger 5 are executed according to the acceleration request, and further, it is determined that the supercharging pressure is equal to or less than a predetermined value Pb1, and the process proceeds to step S104. On the other hand, when the determination is NO, the valve opening control of the bypass valve 7 shown in FIG. 4 is terminated, and the processing from step S101 is resumed after a predetermined period. The supercharging pressure is, for example, the supercharging disposed in the
The determinations in steps S101, S102, and S103 described above are executed by, for example, the control device described above.
図4に示すように、ステップS104では、バイパス弁7(図1参照)が開弁される。その結果、電動過給機5(図1参照)のコンプレッサによって過給された空気が、バイパス通路6(図1参照)を介して排気通路2(図1参照)の過給機4(図1参照)のタービン4b(図1参照)に供給され、それにより、過給機4の回転軸4c(図1参照)の回転がアシストされる。そのため、過給機4の回転軸4cの回転不足に伴う過給機4のサージの発生を抑制することができる。
すなわち、第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、加速要求があったときに、過給機4のサージの発生を抑制しつつ、過給機4による過給と電動過給機5による過給とを同時に開始することによって加速要求を満足させることができる。
また、第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、加速要求があったときに、過給機4および電動過給機5の両方が作動され、電動過給機5を加速初期にも使用することができる。
As shown in FIG. 4, in step S104, the bypass valve 7 (see FIG. 1) is opened. As a result, the air supercharged by the compressor of the electric supercharger 5 (see FIG. 1) passes through the bypass passage 6 (see FIG. 1) and the supercharger 4 (see FIG. 1) in the exhaust passage 2 (see FIG. 1). Is supplied to a
That is, in the supercharging system for the internal combustion engine according to the first embodiment, supercharging by the supercharger 4 and the electric supercharger 5 while suppressing the occurrence of a surge in the supercharger 4 when acceleration is requested. The acceleration request can be satisfied by simultaneously starting the supercharging by.
Further, in the supercharging system for the internal combustion engine of the first embodiment, when there is an acceleration request, both the supercharger 4 and the electric supercharger 5 are operated, and the electric supercharger 5 is also in the initial stage of acceleration. Can be used.
一方、電動過給機5(図1参照)のコンプレッサによって過給された空気が、内燃機関1(図1参照)を介することなく、バイパス通路6(図1参照)を介して排気通路2(図1参照)の過給機4(図1参照)のタービン4b(図1参照)に供給されると、過給機4のタービン4bの下流側の排気浄化触媒(図1参照)での空燃比が変動してしまうおそれがある。この点に鑑み、第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、ステップS105において、燃料噴射量が増量され、バイパス弁7(図1参照)の開弁後における排気浄化触媒での空燃比と、バイパス弁7の開弁前における排気浄化触媒での空燃比とが、等しくされる。次いで、図4に示すバイパス弁7の開弁制御を終了し、所定期間経過後にステップS101からの処理を再開する。
上述したステップS104、S105における制御は、例えば上述した制御装置によって実行される。
On the other hand, the air supercharged by the compressor of the electric supercharger 5 (see FIG. 1) does not go through the internal combustion engine 1 (see FIG. 1), but passes through the bypass passage 6 (see FIG. 1) and the exhaust passage 2 (see FIG. 1). When supplied to the
The control in steps S104 and S105 described above is executed by the control device described above, for example.
さらに、第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、図4に示すバイパス弁7(図1参照)の開弁制御と共に、図5に示すバイパス弁7の閉弁制御も所定時間間隔で実行される。
第1の実施形態の内燃機関用過給システムでは、図5に示すバイパス弁7の閉弁制御が開始されると、ステップS201において、バイパス弁7が開弁しているか否か、つまり、過給機4(図1参照)の回転軸4c(図1参照)の回転のアシストが実行されているか否かが判定される。YESのときにはステップS201に進み、NOのときには図5に示すバイパス弁7の閉弁制御を終了し、所定期間経過後にステップS201からの処理を再開する。
ステップS202では、過給圧が所定値Pb1より高くなったか否かが判定される。YESのときには、過給機4のサージが発生するおそれはなくなり、過給機4の回転軸4cの回転のアシストが必要なくなったと判断し、ステップS203に進む。一方、NOのときには図5に示すバイパス弁7の閉弁制御を終了し、所定期間経過後にステップS201からの処理を再開する。
上述したステップS201、S202における判定は、例えば上述した制御装置によって実行される。
Further, in the supercharging system for the internal combustion engine of the first embodiment, the opening control of the bypass valve 7 (see FIG. 1) shown in FIG. 4 and the closing control of the bypass valve 7 shown in FIG. Executed.
In the supercharging system for the internal combustion engine of the first embodiment, when the valve closing control of the bypass valve 7 shown in FIG. 5 is started, in step S201, whether or not the bypass valve 7 is open, that is, the It is determined whether or not the rotation assist of the
In step S202, it is determined whether or not the supercharging pressure has become higher than a predetermined value Pb1. If YES, it is determined that there is no risk of a surge in the supercharger 4 and that it is no longer necessary to assist the rotation of the
The determinations in steps S201 and S202 described above are executed by the control device described above, for example.
図5に示すように、ステップS203では、バイパス弁7(図1参照)が閉弁される。その結果、電動過給機5(図1参照)のコンプレッサによって過給された空気がバイパス通路6(図1参照)を介して排気通路2(図1参照)の過給機4(図1参照)のタービン4b(図1参照)に供給されなくなり、過給機4の回転軸4c(図1参照)の回転のアシストが終了する。
つまり、並列に配列された過給機4と電動過給機5とによる通常の並列過給の状態に戻される。
次いで、ステップS204では、ステップS105(図4参照)における燃料噴射量の増量制御が停止される。次いで、図5に示すバイパス弁7の閉弁制御を終了し、所定期間経過後にステップS201からの処理を再開する。
上述したステップS203、S204における制御は、例えば上述した制御装置によって実行される。
As shown in FIG. 5, in step S203, the bypass valve 7 (see FIG. 1) is closed. As a result, the air supercharged by the compressor of the electric supercharger 5 (see FIG. 1) passes through the bypass passage 6 (see FIG. 1) and the supercharger 4 (see FIG. 1) in the exhaust passage 2 (see FIG. 1). ) Is not supplied to the
That is, the normal parallel supercharging state by the supercharger 4 and the electric supercharger 5 arranged in parallel is returned.
Next, in step S204, the fuel injection amount increase control in step S105 (see FIG. 4) is stopped. Next, the valve closing control of the bypass valve 7 shown in FIG. 5 is terminated, and the processing from step S201 is resumed after a predetermined period.
The control in steps S203 and S204 described above is executed by the control device described above, for example.
図2は過給機4(図1参照)の回転軸4c(図1参照)の回転のアシスト期間と過給圧との関係を説明するための図である。図2に示す例では、加速要求があった加速初期の段階から、バイパス弁7(図1参照)を開弁し、電動過給機5(図1参照)のコンプレッサによって過給された空気を排気通路2(図1参照)の過給機4(図1参照)のタービン4b(図1参照)に供給し、過給機4の回転軸4c(図1参照)の回転をアシストする「アシスト期間」が開始する。このアシスト期間中である加速時には、過給機4および電動過給機5の両方が作動される。
図2中の時刻t01は、図3中の時刻t01に対応している。つまり、図2に示す例では、時刻t01において、バイパス弁7(図1参照)を開弁することによって、過給機4(図1参照)のタービン4b(図1参照)に流入する空気流量をGa.p(t01)(図3(A)参照)からGa.p(t01)’(図3(A)参照)まで増加させる制御が実行されている。
FIG. 2 is a view for explaining the relationship between the rotation assist period of the
Time t01 in FIG. 2 corresponds to time t01 in FIG. That is, in the example shown in FIG. 2, the flow rate of air flowing into the
また、図2に示す例では、時刻t.pb1において、過給圧が所定値Pb1(図4参照)に到達する。つまり、図2に示す例では、過給圧が所定値Pb1に到達するまでの間、バイパス弁7(図1参照)を開弁し、燃料噴射量を増量する制御が実行される。次いで、過給圧が所定値Pb1を超える時刻t.pb1に、バイパス弁7が開弁状態から閉弁状態に切り替えられ、燃料噴射量を増量する制御が停止される。
所定値Pb1(図2、図4、図5参照)の値は、電動過給機5(図1参照)によるアシストが無くても、過給機4(図1参照)のタービン4b(図1参照)に流入する空気流量が十分に大きくなって、過給機4の回転軸4c(図1参照)の回転速度が十分に高くなり、過給機4にサージが生じるおそれがなくなる過給圧に基づいて設定される。
In the example shown in FIG. At pb1, the supercharging pressure reaches a predetermined value Pb1 (see FIG. 4). That is, in the example shown in FIG. 2, the bypass valve 7 (see FIG. 1) is opened to increase the fuel injection amount until the supercharging pressure reaches the predetermined value Pb1. Next, a time t. When the supercharging pressure exceeds a predetermined value Pb1. At pb1, the bypass valve 7 is switched from the open state to the closed state, and the control for increasing the fuel injection amount is stopped.
The value of the predetermined value Pb1 (see FIGS. 2, 4, and 5) is the value of the
第2の実施形態では、上述した第1の実施形態および各例を適宜組み合わせることもできる。 In the second embodiment, the above-described first embodiment and each example can be appropriately combined.
1 内燃機関
2 排気通路
3、3’ 吸気通路
4 過給機
4a コンプレッサ
4b タービン
4c 回転軸
5 過給機
6 バイパス通路
7 バイパス弁
8 バルブ
9 インタークーラ
10 スロットル弁
11 吸気マニホールド
12 排気マニホールド
13 ウェイストゲート通路
14 ウェイストゲート弁
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記内燃機関に接続された排気通路と、
前記内燃機関に接続された吸気通路と、
前記排気通路に配置されたタービンホイールを備えたタービンと、前記吸気通路に配置されたコンプレッサインペラを備えたコンプレッサとを有し、前記タービンホイールと前記コンプレッサインペラとが回転軸を介して連結されている第1過給機と、
前記吸気通路のうちの前記コンプレッサが配置された部分に対して並列に配列された他の吸気通路と、
電動機によって駆動される他のコンプレッサを有し、前記他の吸気通路に配置された第2過給機とを具備する内燃機関用過給システムにおいて、
前記排気通路のうちの前記タービンよりも上流側の位置と、前記他の吸気通路のうちの前記第2過給機よりも下流側の位置とを連通するバイパス通路を設け、
前記バイパス通路にバイパス弁を配置し、
前記バイパス弁を制御する制御装置を設け、
前記制御装置は、加速要求があったときに前記第1過給機による過給および前記第2過給機による過給を共に実行し、さらに過給圧が所定値以下のときに前記バイパス弁を開弁することを特徴とする内燃機関用過給システム。 An internal combustion engine;
An exhaust passage connected to the internal combustion engine;
An intake passage connected to the internal combustion engine;
A turbine having a turbine wheel disposed in the exhaust passage; and a compressor having a compressor impeller disposed in the intake passage, wherein the turbine wheel and the compressor impeller are coupled via a rotating shaft. A first turbocharger,
Other intake passages arranged in parallel to the portion of the intake passage where the compressor is disposed;
In a supercharging system for an internal combustion engine having another compressor driven by an electric motor and comprising a second supercharger disposed in the other intake passage,
Providing a bypass passage that communicates a position upstream of the turbine in the exhaust passage and a position downstream of the second supercharger in the other intake passage;
A bypass valve is disposed in the bypass passage;
A control device for controlling the bypass valve is provided,
The control device executes both supercharging by the first supercharger and supercharging by the second supercharger when there is an acceleration request, and further when the supercharging pressure is a predetermined value or less, the bypass valve A supercharging system for an internal combustion engine characterized by opening the valve.
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