JPH05280364A - Control device for turbocharger - Google Patents
Control device for turbochargerInfo
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- JPH05280364A JPH05280364A JP4105327A JP10532792A JPH05280364A JP H05280364 A JPH05280364 A JP H05280364A JP 4105327 A JP4105327 A JP 4105327A JP 10532792 A JP10532792 A JP 10532792A JP H05280364 A JPH05280364 A JP H05280364A
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、タービン回転数のオー
バスピードを防止することができるターボチャージャの
制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger control device capable of preventing overspeed of a turbine speed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関の排気ガスエネルギーにより駆
動されるタービンと、このタービンの駆動によりシリン
ダ内に吸気過給するコンプレッサとを備えたターボチャ
ージャにおいて、ターボチャージャのオーバスピード
（定格のタービン回転数を越えること）を防止するため
の制御装置が設けられている。この装置は、タービンの
入口と出口とを連結するバイパス通路と、この通路の入
口に設けられたウエストゲートバルブと、このバルブを
開閉するアクチュエータとを備えている。このアクチュ
エータは、前記コンプレッサにより圧縮された吸気圧す
なわちブースト圧により作動制御され、ブースト圧が設
定値未満で前記バルブを閉じ、設定値以上で前記バルブ
を開くよう作動する。ブースト圧が設定値に達してウエ
ストゲートバルブが開くことにより、タービン入口の排
気ガスの圧力は一定に保たれ、排気ガスの流量もほぼ一
定となる。以上によりタービン回転数のオーバスピード
を防ぐことができる。ところで、高地等で大気圧が低下
した場合、コンプレッサが平地以上に仕事をしないと、
前記ブースト圧は、アクチュエータを作動させる設定値
に達しない。すなわちタービン回転数はオーバスピード
となる。2. Description of the Related Art In a turbocharger equipped with a turbine driven by exhaust gas energy of an internal combustion engine and a compressor for supercharging intake air into a cylinder by driving the turbine, the turbocharger has an overspeed (rated turbine speed). A control device is provided to prevent (exceeding). This device includes a bypass passage that connects an inlet and an outlet of the turbine, a wastegate valve provided at the inlet of the passage, and an actuator that opens and closes the valve. The actuator is operated and controlled by the intake pressure, that is, the boost pressure compressed by the compressor, and operates so as to close the valve when the boost pressure is less than a set value and open the valve when the boost pressure is more than the set value. When the boost pressure reaches the set value and the waste gate valve opens, the pressure of the exhaust gas at the turbine inlet is kept constant, and the flow rate of the exhaust gas becomes almost constant. As described above, it is possible to prevent the turbine speed from overspeeding. By the way, if the atmospheric pressure drops in highlands, the compressor must work above level ground,
The boost pressure does not reach the set value that activates the actuator. That is, the turbine speed becomes overspeed.
【０００３】一方、ターボチャージャの回転軸に電動−
発電機を取り付けた回転電機付ターボチャージャは、一
例として特開昭６２−４８９３２号公報に開示されてい
る。同公報に開示されたターボチャージャには、内燃機
関のブースト圧を検出する手段であるブーストセンサが
設けられている。そして前記ブースト圧が設定値に達す
ると、前記電動−発電機は発電機として作動するよう制
御され、動力が吸収される。その結果タービンの回転数
が低下させられる。しかしながら高地等で大気圧が低下
した場合には、前記したと同じ理由により発電機制御で
はタービン回転数のオーバスピードを防ぐことはできな
い。On the other hand, electric power is applied to the rotary shaft of the turbocharger.
A turbocharger with a rotating electric machine equipped with a generator is disclosed as an example in Japanese Patent Laid-Open No. 62-48932. The turbocharger disclosed in the publication is provided with a boost sensor which is means for detecting boost pressure of the internal combustion engine. When the boost pressure reaches the set value, the motor-generator is controlled to operate as a generator, and the power is absorbed. As a result, the rotational speed of the turbine is reduced. However, when the atmospheric pressure drops in high altitudes, the generator control cannot prevent the turbine speed from overspeeding for the same reason as described above.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ター
ビン回転数のオーバスピードを確実に防止することがで
きるターボチャージャの制御装置を提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a turbocharger control device capable of reliably preventing an overspeed of the turbine speed.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記主目的を達成するた
め、本発明によれば、内燃機関の排気ガスエネルギーに
より駆動されるタービンと、該タービンの駆動によりシ
リンダ内に吸気過給するコンプレッサとを有するターボ
チャージャと、前記タービンの入口と出口とを連結する
バイパス通路と、該通路の入口に設けられたウエストゲ
ートバルブと、該バルブを開閉するアクチュエータと、
内燃機関のブースト圧を検出する手段と、タービンの回
転数を検出する手段とを備え、これらの信号により、ブ
ースト圧が設定値未満であってもタービンの回転数が設
定値以上の場合には、前記アクチュエータを作動させて
前記ウエストゲートバルブを開くよう作動制御すること
を特徴とするターボチャージャの制御装置が提供され
る。In order to achieve the above main object, according to the present invention, a turbine driven by the exhaust gas energy of an internal combustion engine and a compressor for supercharging intake air into a cylinder by driving the turbine are provided. A turbocharger having, a bypass passage connecting the inlet and the outlet of the turbine, a wastegate valve provided at the inlet of the passage, and an actuator for opening and closing the valve,
A means for detecting the boost pressure of the internal combustion engine and a means for detecting the rotational speed of the turbine are provided. A control device for a turbocharger is provided, which controls the actuator to operate to open the wastegate valve.
【０００６】[0006]
【作用】内燃機関のブースト圧を検出する手段により検
出されたブースト圧が設定値未満であっても、タービン
の回転数を検出する手段により検出されたタービンの回
転数が設定値以上の場合には、アクチュエータを作動さ
せてウエストゲートバルブを開くよう制御される。これ
により排気ガスエネルギーが低下してタービン回転数の
上昇が抑制される。その結果、高地等で大気圧が低下し
た場合であっても、タービン回転数のオーバスピードが
防止される。Even if the boost pressure detected by the boost pressure detecting means for the internal combustion engine is less than the set value, the turbine rotation speed detected by the means for detecting the turbine rotation speed is greater than or equal to the set value. Are controlled to activate the actuator to open the wastegate valve. As a result, the exhaust gas energy is reduced and the increase in turbine speed is suppressed. As a result, overspeed of the turbine speed can be prevented even when the atmospheric pressure drops in high altitudes.
【０００７】[0007]
【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。本発明は一般のターボチャージャ
あるいは前記した回転電機付ターボチャージャのいずれ
にも適用できるものであるが、ここでは、後者に適用し
た実施例について説明する。回転電機付ターボチャージ
ャの構成は、前記公報あるいは特開平３−１１７６２９
号公報等に開示されているので、ここではその構成につ
いて簡単に説明する。図１において、２はディーゼルエ
ンジンで、吸気管４と排気管６とを備えている。エンジ
ン２は、吸気管４を介して吸気する空気と燃料噴射装置
である電子ガバナ付き燃料噴射ポンプ８から供給される
燃料との燃焼エネルギーにより、図示していない車両を
駆動するものである。燃焼後の排気ガスは排気管６を介
して排出される。９はターボチャージャであり、排気管
６内に位置付けられて排気ガスにより駆動されるタービ
ン１０と、吸気管４内に位置付けられて吸気管４に圧縮
空気を送気するコンプレッサ１２とを有している。ター
ビン１０とコンプレッサ１２とを接続する回転軸１４に
は、電動機あるいは発電機として作動する回転電機１６
が取り付けられている。回転電機１６はロータ１８とス
テータ２０とを有し、排気エネルギーによってロータ１
８が回転駆動されると、ステータ２０には交流電力が発
電され、パワー部２２を介して図示しないバッテリに送
電される。またパワー部２２を介したバッテリからの電
力によりロータ１８が駆動されると、コンプレッサ１２
の作動により吸気が圧縮され、吸気管４を介してエンジ
ン２が過給されるよう構成されている。２４はタービン
１０の入口と出口とを連結するバイパス通路、２６は該
通路２４の入口に設けられたウエストゲートバルブ、２
８は該バルブを開閉作動するアクチュエータとなるマグ
ネチックバルブである。２９は内燃機関のブースト圧を
検出する手段となるブーストセンサ、３０はタービン１
０の回転数を検出する手段となるポジションセンサ、３
２は後述するコントローラ３４からの出力される異常モ
ード信号により点灯する警報ランプである。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention can be applied to either a general turbocharger or the turbocharger with a rotating electric machine described above. Here, an embodiment applied to the latter will be described. The structure of the turbocharger with a rotating electric machine is described in the above publication or Japanese Patent Laid-Open No. 3-117629.
Since it is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Gazette, its configuration will be briefly described here. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a diesel engine, which includes an intake pipe 4 and an exhaust pipe 6. The engine 2 drives a vehicle (not shown) by the combustion energy of the air taken in through the intake pipe 4 and the fuel supplied from the fuel injection pump 8 with an electronic governor which is a fuel injection device. The exhaust gas after combustion is discharged through the exhaust pipe 6. Reference numeral 9 denotes a turbocharger, which has a turbine 10 positioned in the exhaust pipe 6 and driven by the exhaust gas, and a compressor 12 positioned in the intake pipe 4 and supplying compressed air to the intake pipe 4. There is. The rotating shaft 14 that connects the turbine 10 and the compressor 12 has a rotating electric machine 16 that operates as an electric motor or a generator.
Is attached. The rotary electric machine 16 has a rotor 18 and a stator 20, and the rotor 1 is driven by exhaust energy.
When 8 is rotationally driven, AC power is generated in the stator 20 and is transmitted to a battery (not shown) via the power unit 22. When the rotor 18 is driven by the electric power from the battery via the power unit 22, the compressor 12
The intake air is compressed by the operation of, and the engine 2 is supercharged via the intake pipe 4. 24 is a bypass passage connecting the inlet and outlet of the turbine 10; 26 is a wastegate valve provided at the inlet of the passage 24;
Reference numeral 8 is a magnetic valve which serves as an actuator for opening and closing the valve. 29 is a boost sensor that serves as means for detecting boost pressure of the internal combustion engine, and 30 is the turbine 1
Position sensor which is a means to detect the number of revolutions of 0, 3
Reference numeral 2 is an alarm lamp which is turned on by an abnormal mode signal output from the controller 34 described later.
【０００８】前記パワー部２２は、発電機作動時のステ
ータ２０からの交流電力を入力して、例えばバッテリの
充電電力に変換したり、回転電機１６を電動機駆動する
ためのバッテリからの直流電力を所定の交流電力に変換
する電力変換器等により構成される。コントローラ３４
はマイクロコンピュータからなり、エンジンの作動状態
や前記センサを含む各種センサからの信号に基づいて供
給燃料や所要電力、ブースト圧などの演算を行う中央処
理装置、これらの演算結果のメモリやエンジン、回転電
機の制御プログラム及び各種マップを格納する各種メモ
リ装置、各種の入力を受令したり、関連部分に制御指令
を発令する入／出力装置などを有している。The power section 22 inputs AC power from the stator 20 when the generator is in operation and converts it into charging power for a battery, or DC power from a battery for driving the rotating electric machine 16 as an electric motor. It is composed of a power converter or the like for converting into a predetermined AC power. Controller 34
Is a microcomputer, which is a central processing unit that calculates the supplied fuel, required power, boost pressure, etc. based on the operating state of the engine and signals from various sensors including the above sensors, memory of these calculation results, engine, rotation It has various memory devices for storing electric machine control programs and various maps, input / output devices for receiving various inputs, and issuing control commands to related parts.
【０００９】上記コントローラ３４内には、車両を運転
するのに必要な種々のデータマップや異常ブーストマッ
プが格納されている。図３はエンジンの回転数と燃料噴
射ポンプのラック位置との関係を示すマップである。The controller 34 stores various data maps and abnormal boost maps necessary for driving the vehicle. FIG. 3 is a map showing the relationship between the engine speed and the rack position of the fuel injection pump.
【００１０】次に本発明の作動について説明する。図２
において、先ずステップ１でブーストセンサ２９からの
信号に基づいて、ブースト圧が設定値未満であるか否か
をチェックし、設定値未満である場合にはステップ２
へ、設定値以上で場合にはステップ４へ進む。ステップ
２では、ポジションセンサ３０からの信号に基づいて、
タービン回転数が設定値未満であるか否かをチェック
し、設定値未満である場合にはステップ１へ戻り、設定
値以上の場合にはステップ３へ進む。ステップ３では、
マグネチックバルブ２８を作動させてウエストゲートバ
ルブ２６を開くよう制御する。その結果、排気管６の排
気ガスの一部はバイパス通路２４を介して排出されるの
で、タービン１０入口の排気ガスの圧力は一定に保た
れ、排気ガスの流量もほぼ一定となる。次いでステップ
１に戻る。Next, the operation of the present invention will be described. Figure 2
In step 1, first, based on the signal from the boost sensor 29, it is checked whether or not the boost pressure is less than a set value, and if it is less than the set value, step 2
If it is equal to or more than the set value, go to step 4. In step 2, based on the signal from the position sensor 30,
It is checked whether the turbine speed is less than the set value. If it is less than the set value, the process returns to step 1, and if it is more than the set value, the process proceeds to step 3. In step 3,
The magnetic valve 28 is operated to control the wastegate valve 26 to open. As a result, a part of the exhaust gas in the exhaust pipe 6 is discharged through the bypass passage 24, so that the pressure of the exhaust gas at the inlet of the turbine 10 is kept constant and the flow rate of the exhaust gas is also almost constant. Then return to step 1.
【００１１】ステップ１からステップ４へ進んだ場合に
は、ステップ３と同様にマグネチックバルブ２８を作動
させてウエストゲートバルブ２６を開くよう制御した
後、ステップ５へ進む。ステップ５では異常ブーストマ
ップ検索が行われる。ステップ５でエンジン回転数に応
じたラック位置が求められ、ステップ６に進んでラック
の位置が適正位置まで燃料減方向へ戻される。次いでス
テップ７に進み、異常モード信号を送って警報ランプを
点灯させ、ステップ１に戻る。When the process proceeds from step 1 to step 4, the magnetic valve 28 is operated to control the wastegate valve 26 to open as in step 3, and then the process proceeds to step 5. In step 5, an abnormal boost map search is performed. In step 5, the rack position corresponding to the engine speed is obtained, and the process proceeds to step 6 to return the rack position to the proper position in the fuel reducing direction. Next, in step 7, an abnormal mode signal is sent to turn on the alarm lamp and the process returns to step 1.
【００１２】以上、本発明を上記実施例により詳細に説
明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能で
あり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。例えば前記実施例において、ウエストゲートバルブ
２６を作動させるアクチュエータとしてマグネチックバ
ルブ２８が使用されたが、これに代えて、エアシリンダ
とエアシリンダへ圧縮空気を供給する空気通路を開閉す
る電磁弁とから構成してもよい。Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the magnetic valve 28 is used as the actuator for operating the waste gate valve 26, but instead of this, an air cylinder and a solenoid valve that opens and closes an air passage for supplying compressed air to the air cylinder are used. You may comprise.
【００１３】[0013]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、内燃機関のブースト圧を検出する手段により検出
されたブースト圧が設定値未満であっても、タービンの
回転数を検出する手段により検出されたタービンの回転
数が設定値以上の場合には、アクチュエータを作動させ
てウエストゲートバルブを開くよう制御される。これに
より排気ガスエネルギーが低下してタービン回転数の上
昇が抑制される。その結果、高地等で大気圧が低下した
場合であっても、タービン回転数のオーバスピードを確
実に防止することができる。またブースト圧が設定値以
上の場合には、燃料噴射装置の燃料噴射量を減少させる
よう作動制御されるので、タービンの回転数を低下させ
るとともに黒煙の発生を防ぎ、警報ランプを点灯するこ
とにより異常ブースト圧を警報することができる。As described in detail above, according to the present invention, the rotational speed of the turbine is detected even if the boost pressure detected by the means for detecting the boost pressure of the internal combustion engine is less than the set value. When the rotational speed of the turbine detected by the means is equal to or higher than the set value, the actuator is operated to control the wastegate valve to open. As a result, the exhaust gas energy is reduced and the increase in turbine speed is suppressed. As a result, even if the atmospheric pressure drops in high altitudes, it is possible to reliably prevent the turbine speed from overspeeding. Also, when the boost pressure is above the set value, the operation is controlled to reduce the fuel injection amount of the fuel injection device, so reduce the turbine speed and prevent the generation of black smoke, and turn on the alarm lamp. Can alert the abnormal boost pressure.
【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】本実施例の作動の一例を示す処理フロー図FIG. 2 is a process flow chart showing an example of the operation of the present embodiment.
【図３】エンジン回転数とラック位置との関係を示すマ
ップFIG. 3 is a map showing the relationship between engine speed and rack position.
２・・・エンジン ４・・・吸気管 ６・・・排気管 １０・・・タービン １２・・・コンプレッサ １６・・・回転電機 ２４・・・バイパス通路 ２６・・・ウエストゲートバルブ ２８・・・マグネチックバルブ ２９・・・ブーストセンサ ３０・・・ポジションセンサ 2 ... Engine 4 ... Intake pipe 6 ... Exhaust pipe 10 ... Turbine 12 ... Compressor 16 ... Rotating electric machine 24 ... Bypass passage 26 ... Wastegate valve 28 ... Magnetic valve 29 ・ ・ ・ Boost sensor 30 ・ ・ ・ Position sensor
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｒ 7536−3Ｇ Ｈ 7536−3Ｇ Front page continuation (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location F02D 43/00 301 R 7536-3G H 7536-3G
Claims (2)
動されるタービンと、該タービンの駆動によりシリンダ
内に吸気過給するコンプレッサとを有するターボチャー
ジャと、前記タービンの入口と出口とを連結するバイパ
ス通路と、該通路の入口に設けられたウエストゲートバ
ルブと、該バルブを開閉するアクチュエータと、内燃機
関のブースト圧を検出する手段と、タービンの回転数を
検出する手段とを備え、これらの信号により、ブースト
圧が設定値未満であってもタービンの回転数が設定値以
上の場合には、前記アクチュエータを作動させて前記ウ
エストゲートバルブを開くよう作動制御することを特徴
とするターボチャージャの制御装置。1. A turbocharger having a turbine driven by exhaust gas energy of an internal combustion engine, a compressor for supercharging intake air into a cylinder by driving the turbine, and a bypass passage connecting an inlet and an outlet of the turbine. A waste gate valve provided at the inlet of the passage, an actuator for opening and closing the valve, a means for detecting the boost pressure of the internal combustion engine, and a means for detecting the rotational speed of the turbine. A control device for a turbocharger, characterized in that when the rotation speed of the turbine is equal to or higher than a set value even if the boost pressure is less than the set value, the actuator is operated to perform operation control so as to open the waste gate valve. .
料噴射装置の燃料噴射量を減少させるよう作動制御する
ことを特徴とする請求項１記載のターボチャージャの制
御装置。2. The turbocharger control device according to claim 1, wherein when the boost pressure is equal to or higher than a set value, operation control is performed so as to reduce the fuel injection amount of the fuel injection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4105327A JPH05280364A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Control device for turbocharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4105327A JPH05280364A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Control device for turbocharger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280364A true JPH05280364A (en) | 1993-10-26 |
Family
ID=14404630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4105327A Pending JPH05280364A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Control device for turbocharger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05280364A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5850738A (en) * | 1995-12-28 | 1998-12-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Supercharging pressure control device |
| JP2001182545A (en) * | 1998-05-27 | 2001-07-06 | Cummins Engine Co Inc | Control device and method for turbo-charger |
| JP2010249019A (en) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Internal combustion engine |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP4105327A patent/JPH05280364A/en active Pending
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| US6256992B1 (en) * | 1998-05-27 | 2001-07-10 | Cummins Engine Company, Inc. | System and method for controlling a turbocharger to maximize performance of an internal combustion engine |
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