JP2010048187A - Supercharger system for engine - Google Patents
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Abstract
【課題】加速時の過渡レスポンスを向上させることができるエンジンの過給機システムを提供する。
【解決手段】タービンハウジング51の内部にハウジング内冷却水通路58を設け、その上流側端581を導入配管59及びウォータジャケット35を介してウォータポンプ60の吐出側に接続する一方、下流側端582を導出配管61を介してウォータポンプ60の吸入側に接続する。導入配管59のバイパス通路62との接続部よりも下流側に、ハウジング内冷却水通路58に対する冷却水の流量を弁体の開度により制御する電動式流量制御弁65を設ける。そして、エンジン1の加速状態が検出、つまりスロットル開度が80%以上でありかつ吸気管25内での吸入空気の過給圧がピーク値P1に達する際の最小エンジン回転数Ne1までエンジン回転数が達していないとき、エンジンECU4によって電動式流量制御弁65の弁体の開度が全閉となるように制御している。
【選択図】図1An engine supercharger system capable of improving a transient response during acceleration is provided.
An internal cooling water passage 58 is provided in a turbine housing 51, and an upstream end 581 is connected to a discharge side of a water pump 60 via an introduction pipe 59 and a water jacket 35, while a downstream end 582 is connected. Is connected to the suction side of the water pump 60 via the outlet pipe 61. An electric flow control valve 65 for controlling the flow rate of the cooling water with respect to the cooling water passage 58 in the housing by the opening degree of the valve body is provided on the downstream side of the connection portion of the introduction pipe 59 with the bypass passage 62. The acceleration state of the engine 1 is detected, that is, the engine speed is up to the minimum engine speed Ne1 when the throttle opening is 80% or more and the supercharging pressure of the intake air in the intake pipe 25 reaches the peak value P1. Is not reached, the engine ECU 4 performs control so that the opening degree of the electric flow control valve 65 is fully closed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、例えば自動車用などのエンジンに搭載される過給機システムに係る。特に、本発明は、ターボ効率の向上を図るための対策に関する。 The present invention relates to a supercharger system mounted on, for example, an automobile engine. In particular, the present invention relates to a measure for improving turbo efficiency.
従来より、自動車用エンジンにおいて、排気ガスの流体エネルギを利用して吸入空気を圧縮して空気密度を高め、これによってエンジン出力の増大を図る過給機(以下、ターボチャージャと呼ぶ)が知られている。このターボチャージャは、排気通路の途中に設けられタービンハウジング内に配設されたタービンホイールと、吸気通路の途中に設けられコンプレッサハウジング内に配設されたコンプレッサホイール(インペラとも呼ばれる)とがタービンシャフトによって連結されて成るターボロータを備えている。そして、排気ガスの圧力によってタービンホイールが回転すると、その回転力がタービンシャフトを介してコンプレッサホイールに伝達され、このコンプレッサホイールの回転によって吸入空気が燃焼室に向けて過給される。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an automobile engine, a turbocharger (hereinafter referred to as a turbocharger) that increases the air density by compressing intake air using the fluid energy of exhaust gas and thereby increasing the engine output is known. ing. In this turbocharger, a turbine shaft includes a turbine wheel provided in the turbine housing and disposed in the turbine housing, and a compressor wheel (also referred to as an impeller) disposed in the compressor housing and disposed in the intake passage. And a turbo rotor connected to each other. When the turbine wheel is rotated by the pressure of the exhaust gas, the rotational force is transmitted to the compressor wheel via the turbine shaft, and the intake air is supercharged toward the combustion chamber by the rotation of the compressor wheel.
また、タービンハウジング内には排気ガスが流入するため、熱負荷が高く、そのタービンハウジングの耐久信頼性を確保する上で、タービンハウジングの内部に冷却媒体流通路を形成し、この冷却媒体流通路に対し冷却媒体を流通させることにより、タービンハウジングの熱負荷を抑制して、耐久信頼性を確保することが行われている。 Further, since exhaust gas flows into the turbine housing, the heat load is high, and in order to ensure the durability and reliability of the turbine housing, a cooling medium flow passage is formed inside the turbine housing. On the other hand, by circulating a cooling medium, the thermal load of the turbine housing is suppressed to ensure durability reliability.
ところで、自動車用などのエンジンの排気系には、排気ガスの浄化を行うための触媒コンバータが備えられている。この触媒コンバータは、一般的には排気ガスの熱を利用して触媒(例えば三元触媒等)を加熱し、この触媒を所定の活性温度まで上昇させることで排気ガス浄化機能を発揮するようになっている。その場合、タービンハウジングの内部に冷却媒体流通路が設けられていると、冷却媒体流通路に対し流通する冷却媒体によってタービンハウジングが過冷却となることがある。このような現象は、エンジンの軽負荷運転状態や冷間始動時など排気ガスの熱量が小さいときに顕著に表れ、これでは、触媒温度が上記活性温度に達するまで排気ガス浄化機能が発揮されない状況に陥ってしまい、この触媒温度を迅速に高める構成が求められていた。 Incidentally, an exhaust system of an engine for automobiles or the like is provided with a catalytic converter for purifying exhaust gas. In general, the catalytic converter uses a heat of the exhaust gas to heat a catalyst (for example, a three-way catalyst) and raises the catalyst to a predetermined activation temperature so as to exhibit an exhaust gas purification function. It has become. In that case, if the cooling medium flow passage is provided inside the turbine housing, the turbine housing may be supercooled by the cooling medium flowing through the cooling medium flow passage. Such a phenomenon appears prominently when the amount of heat of the exhaust gas is small, such as when the engine is in a light load operation or during cold start, and in this situation, the exhaust gas purification function is not exhibited until the catalyst temperature reaches the above activation temperature. Therefore, there has been a demand for a structure for rapidly increasing the catalyst temperature.
かかる点から、例えば、下記特許文献1では、冷却媒体流通路に対し冷却媒体を流通する流通路に、冷却媒体流通路に対する冷却媒体の流量を制御する流量制御弁を介設し、エンジンの軽負荷運転状態や冷間始動時など排気ガスの熱量が小さいときに流量制御弁の開度を閉側に制御するようにしている。これにより、エンジンの軽負荷運転状態や冷間始動時など排気ガスの熱量が小さいときにタービンハウジングの冷却媒体による過冷却を防止し、触媒温度の迅速な上昇に伴う触媒の早期活性化を実現している。
ところで、タービンホイールに入力される排気ガスエネルギーは、タービンホイールへの排気ガス流量や、タービンハウジングに流入する排気ガスの熱量などによって決定される。そのため、大きな排気ガスエネルギが要求されるエンジンの加速時に、タービンハウジング内部の冷却媒体流通路に対し冷却媒体が流通していると、冷却媒体により冷却されたタービンハウジングに流入する排気ガスの熱量が小さいものとなる。これにより、エンジンの加速時に十分な排気ガスエネルギーが得られず、エンジンの加速時の過渡レスポンスが悪いものとなる。 By the way, the exhaust gas energy input to the turbine wheel is determined by the exhaust gas flow rate to the turbine wheel, the amount of heat of the exhaust gas flowing into the turbine housing, and the like. For this reason, if the cooling medium flows through the cooling medium flow passage inside the turbine housing during acceleration of the engine that requires a large amount of exhaust gas energy, the amount of heat of the exhaust gas flowing into the turbine housing cooled by the cooling medium is reduced. It will be small. As a result, sufficient exhaust gas energy cannot be obtained during engine acceleration, and the transient response during engine acceleration becomes poor.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加速時の過渡レスポンスを向上させることができるエンジンの過給機システムを提供することにある。 This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to provide the supercharger system of the engine which can improve the transient response at the time of acceleration.
−課題の解決原理−
上記目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、大きな排気ガスエネルギが要求されるエンジンの加速時に、タービンハウジング内部の冷却媒体流通路に対し流通する冷却媒体の流量を閉じることで、冷却媒体によるタービンハウジングの温度低下を抑制し、エンジンの加速時に十分な排気ガスエネルギーが得られるようにしている。
-Principle of solving the problem-
The solution principle of the present invention taken to achieve the above object is to close the flow rate of the cooling medium flowing through the cooling medium flow passage inside the turbine housing when accelerating the engine that requires a large amount of exhaust gas energy. Further, the temperature drop of the turbine housing due to the cooling medium is suppressed, and sufficient exhaust gas energy can be obtained when the engine is accelerated.
−解決手段−
具体的に、本発明は、タービンハウジング内に収容されたタービンホイールが排気ガスの流体エネルギを受けて回転し、その回転力をコンプレッサホイールに伝達することにより吸入空気を過給するエンジンの過給機システムを前提とする。そして、上記タービンハウジングの内部に形成された冷却媒体流通路と、上記冷却媒体流通路に対し冷却媒体を流通する流通路に介設され、上記冷却媒体流通路に対する冷却媒体の流量を制御する流量制御弁と、上記流量制御弁の開度を検出する開度検出手段とを備える。更に、上記エンジンの加速状態を検出するエンジン加速状態検出手段と、上記エンジン加速状態検出手段によりエンジンの加速状態が検出されたとき、上記流量制御弁の開度を閉側に制御する制御手段とを備えている。
-Solution-
Specifically, the present invention relates to a supercharging of an engine in which a turbine wheel housed in a turbine housing rotates by receiving fluid energy of exhaust gas and supercharges intake air by transmitting the rotational force to the compressor wheel. The machine system is assumed. A cooling medium flow passage formed in the turbine housing and a flow passage that controls the flow rate of the cooling medium with respect to the cooling medium flow passage. A control valve; and an opening detecting means for detecting the opening of the flow control valve. Furthermore, an engine acceleration state detection means for detecting the acceleration state of the engine, and a control means for controlling the opening degree of the flow control valve to the closed side when the engine acceleration state is detected by the engine acceleration state detection means, It has.
この特定事項により、エンジン加速状態検出手段によりエンジンの加速状態が検出されたとき、制御手段によって、タービンハウジング内部の冷却媒体流通路に対する冷却媒体の流量を制御する流量制御弁の開度が閉側に制御されるので、エンジンの加速時にタービンハウジング内部の冷却媒体流通路に対する冷却媒体の流通が禁止され、冷却媒体によるタービンハウジングの温度低下が抑制される。これにより、エンジンの加速時には十分な排気ガスエネルギーが得られ、過給圧の立ち上がりが早くなり、エンジンの加速時の過渡レスポンスを向上させることが可能となる。 With this specific matter, when the engine acceleration state is detected by the engine acceleration state detection means, the opening degree of the flow rate control valve for controlling the flow rate of the coolant to the coolant flow path inside the turbine housing is closed by the control means. Therefore, the flow of the cooling medium to the cooling medium flow passage inside the turbine housing is prohibited during acceleration of the engine, and the temperature drop of the turbine housing due to the cooling medium is suppressed. As a result, sufficient exhaust gas energy is obtained during engine acceleration, the boost pressure rises quickly, and transient response during engine acceleration can be improved.
特に、エンジンの加速時に上記流量制御弁の開度を閉側から開側に切り換える制御を行う場合の条件を明記するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記エンジン加速状態検出手段に、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、上記エンジンの負荷状態を検出する負荷状態検出手段とを設ける。更に、上記制御手段に、上記吸入空気の過給圧がピーク値に達する際の最小エンジン回転数を記憶しておく。そして、上記負荷状態検出手段により上記エンジンの負荷状態が高負荷状態であることが検出され、かつ上記エンジン回転数検出手段によりエンジン回転数が上記最小エンジン回転数に達したことが検出されたとき、上記制御手段により上記流量制御弁の開度を開側に制御している。 In particular, the following configuration is listed as a condition for performing control for switching the opening degree of the flow control valve from the closed side to the open side when the engine is accelerated. That is, the engine acceleration state detecting means is provided with engine speed detecting means for detecting the engine speed and load state detecting means for detecting the load state of the engine. Further, a minimum engine speed at which the supercharging pressure of the intake air reaches a peak value is stored in the control means. And when the load state detecting means detects that the engine is in a high load state and the engine speed detecting means detects that the engine speed has reached the minimum engine speed. The opening of the flow control valve is controlled to the open side by the control means.
この特定事項により、エンジンの加速時にタービンハウジング内部の冷却媒体流通路に対する冷却媒体の流通を流量制御弁の閉側への制御により禁止していても、高負荷時にエンジンの回転数が最小エンジン回転数に達すれば、それ以上の過給圧の上昇が望めないため、流量制御弁の開度を開側に制御してタービンハウジング内部の冷却媒体流通路に冷却媒体を流通させてタービンハウジングを冷却すればよく、これによって、エンジンの加速時の過渡レスポンスを確保しつつ、タービンハウジングの耐久性を図ることが可能となる。 Even if the flow of the cooling medium to the cooling medium flow path inside the turbine housing is prohibited by the control to the closed side of the flow control valve during acceleration of the engine due to this specific matter, the engine speed is the minimum engine speed at high load. If the number reaches the value, the boost pressure cannot be increased any further. Therefore, the opening of the flow control valve is controlled to open and the cooling medium is circulated through the cooling medium flow passage inside the turbine housing to cool the turbine housing. Thus, it is possible to ensure the durability of the turbine housing while ensuring a transient response during acceleration of the engine.
また、タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結するタービンシャフトのオイルコーキングを防止する対策にも供されるものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記タービンホイールと上記コンプレッサホイールとを連結するタービンシャフトのベアリングハウジングの温度を検出するベアリングハウジング温度検出手段を設ける。そして、上記エンジンの加速状態を終えてから上記エンジン回転数検出手段によりエンジン回転数が上記負荷状態検出手段による低負荷状態に相当する回転数よりも小さくなったことが検出されたとき、上記制御手段によって、上記流量制御弁の開度を閉側に制御しているものの、上記ベアリングハウジング温度検出手段により検出された上記ベアリングハウジング内の温度が上記タービンシャフトのオイルコーキング保証限界温度に達したことが検出されると、上記流量制御弁の開度を開側に制御している。 Moreover, the following structures are mentioned as a thing used also as a countermeasure which prevents the oil coking of the turbine shaft which connects a turbine wheel and a compressor wheel. That is, bearing housing temperature detecting means for detecting the temperature of the bearing housing of the turbine shaft connecting the turbine wheel and the compressor wheel is provided. When the engine speed detecting means detects that the engine speed has become smaller than the speed corresponding to the low load state by the load condition detecting means after the acceleration state of the engine is finished, The opening of the flow control valve is controlled to the closed side by means, but the temperature in the bearing housing detected by the bearing housing temperature detection means has reached the oil coking guarantee limit temperature of the turbine shaft. Is detected, the opening degree of the flow control valve is controlled to the open side.
この特定事項により、エンジンの加速状態を終えてからエンジン回転数が負荷状態検出手段による低負荷状態に相当する回転数よりも小さくなったときに閉側に制御される流量制御弁の開度が、ベアリングハウジング内の温度がタービンシャフトのオイルコーキング保証限界温度に達すれば開側に制御されるので、エンジンの加速状態を終えてから低負荷状態に相当するエンジン回転数よりも小さい回転数、つまり、アイドリング回転時または低負荷走行時などになると、エンジンの加速状態でのタービンハウジングやタービンホイールからの熱伝導により加熱されてタービンシャフトのオイルコーキング保証限界温度に達するベアリングハウジングが、タービンハウジング内部の冷却媒体流通路に対して流通する冷却媒体によって冷却され、タービンシャフトのオイルコーキング保証限界温度から速やかに温度低下する。これにより、エンジンの加速状態を終えてからのアイドリング回転時または低負荷走行時などにおけるタービンシャフトのオイルコーキングを防止することが可能となる。 Due to this specific matter, the opening degree of the flow control valve controlled to the closed side when the engine speed becomes smaller than the speed corresponding to the low load state by the load state detection means after the acceleration state of the engine is finished. If the temperature in the bearing housing reaches the oil coking guarantee limit temperature of the turbine shaft, it is controlled to the open side, so that the engine speed that is lower than the engine speed corresponding to the low load state after the engine is accelerated, that is, When the engine is idling or running at low load, the turbine housing or the bearing housing that reaches the oil coking guarantee limit temperature of the turbine shaft due to heat conduction from the turbine wheel in the accelerated state of the engine Cooled by the cooling medium flowing through the cooling medium flow passage Quickly cools down the oil coking assurance limit temperature of the turbine shaft. This makes it possible to prevent turbine shaft oil coking during idling rotation or low load running after the acceleration state of the engine is finished.
更に、エンジンの冷間始動時の断機性能を向上させる対策にも供されるものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記冷却媒体流通路に対し上記流通路を介して流通する冷却媒体としてエンジン冷却用の冷却水を適用し、上記流通路に、上記冷却媒体流通路をバイパスして上記エンジンからの冷却水を短絡的に循環させるバイパス通路を設けるとともに、上記バイパス通路に、そのバイパス通路を流通する冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段を設ける。そして、上記制御手段によって、上記エンジンの冷間始動時に上記冷却水温検出手段により検出された冷却水の温度が暖機完了温度に達するまでの間、上記流量制御弁の開度を閉側に制御している。 Further, the following configuration is listed as a measure for improving the shut-off performance at the cold start of the engine. That is, cooling water for engine cooling is applied as a cooling medium flowing through the flow path to the cooling medium flow path, and the cooling water from the engine is bypassed in the flow path. A bypass passage that circulates in a short circuit is provided, and a cooling water temperature detecting means that detects the temperature of the cooling water flowing through the bypass passage is provided in the bypass passage. Then, the control means controls the opening of the flow control valve to the closed side until the temperature of the cooling water detected by the cooling water temperature detecting means at the time of cold start of the engine reaches the warm-up completion temperature. is doing.
この特定事項により、エンジンの冷間始動時に、冷却媒体流通路に流通させる冷却水の温度が暖機完了温度に達するまでの間、制御手段によって流量制御弁の開度が閉側に制御されているので、低温始動直後にエンジンにより加温された低温(暖機完了温度に達する前の温度)の冷却水が、熱容量の大きなタービンハウジング内部の冷却媒体流通路に対して流通することにより熱を奪われることが回避されて、バイパス通路を循環することになり、エンジンの冷間始動時の暖機性能を向上させることが可能となる。 With this specific matter, the opening degree of the flow control valve is controlled to the closed side by the control means until the temperature of the cooling water flowing through the cooling medium flow passage reaches the warm-up completion temperature when the engine is cold started. Therefore, the low-temperature (temperature before reaching the warm-up completion temperature) cooling water heated by the engine immediately after the low-temperature start flows into the cooling medium flow passage inside the turbine housing having a large heat capacity, thereby generating heat. The deprivation is avoided and the bypass passage is circulated, so that it is possible to improve the warm-up performance when the engine is cold started.
以上、要するに、エンジンの加速時にタービンハウジング内部の冷却媒体流通路に対する冷却媒体の流量を制御する流量制御弁の開度を閉側に制御することで、冷却媒体によるタービンハウジングの温度低下を抑制し、エンジンの加速時に十分な排気ガスエネルギーが得られて過給圧の立ち上がりが早くなり、エンジンの加速時の過渡レスポンスを向上させることができる。 In short, by controlling the opening of the flow rate control valve that controls the flow rate of the coolant to the coolant flow path inside the turbine housing during engine acceleration to the closed side, the temperature drop of the turbine housing due to the coolant is suppressed. Sufficient exhaust gas energy can be obtained at the time of engine acceleration, and the boost pressure rises quickly, and the transient response at the time of engine acceleration can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では自動車用エンジンに搭載されたシングルターボ式のターボチャージャに本発明を適用した場合について説明する。これに限らず、ツインターボ式のターボチャージャ、シーケンシャルターボ式のターボチャージャ、スーパーチャージャを併設したハイブリッド式過給システムにも本発明は適用可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a single turbo turbocharger mounted on an automobile engine will be described. The present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a hybrid turbocharging system provided with a twin turbo turbocharger, a sequential turbo turbocharger, and a supercharger.
まず、本発明を適用するディーゼルエンジンについて説明する。 First, a diesel engine to which the present invention is applied will be described.
−エンジン−
本発明を適用するエンジンの概略構成を図1を参照して説明する。なお、図1にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。
-Engine-
A schematic configuration of an engine to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows only the configuration of one cylinder of the engine.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すエンジン1は、例えば直列4気筒ガソリンエンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック11内には上下方向に往復動するピストン12が設けられている。ピストン12はコネクティングロッド21を介してクランクシャフト22に連結されており、ピストン12の往復運動がコネクティングロッド21によってクランクシャフト22の回転へと変換される。
An engine 1 shown in FIG. 1 is, for example, an in-line four-cylinder gasoline engine, and a
クランクシャフト22にはシグナルロータ23が取り付けられている。シグナルロータ23の外周面には複数の突起(歯)231,231,…が等角度ごとに設けられている。シグナルロータ23の側方近傍には、エンジン回転数検出手段としてのエンジン回転数センサ(クランクポジションセンサ)24が配置されている。エンジン回転数センサ24は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト22が回転する際にシグナルロータ23の突起231に対応するパルス状の信号(出力パルス)を発生する。
A
エンジン1のシリンダブロック11の上端にはシリンダヘッド13が設けられており、このシリンダヘッド13とピストン12との間に燃焼室14が形成されている。この燃焼室14は、吸気枝管251を介してサージタンク252に接続されている。サージタンク252は、吸気管25を介してエアフローメータ253に接続され、エアフローメータ253はエアクリーナ254に接続されている。吸気管25内部には、DCモータ等のモータ261によって駆動されるスロットルバルブ26が設けられ、このスロットルバルブ26の開度(スロットル開度)が負荷状態検出手段としてのスロットル開度センサ27によって検出されている。この場合、エンジン回転数センサ24およびスロットル開度センサ27によって、エンジン1の加速状態を検出するエンジン加速状態検出手段20(図2に表れる)が構成されている。
A
そして、吸気枝管251には、その吸気枝管251内(吸気ポート)に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁としてのインジェクタ28が取り付けられている。このインジェクタ28は、制御手段としてのエンジン制御回路(以下「エンジンECU」と表記する)4の出力信号に基づいて制御されている。
The
また、エンジン1のシリンダヘッド13には、燃焼室14毎に点火プラグ30が取り付けられ、各点火プラグ30の火花放電によって燃焼室14内の混合気に着火される。そして、エンジン1の吸気バルブ31と排気バルブ32には、それぞれ開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構33,34が設けられている。また、エンジン1のシリンダブロック11には、冷却媒体としての冷却水が循環するウォータジャケット35が設けられている。
An ignition plug 30 is attached to the
一方、エンジン1の燃焼室14は、排気マニホールド291を介して排気管29に連結されている。この排気管29には、排出ガスを浄化する触媒292が設けられている。この触媒292としては、排出ガス中のCO、HC、NOx等を浄化する三元触媒が用いられている。
On the other hand, the
エンジンECU4は、図2に示すように、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス41を介して相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備している。エアフローメータ253は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ253の出力電圧はAD変換器47を介して入力ポート45に入力されている。スロットル開度センサ27はスロットルバルブ26の開度(スロットル開度)に比例した出力電圧を発生し、このスロットル開度センサ27の出力電圧はAD変換器47を介して入力ポート45に入力されている。また、エンジン回転数センサ24は入力ポート45に接続され、このエンジン回転数センサ24からの出力信号(パルス信号)に基づいてクランク角やエンジン回転速度が算定される。一方、出力ポート46は、それぞれ対応する駆動回路48を介してモータ261、インジェクタ28、点火プラグ30、吸気側および排気側の可変バルブタイミング機構33,34に接続されている。この場合、エンジンECU4は、ROM42に記憶された各種の制御ルーチンを実行することで、エンジン1の運転状態に応じてインジェクタ28の燃料噴射量や燃料噴射時期、点火プラグ30の点火時期等を制御すると共に、吸気側及び排気側の可変バルブタイミング機構33,34を制御して、吸気バルブ31と排気バルブ32の実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように制御する。
As shown in FIG. 2, the engine ECU 4 is composed of a digital computer, and is connected to each other via a
−ターボチャージャの構成説明−
ターボチャージャ5は、エンジン1の排気マニホールド291に設けられたタービンハウジング51内に収容され且つこのタービンハウジング51内に送り込まれる排気ガスによって回転するタービンホイール52と、エンジン1の吸気管25に設けられたコンプレッサハウジング53内に収容され且つ上記タービンホイール52の回転力を受けて空気(吸入空気)を強制的に燃焼室14へ送り込むコンプレッサホイール54とを備えている。
-Configuration explanation of turbocharger-
The
これらタービンホイール52とコンプレッサホイール54とは、金属製(例えば鋳鉄)のタービンシャフト55によって一体回転可能に連結されている。つまり、タービンホイール52、コンプレッサホイール54、タービンシャフト55が同一軸心上に配置され、一体的に組み付けられてターボロータ50が構成されており、タービンホイール52の回転に伴ってタービンシャフト55およびコンプレッサホイール54がこの軸心回りに回転する構成となっている。
The
上記タービンホイール52は、外周面に多数のタービンブレード521,521,…を備えている。また、このタービンホイール52は高温(例えば600〜800℃)の排気ガスに晒されるため耐熱性を有する鋼(炭素鋼)製となっている。また、タービンハウジング51には、タービンホイール52を取り囲むように、渦巻き状をなすスクロール室511が形成されている。このスクロール室511は、ターボロータ50の接線方向に開口する排気ガス取入れ口512と、ターボロータ50の軸線方向に開口する排気ガス排出口513とを有している。排気ガス取入れ口512はエンジン1の排気マニホールド291に接続され、排気ガス排出口513は触媒292へと排気ガスを導く排気管29に接続される。
The
一方、上記コンプレッサホイール54は、外周面に多数のコンプレッサブレード541,541,…を備えている。また、このコンプレッサホイール54はターボラグを抑えるために軽量なアルミニウム合金や合成樹脂により形成されている。コンプレッサハウジング53には、コンプレッサホイール54を取り囲むように、渦巻き状をなすディフューザ531が形成されている。このディフューザ531は、ターボロータ50の軸線方向に開口する吸入空気取入れ口532と、ターボロータ50の接線方向に開口する吸入空気吐出口533とを有している。吸入空気取入れ口532はエアクリーナ254に接続され、吸入空気吐出口533はエンジンの吸気管25に接続される。また、吸気管25の途中には、ターボチャージャ5により過給された吸入空気を冷却するためのインタクーラ255が設けられている。
On the other hand, the compressor wheel 54 includes a large number of
尚、上記タービンホイール52の形状は特に限定されるものではなく、衝撃型、反射型、斜流式等が採用可能である。同様に、コンプレッサホイール54の形状も特に限定されるものではなく、ラジアル型、バックワード型、バックワードレイク型等が採用可能である。本実施形態のターボロータ50は、タービンホイール52、コンプレッサホイール54、タービンシャフト55をそれぞれ別体として形成して、これらを一体的に組み付けるものとしたが、これらを一体形成したものであってもよい。
The shape of the
また、上記タービンシャフト55は、ベアリングハウジング56内に形成された軸受部材561に挿通されている。この軸受部材561はその内部に円筒形状の空間が形成されており、その内周面の軸線方向両端側つまりタービンシャフト55の長手方向の両端部(タービンホイール52に近接する箇所とコンプレッサホイール54に近接する箇所の2箇所)には、それぞれ軸受メタル562,563が遊嵌されている。また、この軸受メタル562,563の内周面は、タービンシャフト55に遊嵌されている。すなわち、各軸受メタル562,563は、タービンシャフト55と軸受部材561との間の摺動部に配設されている。更に、この各軸受メタル562,563には、ベアリングハウジング56内に形成された潤滑油供給路57から潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油の供給によって、軸受部材561の内周面と各軸受メタル562,563の外周面との間に油膜が形成される。一方、各軸受メタル562,563には、その外周面から内周面に亘って貫通する油供給孔571,571が形成されている。従って、各軸受メタル562,563の外周面に供給された潤滑油は、油供給孔571,571を介して軸受メタル562,563の内周面にも供給され、各軸受メタル562,563の内周面とタービンシャフト55の外周面との間にも油膜が形成される。このように、本実施形態におけるタービンシャフト55の軸受方式は、所謂フローティングベアリング方式とされており、軸受メタル562,563はタービンシャフト55と軸受部材561との間で自由に回転することができるようになっている。尚、軸受メタル562,563は、スナップリング564,564によって、軸心方向への移動が規制されている。
The turbine shaft 55 is inserted through a bearing member 561 formed in the bearing
尚、ベアリングハウジング56はタービンシャフト55と同一材料(例えば鋳鉄)で構成されている。これにより、熱によるベアリングハウジング56の膨張量とタービンシャフト55の膨張量とを略等しくし、良好な軸受け状態が継続的に維持されるようになっている。また、コンプレッサホイール54とコンプレッサハウジング53との構成材料も同一材料であることが好ましい。
The bearing
また、タービンハウジング51の内部には、そのスクロール室511を半径方向外方側から略全周囲に亘って覆うように形成された断面略C字状の冷却媒体流通路としてのハウジング内冷却水通路58が設けられている。このハウジング内冷却水通路58は、その上流側端581が流通路としての導入配管59を介してウォータポンプ60の吐出側に接続されている一方、下流側端582が流通路としての導出配管61を介してウォータポンプ60の吸入側に接続されている。また、導入配管59の上流端および導出配管61の下流端は、それぞれエンジン1のウォータジャケット35に接続されている。このため、ウォータポンプ60の駆動に伴い、エンジン1のウォータジャケット35から導入配管59を経てハウジング内冷却水通路58に冷却水が導入され、この冷却水によってタービンハウジング51が冷却され、その後、この冷却水は導出配管61を経てウォータポンプ60に戻されてからエンジン1のウォータジャケット35に吐出されるようになっている。この冷却水は必要に応じてラジエータによって冷却される。
Further, in the
そして、導入配管59と導出配管61との間には、ハウジング内冷却水通路58をバイパスしてエンジン1のウォータジャケット35からの冷却水を短絡的に循環させるバイパス通路62が設けられている。このバイパス通路62には、ヒータコア63が設けられているとともに、そのヒータコア63の直上流位置においてバイパス通路62を流通する冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段としての冷却水温センサ64が設けられている。また、導入配管59のバイパス通路62との接続部よりも下流側には、ハウジング内冷却水通路58に対する冷却水の流量を弁体の開度により制御する電動式流量制御弁(流量制御弁)65が設けられている。この電動式流量制御弁65の近傍には、その電動式流量制御弁65の弁体の開度を検出する開度検出手段としての弁体開度センサ66が設けられている。
A
また、タービンハウジング51のタービンホイール52近接位置には、タービンハウジング51を介してタービンシャフト55とタービンホイール52側の軸受メタル562との間に伝達されるベアリングハウジング56の近似温度を検出するためのベアリングハウジング温度センサ(ベアリングハウジング温度検出手段)67が設けられている。また、排気マニホールド291の下流端には、タービンハウジング51のスクロール室511に流入する排気ガスの熱量つまり排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ68が設けられている。更に、インタクーラ255よりも上流側の吸気管25には、ターボチャージャ5により過給された吸入空気の過給圧を検出する過給圧センサ69が設けられている。そして、冷却水温センサ64は冷却水温に比例した出力電圧を発生し、この冷却水温センサ64の出力電圧はAD変換器47を介して入力ポート45に入力されている。また、弁体開度センサ66は弁体の開度に比例した出力電圧を発生し、この弁体開度センサ66の出力電圧はAD変換器47を介して入力ポート45に入力されている。ベアリングハウジング温度センサ67はベアリングハウジング56の近似温度に比例した出力電圧を発生し、このベアリングハウジング温度センサ67の出力電圧はAD変換器47を介して入力ポート45に入力されている。排気ガス温度センサ68はタービンハウジング51のスクロール室511に流入する排気ガスの温度に比例した出力電圧を発生し、この排気ガス温度センサ68の出力電圧はAD変換器47を介して入力ポート45に入力されている。更に、過給圧センサ69は過給圧に比例した出力電圧を発生し、この過給圧センサ69の出力電圧はAD変換器47を介して入力ポート45に入力されている。この場合、エンジンECU4のROM42には、吸気管25内での吸入空気の過給圧がピーク値P1(図3に表れる)に達した際の最小エンジン回転数Ne1(図3に表れる)が記憶されている。
Further, an approximate temperature of the bearing
そして、本実施形態の特徴は、駆動回路48を介して出力ポート46に接続された電動式流量制御弁65をエンジン1の運転状態に応じてエンジンECU4のROM42に記憶された各種の制御ルーチンにより制御することにある。以下、具体的に説明する。
The feature of this embodiment is that the electric
エンジンECU4は、エンジン回転数センサ24およびスロットル開度センサ27からなるエンジン加速状態検出手段20によってエンジン1の加速状態が検出、つまり、スロットル開度が所定開度以上(例えば80%以上)であり、かつ、図3に示すように、吸気管25内での吸入空気の過給圧がピーク値P1に達する際の最小エンジン回転数Ne1までエンジン回転数が達していないとき、電動式流量制御弁65の弁体の開度が全閉となるように制御している。そして、エンジン回転数が上記最小エンジン回転数Ne1に達したとき、電動式流量制御弁65の弁体の開度が全開側に向かって徐々に開放されるように制御している。このとき、図3に一点鎖線で示すように、電動式流量制御弁65の弁体の開度がエンジン1の加速状態とは無関係に全開している場合には、ハウジング内冷却水通路58にエンジン冷却水が導入されているため、この冷却水により冷却されたタービンハウジング51のスクロール室511に流入する排気ガスの温度が、吸気管25内での吸入空気の過給圧がピーク値P1に達した時点でも、図3に実線で示す電動式流量制御弁65の弁体の開度を全閉にしている本願発明のものに比して、未だ低く、本願発明のものでは、タービンハウジング51に流入する排気ガスの熱量が十分に大きいことが判る。これにより、本願発明のもの(図3に実線で示すもの)では、電動式流量制御弁65の弁体の開度がエンジン1の加速状態とは無関係に全開しているもの(図3に一点鎖線で示すもの)に比して、ターボチャージャ5により過給された吸入空気の過給圧がピーク値P1に達する時間が早くなって、このピーク値P1に達する際の最小エンジン回転数Ne1までのエンジン回転数の立ち上がりも早くなり、エンジン1の加速時に十分な排気ガスエネルギーが得られていることが判る。
The engine ECU 4 detects the acceleration state of the engine 1 by the engine acceleration state detection means 20 including the
また、エンジンECU4は、図4に示すように、エンジン1の加速状態を終えてからエンジン回転数がスロットル開度センサ27による低負荷状態に相当する回転数Ne2(例えば1200rpm)よりも小さくなったことが検出された状況下、例えばアイドリング回転時または低負荷走行時などの状況下では、電動式流量制御弁65の弁体の開度が閉塞されるように制御しているものの、ベアリングハウジング温度センサ67によるベアリングハウジング56の近似温度が、タービンシャフト55のオイルコーキング保証限界温度Tc(例えば200°C)、具体的にはタービンシャフト55とタービンホイール52側の軸受メタル562との間でのオイルコーキング保証限界温度Tcに達したことが検出されると、電動式流量制御弁65の弁体の開度が開放されるように制御している。このとき、エンジン回転数が上記回転数Ne2(例えば1200rpm)よりも小さい状況下において、ベアリングハウジング温度センサ67によりベアリングハウジング56の温度がオイルコーキング保証限界温度Tcを下回ったことが検出されると、電動式流量制御弁65の弁体の開度が閉側に制御される。この場合、タービンシャフト55とタービンホイール52側の軸受メタル562との間でのオイルコーキング保証限界温度Tcは、ベアリングハウジング56の近似温度としてエンジンECU4のROM42に予め記憶されている。
Further, as shown in FIG. 4, the engine ECU 4 has made the engine speed smaller than the speed Ne2 (for example, 1200 rpm) corresponding to the low load state by the
更に、エンジンECU4は、図5に示すように、エンジン1の冷間始動時に冷却水温センサ64により検出されたバイパス通路62の冷却水の温度が暖機完了温度Td(例えば70°C)に達するまでの間、電動式流量制御弁65の弁体の開度が全閉となるように制御している。そして、エンジン1の冷間始動時に冷却水温センサ64により検出されたバイパス通路62の冷却水の温度が暖機完了温度Td(例えば70°C)に達したときに、電動式流量制御弁65の弁体の開度が全開側に向かって徐々に開放されるように制御している。
Further, as shown in FIG. 5, the engine ECU 4 causes the temperature of the cooling water in the
したがって、上記実施形態では、エンジン加速状態検出手段20によりエンジン1の加速状態が検出、つまり、スロットル開度が所定開度以上(例えば80%以上)であり、かつ、吸気管25内での吸入空気の過給圧がピーク値P1に達する際の最小エンジン回転数Ne1までエンジン回転数が達していないとき、エンジンECU4によって、電動式流量制御弁65の弁体の開度が全閉となるように制御されている。これにより、エンジン1の加速時にタービンハウジング51内部のハウジング内冷却水通路58に対する冷却水の流通が禁止され、この冷却水によるタービンハウジング51の温度低下が抑制される。この結果、エンジン1の加速時には十分な排気ガスエネルギーが得られ、過給圧の立ち上がりが早くなり、エンジン1の加速時の過渡レスポンスを向上させることができる。
Therefore, in the above embodiment, the acceleration state of the engine 1 is detected by the engine acceleration state detection means 20, that is, the throttle opening is equal to or greater than a predetermined opening (for example, 80% or more), and the intake in the
一方、エンジン回転数が上記最小エンジン回転数Ne1に達したとき、エンジンECU4によって、電動式流量制御弁65の弁体の開度が全開側に向かって徐々に開放するように制御されているので、エンジン1の加速時にタービンハウジング51内部のハウジング内冷却水通路58に対する冷却水の流通を電動式流量制御弁65の弁体の全閉への制御により禁止していても、スロットル開度が所定開度以上(例えば80%以上)であるときにエンジン回転数が最小エンジン回転数Ne1に達すれば、それ以上の過給圧の上昇が望めないため、電動式流量制御弁65の弁体の開度を開側に制御してタービンハウジング51内部のハウジング内冷却水通路58に冷却水を流通させてタービンハウジング51を冷却すればよく、これによって、エンジン1の加速時の過渡レスポンスを確保しつつ、タービンハウジング51の耐久性を図ることができる。
On the other hand, when the engine speed reaches the minimum engine speed Ne1, the opening degree of the valve body of the electric
また、エンジン1の加速状態を終えてからエンジン回転数がスロットル開度センサ27による低負荷状態に相当する回転数Ne2(例えば1200rpm)よりも小さくなったことが検出された状況下、例えばアイドリング回転時または低負荷走行時などの状況下において、電動式流量制御弁65の弁体の開度はエンジンECU4によって閉側に制御されるものの、ベアリングハウジング温度センサ67によるベアリングハウジング56の近似温度が、タービンシャフト55のオイルコーキング保証限界温度Tc(例えば200°C)、具体的にはタービンシャフト55とタービンホイール52側の軸受メタル562との間でのオイルコーキング保証限界温度Tcに達したことが検出されると、電動式流量制御弁65の弁体の開度が開放されるように制御している。これにより、低負荷状態に相当する回転数Ne2以下のエンジン回転数であるとき、つまりアイドリング回転時または低負荷走行時などに、エンジン1の加速状態でのタービンハウジング51やタービンホイール52からの熱伝導により加熱されてタービンシャフト55のオイルコーキング保証限界温度Tcに達するベアリングハウジング56が、タービンハウジング51内部のハウジング内冷却水通路58に対して流通する冷却水によって冷却され、タービンシャフト55のオイルコーキング保証限界温度Tcから速やかに温度低下する。この結果、エンジン1の加速状態を終えてからのアイドリング回転時または低負荷走行時などにおけるタービンシャフト55とタービンホイール52側の軸受メタル562との間でのオイルコーキングを防止することができる。
Further, under the situation where it is detected that the engine rotation speed has become smaller than the rotation speed Ne2 (for example, 1200 rpm) corresponding to the low load state by the
一方、エンジン回転数が上記回転数Ne2(例えば1200rpm)よりも小さいアイドリング回転時または低負荷走行時などの状況下において、ベアリングハウジング温度センサ67によりベアリングハウジング56の近似温度が、タービンシャフト55とタービンホイール52側の軸受メタル562との間でのオイルコーキング保証限界温度Tcを下回ったことが検出されたとき、電動式流量制御弁65の弁体の開度が閉側に制御されるので、ベアリングハウジング56の近似温度がオイルコーキング保証限界温度Tcを下回れば、タービンハウジング51内部のハウジング内冷却水通路58への冷却水の流通が遮断されてタービンハウジング51の冷却が禁止され、ベアリングハウジング56の温度が加速に備えた最適な温度に保たれることになる。これにより、アイドリング回転時または低負荷走行時などの状況下からのエンジン1の加速時の過渡レスポンスを保証しつつ、タービンシャフト55とタービンホイール52側の軸受メタル562との間でのオイルコーキングを防止することができる。
On the other hand, under conditions such as idling rotation or low-load running where the engine speed is smaller than the above-mentioned speed Ne2 (for example, 1200 rpm), the approximate temperature of the bearing
更に、エンジン1の冷間始動時に冷却水温センサ64により検出されたバイパス通路62の冷却水の温度が暖機完了温度Td(例えば70°C)に達するまでの間、エンジンECU4によって、電動式流量制御弁65の弁体の開度が全閉となるように制御されているので、低温始動直後にエンジン1により加温された低温(暖機完了温度に達する前の温度)の冷却水が、熱容量の大きなタービンハウジング51内部のハウジング内冷却水通路58に対して流通することにより熱を奪われることが回避されて、バイパス通路62を循環することになり、エンジン1の冷間始動時の暖機性能を向上させることができる上、バイパス通路62のヒータコア63の昇温性能を図ることができる。
Further, until the temperature of the cooling water in the
一方、エンジン1の冷間始動時に冷却水温センサ64により検出されたバイパス通路62の冷却水の温度が暖機完了温度Td(例えば70°C)に達したときに、エンジンECU4によって、電動式流量制御弁65の弁体の開度が全開側に向かって徐々に開放されるように制御されるので、暖機完了温度Tdまで加温された冷却水がタービンハウジング51内部のハウジング内冷却水通路58へ流通し、エンジン1の加速に備えてタービンハウジング51を冷却水によって加温しておくことができる。
On the other hand, when the temperature of the cooling water in the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、自動車用ディーゼルエンジンに搭載されたターボチャージャ5に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、ガソリンエンジン等にも適用可能である。また、本発明が適用可能なエンジンは、自動車用のエンジンに限るものでもない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The other various modifications are included. For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the
また、上記実施形態では、エンジン回転数センサ24およびスロットル開度センサ27によってエンジン加速状態検出手段20を構成したが、負荷状態検出手段としてのスロットル開度センサに代えてアクセル開度検出手段を用い、このアクセル開度検出手段とエンジン回転数センサとによりエンジン加速状態検出手段が構成されていてもよい。また、スロットル開度センサ、アクセル開度検出手段およびエンジン回転数センサによりエンジン加速状態検出手段が構成されていてもよい。
In the above embodiment, the engine speed detection means 20 is configured by the
また、上記実施形態では、エンジン1の加速状態を終えてからのアイドリング回転時または低負荷走行時などの状況下でのベアリングハウジング56の近似温度に応じて電動式流量制御弁65の弁体の開度を開側または閉側に制御したが、エンジンの加速状態を終えてからのエンジン停止時といった状況下でのベアリングハウジングの近似温度に応じて電動式流量制御弁の弁体の開度が開側または閉側に制御されるようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the valve body of the electric
更に、上記実施形態では、タービンハウジング51を冷却するための冷却媒体としてエンジン1の冷却水を用いたが、エンジン冷却水に限定されるものではなく、エンジンオイルや燃料等を冷却媒体として利用することも可能である。
Further, in the above embodiment, the cooling water of the engine 1 is used as a cooling medium for cooling the
1 エンジン
20 エンジン加速状態検出手段
24 エンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)
27 スロットル開度センサ(負荷状態検出手段)
4 エンジンECU(制御手段)
5 ターボチャージャ(過給機)
51 タービンハウジング
52 タービンホイール
54 コンプレッサホイール
55 タービンシャフト
58 ハウジング内冷却水通路(冷却媒体流通路)
59 導入配管(流通路)
61 導出配管(流通路)
62 バイパス通路
64 冷却水温センサ(冷却水温検出手段)
65 電動式流量制御弁(流量制御弁)
66 弁体開度センサ(開度検出手段)
67 ベアリングハウジング温度センサ(ベアリングハウジング温度検出手段)
Ne1 過給圧がピーク値に達する際の最小エンジン回転数
Ne2 低負荷状態に相当するエンジン回転数
P1 過給圧のピーク値
Tc オイルコーキング保証限界温度
Td 暖機完了温度
1 Engine 20 Engine acceleration state detecting means 24 Engine speed sensor (engine speed detecting means)
27 Throttle opening sensor (load state detection means)
4 Engine ECU (control means)
5 Turbocharger (supercharger)
51
59 Introduction piping (flow passage)
61 Lead piping (flow passage)
62
65 Electric flow control valve (Flow control valve)
66 Valve body opening sensor (opening detection means)
67 Bearing housing temperature sensor (bearing housing temperature detection means)
Ne1 Minimum engine speed Ne2 when the boost pressure reaches the peak value Ne2 Engine speed P1 corresponding to the low load state Peak value Tc of boost pressure Tc Oil coking guarantee limit temperature Td Warm-up completion temperature
Claims (4)
上記タービンハウジングの内部に形成された冷却媒体流通路と、
上記冷却媒体流通路に対し冷却媒体を流通する流通路に介設され、上記冷却媒体流通路に対する冷却媒体の流量を制御する流量制御弁と、
上記流量制御弁の開度を検出する開度検出手段と、
上記エンジンの加速状態を検出するエンジン加速状態検出手段と、
上記エンジン加速状態検出手段によりエンジンの加速状態が検出されたとき、上記流量制御弁の開度を閉側に制御する制御手段と
を備えていることを特徴とするエンジンの過給機システム。 In a turbocharger system of an engine in which a turbine wheel accommodated in a turbine housing rotates by receiving fluid energy of exhaust gas and supercharges intake air by transmitting the rotational force to a compressor wheel.
A cooling medium flow passage formed in the turbine housing;
A flow rate control valve that is interposed in a flow path that circulates the cooling medium with respect to the cooling medium flow path, and that controls a flow rate of the cooling medium with respect to the cooling medium flow path;
An opening degree detecting means for detecting the opening degree of the flow control valve;
Engine acceleration state detection means for detecting the acceleration state of the engine;
A supercharger system for an engine comprising: control means for controlling the opening of the flow control valve to a closed side when the engine acceleration state is detected by the engine acceleration state detection means.
上記エンジン加速状態検出手段は、
上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
上記エンジンの負荷状態を検出する負荷状態検出手段と
を備えており、
上記制御手段は、
上記吸入空気の過給圧がピーク値に達する際の最小エンジン回転数を記憶しており、
上記負荷状態検出手段により上記エンジンの負荷状態が高負荷状態であることが検出され、かつ上記エンジン回転数検出手段によりエンジン回転数が上記最小エンジン回転数に達したことが検出されたとき、上記流量制御弁の開度を開側に制御していることを特徴とするエンジンの過給機システム。 The engine supercharger system according to claim 1,
The engine acceleration state detection means includes
Engine speed detecting means for detecting the engine speed;
Load state detection means for detecting the load state of the engine,
The control means includes
The minimum engine speed when the supercharging pressure of the intake air reaches the peak value is stored,
When the load state detecting means detects that the engine is in a high load state and the engine speed detecting means detects that the engine speed has reached the minimum engine speed, An engine supercharger system, wherein the opening degree of the flow control valve is controlled to the open side.
上記タービンホイールと上記コンプレッサホイールとを連結するタービンシャフトのベアリングハウジングの温度を検出するベアリングハウジング温度検出手段を備え、
上記制御手段は、上記エンジンの加速状態を終えてから上記エンジン回転数検出手段によりエンジン回転数が上記負荷状態検出手段による低負荷状態に相当する回転数よりも小さくなったことが検出されたとき、上記流量制御弁の開度を閉側に制御しているものの、上記ベアリングハウジング温度検出手段により検出された上記ベアリングハウジング内の温度が上記タービンシャフトのオイルコーキング保証限界温度に達したことが検出されると、上記流量制御弁の開度を開側に制御していることを特徴とするエンジンの過給機システム。 The engine supercharger system according to claim 2,
A bearing housing temperature detecting means for detecting a temperature of a bearing housing of a turbine shaft connecting the turbine wheel and the compressor wheel;
When the control means detects that the engine speed has become smaller than the speed corresponding to the low load state by the load condition detection means by the engine speed detection means after finishing the acceleration state of the engine. Although the opening degree of the flow control valve is controlled to the closed side, it is detected that the temperature in the bearing housing detected by the bearing housing temperature detecting means has reached the oil coking guarantee limit temperature of the turbine shaft. Then, the engine supercharger system is characterized in that the opening degree of the flow control valve is controlled to the open side.
上記冷却媒体流通路に対し上記流通路を介して流通する冷却媒体としては、エンジン冷却用の冷却水が適用され、
上記流通路には、上記冷却媒体流通路をバイパスして上記エンジンからの冷却水を短絡的に循環させるバイパス通路が設けられているとともに、上記バイパス通路には、そのバイパス通路を流通する冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段が設けられており、
上記制御手段は、上記エンジンの冷間始動時に上記冷却水温検出手段により検出された冷却水の温度が暖機完了温度に達するまでの間、上記流量制御弁の開度を閉側に制御していることを特徴とするエンジンの過給機システム。 In the supercharger system of the engine according to any one of claims 1 to 3,
As a cooling medium flowing through the cooling medium flow path through the flow path, cooling water for engine cooling is applied,
The flow passage is provided with a bypass passage that bypasses the cooling medium flow passage and circulates the cooling water from the engine in a short-circuit manner, and the bypass passage has a cooling water flowing through the bypass passage. Cooling water temperature detection means for detecting the temperature of the
The control means controls the opening degree of the flow control valve to the closed side until the temperature of the cooling water detected by the cooling water temperature detecting means at the time of cold start of the engine reaches the warm-up completion temperature. An engine supercharger system characterized by having
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2479802A (en) * | 2010-01-27 | 2011-10-26 | Gm Global Tech Operations Inc | Engine fluid cooling system with turbocharger cooling |
US20110296834A1 (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-08 | Ford Global Technologies, Llc | Separately cooled turbocharger for maintaining a no-flow strategy of an engine block coolant jacket |
WO2012125385A2 (en) * | 2011-03-14 | 2012-09-20 | Borgwarner Inc. | Turbine housing of an exhaust turbocharger |
CN103758631A (en) * | 2013-12-28 | 2014-04-30 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | Water cooled explosion-proof variable supercharging device |
EP2889455A1 (en) | 2013-12-25 | 2015-07-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Water cooled turbocharger with heat insulation |
US20150292354A1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-10-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbine housing and turbocharger |
EP2966263A1 (en) | 2014-07-07 | 2016-01-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbocharger |
US9341106B2 (en) | 2013-06-17 | 2016-05-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus for engine system and control method therefor |
US9488068B2 (en) | 2013-11-27 | 2016-11-08 | Hyundai Motor Company | Apparatus for circulating coolant in turbocharger |
JP2017044193A (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 大豊工業株式会社 | Bearing housing and turbocharger |
US9938882B2 (en) | 2015-07-14 | 2018-04-10 | Hyundai Motor Company | Coolant circulation system for turbocharger |
CN111868365A (en) * | 2018-03-05 | 2020-10-30 | 五十铃自动车株式会社 | Turbocharger, turbocharging system and turbocharging method of turbocharging system |
DE102021125985A1 (en) | 2021-01-07 | 2022-07-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling device for turbocharged internal combustion engines |
-
2008
- 2008-08-22 JP JP2008214071A patent/JP2010048187A/en not_active Withdrawn
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2479802A (en) * | 2010-01-27 | 2011-10-26 | Gm Global Tech Operations Inc | Engine fluid cooling system with turbocharger cooling |
US20110296834A1 (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-08 | Ford Global Technologies, Llc | Separately cooled turbocharger for maintaining a no-flow strategy of an engine block coolant jacket |
US8833073B2 (en) * | 2010-06-07 | 2014-09-16 | Ford Global Technologies, Llc | Separately cooled turbocharger for maintaining a no-flow strategy of an engine block coolant jacket |
WO2012125385A2 (en) * | 2011-03-14 | 2012-09-20 | Borgwarner Inc. | Turbine housing of an exhaust turbocharger |
WO2012125385A3 (en) * | 2011-03-14 | 2012-12-06 | Borgwarner Inc. | Turbine housing of an exhaust turbocharger |
US9518479B2 (en) | 2011-03-14 | 2016-12-13 | Borgwarner Inc. | Turbine housing of an exhaust turbocharger |
US9341106B2 (en) | 2013-06-17 | 2016-05-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus for engine system and control method therefor |
US9488068B2 (en) | 2013-11-27 | 2016-11-08 | Hyundai Motor Company | Apparatus for circulating coolant in turbocharger |
EP2889455A1 (en) | 2013-12-25 | 2015-07-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Water cooled turbocharger with heat insulation |
JP2015124615A (en) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | Turbocharger |
US9784124B2 (en) | 2013-12-25 | 2017-10-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbocharger |
CN103758631A (en) * | 2013-12-28 | 2014-04-30 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | Water cooled explosion-proof variable supercharging device |
US20150292354A1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-10-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbine housing and turbocharger |
US9677418B2 (en) * | 2014-04-15 | 2017-06-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbine housing and turbocharger |
EP2966263A1 (en) | 2014-07-07 | 2016-01-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbocharger |
JP2016017425A (en) * | 2014-07-07 | 2016-02-01 | トヨタ自動車株式会社 | Turbocharger |
US9617910B2 (en) | 2014-07-07 | 2017-04-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbocharger |
CN105275512A (en) * | 2014-07-07 | 2016-01-27 | 丰田自动车株式会社 | Turbocharger |
US9938882B2 (en) | 2015-07-14 | 2018-04-10 | Hyundai Motor Company | Coolant circulation system for turbocharger |
JP2017044193A (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 大豊工業株式会社 | Bearing housing and turbocharger |
CN111868365A (en) * | 2018-03-05 | 2020-10-30 | 五十铃自动车株式会社 | Turbocharger, turbocharging system and turbocharging method of turbocharging system |
CN111868365B (en) * | 2018-03-05 | 2022-05-24 | 五十铃自动车株式会社 | Turbocharger, turbocharging system and turbocharging method of turbocharging system |
DE102021125985A1 (en) | 2021-01-07 | 2022-07-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling device for turbocharged internal combustion engines |
US11480092B2 (en) | 2021-01-07 | 2022-10-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus for turbocharged engine |
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