內燃發動機的增壓控制裝置製造方法
2023-04-26 23:59:16
內燃發動機的增壓控制裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種內燃發動機的增壓控制裝置。所述增壓控制裝置以簡單的結構提高了能量效率。在內燃發動機（10）的進氣通路（12）中布置有用於增壓器（15）的壓縮機（15a），並且在排氣通路（11）中布置有渦輪機（15b）。設置有旁通通路（1）以便將排氣通路（11）的在渦輪機（15b）上遊的部分（11a）連接到排氣通路（11）的在渦輪機（15b）下遊的部分（11b），並且在旁通通路（1）中設置有根據壓縮機（15a）的增壓壓力而打開和關閉旁通通路（1）的廢氣閥（2）。蓄積排氣壓力的蓄壓器（6）在廢氣閥（2）的下遊與旁通通路（1）連接。蓄壓器（6）通過再循環通路（8）連接到渦輪機（15b）的上遊側（11c）。在再循環通路（8）中設置有根據輸出要求而打開和關閉再循環通路（8）的再循環閥（9）。
【專利說明】內燃發動機的增壓控制裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種控制安裝在內燃發動機上的增壓器的運行的增壓控制裝置。
【背景技術】
[0002]傳統上，已經廣泛地使用了用排氣壓力對內燃發動機進行增壓的渦輪增壓器。在一般的渦輪增壓器中，在進氣通路中設置有用於對進入空氣進行壓縮並且將壓縮空氣傳送到氣缸的壓縮機，並且在排氣通路中設置有在接收到排氣壓力時旋轉的渦輪機。渦輪機的旋轉軸與壓縮機的旋轉軸連接，並且利用渦輪機的旋轉力作為壓縮機的驅動力。通過使用排氣壓力增大進入空氣的量，可提高內燃發動機的輸出而不損害燃料經濟性。
[0003]另一方面，已知通過控制渦輪增壓器的轉速(RPM)調節增壓壓力的技術。例如，如專利文獻I中描述的，已經存在的技術是一旁通通路將渦輪機上遊的排氣通路與渦輪機下遊的排氣通路連接在一起，並且供排氣流通的路徑根據內燃發動機的運轉狀態而改變以便增大或減小增壓壓力。
[0004]根據這項技術，在所述旁通通路上安裝有廢氣(旁通)閥，該廢氣閥的開度是可改變的，並且根據進氣通路中的增壓壓力控制廢氣閥的開度。當廢氣閥的開度增大時，繞過渦輪機並且從旁通通路排出的排氣流量增大，這導致渦輪機的轉速減小。響應於此，由壓縮機產生的增壓壓力也減小。當廢氣閥的開度減小時，導入渦輪機中的排氣流量增大，這導致渦輪機的轉速增大並且導致增壓壓力也增大。因此，可通過控制廢氣閥的開度改變渦輪機的轉速，並且即使來自內燃發動機的排氣流量和排氣壓力是恆定的，也可改變增壓壓力。
[0005]另外，如專利文獻2中描述的，還已經開發出的技術是增壓壓力受控制而增大，並且不僅通過使用廢氣閥控制增壓壓力而且通過使用電動機對壓縮機的驅動力進行輔助而增大。電動機布置在例如一旋轉軸上，該旋轉軸將壓縮機和渦輪機連接在一起，並且構造成將來自渦輪機的驅動力和來自電動機的驅動力兩者都傳遞給壓縮機。雖然渦輪機的轉速取決於排氣的流通狀態，但電動機的轉速並不取決於排氣的流通狀態。因此，在來自渦輪機的驅動力不足的情況下，可通過驅動電動機來確保穩定的增壓壓力。現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:特開平9-144575號公報
[0008]專利文獻2:特開2008-75549號公報
【發明內容】
[0009]本發明要解決的問題
[0010]然而，在對具有廢氣閥的常規渦輪增壓器的控制中，通過打開廢氣閥將排氣壓力排出到渦輪機的下遊，並且因此不能將排出的排氣中的能量回收。換句話說，那部分能量損失掉，並且就燃料經濟性而言存在改善的餘地。
[0011]此外，在車載內燃發動機的增壓控制中，可能存在的情況是當該車輛在起動時加速或者在高負荷下以低轉速運行時要求高的增壓壓力。另一方面，在來自內燃發動機的排氣的流量和壓力還沒變得足夠大的運轉狀態下，不能確保高的增壓壓力。在此方面，可考慮如專利文獻2中描述的通過將電動機附接到壓縮機上而能夠確保增壓壓力，但是這將使裝置構型複雜並且增加製造成本。
[0012]本發明鑑於上述問題而作出，並且本發明的目的是要提供一種內燃發動機的增壓控制裝置，該裝置能夠使用簡單的構造提高能量效率。
[0013]應當理解的是，獲得由隨後要描述的用於實踐本發明的實施方式中的各種構型帶來的並且由常規技術不能獲得的作用效果可被認為是本發明的另一個目的。
[0014]用於解決問題的手段
[0015](I)為了實現以上目的，本發明提供了一種控制增壓器的運行的增壓控制裝置，增壓器具有布置在內燃發動機的進氣通路上的壓縮機和布置在內燃發動機的排氣通路上的渦輪機，所述增壓控制裝置包括:旁通通路，該旁通通路將排氣通路中渦輪機的上遊側與下遊側連接在一起；和廢氣閥，該廢氣閥布置在旁通通路上並且根據壓縮機的增壓壓力打開和關閉旁通通路。
[0016]所述增壓控制裝置還具有:連接到旁通通路中廢氣閥的下遊側並且蓄積排氣壓力的蓄壓器；和使蓄壓器與渦輪機的上遊側連接的再循環通路(回流通路)；以及布置在再循環通路上的再循環閥(回流閥)，該再循環閥根據一輸出要求打開和關閉所述蓄壓通路。
[0017](2)優選的是，所述增壓控制裝置具有布置在渦輪機的下遊側的旁通通路上的三通閥；和將蓄壓器與三通閥連接在一起的蓄壓通路。在這種情況下，優選的是三通閥根據蓄壓器的內部壓力使渦輪機的上遊側與渦輪機的下遊側和蓄壓通路之一連通。
[0018](3)還優選的是，所述增壓控制裝置具有先導通路，蓄壓器的內部壓力經該先導通路傳送到三通閥。在這種情況下，優選的是，當從先導通路導入的內部壓力不小於預定壓力時，三通閥使渦輪機的上遊側與渦輪機的下遊側連通，並且當從先導通路導入的內部壓力小於所述預定壓力時，三通閥使渦輪機的上遊側與蓄壓通路連通。
[0019](4)還優選的是，所述增壓控制裝置具有布置在蓄壓通路上的止回閥。
[0020](5)還優選的是，所述增壓控制裝置具有用於控制所述再循環閥的開度的控制器。在這種情況下，優選的是，當增壓壓力小於預定壓力並且輸出要求不小於預定量時，控制器增大再循環閥的開度，以及當增壓壓力不小於預定壓力並且輸出要求小於預定量時，控制器減小再循環閥的開度。發明效果
[0021](I)根據所公開的內燃發動機的增壓控制裝置，由於在廢氣閥打開時流過旁通通路的排氣壓力蓄積在蓄壓器中，故可再利用該排氣壓力，並且可減小能量損失。此外，由於可再利用排氣壓力，故可提高內燃發動機的輸出。尤其是，當在增壓壓力比較低的車輛起動時或低速行駛期間要求高的輸出時，通過再利用排氣壓力可改善車輛的起動性和加速性。而且，通過增大增壓壓力可提高排氣性能和燃料經濟性。
[0022]( 2 )此外，由於設置了三通閥，所以可控制從旁通通路導入蓄壓器中的排氣壓力的流通方向，並且可增加壓力蓄積功能而不損害常規廢氣閥的功能。
[0023](3)此外，由於可根據蓄壓器的內部壓力來改變以三通閥互相連通的通路，故可將排氣壓力可靠地蓄積到預定壓力，並且可確保用於再利用的排氣壓力。
[0024](4)此外，可防止從蓄壓器朝向三通閥倒流，並且可將排氣壓力可靠地蓄積在蓄壓器中。[0025](5)此外，由於在增壓器的增壓不足的運轉狀態下可增大再循環閥的開度，故可確保與輸出要求適配的發動機輸出。結果，可提高車輛的起動性、改善排氣以及提高燃料經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是示意性地示出根據本發明一實施例的增壓控制裝置所應用的內燃發動機的總體構成的圖。
[0027]圖2 (a)和圖2 (b)是用於說明三通閥如何工作的圖，其中圖2 (a)示出先導壓力小於預定壓力Pmax的狀態，圖2 (b)示出先導壓力不小於預定壓力Pmax的狀態。
[0028]圖3是示出由根據本實施例的增壓控制裝置執行的示例性控制的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]在下文中，將參照附圖對根據本發明一實施例的增壓控制裝置進行說明。然而，應當理解的是，下文描述的實施例僅僅是例示性的，而並不意在排除該實施例的在以下描述中未明示的各種變化或技術應用。換句話說，可在本實施例內或對本實施例進行各種修改(例如，將該實施例與各種變型相組合)而不偏離本發明的精神。
[0030][1.裝置構型]
[0031][1-1.發動機]
[0032]根據本實施例的增壓控制裝置應用於圖1中出現的車載發動機10 (內燃發動機)。如圖1中的空心箭頭所指示的，發動機10將通過進氣通路12吸入的空氣(新鮮空氣、EGR氣體等)導入氣缸中，並且將在氣缸中燃燒後的排氣排出到排氣通路11。進氣通路12和排氣通路11分別連接到發動機10的未示出的進氣歧管和排氣歧管。
[0033]發動機10的進氣-排氣系統設置有渦輪增壓器15，渦輪增壓器15使用經排氣通路11流通的排氣的壓力對發動機10進行增壓。以跨進氣通路12和排氣通路11兩者的方式布置的渦輪增壓器15具有布置在進氣通路12內的壓縮機15a，以及布置在排氣通路11中的渦輪機15b。壓縮機15a的旋轉軸連接到渦輪機15b的旋轉軸，並且它們的旋轉軸線彼
此一致。
[0034]渦輪機15b在接收經排氣通路11流通的排氣的壓力時旋轉，並且將其旋轉力傳遞到壓縮機15a。壓縮機15a是在進氣通路12中對空氣進行壓縮並向下遊送出壓縮空氣的壓縮機，並且在此處被加壓的空氣供給到發動機10的氣缸。
[0035]用於除去排氣中包含的各種成分的排氣催化劑16布置在排氣通路11上。排氣催化劑16起到的作用是淨化例如PM (顆粒物質)以及諸如氮氧化物(NOx)和碳氫化合物(HC)等的成分。
[0036]檢測發動機轉速的發動機轉速傳感器17附接在發動機10上。發動機轉速傳感器17是檢測例如曲軸的角速度並且輸出表示該角速度的信號的傳感器。加速(踏板)位置傳感器18設置在車輛中的任意位置處，該加速位置傳感器檢測加速踏板被踏下的量(加速踏板操作量)。
[0037]加速踏板操作量是對應於駕駛員的加速要求、即相當於對發動機10的輸出要求的參數。由傳感器17和18檢測出的關於發動機轉速和加速踏板被踏下的量的信息被傳送到隨後要說明的發動機控制單元20。
[0038][1-2.增壓控制迴路]
[0039]在排氣通路11中形成有旁通通路1，排氣經該旁通通路流通以便繞過渦輪機15b。旁通通路I的上遊端與上遊孔Ila連接，該上遊孔位於排氣流中渦輪機15b的上遊。另一方面，旁通通路I的下遊端與下遊孔Ilb連接，該下遊孔位於排氣流中渦輪機15b的下遊。
[0040]在排氣通路11上還布置有廢氣閥2。廢氣閥2是根據壓縮機15a的下遊壓力(SP，增壓壓力或渦輪壓力)控制旁通通路I的打開和關閉的控制閥。在圖1中示出的示例中，廢氣閥2是由廢氣閥致動器13控制而打開和關閉的。
[0041]如圖1中示出的，廢氣閥致動器13具有由一隔膜(膜體)將其內部分隔成兩個室的構造，該隔膜經由一彈性構件(橡膠、彈簧等)彈性地固定在(致動器)殼體中。增壓壓力通路14的一端與這兩個室之一連接，並且增壓壓力通路14的另一端與下遊孔12a連接，該下遊孔位於進氣通路12中壓縮機15a的下遊。換句話說，壓縮機15a的增壓壓力被導入這兩個室之一。因此，廢氣閥致動器13的隔膜以對應於增壓壓力大小的壓力推壓彈性構件以移動其位置。
[0042]廢氣閥致動器13的隔膜和廢氣閥2的閥體由一連結構件連接在一起，並且廢氣閥2的開度根據隔膜的位置而被控制。在此，廢氣閥2的閥體的操作被設定成使得廢氣閥2的開度隨著增壓壓力的增大而增大，並且廢氣閥2的開度隨著增壓壓力減小而減小。因此,旁通通路I中的排氣流量隨著增壓壓力增大而增大，並且旁通通路I中的排氣流量隨著增壓壓力減小而減小。
[0043]在旁通通路I中廢氣閥2的下遊布置有三通閥3，並且在三通閥3上連接有蓄壓通路4和先導通路7。在下文的說明中，旁通通路I的從上遊孔Ila到廢氣閥2的區段將被稱作第一旁通通路la。另外，旁通通路I的從廢氣閥2到三通閥3的區段將被稱作第二旁通通路lb，旁通通路I的從三通閥3到下遊孔Ilb的區段將被稱作第三旁通通路lc。
[0044]三通閥3是布置在由第二旁通通路lb、第三旁通通路Ic和蓄壓通路4組成的三個通路連接在一起的位置的方向切換閥，並且具有根據從先導通路7導入的先導壓力而切換排氣流動方向的功能。圖2 (a)和圖2 (b)示出了三通閥3的典型構型。在此，示出的三通閥3由空心圓柱形本體3a和圓柱形球閥體3b構成，圓柱形球閥體插入在空心圓柱形本體3a中。
[0045]由第二旁通通路lb、第三旁通通路Ic和蓄壓通路4組成的三個通路與本體3a相連。將這些通路lb、lc和4連接在一起的通路貫通球閥體3b的內部形成。球閥體3b可旋轉地插入在本體3a中，並且通過根據從先導通路7導入的先導壓力改變球閥體3b的旋轉角而改變球閥體3b內的流動通路。
[0046]應當指出的是，第二旁通通路Ib是供排氣流入的通路，第三旁通通路Ic和蓄壓通路4是供排氣流出的兩個通路。換句話說，三通閥3起到使第二旁通通路Ib與第三旁通通路Ic和蓄壓通路4之一連通的作用。
[0047]第三旁通通路Ic是用於將排氣排出到渦輪機15b下遊的通路，蓄壓通路4是用於將排氣供給到蓄壓器6的通路。因此，已通過廢氣閥2的排氣流動的目的地由三通閥3來決定。
[0048]蓄壓器6是具有蓄壓室和膨脹室的蓄壓單元，在蓄壓室中蓄積高壓排氣，膨脹室根據蓄壓室的內部壓力而膨脹和收縮。在本實施例中，從旁通通路I排出的排氣暫時蓄積在蓄壓器6中，並且當滿足「排氣壓力釋放條件」時排氣被釋放到渦輪增壓器15的渦輪機15b的上遊，從而再生利用排氣壓力的能量。應當指出的是，蓄壓器6的類型可是活塞型蓄壓器或囊袋型蓄壓器。
[0049]先導通路7是用於傳送蓄壓器6的內部壓力作為控制三通閥3的先導壓力的通路。先導通路7的一端與三通閥3連接，先導通路7的另一端與蓄壓器6連接。
[0050]現在將說明經由先導通路7傳送的先導壓力P與三通閥3的操作之間的關係。當先導壓力P小於預定壓力Pmax時，插入在三通閥3的本體3a中的球閥體3b被設定在圖2Ca)中指示的位置，並且第二旁通通路Ib與蓄壓通路4相互連通。此時，第三旁通通路Ic是關閉的。
[0051]另一方面，當先導壓力P不小於預定壓力Pmax時，球閥體3b被設定在圖2 (b)中指示的位置，並且第二旁通通路Ib與第三旁通通路Ic相互連通。此時，蓄壓通路4是關閉的。應當指出的是，預定壓力Pmax的具體值可在不大於蓄壓器6中能夠蓄積的壓力上限的範圍內被任意設定。由蓄壓器6回收的能量隨著預定壓力Pmax增大而增加。
[0052]在沿蓄壓通路4的中途布置有防止排氣倒流的止回閥5。止回閥5允許排氣從三通閥3側向蓄壓器6側流通，阻止排氣從蓄壓器6側向三通閥3側流通。
[0053]在止回閥5與蓄壓器6之間以分叉方式形成有再循環通路8。再循環通路8是其一端與蓄壓通路4連接並且其另一端與第二上遊孔Ilc連接的通路，該第二上遊孔位於排氣通路11中渦輪機15b的上遊。再循環通路8是用於使蓄積在蓄壓器6中的排氣被再利用的通路。
[0054]在沿再循環通路8的中途布置有再循環閥9。再循環閥9是一電磁控制閥，該電磁控制閥的開度由發動機控制單元20控制，並且在滿足上述的「排氣壓力釋放條件」時打開。在排氣壓力被蓄積在蓄壓器6中的狀態下，再循環閥9的位於蓄壓器6側的通路充滿高壓排氣，並且因此當再循環閥9打開時，排氣突然從第二上遊孔Ilc供給到排氣通路11中。
[0055]發動機控制單元20 (控制器)是一電子控制單元，該電子控制單元控制與發動機10有關的諸如燃料系統、進氣-排氣系統和閥門作業系統的廣泛系統，並且被構造為具有集成在其中的微處理器、ROM、RAM等的LSI器件或集成電子器件。由發動機控制單元20控制的對象的示例包括從發動機10的噴射器噴射的燃料量、其噴射正時、進氣門和排氣門的氣門升程和氣門正時、渦輪增壓器15的工作狀態、各種附件的工作狀態、節氣門的開度以及EGR閥的開度。
[0056]在本實施例的說明中，將對發動機控制單元20如何控制用於再利用蓄壓器6中蓄積的排氣壓力的再循環閥9進行詳細說明。其他的車載電子控制單元以及諸如發動機轉速傳感器17和加速位置傳感器18的各種傳感器通過車內通信網絡以及車輛中設置的專用通信線路連接到發動機控制單元20。在此，判定是否滿足「排氣壓力釋放條件」，並且根據判定結果控制再循環閥9的開度。
[0057]「排氣壓力釋放條件」是指例如下面給出的條件(I)和條件(2)成立。
[0058](I)發動機轉速小於預先設定的預定值(低轉速狀態)。
[0059](2)基於加速踏板操作量等的指令燃料噴射量的每單位時間的增加量不小於預定量(加速狀態)。[0060]當條件(I)和條件(2)兩者都成立時，從發動機控制單元20向再循環閥9發送控制信號，使再循環閥9打開。另一方面，以上條件(I)和條件(2)中的至少一個不成立時，再循環閥9保持關閉。
[0061][2.流程]
[0062]圖3是示出由發動機控制單元20執行的示例性控制的流程圖。
[0063]在步驟AlO中,將各種信息讀入到發動機控制單元20中。例如，由發動機轉速傳感器17檢測出的關於發動機轉速的信息以及由加速位置傳感器18檢測出的關於加速踏板操作量的信息在這個步驟中被輸入到發動機控制單元20。
[0064]然後，在步驟A20中，判定發動機轉速是否等於或小於預定值。在此，判定是否滿足「排氣壓力釋放條件」的條件(I)。當滿足這個條件時，程序轉到步驟A30 ;當不滿足這個條件時，程序轉到步驟A50。
[0065]在步驟A30中，判定基於加速踏板操作量等的指令燃料噴射量的每單位時間的增加量是否等於或大於預定量。換句話說，基於指令燃料噴射量的增大梯度作出關於輸出要求的判定。在此，判定是否滿足「排氣壓力釋放條件」的條件(2)。當滿足這個條件時，程序轉到步驟A40 ;當不滿足這個條件時，程序轉到步驟A50。
[0066]在步驟A40中，將控制信號從發動機控制單元20輸出到再循環閥9，從而使再循環閥9打開。結果，蓄積在蓄壓器6中的排氣壓力被供給到渦輪機15b的上遊，從而使渦輪機15b的轉速暫時提高。因此，壓縮機15a的轉速也增大以暫時地升高增壓壓力，並且因此增壓壓力增大。
[0067]另一方面，在步驟A50中，再循環閥9保持關閉。因此，除非滿足「排氣壓力釋放條件」，否則保存蓄積在蓄壓器6中的壓力能量。
[0068][3.運行]
[0069][3-1.排氣壓力回收時]
[0070]當蓄壓器6的內部壓力(B卩，先導壓力P)小於預定壓力Pmax時，三通閥3的球閥體3b被控制為圖2 (a)中指示的位置，並且第二旁通通路Ib和蓄壓通路4相互連通。在發動機10的增壓壓力比較小的通常運轉過程中，廢氣閥2關閉。
[0071]渦輪增壓器15的渦輪機15b以對應於排氣通路11中的排氣流量和壓力的轉速旋轉以驅動壓縮機15a。因此，進氣通路12中的增壓壓力隨著壓縮機15a的轉速增大而增大。增壓壓力從壓縮機15a的下遊通過增壓壓力通路14到達廢氣閥致動器13。
[0072]當增壓壓力增大時，廢氣閥2被打開，並且排氣通路11中的排氣的一部分從上遊孔Ila經由旁通通路I流到渦輪機15b的下遊。結果，渦輪機15b附近的排氣壓力和流量減小，並且抑制了渦輪機15b的過度旋轉。換句話說，抑制了渦輪機15b的轉速過度增大並且防止了增壓壓力過度增加。
[0073]另一方面，通過旁通通路I的排氣經由三通閥3朝蓄壓室4流通，並且經過止回閥5而被導入蓄壓器6中。止回閥5阻止蓄壓室4中的排氣向三通閥3倒流。由於再循環通路8上的再循環閥9受控制而保持關閉，也阻止了蓄壓室4中的排氣向再循環通路8回流。
[0074]因此，蓄壓室4中的所有排氣壓力蓄積在蓄壓器6中。蓄壓器6的內部壓力經由先導通路7作用在三通閥3的球閥體3b上，並且當蓄壓器6的內部壓力小於預定壓力Pmax時，三通閥3中的連通狀態不變，並且維持圖2 Ca)中示出的狀態。[0075]應當指出的是，在蓄壓器6的內部壓力變得等於或大於預定壓力Pmax之前由於發動機10的運轉狀態的改變而使增壓壓力減小時(例如，當發動機轉速減小時)，由廢氣閥致動器13的操作關閉廢氣閥2，並且因此壓力蓄積停止。然而，不管是否正在對發動機10增壓，都維持三通閥3中的連通狀態。換句話說，即使在發動機10未被增壓時也維持三通閥3中的連通狀態，並且因此當增壓壓力再次增大而打開廢氣閥2時，重新開始壓力蓄積。
[0076][3-2.壓力蓄積完成時]
[0077]當排氣充滿蓄壓器6並且蓄壓器6的內部壓力變得等於或大於預定壓力Pmax時，三通閥3的球閥體3b由經由先導通路7作用在三通閥3上的先導壓力P控制為圖2 (b)中指示的位置，並且第二旁通通路Ib與第三旁通通路Ic相互連通。換句話說，切斷了排氣向蓄壓通路4的流動，並且禁止了進一步的壓力蓄積。
[0078]當此時廢氣閥2打開時，排氣通路11的上遊孔Ila與下遊孔Ilb相互連通，並且抑制了渦輪機15b的過度旋轉。因此，蓄壓器6中的壓力蓄積狀態不會妨礙廢氣閥2的排氣芳通功能。
[0079][3-3.排氣壓力再利用時]
[0080]例如，當發動機10怠速運行的狀態下突然踏下加速踏板時，在發動機控制單元20內計算對應於加速踏板踏下量等的加速要求的大小，並且發動機10的指令燃料噴射量被控制成根據該加速要求獲得發動機輸出。
[0081]另一方面，在發動機10怠速運行的狀態下，發動機10的排氣量比較小，並且排氣壓力低。出於此原因，渦輪機15b的轉速的上升速度降低，並且增壓壓力暫時不足。特別地，當發動機轉速低而突然增大負荷時(當所要求的增壓壓力突然增大時)，增壓壓力的不足增大，與氣缸內燃燒有關的氧量不足，趨於產生黑煙，並且確保足夠的發動機輸出變得困難。
[0082]然而，當在此運轉狀態下滿足「排氣壓力釋放條件」時，根據本實施例的發動機控制單元20打開再循環閥9，從而將蓄積在蓄壓器6中的排氣壓力導向渦輪機15b的上遊。換句話說，當發動機10處於低轉速狀態時(其中發動機以小於預先設定的預定值的低轉速運行)，並且當車輛處於加速狀態時(其中基於加速踏板操作量的指令燃料噴射量的每單位時間的增加量不小於預定量)，蓄積在蓄壓器6中的排氣被再利用。
[0083]結果，渦輪機15b的旋轉速度瞬間提高，並且增壓壓力增大。因此，可確保與氣缸內燃燒有關的充足氧量，可防止黑煙的產生，並且可增大發動機輸出。
[0084][4.效果]
[0085](I)如以上描述的，所述增壓控制裝置執行控制以使得在打開廢氣閥2時由蓄壓器6回收流過旁通通路I的排氣壓力，並且必要時，將排氣壓力再次供給到渦輪機15b的上遊。這種控制可使用簡單的構造來減少能量損失。
[0086]此外，可通過再利用排氣壓力來提高發動機10的輸出。特別是在增壓壓力比較低的車輛起動時或低速行駛期間要求高的輸出時，通過再利用排氣壓力可改善車輛的起動性和加速性。而且，通過增大增壓壓力可提高排氣性能和發動機輸出。
[0087]此外，由於通常從旁通通路I排出而沒有回收能量的排氣壓力被用於輔助渦輪增壓器15的旋轉，故與常規車輛相比可改善能量效率，並且可改善燃料經濟性。另外，與使用電動機來執行增壓輔助的裝置相比，可簡化裝置的構型，並且在減少成本的同時可維持令人滿意的增壓性能。[0088](2)此外，上述增壓控制裝置具有排氣迴路，在該排氣迴路中從布置在旁通通路I上的三通閥3分支而形成蓄壓通路4。因此，可容易地控制從旁通通路I導入蓄壓器6中的排氣的流通方向，並且可增加壓力蓄積功能而不損害常規廢氣閥2的功能。
[0089](3)此外，上述增壓控制裝置設置有先導通路7，蓄壓器6的內部壓力作為用於控制排氣流過三通閥3的方向的先導壓力P經該先導通路傳送。因此，可根據蓄壓器6中的壓力蓄積狀態改變在三通閥3中互相連通的通路，並且能將蓄壓器6的內部壓力可靠地增大到預定壓力Pmax。
[0090](4)此外，由於在蓄壓通路4上布置有止回閥5，故可防止排氣從蓄壓器6向三通閥3倒流，並且能在蓄壓器6中可靠地蓄積排氣壓力。
[0091]應當指出的是，即使在蓄壓器6的內部壓力變得等於或大於預定壓力Pmax之前關閉廢氣閥2的情況下(即，即使在從蓄壓通路4的排氣流入停止的情況下)，止回閥5也阻止蓄壓通路4中的排氣向三通閥3倒流。因此，蓄壓器6中的壓力蓄積並不需要由一次操作來完成，而是可多次地蓄積壓力。
[0092](5)此外，在上述增壓控制裝置中，「排氣壓力釋放條件」被設定為用於再利用蓄積在蓄壓器6中的排氣壓力的條件。所述「排氣壓力釋放條件」是用於判定由渦輪增壓器15進行的增壓是否可能不足的條件。因此，通過在由渦輪增壓器15進行的增壓可能不足時允許再利用排氣壓力，可確保與輸出要求匹配的發動機輸出。
[0093]特別是當在發動機10以低轉速旋轉的狀態下所要求的輸出突然增大時再利用蓄積壓力，可改善低速行駛區域中的起動性和加速性以改善駕駛感並且改善排氣和燃料經濟性。
[0094][5.變型]
[0095]儘管在上述實施例中通過示例闡明了根據進氣通路12中渦輪增壓器15的壓縮機15a下遊的壓力(S卩，增壓壓力)而機械地控制廢氣閥2的開度的排氣迴路，但廢氣閥2、廢氣閥致動器13等的具體構型不限於此。
[0096]例如，廢氣閥致動器13可通過不僅使用壓縮機15a的增壓壓力(下遊壓力)而且還使用上遊壓力來控制廢氣閥2的開度。或者，可使用電磁控制式的廢氣閥致動器13和廢氣閥2。上述的增壓控制裝置可應用於任何排氣迴路，只要該排氣迴路具有這樣的布局即可，即，在使得排氣能夠旁通繞過渦輪機15b的路徑上布置有閥，並且該閥的開度被控制成根據增壓壓力而打開和關閉。
[0097]此外，儘管在上述實施例中，通過示例闡明了在旁通通路I和蓄壓通路4從其分支開的位置處布置有三通閥3的排氣迴路，但可使用流量控制閥代替三通閥3。在這種情況下，只需要驅動流量控制閥的控制滑閥以使得朝向第三旁通通路Ic的排氣流量隨著蓄壓器6的內部壓力增大而增大，並且朝向蓄壓通路4的排氣流量隨著蓄壓器6的內部壓力減小而增大。
[0098]此外，儘管在上述實施例中，排氣通路11的第二上遊孔Ilc設置在渦輪機15b的上遊，但可通過設計第二上遊孔Ilc的位置提高渦輪機轉速的增大效率。具體地說，可將第二上遊孔Ilc設置在使從第二上遊孔Ilc噴出的排氣靠接轉子葉片或葉輪的位置。這種布置可進一步地提高增壓效率。
[0099]應當指出的是，由發動機控制單元20進行判定的「排氣壓力釋放條件」並不限於上述實施例中的條件。例如，可在基於由設置在進氣通路12中壓縮機15a下遊的壓力傳感器檢測出的值檢測到增壓壓力不足時打開再循環閥9。或者，可在發動機10的燃料噴射量的控制值突然增大時打開再循環閥9。
[0100]此外，儘管在上述實施例中，使用排氣壓力對發動機10增壓的渦輪增壓器15的排氣壓力被回收，但這不是限制性的，也可回收電動輔助式的渦輪增壓器、可變容量的渦輪增壓器等的排氣壓力。上述增壓控制裝置可應用於任何增壓器，只要其至少具有布置在進氣通路12上的壓縮機15a和布置在排氣通路11上的渦輪機15b即可。
[0101]附圖標記說明
[0102]I 旁通通路
[0103]2 廢氣閥
[0104]3 三通閥
[0105]4 蓄壓通路
[0106]5 止回閥
[0107]6 蓄壓器
[0108]7 先導通路
[0109]8 再循環通路
[0110]9 再循環閥
[0111]10 發動機
[0112]11 排氣通路
[0113]Ila上遊孔(上遊側)
[0114]Ilb下遊孔(下遊側)
[0115]Ilc第二上遊孔(上遊側)
[0116]15 渦輪增壓器(增壓器)
[0117]15a壓縮機
[0118]15b渦輪機
[0119]20 發動機控制單元(控制器)
【權利要求】
1.一種內燃發動機的增壓控制裝置，所述增壓控制裝置控制增壓器的運行，所述增壓器具有布置在所述內燃發動機的進氣通路上的壓縮機和布置在所述內燃發動機的排氣通路上的渦輪機，所述增壓控制裝置包括: 旁通通路，所述旁通通路將所述排氣通路中所述渦輪機的上遊側與下遊側連接在一起; 廢氣閥，所述廢氣閥布置在所述旁通通路上並且根據所述壓縮機的增壓壓力而打開和關閉所述旁通通路； 蓄壓器，所述蓄壓器與所述旁通通路中所述廢氣閥的下遊側連接並且蓄積排氣壓力； 再循環通路，所述再循環通路使所述渦輪機的上遊側與所述蓄壓器連接；和 再循環閥，所述再循環閥布置在所述再循環通路上並且根據一輸出要求而打開和關閉所述蓄壓通路。
2.根據權利要求1所述的內燃發動機的增壓控制裝置，還包括: 三通閥，所述三通閥布置在所述渦輪機的下遊側的所述旁通通路上；和 蓄壓通路，所述蓄壓通路將所述蓄壓器與所述三通閥連接在一起， 其中，所述三通閥根據所述蓄壓器的內部壓力使所述渦輪機的上遊側與所述渦輪機的下遊側和所述蓄壓通路之一連通。
3.根據權利要求2所述的內燃發動機的增壓控制裝置，還包括先導通路，所述蓄壓器的內部壓力經所述先導通路傳送到所述三通閥， 其中，當從所述先導通路導入的內部壓力不小於預定壓力時，所述三通閥使所述渦輪機的上遊側與所述渦輪機的下遊側連通，並且當從所述先導通路導入的內部壓力小於所述預定壓力時，所述三通閥使所述渦輪機的上遊側與所述蓄壓通路連通。
4.根據權利要求2或3所述的內燃發動機的增壓控制裝置，還包括止回閥，所述止回閥布置在所述蓄壓通路上。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的內燃發動機的增壓控制裝置，還包括用於控制所述再循環閥的開度的控制器， 其中，當所述增壓壓力小於預定壓力且所述輸出要求不小於預定量時，所述控制器增大所述再循環閥的開度，並且當所述增壓壓力不小於所述預定壓力且所述輸出要求小於所述預定量時，所述控制器減小所述再循環閥的開度。
【文檔編號】F01N5/00GK103764970SQ201280042323
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年8月30日 優先權日:2011年9月2日
【發明者】林祐吉 申請人:戴姆勒股份公司