專利名稱：發動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備可變式串聯增壓系統的發動機的控制技術。
背景技術：
以往，作為具有多個增壓器的發動機，公知有具備串聯增壓系統的發動機。串聯增壓系統為如下這樣的結構在一個排氣通路中串聯地配置接受排氣氣體進行旋轉的各個蝸輪，在一個進氣通路中串聯地配置用于對吸入空氣進行加壓的各個壓縮器。另外，通過適當調節排氣氣體的流速而將該排氣氣體導入構成增壓器的渦輪來提高增壓效率的可變容量型的增壓器也是公知的。在此，將作為兩個增壓器對在一個進氣通路中流動的吸入空氣進行加壓的串聯增壓系統的、增壓器中的至少一個是可變容量型增壓器的增壓系統定義為可變式串聯增壓系統。專利文獻1公開了具有可變式串聯增壓系統的發動機。以往，可變容量型的增壓器的容量的控制是使用利用增壓壓力傳感器檢測出的增壓壓力進行反饋控制。但是，增壓壓力相對于增壓器的工作是間接的物理量，在不能高精度地控制增壓器的容量這一點上不利。特別是對于具有多個可變容量型增壓器的可變式串聯增壓系統，在不能進一步高精度地控制容量這一點上不利。專利文獻1 日本特開2006-29110號公報
發明內容
發明要解決的課題因此，本發明的課題在于提供能高精度地控制可變式串聯增壓系統的發動機以及控制方法。用于解決課題的方案對用于解決本發明所要解決的課題的方法進行說明。本發明的第一方式的發動機，其向各氣缸分配利用一個進氣通路導入的吸入空氣，利用一個排氣通路排出從各氣缸集合的排氣氣體，該發動機包括可變式串聯增壓系統，其由高壓增壓器和低壓增壓器構成，該高壓增壓器和低壓增壓器由接受在上述排氣通路中流動的排氣氣體進行旋轉的渦輪和被該渦輪驅動而對在上述進氣通路中流動的吸入空氣進行加壓的壓縮器構成；增壓壓力傳感器，其用于檢測經由上述可變式串聯增壓系統加壓后的吸入空氣的壓力；高壓增壓器旋轉傳感器，其用于檢測上述高壓增壓器的高壓增壓器旋轉速度；高壓增壓器可變驅動器，其用于調節上述高壓增壓器的容量；控制裝置，其能控制上述高壓增壓器可變驅動器，上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述高壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號控制上述高壓增壓器可變驅動器。本發明的第二方式在第一方式的發動機的基礎上，其包括旁通通路，其從構成上述高壓增壓器的渦輪的上游側向下游側旁通排氣氣體；旁通流量調節閥，其用于調節在上述旁通通路中流動的排氣氣體的流量；控制裝置，其能控制上述高壓增壓器可變驅動器和上述旁通流量調節閥，上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述高壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號控制上述高壓增壓器可變驅動器和上述旁通流量調節閥。本發明的第三方式在第一方式的發動機的基礎上，其包括低壓增壓器旋轉傳感器，其用于檢測上述低壓增壓器的低壓增壓器旋轉速度；低壓增壓器可變驅動器，其用于調節上述低壓增壓器的容量，控制裝置，其能控制上述低壓增壓器可變驅動器；上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述低壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號控制上述低壓增壓器可變驅動器。本發明的第四方式在第三方式的發動機的基礎上，其包括旁通通路，其用于從構成上述高壓增壓器的渦輪的上游側向下游側旁通排氣氣體；旁通流量調節閥，其用于調節在上述旁通通路中流動的排氣氣體的流量；控制裝置，其能控制上述低壓增壓器可變驅動器和上述旁通流量調節閥，上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述低壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號控制上述低壓增壓器可變驅動器和上述旁通流量調節閥。本發明的第五方式在第三方式的發動機的基礎上，其包括旁通通路，其從構成上述高壓增壓器的渦輪的上游側向下游側旁通排氣氣體；旁通流量調節閥，其用于調節在上述旁通通路中流動的排氣氣體的流量；EGR通路，其將在上述排氣通路中流動的排氣氣體的一部分導入到上述進氣通路；EGR閥，其用于調節在上述EGR通路中流動的排氣氣體的流量；控制裝置，其能控制上述EGR閥，上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述高壓增壓器旋轉傳感器、上述低壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號算出在上述EGR通路中流動的排氣氣體的流量，根據算出結果控制上述EGR閥。發明效果作為本發明的效果，起到如下所示的效果。采用本發明的第一方式，由于能將增壓壓力和高壓增壓器旋轉速度作為反饋值調節增壓器的容量，因此，能高精度地控制可變式串聯增壓系統。采用本發明的第二方式，由于能將增壓壓力和高壓增壓器旋轉速度作為反饋值調節增壓器的容量，并且調節旁通流量調節閥的開度，因此，能高精度地控制可變式串聯增壓系統。采用本發明的第三方式，由于將增壓壓力和低壓增壓器旋轉速度作為反饋值調節增壓器的容量，因此，能高精度地控制可變式串聯增壓系統。采用本發明的第四方式，由于將增壓壓力和低壓增壓器旋轉速度作為反饋值調節增壓器的容量，并且調節旁通流量調節閥的開度，因此，能更高精度地控制可變式串聯增壓系統。采用本發明的第五方式，由于將增壓壓力和高壓增壓器旋轉速度、低壓增壓器旋轉速度作為反饋值調節增壓器的容量、并且調節旁通流量調節閥，因此，能高精度地控制可變式串聯增壓系統。另外，能算出在EGR通路中流動的排氣氣體的流量而高精度地控制EGR 閥。
圖1是表示本發明的第一實施方式的發動機的整體結構的結構圖。圖2是表示本發明的第一實施方式的發動機的控制流程的流程圖。
圖3是表示本發明的第一實施方式的發動機的另一控制流程的流程圖
圖4是表示本發明的第二實施方式的發動機的整體結構的結構圖。
圖5是表示本發明的第二實施方式的發動機的控制流程的流程圖。
圖6是表示本發明的第二實施方式的發動機的另一控制流程的流程圖
圖7是表示本發明的第三實施方式的發動機的整體結構的結構圖。
符號說明
2進氣通路
3排氣通路
4旁通通路
5EGR通路
7可變式串聯增壓系統
8可變式串聯增壓系統
9可變式串聯增壓系統
10高壓增壓器
11壓縮器
12渦輪
13可動葉片
14高壓增壓器可變驅動器
20低壓增壓器
21壓縮器
22渦輪
23可動葉片
24低壓增壓器可變驅動器
25旁通流量調節閥
30進氣歧管
40排氣歧管
50EGR裝置
51EGR閥
60控制裝置
61高壓增壓器旋轉傳感器
62低壓增壓器旋轉傳感器
63增壓壓力傳感器
100發動機
200發動機
300發動機
Bpa增壓壓力
Bpatrg 目標增壓壓力
Nta_hp 高壓增壓器旋轉速度
ω ctrg_hp目標高壓增壓器旋轉速度
Nta_lp 低壓增壓器旋轉速度ω ctrg_lp目標低壓增壓器旋轉速度
具體實施例方式下面，說明發明的實施方式。圖1是表示本發明的第一實施方式的發動機100的整體結構的結構圖。圖2是表示本發明的第一實施方式的發動機100的控制流程的流程圖，圖3是表示本發明的第二實施方式的發動機100的另一控制流程的流程圖。圖4是表示本發明的第二實施方式的發動機200的整體結構的結構圖。圖5是表示本發明的第二實施方式的發動機200的控制流程的流程圖。圖6是表示本發明的第二實施方式的發動機20的另一控制流程的流程圖。圖 7是表示本發明的第三實施方式的發動機300的整體結構的結構圖。實施方式1首先，使用圖1說明本發明的第一實施方式的發動機100的結構。本發明的第一實施方式的發動機100是直噴式6氣缸柴油發動機，主要包括連接進氣通路2的進氣歧管 30、連接排氣通路3的排氣歧管40、利用噴射器向各氣缸噴射儲存的燃料的共軌式燃料噴射裝置(以下稱作燃料噴射裝置)15。另外，發動機100具備由高壓增壓器10和低壓增壓器20構成的可變式串聯增壓系統7。高壓增壓器10由接受在排氣通路3中流動的排氣氣體進行旋轉驅動的渦輪12和被該渦輪12旋轉驅動而對在進氣通路2中流動的吸入空氣進行加壓的壓縮器11構成。另外，低壓增壓器20由接受在排氣通路3中流動的排氣氣體進行旋轉驅動的渦輪22和被該渦輪22旋轉驅動而對在進氣通路2中流動的吸入空氣進行加壓的壓縮器21構成。另外， 高壓增壓器10的壓縮器11配置在低壓增壓器20的壓縮器21的下游側，高壓增壓器10的渦輪12配置在低壓增壓器20的渦輪22的上游側。另外，高壓增壓器10是可變容量型的增壓器，該高壓增壓器10具備高壓增壓器可變驅動器14。該高壓增壓器可變驅動器14通過控制設于高壓增壓器10的可動葉片13來調節葉片開度。由此，能適當調節被導入到渦輪12中的排氣氣體的流速而在較大的運轉區域提高增壓效率。在進氣通路2中，從上游側朝向進氣歧管30配置有低壓增壓器20的壓縮器21和用于對被該壓縮器21加壓后的吸入空氣進行冷卻的中間冷卻器32，在進氣通路2的下游側配置有高壓增壓器10的壓縮器11和用于對被該壓縮器11加壓后的吸入空氣進行冷卻的中間冷卻器31。在排氣通路3中，從排氣歧管40朝向下游側配置有高壓增壓器10的渦輪12，在排氣通路3的下游側配置有低壓增壓器20的渦輪22。另外，設有從構成高壓增壓器10的渦輪12的上游側向下游側旁通排氣氣體的旁通通路4，在該旁通通路4的中途部設有旁通流量調節閥25。控制裝置60主要由中央處理裝置、存儲裝置等構成。控制裝置60經由放大器65 與設于高壓增壓器10的高壓增壓器旋轉傳感器61電連接。另外，控制裝置60還與設于進氣歧管30的增壓壓力傳感器63、其它傳感器電連接，基于來自它們的電信號生成控制信號，并且向前述的高壓增壓器可變驅動器14等輸出控制信號。以下，將由控制裝置60進行
7的高壓增壓器10的可動葉片13的控制和旁通流量調節閥25的控制定義為增壓器控制。使用圖2說明本發明的第一實施方式的發動機100的增壓器控制。在發動機100 的運轉狀態處于低旋轉且低負荷狀態即低輸出運轉狀態時，控制裝置60對高壓增壓器10 的可動葉片13進行控制，使得高壓增壓器10能最有效地對吸入空氣進行加壓。首先，控制裝置60算出目標高壓增壓器旋轉速度《ctrg_hp和目標增壓壓力 Bpatrg(SllO)。目標高壓增壓器旋轉速度ω ctrg_hp是能夠在高壓增壓器10中最有效地對吸入空氣進行加壓的壓縮器11的旋轉速度，是基于目標增壓壓力Bpatrg、存儲于控制裝置60的存儲裝置中的映射等而算出的。目標增壓壓力Bpatrg是能夠根據發動機100的運轉狀態使燃料的燃燒最適化的增壓壓力，是基于存儲在控制裝置60中的映射等而算出的。控制裝置60，作為條件(11)判斷由高壓增壓器旋轉傳感器61檢測出的高壓增壓器旋轉速度Nta_hp與目標高壓增壓器旋轉速度COctrgJ1P的差的絕對值是否小于規定值α 11，作為條件(12)判斷由增壓壓力傳感器63檢測出的增壓壓力Bpa與目標增壓壓力 Bpatrg的差的絕對值是否小于規定值α 12(S120)。在S120中滿足條件(11)、條件(12)的情況下，控制裝置60判斷為高壓增壓器旋轉速度Nta_hp是可變式串聯增壓系統7能最有效地對吸入空氣進行加壓的高壓增壓器 10的增壓器旋轉速度，增壓壓力Bpa是最適于燃料的燃燒的增壓壓力。另一方面，在S120中不滿足條件(11)或條件(12)的情況下，控制裝置60判斷為 高壓增壓器旋轉速度Nta_hp不是能最有效地對吸入空氣進行加壓的增壓器旋轉速度或者增壓壓力Bpa不是最適于燃料的燃燒的增壓壓力。因此，控制裝置60控制高壓增壓器10的可動葉片13而調節葉片開度直到滿足條件(11) (S140)。接著，控制裝置60控制高壓增壓器10的可動葉片13而調節葉片開度直到滿足條件(12) (S 150)。這樣，將高壓增壓器旋轉速度Nta_hp和增壓壓力Bpa作為反饋值控制高壓增壓器 10的可動葉片13，因此，能高精度地控制可變式串聯增壓系統7。接著，使用圖3說明本發明的第一實施方式的發動機100的另一增壓器控制。在發動機100的運轉狀態從低輸出運轉狀態向高旋轉且高負荷狀態過渡、即向高輸出運轉狀態過渡時，控制裝置60控制可動葉片13，使得高壓增壓器10能最有效地對吸入空氣進行加壓。并且，控制旁通流量調節閥25，使得增壓壓力為最適于燃料的燃燒的增壓壓力。控制裝置60算出目標高壓增壓器旋轉速度《ctrg_hp和目標增壓壓力 Bpatrg(S210)。目標高壓增壓器旋轉速度ω ctrg_hp是高壓增壓器10能最有效地對吸入空氣進行加壓的壓縮器11的旋轉速度，是基于目標增壓壓力Bpatrg、存儲于控制裝置60的存儲裝置中的映射等而算出的。目標增壓壓力Bpatrg是能夠根據發動機100的運轉狀態使燃料的燃燒最適化的增壓壓力，是基于存儲在控制裝置60中的映射等而算出的。控制裝置60，作為條件(13)判斷由高壓增壓器旋轉傳感器61檢測出的高壓增
8壓器旋轉速度Nta hp與目標高壓增壓器旋轉速度《ctrg_hp的差的絕對值是否小于規定值α 13，作為條件(14)判斷由增壓壓力傳感器63檢測出的增壓壓力Bpa與目標增壓壓力 Bpatrg的差的絕對值是否小于規定值α 14(S220)。在S220中滿足條件(13)、條件(14)的情況下，控制裝置60判斷為高壓增壓器旋轉速度Nta_hp是可變式串聯增壓系統7能最有效地對吸入空氣進行加壓的高壓增壓器 10的增壓器旋轉速度，增壓壓力Bpa是最適于燃料的燃燒的增壓壓力。另一方面，在S220中不滿足條件(13)或條件(14)的情況下，控制裝置60判斷為 高壓增壓器旋轉速度Nta_hp不是能最有效地對吸入空氣進行加壓的高壓增壓器10的增壓器旋轉速度或者增壓壓力Bpa不是最適于燃料的燃燒的增壓壓力。因此，控制裝置60調節旁通流量調節閥25而調節閥開度直到滿足條件(13) (S240)。接著，控制裝置60控制旁通流量調節閥25而調節閥開度直到滿足條件(14) (S250)。這樣，將高壓增壓器旋轉速度Nta_hp和增壓壓力Bpa作為反饋值控制高壓增壓器 10的可動葉片13，并且控制旁通流量調節閥25，因此，能高精度地控制可變式串聯增壓系統7。S卩，由于將與高壓增壓器10的工作有直接關系的高壓增壓器旋轉速度Nta_hp作為反饋值，因此，能減少增壓器控制的時間滯后。由此，能降低增壓器Bpa高于目標增壓器 Bpatrg的超出規定(日文才一"‘一*-一卜)及增壓器Bpa低于目標增壓器Bpatrg的低于規定(日文7 '一一卜)的發生。另外，由于將高壓增壓器旋轉速度Nta_hp 作為反饋值，因此，能不考慮高壓增壓器10的產品間的平衡而高精度地進行制造。另外，在高壓增壓器10的高壓增壓器旋轉速度Nta_hp超過規定值時，通過增加旁通流量調節閥25的開度，能避免過旋轉。由此，高壓增壓器10不會超過能容許的最大旋轉速度，提高了安全性，并且不需要作為安全裝置使用的廢氣旁通閥等。實施方式2使用圖4說明本發明的第二實施方式的發動機200的結構。本發明的第二實施方式的發動機200是直噴式6氣缸柴油發動機，主要包括連接進氣通路2的進氣歧管30、連接排氣通路3的排氣歧管40、利用噴射器向各氣缸噴射儲存的燃料的共軌式燃料噴射裝置 (以下稱作燃料噴射裝置)15。另外，發動機200具備由高壓增壓器10和低壓增壓器20構成的可變式串聯增壓系統8。高壓增壓器10由接受在排氣通路3中流動的排氣氣體進行旋轉驅動的渦輪12和被該渦輪12旋轉驅動而對在進氣通路2中流動的吸入空氣進行加壓的壓縮器11構成。另外，低壓增壓器20由接受在排氣通路3中流動的排氣氣體進行旋轉驅動的渦輪22和被該渦輪22旋轉驅動而對在進氣通路2中流動的吸入空氣進行加壓的壓縮器21構成。另外， 高壓增壓器10的壓縮器11配置在低壓增壓器20的壓縮器21的下游側，高壓增壓器10的渦輪12配置在低壓增壓器20的渦輪22的上游側。另外，低壓增壓器20是可變容量型的增壓器，該低壓增壓器20具備低壓增壓器可變驅動器24。該低壓增壓器可變驅動器24通過控制設于低壓增壓器20的可動葉片23來調節葉片開度。由此，能適當調節被導入到渦輪22中的排氣氣體的流速而在較大的運轉區域提高增壓效率。
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在進氣通路2中，從上游側朝向進氣歧管30配置有低壓增壓器20的壓縮器21和用于對被該壓縮器21加壓后的吸入空氣進行冷卻的中間冷卻器32，在進氣通路2的下游側配置有高壓增壓器10的壓縮器11和用于對被該壓縮器11加壓后的吸入空氣進行冷卻的中間冷卻器31。在排氣通路3中，從排氣歧管40朝向下游側配置有高壓增壓器10的渦輪12，在排氣通路3的下游側配置有低壓增壓器20的渦輪22。另外，還設有從構成高壓增壓器10的渦輪12的上游側向下游側旁通排氣氣體的旁通通路4，在該旁通通路4的中途部設有旁通流量調節閥25。控制裝置60主要由中央處理裝置、存儲裝置等構成。控制裝置60經由放大器65 與設于低壓增壓器20的低壓增壓器旋轉傳感器62電連接。另外，該控制裝置60與設于進氣歧管30的增壓壓力傳感器63、其它傳感器電連接，基于來自它們的電信號生成控制信號，并且向前述的低壓增壓器可變驅動器24等輸出控制信號。以下，將由控制裝置60進行的低壓增壓器20的可動葉片23的控制和旁通流量調節閥25的控制定義為增壓器控制。使用圖5說明本發明的第二實施方式的發動機200的增壓器控制。在發動機200 的運轉狀態處于低旋轉且低負荷狀態即低輸出運轉狀態時，控制裝置60對低壓增壓器20 的可動葉片23進行控制，使得低壓增壓器20能最有效地對吸入空氣進行加壓。控制裝置60算出目標低壓增壓器旋轉速度《ctrg_lp和目標增壓壓力 Bpatrg(S310)。目標低壓增壓器旋轉速度ω ctrg_lp是能夠在低壓增壓器20中最有效地對吸入空氣進行加壓的壓縮器21的旋轉速度，是基于目標增壓壓力Bpatrg、存儲于控制裝置60的存儲裝置中的映射等而算出的。目標增壓壓力Bpatrg是能夠根據發動機200的運轉狀態使燃料的燃燒最適化的增壓壓力，是基于存儲在控制裝置60中的映射等而算出的。控制裝置60，作為條件(21)判斷由低壓增壓器旋轉傳感器62檢測出的低壓增壓器旋轉速度Nta_lp與目標低壓增壓器旋轉速度coctrg_lp的差的絕對值是否小于規定值α21，作為條件(22)判斷由增壓壓力傳感器63檢測出的增壓壓力Bpa與目標增壓壓力 Bpatrg的差的絕對值是否小于規定值α 22 (S320)。在S320中滿足條件(21)、條件(22)的情況下，控制裝置60判斷為低壓增壓器旋轉速度Nta_lp是可變式串聯增壓系統8能最有效地對吸入空氣進行加壓的低壓增壓器 20的增壓器旋轉速度，增壓壓力Bpa是最適于燃料的燃燒的增壓壓力。另一方面，在S320中不滿足條件(21)或條件(22)的情況下，控制裝置60判斷為 低壓增壓器旋轉速度Nta_lp不是能最有效地對吸入空氣進行加壓的低壓增壓器20的增壓器旋轉速度或者增壓壓力Bpa不是最適于燃料的燃燒的增壓壓力。因此，控制裝置60控制低壓增壓器20的可動葉片23而調節葉片開度直到滿足條件(21) (S340)。接著，控制裝置60控制低壓增壓器20的可動葉片23而調節葉片開度直到滿足條件(22) (S350)。這樣，將低壓增壓器旋轉速度Nta_lp和增壓壓力Bpa作為反饋值控制低壓增壓器 20的可動葉片23，因此，能高精度地控制可變式串聯增壓系統8。接著，使用圖6說明本發明的第二實施方式的發動機200的另一增壓器控制。
在發動機200的運轉狀態從低輸出運轉狀態向高旋轉且高負荷狀態過渡、即向高輸出運轉狀態過渡時，控制裝置60控制可動葉片23，使得低壓增壓器20能最有效地對吸入空氣進行加壓。并且，控制旁通流量調節閥25，使得增壓壓力為最適于燃料的燃燒的增壓壓力。控制裝置60算出目標低壓增壓器旋轉速度《ctrg_lp和目標增壓壓力 Bpatrg(S410)。目標低壓增壓器旋轉速度coctrg_lp是低壓增壓器20能最有效地對吸入空氣進行加壓的壓縮器21的旋轉速度，是基于目標增壓壓力Bpatrg、存儲于控制裝置60的存儲裝置中的映射等而算出的。目標增壓壓力Bpatrg是能夠根據發動機100的運轉狀態使燃料的燃燒最適化的增壓壓力，是基于存儲在控制裝置60中的映射等而算出的。控制裝置60，作為條件(23)判斷由低壓增壓器旋轉傳感器62檢測出的低壓增壓器旋轉速度Nta_lp與目標低壓增壓器旋轉速度COctrgJ1P的差的絕對值是否小于規定值α23，作為條件(24)判斷由增壓壓力傳感器63檢測出的增壓壓力Bpa與目標增壓壓力 Bpatrg的差的絕對值是否小于規定值α 24(S420)。在S420中滿足條件(23)、條件(24)的情況下，控制裝置60判斷為高壓增壓器旋轉速度Nta_lp是可變式串聯增壓系統7能最有效地對吸入空氣進行加壓的低壓增壓器 10的增壓器旋轉速度，增壓壓力Bpa是最適于燃料的燃燒的增壓壓力。另一方面，在S420中不滿足條件(23)或條件(24)的情況下，控制裝置60判斷為 低壓增壓器旋轉速度Nta_lp不是能最有效地對吸入空氣進行加壓的低壓增壓器20的增壓器旋轉速度或者增壓壓力Bpa不是最適于燃料的燃燒的增壓壓力。因此，控制裝置60調節旁通流量調節閥25而調節閥開度直到滿足條件(23) (S440)。接著，控制裝置60控制旁通流量調節閥25而調節閥開度直到滿足條件(24) (S450)。這樣，將高壓增壓器旋轉速度Nta_lp和增壓壓力Bpa作為反饋值控制低壓增壓器 20的可動葉片23，并且控制旁通流量調節閥25，因此，能高精度地控制可變式串聯增壓系統8。S卩，由于將與低壓增壓器20的工作有直接關系的低壓增壓器旋轉速度Nta_lp作為反饋值，因此，能減少增壓器控制的時間滯后。由此，能降低增壓器Bpa高于目標增壓器 Bpatrg的超出規定及增壓器Bpa低于目標增壓器Bpatrg的低于規定的發生。另外，由于將低壓增壓器旋轉速度Nta_lp作為反饋值，因此，能不考慮低壓增壓器20的產品間的平衡而高精度地進行制造。另外，在低壓增壓器20的低壓增壓器旋轉速度Nta_lp超過規定值時，通過增加旁通流量調節閥25的開度，能避免過旋轉。由此，低壓增壓器20不會超過能容許的最大旋轉速度，提高了安全性，并且不需要作為安全裝置使用的廢氣旁通閥等。實施方式3使用圖7說明本發明的第三實施方式的發動機300的結構。本發明的第三實施方式的發動機300是直噴式6氣缸柴油發動機，主要包括連接進氣通路2的進氣歧管30、連接排氣通路3的排氣歧管40、利用噴射器向各氣缸噴射儲存的燃料的共軌式燃料噴射裝置(以下稱作燃料噴射裝置)15。另外，發動機300具備由高壓增壓器10和低壓增壓器20構成的可變式串聯增壓系統9。高壓增壓器10由接受在排氣通路3中流動的排氣氣體進行旋轉驅動的渦輪12和被該渦輪12旋轉驅動而對在進氣通路2中流動的吸入空氣進行加壓的壓縮器11構成。另外，低壓增壓器20由接受在排氣通路3中流動的排氣氣體進行旋轉驅動的渦輪22和被該渦輪22旋轉驅動而對在進氣通路2中流動的吸入空氣進行加壓的壓縮器21構成。另外， 高壓增壓器10的壓縮器11配置在低壓增壓器20的壓縮器21的下游側，高壓增壓器10的渦輪12配置在低壓增壓器20的渦輪22的上游側。另外，高壓增壓器10和低壓增壓器20均是可變容量型的增壓器，高壓增壓器10 具備高壓增壓器可變驅動器14，低壓增壓器20具有低壓增壓器可變驅動器24。高壓增壓器可變驅動器14通過控制設于高壓增壓器10的渦輪12上的可動葉片13來調節葉片開度， 低壓增壓器可變驅動器24通過控制設于低壓增壓器20的渦輪22上的可動葉片23來調節葉片開度。高壓增壓器10和低壓增壓器20通過利用各可變驅動器14、24調節葉片開度，能適當調節被導入到各渦輪12、22中的排氣氣體的流速，在較大的運轉區域提高增壓效率。在進氣通路2中，從上游側朝向進氣歧管30配置有低壓增壓器20的壓縮器21和用于對被該壓縮器21加壓后的吸入空氣進行冷卻的中間冷卻器32，在進氣通路2的下游側配置有高壓增壓器10的壓縮器11和用于對被該壓縮器11加壓后的吸入空氣進行冷卻的中間冷卻器31。在排氣通路3中，從排氣歧管40朝向下游側配置有高壓增壓器10的渦輪12，在排氣通路3的下游側配置有低壓增壓器20的渦輪22。另外，還設有從構成高壓增壓器10的渦輪12的上游側向下游側旁通排氣氣體的旁通通路4，在該旁通通路4的中途部設有旁通流量調節閥25。EGR裝置50是將排氣氣體的一部分作為再循環氣體混合到吸入空氣中的裝置。 EGR裝置50由將在排氣歧管40中流動的排氣氣體的一部分導入到進氣歧管30的EGR通路 5、用于冷卻在該EGR通路5中流動的排氣氣體的EGR冷卻器53和用于調節在該EGR通路 5中流動的再循環氣體、即排氣氣體的流量的EGR閥51構成。控制裝置60主要由中央處理裝置、存儲裝置等構成。控制裝置60經由放大器65 與設于高壓增壓器10的高壓增壓器旋轉傳感器61和設于低壓增壓器20的低壓增壓器旋轉傳感器62電連接。另外，控制裝置還與設于進氣歧管30的增壓壓力傳感器63、其它傳感器電連接，基于來自它們的電信號生成控制信號，并且向前述的EGR閥51等輸出控制信號。 以下，將由控制裝置60進行的EGR閥51的控制定義為EGR控制。在此，說明發動機300的EGR控制。控制裝置60具有用于算出在EGR通路5中流動的再循環氣體的流量的功能，由此，能將最適于發動機300的運轉狀態的量的再循環氣體混合到吸入空氣中。再循環氣體的流量是這樣算出的基于預先掌握的各增壓器10、20的旋轉速度和排氣歧管40的排氣氣體壓力的關系得到實際的排氣氣體壓力，再根據增壓壓力和排氣氣體的壓力差算出再循環氣體的流量。S卩，控制裝置60預先存儲表示各高壓增壓器10、20的旋轉速度和排氣歧管40的排氣氣體壓力的關系的映射，首先調出與實際的各增壓器10、20的旋轉速度相對應的排氣氣體壓力。然后，對由增壓壓力傳感器63檢測出的增壓器和調出的排氣氣體壓力進行比較而掌握壓力差，根據該壓力差算出在EGR通路5中流動的再循環氣體的流量。這樣，通過使用高壓增壓器10和低壓增壓器20的各旋轉速度能高精度地算出再循環氣體的流量。并且，由于將算出的再循環氣體的流量作為反饋值，因此，能高精度地控制EGR閥51。另外，控制裝置60具有算出在旁通通路4中流動的排氣氣體的流量的功能，由此， 能調節旁通流量調節閥25，使得可變式串聯增壓系統9能最有效地對吸入空氣進行加壓。在旁通通路4中流動的排氣氣體的流量是這樣算出的基于預先掌握的各增壓器 10,20的旋轉速度的差異和在旁通通路4中流動的排氣氣體的流量的關系算出實際在旁通通路4中流動的排氣氣體的流量。S卩，控制裝置60預先存儲表示各增壓器10、20的旋轉速度的差異和在旁通通路4 中流動的排氣氣體的流量的關系的映射，調出與實際的各增壓器10、20的旋轉速度的差異相對應的在旁通通路4中流動的排氣氣體的流量。這樣，通過使用高壓增壓器10和低壓增壓器20的各旋轉速度能高精度地算出在旁通通路4中流動的排氣氣體的流量。并且，將算出的在旁通通路4中流動的排氣氣體的流量作為反饋值，因此，能高精度地控制旁通流量調節閥25。工業實用性本發明能用于具有可變式串聯增壓系統的發動機。
權利要求
1.一種發動機，其向各氣缸分配利用一個進氣通路導入的吸入空氣，利用一個排氣通路排出從各氣缸集合的排氣氣體，其特征在于，該發動機包括可變式串聯增壓系統，其由高壓增壓器和低壓增壓器構成，該高壓增壓器和低壓增壓器由接受在上述排氣通路中流動的排氣氣體進行旋轉的渦輪和被該渦輪驅動而對在上述進氣通路中流動的吸入空氣進行加壓的壓縮器構成；增壓壓力傳感器，其用于檢測經由上述可變式串聯增壓系統加壓后的吸入空氣的壓力；高壓增壓器旋轉傳感器，其用于檢測上述高壓增壓器的高壓增壓器旋轉速度； 高壓增壓器可變驅動器，其用于調節上述高壓增壓器的容量； 控制裝置，其能控制上述高壓增壓器可變驅動器，上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述高壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號控制上述高壓增壓器可變驅動器。
2.根據權利要求1所述的發動機，其特征在于， 該發動機包括旁通通路，其從構成上述高壓增壓器的渦輪的上游側向下游側旁通排氣氣體； 旁通流量調節閥，其用于調節在上述旁通通路中流動的排氣氣體的流量； 控制裝置，其能控制上述高壓增壓器可變驅動器和上述旁通流量調節閥， 上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述高壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號控制上述高壓增壓器可變驅動器和上述旁通流量調節閥。
3.根據權利要求1所述的發動機，其特征在于， 該發動機包括低壓增壓器旋轉傳感器，其用于檢測上述低壓增壓器的低壓增壓器旋轉速度； 低壓增壓器可變驅動器，其用于調節上述低壓增壓器的容量， 控制裝置，其能控制上述低壓增壓器可變驅動器，上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述低壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號控制上述低壓增壓器可變驅動器。
4.根據權利要求3所述的發動機，其特征在于， 該發動機包括旁通通路，其用于從構成上述高壓增壓器的渦輪的上游側向下游側旁通排氣氣體； 旁通流量調節閥，其用于調節在上述旁通通路中流動的排氣氣體的流量； 控制裝置，其能控制上述低壓增壓器可變驅動器和上述旁通流量調節閥， 上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述低壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號控制上述低壓增壓器可變驅動器和上述旁通流量調節閥。
5.根據權利要求3所述的發動機，其特征在于， 該發動機包括旁通通路，其從構成上述高壓增壓器的渦輪的上游側向下游側旁通排氣氣體； 旁通流量調節閥，其用于調節在上述旁通通路中流動的排氣氣體的流量； EGR通路，其將在上述排氣通路中流動的排氣氣體的一部分向上述進氣通路導入；EGR閥，其用于調節在上述EGR通路中流動的排氣氣體的流量； 控制裝置，其能控制上述EGR閥，上述控制裝置基于來自上述增壓壓力傳感器和上述高壓增壓器旋轉傳感器、上述低壓增壓器旋轉傳感器的檢測信號算出在上述EGR通路中流動的排氣氣體的流量，根據算出結果控制上述EGR閥。
全文摘要
發動機(100)包括可變式串聯增壓系統(7)，其由高壓增壓器(10)和低壓增壓器(20)構成；增壓壓力傳感器(63)，其用于檢測被可變式串聯增壓系統(7)加壓后的吸入空氣的壓力；高壓增壓器旋轉傳感器(61)，其用于檢測高壓增壓器(10)的高壓增壓器旋轉速度；高壓增壓器可變驅動器(14)，其用于調節高壓增壓器(10)的容量；控制裝置(60)，其能控制高壓增壓器可變驅動器(14)；控制裝置(60)基于來自增壓壓力傳感器(63)和高壓增壓器旋轉傳感器(61)的檢測信號控制高壓增壓器可變驅動器(14)。
文檔編號F02B37/18GK102177323SQ200980139538
公開日2011年9月7日 申請日期2009年9月17日 優先權日2008年10月7日
發明者前谷一樹, 河邊隆夫, 竹中一博, 野村英均, 高橋岳志, 高畑輝光 申請人:洋馬株式會社