多级式增压系统及其控制装置以及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多级式增压系统及其控制装置以及其控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，在内燃机中，为了实现高输出低燃耗率化，提案有一种二级增压系统。例如，专利文献I中公开有一种二级增压系统，在低压段涡轮增压器和高压段涡轮增压器之间设置冷却器，将被低压段涡轮增压器压缩的空气流在冷却器中冷却并供给至高压段涡轮增压器中。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:(日本)特开2012 — 87737号公报
[0006]发明所要解决的课题
[0007]上述二级式增压系统中，在利用所述冷却器冷却吸气时，压缩空气中的水分冷凝而产生水雾，该水雾与后级的增压机的叶轮碰撞，而可能使叶轮破损。当叶轮破损时，增压机的效率降低，并且假设在碎片混入内燃机的气缸的情况下，成为滑动部不良或烧毁等原因。
【发明内容】
[0008]本发明是鉴于这种情况而研发的，其目的在于，提供一种可以抑制压缩空气冷却时的水雾产生的多级式增压系统及其控制装置以及其控制方法。
[0009]用于解决课题的技术方案
[0010]本发明的第一方式提供一种多级式增压系统的控制装置，其具备低压侧的第一增压机、冷却所述第一增压机的排出空气的冷却装置、压缩冷却后的所述排出空气的高压侧的第二增压机，将至少经过二级压缩的空气供给至内燃机，其中，具备:信息取得装置，其取得所述第一增压机的吸入空气温度及吸入空气湿度以及所述第一增压机的吸气压力及排出压力作为输入信息；水蒸气分压算出装置，其使用所述第一增压机的吸入空气温度及吸入空气湿度以及所述第一增压机的吸气压力及排出压力作为参数，算出所述第一增压机的排出空气的水蒸气分压；目标温度设定装置，其将由所述水蒸气分压算出装置算出的水蒸气分压成为饱和水蒸气压的温度设定为目标温度；冷却控制装置，其控制所述冷却装置，以使所述第二增压机的吸入空气温度成为所述目标温度以上。
[0011]例如，为了不在第二增压机的吸入空气中产生水雾，只要单纯地使第二增压机的吸入空气温度上升即可。但是，吸入空气的温度上升导致增压机的效率降低，因此，从效率的观点来看，优选避开温度上升。这样，在第二增压机的吸入空气中，从水雾产生的观点和增压机效率的观点来看，控制成最佳的温度非常重要。
[0012]根据本发明的第一方式，算出第一增压机的排出空气中的水蒸气分压，求得该水蒸气分压成为饱和水蒸气分压的温度，并将该温度设定为第二增压机的吸入空气的目标温度。该目标温度是指在第二增压机的吸入空气中不产生水雾的最低温度，因此，可以避免水雾的产生，并且可以尽可能抑制增压机的效率降低。这样，根据本发明的第一方式，从水雾产生的观点和增压机效率的观点来看，可以将第二增压机的吸入温度控制成恰当的范围。
[0013]所述多级式增压系统的控制装置中，所述信息取得装置也可以进一步取得所述第一增压机的转速或空气流量作为输入信息，所述目标温度设定装置使用由所述水蒸气分压算出装置算出的所述水蒸气分压以及所述第一增压机的吸入空气温度、吸气压力、排出压力及转速或空气流量，将所述第二增压机的吸入空气中所包含的冷凝水量成为根据所述第二增压机的特性决定的规定的允许冷凝水量的所述第二增压机的吸入空气温度设定为所述目标温度。
[0014]根据所述结构，将第二增压机的吸入空气中所包含的冷凝水量与预先设定的允许冷凝水量一致的温度设定为目标温度。例如，在第二增压机的叶轮上具有较强的强度且允许一些冷凝水那样的构造的情况下，允许该允许范围内的冷凝水的混入，而使第二增压机的吸入空气的目标温度下降该量。由此，与可靠地排除水雾混入的情况相比，可以提高第二增压机的效率。
[0015]所述多级式增压系统的控制装置中，所述目标温度设定装置也可以使用例如所述第二增压机的吸入空气中的水蒸气分压作为未知数，设定表示第二增压机的吸入空气中所包含的冷凝水量的式子，并取得将该式子和所述允许冷凝水量设为等式时的所述水蒸气分压，将该水蒸气分压成为饱和水蒸气压的温度设定为所述目标温度。
[0016]本发明的第二方式提供一种多级式增压系统，具备:低压侧的第一增压机、冷却所述第一增压机的排出空气的冷却装置、压缩冷却后的所述排出空气的高压侧的第二增压机、所述多级式增压系统的控制装置，将至少经过二级压缩的空气供给至内燃机。
[0017]本发明的第三方式提供一种多级式增压系统的控制方法，该多级式增压系统具备:低压侧的第一增压机、冷却所述第一增压机的排出空气的冷却装置、压缩冷却后的所述排出空气的高压侧的第二增压机，将至少经过二级压缩的空气供给至内燃机，其中，该方法具备:取得所述第一增压机的吸入空气温度及吸入空气湿度以及所述第一增压机的吸气压力及排出压力作为输入信息的信息取得过程；使用所述第一增压机的吸入空气温度及吸入空气湿度以及所述第一增压机的吸气压力及排出压力作为参数来算出所述第一增压机的排出空气的水蒸气分压的水蒸气分压算出过程；将通过所述水蒸气分压算出过程算出的水蒸气分压成为饱和水蒸气压的温度设定为目标温度的目标温度设定过程；控制所述冷却装置，使所述第二增压机的吸入空气温度成为所述目标温度以上的冷却控制过程。
[0018]所述多级式增压系统的控制方法中，也可以在所述信息取得过程中，进一步取得所述第一增压机的转速或空气流量作为输入信息，所述目标温度设定过程使用所述水蒸气分压算出过程中算出的所述水蒸气分压以及所述第一增压机的吸入空气温度、吸气压力、排出压力及转速或空气流量，将所述第二增压机的吸入空气中所包含的冷凝水量成为根据所述第二增压机的特性决定的规定的允许冷凝水量的所述第二增压机的吸入空气温度设定为所述目标温度。
[0019]所述多级式增压系统的控制方法中，所述目标温度设定过程也可以使用所述第二增压机的吸入空气中的水蒸气分压作为未知数，设定表示第二增压机的吸入空气中所包含的冷凝水量的式子，且取得将该式子和所述允许冷凝水量设为等式时的所述水蒸气分压，并将该水蒸气分压成为饱和水蒸气压的温度设定为所述目标温度。
[0020]发明效果
[0021]根据本发明，抑制压缩空气冷却时的水雾的产生，因此，可消除后级增压机中的水雾的问题，而实现可以避免叶轮等破损的效果。
【附图说明】
[0022]图1是概略性地表示作为本发明第一实施方式的多级式增压系统的二级式增压系统的一结构例的图；
[0023]图2是本发明第一实施方式的控制装置的功能块图；
[0024]图3是将表示饱和水蒸气压和温度的关系的表的一例进行表示的图；
[0025]图4是本发明第二实施方式的控制装置的功能块图。
【具体实施方式】
[0026]〔第一实施方式〕
[0027]以下，参照附图对本发明第一实施方式的多级式增压系统及其控制装置以及其方法进行说明。
[0028]图1是概略性地表示作为本实施方式的多级式增压系统的一例的二级式增压系统的一结构例的图。如图1所示，作为主要的结构，多级式增压系统I具备:低压侧的第一增压机2、冷却第一增压机2的排出空气的中间冷却器(冷却装置)3、压缩冷却后的排出空气的高压侧的第二增压机4、控制装置5。
[0029]从第二增压机4排出的压缩空气被中间冷却器6冷却后，供给至内燃机7。在排出内燃机7的排气的排气配管8上设置高压侧的第二涡轮10、低压侧的第一涡轮11，这些涡轮利用排气进行旋转。
[0030]第二涡轮10利用单轴与第二增压机4连接，第一涡轮11利用单轴与第一增压机2连接，由此，第二涡轮10、第一涡轮11的转动力分别传递至第二增压机4、第一增压机2，并驱动第二增压机4、第一增压机2。
[0031]这种多级式增压系统I中，第一增压机2的吸入空气温度I\[°C ]、吸入空气湿度H1 [%]、吸气压力PJkPa]、排出压力P2[kPa]及第二增压机4的吸入空气温度T2[°C ]分别利用传感器(省略图示)检测，并输出至控制装置5。
[0032]从例如第二增压机4的健全性及效率的两个观点来看，控制装置5进行中间冷却器3的控制，以使第二增压机4的吸入空气温度T2成为恰当的温度。
[0033]图2是控制装置5的功