BR102017005258A2

BR102017005258A2 - Energy generation system for internal combustion engine

Info

Publication number: BR102017005258A2
Application number: BR102017005258-3A
Authority: BR
Inventors: Kobayashi Masashi
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2017-12-19
Also published as: EP3222838A1; RU2659856C1; US9988979B2; JP2017166405A; KR20170107901A; US20170268415A1; CN107201939A

Abstract

sistema de geração de energia para motor de combustão interna a presente invenção refere-se a um sistema de geração de energia para um motor de combustão interna (1), que inclui: um turbo compressor (3) capaz de executar uma geração de energia de turbo compressor usando a rotação de uma turbina (4) fornecida em uma passagem de escape (11) do motor de combustão interna (1); uma unidade de cálculo de energia gerada (40e) que calcula um primeiro valor de instrução de geração de energia necessário para o turbo compressor (3). a unidade de cálculo de energia gerada (40e) determina, com base em um estado operacional do motor de combustão interna, se existe ou não uma relação de magnitude, na qual a energia gerada da geração de energia do turbo compressor é maior do que uma quantidade de aumento de uma perda de bombeamento do motor de combustão interna (1) resultante da geração de energia do turbo compressor, é satisfeita. a unidade de cálculo de energia gerada (40e) calcula o primeiro valor de instrução de geração de energia maior quando a relação de magnitude é satisfeita do que quando a relação de magnitude não é satisfeita.

Description

“SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA” CAMPO DA TÉCNICA

[001 ]A presente invenção refere-se a um sistema de geração de energia para um motor de combustão interna.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Como um sistema de geração de energia, é conhecido um sistema de geração de energia que calcula a eficiência de geração de energia de um turbo compressor com uma função de geração de energia e uma eficiência de geração de energia de um alternador, e que calcula a respectiva quantidade de instrução de geração de energia do turbo compressor e do alternador de modo que um tendo a maior das eficiências de geração de energia se compromete preferencialmente no trabalho de geração de energia (Publicação do Pedido de Patente Japonesa No. 2007-327401 (JP 2007-327401 A).

[003] Na geração de energia resultante do turbo compressor, a energia de exaustão de um motor de combustão interna é convertida em energia elétrica ao acionar a turbina com gás de escape. No entanto, até uma perda de bombeamento do motor de combustão interna, que está sendo aumentada com a geração de energia resultante do turbo compressor, não é levada em consideração no sistema de geração de energia do documento JP 2007-327401 A. Por essa razão, o sistema de geração de energia de JP 2007-327401 A pode não necessariamente selecionar a geração de energia que é sempre eficiente, e tem espaço para aprimoramentos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] A invenção fornece um sistema de geração de energia para um motor de combustão interna que pode selecionar a geração de energia eficiente em consideração a uma perda de bombeamento do motor de combustão interna entre a geração de energia executada por um turbo compressor com uma função de geração de energia e uma geração de energia executada por um alternador.

[005] Um sistema de geração de energia para um motor de combustão interna, de acordo com um aspecto da invenção, inclui: um turbo compressor capaz de gerar energia executando uma geração de energia de turbo compressor usando a rotação de uma turbina fornecida em uma passagem de escape do motor de combustão interna; uma unidade de cálculo de energia gerada configurada para calcular um primeiro valor de instrução de geração de energia, sendo o primeiro valor de instrução de geração de energia um valor de energia gerada exigido para o turbo compressor; e uma unidade de controle de geração de energia configurada para controlar o turbo compressor para executar a geração de energia do turbo compressor com base no primeiro valor de instrução de geração de energia. A unidade de cálculo de energia gerada é configurada para determinar, com base em um estado operacional do motor de combustão interna, se ou não uma relação de magnitude é satisfeita, sendo a relação de magnitude uma relação na qual a energia gerada da geração de energia de turbo compressor é maior do que uma quantidade de aumento de uma perda de bombeamento do motor de combustão interna resultante da geração de energia do turbo compressor, e a unidade de cálculo da energia gerada é configurada para calcular o primeiro valor da instrução de geração de energia maior quando a relação de magnitude é satisfeita do que quando a relação de magnitude não é satisfeita.

[006] O sistema de geração de energia, de acordo com o aspecto acima, pode incluir um alternador capaz de gerar energia usando a saída do motor de combustão interna; e uma unidade de cálculo de energia gerada exigida configurada para calcular a energia gerada exigida para o motor de combustão interna. A unidade de cálculo de energia gerada pode ser configurada para calcular o primeiro valor de instrução de geração de energia e um segundo valor de instrução de geração de energia exigido para o alternador, de tal forma que a energia gerada exigida é gerada através da geração de energia do turbo compressor e da geração de energia do alternador executada pelo dito alternador, e pode ser configurada para calcular o primeiro valor de instrução de geração de energia e o segundo valor de instrução de geração de energia, de tal forma que uma razão do primeiro valor de instrução de geração de energia para o segundo valor de instrução de geração de energia seja maior quando a relação de magnitude é satisfeita do que quando a relação de magnitude não é satisfeita. A unidade de controle de geração de energia pode ser configurada para controlar o turbo compressor para que ele execute a geração de energia do turbo compressor com base no primeiro valor de instrução de geração de energia e para controlar o alternador para que ele execute a geração de energia de alternador com base no segundo valor de instrução de geração de energia.

[007] No aspecto acima, a unidade de cálculo de energia gerada pode ser configurada para calcular o primeiro valor de instrução de geração de energia e o segundo valor de instrução de geração de energia de tal forma que uma razão do primeiro valor de instrução de geração de energia para um primeiro valor de limite superior de geração de energia, no qual a energia é capaz de ser gerada através da geração de energia do turbo compressor, seja maior quando a relação de magnitude é satisfeita do que quando a relação de magnitude não é satisfeita, e de tal forma que uma razão do segundo valor de instrução de geração de energia para um segundo valor de limite superior de geração de energia, no qual a energia é capaz de ser gerada através da geração de energia do alternador, seja menor quando a relação de magnitude é satisfeita do que quando a relação de magnitude não é satisfeita.

[008] Em um caso onde o estado operacional do motor de combustão interna é o estado operacional onde a relação de magnitude na qual a energia gerada da geração de energia do turbo compressor é maior do que a quantidade de aumento de perda de bombeamento do motor de combustão interna resultante da geração de energia do turbo compressor é satisfeita, uma vantagem no equilíbrio de energia é obtida executando a geração de energia do turbo compressor. Ao contrário, se a geração de energia do turbo compressor é executada no caso do estado operacional em que a relação de magnitude não é satisfeita, existe em vez disso uma perda no equilíbrio de energia e não existe vantagem neste caso. Portanto, é mais desejável limitar a geração de energia do turbo compressor. De acordo com o sistema de geração de energia e de acordo com o aspecto acima, em um caso onde tal relação de magnitude é satisfeita, em comparação com um caso em que a relação de magnitude não é satisfeita, a razão do primeiro valor de instrução de geração de energia para o primeiro o valor limite resultante da geração de energia do turbo compressor torna-se maior, e a razão do segundo valor de instrução de geração de energia para o segundo valor de limite superior de geração de energia resultante da geração de energia do alternador torna-se menor. Em outras palavras, em um caso em que a relação de magnitude acima é satisfeita, em comparação com um caso em que a relação de magnitude não é satisfeita, o fator de carga de geração de energia do turbo compressor torna-se mais alto, e o fator de carga da geração de energia do alternador torna-se mais baixo. Desta forma, um aumento na perda de bombeamento resultante da geração de energia do turbo compressor é levado em consideração e as respectivas energias geradas a partir do turbo compressor e a geração de energia do alternador são distribuídas para a energia gerada exigida para o motor de combustão interna. Portanto, uma geração de energia eficiente adequada para o estado operacional do motor de combustão interna pode ser selecionada.

[009]No aspecto acima, a unidade de cálculo de energia gerada pode ser configurada para calcular o primeiro valor de limite superior de geração de energia como o primeiro valor de instrução de geração de energia e um valor obtido através da subtração do primeiro valor de limite superior de geração de energia da energia gerada exigida como o segundo valor de instrução de geração de energia, quando a relação de magnitude é satisfeita.

[010] De acordo com o aspecto acima, quando a relação de magnitude acima é satisfeita, a razão do primeiro valor de instrução de geração de energia para o primeiro valor de limite superior de geração de energia da geração de energia de turbo compressor é maximizada, e a quantidade insuficiente de energia gerada exigida que é insuficiente apenas através da geração de energia do turbo compressor, é compensada pela geração de energia do alternador.

[011] No aspecto acima, a unidade de cálculo de energia gerada pode ser configurada para calcular o segundo valor de limite superior de geração de energia como o segundo valor de instrução de geração de energia e um valor obtido através da subtração do segundo valor de limite superior de geração de energia da energia gerada exigida como o primeiro valor de instrução de geração de energia, quando a relação de magnitude não é satisfeita.

[012] De acordo com o aspecto acima, em um caso em que a relação de magnitude acima não é satisfeita, a razão do segundo valor de instrução de geração de energia para o segundo valor de limite superior de geração de energia do alternador é maximizada, e a quantidade insuficiente de energia gerada exigida, que é insuficiente apenas através da geração de energia do alternador, é compensada pela geração de energia do turbo compressor.

[013] No aspecto acima, a unidade de cálculo de energia gerada pode ser configurada para calcular o primeiro valor de limite superior de geração de energia do turbo compressor como o primeiro valor de instrução de geração de energia e o segundo valor de limite superior de geração de energia da geração de energia do alternador como o segundo valor de instrução de geração de energia, independentemente da relação de magnitude, quando um total do primeiro valor de limite superior de geração de energia e do segundo valor de limite superior de geração de energia é menor do que a energia gerada exigida.

[014] De acordo com o aspecto acima, a falta da energia gerada para a energia gerada exigida pode ser reduzida ao máximo.

[015] No aspecto acima, a unidade de cálculo de energia gerada pode ser configurada para determinar se ou não a relação de magnitude é satisfeita com base em se ou não o primeiro valor de limite superior de geração de energia é maior do que a quantidade de aumento da perda de bombeamento.

[016] No aspecto acima, a unidade de cálculo de energia gerada pode ser configurada para determinar a relação de magnitude, usando o primeiro valor de limite superior de geração de energia e a quantidade de aumento da perda de bombeamento que são determinados respectivamente e correspondem à saída do motor de combustão interna quando a relação de magnitude é determinada.

[017] Conforme descrito acima, de acordo com o sistema de geração de energia e de acordo com o aspecto da invenção, um aumento na perda de bombeamento resultante da geração de energia do turbo compressor é levado em consideração, e as respectivas energias geradas da geração de energia do turbo compressor e da geração de energia do alternador são distribuídas para a energia gerada exigida para o motor de combustão interna. Assim, uma geração de energia eficiente adequada para o estado operacional do motor de combustão interna pode ser selecionada.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[018] As características, vantagens e o significado técnico e industrial das modalidades exemplificativas da invenção serão descritos abaixo com relação aos desenhos em anexo, nos quais números similares indicam elementos similares, onde: [019] A Figura 1 é uma vista que ilustra uma configuração geral de um motor de combustão interna ao qual um sistema de geração de energia relacionado a uma modalidade da invenção é aplicado.

[020]A Figura 2 é uma vista que ilustra o esboço do sistema de geração de energia.

[021 ]A Figura 3 é um diagrama de blocos que ilustra os detalhes de uma unidade de gerenciamento de energia ilustrada na Figura 2.

[022] A Figura 4 é uma vista que ilustra um mapa de determinação M para determinar uma vantagem no equilíbrio de energia.

[023] A Figura 5 é um fluxograma que ilustra um exemplo de uma rotina de controle relacionada à modalidade da invenção.

[024] A Figura 6 é uma vista que ilustra um método de cálculo de um valor de instrução de geração de energia em um caso em que há uma vantagem no equilíbrio de energia de acordo com o desempenho da geração de energia do turbo compressor.

[025] A Figura 7 é uma vista que ilustra um método de cálculo do valor de instrução de geração de energia em um caso em que não há vantagem no equilíbrio de energia de acordo com o desempenho da geração de energia do turbo compressor.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[026] Conforme ilustrado na Figura 1, um motor de combustão interna 1 é constituído por um motor de combustão interna de ignição por faísca tipo 4 cilindros em linha, no qual os quatro cilindros 2 estão alinhados, e o dito motor é montado em um veículo (não ilustrado). O motor de combustão interna 1 é fornecido com um turbo compressor assistido por motor (MAT) 3 com uma função de geração de energia. O MAT 3 tem uma turbina 4 e um compressor 5, e um eixo de rotação 6 que acopla a turbina 4 e o compressor 5 é fornecido com um gerador de motor trifásico do tipo AC 7 que funciona como um motor elétrico e um gerador. O MAT 3 pode fazer com que o gerador de motor 7 funcione como um motor elétrico para auxiliar na sobrecarga, ou pode fazer o gerador de motor 7 funcionar como um gerador para converter energia de escape em energia.

[027] Uma passagem de admissão 10 e uma passagem de escape 11 estão conectadas aos respectivos cilindros 2 do motor de combustão interna 1. A passagem de admissão 10 é fornecida com um filtro de ar 12 que filtra o ar de admissão, o compressor 5 do MAT 3, um trocador de calor 13 que resfria o ar comprimido pelo compressor 5, e uma válvula borboleta 14 que ajusta a quantidade de ar de admissão. A passagem de admissão 10 inclui um coletor de entrada 10a que se ramifica para os respectivos cilindros 2 à jusante da válvula borboleta 14.

[028] A passagem de escape 11 inclui um coletor de entrada 11 a que coleta o gás de escape dos respectivos cilindros 2, a turbina 4 do MAT 3 é fornecida em uma parte de coleta à jusante do coletor de entrada 11a, e um catalisador de purificação de gás de escape 16 é fornecido à jusante da turbina 4. Além disso, a passagem de escape 11 é fornecida com uma passagem de desvio 17 que se conecta a montante e à jusante da turbina 4 do MAT 3 em conjunto e desvia da turbina 4. A passagem de desvio 17 é aberta e fechada por uma válvula de gaveta 18. A pressão de sobrecarga do motor de combustão interna 1 é ajustada pela válvula de gaveta 18.

[029] O motor de combustão interna 1 é fornecido com um alternador 20 capaz de gerar energia usando a sua saída. A saída de um eixo de manivela 19 é transmitida para o alternador 20 através de um mecanismo de transmissão de correia 21. O alternador 20 é conectado eletricamente a uma bateria montada no veículo 25 com uma tensão nominal de 12 V. O gerador de motor 7 do MAT 3 é conectado AC a um inversor de MAT 26, e o inversor de MAT 26 é conectado a uma bateria de MAT 27 com uma energia nominal de 42 V. A bateria montada no veículo 25 e a bateria de MAT 27 estão conectadas entre si através de um conversor DC/DC 28.

[030]0 controle do motor de combustão interna 1 é executado por uma unidade eletrônica de controle do motor (ECU do motor) 30 constituída como um computador. A ECU do motor 30 executa também o controle de operação básica do motor de combustão interna 1, tal como controlando o grau de abertura da válvula borboleta 14 e controlando a quantidade de combustível injetado de uma maneira intertravando o controle de grau de abertura deste, e executa o controle de acessórios do motor de combustão interna 1, tal como controlando a energia gerada do alternador 20. Em adição, a ECU de motor 30 executa o controle de sobrecarga das operações do MAT 3 e da válvula de gaveta 18, respectivamente, para ajustar a pressão de sobrecarga do motor de combustão interna 1. Acima de tudo, o controle do MAT 3 é executado diretamente por uma unidade eletrônica de controle de MAT (MATECU) 31 conectada para ser capaz de se comunicar com a ECU do motor 30. Ou seja, a ECU do motor 30 instrui a MATECU 31 sobre vários tipos de informação, controlando diretamente assim o MAT 3.

[031 ]0 controle auxiliar de sobrecarga faz o gerador do motor 7 do MAT 3 funcionar como um motor elétrico, e o controle de geração de energia faz o gerador de motor 7 funcionar como um gerador, estão incluídos no controle do MAT 3. O controle auxiliar de sobrecarga faz com que o gerador de motor 7 funcione como um motor elétrico de modo a resolver um atraso de turbo, por exemplo, no momento da transição de aceleração do veículo, ajudando assim na sobrecarga. Adicionalmente, o controle de geração de energia faz com que o gerador do motor 7 funcione como um gerador em um estado onde a válvula de gaveta 18 está fechada, convertendo assim a energia de escape recebida pela turbina 4 em energia gerada.

[032]A geração de energia (em seguida chamada de geração de energia do turbo compressor) executada pelo MAT 3 e a geração de energia (em seguida chamada de geração de energia do alternador) executadas pelo alternador 20 são executadas por um sistema de geração de energia S da presente modalidade tendo uma configuração ilustrada na Figura 2. O sistema de geração de energia S inclui uma unidade de gerenciamento de energia 40 constituída com a ECU do motor 30 e a MATECU 31, o MAT 3 e o alternador 20 que são controlados pela unidade de gerenciamento de energia 40, um sensor SOC 41 que detecta o estado de carga da batería montada no veículo 25 ou da bateria de MAT 27, e um sensor de energia 42 para descobrir a carga elétrica de um condicionador de ar ou luzes montadas no veículo.

[033] Por exemplo, vários tipos de informação, tais como estados de carga das respectivas baterias 25, 26 e similares, que são emitidos como sinais de saída do sensor SOC 41, um estado de energia do equipamento montado no veículo refletido em um sinal de saída do sensor de energia 42, um estado de acionamento do veículo, e um estado operacional do motor de combustão interna 1, são introduzidos na unidade de gerenciamento de energia 40. A unidade de gerenciamento de energia 40 calcula a energia gerada exigida para o motor de combustão interna 1 com base nos vários tipos de informação de entrada, e calcula as respectivas energias geradas da geração de energia do turbo compressor, e a geração de energia do alternador com base na energia gerada exigida. Portanto, a unidade de gerenciamento de energia 40 controla o MAT 3 e o alternador 20, de tal modo que a geração de energia do turbo compressor e a geração de energia do alternador são respectivamente executadas com as respectivas energias geradas calculadas.

[034] Os detalhes da unidade de gerenciamento de energia 40 são ilustrados na Figura 3. Quando a ECU do motor 30 e a MATECU 31 executam um programa predeterminado, as respectivas unidades constituintes da unidade de gerenciamento de energia ilustrada 40 são configuradas logicamente dentro destas ECUs.

[035] Uma unidade de cálculo de energia gerada exigida 40a adquire um estado de carga Bsoc e uma carga elétrica P1 da bateria montada no veículo 25 e similares, com referência aos respectivos sinais de saída do sensor SOC 41 e do sensor de energia 42. A unidade de cálculo de energia gerada 40a calcula uma energia gerada exigida Tw para o motor de combustão interna 1 com base no estado de carga adquirido Bsoc e na carga elétrica adquirida P1, e envia a energia gerada exigida calculada Tw para uma unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e. O cálculo da energia gerada exigida Tw pode ser executado, por exemplo, recuperando um mapa de cálculo que é armazenado antecipadamente, ou pode ser executado com base em uma fórmula de cálculo com o estado de carga Bsoc e a carga elétrica P1 como variáveis.

[036] Uma unidade de cálculo do valor de limite superior de geração de energia do alternador 40b adquire uma velocidade do motor Ne com referência a um sinal de saída de um sensor de ângulo de manivela 43 (consultar a Figura 1), e calcula uma velocidade de rotação Nalt do alternador 20 obtida multiplicando-se a velocidade do motor Ne por uma razão de mudança de marcha do mecanismo de transmissão de correia 21. Portanto, a unidade de cálculo 40b calcula um valor de limite superior Galt, no qual a energia é capaz de ser gerada através da geração de energia do alternador com base na velocidade de rotação Nalt do alternador 20, e envia o valor de limite superior calculado para a unidade de cálculo do valor da instrução de geração de energia 40e. Uma vez que uma relação entre a velocidade de rotação Nalt e a energia gerada do alternador 20 é determinada, a unidade de cálculo do valor de limite superior de geração de energia do alternador 40b calcula o valor de limite superior Galt, por exemplo, com base em uma fórmula de cálculo predeterminada que é preparada antecipadamente.

[037] Uma unidade de cálculo de valor de limite superior de geração de energia de turbo compressor 40c adquire a velocidade de motor Ne com referência ao sinal de saída do sensor de ângulo de manivela 43 (ver a Figura 1), e adquire um grau de abertura de acelerador Acc com referência a um sinal de saída do sensor de grau de abertura do acelerador 44 (ver Figura 1). Em seguida, a unidade de cálculo 40c calcula a saída do motor We como um estado operacional com base na velocidade do motor Ne e no grau de abertura do acelerador Acc, calcula um valor de limite superior de geração de energia Geeg com base na energia do motor We, e envia o valor de limite superior de geração de energia calculado para a unidade de determinação de ganho/perda 40d e a unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e, respectivamente.

[038]A unidade de determinação de ganho/perda 40d emite um valor de determinação de ganho/perda α mostrando a presença/ausência de uma vantagem no equilíbrio de energia quando o valor de limite superior de geração de energia Geeg é comparado com uma quantidade de aumento de uma perda de bombeamento, (em seguida também chamada de a quantidade de aumento de perda) do motor de combustão interna 1 resultante da geração de energia do turbo compressor, e enviar o valor de determinação de ganho/perda de saída para a unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e. O valor de determinação de ganho/perda α é definido como “1 ”, o que significa a presença de uma vantagem no equilíbrio de energia em um caso em que uma relação de magnitude na qual o valor de limite superior de geração de energia Geeg é maior do que a quantidade de aumento de perda é satisfeita, e é definido como “0”, o que significa a ausência de uma vantagem no equilíbrio de energia em um caso em que a relação de magnitude não é satisfeita. A unidade de determinação de ganho/perda 40d ajusta o valor de determinação de ganho/perda a, por exemplo, com base no mapa de determinação M ilustrado na Figura 4. O mapa de determinação M tem uma estrutura na qual a energia do motor é definida em um eixo horizontal, a energia gerada é definida em um eixo vertical, a energia gerada por unidade de tempo resultante da geração de energia do turbo compressor é ilustrada por uma linha curva L1, que é uma linha sólida, e a quantidade de aumento da perda de bombeamento por unidade de tempo é ilustrada por uma linha curva L2, que é uma linha tracejada. Como está claro a partir do mapa de determinação M, as duas linhas curvas L1, L2 se interceptam em um ponto de derivação p da energia do motor. Uma vez que a relação de magnitude acima na qual a energia gerada resultante da geração de energia do turbo compressor é maior do que a quantidade de aumento de perda é satisfeita em um lado mais alto do que o ponto de derivação p, existe uma vantagem no equilíbrio de energia. Por esse motivo, em um caso em que a energia do motor We é maior do que o ponto de derivação p, a unidade de determinação de ganho/perda 40d ajusta o valor de determinação de ganho/perda α para 1. Por outro lado, em um lado inferior do ponto de derivação p, a energia gerada resultante da geração de energia do turbo compressor é menor do que a quantidade de aumento de perda. Assim, a relação de magnitude acima não é satisfeita, e não há vantagem no equilíbrio de energia. Por esse motivo, em um caso em que a energia do motor We é igual ou menor do que o ponto de derivação p, a unidade de determinação de ganho/perda 40d ajusta o valor de determinação de ganho/perda α para 0.

[039]A unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e calcula um valor de instrução de geração de energia TGeeg exigido para o alternador 20 e um valor de instrução de geração de energia TGalt exigido para o MAT 3, respectivamente, de acordo com uma rotina de processamento ilustrada na Figura 5 que será descrita abaixo usando vários tipos de informação enviada a partir das respectivas unidades descritas acima 40a a 40d. O valor de instrução de geração de energia TGalt é enviado para uma unidade de controle de alternador 40f, e o valor de instrução de geração de energia TGeeg é enviado para a unidade de controle de MAT 40g. A unidade de controle do alternador 40f instrui o alternador 20 sobre o valor de instrução de geração de energia TGalt, e faz o alternador executar a geração de energia do alternador. A unidade de controle de MAT 40g instrui o ΜΑΤ 3 sobre ο valor de instrução de geração de energia TGeeg e faz com que o MAT execute a geração de energia do turbo compressor.

[040]Conforme ilustrado na Figura 5, na etapa S1, a unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e lê a informação exigida incluindo a energia gerada exigida Tw, o valor de limite superior de geração de energia Galt, o valor de limite superior de geração de energia Geeg, e o valor de determinação de ganho/perda a, e atualiza esses valores.

[041 ]Na etapa S2, a unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e determina se ou não um total do valor de limite superior de geração de energia Galt e do valor de limite superior de geração de energia Geeg é menor do que a energia gerada exigida Tw, em outras palavras, a energia gerada exigida Tw pode ser fornecida através da geração de energia do alternador e da geração de energia do turbo compressor. Em um caso em que o total do valor de limite superior de geração de energia Galt e do valor de limite superior de geração de energia Geeg é menor do que a energia gerada exigida Tw, a energia gerada exigida Tw não pode ser fornecida através da geração de energia do alternador e da geração de energia do turbo compressor.

[042]Portanto, na etapa S3, a unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e substitui o valor de limite superior de geração de energia Galt no valor de instrução de geração de energia TGalt e substitui o valor de limite superior de geração de energia Geeg no valor de instrução de geração de energia TGeeg. Ou seja, a unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e calcula o valor de limite superior de geração de energia Galt como o valor de instrução de geração de energia TGalt e calcula o valor de limite superior de geração de energia Geeg como o valor de instrução de geração de energia TGeeg. Consequentemente, as respectivas capacidades de geração de energia do alternador 20 e do MAT 3, que são determinadas no estado de operação atual do motor de combustão interna 1, são exibidas ao máximo. Portanto, a escassez da energia gerada para a energia gerada exigida Tw pode ser reduzida ao máximo.

[043] Por outro lado, em um caso em que o total do valor de limite superior de geração de energia Galt e o valor de limite superior de geração de energia Geeg é igual ou maior do que a energia gerada exigida Tw, a energia gerada exigida Tw pode ser fornecida através da geração de energia do alternador e da geração de energia do turbo compressor. Em seguida, na etapa S4, a unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e determina se o valor de determinação de ganho/perda α é “1 ”, ou seja, se existe ou não alguma vantagem no equilíbrio de energia devido ao desempenho da geração de energia do turbo compressor. No caso em que existe uma vantagem no equilíbrio de energia, o processamento prossegue para a etapa S5 e, no caso onde não há vantagem no equilíbrio de energia, o processamento prossegue para a etapa S6.

[044] Na etapa S5, a unidade de cálculo de valor de instrução de geração de energia 40e substitui um valor, que é obtido subtraindo-se o valor de limite superior de geração de energia Geeg da energia gerada exigida Tw, no valor de instrução de geração de energia TGalt, e substitui o valor de limite superior de geração de energia Geeg pelo valor de instrução de geração de energia TGeeg, calculando assim o valor de instrução de geração de energia TGalt e o valor de instrução de geração de energia TGeeg, respectivamente. Depois disso, o processamento retorna para a etapa S1. Conforme ilustrado na Figura 6, um fator de carga da geração de energia do turbo compressor é maximizado executando-se o processamento da etapa S5. Isto é, uma razão do valor de instrução de geração de energia TGeeg para o valor de limite superior de geração de energia Geeg da geração de energia do turbo compressor é maximizada (100%). Portanto, a quantidade insuficiente da energia gerada exigida Tw que é insuficiente apenas através da geração de energia do turbo compressor é compensada pela geração de energia do alternador.

[045] Por exemplo, no caso em que a energia gerada exigida Tw, o valor de limite superior de geração de energia Galt da geração de energia do alternador, o valor de limite superior de geração de energia Geeg da geração de energia do turbo compressor, e o valor de determinação de ganho/perda α são os seguintes, o valor de instrução de geração de energia TGalt e o valor de instrução de geração de energia TGeeg são calculados como segue. -Tw= 1000 [W] - Galt = 1440 [W] (Velocidade de rotação do alternador: 4000 [rpm]) - Geeg = 400 [W] (Energia do motor: 30 [KW]) - α = 1 (Com vantagem no equilíbrio de energia) TGalt = 1000-400 = 600 [W] - TGeeg = 400 [W] [046] Na etapa S6, em contraste à etapa S5, a unidade de cálculo do valor de instrução de geração de energia 40e substitui o valor de limite superior de geração de energia Galt no valor de instrução de geração de energia TGalt, e substituindo um valor que é obtido através da subtração do valor de limite superior de geração de energia Galt a partir da energia gerada exigida Tw, no valor de instrução de geração de energia TGeeg, calculando assim o valor de instrução de geração de energia TGalt e o valor de instrução de geração de energia TGeeg, respectivamente. Depois disso, o processamento retorna para a etapa S1. Conforme ilustrado na Figura 7, um fator de carga da geração de energia do alternador é maximizado executando-se o processamento da etapa S6. Isto é, uma razão do valor de instrução de geração de energia TGalt para o valor de limite superior de geração de energia Galt da geração de energia do alternador é maximizada (100%). Portanto, a quantidade insuficiente da energia gerada exigida Tw, que é insuficiente apenas através da geração de energia do alternador, é compensada pela geração de energia do turbo compressor.

[047] Como pode ser compreendido a partir da comparação entre a Figura 6 e a Figura 7, no caso da Figura 6 em que existe uma vantagem no equilíbrio de energia devido ao desempenho da geração de energia do turbo compressor, em comparação com o caso da Figura 7 em que não há vantagem, o fator de carga de geração de energia do turbo compressor torna-se maior e o fator de carga da geração de energia do alternador torna-se menor. Em outras palavras, em um caso em que a relação de magnitude descrita acima na qual a energia gerada da geração de energia do turbo compressor é maior do que a quantidade de aumento de perda de bombeamento do motor de combustão interna 1 é satisfeita, em comparação com o caso em que a relação de magnitude não é satisfeita, a razão do valor de instrução de geração de energia TGeeg para o valor de limite superior de geração de energia Geeg da geração de energia de turbo compressor torna-se maior, e a razão do valor de instrução de geração de energia TGalt para o valor de limite superior de geração de energia Galt da geração de energia do alternador se torna menor.

[048] De acordo com a presente modalidade, um aumento na perda de bombeamento resultante da geração de energia do turbo compressor é levado em consideração como descrito acima, e o valor de instrução de geração de energia TGalt da geração de energia do alternador e o valor de instrução de geração de energia TGeeg da geração de energia do turbo compressor são calculados, respectivamente, de modo que as respectivas energias geradas da geração de energia do turbo compressor e da geração de energia do alternador são distribuídas para a energia gerada exigida para o motor de combustão interna 1. Portanto, a geração de energia eficiente adequada para o estado operacional do motor de combustão interna 1 pode ser selecionada.

[049] A invenção não está limitada à modalidade acima, e pode ser aplicada sob várias formas dentro do escopo do conceito da invenção. Na modalidade acima, o fator de carga da geração de energia do turbo compressor é ajustado para 100% em um caso em que a relação de magnitude na qual a energia gerada resultante do desempenho da geração de energia do turbo compressor é maior do que a quantidade de aumento da perda de bombeamento do motor de combustão interna 1 é satisfeita e existe uma vantagem no equilíbrio de energia. Entretanto, desde que o fator de carga se torne maior em comparação com o caso em que a relação de magnitude não é satisfeita, por exemplo, a invenção também pode ser incorporada, por exemplo, em uma forma em que o fator de carga é menor do que 100%, tal como a configuração do fator de carga da geração de energia do turbo compressor para 80% em um caso em que a relação de magnitude é satisfeita. Adicionalmente, a invenção pode ser configurada de tal forma que a quantidade de geração de energia da geração de energia do turbo compressor, em um caso em que a relação de magnitude é satisfeita, torna-se maior em comparação com um caso em que a relação de magnitude não é satisfeita. Adicionalmente, como para um fator de carga da geração de energia do alternador em um caso em que não há vantagem no equilíbrio de energia, a invenção também pode ser incorporada em uma forma em que o fator de carga é menor do que 100%, tal como o ajuste do fator de carga da geração de energia do alternador para 80%.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de geração de energia para um motor de combustão interna (1), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um turbo compressor (3) capaz de gerar energia através da execução de uma geração de energia de turbo compressor usando a rotação de uma turbina (4) fornecida em uma passagem de escape (11) do motor de combustão interna (1); uma unidade de cálculo de energia gerada (40e) configurada para calcular um primeiro valor de instrução de geração de energia, sendo o primeiro valor de instrução de geração de energia um valor de energia gerada exigida para o turbo compressor (3); e uma unidade de controle de geração de energia (40f, 40g) configurada para controlar o turbo compressor (3) para executar a geração de energia de turbo compressor com base no primeiro valor de instrução de geração de energia, onde a unidade de cálculo de energia gerada (40e) é configurada para determinar, com base em um estado operacional do motor de combustão interna, se ou não uma relação de magnitude é satisfeita, sendo a relação de magnitude uma relação na qual a energia gerada da geração de energia do turbo compressor é maior do que uma quantidade de aumento de uma perda de bombeamento do motor de combustão interna (1) resultante a partir da geração de energia do turbo compressor, e a unidade de cálculo de energia gerada (40e) é configurada para calcular o primeiro valor de instrução de geração de energia maior quando a relação de magnitude é satisfeita do que quando a relação de magnitude não é satisfeita.

2. Sistema de geração de energia, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende: um alternador (20) capaz de gerar energia usando a saída do motor de combustão interna (1); e uma unidade de cálculo de energia gerada exigida (40a) configurada para calcular a energia gerada exigida para o motor de combustão interna (1), onde a unidade de cálculo de energia gerada (40e) é configurada para calcular o primeiro valor de instrução de geração de energia e um segundo valor de instrução de geração de energia exigido para o alternador (20), de tal modo que a energia gerada exigida é gerada através da geração de energia do turbo compressor e através da geração de energia do alternador executada pelo alternador (20), e é configurada para calcular o primeiro valor de instrução de geração de energia e o segundo valor de instrução de geração de energia, de tal forma que uma razão do primeiro valor de instrução de geração de energia para o segundo valor de instrução de geração de energia é maior quando a relação de magnitude é satisfeita do que quando a relação de magnitude não é satisfeita, e onde a unidade de controle de geração de energia (40f, 40g) é configurada para controlar o turbo compressor (3) para executar a geração de energia do turbo compressor com base no primeiro valor de instrução de geração de energia e para controlar o alternador (20) para executar a geração de energia do alternador com base no segundo valor de instrução de geração de energia.

3. Sistema de geração de energia, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de cálculo de energia gerada (40e) é configurada para calcular o primeiro valor de instrução de geração de energia e o segundo valor de instrução de geração de energia, de modo que uma razão do primeiro valor de instrução de geração de energia para um primeiro valor de limite superior de geração de energia no qual a energia é capaz de ser gerada através da geração de energia do turbo compressor é maior quando a relação de magnitude é satisfeita do que quando a relação de magnitude não é satisfeita, e uma razão do segundo valor de instrução de geração de energia para um segundo valor de limite superior de geração de energia, no qual a energia é capaz de ser gerada através da geração de energia do alternador que é menor quando a relação de magnitude é satisfeita do que quando a relação de magnitude não é satisfeita.

4. Sistema de geração de energia, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de cálculo de energia gerada (40e) é configurada para calcular o primeiro valor de limite superior de geração de energia como o primeiro valor de instrução de geração de energia e um valor obtido através da subtração do primeiro valor de limite superior de geração de energia da energia gerada exigida como o segundo valor de instrução de geração de energia, quando a relação de magnitude é satisfeita.

5. Sistema de geração de energia, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de cálculo de energia gerada (40e) é configurada para calcular o segundo valor de limite superior de geração de energia como o segundo valor de instrução de geração de energia, e um valor obtido através da subtração do segundo valor de limite superior de geração de energia da energia gerada exigida como o primeiro valor de instrução de geração de energia, quando a relação de magnitude não é satisfeita.

6. Sistema de geração de energia, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de cálculo de energia gerada (40e) é configurada para calcular o primeiro valor de limite superior de geração de energia da geração de energia do turbo compressor como o primeiro valor de instrução de geração de energia, e o segundo valor de limite superior de geração de energia da geração de energia de alternador como o segundo valor de instrução de geração de energia, independentemente da relação de magnitude, quando um total do primeiro valor de limite superior de geração de energia e do segundo valor de limite superior de geração de energia é menor do que a energia gerada exigida.

7. Sistema de geração de energia, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de cálculo de energia gerada (40e) é configurada para determinar se ou não a relação de magnitude é satisfeita com base em se ou não o primeiro valor de limite superior de geração de energia é maior do que a quantidade de aumento da perda de bombeamento.

8. Sistema de geração de energia, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de cálculo de energia gerada (40e) é configurada para determinar a relação de magnitude, usando o primeiro valor de limite superior de geração de energia e a quantidade de aumento da perda de bombeamento que são determinados respectivamente, correspondendo à saída do motor de combustão interna (1) quando a relação de magnitude é determinada.