JP2006299883A - サージ抑制手段を選択するモータアシスト過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータアシスト過給機について、そのモータを過熱から保護し、且つその加速性能をできるだけ損なうことなく、サージを抑制する。
【解決手段】エンジンからの排気により作動される排気タービンによるコンプレッサの駆動がモータにより選択的に補助されるようになっているモータアシスト過給機に於いて、コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、モータの出力または温度の少なくとも一方がそれについて設定されている限界値を越えているとき、モータの出力を低減する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの過給機に係り、特に、排気タービンによるコンプレッサの駆動がモータにより選択的に補助されるようになっているモータアシスト過給機に係る。

排気タービンによるコンプレッサの駆動が油圧モータにより選択的に補助されるようになっているモータアシスト過給機に於いて、コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、油圧モータへの油圧の供給を遮断して油圧モータによるコンプレッサの駆動を停止することが下記の特許文献１に記載されている。また過給機に於いてサージを抑制すべきとき、コンプレッサにて加圧された吸気の一部をコンプレッサの入口へ戻すことが下記の特許文献２に記載されている。また車輌の運転状態に応じてエンジンの出力が低下されるとき、モータアシスト過給機に於けるモータの駆動を続行することが下記の特許文献３に記載されている。
特開平５-４２６４２ 特開平６-３２３１４７ 特開２００３-３４３２９９

エンジンに過給を行なう過給機に於いて、コンプレッサに生ずるサージを抑制しようとするとき、過給機がモータアシスト過給機であり、モータが作動されていれば、モータの出力を下げ、コンプレッサの回転数を下げることが有効であることは知られている。しかし、コンプレッサの回転数を下げた場合には、過給機のロータには回転慣性があることと、過給がエンジン出力の増大となって現れるには時間遅れがあることから、その後のエンジンの加速性が損なわれる。そもそも過給機はエンジンの出力を増大させるために設けられているものであるが、車輌のエンジンは、車輌の定常走行時に全力運転されることはなく、可能な限りの高出力を得べく過給機の助けが求められるのは車輌の加速時であり、過給機の加速応答性が損なわれることは、過給機の性能にとって大きな損失である。

一方、モータアシスト過給機では、モータが過熱しやすいという問題があり、モータを過熱から保護する配慮が重要である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、モータアシスト過給機について、そのモータを過熱から保護し、且つエンジンの加速性能をできるだけ損なうことなく、サージを抑制することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、エンジンからの排気により作動される排気タービンによるコンプレッサの駆動がモータにより選択的に補助されるようになっているモータアシスト過給機にして、前記コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、前記モータの出力または温度の少なくとも一方がそれについて設定されている限界値を越えているとき、前記モータの出力を低減するようになっていることを特徴とするモータアシスト過給機を提案するものである。

その場合、モータアシスト過給機は、前記コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、前記モータの出力または温度の少なくとも一方が前記限界値を越えているとき、該限界値を越えている値が該限界値を越えなくなるまで前記モータの出力を低減するようになっていてよい。

また、その場合、モータアシスト過給機は、前記コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、前記モータの出力および温度のいずれも前記限界値を越えていないときには、前記コンプレッサを通らずにエンジンへ吸気を供給するパイパス弁を開くようになっていてよい。

エンジンからの排気により作動される排気タービンによるコンプレッサの駆動がモータにより選択的に補助されるようになっているモータアシスト過給機に於いて、コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、モータの出力または温度の少なくとも一方がそれについて設定されている限界値を越えているとき、モータの出力を低減するようになっていれば、前記限界値をモータの出力および温度に対して適当に設定することにより、適当な余裕をもってモータの過熱を事前に防止することをサージ抑制に合わせて実行し、サージ抑制のためにモータの出力を下げる対処を、モータの過熱予防が必要なときに限定して実施し、それ以外のときには、コンプレッサを通らずにエンジンへ吸気を供給するパイパス弁を開く等の、過給機の回転数を低下させず、エンジンの加速性能を損なわない方法によりサージ抑制を行うことができる。

上記の如く、モータアシスト過給機が、コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、モータの出力または温度の少なくとも一方が前記限界値を越えているとき、該限界値を越えている値が該限界値を越えなくなるまでモータの出力を低減するようになっていれば、前記限界値を適当に設定することにより、モータ出力低減によるサージ抑制をモータの過熱防止の観点から好ましい最小限度に抑えてサージ抑制を図り、モータの過熱を防止しつつサージ抑制によりエンジンの加速性能が損なわれることを最小限に留めることができる。

また、上記の如く、モータアシスト過給機が、コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、モータの出力および温度のいずれも前記限界値を越えていないときには、コンプレッサを通らずにエンジンへ吸気を供給するパイパス弁を開くようになっていれば、モータの過熱防止が確保される限りサージ抑制をバイパス弁の制御により行い、サージ抑制のために過給機の回転数が低下することを回避し、エンジンの加速性能を確保することができる。

図１は、本発明によるモータアシスト過給機が一例として４気筒エンジンに組み合わされた状態を示す概略図である。

図に於いて、１０にて全体的に示されている過給機は、排気タービン１２とコンプレッサ１４とが軸１６により連結され、該軸がモータ（電動機）１８により補助的に駆動されるようになっているものである。排気タービン１２にはエンジン２０のシリンダより排出され、排気マニホールド２２により集められた排気ガスが、排気導管２４を経て供給されるようになっている。排気タービン１２を出た排気ガスは、排気導管２６を経て触媒コンバータ２８へ導入され、ここで有害成分を浄化されて、排気導管３０より放出されるようになっている。

エンジン２０への吸気はエアクリーナ３２を経て取り入れられ、コンプレッサ１４により加圧され、吸気導管３４および吸気マニホールド３６を経てシリンダへ送られるが、バイパス弁３８の開度に応じて、吸気の一部はコンプレッサ１４をパイパスして流れるようになっている。吸気導管３４の途中にはインタークーラ４０およびスロットル弁４２が設けられている。

４４はマイクロコンピュータを備えた電気式制御装置であり、スロットルセンサ４６よりスロットル開度に関する信号、エンジン回転数センサ４８よりエンジン回転数に関する信号、その他の図には示されていない種々のセンサ等よりエンジンおよびこのエンジンを搭載した車輌の運転状態に関する信号与えられ、マイクロコンピュータに組み込まれた制御プログラムに基づいて種々の制御演算を行い、運転者による運転操作を補助してスロットル弁４２、その他の装置の作動を制御するが、特に本発明に関しては、コンプレッサ１４に設けられ、コンプレッサ内に生ずる空気振動を感知してサージの発生ないしその予兆を検出するサージセンサ５０およびモータ１８の温度を検出するモータ温度センサ５２からの信号に基づき、モータ制御装置５４を介してモータ１８の作動を制御し、またバイパス弁３８の開閉を制御する。

図２は、サージセンサ５０およびモータ温度センサ５２からの信号に基づいて電気式制御装置４４により行われるモータ１８およびバイパス制御弁３８の制御をその一例について示すフローチャートである。かかるフローチャートによる制御は、図には示されていない車輌のイグニションスイッチが閉じられ、車輌の運転が開始されたとき、車輌の運行中数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよい。

制御が開始されると、ステップ１０に於いて、サージセンサ５０の出力Ｓsが所定の限界値Ｓscを越えたか否かが判断される。この限界値Ｓscは、サージセンサ５０の出力がこの値を超えるほど高くなったときには、サージ抑制制御が行われるのが好ましいような、サージセンサの出力に関する限界値である。答がノー（Ｎ）であれば、この回の制御はこれにて終了するが、答がイエス（Ｙ）になれば、制御はステップ２０へ進む。

ステップ２０に於いては、モータ制御装置５４を経て行われる電気式制御装置４４による制御の下に作動されているモータ１８の出力Ｐmが所定の限界値Ｐmc以上であるか否かが判断される。この限界値Ｐmcはモータ１８の出力がこれ以上であるときには、サージ抑制制御を行うのにモータの出力を下げ、その過熱を防止する制御を行っておくのが好ましいようなモータ出力に関する限界値である。

ステップ２０の答がノーであれば、制御はステップ３０へ進み、モータ温度センサ５２により検出されたモータ温度Ｔmが所定の限界値Ｔmc以上であるか否かが判断される。この限界値Ｔmcはモータ温度がこれ以上であるときには、サージ抑制制御を行うのにモータの出力を下げ、その過熱を防止する制御行っておくのが好ましいようなモータ温度に関する限界値である。

ステップ３０の答がノーであれば、即ち、モータ出力が限界値Ｐmc以上でなく、且つモータ温度も限界値Ｔmc以上でないときには、制御はステップ４０へ進み、バイパス弁３８がサージセンサ出力Ｓcを変数とする一つの関数ｆ(Ｓs)である如くＳcの大きさに対応して定められた開度Ｖbにて開かれる。こうしてバイパス弁３８を開くことにより、コンプレッサのサージを抑制する制御が行われる。こときには、過給機の回転速度はほとんど変わらないので、サージ抑制制御によってエンジンの加速性能が損なわれることはない。

一方、ステップ２０またはステップ３０のいずれかに於ける答がイエスになれば、制御はステップ５０へ進み、モータ出力Ｐmを或る所定の偏差ΔＰだけ低減することが行われる。この場合には、このフローチャートを巡る制御が繰り返される度にモータ出力がΔＰつつ漸減され、こうしてモータ出力が低減されることにより過給機の回転数を下げ、サージを抑制することが行われる。

ステップ５０を巡る制御は、モータ出力低減によってサージの予兆或いはサージが収まり、サージセンサ５０の出力が低下してその値がＳscを越えなくなるか、或いはそれ以前にモータ出力がＰmcを越えなくなり且つモータ温度がＴmcを越えなくなることにより、制御がステップ５０へ進まなくなるまで続けられる。この場合、モータ出力がＰmcを越えなくなり且つモータ温度がＴmcを越えなくなっても、尚サージセンサ５０の出力がＳscを越えなくなるまで低下しないときには、モータ出力がＰmcを越えなくなり且つモータ温度がＴmcを越えなくなった時点で、制御はステップ５０を通る流れよりステップ４０を通る流れに切り換り、それ以後バイパス弁３８を開く制御によりサージの抑制が行われる。

以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

本発明によるモータアシスト過給機が一例として４気筒エンジンに組み合わされた状態を示す概略図。 サージセンサおよびモータ温度センサからの信号に基づいて電気式制御装置により行われるモータおよびバイパス制御弁の制御をその一例について示すフローチャート。

符号の説明

１０…過給機、１２…排気タービン、１４…コンプレッサ、１６…軸、１８…モータ（電動機）、２０…エンジン、２２…排気マニホールド、２４，２６…排気導管、２８…触媒コンバータ、３０…排気導管、３２…エアクリーナ、３４…吸気導管、３６…吸気マニホールド、３８…バイパス弁、４０…インタークーラ、４２…スロットル弁、４４…電気式制御装置、４６…スロットルセンサ、４８…エンジン回転数センサ、５０…サージセンサ、５２…モータ温度センサ、５４…モータ制御装置

Claims (3)

1. エンジンからの排気により作動される排気タービンによるコンプレッサの駆動がモータにより選択的に補助されるようになっているモータアシスト過給機にして、前記コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、前記モータの出力または温度の少なくとも一方がそれについて設定されている限界値を越えているとき、前記モータの出力を低減するようになっていることを特徴とするモータアシスト過給機。
2. 前記コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、前記モータの出力または温度の少なくとも一方が前記限界値を越えているとき、該限界値を越えている値が該限界値を越えなくなるまで前記モータの出力を低減するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のモータアシスト過給機。
3. 前記コンプレッサに生ずるサージを抑制すべきとき、前記モータの出力および温度のいずれも前記限界値を越えていないときには、前記コンプレッサを通らずにエンジンへ吸気を供給するパイパス弁を開くようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータアシスト過給機。
   

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