JP2013185506A

JP2013185506A - Internal combustion engine

Info

Publication number: JP2013185506A
Application number: JP2012051637A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yamamoto; 孝祐山本; Hideshi Nakao; 秀史中尾; Hiroyuki Suganuma; 寛之菅沼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2013-09-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high drivability even when acceleration is requested when a fuel cell system operates during operation of an internal combustion engine in the internal combustion engine configured so as to introduce air having passed through a compressor of a turbo charger into the fuel cell system.SOLUTION: An internal combustion engine 10 includes a fuel cell system 50 having an air introduction passage 54 connected to an intake passage 16 of the internal combustion engine 10 so as to introduce air having passed through an compressor 30 of a turbo charger 26 to a fuel cell body part 52, and an air amount control device 71 for controlling the amount of the air introduced through the air introduction passage 54. When acceleration is requested, the air amount control device 71 controls the amount of the air so as to reduce the air amount to be introduced through the air introduction passage 54 to less than the air amount when the acceleration is requested.

Description

本発明は、ターボチャージャと燃料電池システムとを備える内燃機関に関し、特に、ターボチャージャのコンプレッサを経た空気を燃料電池システムに導入可能に構成された内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine including a turbocharger and a fuel cell system, and more particularly to an internal combustion engine configured to be able to introduce air that has passed through a compressor of the turbocharger into the fuel cell system.

内燃機関と燃料電池とを組み合わせることが種々提案されている。例えば、特許文献１は、過給機が設けられた内燃機関および燃料電池を備えるハイブリッドシステムを開示する。このシステムでは、内燃機関の負荷が増大すると判定されたとき、燃料電池に供給される水素含有ガスおよび燃料電池からのアノードオフガスのいずれか一方または両方が過給機のタービンハウジングに供給される。 Various combinations of an internal combustion engine and a fuel cell have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a hybrid system including an internal combustion engine provided with a supercharger and a fuel cell. In this system, when it is determined that the load on the internal combustion engine increases, either or both of the hydrogen-containing gas supplied to the fuel cell and the anode off-gas from the fuel cell are supplied to the turbine housing of the supercharger.

また、特許文献２は複合発電設備を開示する。この設備では、往復動機関と燃料電池とが並列に備えられることができる。 Patent Document 2 discloses a combined power generation facility. In this facility, the reciprocating engine and the fuel cell can be provided in parallel.

特開２００７−１６６４１号公報JP 2007-16641 A 特開２００４−１６９６９６号公報JP 2004-169696 A

ターボチャージャを備えた内燃機関に、該ターボチャージャのコンプレッサを経た空気を燃料電池システムに導入するように、燃料電池または燃料電池システムを設けることが可能である。この場合、内燃機関の作動中に燃料電池システムが作動して発電するとき、ターボチャージャのコンプレッサを経た空気の一部は燃料電池システムの燃料電池本体部に供給される。このような内燃機関または該内燃機関を備えた車両において、運転者から加速要求があったとき、燃料電池システムにコンプレッサを経た空気の一部が導入されているので、それに起因して、運転者の望む加速感つまりドライバビリティが損なわれる場合があり得る。 A fuel cell or a fuel cell system can be provided in an internal combustion engine equipped with a turbocharger so that air that has passed through the compressor of the turbocharger is introduced into the fuel cell system. In this case, when the fuel cell system operates during the operation of the internal combustion engine to generate electric power, part of the air that has passed through the compressor of the turbocharger is supplied to the fuel cell main body of the fuel cell system. In such an internal combustion engine or a vehicle equipped with the internal combustion engine, when the driver requests acceleration, a part of the air that has passed through the compressor is introduced into the fuel cell system. The acceleration feeling desired, that is, drivability may be impaired.

そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、上記内燃機関の作動中に燃料電池システムが作動しているときに、加速要求があった場合にも、高いドライバビリティを実現する、内燃機関を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above points, and realizes high drivability even when there is a request for acceleration when the fuel cell system is operating during operation of the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine.

本発明の一態様は、内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサと該内燃機関の排気通路に設けられたタービンとを備えたターボチャージャ、および、該コンプレッサを経た空気を燃料電池本体部に導入するように吸気通路につなげられた空気導入通路と、該空気導入通路を通して導入される空気の量を制御する空気量制御装置とを有する燃料電池システムを備え、空気量制御装置は、加速要求があったとき、空気導入通路を通して導入される空気量を該加速要求があったときの空気量よりも減らすように、空気の量を制御する、内燃機関を提供する。 One aspect of the present invention introduces a turbocharger including a compressor provided in an intake passage of an internal combustion engine and a turbine provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and introduces air passing through the compressor into a fuel cell main body. And a fuel cell system having an air introduction passage connected to the intake passage and an air amount control device for controlling the amount of air introduced through the air introduction passage. There is provided an internal combustion engine that controls the amount of air so that the amount of air introduced through the air introduction passage is less than the amount of air when the acceleration is requested.

かかる構成によれば、空気量制御装置は加速要求があったとき空気導入通路を通して導入される空気量を該加速要求があったときの空気量よりも減らすように空気の量を制御するので、加速要求があったとき、ターボチャージャのコンプレッサを経た圧力の高い空気を、より多く、内燃機関の気筒内に供給することができる。したがって、内燃機関の作動中に燃料電池システムが作動しているときに、加速要求があった場合にも、運転者の望むドライバビリティが損なわれることを抑制することができる。 According to such a configuration, the air amount control device controls the amount of air so that the amount of air introduced through the air introduction passage when there is an acceleration request is less than the amount of air when there is an acceleration request. When acceleration is requested, a larger amount of high-pressure air that has passed through the compressor of the turbocharger can be supplied into the cylinder of the internal combustion engine. Therefore, even when there is a request for acceleration when the fuel cell system is operating while the internal combustion engine is operating, it is possible to prevent the drivability desired by the driver from being impaired.

好ましくは、燃料電池システムは、燃料電池システムの排出ガスをタービンに供給するように排気通路につなげられたガス排出通路をさらに備える。これにより、燃料電池システムの排出ガスがターボチャージャの駆動に利用可能になる。 Preferably, the fuel cell system further includes a gas exhaust passage connected to the exhaust passage so as to supply the exhaust gas of the fuel cell system to the turbine. Thereby, the exhaust gas of the fuel cell system can be used for driving the turbocharger.

このようなガス排出通路を備える場合、さらに好ましくは、空気量制御装置は、加速要求があって、ターボチャージャの回転速度が該ターボチャージャの許容回転速度に制限されるとき、空気導入通路を通して導入される空気量を該加速要求があったときの空気量よりも減らすように、空気の量を制御するとよい。これにより、加速要求があったときと同様のまたはそれ以上の圧力を有するコンプレッサを経た空気を、より多く、内燃機関の気筒に供給することが可能になる。 In the case of providing such a gas discharge passage, more preferably, the air amount control device is introduced through the air introduction passage when there is an acceleration request and the rotational speed of the turbocharger is limited to the allowable rotational speed of the turbocharger. It is preferable to control the amount of air so that the amount of air to be reduced is less than the amount of air when the acceleration request is made. As a result, it is possible to supply more air to the cylinders of the internal combustion engine through the compressor having the same or higher pressure as when acceleration was requested.

加えて、空気量制御装置は、燃料電池システムにより生じた電気を蓄えることができるバッテリの残容量に応じて、空気導入通路を通して導入される空気の量を制御するとよい。これにより、バッテリの残容量をある程度以上に保つことができる。 In addition, the air amount control device may control the amount of air introduced through the air introduction passage in accordance with the remaining capacity of the battery capable of storing electricity generated by the fuel cell system. Thereby, the remaining capacity of the battery can be maintained at a certain level or more.

本発明によれば、上記構成を備えるので、内燃機関の作動中に燃料電池システムが作動しているときに、加速要求があった場合にも、高いドライバビリティを好適に実現することができるという格別の効果が奏される。 According to the present invention, since the above configuration is provided, it is possible to suitably realize high drivability even when there is a request for acceleration when the fuel cell system is operating while the internal combustion engine is operating. A special effect is produced.

本発明の第１実施形態に係る内燃機関およびそれを搭載した車両の概念図である。1 is a conceptual diagram of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention and a vehicle equipped with the internal combustion engine. 第１実施形態における、フローチャートである。It is a flowchart in 1st Embodiment. ターボ許容回転速度を表したグラフであり、エンジン作動点の変化を説明するためのグラフである。It is a graph showing a turbo permissible rotation speed, and is a graph for explaining change of an engine operating point. 本発明の第２実施形態における、フローチャートである。It is a flowchart in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態における、フローチャートである。It is a flowchart in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態における、フローチャートである。It is a flowchart in 4th Embodiment of this invention. チョークラインを表したグラフであり、第４実施形態の説明用のグラフである。It is a graph showing a choke line, and is a graph for explanation of the fourth embodiment.

以下、本発明に係る実施形態が説明される。まず、本発明に係る第１実施形態が詳細に説明される。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described. First, a first embodiment according to the present invention will be described in detail.

本発明の第１実施形態に係る内燃機関（以下、単にエンジンと称し得る）１０は、車両１２に搭載されている。ここでは、エンジン１０は、ガソリンエンジンである。しかし本発明が適用されるエンジンは、いずれの形式のエンジンであってもよく、火花点火式内燃機関であってもよく、圧縮着火式内燃機関であってもよい。 An internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10 according to a first embodiment of the present invention is mounted on a vehicle 12. Here, the engine 10 is a gasoline engine. However, the engine to which the present invention is applied may be any type of engine, a spark ignition type internal combustion engine, or a compression ignition type internal combustion engine.

エンジン１０は、エンジン本体部１４と、エンジン本体部１４につながる吸気通路１６および排気通路１８と、（図示しない）燃料タンク内の燃料を燃料ポンプ２０の作動により供給する燃料噴射装置２２とを備える。燃料噴射装置２２の（図示しない）燃料噴射弁から噴射された燃料は、エンジン本体部１４の気筒内で燃焼されて、それにより、排気通路１８を介して排気が排出される。エンジン１０では、吸気通路１６の上流端側にエアクリーナ２４が設けられている。 The engine 10 includes an engine main body 14, an intake passage 16 and an exhaust passage 18 connected to the engine main body 14, and a fuel injection device 22 that supplies fuel in a fuel tank (not shown) by operation of a fuel pump 20. . The fuel injected from a fuel injection valve (not shown) of the fuel injection device 22 is burned in the cylinder of the engine main body 14, whereby exhaust is discharged through the exhaust passage 18. In the engine 10, an air cleaner 24 is provided on the upstream end side of the intake passage 16.

エンジン１０は、さらに、ターボチャージャ２６を備える。排気通路１８にはターボチャージャ２６のタービン２８が配置され、タービン２８のタービンホイールと同軸で連結されたコンプレッサホイールを収容するターボチャージャ２６のコンプレッサ３０が吸気通路１６に配置されている。したがって、排気通路１８を経て導かれた排気によりタービン２８のタービンホイールが回転駆動されることで、コンプレッサ３０のコンプレッサホイールは回転させられて、それにより過給され得る。コンプレッサ３０よりも下流側の吸気通路には、コンプレッサ３０により加圧されて温度の上昇した空気を冷却するための冷却装置としてのインタークーラ３２が設けられている。 The engine 10 further includes a turbocharger 26. A turbine 28 of a turbocharger 26 is disposed in the exhaust passage 18, and a compressor 30 of the turbocharger 26 that accommodates a compressor wheel that is coaxially connected to the turbine wheel of the turbine 28 is disposed in the intake passage 16. Accordingly, when the turbine wheel of the turbine 28 is rotationally driven by the exhaust gas guided through the exhaust passage 18, the compressor wheel of the compressor 30 can be rotated and thereby supercharged. An intake air passage downstream of the compressor 30 is provided with an intercooler 32 as a cooling device for cooling air that has been pressurized by the compressor 30 and whose temperature has increased.

また、ターボチャージャ２６のタービン２８への排気の流入量を調節するための排気弁機構３４が設けられている。この排気弁機構３４は弁３６を備え、弁３６はタービン２８を迂回するように形成された迂廻路３８に設けられている。この排気弁機構３４または弁３６は、ウェストゲートバルブと称され得る。この実施形態での弁３６または排気弁機構３４は、後述されるＥＣＵにより制御される制御弁である。例えば、弁３６の開度は、ＤＣモータの作動により変化する。ただし、弁３６は、エンジン停止時においては閉じられていて、エンジン運転状態に応じて開き、その開度が変化するように制御される。しかし、弁３６または排気弁機構３４は、排気圧が所定圧以上になったときに排気圧により押されてばねが縮むことで開くような構成、または、過給圧が所定圧以上になるとアクチュエータのダイヤフラムが過給圧によって押されて開くような構成など、種々の機械式の構成を有することもできる。 Further, an exhaust valve mechanism 34 for adjusting the amount of exhaust flowing into the turbine 28 of the turbocharger 26 is provided. The exhaust valve mechanism 34 includes a valve 36, and the valve 36 is provided in a bypass path 38 formed so as to bypass the turbine 28. The exhaust valve mechanism 34 or the valve 36 may be referred to as a waste gate valve. The valve 36 or the exhaust valve mechanism 34 in this embodiment is a control valve that is controlled by an ECU that will be described later. For example, the opening degree of the valve 36 is changed by the operation of the DC motor. However, the valve 36 is closed when the engine is stopped, is opened according to the engine operating state, and is controlled so that its opening degree changes. However, the valve 36 or the exhaust valve mechanism 34 is configured such that when the exhaust pressure becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the valve 36 or the exhaust valve mechanism 34 opens when the spring is contracted by the exhaust pressure or when the supercharging pressure becomes equal to or higher than the predetermined pressure. It is also possible to have various mechanical configurations such as a configuration in which the diaphragm is pushed by the supercharging pressure to open.

タービン２８および弁３６を通過した排気が排気浄化装置４０に導かれるように、排気浄化装置４０は排気通路１８に設けられている。排気浄化装置４０は、種々の構成を有することができる。本実施形態では、排気浄化装置４０は所謂三元触媒として構成されている。排気浄化装置４０は、ＨＣ，ＣＯなどの未燃成分をＯ₂と反応させてＣＯ，ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏ等にするように酸化触媒を備えることもでき、また本実施形態のように所謂三元触媒として構成されることもできる。また、排気浄化装置４０は、排気中の煤等の微粒子（ＰＭ；パティキュレート）を捕集するようにパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）のようなフィルタ構造を有することもでき、この場合にさらに酸化触媒を備えることもできる。酸化触媒の触媒物質としては例えばＰｔ／ＣｅＯ₂、Ｍｎ／ＣｅＯ₂、Ｆｅ／ＣｅＯ₂、Ｎｉ／ＣｅＯ₂、Ｃｕ／ＣｅＯ₂等を用いることができる。さらには、排気浄化装置４０は、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するためにＮＯｘ触媒を含むこともできる。ただし、図１には、１つの排気浄化装置４０のみが表されているが、２つ以上の排気浄化装置が直列にまたは並列に設けられることもできる。複数の排気浄化装置が備えられる場合には、それら排気浄化装置の構成はそれぞれ同じでもあるいは異なってもよい。 The exhaust purification device 40 is provided in the exhaust passage 18 so that the exhaust gas that has passed through the turbine 28 and the valve 36 is guided to the exhaust purification device 40. The exhaust purification device 40 can have various configurations. In the present embodiment, the exhaust purification device 40 is configured as a so-called three-way catalyst. The exhaust emission control device 40 can also include an oxidation catalyst so that unburned components such as HC and CO react with O ₂ to form CO, CO ₂ , H ₂ O, and so on. It can also be configured as a three-way catalyst. The exhaust purification device 40 can also have a filter structure such as a particulate filter (DPF) so as to collect particulates (PM; particulates) such as soot in the exhaust, and in this case, an oxidation catalyst is further provided. Can also be provided. As the catalytic material of the oxidation catalyst, for example, Pt / CeO ₂ , Mn / CeO ₂ , Fe / CeO ₂ , Ni / CeO ₂ , Cu / CeO ₂ or the like can be used. Further, the exhaust purification device 40 can also include a NOx catalyst for purifying NOx (nitrogen oxide) in the exhaust. However, although only one exhaust purification device 40 is shown in FIG. 1, two or more exhaust purification devices may be provided in series or in parallel. When a plurality of exhaust purification devices are provided, the configurations of the exhaust purification devices may be the same or different.

エンジン１０は、発電装置５０を備える。発電装置５０は、燃料電池システムとして構成され、空気と燃料との電気化学反応により発電するように構成されている。特に、本実施形態では、発電装置５０は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）としての構成を有している。発電装置５０は、エンジン１０が作動状態にあるときに作動可能であるが、エンジン１０が非作動状態（停止状態）にあるときにも作動可能なように構成されている。例えば、所定の停止条件が成立したときにエンジン１０を自動的に停止させ、その所定の停止条件の成立後に所定の再始動条件（所定の解除条件）が成立したときにエンジン１０を自動的に再始動させる停止・再始動システム（アイドル・リダクション制御システムまたはアイドルストップ制御システム）がエンジン１０に備えられている場合には、このシステムによるエンジン停止中に発電装置５０は作動することができる。なお、発電装置５０の制御装置または制御手段としての機能は後述されるＥＣＵの一部により担われている。 The engine 10 includes a power generation device 50. The power generation device 50 is configured as a fuel cell system, and is configured to generate power by an electrochemical reaction between air and fuel. In particular, in this embodiment, the power generation device 50 has a configuration as a solid oxide fuel cell (SOFC). The power generation device 50 is configured to be operable when the engine 10 is in an operating state, but is configured to be operable even when the engine 10 is in a non-operating state (stopped state). For example, the engine 10 is automatically stopped when a predetermined stop condition is satisfied, and the engine 10 is automatically started when a predetermined restart condition (predetermined release condition) is satisfied after the predetermined stop condition is satisfied. When the engine 10 is provided with a stop / restart system (an idle / reduction control system or an idle stop control system) for restarting, the power generation device 50 can operate during the engine stop by the system. Note that the function of the power generation device 50 as a control device or control means is carried out by a part of the ECU described later.

発電装置５０は、発電本体部５２を備える。発電本体部５２はここでは燃料電池本体部として構成されている。発電本体部５２には空気導入通路（発電装置の吸気通路）５４がつなげられている。空気導入通路５４は、発電本体部５２へ空気が導入または供給されるように、発電本体部５２に接続されている。また、発電本体部５２には燃料供給通路５６がつなげられている。燃料供給通路５６は燃料供給装置５８に含まれ、装置５８は、発電本体部５２へ燃料を供給するために設けられている。さらに、発電本体部５２にはガス排出通路（発電装置の排気通路）６０がつなげられている。ガス排出通路６０は、発電本体部５２からのガスを排出するために発電本体部５２に接続されている。 The power generation device 50 includes a power generation main body 52. Here, the power generation main body 52 is configured as a fuel cell main body. An air introduction passage (intake passage of the power generation apparatus) 54 is connected to the power generation main body 52. The air introduction passage 54 is connected to the power generation main body 52 so that air is introduced or supplied to the power generation main body 52. A fuel supply passage 56 is connected to the power generation main body 52. The fuel supply passage 56 is included in the fuel supply device 58, and the device 58 is provided for supplying fuel to the power generation main body 52. Further, a gas discharge passage (exhaust passage of the power generation device) 60 is connected to the power generation main body 52. The gas discharge passage 60 is connected to the power generation main body 52 in order to discharge gas from the power generation main body 52.

発電本体部５２は、セルスタックと称され得、アノードである燃料極、カソードである空気極、および電解質からなる単セルが連結した構造を有する。電解質としては、セラミックスである酸化物イオン導電体が用いられる。なお、発電本体部５２が複数のセルを有さずに単セルのみを有することを本発明は排除しない。 The power generation main body 52 can be called a cell stack, and has a structure in which a fuel electrode as an anode, an air electrode as a cathode, and a single cell made of an electrolyte are connected. As the electrolyte, an oxide ion conductor that is a ceramic is used. In addition, this invention does not exclude that the electric power generation main-body part 52 has only a single cell without having a several cell.

燃料供給装置５８は（図示しない）燃料タンク内の燃料を供給するための上記ポンプ２０を備える。本実施形態では、燃料供給装置５８は、上記燃料噴射装置２２と一体的に構成されていて、燃料噴射装置２２の燃料タンクおよび燃料ポンプ２０を含んで構成されている。したがって、ここでは発電本体部５２にガソリンが燃料として供給される。 The fuel supply device 58 includes the pump 20 for supplying fuel in a fuel tank (not shown). In the present embodiment, the fuel supply device 58 is configured integrally with the fuel injection device 22 and includes the fuel tank of the fuel injection device 22 and the fuel pump 20. Therefore, gasoline is supplied to the power generation main body 52 as fuel here.

ただし、燃料供給装置５８は、上記燃料噴射装置２２と完全に独立した構成を有してもよい。この場合、エンジン用燃料と発電装置用燃料とは同じでも異なってもよい。発電装置用燃料としては、ガソリンや軽油のような燃料以外の燃料が用いられることができるが、例えば天然ガスまたはプロパンガスが用いられることもできる。なお、上記のように発電装置５０はＳＯＦＣとしての構成を有していて相対的に高い温度（例えば８００〜１０００℃）で作動し、その結果その高温を利用して燃料の内部改質が可能である。したがって、発電装置５０は燃料改質器を備えていない。しかし、発電装置５０の燃料供給装置５８は、燃料改質器を備えてもよい。発電装置５０は、例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、またはリン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）としての構成を有するように作製されてもよく、燃料供給装置５８は、必要に応じて、必要な形式の燃料改質器を備えることができる。 However, the fuel supply device 58 may have a configuration completely independent of the fuel injection device 22. In this case, the engine fuel and the power generation device fuel may be the same or different. As the fuel for the power generation device, a fuel other than a fuel such as gasoline or light oil can be used. For example, natural gas or propane gas can also be used. As described above, the power generation device 50 has a configuration as an SOFC and operates at a relatively high temperature (for example, 800 to 1000 ° C.). As a result, internal reforming of fuel is possible using the high temperature. It is. Therefore, the power generator 50 does not include a fuel reformer. However, the fuel supply device 58 of the power generation device 50 may include a fuel reformer. The power generation device 50 may be manufactured to have a configuration as, for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), or a phosphoric acid fuel cell (PAFC). The supply device 58 may include a necessary type of fuel reformer as required.

発電装置５０における空気導入通路５４は、コンプレッサ２８を経た空気を発電装置５０にの発電本体部５２に導入するようにエンジン１０の吸気通路１６につなげられている。本実施形態では、空気導入通路５４は、コンプレッサ３０の下流の吸気通路につなげられている。空気導入通路５４には弁（空気量制御手段）６２が設けられ、空気導入通路５４と吸気通路１６との接続部より下流側の吸気通路１６の部分には弁つまりスロットルバルブ６４が設けられている。本実施形態では、弁６２、６４はそれぞれ制御弁として構成されている。ただし、弁６２、６４は統合されて、１つの三方弁とされることもできる。 The air introduction passage 54 in the power generation device 50 is connected to the intake passage 16 of the engine 10 so as to introduce the air that has passed through the compressor 28 into the power generation main body 52 of the power generation device 50. In the present embodiment, the air introduction passage 54 is connected to the intake passage downstream of the compressor 30. A valve (air amount control means) 62 is provided in the air introduction passage 54, and a valve, that is, a throttle valve 64 is provided in a portion of the intake passage 16 downstream from the connection portion between the air introduction passage 54 and the intake passage 16. Yes. In the present embodiment, the valves 62 and 64 are each configured as a control valve. However, the valves 62 and 64 can be integrated into one three-way valve.

なお、空気導入通路５４がコンプレッサ３０のコンプレッサハウジングに直接的につなげられてもよい。この場合、コンプレッサ３０のコンプレッサホイールを経た空気が空気導入通路５４に流れることが可能なコンプレッサ３０の位置に空気導入通路５４は接続されるとよい。 The air introduction passage 54 may be directly connected to the compressor housing of the compressor 30. In this case, the air introduction passage 54 may be connected to a position of the compressor 30 where air that has passed through the compressor wheel of the compressor 30 can flow into the air introduction passage 54.

ただし、ここでは、空気導入通路５４と吸気通路１６との接続部よりも下流側の吸気通路に、上記インタークーラ３２が配置されている。したがって、発電本体部５２へは相対的に温度が高い空気を供給することができ、これに対して、エンジン本体部１４へはインタークーラ３２を経た相対的に温度の低い空気を供給することができる。なお、本発明は、インタークーラ３２が空気導入通路５４と吸気通路１６との接続部よりも上流側の吸気通路に配置されることを排除しないが、好ましくはその接続部よりも下流側の吸気通路に配置される。これは、発電本体部５２へ温かいまたは熱い空気を導くことが好ましいからである。また、本実施形態では、弁つまりスロットルバルブ６４はインタークーラ３２よりも下流側に設けられている。しかし、弁６４とインタークーラ３２との位置関係は逆であってもよい。 However, here, the intercooler 32 is disposed in the intake passage downstream of the connection portion between the air introduction passage 54 and the intake passage 16. Therefore, air having a relatively high temperature can be supplied to the power generation main body 52, while air having a relatively low temperature via the intercooler 32 can be supplied to the engine main body 14. it can. The present invention does not exclude that the intercooler 32 is disposed in the intake passage on the upstream side of the connection portion between the air introduction passage 54 and the intake passage 16, but preferably the intake air on the downstream side of the connection portion. Located in the passage. This is because it is preferable to guide warm or hot air to the power generation main body 52. In the present embodiment, the valve, that is, the throttle valve 64 is provided on the downstream side of the intercooler 32. However, the positional relationship between the valve 64 and the intercooler 32 may be reversed.

発電装置５０におけるガス排出通路６０は、発電装置５０の発電本体部５２からの排出ガスをタービン２８に供給するようにエンジン１０の排気通路１８につなげられている。本実施形態では、ガス排出通路６０は、タービン２８の上流の排気通路につなげられている。ガス排出通路６０には、一方向弁であるリード弁６６が設けられている。このリード弁６６は、発電装置５０の排出ガスがエンジン１０の排気通路１８に流れるがエンジン１０の排気が発電本体部５２に向けてガス排出通路６０を流れないように設けられている。なお、リード弁６６に代えて、他の形式の一方向弁、例えば逆止弁を備えることができる。 The gas discharge passage 60 in the power generation device 50 is connected to the exhaust passage 18 of the engine 10 so that the exhaust gas from the power generation main body 52 of the power generation device 50 is supplied to the turbine 28. In the present embodiment, the gas discharge passage 60 is connected to the exhaust passage upstream of the turbine 28. The gas exhaust passage 60 is provided with a reed valve 66 that is a one-way valve. The reed valve 66 is provided so that the exhaust gas of the power generation device 50 flows into the exhaust passage 18 of the engine 10 but the exhaust of the engine 10 does not flow through the gas discharge passage 60 toward the power generation main body 52. In place of the reed valve 66, another type of one-way valve such as a check valve can be provided.

ガス排出通路６０と排気通路１８との接続部は、迂廻路３８および弁３６よりも上流側の排気通路に位置づけられている。それ故、ガス排出通路６０から排気通路１８に至った発電装置５０の排出ガスは、タービン２８を通過することができることに加えて、弁３６が開くときには弁３６を通過することができる。そして、発電装置５０の排出ガスは排気浄化装置４０に流入する。なお、ガス排出通路６０には、改質器６８が設けられていて、ガスの成分を調整するために設けられている。具体的には、この改質器６８は、炭化水素成分を分解するように構成されていて、ここでは上記排気浄化装置４０で説明したような酸化触媒を備えた構成を有するが、他の如何なる構成を有してもよく、例えば電気分解用の構成を有することもできる。しかし、この改質器６８は設けられなくてもよい。 A connection portion between the gas discharge passage 60 and the exhaust passage 18 is positioned in the exhaust passage on the upstream side of the bypass passage 38 and the valve 36. Therefore, in addition to being able to pass through the turbine 28, the exhaust gas of the power generation device 50 that has reached the exhaust passage 18 from the gas exhaust passage 60 can pass through the valve 36 when the valve 36 is opened. The exhaust gas from the power generation device 50 flows into the exhaust purification device 40. Note that a reformer 68 is provided in the gas discharge passage 60 and is provided for adjusting the gas component. Specifically, the reformer 68 is configured to decompose a hydrocarbon component, and has a configuration including an oxidation catalyst as described in the exhaust purification device 40 here, but any other type. For example, it may have a structure for electrolysis. However, this reformer 68 may not be provided.

上記構成の発電装置５０で発電された電気は、バッテリ７０に蓄えられる（充電される）。したがって、発電装置５０は基本的にバッテリ７０の残容量に応じて作動する。そして、発電装置５０では、発電量を所定量に制御するように、上記弁６２を有する空気量制御装置７１が空気導入通路５４を通して導入される空気の量を所定量に制御し、上記燃料供給装置５８がこの空気量制御装置における空気量に対応する量の燃料を供給する。なお、所定量の発電量はバッテリ７０の残容量に応じて可変とされていて、所定量の空気量およびこれに対応する燃料量はその発電量に対応する。 The electricity generated by the power generation device 50 having the above configuration is stored (charged) in the battery 70. Therefore, the power generation device 50 basically operates according to the remaining capacity of the battery 70. In the power generation device 50, the air amount control device 71 having the valve 62 controls the amount of air introduced through the air introduction passage 54 to a predetermined amount so as to control the power generation amount to a predetermined amount, and the fuel supply A device 58 supplies an amount of fuel corresponding to the amount of air in the air amount control device. The predetermined amount of power generation is variable according to the remaining capacity of the battery 70, and the predetermined amount of air and the corresponding fuel amount correspond to the power generation amount.

なお、エンジン１０は、従来のエンジンと異なり、エンジンから伝達される機械的運動エネルギーを電気エネルギーへと変換する発電装置、具体的にはオルタネーターを備えていない。それ故、車両１２のエンジン１０において、発電装置は、上記発電装置５０のみであり、バッテリ７０に蓄えられる電気は発電装置５０にのみ依存する。なお、本発明は、従来のエンジンに広く備えられているオルタネーター等の発電装置が、発電装置５０に加えて、エンジン１０に備えられることを許容し、また、所謂ハイブリッド車両に備えられているような発電装置（回生発電装置）を併せて備えることをも許容する。 Note that, unlike a conventional engine, the engine 10 does not include a power generation device that converts mechanical kinetic energy transmitted from the engine into electric energy, specifically, an alternator. Therefore, in the engine 10 of the vehicle 12, the power generation device is only the power generation device 50, and the electricity stored in the battery 70 depends only on the power generation device 50. The present invention allows a power generation device such as an alternator widely provided in conventional engines to be provided in the engine 10 in addition to the power generation device 50, and is also provided in a so-called hybrid vehicle. It is also permitted to provide a simple power generation device (regenerative power generation device).

エンジン１０では、バッテリ７０に蓄えられた電気を用いて、エンジン１０のスタータモータ（不図示）の作動、上記弁３６、６２、６４の各作動、および、上記燃料ポンプ２０の作動が行われる。また、ターボチャージャ２６を含むエンジン１０を冷却するように構成された冷却液供給装置の水ポンプ７２の作動にもバッテリ７０の電気が用いられる。さらに、上記ターボチャージャ２６を含むエンジン１０においてオイルつまり潤滑油を供給するように構成されたオイル供給装置のオイルポンプ７４の作動にもバッテリ７０の電気が用いられる。本実施形態では、発電装置５０は、ＳＯＦＣとしての構成を有していて、発電本体部５２のスタックの温度制御は説明しないがプロセス用空気を用いて行われているので、冷却装置または冷却水系統が必要とされていない。しかし、発電装置５０に冷却水系統が備えられてもよく、その場合、冷却水を供給するためのポンプはバッテリ７０の電気を用いて駆動されることができる。なお、図１では、エンジン１０および発電装置５０が共に作動しているときのガス、燃料、水、オイルの流れの一例が矢印で模式的に表されているが、バッテリ７０の電気を用いて作動させられる要素２０、３６、６２、６４、７２、７４などへの電気の流れは表されていない。 In the engine 10, the operation of the starter motor (not shown) of the engine 10, the operations of the valves 36, 62, and 64, and the operation of the fuel pump 20 are performed using electricity stored in the battery 70. The electricity of the battery 70 is also used for the operation of the water pump 72 of the coolant supply device configured to cool the engine 10 including the turbocharger 26. Further, the electricity of the battery 70 is also used for the operation of the oil pump 74 of the oil supply device configured to supply oil, that is, lubricating oil, in the engine 10 including the turbocharger 26. In the present embodiment, the power generation device 50 has a configuration as an SOFC, and the temperature control of the stack of the power generation main body 52 is not described, but is performed using process air. A system is not required. However, the power generation apparatus 50 may be provided with a cooling water system, in which case the pump for supplying the cooling water can be driven using the electricity of the battery 70. In FIG. 1, an example of the flow of gas, fuel, water, and oil when the engine 10 and the power generation device 50 are operating together is schematically represented by arrows, but the electricity of the battery 70 is used. The electrical flow to the actuated elements 20, 36, 62, 64, 72, 74, etc. is not represented.

このようなスタータモータ、弁３６、６２、６４、燃料ポンプ２０、水ポンプ７２およびオイルポンプ７４などの作動は、エンジン１０および車両１２の制御装置または制御手段（または制御部）としての機能を実質的に担う電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）８０により制御される。ＥＣＵ８０は、コンピュータまたはそれを主体として構成されたものであって、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭのような記憶装置、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース並びに出力インタフェース等を含む。記憶装置には、種々の制御プログラムおよびデータが記憶されている。入力インタフェースには、後述されるセンサを含む種々のセンサが電気的に接続されている。これら種々のセンサからの出力（検出信号）に基づき、予め設定されたプログラム（データを含む。）にしたがって円滑なエンジン１０つまり車両１２の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵ８０は出力インタフェースから電気的に作動信号（駆動信号）を出力する。 Such operations of the starter motor, the valves 36, 62, 64, the fuel pump 20, the water pump 72, and the oil pump 74 substantially function as a control device or control means (or control unit) for the engine 10 and the vehicle 12. It is controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 80 that is responsible for this. The ECU 80 is configured by a computer or a main body thereof, and includes a storage device such as a CPU, a ROM and a RAM, an A / D converter, an input interface, an output interface, and the like. Various control programs and data are stored in the storage device. Various sensors including sensors described later are electrically connected to the input interface. Based on the outputs (detection signals) from these various sensors, the ECU 80 is electrically connected from the output interface so that the engine 10 or the vehicle 12 can be smoothly operated or operated in accordance with a preset program (including data). In response, an operation signal (drive signal) is output.

エンジン１０および車両１２は、ＥＣＵ８０に、各種値を検出する（推定することを含む）ための信号を電気的に出力するセンサを備えている。ここで、その内のいくつかを具体的に述べる。吸入空気量を検出するためのエアフローメータ８２が吸気通路１６に備えられている。また過給圧を検出するための圧力センサ８３が吸気通路１６に備えられている。圧力センサ８３はここではインタークーラ３２とスロットルバルブ６４との間の吸気通路に設けられているが、他の部位に設けられることもできる。例えば、圧力センサ８３は、スロットルバルブ６４よりも下流の吸気通路に設けられてもよく、または、インタークーラ３２とコンプレッサ３０との間の吸気通路に設けられてもよい。また運転者によって操作されるアクセルペダル（不図示）の踏み込み量に対応する位置、すなわちアクセル開度を検出するための、加速要求検出手段としてのアクセル開度センサ８４が備えられている。また、エンジン１０のクランクシャフトのクランク回転信号を検出するためのクランクポジションセンサ８６が取り付けられている。ここでは、このクランクポジションセンサ８６はエンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサとしても利用される。また、エンジン１０が搭載された車両１２の速度（車速）を検出するための車速センサ８８も備えられている。さらに、ブレーキペダル（不図示）の操作状態に応じた信号を出力する、ブレーキ要求検出センサとしてのストップランプスイッチ９０が設けられている。このストップランプスイッチ９０はブレーキペダルが踏まれることでＯＮになる。さらに、バッテリ７０の容量または残容量を検出するための容量検出センサ９２が設けられている。なお、容量検出センサ９２は例えば電流センサ、電圧センサである。 The engine 10 and the vehicle 12 include a sensor that electrically outputs signals for detecting (including estimating) various values in the ECU 80. Here, some of them will be specifically described. An air flow meter 82 for detecting the amount of intake air is provided in the intake passage 16. A pressure sensor 83 for detecting the supercharging pressure is provided in the intake passage 16. Here, the pressure sensor 83 is provided in the intake passage between the intercooler 32 and the throttle valve 64, but may be provided in another part. For example, the pressure sensor 83 may be provided in the intake passage downstream of the throttle valve 64, or may be provided in the intake passage between the intercooler 32 and the compressor 30. Further, an accelerator opening sensor 84 is provided as an acceleration request detecting means for detecting a position corresponding to a depression amount of an accelerator pedal (not shown) operated by the driver, that is, an accelerator opening. A crank position sensor 86 for detecting a crank rotation signal of the crankshaft of the engine 10 is attached. Here, the crank position sensor 86 is also used as an engine speed sensor for detecting the engine speed. A vehicle speed sensor 88 for detecting the speed (vehicle speed) of the vehicle 12 on which the engine 10 is mounted is also provided. Further, a stop lamp switch 90 is provided as a brake request detection sensor that outputs a signal corresponding to an operation state of a brake pedal (not shown). The stop lamp switch 90 is turned on when the brake pedal is depressed. Furthermore, a capacity detection sensor 92 for detecting the capacity or remaining capacity of the battery 70 is provided. The capacitance detection sensor 92 is, for example, a current sensor or a voltage sensor.

なお、ＥＣＵ８０の一部は、空気導入通路５４を通して発電本体部５２に導入される空気の量を制御するための空気量制御手段としての弁６２を制御する、空気量制御装置７１の制御部または制御装置として構成され、弁６２と共に空気量制御装置７１を構成する。なお、ＥＣＵ８０の一部は、燃料供給装置５８の制御部または制御装置として構成される。また、加速要求があったか否かを判定する加速要求判定手段としての機能を、ＥＣＵ８０の一部は担う。さらに、ターボチャージャ２６の回転速度がその許容回転速度を越えないようにエンジン１０を制御するターボチャージャ回転制御部または制御装置としての機能を、ＥＣＵ８０の一部は担う。これらは相互に関係付けられている。 Note that a part of the ECU 80 controls a valve 62 as an air amount control means for controlling the amount of air introduced into the power generation main body 52 through the air introduction passage 54, or a control unit of the air amount control device 71. It is configured as a control device and constitutes an air amount control device 71 together with the valve 62. A part of the ECU 80 is configured as a control unit or a control device of the fuel supply device 58. Further, a part of the ECU 80 has a function as acceleration request determination means for determining whether or not there is an acceleration request. Furthermore, a part of the ECU 80 has a function as a turbocharger rotation control unit or a control device that controls the engine 10 so that the rotation speed of the turbocharger 26 does not exceed the allowable rotation speed. These are interrelated.

さて、上記の如く、エンジン１０では、発電装置としては、燃料電池システムである発電装置５０のみが設けられているので、エンジン１０が作動状態にあるときに、発電装置５０は一般に作動状態にある。もちろん、バッテリ７０の残容量が十分であるときには、エンジン１０作動中に、発電装置５０は停止し得る。 As described above, since the engine 10 is provided with only the power generation device 50 that is a fuel cell system as the power generation device, the power generation device 50 is generally in an operation state when the engine 10 is in an operation state. . Of course, when the remaining capacity of the battery 70 is sufficient, the power generation device 50 can be stopped while the engine 10 is operating.

エンジン１０が作動状態にあるときには、エンジン１０のエンジン本体部１４からの排気は排気通路１８を流れる。そして、エンジン１０が作動状態にあるときに発電装置５０が作動状態にあるときには、発電装置５０の発電本体部５２からの排出ガスもガス排出通路６０を介して排気通路１８に流れる。したがって、エンジン１０と発電装置５０とが共に作動しているとき、ターボチャージャ２６のタービン２８には、エンジン１０の排気と発電装置５０の排出ガスとが流入し、コンプレッサ３０のコンプレッサホイールが駆動されて、これにより過給される。このとき、通常のエンジン運転状態、例えば低負荷低回転の運転状態では、アクセル開度に応じた開度に制御されるスロットルバルブ６４で調節された流量の空気がエンジン本体部１４に流れることができる。したがって、アクセル開度に応じた所望のエンジン出力を実質的に得ることができる。 When the engine 10 is in an operating state, the exhaust from the engine body 14 of the engine 10 flows through the exhaust passage 18. When the power generation device 50 is in the operating state when the engine 10 is in the operating state, the exhaust gas from the power generation main body 52 of the power generation device 50 also flows into the exhaust passage 18 via the gas discharge passage 60. Therefore, when the engine 10 and the power generation device 50 are operating together, the exhaust of the engine 10 and the exhaust gas of the power generation device 50 flow into the turbine 28 of the turbocharger 26, and the compressor wheel of the compressor 30 is driven. Thus, it is supercharged. At this time, in a normal engine operation state, for example, a low-load low-rotation operation state, air having a flow rate adjusted by the throttle valve 64 controlled to an opening degree corresponding to the accelerator opening degree may flow to the engine body 14. it can. Therefore, a desired engine output corresponding to the accelerator opening can be substantially obtained.

一方、例えば高負荷域でのエンジン運転状態では、ターボチャージャ２６の回転速度がそれの許容回転速度を越えないようにエンジン制御が実行されている。特に、発電装置５０の作動による排出ガスがタービン２８に流入するときには、発電装置５０の排出ガス分を考慮して、ターボ許容回転速度を越えないようにエンジン制御がなされている。したがって、例えばエンジン負荷が高いときにアクセルペダルが踏み込まれた場合、発電装置５０の排出ガスがあるので、早期にターボ許容回転速度によりターボチャージャの回転速度が制限され、運転者の望むドライバビリティを十分に得られない可能性がある。そこで、ここでは、以下で説明するように、発電措置５０を有するエンジン１０の制御が実行される。 On the other hand, for example, when the engine is operating in a high load region, the engine control is executed so that the rotational speed of the turbocharger 26 does not exceed the allowable rotational speed. In particular, when exhaust gas generated by the operation of the power generation device 50 flows into the turbine 28, the engine control is performed so as not to exceed the turbo allowable rotational speed in consideration of the exhaust gas content of the power generation device 50. Therefore, for example, when the accelerator pedal is depressed when the engine load is high, there is exhaust gas from the power generation device 50. Therefore, the turbo charger's rotational speed is limited at an early stage by the turbo allowable rotational speed, and the driver's desired drivability is achieved. It may not be obtained sufficiently. Therefore, as described below, control of the engine 10 having the power generation measure 50 is executed here.

図２は、第１実施形態の制御フローチャートである。このフローチャートは所定時間周期で繰り返される。 FIG. 2 is a control flowchart of the first embodiment. This flowchart is repeated at a predetermined time period.

ステップＳ２０１では、目標過給圧が過給圧以上か否かが判定される。目標過給圧つまり要求過給圧はアクセル開度つまり要求トルクに対応する。したがって、目標過給圧は、アクセル開度センサ８４の出力に基づいて予め記憶されているデータを検索したり、予め設定されている演算を行ったりすることで、求められる。こうして求められた目標過給圧が、圧力センサ８３の出力に基づく現在の吸気圧つまり過給圧以上か否かが判定される。具体的には、加速要求があったとき、例えば、アクセルペダルが運転者によって踏み込まれたとき、ステップＳ２０１では肯定判定される。それ故、ステップＳ２０１での判定は、加速要求があったか否かの判定に相当し得る。よって、単に、アクセル開度がそれまでのアクセル開度よりも大きくなったとき、または、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなる方向へのアクセル開度の変化または変化速度が所定値以上のとき、ステップＳ２０１で肯定判定されるように、ステップＳ２０１が構成されてもよい。 In step S201, it is determined whether the target boost pressure is equal to or higher than the boost pressure. The target boost pressure, that is, the required boost pressure corresponds to the accelerator opening, that is, the required torque. Therefore, the target boost pressure is obtained by searching data stored in advance based on the output of the accelerator opening sensor 84 or performing a preset calculation. It is determined whether the target boost pressure thus obtained is equal to or higher than the current intake pressure based on the output of the pressure sensor 83, that is, the boost pressure. Specifically, when there is an acceleration request, for example, when the accelerator pedal is depressed by the driver, an affirmative determination is made in step S201. Therefore, the determination in step S201 can correspond to a determination as to whether or not an acceleration request has been made. Therefore, when the accelerator opening becomes larger than the accelerator opening so far, or when the change or changing speed of the accelerator opening in the direction in which the amount of depression of the accelerator pedal is greater than the predetermined value, the step Step S201 may be configured so that an affirmative determination is made in S201.

ステップＳ２０１で肯定判定されると、ステップＳ２０３で、ターボチャージャ２６の回転速度（または回転数）がその許容回転速度（または許容回転数）（以下、ターボ許容回転速度と称し得る）に制限されるか否かが判定される。ここで、図３に基づいてステップＳ２０３がさらに説明される。 If an affirmative determination is made in step S201, the rotational speed (or rotational speed) of the turbocharger 26 is limited to the allowable rotational speed (or allowable rotational speed) (hereinafter may be referred to as a turbo allowable rotational speed) in step S203. It is determined whether or not. Here, step S203 will be further described with reference to FIG.

図３は、横軸にコンプレッサ３０の空気量つまり吸入空気量をとり、縦軸にコンプレッサ３０の出口圧と入口圧との比（圧力比）をとり、一例としてのエンジン作動線Ｌが表されている。そして、図３には、サージラインＬａとチョークラインＬｂとの間にターボ許容回転速度のラインＴＬが表されている。 In FIG. 3, the horizontal axis represents the air amount of the compressor 30, that is, the intake air amount, and the vertical axis represents the ratio (pressure ratio) between the outlet pressure and the inlet pressure of the compressor 30, and an engine operating line L as an example is represented. ing. FIG. 3 shows a turbo allowable rotational speed line TL between the surge line La and the choke line Lb.

ターボ許容回転速度ラインとは、ターボチャージャ２６の回転速度限界を定めたものである。例えばターボチャージャ２６の損傷を防ぐために、ターボ許容回転速度は定められている。したがって、図３のラインＴＬを図３中の左下側から右上側に越えるような加速要求があったとき、ターボチャージャ２６の回転速度がターボ許容回転速度を越えないようにエンジン１０が制御される。 The turbo allowable rotational speed line defines the rotational speed limit of the turbocharger 26. For example, in order to prevent damage to the turbocharger 26, a turbo allowable rotational speed is determined. Therefore, when there is an acceleration request to cross the line TL in FIG. 3 from the lower left side to the upper right side in FIG. 3, the engine 10 is controlled so that the rotational speed of the turbocharger 26 does not exceed the allowable turbo rotational speed. .

ターボ許容回転速度は図３から理解できるように、吸入空気量およびコンプレッサの圧力比と相関関係にある。また、コンプレッサ入口圧は大気圧に実質的に相当し、コンプレッサ出口圧は発電装置５０の作動状態によるが過給圧と対応関係にある。したがって、ここでは、ターボチャージャ２６の回転速度がそのターボ許容回転速度に制限されるか否かは、圧力センサ８３の出力に基づく圧力つまり過給圧と、エアフローメータ８２の出力に基づく吸入空気量とをそれぞれ設定値（設定過給圧および設定吸入空気量）と比較することで判定される。設定過給圧および設定吸入空気量は、図３のターボ許容回転速度のラインＴＬに対応し、図３の如きデータと、弁６２の開度と（好ましくはさらに（アクセル開度に応じて制御される）弁６４の開度およびアクセル開度の少なくともいずれか一方と、さらに好ましくはエンジン回転速度および吸入空気量の少なくともいずれか一方と）に応じて、予め実験に基づいて設定されたデータを検索したり演算をしたりすることで算出されて設定される。そして、（ステップＳ２０１での過給圧に実質的に等しい）検出された過給圧が設定過給圧を越え、かつ、検出された吸入空気量が設定吸入空気量を越えたとき、ターボチャージャ２６の回転速度がそのターボ許容回転速度に制限されるとして、ステップＳ２０３で肯定判定される。なお、ここでは、設定過給圧および設定吸入空気量は、ターボ許容回転速度に対応するが、ステップＳ２０３で肯定判定されるとき、即座に、ターボ許容回転速度にターボチャージャの回転速度が制限されることが無いように余裕をもって設定される。 As can be understood from FIG. 3, the turbo allowable rotational speed is correlated with the intake air amount and the pressure ratio of the compressor. Further, the compressor inlet pressure substantially corresponds to the atmospheric pressure, and the compressor outlet pressure corresponds to the supercharging pressure depending on the operating state of the power generator 50. Therefore, here, whether or not the rotational speed of the turbocharger 26 is limited to the turbo allowable rotational speed depends on the pressure based on the output of the pressure sensor 83, that is, the supercharging pressure, and the intake air amount based on the output of the air flow meter 82. Are compared with set values (set boost pressure and set intake air amount), respectively. The set supercharging pressure and the set intake air amount correspond to the turbo permissible rotational speed line TL in FIG. 3, and the data as shown in FIG. 3, the opening degree of the valve 62 (preferably further controlled according to the accelerator opening degree). Data set in advance based on experiments in accordance with at least one of the opening degree of the valve 64 and the accelerator opening degree, and more preferably at least one of the engine speed and the intake air amount). It is calculated and set by searching or calculating. When the detected boost pressure (substantially equal to the boost pressure in step S201) exceeds the set boost pressure and the detected intake air amount exceeds the set intake air amount, the turbocharger Affirmative determination is made in step S203 that the rotational speed of 26 is limited to the turbo allowable rotational speed. Here, the set supercharging pressure and the set intake air amount correspond to the turbo allowable rotation speed. However, when an affirmative determination is made in step S203, the rotation speed of the turbocharger is immediately limited to the turbo allowable rotation speed. It is set with a margin so as not to occur.

そして、ステップＳ２０３で肯定判定されると、次ぐステップＳ２０５でバッテリ残容量が所定量を越えているか否かが判定される。バッテリ残容量は容量検出センサ９２の出力に基づいて求められる。所定量は、発電装置５０の作動を禁止させてもエンジン１０の作動に支障の無い量として予め実験に基づき定められている。 If an affirmative determination is made in step S203, it is determined in the next step S205 whether or not the remaining battery capacity exceeds a predetermined amount. The remaining battery capacity is obtained based on the output of the capacity detection sensor 92. The predetermined amount is determined in advance based on experiments as an amount that does not hinder the operation of the engine 10 even if the operation of the power generation device 50 is prohibited.

ステップＳ２０５で肯定判定されると、ステップＳ２０７で発電が禁止される。具体的には、空気導入通路５４の弁６２が閉じられる（発電禁止開度にされる）。これに対して、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５のいずれかで否定判定されると、ステップＳ２０９で発電が許容され、上記したようにバッテリ７０の残容量に応じて発電装置５０が作動する。つまり、空気量制御装置７１は弁６２を開くように制御することができ、このような弁６２の開度はここでは、発電禁止開度に対して発電許容開度と称される。なお、発電禁止開度は、通常は発電装置５０で発電が実行されているので、通常は発電許容開度よりも小さい。しかし、バッテリ容量が十分であるときには上記の如く発電を行わず、このとき弁６２は閉じられ得るので、発電許容弁開度には、弁６２が閉じられることをも含む。 If an affirmative determination is made in step S205, power generation is prohibited in step S207. Specifically, the valve 62 of the air introduction passage 54 is closed (the power generation inhibition opening is set). On the other hand, if a negative determination is made in any of steps S201 to S205, power generation is permitted in step S209, and the power generation device 50 operates according to the remaining capacity of the battery 70 as described above. That is, the air amount control device 71 can control to open the valve 62, and the opening degree of the valve 62 is referred to as a power generation allowable opening degree with respect to the power generation prohibition opening degree. The power generation prohibition opening is normally smaller than the power generation allowable opening because power generation is performed by the power generation device 50. However, when the battery capacity is sufficient, power generation is not performed as described above, and the valve 62 can be closed at this time. Therefore, the power generation allowable valve opening includes that the valve 62 is closed.

上記制御により、エンジン１０に加速要求があって、ターボチャージャ２６の回転速度がその許容回転速度に制限されるとき、空気量制御装置７１は弁６２の開度を加速要求があったときの開度からより小さい開度にして、空気導入通路５４を通して導入される空気量を減らす。これにより、ドライバビリティを改善することができる。以下に、これが図３に基づいてさらに説明される。 With the above control, when the engine 10 is requested to accelerate and the rotational speed of the turbocharger 26 is limited to the allowable rotational speed, the air amount control device 71 opens the opening of the valve 62 when the acceleration is requested. The amount of air introduced through the air introduction passage 54 is reduced by setting the opening to a smaller degree. Thereby, drivability can be improved. In the following, this will be further explained with reference to FIG.

現在のエンジンの状態が、図３におけるエンジン作動線Ｌ上の出力点Ａにあるときを考える。このときに、アクセルペダルが踏み込まれると、ターボチャージャ２６の回転速度がそのターボ許容回転速度を越えるように出力点が出力点Ｂに推移するように変化することが望まれる。この場合、上記ステップＳ２０１およびＳ２０３で肯定判定される。 Consider the case where the current engine state is at the output point A on the engine operating line L in FIG. At this time, when the accelerator pedal is depressed, it is desirable that the output point changes so as to shift to the output point B so that the rotational speed of the turbocharger 26 exceeds the allowable turbo rotational speed. In this case, an affirmative determination is made in steps S201 and S203.

しかし、出力点Ａと出力点Ｂとの間にはラインＴＬがある。そこで、エンジン出力点Ａが出力点Ｃに推移するように、既に開いているウェストゲートバルブ３６の開度をさらに大きくするように、加えてエンジン回転速度を高めるように、エンジン制御が実行される。これは、ターボチャージャ２６の回転速度がその許容回転速度を越えないようにエンジン１０の制御（ターボチャージャ回転制御）がＥＣＵ８０のターボチャージャ回転制御装置としての機能を担う部分により実行されるからである。この結果、過給圧が低下し、軸トルクが低下するので、アクセルペダルの踏み込み操作に適した加速感が必ずしも得られない。 However, there is a line TL between the output point A and the output point B. Therefore, engine control is executed so that the opening degree of the already opened wastegate valve 36 is further increased so that the engine output point A shifts to the output point C, and in addition, the engine speed is increased. . This is because the control of the engine 10 (turbocharger rotation control) is executed by a portion of the ECU 80 that functions as a turbocharger rotation control device so that the rotation speed of the turbocharger 26 does not exceed the allowable rotation speed. . As a result, the supercharging pressure is reduced and the shaft torque is reduced, so that it is not always possible to obtain an acceleration feeling suitable for the accelerator pedal depression operation.

しかし、エンジン１０では、エンジン１０の作動中に発電装置５０が作動状態にあるときがある。このとき、通常は、コンプレッサ３０を経た空気の一部は発電装置５０に導入され、タービン２８にはエンジン排気に加えて発電装置５０の所定量の発電量に対応する量の排出ガスが流入している。そこで、本実施形態では、上記のように、ステップＳ２０３で弁６２の開度つまり発電装置５０の作動状態に応じて設定された設定値に応じて、ターボチャージャ２６の回転速度がターボ許容回転速度に制限されると判定されたとき、発電装置５０の作動が禁止されて弁６２が閉じられる。つまり、加速要求があったときの空気量から空気導入通路５４を介して導入される空気量が減るように、空気量制御装置７１における目標空気量が上記所定量からゼロに減らされる。よって、ウェストゲートバルブ３６の開度がより大きくなることが抑制され、エンジン回転速度が高められることが抑制される。したがって、エンジン出力点が出力点Ｃに推移するのではなく（矢印ａ１参照）、実質的に出力点Ａに維持され得る（矢印ａ２参照）。よって、高負荷または高回転速度域でエンジンが運転されているときに、加速要求があったとき、軸トルクが低下することが抑制され、運転者の望む加速感つまりドライバビリティを実現することが可能になる。 However, in the engine 10, the power generation device 50 may be in an operating state while the engine 10 is operating. At this time, usually, a part of the air that has passed through the compressor 30 is introduced into the power generator 50, and in addition to the engine exhaust, an amount of exhaust gas corresponding to a predetermined power generation amount of the power generator 50 flows into the turbine 28. ing. Therefore, in the present embodiment, as described above, the rotational speed of the turbocharger 26 is set to the turbo allowable rotational speed in accordance with the set value set in accordance with the opening degree of the valve 62, that is, the operating state of the power generation device 50 in step S203. When it is determined that the power generation device 50 is restricted, the operation of the power generation device 50 is prohibited and the valve 62 is closed. That is, the target air amount in the air amount control device 71 is reduced from the predetermined amount to zero so that the amount of air introduced through the air introduction passage 54 is reduced from the amount of air when acceleration is requested. Therefore, it is suppressed that the opening degree of the waste gate valve 36 becomes larger, and the engine speed is suppressed from being increased. Therefore, the engine output point does not shift to the output point C (see arrow a1) but can be substantially maintained at the output point A (see arrow a2). Therefore, when the engine is operated under a high load or high rotation speed range, when there is an acceleration request, the shaft torque is prevented from decreasing, and the driver can achieve the acceleration feeling desired, that is, drivability. It becomes possible.

次に、本発明に係る第２実施形態が以下に詳細に説明される。ただし、第２実施形態のエンジンおよびそれを搭載した車両は、制御の点でのみ、上記第１実施形態のそれらと相違する。したがって、以下の第２実施形態の説明では、主として第１実施形態とのその差異点を説明し、既に説明した構成要素と同一のまたは対応する構成要素に同一の符号を用いて、エンジン構成の説明を省略する。 Next, a second embodiment according to the present invention will be described in detail below. However, the engine of the second embodiment and the vehicle on which the engine is mounted differ from those of the first embodiment only in terms of control. Therefore, in the following description of the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same reference numerals will be used for the same or corresponding components as those already described, and the engine configuration will be described. Description is omitted.

第２実施形態の制御を図４のフローチャートに基づいて説明する。図４のフローチャートは所定時間周期で繰り返される。図４のフローチャートは図２のフローチャートに対応し、図４のステップＳ４０１〜Ｓ４０９は、それぞれ、図２のステップＳ２０１〜Ｓ２０９と実質的に同じであるので、これらステップの詳細な説明は省略する。 The control of the second embodiment will be described based on the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 4 is repeated at a predetermined time period. The flowchart in FIG. 4 corresponds to the flowchart in FIG. 2, and steps S401 to S409 in FIG. 4 are substantially the same as steps S201 to S209 in FIG. 2, and thus detailed description of these steps is omitted.

ステップＳ４０１で目標過給圧が過給圧以上であるので肯定判定されて、ステップＳ４０３でターボチャージャ２６の回転速度がターボ許容回転速度に制限されると判定されると、ステップＳ４０５でバッテリ残容量が所定量を越えるか否かが判定される。そして、ステップＳ４０５で肯定判定されると、ステップＳ４０７で発電装置５０での発電が禁止されて、弁６２が閉じられる。また、ステップＳ４０１およびステップＳ４０３のいずれかで否定判定されると、ステップＳ４０９で発電装置５０での発電が許容される。 If the target boost pressure is greater than or equal to the boost pressure in step S401, an affirmative determination is made, and if it is determined in step S403 that the rotation speed of the turbocharger 26 is limited to the turbo allowable rotation speed, the remaining battery capacity is determined in step S405. Whether or not exceeds a predetermined amount is determined. If an affirmative determination is made in step S405, power generation in the power generation device 50 is prohibited in step S407, and the valve 62 is closed. If a negative determination is made in either step S401 or step S403, power generation by the power generation device 50 is permitted in step S409.

ステップＳ４０５でバッテリ残容量が所定量を越えていないので否定判定されると、ステップＳ４１１で発電装置５０での最小発電が実施される。発電装置５０では、上記の如く、基本的に所定量の発電をするように、弁６２が開弁制御されて、弁６２の開度に応じた空気量に対する燃料が供給される。ここではこの弁６２の開度が基本開度（第１開度）として設定されている。これに対して、発電装置５０で最小発電を行うとき、弁６２の開度はその基本開度よりも小さい第２開度にされる。例えば、最小発電での弁６２の開度つまり第２開度は基本開度の半分の開度である。ただし、最小発電の弁６２の開度およびそれに対応した燃料量つまり発電量は、エンジン１０の作動に最低限必要とされる電気量を確保するように定められている。なお、発電装置５０で最小発電を行うときの弁６２の開度は、バッテリ残容量に応じて、またはバッテリ残容量とアクセル開度とに応じて可変とされてもよい。 If a negative determination is made in step S405 because the remaining battery capacity does not exceed the predetermined amount, minimum power generation in the power generation device 50 is performed in step S411. In the power generation apparatus 50, as described above, the valve 62 is controlled to open so that a predetermined amount of power is generated basically, and fuel corresponding to the amount of air corresponding to the opening of the valve 62 is supplied. Here, the opening degree of the valve 62 is set as the basic opening degree (first opening degree). On the other hand, when the power generation device 50 performs minimum power generation, the opening degree of the valve 62 is set to a second opening degree that is smaller than the basic opening degree. For example, the opening degree of the valve 62 at the minimum power generation, that is, the second opening degree is half the basic opening degree. However, the opening of the minimum power generation valve 62 and the corresponding fuel amount, that is, the power generation amount, are determined so as to secure the minimum amount of electricity required for the operation of the engine 10. Note that the opening degree of the valve 62 when the power generation device 50 performs the minimum power generation may be variable according to the remaining battery capacity, or according to the remaining battery capacity and the accelerator opening.

バッテリ残容量が所定量を越えていないときにはバッテリ残容量が十分でないので、さらなる発電が望まれる。一方で、加速要求に応じた加速感を実現することが求められる。そこで、本実施形態では、上記したように、発電装置５０での発電が行われるが、その発電量が第１発電量よりも少ない第２発電量に抑制される。つまり、加速要求があったときの空気量よりも空気導入通路５４を通して導入される空気量を減らすように、空気量制御装置７１での目標空気量である所定量を減らすように弁６２の開度が（全閉ではない）閉じ側に制御される。したがって、バッテリ７０の残容量をある程度以上に保つことができると共に、加速要求に応じた加速感を得ることができる。 When the remaining battery capacity does not exceed the predetermined amount, the remaining battery capacity is not sufficient, so that further power generation is desired. On the other hand, it is required to realize an acceleration feeling according to the acceleration request. Therefore, in the present embodiment, as described above, power generation is performed by the power generation device 50, but the power generation amount is suppressed to a second power generation amount that is smaller than the first power generation amount. That is, the valve 62 is opened so as to reduce the predetermined amount, which is the target air amount in the air amount control device 71, so that the amount of air introduced through the air introduction passage 54 is less than the amount of air when acceleration is requested. The degree is controlled to the closed side (not fully closed). Therefore, the remaining capacity of the battery 70 can be maintained at a certain level or more, and an acceleration feeling corresponding to the acceleration request can be obtained.

次に、本発明に係る第３実施形態が以下に詳細に説明される。ただし、第３実施形態のエンジンおよびそれを搭載した車両は、制御の点でのみ、上記第１実施形態のそれらと相違する。したがって、以下の第３実施形態の説明では、主として第１実施形態とのその差異点を説明し、既に説明した構成要素と同一のまたは対応する構成要素に同一の符号を用いて、エンジン構成の説明を省略する。 Next, a third embodiment according to the present invention will be described in detail below. However, the engine of the third embodiment and the vehicle on which the engine is mounted are different from those of the first embodiment only in terms of control. Therefore, in the following description of the third embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same reference numerals are used for the same or corresponding components as those already described, and Description is omitted.

第３実施形態の制御を図５のフローチャートに基づいて説明する。図５のフローチャートは所定時間周期で繰り返される。 The control of the third embodiment will be described based on the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 5 is repeated at a predetermined time period.

ステップＳ５０１では、必要圧力比および必要空気量が算出される。必要圧力比および必要空気量は運転者の加速要求に対応し、具体的にはアクセル開度およびエンジン回転速度に基づいて予め実験に基づいて設定されているデータを検索したり演算をしたりすることで算出される。なお、エンジン１０を備えた車両は大気圧を検出するための大気圧センサを備えていないが、大気圧センサが設けられることができる。その場合、大気圧センサの出力に基づいて必要圧力比が、または必要圧力比および必要空気量が算出されるとよい。 In step S501, the required pressure ratio and the required air amount are calculated. The required pressure ratio and the required air volume correspond to the driver's acceleration request. Specifically, based on the accelerator opening and the engine rotation speed, data set in advance based on experiments is searched or calculated. It is calculated by. In addition, although the vehicle provided with the engine 10 does not include an atmospheric pressure sensor for detecting the atmospheric pressure, an atmospheric pressure sensor can be provided. In that case, the required pressure ratio, or the required pressure ratio and the required air amount may be calculated based on the output of the atmospheric pressure sensor.

次のステップＳ５０３では、上記ステップＳ２０３と概ね同様に、ターボチャージャ２６の回転速度がそのターボ許容回転速度に制限されるか否かが判定される。この判定は上記ステップＳ２０３に概ね対応し、上記の如く設定されるコンプレッサの設定圧力比および設定吸入空気量（図５では設定空気量）と、ステップＳ５０１で算出された必要圧力比および必要空気量がそれぞれ比較される。 In the next step S503, it is determined whether or not the rotational speed of the turbocharger 26 is limited to the turbo allowable rotational speed in substantially the same manner as in step S203. This determination generally corresponds to step S203, and the compressor set pressure ratio and set intake air amount (set air amount in FIG. 5) set as described above, and the required pressure ratio and required air amount calculated in step S501. Are compared.

必要圧力比が設定圧力比を超えかつ必要空気量が設定空気量を超えたとき、ステップＳ５０３で肯定判定される。なお、ステップＳ５０３で肯定判定されるときは、加速要求があって、ターボチャージャ２６の回転速度がそのターボ許容回転速度に制限されるときである。他方、必要圧力比が設定圧力比を超えないまたは必要空気量が設定空気量を超えないとき、ターボチャージャ２６の回転速度がターボ許容回転速度に制限されないので、ステップＳ５０５で、上記ステップＳ２０９と同様に、発電が許容される。したがって、バッテリ７０の残容量に応じて発電装置５０が作動され、空気量制御装置７１は空気導入通路５４を通して導入される空気の量を所定量に制御するように弁６２を制御する。 When the required pressure ratio exceeds the set pressure ratio and the required air amount exceeds the set air amount, an affirmative determination is made in step S503. Note that when an affirmative determination is made in step S503, there is an acceleration request and the rotational speed of the turbocharger 26 is limited to the turbo allowable rotational speed. On the other hand, when the required pressure ratio does not exceed the set pressure ratio or the required air amount does not exceed the set air amount, the rotational speed of the turbocharger 26 is not limited to the turbo allowable rotational speed, and therefore, in step S505, the same as step S209 above. In addition, power generation is allowed. Therefore, the power generation device 50 is operated according to the remaining capacity of the battery 70, and the air amount control device 71 controls the valve 62 so as to control the amount of air introduced through the air introduction passage 54 to a predetermined amount.

ターボチャージャ２６の回転速度がターボ許容回転速度に制限されるので、ステップＳ５０３で肯定判定されたときには、ステップＳ５０７で必要空気増加量Ｇａｎｉが算出される。必要空気増加量Ｇａｎｉは、ステップＳ５０１で算出された必要空気量とステップＳ５０３での設定空気量との差（必要空気量−設定空気量）であり、ここでは正の値である。 Since the rotational speed of the turbocharger 26 is limited to the turbo allowable rotational speed, when an affirmative determination is made in step S503, the required air increase amount Gani is calculated in step S507. The required air increase amount Gani is a difference (required air amount−set air amount) between the required air amount calculated in step S501 and the set air amount in step S503, and is a positive value here.

次ぐステップＳ５０９では、現在の発電装置５０での空気量（以下、現在のＦＣ空気量）Ｇａｆｃｐが算出される。現在のＦＣ空気量の算出は、ここでは弁６２の開度および圧力センサ８３の出力に基づいて予め実験に基づいて設定されているデータを検索したり演算をしたりすることで実行される。なお、既知の方法により発電装置５０での発電量を求め、この発電量に基づいて予め実験に基づいて設定されているデータを検索したり演算をしたりすることで現在のＦＣ空気量の算出が実行されてもよい。 In the next step S509, the current air amount (hereinafter, the current FC air amount) Gafcp in the power generation apparatus 50 is calculated. The calculation of the current FC air amount is executed here by searching or calculating data set in advance based on experiments based on the opening degree of the valve 62 and the output of the pressure sensor 83. The current FC air amount is calculated by obtaining the amount of power generated by the power generation device 50 by a known method and searching or calculating data set based on experiments in advance based on the amount of power generated. May be executed.

そして、次ぐステップＳ５１１では、所定時間ｔ（単位：ｓ）の発電装置５０での必要空気量（以下、必要ＦＣ空気量）が算出される。必要ＦＣ空気量は、所定時間ｔの間、エンジン補機類（ポンプ２０、７２、７４、ライト、エアコンなど）を少なくとも駆動可能な発電量（以下、必要ＦＣ発電量）に対応し、この必要ＦＣ発電量に基づいて求められる。 In the next step S511, a required air amount (hereinafter referred to as a required FC air amount) in the power generation device 50 for a predetermined time t (unit: s) is calculated. The required FC air amount corresponds to the power generation amount that can drive at least the engine accessories (pumps 20, 72, 74, lights, air conditioners, etc.) for a predetermined time t (hereinafter referred to as required FC power generation amount). Calculated based on FC power generation.

必要ＦＣ発電量（Ｗ）は、補機類の定格消費電力に基づいて算出されるバッテリ消費電力Ｃｂａｔｔ（単位：Ｗ）と、ここでは容量検出センサ９２の出力に基づいて算出されるバッテリ７０の残容量Ｒｂａｔｔ（単位：Ｊ）（＝バッテリ定格容量（Ａｈ）×６０（ｓ／ｈ）×充電率（または充電量）（％）×１２（Ｖ））とに基づいて算出される。なお、ここでは、補機類は全て１２Ｖ駆動である。必要ＦＣ発電量（＝Ｃｂａｔｔ−Ｒｂａｔｔ／ｔ）が求められると、予め実験に基づいて設定されているデータを検索したり演算を行ったりすることで、必要ＦＣ空気量Ｇａｆｃｎが算出される。これは、発電装置５０での発電量は空気量とこの空気量と対応関係にある燃料量とから定められるからである。 The required FC power generation amount (W) is calculated based on the battery power consumption Cbatt (unit: W) calculated based on the rated power consumption of the auxiliary machines, and here the battery 70 calculated based on the output of the capacity detection sensor 92. It is calculated based on the remaining capacity Rbatt (unit: J) (= battery rated capacity (Ah) × 60 (s / h) × charge rate (or charge amount) (%) × 12 (V)). Here, all the auxiliary machines are 12V drive. When the required FC power generation amount (= Cbatt−Rbatt / t) is obtained, the required FC air amount Gafcn is calculated by searching for data set based on experiments in advance or performing calculations. This is because the amount of power generated by the power generation device 50 is determined from the amount of air and the amount of fuel corresponding to the amount of air.

必要ＦＣ空気量が算出されると、ステップＳ５１３で、ステップＳ５０７での必要空気増加量分、発電装置５０での空気量制御装置７１におけるＦＣ空気量を減らせるか否かが判定される。具体的には、現在のＦＣ空気量Ｇａｆｃｐから必要ＦＣ空気量Ｇａｆｃｎを引いた値（Ｇａｆｃｐ−Ｇａｆｃｎ）が必要空気増加量Ｇａｎｉを超えるか否かが判定される（Ｇａｆｃｐ−Ｇａｆｃｎ＞Ｇａｎｉ？）。 When the required FC air amount is calculated, it is determined in step S513 whether or not the FC air amount in the air amount control device 71 in the power generation device 50 can be reduced by the required air increase amount in step S507. Specifically, it is determined whether or not a value obtained by subtracting the required FC air amount Gafcn from the current FC air amount Gafcp (Gafcp−Gafcn) exceeds the required air increase amount Gani (Gafcp−Gafcn> Gani?).

そして、ステップＳ５１３で必要空気増加量分、発電装置５０でのＦＣ空気量を減らすことができるので肯定判定されると、ステップＳ５１５で必要空気増加量分の発電量の低減が実行される。つまり、必要空気増加量だけ発電装置５０の空気量制御装置における空気量を加速要求があったときの空気量から減らすように弁６２の開度が閉じ側に制御される。具体的には、必要空気増加量に基づいて予め実験に基づいて設定されているデータを検索したり演算したりすることで弁６２の開度が設定されて、ＥＣＵ８０は弁６２に信号を出力する。したがって、この場合、加速要求に応じた加速感を得ることができる。 In step S513, the FC air amount in the power generation device 50 can be reduced by the required air increase amount. If an affirmative determination is made in step S515, the power generation amount is reduced by the required air increase amount. That is, the opening degree of the valve 62 is controlled to the closed side so that the air amount in the air amount control device of the power generation device 50 is reduced by the necessary air increase amount from the air amount when the acceleration is requested. Specifically, the opening degree of the valve 62 is set by searching or calculating data set based on experiments in advance based on the required air increase amount, and the ECU 80 outputs a signal to the valve 62. To do. Therefore, in this case, it is possible to obtain an acceleration feeling according to the acceleration request.

他方、ステップＳ５１３で必要空気増加量分、発電装置５０でのＦＣ空気量を減らすことができないので否定判定されると、ステップＳ５１７で必要空気増加量未満の許容量分の発電量の低減が実行される。具体的には、現在ＦＣ空気量Ｇａｆｃｐから必要ＦＣ空気量Ｇａｆｃｎを引いた値（Ｇａｆｃｐ−Ｇａｆｃｎ）分、発電装置５０の空気量制御装置における空気量を減らすように弁６２が閉じ側に制御される。したがって、可能な限り、加速要求に応じた加速感を得ることができる。 On the other hand, if the negative determination is made in step S513 because the required air increase amount and the FC air amount in the power generation device 50 cannot be reduced, in step S517, the power generation amount is reduced by an allowable amount less than the required air increase amount. Is done. Specifically, the valve 62 is controlled to the closed side so as to reduce the air amount in the air amount control device of the power generation device 50 by the value (Gafcp−Gafcn) obtained by subtracting the necessary FC air amount Gafcn from the current FC air amount Gafcp. The Therefore, the acceleration feeling according to the acceleration request can be obtained as much as possible.

なお、上記説明から理解できるように、加速要求があって、ターボチャージャ２６の回転速度がそのターボ許容回転速度に制限されるとき、ステップＳ２０３で肯定判定される。しかし、ステップＳ５０１の前に、加速要求があったか否かを判定するためのステップがさらに組み込まれてもよい。例えば、上記ステップＳ２０１と同様のステップがステップＳ５０１の前に組み込まれることができる。 As can be understood from the above description, when there is an acceleration request and the rotational speed of the turbocharger 26 is limited to the turbo allowable rotational speed, an affirmative determination is made in step S203. However, a step for determining whether or not an acceleration request has been made may be further incorporated before step S501. For example, a step similar to step S201 above can be incorporated before step S501.

以上、上記３つの実施形態を説明した。これら実施形態の各々では、それらの間での具体的な制御は異なるが、加速要求があり、ターボチャージャ２６の回転速度がターボ許容回転速度に制限されるとき、可能であれば、発電装置５０の発電本体部５２への空気供給量を減らす制御が行われた。これにより、運転者の加速要求に応じたドライバビリティの実現が図られた。 The above three embodiments have been described above. In each of these embodiments, the specific control between them is different, but there is an acceleration request, and when the rotational speed of the turbocharger 26 is limited to the turbo allowable rotational speed, if possible, the power generator 50 Control for reducing the amount of air supplied to the power generation main body 52 was performed. As a result, drivability corresponding to the driver's acceleration request was realized.

しかし、加速要求があったとき、ターボチャージャ２６の回転速度がターボ許容回転速度に制限されないときにも、上記実施形態のように発電装置５０の発電本体部５２への空気供給量を減らすことで、運転者の望む加速感を高めることができる。 However, when there is a request for acceleration, even when the rotation speed of the turbocharger 26 is not limited to the allowable turbo rotation speed, the amount of air supplied to the power generation main body 52 of the power generation device 50 can be reduced as in the above embodiment. The acceleration feeling desired by the driver can be enhanced.

次に、そのような実施形態を第４実施形態として説明する。ただし、第４実施形態のエンジンおよびそれを搭載した車両は、制御の点でのみ、上記第１実施形態のそれらと相違する。したがって、以下の第４実施形態の説明では、主として第１実施形態とのその差異点を説明し、既に説明した構成要素と同一のまたは対応する構成要素に同一の符号を用いて、エンジン構成の説明を省略する。 Next, such an embodiment will be described as a fourth embodiment. However, the engine of the fourth embodiment and the vehicle equipped with it differ from those of the first embodiment only in terms of control. Therefore, in the following description of the fourth embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same reference numerals are used for the same or corresponding components as those already described, and Description is omitted.

第４実施形態の制御を図６のフローチャートに基づいて説明する。図６のフローチャートは所定時間周期で繰り返される。図６のフローチャートは上記第１実施形態の図２のフローチャートに対応し、図６のステップＳ６０１〜Ｓ６０７は、それぞれ、図２のステップＳ２０１、Ｓ２０５〜Ｓ２０９と実質的に同じであるので、これらステップの詳細な説明は省略する。つまり、第４実施形態の図６のフローチャートでは、図２のステップＳ２０３に相当するステップがない。 The control of the fourth embodiment will be described based on the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 6 is repeated at a predetermined time period. The flowchart in FIG. 6 corresponds to the flowchart in FIG. 2 of the first embodiment, and steps S601 to S607 in FIG. 6 are substantially the same as steps S201 and S205 to S209 in FIG. The detailed description of is omitted. That is, in the flowchart of FIG. 6 of the fourth embodiment, there is no step corresponding to step S203 of FIG.

ステップＳ６０１で目標過給圧が過給圧以上である（加速要求がある）ので肯定判定されると、次ぐステップＳ６０３でバッテリ残容量が所定量を越えるか否かが判定される。そして、ステップＳ６０３で肯定判定されると、ステップＳ６０５で発電装置５０での発電が禁止されて、弁６２が閉じられる。また、ステップＳ６０１およびステップＳ６０３のいずれかで否定判定されると、ステップＳ６０９で発電装置５０での発電が許容される。 If the target boost pressure is equal to or higher than the boost pressure (there is an acceleration request) in step S601, an affirmative determination is made, and then in step S603, it is determined whether or not the remaining battery capacity exceeds a predetermined amount. If an affirmative determination is made in step S603, power generation in the power generation device 50 is prohibited in step S605, and the valve 62 is closed. If a negative determination is made in either step S601 or step S603, power generation by the power generation device 50 is permitted in step S609.

このように、本第４実施形態では、加速要求があったときに、バッテリ残容量が所定量を越えているとき、発電が禁止される。したがって、加速要求があったときに、発電装置５０での発電が行われている場合には、弁６２が閉じられ、その結果、コンプレッサ３６を経た圧力の高い空気を積極的にエンジン１０の気筒内に導入することができる。よって、加速要求があってから、ターボチャージャの過給効果を得るまでのタイムラグを極めて短くすることができる。したがって、加速要求に応じた高加速感、つまり高いドライバビリティを得ることができる。 Thus, in the fourth embodiment, when there is an acceleration request, power generation is prohibited when the remaining battery capacity exceeds a predetermined amount. Therefore, when power generation is performed by the power generation device 50 when acceleration is requested, the valve 62 is closed, and as a result, the high-pressure air that has passed through the compressor 36 is positively supplied to the cylinders of the engine 10. Can be introduced in. Therefore, the time lag from when the acceleration request is made until the turbocharger supercharging effect is obtained can be extremely shortened. Therefore, a high acceleration feeling corresponding to the acceleration request, that is, high drivability can be obtained.

なお、第４実施形態のステップＳ６０５に至るときは、バッテリ残容量が所定量を超えていて、加速要求があったときであるが、そのときには例えば次の運転状態（第１〜第３の運転状態）にあるときが含まれる。 Note that step S605 of the fourth embodiment is when the remaining battery capacity exceeds a predetermined amount and an acceleration request is made. At that time, for example, the next operation state (first to third operations) is performed. The state is included.

第１の運転状態は、上記第１〜第３実施形態で述べたようにターボチャージャの回転速度がターボ許容回転速度（を越えないようにそれ以下）に制限される、運転状態のときである。第２の運転状態は、ターボチャージャの回転速度がそのような制限を受けない運転状態のとき、例えば低負荷運転をしているときに、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときである。そして、第３の運転状態は、エンジン作動線がチョークラインを越えるような運転状態のときである。 As described in the first to third embodiments, the first operation state is when the rotation speed of the turbocharger is limited to the turbo allowable rotation speed (or less so as not to exceed). . The second operating state is a state where the rotational speed of the turbocharger is not subject to such a restriction, for example, when the driver depresses the accelerator pedal during low load operation. The third operating state is when the engine operating line exceeds the choke line.

図７に示す作動線Ｌ´を例に第３の運転状態を説明する。作動線Ｌ´上の出力点Ｅにあるときに、加速要求があったとき、バッテリ残量が所定量を越えていれば、上記の如く、発電装置５０の空気導入通路５４の弁６２が閉じられる。したがって、コンプレッサ３６で圧送する吸気の量が限界流量つまりチョーク流量を越えること無く、エンジン出力を好適に高めることができる。したがって、運転者の望む加速感をより適切に得ることが可能になる。 The third operating state will be described by taking the operation line L ′ shown in FIG. 7 as an example. When the acceleration is requested at the output point E on the operating line L ′ and the remaining battery amount exceeds a predetermined amount, the valve 62 of the air introduction passage 54 of the power generation device 50 is closed as described above. It is done. Therefore, the engine output can be suitably increased without the amount of intake air pumped by the compressor 36 exceeding the limit flow rate, that is, the choke flow rate. Therefore, it is possible to more appropriately obtain the acceleration feeling desired by the driver.

なお、上記した第４実施形態において、上記第２実施形態のように、バッテリ残容量が所定量を越えていないとき、最小発電（ステップＳ４１１）が実施されてもよい。こうすることで、バッテリ残容量の確保と、ドライバビリティの向上とをより好適に両立させることができる。 In the fourth embodiment described above, when the remaining battery capacity does not exceed a predetermined amount as in the second embodiment, the minimum power generation (step S411) may be performed. By so doing, it is possible to more suitably achieve both securing the remaining battery capacity and improving drivability.

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれら実施形態の種々の変更を許容する。例えば、圧力センサ８３がスロットルバルブ６４の下流側に設けられる場合、上記ステップＳ２０１、Ｓ４０１、Ｓ５０１、Ｓ６０１でインマニ圧が用いられることができる。また、上記実施形態では、ターボチャージャはウェストゲートバルブ付きターボチャージャであったが、タービンに可変ノズルベーンを備えたターボチャージャであってもよい。さらに、上記第１および第２実施形態では、空気導入通路５４の弁６２の開度が段階的にフィードバック制御されるが、コンプレッサ圧力比、コンプレッサ空気量およびバッテリ残容量に基づいて、またはこれらに相当する値に基づいて弁６２の開度がより細かくフィードバック制御されてもよい。この場合には、さらに加速要求に応じた加速感を得つつ、発電装置５０にて発電を実施することが可能になる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention accept | permits various change of these embodiment. For example, when the pressure sensor 83 is provided on the downstream side of the throttle valve 64, the intake manifold pressure can be used in steps S201, S401, S501, and S601. Moreover, in the said embodiment, although the turbocharger was a turbocharger with a waste gate valve, the turbocharger provided with the variable nozzle vane in the turbine may be sufficient. Further, in the first and second embodiments, the opening degree of the valve 62 of the air introduction passage 54 is feedback-controlled in a stepwise manner, based on or based on the compressor pressure ratio, the compressor air amount, and the remaining battery capacity. The opening degree of the valve 62 may be feedback-controlled more finely based on the corresponding value. In this case, it is possible to generate power with the power generation device 50 while obtaining a sense of acceleration according to the acceleration request.

また、空気導入通路５４を通して導入される空気量を制御するための弁６２は、上記した位置に限定されず、例えば発電本体部５２にまたはそれよりも下流に設けられてもよい。発電本体部５２またはそれよりも下流でのガスの流れを制御することで、発電本体部５２へのガスの供給量は制御可能だからである。 Further, the valve 62 for controlling the amount of air introduced through the air introduction passage 54 is not limited to the above-described position, and may be provided, for example, in the power generation main body 52 or downstream thereof. This is because the amount of gas supplied to the power generation main body 52 can be controlled by controlling the flow of gas at the power generation main body 52 or downstream thereof.

以上、本発明を、上記実施形態、および、その変形例に基づいて説明した。しかし、本発明は、それら実施形態等に限定されず、他の実施形態を許容する。本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。 As described above, the present invention has been described based on the above-described embodiment and its modifications. However, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and other embodiments are allowed. The present invention includes all modifications, applications, and equivalents included in the spirit of the present invention defined by the claims.

１０内燃機関
１２車両
２６ターボチャージャ
２８タービン
３０コンプレッサ
３６弁（ウェストゲートバルブ）
３８迂廻路
４０排気浄化装置
５０発電装置（燃料電池システム）
５２発電本体部（燃料電池本体部）
５４空気導入通路
６０ガス排出通路
６２弁
６６リード弁（一方向弁）
７０バッテリ
７１空気量制御装置 10 Internal combustion engine 12 Vehicle 26 Turbocharger 28 Turbine 30 Compressor 36 Valve (West gate valve)
38 Detour path 40 Exhaust gas purification device 50 Power generation device (fuel cell system)
52 Power generation body (fuel cell body)
54 Air introduction passage 60 Gas discharge passage 62 Valve 66 Reed valve (one-way valve)
70 battery 71 air quantity control device

Claims

A turbocharger including a compressor provided in an intake passage of the internal combustion engine and a turbine provided in an exhaust passage of the internal combustion engine; and
A fuel cell having an air introduction passage connected to the intake passage so as to introduce air that has passed through the compressor into the fuel cell main body, and an air amount control device that controls the amount of air introduced through the air introduction passage. Equipped with a system
The air amount control device controls the amount of air so as to reduce the amount of air introduced through the air introduction passage to be less than the amount of air when the acceleration is requested when the acceleration is requested. .

The internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel cell system further comprises a gas exhaust passage connected to the exhaust passage so as to supply exhaust gas of the fuel cell system to the turbine.

The air amount control device has an acceleration request, and when the rotational speed of the turbocharger is limited to an allowable rotational speed of the turbocharger, the acceleration amount is requested to be introduced through the air introduction passage. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the amount of air is controlled so as to be less than the amount of air at the time.

The air amount control device controls an amount of air introduced through the air introduction passage according to a remaining capacity of a battery capable of storing electricity generated by the fuel cell system. An internal combustion engine according to claim 1.